JPWO2020166146A1 - セラミックス部材の製造方法、セラミックス成形体、及びセラミックス部材の製造システム - Google Patents

Abstract

第１セラミックス部材（Ｘ１）の製造方法は、焼成処理によって消去可能な第１表示用材料を用いて、第１セラミックス成形体（Ｗ１）に関する情報を示す第１表示（ｄ１）をセラミックス成形体（Ｗ１）に付す表示工程と、第１セラミックス成形体（Ｗ１）に焼成処理を施すことによって、第１表示（ｄ１）を消去する熱処理工程とを備える。

Description

本発明は、セラミックス部材の製造方法、セラミックス部材の製造システム、及びセラミックス成形体に関する。

一般に、セラミックス部材は、例えば、電気化学素子用の支持体、フィルター、センサ、触媒担体、断熱材、防音材、防震材、生体材などの幅広い用途に利用されている。

セラミックス部材は、セラミックス成形体を焼成することによって製造される。セラミックス部材の製造現場では、トレーサビリティの確保、品質の保証、検査結果の表示、製造条件の表示、表裏面の表示、及び配置位置の表示などのセラミックス成形体に関する情報を、セラミックス成形体に表示する必要がある。

特許文献１では、製造途中の基板のうち後工程で加工されない領域に、製造工程の管理のための表示を刻印又は印刷により付すことが提案されている。

特開２００１−１０２６０４号公報

しかしながら、特許文献１の手法をセラミックス成形体に適用した場合、表示を付す領域が限られるため、表示を視認しにくいだけでなく、焼成後のセラミックス部材にも表示が残ってしまう。

本発明は、セラミックス成形体に関する情報を示す表示の視認性を向上可能、かつ、セラミックス部材において当該表示を消去可能なセラミックス部材の製造方法、セラミックス部材の製造システム、及びセラミックス成形体の提供を目的とする。

本発明に係るセラミックス部材の製造方法は、所定の熱処理によって消去可能な表示用材料を用いて、セラミックス成形体に関する情報を示す表示をセラミックス成形体に付す表示工程と、セラミックス成形体に所定の熱処理を施すことによって、表示を消去する熱処理工程とを備える。

本発明によれば、セラミックス成形体に関する情報を示す表示の視認性を向上可能、かつ、セラミックス部材において当該表示を消去可能なセラミックス部材の製造方法、セラミックス部材の製造システム、及びセラミックス成形体を提供することができる。

第１実施形態に係るセラミックス部材の製造システムを示す模式図である。 第２実施形態に係るセラミックス部材の製造システムを示す模式図である。

１．第１実施形態
（セラミックス部材の製造システム１００）
第１実施形態に係るセラミックス部材の製造システム１００について、図面を参照しながら説明する。図１は、セラミックス部材の製造システム１００を示す模式図である。セラミックス部材としては、例えば、電気化学素子（燃料電池セル、電解セルなど）用の支持体、フィルター、センサ、触媒担体、断熱材、防音材、防震材、生体材の支持体などが挙げられるが、これに限らず幅広い用途に利用されうる。

セラミックス部材の製造システム１００は、成形装置１０、表示装置２０、読み取り装置３０、及び焼成装置４０を備える。

１．成形装置１０（成形工程）
成形装置１０は、第１セラミックス成形体Ｗ１及び第２セラミックス成形体Ｗ２を成形する成形工程に用いられる。第１セラミックス成形体Ｗ１及び第２セラミックス成形体Ｗ２それぞれは、未焼成の成形体であればよく、その形態は特に制限されない。第１セラミックス成形体Ｗ１及び第２セラミックス成形体Ｗ２としては、成形用スラリーをモールドキャスト法などで固化させた固化体、セラミックス粉末を圧縮法などで成形した圧粉体、成形用粘土を押出成型法で成形した成形体、或いは、成形用スラリーをドクターブレード法などで成形したテープなどが挙げられる。従って、成形装置１０としては、モールドキャスト法、圧縮法、及び押出成型法に用いられる金型や、ドクターブレード法に用いられるブレードなどが挙げられる。

２．表示装置２０（表示工程）
表示装置２０は、成形装置１０によって成形された第１セラミックス成形体Ｗ１及び第２セラミックス成形体Ｗ２に所望の表示を付すために用いられる。本実施形態において、表示装置２０は、第１表示装置２１及び第２表示装置２２を有する。第１表示装置２１及び第２表示装置２２としては、例えば、インクジェットプリンタ、ディスペンサ、スクリーン印刷機、スタンプ転写機、シール貼付機などを用いることができる。

