JP3320027B2 - 低熱膨張性セラミックスセッター及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐摩耗性が高く、
吸水率が低く、曲げ強度が高く、且つ低コストな低熱膨
張性セラミックスセッターに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、プラズマディスプレイパネル（以
下、「ＰＤＰ」ということもある。）の開発、実用化の
動きは活発である。ＰＤＰは大型化し易く、この特徴を
生かしてハイビジョン用大画面壁掛け型テレビの本命と
して期待されている。ＰＤＰは最高７００℃程度の焼成
工程を数回経て製造され、製造装置としてはマッフル、
被焼成物を載置する板状体のセッター等から構成される
大型マッフル焼成炉等が用いられる。マッフル、セッタ
ー等に使用される耐火物は、耐熱衝撃性を担保するため
低熱膨張性が要求されるが、さらに、セッターには上記
大型ＰＤＰ等の部材を載置しても割れたり撓んだりしな
いように、板状でも十分な曲げ強度を有することが要求
される。また、セッターは炉内に挿入するときにアルミ
ナのハースローラー等と接触して粉塵を発生しない耐摩
耗性も要求される。さらに、セッターは炉内で被焼成物
等により汚染されても水洗してすぐ次の焼成に使用でき
るように、吸水性が低いことが要求される。

【０００３】従来、熱膨張係数が１×１０^-6以下の低熱
膨張性材料としては、β−スポジュメン質セラミックス
（Li₂O-Al₂O₃-4SiO₂）、β−ユークリプタイト質セラミ
ックス（Li₂O-Al₂O₃-2SiO₂）、β−石英質あるいはβ−
スポジュメン質のガラスセラミックス、及び石英ガラス
等が知られている。β−スポジュメン質セラミックス及
びβ−ユークリプタイト質セラミックスは熱膨張係数が
小さく耐熱衝撃性に優れる特性を示すが、製造の際、焼
結温度範囲が狭いため焼結温度の管理が非常に難しい。
そのうち、特開平９−３０８６０号公報には、粗粒ペタ
ライト質原料と微粉ペタライト質原料を含む調合原料か
ら成形工程、焼成工程を経て得られるβ−スポジュメン
質耐火物は、乾燥切れが発生することなく、高い歩留り
で製造できることが開示されている。しかし、かかる方
法で製造されたβ−スポジュメン質セッターは圧延性が
悪く、縦４５０mm×横４５０mm×厚さ１５mmの大きさが
製造可能な限度であり、これ以上の大寸法のセッターの
製造は困難である。また、曲げ強度が劣るため大型焼成
炉のセッターには使用できないという問題がある。さら
に耐摩耗性、吸水性も十分でなかった。

【０００４】β−スポジュメン質あるいはβ−石英質の
ガラスセラミックスは熱膨張係数が石英ガラスより小さ
く曲げ強度も高いが、製造時に溶解工程が必要で、溶解
温度が高く製造設備の建設や維持に多大なコストがかか
る。更に溶解製板した後に結晶生成のためのアニーリン
グ処理が必要であり、エネルギー消費や経済的観点から
好ましくない。また、石英ガラスも溶解温度が高く、同
様の問題を有しており、大型製品の製造も容易とは言い
難い。さらに耐摩耗性、吸水性も十分でなかった。その
ため大型のセッターの製造には適さなかった。

【０００５】特開昭５８−７６２０８号公報には、真空
土練機により円筒状に押し出した成形体を切り開き、ロ
ーラ圧延機により薄板とし、乾燥、焼成を経て製造され
る縦３００mm×横３００mm以上、厚さ８０mm以下の大き
さを有する薄板状陶磁器は、工業生産において不良率が
著しく少ないことが記載されている。しかし、この薄板
状陶磁器は乾燥時に亀裂の発生を完全に抑制することが
できず、また、曲げ強度が著しく低いため強度が要求さ
れるセッターでの使用には十分な注意が必要になる。

