WO2023171181A1 - セラミック焼結体形成用分散体、セラミック焼結体形成用グリーンシート、セラミック焼結体形成用プリプレグ材、およびセラミック焼結体 - Google Patents

セラミック焼結体形成用分散体、セラミック焼結体形成用グリーンシート、セラミック焼結体形成用プリプレグ材、およびセラミック焼結体 Download PDF

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forming
ceramic
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雄己 藤本
創万 田口
友昭 中村
直也 三輪
圭史 芦▲高▼
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株式会社フジミインコーポレーテッド
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    • C08L101/06Compositions of unspecified macromolecular compounds characterised by the presence of specified groups, e.g. terminal or pendant functional groups containing oxygen atoms

Definitions

  • the present invention relates to a dispersion for forming a ceramic sintered body, a green sheet for forming a ceramic sintered body, a prepreg material for forming a ceramic sintered body, and a ceramic sintered body.
  • ceramic materials have advantages such as excellent hardness, mechanical strength, heat resistance, impact resistance, abrasion resistance, oxidation resistance or corrosion resistance, or a small coefficient of thermal expansion. There is. For this reason, ceramic materials are expected to be used in various applications such as electronic components and high-temperature structural members. Furthermore, composite materials containing ceramics are being considered for the purpose of further improving functionality and/or improving production efficiency. Examples of the composite material containing ceramic include a composite material of a plurality of ceramics, a composite material of a ceramic and another material, and the like. Such ceramic materials include those formed using ceramic-containing dispersions.
  • a fiber made of an oxide or a composite oxide and a matrix made of an oxide or a composite oxide are combined.
  • An oxide group composite material obtained by oxidation is disclosed.
  • a method for manufacturing the composite material it is disclosed that a fiber sheet is impregnated with a dispersion in which powder of a matrix component is dispersed, and then dried and fired.
  • Japanese Patent Application Publication No. 2008-024585 discloses a mullite-alumina ceramic comprising a ceramic powder mixture having mullite-alumina powder and an alumina precursor solution.
  • a substrate is disclosed.
  • oxide-based ceramic matrix composites obtained by impregnating ceramic fibers with a ceramic powder matrix.
  • JP 2017-222544A discloses a ceramic matrix composite material that includes an aggregate made of mullite fibers and a matrix made of mullite filled between the mullite fibers. Further, as a method for manufacturing a ceramic matrix composite material, a method is disclosed which includes impregnating mullite fibers constituting aggregate with a mullite precursor solution and filling a matrix made of mullite between the mullite fibers. There is.
  • the method for producing a ceramic material involves forming a ceramic sintered body using a dispersion containing ceramic or a dispersion containing a ceramic precursor. It has been found that there is a problem in that some components bleed out during the process, resulting in non-uniformity of the components.
  • the present invention provides a means for suppressing the occurrence of bleed-out of some components during the formation of a ceramic sintered body in a dispersion for forming a ceramic sintered body containing ceramic particles, a resin, and a plasticizer. With the goal.
  • One embodiment of the present invention that can solve the above problems is a dispersion for forming a ceramic sintered body, which contains the following components (A) to (D) and has a pH of 4.0 or more at 25°C: (A) Component: ceramic particles, (B) Component: resin, (C) Component: plasticizer, (D) Component: water, Regarding.
  • One embodiment of the present invention is a dispersion for forming a ceramic sintered body, which contains the following components (A) to (D) and has a pH of 4.0 or more at 25°C: Component (A): ceramic particles, Component (B): resin, Component (C): plasticizer, Component (D): water, Regarding. That is, this embodiment relates to a dispersion for forming a ceramic sintered body, which contains ceramic particles, a resin, a plasticizer, and water, and has a pH of 4.0 or more at 25°C.
  • a means for suppressing the occurrence of bleed-out of some components during the formation of a ceramic sintered body can be provided.
  • the present inventors estimate the mechanism by which the above-mentioned problems are solved by the present invention as follows.
  • the dispersion contains ceramic particles, a resin, and a plasticizer
  • the pH is below a certain level
  • the resin decomposes in the dispersion, resulting in lower molecular weight.
  • an unsintered intermediate material such as a green sheet or prepreg material formed using this dispersion
  • the three-dimensional network of the resin is easily dissolved.
  • the effect of the resin on suppressing the diffusion of other additive components is weakened, and at least the diffusion of the plasticizer becomes more likely to occur, making bleed-out more likely to occur.
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body according to one embodiment of the present invention includes ceramic particles, a resin, a plasticizer, and water, and its pH at 25° C. is limited to 4.0 or higher. .
  • decomposition of the resin becomes less likely to occur, and the three-dimensional network of the resin is better maintained, so bleed-out is suppressed.
  • Component (A): Ceramic particles A dispersion for forming a ceramic sintered body according to an embodiment of the present invention contains ceramic particles as the component (A).
  • ceramic particles refer to particles containing ceramic.
  • Component (A) constitutes at least a portion of the ceramic sintered body formed using the dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • the content of ceramic based on the total mass of ceramic particles that can be used as component (A) is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, and 90% by mass or more. It is more preferable (upper limit: 100% by mass).
  • the ceramic content can be evaluated by weight change by thermogravimetric analysis.
  • the ceramic contained in the ceramic particles that can be used as component (A) is not particularly limited.
  • the ceramic contained in the ceramic particles include compounds consisting only of carbon, oxides, hydroxides, carbides, carbonates, nitrides, halides, phosphates, borides, and the like.
  • the oxide include, but are not limited to, silicon oxide, aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ), mullite, copper oxide, iron oxide, nickel oxide, tin oxide, cadmium oxide, zinc oxide, zirconium oxide, etc.
