JPH01298067A - Production of ceramic sheet - Google Patents

Production of ceramic sheet

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Publication number
JPH01298067A
JPH01298067A JP63127140A JP12714088A JPH01298067A JP H01298067 A JPH01298067 A JP H01298067A JP 63127140 A JP63127140 A JP 63127140A JP 12714088 A JP12714088 A JP 12714088A JP H01298067 A JPH01298067 A JP H01298067A
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JP
Japan
Prior art keywords
sheet
silicon
ceramic
polymer
mixture
Prior art date
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Pending
Application number
JP63127140A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shiro Yamamoto
山本 至郎
Keizo Shimada
島田 恵造
Isao Takakura
功 高倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Ltd filed Critical Teijin Ltd
Priority to JP63127140A priority Critical patent/JPH01298067A/en
Publication of JPH01298067A publication Critical patent/JPH01298067A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/56Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides
    • C04B35/565Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide
    • C04B35/571Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on carbides or oxycarbides based on silicon carbide obtained from Si-containing polymer precursors or organosilicon monomers

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Abstract

PURPOSE:To industrially and advantageously obtain the title thin, small-sized, and sheet-shaped ceramic formed body useful as a heating element by calcining the sheet-shaped formed body of a mixture contg. an organosilicic polymer and silicon in an inert atmosphere. CONSTITUTION:The mixture of an organosilicic polymer and silicon is formed into a sheet, the obtained formed body is calcined in an inert atmosphere to convert the body into a ceramic, and the desired sheet is obtained. Copolymers such as polycarbosilane, polycarboborosilane, polysilastyrene, and polycarbosilastyrene are exemplified as the organosilicic polymer to be used. Silicon powder is usually used as the silicon. When a thin sheet having <=3mm, especially <=1mm, thickness is to be produced, finer silicon powder having <=10mu mean particle diameter is preferably used. When a thinner sheet is to be produced, the average particle diameter is preferably controlled to <=0.5mu.

Description

【発明の詳細な説明】 し産業上の利用分野1 本発明は、電気抵抗発熱体として有用なセラミックシー
トの製造法に関するものである。更に詳しくは、通電に
よって発熱し、電気抵抗発熱体として好適な薄手のシー
ト状(平板状)のセラミック成形体を工業的に製造する
方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application 1 The present invention relates to a method for producing a ceramic sheet useful as an electrical resistance heating element. More specifically, the present invention relates to a method for industrially manufacturing a thin sheet-like (flat plate-like) ceramic molded body that generates heat when energized and is suitable as an electrical resistance heating element.

[従来の技術] 近年、電熱を利用した家庭用の調理器具、営業用の調理
器具が汎用されている。例えば電子レンジ、1〜−スタ
ー、オーブン、フライパン等がそれである。これらは、
マグネトロン等を用いた被調理物の自己発熱性かニクロ
ム線等を用いた電熱器を漏えるものである。これらは便
利な調理器具であるが、消費者がグルメ志向になった今
日、十全の調理器とは云えない。例えば、電子レンジで
肉。
[Background Art] In recent years, household cooking utensils and commercial cooking utensils that utilize electric heat have been widely used. For example, microwave oven, 1~-star, oven, frying pan, etc. these are,
This is due to the self-heating of the food being cooked using a magnetron or the like, or leakage from an electric heater using a nichrome wire or the like. Although these are convenient cooking utensils, they cannot be called perfect cooking utensils as consumers have become more gourmet-oriented today. For example, meat in the microwave.

魚の加熱・調理は出来ても焦げ目が出来た芳香を放つも
のには出来ない。このためニクロム線ヒーター等で再加
熱するように考えられたものはあるが、十分な加熱が行
ぎわたらず、最近のグルメ志向の消費者を満足させるに
は至っていない。この理由としてこのような金属系のヒ
ーターの耐熱性の不足が上げられ、ヒーター温度の不足
を指摘することが出来る。また、ヒーターは多くは棒状
で、被調理物を均一に加熱出来ないことも挙げられる。
Although it is possible to heat and cook fish, it is not possible to make it burnt and give off an aromatic aroma. For this reason, although there are some methods of reheating with a nichrome wire heater, etc., sufficient heating is not achieved, and this has not been able to satisfy the recent gourmet-oriented consumers. The reason for this is the lack of heat resistance of such metal heaters, and it can be pointed out that the heater temperature is insufficient. Another problem is that most heaters are rod-shaped and cannot evenly heat the food to be cooked.

従って、これら金属系ヒーターを、耐熱性セラミックス
のヒーターに置きかえることが一つの解決策になり、更
にこれを面状発熱体にすることは更に好ましいと考えら
れる。
Therefore, one solution would be to replace these metal heaters with heat-resistant ceramic heaters, and it would be even more preferable to use a planar heating element instead.

