JPS63295480A - セラミックシ−トの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は反りや変形が少なく、表面が平滑で緻密なセラ
ミックシートの製造方法に関するものである。さらに具
体的には民生用または産業用エレクトロニクス機器ある
いはエレクトリック機器等に利用されるセラミックシー
ト、工具、機械、部品等に用いられるセラミックシート
、しや音板、断熱板等の建築用材料に利用されるセラミ
ックシート、あるいは遠赤外線放射体として、また紫外
線反射体として利用されるセラミックシートなどの製造
方法に関するものである。

［従来の技術］ 反りや割れ、変形が少なく平面が平滑性に富み、緻密な
セラミックシートの製造方法として特開昭５８−１９０
８６７号、特開昭５９−１６９９７０号、特開昭６０−
４２２６８号、特開昭６０−２３９３５３号公報等に特
定の有機バインダーを用いて製造する方法が開示されて
いる。また特開昭５９−１５６９６０〜２号、特開昭６
０−５４９６４号公報等に特定のセラミック原料粉末を
用いる方法が開示されている。さらに、セラミックグリ
ーンシートの上あるいは周辺部に磁器板や枠、支柱など
を！ａ重ねたり、配置した状態で焼成する方法が特開昭
５５−９０４７５号、特開昭５６−６９２７６〜７号、
特開昭５９−５００７９号、特開昭６０−７３２９１号
公報等に開示されている。

さらに、特開昭５８−９９１６３号、特開昭６１−１１
３２２０号公報等にグリーンシートに離型粉含有フィル
ムや金ａｍ化物含有紙等を［１あるいは交互に積重ねて
焼成する方法が開示されている。しかしながら本発明者
らが検討した結果、有機バインダーやセラミック原料粉
末を選択することによって、平滑な表面を有するグリー
ンシートは得られるが、このシートを通常の方法にて焼
成した場合には、反りや割れが生じたり、敷板や敷粉の
表面不均一さの影響のため十分な平滑性を有さないこと
が判明した。

また、前記のように種々の焼成方法が検討されており、
ある程度の平滑性は有するがＪＩＳＮＡ格ＢＯ６０１に
定義された中心線平均粗さＲａは通常０．２〜０．３μ
ｍ以上であり、さらにグリーンシートに加重等をかけな
がら焼成、焼結せしめることから、反りや割れの問題が
生じ、品質上古ることが判明した。

［発明が解決しようとする問題点］ そこで本発明の目的は表面平滑性に優れ、具体的にはＲ
ａが０．１μｍ以下であり、緻密で十分な強度を有し、
しかも厚さが５００μｍ以下好ましくは１０〜１５０μ
ｍで、合わせて透光性をも有するセラミックシートの製
造方法を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はセラミック粉末に有機バインダー、溶媒および
必要に応じて、分散剤、可塑剤、消泡剤等を添加し、所
要時間混練して得るセラミックスラリ−をシート状とな
し、これを乾燥焼成してセラミックシートを製造する方
法において、グリーンシートを表面が平滑な耐火性の複
数の板で挟持して、４００〜１０００℃の範囲の温度に
て予備焼成し、次いで予備焼成後のシートをｉ　ｏｏｏ
℃を越える温度で焼成せしめることを特徴とするセラミ
ックシートの製造方法を提供する。

つまり、４００〜１０００℃の範囲の温度で予備焼成せ
しめる際に、グリーンシートを複数の平滑な耐火性の板
の挟間に位置せしめることによって、シートに平滑性を
付与すると共に反りや割れをなくし、次いで焼結によっ
て急激な体積収縮が生じる１０００℃を越える温度で焼
成する時には、この予備焼成せしめられたシートを複数
の耐火性の板の挟間からはずして焼成し、得られたセラ
ミックシートに緻密さと強度を付与するものである。

