JP2010155729A

JP2010155729A - 透明セラミック成形体

Info

Publication number: JP2010155729A
Application number: JP2008333340A
Authority: JP
Inventors: Noboru Kinoshita; 暢木下; Takeshi Kawase; 剛川瀬; Tooru Gushiken; 徹具志堅
Original assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-15
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP5239848B2

Abstract

【課題】可視光線に対して透明性が高く、均質性に優れ、しかも簡易な工程で製造可能な透明セラミック成形体を提供する。
【解決手段】一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の結晶性金属酸化物粒子を多数個集合してなる成形体の可視光線透過率は８０％以上であり、さらに、平均細孔径は１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下である。
【選択図】なし

Description

本発明は、透明セラミック成形体に関し、更に詳しくは、一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の結晶性金属酸化物粒子を用いることにより、均質性及び可視光線の透過率が高く、しかも簡易な工程で製造可能な透明セラミック成形体に関するものである。

セラミック成形体の成形技術としては、グリーンシート積層法、射出成形法、粉末プレス法、鋳込み成形法、静水圧プレス法等、様々な成形方法がある。
グリーンシート積層法は、セラミックス原料粉体にバインダー、溶媒等を加えて調整したスラリーをベルト上へ投入し、ドクターブレードにて厚さを調整してシート状あるいはテープ状の複数のグリーンシートを作製し、乾燥した後、これら複数のグリーンシートを積層し、熱圧着することにより、所定形状のセラミック成形体を得る方法である。
射出成形法は、セラミックス原料粉体にバインダー、可塑剤、溶媒等を加えて混練して調整した流動性の良い原料混合体であるスラリーを、成形金型内に加圧射出することにより、所定形状のセラミック成形体を得る方法である。

粉末プレス法は、セラミックス原料粉体にバインダー等の添加剤を加えて調整した原料混合体を成形用金型に充填し、その後加圧することにより、所定形状のセラミック成形体を得る方法である。
鋳込み成形法は、セラミックス原料粉体にバインダー、可塑剤、溶媒等を加えて混練して流動性が良くかつ均一な原料混合体であるスラリーを調整し、このスラリーを石膏等の吸水性を有する型枠内に注入して、この型枠にスラリー中の溶媒を吸収させることにより、所定形状のセラミック成形体を得る方法である。
静水圧プレス成形法は、上記の各種成形法により得られたセラミック成形体をラバー中に密封し、このラバーを高圧ラバープレス等を用いて等方的に圧縮することにより、さらに緻密なセラミック成形体を得る方法である。

一方、可視光線に対して透明性を有する透明セラミック成形体の成形技術としては、金属アルコキシドや金属塩等を加水分解等によりゾル化し、その後、このゾルをゲル化することにより、所定形状の透明セラミック成形体を得るゾルゲル法がある（特許文献１参照）。
このゾルゲル法は、成形体の強度のバラツキの低減、高純度化、さらには、この成形体を焼成して得られる焼結体の強度向上等の観点から、優れた方法である。
さらに、可視光線に対して透明な成形体としては、有機系ポリマーからなる透明成形体や、この透明成形体の表面に金属酸化物粒子を含む硬化皮膜を有する透明成形体が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平６−１３５７０４号公報特許第４１３９１１３号公報

ところで、従来のグリーンシート積層法では、厚みが一定な平板状のセラミック成形体や段付き形状等の簡単な形状のセラミック成形体しか得ることができず、複雑な形状を有するセラミック成形体には適用できないという問題点があった。
また、射出成形法では、バインダーの添加量が多くなるために、特に大型のセラミック成形体を作製する場合、脱脂が困難であるという問題点があった。
また、従来の粉末プレス法では、一軸加圧で離型可能な比較的単純な形状の肉薄製品用のセラミック成形体しか製造することができないという問題点があった。
また、鋳込み成形法では、一般に成形体の密度が低いために、この成形体を焼成して得られる焼結体の収縮率が大きくなり、その結果、焼結体の寸法制御が困難になるという問題点があった。

