JP2014015373A - バインダ樹脂の製造方法、セラミック焼結体の製造方法、及びセラミック焼結体 - Google Patents

Abstract

【課題】ラージポアの生成が抑制可能なバインダ樹脂を短時間で容易に作製できるバインダ樹脂の製造方法、セラミック焼結体の製造方法、及びセラミック焼結体を実現する。
【解決手段】メチルセルロースを水溶液に溶解させて固形分濃度が３〜１０重量％のメチルセルロース水溶液を作製する。次いで、金属フィルタ及び押出成形機を使用してメチルセルロース水溶液をろ過し、未溶解物を除去する。次いで、ろ過物を加熱処理し、水分を内包した三次元網目構造を有するスポンジ状の架橋物１を作製し、該架橋物１と水分２とを遊離させる。架橋物１から遊離した水２は、架橋物１に囲まれた状態で存在する水分２ａと架橋物１の外部に存在する水分２ｂとに区分される。次いで、遠心脱水等で脱水処理を行い、水分２を除去し、押出成形用バインダ樹脂を得る。このバインダ樹脂を使用してセラミック焼結体を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、バインダ樹脂の製造方法、セラミック焼結体の製造方法、及びセラミック焼結体に関する。

電子セラミック技術の応用分野は多岐にわたり、今日では、様々な電子機器に各種のセラミック電子部品が搭載されている。また、これら電子機器の高密度実装や小型化の急速な進展に伴い、セラミック焼結体の結晶組織や焼結密度、さらにはセラミック焼結体に形成される気孔（ポア）等が電気的特性や機械的特性等の各種特性に著しい影響を及ぼすようになってきている。

このため、所望の安定した特性を有するセラミック電子部品を得るためには、セラミック焼結体が均一な組成を有しかつ均一な微細組織を有することが必要となる。

ところで、この種のセラミック焼結体は、通常、セラミックス原料粉末を成形した後、焼成することにより得られる。

セラミック原料粉末を成形する方法としては、一軸方向プレス成形法、ラバープレス成形法、ドクターブレード法、押出成形法等の各種方法が知られているが、セラミック電子部品では、容易かつ低コストでシ−ト状のセラミック成形体が得られる押出成形法が広く使用されている。

押出成形法を使用してセラミックス成形体を製造する場合、セラミック原料粉末、純水等の溶媒、バインダ樹脂、及び可塑剤等の添加剤を混合し、混練して混練物を作製し、該混練物を押出成形するのが一般的である。

また、上記バインダ樹脂としては、成形性、強度、再溶解性等が良好なメチルセルロ−ス等のセルロース系材料が広く使用されている。

しかしながら、上記混練物は、粘土状に形成する必要があり、含水率を低くする必要がある。このため、バインダ樹脂をセラミックス原料粉末中に均一に分散させて混練するのは難しく、セラミック成形体中には、未分散状態のバインダ樹脂が多く存在する。

また、この種のセルロ−ス系材料には、通常、水不溶性の天然セルロース系材料が使用されることから、水溶性とするためにセルロース（Ｃ_６Ｈ₁₀Ｏ_５）_ｎにおける水酸基（−ＯＨ）の水素原子（Ｈ）をメチル基（−ＣＨ_３）などで置換することが行なわれる。

しかしながら、この方法では反応収率が劣り、水に不溶な未溶解成分がセラミック成形体中に多量に残存する。

そして、このようなセラミック成形体を焼成し、セラミック焼結体を作製すると、セラミック焼結体には、３０μｍ以上の大きな気孔（以下、「ラージポア」という。）が多数発生し、電気的特性や機械的強度等のセラミック焼結体の特性劣化を招くおそれがある。例えば、セラミック電子部品が圧電体の場合は、共振点でのインピーダンスの上昇や波形不良等が生じ、電気的特性の低下を招くおそれがある。特に、近年では、セラミック焼結体に生じ得るピンホ−ルの低減要求は厳しく、３０μｍ以上のラージポアを抑制することが求められている。