この場合、グリーンシートを複数の平滑な耐火性の板の
挟間に位置せしめたままの状態で１０００℃を越える温
度で焼成すると、耐火性の板との熱膨張係数の差や、体
積収縮の影響が顕著に現われ、ひずみ、反り、割れがお
こりやすくなる。また、複数板の挟間に位置せしめない
状態で室温から１０００℃を越える温度まで昇温するこ
とによって焼成した場合は十分な平滑性が得られず特に
シート周辺部に反り、中央部にたわみが生じるので好ま
しくない。

本発明に使用されるセラミック粉末は平均粒子径が０．
０１〜５μｍを有するアルミナ、ジルコニア、チタニア
などの酸化物やそれらの混合物、あるいはチタン酸バリ
ウム（ＢａＴ　ｉ　Ｏ３）　、ジルコン酸鉛（ＰｂＺｒ
Ｏ３）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）　、ランタン
添加チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＬＺＴ）などのペロブス
カイト型複合酸化物、マグネシウムアルミネートなどの
スピネル型複合酸化物やムライト、コージェライト、ジ
ルコン、フェライトなどの酸化物、炭化珪素（ＳｉＣ）
、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミニウム（ＡＪＮ
＞などの炭化物、窒化物などがある。

これらのセラミック粉末の形状は予備焼成時の耐火性の
板とのすべり性をよくするために球状粒子が好ましく、
特願昭６２−４２７５０号に開示されているアルミナ球
状微粒子や特願昭６２−４００８５＠に開示されている
ジルコニア系球状微粒子が好適に使用される。

また、有機バインダーとしてはセラミックス成形体用バ
インダーとして一般的に使用されているアクリル酸、メ
タクリル酸のエステル、アミドの重合体、共重合体およ
びエマルジョンが用いられるさらにセルロース誘導体、
ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、水性ウ
レタン樹脂、ワックス、スチレン−マレイン酸共重合体
等も使用できる。しかし、グリーンシートを２枚の耐火
性の板の挟間に位置せしめて予備焼成することから、熱
分解性、特に窒素雰囲気中でも熱分解性の良好なものが
好ましく、ポリマーの末端基より分解するアクリル、メ
タクリル系バインダーが好適に使用される。

平滑な耐火性の板は熱膨張係数の差を小さくするために
使用されたセラミック粉末と同質のものが最適であるが
、アルミナやジルコニア板やガラス板が一般に使用され
る。特に本発明においては使用する板の平滑性が重要で
、表面粗さＲａが０．１μｍ以下、特に０．０１μｍ以
下が好ましく、石英質からなるガラス板が好適に用いら
れる。また形状としては平板の組合せあるいは凸面と凹
面を有する板の組合せ等が用いられる。

予備焼成のための湿度は有機バインダーの熱分解が完全
に終了し、セラミック粉末の結晶転移による体積変化あ
るいは焼結が開始する温度を越えないことが好ましく、
４００〜１０００℃の範囲であり、より好ましくは６０
０〜９００℃の範囲である。予備焼成後のシートは１０
００℃を越える温度、好ましくは１２００℃を越える温
度で焼成してセラミックシートを得る。

［実施例］ 本発明を以下の実施例にて詳細に説明するが、本実施例
に限定されるものではない。

実施例１ 平均粒子径０．７μｍの球状アルミナ微粒子１００部、
アクリル酸エチル、メタクリル酸等の共重合体からなる
アクリル系バインダー２０部、分散剤としてアクアリン
クＮＬ（日本触媒化学工業−社製）０．２部および水と
して７０部をボールミル中へ仕込んで２３．５時間混練
りした。得られたスラリー中へ消泡剤としてノブコ８０
３４　（サンノブコ社製）を０．１部添加しさらに０．
５時間ボールミル混練りした。

混練り後脱脂した２００メツシユのステンレス製の金網
によってスラリーを濾過し、４０ｒｐｍの速度でかくは
んしながら熟成し、次いで真空ポンプで鋭泡して１０ボ
イズの粘度に調整した。