さらに、静水圧プレス成形法では、密度の高いセラミック成形体が得られるものの、得られた成形体の形状に制約があり、単純なバルク状のセラミック成形体以外には適用が困難であるという問題点があった。
このように、従来のいずれの成形方法においても、セラミック粉体を原料としており、しかもセラミック成形体に含まれるセラミックス粒子の粒径が粗大化し易いために、透明セラミック成形体を得ることが難しいという問題点があった。

一方、従来のゾルゲル法では、比較的透過率の高いセラミック成形体が得られるものの、ゾルゲル法により得られた粒子の表面の親水性が高く、成形体を乾燥する際の乾燥収縮により割れや反り等の不具合が生じ易いという問題点があった。また、出発原料に金属アルコキシドや金属塩等を用いているために、原料コストが高く、したがって、製造コストを低減することが難しいという問題点があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、可視光線に対して透明性が高く、均質性に優れ、しかも簡易な工程で製造可能な透明セラミック成形体を提供することを目的とする。

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下という極めて微細なセラミック粉体である結晶性の金属酸化物粒子を多数個集合させて透明セラミック成形体としたことにより、この透明セラミック成形体の可視光線透過率が８０％以上と高く、均質性に優れ、しかも緻密性が高いことを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の透明セラミック成形体は、一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の結晶性金属酸化物粒子を多数個集合してなる成形体であって、この成形体の可視光線透過率は８０％以上であることを特徴とする。

前記成形体の平均細孔径は１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下であることが好ましい。
前記結晶性金属酸化物粒子は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、鉄族元素、白金族元素、希土類元素の群から選択される１種または２種以上の元素を含むことが好ましい。

本発明の透明セラミック成形体によれば、一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の結晶性金属酸化物粒子を多数個集合してなる成形体の可視光線透過率を８０％以上としたので、可視光線に対する透過率を高めることができ、均質性及び緻密性に優れたものとすることができる。

本発明の透明セラミック成形体を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

本発明の透明セラミック成形体は、一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の結晶性金属酸化物粒子を多数個集合してなる成形体であり、この成形体の可視光線透過率は８０％以上である。

ここで、結晶性金属酸化物粒子とは、単結晶または多結晶の金属酸化物からなる粒子のことであり、この結晶性の有無は、例えば、粉末Ｘ線回折を用いて定性分析を行った場合に、得られたＸ線回折図形の回折線が先鋭であるか否かや、低角側から高角側に向かって減少する非晶質特有のハローがあるか否かにより評価することができる。
例えば、正方晶ジルコニア粒子やルチル型チタニア粒子の場合、正方晶やルチル型に特有の複数の回折線が観測され、低角側にはハローが殆ど認められない。

この金属酸化物としては、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、鉄族元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ）、白金族元素（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ）、希土類元素（Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）の群から選択される１種または２種以上の元素を含む金属酸化物が好ましく、これらの元素を含む金属酸化物の中でも、可視光線に対する透明性及び均質性が優れている点で、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｙ、Ｓｉ、Ｚｎ等を含む金属酸化物が特に好ましい。

特に好ましい金属酸化物の例としては、酸化ジルコニウム、酸化ジルコニウムを含む複合酸化物、酸化アルミニウム、酸化アルミニウムを含む複合酸化物、酸化チタン、酸化チタンを含む複合酸化物、酸化セリウム、酸化セリウムを含む複合酸化物、酸化亜鉛、酸化亜鉛を含む複合酸化物、酸化インジウム、酸化インジウムを含む複合酸化物等が挙げられる。

この結晶性金属酸化物粒子の一次粒子径は、１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以上かつ５ｎｍ以下、さらに好ましくは２ｎｍ以上かつ５ｎｍ以下である。
ここで、結晶性金属酸化物粒子の一次粒子径を１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下と限定した理由は、この範囲が、可視光線に対して透明性が高く、かつ均質性に優れた透明セラミック成形体を容易に得ることができる範囲であるからである。