【０００６】特開平４−１３００５３号公報には、β−
スポジュメン、β−ユークリプタイト等のリチア系セラ
ミックスの原料に、粒径５μm 以下のジルコン粒子を、
該原料を基準として１００重量％以下の量で加えて均一
に混合し、焼成して得られた低熱膨張性セラミックス
は、耐熱衝撃性、強度に優れることが記載されている。
しかし、当該公報には耐摩耗性や吸水性についての記載
はなく、また、縦４５０mm×横４５０mm以上、厚さ１４
mm以下のセッターは得られていない。このように、従
来、高強度で耐摩耗性が高く、吸水性が低い低熱膨張性
セラミックスであって、縦４５０mm×横４５０mm以上、
厚さ１４mm以下のセッターの製造に成功した例はなかっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、大型焼成炉の大型セッターに要求される十分な低熱
膨張性、曲げ強度、耐摩耗性、吸水性を同時に備え、且
つ低コスト化が可能な低熱膨張性セラミックスセッター
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意検討を行った結果、ジルコン１〜５０重
量％及びジルコン以外の焼結助剤として添加される金属
酸化物０．０５〜１０重量％を含有するβ−スポジュメ
ン質又はβ−ユークリプタイト質からなる低熱膨張性セ
ラミックスセッターであって、該セラミックスセッター
中に直径０．８〜９０μm 、長さ８〜９００００μm の
空洞を不定方向に点在するように形成させたものが、そ
の理由は明確ではないが、低熱膨張性、及び優れた曲げ
強度を保持し、且つ、耐摩耗性が高く、吸水性が低いた
め、セッターに使用可能なことを見出し、本発明を完成
するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、ジルコン１〜５０重
量％及びジルコン以外の焼結助剤として添加される金属
酸化物０．０５〜１０重量％を含有するβ−スポジュメ
ン質又はβ−ユークリプタイト質からなる低熱膨張性セ
ラミックスセッターであって、該セラミックスセッター
は、該セラミックスセッター中に直径０．８〜９０μm
、長さ８〜９００００μm の空洞が不定方向に点在し
て形成されていることを特徴とする低熱膨張性セラミッ
クスセッターを提供するものである。

【００１０】また、本発明はペタライト質微粉及びジル
コン微粉を混合粉砕して平均粒子径１〜５μm の微粉混
合物を得る微粉混合物調製工程と、該微粉混合物、粗ペ
タライト質原料、粘土及び金属酸化物を含む混合物を粉
砕して平均粒子径２〜１０μm の混合原料を得る原料調
製工程と、該混合原料に水及び繊維を加えて混練し混練
組成物を得る混練工程と、該混練組成物を真空土練機に
より円曲線を有する形状に抜き出して抜き出し物を得る
真空土練工程と、該抜き出し物を開いて得た板状物を圧
延ローラを用いて該抜き出し物を抜き出した方向と同一
方向に圧延して圧延物を得る圧延工程と、該圧延物を所
定の形状を有する成形体に形成する成形工程と、該成形
体を乾燥し次いで焼成する乾燥・焼成工程とを有するこ
とを特徴とする低熱膨張性セラミックスセッターの製造
方法を提供するものである。

【００１１】本発明の低熱膨張性セラミックスセッター
は、β−スポジュメン質又はβ−ユークリプタイト質か
らなるセラミックス特有の優れた耐熱性、耐熱衝撃性を
示すと共に、耐摩耗性が高く、吸水率が低く、曲げ強度
が高いため、大型焼成炉のセッターに使用可能である。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の低熱膨張性セラミックス
セッターは、ジルコン１〜５０重量％及びジルコン以外
の焼結助剤として添加される金属酸化物０．０５〜１０
重量％を含有するβ−スポジュメン質又はβ−ユークリ
プタイト質からなる低熱膨張性セラミックスセッターで
あって、該セラミックスセッターは、該セラミックスセ
ッター中に直径０．８〜９０μm 、長さ８〜９００００
μm の略円柱状の空洞が不定方向に複数形成されている
ことを特徴とする。このような本発明の低熱膨張性セラ
ミックスセッターの製造方法としては、ペタライト質微
粉及びジルコン微粉を混合粉砕して平均粒子径１〜５μ
m の微粉混合物を得る微粉混合物調製工程と、該微粉混
合物、粗ペタライト質原料、粘土及び金属酸化物を含む
混合物を粉砕して平均粒子径２〜１０μm の混合原料を
得る原料調製工程と、該混合原料に水及び繊維を加えて
混練し混練組成物を得る混練工程と、該混練組成物を真
空土練機により円曲線を有する形状に抜き出して抜き出
し物を得る真空土練工程と、該抜き出し物を開いて得た
板状物を圧延ローラを用いて該抜き出し物を抜き出した
方向と同一方向に圧延して圧延物を得る圧延工程と、該
圧延物を所定の形状を有する成形体に形成する成形工程
と、該成形体を乾燥し次いで焼成する乾燥・焼成工程の
各工程を経る方法が挙げられる。