このスラリーを０．１５部ｍの隙間に調整したドクター
ブレードを用いてシート引きを行ない、３０℃、８０℃
と昇温させて乾燥せしめてグリーンシートを得た。

このシートを一辺１５０履の正方形に切り抜きＲａ０．
０１μｍ以下の一辺１６０４！ＩＩ厚さ２ｍの２枚の石
英ガラスの挟間に位置せしめて、電気炉内中に水平に設
置して８００℃で予備焼成した。続いて２枚の石英ガラ
スを取除き予備焼成せしめたシートをアルミナ板の上に
のせ、１０００℃で焼成してアルミナシートを得た。

実施例２ ３モル％のイツトリアを含有する平均粒子径０．３μｍ
の球状ジルコニア微粒子１００部にブチルアクリレート
、２−ヒドロキシエチルアクリレート等の共重合体から
なるアクリル系バインダー３０部、分散剤としてアクア
リックＮＬ（日本触媒化学工業［Ｊ）０．８部およびト
ルエンとして６０部をボールミル中へ仕込んで１６時間
混練りした。以下実施例１と同様にしてグリーンシート
を得た。

このシートを一辺１５０履の正方形に切り抜き、実施例
１と同様にして電気炉内に垂直に設置して９００℃で予
備焼成した。続いて２枚のガラス板を取除き、予備焼成
せしめたジルコニアシートをＲａが０．１μｍのジルコ
ニア板の上にのせ電気炉内に水平に設置して１４００℃
で焼成してジルコニアシートを得た。

実施例３ 平均粒子径１μｍのチタン酸バリウム粉末を用い、実施
例１と同様にしてグリーンシートを得た。

このシートを実施例１と同様に７００℃にて予備焼成し
た接、１０５０℃にて焼成しシートを得た。

実施例４ 実施例１と同様にして得られたグリーンシートを半円筒
状の凸面と凹面を有する２枚の石英ガラスの挟間に位置
せしめて電気炉内中に水平に設置して８００℃で予備焼
成した。次いで凸面と凹面の２枚の石英ガラスを取除き
、１６００℃で焼成して半円筒状のアルミナシートを得
た。

比較例１ 実施例１と同様にして得られたグリーンシートをアルミ
ナ板の上にのせ電気炉内に水平に設置して１６００℃で
焼成してアルミナシートを得た。

比較例２ 実施例２と同様にして得られたグリーンシートを２枚の
ジルコニア板の挟間に位置せしめて、電気炉内に垂直に
設置して１４００℃で焼成してジルコニアシートを１り
だ。

実施例５ 実施例１〜３、比較例１〜２で得られたセラミックシー
トの特性を調べ第１表にまとめた。なおシートのソリは
５０Ｘ５０ａｍ角の大きさに換算して凹曲面の最大深さ
く　ｍｔｔｒ　）を求めることによった。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミック粉末に有機バインダー、溶媒および必
   要に応じて分散剤、可塑剤、消泡剤等を添加し所要時間
   混練して得るセラミックスラリーをシート状となし、こ
   れを乾燥し、焼成してセラミックシートを製造する方法
   において、グリーンシートを表面が平滑な耐火性の複数
   の板で挟持して、４００〜１０００℃の範囲の温度にて
   予備焼成し、次いで予備焼成後のシートを１０００℃を
   越える温度で焼成することを特徴とするセラミックシー
   トの製造方法。
2. （２）該セラミック粉末が球状アルミナ微粒子または球
   状ジルコニア微粒子である特許請求の範囲（１）記載の
   方法。
3. （３）該耐火性の板が石英ガラスである特許請求の範囲
   （１）記載の方法。
4. （４）該グリーンシートを表面が平滑な凸面と凹面を有
   する耐火性の複数の板で挟持することを特徴とする特許
   請求の範囲（１）、（２）または（３）記載の方法。