そこで、例えば、特許文献１では、溶媒、バインダおよびセラミックス粉末を含有するスラリーを得るスラリー調製工程と、前記スラリーから溶媒の一部が除去された押出成形用高粘度組成物を得る高粘度組成物調製工程と、前記押出成形用高粘度組成物を押出成形する成形工程とを有するセラミックス押し出し成形体の製造方法が提案されている。

この特許文献１では、例えば２．０重量％以下の低濃度のメチルセルロ−ス系バインダ樹脂を作製した後、目開きが１０〜５０μｍ程度の篩でメチルセルロ−ス系バインダ樹脂をろ過し、セラミック原料粉末と混合してスラリーを作製し、その後、スプレードライヤーで乾燥物を得ている。そしてその後、この乾燥物に、再度水や可塑剤を添加してミキサーで混練し、高粘度組成物を作製し、この高粘度組成物を押出成形してセラミック成形体を得ている。

また、特許文献２では、セルロース誘導体バインダの水溶液を孔径５μｍ以上１００μｍ以下のフィルタによりろ過して未溶解物を除去した後、これをセラミック材料と混合するようにした成形用セラミック材料の製造方法が提案されている。

この特許文献２では、押出成形用坏土に適した高濃度のメチルセルロ−ス系バインダ水溶液（例えば１０〜４０重量％）を作製し、ピストン又はスクリュー押出機を用いて、孔径が５〜１００μｍの金属フィルタでろ過し、ろ過バインダを得ている。そして、このろ過バインダを、乾燥処理等を行うこともなく、セラミック原料粉末と混合し、これにより押出成形用の混練物を作製している。

さらに、特許文献３では、メチルセルロースの低濃度水溶液を用意するステップと、前記低濃度水溶液をろ過するステップと、前記ろ過ステップによって得られたろ液に含まれるメチルセルロースをゲル化するステップと、前記メチルセルロースのゲル化物を前記ろ液から取出すステップと、前記ゲル化物を加熱乾燥して前記低濃度水溶液よりも濃いメチルセルロース水溶液を得るステップとを備えるメチルセルロースバインダの製造方法が提案されている。

この特許文献３では、例えば５重量％以下の低濃度のメチルセルロ−ス水溶液を、粒子保持能力が２μｍのろ紙またはろ布でろ過し、未溶解物を除去した後、ろ過物を８０℃以上に加熱してゲル化処理し、これを再度ろ過し、得られたゲル化物を乾燥・濃縮し、これにより押出成形用バインダを得ている。

特開平１１−２７７５２２号公報（請求項１、段落番号〔００１６〕等） 特開平０１−１０００５０号公報（特許請求の範囲第１項、第（２）頁右上欄第１４行目〜第（３）頁左上欄第８行目等） 特開平０３−４１１０１号公報（特許請求の範囲第１項、第（２）頁右上欄第１４行目〜同頁左下欄第１９行目等）

しかしながら、特許文献１は、熱エネルギーを多量に消費するスプレードライヤーを使用して乾燥処理を行っており、このためエネルギー効率が悪いという問題がある。しかも、押出成形用の高粘度組成物を得るために乾燥物に再度溶媒を添加しなければならず、製造工程も煩雑である。

また、メチルセルロースは粘着性を有することから、メチルセルロースを含んだスラリーをスプレードライヤーで乾燥すると、被乾燥物が処理室内に付着し易く、このため収率が低くなり、しかも、完全な洗浄を行うのも困難である。上述した被乾燥物の処理室内での付着を回避するためには、処理室内部を、例えばフッ素系樹脂で表面処理する方法も考えられるが、装置が高価になる。また、他の製造ラインと共用するのが困難となって専用ラインになる可能性が高く、設備費の高騰を招くおそれがある。