【００１３】微粉混合物調製工程では、ペタライト質微
粉とジルコン微粉とを混合粉砕して平均粒子径１〜５μ
m の微粉混合物を得る。ペタライト質微粉は、組成Li₂O
-Al₂O₃-8SiO₂のペタライトを主として含むペタライト質
材料を、ボールミル等で微粉化したものである。微粉化
されたペタライト質微粉は、平均粒子径が１〜５μm、
好ましくは２〜４μm である。ペタライト質材料として
は、ペタライトを主として含む材料であればよく、特に
限定されないが、例えば、純度９８重量％のペタライト
からなる平均粒子径３２μm のペタライト＃２００が挙
げられる。ジルコン微粉は、組成ＺｒＳｉＯ₄ のジルコ
ンをボールミル等で微粉化したものである。なお、ジル
コンは純粋なジルコンでなくてもよく、微量の不純物を
含んでいてもよい。

【００１４】微粉化されたジルコン微粉は、セラミック
スセッターの緻密度を高める作用を有するものであり、
平均粒子径が１〜５μm 、好ましくは２〜４μm であ
る。ジルコンとしては、例えば、平均粒子径２０μm の
ジルコン＃３５０が挙げられる。本発明では、上記ペタ
ライト質微粉とジルコン微粉とを混合し、さらにボール
ミル等で粉砕して平均粒子径が通常１〜５μm 、好まし
くは２〜４μm 、さらに好ましくは２．２〜２．６μm
の微粉混合物を得る。本発明において、微粉混合物は、
セラミックスセッターの緻密度を高めて耐摩耗性を向上
させる。微粉混合物は平均粒子径が、１μm 未満である
と乾燥収縮亀裂が発生するため好ましくなく、５μm を
越えると緻密度が低くなって耐摩耗性が低下するため好
ましくない。また、微粉混合物の粒度特性は、上記平均
粒子径に加えて、更に０．５μm 以下の粒子の占める割
合が全粒子中４〜１２％、好ましくは６〜１０％、５μ
m 以上の粒子の占める割合が全粒子中５０〜７５％、好
ましくは６０〜６５％であることが好ましい。微粉混合
物を上記粒度特性とすることにより、シャープ過ぎず、
適度にブロードな粒度分布となるため、生地の密度を高
め、且つ乾燥亀裂の発生を防止することができる。

【００１５】原料調製工程では、前記微粉混合物、粗ペ
タライト質原料、粘土及び金属酸化物を含む混合物を粉
砕混合して平均粒子径２〜１０μm の混合原料を得る。
粗ペタライト質原料は、前記微粉混合物調製工程のペタ
ライト質微粉で用いたものと同様の組成のペタライト質
材料を用いることができ、平均粒子径がペタライト質微
粉よりも大きいものである。粗ペタライト質原料は、平
均粒子径が５〜１０００μm 、好ましくは５０〜１００
μm である。粗ペタライト質原料の平均粒子径が５μm
未満であると乾燥亀裂が発生するため好ましくなく、１
０００μm を越えると生地表面が荒れるため好ましくな
い。粗ペタライト質原料としては、例えば、純度９８重
量％のペタライトからなる平均粒子径３２μm のペタラ
イト＃２００、及び平均粒子径７０μm のペタライト＃
５２等が挙げられ、このうちペタライト＃５２は粒子径
が大きく、微粉混合物等と混合して得られた後述する混
合原料の粒度分布が適度にブロードになるため好まし
い。粘土としては、例えば、木節粘土や蛙目粘土等が挙
げられる。

【００１６】ジルコン以外の焼結助剤として添加される
金属酸化物としては、例えば、亜鉛、ニッケル、ジルコ
ニウム、チタン、イットリウム等の金属の酸化物が挙げ
られ、このうち、亜鉛及びジルコニウムの酸化物が好ま
しい。金属酸化物は、平均粒子径が０．０１〜１０μm
、好ましくは１〜５μm である。これら金属酸化物
は、焼成時に結晶核の形成を促進させて緻密化させた
り、焼成して得られるβ−スポジュメン質又はβ−ユー
クリプタイト質セラミックス中に残存してセラミックス
を固溶強化したりする作用を行う。金属酸化物は上記の
うち１種又は２種以上を組み合わせて使用される。

