JP2563982B2 - Method for producing anorthite-based sintered body - Google Patents

Method for producing anorthite-based sintered body

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JP2563982B2
JP2563982B2 JP63166055A JP16605588A JP2563982B2 JP 2563982 B2 JP2563982 B2 JP 2563982B2 JP 63166055 A JP63166055 A JP 63166055A JP 16605588 A JP16605588 A JP 16605588A JP 2563982 B2 JP2563982 B2 JP 2563982B2
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calcium
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、比較的低温度の焼成によつてアノーサイト
系焼結体を製造する方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing an anorthite-based sintered body by firing at a relatively low temperature.

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by Prior Art and Invention]

I.Cパツケージ等の電子部品に使用される電気絶縁体
は、電気的特性;機械的特性等の点からアルミナなどの
無機粉体の焼結体が最も広く使用されている。最近、か
かる焼結体は、焼結前の無機粉体の成形体に電気伝導性
物質を用いて電子回路を印刷した後、該成形体を焼結さ
せることにより、回路を焼付けた電気絶縁材料とする所
謂コアアイアと称される技術で得られるケースが多い。
しかしながら、一般に無機粉体を焼結させるためには高
温を必要とするため、該高温の焼成温度に耐える高価な
電気伝導性物質しか使用出来ない欠陥があつた。例え
ば、アルミナ粉末は1500℃以上の焼成温度を必要とする
ため、Mo,Mn,W等の高価な電気伝導物質を使用せざるを
得ない事情があり、これらの物質は電気伝導性の点では
必ずしも満足出来るものではない欠陥があつた。そし
て、電気伝導性の良好はAg,Au,Cu等とコフアイア出来る
焼結体の研究がなされ、種々の低温焼成体が提案される
に至つた。しかしながら、安定した工業的に、しかも安
価に製造出来る低温焼結体の製造技術は未だ確立されて
いない。
As an electric insulator used for electronic parts such as IC packages, a sintered body of an inorganic powder such as alumina is most widely used in terms of electric characteristics; mechanical characteristics. Recently, such a sintered body is an electrically insulating material in which a circuit is baked by printing an electronic circuit on a molded body of an inorganic powder before sintering using an electrically conductive substance and then sintering the molded body. There are many cases obtained by the so-called core-ia technology.
However, since a high temperature is generally required to sinter the inorganic powder, there is a defect that only an expensive electrically conductive substance that can withstand the high firing temperature can be used. For example, since alumina powder requires a firing temperature of 1500 ° C. or higher, there is a unavoidable situation in which expensive electrically conductive materials such as Mo, Mn, and W are used, and these materials are electrically conductive. There were defects that were not always satisfactory. Then, a study was made on a sintered body which can be co-fired with Ag, Au, Cu, etc. to have good electric conductivity, and various low temperature fired bodies have been proposed. However, a manufacturing technique for a low-temperature sintered body that can be stably manufactured industrially and at low cost has not yet been established.

従つて、本発明の目的は、低温で焼成することによつ
て焼結体を製造する技術を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for producing a sintered body by firing at a low temperature.

また、本発明の目的は、電気伝導性の良好な金属材料
を使用してコフアイフ技術によつて製造出来る焼結体を
提供することである。
Another object of the present invention is to provide a sintered body that can be manufactured by the Coffayf technique using a metal material having good electric conductivity.

更に本発明の目的は、新たな製造方法を提供すること
により、低温焼結基板に好適な焼結体を提供することで
ある。
A further object of the present invention is to provide a sintered body suitable for a low temperature sintered substrate by providing a new manufacturing method.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、本発明は、 (I) SiO2/Al2O3が2.5以下の組成よりなるカルシウ
ム型ゼオライト、 (II) 該カルシウム型ゼオライトとを仮焼した無定形
仮焼物、 及び (III) 該カルシウム型ゼオライト又は該無定形仮焼
物とアルカリ土類金属化合物との混合物 よりなる群から選ばれた少くとも1種の粉体を成形し、
次いで該成形物を1000℃以下の温度で焼成することを特
徴とするアノーサイト系焼結体の製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides (I) a calcium-type zeolite having a composition of SiO 2 / Al 2 O 3 of 2.5 or less, (II) an amorphous calcination product obtained by calcining the calcium-type zeolite, And (III) molding at least one powder selected from the group consisting of the calcium-type zeolite or a mixture of the amorphous calcinated product and an alkaline earth metal compound,
Next, there is provided a method for producing an anorthite-based sintered body, which comprises firing the molded product at a temperature of 1000 ° C. or lower.

本発明で得られるアノーサイト系焼結体は公知なもの
である。従来、アノーサイトは水酸化カリシウムとカオ
リンとの混合物を1400℃以上で焼成することによつて得
られて来た。しかし、このようにして得られたアノーサ
イトから焼結体を得ようとすれば、1400℃以上の高温を
必要とし、決して低温焼成用のセラミツク材とはならな
かつた。
The anorthite-based sintered body obtained in the present invention is a known one. Conventionally, anorthite has been obtained by calcining a mixture of calcium hydroxide and kaolin above 1400 ° C. However, in order to obtain a sintered body from the anorthite obtained in this way, a high temperature of 1400 ° C. or higher was required, and it was never a ceramic material for low temperature firing.

