JP2001316183A - 耐放電性複合材料及びその製造方法 - Google Patents
耐放電性複合材料及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2001316183A JP2001316183A JP2001052473A JP2001052473A JP2001316183A JP 2001316183 A JP2001316183 A JP 2001316183A JP 2001052473 A JP2001052473 A JP 2001052473A JP 2001052473 A JP2001052473 A JP 2001052473A JP 2001316183 A JP2001316183 A JP 2001316183A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- insulating
- discharge
- composite material
- particles
- conductive particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Insulating Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 材料全体で均一かつ制御された所定の電気抵
抗値を発現させることで，高電圧印加に伴うスパーク放
電が生じ難い一方，コロナ放電や摩擦帯電等による帯電
作用を利用した液体，固体粒子の搬送が可能であり，さ
らに機械的強度にも優れた耐放電性複合材料及びその製
造方法を提供すること。 【解決手段】 多数の絶縁性セル１１と導電性粒子１２
とよりなる複合材料１であって，隣接する上記絶縁性セ
ル１１間に上記導電性粒子１２は三次元網目状に分散し
て導電パスを形成し，上記絶縁性セル１１の粒径または
サイズをＲ，上記導電性粒子１２の粒径またはサイズを
ｒとして，両者の間にはｒ／Ｒ≦１／３の関係が成立す
る。
抗値を発現させることで，高電圧印加に伴うスパーク放
電が生じ難い一方，コロナ放電や摩擦帯電等による帯電
作用を利用した液体，固体粒子の搬送が可能であり，さ
らに機械的強度にも優れた耐放電性複合材料及びその製
造方法を提供すること。 【解決手段】 多数の絶縁性セル１１と導電性粒子１２
とよりなる複合材料１であって，隣接する上記絶縁性セ
ル１１間に上記導電性粒子１２は三次元網目状に分散し
て導電パスを形成し，上記絶縁性セル１１の粒径または
サイズをＲ，上記導電性粒子１２の粒径またはサイズを
ｒとして，両者の間にはｒ／Ｒ≦１／３の関係が成立す
る。
Description
【０００１】
【技術分野】本発明は，各種電極，高電圧用，静電用，
帯電用部品等の構成材料として使用できる耐放電性複合
材料及びその製造方法に関する。
帯電用部品等の構成材料として使用できる耐放電性複合
材料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来，各種ポリマー，紙，ゴム類などの各
種絶縁性粒子に対し，（１）金属や合金よりなる粉末，
繊維及びフレーク，（２）炭素粉末，炭素繊維，金属化
粉末等の各種導電性材料を添加することで得られる複合
材料が知られている（特開平７−２８２９５３号，特開
平４−２６６９４４号，特開平７−２７６５５７号な
ど）。上記複合材料は，添加する導電性材料の量で複合
材料全体の電気抵抗値をコントロールすることができる
ため，この複合材料を耐放電性複合材料として利用する
ことがある。耐放電性複合材料とは，静電気によるスパ
ーク放電が生じ難く，かつ帯電作用を有することが可能
な材料で，各種帯電用部品等の高電圧を印加する静電用
部品の構成材料として広く利用されている。
種絶縁性粒子に対し，（１）金属や合金よりなる粉末，
繊維及びフレーク，（２）炭素粉末，炭素繊維，金属化
粉末等の各種導電性材料を添加することで得られる複合
材料が知られている（特開平７−２８２９５３号，特開
平４−２６６９４４号，特開平７−２７６５５７号な
ど）。上記複合材料は，添加する導電性材料の量で複合
材料全体の電気抵抗値をコントロールすることができる
ため，この複合材料を耐放電性複合材料として利用する
ことがある。耐放電性複合材料とは，静電気によるスパ
ーク放電が生じ難く，かつ帯電作用を有することが可能
な材料で，各種帯電用部品等の高電圧を印加する静電用
部品の構成材料として広く利用されている。
【０００３】
【解決しようとする課題】しかしながら，従来技術にか
かる各複合材料では，スパーク放電が発生し易く，耐放
電性複合材料としての性能があまり高くなかった。ま
た，材料全体で均一かつ最適な電気抵抗値を得るために
導電性材料を絶縁性粒子に対し均一分散させる必要があ
り，この場合，分散状態の均一化が難しいか，もしくは
均一に分散しても導電性材料と絶縁性粒子との密度差等
によって両者が分離し易く，組成が不安定となるおそれ
があった。
かる各複合材料では，スパーク放電が発生し易く，耐放
電性複合材料としての性能があまり高くなかった。ま
た，材料全体で均一かつ最適な電気抵抗値を得るために
導電性材料を絶縁性粒子に対し均一分散させる必要があ
り，この場合，分散状態の均一化が難しいか，もしくは
均一に分散しても導電性材料と絶縁性粒子との密度差等
によって両者が分離し易く，組成が不安定となるおそれ
があった。
【０００４】上記問題を解決するために，例えば絶縁性
粒子の表面を金属材料等よりなる導電層で連続的に被覆
した被覆粒子を準備し，該被覆粒子を集積して複合材料
となすことが提案されているが，このものは粉末処理の
ためにコスト高となったり，絶縁性粒子から導電層が厚
くなるなどによって剥離するおそれがあり，耐久性に問
題があった。また，耐放電性を確保するのに必要な高い
電気抵抗値を得ることが難しいという問題もあった。
粒子の表面を金属材料等よりなる導電層で連続的に被覆
した被覆粒子を準備し，該被覆粒子を集積して複合材料
となすことが提案されているが，このものは粉末処理の
ためにコスト高となったり，絶縁性粒子から導電層が厚
くなるなどによって剥離するおそれがあり，耐久性に問
題があった。また，耐放電性を確保するのに必要な高い
電気抵抗値を得ることが難しいという問題もあった。
【０００５】更に，所定の電気抵抗値を得るために場合
によっては抵抗が比較的低い多量の導電性材料を添加す
る必要があるが，これにより材料全体の強度低下が生じ
やすくなるという問題があった。
によっては抵抗が比較的低い多量の導電性材料を添加す
る必要があるが，これにより材料全体の強度低下が生じ
やすくなるという問題があった。
【０００６】本発明は，かかる従来の問題点に鑑みてな
されたもので，材料全体で均一かつ制御された所定の電
気抵抗値を発現させることで，高電圧印加に伴うスパー
ク放電が生じ難い一方，コロナ放電や摩擦帯電等による
帯電作用を利用した液体，固体粒子の搬送が可能であ
り，さらに機械的強度にも優れた耐放電性複合材料及び
その製造方法を提供しようとするものである。
されたもので，材料全体で均一かつ制御された所定の電
気抵抗値を発現させることで，高電圧印加に伴うスパー
ク放電が生じ難い一方，コロナ放電や摩擦帯電等による
帯電作用を利用した液体，固体粒子の搬送が可能であ
り，さらに機械的強度にも優れた耐放電性複合材料及び
その製造方法を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題の解決手段】請求項１に記載の発明は，多数の絶
縁性セルと導電性粒子とよりなる複合材料であって，隣
接する上記絶縁性セル界面に上記導電性粒子は三次元網
目状に分散して導電パスを形成し，上記絶縁性セルの粒
径またはサイズをＲ，上記導電性粒子の粒径またはサイ
ズをｒとして，両者の間にはｒ／Ｒ≦１／３の関係が成
立することを特徴とする耐放電性複合材料にある。
縁性セルと導電性粒子とよりなる複合材料であって，隣
接する上記絶縁性セル界面に上記導電性粒子は三次元網
目状に分散して導電パスを形成し，上記絶縁性セルの粒
径またはサイズをＲ，上記導電性粒子の粒径またはサイ
ズをｒとして，両者の間にはｒ／Ｒ≦１／３の関係が成
立することを特徴とする耐放電性複合材料にある。
【０００８】ここに上記絶縁性セルは，複数の結晶粒及
び／または１つの結晶粒または非晶質粒子から構成され
ている。また，上記絶縁性セルの形状は球体，楕円体，
多面体及びその他立体形である。上記絶縁性セルの粒径
またはサイズとは，該絶縁性セルの内部を横切る最短の
長さを指す。
び／または１つの結晶粒または非晶質粒子から構成され
ている。また，上記絶縁性セルの形状は球体，楕円体，
多面体及びその他立体形である。上記絶縁性セルの粒径
またはサイズとは，該絶縁性セルの内部を横切る最短の
長さを指す。
【０００９】本発明において最も注目すべきことは，絶
縁性セルの粒径またはサイズＲと導電性粒子の粒径また