【００１７】本工程において、混合原料の平均粒子径の
好ましい範囲は、２〜１０μm 、特に好ましくは２．５
〜６μm 、さらに好ましくは２．８〜５μm である。混
合原料の平均粒子径が小さすぎると乾燥時に亀裂が多発
し薄板の成形が困難となり、また圧延成形時にしわが発
生するため好ましくない。混合原料の平均粒子径が大き
すぎると圧延時の圧延性が悪く薄板の成形が困難とな
り、また焼成上がりのセラミックスセッターの強度が低
くなり、さらに耐摩耗性が低下するため好ましくない。
また、混合原料の粒度特性は、上記平均粒子径に加え
て、更に１μm 以下の粒子の占める割合が全粒子中１０
〜３０％、好ましくは１５〜３０％、１０μm 以上の粒
子の占める割合が全粒子中１５〜３５％、好ましくは１
８〜３０％であることが好ましい。混合原料を上記粒度
特性とすることにより、シャープ過ぎず、適度にブロー
ドな粒度分布となり、焼成後、セラミックスセッターの
曲げ強度と耐摩耗性を共に向上させることができる。

【００１８】混合原料の平均粒子径及び粒度特性を上記
範囲内にする方法としては、特に限定されるものではな
いが、例えば、上記微粉混合物、粗ペタライト質原料、
粘土及び金属酸化物を、水、分散剤等を加えて混合し、
この混合物をボールミル等の粉砕手段で粉砕する方法が
挙げられる。具体的には、上記混合物を数十時間湿式粉
砕して泥状粉砕原料とし、乾燥、解砕後、必要に応じて
篩いを通して乾燥し固化した混合調製物を得る方法が挙
げられる。

【００１９】混合原料中、ペタライト質微粉の配合割合
は、５〜７０重量％、好ましくは１０〜４０重量％、さ
らに好ましくは１８〜２２重量％である。ペタライト質
微粉の配合割合が、５重量％未満であると緻密化が不十
分で耐摩耗性が低下するため好ましくなく、７０重量％
を越えると乾燥亀裂が発生するため好ましくない。混合
原料中、ジルコン微粉の配合割合は、１〜５０重量％、
好ましくは４〜３０重量％、さらに好ましくは１２〜１
８重量％である。ジルコン微粉の配合割合が、１重量％
未満であると緻密化が不十分で耐摩耗性が低下するため
好ましくなく、５０重量％を越えると熱膨張係数が大き
くなり耐熱衝撃性が低下するため好ましくない。また、
これらペタライト質微粉とジルコン微粉とからなる微粉
混合物の混合原料中の配合量、すなわちペタライト質微
粉とジルコン微粉との合計量の混合原料中の配合割合
は、６〜９９重量％、好ましくは１９〜６５重量％、さ
らに好ましくは３０〜５０重量％である。微粉混合物の
配合割合が、６重量％未満であると緻密化が不十分で耐
摩耗性が低下するため好ましくなく、９９重量％を越え
ると熱膨張係数が大きくなり耐熱衝撃性が低下するため
好ましくない。

【００２０】混合原料中、粗ペタライト質原料の配合割
合は、５重量％以上、好ましくは５〜７０重量％、さら
に好ましくは１１〜２５重量％である。粗ペタライト質
原料の配合割合が、５重量％未満であると乾燥亀裂が発
生するため好ましくなく、７０重量％を越えると緻密化
が不十分で耐摩耗性が低下するため好ましくない。混合
原料中、粘土の配合割合は２０〜４０重量％、好ましく
は３５〜４０重量％である。粘土の配合割合が、２０重
量％未満であると混合原料の可塑性が不足してセッター
の成形が不可能となり、４０重量％を越えると熱膨張係
数が大きくなり３×１０^-6を越えるため好ましくない。
混合原料中、金属酸化物の配合割合は、混合原料中、
０．０５〜１０重量％、好ましくは１〜８重量％であ
る。配合割合をこの範囲内にすることにより焼成時、結
晶核の形成を促進させて緻密化させる。金属酸化物の配
合割合が、０．０５重量％未満であると結晶化に時間が
かかり、強度が低くなる。また、配合割合が１０重量％
を越えると溶融が困難になる恐れがあり、且つ熱間耐ク
リープ性が劣る。原料調製工程において得られた混合原
料は次工程の混練工程に移される。