  • the hydroxide include, but are not particularly limited to, aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ).
  • Examples of the carbide include, but are not limited to, silicon carbide (SiC), boron carbide, and the like.
  • Examples of the nitride include, but are not limited to, silicon nitride, gallium nitride, titanium nitride, lithium nitride, and the like.
  • examples of the ceramic included in the ceramic particles include oxides or composite oxides of Si, Ti, Zr, Mg, Hf, Al, and rare earth elements described in International Publication No. 2012/077787. The ceramic particles may contain one of these ceramics, or may contain two or more of them in combination.
  • component (A) includes ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of oxides, carbides, nitrides, and borides.
  • the content ratio of ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of oxides, carbides, nitrides, and borides to the total mass of component (A) is preferably 50% by mass or more. , more preferably 90% by mass or more (upper limit: 100% by mass). It is more preferable that the ceramic particles as component (A) are ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of oxides, carbides, nitrides, and borides.
  • component (A) includes ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of oxides and carbides.
  • the content ratio of ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of oxides and carbides to the total mass of component (A) is 50% by mass or more based on the total mass of component (A).
  • the content is preferably 90% by mass or more (upper limit: 100% by mass).
  • the ceramic particles serving as component (A) are ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of oxides and carbides.
  • the ceramic particles containing carbide include ceramic particles containing silicon carbide.
  • the content ratio of ceramic particles containing silicon carbide to the total mass of ceramic particles containing carbide is preferably 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more (upper limit 100% by mass).
  • the carbide-containing ceramic particles in component (A) are more preferably silicon carbide-containing ceramic particles.
  • the ceramic particles containing an oxide include ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of alumina and mullite.
  • the content ratio of ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of alumina and mullite to the total mass of ceramic particles containing oxides is preferably 50% by mass or more, and preferably 90% by mass or more. It is more preferable that it exists (upper limit: 100% by mass).
  • the oxide-containing ceramic particles in component (A) are ceramic particles containing at least one selected from the group consisting of alumina and mullite.
  • the ceramic particles that can be used as component (A) may be uncoated particles, particles coated with a coating layer (coated particles), or a combination thereof.
  • covered means that at least a portion of the particle is covered with a coating layer.
  • the coating layer is not particularly limited, but a coating layer containing aluminum hydroxide is preferred.
  • the coating method is not particularly limited, and any known method may be used. Silicon carbide particles coated with a coating layer containing aluminum hydroxide are not particularly limited, but can be manufactured by appropriately adopting known methods and conditions described in International Publication No. 2019/065956, etc. can.
  • composition and structure of the coated particles can be determined by, for example, SEM (Scanning Electron Microscope)-EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) observation, TEM (Transmission Electron Microscope) tron Microscope)-EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) observation, EELS ( Analysis can be performed by combining multiple measurements as necessary, such as by Electron Energy Loss Spectroscopy analysis.
  • the ceramic particles that can be used as component (A) may be surface-treated.
  • the type, method, etc. of surface treatment are not particularly limited, and known types, methods, etc. of surface treatment can be appropriately employed.
  • component (A) include oxide particles, carbide particles, oxide particles covered with a coating layer, carbide particles covered with a coating layer, and the like. Specific examples include, but are not limited to, silicon oxide particles, mullite particles, alumina particles, copper oxide particles, iron oxide particles, nickel oxide particles, tin oxide particles, cadmium oxide particles, zinc oxide particles, zirconium oxide particles, Examples include silicon carbide particles, boron carbide particles, and particles thereof coated with a coating layer. Among these, mullite particles, alumina particles, silicon carbide particles, and silicon carbide particles coated with a coating layer containing aluminum hydroxide (aluminum hydroxide-coated SiC particles) are more preferable.
  • silicon carbide particles coated with a coating layer containing alumina particles, silicon carbide particles, and aluminum hydroxide are more preferable.
  • alumina particles are particularly preferred.
  • aluminum hydroxide-coated SiC particles are particularly preferred.
  • the shape of the ceramic particles that can be used as component (A) is not particularly limited, and may be spherical or non-spherical.
  • specific examples of non-spherical shapes include polygonal prisms such as triangular prisms and square prisms, cylindrical shapes, bale-like shapes where the center of the cylinder bulges out more than the ends, donut-like shapes where the center of a disk penetrates through, plate-like shapes, The so-called cocoon-shaped shape with a constriction in the center, the so-called associative spherical shape where multiple particles are integrated, the bead-shaped shape where multiple particles are connected in almost a line, the so-called confetti-shaped shape with multiple protrusions on the surface, and rugby.
  • Various shapes can be mentioned, such as a ball shape, a needle shape that is thinner than a rugby ball shape, and the shape is not particularly limited.
  • the average primary particle diameter of the ceramic particles that can be used as component (A) is not particularly limited, but is preferably 0.001 ⁇ m or more, more preferably 0.005 ⁇ m or more, and 0.01 ⁇ m or more. is even more preferable. Within these ranges, agglomeration of ceramic particles is further suppressed, and a dispersion with higher dispersibility can be obtained.
  • the average primary particle diameter of the ceramic particles that can be used as component (A) is not particularly limited, but is preferably 2.0 ⁇ m or less, more preferably 1.5 ⁇ m or less, and 1.0 ⁇ m or less. is more preferable, and particularly preferably 0.5 ⁇ m or less.
  • the average primary particle diameter of the ceramic particles is determined based on the average value of the specific surface area (SA) of the ceramic particles calculated from the values measured three times in a row using the BET method, using the value of the true density of the ceramic particles, and determining the shape of the ceramic particles. It can be calculated assuming that is a true sphere.
