JP2018158543A - Method for producing ceramic molded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミックス成形体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a ceramic molded body.
従来、電子機器の小型化に伴い、電子機器に用いられる電子部品は、小型、軽量、かつ高い信頼性を有することが求められている。このような要求物性に応える材料として、セラミックスが挙げられる。セラミックスは、絶縁性が高く熱変形しにくいことから、種々の電子部品の形成材料として用いられている。そのため、近年では、上記市場要求に応えるべく、小型のセラミックス成形体を製造する方法が検討されている（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, with the miniaturization of electronic devices, electronic components used in electronic devices are required to be small, lightweight, and highly reliable. Ceramics are an example of a material that satisfies such required physical properties. Ceramics are used as a material for forming various electronic components because of their high insulating properties and resistance to thermal deformation. Therefore, in recent years, in order to meet the above market demand, a method for producing a small ceramic molded body has been studied (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献１の方法では、１０μｍを下回るような微小な成形体の形成は記載されていない。電子機器の小型化に伴い、このような微小なセラミックス成形体の要求が予想されるため、微小なセラミックス成形体の製造方法が求められていた。 However, the method of Patent Document 1 does not describe the formation of a minute molded body that is less than 10 μm. With the downsizing of electronic equipment, demands for such a small ceramic molded body are expected, and therefore a method for manufacturing a small ceramic molded body has been demanded.
なお、本発明においては、２００μｍ角の立方体に収まるような大きさのセラミックス成形体のことを、「微小セラミックス成形体」と称する。 In the present invention, a ceramic molded body having a size that can fit in a 200 μm square cube is referred to as a “micro ceramic molded body”.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、セラミックス成形体を効率的に製造することを可能とするセラミックス成形体の製造方法を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the manufacturing method of the ceramic molded body which makes it possible to manufacture a ceramic molded body efficiently.
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、所望の形状の鋳型に、セラミックス微粒子を含むスラリーを充填する工程と、前記スラリーから分散媒を除去し仮成形体を得る工程と、前記鋳型から前記仮成形体を取り出す工程と、前記仮成形体を焼成する工程と、を有し、前記鋳型は、前記所望の形状に対応する形状を有する凹部と、前記凹部と連続する平坦部と、を有し、前記スラリーを充填する工程では、前記凹部と前記平坦部とにまたがって前記スラリーを配置し、前記仮成形体を得る工程では、前記スラリーから分散媒を除去して得られる乾固物を、前記凹部に含まれる第１部分と、前記平坦部と重なる第２部分との境界で折り取り、前記第１部分を前記仮成形体とするセラミックス成形体の製造方法を提供する。 In order to solve the above problems, an embodiment of the present invention includes a step of filling a mold having a desired shape with a slurry containing ceramic fine particles, a step of removing a dispersion medium from the slurry and obtaining a temporary molded body, A step of removing the temporary molded body from the mold, and a step of firing the temporary molded body, wherein the mold has a concave portion having a shape corresponding to the desired shape, and a flat portion continuous with the concave portion. And in the step of filling the slurry, the slurry is disposed across the concave portion and the flat portion, and in the step of obtaining the temporary molded body, the dry medium obtained by removing the dispersion medium from the slurry. Provided is a method for manufacturing a ceramic molded body, in which a solid object is folded at a boundary between a first portion included in the recess and a second portion overlapping the flat portion, and the first portion is the temporary molded body.
本発明の一態様においては、前記鋳型は、樹脂材料を形成材料とし、前記取り出す工程は、溶媒で前記鋳型を膨潤させ前記凹部を拡大させた後に行う製造方法としてもよい。 In one aspect of the present invention, the mold may be formed by using a resin material as the forming material, and the removing step may be performed after the mold is swollen with a solvent and the concave portion is enlarged.
本発明の一態様においては、前記取り出す工程では、拡大された前記凹部と前記仮成形体との隙間に硬化性樹脂を充填して硬化させた後、前記凹部から前記硬化性樹脂と共に前記仮成形体を取り出す製造方法としてもよい。 In one aspect of the present invention, in the step of taking out, after filling and hardening a curable resin in a gap between the enlarged concave portion and the temporary molded body, the temporary molding together with the curable resin from the concave portion. It is good also as a manufacturing method which takes out a body.
本発明の一態様においては、前記鋳型は、樹脂材料を形成材料とし、前記取り出す工程は、前記鋳型を溶失させて行う製造方法としてもよい。 In one aspect of the present invention, the mold may be formed by using a resin material as a forming material, and the removing step may be performed by melting the mold.