この結晶性金属酸化物粒子の一次粒子径が１ｎｍ未満では、この結晶性金属酸化物粒子の結晶性が乏しくなるために、屈折率等の粒子特性を発現することが難しくなり、また、粒子同士の凝集も生じ易くなり、この結晶性金属酸化物粒子を用いて成形体を作製した場合に、この成形体における粒子の集合状態が不均一（均質性が低下）になり、可視光線に対する透過率も低下するので好ましくなく、一方、一次粒子径が１０ｎｍを超えると、粒子同士の凝集は軽減することができるものの、この結晶性金属酸化物粒子を用いて成形体を作製した場合に、この成形体における粒子の集合状態が不均一（均質性が低下）になり、可視光線に対する透過率も低下するので好ましくない。

この結晶性金属酸化物粒子を多数個集合して成形体を形成するためには、この結晶性金属酸化物粒子の表面の活性エネルギーが、粒子同士が集合するのに最低限必要な活性エネルギーよりは大きく、粒子同士が凝集して凝集体を形成するための活性エネルギーよりは小さいことが必要である。
本実施形態の透明セラミック成形体では、結晶性金属酸化物粒子の一次粒子径を１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下と限定することにより、この結晶性金属酸化物粒子の表面の活性エネルギーを粒子同士が集合することのできる範囲に制御することができ、その結果、この結晶性金属酸化物粒子が多数個集合して得られた成形体の可視光線に対する透明性、及び均質性を向上させることができる。

この成形体では、可視光線に対する透明性を維持するためには、その可視光線透過率が８０％以上であることが好ましく、より好ましくは８５％以上、さらに好ましくは９０％以上である。
ここで、可視光線透過率を８０％以上とした理由は、可視光線透過率が８０％を下回ると、成形体の細孔径が大きかったり、または相対密度が低かったり、あるいは細孔径が大きくかつ相対密度が低かったり等により、この成形体の均質性や緻密性に問題が生じ、成形体自体の強度が低下するからである。また、成形体中にマイクロクラックや割れ等が発生する虞もある。

この透明性を有する成形体を高透過率とするためには、金属酸化物粒子の一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下と小さく、かつＸ線回折図形で結晶性が良好と確認できる結晶性金属酸化物粒子を使用すること、この結晶性金属酸化物粒子を分散液中に分散させた場合の分散液中の分散剤量が分散可能な範囲で少量であること、及び、製造した成形体の平均細孔径が十分小さくかつ相対密度が高く、マイクロクラックや割れが生じていない成形体であることが必要である。

この成形体の平均細孔径は１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以上かつ５ｎｍ以下である。
ここで、成形体の平均細孔径を１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下とした理由は、平均細孔径が１ｎｍより小さいと、成形体自体に分散剤が多く含まれることとなるために透過率が８０％を下回ってしまうからであり、一方、平均細孔径が１０ｎｍを超えると、成形体の相対密度が低く、均質性や緻密性に問題が生じ、成形体自体の強度が低下するからであり、さらに、それが原因となって透過率が８０％を下回ってしまうからである。

この成形体の相対密度（（成形体の測定密度／成形体の理論密度）×１００（％））は、４０％以上かつ６０％以下であることが好ましく、より好ましくは４５％以上かつ６０％以下である。
ここで、成形体の相対密度を４０％以上かつ６０％以下とした理由は、相対密度が４０％を下回ると、成形体自体の強度が低下するからであり、一方、相対密度が６０％を超えると、反りや割れが生じ易くなるからである。

次に、本実施形態の透明セラミック成形体の製造方法について説明する。
この透明セラミック成形体は、一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の結晶性金属酸化物粒子を溶媒中に、分散粒子径が１ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下となるように分散させた結晶性金属酸化物粒子分散液を、成形用型に注入し、次いで、この分散液が注入された成形用型を、所定の乾燥速度にて乾燥することにより、得ることができる。