また、特許文献２は、エネルギー損失を招くバインダ樹脂の乾燥・濃縮を行なわなくて済むように、１０〜４０重量％の高濃度メチルセルロ−ス水溶液を作製しているが、斯かる高濃度のメチルセルロ−ス水溶液は、粘度が１０〜１００Ｐａ・ｓと大きく、ピストンやスクリュー押出成形機を使用し、高圧力を負荷してろ過してもろ過処理に長時間を要する。

また、特許文献２では、３０μｍ以下のラージポアの生成を回避すべく、目開きが３０μｍ以下の金属フィルタでメチルセルロ−ス水溶液中の未溶解物をろ過しているものの、ろ過抵抗の上昇を招き、かつろ過時間も長時間を要することから、低コストで工業的に生産するのは困難である。しかも、高圧力を負荷すると、未溶解物であるゲル状の繊維成分が変形して金属フィルタを通過してしまい、このため焼成した場合に未溶解繊維成分に起因したラージポアが生成し易く、ラージポアの低減化要求に対応するのは困難である。

また、特許文献３では、低濃度のメチルセルロ−ス水溶液を作製しているが、低濃度のメチルセルロ−ス水溶液では、図２に示すように、数μｍから数十μｍのゲル化物１０１が水１０２中を浮遊する。そして、このゲル化物１０１をろ過して脱水させることにより濃縮が可能であり、ゲル化物１０１と水１０２とを分離することは可能である。

しかしながら、このゲル化物１０１を、特許文献３のようにろ紙やろ布を使用してろ過しようとすると、メチルセルロースは粘着性を有するため目詰まりが生じ易く、このためろ過精度が低下し、ろ過処理時間も長時間を要する。また、ろ紙やろ布を頻繁に交換してゲル化物１０１をろ過することもできるが、いずれにしても生産性に劣り、コストアップを招くおそれがある。

また、この特許文献３では、８０℃以上に加熱してろ過物をゲル化させているが、急速加熱を行うと突沸や発泡が生じ易いことから、短時間の加熱処理でゲル化物を得るのは困難であり、斯かる点からも生産性に劣る。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであって、ラージポアの生成が抑制可能なバインダ樹脂を短時間で容易に作製できるバインダ樹脂の製造方法、この製造方法を使用したセラミック焼結体の製造方法、及びこの製造方法を使用して得られたセラミック焼結体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明に係るバインダ樹脂の製造方法は、セルロース系素材を水溶液に溶解させて固形分濃度が３〜１０重量％のセルロース系水溶液を作製し、前記セルロース系水溶液中の未溶解物を除去した後、加熱処理を行なって三次元網目構造の架橋物を作製し、該架橋物を脱水処理することを特徴としている。

また、本発明のバインダ樹脂の製造方法は、前記固形分濃度は、３〜７重量％であるのが好ましい。

また、本発明のバインダ樹脂の製造方法は、前記脱水処理が、遠心脱水処理であるのが好ましい。

さらに、本発明のバインダ樹脂の製造方法は、前記未溶解物は、フィルタと押出成形機とを使用してろ過処理を行い、除去するのが好ましい。

また、本発明のバインダ樹脂の製造方法は、前記セルロース系素材がメチルセルロースであるのが好ましい。

また、本発明に係るセラミック焼結体の製造方法は、上記の製造方法で製造されたバインダ樹脂とセラミック原料粉末とを溶媒中で混合して混練物を作製し、該混練物を押出成形してセラミック成形体を作製し、該セラミック成形体を焼成し、セラミック焼結体を作製することを特徴としている。