はサイズｒとの間にｒ／Ｒ≦１／３の関係が成立するこ
とである。仮にｒ／Ｒが１／３より大である場合は，絶
縁性セルの周囲を取り囲む導電性粒子の数密度が少なく
なり，所定の電気抵抗値を発現させることが困難となる
おそれがある。逆に所定の抵抗値を得るために添加量を
増大させることが必要となり，その結果機械的特性を低
下させてしまう問題が生じるおそれがある。更に好まし
くはｒ／Ｒを１／６以下とする。また，ｒ／Ｒは１／５
００以上であることが好ましい。
縁性セルの粒径またはサイズＲと導電性粒子の粒径また
はサイズｒとの間にｒ／Ｒ≦１／３の関係が成立するこ
とである。仮にｒ／Ｒが１／３より大である場合は，絶
縁性セルの周囲を取り囲む導電性粒子の数密度が少なく
なり，所定の電気抵抗値を発現させることが困難となる
おそれがある。逆に所定の抵抗値を得るために添加量を
増大させることが必要となり，その結果機械的特性を低
下させてしまう問題が生じるおそれがある。更に好まし
くはｒ／Ｒを１／６以下とする。また，ｒ／Ｒは１／５
００以上であることが好ましい。
【００１０】次に，本発明の作用につき説明する。本発
明にかかる耐放電性複合材料は，これを構成する絶縁性
セルと導電性粒子との間の粒径またはサイズ比がｒ／Ｒ
≦１／３という条件を満たしている。このため，複数の
絶縁性セルの周囲を少量の導電性粒子で均一に取り囲む
ような三次元ネットワーク構造を形成しやすく，これに
よってネットワーク状の導電経路を材料内部にとぎれる
ことなく均一に形成できる。
明にかかる耐放電性複合材料は，これを構成する絶縁性
セルと導電性粒子との間の粒径またはサイズ比がｒ／Ｒ
≦１／３という条件を満たしている。このため，複数の
絶縁性セルの周囲を少量の導電性粒子で均一に取り囲む
ような三次元ネットワーク構造を形成しやすく，これに
よってネットワーク状の導電経路を材料内部にとぎれる
ことなく均一に形成できる。
【００１１】さらに同一の粒径またはサイズ比ｒ／Ｒに
おいて，添加量を調整して，離散的に分散した導電性粒
子間隔を変化させることができ，これにより複合材料の
電気抵抗値を任意に制御できる。このような電気抵抗値
の調整によって，該複合材料に高電圧を印加した時の，
静電気によるスパーク放電を生じ難くすると同時に，コ
ロナ放電させた部位に被帯電体を接触させることによっ
て，帯電させることが可能になる。これによって被帯電
体を静電引力によって効率的な搬送が可能となり，被付
着物表面に無駄なく付着させることができる。
おいて，添加量を調整して，離散的に分散した導電性粒
子間隔を変化させることができ，これにより複合材料の
電気抵抗値を任意に制御できる。このような電気抵抗値
の調整によって，該複合材料に高電圧を印加した時の，
静電気によるスパーク放電を生じ難くすると同時に，コ
ロナ放電させた部位に被帯電体を接触させることによっ
て，帯電させることが可能になる。これによって被帯電
体を静電引力によって効率的な搬送が可能となり，被付
着物表面に無駄なく付着させることができる。
【００１２】つまり，少量の導電性粒子で均一な三次元
ネットワーク構造の導電性経路を形成でき，導電性粒子
間隔を変化させることによって，抵抗値を任意に調整で
きる。よって，静電気によるスパーク放電が生じ難く，
耐放電性と帯電作用とを両立させることができる。
ネットワーク構造の導電性経路を形成でき，導電性粒子
間隔を変化させることによって，抵抗値を任意に調整で
きる。よって，静電気によるスパーク放電が生じ難く，
耐放電性と帯電作用とを両立させることができる。
【００１３】また，セラミック材料のような脆性材料に
おいては，絶縁性セル界面に導電性粒子が分布した三次
元網目構造を有しているため，これが骨格構造を形成
し，強い機械的強度を得ることができる。さらに，被帯
電体との接触による耐放電性材料の摩耗を抑制すること
が可能である。
おいては，絶縁性セル界面に導電性粒子が分布した三次
元網目構造を有しているため，これが骨格構造を形成
し，強い機械的強度を得ることができる。さらに，被帯
電体との接触による耐放電性材料の摩耗を抑制すること
が可能である。
【００１４】以上，本発明によれば，材料全体で均一か
つ制御された所定の電気抵抗値を発現させることで，高
電圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一方，コロナ放
電や摩擦帯電等による帯電作用を利用した液体，固体粒
子の搬送が可能であり，さらに機械的強度にも優れた耐
放電性複合材料を提供することができる。
つ制御された所定の電気抵抗値を発現させることで，高
電圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一方，コロナ放
電や摩擦帯電等による帯電作用を利用した液体，固体粒
子の搬送が可能であり，さらに機械的強度にも優れた耐
放電性複合材料を提供することができる。
【００１５】上記絶縁性セルは，単結晶，多結晶または
非晶質の各種絶縁性物質からなり，機械的特性の高いマ
トリックス材料で構成される部分である。このマトリッ
クス材料がセラミックスで構成される場合，例えば，窒
化ケイ素，アルミナ，サイアロン，ジルコニア，マグネ
シア，ムライト，シリカ，ジルコン，窒化ホウ素，スピ
ネル，酸化亜鉛，酸化チタン，クロミア，イットリア等
の材料を用いることができる。マトリックス材料にこれ
らセラミックス材料を用いることで，特に耐磨耗性を強
く発現させることができる。
非晶質の各種絶縁性物質からなり，機械的特性の高いマ
トリックス材料で構成される部分である。このマトリッ
クス材料がセラミックスで構成される場合，例えば，窒
化ケイ素，アルミナ，サイアロン，ジルコニア，マグネ
シア，ムライト，シリカ，ジルコン，窒化ホウ素，スピ
ネル，酸化亜鉛，酸化チタン，クロミア，イットリア等
の材料を用いることができる。マトリックス材料にこれ
らセラミックス材料を用いることで，特に耐磨耗性を強
く発現させることができる。
【００１６】また，マトリックス材料が高分子材料であ
る場合は，例えば，ポリ塩化ビニル，アクリル樹脂，ナ
イロン，ポリプロピレン，ウレタン樹脂，ＰＰＥ樹脂，
ＰＰＳ樹脂，ＰＥＴ樹脂，エポキシ樹脂，ＰＢＴ樹脂，
ＡＢＳ樹脂，ＡＥＳ樹脂，ＡＡＳ樹脂，ＰＭＭＡ樹脂，
ＰＣ樹脂，ＰＰ樹脂，ＰＯＭ樹脂，ＰＵＲ樹脂，ＦＲＰ
樹脂，ＦＲＭ樹脂，ＦＲ−ＰＡ樹脂，ＦＲ−ＰＰ樹脂，
ＦＲ−ＰＢＴ樹脂，ＰＡ樹脂，ＰＵＲ樹脂，ＰＣ／ＰＢ
Ｔ樹脂，ＰＣ／ＡＢＳ樹脂，Ｍｏ−ＰＡ樹脂，Ｍｏ−Ｐ
ＢＴ樹脂，Ｍｏ−ＰＰ樹脂，ＴＰＥ樹脂，ＴＰＵＲ樹
脂，ポリイミド，フッ素樹脂等が挙げられる。
る場合は，例えば，ポリ塩化ビニル，アクリル樹脂，ナ
イロン，ポリプロピレン，ウレタン樹脂，ＰＰＥ樹脂，
ＰＰＳ樹脂，ＰＥＴ樹脂，エポキシ樹脂，ＰＢＴ樹脂，
ＡＢＳ樹脂，ＡＥＳ樹脂，ＡＡＳ樹脂，ＰＭＭＡ樹脂，
ＰＣ樹脂，ＰＰ樹脂，ＰＯＭ樹脂，ＰＵＲ樹脂，ＦＲＰ
樹脂，ＦＲＭ樹脂，ＦＲ−ＰＡ樹脂，ＦＲ−ＰＰ樹脂，
ＦＲ−ＰＢＴ樹脂，ＰＡ樹脂，ＰＵＲ樹脂，ＰＣ／ＰＢ
Ｔ樹脂，ＰＣ／ＡＢＳ樹脂，Ｍｏ−ＰＡ樹脂，Ｍｏ−Ｐ
ＢＴ樹脂，Ｍｏ−ＰＰ樹脂，ＴＰＥ樹脂，ＴＰＵＲ樹
脂，ポリイミド，フッ素樹脂等が挙げられる。
【００１７】また，上記導電性粒子としては，例えば周
期律表のIIIa〜VIIa，IIb〜Vb属遷移元素，またはこれ
らの窒化物，硼化物，炭化物，珪化物，酸化物，または
これらの複合化合物，及びペロブスカイト系複合酸化
物，カーボン，メタル粉などの導電性材料，半導体性材
料の少なくとも一種以上を主成分とする粒子を挙げるこ
とができる。
期律表のIIIa〜VIIa，IIb〜Vb属遷移元素，またはこれ
らの窒化物，硼化物，炭化物，珪化物，酸化物，または
これらの複合化合物，及びペロブスカイト系複合酸化
物，カーボン，メタル粉などの導電性材料，半導体性材
料の少なくとも一種以上を主成分とする粒子を挙げるこ
とができる。
【００１８】また，導電性粒子の形状は，球状，鱗片
状，線状，楕円状及び不定形等を挙げることができる。
また，中空粒子やクラスタ，多孔体であってもよい。よ
り好ましくは球形，楕円形，不定形がよい。
状，線状，楕円状及び不定形等を挙げることができる。
また，中空粒子やクラスタ，多孔体であってもよい。よ
り好ましくは球形，楕円形，不定形がよい。
【００１９】次に，請求項２に記載の発明のように，上
記導電性粒子は不連続に分散していることが好ましい。
ここに不連続分散とは，絶縁性セル界面を所定の間隔
で，絶縁性セルの全周をとぎれることなく，上記導電性
粒子が互いに分離して（離散的）に配列しながら，相対
的には複合材料中に三次元網目構造を構成した状態のこ
とである。これにより，複合材料の電気抵抗値が上記導
電性粒子の間隔の調整によって，材料全体の電気抵抗値
を任意に制御することができる。
記導電性粒子は不連続に分散していることが好ましい。
ここに不連続分散とは，絶縁性セル界面を所定の間隔
で，絶縁性セルの全周をとぎれることなく，上記導電性
粒子が互いに分離して（離散的）に配列しながら，相対