本発明の一態様においては、前記鋳型は、樹脂材料を形成材料とし、前記取り出す工程は、前記鋳型を焼失させて行う製造方法としてもよい。 In one aspect of the present invention, the mold may be formed by using a resin material as a forming material, and the removing step may be performed by burning the mold.
本発明によれば、セラミックス成形体を効率的に製造することができる。 According to the present invention, a ceramic molded body can be produced efficiently.
［第１実施形態］
以下、図１〜図９を参照しながら、本実施形態に係るセラミックス成形体の製造方法について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。
[First Embodiment]
Hereinafter, a method for manufacturing a ceramic formed body according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. In all the drawings below, the dimensions and ratios of the constituent elements are appropriately changed in order to make the drawings easy to see.
図１〜９は、本実施形態に係るセラミックス成形体の製造方法を示す説明図である。図１〜４，６，７，９は、セラミックス成形体の製造方法を示す工程図であり、図５，８は、セラミックス成形体の製造方法について確認した確認写真である。 1-9 is explanatory drawing which shows the manufacturing method of the ceramic molded body which concerns on this embodiment. FIGS. 1-4, 6, 7, and 9 are process diagrams showing a method for producing a ceramic molded body, and FIGS. 5 and 8 are confirmation photographs for confirming the method for producing a ceramic molded body.
本実施形態のセラミックス成形体の製造方法では、所望の形状を有する鋳型を用いて、当該所望の形状が転写されたセラミックス成形体を製造する。対象となるセラミックス成形体の大きさは、種々選択することができるが、サブミリオーダーの大きさを有するセラミックス成形体、特に２００μｍ角の立方体に収まるような大きさを有する微小セラミックス成形体の製造方法として好適である。 In the method for manufacturing a ceramic molded body according to this embodiment, a ceramic molded body to which the desired shape is transferred is manufactured using a mold having a desired shape. Although the size of the target ceramic molded body can be selected variously, a method for producing a ceramic molded body having a size on the order of submillimeters, particularly a small ceramic molded body having a size that can fit in a 200 μm square cube It is suitable as.
以下の説明においては、セラミックス成形体として、１００μｍ角に収まる角錐台状の微小セラミックス成形体を製造することとして説明する。 In the following description, a description will be given on the assumption that as a ceramic molded body, a truncated pyramid-shaped micro ceramic molded body that fits in a 100 μm square is manufactured.
（スラリーを充填する工程）
まず、図１に示すように、鋳型１００にスラリー１５を充填する。
(Process of filling slurry)
First, as shown in FIG. 1, the slurry 15 is filled in the mold 100.
鋳型１００は、目的物であるセラミックス成形体の形状（所望形状）に対応する形状を有する凹部１００ａと、凹部１００ａと連続する平坦部１００ｂと、を有している。ここで、凹部１００ａが「目的物であるセラミックス成形体の形状に対応する形状」を有するとは、後述するセラミックス成形体の原型の形状が凹部１００ａの内壁に転写されており、凹部１００ａの内壁と原型の形状とが相補的な関係にあることを意味する。 The mold 100 has a concave portion 100a having a shape corresponding to the shape (desired shape) of a ceramic molded body that is a target, and a flat portion 100b continuous with the concave portion 100a. Here, the concave portion 100a having “a shape corresponding to the shape of the target ceramic molded body” means that the original shape of the ceramic molded body, which will be described later, is transferred to the inner wall of the concave portion 100a. And the shape of the prototype have a complementary relationship.
また、鋳型１００は、樹脂材料を形成材料としている。鋳型１００の形成材料は、後述する操作において転写した形状を保持できるだけの強度や弾性を有し、且つ後述する操作において溶媒に膨潤する樹脂材料であれば、種々のものを用いることができる。また、後述する操作において、鋳型１００で成形した仮成形体を離型させやすくするため、表面エネルギーが低く、凹部１００ａ内に充填した材料との密着し難い材料が好ましい。 The mold 100 uses a resin material as a forming material. As the forming material of the mold 100, various materials can be used as long as they are strong and elastic enough to maintain the shape transferred in the operation described later and swell in the solvent in the operation described later. Moreover, in order to make it easy to release the temporary molded body molded with the mold 100 in the operation to be described later, a material that has low surface energy and hardly adheres to the material filled in the recess 100a is preferable.