【００２１】混練工程においては、上記原料調製工程に
おいて得られた混合原料に水、繊維及び適当な粘結剤を
適量添加して、ニーダーやフレットミル等によって所定
の時間混合することにより可塑性の混練組成物を得る。
混合原料に添加される繊維は、混練組成物中に分散する
ことにより乾燥・焼成の際に亀裂の発生を抑制すると共
に、後述する焼成工程において焼成の熱で焼失して低熱
膨張性セラミックスセッター中に空洞として現れる焼失
痕を生じる繊維が用いられる。このような繊維として
は、例えば炭素繊維、ポリプロピレン繊維、パルプ、レ
ーヨン繊維、アラミド繊維、ビニロン繊維、ナイロン繊
維、アクリル繊維等が挙げられ、このうち好ましくは炭
素繊維、ポリプロピレン繊維である。また、炭素繊維と
ポリプロピレン繊維とを組み合わせたものも好ましい。
繊維の繊維径は１〜１００μm 、好ましくは６〜１５μ
m である。繊維径が１μm 未満であると、乾燥亀裂の発
生を防止できないため好ましくなく、１００μm 越える
と生地表面が荒れるため好ましくない。また、繊維の繊
維長は１０〜１０００００μm 、好ましくは５００〜６
０００μm である。繊維長が１０μm 未満であると、乾
燥亀裂の発生を防止できないため好ましくなく、１００
０００μm 越えると混合時に繊維が絡まってファイバー
ボールとなるため好ましくない。これらの繊維は、１種
又は２種以上組み合わせて用いられる。

【００２２】混練工程において、繊維は、混合原料に水
及び適当な粘結剤と同時に添加してもよいが、混合原料
に水及び適当な粘結剤を添加して混合し、得られた混合
物が可塑性を発現した後に繊維を添加すると、混練組成
物中に十分に分散するため好ましい。混練組成物におけ
る繊維の配合割合は、混合原料１００重量部に対して、
０．０５〜１０重量部、好ましくは０．０５〜５．０重
量部、さらに好ましくは０．１〜１．１重量部である。
繊維の配合割合が、０．０５重量部未満であると、乾燥
・焼成時の亀裂防止効果が十分ではなく、０．５重量部
を越えると生地板の耳の切断が困難になると共に、圧延
時にしわが発生するため好ましくない。水は、混練組成
物の含水率が１４〜２３重量％、好ましくは１９〜２３
重量％になるように適宜添加する。

【００２３】真空土練工程においては、混練工程におい
て得られた混練組成物を真空土練機等により円曲線を有
する形状に抜き出して抜き出し物を得る。抜き出し物の
形状は円曲線を有するものであれば、特に制限されず、
円筒状の他、半円筒状、楕円状でもよいが、円筒状であ
ることが好ましい。圧延工程では、円筒形状等の抜き出
し物を切り開いて得られる板状生地を圧延して圧延物を
得る。圧延は、該板状生地を、上記抜き出し方向と同一
方向を送り方向（圧延方向）として圧延ローラにより圧
延して行う。また、本発明においては、該抜き出しと同
一方向に圧延した後、圧延方向を９０度変えて更に圧延
を行うことが好ましい。これにより、抜き出し方向と同
一方向に行う圧延で補強繊維が配向して縦方向に亀裂が
発生することを抑制できる。成形工程においては、圧延
物は板状等の所定形状のセッターに加工される。

【００２４】成形工程で得られた所定形状のセッター
は、乾燥し、その後焼成される。乾燥方法としては、例
えば、熱風乾燥機を使用し、７０〜８００℃で１時間程
度乾燥する方法が挙げられる。次に、ローラーハースキ
ルン等で焼成される。焼成は、焼成温度が、１０５０〜
１３５０℃、好ましくは１１５０〜１２５０℃であり、
焼成時間は、０．５〜１．５時間、さらに好ましくは１
時間程度である。