的には複合材料中に三次元網目構造を構成した状態のこ
とである。これにより，複合材料の電気抵抗値が上記導
電性粒子の間隔の調整によって，材料全体の電気抵抗値
を任意に制御することができる。
【００２０】上記導電性粒子の粒子間隔は１０ｎｍ〜５
００μｍであることが好ましい。これにより，機械的特
性を低下させることなく，材料内に均一な導電性経路を
形成することができる。粒子間隔が１０ｎｍ未満である
場合は，導電性粒子が連続的に分散した構造に近くなる
ため，絶縁性セル界面が結合した構造を形成し難くなる
ため，機械的強度が低下してしまうおそれがある。５０
０μｍを越えた場合には，高い機械的特性を得ることが
できるが，材料内の電気伝導経路の密度が小さくなり，
均一な電気抵抗値が得られなくなり，その結果帯電効率
が低下するおそれがある。
００μｍであることが好ましい。これにより，機械的特
性を低下させることなく，材料内に均一な導電性経路を
形成することができる。粒子間隔が１０ｎｍ未満である
場合は，導電性粒子が連続的に分散した構造に近くなる
ため，絶縁性セル界面が結合した構造を形成し難くなる
ため，機械的強度が低下してしまうおそれがある。５０
０μｍを越えた場合には，高い機械的特性を得ることが
できるが，材料内の電気伝導経路の密度が小さくなり，
均一な電気抵抗値が得られなくなり，その結果帯電効率
が低下するおそれがある。
【００２１】次に，請求項３記載の発明のように，上記
絶縁性セルは３０ＭＰａ以上の機械的強度を有する材料
よりなることが好ましい。これにより，機械的強度に優
れた耐放電性複合材料を得ることができる。３０ＭＰａ
未満である場合は，機械的強度が低く，実用上問題が生
じるおそれがある。
絶縁性セルは３０ＭＰａ以上の機械的強度を有する材料
よりなることが好ましい。これにより，機械的強度に優
れた耐放電性複合材料を得ることができる。３０ＭＰａ
未満である場合は，機械的強度が低く，実用上問題が生
じるおそれがある。
【００２２】次に，請求項４記載の発明のように，上記
絶縁性セルは２個または２種類以上の結晶粒よりなるこ
とが好ましい。なお，結晶粒を構成する具体的な物質名
は上述した。例示した物質の中から適当に２種類以上選
択することができる。
絶縁性セルは２個または２種類以上の結晶粒よりなるこ
とが好ましい。なお，結晶粒を構成する具体的な物質名
は上述した。例示した物質の中から適当に２種類以上選
択することができる。
【００２３】次に，請求項５に記載の発明のように，隣
接する上記導電性粒子間に強化粒子または強化相が存在
することが好ましい。これにより，隣接した絶縁性セル
界面における結合力がより高くなり，機械的特性を高め
ることができる。上記強化粒子の粒径またはサイズは導
電性粒子の粒径またはサイズより大きくてもよいが，基
本的には導電性粒子径以下であることが好ましい。ま
た，強化相の厚さは導電性粒子径の粒径またはサイズよ
り大であって，導電性粒子径以下であってもよい。強化
相は結晶質であってもよいが，非晶質であることが好ま
しい。
接する上記導電性粒子間に強化粒子または強化相が存在
することが好ましい。これにより，隣接した絶縁性セル
界面における結合力がより高くなり，機械的特性を高め
ることができる。上記強化粒子の粒径またはサイズは導
電性粒子の粒径またはサイズより大きくてもよいが，基
本的には導電性粒子径以下であることが好ましい。ま
た，強化相の厚さは導電性粒子径の粒径またはサイズよ
り大であって，導電性粒子径以下であってもよい。強化
相は結晶質であってもよいが，非晶質であることが好ま
しい。
【００２４】上記強化粒子及び強化相としては，導電性
粒子及び／または絶縁性セル内のマトリックス材料との
馴染みがよく，高い結合性が得られる材料を使用するこ
とが好ましい。少なくとも絶縁性セル内のマトリックス
材料と馴染みがよく，絶縁性セル同士の結合性を高めら
れる材料がより好ましい。
粒子及び／または絶縁性セル内のマトリックス材料との
馴染みがよく，高い結合性が得られる材料を使用するこ
とが好ましい。少なくとも絶縁性セル内のマトリックス
材料と馴染みがよく，絶縁性セル同士の結合性を高めら
れる材料がより好ましい。
【００２５】また，強化粒子及び強化相は，マトリック
ス材料及び導電性粒子の融点より低い材料組成であるこ
とが好ましい。更に好ましくはマトリックス材料と導電
性粒子と馴染みやすい体積及び拡散し易い材料であるこ
とが好ましい。ただし，導電性粒子とは反応し難いこと
が好ましい。例えば，Ｓｉ3Ｎ4系複合材料では，Ｓｉ，
Ｙ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｔｉ金属酸
化物及びそれらからなる複合酸化物等を強化粒子及び強
化相として使用することができる。
ス材料及び導電性粒子の融点より低い材料組成であるこ
とが好ましい。更に好ましくはマトリックス材料と導電
性粒子と馴染みやすい体積及び拡散し易い材料であるこ
とが好ましい。ただし，導電性粒子とは反応し難いこと
が好ましい。例えば，Ｓｉ3Ｎ4系複合材料では，Ｓｉ，
Ｙ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｈｆ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｚｎ，Ｔｉ金属酸
化物及びそれらからなる複合酸化物等を強化粒子及び強
化相として使用することができる。
【００２６】次に，請求項６記載の発明のように，上記
絶縁性セルの内部には導電性物質が含まれていることが
好ましい。これにより，絶縁性セル内に導電性を付与し
たり，粒子強化作用により高強度化するなど，複合化効
果を得ることができる。材料全体でさらに均一で所定の
電気抵抗値を発現できるという効果も得ることができ
る。所定の電気抵抗値とは，スパーク放電の発生を抑止
できる一方，被帯電体を十分帯電するに十分なコロナ放
電を発生できる値であり，例えば１０3〜１０10Ωｃｍ
の値である。
絶縁性セルの内部には導電性物質が含まれていることが
好ましい。これにより，絶縁性セル内に導電性を付与し
たり，粒子強化作用により高強度化するなど，複合化効
果を得ることができる。材料全体でさらに均一で所定の
電気抵抗値を発現できるという効果も得ることができ
る。所定の電気抵抗値とは，スパーク放電の発生を抑止
できる一方，被帯電体を十分帯電するに十分なコロナ放
電を発生できる値であり，例えば１０3〜１０10Ωｃｍ
の値である。
【００２７】上記導電性物質としては，前記の導電性物
質のうちの少なくとも一種を選択できて，セル外とセル
内で必ずしも同一組成および／または同一添加割合であ
る必要はない。また，絶縁性セル内における導電性粒子
の分散形態としては，均一，ネットワーク状，層状，ラ
ンダム状などのいずれでもよい。
質のうちの少なくとも一種を選択できて，セル外とセル
内で必ずしも同一組成および／または同一添加割合であ
る必要はない。また，絶縁性セル内における導電性粒子
の分散形態としては，均一，ネットワーク状，層状，ラ
ンダム状などのいずれでもよい。
【００２８】次に，請求項７記載の発明は，多数の絶縁
性セルと導電性粒子とよりなる複合材料であって，隣接
する上記絶縁性セル界面に上記導電性粒子は三次元網目
状に分散して導電パスを形成し，上記絶縁性セルの粒径
またはサイズをＲ，上記導電性粒子の粒径またはサイズ
をｒとして，両者の間にはｒ／Ｒ≦１／３の関係が成立
する耐放電性複合材料を製造するに当たり，表面に導電
性粒子を付着させた絶縁性粒子を準備し，該絶縁性粒子
を多数集積して，成形・焼結させることを特徴とする耐
放電性複合材料の製造方法にある。
性セルと導電性粒子とよりなる複合材料であって，隣接
する上記絶縁性セル界面に上記導電性粒子は三次元網目
状に分散して導電パスを形成し，上記絶縁性セルの粒径
またはサイズをＲ，上記導電性粒子の粒径またはサイズ
をｒとして，両者の間にはｒ／Ｒ≦１／３の関係が成立
する耐放電性複合材料を製造するに当たり，表面に導電
性粒子を付着させた絶縁性粒子を準備し，該絶縁性粒子
を多数集積して，成形・焼結させることを特徴とする耐
放電性複合材料の製造方法にある。
【００２９】具体的には，例えば粒径またはサイズ比ｒ
ｐ／Ｒｐ（ｒｐ：導電性粒子の粒径またはサイズ，Ｒ
ｐ：絶縁性粒子の粒子径）が１／３以下である導電性粒
子と絶縁性粒子とを準備し，これを導電性粒子を上記絶
縁性粒子表面に不連続かつ離散的に付着させた複合粒子
となし，または上記粒径またはサイズ比が変化しないよ
うに導電性粒子と絶縁性粒子とを混合または混練して複
合粒子となし，該複合粒子を多数集積して成形し，その
後，焼結または溶融・固化させる。
ｐ／Ｒｐ（ｒｐ：導電性粒子の粒径またはサイズ，Ｒ
ｐ：絶縁性粒子の粒子径）が１／３以下である導電性粒
子と絶縁性粒子とを準備し，これを導電性粒子を上記絶
縁性粒子表面に不連続かつ離散的に付着させた複合粒子
となし，または上記粒径またはサイズ比が変化しないよ