均一に加熱するために、熱源が面積を持っていることが
好ましいのはよく知られている。しかしながら、平板状
の金属の場合、その両端に端子を設け、これを家庭用の
100ボルトないしは200ボルト電源につなぐには電
気抵抗が低すぎるという問題がある。
It is well known that for uniform heating, it is preferable that the heat source has an area. However, in the case of a flat metal, there is a problem in that the electrical resistance is too low to connect terminals at both ends and connect it to a household 100 volt or 200 volt power source.

一方、セラミックスの電気抵抗体は知られているが、本
目的に沿うようなものは実用化されていない。例えばシ
リコンカーバイド系の抵抗発熱体は知られているが、こ
れらは工業用の棒状又はバイブ状の製品であって、この
工業用発熱体をそのまま調理器等に用いることはできな
い。
On the other hand, although ceramic electrical resistors are known, none that meet this purpose have been put into practical use. For example, silicon carbide-based resistance heating elements are known, but these are industrial rod-shaped or vibrator-shaped products, and these industrial heating elements cannot be used as they are in cooking appliances or the like.

炭素を単独またはセラミックスの基材とともに用いた抵
抗体も知られているが、これらは主に、通信用の器材の
部品であり、加熱用には到底用いられるものではない。
Resistors using carbon alone or in combination with a ceramic base material are also known, but these are mainly components of communication equipment and cannot be used for heating purposes.

セラミックスを発熱体に用いるに際して、小型化、特に
薄いシート化するためには強度の問題もある。例えば、
シートを薄く、細くすればセラミックスの特性として極
めて壊れ易い。特に、焼成前の素材成形物、所謂グリー
ンシートでの取り汲いが容易ではない。グリーンシート
の取り吸い性を改善するためにグリーンシート中に添加
する糊料を増加させる方法があるが、この方法では次の
焼成において問題を引き起こすことが多い。すなわち、
焼成に際して破壊するか、破壊しないまでも壊れ易いシ
ートしか得られないのが酋通である。
When ceramics are used for heating elements, there is also the problem of strength in order to make them smaller, particularly in the form of thinner sheets. for example,
If the sheet is made thin and thin, it will break easily due to the characteristics of ceramics. In particular, it is not easy to remove the molded material before firing, a so-called green sheet. In order to improve the absorbency of the green sheet, there is a method of increasing the amount of glue added to the green sheet, but this method often causes problems in the subsequent firing. That is,
In the process of firing, only a sheet that is easily destroyed or not destroyed during firing can be obtained.

このような理由により、薄形の、従って放熱部が大きく
調理等に際して均一加熱を行い得るシート状発熱体等と
して有用なセラミック成形体を提供することは実際上極
めて難しい。従って、このようなシート状発熱体は未だ
工業的には製造されていないのが現状である。
For these reasons, it is actually extremely difficult to provide a ceramic molded body that is thin, has a large heat dissipation portion, and is useful as a sheet-like heating element that can uniformly heat the ceramic body during cooking or the like. Therefore, at present, such a sheet-like heating element has not yet been manufactured industrially.

本発明者等は、この解決方法として、さきにポリカルボ
シラスチレン共重合体と炭素との混合物のシート化焼成
による方法を提案したく特願昭53−38740号)。
As a solution to this problem, the present inventors first proposed a method in which a mixture of a polycarbosilastyrene copolymer and carbon is fired to form a sheet (Japanese Patent Application No. 53-38740).

また、ポリカルボシランを用いたシート状セラミック成
形物としては、時開[60−235765号に特開昭5
9−174575号記載の素材を用いて、この素材と熱
可塑性樹脂を同時に押し出して2層として焼成する方法
も提案されている。しかしながら、これらの方法で得ら
れるセラミックスは遊離炭素を含み易く、且つ、焼成に
際しては有機物の焼却減量による焼き縮みが大きく収率
が悪いばかりでなく、得られるセラミックス製シート状
発熱体は通電に際して変化し易い等の欠点をも有してい
る。さらに、通電(発熱)をくり返すと次第に電気抵抗
が増大するという問題もあり、発熱体用として使用する
に当り、改善すべき問題が多く残されている。
In addition, as a sheet-like ceramic molded product using polycarbosilane, there are
A method has also been proposed in which the material described in No. 9-174575 is used, and this material and a thermoplastic resin are simultaneously extruded and fired as two layers. However, the ceramics obtained by these methods tend to contain free carbon, and when fired, the yield is poor due to large shrinkage due to the loss of organic matter, and the sheet-shaped ceramic heating elements obtained do not change when energized. It also has disadvantages such as being easy to use. Furthermore, there is a problem in that the electrical resistance gradually increases when energization (heat generation) is repeated, and many problems remain to be improved when used as a heat generating element.