しかるに本発明で提供するアノーサイト系焼結体は、
低温、即ち1000℃以下好ましくは850〜950℃で焼結する
ことにより製造出来、電子部品用基板としても優れた材
質である。
However, the anorthite-based sintered body provided by the present invention is
It can be produced by sintering at a low temperature, that is, 1000 ° C or lower, preferably 850 to 950 ° C, and is an excellent material as a substrate for electronic parts.

本発明におけるアノーサイト系焼結体の原料は、下記
(I)〜(III)よりなる群から選ばれる必要がある。
The raw material for the anorthite-based sintered body in the present invention needs to be selected from the group consisting of the following (I) to (III).

即ち、 (I) SiO2/Al2O3が2.5以下の組成よりなるカルシウ
ム型ゼオライト、 (II) 該カルシウム型ゼオライトとを仮焼した無定形
仮焼物、 及び (III) 該カルシウム型ゼオライト又は該無定形仮焼
物とアルカリ土類金属化合物との混合物 よりなる群から選ばれた少くとも1種の粉体である。
That is, (I) a calcium-type zeolite having a composition of SiO 2 / Al 2 O 3 of 2.5 or less, (II) an amorphous calcined product obtained by calcining the calcium-type zeolite, and (III) the calcium-type zeolite or the It is at least one kind of powder selected from the group consisting of a mixture of an amorphous calcined product and an alkaline earth metal compound.

本発明で最も重要な要因は、焼成に供する原料がSiO2
/Al2O3が2.5以下の組成よりなるカルシウム型ゼオライ
ト又はその仮焼物である点である。該カルシウム型ゼオ
ライトは、後述するようにイオン交換成分の90%以上が
カルシウムで交換された化合物である。該イオン交換成
分が他の陽イオン、例えば、マグネシウム,バリウム,
ナトリウム等で交換されたゼオライトを使用しても本発
明の目的を達成することは出来ない。
The most important factor in the present invention is that the raw material used for firing is SiO 2
/ Al 2 O 3 is a calcium-type zeolite having a composition of 2.5 or less or a calcined product thereof. The calcium-type zeolite is a compound in which 90% or more of the ion exchange component is exchanged with calcium as described later. The ion exchange component is another cation, such as magnesium, barium,
Even if zeolite exchanged with sodium or the like is used, the object of the present invention cannot be achieved.

上記カルシウム型ゼオライトは、公知の化合物である
本発明においては、SiO2/Al2O3が2.5以下の組成よりな
るものであればこれら公知のカルシウム型ゼオライトが
特に制限されず用いうる。また一般にゼオライトがカル
シウム型ゼオライトであるか否かの判定は、X線回折に
より行うことが出来る。該カルシウム型ゼオライトのX
線回折は、その種類によつて特徴的回折角が多少異なる
が、これらのチヤートもすでにその種類ごとに知られて
いる。例えば、A型のカルシウム型ゼオライトは、X線
回折チヤートの2θで29.8゜27.0゜,23.9゜及び21.5゜
に回折角を有し、X型のカルシウム型ゼオライトは同じ
く2θで23.2゜,26.6゜及び30,9゜に回折角を有する。
In the present invention, the above-mentioned calcium-type zeolite is a known compound, and as long as SiO 2 / Al 2 O 3 has a composition of 2.5 or less, these known calcium-type zeolites can be used without particular limitation. In general, the determination as to whether or not the zeolite is a calcium-type zeolite can be made by X-ray diffraction. X of the calcium-type zeolite
The characteristic diffraction angles of line diffraction differ slightly depending on the type, and these charts are already known for each type. For example, the A-type calcium-type zeolite has diffraction angles of 29.8 °, 27.0 °, 23.9 ° and 21.5 ° at 2θ of the X-ray diffraction chart, and the X-type calcium-type zeolite also has 23.2 °, 26.6 ° and 2θ at 2θ. It has a diffraction angle of 30,9 °.

また、一般にゼオライトは、イオン交換体として良く
知られている化合物であり、本発明で好適に使用出来る
代表的なものは通常、下記一般式(I)で示すことも出
来る。
In general, zeolite is a compound well known as an ion exchanger, and a typical one that can be suitably used in the present invention can be generally represented by the following general formula (I).

(jCaO・kM2/xO)・lAl2O3・mSiO2・nH2O・・・(I) 上記式からも明らかなようにカルシウム型ゼオライト
は、イオン交換成分の90%以上がCaOで占められるゼオ
ライトの総称であり、上記一般式(I)中、Mで表わさ
れる成分はイオン交換されうる少くとも1種の陽イオン
が許容されうる。一般に該陽イオンは、カルシウム型ゼ
オライトを製造する代表的な原料であるナトリウム型ゼ
オライトに基因するナトリウムである場合が最も多い。
(JCaO ・ kM 2 / x O) ・ lAl 2 O 3・ mSiO 2・ nH 2 O ・ ・ ・ (I) As is clear from the above formula, the calcium-type zeolite is a general term for zeolites in which 90% or more of the ion exchange component is occupied by CaO. In the general formula (I), the component represented by M is a small amount that can be ion-exchanged. Both cations are acceptable. Generally, the cation is most often sodium due to sodium-type zeolite, which is a typical raw material for producing calcium-type zeolite.