第１表示装置２１は、第１表示用材料を用いて、第１セラミックス成形体Ｗ１に関する情報を示す第１表示ｄ１を第１セラミックス成形体Ｗ１に付す。第１表示ｄ１は、第１セラミックス成形体Ｗ１の本体部の表面に付される。これにより、本体部と、本体部の表面に付された第１表示ｄ１とを備える第1セラミックス成形体Ｗ１が作製される。

第１表示用材料は、後述する焼成処理（「熱処理」の一例）によって消去可能な材料である。消去可能とは、視認できる状態から視認できない状態に移行しうること、或いは、読み取れる状態から読み取れない状態に移行しうることを意味する。第１表示用材料は、熱処理によって、蒸発、昇華、酸化、窒化、或いは、炭化した結果、消去される。第１表示用材料は、熱処理によって消去されればよく、第１セラミックス成形体Ｗ１上に残留していてもよいし、第１セラミックス成形体Ｗ１上に実質的に残留していなくてもよい。第１表示用材料は、例えば、黒鉛、樹脂化合物等などによって構成することができる。第１表示ｄ１は、第１セラミックス成形体Ｗ１に関する情報を示すものであればよく、その形態は特に制限されない。第１表示ｄ１としては、例えば、文字、数字、記号、絵、１次元コード、二次元コード、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これに限られない。第１表示ｄ１の位置及びサイズは、所望により適宜変更可能である。

第１表示ｄ１によって示される情報は、第１セラミックス成形体Ｗ１に関するものであればよい。第１表示ｄ１によって示される情報としては、第１セラミックス成形体Ｗ１の固有識別記号、所定の設計、品質（寸法、形状、材料、強度、気孔率、不純物など）、所定の検査結果（外観、形状、寸法、欠陥など）、製造条件（ロット、熱処理、加工など）、表裏面の向き、位置決め用目印、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これに限られない。なお、位置決め用目印は、例えば、焼成処理を施す際に、成形体の位置決めをするために利用されうる。

第２表示装置２２は、第２表示用材料を用いて、第２セラミックス成形体Ｗ２に関する情報を示す第２表示ｄ２を第２セラミックス成形体Ｗ２に付す。第２表示ｄ２は、第２セラミックス成形体Ｗ２の本体部の表面に付される。これにより、本体部と、本体部の表面に付された第２表示ｄ２とを備える第２セラミックス成形体Ｗ２が作製される。

第２表示用材料は、後述する焼成処理によって消去不能な材料である。消去不能とは、視認できる状態から視認できない状態に移行しないこと、或いは、読み取れる状態から読み取れない状態に移行しないことを意味する。第２表示用材料の少なくとも一部は、熱処理後においても、第２セラミックス成形体Ｗ２上に残留する。第２表示用材料は、例えば、セラミックス（ジルコニア、アルミナ、シリカ、マグネシア、ガラスなど）、金属（貴金属、遷移金属など）などによって構成することができる。第２表示ｄ２は、第２セラミックス成形体Ｗ２に関する情報を示すものであればよく、その形態は特に制限されない。第２表示ｄ２としては、例えば、文字、数字、記号、絵、１次元コード、二次元コード、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これに限られない。第２表示ｄ２の位置及びサイズは、所望により適宜変更可能である。

第２表示ｄ２によって示される情報は、第２セラミックス成形体Ｗ２に関するものであればよい。第２表示ｄ２によって示される情報としては、第２セラミックス成形体Ｗ２の固有識別記号、所定の設計、品質、所定の検査結果、製造条件、表裏面の向き、位置決め用目印、及びこれらの組み合わせが挙げられるが、これに限られない。第２表示ｄ２によって示される情報は、第１表示ｄ１によって示される情報と異なっていてもよいが、部分的に重複していてもよい。

３．読み取り装置３０（読み取り工程）
読み取り装置３０は、第１セラミックス成形体Ｗ１に付された第１表示ｄ１を読み取る。同様に、読み取り装置３０は、第２セラミックス成形体Ｗ２に付された第２表示ｄ２を読み取る。これにより、固有識別記号を確認することで取り違えを防止したり、品質、検査結果及び製造条件を確認したり、或いは、第１表示ｄ１及び第２表示ｄ２を基準として焼成時の配置を決定したりすることができる。