  • SA specific surface area
  • the specific surface area of the ceramic particles can be measured using, for example, Flow Sorb II 2300 manufactured by Micromeritex.
  • examples of the average primary particle size range of ceramic particles that can be used as component (A) are 0.001 ⁇ m or more and 2.0 ⁇ m or less, 0.005 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less, and 0.01 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less. Examples include, but are not limited to, .0 ⁇ m or less, 0.01 ⁇ m or more and 0.5 ⁇ m or less. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, component (A) is a ceramic particle having an average primary particle size within the above range.
  • the average secondary particle diameter of the ceramic particles that can be used as component (A) is not particularly limited, but is preferably 0.01 ⁇ m or more, more preferably 0.03 ⁇ m or more, and 0.05 ⁇ m or more. It is even more preferable that the thickness be 0.1 ⁇ m or more. Within these ranges, the possibility of excessive thickening of the dispersion is further reduced, and a dispersion more suitable for coating or impregnation can be obtained.
  • the average secondary particle diameter of the ceramic particles that can be used as component (A) is not particularly limited, but is preferably 3 ⁇ m or less, more preferably 2 ⁇ m or less, and even more preferably 1.5 ⁇ m or less. , 1 ⁇ m or less is particularly preferable.
  • component (A) is a ceramic particle having an average secondary particle diameter within the above range.
  • Component (A) may be a commercially available product or a synthetic product.
  • the pre-coated particles that are the raw material for the coated particles may also be commercially available products or synthetic products.
  • Commercially available products include, but are not particularly limited to, product names such as WA#30000 and GC#40000 manufactured by Fujimi Incorporated.
  • one type of ceramic particles may be used alone, or two or more types of ceramic particles may be used in combination.
  • the content of component (A) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but is preferably 0.1% by mass or more based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body. , more preferably 1% by mass or more, and still more preferably 10% by mass or more. Within this range, the amount of other components removed during drying, degreasing, etc. will be smaller, resulting in a dispersion that is more excellent in terms of manufacturing cost.
  • the content of component (A) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but it is preferably 90% by mass or less, and 80% by mass or less based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • an example of the range of the content of component (A) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is 0.1% by mass or more based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body. Examples include, but are not limited to, 90% by mass or less, 1% by mass or more and 80% by mass or less, 10% by mass or more and 75% by mass or less.
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body may contain particles containing boron nitride (BN), but may not substantially contain particles containing BN, or may contain no particles containing BN at all.
  • substantially not containing particles containing BN means that the content of particles containing BN in the dispersion for forming a ceramic sintered body is such that the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body is It represents less than 0.1% by mass.
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body may contain particles containing silicon carbide (SiC), but may not substantially contain particles containing SiC, or may not contain particles containing SiC at all.
  • substantially not containing particles containing SiC means that the content of particles containing SiC in the dispersion for forming a ceramic sintered body is such that the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body is It represents less than 0.1% by mass.
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body may contain aluminum hydroxide-coated SiC particles, but it may not contain substantially aluminum hydroxide-coated SiC particles, or it may not contain aluminum hydroxide-coated SiC particles at all. good.
  • substantially not containing aluminum hydroxide-coated SiC particles means that the content of aluminum hydroxide-coated SiC particles in the dispersion for forming a ceramic sintered body is It represents less than 0.1% by mass based on the total mass of the body.
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body according to one embodiment of the present invention contains a resin as the component (B).
  • Component (B) constitutes a binder (binder resin) of a green sheet formed using the dispersion for forming a ceramic sintered body, and can improve the formability of the green sheet.
  • the component (B) constitutes a part of the prepreg material formed using the dispersion for forming a ceramic sintered body, and can improve the handling properties of the prepreg material.
  • Component (B) is not particularly limited, and known resins can be used. Among these, resins with hydroxyl groups (hereinafter also referred to as component (B1)) are used from the viewpoint of being able to obtain excellent dispersibility and high stability over time under conditions where the pH at 25°C is 4.0 or higher. ) is preferred.
  • Components include polyvinyl alcohol (PVA); modified polyvinyl alcohol (modified PVA) such as polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl propyral, polyvinyl acetal, and polyvinyl formal; hydroxyl group-containing glyoxal resin; hydroxyl group-containing acrylic resin; phenol resin Preferred examples include, but are not limited to, hydroxyl group-containing polyvinylpyrrolidone (PVP); hydroxyl group-containing polyester; hydroxyl group-containing silicone; hydroxyl group-containing polycarboxylic acid.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • modified PVA such as polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl propyral, polyvinyl acetal, and polyvinyl formal
  • hydroxyl group-containing glyoxal resin hydroxyl group-containing acrylic resin
  • phenol resin Preferred examples include, but are not limited to, hydroxyl group-containing polyvinylpyrrolidone (PVP);
  • polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol are more preferred, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, and polyvinyl acetal are even more preferred, and polyvinyl acetal is particularly preferred.
  • component (B) includes component (B1): a resin having a hydroxyl group.
  • the content ratio of component (B1) to the total mass of component (B) is preferably 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more (upper limit: 100% by mass).
  • the resin that is component (B) is more preferably component (B1).
  • component (B1) resin having a hydroxyl group is polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl propyral, polyvinyl acetal, polyvinyl formal, hydroxyl group-containing glyoxal resin, hydroxyl group-containing resin.
  • the content ratio of component (B2) to the total mass of component (B1) is preferably 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more (upper limit: 100% by mass).
  • Component (B1) in component (B) The resin having a hydroxyl group is more preferably component (B2).
  • the resin that is the component (B) is particularly preferably the component (B2).