そして、上記ナトリウム成分の一部又は全部の他の陽
イオンで交換したものであつても同様に使用出来る。ま
た該陽イオンは、本発明の目的物であるアノーサイト系
焼結体を得るのに不利になるケースは少なく、むしろ少
量の陽イオン成分、例えば、ナトリウム成分を0.1〜2wt
%(前記一般式(I)における係数kが0.005〜0.1に相
当する)の範囲の含有量は、焼成温度をより低温に出来
る利点を有する場合もある。従つて、カルシウム型ゼオ
ライトのイオン交換成分は、CaO成分を90%以上含有し
ている限り、他の成分の含有については必要に応じて決
定して用いればよい。
Further, the same sodium can be used even if it is exchanged with some or all of the other cations. Further, the cation is less likely to be disadvantageous in obtaining the anorthite-based sintered body which is the object of the present invention, and rather, a small amount of a cation component, for example, a sodium component of 0.1 to 2 wt.
% (The coefficient k in the general formula (I) corresponds to 0.005 to 0.1) may have an advantage that the firing temperature can be lowered. Therefore, as long as the ion-exchange component of the calcium-type zeolite contains 90% or more of the CaO component, the content of other components may be determined and used as necessary.

本発明で特に好適に使用される代表的なものを例示す
れば、ゼオライト5A,ゼオライトX,ジスモンド沸石,ダ
ク沸石等のカルシウム型ゼオライトである。しかしなが
ら、SiO2/Al2O3が2.5より大きいカルシウム型ゼオライ
ト,例えば、モルデナイト(CaOAl2O3・10SiO2・6H2O)
は本発明の原料となり得ない。
Representative examples particularly preferably used in the present invention are calcium-type zeolites such as zeolite 5A, zeolite X, dismondite, and dakulite. However, calcium-type zeolites with SiO 2 / Al 2 O 3 greater than 2.5, such as mordenite (CaOAl 2 O 3 · 10SiO 2 · 6H 2 O)
Cannot be a raw material for the present invention.

本発明で使用する原料の他の1つは、前記カルシウム
型ゼオライトを仮焼して得た無定形仮焼物である。カル
シウム型ゼオライトはそのまま成形後焼成すると、一般
のセラミツクスと同様の体積収縮が生じる。該体積収縮
性が小さくなることを望む使用目的の場合は、該カルシ
ウム型ゼオライトを低温、例えば、800〜900℃で一旦仮
焼して非晶質とした仮焼物を使用するという。好都合な
ことにカルシウム型ゼオライトは、低温で仮焼すること
により、一旦非晶質化合物に相転移し、仮焼温度を上昇
させると更にアノーサイト結晶物に相転移する。上記非
晶質への相転移は一般に800〜900℃の温度で、1〜5時
間の条件下で仮焼することによつて実施され、該非晶質
の仮焼物は安定した状態で存在する。しかも、該非晶質
の仮焼物を成形後、焼成すると低温の焼成で焼結体が得
られ、該焼結時の体積収縮はカルシウム型ゼオライトの
成形物を直接焼結するときの体積収縮より小さいという
利点を有する。しかしながら、カルシウム型ゼオライト
の非晶質物を得る際に仮焼温度を高くすると上記したよ
うにアノーサイト結晶へ相転移し、該アノーサイトが生
成するともはや1000℃以下の低温での焼結が出来ず、焼
結体を得るためには1200℃以上の高温を必要とするの
で、本発明の目的を達成出来なくなる。従つて、上記カ
ルシウム型ゼオライトの非晶質物、即ち、無定形仮焼物
を得るためにはアノーサイトが生成しない条件を予め決
定して仮焼することが必要である。また上記仮焼に際
し、前記カルシウム型ゼオライトの組成比を大きく逸脱
しない限り、アルミナ,シリカ,カルシアの粉体を混合
して仮焼することは必要に応じて選択出来る態様であ
る。更にまた後述する焼成温度を低減させる目的で添加
するアルカリ土類金属化合物と上記無定形仮焼物とを混
合する態様の1つとして、上記仮焼時に、カルシウム型
ゼオライトに該アルカリ土類金属化合物を予め混合して
仮焼する態様を選ぶことも出来る。
Another one of the raw materials used in the present invention is an amorphous calcined product obtained by calcining the calcium zeolite. If the calcium-type zeolite is directly molded and then fired, the same volume contraction as that of general ceramics occurs. For the purpose of use in which the volume shrinkage is desired to be small, it is said that a calcined product obtained by temporarily calcining the calcium-type zeolite at a low temperature, for example, 800 to 900 ° C. to make it amorphous is used. Advantageously, the calcium-type zeolite undergoes a phase transition to an amorphous compound once by calcining at a low temperature, and further to an anorthite crystal when the calcining temperature is increased. The above-mentioned phase transition to amorphous is generally carried out by calcining at a temperature of 800 to 900 ° C. for 1 to 5 hours, and the amorphous calcined product exists in a stable state. Moreover, when the amorphous calcined product is molded and then calcined, a sintered body is obtained at a low temperature, and the volume shrinkage during the sintering is smaller than the volume shrinkage when the calcium-type zeolite molded product is directly sintered. Has the advantage. However, when the calcination temperature is raised when obtaining an amorphous substance of calcium-type zeolite, the phase transitions to the anorthite crystal as described above, and when the anorthite is formed, it can no longer be sintered at a low temperature of 1000 ° C. or less. Since a high temperature of 1200 ° C. or higher is required to obtain a sintered body, the object of the present invention cannot be achieved. Therefore, in order to obtain the above-mentioned calcium-type zeolite amorphous material, that is, an amorphous calcinated material, it is necessary to predetermine the conditions under which anorthite is not formed and calcine. Further, in the above calcination, mixing of powders of alumina, silica, and calcia and calcination is a mode that can be selected as needed, unless the composition ratio of the calcium-type zeolite is largely deviated. Furthermore, as one of the embodiments of mixing the above-mentioned amorphous calcination product with the alkaline earth metal compound added for the purpose of reducing the calcination temperature which will be described later, at the time of the above-mentioned calcination, the alkaline earth metal compound is added to the calcium-type zeolite. It is also possible to select a mode of premixing and calcination.