また、本発明に係るセラミック焼結体は、上記製造方法で製造されたことを特徴としている。

本発明のバインダ樹脂の製造方法によれば、セルロース系素材を水溶液に溶解させて固形分濃度が３〜１０重量％のセルロース系水溶液を作製し、前記セルロース系水溶液中の未溶解物を除去した後、加熱処理を行なって三次元網目構造の架橋物を作製し、該架橋物を脱水処理するので、架橋物は、水分を内包したスポンジ状の構造体となり、架橋物に内包されずに該架橋物から遊離した水分は、脱水処理により容易に脱水除去することが可能となる。しかもこの架橋物は三次元網目構造を有することから高強度となり、したがって、遠心力等の外力を負荷しても、架橋物の骨格が崩れることもなく、前記遊離した水分を短時間で除去することが可能となる。また、前記加熱処理を行う際に急速加熱を行っても、架橋物で水分が内包されることから、加熱処理時に突沸や発泡等が生じるのを回避することができる。

また、本発明のセラミック焼結体の製造方法によれば、上記製造方法で製造されたバインダ樹脂とセラミック原料粉末とを溶媒中で混合して混練物を作製し、該混練物を押出成形してセラミック成形体を作製し、該セラミック成形体を焼成し、セラミック焼結体を作製するので、ラージポアの生成が抑制されたセラミック焼結体を低コストで作製することができる。

また、本発明のセラミック焼結体によれば、上記製造方法で製造されたので、ラージポアの生成が抑制された信頼性の良好な電子部品用セラミック焼結体を得ることができる。

本発明に係るバインダ樹脂の製造方法で得られる架橋物を模式的に示した図である。 特許文献３で得られるゲル化物を模式的に示した図である。

次に、本発明の実施の形態を詳説する。

本発明に係るバインダ樹脂の製造方法は、セルロース系素材を水溶液に溶解させて固形分濃度が３〜１０重量％のセルロース系水溶液を作製し、前記セルロース系水溶液中の未溶解物を除去した後、加熱処理を行なって三次元網目構造の架橋物を作製し、該架橋物を脱水処理している。

そしてこれにより焼結してもラージポアの生成が抑制された押出成形用のバインダ樹脂を短時間で容易に作製することが可能となる。

以下、上記バインダ樹脂の製造方法を詳述する。

（１）セルロース系水溶液の作製
セルロース系素材を水溶液に溶解させて固形分濃度が３〜１０重量％のセルロース系水溶液を作製する。

セルロース系素材としては、押出成形用バインダ樹脂に適したセルロース誘導体であれば特に限定されるものではなく、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の水溶性セルロース誘導体を使用することができるが、通常はメチルセルロースを好んで使用することができる。

ここで、セルロース系水溶液の固形分濃度を３〜１０重量％としたのは、以下の理由による。

セルロース系水溶液の固形分濃度が３％未満の低濃度になると、該セルロース系水溶液中の未溶解物を除去した後、加熱処理して三次元網目構造の架橋物を形成することができず、数μｍ〜数十μｍの大きさのゲル化物が水溶液中を浮遊する。このため、遠心力等の大きな外力を負荷して短時間で脱水処理を行うことが困難となり、熱間でろ布やろ紙を使用して脱水処理を行わなければならず、脱水処理に長時間を要し、生産性に劣る。

一方、セルロース系水溶液の固形分濃度が１０％を超えて高濃度になると、セルロース系水溶液の粘度が過度に高くなることから、セルロース系水溶液に高圧を負荷し、ゲル状に繊維化した未溶解物をセルロース系水溶液から除去する必要がある。

しかしながら、未溶解物を含有したセルロース系水溶液に高圧を負荷すると、ゲル状に繊維化した未溶解物が、フィルタを通過してしまい、このため脱水後のバインダ樹脂中に未溶解物が混在するおそれがある。