例えば、鋳型１００の形成材料としては、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）などのシリコーン系樹脂や、熱可塑性エラストマー、熱硬化性エラストマー等を用いることができる。熱硬化性エラストマーとしては、シリコーン系樹脂の他、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素ゴム等を挙げることができる。これらの中でも、本実施形態においては、鋳型１００の形成材料は、シリコーン樹脂であることが好ましく、ＰＤＭＳであることがより好ましい。 For example, as a forming material of the mold 100, a silicone-based resin such as PDMS (polydimethylsiloxane), a thermoplastic elastomer, a thermosetting elastomer, or the like can be used. Examples of thermosetting elastomers include silicone resins, epoxy resins, urethane resins, and fluororubbers. Among these, in the present embodiment, the forming material of the mold 100 is preferably a silicone resin, and more preferably PDMS.
鋳型１００は、公知の方法で作製することができる。例えば、所望形状の原型を光造形法や削り出し等の公知の方法で作製した後、得られた原型を上記形成材料で型取りすることで、原型の形状が転写された鋳型１００を作製することができる。 The mold 100 can be produced by a known method. For example, after a prototype having a desired shape is produced by a known method such as stereolithography or cutting, the resulting prototype is molded with the above-described forming material, thereby producing a mold 100 to which the original shape is transferred. be able to.
スラリー１５は、セラミックス微粒子を含み且つ高分子材料を実質的に含まないものとしている。「高分子材料を実質的に含まない」とは、本発明の効果を奏する範囲においては、少量の高分子材料が含まれることを許容するとの意である。 The slurry 15 contains ceramic fine particles and does not substantially contain a polymer material. “Substantially free of polymer material” means that a small amount of polymer material is allowed to be contained within the range where the effects of the present invention are exhibited.
スラリー１５に用いられるセラミックス微粒子としては、特に制限が無く、後述する焼結により成形体が得られるのであれば、種々のセラミックス微粒子を用いることができる。セラミックス微粒子の形成材料としては、金属酸化物や複合金属酸化物が挙げられる。金属酸化物としては、例えばアルミナ、ジルコニア、シリカ、チタニア等を挙げることができる。複合金属酸化物としては、例えばチタン酸バリウムを挙げることができる。 The ceramic fine particles used in the slurry 15 are not particularly limited, and various ceramic fine particles can be used as long as a molded body can be obtained by sintering described later. Examples of the material for forming the ceramic fine particles include metal oxides and composite metal oxides. Examples of the metal oxide include alumina, zirconia, silica, titania and the like. Examples of the composite metal oxide include barium titanate.
用いるセラミックス微粒子の平均粒子径は、数ｎｍ〜数μｍの範囲において使用する鋳型１００の凹部１００ａの大きさ、すなわち作製したいセラミックス成形体の大きさに応じて設定するとよい。また、セラミックス微粒子を焼結させてセラミックス成形体を製造した場合に、セラミックス成形体を構成する結晶粒の大きさの予測値が、セラミックス成形体に対して大きすぎないものであると好ましい。 The average particle diameter of the ceramic fine particles to be used may be set in accordance with the size of the concave portion 100a of the mold 100 used in the range of several nm to several μm, that is, the size of the ceramic molded body to be produced. Moreover, when a ceramic compact is manufactured by sintering ceramic fine particles, it is preferable that the predicted value of the size of the crystal grains constituting the ceramic compact is not too large for the ceramic compact.
例えば、鋳型１００の凹部１００ａの容積が１ｍｍ３（≒１０μｍ角）程度の場合、セラミックス微粒子の平均粒子径は１００ｎｍ程度であると好ましい。また、鋳型１００の凹部１００ａの容積が１０００ｍｍ３（≒１００μｍ角）程度の場合、セラミックス微粒子の平均粒子径は数μｍ程度であっても用いることができる。 For example, when the volume of the recess 100a of the mold 100 is about 1 mm 3 (≈10 μm square), the average particle diameter of the ceramic fine particles is preferably about 100 nm. Further, when the volume of the recess 100a of the mold 100 is about 1000 mm 3 (≈100 μm square), the ceramic fine particles can be used even if the average particle diameter is about several μm.
なお、セラミックス微粒子の平均粒子径が小さくなるほど、使用する分散系によってはセラミックス微粒子が凝集しやすくなる。このような場合、本発明の効果を阻害しない範囲において、分散剤を使用し分散系を安定させてもよい。 The smaller the average particle size of the ceramic fine particles, the easier it is for the ceramic fine particles to aggregate depending on the dispersion used. In such a case, as long as the effect of the present invention is not impaired, a dispersing agent may be used to stabilize the dispersion system.
スラリー１５の分散媒は、水を主成分とすることが好ましい。分散媒に有機溶媒が含まれていてもよい。 The dispersion medium of the slurry 15 preferably contains water as a main component. The dispersion medium may contain an organic solvent.