[発明が解決しようとする課題1 本発明は、前)ホの如き従来のシート状セラミック成形
体を電気抵抗梵熱体として用いるときに認められる諸問
題を解決し、発熱体として有用な薄手で小型のシート状
(平板状)のセラミック成形体を工業的に有利に製造す
る方法を提供しようどするものである。
[Problem to be Solved by the Invention 1] The present invention solves the various problems observed when using the conventional sheet-like ceramic molded body as described in (a) above as an electric resistance heating element, and provides a thin and useful heating element. The object of the present invention is to provide an industrially advantageous method for manufacturing small-sized sheet-like (flat plate-like) ceramic molded bodies.

[課題を解決するための手段] このような課題は、ポリカルボシラスチレン共重合体、
ポリカルボシラン等の有機ケイ素ポリマー類とケイ素と
を含む混合物をシー1〜状に成形して所謂グリーンシー
トとなし、得られたシー1〜を不活性雰囲気下で焼成し
セラミック化させる方法によって達成される。
[Means for solving the problem] These problems can be solved by using polycarbosilastyrene copolymer,
Achieved by a method in which a mixture containing organosilicon polymers such as polycarbosilane and silicon is formed into a so-called green sheet, and the obtained sheet 1 is fired in an inert atmosphere to form a ceramic. be done.

本発明方法において、用いる有纏ケイ素ポリマーとして
は、ポリカルボシラン、ポリカルボボロシラン、ポリシ
ラスチレン、ポリカルボシラスチレン共小合体等が用い
られる。
In the method of the present invention, polycarbosilane, polycarboborosilane, polysilastyrene, polycarbosilastyrene copolymer, etc. are used as the silicon-containing polymer.

なかでも、ポリカルボシラスチレン共重合体が焼成時の
収率が良好でありかつ焼成後のセラミック成形物の物性
及び電気的特性もすぐれているため、最も好ましい。
Among these, polycarbosilastyrene copolymer is the most preferred because it has a good yield during firing and the ceramic molded product after firing has excellent physical properties and electrical properties.

ここでいうポリカルボシラスチレン共重合体とは、本発
明名らが提案した、分子の主鎖中にカルボシラン結合 +5i−CH2−一 □ と、シラスヂレン結合 −(−8i−8i−+− 6H5 ト1fi70/30〜30/70)割合T:共存tル5
f子m1000〜50000の高分子右殿ケイ素ポリマ
ーであって、その製法及び性質については、ヨーロッパ
特許公開第0212485号に詳しく記載されている。
The polycarbosilastyrene copolymer herein refers to the polycarbosilane bond +5i-CH2-1□ and the silastyrene bond -(-8i-8i-+-6H5) in the main chain of the molecule, as proposed by the present inventors. 1fi70/30~30/70) Ratio T: Coexistence 5
It is a high-molecular silicon polymer having an f-number of m1,000 to 50,000, and its manufacturing method and properties are described in detail in European Patent Publication No. 0212485.

しかしながら、本発明方法においては例えばジメチルジ
クロルシランを原料とするポリカルボシランも有効に用
いることができる。
However, in the method of the present invention, for example, polycarbosilane made from dimethyldichlorosilane can also be effectively used.

一方、前記有)フ賃ケイ素ポリマーと01用するケイ素
(Sl)は、通常、ケイ素粉末が用いられる。
On the other hand, silicon powder is usually used as the silicon (Sl) used in the silicon fluoride polymer.

厚さ3 mm以下、特に厚さ1M以下の薄手のシートを
作る場合にはケイ素粉末は微細な方が好ましく、平均粒
径10μm以下、特に薄手のシートの場合には085μ
m以下が好ましい。
When making a thin sheet with a thickness of 3 mm or less, especially 1M or less, it is preferable that the silicon powder is fine, and the average particle size is 10 μm or less, and in the case of a particularly thin sheet, the silicon powder is fine.
m or less is preferable.