本発明の原料として使用する前記カルシウム型ゼオラ
イト又は該カルシウム型ゼオライトを仮焼して得られる
無定形仮焼物は、必要な粒度の粉体として使用すればよ
い。一般には市販の粉状製品をそのまま使用出来るが、
好ましくは平均粒子径が5μm以下、更に好ましくは2
μm以下の粉体を使用するのが好ましい。
The calcium zeolite used as a raw material of the present invention or the amorphous calcined product obtained by calcining the calcium zeolite may be used as a powder having a required particle size. Generally, commercially available powdered products can be used as they are,
Preferably, the average particle size is 5 μm or less, more preferably 2 μm.
It is preferred to use a powder of μm or less.

本発明で使用する原料の他の使用態様は前記カルシウ
ム型ゼオライト又は無定形仮焼物とアルカリ土類金属化
合物との混合物である。上記アルカリ土類金属化合物
は、アノーサイト系焼結体の結晶化温度を低減させるの
に有効に作用する。また必要に応じて添加混合するシリ
カは作業性,誘電率の低下に寄与するのでしばしば好ま
しい使用態様となる。上記アルカリ土類金属化合物は特
に制限されず公知の化合物が使用出来る。一般には酸化
物又は仮焼時或いは焼結時に酸化物に分解する化合物が
好適である。一般に好適に使用される該化合物は酸化
物,水酸化物,硝酸塩,炭酸塩等であり、アルカリ土類
金属としてはベリリウム,マグネシウム,カルシウム,
ストロンチウム,バリウム等である。特にハンドリング
性,価額,効果等の面から該アルカリ土類金属化合物の
うちマグネシア,カルシアが最も好適に使用される。
Another mode of use of the raw material used in the present invention is a mixture of the above-mentioned calcium-type zeolite or an amorphous calcined product and an alkaline earth metal compound. The alkaline earth metal compound effectively acts to reduce the crystallization temperature of the anorthite-based sintered body. Further, silica, which is optionally added and mixed, contributes to the reduction of workability and dielectric constant, and is therefore often a preferred use mode. The alkaline earth metal compound is not particularly limited, and known compounds can be used. Generally, oxides or compounds that decompose into oxides during calcination or sintering are suitable. Generally, the compounds preferably used are oxides, hydroxides, nitrates, carbonates, etc., and alkaline earth metals include beryllium, magnesium, calcium,
Examples include strontium and barium. Of these alkaline earth metal compounds, magnesia and calcia are most preferably used from the viewpoints of handling property, price, and effect.

また、上記アルカリ土類金属化合物は一般に粉体とし
て混合されるが、その粒子径は小さい程好ましく、通常
平均粒子径が5μm以下好ましくは1μm以下の粉体で
使用するのが好ましい。
The above-mentioned alkaline earth metal compound is generally mixed as a powder, but the smaller the particle diameter is, the more preferable, and the powder having an average particle diameter of usually 5 μm or less, preferably 1 μm or less is preferably used.

更にまた上記アルカリ土類金属化合物の添加量は、こ
れらの種類、粒子径の大小、ゼオライトの組成等によつ
て異なり、一概に限定出来ないが、一般にはアルカリ土
類金属化合物を酸化物に換算して原料中に最大5重量
%、好ましくは0.01〜3重量%、更に好ましくは0.1〜
1.0重量%の範囲で含まれるように選べば十分である。
Furthermore, the amount of the alkaline earth metal compound added varies depending on these types, the size of the particle size, the composition of the zeolite, etc. and cannot be unconditionally limited, but generally the alkaline earth metal compound is converted to an oxide. 5% by weight in the raw material, preferably 0.01 to 3% by weight, more preferably 0.1 to
It is sufficient to choose to include it in the range of 1.0% by weight.

本発明においては、前記原料の焼成に先きだち、予め
成形する必要がある。該成形の形状は、目的物の形状に
応じて予め焼成時の体積収縮を勘案して決定すればよ
く、棒状,円柱状,シート状等、特に制限されず選びう
る。また該成形方法、成形機等は公知の方法、機械が使
用出来る。最も一般的には前記原料粉末を特定の形枠に
入れ、加圧又は非加圧下に成形するか、ドクタープレー
ドによるグリーンシート成形である。これらの成形は、
また前記原料粉末をそのまま使用してもよく、必要に応
じてバインダーを使用することも出来る。該バインダー
は、公知のセラミツクスの成形焼成時に使用されること
が公知のものが特に限定されず使用出来る。一般に好適
に使用される代表的なバインダーを例示するとポリビニ
ルブチラール,ポリビニルアルコール,ポリメチルメタ
クリレート等の有機高分子化合物である。
In the present invention, it is necessary to form the raw material before firing the raw material. The shape of the molding may be determined in advance according to the shape of the target object in consideration of the volume shrinkage at the time of firing, and may be selected from rod-shaped, columnar, sheet-shaped, etc. without particular limitation. As the molding method and molding machine, known methods and machines can be used. Most commonly, the raw material powder is put in a specific form and molded under pressure or non-pressure, or green sheet molding by doctor blade. These moldings are
Further, the raw material powder may be used as it is, and a binder may be used if necessary. As the binder, those known to be used at the time of forming and firing known ceramics can be used without particular limitation. Typical binders that are generally preferably used are organic polymer compounds such as polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, and polymethyl methacrylate.