この結晶性金属酸化物粒子分散液は、上述した単結晶または多結晶の金属酸化物からなる粒子を溶媒と混合し、必要に応じて分散剤や水溶性バインダーを混合し、次いで、この混合物にサンドミル、ホモジナイザー等の分散機を用いて分散処理を施すことにより、得ることができる。

このような溶媒としては、水が好適であるが、その他、例えば、１−ブタノール、２−ブタノール、２−メチル−１−プロパノール、２−メチル−２−プロパノール、１−ペンタノール、２−ペンタノール、３−ペンタノール、２−メチル−１−ブタノール、３−メチル−１−ブタノール（イソペンチルアルコール）、２−メチル−２−ブタノール（ｔ−ペンチルアルコール）、３−メチル−２−ブタノール、２，２−ジメチル−１−プロパノール（ネオペンチルアルコール）、１−ヘキサノール、２−メチル−１−ペンタノール、４−メチル−２−ペンタノール、２−エチル−１−ブタノール、１−ヘプタノール、２−ヘプタノール、３−ヘプタノール、２−オクタノール、２−エチル−１−ヘキサノール、１−ノナノール、３，５，５−トリメチル−１−ヘキサノール、１−デカノール、ベンゼンメタノール（ベンジルアルコール）、シクロヘキサノール、２−メチルシクロヘキサノール、α−テレピネオール、２−エチル−１，３−ヘキサンジオール、プロピレンオキシド、メチルエチルケトン、２−エチル酪酸、酢酸プロピル、酢酸イソブチル、トルイジン、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノベンジルエーテル等の有機溶媒も好適に用いられる。これらの溶媒のうち１種のみ、または２種以上を混合して用いることができる。

この分散液における結晶性金属酸化物粒子の分散粒子径は、１ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは１ｎｍ以上かつ５０ｎｍ以下、さらに好ましくは１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下である。
ここで、結晶性金属酸化物粒子の分散粒子径を１ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下と限定した理由は、この範囲が、この結晶性金属酸化物粒子分散液を用いて成形体を作製した場合に、平均細孔径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下に制御され、可視光線に対して透明性が高く、かつ均質性に優れた透明セラミック成形体を容易に得ることができる範囲であるからである。

この分散液における結晶性金属酸化物粒子の含有率は１質量％以上かつ７０質量％以下が好ましく、より好ましくは１０質量％以上かつ５０質量％以下である。その理由は、含有率が１質量％を下回ると、乾燥過程で散逸させる溶媒の量が多くなってしまい、その結果、成形体の製造に要する時間が長くなり過ぎてしまい、成形体の生産効率が低下するからであり、一方、含有率が７０質量％を超えると、粘性及び流動性が低下し、この結晶性金属酸化物粒子の均一分散が難しくなり、その結果、得られた成形体の均質性が低下するからである。

この分散液は、その特性を損なわない範囲において、分散剤、水溶性バインダー等を含有していてもよい。
分散剤としては、陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性イオン界面活性剤等のイオン系界面活性剤、あるいは非イオン系界面活性剤が好適に用いられる。これらの界面活性剤は、使用する結晶性金属酸化物粒子の種類や粒子径により適宜選択すればよい。

水溶性バインダーとしては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシセルロース、ポリアクリル酸等を用いることができる。
このような水溶性バインダーの添加量は、得られた成形体の取扱時における欠け破損等の防止、あるいは、この成形体をさらに焼成する等、その目的に応じて適宜設定すればよい。

このようにして得られた結晶性金属酸化物粒子分散液を、成形用型に注入する。
成形用型としては、この結晶性金属酸化物粒子分散液を透過することなく良好に保持するとともに、目的とする成形体の外形形状を維持することができるものであればよく、例えば、ステンレス鋼、テトラフルオルエチレン等からなる型が好適である。

次いで、この分散液が注入された成形用型を、０．１ｇ／ｃｍ^２／ｈｒ以下、より好ましくは０．０１ｇ／ｃｍ^２／ｈｒ以下、さらに好ましくは０．００５ｇ／ｃｍ^２／ｈｒ以下の乾燥速度にて乾燥する。
ここで、乾燥速度の上限値を０．１ｇ／ｃｍ^２／ｈｒとした理由は、この上限値が、得られる成形体に乾燥時における収縮に起因する反りや割れ等が生じない限界であり、かつ、この成形体の可視光線透過率を８０％以上とすることができる限界であるからである。

