JP3444361B2 - 多孔質セラミック製品の製造方法 - Google Patents
多孔質セラミック製品の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多孔質セラミック製品
の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、母相であるセラミック中に気
孔が分散されてなる多孔質セラミック製品は、例えば、
マイクロ波誘電体などのようなエレクトロニクス部品と
して用いられており、このような多孔質セラミック製品
における気孔形成用材料としてはセラミック原料の焼結
温度以下で分解するセルロース樹脂などのような有機単
体物を用いるのが一般的となっている。すなわち、この
種の多孔質セラミック製品の製造にあたっては、まず、
所定の組成となるように予め調質されたセラミック原料
を用意し、このセラミック原料に対して有機単体物であ
る粉末状のセルロース樹脂と酢酸ビニル系バインダとを
加えて混合することによってスラリー（泥しょう）を得
た後、このスラリーを基板状などのような所定形状とし
て成形したうえ、その成形体を空気雰囲気中で焼成する
手順が採用されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな多孔質セラミック製品の製造方法には、つぎのよう
な不都合があった。すなわち、セラミック原料の焼結温
度は１０００℃以上であることが多いのに対し、セルロ
ース樹脂などの有機単体物は、３００ないし４００℃の
温度下で炭化した後、４００ないし９００℃の温度下で
分解するのが通常である。したがって、従来例方法にお
いては、有機単体物の分解に伴って気孔が形成された後
になってセラミック原料の焼結が始まることになるた
め、いったん形成された気孔がセラミック原料の焼結時
における粒成長によって潰れたり、消滅したりすること
が起こる。その結果、多孔質セラミック製品における気
孔率が小さくなったり、気孔径が揃わないことになって
しまう。 【０００４】また、セラミック原料の比重よりも有機単
体物の比重の方が軽いため、セラミック原料に有機単体
物を加えたうえで十二分に混合したにも拘わらず、ドク
ターブレード法などを採用してスラリーの成形を行った
場合には、セラミック原料中で有機単体物が浮き上がっ
てしまうことになる。そのため、成形体中における有機
単体物の分散が不均一となる結果、母相であるセラミッ
ク中における気孔の分散が不均一となってしまう。 【０００５】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであって、気孔率を大きくすると同時に、気
孔径を揃えることができる多孔質セラミック製品の製造
方法を提供することを目的としている。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明にかかる多孔質セ
ラミック製品の製造方法は、このような目的を達成する
ために、セラミック原料を仮焼してなる仮焼済みセラミ
ック粉末と、前記セラミック原料をバインダや樹脂など
の有機物によって凝集粒子化してなる未焼成セラミック
粉末とを混合した後、所定形状に成形したうえで焼成す
ることを特徴とするものである。すなわち、この方法に
おいては、未焼成セラミック粉末が気孔形成用材料とし
て機能することになり、セラミック原料を凝集粒子化し
た有機物が分解することによって気孔が形成されること
になる。 【０００７】 【作用】上記構成によれば、仮焼済みセラミック粉末及
び未焼成セラミック粉末が同質のセラミック原料からな
るものであるため、両者の比重は相等しくなり、これら
を混合しても両者が分離することは起こり得ない。ま
た、この製造方法における仮焼済みセラミック粉末及び
未焼成セラミック粉末の焼結は同時に行われることにな
り、この未焼成セラミック粉末はセラミック原料を凝集
粒子化していた有機物の分解によって形成された気孔を
内包しながら焼結によって粒成長することになる。 【０００８】 【実施例】以下、本発明にかかる多孔質セラミック製品
の製造方法について説明する。なお、この実施例におい
ては、多孔質セラミック製品がマイクロ波誘電体として
有名なＢａＴｉ4Ｏ9からなるものであるとしている。 【０００９】まず、純度が９９％以上で平均粒径が１μ
ｍとされたＢａＣＯ3と、純度が９９％以上で平均粒径
が１μｍとされたＴｉＯ2とを所要量ずつ用意し、これ
らの各々をＢａＣＯ3／ＴｉＯ2＝１／４のモル比となる
ように秤量した後、エチルアルコールを加えたうえで湿
式混合することによってスラリー（泥しょう）を得る。
そして、このようにして得られたスラリーを乾燥させた