本発明方法は、シート化する原料として有線ケイ素ポリ
マーに対しケイ素を添加混合したものを使用づることを
最大の特徴とするが、有機ケイ素ポリマーに対重るケイ
素の添加ωは、使用する有機ケイ素ポリマー吊により左
右され、所要の物性と必要に応じて加えられる糊料、焼
結助剤等の種類や吊により補正される。有機ケイ素ポリ
マーとケイ素のみの場合には該ポリマー1に対してケイ
素0.1ないし1.0(重量化)程度が好ましい場合が
多い。糊料、焼結助剤を加えるとポリマーに対するケイ
素の比率は更に高い方が好ましい。
The main feature of the method of the present invention is that it uses a wired silicon polymer mixed with silicon as a raw material to be formed into a sheet. It is influenced by the required physical properties and the type and amount of glue, sintering aid, etc. added as necessary. In the case of using only an organosilicon polymer and silicon, it is often preferable that the amount of silicon is about 0.1 to 1.0 (by weight) based on 1 part of the polymer. When a sizing agent and a sintering aid are added, it is preferable that the ratio of silicon to the polymer is even higher.

上記有機ケイ素ポリマーには、ポリシラン又は低融点の
有機ケイ素ポリマーを加えることが好ましい場合がある
。すなわら、これらは焼結に際して、溶融接着の役目を
果すと考えられる。
It may be preferable to add polysilane or a low melting point organosilicon polymer to the organosilicon polymer. In other words, these are thought to play the role of melt bonding during sintering.

本発明方法では、有機ケイ素ポリマーとケイ素のほかに
、さらに炭化ケイ素を添加してもよく、11ノられるセ
ラミックシートに要求される性質によっては積極的に添
加することが好ましい場合がある。この炭化ケイ素も通
常、粉末で用いられ、呼び径10μm以下が好ましく、
特に薄手のシート化を1指す−場合には0.5μm以下
が好ましい。ケイ素と炭化ケイ素の粒子の大きさは、特
にシート状に成形しグリーンシート化する際の成形性等
において問題になる。
In the method of the present invention, silicon carbide may be added in addition to the organosilicon polymer and silicon, and it may be preferable to actively add silicon carbide depending on the properties required of the ceramic sheet. This silicon carbide is also usually used in powder form, and preferably has a nominal diameter of 10 μm or less,
In particular, when forming a thin sheet, the thickness is preferably 0.5 μm or less. The size of silicon and silicon carbide particles poses a problem, particularly in terms of formability when forming into a sheet and forming a green sheet.

本発明方法を実施するに当り、必要ならば前記混合物に
さらに糊料と焼結助剤を加えることができる。例えば、
混合物をペースト状とし、これをシー1〜化して焼成す
る場合には糊料を加えることが好ましい。この場合の糊
料はセラミックスの原料成形に際して常套的に用いられ
るCMC(カルボキシメチルセルロース)、PVA(ポ
リビニルアルコール)、PEG(ポリエチレングリコー
ル)等を用いる。また、高級脂肪酸、高級脂肪酸エステ
ル、例えばステアリン酸、バルミチン酸、オレイン酸等
、高級脂肪酸エステル、例えばブチルステアレート、8
桶物油脂ワツクス等を用いても良い。
When carrying out the method of the invention, if necessary, further sizing agents and sintering aids can be added to the mixture. for example,
When the mixture is made into a paste and this is made into a paste and fired, it is preferable to add a paste. The glue used in this case is CMC (carboxymethyl cellulose), PVA (polyvinyl alcohol), PEG (polyethylene glycol), etc., which are commonly used in the molding of ceramic raw materials. Further, higher fatty acids, higher fatty acid esters such as stearic acid, balmitic acid, oleic acid, higher fatty acid esters such as butyl stearate, 8
Okemono fat wax or the like may also be used.

さらに、ペースト化するに当り、水等の分散媒や右磯溶
媒等の液状媒体を用いてもよい。分散媒としては水が最
も経済的であるが、有機ケイ素ポリマーを溶解し得る有
機溶媒を用いると緻密な成形物とすることができる。
Furthermore, in making a paste, a dispersion medium such as water or a liquid medium such as a Uiso solvent may be used. Water is the most economical dispersion medium, but dense molded products can be obtained by using an organic solvent that can dissolve the organosilicon polymer.

また、電気的1機械的特性を調整する目的で、アルミナ
、そのイカの金属の粉末を混合してもよい。
Further, for the purpose of adjusting electrical and mechanical properties, powder of alumina and its squid metal may be mixed.

本発明方法では、これらの原料を粉砕混合してシー1〜
状成形物(所謂グリーンシート)を作成する。
In the method of the present invention, these raw materials are pulverized and mixed to form seams 1 to 1.
A shaped molded product (so-called green sheet) is created.