スラリー１５は、スラリー１５全体に対するセラミックス微粒子の含有率が５０質量％以上であるものが好ましく、６０質量％以上がより好ましく、６５質量％以上がさらに好ましく、７０質量％以上がよりさらに好ましく、８０質量％以上が殊更に好ましい。 The slurry 15 preferably has a ceramic fine particle content of 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, still more preferably 65% by mass or more, and even more preferably 70% by mass or more. A mass% or more is particularly preferred.
スラリー１５の流動性が確保できる範囲であれば、スラリー１５におけるセラミックス微粒子の含有率を上げることができる。一方、スラリー１５から分散媒を除去した際に、乾固物の形状を維持できる範囲であれば、スラリー１５におけるセラミックス微粒子の含有率を低下させることができる。 As long as the fluidity of the slurry 15 can be ensured, the content of the ceramic fine particles in the slurry 15 can be increased. On the other hand, when the dispersion medium is removed from the slurry 15, the ceramic fine particle content in the slurry 15 can be reduced as long as the shape of the dried solid can be maintained.
なお、このようなスラリー１５を鋳型１００に充填する際には、スラリー１５の流出を抑制するため、土台用の鋳型１１０を鋳型１００に重ねて用いてもよい。鋳型１１０は、貫通孔１１０ａを有する。鋳型１１０は、貫通孔１１０ａ内に鋳型１００の凹部１００ａが露出するように鋳型１００の平坦部１００ｂに重ねて用いる。
本工程では、スラリー１５を、凹部１００ａと平坦部１００ｂにまたがって配置する。
When filling the slurry 100 with such a slurry 15, a base mold 110 may be stacked on the mold 100 in order to suppress the outflow of the slurry 15. The mold 110 has a through hole 110a. The mold 110 is used by being overlapped with the flat portion 100b of the mold 100 so that the recess 100a of the mold 100 is exposed in the through hole 110a.
In this step, the slurry 15 is disposed across the concave portion 100a and the flat portion 100b.
（仮成形体を得る工程）
次いで、図２に示すように、スラリー１５から分散媒を除去し仮成形体を得る。
(Step of obtaining a temporary molded body)
Next, as shown in FIG. 2, the dispersion medium is removed from the slurry 15 to obtain a temporary molded body.
まず、鋳型１００に配置したスラリー１５から分散媒を除去する。分散媒の除去は、加熱、送風、減圧またはこれらの組合せにより促進させるとよい。
これにより、セラミックス微粒子の集合体である乾固物１０Ｘを得る。
First, the dispersion medium is removed from the slurry 15 arranged in the mold 100. The removal of the dispersion medium may be promoted by heating, blowing, decompressing, or a combination thereof.
Thereby, the dried product 10X which is an aggregate | assembly of ceramic fine particles is obtained.
得られた乾固物１０Ｘは、脆く、破損しやすい。本実施形態においては、このような乾固物１０Ｘの性質を利用し、凹部１００ａに含まれる第１部分１０Ａと、平坦部１００ｂと重なる第２部分１０Ｂとの境界１０Ｃで折り取る。これにより、所望形状が転写された第１部分１０Ａと、不要部分である第２部分１０Ｂとを容易に分離することができる。 The obtained dried solid 10X is brittle and easily damaged. In the present embodiment, using such a property of the dried solid 10X, the first portion 10A included in the recess 100a and the second portion 10B overlapping the flat portion 100b are folded at the boundary 10C. Accordingly, the first portion 10A to which the desired shape is transferred and the second portion 10B that is an unnecessary portion can be easily separated.
ここで、従来「折り取る」という操作は、寸法精度が悪い、必要部分が破損しやすい等の問題があると考えられていた。 Here, conventionally, the operation of “folding” has been considered to have problems such as poor dimensional accuracy and easy breakage of necessary parts.
しかし、上記「折り取る」という操作の対象となる乾固物１０Ｘは、上述のような性質を有しており、且つ、特にバインダーを含有させる等の強度を向上させる工夫がなされていない。
さらに、乾固物１０Ｘは、境界１０Ｃの部分が乾固物Ｘに対してノッチ状に形成され、応力が集中しやすい。
However, the dried product 10X to be subjected to the operation of “breaking” has the above-described properties, and has not been devised to improve the strength such as containing a binder.
Furthermore, in the dried product 10X, the portion of the boundary 10C is formed in a notch shape with respect to the dried product X, and stress tends to concentrate.