うえで乾式粉砕することにより、所定の組成となるよう
に調質されたセラミック原料としての混合粉末を得た
後、得られた混合粉末を二分する。 【００１０】つぎに、二分したうちの一方の混合粉末を
空気雰囲気中において１１５０℃の温度下で２時間にわ
たって仮焼することにより、ＢａＴｉ4Ｏ9粉末、すなわ
ち、仮焼済みセラミック粉末を得る。また、二分したう
ちの他方の混合粉末１００ｇに対してＰＶＢ（ポリビニ
ルブチラール）系バインダ３ｇを加えたうえ、エチルア
ルコールを用いて湿式混合した後、得られたスラリーを
乾燥させたうえで乾式粉砕することによって平均粒径が
１．５μｍ程度とされた未焼成セラミック粉末を得る。
すなわち、このとき得られた未焼成セラミック粉末は、
セラミック原料を有機物であるＰＶＢ系バインダによっ
て凝集粒子化したものとなっている。なお、セラミック
原料の凝集粒子化に際して用いられる有機物がＰＶＢ系
バインダに限られるものではなく、アクリル系バインダ
のような樹脂であってもよいことは勿論である。 【００１１】さらに、仮焼済みセラミック粉末であるＢ
ａＴｉ4Ｏ9粉末７５ｇ及び未焼成セラミック粉末２５ｇ
に対し、酢酸ビニル系バインダ７ｇ，可塑剤２ｇ，分散
剤１ｇ及び純水７０ｃｃを加えたうえで湿式混合するこ
とによってスラリーを得た後、ドクターブレード法を採
用してスラリーの成形を行うことによって厚み１００μ
ｍとされたグリーン（生）シートを形成する。そして、
このようにして形成された複数枚のグリーンシートを互
いに重ね合わせたうえで加圧することによってブロック
体とした後、ダイヤモンドカッターなどを用いてブロッ
ク体を切断することにより、例えば、長さ２０ｍｍ×幅
１０ｍｍ×厚み５ｍｍの大きさとされた成形体を得る。 【００１２】引き続き、昇降温速度が２００℃／ｈｒ
で、かつ、焼成温度が１２３０℃の条件とされた空気も
しくはＮ2雰囲気中において成形体のそれぞれを２時間
にわたって焼成することにより、焼結体である多孔質セ
ラミック製品を得る。そして、この実施例においては、
空気雰囲気中で焼成された多孔質セラミック製品を特性
試験用の試料Ａとし、また、Ｎ2雰囲気中で焼成された
多孔質セラミック製品を試料Ｂとする。 【００１３】つぎに、本実施例方法と従来例方法との対
比を行うべく、気孔形成用材料としての有機単体物、す
なわち、平均粒径が１５μｍとされた粉末状のセルロー
ス樹脂を用意する。そして、用意したセルロース樹脂を
本実施例と同様に調質されたセラミック原料に加えた
後、同一の条件下で混合し、かつ、成形したうえで焼成
することによって焼結体である多孔質セラミック製品を
得る。そして、これらの多孔質セラミック製品のうち、
空気雰囲気中で焼成されたものを試料Ｃとし、また、Ｎ
2雰囲気中で焼成された多孔質セラミック製品を試料Ｄ
とする。 【００１４】その後、このようにして得られた試料Ａ〜
Ｄのそれぞれにおける気孔率及び平均気孔径を測定した
ところ、表１で示すような測定結果が得られた。なお、
この表１におけるＤ５０はＤ５０以下の粒子径を有する
粒子が全体の５０％、Ｄ９０はＤ９０以下の粒子径を有
する粒子が全体の９０％を占めることを意味している。 【００１５】 【表１】 【００１６】そして、この表１における気孔率及び平均
気孔径Ｄ５０を比較すると、従来例方法によって製造さ
れた試料Ｃ，Ｄの気孔率に比べ、本実施例方法によって
製造された試料Ａ，Ｂにおける気孔率の方が大きくなっ
ていることが分かる。また、同時に、平均気孔径Ｄ５０
及びＤ９０それぞれの比較により、試料Ｃ，Ｄにおける
よりも試料Ａ，Ｂにおける気孔径の方がブロードとなっ
ており、気孔の分布状態が均一となっていることが理解
される。 【００１７】ところで、以上の説明においては、多孔質
セラミック製品がＢａＴｉ4Ｏ9からなるものであり、セ
ラミック原料としてＢａＣＯ3及びＴｉＯ2を用いるとし
ているが、これらに限定されるものではなく、セラミッ
ク原料は、セラミック構成元素の酸化物，炭酸塩，窒化
物，炭化物，硼化物などのいずれであってもよい。例え
ば、チタンを例にとれば、ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＢ2な
どである。また、成形体焼成時における雰囲気が空気も
しくはＮ2のみに限定されることはなく、必要に応じて
Ｏ2，ＣＯ2，Ａｒなどやこれらの混合ガスを用いること
は勿論である。 【００１８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明方法におい
ては、セラミック原料を仮焼してなる仮焼済みセラミッ
ク粉末と、同質のセラミック原料をバインダや樹脂など