ペースト状にして湿式でシート化する場合には有芸ケイ
素ポリマー、ケイ素粉末、必要あれば糊料、炭化ケイ素
、焼成助剤等を混合し、水等の分散媒を加えて練り、ペ
ースト化する。次いで、このベーストを押し出し成形、
プレス成形等でシート化する。押し出し成形の場合等に
はカレンダーで再処理することが好ましい。
When making a paste into a wet sheet, mix silicon polymer, silicon powder, and if necessary, paste, silicon carbide, baking aid, etc., add a dispersion medium such as water, and knead to make a paste. . This base is then extruded,
Form into a sheet by press molding, etc. In the case of extrusion molding, etc., it is preferable to reprocess with a calendar.

一方、溶融成形によりシート化する場合には、有殿ケイ
素ポリマーとケイ素粉末とを混合し、スリットダイから
溶融押し出し成形を行う。この際、さらに炭化ケイ素、
糊料、焼結助剤等を加えて実施してもよいことは勿論で
ある。
On the other hand, when forming a sheet by melt molding, the silicone polymer and silicon powder are mixed and melt extruded from a slit die. At this time, silicon carbide,
Of course, the process may be carried out by adding a sizing agent, a sintering aid, etc.

粉体成形する場合には混合物をプレスに均一に流し込む
か、基材の上に粉体を均一に散布し、加熱、プレスする
ことにより、シート化することができる。
In the case of powder molding, the mixture can be formed into a sheet by uniformly pouring the mixture into a press, or by uniformly scattering the powder onto a base material, heating and pressing.

このようにして、(9られたグリーンシートは、窒素若
しくはアルゴン等の不活性雰囲気中で焼成する。必要が
あればこの焼成に先立ち、不融化処理を行う。有機ケイ
素ポリマー類の不融化処理については既に各種の報告が
あり(例えば特開昭58−215426号)、熱処理、
放射線処理、紫外線処理その他が知られている。本発明
方法で不融化を要するときは、これらの何れの方法でも
採用できる。ただし、ケイ素や炭化ケイ素等の粉体量が
多ければ、これらのね体層が溶融有□ケイ素ポリマーを
吸収するので不融化処理は不要で、寧ろ行わないほうが
好ましいことがある。不融化処理を実施する場合は、シ
ート化成形以前に行うことが望ましい場合もある。
The thus prepared green sheet is fired in an inert atmosphere such as nitrogen or argon. If necessary, an infusible treatment is performed prior to this firing. Regarding the infusible treatment of organosilicon polymers. There have already been various reports (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-215426), heat treatment,
Radiation treatment, ultraviolet treatment, and others are known. When infusibility is required in the method of the present invention, any of these methods can be employed. However, if the amount of powder such as silicon or silicon carbide is large, the infusibility treatment is not necessary because these layers absorb the molten □ silicon polymer, and it may be preferable not to perform the infusibility treatment. When performing infusibility treatment, it may be desirable to perform it before forming into a sheet.

何れの場合も、これらのシートは不活性゛〃囲気下で焼
成しセラミック化けしめるが、焼成温度は1200°C
〜2000℃、特に好ましくは1300°C〜1800
℃である。工業的には、これ以下の温度では有機ケイ素
ポリマーの分解とそのときの生成物のケイ素との反応が
十分でなく本発明の効果が思わしくない。これより高い
温度では他の反応、例えば窒素やアルゴン中に含まれる
酸素との反応による二酸化ケイ素の発生や窒素との反応
による窒化ケイ素の発生が無視出来なくなる。これらの
生成物は何れも電気絶縁性であるため、得られるセラミ
ックシートの導電性を低下させる。
In either case, these sheets are fired in an inert atmosphere to form a ceramic, and the firing temperature is 1200°C.
~2000°C, particularly preferably 1300°C ~1800°C
It is ℃. Industrially, if the temperature is lower than this, the decomposition of the organosilicon polymer and the reaction of the resulting product with silicon will not be sufficient, and the effects of the present invention will not be as desired. At temperatures higher than this, other reactions such as the generation of silicon dioxide due to the reaction with oxygen contained in nitrogen or argon and the generation of silicon nitride due to the reaction with nitrogen cannot be ignored. Since all of these products are electrically insulating, they reduce the electrical conductivity of the resulting ceramic sheet.

本発明者等の仙究によると、ポリカルボシランを焼成し
てセラミックスとする場合、1300℃程度で焼成した
場合、焼成時の焼き縮みは20%に近い。
According to research conducted by the present inventors, when polycarbosilane is fired to form ceramics, the shrinkage during firing is close to 20% when fired at about 1300°C.

特開昭60−235765号、同5917457号記載
のものでも寸法上の焼き縮みは2〜4%、重量減で10
%にも及ぶ。しかるに本発明方法によれば原料組成の選
択にもよるが重量減で1%まで下げ得る。
Even with the products described in JP-A-60-235765 and JP-A-5917457, the dimensional shrinkage was 2 to 4%, and the weight loss was 10%.
%. However, according to the method of the present invention, the weight reduction can be reduced to 1%, depending on the selection of raw material composition.