読み取り装置３０は、第１表示ｄ１及び第２表示ｄ２を読み取ることができるものであればよい。読み取り装置３０としては、例えば、コード読み取り装置、画像認識装置などを用いることができるが、これに限られない。

４．焼成装置４０（焼成工程）
焼成装置４０は、第１セラミックス成形体Ｗ１に焼成処理を施すことによって、第１表示ｄ１が消去された第１セラミックス部材Ｘ１を形成する。また、焼成装置４０は、第２セラミックス成形体Ｗ２に焼成処理を施すことによって、第２表示ｄ２が残存された第２セラミックス部材Ｘ２を形成する。このように、本実施形態に係る製造システム１００では、第１表示ｄ１が消された第１セラミックス部材Ｘ１と、第２表示ｄ２が残された第２セラミックス部材Ｘ２とを作り分けることができる。

焼成装置４０における焼成温度は、第１表示ｄ１を消去することができ、かつ、第１及び第２セラミックス成形体Ｗ１，Ｗ２を焼結できる温度であればよい。例えば、樹脂材料によって第１表示ｄ１を構成する場合、焼成装置４０における焼成温度を５００℃以上とすることによって、第１表示ｄ１を十分に消去することができる。焼成時間及び焼成雰囲気は、第１及び第２セラミックス成形体Ｗ１，Ｗ２の構成材料に応じて、適宜設定すればよい。

なお、焼成装置４０は本発明に係る「熱処理装置」の一例であり、焼成処理は本発明に係る「所定の熱処理」の一例である。

２．第２実施形態
（セラミックス部材の製造システム１０１）
第２実施形態に係るセラミックス部材の製造システム１０１について、図面を参照しながら説明する。図２は、セラミックス部材の製造システム１０１を示す模式図である。セラミックス部材の製造システム１０１の構成は、第１実施形態に係るセラミックス部材の製造システム１０１と同じである。

本実施形態では、熱処理で消去可能な第１表示ｄ１と、熱処理で消去不能な第２表示ｄ２とを、１つのセラミックス成形体に付す点において、第１実施形態と相違している。以下おいては、当該相違点について主に説明する。

１．成形装置１０（成形工程）
成形装置１０は、第３セラミックス成形体Ｗ３を成形する。第３セラミックス成形体Ｗ３は、未焼成の成形体であればよく、その形態は特に制限されない。第３セラミックス成形体Ｗ３としては、成形用スラリーをモールドキャスト法などで固化させた固化体、セラミックス粉末を圧縮法などで成形した圧粉体、成形用粘土を押出成型法で成形した成形体、或いは、成形用スラリーをドクターブレード法などで成形したテープなどが挙げられる。

２．表示装置２０（表示工程）
第１表示装置２１は、第１表示用材料を用いて、第３セラミックス成形体Ｗ３に関する情報を示す第１表示ｄ１を第３セラミックス成形体Ｗ３に付す。第１表示ｄ１は、第３セラミックス成形体Ｗ３の本体部の表面に付される。

第２表示装置２２は、第２表示用材料を用いて、第３セラミックス成形体Ｗ３に関する情報を示す第２表示ｄ２を第３セラミックス成形体Ｗ３に付す。第２表示ｄ２は、第３セラミックス成形体Ｗ３の本体部の表面に付される。これにより、本体部と、本体部の表面に付された第１及び第２表示ｄ１，ｄ２とを備える第３セラミックス成形体Ｗ３が作製される。なお、第２表示ｄ２によって示される情報は、第１表示ｄ１によって示される情報と異なっていてもよいが、部分的に重複していてもよい。

３．読み取り装置３０（読み取り工程）
読み取り装置３０は、第３セラミックス成形体Ｗ３に付された第１及び第２表示ｄ１，ｄ２の少なくとも一方を読み取る。これにより、固有識別記号を確認することで取り違えを防止したり、品質、検査結果及び製造条件を確認したり、或いは、第１及び第２表示ｄ１，ｄ２の少なくとも一方を基準として焼成時の配置を決定したりすることができる。

４．焼成装置４０（焼成工程）
焼成装置４０は、第３セラミックス成形体Ｗ３に焼成処理を施すことによって、第１表示ｄ１が消去され、かつ、第２表示ｄ２が残存された第３セラミックス部材Ｘ３を形成する。このように、本実施形態に係る製造システム１０１では、第１及び第２表示ｄ１，ｄ２のうち第１表示ｄ１だけが消された第３セラミックス部材Ｘ３を作製することができる。