この分散液が注入された成形用型を０．１ｇ／ｃｍ^２／ｈｒ以下の乾燥速度にて乾燥することにより、この分散液に含まれる溶媒は極めてゆっくりと蒸発することとなり、この溶媒の緩慢な蒸発により分散液中の結晶性金属酸化物粒子同士は徐々に接近して最も安定した状態で互いに接触することとなり、結晶性金属酸化物粒子の粒子間接合を制御することが可能になる。これにより、得られる成形体に保形性を付与することが可能になる。
また、結晶性金属酸化物粒子分散液の分散粒子径を１ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下に保持したまま成形体を得ることにより、成形体の平均細孔径を１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下に制御することが可能である。

この透明セラミック成形体の製造方法では、結晶性金属酸化物粒子分散液を成形用型に注入し、その後、０．１ｇ／ｃｍ^２／ｈｒ以下の乾燥速度にて乾燥するので、通常、成形性を保持するのに必要なバインダー等の添加剤が不要であり、この添加剤を除去するための工程も不要である。
また、成形時に加圧等を行う必要がないので、省エネルギーを図ることができ、しかも安価で大量生産可能である。
また、分散液から成形することで、複雑形状の成形体を高精度で多量に生産することができる。

また、０．１ｇ／ｃｍ^２／ｈｒ以下の乾燥速度にて乾燥するので、表面の乾燥速度、水蒸気量、乾燥温度を制御することで、乾燥時における収縮による反り、割れを制御することができる。
また、分散粒子径を１ｎｍ以上かつ１００ｎｍ以下に保持したまま成形することにより、粒子の凝集を防止することができ、粒子の粗大化も抑制することができ、粒界による光の散乱も無くすことができる。これにより、透明性に優れた成形体を得ることが可能である。
以上により、可視光線に対して透明性が高く、均質性に優れた透明セラミック成形体を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態の透明セラミック成形体によれば、一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の結晶性金属酸化物粒子を多数個集合してなる成形体の可視光線透過率を８０％以上としたので、可視光線に対する透過率を高めることができ、均質性及び緻密性に優れたものとすることができる。
また、この透明セラミック成形体は、結晶性金属酸化物粒子分散液を、成形用型に注入し、次いで、０．１ｇ／ｃｍ^２／ｈｒ以下の乾燥速度にて乾燥することにより得られたものであるから、粒子同士の凝集等による粗大化の虞が無く、成形体の平均細孔径を１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下に制御することができ、しかも、乾燥時における収縮に起因する反りや割れ等の発生を防止することができる。したがって、可視光線に対して透明性が高く、均質性に優れた透明セラミック成形体を容易に得ることができる。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

（実施例１）
一次粒子径が３ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子を水に分散した分散液（分散粒子径：１０ｎｍ、ジルコニア固形分：２０質量％、住友大阪セメント製）１．０ｇを、テフロン（登録商標）製の容器（内径２０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）に注入し、この分散液が注入された容器を、乾燥機内にて、０．００４ｇ／ｃｍ^２／ｈｒの乾燥速度にて２日間乾燥させ、実施例１の透明セラミック成形体を得た。
この透明セラミック成形体を目視にて観察したが、反りや割れは認められなかった。

次いで、この透明セラミック成形体の同定を粉末Ｘ線回折により行ったところ、正方晶ジルコニアに特有の複数の回折線が観測され、低角側にはハローが殆ど認められなかった。これにより、この透明セラミック成形体は、正方晶ジルコニアであることが確認された。図１に、実施例１の透明セラミック成形体の粉末Ｘ線回折図形を示す。
次いで、この透明セラミック成形体の可視光線透過率、平均細孔径、相対密度を測定した。これらの測定方法は下記のとおりである。また、これらの測定結果を表１に示す。