得られるセラミックシートは導電性であり、例えば有機
ケイ素ポリマーにケイ素を加えずに焼成した場合より、
焼成減量が低く、所期の物性が14易い。このことはケ
イ素を加えない場合とは反応が異なり、焼成時に有機ケ
イ素ポリマーが分解してセラミック化<SiC化)する
際に発生する物質とケイ素とが反応して、セラミックス
構成成分になるためと推定される。
The resulting ceramic sheet is electrically conductive, and is more conductive than, for example, when an organosilicon polymer is fired without the addition of silicon.
The loss on firing is low and the desired physical properties are 14 times easier. This is because the reaction is different from when no silicon is added, and silicon reacts with the substance generated when the organosilicon polymer decomposes during firing to form a ceramic <SiC>, forming a ceramic component. Presumed.

[発明の効果] 上述のように、本発明方法により、薄手(厚さ3M以下
)のシート状(平板状)の電気発熱体用として好適なセ
ラミック成形体が収率良く(qられ、しかも、このシー
トはくり返し通電したときの変化も少なく、電気発熱体
として用いるときの安定性はすこぶる良好である。
[Effects of the Invention] As described above, by the method of the present invention, a ceramic molded body suitable for a thin (thickness of 3M or less) sheet-like (flat plate-like) electric heating element can be produced in good yield (q), and This sheet shows little change when energized repeatedly, and has very good stability when used as an electric heating element.

このようにして得られたセラミックシートは原料混合物
の組成を調整することにより導電性を調整出来るととも
に、シート状発熱体として家庭用電源にそのまま接続出
来る抵抗値に設計出来るため、セラミックヒータ−の面
発熱体としてきわめて有用である。
The conductivity of the ceramic sheet obtained in this way can be adjusted by adjusting the composition of the raw material mixture, and the resistance value can be designed so that it can be directly connected to a household power source as a sheet heating element. Extremely useful as a heating element.

[実施例] 次に、本発明の実施例及び比較例を挙げるが、本発明は
これにより限定されるものではない。なお、特に断りな
い限り各例中の1部」は重ω部である。
[Example] Next, Examples and Comparative Examples of the present invention will be given, but the present invention is not limited thereto. In addition, unless otherwise specified, "1 part" in each example is a heavy ω part.

実施例1 ジクロルジメチルシランとジクロルメチルフェニルシラ
ンの等モルを用いてトルエン中、金属ナトリウムを加え
て手合してポリシラスチレンを1qた。このポリシラス
チレンを390℃で窒素雰囲気中′c30分間処理し、
減圧にし、ポリカルボシラスチレン共重合体(PC8S
)を得た。この共重合体の軟化点は220℃である。
Example 1 Equimolar moles of dichlorodimethylsilane and dichloromethylphenylsilane were mixed in toluene with the addition of metallic sodium to give 1 q of polysilastyrene. This polysilastyrene was treated at 390°C in a nitrogen atmosphere for 30 minutes,
Reduce the pressure and add polycarbosilastyrene copolymer (PC8S
) was obtained. The softening point of this copolymer is 220°C.

ポリカルボシラスチレン共重合体(PC8S)10部、
粉砕したケイ素のうち250メツシユ以下のもの10部
、市販の呼び径0.27μmの炭化ケイ素80部、工業
用ステアリン酸5部、パラフィン5部を混合し冷却粉砕
し、微filAな粉末とした。
10 parts of polycarbosilastyrene copolymer (PC8S),
10 parts of pulverized silicon having 250 mesh or less, 80 parts of commercially available silicon carbide with a nominal diameter of 0.27 μm, 5 parts of industrial stearic acid, and 5 parts of paraffin were mixed, cooled and pulverized to obtain a fine filA powder.

これを金型に入れ、均一にならして、1,5 t/ci
の圧力でプレスし、220℃にてシート状に成形し、冷
却して取りだし、厚さ0,1mのシートを得た。
Put this into a mold, level it evenly, and make 1.5 t/ci.
The mixture was pressed at a pressure of 220° C., formed into a sheet at 220° C., cooled and taken out to obtain a sheet with a thickness of 0.1 m.

このシートを高純度窒素気流中で焼成した。焼成では昇
温速度50℃/hrで炉の指示温度1300℃まで昇温
した(なお温度検出端と試料とは密着してはいない)。
This sheet was fired in a stream of high purity nitrogen. During firing, the temperature was raised to the indicated temperature of 1300°C in the furnace at a heating rate of 50°C/hr (note that the temperature detection end and the sample were not in close contact).