したがって、このようなバインダ樹脂を含有したセラミック成形体を焼成すると、焼成後のセラミック焼結体には前記未溶解物に起因したラージポアが生成されやすくなる。

そこで、本実施の形態では、セルロース系水溶液の固形分濃度を、３〜１０重量％としている。

（２）未溶解物の除去
次に、セルロース系水溶液中をろ過処理し、セルロース系水溶液中の未溶解物を除去し、ろ過物を得る。

ここで、ろ過処理の方法は、特に限定されるものではなく、例えば、フィルタと押出成形機とを組み合わせて行うことができる。具体的には、目開きが１０〜３０μｍのステンレス等で形成された金属フィルタを前面に配した押出成形機を使用してろ過処理を行うことができる。尚、ポリプロピレン等の樹脂フィルタは、３〜５重量％程度の低濃度では使用可能であるが、１０重量％近くなるとセルロース系水溶液の粘度が高くなって圧力損失が大きくなることから好ましくなく、したがって、セルロース系水溶液の固形分濃度に応じて金属フィルタと樹脂フィルタとを使い分けるのも好ましい。

（３）加熱処理
ろ過物を加熱処理し、三次元網目構造の架橋物を得る。

図１は加熱処理後の状態を示す図である。

ろ過物に加熱処理を行うと、セルロース系素材の高分子鎖が成長し、水分を内包した三次元網目構造を有するスポンジ状の架橋物１を作製し、架橋物１と水分２とを遊離させる。ここで、架橋物１から遊離した水分２は、架橋物１に囲まれた状態で存在する水分２ａと架橋物１の外部に存在する水分２ｂとに区分される。

尚、加熱処理は、特に限定されるものではなく、例えば８０〜８５℃に調整されたマイクロ波装置を使用して容易に行うことができる。

（４）脱水処理
架橋物１に遠心脱水処理等の脱水処理を施す。すなわち、架橋物１は上述したように三次元網目構造を有していることから高強度であり、遠心脱水法等で遠心力を負荷することにより、架橋物１に水分が内包された状態で架橋物１から遊離した水分２ａ及び水分２ｂが短時間で脱水除去される。

そしてその後、恒温槽（例えば、１００℃）に所定時間（例えば、２０〜３０分）放置し、これによりバインダ樹脂が作製される。

このように本実施の形態では、セルロース系素材を水溶液に溶解させて固形分濃度が３〜１０重量％のセルロース系水溶液を作製し、前記セルロース系水溶液中の未溶解物を除去した後、加熱処理を行なって三次元網目構造の架橋物を作製し、該架橋物を脱水処理するので、架橋物は、水分を内包したスポンジ状の構造体となり、架橋物に内包されずに該架橋物から遊離した水分は、脱水処理により容易に脱水除去することが可能となる。しかもこの架橋物は三次元網目構造を有することから高強度となり、したがって、遠心力等の外力を負荷しても、架橋物の骨格が崩れることもなく、前記遊離した水分を短時間で除去することが可能となる。また、前記加熱処理を行う際に急速加熱を行っても、架橋物で水分が内包されることから、加熱処理時に突沸や発泡等が生じるのを回避することができる。

次に、このバインダ樹脂を使用したセラミック焼結体の製造方法について詳述する。

Ｐｂ_３Ｏ_４、ＴｉＯ_２等のセラミック素原料を用意し、これらセラミック素原料を所定量秤量する。そして、これら秤量物を混合し、純水等の溶媒と共に、ＰＳＺ（部分安定化ジルコニア）ボール等の粉砕媒体が内有されたボールミルに投入し、混合粉砕する。そして、この混合物を乾燥させた後、１０００〜１２００℃の温度で仮焼し、その後、乾式粉砕してセラミック原料粉末を作製する。

次に、このセラミック原料粉末を可塑剤等の添加剤、及び純水を加え、所定時間混練し、混練物を得る。

次いで、所定寸法の孔が貫設された金型を前面に配した押出成形機を用意する。そして、この押出成形機を使用して押出成形を行い、セラミック成形体を得る。その後、このセラミック成形体を３００〜５００℃の温度で２時間程度加熱処理を行って脱バインダ処理を行い、次いで、２〜４時間程度、１０００〜１２００℃の温度で焼成し、これによりセラミック焼結体が作製される。