の有機物によって凝集粒子化されて気孔形成用材料とな
る未焼成セラミック粉末とを用いて多孔質セラミック製
品を製造することとしている。したがって、比重の相等
しい仮焼済みセラミック粉末と未焼成セラミック粉末と
を混合しても両者が分離することは起こり得ず、また、
未焼成セラミック粉末がセラミック原料を凝集粒子化し
ていた有機物の分解によって形成された気孔を内包しな
がら粒成長することになる。 【００１９】その結果、本発明方法によれば、多孔質セ
ラミック製品における気孔率を大きくすると同時に、気
孔径を揃えることができるという効果が得られる。そし
て、このようにして製造された多孔質セラミック製品を
エレクトロニクス部品として用いる場合には、その耐熱
衝撃性の向上のみならず、比表面積の増大や電気的特性
の改善などを図ることが可能となる。
の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来から、母相であるセラミック中に気
孔が分散されてなる多孔質セラミック製品は、例えば、
マイクロ波誘電体などのようなエレクトロニクス部品と
して用いられており、このような多孔質セラミック製品
における気孔形成用材料としてはセラミック原料の焼結
温度以下で分解するセルロース樹脂などのような有機単
体物を用いるのが一般的となっている。すなわち、この
種の多孔質セラミック製品の製造にあたっては、まず、
所定の組成となるように予め調質されたセラミック原料
を用意し、このセラミック原料に対して有機単体物であ
る粉末状のセルロース樹脂と酢酸ビニル系バインダとを
加えて混合することによってスラリー（泥しょう）を得
た後、このスラリーを基板状などのような所定形状とし
て成形したうえ、その成形体を空気雰囲気中で焼成する
手順が採用されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うな多孔質セラミック製品の製造方法には、つぎのよう
な不都合があった。すなわち、セラミック原料の焼結温
度は１０００℃以上であることが多いのに対し、セルロ
ース樹脂などの有機単体物は、３００ないし４００℃の
温度下で炭化した後、４００ないし９００℃の温度下で
分解するのが通常である。したがって、従来例方法にお
いては、有機単体物の分解に伴って気孔が形成された後
になってセラミック原料の焼結が始まることになるた
め、いったん形成された気孔がセラミック原料の焼結時
における粒成長によって潰れたり、消滅したりすること
が起こる。その結果、多孔質セラミック製品における気
孔率が小さくなったり、気孔径が揃わないことになって
しまう。 【０００４】また、セラミック原料の比重よりも有機単
体物の比重の方が軽いため、セラミック原料に有機単体
物を加えたうえで十二分に混合したにも拘わらず、ドク
ターブレード法などを採用してスラリーの成形を行った
場合には、セラミック原料中で有機単体物が浮き上がっ
てしまうことになる。そのため、成形体中における有機
単体物の分散が不均一となる結果、母相であるセラミッ
ク中における気孔の分散が不均一となってしまう。 【０００５】本発明は、このような不都合に鑑みて創案
されたものであって、気孔率を大きくすると同時に、気
孔径を揃えることができる多孔質セラミック製品の製造
方法を提供することを目的としている。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明にかかる多孔質セ
ラミック製品の製造方法は、このような目的を達成する
ために、セラミック原料を仮焼してなる仮焼済みセラミ
ック粉末と、前記セラミック原料をバインダや樹脂など
の有機物によって凝集粒子化してなる未焼成セラミック
粉末とを混合した後、所定形状に成形したうえで焼成す
ることを特徴とするものである。すなわち、この方法に
おいては、未焼成セラミック粉末が気孔形成用材料とし
て機能することになり、セラミック原料を凝集粒子化し
た有機物が分解することによって気孔が形成されること
になる。 【０００７】 【作用】上記構成によれば、仮焼済みセラミック粉末及
び未焼成セラミック粉末が同質のセラミック原料からな
るものであるため、両者の比重は相等しくなり、これら
を混合しても両者が分離することは起こり得ない。ま
た、この製造方法における仮焼済みセラミック粉末及び
未焼成セラミック粉末の焼結は同時に行われることにな
り、この未焼成セラミック粉末はセラミック原料を凝集
粒子化していた有機物の分解によって形成された気孔を
内包しながら焼結によって粒成長することになる。 【０００８】 【実施例】以下、本発明にかかる多孔質セラミック製品
の製造方法について説明する。なお、この実施例におい
ては、多孔質セラミック製品がマイクロ波誘電体として