うに導電性粒子と絶縁性粒子とを混合または混練して複
合粒子となし，該複合粒子を多数集積して成形し，その
後，焼結または溶融・固化させる。
【００３０】本請求項にかかる製造方法では，絶縁性粒
子の表面に導電性粒子が付着した複合粒子や，粒径また
はサイズ比が変化しないように混合や混練して作製した
複合粒子を単位粒子として，これから耐放電性複合材料
を作製する。また，絶縁性粒子や導電性粒子の粒径また
はサイズ比は１／３以下である。
子の表面に導電性粒子が付着した複合粒子や，粒径また
はサイズ比が変化しないように混合や混練して作製した
複合粒子を単位粒子として，これから耐放電性複合材料
を作製する。また，絶縁性粒子や導電性粒子の粒径また
はサイズ比は１／３以下である。
【００３１】このため，成形，焼結，溶融・固化等の際
に各絶縁性粒子同士が互いの間に導電性粒子を挟んだ状
態で結合され，この際に絶縁粒子と導電性粒子の粒径ま
たはサイズ比が略維持されたままで複合材料となる。よ
って，絶縁性セルと導電性粒子との粒径またはサイズ比
が１／３以下で，導電性粒子が三次元網目状に分散して
導電パスを形成した耐放電性複合材料を得ることができ
る。
に各絶縁性粒子同士が互いの間に導電性粒子を挟んだ状
態で結合され，この際に絶縁粒子と導電性粒子の粒径ま
たはサイズ比が略維持されたままで複合材料となる。よ
って，絶縁性セルと導電性粒子との粒径またはサイズ比
が１／３以下で，導電性粒子が三次元網目状に分散して
導電パスを形成した耐放電性複合材料を得ることができ
る。
【００３２】次に，請求項８記載の発明は，多数の絶縁
性セルと導電性粒子とよりなる複合材料であって，隣接
する上記絶縁性セル界面に上記導電性粒子は三次元網目
状に分散して導電パスを形成し，上記絶縁性セルの粒径
またはサイズをＲ，上記導電性粒子の粒径またはサイズ
をｒとして，両者の間にはｒ／Ｒ≦１／３の関係が成立
する耐放電性複合材料を製造するに当たり，絶縁性粒子
と導電性粒子とを混合させた状態で，上記絶縁性粒子が
焼結及び／または結晶粒成長しやすい温度または軟化変
形溶融温度に加熱保持して，上記絶縁性粒子のみを焼結
及び／または結晶粒成長または塑性流動させることを特
徴とする耐放電性複合材料の製造方法にある。
性セルと導電性粒子とよりなる複合材料であって，隣接
する上記絶縁性セル界面に上記導電性粒子は三次元網目
状に分散して導電パスを形成し，上記絶縁性セルの粒径
またはサイズをＲ，上記導電性粒子の粒径またはサイズ
をｒとして，両者の間にはｒ／Ｒ≦１／３の関係が成立
する耐放電性複合材料を製造するに当たり，絶縁性粒子
と導電性粒子とを混合させた状態で，上記絶縁性粒子が
焼結及び／または結晶粒成長しやすい温度または軟化変
形溶融温度に加熱保持して，上記絶縁性粒子のみを焼結
及び／または結晶粒成長または塑性流動させることを特
徴とする耐放電性複合材料の製造方法にある。
【００３３】具体的には，例えば粒径またはサイズ比ｒ
ｐ／Ｒｐ（ｒｐ：導電性粒子の粒径またはサイズ，Ｒ
ｐ：絶縁性粒子の粒子径）が１／３以下である導電性粒
子と絶縁性粒子とを準備し，上記導電性粒子と上記絶縁
性粒子とを複合化した状態で，上記絶縁性粒子の融点以
下の温度に加熱して，上記絶縁性粒子の結晶粒のみを成
長させる。
ｐ／Ｒｐ（ｒｐ：導電性粒子の粒径またはサイズ，Ｒ
ｐ：絶縁性粒子の粒子径）が１／３以下である導電性粒
子と絶縁性粒子とを準備し，上記導電性粒子と上記絶縁
性粒子とを複合化した状態で，上記絶縁性粒子の融点以
下の温度に加熱して，上記絶縁性粒子の結晶粒のみを成
長させる。
【００３４】本請求項にかかる製造方法は，絶縁性粒子
を粒成長させて，絶縁性セルを形成している。このた
め，絶縁性粒子内の結晶粒の成長速度が早い際に有効な
製造方法である。つまり，絶縁性粒子の融点以下で結晶
粒の成長速度が早まるような温度に加熱してやること
で，絶縁性セルのサイズを大きくし，導電性粒子を網目
状（セル構造）に分散させ，導電パスを形成することが
できる。
を粒成長させて，絶縁性セルを形成している。このた
め，絶縁性粒子内の結晶粒の成長速度が早い際に有効な
製造方法である。つまり，絶縁性粒子の融点以下で結晶
粒の成長速度が早まるような温度に加熱してやること
で，絶縁性セルのサイズを大きくし，導電性粒子を網目
状（セル構造）に分散させ，導電パスを形成することが
できる。
【００３５】以上，本発明にかかる上記二つのいずれの
製造方法においても，前述したごとく，材料全体で均一
かつ制御された所定の電気抵抗値を発現させることで，
高電圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一方，コロナ
放電や摩擦帯電等による帯電作用を利用した液体，固体
粒子の搬送が可能であり，さらに機械的強度にも優れた
耐放電性複合材料の製造方法を得ることができる。
製造方法においても，前述したごとく，材料全体で均一
かつ制御された所定の電気抵抗値を発現させることで，
高電圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一方，コロナ
放電や摩擦帯電等による帯電作用を利用した液体，固体
粒子の搬送が可能であり，さらに機械的強度にも優れた
耐放電性複合材料の製造方法を得ることができる。
【００３６】請求項７にかかる製造方法では絶縁性粒子
がそのままの形状や大きさで絶縁性セルとなるため，得
ようとする複合材料における絶縁性セルと同程度の大き
さの絶縁性粒子を使用することが好ましい。ただし，絶
縁性粒子が途中で凝縮したり，集合体となることもあ
り，この場合は同程度の大きさの絶縁性粒子を使用する
必要はない。また，請求項８にかかる製造方法では絶縁
性粒子やその集合体が粒成長して絶縁性セルを形成する
ため，得ようとする複合材料における絶縁性セルよりも
小さい絶縁性粒子を使用する必要がある。また，絶縁性
粒子のみを粒成長させるため，耐熱性（熱安定性）につ
いては，導電性粒子のほうが高くなるよう，各粒子を選
択することが好ましい。
がそのままの形状や大きさで絶縁性セルとなるため，得
ようとする複合材料における絶縁性セルと同程度の大き
さの絶縁性粒子を使用することが好ましい。ただし，絶
縁性粒子が途中で凝縮したり，集合体となることもあ
り，この場合は同程度の大きさの絶縁性粒子を使用する
必要はない。また，請求項８にかかる製造方法では絶縁
性粒子やその集合体が粒成長して絶縁性セルを形成する
ため，得ようとする複合材料における絶縁性セルよりも
小さい絶縁性粒子を使用する必要がある。また，絶縁性
粒子のみを粒成長させるため，耐熱性（熱安定性）につ
いては，導電性粒子のほうが高くなるよう，各粒子を選
択することが好ましい。
【００３７】なお，本発明にかかる耐放電性複合材料
は，静電塗装用霧化ヘッド，粉体塗装機，植毛装置，コ
ピー機等に用いられる帯電用部品の構成材料に使用する
ことができる。また，静電除去用部品や放電用電極等の
構成材料に使用することができる。
は，静電塗装用霧化ヘッド，粉体塗装機，植毛装置，コ
ピー機等に用いられる帯電用部品の構成材料に使用する
ことができる。また，静電除去用部品や放電用電極等の
構成材料に使用することができる。
【００３８】次に，請求項９記載の発明は，絶縁性セラ
ミック材料よりなる母材と，該母材中に添加される導電
性粒子とよりなり，上記導電性粒子は，炭化珪素，カー
ボン，酸化スズ，酸化インジウム，酸化銀，酸化銅，Ｉ
Ｖ，Ｖ，ＶＩ族の遷移金属元素の炭化物，窒化物，硼化
物，珪化物，酸化物及びこれらの化合物で構成される複
合化合物の一種またはそれ以上よりなることを特徴とす
る耐放電性複合材料にある。
ミック材料よりなる母材と，該母材中に添加される導電
性粒子とよりなり，上記導電性粒子は，炭化珪素，カー
ボン，酸化スズ，酸化インジウム，酸化銀，酸化銅，Ｉ
Ｖ，Ｖ，ＶＩ族の遷移金属元素の炭化物，窒化物，硼化
物，珪化物，酸化物及びこれらの化合物で構成される複
合化合物の一種またはそれ以上よりなることを特徴とす
る耐放電性複合材料にある。
【００３９】上記特定の化合物よりなる導電性粒子を用
いた耐放電性複合材料は，絶縁性セルの周囲を少量の導
電性粒子がとぎれることなく均一に取り囲むような三次
元ネットワーク構造を形成しやすく，離散的に分散した
導電性粒子の間隔が適宜変化して，複合材料の電気抵抗
値が容易に変更可能となる。
いた耐放電性複合材料は，絶縁性セルの周囲を少量の導
電性粒子がとぎれることなく均一に取り囲むような三次
元ネットワーク構造を形成しやすく，離散的に分散した
導電性粒子の間隔が適宜変化して，複合材料の電気抵抗
値が容易に変更可能となる。
【００４０】よって，複合材料に高電圧を印加した時
の，静電気によるスパーク放電を生じ難くすると同時
に，コロナ放電させた部位に被帯電体を接触させること
によって，帯電させることが可能な材料を得ることがで
きる。
の，静電気によるスパーク放電を生じ難くすると同時
に，コロナ放電させた部位に被帯電体を接触させること
によって，帯電させることが可能な材料を得ることがで