このように本実施の形態では、上記バインダ樹脂とセラミック原料粉末とを溶媒中で混合して混練物を作製し、該混練物を押出成形してセラミック成形体を作製し、該セラミック成形体を焼成し、セラミック焼結体を作製するので、ゲル状の繊維成分がバインダ樹脂に混入するのを極力回避できることから、前記繊維成分に起因したラージポアの生成が低減されたセラミック焼結体を低コストで作製することができる。

尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では加熱処理のみで架橋物１を得ているが、加熱処理に加え、ゲル化剤や適切な高分子を添加することにより、架橋物１を形成してもよい。

次に、本発明の実施例を具体的に説明する。

（試料の作製）
〔試料番号１〜５〕
（セラミック原料粉末の作製）
セラミック素原料として、高純度のＰｂ_３Ｏ_４、ＴｉＯ_２、Ｌａ_２Ｏ_３、及びＭｎＯ_２を用意した。そして、これらセラミック素原料を所定量秤量し、斯かる秤量物を、溶媒としての純水及び粉砕媒体としてのＰＳＺボールと共にボールミルに投入し、該ボールミル内で十分に混合粉砕した。

次いで、この混合物を乾燥した後、１１００℃の温度で仮焼し、その後、バンタムミルで乾式粉砕し、組成式Ｐｂ_0.900Ｌａ_1.00Ｔｉ_0.983Ｍｎ_0.017Ｏ_３からなるセラミック原料粉末を作製した。

（バインダ樹脂の作製）
撹拌機を使用し、メチルセルロ−ス粉末（信越化学工業社製、メトローズ「６０ＳＨ−４０００」）を８０℃に加温された純水に分散させた後、冷却しながらメチルセルロ−ス粉末を純水に溶解させ、固形分濃度が３％、５％、７％、８％、１０％に調製された試料番号１〜５のメチルセルロ−ス水溶液を作製した。

次に、目開きが１５μｍのステンレス製の金属フィルタ及び押出成形機を用意した。そして、前記金属フィルタを押出成形機の前面に配し、前記メチルセルロ−ス水溶液を、金属フィルタと押出成形機とを使用してろ過処理を行ない、メチルセルロ−ス水溶液中の未溶解物が除去された試料番号１〜５のろ過物を得た。

次に、このろ過物を、マイクロ波装置を使用して８０℃〜８５℃の温度に加熱し、水分が内包された三次元網目構造の架橋物と水分とを分離し、その後５〜７分間、熱間で遠心脱水処理を行なった。

そしてその後、固形分濃度が３０％程度に低下するまで、１００℃の温度に調整された恒温槽内で２０〜２５分間、乾燥処理を行なって水分調整し、その後１０℃に冷温調整された冷蔵庫に８時間放置し、これにより試料番号１〜５のバインダ樹脂を作製した。

（セラミック焼結体の作製）
上記バインダ樹脂及び可塑剤としてのヘキシレングリコールを前記セラミック原料粉末に添加し、更に純水を加え、４０分間混練し、混練物を得た。次に、縦：２５．５ｍｍ、横：３８．６ｍｍの角形状の金型を前面に配した押出成形機を使用し、厚みが５５０μｍとなるように前記混練物に押出成形を施し、セラミック成形体を得た。

尚、このセラミック成形体中のセラミック原料粉末とバインダ樹脂との配合比率が、重量比で、セラミック原料粉末：バインダ樹脂＝１００：２０となるように調製した。バインダ樹脂は固形分を３０％とした水分込みの量を示している。

そして、このセラミック成形体を大気雰囲気下、５００℃の温度で脱バインダ処理を行い、その後、酸素雰囲気下、１２００℃の温度で４時間 焼成し、２５０μｍの厚みになるまで研磨し、これにより試料番号１〜５のセラミック焼結体を得た。

〔試料番号６、７〕
試料番号１〜５で使用したメチルセルロ−ス粉末を用意し、該メチルセルロ−ス粉末を撹拌機を使用して純水に溶解させ、メチルセルロースの濃度が１％、及び２％に調製された試料番号６、７のメチルセルロ−ス水溶液を作製した。

