JPH1121182A - 多孔質セラミックの製造方法 - Google Patents

多孔質セラミックの製造方法

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JPH1121182A
JPH1121182A JP19500597A JP19500597A JPH1121182A JP H1121182 A JPH1121182 A JP H1121182A JP 19500597 A JP19500597 A JP 19500597A JP 19500597 A JP19500597 A JP 19500597A JP H1121182 A JPH1121182 A JP H1121182A
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JP
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resin beads
hollow
ceramic
resin
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JP19500597A
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Takeyuki Ueno
健之 上野
Daisuke Otsuka
大輔 大塚
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Murata Manufacturing Co Ltd
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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
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635Compounding ingredients
    • C04B38/0645Burnable, meltable, sublimable materials
    • C04B38/067Macromolecular compounds

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
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  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望の気孔率を有する多孔質セラミック成形
体を繰り返して製造することが可能で、しかも、分解ガ
スや燃焼ガス発生を抑制して、成形体にクラックや割れ
などが発生することを防止することが可能な多孔質セラ
ミック成形体の製造方法を提供する。 【解決手段】 ゲル化剤とセラミック粉末を含有するス
ラリーに中空樹脂ビーズを所定の割合で添加して分散さ
せたセラミック原料スラリーを、ゲル化剤を硬化させる
ことにより所定の形状に成形した後、熱処理して中空樹
脂ビーズを分解、除去し、成形体の内部に気孔を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックの製造
方法に関し、詳しくは、多孔質セラミックの製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】例え
ば、セラミックコンデンサやセラミックフィルタを構成
するセラミックとして、種々の特性を実現するために気
孔(空孔)率を高めた多孔質セラミックが用いられる場
合がある。
【0003】ところで、このような多孔質セラミックを
製造する方法としては、従来より、 セラミック粉末とゲル化剤を含むスラリーに気泡を含
有させた状態で成形、焼成することにより多孔質セラミ
ックを得る方法、 セラミック粉末とゲル化剤を含むスラリーに樹脂ビー
ズを分散させ、成形後に熱処理することにより樹脂ビー
ズを分解、除去し、内部に気孔(空孔)を形成して多孔
質セラミックを得る方法、 セラミック粉末とゲル化剤を含むスラリーにおがくず
や木片を添加し、成形後に熱処理することによりおがく
ずや木片を分解、除去し、内部に気孔(空孔)を形成し
て多孔質セラミックを得る方法 などの種々の方法が提案、実施されている。
【0004】しかし、上記の方法では、気泡径や気泡
量を制御することが困難で、繰り返して同じ気孔率を有
する多孔質セラミックを製造することができないという
問題点がある。
【0005】また、上記及びの方法では、成形体を
焼成する際に、樹脂ビーズ、おがくず、木片などを分
解、除去するのに時間がかかるばかりでなく、分解ガス
や分解ガスが燃焼して発生する燃焼ガスの量が多く、場
合によっては焼結体に割れが発生するという問題点があ
る。
【0006】本発明は、上記問題点を解決するものであ
り、所望の気孔率を有する多孔質セラミックを繰り返し
て製造することが可能で、しかも、分解ガスや燃焼ガス
の発生を抑制して、焼結体にクラックや割れなどが発生
することを防止することが可能な多孔質セラミックの製
造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明(請求項1)の多孔質セラミックの製造方法
は、ゲル化剤とセラミック粉末を含有するスラリーに中
空樹脂ビーズを所定の割合で添加して分散させたセラミ
ック原料スラリーを、ゲル化剤を硬化させることにより
所定の形状に成形した後、熱処理して中空樹脂ビーズを
分解、除去し、セラミック焼結体の内部に気孔を形成す
ることを特徴としている。
【0008】ゲル化剤とセラミック粉末を含有するスラ
リーに中空樹脂ビーズを分散させたセラミック原料スラ
リーを、ゲル化剤を硬化させることにより成形した後、
焼成して中空樹脂ビーズを分解、除去し、セラミック焼
結体の内部に気孔を形成することにより、中空でない樹
脂ビーズを用いる従来の方法に比べて、焼結体中の気孔