（１）可視光線透過率
透明セラミック成形体の短軸側の可視光線透過率を、透過率測定装置を用いて測定した。
（２）平均細孔径
透明セラミック成形体の平均細孔径を、高精度ガス／蒸気吸着測定装置ＢＥＬＳＯＲＰ（日本ベル株式会社製）を用いて測定した。
（３）相対密度
透明セラミック成形体の密度を、密度測定器アキュピック１３３０（島津製作所社製）を用いて測定し、この成形体の測定密度と、正方晶ジルコニアの理論密度（６．０５ｇ／ｃｍ^３）との比から、この透明セラミック成形体の相対密度を求めた。

（実施例２）
一次粒子径が３ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子を水に分散した分散液（分散粒子径：１０ｎｍ、ジルコニア固形分：２０質量％、住友大阪セメント製）９．０ｇを、テフロン（登録商標）製の容器（内径３８ｍｍ、高さ５３ｍｍ）に注入し、この分散液が注入された容器を、乾燥機内にて、０．００３ｇ／ｃｍ^２／ｈｒの乾燥速度にて３日間乾燥させ、実施例２の透明セラミック成形体を得た。
この透明セラミック成形体を目視にて観察したが、反りや割れは認められなかった。

次いで、この透明セラミック成形体の同定を粉末Ｘ線回折により行ったところ、正方晶ジルコニアに特有の複数の回折線が観測され、低角側にはハローが殆ど認められなかった。これにより、この透明セラミック成形体は、正方晶ジルコニアであることが確認された。
次いで、この透明セラミック成形体の可視光線透過率、平均細孔径、相対密度を実施例１に準じて測定した。これらの測定結果を表１に示す。

（実施例３）
一次粒子径が３ｎｍのイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ）粒子を水に分散した分散液（分散粒子径：１０ｎｍ、イットリア安定化ジルコニア固形分：１８質量％、住友大阪セメント製）１．０ｇを、テフロン（登録商標）製の容器（内径２０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）に注入し、この分散液が注入された容器を、乾燥機内にて、０．００５ｇ／ｃｍ^２／ｈｒの乾燥速度にて２日間乾燥させ、実施例３の透明セラミック成形体を得た。
この透明セラミック成形体を目視にて観察したが、反りや割れは認められなかった。
次いで、この透明セラミック成形体の可視光線透過率、平均細孔径、相対密度を実施例１に準じて測定した。これらの測定結果を表１に示す。

（実施例４）
一次粒子径が３ｎｍのチタニア（ＴｉＯ_２）粒子を水に分散した分散液（分散粒子径：８ｎｍ、チタニア固形分：１０質量％、住友大阪セメント製）１．０ｇを、テフロン（登録商標）製の容器（内径２０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）に注入し、この分散液が注入された容器を、乾燥機内にて、０．００３ｇ／ｃｍ^２／ｈｒの乾燥速度にて２日間乾燥させ、実施例４の透明セラミック成形体を得た。
この透明セラミック成形体を目視にて観察したが、反りや割れは認められなかった。

次いで、この透明セラミック成形体の同定を粉末Ｘ線回折により行ったところ、ルチル型のチタニアに特有の複数の回折線が観測され、低角側にはハローが殆ど認められなかった。これにより、この透明セラミック成形体は、ルチル型のチタニアであることが確認された。図２に、実施例４の透明セラミック成形体の粉末Ｘ線回折図形を示す。
次いで、この透明セラミック成形体の可視光線透過率、平均細孔径、相対密度を実施例１に準じて測定した。これらの測定結果を表１に示す。

（実施例５）
一次粒子径が５ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子を水に分散した分散液（分散粒子径：２０ｎｍ、ジルコニア固形分：２０質量％、住友大阪セメント製）１．０ｇを、テフロン（登録商標）製の容器（内径２０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）に注入し、この分散液が注入された容器を、乾燥機内にて、０．００４ｇ／ｃｍ^２／ｈｒの乾燥速度にて２日間乾燥させ、実施例５の透明セラミック成形体を得た。
この透明セラミック成形体を目視にて観察したが、反りや割れは認められなかった。