これらより、本実施形態のセラミックス成形体の製造方法においては、境界１０Ｃにおいて精度良く折り取ることが可能であることが分かった。 From these, it was found that in the method for manufacturing a ceramic molded body according to the present embodiment, it is possible to fold back at the boundary 10C with high accuracy.
第１部分１０Ａは、凹部１００ａの内部に残存する。得られた第１部分１０Ａを、以下、「仮成形体１０Ａ」と称する。 The first portion 10A remains in the recess 100a. The obtained first portion 10A is hereinafter referred to as “temporary molded body 10A”.
（仮成形体を取り出す工程）
次いで、図３〜７に示すように、鋳型１００から仮成形体１０Ａを取り出す。
まず、凹部１００ａ内に仮成形体１０Ａが残存する鋳型１００を、溶媒Ｓで膨潤させる。例えば、図３に示すように、貯留槽１２０に溶媒Ｓを貯留し、鋳型１００を溶媒Ｓに浸漬させるとよい。
(Process to take out the temporary molded body)
Next, as shown in FIGS. 3 to 7, the temporary molded body 10 </ b> A is taken out from the mold 100.
First, the mold 100 in which the temporary molded body 10A remains in the recess 100a is swollen with the solvent S. For example, as shown in FIG. 3, the solvent S may be stored in the storage tank 120 and the mold 100 may be immersed in the solvent S.
図４に示すように、鋳型１００が膨潤することにより、鋳型１００の凹部が拡大する。図４では、溶媒Ｓで膨潤した鋳型１００を符号１０５で示し、鋳型１０５の凹部を符号１０５ａで示している。一方、セラミックス微粒子の乾固物である仮成形体１０Ａは溶媒Ｓに浸漬しても体積変化を生じない。そのため、仮成形体１０Ａと凹部１０５ａとの間には、隙間１０５Ｘが生じる。 As shown in FIG. 4, when the mold 100 swells, the concave portion of the mold 100 expands. In FIG. 4, the mold 100 swollen with the solvent S is indicated by reference numeral 105, and the concave portion of the mold 105 is indicated by reference numeral 105 a. On the other hand, even if the temporary molded body 10A, which is a dried product of ceramic fine particles, is immersed in the solvent S, the volume does not change. Therefore, a gap 105X is generated between the temporary molded body 10A and the recess 105a.
溶媒Ｓとしては、鋳型１００を膨潤させることができれば、種々のものを用いることができる。また、溶媒Ｓは、鋳型１００の形成材料に用いた樹脂材料と、膨潤による鋳型１００の体積膨張率の目標値と、に応じて適宜選択するとよい。例えば、使用可能な溶媒Ｓとしては、炭化水素類、アルコール類、エーテル類、ケトン類、フェノール類、水等を挙げることができる。これらの溶媒は、１種のみ用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 As the solvent S, various solvents can be used as long as the mold 100 can swell. The solvent S may be appropriately selected according to the resin material used as the forming material of the mold 100 and the target value of the volume expansion coefficient of the mold 100 due to swelling. Examples of the solvent S that can be used include hydrocarbons, alcohols, ethers, ketones, phenols, water and the like. These solvents may be used alone or in combination of two or more.
一例として、表１には、各種の溶媒に１６８時間浸漬した後のシリコーンゴムの体積膨張率をまとめた。 As an example, Table 1 summarizes the volume expansion coefficients of silicone rubber after being immersed in various solvents for 168 hours.
なお、上記「体積膨張率」とは、膨潤前の体積をＶ０、膨潤後の体積をＶ１としたとき、下記式（Ａ）で求められる値を指す。
体積膨張率（％）＝（Ｖ１−Ｖ０）／Ｖ０×１００ …（Ａ）
The “volume expansion coefficient” refers to a value obtained by the following formula (A) when the volume before swelling is V 0 and the volume after swelling is V 1 .
Volume expansion rate (%) = (V 1 −V 0 ) / V 0 × 100 (A)
また、ＰＤＭＳについて上記定義に従って体積膨張率を求めたところ、エタノールに１７０時間浸漬した後の体積膨張率は２６％、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）に１７０時間浸漬した後の体積膨張率は８１％であった。シリコーンゴムやＰＤＭＳ等のシリコーン樹脂を形成材料とする鋳型を用いた場合、上記表１の結果に示された傾向を参照して、必要とする膨潤率に応じて適宜用いる溶媒を選択することができる。 Further, when the volume expansion coefficient was determined according to the above definition for PDMS, the volume expansion coefficient after being immersed in ethanol for 170 hours was 26%, and the volume expansion coefficient after being immersed in isopropyl alcohol (IPA) for 170 hours was 81%. It was. When using a mold having a silicone resin such as silicone rubber or PDMS as a forming material, it is possible to select a solvent to be used as appropriate according to the required swelling rate with reference to the tendency shown in the results of Table 1 above. it can.