次に、目開きが１５μｍのポリプロピレン製の樹脂フィルタ及びローラーポンプを用意した。そして、前記樹脂フィルタをローラーポンプの前面に配し、これらのメチルセルロ−ス水溶液を、樹脂フィルタとローラーポンプとを使用して３４〜４８分間、ろ過処理を行ない、メチルセルロ−ス水溶液中の未溶解物が除去された試料番号６、７のろ過物を得た。尚、この試料番号６、７では、メチルセルロ−ス水溶液の濃度が１〜２重量％と低く、圧力損失も低いことから、試料番号１〜５の金属フィルタ及び押出成形機に代えて樹脂フィルタ及びローラーポンプを使用した。

次に、このろ過物をマイクロ波装置を使用して８０℃〜８５℃の温度に加熱し、目開きが１０μｍのろ布を使用し、９０〜１８０分間、熱間ろ過を行なった。尚、試料番号６、７は、メチルセルロ−ス水溶液が１〜２重量％と低濃度であるため、数μｍから数十μｍの小さいゲル化物が水中に浮遊している状態となり、遠心分離機で水分のみを分離することはできず、このため目開きが１０μｍのろ布を使用し、熱間ろ過処理を行った。

次いで、固形分濃度が３０％程度に低下するまで、１００℃の温度に調整された恒温槽内で１２０〜１８０分間、乾燥処理を行なって水分調整し、その後１０℃に冷温調整された冷蔵庫に８時間放置し、これにより試料番号６、７のバインダ樹脂を作製した。

このバインダ樹脂を使用した以外は、試料番号１〜５と同様の方法・手順で試料番号６、７のセラミック焼結体を作製した。

〔試料番号８〜１０〕
試料番号１〜５で使用したメチルセルロ−ス粉末を用意し、該メチルセルロ−ス粉末を混練機を使用して純水に溶解させ、メチルセルロースの濃度が１５％、２０％及び３０％に調製された試料番号８〜１０のメチルセルロ−ス水溶液を作製した。

その他は試料番号１〜５と同様の方法・手順で、試料番号８〜１０のバインダ樹脂及びセラミック焼結体を作製した。ただし、メチルセルロース水溶液のろ過処理を２０〜３４分間行い、熱間遠心脱水処理を３〜４分間行い、その後、水分調整のための乾燥処理を２０分間行った。

〔試料番号１１〕
試料番号１〜５で使用したメチルセルロ−ス粉末を用意し、試料番号１〜５と同様の方法・手順で、固形分濃度が５％に調製された試料番号１１のメチルセルロ−ス水溶液を作製した。

そしてその後は、ろ過処理を行うことなく、直接、熱間遠心脱水を行った以外は、試料番号１〜５と同様の方法・手順で試料番号１１のバインダ樹脂及びセラミック焼結体を作製した。ただし、脱水処理は７分間行い、水分調整のための乾燥処理を２３分間行った。

〔試料番号１２〕
試料番号６と同様の方法・手順でメチルセルロースの濃度が１％に調製された試料番号１２のメチルセルロース水溶液を作製し、ろ過物を得た。

次に、このろ過物を試料番号１〜５で作製したセラミック原料粉末と混合し、総量３０００ｇの混合物を得た。そして、この混合物をスプレードライヤーを使用して１２時間乾燥処理し、乾燥造粒物を得た。

そして、バインダ樹脂の固形分濃度が３０重量％となるように乾燥造粒物に純水を添加し、可塑剤としてのヘキシレングリコールと共に、４０分間混練し、混練物を得た。

そして、この混練物を試料番号１〜５と同様の方法・手順で押出成形し、その後焼成処理を行い、これにより試料番号１２のセラミック焼結体を得た。

〔試料の評価〕
試料番号１〜１２の各セラミック焼結体１５個について、レーザ顕微鏡を使用して直径換算で３０μｍ以上のラージポアの個数を計数した。

表１は試料番号１〜１２のバインダ樹脂の作製条件を示し、表２は各試料のラージポアの測定結果を示している。尚、ラージポアの個数は、各焼結体１５個についての総計を示している。