焼成装置４０における焼成温度は、第１表示ｄ１を消去することができ、かつ、第３セラミックス成形体Ｗ３を焼結できる温度であればよい。例えば、樹脂材料によって第１表示ｄ１を構成する場合、焼成装置４０における焼成温度を５００℃以上とすることによって、第１表示ｄ１を十分に消去することができる。焼成時間及び焼成雰囲気は、第３セラミックス成形体Ｗ３の構成材料に応じて、適宜設定すればよい。

なお、第３セラミックス成形体Ｗ３は本発明に係る「セラミックス成形体」の一例であり、焼成装置４０は本発明に係る「熱処理装置」の一例であり、焼成処理は本発明に係る「所定の熱処理」の一例である。

（他の実施形態）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

上記第１実施形態において、製造システム１００は、第１セラミックス成形体Ｗ１から第１セラミックス部材Ｘ１を製造し、かつ、第２セラミックス成形体Ｗ２から第２セラミックス部材Ｘ２を製造するために用いられることとしたが、第１セラミックス成形体Ｗ１から第１セラミックス部材Ｘ１を製造するためだけに用いられてもよい。この場合、表示装置２０は、第１表示装置２１のみ有していればよい。

上記第１及び第２実施形態において、製造システム１００は、読み取り装置３０を備えることとしたが、例えば、作業者が視認することで第１及び第２表示ｄ１，ｄ２を読み取る場合には、読み取り装置３０を備えていなくてもよい。

上記第１及び第２実施形態では、焼成処理を施すことによって第１表示ｄ１を消去することとしたが、これに限られない。第１表示ｄ１を消去するには、焼成処理以外の熱処理（例えば、アニーリング）を施してもよい。この場合、熱処理装置としては、電気炉や熱風乾燥機などを用いることができる。

１０ 成形装置
２０ 表示装置
２１ 第１表示装置
２２ 第２表示装置
３０ 読み取り装置
４０ 焼成装置
１００ 製造システム
Ｗ１ 第１セラミックス成形体
ｄ１ 第１表示
Ｘ１ 第１セラミックス部材
Ｗ２ 第２セラミックス成形体
ｄ２ 第２表示
Ｘ２ 第２セラミックス部材
Ｗ３ 第３セラミックス成形体
Ｘ３ 第３セラミックス部材

Claims (6)

1. 所定の熱処理によって消去可能な表示用材料を用いて、セラミックス成形体に関する情報を示す表示を前記セラミックス成形体に付す表示工程と、
   前記セラミックス成形体に前記所定の熱処理を施すことによって、前記表示を消去する熱処理工程と、
   を備えるセラミックス部材の製造方法。
2. 前記情報は、前記セラミックス成形体の固有識別記号、品質、検査結果、製造条件、表裏面の向き、及び位置決め用目印のうち少なくとも１つである、
   請求項１に記載のセラミックス部材の製造方法。
3. 前記所定の熱処理は、５００℃以上での焼成処理である、
   請求項１又は２に記載のセラミックス部材の製造方法。
4. 所定の熱処理によって消去可能な第１表示用材料を用いて、第１セラミックス成形体に関する情報を示す第１表示を前記第１セラミックス成形体に付し、前記所定の熱処理によって消去不能な第２表示用材料を用いて、第２セラミックス成形体に関する情報を示す第２表示を前記第２セラミックス成形体に付す表示装置と、
   前記第１セラミックス成形体に前記所定の熱処理を施すことによって、前記第１表示が消去された第１セラミックス部材を形成し、前記第２セラミックス成形体に前記所定の熱処理を施すことによって、前記第２表示が残存された第２セラミックス部材を形成する熱処理装置と、
   を備えるセラミックス部材の製造システム。
5. 所定の熱処理によって消去可能な第１表示用材料を用いて、セラミックス成形体に関する情報を示す第１表示を前記セラミックス成形体に付し、前記所定の熱処理によって消去不能な第２表示用材料を用いて、前記セラミックス成形体に関する情報を示す第２表示を前記セラミックス成形体に付す表示装置と、
   前記セラミックス成形体に前記所定の熱処理を施すことによって、前記第１表示が消去され、かつ、前記第２表示が残存されたセラミックス部材を形成する熱処理装置と、
   を備えるセラミックス部材の製造システム。
6. 本体部と、
   前記本体部の表面に付され、セラミックス成形体に関する情報を示す表示と、
   を備え、
   前記表示は、所定の熱処理によって消去可能な表示用材料によって構成される、
   セラミックス成形体。

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