JPH0768067B2 - セラミツク積層体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面に導電性の層を有するセラミック積層体
に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕

近年、半導体工業の発展に伴ない、半導体を取扱う工
場、或いはコンピユーター室に於ける静電気障害又はほ
こり付着の防止のために帯電防止の技術が重要視されて
いる。

従来、静電気障害やほこり付着の防止のために室内の壁
材或いは床材に使用される帯電防止材料としてはタイル
等の基材の表面に導電性粉末と種々の合成樹脂との混合
物を塗布する方法、或いは、導電性粉末と釉薬との混合
物を用いて施釉する方法（特開昭60−246282号）が知ら
れている。

しかし、前者の方法では導電性粉末と合成樹脂との混合
物が基材から剥離したり、表面の耐摩耗性或いは耐熱性
に乏しいという問題点があった。また、後者の方法で
は、表面の耐久性や平滑性を良好にするために釉薬の量
を増やせば相対的に導電性粉末の量が減少するために十
分な導電性が得られず、他方、導電性を重視して導電性
粉末の量を増やせば釉薬の量が減少するために満足でき
る耐久性や平滑性が得られないという問題点があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは、上記した従来の帯電防止材料の欠点を改
良して、耐摩耗性，耐熱性，耐腐食性等の耐久性や平滑
性に優れた表面を有し、且つ充分な導電性を有する帯電
防止材料を開発するべく鋭意研究を重ねてきた。その結
果、タイル等の基材と導電性釉薬層との間に該導電性釉
薬層よりも導電性の高い導電層を設けることによって上
記した目的が達成されることを見い出し、本発明を完成
するに至った。

即ち、本発明は、セラミック基材と導電性釉薬層とが、
該導電性釉薬層よりも高い導電性を有する導電層を介し
て積層されてなるセラミック積層体である。

本発明で使用されるセラミック基材としては、導電性釉
薬層に使用される釉薬の焼付け温度に耐えられる材料で
あれば特に限定されるものではない。例えば、シリカ，
アルミナ等の無機酸化物の焼結体；窒化ケイ素，窒化ア
ルミ等の無機窒化物の焼結体；炭化ケイ素等の無機炭化
物の焼結体；タイル等の陶磁器；セメントの水和硬化体
或いはセメントの加圧成形体等のセメント成形体が用い
られる。

次に、導電性釉薬層は、従来公知の釉薬からなる層に導
電性を付与した層である。釉薬としては、低融点のもの
から1500℃付近の高融点のものに至るまで公知の釉薬が
特に制限なく用いることができる。具体的には、例えば
酸化ナトリウム，酸化カリウム，酸化カルシウム，酸化
マグネシウム，酸化アルミニウム，酸化ホウ素，酸化ケ
イ素等を主成分とするものを挙げることができる。これ
らの各成分を前記したセラミック基材及び後述する導電
層の熱膨張係数と一致するように、また、焼付温度が80
0〜1300℃の範囲になるように配合した釉薬を用いるこ
とが、優れた耐久性を示す導電性釉薬層が得られるため
に好ましい。

このような釉薬からなる層には、導電性付与のために導
電性粉末が含まれている。導電性粉末としては、導電性
を有するものであれば特に制限されず用い得る。導電性
粉末の導電性の程度を表わす指標である抵抗率は、得ら
れるセラミック積層体の帯電防止効果に直接影響を及ぼ
す。このため抵抗率は低いほど好ましい。また、導電性
粉末は、導電性釉薬層の焼付工程を経た後も導電性を損
わないものであることが好ましい。本発明に於いて好適
に用い得る導電性粉末を具体的に例示すると、例えば、
銀，銅，ニッケル，アルミニウム等の金属又はこれらの
金属の酸化物よりなる粉末；ケイ化モリブデン，ホウ化
チタン等の金属化合物の粉末；酸化スズに酸化アンチモ
ンが0.1〜20重量％、好ましくは１〜15重量％の範囲で
混合された混合粉末、或いは、酸化スズに酸化インジウ
ムが３〜30重量％、好ましくは５〜15重量％の範囲で混
合された混合粉末等を挙げることができる。これらの混
合粉末は焼成による固溶体形成で導電性を発現する。焼
成工程は、別途設けても良いが、導電性釉薬層の焼付工
程と兼ねることが好ましい。