  • the weight average molecular weight of the resin that can be used as component (B) is not particularly limited, but is preferably 1,000 or more, more preferably 2,000 or more, and even more preferably 5,000 or more. preferable. Within these ranges, a dispersion with better moldability for green sheets, prepreg materials, etc. can be obtained.
  • the weight average molecular weight of the resin that can be used as component (B) is not particularly limited, but is preferably 500,000 or less, more preferably 100,000 or less, and even more preferably 50,000 or less. preferable. Within these ranges, the possibility of excessive thickening of the dispersion is further reduced, and a dispersion more suitable for coating or impregnation can be obtained.
  • the value of the weight average molecular weight of the resin can be measured by gel permeation chromatography (GPC), and specifically, it can be measured by the method described in Examples. Based on these, examples of the weight average molecular weight range of the resin that can be used as component (B) are 1,000 to 500,000, 2,000 to 100,000, and 5,000 to 50,000. Examples include, but are not limited to, the following. Therefore, in a preferred embodiment of the present invention, component (B) is a resin having a weight average molecular weight within the above range.
  • Component (B) may be a commercially available product or a synthetic product.
  • Commercially available products are not particularly limited, but include, for example, S-LEC (registered trademark) KW-3 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.
  • one type of resin may be used alone, or two or more types of resin may be used in combination.
  • the content of component (B) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body. , more preferably 0.1% by mass or more, and still more preferably 1% by mass or more. Within this range, a dispersion with excellent green sheet formability can be obtained.
  • the content of component (B) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but it is preferably 50% by mass or less, and 30% by mass or less based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body. It is more preferably at most 20% by mass, even more preferably at most 20% by mass.
  • an example of the range of the content of component (B) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is 0.01% by mass or more based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body. 50% by mass or less, 0.1% by mass or more and 30% by mass or less, 1% by mass Examples include, but are not limited to, 20% by mass or less.
  • the content ratio of component (A) and component (B) described below is not particularly limited.
  • the content of component (B) is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and 2.5 parts by mass or more based on 100 parts by mass of component (A). It is more preferable that the amount is 5 parts by mass or more, and particularly preferably 5 parts by mass or more. Within this range, a dispersion with excellent moldability for green sheets, prepreg materials, etc. can be obtained.
  • the content of component (B) is preferably 1,000 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and 50 parts by mass or less based on 100 parts by mass of component (A). is even more preferable.
  • component (B) is 0.1 part by mass or more and 1,000 parts by mass or less, 1 part by mass or more and 100 parts by mass or less, 2.5 parts by mass or more, per 100 parts by mass of component (A). Examples include, but are not limited to, 5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less, and 5 parts by mass or more and 50 parts by mass or less.
  • Component (C) Plasticizer
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body according to one embodiment of the present invention contains a plasticizer as the component (C).
  • Component (C) constitutes a part of the green sheet, prepreg material, etc. formed using the dispersion for forming a ceramic sintered body, and can improve the flexibility of the green sheet, prepreg material, etc.
  • a plasticizer refers to a compound that has the function of increasing the flexibility of an unsintered intermediate material such as a green sheet or prepreg material formed using a dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • the compound be a compound that can be made difficult to cause destruction.
  • the bending angle is not particularly limited as long as the difference in flexibility can be confirmed.
  • a plasticizer it is used as a plasticizer in cases where a green sheet that does not contain the compound used as a plasticizer breaks when the green sheet is bent at an angle of 170° or more (for example, 170°). It is particularly preferred that the green sheet containing the compound can be prevented from breaking.
  • the bending position can be performed, for example, by bending the center position of the long side of the green sheet, but is not limited to this position.
  • the green sheet used for folding may be, for example, a green sheet with a long side of 5 cm x a short side of 1.5 cm x a thickness of 150 ⁇ m, but is not limited to this size.
  • Component (C) is not particularly limited, and any known plasticizer can be used. Among these, from the viewpoint of the dispersibility of the plasticizer in the dispersion, component (C) includes water-soluble plasticizers such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, triethanolamine, and phthalate. Preferred examples include, but are not limited to, plasticizers that are insoluble in water and transfer to emulsions, such as phthalate ester plasticizers such as dibutyl acid.
  • water-soluble plasticizers such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, triethanolamine, and phthalate.
  • plasticizers that are insoluble in water and transfer to emulsions such as phthalate ester plasticizers such as dibutyl acid.
  • a water-soluble plasticizer is more preferable, a water-soluble plasticizer that is a multimer is even more preferable, diethylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol are even more preferable, and polyethylene glycol is particularly preferable.
  • Diethylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol are multimers of two, three, and four or more ethylene glycols, respectively.
  • component (C) is at least one compound selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, triethanolamine, and dibutyl phthalate (hereinafter referred to as , (also referred to as component (C1)).
  • the content ratio of component (C1) to the total mass of component (C) is preferably 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more (upper limit 100% by mass).
  • the plasticizer that is component (C) is more preferably component (C1).
  • component (C) contains a water-soluble plasticizer that is a multimer.
  • the content ratio of the multimeric water-soluble plasticizer to the total mass of component (C) is preferably 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more (upper limit: 100% by mass).
  • the plasticizer as component (C) is more preferably a multimeric water-soluble plasticizer.
  • component (C) contains at least one compound selected from the group consisting of diethylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol.
  • the content of at least one compound selected from the group consisting of diethylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol relative to the total mass of component (C) is preferably 50% by mass or more, and preferably 90% by mass or more. More preferably (upper limit: 100% by mass).
  • the plasticizer as component (C) is at least one compound selected from the group consisting of diethylene glycol, triethylene glycol, and polyethylene glycol.