本発明においては、上記成形物は次いで焼成すること
によつてアノーサイト系焼結体とする。該焼成は本発明
の最も特徴の1つである低温焼成が採用される。即ち、
本発明に於ける焼成は一般に1000℃以下、好ましくは85
0〜950℃の極めて低温が使用される。また、焼成時間は
特に制限されるものではないが、通常は1〜5時間の範
囲から選べば好適である。また、上記焼成は酸素雰囲気
下、例えば、大気中で十分に進行するが、コフアイアな
どの焼成にあつてプリント材料が酸素雰囲気をきらうと
きは必要に応じて窒素,炭酸ガス等の不活性雰囲気下に
実施すればよい。
In the present invention, the molded product is then fired to obtain an anorthite-based sintered body. For the firing, low temperature firing, which is one of the most characteristic features of the present invention, is adopted. That is,
Firing in the present invention is generally less than 1000 ℃, preferably 85
Very low temperatures of 0-950 ° C are used. The firing time is not particularly limited, but it is usually preferable to select it in the range of 1 to 5 hours. Further, the above-mentioned baking proceeds sufficiently in an oxygen atmosphere, for example, in the atmosphere, but when the print material is unfavorable in an oxygen atmosphere during baking such as cofferia, an inert atmosphere such as nitrogen or carbon dioxide gas may be used as necessary. Can be carried out.

本発明が得られる焼成体はアノーサイト系焼結体であ
る。該焼結体がアノーサイトであることはX線回折によ
つて確認することが出来る。即ち、X線回折チヤートに
おける2θが28.15〜27.62゜,24.18〜23.79゜,22,22〜2
1.57゜の夫々の範囲にアノーサイト特有のピークが現わ
れることによつて確認することが出来る。
The fired body from which the present invention is obtained is an anorthite-based sintered body. It can be confirmed by X-ray diffraction that the sintered body is anorthite. That is, 2θ in the X-ray diffraction chart is 28.15 to 27.62 °, 24.18 to 23.79 °, 22,22 to 2
This can be confirmed by the appearance of anorthite-specific peaks in the respective 1.57 ° range.

本発明で得られるアノーサイト系焼結体の組成は、一
般に、下記式(II) (pCaO・qM2/xO)・Al2O3・2SiO2 (II) (但し、上記式中、Mは陽イオンで、xは陽イオンの原
子価、p+q=1で、qは0〜0.1である)で表わすこ
とができる。尚、原料の組成によつて上記のアノーサイ
ト組成を超えて1成分或いは2以上の成分が余分に存在
する。この場合、かかる成分は焼結体の粒界中にガラス
として存在することが多い。しかし、一般に焼成温度が
低くすぎたり、焼成時間が不足すると原料組成によつて
はアノーサイトと共にアルミン酸カルシウムが生成する
場合もあるが、かかるケースにおいては焼成温度を上げ
るか焼成時間を長くすることによつて完全なアノーサイ
トとすることが出来る。
The composition of the anorthite-based sintered body obtained in the present invention is generally represented by the following formula (II) (pCaO · qM 2 / x O) · Al 2 O 3 · 2SiO 2 (II) (where, in the above formula, M Is a cation, x is a valence of the cation, p + q = 1, and q is 0 to 0.1). In addition, depending on the composition of the raw material, one component or two or more components are additionally present in excess of the above anorthite composition. In this case, such components are often present as glass in the grain boundaries of the sintered body. However, in general, if the firing temperature is too low or if the firing time is insufficient, calcium aluminate may form together with anorthite depending on the raw material composition.In such cases, either raise the firing temperature or lengthen the firing time. Can be used as a complete anorthite.

本発明のアノーサイト系焼結体を製造するに際し、該
焼成体の機械的強度を上昇させる目的で、従来公知の低
温焼成セラミツクスで利用されている無機充填材の添加
手段を本発明に適用することは自由に選択出来る。しか
しながら、該無機充填材の添加割合は、得られるアノー
サイト焼成体の性状を良好に保つ意味から最大30重量%
にとどめるのが好適である。また、該無機充填材として
は上記目的で公知のものが特に限定されず使用出来る。
一般に好適に使用される代表的なものを例示すればアル
ミナ,コージーライト,フオルステライト,ムライト,
石英等である。
In producing the anorthite-based sintered body of the present invention, for the purpose of increasing the mechanical strength of the fired body, the inorganic filler addition means used in the conventionally known low temperature firing ceramics is applied to the present invention. Things can be freely selected. However, the addition ratio of the inorganic filler is a maximum of 30% by weight in order to keep the properties of the obtained anorthite sintered body good.
It is preferable to limit it to. In addition, as the inorganic filler, those known for the above purpose are not particularly limited and can be used.
Alumina, cordierite, forsterite, mullite,
Quartz or the like.

〔効果〕〔effect〕

本発明の方法によれば、アノーサイト系焼結体を1000
℃以下の低温焼成により得ることができる。また、原料
としてカルシウム型ゼオライトを仮焼した無定形仮焼物
を用いた場合には、焼結による体積収縮を軽減すること
ができる。さらに、原料としてアルカリ土類金属化合物
を混合して用いた場合には、アノーサイト系焼結体の結
晶化温度をさらに低下させることが可能である。
According to the method of the present invention, 1000
It can be obtained by firing at a low temperature of ℃ or less. Further, when an amorphous calcination product obtained by calcination of calcium-type zeolite is used as a raw material, volume shrinkage due to sintering can be reduced. Furthermore, when an alkaline earth metal compound is mixed and used as a raw material, it is possible to further lower the crystallization temperature of the anorthite-based sintered body.