試料番号１１は、メチルセルロ−ス水溶液に対し、ろ過処理を行わずに直ちに加熱・脱水処理を行っている。したがって、メチルセルロ−ス水溶液中には多量の未溶解物が残存することから、ラージポアの総数は１２９個となり、多数のラージポアが形成されることが分った。

試料番号６、７は、ラ−ジポアの総数はそれぞれ１２個及び１６個であり、試料番号１１に比べると、ラージポアの総数は大幅に低減しているが、脱水処理時間に１８０分、９０分の長時間を要した。すなわち、試料番号６、７では、メチルセルロ−ス水溶液の濃度が１〜２％と低濃度であるため、該メチルセルロ−ス水溶液は、数μｍ〜数十μｍの小さいゲル化物が水中に浮遊している状態となった。すなわち、乾燥処理を行っても三次元網目構造の架橋物を形成することができず、熱間遠心脱水では水分を分離することはできない。このため目開きが１０μｍのろ布を使用して熱間ろ過処理を行ったが、熱間ろ過処理では、短時間での脱水処理を行うのは困難であった。

試料番号１２は、ラージポアの総数は１６個と少なかった。しかしながら、表２には記載していないが、スプレードライヤーを使用して乾燥しているため、乾燥時間が１２時間となり長時間を要した。しかも、処理室の側壁には１２５０ｇの被乾燥物が付着した。すなわち、ろ過物が３０００ｇであることから収率が４２％と低くなることが分った。このように試料番号１２は、乾燥に長時間を要し、しかも収率が低いことから、ラージポアの総数は少ないが、実用性に欠けることが分った。

これに対し試料番号１〜５は、メチルセルロース水溶液の固形分濃度が３〜１０％であり、金属フィルタを使用してろ過物を得た後、加熱処理で三次元構造の架橋物を得ているので、５〜７分の短時間での脱水処理でバインダ樹脂を得ることができ、試料番号６、７、及び１２に比べ、短時間でバインダ樹脂が得られることが分った。

また、試料番号１〜５は、ラージポアの総数が、１３〜２７個であり、試料番号８〜１１に比べて大幅に低減することが分った。特に、メチルセルロース水溶液の濃度が３〜７％の試料番号１〜３は、ラージポアの総数が１３〜１４と良好な結果が得られた。

焼成してもラージポアの生成を抑制できるバインダ樹脂を簡単に得ることができる。

Claims (7)

1. セルロース系素材を水溶液に溶解させて固形分濃度が３〜１０重量％のセルロース系水溶液を作製し、前記セルロース系水溶液中の未溶解物を除去した後、加熱処理を行なって三次元網目構造の架橋物を作製し、該架橋物を脱水処理することを特徴とするバインダ樹脂の製造方法。
2. 前記固形分濃度は、３〜７重量％であることを特徴とする請求項１記載のバインダ樹脂の製造方法。
3. 前記脱水処理は、遠心脱水処理であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のバインダ樹脂の製造方法。
4. 前記未溶解物は、フィルタと押出成形機とを使用してろ過処理を行い、除去することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のバインダ樹脂の製造方法。
5. 前記セルロース系素材は、メチルセルロースであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のバインダ樹脂の製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の製造方法で製造されたバインダ樹脂とセラミック原料粉末とを溶媒中で混合して混練物を作製し、該混練物を押出成形してセラミック成形体を作製し、該セラミック成形体を焼成し、セラミック焼結体を作製することを特徴とするセラミック焼結体の製造方法。
7. 請求項６記載の製造方法で製造されたことを特徴とするセラミック焼結体。

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