きる。
【００４１】また，母材は脆性のセラミック材料である
が，導電性粒子が分布して三次元網目構造を構成するた
め，これが骨格構造となって，強い機械的特性を得るこ
とができる。また，強化相の形成により，さらに高い機
械的特性を得ることができる。
が，導電性粒子が分布して三次元網目構造を構成するた
め，これが骨格構造となって，強い機械的特性を得るこ
とができる。また，強化相の形成により，さらに高い機
械的特性を得ることができる。
【００４２】以上，本発明によれば，材料全体で均一か
つ制御された所定の電気抵抗値を発現させることで，高
電圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一方，コロナ放
電による帯電作用が可能であり，さらに機械的強度にも
優れた耐放電性複合材料を提供することができる。
つ制御された所定の電気抵抗値を発現させることで，高
電圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一方，コロナ放
電による帯電作用が可能であり，さらに機械的強度にも
優れた耐放電性複合材料を提供することができる。
【００４３】次に，請求項１０記載の発明のように，上
記絶縁性セラミック材料は，窒化珪素系セラミックス，
サイアロン，アルミナ，ムライト，ジルコニア，窒化ア
ルミニウム，マグネシア，コージェライト，アルミニウ
ムチタネートのいずれか一種またはそれ以上よりなるこ
とが好ましい。これにより，マトリックス材料として高
い絶縁性と高い強度やじん性，耐磨耗性の特性とを同時
に発現できる。
記絶縁性セラミック材料は，窒化珪素系セラミックス，
サイアロン，アルミナ，ムライト，ジルコニア，窒化ア
ルミニウム，マグネシア，コージェライト，アルミニウ
ムチタネートのいずれか一種またはそれ以上よりなるこ
とが好ましい。これにより，マトリックス材料として高
い絶縁性と高い強度やじん性，耐磨耗性の特性とを同時
に発現できる。
【００４４】次に，請求項１１記載の発明のように，上
記絶縁性セラミック材料は窒化珪素系セラミックスまた
はサイアロンよりなり，耐放電性複合材料１００体積％
中に対し１〜３０体積％の炭化珪素を添加してなること
が好ましい。これにより，アース側への導電性部品への
放電を抑止できる一方，静電的な帯電を利用した付着効
率を向上させることができる。さらに粒子分散強化作用
により母材の強度を大きく高めることができる。
記絶縁性セラミック材料は窒化珪素系セラミックスまた
はサイアロンよりなり，耐放電性複合材料１００体積％
中に対し１〜３０体積％の炭化珪素を添加してなること
が好ましい。これにより，アース側への導電性部品への
放電を抑止できる一方，静電的な帯電を利用した付着効
率を向上させることができる。さらに粒子分散強化作用
により母材の強度を大きく高めることができる。
【００４５】また，１０００℃以上の高い耐熱性も発現
することも可能であり，高温及び耐腐食性環境下におい
ても使用可能となる。
することも可能であり，高温及び耐腐食性環境下におい
ても使用可能となる。
【００４６】炭化珪素の添加量が１体積％未満である場
合は，所定の導電性（電気抵抗値）を付与することが困
難となり，静電力を利用した各種の効果を得ることが困
難となるおそれがある。一方，炭化珪素の添加量が３０
体積％越えた場合は，電気抵抗値が低くなりすぎること
から，耐放電性が得がたくなると共に焼結性が大きく低
下して，緻密化不足となり，機械的な強度が大きく低下
するおそれがある。
合は，所定の導電性（電気抵抗値）を付与することが困
難となり，静電力を利用した各種の効果を得ることが困
難となるおそれがある。一方，炭化珪素の添加量が３０
体積％越えた場合は，電気抵抗値が低くなりすぎること
から，耐放電性が得がたくなると共に焼結性が大きく低
下して，緻密化不足となり，機械的な強度が大きく低下
するおそれがある。
【００４７】なお，上記添加の上限はより好ましくは１
５体積％とすることがよい。また下限はより好ましくは
５体積％とすることがよい。
５体積％とすることがよい。また下限はより好ましくは
５体積％とすることがよい。
【００４８】次に，請求項１２記載の発明のように，上
記耐放電性複合材料の比電気抵抗は１０3〜１０10Ωｃ
ｍであることが好ましい。これにより，アース側の導電
性部品への放電を抑止できる一方，静電的な帯電現象を
利用した付着効率を向上させることができる。さらに粒
子分散強化作用により母材の強度を大きく高めることが
できる。比電気抵抗が１０3Ωｃｍ未満である場合は，
電気抵抗値が低くなり，導電性部品等へのスパーク放電
が発生しやすくなるおそれがある。１０10Ωｃｍである
場合は，電気抵抗値が高くなりすぎ，アーク放電が発生
し難くなり，帯電作用を利用できなくなるおそれがあ
る。
記耐放電性複合材料の比電気抵抗は１０3〜１０10Ωｃ
ｍであることが好ましい。これにより，アース側の導電
性部品への放電を抑止できる一方，静電的な帯電現象を
利用した付着効率を向上させることができる。さらに粒
子分散強化作用により母材の強度を大きく高めることが
できる。比電気抵抗が１０3Ωｃｍ未満である場合は，
電気抵抗値が低くなり，導電性部品等へのスパーク放電
が発生しやすくなるおそれがある。１０10Ωｃｍである
場合は，電気抵抗値が高くなりすぎ，アーク放電が発生
し難くなり，帯電作用を利用できなくなるおそれがあ
る。
【００４９】次に，請求項１３記載の発明のように，上
記導電性粒子は，粒径またはサイズが１０μｍ以下であ
る粒子よりなることが好ましい。これにより，絶縁性セ
ルの粒径が小さくなくて，耐放電性材料内に導電性粒子
で高密度なネットワーク状の導電経路を形成することが
できる。粒径またはサイズが１０μｍより大となった場
合は，絶縁性セルの粒径が大きくなり，それに伴って導
電経路の密度が低下するため，均一な電気抵抗値を有す
る耐放電性複合材料が得がたくなるおそれがある。ま
た，粒径またはサイズの下限は，導電性粒子が連続的に
分散したネットワーク構造を形成しやすくなり，所定の
電気抵抗値を得がたくなるということで，０．００１μ
ｍとすることが好ましい。
記導電性粒子は，粒径またはサイズが１０μｍ以下であ
る粒子よりなることが好ましい。これにより，絶縁性セ
ルの粒径が小さくなくて，耐放電性材料内に導電性粒子
で高密度なネットワーク状の導電経路を形成することが
できる。粒径またはサイズが１０μｍより大となった場
合は，絶縁性セルの粒径が大きくなり，それに伴って導
電経路の密度が低下するため，均一な電気抵抗値を有す
る耐放電性複合材料が得がたくなるおそれがある。ま
た，粒径またはサイズの下限は，導電性粒子が連続的に
分散したネットワーク構造を形成しやすくなり，所定の
電気抵抗値を得がたくなるということで，０．００１μ
ｍとすることが好ましい。
【００５０】
【発明の実施の形態】実施形態例１ 本発明の実施形態例にかかる耐放電性複合材料につき，
図１を用いて説明する。本例にかかる耐放電性複合材料
１は，多数の絶縁性セル１１と導電性粒子１２とよりな
り，隣接する上記絶縁性セル１１間に上記導電性粒子１
２は三次元網目状に分散して導電パスを形成し，上記絶
縁性セル１１の粒径またはサイズをＲ，上記導電性粒子
１２の粒径またはサイズをｒとして，両者の間にはｒ／
Ｒ≦１／３の関係が成立する。また，導電性粒子１２間
に強化粒子１３が存在する。なお，導電性粒子１２間に
強化相が形成されることもある（図示略）。
図１を用いて説明する。本例にかかる耐放電性複合材料
１は，多数の絶縁性セル１１と導電性粒子１２とよりな
り，隣接する上記絶縁性セル１１間に上記導電性粒子１
２は三次元網目状に分散して導電パスを形成し，上記絶
縁性セル１１の粒径またはサイズをＲ，上記導電性粒子
１２の粒径またはサイズをｒとして，両者の間にはｒ／
Ｒ≦１／３の関係が成立する。また，導電性粒子１２間
に強化粒子１３が存在する。なお，導電性粒子１２間に
強化相が形成されることもある（図示略）。
【００５１】以下に本例にかかる複合材料である試料１
〜３について詳細に説明する。試料１にかかる複合材料
は，絶縁性セルはＳｉ3Ｎ4，導電性粒子はβ−ＳｉＣよ
りなる。また，Ｙ2Ｏ3，ＳｉＯ2よりなる強化粒子を含
有する。
〜３について詳細に説明する。試料１にかかる複合材料
は，絶縁性セルはＳｉ3Ｎ4，導電性粒子はβ−ＳｉＣよ
りなる。また，Ｙ2Ｏ3，ＳｉＯ2よりなる強化粒子を含
有する。
【００５２】試料１にかかる複合材料は，次のようにし
て作製する。粒径またはサイズが０．２μｍのＳｉ3Ｎ4
粉末，０．５μｍのＹ2Ｏ3粉末及びＳｉ3Ｎ4粉末の粒径
またはサイズに対し約１／７の粒径で電気抵抗が１０-2
Ωｃｍのまたはサイズの導電性のβ−ＳｉＣ粉末を準備
する。なお，β−ＳｉＣ粉末はＳｉ3Ｎ4粉末１００重量
％に対し，９重量％添加する。これら粉末をエタノール
中で７２時間ボールミル混合し，混合粉とした。混合粉
を２０ＭＰａで一軸成形し，ホットプレス処理を行っ