  • the molecular weight of the plasticizer that can be used as component (C) is not particularly limited, but is preferably smaller than the molecular weight of the resin.
  • the total atomic weight of the plasticizers is preferably less than 1,000.
  • the average molecular weight calculated from the hydroxyl value measurement results of the plasticizer by neutralization titration is preferably less than 1,000.
  • the average molecular weight calculated from the hydroxyl value measurement results of the plasticizer by neutralization titration can be calculated based on JIS K 0070:1992. Within these ranges, the effect of the plasticizer is further improved.
  • the (B) component: resin is a resin having a weight average molecular weight of 1,000 or more
  • the (C) component: plasticizer is calculated from the results of hydroxyl value measurement by neutralization titration method. It is preferable that the plasticizer has an average molecular weight of less than 1,000.
  • the plasticizer that can be used as component (C) may be a commercially available product or a synthetic product.
  • Commercially available products include, but are not particularly limited to, polyethylene glycol 200 manufactured by Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd., for example.
  • one type of plasticizer may be used alone, or two or more types of plasticizers may be used in combination.
  • the content of component (C) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but is preferably 0.01% by mass or more based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body. , more preferably 0.1% by mass or more, and still more preferably 1% by mass or more. Within this range, green sheets, prepreg materials, etc. have excellent flexibility.
  • the content of component (C) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or less, based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body, and is preferably 25% by mass or less. It is more preferably at most 10% by mass, even more preferably at most 10% by mass.
  • the content of component (C) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is 0.01% by mass or more and 50% by mass or less, based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body, Examples include, but are not limited to, 0.1% by mass to 25% by mass, 1% by mass to 10% by mass, and the like.
  • the content ratio of component (C) and component (A) is not particularly limited.
  • the content of component (C) is preferably 0.1 part by mass or more, more preferably 1 part by mass or more, and 2.5 parts by mass or more based on 100 parts by mass of component (A). It is even more preferable that there be. Within this range, green sheets, prepreg materials, etc. have excellent flexibility.
  • the content of component (C) is preferably 1,000 parts by mass or less, more preferably 100 parts by mass or less, and 50 parts by mass or less based on 100 parts by mass of component (A). is even more preferable. Within this range, the amount of plasticizer component removed during degreasing becomes smaller, resulting in a dispersion that is more excellent in terms of manufacturing cost.
  • component (C) is 0.1 parts by mass or more and 1,000 parts by mass or less, 1 part by mass or more and 100 parts by mass or less, and 2.5 parts by mass or more, per 100 parts by mass of component (A).
  • Examples include, but are not limited to, 50 parts by mass or more and 50 parts by mass or less.
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body according to an embodiment of the present invention contains water as the component (D).
  • Component (D) is preferably water containing as few impurities as possible. For example, water with a total content of transition metal ions of 100 ppb or less is preferred.
  • the purity of water that can be used as component (D) can be increased by, for example, removing impurity ions using an ion exchange resin, removing foreign substances using a filter, distilling, or the like.
  • component (D) it is preferable to use, for example, deionized water (ion-exchanged water), pure water, ultrapure water, distilled water, or the like.
  • Component (E) acid
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body according to one embodiment of the present invention may further contain an acid as the component (E).
  • Component (E) is preferably used as a pH adjuster, and component (E) can further lower the pH of the dispersion.
  • Component (E) is not particularly limited, and any known acid can be used.
  • Component (E) includes organic acids and inorganic acids.
  • the acid is a non-multimeric acid.
  • the non-multimeric acid is a compound having a total atomic weight of less than 1,000.
  • organic acids include, but are not limited to, formic acid, acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, 2-methylbutyric acid, n-hexanoic acid, 3,3-dimethylbutyric acid, 2-ethylbutyric acid, and 4-methylpentane.
  • Acid n-heptanoic acid, 2-methylhexanoic acid, n-octanoic acid, 2-ethylhexanoic acid, benzoic acid, glycolic acid, salicylic acid, glyceric acid, oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, Pimelic acid, maleic acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, citric acid, lactic acid, diglycolic acid, 2-furancarboxylic acid, 2,5-furandicarboxylic acid, 3-furancarboxylic acid, 2-tetrahydrofurancarboxylic acid, methoxy
  • carboxylic acids such as acetic acid, methoxyphenylacetic acid, and phenoxyacetic acid
  • organic sulfuric acids such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, and isethionic acid; and the like.
  • inorganic acids include, but are not limited to, carbonic acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, phosphorous acid, phosphonic acid, sulfuric acid, boric acid, hydrofluoric acid, orthophosphoric acid, pyrophosphoric acid, and polyphosphoric acid.
  • examples include acids, metaphosphoric acid, hexametaphosphoric acid, and the like.
  • inorganic acids are preferred, nitric acid, sulfuric acid, and hydrochloric acid are more preferred, nitric acid and hydrochloric acid are even more preferred, and hydrochloric acid is particularly preferred.
  • the acid that can be used as component (E) includes an inorganic acid.
  • the content ratio of the inorganic acid to the total mass of component (E) is preferably 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more (upper limit: 100% by mass). It is more preferable that the acid as component (E) is an inorganic acid.
  • component (E) includes carbonic acid, hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, hypophosphorous acid, phosphorous acid, phosphonic acid, sulfuric acid, boric acid, hydrofluoric acid, orthophosphoric acid, It contains at least one acid (hereinafter also referred to as component (E1)) selected from the group consisting of pyrophosphoric acid, polyphosphoric acid, metaphosphoric acid, and hexametaphosphoric acid.
  • the content ratio of component (E1) to the total mass of component (E) is preferably 50% by mass or more, more preferably 90% by mass or more (upper limit: 100% by mass).