（実施例６）
一次粒子径が１０ｎｍのジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子を水に分散した分散液（分散粒子径：４０ｎｍ、ジルコニア固形分：２０質量％、住友大阪セメント製）１．０ｇを、テフロン（登録商標）製の容器（内径２０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）に注入し、この分散液が注入された容器を、乾燥機内にて、０．００４ｇ／ｃｍ^２／ｈｒの乾燥速度にて２日間乾燥させ、実施例６の透明セラミック成形体を得た。
この透明セラミック成形体を目視にて観察したが、反りや割れは認められなかった。

（比較例１）
粒度が２．５〜４．０μｍのジルコニア（ＺｒＯ_２）粒子（第一稀元素社製）を水に分散させ、分散粒子径が１１０ｎｍ、ジルコニア固形分が２０質量％のジルコニア水分散液を得た。
次いで、この分散液１．０ｇを、テフロン（登録商標）製の容器（内径２０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）に注入し、この分散液が注入された容器を、乾燥機内にて、０．００４ｇ／ｃｍ^２／ｈｒの乾燥速度にて２日間乾燥させ、比較例１のセラミック成形体を得た。
このセラミック成形体を目視にて観察したが、反りや割れは認められなかった。
次いで、このセラミック成形体の可視光線透過率、平均細孔径、相対密度を実施例１に準じて測定した。これらの測定結果を表１に示す。

（比較例２）
一次粒子径が１００ｎｍのシリカ（ＳｉＯ_２）粒子を水に分散した分散液スノーテックスＺＬ（シリカ固形分：４０質量％、日産化学社製）１．０ｇを、テフロン（登録商標）製の容器（内径２０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）に注入し、この分散液が注入された容器を、乾燥機内にて、０．００４ｇ／ｃｍ^２／ｈｒの乾燥速度にて２日間乾燥させ、比較例２のセラミック成形体を得た。
このセラミック成形体を目視にて観察したが、反りや割れは認められなかった。
次いで、このセラミック成形体の可視光線透過率、平均細孔径、相対密度を実施例１に準じて測定した。これらの測定結果を表１に示す。

表１によれば、実施例１〜６のものは、結晶性が良く、可視光線透過率が９０％を超えており、均質性及び緻密性に優れていることが分かった。
比較例１は、粒度が２．５〜４．０μｍのジルコニア粒子を用いたために、結晶性が悪く、可視光線透過率も５８％と透明性が不十分なものであった。
比較例２は、一次粒子径が１００ｎｍのシリカ粒子を用いたために、粒子が非晶質であり、可視光線透過率も５０％と透明性が不十分なものであった。

本発明の透明セラミック成形体は、一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の結晶性金属酸化物粒子を多数個集合してなる成形体の可視光線透過率を８０％以上としたことにより、可視光線に対する透過率を高めることができ、均質性及び緻密性に優れたものとすることができ、さらに、製造も容易にすることができたものであるから、透明セラミック成形体の可視光線に対する透過率及び均質性が求められる各種の機能部品、電子部品、電気用構造部品、光学部品、化学機能部品、機械部品等の分野においてもその効果は大であり、その工業的効果は極めて大きなものである。

本発明の実施例１の透明セラミック成形体の粉末Ｘ線回折図形を示す図である。本発明の実施例４の透明セラミック成形体の粉末Ｘ線回折図形を示す図である。

Claims

一次粒子径が１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下の結晶性金属酸化物粒子を多数個集合してなる成形体であって、
この成形体の可視光線透過率は８０％以上であることを特徴とする透明セラミック成形体。
前記成形体の平均細孔径は１ｎｍ以上かつ１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の透明セラミック成形体。
前記結晶性金属酸化物粒子は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｓｎ、鉄族元素、白金族元素、希土類元素の群から選択される１種または２種以上の元素を含むことを特徴とする請求項１または２記載の透明セラミック成形体。