図５は、凹部内に仮成形体１０Ａが残存する鋳型１００を溶媒で膨潤させたときの様子を示す拡大写真である。詳しくは、鋳型１００が膨潤したのち（鋳型１０５）の凹部１０５ａの近傍について、平面視したときの写真である。 FIG. 5 is an enlarged photograph showing a state when the mold 100 in which the temporary molded body 10A remains in the recess is swollen with a solvent. Specifically, after the mold 100 swells (the mold 105), it is a photograph when the vicinity of the concave portion 105a is viewed in plan.
ここでは、仮成形体１０Ａとして、チタン酸バリウム微粒子の乾固物を用い、鋳型１００の形成材料としてＰＤＭＳを用いた。また、鋳型１００を膨潤させる溶媒としてＩＰＡを用いた。 Here, a dry solid product of barium titanate fine particles was used as the temporary molded body 10A, and PDMS was used as a forming material of the mold 100. In addition, IPA was used as a solvent for swelling the mold 100.
図に示すように、溶媒の膨潤により拡大した凹部１０５ａとなり、仮成形体１０Ａと凹部１０５ａとの間に隙間１０５Ｘが生じていることが分かる。 As shown in the figure, it can be seen that the recess 105a is enlarged due to the swelling of the solvent, and a gap 105X is generated between the temporary molded body 10A and the recess 105a.
次いで、図６に示すように、凹部１０５ａと仮成形体１０Ａとの隙間に硬化性樹脂を充填して硬化させる。 Next, as shown in FIG. 6, a curable resin is filled in the gap between the recess 105a and the temporary molded body 10A and cured.
硬化性樹脂としては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂のいずれも用いることができるが、光硬化性樹脂を用いることが好ましい。例えば、硬化性樹脂として、ＴＳＲ−８８３（エポキシ系樹脂、シーメット株式会社製）、ＴＳＲ−８２０（エポキシ系樹脂、シーメット株式会社製）、ＳＣＲ−７０１（エポキシ系樹脂、ＪＳＲ株式会社製）を用いることができる。また、ＳＲ４９９（アクリル系樹脂、サートマー社製）に光重合開始剤を混合した樹脂を用いてもよい。 As the curable resin, either a thermosetting resin or a photocurable resin can be used, but it is preferable to use a photocurable resin. For example, as the curable resin, TSR-883 (epoxy-based resin, manufactured by Seamet Corporation), TSR-820 (epoxy-based resin, manufactured by Seamet Corporation), SCR-701 (epoxy-based resin, manufactured by JSR Corporation) are used. be able to. A resin obtained by mixing SR499 (acrylic resin, manufactured by Sartomer) with a photopolymerization initiator may be used.
また、熱硬化性樹脂および光硬化性樹脂としては、通常知られたものを用いることができるが、焼成したときの灰分が少ないもののほうが好ましい。 Moreover, as a thermosetting resin and a photocurable resin, what is generally known can be used, However, A thing with little ash content when baked is more preferable.
ここでは、硬化性樹脂として、紫外線硬化性樹脂であるＴＳＲ−８８３を用いることとして説明する。 Here, it demonstrates as TSR-883 which is ultraviolet curable resin being used as curable resin.
例えば、光硬化性樹脂を塗布し、凹部１０５ａと仮成形体１０Ａとの間の隙間に光硬化性樹脂を充填させた後、基板Ｐを重ね、さらに紫外線Ｌを照射することにより、光硬化性樹脂の支持層１３０を形成する。 For example, after applying a photocurable resin and filling the gap between the concave portion 105a and the temporary molded body 10A with the photocurable resin, the substrate P is overlaid and further irradiated with ultraviolet light L, thereby being photocurable. A resin support layer 130 is formed.
基板Ｐとしては、金属製、ガラス製、セラミックス製等種々の材料の板材を用いることができる。鋳型１０５が光透過性を有する場合、基板Ｐは光透過性を有するものを用いてもよく、光透過性を有さないものを用いてもよい。鋳型１０５が光透過性を有さない場合、基板Ｐは光透過性を有するものを用いる。 As the substrate P, plate materials made of various materials such as metal, glass, and ceramic can be used. When the mold 105 has light transparency, the substrate P may be light transmissive or may not have light transmissive properties. In the case where the mold 105 does not have optical transparency, a substrate P having optical transparency is used.