上記した導電性粉末の中でも、良好な導電性及び光沢が
金属色でないという理由から、酸化スズと酸化アンチモ
ン又は酸化インジウムとの混合粉末が好適に採用され
る。これらの導電性粉末は、上記した釉薬からなる層に
良好な導電性を付与するために平均粒子径が0.01〜20μ
ｍ、さらに0.01〜0.5μｍの範囲のものであることが好
ましい。

導電性釉薬層に含まれる上記の導電性粉末の量は、導電
性粉末の抵抗率、導電性釉薬層に要求される抵抗率、さ
らに得られる導電性釉薬層の耐久性や平滑性を勘案して
決定すれば良いが、通常は４〜27容量％、さらに10〜22
容量％の範囲から選択することが好ましい。このような
導電性粉末の量とすることによって、導電性釉薬層の抵
抗率を10³〜10¹²Ω・cm、さらに10⁴〜10⁶Ω・cmとする
ことができる。

導電性釉薬層の厚みは、帯電防止効果及び導電性釉薬層
の耐久性を勘案すると１〜50μｍ、さらに４〜20μｍの
範囲とすることが好ましい。

本発明に於いては、前記したセラミック基材と導電性釉
薬層とが導電層を介して積層されている。そして該導電
層の導電性は、該導電性釉薬層のそれよりも高くなけれ
ばならない。このような導電層を設けることにより、良
好な帯電防止効果と優れた平滑性及び耐久性の表面を有
するセラミック積層体を得ることができる。

導電層は、導電性釉薬層よりも高い導電性を有するもの
であれば、その材質には特に制限されないが、得られる
セラミック積層体の帯電防止効果を良好なものとするた
めには、前記した導電性粉末で形成されていることが好
ましい。導電性粉末を使用する場合には、後述する導電
性釉薬層の焼付工程で該導電性粉末を溶融或いは固溶さ
せて充分な機械的強度と耐久性を有する導電層を形成す
ることが好ましい。導電性粉末が溶融或いは固溶し難い
場合には、導電性粉末に加えて結合材を併用すれば良
い。結合材としては、セラミック基材の製造に使用され
る原料粉末と同じもの、例えば、前述のシリカ，アルミ
ナ，窒化ケイ素，炭化ケイ素等が好ましく、その使用量
は導電性粉末100重量部に対して１〜70重量部の範囲で
あることが好ましい。

導電層の抵抗率は、前記した導電性釉薬層のそれよりも
低く、通常10^-4〜10²Ω・cm、さらに10^-1〜10Ω・cmの
範囲とすることが好ましい。また、導電層の厚みは、帯
電防止効果を良好にするために５〜100μｍ、好ましく
は10〜20μｍとすることが好適である。

本発明のセラミック積層体の製造方法は、特に制限され
るものではないが、次の方法により容易に製造すること
ができる。

即ち、表面に導電層を積層してなるセラミック基材の該
導電層の上に導電性粉末と釉薬とを分散させた懸濁液を
塗布し、該懸濁液の液媒体を揮散させ、次いで焼成する
ことによって導電性釉薬層を積層する方法である。

表面に導電層を積層してなるセラミック基材は、いかな
る方法で製造しても良いが、例えば、次の方法が好適に
採用される。

導電性粉末或いはこれに結合材を加えた混合粉末をメタ
ノールやエタノール等の易揮発性の有機溶媒に分散させ
て懸濁液を得る。この懸濁液をセラミック基材の表面に
塗布した後、懸濁液の液媒体を揮散させ、所定の厚さを
有する導電層を積層させることができる。導電層のセラ
ミック基材への接着性を向上させるために、金型プレス
成形機等を用いて100〜400Kg/cm²の圧力で導電層とセラ
ミック基材とを圧着させることが好ましい。

次に、導電層の上への導電性釉薬層の積層は、上記の導
電層の積層と同様に有機溶媒を用いる方法が採用され
る。即ち、釉薬と導電性粉末とを所定量混合した混合粉
末を有機溶媒に懸濁させる。そして、導電層が積層され
たセラミック基材の上に、懸濁液を塗布し、液媒体を揮
散させる。この場合も、金型プレス成形機等を用いて50
0〜3000Kg/cm²の圧力で導電性釉薬層を導電層の上に圧
着させることが好ましい。その後、通常の釉薬の焼付と
同様の方法によって、例えば550〜1500℃の温度で焼成
を行なって導電性釉薬層を積層し、本発明のセラミック
積層体を得ることができる。