  • the acid that is component (E) is more preferably component (E1).
  • component (E) a commercially available product or a synthetic product may be used.
  • one type of acid may be used alone, or two or more types of acids may be used in combination.
  • the content of component (E) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but the pH at 25°C of the dispersion for forming a ceramic sintered body is within the preferred pH range at 25°C described below. It is preferable that the amount is within the range.
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body according to one embodiment of the present invention may further contain a thickener as the component (F).
  • the viscosity of the dispersion for forming a ceramic sintered body can be adjusted by the component (F).
  • the thickener refers to a compound that has the function of increasing the viscosity of the dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • the thickener is preferably a compound that can increase the viscosity at 25° C. to 1 Pa ⁇ s or more in a thickening effect test. Further, in the thickening effect test, it is more preferable that the compound is capable of increasing the viscosity at 25°C to 5 Pa ⁇ s or more, and the compound is capable of increasing the viscosity at 25°C to 10 Pa ⁇ s or more. is even more preferable.
  • Component (F) preferably contains the compounds listed above. It is preferable that the compound serving as the component (B) and the compound serving as the component (C) each have a viscosity of less than 1 Pa ⁇ s at 25°C in a thickening effect test. However, the compound serving as component (B) and the compound serving as component (C) are not limited to such compounds.
  • the thickening effect test is performed as follows. First, an aqueous dispersion (alumina particles and water 100 g of this aqueous dispersion with an alumina particle concentration of 25% by mass is added to 5 g of an aqueous hydrochloric acid solution with a concentration of 2.5% by mass with stirring. Next, the compound to be tested is added to the obtained aqueous dispersion (aqueous dispersion containing alumina particles and hydrochloric acid) in an amount of 4 parts by mass or less based on 100 parts by mass of alumina particles. Then, the viscosity at 25° C. of the aqueous dispersion of alumina particles after adding the compound to be tested is measured.
  • Component (F) is particularly preferably used in a dispersion for forming a ceramic sintered body used for forming a green sheet, since it can further improve the formability of the green sheet.
  • the uses of the dispersion for forming a ceramic sintered body containing the component (F) are not limited to these.
  • Component (F) is not particularly limited, and any known thickener can be used.
  • the thickener that can be used as component (F) may be an ionic thickener or a nonionic thickener.
  • the ionic thickener may be an anionic thickener or a cationic thickener.
  • the thickener is preferably an ionic thickener, more preferably a cationic thickener, and a cationic thickener containing a polymer having a (meth)acryloyl group.
  • a W/O emulsion containing a poly(meth)acrylic acid ester-based cationic polymer for example, a cationic polymer containing a (meth)acrylic acid ester structural unit.
  • a W/O emulsion containing an acid ester-based cationic polymer for example, a cationic polymer containing a methacrylic acid ester structural unit
  • Component (F) preferably contains a thickener such as those listed above.
  • the (meth)acryloyl group represents a general term for an acryloyl group and a methacryloyl group.
  • (Meth)acrylic ester is a general term for acrylic ester and methacrylic ester.
  • component (F) a commercially available product or a synthetic product may be used.
  • Commercially available products include, but are not particularly limited to, Senka Actogel AP200, Senka Actogel NS100, Senka Actogel CM100, and Senka Actogel CD100 manufactured by Senka Co., Ltd., for example.
  • one type of thickener may be used alone, or two or more types of thickeners may be used in combination.
  • the content of component (F) in the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but the viscosity of the dispersion for forming a ceramic sintered body at 25°C is within the range of the viscosity at 25°C described below. It is preferable that the amount is as follows.
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body further includes component (E): an acid, and component (F): a thickener.
  • the dispersion for forming a ceramic sintered body according to an embodiment of the present invention may further contain components other than the above-mentioned components (A) to (F) as the component (G), as long as the effects of the present invention are not impaired. good.
  • Component (G) is not particularly limited, but includes, for example, bases (basic compounds, alkalis), salts, chelating agents, antifoaming agents, organic solvents, and the like.
  • component (G) is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, but it is preferably less than 10% by mass based on the total mass of the dispersion for forming a ceramic sintered body, It is more preferably less than 5% by mass, and even more preferably 0% by mass.
  • the pH of the dispersion for forming a ceramic sintered body according to one embodiment of the present invention at 25° C. is 4.0 or more. If the pH at 25° C. is less than 4.0, some components may bleed out during the formation of the ceramic sintered body, resulting in non-uniformity of the components.
  • the pH of the dispersion for forming a ceramic sintered body at 25° C. is more preferably over 4.0, and even more preferably 4.1 or higher. Within these ranges, it is possible to further suppress the occurrence of bleed-out of some components during the formation of the ceramic sintered body.
  • the pH of the dispersion for forming a ceramic sintered body at 25° C. can be measured using a pH meter, and specifically, can be measured by the method described in Examples.
  • the pH of the dispersion for forming a ceramic sintered body at 25°C is 4.0 or more and 12.0 or less, 4.0 or more and 7.0 or less, 4.0 or more and 6.0 or less, and 4. Examples include, but are not limited to, 1 or more and 5.5 or less.
  • the viscosity at 25°C of the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but is preferably 0.01 Pa ⁇ s or more, more preferably 0.05 Pa ⁇ s or more, and 0.1 Pa ⁇ s. It is more preferable that it is s or more. Within these ranges, the formability of the green sheet formed using the dispersion for forming a ceramic sintered body can be further improved.
  • the viscosity at 25°C of the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but is preferably 100 Pa ⁇ s or less, more preferably 50 Pa ⁇ s or less, and preferably 30 Pa ⁇ s or less. More preferred.