た。ホットプレスの条件は１８５０℃×１時間，窒素雰
囲気中である。得られたホットプレス体が本例にかかる
複合材料である。
て作製する。粒径またはサイズが０．２μｍのＳｉ3Ｎ4
粉末，０．５μｍのＹ2Ｏ3粉末及びＳｉ3Ｎ4粉末の粒径
またはサイズに対し約１／７の粒径で電気抵抗が１０-2
Ωｃｍのまたはサイズの導電性のβ−ＳｉＣ粉末を準備
する。なお，β−ＳｉＣ粉末はＳｉ3Ｎ4粉末１００重量
％に対し，９重量％添加する。これら粉末をエタノール
中で７２時間ボールミル混合し，混合粉とした。混合粉
を２０ＭＰａで一軸成形し，ホットプレス処理を行っ
た。ホットプレスの条件は１８５０℃×１時間，窒素雰
囲気中である。得られたホットプレス体が本例にかかる
複合材料である。
【００５３】次に，試料２にかかる複合材料は，絶縁性
セルはＳｉ3Ｎ4とＹ2Ｏ3，導電性粒子はβ−ＳｉＣより
なる。まず，Ｓｉ3Ｎ4粉末とＹ2Ｏ3粉末との混合粉末を
造粒し，粒径またはサイズ１０μｍの造粒粉を準備す
る。造粒粉の粒径またはサイズに対し約１／１０の粒径
またはサイズの導電性のβ−ＳｉＣの粉末を準備する。
なお，β−ＳｉＣ粉末は造粒粉１００重量％に対し，２
〜４重量％添加する。両者を乾式混合し，得られた混合
粉を２０ＭＰａで一軸成形し，ホットプレス処理を行っ
た。ホットプレスの条件は１８５０℃×１時間，窒素雰
囲気中である。得られたホットプレス体が本例にかかる
複合材料である。
セルはＳｉ3Ｎ4とＹ2Ｏ3，導電性粒子はβ−ＳｉＣより
なる。まず，Ｓｉ3Ｎ4粉末とＹ2Ｏ3粉末との混合粉末を
造粒し，粒径またはサイズ１０μｍの造粒粉を準備す
る。造粒粉の粒径またはサイズに対し約１／１０の粒径
またはサイズの導電性のβ−ＳｉＣの粉末を準備する。
なお，β−ＳｉＣ粉末は造粒粉１００重量％に対し，２
〜４重量％添加する。両者を乾式混合し，得られた混合
粉を２０ＭＰａで一軸成形し，ホットプレス処理を行っ
た。ホットプレスの条件は１８５０℃×１時間，窒素雰
囲気中である。得られたホットプレス体が本例にかかる
複合材料である。
【００５４】次に，試料３にかかる複合材料は，絶縁性
セルはＺｒＯ2，導電性粒子はＮｉＯとＺｒＯ2とよりな
る。まず，粒径またはサイズ８０μｍのＺｒＯ2の造粒
粉を準備する。造粒粉の粒径またはサイズに対し約１／
２０の粒径またはサイズの導電性のＮｉＯ粉末とＺｒＯ
2粉末を準備する。なお，これらの粉末は造粒粉１００
体積％に対し，４体積％づつ準備する。造粒粉，ＮｉＯ
粉末，ＺｒＯ2粉末を乾式混合して混合粉となす。混合
粉を２０ＭＰａで一軸成形し，ホットプレスを施した。
ホットプレスの条件は１４５０℃×１時間，大気中であ
る。得られたホットプレス体が本例にかかる複合材料で
ある。
セルはＺｒＯ2，導電性粒子はＮｉＯとＺｒＯ2とよりな
る。まず，粒径またはサイズ８０μｍのＺｒＯ2の造粒
粉を準備する。造粒粉の粒径またはサイズに対し約１／
２０の粒径またはサイズの導電性のＮｉＯ粉末とＺｒＯ
2粉末を準備する。なお，これらの粉末は造粒粉１００
体積％に対し，４体積％づつ準備する。造粒粉，ＮｉＯ
粉末，ＺｒＯ2粉末を乾式混合して混合粉となす。混合
粉を２０ＭＰａで一軸成形し，ホットプレスを施した。
ホットプレスの条件は１４５０℃×１時間，大気中であ
る。得られたホットプレス体が本例にかかる複合材料で
ある。
【００５５】これら試料１〜試料３にかかる複合材料の
性能を次のように評価した。得られた各ホットプレス体
から直径６０ｍｍ×厚さ２ｍｍの円板状の試料片を作製
した。この試料片の比抵抗を測定すると共に，２５ｋＶ
の印加電圧を加えて放電試験を行った。また，ホットプ
レス体の表面をプラズマエッチングで処理して，走査型
電子顕微鏡を用いてエッチング面の組織の観察を行っ
た。
性能を次のように評価した。得られた各ホットプレス体
から直径６０ｍｍ×厚さ２ｍｍの円板状の試料片を作製
した。この試料片の比抵抗を測定すると共に，２５ｋＶ
の印加電圧を加えて放電試験を行った。また，ホットプ
レス体の表面をプラズマエッチングで処理して，走査型
電子顕微鏡を用いてエッチング面の組織の観察を行っ
た。
【００５６】この結果，すべての試料片において比抵抗
は各部で均一であり，試料１は２×１０8Ωｃｍ，試料
２は３×１０6Ωｃｍ，試料３は５×１０8Ωｃｍである
ことが分かった。また，すべての試料片において，円板
上の全体でコロナ放電が均一に発生したことが分かっ
た。また，静電気によるスパーク放電が生じ難く，帯電
作用についても優れていることが分かった。また，電子
顕微鏡観察によればエッチング面の組織は図１に示すご
とき，複数の結晶粒で構成される大きなセルと各セル間
に小さな三次元網目の粒状組織が存在することが分かっ
た。また，各試料のいずれについても強度，じん性及び
耐磨耗性等の機械的強度に優れていることが分かった。
は各部で均一であり，試料１は２×１０8Ωｃｍ，試料
２は３×１０6Ωｃｍ，試料３は５×１０8Ωｃｍである
ことが分かった。また，すべての試料片において，円板
上の全体でコロナ放電が均一に発生したことが分かっ
た。また，静電気によるスパーク放電が生じ難く，帯電
作用についても優れていることが分かった。また，電子
顕微鏡観察によればエッチング面の組織は図１に示すご
とき，複数の結晶粒で構成される大きなセルと各セル間
に小さな三次元網目の粒状組織が存在することが分かっ
た。また，各試料のいずれについても強度，じん性及び
耐磨耗性等の機械的強度に優れていることが分かった。
【００５７】次に，本例の作用につき説明する。本例に
かかる耐放電性複合材料は，これを構成する絶縁性セル
と導電性粒子との間の粒径またはサイズ比が上述の条件
を満たしている。また，絶縁性セル界面に三次元網目状
に導電性粒子が分布して，絶縁性セル界面に導電パスが
形成される。このため，上述の試験結果に記載したごと
く，複合材料全体で均一な電気抵抗値を得ることがで
き，静電気によるスパーク放電が生じ難く，耐放電性と
帯電作用とを両立させることができる。
かかる耐放電性複合材料は，これを構成する絶縁性セル
と導電性粒子との間の粒径またはサイズ比が上述の条件
を満たしている。また，絶縁性セル界面に三次元網目状
に導電性粒子が分布して，絶縁性セル界面に導電パスが
形成される。このため，上述の試験結果に記載したごと
く，複合材料全体で均一な電気抵抗値を得ることがで
き，静電気によるスパーク放電が生じ難く，耐放電性と
帯電作用とを両立させることができる。
【００５８】また，絶縁性セル界面に三次元網目状で導
電性粒子が分散しているため，これが骨格構造を形成
し，亀裂が発生しても伝播し難く，熱的，機械的な衝撃
を容易に緩和することができる。よって，強い機械的強
度を得ることができる。更に，強化粒子を添加している
ため，更に高い機械的強度を得ることができる。
電性粒子が分散しているため，これが骨格構造を形成
し，亀裂が発生しても伝播し難く，熱的，機械的な衝撃
を容易に緩和することができる。よって，強い機械的強
度を得ることができる。更に，強化粒子を添加している
ため，更に高い機械的強度を得ることができる。
【００５９】以上，本例によれば，材料全体で均一かつ
制御された所定の電気抵抗値を発現させることで，高電
圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一方，コロナ放電
や摩擦帯電等による帯電作用を利用した液体，固体粒子
の搬送が可能であり，さらに機械的強度にも優れた耐放
電性複合材料及びその製造方法を提供することができ
る。
制御された所定の電気抵抗値を発現させることで，高電
圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一方，コロナ放電
や摩擦帯電等による帯電作用を利用した液体，固体粒子
の搬送が可能であり，さらに機械的強度にも優れた耐放
電性複合材料及びその製造方法を提供することができ
る。
【００６０】実施形態例２ 本例は，絶縁性セラミック材料よりなる母材と，該母材
中に添加される導電性材料とよりなる耐放電性複合材料
である。そして絶縁性セラミック材料はアルミナ，導電
性材料は炭化珪素である。上記炭化珪素は耐放電性複合
材料全体が１００体積％で，その中に１０体積％添加さ
れている。また，上記耐放電性複合材料の比電気抵抗は
２×１０9Ωｃｍである。
中に添加される導電性材料とよりなる耐放電性複合材料
である。そして絶縁性セラミック材料はアルミナ，導電
性材料は炭化珪素である。上記炭化珪素は耐放電性複合
材料全体が１００体積％で，その中に１０体積％添加さ
れている。また，上記耐放電性複合材料の比電気抵抗は
２×１０9Ωｃｍである。
【００６１】上記耐放電性複合材料の製造方法について
説明すると，アルミナと炭化珪素とを２４時間ボールミ
ル混合し，一軸成形により成形体とする。このときの成
形圧は２０ＭＰａ程度とした。この成形体をＡｒ中，１
７５０℃×１時間×２０ＭＰａの条件でホットプレス処
理を行い，実施形態例２にかかる焼結体を得た。これに