〔効 果〕

以上の説明より理解されるように、本発明のセラミック
積層体は、セラミック基材と導電性釉薬層との間に導電
層を設けることによって、このような導電層のないもの
に比べてセラミック積層体の表面で高い導電性が得られ
る。即ち、本発明のセラミック積層体は、優れた帯電防
止効果を有している。しかも、セラミック積層体の表面
に位置する導電性釉薬層を構成する導電性粉末の量を増
加させることなく、上記した優れた導電性が得られるこ
とから、導電性釉薬層中の釉薬の量を減少させる必要は
ない。このため、セラミック積層体の表面の平滑性及び
耐久性を良好に維持することができる。

以上のように、本発明のセラミック積層体は、表面の平
滑性及び耐久性を保ったまま、表面の導電性を向上させ
ることができたものである。

本発明のセラミック積層体の用途は特に制限されるもの
ではなく、前述の帯電防止材料などの建築分野を始めと
して、例えば、表面発熱抵抗体，電磁波シールド材料な
ど、その表面の導電性及び耐久性によって幅広い用途を
挙げることができる。

〔実施例〕

以下に実施例及び比較例を掲げて本発明をより詳細に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。

実施例 １ 第１表に示す割合で、普通ポルトランドセメント（以下
NPCと略す）と、粉末成形助剤としてケイ酸カルシウム
粉末（商品名：フローライトＲ、徳山曹達（株）製）を
混合した後、金型プレス成形機により、300Kg/cm²の圧
力で成形を行い、50mmφ×10mmの成形体を得た。次いで
第１表に示す割合で酸化スズに酸化アンチモンを混合し
た導電性粉末をエタノールに懸濁させた後、上記成形体
の１面に塗布して液媒体を揮散させ、500Kg/cm²の圧力
で圧着させて導電層を得た。次いで、第１表に示す割合
でホウケイ酸塩系の釉薬と酸化スズ及び酸化アンチモン
を混合した導電性粉末をエタノールに懸濁させた後、上
記導電層の上に塗布して液媒体を揮散させ、800Kg/cm²
の圧力で圧着させて導電性釉薬層を得た。次いで1000℃
の温度で15分間焼成を行い除冷をした後、水を十分に含
浸させて180℃及び10気圧の条件で６時間オートクレー
ブ養生をして本発明のセラミック積層体を得た。

得られたセラミック積層体の施釉面の表面抵抗値及び表
面平滑性を第１表に示した。

尚、表面平滑性は、平面粗さ測定機（（株）東京精密
製：ハンデイサーフＥ−10A）により測定した中心線平
均粗さで示した。

比較例 １ セラミック基材，導電層，導電性釉薬層の３層よりなる
本発明のセラミック積層体に対して導電層の積層を省略
した以外は実施例１と同様にしてセラミック積層体を得
た。

得られたセラミック積層体の施釉面の表面抵抗値及び表
面平滑性を第１表に併せて示した。

実施例 ２ 実施例１に於いて導電性粉末として使用した酸化スズと
酸化アンチモンにかえて酸化チタン粉末の表面に酸化ア
ンチモン10重量％を含有する酸化スズの被覆層を0.007
μｍの均一な層厚で形成してなる白色導電性被覆粉末
（以下白色導電性粉末と称する。かかる白色導電性粉末
は、特開昭61−236612によって製造することができ
る。）を使用し、さらに焼成温度を600℃に変更した以
外は実施例１と同様にして本発明のセラミック積層体を
得た。

得られたセラミック積層体の表面抵抗値および表面平滑
性を第２表に示した。

比較例 ２ 導電層の積層を省略した以外は、実施例２と同様にして
セラミック積層体を得た。

得られたセラミック積層体の施釉面の表面抵抗値および
表面平滑性を第２表に示した。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セラミック基材と導電性釉薬層とが、該導
   電性釉薬層よりも高い導電性を有する導電層を介して積
   層されてなるセラミック積層体。
2. 【請求項２】表面に導電層を積層してなるセラミック基
   材の該導電層の上に導電性粉末と釉薬とを分散させた懸
   濁液を塗布し、該懸濁液の液媒体を揮散させ、次いで焼
   成することによって導電性釉薬層を積層することを特徴
   とするセラミック積層体の製造方法。