【００２５】かかる方法により製造される低熱膨張性セ
ラミックスセッターは、β−スポジュメン又はβ−ユー
クリプタイトを主体とし、該セラミックスセッター中に
ジルコン及びジルコン以外の金属酸化物を含有する。該
セラミックスセッター中、ジルコンは２〜２５重量％、
好ましくは１０〜２０重量％、さらに好ましくは１２〜
１８重量％含まれる。該セラミックスセッター中、ジル
コンが２重量％未満であると緻密化が不十分で耐摩耗性
が低下するため好ましくなく、２５重量％を越えると熱
膨張率が大きくなり耐熱衝撃性が低下するため好ましく
ない。また、該セラミックスセッター中、ジルコン以外
の金属酸化物は０．０５〜１０重量％、好ましくは１〜
１０重量％、さらに好ましくは１．２〜５重量％含まれ
る。該セラミックスセッター中、金属酸化物が１重量％
未満であると緻密性が低下するため好ましくなく、１０
重量％を越えると熱膨張率が大きくなるため好ましくな
い。

【００２６】また、本発明の低熱膨張性セラミックスセ
ッターは、該セラミックスセッター中に直径０．８〜９
０μm 、長さ８〜９００００μm の空洞が不定方向に点
在するように形成される。図１は、本発明の低熱膨張性
セラミックスセッターの断面における倍率１００倍のＳ
ＥＭ写真（走査型電子顕微鏡写真）の一例であり、図２
はこのＳＥＭ写真の模式図で、図１の空洞部分を明確に
示したものである。図１及び図２において、１はジルコ
ン及びジルコン以外の金属酸化物を含有するβ−スポジ
ュメン質、２は空洞である。図１において、空洞２は、
直径１０μm 、長さ１２０μm 程度の繊維焼失痕であ
る。このような本発明の低熱膨張性セラミックスセッタ
ーは、熱膨張係数が５×１０^-6以下、好ましくは１×１
０^-6〜３×１０^-6である。また、本発明の低熱膨張性セ
ラミックスセッターは曲げ強度が２５０〜９００kgf/cm
² である。

【００２７】また、ＪＩＳ規格のテーバー摩耗試験機を
用いアルミナロール摩耗試験で１０００回転した時の試
験体の摩耗量が、３０ｍｇ以下、好ましくは２０ｍｇ以
下、さらに好ましくは１０ｍｇ以下であり、耐摩耗性に
優れる。また、本発明の低熱膨張性セラミックスセッタ
ーは、吸水率が、７％以下、好ましくは３％以下、さら
に好ましくは２％以下である。また、本発明の低熱膨張
性セラミックスセッターは、曲げ強度が上記範囲にある
ため、大きさが、縦５００mm×横５００mm以上、厚さ１
４mm以下に、好ましくは縦及び横６００〜３０００mm、
厚さ４〜１０mmに、さらに好ましくは縦及び横９００〜
２４００mm、厚さ５〜６mmに焼成することができ、さら
に、機械加工性を十分に有する。すなわち、本発明の低
熱膨張性セラミックスセッターは、低熱膨張性で、曲げ
強度が高く、耐摩耗性が高く、吸水率が低く、低コスト
で作製できる。

【００２８】本発明の低熱膨張性セラミックスセッター
は切断、穴開け、あいじゃくり等の機械加工により所定
の形状に加工されて、マッフル焼成炉の焼成セッター、
焼成ジグ、定盤、建築壁材などに使用される。

【００２９】

【実施例】以下に実施例を示すが、本発明は以下の実施
例に限定されて解釈されるものではない。 実施例１ まず、表１に示す性状のペタライト質微粉及びジルコン
微粉を表２に示す配合量でボールミルを用いて粉砕混合
し、平均粒子径２．３μｍの微粉混合物を得た。平均粒
子径は、島津SALD-2000Jで測定した。なお、以下に示す
平均粒子径、粒度分布等は同機器で測定した値である。
次いで、微粉混合物と、表１に示す性状のペタライト＃
２００（粗ペタライト質原料）、ペタライト＃５２（粗
ペタライト質原料）、本山木節粘土及び酸化亜鉛を表２
に示す配合量で混合し、更に水を加えボールミルによっ
て２時間湿式粉砕して混合原料を得た。この混合原料を
乾燥、解砕、分級後、レーザー回折式粒度分布計（SALD
2000 型；島津製作所社製）で粒子径を測定したとこ
ろ、平均粒子径３．４μｍ、１μm 以下の粒子の占める
割合が全粒子中１８％、１０μm 以上の粒子の占める割
合が全粒子中２０％であった。次いで、この混合原料８
０重量部に水２０重量部を添加し、ニーダーで混練して
混練物が可塑性を発現した後、ポリプロピレン繊維及び
炭素繊維を表２に示す配合量で混合し、合計０．５時間
混練して混練組成物を得た。混練組成物の含水率は２
１．１重量％であった。表２中、配合割合は重量部で示
す。