本発明で得られるアノーサイト系焼結体は、電気的特
性、機械的特性が優れており、電気絶縁体として好適に
使用できる。特に1000℃以下の低温で焼結することによ
つて、上記特性を有する焼結体が得られるという効果
は、特に回路をコフアイアで焼付ける配線基板の製造に
は、秀れた寄与をなすものである。
The anorthite-based sintered body obtained in the present invention has excellent electrical properties and mechanical properties, and can be suitably used as an electrical insulator. In particular, the effect of obtaining a sintered body having the above characteristics by sintering at a low temperature of 1000 ° C. or less makes an excellent contribution especially to the production of a wiring board in which a circuit is burnt by co-firing. Is.

〔実施例〕〔Example〕

本発明を更に具体的に説明するため以下実施例及び比
較例を挙げて説明するが本発明はこれらの実施例に限定
されるものではない。尚以下の実施例及び比較例におい
て測定した種々のデーターは下記の方法によつて得た。
The present invention will be described in more detail below with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Various data measured in the following Examples and Comparative Examples were obtained by the following methods.

(I) 曲げ強度(kg/cm2) JIS R 1601「フアインセラミツクスの曲げ強さ試
験方法」に準じて、3点曲げ強度を測定した。
(I) Bending strength (kg / cm 2 ) Three-point bending strength was measured in accordance with JIS R 1601 "Method for testing bending strength of fine ceramics".

(II) 焼結体密度(g/cc) アルキメデス法により測定した。(II) Sintered body density (g / cc) It was measured by the Archimedes method.

(III) アノーサイト結晶の確認 X線回折によつて、2θが28.15〜27.62゜,24.18〜2
3.79゜,22.22〜21.57゜に現われるピークよりアノーサ
イトであることを確認した。
(III) Confirmation of anorthite crystal 2θ was 28.15 to 27.62 °, 24.18 to 2 by X-ray diffraction.
It was confirmed from the peaks appearing at 3.79 °, 22.22-21.57 ° that it was anorthite.

(IIV) 線収縮率(%) 焼成前の成形体の長さ(L1)と焼成後の長さ(L2)と
を夫々測定し、下記の式より求めた。
(IIV) Linear Shrinkage (%) The length (L 1 ) of the molded product before firing and the length (L 2 ) after firing were measured, respectively, and calculated from the following formula.

実施例1 ナトリウム型ゼオライトであるゼオライト4A(東洋曹
達工業(株)製,商品名;トヨビルダー)を10%塩化カ
ルシウム水溶液でイオン交換し、水洗,乾燥して(0.03
Na2O・0.97CaO)・0.96Al2O3・1.85SiO2よりなる組成の
カルシウム型ゼオライト(ゼオライト5A)を得た。この
ゼオライトの平均粒径は1.5μmであつた。得られたゼ
オライト5AのX線回折のチヤートを第1図に示す。
Example 1 Sodium-type zeolite Zeolite 4A (manufactured by Toyo Soda Kogyo Co., Ltd., trade name: Toyo Builder) was subjected to ion exchange with a 10% aqueous calcium chloride solution, washed with water and dried (0.03
A calcium-type zeolite (zeolite 5A) having a composition of Na 2 O · 0.97CaO) · 0.96Al 2 O 3 · 1.85SiO 2 was obtained. The average particle size of this zeolite was 1.5 μm. The X-ray diffraction chart of the obtained zeolite 5A is shown in FIG.

このゼオライト5Aの粉末を粉砕し、型に入れて500kg/
cm2の圧力でラバープレス成形し、45m/mφ×5m/mφの成
形体を得た。
This zeolite 5A powder is crushed and put in a mold to 500 kg /
Rubber press molding was performed at a pressure of cm 2 to obtain a molded body of 45 m / mφ × 5 m / mφ.

この成形体を電気炉に入れ、5℃/分の昇温速度で92
0℃の焼成温度まで昇温し、この温度で3時間保持した
後、冷却して取り出した。
This molded body was put into an electric furnace and heated at a temperature rising rate of 5 ° C./min for 92 minutes.
The temperature was raised to a firing temperature of 0 ° C., and the temperature was maintained for 3 hours, then cooled and taken out.

得られた焼結体の焼結体密度は2.61g/cc,(理論密度
2.75g/cc),線収縮率は30%及び曲げ強度は16kg/cm2
あつた。
The density of the obtained sintered body is 2.61 g / cc, (theoretical density
2.75 g / cc), the linear shrinkage was 30%, and the bending strength was 16 kg / cm 2 .

また、この焼結体は、X線回折によりアノーサイトで
あることを同定した。
Further, this sintered body was identified as anorthite by X-ray diffraction.

得られたアノーサイトのX線回折のチヤートを第2図
に示す。
The X-ray diffraction chart of the obtained anorthite is shown in FIG.