より得られた焼結体が本例にかかる耐放電性複合材料で
ある。
説明すると，アルミナと炭化珪素とを２４時間ボールミ
ル混合し，一軸成形により成形体とする。このときの成
形圧は２０ＭＰａ程度とした。この成形体をＡｒ中，１
７５０℃×１時間×２０ＭＰａの条件でホットプレス処
理を行い，実施形態例２にかかる焼結体を得た。これに
より得られた焼結体が本例にかかる耐放電性複合材料で
ある。
【００６２】このようにして得られた耐放電性複合材料
は，アルミナ中に炭化珪素粒子が不連続にネットワーク
状に分散した微細構造を有し，高い耐スパーク性を有す
ると共に，優れた強度及び耐磨耗性を発現する。その他
詳細は実施形態例１と同様である。
は，アルミナ中に炭化珪素粒子が不連続にネットワーク
状に分散した微細構造を有し，高い耐スパーク性を有す
ると共に，優れた強度及び耐磨耗性を発現する。その他
詳細は実施形態例１と同様である。
【００６３】
【発明の効果】上述のごとく，本発明によれば，材料全
体で均一かつ制御された所定の電気抵抗値を発現させる
ことで，高電圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一
方，コロナ放電や摩擦帯電等による帯電作用を利用した
液体，固体粒子の搬送が可能であり，さらに機械的強度
にも優れた耐放電性複合材料及びその製造方法を提供す
ることができる。
体で均一かつ制御された所定の電気抵抗値を発現させる
ことで，高電圧印加に伴うスパーク放電が生じ難い一
方，コロナ放電や摩擦帯電等による帯電作用を利用した
液体，固体粒子の搬送が可能であり，さらに機械的強度
にも優れた耐放電性複合材料及びその製造方法を提供す
ることができる。
【図１】実施形態例における，耐放電性複合材料の組織
を示す説明図。
を示す説明図。
１．．．耐放電性複合材料， １１．．．絶縁性セル， １２．．．導電性粒子， １３．．．強化粒子，
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｂ 17/64 Ｃ０４Ｂ 35/58 １０２Ｆ １０２Ｇ (72)発明者 加藤 隆幸 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内
Claims (13)
- 【請求項１】 多数の絶縁性セルと導電性粒子とよりな
る複合材料であって，隣接する上記絶縁性セル界面に上
記導電性粒子は三次元網目状に分散して導電パスを形成
し，上記絶縁性セルの粒径またはサイズをＲ，上記導電
性粒子の粒径またはサイズをｒとして，両者の間にはｒ
／Ｒ≦１／３の関係が成立することを特徴とする耐放電
性複合材料。 - 【請求項２】 請求項１において，上記導電性粒子は不
連続に分散していることを特徴とする耐放電性複合材
料。 - 【請求項３】 請求項１または２において，上記絶縁性
セルは３０ＭＰａ以上の機械的強度を有する材料よりな
ることを特徴とする耐放電性複合材料。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項において，
上記絶縁性セルは２個または２種類以上の結晶粒よりな
ることを特徴とする耐放電性複合材料。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか一項において，
隣接する上記導電性粒子間に強化粒子または強化相が存
在することを特徴とする耐放電性複合材料。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれか一項において，
上記絶縁性セルの内部に導電性物質が含まれていること
を特徴とする耐放電性複合材料。 - 【請求項７】 多数の絶縁性セルと導電性粒子とよりな
る複合材料であって，隣接する上記絶縁性セル界面に上
記導電性粒子は三次元網目状に分散して導電パスを形成
し，上記絶縁性セルの粒径またはサイズをＲ，上記導電
性粒子の粒径またはサイズをｒとして，両者の間にはｒ
／Ｒ≦１／３の関係が成立する耐放電性複合材料を製造
するに当たり，表面に導電性粒子を付着させた絶縁性粒
子を準備し，該絶縁性粒子を多数集積して，成形・焼結
させることを特徴とする耐放電性複合材料の製造方法。 - 【請求項８】 多数の絶縁性セルと導電性粒子とよりな
る複合材料であって，隣接する上記絶縁性セル界面に上
記導電性粒子は三次元網目状に分散して導電パスを形成
し，上記絶縁性セルの粒径またはサイズをＲ，上記導電
性粒子の粒径またはサイズをｒとして，両者の間にはｒ
／Ｒ≦１／３の関係が成立する耐放電性複合材料を製造
するに当たり，絶縁性粒子と導電性粒子とを混合させた
状態で，上記絶縁性粒子が焼結及び／または結晶粒成長
しやすい温度または軟化変形溶融温度に加熱保持して，
上記絶縁性粒子のみを焼結及び／または結晶粒成長また
は塑性流動させることを特徴とする耐放電性複合材料の
製造方法。 - 【請求項９】 絶縁性セラミック材料よりなる母材と，
該母材中に添加される導電性粒子とよりなり，上記導電
性粒子は，炭化珪素，カーボン，酸化スズ，酸化インジ
ウム，酸化銀，酸化銅，ＩＶ，Ｖ，ＶＩ族の遷移金属元
素の炭化物，窒化物，硼化物，珪化物，酸化物及びこれ
らの化合物で構成される複合化合物の一種またはそれ以
上よりなることを特徴とする耐放電性複合材料。 - 【請求項１０】 請求項９において，上記絶縁性セラミ
ック材料は，窒化珪素系セラミックス，サイアロン，ア
ルミナ，ムライト，ジルコニア，窒化アルミニウム，マ
グネシア，コージェライト，アルミニウムチタネートの
いずれか一種またはそれ以上よりなることを特徴とする
耐放電性複合材料。 - 【請求項１１】 請求項９において，上記絶縁性セラミ
ック材料は窒化珪素系セラミックスまたはサイアロンよ
りなり，耐放電性複合材料１００体積％中に対し１〜３
０体積％の炭化珪素を添加してなることを特徴とする耐
放電性複合材料。 - 【請求項１２】 請求項１〜６及び請求項９〜１１のい
ずれか一項において，上記耐放電性複合材料の比電気抵
抗は１０3〜１０10Ωｃｍであることを特徴とする耐放
電性複合材料。 - 【請求項１３】 請求項１〜６及び請求項９〜１２のい
ずれか一項において，上記導電性粒子は，粒径またはサ
イズが１０μｍ以下である粒子よりなることを特徴とす
る耐放電性複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001052473A JP3807235B2 (ja) | 2000-02-28 | 2001-02-27 | 耐放電性複合材料及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000051119 | 2000-02-28 | ||
| JP2000-51119 | 2000-02-28 | ||
| JP2001052473A JP3807235B2 (ja) | 2000-02-28 | 2001-02-27 | 耐放電性複合材料及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001316183A true JP2001316183A (ja) | 2001-11-13 |
| JP3807235B2 JP3807235B2 (ja) | 2006-08-09 |
Family
ID=26586212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001052473A Expired - Fee Related JP3807235B2 (ja) | 2000-02-28 | 2001-02-27 | 耐放電性複合材料及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3807235B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008127263A (ja) * | 2006-11-23 | 2008-06-05 | Nippon Soken Inc | アルミナ焼結体及びスパークプラグ |
| JP2009214046A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Toyota Central R&D Labs Inc | 静電塗装用回転霧化頭及びその製造方法 |
| JP2017048073A (ja) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 国立大学法人 香川大学 | セラミックス焼結体及びその製造方法、並びにそのセラミックス焼結体からなる部材 |
| JP2020150169A (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 住友大阪セメント株式会社 | 静電チャック装置およびその製造方法 |
-
2001