1300℃で1時間保持後、冷却して取りだした。After being held at 1300°C for 1 hour, it was cooled and taken out.

得られたセラミックスシートは体積固有抵抗4Ωcmで
あり、原料から製品への重但減少率は7%であった。
The obtained ceramic sheet had a volume resistivity of 4 Ωcm, and the reduction rate from raw material to product was 7%.

実施例2〜4及び比較例1 実施例1と同様の操作において、ケイ素の粉末の添加量
のみを次表に示す如く変更して実施し、セラミックシー
トを製造した。それぞれ実施結果は次表に示す通りであ
る(前述の実施例1のデータも併記する〉。
Examples 2 to 4 and Comparative Example 1 Ceramic sheets were manufactured in the same manner as in Example 1, except that the amount of silicon powder added was changed as shown in the following table. The results of each experiment are shown in the following table (the data of Example 1 mentioned above is also shown).

この結果は、ケイ素を加えない場合(比較例1)には焼
成に際して飛散していた成分が、ケイ素の添加した場合
(実施例1〜4)はセラミック化していることを示して
いる。また、ケイ素の添加でセラミックの固イ1抵抗値
を変えられることも示している。
This result shows that the components that were scattered during firing when silicon was not added (Comparative Example 1) were turned into ceramic when silicon was added (Examples 1 to 4). It has also been shown that the hardness resistance of ceramics can be changed by adding silicon.

実施例5及び比較例2 この実施例及び比較例は繰り返し通電試験の結果を示す
ものである。
Example 5 and Comparative Example 2 This Example and Comparative Example show the results of a repeated energization test.

実施例1のケイ素の代わりにAJJz03を1部用いる
ほかは全く同様にして比較用の試料を作った〈比較例2
〉。この試料の固有抵抗hBは4×100 Ωcmであ
った。
A comparative sample was prepared in exactly the same manner except that one part of AJJz03 was used in place of the silicon in Example 1. <Comparative Example 2
〉. The specific resistance hB of this sample was 4×100 Ωcm.

実施例1の試料と比較例2の試料の繰り返し通電試験を
実施した。その結果を次表に示す。なお通電時には試料
の温度は1000℃まで昇温している。
A repeated energization test was conducted on the sample of Example 1 and the sample of Comparative Example 2. The results are shown in the table below. Note that the temperature of the sample rose to 1000° C. when electricity was applied.

実験終了俊、比較例2の試料には細かな“ひび割れ′が
認められた。又、比較例2の試料は通電後ものは、試作
直後に比して変色しており黒色が灰色に変化しているこ
とが認められた。実施例5の試料も若干変色したがその
程度は逃かに少なかった。
At the end of the experiment, small "cracks" were observed in the sample of Comparative Example 2.Also, the sample of Comparative Example 2 was discolored after being energized compared to immediately after the prototype, and the black color changed to gray. The sample of Example 5 was also slightly discolored, but the degree of discoloration was quite small.

比較例3 融点が220℃であるポリカルボシランスチレン共重合
体を溶融押し出してフィルム状になし、得られたフィル
ムを空気中でゆっくり230℃まで昇温した。室温から
230℃まで昇温するのに10時間かけた。このように
してポリカルボシラスチレン共重合体のフィルムを不融
化した後、窒素中で50’C/ hrの割合で1400
℃まで胃温しで焼成しSiCを主体とするセラミックフ
ィルムとした。この際の焼成時の減量は13%、フィル
ムの体積固有抵抗値は1.OX 100Ωcmであった
Comparative Example 3 A polycarbosilane styrene copolymer having a melting point of 220°C was melt-extruded into a film, and the resulting film was slowly heated to 230°C in air. It took 10 hours to raise the temperature from room temperature to 230°C. After infusibleizing the polycarbosilastyrene copolymer film in this way, it was heated to 1400 ml at a rate of 50'C/hr in nitrogen
The film was fired by stomach warming to ℃ to obtain a ceramic film mainly composed of SiC. The weight loss during firing was 13%, and the volume resistivity of the film was 1. OX was 100Ωcm.

実施例6 比較例3と同じポリ力ルポシラスヂレン共重合体100
部に対して、ケイ素粉末4部を混合し、比較例3と同様
に焼成しSiCを主体とするセラミックフィルムを得た
。この際の焼成時の減量は10%であった。また体積固
有抵抗は0.7X 100Ωcmであり、いずれも比較
例3よりも改善されていることがrJfi認された。
Example 6 Polylupocylasdyrene copolymer 100 same as Comparative Example 3
4 parts of silicon powder was mixed with 4 parts of silicon powder and fired in the same manner as in Comparative Example 3 to obtain a ceramic film mainly composed of SiC. The weight loss during firing was 10%. Further, the volume resistivity was 0.7×100 Ωcm, and rJfi was recognized to be improved over Comparative Example 3 in both cases.