【００３０】この混練組成物を外径２７０mm、内径２３
０mm、厚さ４０mmの中空円筒状の抜き出し金具を有する
真空土練機で抜き出し、その後、切り開いて８４５mm×
８４５mm、厚さ４０mmの大平板状生地を得た。この大平
板状生地を抜き出し方向と同一方向に圧延ローラーを用
いて圧延した後、さらに圧延方向を９０度変えて圧延を
行い圧延物を得た。この圧延物をローラーハースキルン
を用いて６５０℃で乾燥し、１２２０℃で１時間焼成
し、１０４０mm×２１３０mm、厚さ６．７mmのセラミッ
クスセッターを得た。このセラミックスセッターの組成
は、β−スポジュメンを主体とし、ジルコンを１５重量
％及び酸化亜鉛を１．５重量％含有していた。このセッ
ターは乾燥後及び焼成後の亀裂の発生はなかった。ま
た、焼成後のセッターの断面を走査型電子顕微鏡で観察
したところ、図１と同様の直径１０μm 程度、長さ１２
０μm 程度の空洞（繊維焼失痕）が観察された。なお、
乾燥後、且つ焼成前の仮焼成セッターの断面を同様に観
察したところ、同様の形状の空洞が観察されたが、その
空洞中には細くて炭状の繊維のようなものが残存してい
ることが観察された。また、セラミックスセッターの熱
膨張係数、曲げ強度、吸水率及び摩耗量を測定した。結
果を表３に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】 *1 繊維径９μm 、繊維長５mm *2 繊維径１３μm 、繊維長１．７mm

【００３３】

【表３】

【００３４】実施例２〜４ 原料の配合を表２のように変えた以外は、実施例１と同
様にして、表３に示すセラミックスセッターを得た。こ
のセッターは乾燥後及び焼成後の亀裂の発生はなかっ
た。また、焼成後のセッターの断面を走査型電子顕微鏡
で観察したところ、図１と同様の直径０．８〜９０μm
程度、長さ８〜９００００μm 程度の空洞（繊維焼失
痕）が観察された。なお、乾燥後、且つ焼成前の仮焼成
セッターの断面を同様に観察したところ、同様の形状の
空洞が観察されたが、その空洞中には細くて炭状の繊維
のようなものが残存していることが観察された。また、
実施例１と同様にセラミックスセッターの熱膨張係数、
曲げ強度、吸水率及び摩耗量を測定した。結果を表３に
示す。

【００３５】比較例１ ジルコン微粉、ポリプロピレン繊維及び炭素繊維を無配
合とする以外は、実施例１と同様にして、表３に示すセ
ラミックスセッターを得た。焼成後のセッターの断面を
走査型電子顕微鏡で観察したところ、図１に示すような
空洞や繊維焼失痕は観察されなかった。また、実施例１
と同様にセラミックスセッターの熱膨張係数、曲げ強
度、吸水率及び摩耗量を測定した。結果を表３に示す。

【００３６】表３の結果から、セラミックスセッター中
に空洞があるものは吸水率が低く、且つ耐摩耗性に優れ
ることがわかる。

【００３７】

【発明の効果】本発明の低熱膨張性セラミックスセッタ
ーは、ジルコン１〜５０重量％及びジルコン以外の焼結
助剤として添加される金属酸化物０．０５〜１０重量％
を含有するβ−スポジュメン質又はβ−ユークリプタイ
ト質からなり、セラミックスセッター中に直径０．８〜
９０μm 、長さ８〜９００００μm の空洞（繊維焼失
痕）が不定方向に点在して形成されるため、明確な作用
は不明であるが、低熱膨張性であり、曲げ強度が高いと
共に、耐摩耗性が高く、吸水性が低い。このため、本発
明のセラミックスセッターを炉内に挿入する際、ハース
ローラーと接触しても粉塵が発生せず、被焼成物である
製品を汚染することがない。また、炉内で被焼成物等に
より汚染を受けても水洗してすぐ次の焼成に使用でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の低熱膨張性セラミックスセッターの断
面における倍率１００倍のＳＥＭ写真（走査型電子顕微
鏡写真）である。