の量(気孔率)に対する樹脂の割合を小さくして、分解
ガス及び燃焼ガスの発生を抑制することができる。した
がって、中空樹脂ビーズの添加割合を調節することによ
り、樹脂の分解ガスや燃焼ガスの発生による割れの発生
を防止しつつ、所望の気孔率を有する多孔質セラミック
を効率よく製造することが可能になる。
【0009】なお、本発明は、炭化ケイ素、ムライト、
アルミナなどの種々のセラミック材料を用いたセラミッ
クを製造する場合に適用することが可能であり、セラミ
ック材料の種類に特別の制約はない。なお、本発明にお
いては、中空樹脂ビーズを構成する樹脂材料として、ポ
リスチレン、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレー
ト、塩化ビニルなど種々の樹脂材料を用いることが可能
である。また、本発明においては、ゲル化剤として、エ
ポキシ樹脂、ポリビニルアルコール、フェノール系樹
脂、尿素系樹脂、メラミン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウ
レタン系樹脂などの種々の材料を用いることが可能であ
る。
【0010】また、本発明(請求項2)の多孔質セラミ
ックの製造方法は、前記中空樹脂ビーズを、成形体の2
〜70体積%となるような割合で添加することを特徴と
している。
【0011】中空樹脂ビーズを、焼成前の成形体の2〜
70体積%となるような割合で添加した場合、通常の多
孔質セラミックに要求される気孔率の主要な範囲をカバ
ーすることが可能になり、所望の特性を有する多孔質セ
ラミックを確実に製造することが可能になる。なお、中
空樹脂ビーズの添加割合が成形体の体積の2体積%を下
回ると十分な気孔を有する多孔質セラミックが得られな
くなり、また、70体積%を上回ると多孔質セラミック
成形体自身の強度が低下して、焼成工程で割れが発生す
るため好ましくない。
【0012】また、本発明(請求項3)の多孔質セラミ
ックの製造方法は、平均粒径が0.1mm〜10mmの中空
樹脂ビーズを用いることを特徴としている。
【0013】中空樹脂ビーズとして、平均粒径が0.1
mm〜10mmのものを用いた場合、クラックや欠けなどを
発生することなく、通常の多孔質セラミックに要求され
る気孔径及び気孔率を有する多孔質セラミックを効率よ
く製造することができるようになる。
【0014】また、本発明(請求項4)の多孔質セラミ
ックの製造方法は、前記中空樹脂ビーズとして、中空樹
脂ビーズの体積に対する中空部の体積の割合(中空部体
積率)が50〜99体積%のものを用いることを特徴と
している。
【0015】中空樹脂ビーズとして、中空樹脂ビーズの
体積に対する中空部の体積の割合(中空部体積率)が5
0〜99体積%のものを用いることにより、得られる気
孔率に対して、樹脂の分解ガス及び燃焼ガスの発生量を
効率よく制御することが可能になり、本発明をより実効
あらしめることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示し
て、その特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【0017】易焼結アルミナ100重量部に対して、水
30重量部、熱硬化性エポキシ樹脂(ゲル化剤)10重
量部、及び適用の分散剤を加え、ボールミルで混合、分
散させてスラリーを得た。
【0018】それから、このスラリーに、平均粒径が
0.4〜1.0mmの中空のポリスチレンビーズ(中空樹
脂ビーズ)を、表1に示すように、添加後の割合(すな
わち、未焼成の成形体に対する体積率)が5〜70体積
%となるように添加して分散させることにより、表1に
示すような4種類のセラミック原料スラリー(本発明の
実施形態にかかるセラミック原料スラリー)(試料番号
1〜4)を得た。
【0019】
【表1】
【0020】なお、この実施形態では、中空樹脂ビーズ
として、中空樹脂ビーズの体積に対する中空部の体積の
割合(中空部体積率)が50〜99体積%のものを用い
た。
【0021】また、比較のため、平均粒径が0.2〜
1.0mmの中空でないポリスチレンビーズを、添加後の
割合(すなわち、未焼成の成形体に対する体積率)が5
〜20体積%となるように添加して分散させることによ
り、表1に示すような4種類のセラミック原料スラリー
(比較例のセラミック原料スラリー)(試料番号5〜
8)を調製した。
【0022】それから、試料番号1〜8の各セラミック
原料スラリーに、ゲル化剤である熱硬化性エポキシ樹脂
用の硬化剤を適量添加して混合した後、各セラミック原
料スラリーを50mm×50mm×20mmの型に流し込み、
90℃で1時間加熱することにより、熱硬化性エポキシ
樹脂を硬化させて所定の形状の成形体を得た。
【0023】そして、この成形体を図1に示すような温
度プロファイルで熱処理して(すなわち、中間温度20
0℃で1時間保持するとともに、最高温度400℃で1
時間保持して)、熱硬化性エポキシ樹脂及び中空樹脂ビ
ーズを分解、除去(脱脂)した後、図2に示すような温
度プロファイル(最高温度1600℃で2時間保持)で
本焼成を行い、セラミックを焼結させて多孔質セラミッ
ク(多孔質焼結体)を得た。なお、脱脂と本焼成とを別
々に行うのではなく、脱脂と本焼成を一体とした温度プ
ロファイルでも焼成することが可能である。上記の方法
により製造した多孔質セラミックの特性を表1に併せて
示す。
【0024】表1に示すように、比較例である、中空で
ない樹脂ビーズを用いた試料番号5〜8 についてみる
と、ビーズ粒径が0.2mmと小さく、ビーズ添加量が1
0体積%と少ない試料番号5の場合のみ、良好な多孔質
セラミックが得られたが、試料番号6〜8のように、樹
脂ビーズの粒径が0.4〜1.0mmになると、添加量の
多少にかかわらず、クラック(試料番号6,7)や割れ
(試料番号8)の発生が認められた。
【0025】これに対して、本発明の実施形態にかかる
中空樹脂ビーズを用いた試料番号1〜4の場合、表1に
示すように、中空樹脂ビーズの粒径を0.4mm及び1.