実施例7 ジメチルジクロルシランにナトリウムを加えて重合し、
ポリシランを得た。このポリシランを350°Cまで昇
温してポリカルボシランに転位させた。
Example 7 Adding sodium to dimethyldichlorosilane and polymerizing it,
Polysilane was obtained. This polysilane was heated to 350°C to transform it into polycarbosilane.

このカルボシランを実施例1のポリカルボシランスチレ
ン共重合体の代わりに用いて同様な操作を行い、セラミ
ックシートを得た。得られたセラミシックシー1〜の体
積固有抵抗は50cmであった。
A similar operation was performed using this carbosilane instead of the polycarbosilane styrene copolymer of Example 1 to obtain a ceramic sheet. The volume resistivity of the obtained Ceramic Sea 1~ was 50 cm.

また、焼成に際しての重倒減少率は8%であった。Further, the weight reduction rate during firing was 8%.

実施例8 エチルセルローズをエタノールに溶かして溶液とし、ク
ロムメツキした真鍮板に塗布し、乾燥さVた。
Example 8 Ethyl cellulose was dissolved in ethanol to form a solution, which was applied to a chrome-plated brass plate and dried.

ポリカルボシランスチレン共重合体の$5)末50部、
ケイ素粉末50部、炭化ケイ素粉末50部を混合し、再
粉砕して上記のエチルセルローズを塗布したクロムメツ
キ板の上に均一に薄く散布し、加圧・加熱(100Kg
/ cm 、  230℃)したのち、得られたシート
(グリーンシート)を板上から取りはずした。
$5) 50 parts of polycarbosilane styrene copolymer,
50 parts of silicon powder and 50 parts of silicon carbide powder were mixed, re-pulverized and evenly and thinly sprinkled on a chrome plated plate coated with the above ethyl cellulose, and then heated under pressure (100 kg).
/cm, 230°C), and then the obtained sheet (green sheet) was removed from the plate.

得られたグリーンシートを窒素気流中で1500℃で焼
成し、厚さ1朧のセラミックシートを得た。
The obtained green sheet was fired at 1500° C. in a nitrogen stream to obtain a ceramic sheet having a thickness of 1 hazy.

このセラミックシートの固有抵抗値は3Ωcrr+であ
った。
The specific resistance value of this ceramic sheet was 3Ωcrr+.

特許出願人 帝 人 株 式 会 社Patent applicant Teijin Kaisha Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)有機ケイ素ポリマーとケイ素とを含む混合物をシ
ート状に成形し、得られた成形物を不活性雰囲気下で焼
成しセラミック化せしめることを特徴とするセラミック
シートの製造法。
(1) A method for producing a ceramic sheet, which comprises molding a mixture containing an organosilicon polymer and silicon into a sheet, and firing the molded product in an inert atmosphere to form a ceramic.
(2)セラミックシートの厚さを3mm以下、好ましく
は1mm以下とする請求項(1)記載の製造法。
(2) The manufacturing method according to claim (1), wherein the thickness of the ceramic sheet is 3 mm or less, preferably 1 mm or less.
(3)有機ケイ素ポリマーが、ポリカルボシラスチレン
共重合体又はポリカルボシランである請求項(1)又は
(2)記載の製造法。
(3) The method according to claim (1) or (2), wherein the organosilicon polymer is a polycarbosilastyrene copolymer or a polycarbosilane.
(4)成形に供する混合物が、実質的に有機ケイ素ポリ
マー,ケイ素粉末,シリコンカーバイド粉末,糊料およ
び液状媒体からなるペースト状の混合物である請求項(
1),(2)又は(3)記載の製造法。
(4) A claim in which the mixture to be molded is a pasty mixture consisting essentially of an organosilicon polymer, silicon powder, silicon carbide powder, paste, and liquid medium (
The manufacturing method described in 1), (2) or (3).
(5)実質的に有機ケイ素ポリマー,ケイ素粉末,炭化
ケイ素粉末の混合物を基体上に均一に散布し、加熱加圧
して形成したシート状物を不活性雰囲気下で焼成する請
求項(1),(2)又は(3)記載の製造法。
(5) Claim (1), wherein a mixture of substantially organosilicon polymer, silicon powder, and silicon carbide powder is uniformly dispersed on a substrate, and the sheet-like product formed by heating and pressurizing is fired in an inert atmosphere. The manufacturing method described in (2) or (3).
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