- 2001-02-27 JP JP2001052473A patent/JP3807235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008127263A (ja) * | 2006-11-23 | 2008-06-05 | Nippon Soken Inc | アルミナ焼結体及びスパークプラグ |
| JP2009214046A (ja) * | 2008-03-11 | 2009-09-24 | Toyota Central R&D Labs Inc | 静電塗装用回転霧化頭及びその製造方法 |
| JP4674872B2 (ja) * | 2008-03-11 | 2011-04-20 | 株式会社豊田中央研究所 | 静電塗装用回転霧化頭及びその製造方法 |
| JP2017048073A (ja) * | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 国立大学法人 香川大学 | セラミックス焼結体及びその製造方法、並びにそのセラミックス焼結体からなる部材 |
| JP2020150169A (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 住友大阪セメント株式会社 | 静電チャック装置およびその製造方法 |
| JP7205320B2 (ja) | 2019-03-14 | 2023-01-17 | 住友大阪セメント株式会社 | 静電チャック装置およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3807235B2 (ja) | 2006-08-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0722920B1 (en) | Composite material and production method therefor | |
| KR101483921B1 (ko) | 냉각판, 그 제조방법 및 반도체 제조 장치용 부재 | |
| Inam et al. | Electrically conductive alumina–carbon nanocomposites prepared by spark plasma sintering | |
| JP5678332B2 (ja) | セラミックス炭素複合材及びその製造方法並びにセラミックス被覆セラミックス炭素複合材及びその製造方法 | |
| US6890986B2 (en) | Substantially pure bulk pyrocarbon and methods of preparation | |
| JP3339652B2 (ja) | 複合材料およびその製造方法 | |
| EP3042885B1 (en) | A method comprising using a ceramic material as a thermal switch | |
| Zhu et al. | Low temperature processing of nanocrystalline lead zirconate titanate (PZT) thick films and ceramics by a modified sol-gel route | |
| Miranda-Hernández et al. | Production and characterization of Al2O3-Cu composite materials | |
| JP2001316183A (ja) | 耐放電性複合材料及びその製造方法 | |
| JP2003277948A (ja) | 複合構造物およびその製造方法 | |
| CN114180943A (zh) | 复合烧结体、半导体制造装置构件及复合烧结体的制造方法 | |
| Nakada et al. | Effects of Shape and Size of Inclusions on the Sintering of ZnO—ZrO2 Composites | |
| JP3358775B2 (ja) | 複合材料およびその製造方法 | |
| Ahmad et al. | Processing and thermal properties of SrTiO3/Ti3AlC2 ceramic nanocomposites | |
| JPH11106560A (ja) | プラスチック・セラミック複合材 | |
| JPH1143373A (ja) | 複合体の製造方法 | |
| KR20210052250A (ko) | 복합 소결체 및 복합 소결체의 제조 방법 | |
| EP1388527A3 (en) | Highly heat-resistant inorganic fiber bonded ceramic component and process for the production thereof | |
| JPH08119722A (ja) | 比抵抗の制御されたアルミナ系複合セラミックスおよびその製造方法 | |
| JPH08119721A (ja) | 導電性アルミナ系複合セラミックスおよびその製造方法 | |
| Hayashi | Mechanical and electrical properties of ZnO/Ag nanocomposites. | |
| Yoon et al. | Piezoelectric Fibers with Uniform Internal Electrode by Co‐Extrusion Process | |
| WO2014081005A1 (ja) | セラミックス炭素複合材の特性制御方法並びにセラミックス炭素複合材 | |
| JP2001326105A (ja) | 温度センサーデバイス |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050104 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050906 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051104 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060124 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060321 |
|
| A911 | Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20060328 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060425 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060508 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3807235 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090526 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100526 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100526 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110526 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110526 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120526 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120526 Year of fee payment: 6 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313532 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120526 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130526 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130526 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140526 Year of fee payment: 8 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |