JP3382680B2 - スリップキャスト成形用アルミナ、アルミナ組成物、アルミナ成形体およびアルミナ焼結体 - Google Patents
スリップキャスト成形用アルミナ、アルミナ組成物、アルミナ成形体およびアルミナ焼結体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、スリップキャスト成形
用のアルミナ、それを用いて得られるスリップキャスト
成形用アルミナ組成物、アルミナ成形体およびアルミナ
焼結体に関する。
用のアルミナ、それを用いて得られるスリップキャスト
成形用アルミナ組成物、アルミナ成形体およびアルミナ
焼結体に関する。
【０００２】
【従来の技術】スリップキャスト成形法（泥漿鋳込成形
法ともいわれる）は粉体を分散媒中に分散させて吸水性
のある鋳込成形型、例えば石膏型などに流し込み、目的
の形状、厚さに固化させて、乾燥して成形体を得る方法
であり、アルミナの成形を中心に研究され、実用化され
てきている。特に最近では、比較的に簡単な設備で複雑
な形状のものや大型の製品が製造でき、しかも自動化も
可能であること、また、各種の材料面における改良によ
りさらに発展している。スリップキャスト成形法により
製造されている製品としては理化学用や産業用の容器
（例えば、坩堝など）や保護管、箱型隔膜、糸道、各種
の電子部品、バイオセラム、タービンエンジン、ターボ
ローターなどがある。
法ともいわれる）は粉体を分散媒中に分散させて吸水性
のある鋳込成形型、例えば石膏型などに流し込み、目的
の形状、厚さに固化させて、乾燥して成形体を得る方法
であり、アルミナの成形を中心に研究され、実用化され
てきている。特に最近では、比較的に簡単な設備で複雑
な形状のものや大型の製品が製造でき、しかも自動化も
可能であること、また、各種の材料面における改良によ
りさらに発展している。スリップキャスト成形法により
製造されている製品としては理化学用や産業用の容器
（例えば、坩堝など）や保護管、箱型隔膜、糸道、各種
の電子部品、バイオセラム、タービンエンジン、ターボ
ローターなどがある。
【０００３】しかしながら、従来のα−アルミナ粉末
は、粒子の形状が不均一、また微粒や粗粒が多く粒度分
布が広い、或いは板状の粒子が混在しているなどの理由
で、高濃度で低粘度のスリップキャスト成形用のスラリ
ーを調製することが難しく、それから成形される成形体
は成形体密度が高くなりにくく、また、欠陥がなく均質
で、反り等がなく寸法精度の優れた焼結体を得にくい問
題があった。すなわち、スリップキャスト成形において
は、成形体密度の向上、焼結時の反りの低減化による焼
結体の寸法精度の向上、焼結体の機械的強度の向上、表
面平滑性の向上が強く望まれていた。特に、焼結時の反
りの低減による寸法精度の向上が重要であった。
は、粒子の形状が不均一、また微粒や粗粒が多く粒度分
布が広い、或いは板状の粒子が混在しているなどの理由
で、高濃度で低粘度のスリップキャスト成形用のスラリ
ーを調製することが難しく、それから成形される成形体
は成形体密度が高くなりにくく、また、欠陥がなく均質
で、反り等がなく寸法精度の優れた焼結体を得にくい問
題があった。すなわち、スリップキャスト成形において
は、成形体密度の向上、焼結時の反りの低減化による焼
結体の寸法精度の向上、焼結体の機械的強度の向上、表
面平滑性の向上が強く望まれていた。特に、焼結時の反
りの低減による寸法精度の向上が重要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的は
上記した課題を解決しようとするものである。すなわ
ち、均質で密度が高い成形体を与え、焼結時の反りが少
なく寸法精度の優れた焼結体を得ることができる、スリ
ップキャスト成形用として適した粒子径や形状の制御さ
れた均質なα−アルミナ粒子からなる粒度分布の狭いア
ルミナを提供するものである。また、本発明はそのアル
ミナから得られるスリップキャスト成形用アルミナ組成
物、アルミナ成形体およびアルミナ焼結体を提供しよう
とするものである。
上記した課題を解決しようとするものである。すなわ
ち、均質で密度が高い成形体を与え、焼結時の反りが少
なく寸法精度の優れた焼結体を得ることができる、スリ
ップキャスト成形用として適した粒子径や形状の制御さ
れた均質なα−アルミナ粒子からなる粒度分布の狭いア
ルミナを提供するものである。また、本発明はそのアル
ミナから得られるスリップキャスト成形用アルミナ組成
物、アルミナ成形体およびアルミナ焼結体を提供しよう
とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明はつぎの発明から
なる。 （１）粒子の最も短い直径を短径、最も長い直径を長径
としたとき、短径／長径比が０．３以上１以下の粒子の
集合体であり、累積粒度分布の微粒側から累積１０％、
累積９０％の粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ９０としたと
き、Ｄ９０／Ｄ１０が５以下であるα−アルミナ粉末か
らなることを特徴とするスリップキャスト成形用アルミ
ナ。 （２）多面体形状を有し、六方最密格子であるα−アル
ミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面
に垂直な粒子径をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ比が０．５以上
３．０以下の粒子の集合体である前記（１）記載のスリ
ップキャスト成形用アルミナ。
なる。 （１）粒子の最も短い直径を短径、最も長い直径を長径
としたとき、短径／長径比が０．３以上１以下の粒子の
集合体であり、累積粒度分布の微粒側から累積１０％、
累積９０％の粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ９０としたと
き、Ｄ９０／Ｄ１０が５以下であるα−アルミナ粉末か
らなることを特徴とするスリップキャスト成形用アルミ
ナ。 （２）多面体形状を有し、六方最密格子であるα−アル
ミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方格子面
に垂直な粒子径をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ比が０．５以上
３．０以下の粒子の集合体である前記（１）記載のスリ
ップキャスト成形用アルミナ。
【０００６】（３）粒子の真密度が３．９５ｇ／ｃｍ3
以上である前記（１）または（２）記載のスリップキャ
スト成形用アルミナ。 （４）粒子の真密度が３．９７ｇ／ｃｍ3 以上である前
記（１）または（２）記載のスリップキャスト成形用ア
ルミナ。 （５）粒子の数平均粒子径が０．１μｍ以上５μｍ以下
である前記（１）または（２）記載のスリップキャスト
成形用アルミナ。 （６）アルミナ純度が９９．９０重量％以上である前記
（１）または（２）記載のスリップキャスト成形用アル
ミナ。
以上である前記（１）または（２）記載のスリップキャ
スト成形用アルミナ。 （４）粒子の真密度が３．９７ｇ／ｃｍ3 以上である前
記（１）または（２）記載のスリップキャスト成形用ア
ルミナ。 （５）粒子の数平均粒子径が０．１μｍ以上５μｍ以下
である前記（１）または（２）記載のスリップキャスト
成形用アルミナ。 （６）アルミナ純度が９９．９０重量％以上である前記
（１）または（２）記載のスリップキャスト成形用アル
ミナ。
【０００７】（７）前記（１）または（２）記載のスリ
ップキャスト成形用アルミナ、分散媒、分散剤およびバ
インダーを主成分として含有することを特徴とするスリ
ップキャスト成形用アルミナ組成物。 （８）前記（７）記載のスリップキャスト成形用アルミ
ナ組成物をスリップキャスト成形して得られることを特
徴とするアルミナ成形体。 （９）前記（８）記載のアルミナ成形体を加熱焼成して
得られることを特徴とするアルミナ焼結体。
ップキャスト成形用アルミナ、分散媒、分散剤およびバ
インダーを主成分として含有することを特徴とするスリ
ップキャスト成形用アルミナ組成物。 （８）前記（７）記載のスリップキャスト成形用アルミ
ナ組成物をスリップキャスト成形して得られることを特
徴とするアルミナ成形体。 （９）前記（８）記載のアルミナ成形体を加熱焼成して
得られることを特徴とするアルミナ焼結体。
【０００８】以下に本発明について詳しく説明する。本
発明のスリップキャスト成形用アルミナは、遷移アルミ
ナまたは熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料
を以下に述べる方法により焼成して製造することができ
る。ここで遷移アルミナとは、Ａｌ2 Ｏ3 として表され
る多形を有するアルミナのうち、α形以外の全てのアル
ミナを意味する。具体的には、γ−アルミナ、δ−アル
ミナ、θ−アルミナを例示することができる。
発明のスリップキャスト成形用アルミナは、遷移アルミ
ナまたは熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料
を以下に述べる方法により焼成して製造することができ
る。ここで遷移アルミナとは、Ａｌ2 Ｏ3 として表され
る多形を有するアルミナのうち、α形以外の全てのアル
ミナを意味する。具体的には、γ−アルミナ、δ−アル
ミナ、θ−アルミナを例示することができる。
【０００９】遷移アルミナおよび熱処理により遷移アル
ミナとなるアルミナ原料の合成方法は特に限定されな
い。例えば、水酸化アルミニウムはバイヤー法、有機ア
ルミニウム化合物（アルミニウムイソプロポキシド等）
の加水分解法あるいはコンデンサー等のエッチング廃液
から得られるアルミニウム化合物を出発原料として合成
する方法等により得ることができる。
ミナとなるアルミナ原料の合成方法は特に限定されな
い。例えば、水酸化アルミニウムはバイヤー法、有機ア
ルミニウム化合物（アルミニウムイソプロポキシド等）
の加水分解法あるいはコンデンサー等のエッチング廃液
から得られるアルミニウム化合物を出発原料として合成
する方法等により得ることができる。
【００１０】遷移アルミナは、水酸化アルミニウムを熱
処理する方法、硫酸アルミニウムの分解法、明バン分解
法、塩化アルミニウムの気相分解法あるいはアンモニウ
ムアルミニウム炭酸塩の分解法等により得られる。明バ
ン、硫酸アルミニウムについてはそのまま原料として使
用することもできる。
処理する方法、硫酸アルミニウムの分解法、明バン分解
法、塩化アルミニウムの気相分解法あるいはアンモニウ
ムアルミニウム炭酸塩の分解法等により得られる。明バ
ン、硫酸アルミニウムについてはそのまま原料として使
用することもできる。
【００１１】本発明のα−アルミナの粒径を以下に述べ
る適切な範囲に制御するために、上記したアルミナ原料
に種晶を添加し混合することができる。用いる種晶は必
ずしも限定されないが、例えばα−アルミナを使用する
ことにより、数平均粒径を好ましい範囲である０．１〜
５μｍとすることができる。
る適切な範囲に制御するために、上記したアルミナ原料
に種晶を添加し混合することができる。用いる種晶は必
ずしも限定されないが、例えばα−アルミナを使用する
ことにより、数平均粒径を好ましい範囲である０．１〜
５μｍとすることができる。
【００１２】アルミナ原料と種晶の混合方法としては、
ボールミル混合や超音波分散等の方法が使用できる。種
晶を添加するかわりに、混合装置の材料の磨耗物を利用
して目的とするα−アルミナの粒径を制御することも可
能である。例えば、アルミナボールを用いボールミル混
合することによりアルミナボールの磨耗物を種晶として
原料に混合することができる。
ボールミル混合や超音波分散等の方法が使用できる。種
晶を添加するかわりに、混合装置の材料の磨耗物を利用
して目的とするα−アルミナの粒径を制御することも可
能である。例えば、アルミナボールを用いボールミル混
合することによりアルミナボールの磨耗物を種晶として
原料に混合することができる。
【００１３】遷移アルミナまたは熱処理により遷移アル
ミナとなるアルミナ原料を、雰囲気ガスの全体積に対し
て塩化水素ガスを０．１体積％以上、好ましくは０．５
体積％以上、さらに好ましくは１体積％以上を含有した
雰囲気ガス中にて、５００℃以上、好ましくは６００℃
以上の温度で、１分以上、好ましくは１０分以上の時間
をかけて焼成する。ここで、雰囲気ガス中には水分、空
気等を含んでいても問題はない。
ミナとなるアルミナ原料を、雰囲気ガスの全体積に対し
て塩化水素ガスを０．１体積％以上、好ましくは０．５
体積％以上、さらに好ましくは１体積％以上を含有した
雰囲気ガス中にて、５００℃以上、好ましくは６００℃
以上の温度で、１分以上、好ましくは１０分以上の時間
をかけて焼成する。ここで、雰囲気ガス中には水分、空
気等を含んでいても問題はない。
【００１４】塩化水素ガスの代わりに塩素ガスおよび水
蒸気の混合ガスを用いることもできる。遷移アルミナま
たは熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を塩
素ガスおよび水蒸気を導入した雰囲気ガス中、雰囲気ガ
スの全体積に対して、塩素ガスを０．１体積％以上、好
ましくは０．５体積％以上、さらに好ましくは１体積％
以上と水蒸気を０．０１体積％以上、好ましくは０．１
体積％以上、さらに好ましくは０．５体積％以上とを導
入して、５００℃以上、好ましくは６００℃以上の温度
で、１分以上、好ましくは１０分以上の時間をかけて焼
成する。
蒸気の混合ガスを用いることもできる。遷移アルミナま
たは熱処理により遷移アルミナとなるアルミナ原料を塩
素ガスおよび水蒸気を導入した雰囲気ガス中、雰囲気ガ
スの全体積に対して、塩素ガスを０．１体積％以上、好
ましくは０．５体積％以上、さらに好ましくは１体積％
以上と水蒸気を０．０１体積％以上、好ましくは０．１
体積％以上、さらに好ましくは０．５体積％以上とを導
入して、５００℃以上、好ましくは６００℃以上の温度
で、１分以上、好ましくは１０分以上の時間をかけて焼
成する。
【００１５】雰囲気ガスである塩化水素ガスまたは導入
する塩素ガスおよび水蒸気の希釈ガスとしては、窒素、
水素あるいはアルゴン等の不活性ガスおよび空気を用い
ることができる。雰囲気ガスの圧力は特に限定されず、
工業的に用いられる範囲において任意に選ぶことができ
る。
する塩素ガスおよび水蒸気の希釈ガスとしては、窒素、
水素あるいはアルゴン等の不活性ガスおよび空気を用い
ることができる。雰囲気ガスの圧力は特に限定されず、
工業的に用いられる範囲において任意に選ぶことができ
る。
【００１６】雰囲気ガスである塩化水素ガスまたは導入
する塩素ガスの濃度が０．１体積％より低い場合は、α
−アルミナ粒子の結晶成長が不安定になり、不均一な形
状の粒子しか得られない。上記の条件にて焼成すること
により微細な一次粒子が安定に結晶成長する。その成長
速度は速く、焼成温度や焼成時間の影響をあまり受けな
い。これは工業的に有利な特徴である。
する塩素ガスの濃度が０．１体積％より低い場合は、α
−アルミナ粒子の結晶成長が不安定になり、不均一な形
状の粒子しか得られない。上記の条件にて焼成すること
により微細な一次粒子が安定に結晶成長する。その成長
速度は速く、焼成温度や焼成時間の影響をあまり受けな
い。これは工業的に有利な特徴である。
【００１７】昇温速度は工業的に利用されている焼成炉
で実施可能な速度の範囲でよい。昇温速度が速すぎると
形状が若干不均一になる傾向があるので、用途により、
より均一な形状の粒子が要求される場合には、好ましく
は５００℃／時間程度の昇温速度が選ばれる。降温速度
については特に限定はなく、工業的に利用されている焼
成炉で実施可能な速度の範囲でよい。
で実施可能な速度の範囲でよい。昇温速度が速すぎると
形状が若干不均一になる傾向があるので、用途により、
より均一な形状の粒子が要求される場合には、好ましく
は５００℃／時間程度の昇温速度が選ばれる。降温速度
については特に限定はなく、工業的に利用されている焼
成炉で実施可能な速度の範囲でよい。
【００１８】雰囲気ガスの供給源や供給方法は特に限定
されない。遷移アルミナ等の原料が存在する反応系に上
記の雰囲気ガスを導入することができればよい。例え
ば、供給源としては通常はボンベガスを用いることがで
きるが、塩酸溶液や塩化アンモニウム等の塩素化合物あ
るいは塩素含有高分子化合物等を塩化水素ガス等の原料
として用いることもできる。
されない。遷移アルミナ等の原料が存在する反応系に上
記の雰囲気ガスを導入することができればよい。例え
ば、供給源としては通常はボンベガスを用いることがで
きるが、塩酸溶液や塩化アンモニウム等の塩素化合物あ
るいは塩素含有高分子化合物等を塩化水素ガス等の原料
として用いることもできる。
【００１９】焼成装置は必ずしも限定されず、いわゆる
焼成炉を用いることができる。焼成炉は塩化水素ガス、
塩素ガス等に腐食されない材質で構成されていることが
望ましく、さらには雰囲気を調整できる機構を備えてい
ることが望ましい。また、塩化水素ガスや塩素ガス等の
酸性ガスを用いるので、焼成炉には気密性があることが
好ましい。工業的には連続方式で焼成することが好まし
く、例えば、トンネル炉、ロータリーキルンあるいはプ
ッシャー炉等を用いることができる。製造工程の中で用
いられる装置の材質としては、酸性の雰囲気中で反応が
進行するので、アルミナ製、石英製、耐酸レンガあるい
はグラファイト製の坩堝やボート等を用いることが望ま
しい。
焼成炉を用いることができる。焼成炉は塩化水素ガス、
塩素ガス等に腐食されない材質で構成されていることが
望ましく、さらには雰囲気を調整できる機構を備えてい
ることが望ましい。また、塩化水素ガスや塩素ガス等の
酸性ガスを用いるので、焼成炉には気密性があることが
好ましい。工業的には連続方式で焼成することが好まし
く、例えば、トンネル炉、ロータリーキルンあるいはプ
ッシャー炉等を用いることができる。製造工程の中で用
いられる装置の材質としては、酸性の雰囲気中で反応が
進行するので、アルミナ製、石英製、耐酸レンガあるい
はグラファイト製の坩堝やボート等を用いることが望ま
しい。
【００２０】上記の製造方法により粒度分布の狭い本発
明に用いられるα−アルミナ粉末を得ることができる。
用いる原料あるいは製造条件によっては凝集が発生し、
粒度分布が広くなることもあるが、その場合においても
凝集は軽度なものであり、簡単な解砕を行うことによ
り、微粒子を出さないで、容易に、粒度分布が狭い、本
発明に用いられるアルミナを製造することができる。
明に用いられるα−アルミナ粉末を得ることができる。
用いる原料あるいは製造条件によっては凝集が発生し、
粒度分布が広くなることもあるが、その場合においても
凝集は軽度なものであり、簡単な解砕を行うことによ
り、微粒子を出さないで、容易に、粒度分布が狭い、本
発明に用いられるアルミナを製造することができる。
【００２１】本発明のスリップキャスト成形用アルミナ
は、粒子の最も短い直径を短径、最も長い直径を長径と
したとき、短径／長径比が０．３以上１以下である粒子
の集合体であり、累積粒度分布の微粒側から累積１０
％、累積５０％、累積９０％の粒径を、それぞれＤ１
０、Ｄ５０、Ｄ９０としたとき、Ｄ９０／Ｄ１０が５以
下であり、好ましくはＤ５０／Ｄ１０が２．５以下であ
るα−アルミナ粒子からなる。
は、粒子の最も短い直径を短径、最も長い直径を長径と
したとき、短径／長径比が０．３以上１以下である粒子
の集合体であり、累積粒度分布の微粒側から累積１０
％、累積５０％、累積９０％の粒径を、それぞれＤ１
０、Ｄ５０、Ｄ９０としたとき、Ｄ９０／Ｄ１０が５以
下であり、好ましくはＤ５０／Ｄ１０が２．５以下であ
るα−アルミナ粒子からなる。
【００２２】また本発明のスリップキャスト成形用アル
ミナは、その粒子が多面体形状を有する場合には、均質
で、六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平
行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨと
したとき、Ｄ／Ｈが０．５以上３．０以下である粒子の
集合体であり、累積粒度分布の微粒側から累積１０％、
累積５０％、累積９０％の粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５
０、Ｄ９０としたとき、Ｄ９０／Ｄ１０が５以下であ
り、好ましくはＤ５０／Ｄ１０が２．５以下であるα−
アルミナ粒子からなる。
ミナは、その粒子が多面体形状を有する場合には、均質
で、六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平
行な最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨと
したとき、Ｄ／Ｈが０．５以上３．０以下である粒子の
集合体であり、累積粒度分布の微粒側から累積１０％、
累積５０％、累積９０％の粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ５
０、Ｄ９０としたとき、Ｄ９０／Ｄ１０が５以下であ
り、好ましくはＤ５０／Ｄ１０が２．５以下であるα−
アルミナ粒子からなる。
【００２３】本発明のスリップキャスト成形用アルミナ
として用いるα−アルミナ粉末を構成する粒子は均質
で、真密度が好ましくは３．９５ｇ／ｃｍ3 以上、より
好ましくは３．９７ｇ／ｃｍ3 以上である。また、本発
明のスリップキャスト成形用アルミナとして用いるα−
アルミナ粉末を構成する粒子の数平均粒子径は、好まし
くは０．１〜５μｍ、より好ましくは０．２〜５μｍで
ある。０．１μｍ未満の場合は着肉速度が遅くなり、ま
た、焼結に際してバインダー等の抜けが悪くなる。５μ
ｍを越えると焼結性が低下する傾向がある。また、アル
ミナ純度は好ましくは９９．９０重量％以上、さらに好
ましくは９９．９５重量％以上である。
として用いるα−アルミナ粉末を構成する粒子は均質
で、真密度が好ましくは３．９５ｇ／ｃｍ3 以上、より
好ましくは３．９７ｇ／ｃｍ3 以上である。また、本発
明のスリップキャスト成形用アルミナとして用いるα−
アルミナ粉末を構成する粒子の数平均粒子径は、好まし
くは０．１〜５μｍ、より好ましくは０．２〜５μｍで
ある。０．１μｍ未満の場合は着肉速度が遅くなり、ま
た、焼結に際してバインダー等の抜けが悪くなる。５μ
ｍを越えると焼結性が低下する傾向がある。また、アル
ミナ純度は好ましくは９９．９０重量％以上、さらに好
ましくは９９．９５重量％以上である。
【００２４】得られたα−アルミナに分散媒、分散剤お
よびバインダー等を添加、混合してスリップキャスト成
形用アルミナ組成物を調製する。スリップキャスト成形
用アルミナ組成物は、その組成は必ずしも限定されず、
α−アルミナ粉末１００重量部に対して、分散媒を２０
〜１００重量部、好ましくは３０〜６０重量部、分散剤
を０．０１〜５．０重量部、好ましくは０．１〜０．５
重量部、バインダーを０．０１〜２．０重量部、好まし
くは０．１〜０．５重量部、さらに必要に応じて消泡剤
を０．０１〜１．０重量部、好ましくは０．１〜０．３
重量部からなるものを例示することができる。本発明の
スリップキャスト成形用アルミナ組成物には、必要に応
じて従来から鋳込成形法で用いられているその他の各種
の添加剤を配合することができる。
よびバインダー等を添加、混合してスリップキャスト成
形用アルミナ組成物を調製する。スリップキャスト成形
用アルミナ組成物は、その組成は必ずしも限定されず、
α−アルミナ粉末１００重量部に対して、分散媒を２０
〜１００重量部、好ましくは３０〜６０重量部、分散剤
を０．０１〜５．０重量部、好ましくは０．１〜０．５
重量部、バインダーを０．０１〜２．０重量部、好まし
くは０．１〜０．５重量部、さらに必要に応じて消泡剤
を０．０１〜１．０重量部、好ましくは０．１〜０．３
重量部からなるものを例示することができる。本発明の
スリップキャスト成形用アルミナ組成物には、必要に応
じて従来から鋳込成形法で用いられているその他の各種
の添加剤を配合することができる。
【００２５】これらのスリップキャスト成形用アルミナ
組成物を構成する各成分として用いられる具体的な化合
物等は特に限定されず、アルミナのスリップキャスト成
形において従来から知られている各種の化合物等を用い
ることができる。分散媒としては、例えば、水またはエ
タノール、石油エーテル、イソブチルアセテート、トル
エン、グリセリン等の有機溶媒を用いることができる。
分散剤としては、ポリカルボン酸、ポリアクリル酸、ワ
ックスエマルジョン等を、バインダーとしては、ポリビ
ニルアルコール、アクリル系ポリマー、ポリビニルブチ
ラール等を例示することができる。消泡剤としては、ワ
ックス系エマルジョン等を用いることができる。
組成物を構成する各成分として用いられる具体的な化合
物等は特に限定されず、アルミナのスリップキャスト成
形において従来から知られている各種の化合物等を用い
ることができる。分散媒としては、例えば、水またはエ
タノール、石油エーテル、イソブチルアセテート、トル
エン、グリセリン等の有機溶媒を用いることができる。
分散剤としては、ポリカルボン酸、ポリアクリル酸、ワ
ックスエマルジョン等を、バインダーとしては、ポリビ
ニルアルコール、アクリル系ポリマー、ポリビニルブチ
ラール等を例示することができる。消泡剤としては、ワ
ックス系エマルジョン等を用いることができる。
【００２６】スリップキャスト成形用アルミナ組成物を
従来公知のスリップキャスト工程に適用して、本発明の
アルミナ成形体を得ることができる。用いる鋳込成形型
としては、石膏型、プラスチック型、木型、ゴム型等を
用いることができる。なかでも石膏型が好ましい。
従来公知のスリップキャスト工程に適用して、本発明の
アルミナ成形体を得ることができる。用いる鋳込成形型
としては、石膏型、プラスチック型、木型、ゴム型等を
用いることができる。なかでも石膏型が好ましい。
【００２７】このようにして得られるアルミナ成形体は
均質で高い成形体密度を有する。得られたアルミナ成形
体を、通常の焼結工程により、１４００〜１６５０℃の
温度で空気中または還元雰囲気中にて焼成することによ
り、反りの少ない寸法精度の優れた均質なアルミナ焼結
体を得ることができる。
均質で高い成形体密度を有する。得られたアルミナ成形
体を、通常の焼結工程により、１４００〜１６５０℃の
温度で空気中または還元雰囲気中にて焼成することによ
り、反りの少ない寸法精度の優れた均質なアルミナ焼結
体を得ることができる。
【００２８】
【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明
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。なお、本発明における各種の測定はつぎのように
して行った。 １．α−アルミナの数平均粒径と粒度分布の測定 （１）（Ｄ９０／Ｄ１０）および（Ｄ５０／Ｄ１０）値
は、レーザー散乱法を測定原理とするマスターサイザー
（マルバーン社製）を用いて測定した。 （２）数平均粒径は、α−アルミナのＳＥＭ（走査型電
子顕微鏡、日本電子株式会社製：Ｔ−３００）写真を写
し、その写真から８０ないし１００個の粒子を選び出し
て画像解析を行い、円相当径の平均値とその分布を求め
た。円相当径とは、面積が等しい真円の直径に換算した
値をいう。
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。なお、本発明における各種の測定はつぎのように
して行った。 １．α−アルミナの数平均粒径と粒度分布の測定 （１）（Ｄ９０／Ｄ１０）および（Ｄ５０／Ｄ１０）値
は、レーザー散乱法を測定原理とするマスターサイザー
（マルバーン社製）を用いて測定した。 （２）数平均粒径は、α−アルミナのＳＥＭ（走査型電
子顕微鏡、日本電子株式会社製：Ｔ−３００）写真を写
し、その写真から８０ないし１００個の粒子を選び出し
て画像解析を行い、円相当径の平均値とその分布を求め
た。円相当径とは、面積が等しい真円の直径に換算した
値をいう。
【００２９】２．α−アルミナの結晶形状としての（短
径／長径比）および（Ｄ／Ｈ）の測定 本発明において（短径／長径比）とは、粒子の最も短い
直径を短径、最も長い直径を長径としたとき、短径／長
径値をいう。また、本発明において（Ｄ／Ｈ）比とは、
六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平行な
最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとした
ときのＤ／Ｈ比をいう。（Ｄ／Ｈ）は、α−アルミナの
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日本電子株式会社製：Ｔ−
３００）写真を写し、その写真から５ないし１０個の粒
子を無作為に選び出して画像解析を行い、その平均値と
して求めた。
径／長径比）および（Ｄ／Ｈ）の測定 本発明において（短径／長径比）とは、粒子の最も短い
直径を短径、最も長い直径を長径としたとき、短径／長
径値をいう。また、本発明において（Ｄ／Ｈ）比とは、
六方最密格子であるα−アルミナの六方格子面に平行な
最大粒子径をＤ、六方格子面に垂直な粒子径をＨとした
ときのＤ／Ｈ比をいう。（Ｄ／Ｈ）は、α−アルミナの
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡、日本電子株式会社製：Ｔ−
３００）写真を写し、その写真から５ないし１０個の粒
子を無作為に選び出して画像解析を行い、その平均値と
して求めた。
【００３０】３．アルミナ純度の測定
発光分析により不純物イオンの混入量を測定し、不純物
含有量を酸化物換算して求めた。塩素含有量は電位差滴
定法により求めた。このようにして求められた不純物含
有量の合計量（重量％）を１００重量％から差し引いて
アルミナ純度とした。
含有量を酸化物換算して求めた。塩素含有量は電位差滴
定法により求めた。このようにして求められた不純物含
有量の合計量（重量％）を１００重量％から差し引いて
アルミナ純度とした。
【００３１】４．アルミナ粒子の真密度の測定
装置：湯浅アイオニクス社製ペンタピクノメーター
原理：Ｈｅガス気相置換法（圧力比較法）
前処理：２μｍ以下の粉末は約１９ｍｍφ−８ｍｍｔの
ペレットに成形し、６μｍ以上の粉末はそのままサンプ
ルとした。１０５℃にて乾燥後、パルス法（１５回）に
てパージして測定した。
ペレットに成形し、６μｍ以上の粉末はそのままサンプ
ルとした。１０５℃にて乾燥後、パルス法（１５回）に
てパージして測定した。
【００３２】５．成形体密度および焼結体密度の測定
アルキメデス法を原理とする固体比重測定装置（（株）
島津製作所製）を用いて行った。 ６．アルミナ焼結体の反りの評価 ４０ｍｍ×４０ｍｍ×５ｍｍのシート状の成形体を焼結
し、得られた焼結体を定盤に置き、最も高い点と最も低
い点の差（単位ｍｍ）を反りとした。この値が大きい程
反りが大きいことになる。
島津製作所製）を用いて行った。 ６．アルミナ焼結体の反りの評価 ４０ｍｍ×４０ｍｍ×５ｍｍのシート状の成形体を焼結
し、得られた焼結体を定盤に置き、最も高い点と最も低
い点の差（単位ｍｍ）を反りとした。この値が大きい程
反りが大きいことになる。
【００３３】実施例１
（スリップキャスト成形用アルミナとしてのα−アルミ
ナの合成）遷移アルミナ粉末として、アルミニウム有機
化合物の加水分解法による遷移アルミナ、商品名ＡＫＰ
−Ｇ１５（住友化学工業株式会社製）を用いた。種晶と
しては、α−アルミナ、商品名ＡＫＰ−３０（住友化学
工業株式会社製）を用い、遷移アルミナ粉末に混合し
た。遷移アルミナ粉末と種晶の混合物約２００ｇをグラ
ファイトボートに充填し、石英製炉芯管を用いた管状炉
にて焼成した。窒素ガスを流通させつつ、昇温速度５０
０℃／時間にて昇温し、８００℃になったときボンベ塩
化水素ガスを導入した。雰囲気ガス濃度の調整は、流量
計によりガス流量の調整により行った。雰囲気ガスの流
量は、線流速を２０ｍｍ／分に調整した。雰囲気ガスの
全圧はすべて大気圧であった。１１００℃に到った後は
その温度にて３０分間保持した後自然放冷し、ついで解
砕して目的とする短径／長径比が約１、Ｄ／Ｈ比が約
１、数平均粒子径が０．６μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０値が
３、Ｄ５０／Ｄ１０値が１．９である多面体形状を有す
るα−アルミナ粒子からなる本発明のスリップキャスト
成形用アルミナを得た。アルミナ純度は９９．９５重量
％以上、α−アルミナ粒子の真密度は３．９８ｇ／ｃｍ
3 であった。
ナの合成）遷移アルミナ粉末として、アルミニウム有機
化合物の加水分解法による遷移アルミナ、商品名ＡＫＰ
−Ｇ１５（住友化学工業株式会社製）を用いた。種晶と
しては、α−アルミナ、商品名ＡＫＰ−３０（住友化学
工業株式会社製）を用い、遷移アルミナ粉末に混合し
た。遷移アルミナ粉末と種晶の混合物約２００ｇをグラ
ファイトボートに充填し、石英製炉芯管を用いた管状炉
にて焼成した。窒素ガスを流通させつつ、昇温速度５０
０℃／時間にて昇温し、８００℃になったときボンベ塩
化水素ガスを導入した。雰囲気ガス濃度の調整は、流量
計によりガス流量の調整により行った。雰囲気ガスの流
量は、線流速を２０ｍｍ／分に調整した。雰囲気ガスの
全圧はすべて大気圧であった。１１００℃に到った後は
その温度にて３０分間保持した後自然放冷し、ついで解
砕して目的とする短径／長径比が約１、Ｄ／Ｈ比が約
１、数平均粒子径が０．６μｍ、Ｄ９０／Ｄ１０値が
３、Ｄ５０／Ｄ１０値が１．９である多面体形状を有す
るα−アルミナ粒子からなる本発明のスリップキャスト
成形用アルミナを得た。アルミナ純度は９９．９５重量
％以上、α−アルミナ粒子の真密度は３．９８ｇ／ｃｍ
3 であった。
【００３４】実施例２
（スリップキャスト成形用アルミナ組成物の調製）実施
例１で得られたα−アルミナ粉末１００重量部に水４０
重量部、アクリル系分散剤０．１重量部、ポリビニルア
ルコール系バインダー０．１重量部および消泡剤として
アンチフロスＦ１０２（商品名、第一工業製薬（株）
製）０．１重量部を２時間ボールミル混合し、本発明の
スリップキャスト成形用アルミナ組成物を得た。
例１で得られたα−アルミナ粉末１００重量部に水４０
重量部、アクリル系分散剤０．１重量部、ポリビニルア
ルコール系バインダー０．１重量部および消泡剤として
アンチフロスＦ１０２（商品名、第一工業製薬（株）
製）０．１重量部を２時間ボールミル混合し、本発明の
スリップキャスト成形用アルミナ組成物を得た。
【００３５】実施例３
（スリップキャスト成形法によるアルミナ成形体の作
製）実施例２で得られたスリップキャスト成形用アルミ
ナ組成物を石膏型を用いてスリップキャストし、４０ｍ
ｍ×４０ｍｍ×５ｍｍのシート状のアルミナ成形体を得
た。得られたアルミナ成形体の密度を測定し、結果を表
１に記した。
製）実施例２で得られたスリップキャスト成形用アルミ
ナ組成物を石膏型を用いてスリップキャストし、４０ｍ
ｍ×４０ｍｍ×５ｍｍのシート状のアルミナ成形体を得
た。得られたアルミナ成形体の密度を測定し、結果を表
１に記した。
【００３６】実施例４
（アルミナ焼結体の製造）実施例３で得られたアルミナ
成形体を、大気中１６００℃で２時間焼成することによ
りアルミナ焼結体を得た。得られたアルミナ焼結体の密
度および反りを測定し、結果を表１に記した。焼結時の
収縮率は、焼結前後の密度から求めることができる。
成形体を、大気中１６００℃で２時間焼成することによ
りアルミナ焼結体を得た。得られたアルミナ焼結体の密
度および反りを測定し、結果を表１に記した。焼結時の
収縮率は、焼結前後の密度から求めることができる。
【００３７】比較例１
実施例１で用いた遷移アルミナ、商品名ＡＫＰ−Ｇ１５
を空気中にて焼成してα−アルミナ粉末（数平均粒径は
０．３μｍ、粒子が凝集しているため短径／長径比およ
びＤ／Ｈ比は不均一なものであった。アルミナ純度は９
９．９５重量％以上であった。）を得た。このα−アル
ミナ粉末は球状のα−アルミナ粒子の凝集粒子からなっ
ていた。このα−アルミナ粉末を原料として用い、実施
例２および実施例３と同様の操作を行い、アルミナ成形
体ついでアルミナ焼結体を得た。得られた成形体と焼結
体の密度および焼結体の反りを測定し、それらの結果を
表１にあわせて記した。
を空気中にて焼成してα−アルミナ粉末（数平均粒径は
０．３μｍ、粒子が凝集しているため短径／長径比およ
びＤ／Ｈ比は不均一なものであった。アルミナ純度は９
９．９５重量％以上であった。）を得た。このα−アル
ミナ粉末は球状のα−アルミナ粒子の凝集粒子からなっ
ていた。このα−アルミナ粉末を原料として用い、実施
例２および実施例３と同様の操作を行い、アルミナ成形
体ついでアルミナ焼結体を得た。得られた成形体と焼結
体の密度および焼結体の反りを測定し、それらの結果を
表１にあわせて記した。
【００３８】
【表１】
【００３９】
【発明の効果】本発明のスリップキャスト成形用アルミ
ナおよびスリップキャスト成形用アルミナ組成物を用い
て得られるアルミナ成形体は、均質な成形体で、高い成
形体密度を有しており、焼結時の反りや収縮率が小さ
く、寸法精度の優れたアルミナ焼結体を与える。寸法精
度に優れていることから、大きく複雑な形状の製品の製
造が可能であり、焼結後の加工が容易である等の優れた
特徴を有している。
ナおよびスリップキャスト成形用アルミナ組成物を用い
て得られるアルミナ成形体は、均質な成形体で、高い成
形体密度を有しており、焼結時の反りや収縮率が小さ
く、寸法精度の優れたアルミナ焼結体を与える。寸法精
度に優れていることから、大きく複雑な形状の製品の製
造が可能であり、焼結後の加工が容易である等の優れた
特徴を有している。
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C04B 35/00 - 35/50
C04B 35/622 - 35/638
C04B 33/28
B28B 1/26
C01F 7/02
Claims (9)
- 【請求項１】粒子の最も短い直径を短径、最も長い直径
を長径としたとき、短径／長径比が０．３以上１以下の
粒子の集合体であり、累積粒度分布の微粒側から累積１
０％、累積９０％の粒径をそれぞれＤ１０、Ｄ９０とし
たとき、Ｄ９０／Ｄ１０が５以下であるα−アルミナ粉
末からなることを特徴とするスリップキャスト成形用ア
ルミナ。 - 【請求項２】多面体形状を有し、六方最密格子であるα
−アルミナの六方格子面に平行な最大粒子径をＤ、六方
格子面に垂直な粒子径をＨとしたとき、Ｄ／Ｈ比が０．
５以上３．０以下の粒子の集合体である請求項１記載の
スリップキャスト成形用アルミナ。 - 【請求項３】粒子の真密度が３．９５ｇ／ｃｍ3 以上で
ある請求項１または２記載のスリップキャスト成形用ア
ルミナ。 - 【請求項４】粒子の真密度が３．９７ｇ／ｃｍ3 以上で
ある請求項１または２記載のスリップキャスト成形用ア
ルミナ。 - 【請求項５】粒子の数平均粒子径が０．１μｍ以上５μ
ｍ以下である請求項１または２記載のスリップキャスト
成形用アルミナ。 - 【請求項６】アルミナ純度が９９．９０重量％以上であ
る請求項１または２記載のスリップキャスト成形用アル
ミナ。 - 【請求項７】請求項１または２記載のスリップキャスト
成形用アルミナ、分散媒、分散剤およびバインダーを主
成分として含有することを特徴とするスリップキャスト
成形用アルミナ組成物。 - 【請求項８】請求項７記載のスリップキャスト成形用ア
ルミナ組成物をスリップキャスト成形して得られること
を特徴とするアルミナ成形体。 - 【請求項９】請求項８記載のアルミナ成形体を加熱焼成
して得られることを特徴とするアルミナ焼結体。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24948893A JP3382680B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | スリップキャスト成形用アルミナ、アルミナ組成物、アルミナ成形体およびアルミナ焼結体 |
| RU94026254A RU2138461C1 (ru) | 1993-07-27 | 1994-07-25 | Алюмооксидная композиция (варианты) и способ получения алюмооксидной керамики |
| HU9402191A HU215748B (hu) | 1993-07-27 | 1994-07-25 | Alumínium-oxid kompozíció, öntött alumínium-oxid termék, alumínium-oxid kerámia, eljárás a kerámia előállítására és alumínium-oxid részecskék alkalmazása oxidkerámiákhoz |
| CZ941800A CZ180094A3 (en) | 1993-07-27 | 1994-07-26 | Composition of aluminium oxide, articles formed therefrom, aluminoceramics and process for producing the same |
| KR1019940018223A KR950003222A (ko) | 1993-07-27 | 1994-07-27 | 알루미나 조성물, 알루미나 성형품, 알루미나 세라믹, 및 세라믹의 제조방법 |
| DE69426742T DE69426742T2 (de) | 1993-07-27 | 1994-07-27 | Aluminiumoxidzusammensetzung, Formkörper und Keramiken und Verfahren zur Herstellung der Keramiken |
| CN94114824A CN1068298C (zh) | 1993-07-27 | 1994-07-27 | 氧化铝组合物，氧化铝模制品和氧化铝组合物的用途 |
| EP94111715A EP0636579B1 (en) | 1993-07-27 | 1994-07-27 | Alumina composition, molded article and ceramics and process for producing ceramics |
| US08/654,029 US5672554A (en) | 1993-07-27 | 1996-05-28 | Alumina composition, alumina molded article, alumina ceramics, and process for producing ceramics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24948893A JP3382680B2 (ja) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | スリップキャスト成形用アルミナ、アルミナ組成物、アルミナ成形体およびアルミナ焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07101769A JPH07101769A (ja) | 1995-04-18 |
| JP3382680B2 true JP3382680B2 (ja) | 2003-03-04 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24948893A Expired - Fee Related JP3382680B2 (ja) | 1993-07-27 | 1993-10-05 | スリップキャスト成形用アルミナ、アルミナ組成物、アルミナ成形体およびアルミナ焼結体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3382680B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5740638B2 (ja) * | 2011-02-24 | 2015-06-24 | 株式会社日本セラテック | セラミックス製品の製造方法およびこれに用いられる成形型 |
-
1993
- 1993-10-05 JP JP24948893A patent/JP3382680B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07101769A (ja) | 1995-04-18 |
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