実施例2 実施例1のゼオライト5Aに代えて、ゼオライトX,日本
化学(株)社製,商品名;ゼオスターCX−100P(イオン
交換部のカルシウム濃度65%)を10%塩化カルシウム水
溶液でイオン交換し、水洗,乾燥して得られた(0.05Na
2O・0.95CaO)1.0Al2O3・2.5SiO2よりなる組成のカルシ
ウム型ゼオライトを使用した以外は実施例1と同様にし
て焼成を行つて焼結体を得た。
Example 2 Zeolite X, manufactured by Nippon Kagaku Co., Ltd., trade name; Zeostar CX-100P (65% calcium concentration in the ion exchange part) was ion-exchanged with a 10% calcium chloride aqueous solution in place of the zeolite 5A of Example 1. It was washed with water and dried (0.05Na
2 O.0.95 CaO) 1.0Al 2 O 3 .2.5SiO 2 was used to obtain a sintered body by firing in the same manner as in Example 1 except that the calcium-type zeolite having the composition was used.

尚、上記のカルシウム型ゼオライトの平均粒径は4μ
mであり、そのX線回折のチヤートを第3図に示す。
The average particle size of the calcium-type zeolite is 4μ.
m and its X-ray diffraction chart is shown in FIG.

得られた焼結体の焼結体密度は2.60g/cc,線収縮率は3
0%,及び曲げ強度は14kg/cm2であつた。
The obtained sintered body had a sintered body density of 2.60 g / cc and a linear shrinkage ratio of 3
The bending strength was 0% and the bending strength was 14 kg / cm 2 .

また、この焼結体は、X線回折によりアノーサイトで
あることを同定した。
Further, this sintered body was identified as anorthite by X-ray diffraction.

実施例3 実施例1において、ゼオライト5Aに第1表に示すアル
カリ土類金属化合物を第1表に示す割合で混合して焼成
した以外は同様にして焼結体を得た。得られた焼結体
は、X線回折によりアノーサイトであることを同定し
た。
Example 3 A sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the zeolite 5A was mixed with the alkaline earth metal compound shown in Table 1 at the ratio shown in Table 1 and fired. The obtained sintered body was identified as anorthite by X-ray diffraction.

得られた焼結体の焼結体密度,線収縮率及び曲げ強度
を第1表に示す。
Table 1 shows the sintered body density, linear shrinkage ratio, and bending strength of the obtained sintered body.

実施例4 実施例1において、ゼオライト5A粉末を成形する前
に、該ゼオライト5A粉末を850℃の温度で3時間仮焼し
た。得られた粉末は、X線回折により無定形を同形され
た。この粉末を破砕した後、焼成温度920℃で3時間の
焼成条件とした以外は実施例1と同様にして成形及び焼
成して焼結体を得た。得られた焼結体はX線回折により
アノーサイトであることを同定した。
Example 4 In Example 1, before forming the zeolite 5A powder, the zeolite 5A powder was calcined at a temperature of 850 ° C. for 3 hours. The resulting powder was isomorphic by X-ray diffraction. After crushing the powder, it was molded and fired in the same manner as in Example 1 except that the firing condition was 920 ° C. for 3 hours to obtain a sintered body. The obtained sintered body was identified as anorthite by X-ray diffraction.

得られた焼結体の焼結体密度は2.60g/cc,線収縮率は2
0.0%及び曲げ強度は15kg/cm2であつた。
The obtained sintered body has a sintered body density of 2.60 g / cc and a linear shrinkage factor of 2.
The bending strength was 0.0% and the bending strength was 15 kg / cm 2 .

実施例5 実施例4において、ゼオライト5Aに第2表に示すアル
カリ土類金属化合物を第2表に示す割合で混合し、第2
表に示す仮焼条件及び焼成条件で仮焼及び焼成を行つた
以外は実施例4と同様にして焼結体を得た。
Example 5 In Example 4, an alkaline earth metal compound shown in Table 2 was mixed with zeolite 5A at a ratio shown in Table 2 to give a second mixture.
A sintered body was obtained in the same manner as in Example 4 except that calcination and firing were performed under the calcination and firing conditions shown in the table.

得られた焼結体は、X線回折によりアノーサイトであ
ることを同定した。
The obtained sintered body was identified as anorthite by X-ray diffraction.

これらの焼結体の焼結体密度,線収縮率,及び曲げ強
度を第2表に示す。
Table 2 shows the sintered body density, linear shrinkage ratio, and bending strength of these sintered bodies.

実施例6 実施例5のゼオライト5Aに代えて、実施例2と同様に
ゼオライトXをイオン交換して得られた第3表に示す組
成のカルシウム型ゼオライトを使用し、第3表に示す仮
焼条件及び焼成条件で仮焼及び焼成を行つた以外は同様
にして焼結体を得た。
Example 6 Instead of the zeolite 5A of Example 5, a calcium-type zeolite having a composition shown in Table 3 obtained by ion-exchange of zeolite X in the same manner as in Example 2 was used, and calcined as shown in Table 3. A sintered body was obtained in the same manner except that calcination and firing were performed under the conditions and firing conditions.

得られた焼結体の焼結体密度,線収縮率,及び曲げ強
度を第3表に示す。また、これらの焼結体はX線回折に
よりアノーサイトであることを同定した。
Table 3 shows the sintered body density, linear shrinkage ratio, and bending strength of the obtained sintered body. Further, these sintered bodies were identified to be anorthite by X-ray diffraction.