0mmと変化させ、その添加量を5〜70体積%の範囲で
変化させた場合にも、全範囲において、セラミック焼結
体にクラック、割れ、欠けなどが発生することはなく、
品質の良好な多孔質セラミックが得られた。
【0026】なお、上記実施形態では、中空樹脂ビーズ
の構成材料として、ポリスチレンを用いた場合について
説明したが、中空樹脂ビーズの構成材料はこれに限られ
るものではなく、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレ
ート、塩化ビニルなどの種々の材料を用いることが可能
である。
【0027】また、上記実施形態では、ゲル化剤として
熱硬化性エポキシ樹脂を用いた場合について説明した
が、ゲル化剤はこれに限られるものではなく、ポリビニ
ルアルコール、フェノール系樹脂、尿素系樹脂、メラミ
ン系樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂などの種々
の材料を用いることが可能である。
【0028】本発明は、さらにその他の点においても上
記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範
囲内において種々の応用、変形を加えることが可能であ
る。
【0029】
【発明の効果】上述のように、本発明(請求項1)の多
孔質セラミックの製造方法は、ゲル化剤とセラミック粉
末を含有するスラリーに中空樹脂ビーズを分散させたセ
ラミック原料スラリーを、ゲル化剤を硬化させることに
より成形した後、焼成して中空樹脂ビーズを分解、除去
し、セラミック焼結体の内部に気孔を形成するようにし
ているので、中空でない樹脂ビーズを用いる従来の方法
に比べて、気孔の量(気孔率)に対する樹脂の割合を小
さくして、分解ガス及び燃焼ガスの発生を抑制すること
ができる。したがって、中空樹脂ビーズの添加割合を調
節することにより、樹脂の分解ガスや燃焼ガスの発生に
よる割れの発生を防止しつつ、所望の気孔率を有する多
孔質セラミックを効率よく製造することができる。
【0030】また、中空樹脂ビーズを、未焼成の成形体
の2〜70体積%となるような割合で添加した場合、通
常の多孔質セラミックに要求される気孔率の主要な範囲
をカバーすることが可能になり、所望の特性を有する多
孔質セラミックを確実に製造することが可能になる。
【0031】また、中空樹脂ビーズとして、平均粒径が
0.1mm〜10mmのものを用いた場合、クラックや欠け
などを発生することなく、通常の多孔質セラミックに要
求される気孔径及び気孔率を有する多孔質セラミックを
効率よく製造することができるようになる。
【0032】また、中空樹脂ビーズとして、中空樹脂ビ
ーズの体積に対する中空部の体積の割合(中空部体積
率)が50〜99体積%のものを用いた場合、得られる
気孔率に対して、樹脂の分解ガス及び燃焼ガスの発生量
を効率よく制御することが可能になり、本発明をより実
効あらしめることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態にかかる多孔質セラミック
の製造方法の、成形体の脱脂工程の温度プロファイルを
示す図である。
【図2】本発明の一実施形態にかかる多孔質セラミック
の製造方法の、脱脂後の成形体の本焼成工程の温度プロ
ファイルを示す図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ゲル化剤とセラミック粉末を含有するスラ
    リーに中空樹脂ビーズを所定の割合で添加して分散させ
    たセラミック原料スラリーを、ゲル化剤を硬化させるこ
    とにより所定の形状に成形した後、熱処理して中空樹脂
    ビーズを分解、除去し、セラミック焼結体の内部に気孔
    を形成することを特徴とする多孔質セラミックの製造方
    法。
  2. 【請求項2】前記中空樹脂ビーズを、成形体の2〜70
    体積%となるような割合で添加することを特徴とする請
    求項1記載の多孔質セラミックの製造方法。
  3. 【請求項3】平均粒径が0.1mm〜10mmの中空樹脂ビ
    ーズを用いることを特徴とする請求項1又は2記載の多
    孔質セラミックの製造方法。
  4. 【請求項4】前記中空樹脂ビーズとして、中空樹脂ビー
    ズの体積に対する中空部の体積の割合(中空部体積率)
    が50〜99体積%のものを用いることを特徴とする請
    求項1,2又は3記載の多孔質セラミックの製造方法。
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