次いで、図７に示すように、図６に示す凹部１０５ａから、硬化性樹脂を形成材料とする支持層１３０と共に仮成形体１０Ａを取り出す。 Next, as shown in FIG. 7, the temporary molded body 10 </ b> A is taken out from the recess 105 a shown in FIG. 6 together with the support layer 130 made of a curable resin.
支持層１３０を用いない場合、仮成形体１０Ａが凹部の底面に付着し、仮成形体１０Ａを破損することなく取り出すことが困難となる場合がある。しかし、本実施形態の製造方法のように、支持層１３０を形成した後に支持層１３０と共に仮成形体１０Ａを取り出すことで、容易に且つ確実に仮成形体１０Ａを取り出すことができる。 When the support layer 130 is not used, the temporary molded body 10A may adhere to the bottom surface of the recess, and it may be difficult to take out the temporary molded body 10A without damaging it. However, like the manufacturing method of the present embodiment, the temporary molded body 10A can be easily and reliably removed by removing the temporary molded body 10A together with the support layer 130 after the support layer 130 is formed.
なお、鋳型が膨潤により柔らかくなるため、鋳型１０５を湾曲させながら仮成形体１０Ａの取出しを行ってもよい。 Since the mold becomes soft due to swelling, the temporary molded body 10A may be taken out while the mold 105 is curved.
図８は、取り出した仮成形体１０ＡについてのＳＥＭ写真である。図に示すように、仮成形体１０Ａを破損することなく取り出すことが可能であることが分かる。 FIG. 8 is an SEM photograph of the extracted temporary molded body 10A. As shown in the figure, it can be seen that the temporary molded body 10A can be taken out without being damaged.
次いで、図９に示すように、支持層１３０ごと仮成形体１０Ａを焼成する。焼成温度は、仮成形体１０Ａを構成するセラミックス微粒子の焼結温度よりも高い温度に設定する。 Next, as shown in FIG. 9, the temporary molded body 10 </ b> A is fired together with the support layer 130. The firing temperature is set to a temperature higher than the sintering temperature of the ceramic fine particles constituting the temporary molded body 10A.
焼成により、支持層１３０は焼失する。また、仮成形体１０Ａは、仮成形体１０Ａを構成するセラミックス微粒子同士が焼結し、目的とする成形体１０となる。 The support layer 130 is burned away by firing. Further, in the temporary molded body 10A, the ceramic fine particles constituting the temporary molded body 10A are sintered to become the target molded body 10.
以上のような構成のセラミックス成形体の製造方法によれば、セラミックス成形体を効率的に製造することが可能となる。 According to the method for manufacturing a ceramic molded body having the above configuration, the ceramic molded body can be efficiently manufactured.
なお、本実施形態においては、説明を用意にするために、鋳型１００が凹部１００ａを１つだけ有することとしたが、これに限らない。複数の凹部１００ａを有する鋳型１００を用いると、同時に複数のセラミックス成形体を製造することができる。 In the present embodiment, for the sake of explanation, the mold 100 has only one recess 100a. However, the present invention is not limited to this. When a mold 100 having a plurality of recesses 100a is used, a plurality of ceramic molded bodies can be manufactured simultaneously.
また、本実施形態においては、鋳型１００の凹部１００ａとして、開口径が深さ方向に漸減するテーパ形状を図に示して説明したが、これに限らない。例えば、凹部１００ａとして、開口径が深さ方向に漸増する逆テーパ形状である場合、得られる仮成形体は凹部形状が転写され逆テーパ状の成形体となる。この場合、通常は仮成形体を凹部１００ａから取り出すことができない。 In the present embodiment, the concave shape 100a of the mold 100 has been described with the taper shape in which the opening diameter gradually decreases in the depth direction, but the present invention is not limited thereto. For example, when the concave portion 100a has an inversely tapered shape in which the opening diameter gradually increases in the depth direction, the obtained temporary molded body is transferred with the recessed portion shape to become an inversely tapered shaped body. In this case, normally, the temporary molded body cannot be taken out from the recess 100a.
対して、本実施形態を用いると、凹部１００ａが膨潤により凹部１０５ａに拡大するため、逆テーパ状の仮成形体であっても凹部１０５ａから取り出すことが可能となる。 On the other hand, if this embodiment is used, since the recessed part 100a expands to the recessed part 105a by swelling, it becomes possible to take out from the recessed part 105a even if it is an inverse taper-shaped temporary molded object.