実施例7 実施例5に記載された方法に準じて第4表に示す仮焼
条件で得られたゼオライト5Aの仮焼粉末に第4表に示す
アルカリ土類金属化合物を該仮焼粉末の使用量に対して
第4表に示す割合となるよう添加し、ボールミルを用い
てトルエン,エタノール,ブタノール混合溶媒中に分散
混合した後、有機バインダーとしてポリビニルブチラー
ル及び可塑剤を混合した。その後、脱泡し、ドクターブ
レード法によりシート状に成形した。次いで、上記のシ
ート状物を加熱して有機バインダーを焼成除去した後
に、第4表に示す条件で焼成した後冷却してシート状焼
結体を得た。
Example 7 The calcined powder of zeolite 5A obtained under the calcining conditions shown in Table 4 according to the method described in Example 5 was obtained by using the alkaline earth metal compound shown in Table 4 in the calcined powder. It was added so as to have a ratio shown in Table 4 with respect to the amount, and after being dispersed and mixed in a mixed solvent of toluene, ethanol and butanol using a ball mill, polyvinyl butyral and a plasticizer as an organic binder were mixed. Then, it was defoamed and formed into a sheet by the doctor blade method. Next, the above sheet-shaped material was heated to remove the organic binder by firing, and then fired under the conditions shown in Table 4 and then cooled to obtain a sheet-shaped sintered body.

得られた焼結体の焼結体密度,線収縮率及び曲げ強度
を第4表に併せて示す。
Table 4 also shows the sintered body density, linear shrinkage ratio, and bending strength of the obtained sintered body.

また、これらの焼結体は、X線回折によりアノーサイ
トであることを同定した。
In addition, these sintered bodies were identified to be anorthite by X-ray diffraction.

尚、No.11はアルカリ土類金属化合物と共にシリカゾ
ル(触媒化成(株)社製,商品名;カタロイドSI−30,
平均粒径0.1μm以下)を3.4wt%併用した。
No. 11 is a silica sol together with an alkaline earth metal compound (Catalyst Kasei Co., Ltd., trade name; Cataloid SI-30,
An average particle size of 0.1 μm or less) was used in combination with 3.4 wt%.

比較例1 実施例1のゼオライト5Aに代えて、SiO2/Al2O3比が7.
0〜8.0のゼオライト(日本化学工業(株),商品名;モ
ルデナイトNM−100P)を使用し、焼成温度950℃で5時
間焼成した。その結果、焼結体は得られなかつた。
Comparative Example 1 Instead of the zeolite 5A of Example 1, the SiO 2 / Al 2 O 3 ratio was 7.
A 0 to 8.0 zeolite (Nippon Kagaku Kogyo Co., Ltd., trade name: mordenite NM-100P) was used and calcined at a calcining temperature of 950 ° C. for 5 hours. As a result, no sintered body was obtained.

比較例2 カオリン(試薬特級,和光純薬(株)製)31gと水酸
化カルシウム(試薬特級,和光純薬(株)製)10gとを
混合して実施例1と同様にして成形し、焼成した。その
結果、1000℃,5時間の焼成では、X線回折でアノーサイ
トのピークは認められず、ゲーレナイト2CaO・Al2O3・S
iO2)と偽ワラストナイト(CaO・SiO2)のピークしか存
在しなかつた。また焼結も進まず、密度が1.95の多孔質
のものしか得られなかつた。1300℃,5時間の焼成では、
X線回折によつてアノーサイトの生成が確認でき、焼結
も進み、密度が2.60の緻密な焼結体が得られた。
Comparative Example 2 31 g of kaolin (special grade reagent, manufactured by Wako Pure Chemical Industries Ltd.) and 10 g of calcium hydroxide (special grade reagent, manufactured by Wako Pure Chemical Industries Ltd.) were mixed and molded in the same manner as in Example 1 and baked. did. As a result, 1000 ° C., the calcined for 5 hours, the peak of anorthite in X-ray diffraction is not observed, gehlenite 2CaO · Al 2 O 3 · S
Only peaks of iO 2 ) and pseudowollastonite (CaO ・ SiO 2 ) were present. Moreover, sintering did not proceed, and only a porous material having a density of 1.95 could be obtained. For firing at 1300 ℃ for 5 hours,
Formation of anorthite could be confirmed by X-ray diffraction, and sintering proceeded, and a dense sintered body having a density of 2.60 was obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図及び第3図は、夫々実施例1及び実施例2で用い
たカルシウム型ゼオライトのX線回折チヤートである。
また、第2図は実施例1で得られたアノーサイト系焼結
体のX線回折チヤートである。
FIG. 1 and FIG. 3 are X-ray diffraction charts of the calcium-type zeolite used in Examples 1 and 2, respectively.
Further, FIG. 2 is an X-ray diffraction chart of the anorthite-based sintered body obtained in Example 1.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(I) SiO2/Al2O3が2.5以下の組成より
なるカルシウム型ゼオライト、 (II) 該カルシウム型ゼオライトとを仮焼した無定形
仮焼物、 及び (III) 該カルシウム型ゼオライト又は該無定形仮焼
物とアルカリ土類金属化合物との混合物 よりなる群から選ばれた少くとも1種の粉体を成形し、
次いで該成形物を1000℃以下の温度で焼成することを特
徴とするアノーサイト系焼結体の製造方法。
1. A calcium-type zeolite having a composition of SiO 2 / Al 2 O 3 of 2.5 or less, (II) an amorphous calcined product obtained by calcining the calcium-type zeolite, and (III) the calcium-type Molding at least one powder selected from the group consisting of zeolite or a mixture of the amorphous calcinated product and an alkaline earth metal compound,
Next, a method for producing an anorthite-based sintered body, which comprises firing the molded product at a temperature of 1000 ° C. or lower.
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