有名なＢａＴｉ4Ｏ9からなるものであるとしている。 【０００９】まず、純度が９９％以上で平均粒径が１μ
ｍとされたＢａＣＯ3と、純度が９９％以上で平均粒径
が１μｍとされたＴｉＯ2とを所要量ずつ用意し、これ
らの各々をＢａＣＯ3／ＴｉＯ2＝１／４のモル比となる
ように秤量した後、エチルアルコールを加えたうえで湿
式混合することによってスラリー（泥しょう）を得る。
そして、このようにして得られたスラリーを乾燥させた
うえで乾式粉砕することにより、所定の組成となるよう
に調質されたセラミック原料としての混合粉末を得た
後、得られた混合粉末を二分する。 【００１０】つぎに、二分したうちの一方の混合粉末を
空気雰囲気中において１１５０℃の温度下で２時間にわ
たって仮焼することにより、ＢａＴｉ4Ｏ9粉末、すなわ
ち、仮焼済みセラミック粉末を得る。また、二分したう
ちの他方の混合粉末１００ｇに対してＰＶＢ（ポリビニ
ルブチラール）系バインダ３ｇを加えたうえ、エチルア
ルコールを用いて湿式混合した後、得られたスラリーを
乾燥させたうえで乾式粉砕することによって平均粒径が
１．５μｍ程度とされた未焼成セラミック粉末を得る。
すなわち、このとき得られた未焼成セラミック粉末は、
セラミック原料を有機物であるＰＶＢ系バインダによっ
て凝集粒子化したものとなっている。なお、セラミック
原料の凝集粒子化に際して用いられる有機物がＰＶＢ系
バインダに限られるものではなく、アクリル系バインダ
のような樹脂であってもよいことは勿論である。 【００１１】さらに、仮焼済みセラミック粉末であるＢ
ａＴｉ4Ｏ9粉末７５ｇ及び未焼成セラミック粉末２５ｇ
に対し、酢酸ビニル系バインダ７ｇ，可塑剤２ｇ，分散
剤１ｇ及び純水７０ｃｃを加えたうえで湿式混合するこ
とによってスラリーを得た後、ドクターブレード法を採
用してスラリーの成形を行うことによって厚み１００μ
ｍとされたグリーン（生）シートを形成する。そして、
このようにして形成された複数枚のグリーンシートを互
いに重ね合わせたうえで加圧することによってブロック
体とした後、ダイヤモンドカッターなどを用いてブロッ
ク体を切断することにより、例えば、長さ２０ｍｍ×幅
１０ｍｍ×厚み５ｍｍの大きさとされた成形体を得る。 【００１２】引き続き、昇降温速度が２００℃／ｈｒ
で、かつ、焼成温度が１２３０℃の条件とされた空気も
しくはＮ2雰囲気中において成形体のそれぞれを２時間
にわたって焼成することにより、焼結体である多孔質セ
ラミック製品を得る。そして、この実施例においては、
空気雰囲気中で焼成された多孔質セラミック製品を特性
試験用の試料Ａとし、また、Ｎ2雰囲気中で焼成された
多孔質セラミック製品を試料Ｂとする。 【００１３】つぎに、本実施例方法と従来例方法との対
比を行うべく、気孔形成用材料としての有機単体物、す
なわち、平均粒径が１５μｍとされた粉末状のセルロー
ス樹脂を用意する。そして、用意したセルロース樹脂を
本実施例と同様に調質されたセラミック原料に加えた
後、同一の条件下で混合し、かつ、成形したうえで焼成
することによって焼結体である多孔質セラミック製品を
得る。そして、これらの多孔質セラミック製品のうち、
空気雰囲気中で焼成されたものを試料Ｃとし、また、Ｎ
2雰囲気中で焼成された多孔質セラミック製品を試料Ｄ
とする。 【００１４】その後、このようにして得られた試料Ａ〜
Ｄのそれぞれにおける気孔率及び平均気孔径を測定した
ところ、表１で示すような測定結果が得られた。なお、
この表１におけるＤ５０はＤ５０以下の粒子径を有する
粒子が全体の５０％、Ｄ９０はＤ９０以下の粒子径を有
する粒子が全体の９０％を占めることを意味している。 【００１５】 【表１】 【００１６】そして、この表１における気孔率及び平均
気孔径Ｄ５０を比較すると、従来例方法によって製造さ
れた試料Ｃ，Ｄの気孔率に比べ、本実施例方法によって
製造された試料Ａ，Ｂにおける気孔率の方が大きくなっ
ていることが分かる。また、同時に、平均気孔径Ｄ５０
及びＤ９０それぞれの比較により、試料Ｃ，Ｄにおける
よりも試料Ａ，Ｂにおける気孔径の方がブロードとなっ
ており、気孔の分布状態が均一となっていることが理解
される。 【００１７】ところで、以上の説明においては、多孔質
セラミック製品がＢａＴｉ4Ｏ9からなるものであり、セ
ラミック原料としてＢａＣＯ3及びＴｉＯ2を用いるとし
ているが、これらに限定されるものではなく、セラミッ
ク原料は、セラミック構成元素の酸化物，炭酸塩，窒化
物，炭化物，硼化物などのいずれであってもよい。例え
ば、チタンを例にとれば、ＴｉＮ，ＴｉＣ，ＴｉＢ2な
どである。また、成形体焼成時における雰囲気が空気も
しくはＮ2のみに限定されることはなく、必要に応じて