また、本実施形態においては、鋳型１０５から仮成形体１０Ａを取り出す際に、硬化性樹脂を用いて支持層１３０を形成することとしたが、支持層１３０を用いることなく仮成形体１０Ａを取り出すこととしてもよい。例えば、仮成形体１０Ａと鋳型１０５との付着力が弱い場合には、支持層１３０を用いることなく仮成形体１０Ａを取り出すことができる。 In this embodiment, when the temporary molded body 10A is taken out from the mold 105, the support layer 130 is formed using a curable resin. However, the temporary molded body 10A is taken out without using the support layer 130. It is good as well. For example, when the adhesion between the temporary molded body 10A and the mold 105 is weak, the temporary molded body 10A can be taken out without using the support layer 130.
また、本実施形態においては、鋳型から仮成形体を取り出す際に、鋳型を溶媒で膨潤させることとしたが、これに限らない。 In the present embodiment, when the temporary molded body is taken out from the mold, the mold is swollen with a solvent. However, the present invention is not limited to this.
例えば、鋳型１００の形成材料として有機溶媒に可溶な樹脂材料を用い、鋳型１００を有機溶媒で溶失させて仮成形体１０Ａを取り出すこととしてもよい。 For example, a resin material that is soluble in an organic solvent may be used as a material for forming the mold 100, and the temporary molded body 10A may be taken out by dissolving the mold 100 in an organic solvent.
また、鋳型１００を熱分解させ、焼失させて仮成形体１０Ａを取り出すこととしてもよい。 Alternatively, the mold 100 may be thermally decomposed and burned out to take out the temporary molded body 10A.
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. Various shapes, combinations, and the like of the constituent members shown in the above-described examples are examples, and various modifications can be made based on design requirements and the like without departing from the gist of the present invention.
１０…成形体、１０Ａ…仮成形体、１０Ａ…第１部分、１０Ｂ…第２部分、１０Ｃ…境界、１０Ｘ…乾固物、１５…スラリー、１００，１０５，１１０…鋳型、１００ａ，１０５ａ…凹部、１００ｂ…平坦部、１０５Ｘ…隙間、Ｓ…溶媒 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Molded object, 10A ... Temporary molded object, 10A ... 1st part, 10B ... 2nd part, 10C ... Boundary, 10X ... Dry-solid thing, 15 ... Slurry, 100, 105, 110 ... Mold, 100a, 105a ... Recessed part , 100b: flat portion, 105X: gap, S: solvent
Claims (5)
前記スラリーから分散媒を除去し仮成形体を得る工程と、
前記鋳型から前記仮成形体を取り出す工程と、
前記仮成形体を焼成する工程と、を有し、
前記鋳型は、前記所望の形状に対応する形状を有する凹部と、前記凹部と連続する平坦部と、を有し、
前記スラリーを充填する工程では、前記凹部と前記平坦部とにまたがって前記スラリーを配置し、
前記仮成形体を得る工程では、前記スラリーから分散媒を除去して得られる乾固物を、前記凹部に含まれる第１部分と、前記平坦部と重なる第２部分との境界で折り取り、前記第１部分を前記仮成形体とするセラミックス成形体の製造方法。 Filling a slurry containing ceramic fine particles into a mold of a desired shape;
Removing the dispersion medium from the slurry to obtain a temporary molded body;
Removing the temporary molded body from the mold;
Firing the temporary molded body, and
The mold has a concave portion having a shape corresponding to the desired shape, and a flat portion continuous with the concave portion,
In the step of filling the slurry, the slurry is disposed across the concave portion and the flat portion,
In the step of obtaining the temporary molded body, the dried product obtained by removing the dispersion medium from the slurry is folded at the boundary between the first portion included in the concave portion and the second portion overlapping the flat portion, A method for producing a ceramic molded body, wherein the first portion is the temporary molded body.
前記取り出す工程は、溶媒で前記鋳型を膨潤させ前記凹部を拡大させた後に行う請求項１に記載のセラミックス成形体の製造方法。 The mold uses a resin material as a forming material,
The method for producing a ceramic molded body according to claim 1, wherein the removing step is performed after the mold is swollen with a solvent to enlarge the recess.
前記取り出す工程は、前記鋳型を溶失させて行う請求項１に記載のセラミックス成形体の製造方法。 The mold uses a resin material as a forming material,
The method for producing a ceramic molded body according to claim 1, wherein the removing step is performed by melting the mold.
前記取り出す工程は、前記鋳型を焼失させて行う請求項１に記載のセラミックス成形体の製造方法。 The mold uses a resin material as a forming material,
The method for producing a ceramic molded body according to claim 1, wherein the removing step is performed by burning out the mold.
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