  • the coating properties of the ceramic sintered body-forming dispersion are improved, and the ceramic fibers can be more easily impregnated with the ceramic sintered body-forming dispersion.
  • the viscosity at 25° C. of the dispersion for forming a ceramic sintered body can be measured using a B-type viscometer, and specifically, can be measured by the method described in Examples. Examples of the range of the viscosity at 25°C of the dispersion for forming a ceramic sintered body are 0.01 Pa.s or more and 100 Pa.s or less, 0.05 Pa.s or more and 50 Pa.s or less, and 0.1 Pa.s or more and 30 Pa. Examples include, but are not limited to, s or less.
  • the viscosity at 25° C. of the dispersion for forming a ceramic sintered body may be, for example, 15 Pa ⁇ s or more and 25 Pa ⁇ s or less, or 20 Pa ⁇ s or more and 25 Pa ⁇ s or less.
  • a method for producing a dispersion for forming a ceramic sintered body is to mix component (A): ceramic particles, component (B): resin, component (C): plasticizer, and component (D): water. including.
  • Another embodiment of the present invention includes mixing (A) component: ceramic particles, (B) component: resin, (C) component: plasticizer, and (D) component: water. It can also be said that this is a method for producing a dispersion having a pH of 4.0 or higher at °C.
  • the method for producing a dispersion for forming a ceramic sintered body further includes mixing other components (for example, the above-mentioned (E) component, (F) component, and (G) component) as necessary. You can stay there.
  • Component (A) is preferably added as a dispersion containing component (A) and component (D).
  • Component (B) is preferably added as a dispersion or solution containing component (B) and component (D).
  • the method for producing a dispersion for forming a ceramic sintered body includes a dispersion containing the (A) component and the (D) component, and a dispersion or solution containing the (B) component and the (D) component. It is preferable to include mixing the component (C) with at least one selected from the group consisting of component (C), a solution containing this, and a dispersion containing this.
  • a preferred embodiment of the present invention includes a dispersion containing component (A) and component (D), a dispersion or solution containing component (B) and component (D), and component (C) or It can also be said that it is a method for producing a dispersion having a pH of 4.0 or more at 25° C., which includes mixing the solution or the dispersion (the dispersion).
  • the content (concentration) of component (A) in the dispersion is not particularly limited; It is preferably at least 20% by mass, more preferably at least 20% by mass, even more preferably at least 40% by mass.
  • the content (concentration) of component (A) in the dispersion is not particularly limited, but is 90% of the total mass of the dispersion. It is preferably at most 85% by mass, even more preferably at most 80% by mass, particularly preferably at most 75% by mass.
  • examples include 5% by mass or more and 90% by mass or less, 20% by mass or more and 85% by mass or less, 40% by mass or more and 80% by mass or less, 40% by mass or more and 75% by mass or less. However, it is not limited to these.
  • the content (concentration) of component (B) in the dispersion or solution is not particularly limited; It is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and even more preferably 10% by mass or more, based on the total mass of.
  • the content (concentration) of component (B) in the dispersion or solution is not particularly limited, but the total amount of the dispersion or solution is It is preferably 60% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 30% by mass or less.
  • examples of the content (concentration) range of component (B) in a dispersion or solution containing component (B) and component (D) include component (B) and component (D).
  • examples include, but are not limited to, 1% by mass to 60% by mass, 5% by mass to 40% by mass, 10% by mass to 30% by mass, etc., based on the total mass of the dispersion or solution containing the components. Not done.
  • the dispersion containing the component (A) and the component (D), and the dispersion or solution containing the component (B) and the component (D) may be prepared by adding other components (for example, the above-mentioned (E) component, (F) component, (G) component).
  • the dispersion containing component (A) and component (D) further contains component (E): an acid.
  • Component (E) is preferably added as a solution (aqueous acid solution) containing component (E) and component (D) to a dispersion containing component (A) and component (D). .
  • the content (concentration) of component (E) in the acid aqueous solution is not particularly limited.
  • the content of component (E) in the acid aqueous solution is preferably 0.00001% by mass or more, more preferably 0.00005% by mass or more, and 0.0001% by mass or more, based on the total mass of the acid aqueous solution. More preferably, it is at least % by mass.
  • the content of component (E) in the acid aqueous solution is preferably 10% by mass or less, more preferably 5% by mass or less, and 2.5% by mass or less based on the total mass of the acid aqueous solution. It is even more preferable that there be.
  • examples of the range of the content of component (E) in the acid aqueous solution are 0.00001% by mass or more and 10% by mass or less, 0.00005% by mass or more and 5% by mass or less, based on the total mass of the acid aqueous solution.
  • examples include, but are not limited to, 0.0001% by mass and 2.5% by mass, and the like.
  • the content (concentration) of component (E) in the acid aqueous solution is not particularly limited, but it is preferably an amount such that the resulting dispersion for forming a ceramic sintered body has a pH of 4.0 or more at 25°C. Further, it is more preferable that the amount is such that the pH of the obtained dispersion for forming a ceramic sintered body at 25° C. falls within the above-mentioned preferable range.
  • the means for mixing each component in the production of the dispersion for forming a ceramic sintered body there are no particular restrictions on the means for mixing each component in the production of the dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • the mixing means include known kneading and stirring machines such as an autorotation mixer (rotation/revolution mixer) and a planetary mixer.
  • an autorotation mixer rotating/revolution mixer
  • a planetary mixer As a commercially available product, for example, Awatori Rentaro ARE-310 manufactured by Thinky Co., Ltd. can be used.
  • the conditions for mixing each component in the production of the dispersion for forming a ceramic sintered body are not particularly limited.