Ｏ2，ＣＯ2，Ａｒなどやこれらの混合ガスを用いること
は勿論である。 【００１８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明方法におい
ては、セラミック原料を仮焼してなる仮焼済みセラミッ
ク粉末と、同質のセラミック原料をバインダや樹脂など
の有機物によって凝集粒子化されて気孔形成用材料とな
る未焼成セラミック粉末とを用いて多孔質セラミック製
品を製造することとしている。したがって、比重の相等
しい仮焼済みセラミック粉末と未焼成セラミック粉末と
を混合しても両者が分離することは起こり得ず、また、
未焼成セラミック粉末がセラミック原料を凝集粒子化し
ていた有機物の分解によって形成された気孔を内包しな
がら粒成長することになる。 【００１９】その結果、本発明方法によれば、多孔質セ
ラミック製品における気孔率を大きくすると同時に、気
孔径を揃えることができるという効果が得られる。そし
て、このようにして製造された多孔質セラミック製品を
エレクトロニクス部品として用いる場合には、その耐熱
衝撃性の向上のみならず、比表面積の増大や電気的特性
の改善などを図ることが可能となる。
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フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平３−8779（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−72979（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−167281（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−215374（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 セラミック原料を仮焼してなる仮焼済み
セラミック粉末と、前記セラミック原料を有機物によっ
て凝集粒子化してなる未焼成セラミック粉末とを混合し
た後、所定形状に成形したうえで焼成することを特徴と
する多孔質セラミック製品の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03319392A JP3444361B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 多孔質セラミック製品の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03319392A JP3444361B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 多孔質セラミック製品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05229880A JPH05229880A (ja) | 1993-09-07 |
| JP3444361B2 true JP3444361B2 (ja) | 2003-09-08 |
Family
ID=12379651
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03319392A Expired - Lifetime JP3444361B2 (ja) | 1992-02-20 | 1992-02-20 | 多孔質セラミック製品の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3444361B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2911869B1 (fr) * | 2007-01-29 | 2011-05-20 | Saint Gobain Ct Recherches | Procede de fabrication d'un corps poreux ceramique a base de sic |
-
1992
- 1992-02-20 JP JP03319392A patent/JP3444361B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05229880A (ja) | 1993-09-07 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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