【図２】図１のＳＥＭ写真を模式図として表した図であ
る。

【符号の説明】

１ β−スポジュメン質 ２ 空洞

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋崎 昌俊 静岡県浜松市新都田１−８−１ ニチア ス株式会社 浜松研究所内 (72)発明者 吉本 俊裕 静岡県浜松市新都田１−８−１ ニチア ス株式会社 浜松研究所内 (72)発明者 小高 康二郎 静岡県浜松市新都田１−８−１ ニチア ス株式会社 浜松研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 35/19 C04B 33/13 C04B 38/06

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジルコン１〜５０重量％及びジルコン以
   外の焼結助剤として添加される金属酸化物０．０５〜１
   ０重量％を含有するβ−スポジュメン質又はβ−ユーク
   リプタイト質からなる低熱膨張性セラミックスセッター
   であって、該セラミックスセッターは、該セラミックス
   セッター中に直径０．８〜９０μm 、長さ８〜９０００
   ０μm の空洞が不定方向に点在して形成されていること
   を特徴とする低熱膨張性セラミックスセッター。
2. 【請求項２】 前記空洞は、焼成前のセラミックス成形
   体に含まれる原料の一成分である繊維が、該セラミック
   ス成形体の焼成により焼失して形成された繊維焼失痕で
   あることを特徴とする請求項１記載の低熱膨張性セラミ
   ックスセッター。
3. 【請求項３】 前記繊維は、炭素繊維又はポリプロピレ
   ン繊維であることを特徴とする請求項２記載の低熱膨張
   性セラミックスセッター。
4. 【請求項４】 前記金属酸化物は、亜鉛、ニッケル、ジ
   ルコニウム、チタン及びイットリウムから選ばれる金属
   の酸化物の１種又は２種以上であることを特徴とする請
   求項１〜３のいずれか１項記載の低熱膨張性セラミック
   スセッター。
5. 【請求項５】 曲げ強度が２５０〜９００kgf/cm² であ
   ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の
   低熱膨張性セラミックスセッター。
6. 【請求項６】 大きさが縦５００mm×横５００mm以上、
   厚さ１４mm以下であることを特徴とする請求項１〜５の
   いずれか１項記載の低熱膨張性セラミックスセッター。
7. 【請求項７】 ペタライト質微粉及びジルコン微粉を混
   合粉砕して平均粒子径１〜５μm の微粉混合物を得る微
   粉混合物調製工程と、該微粉混合物、粗ペタライト質原
   料、粘土及び金属酸化物を含む混合物を粉砕して平均粒
   子径２〜１０μm の混合原料を得る原料調製工程と、該
   混合原料に水及び繊維を加えて混練し混練組成物を得る
   混練工程と、該混練組成物を真空土練機により円曲線を
   有する形状に抜き出して抜き出し物を得る真空土練工程
   と、該抜き出し物を開いて得た板状物を圧延ローラを用
   いて該抜き出し物を抜き出した方向と同一方向に圧延し
   て圧延物を得る圧延工程と、該圧延物を所定の形状を有
   する成形体に形成する成形工程と、該成形体を乾燥し次
   いで焼成する乾燥・焼成工程とを有することを特徴とす
   る低熱膨張性セラミックスセッターの製造方法。
8. 【請求項８】 前記混合原料は、１μm 以下の粒子の占
   める割合が全粒子中１０〜３０％であり、１０μm 以上
   の粒子の占める割合が全粒子中１５〜３５％の粒度分布
   を有するものであることを特徴とする請求項７記載の低
   熱膨張性セラミックスセッターの製造方法。
9. 【請求項９】 前記粘土の配合割合が、前記混合原料
   中、２０〜４０重量％であることを特徴とする請求項７
   又は８記載の低熱膨張性セラミックスセッターの製造方
   法。