  • the mixing temperature is not particularly limited, and may be, for example, 10° C. or higher and 40° C. or lower, but heating may be used to increase the mixing speed.
  • the mixing time is not particularly limited, but preferably 10 seconds or more and 60 minutes or less, more preferably 30 seconds or more and 10 minutes or less. From the viewpoint of suppressing bubble generation during mixing, mixing may be performed under vacuum.
  • Green sheet for forming ceramic sintered bodies Another aspect of the present invention relates to a green sheet for forming a ceramic sintered body (hereinafter also simply referred to as a "green sheet") formed from the above dispersion for forming a ceramic sintered body. That is, the green sheet according to this embodiment is characterized in that it is formed from the above-mentioned dispersion for forming a ceramic sintered body having a pH of 4.0 or more at 25°C.
  • the above-mentioned dispersion for forming a ceramic sintered body has a pH at 25°C of 4.0 or more (preferably in the above-mentioned preferred pH range at 25°C).
  • examples include a green sheet formed from a body and containing (A) component: ceramic particles, (B) component: resin, and (C) component: plasticizer.
  • the green sheet according to a more preferred embodiment of the present invention has a pH at 25°C of 4.0 or more (preferably in the above-mentioned preferred pH range at 25°C), and has a pH at 25°C as described above.
  • Examples include a green sheet formed from a dispersion for forming a ceramic sintered body having a viscosity within a range, and containing (A) component: ceramic particles, (B) component: resin, and (C) component: plasticizer. .
  • the green sheet may further contain other components (for example, the above-mentioned (E) component, (F) component, and (G) component) as necessary.
  • (A) component, (B) component, (C) component, and other components are for forming the above-mentioned ceramic sintered body. As per the dispersion.
  • the content ratio of component (A) to component (B) in the green sheet and the content ratio of component (A) to component (C) in the green sheet are not particularly limited, but are preferable.
  • the ranges are the same as those described above for the dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • the film thickness (dry film thickness) of the green sheet is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, more preferably 10 ⁇ m or more and 450 ⁇ m or less, and even more preferably 20 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the method for producing the green sheet is not particularly limited, and any known method can be used. Among these, the coating method is preferred.
  • a method including a step of applying the above dispersion for forming a ceramic sintered body preferably a step of applying the above dispersion for forming a ceramic sintered body to a base material
  • a step of obtaining a dispersion for forming a ceramic sintered body by a dispersion manufacturing method preferably, a step of applying the obtained dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • Examples include a method including a step of coating the base material.
  • the coating method is not limited, and any known method can be used. Examples include an applicator coating method, a bar coating method, a die coater method, a comma coating method, a gravure roll coater method, a blade coater method, a spray coater method, an air knife coating method, a dip coating method, a transfer method, and the like.
  • the coating film thickness (wet film thickness) of the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 50 ⁇ m or more, and even more preferably 100 ⁇ m or more.
  • the coating film thickness (wet film thickness) of the dispersion for forming a ceramic sintered body is not particularly limited, but is preferably 2000 ⁇ m or less, more preferably 1800 ⁇ m or less, and even more preferably 1500 ⁇ m or less. Within these ranges, a dispersion that requires less load in the drying process and can be manufactured at low cost can be obtained.
  • examples of the range of the coating film thickness (wet film thickness) of the dispersion for forming a ceramic sintered body include 10 ⁇ m or more and 2000 ⁇ m or less, 50 ⁇ m or more and 1800 ⁇ m or less, and 100 ⁇ m or more and 1500 ⁇ m or less. but not limited to.
  • the application is preferably performed by applying the dispersion for forming a ceramic sintered body onto the base material.
  • the base material is not particularly limited, but for example, resin films such as polyolefin films (polyethylene films, polypropylene films, etc.), polyester films (polyethylene terephthalate (PET) films, polyethylene naphthalate films, etc.), polyvinyl chloride films are preferably used. It will be done.
  • the base material may be used only for producing the green sheet, or after production, it may be used, for example, as a support for improving handling properties, a protective film, etc.
  • the film thickness of the base material is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m or more, more preferably 20 ⁇ m or more.
  • the thickness of the base material is not particularly limited, but is preferably 300 ⁇ m or less, more preferably 150 ⁇ m or less. Within these ranges, the supportability of the green sheet, the windability into a roll, etc. are further improved. For these reasons, examples of the range of the film thickness of the base material include, but are not limited to, 10 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less, 20 ⁇ m or more and 150 ⁇ m or less, and the like.
  • drying conditions are not particularly limited, and any suitable conditions can be adopted as appropriate.
  • Prepreg material for forming ceramic sintered bodies Another aspect of the present invention relates to a prepreg material for forming a ceramic sintered body (hereinafter also simply referred to as "prepreg material"), which is formed using the above dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • the prepreg material refers to a semi-cured composite material made by impregnating ceramic fibers with a resin or a resin-containing composition.
  • the prepreg material may be a semi-cured composite material produced by impregnating it with a resin or a resin-containing composition and then further drying it if necessary.
  • the prepreg material is formed from ceramic fibers and the above-mentioned dispersion for forming a ceramic sintered body having a pH at 25°C of 4.0 or more (preferably in the above-mentioned preferred pH range at 25°C). It is preferable to include a resin-containing composition comprising (A) component: ceramic particles, (B) component: resin, and (C) component: plasticizer.
  • the prepreg material includes ceramic fibers, a ceramic sintered material having a pH at 25°C of 4.0 or more (preferably in the above preferred pH range at 25°C), and a viscosity in the above preferred range at 25°C.
  • a resin-containing composition formed from the body-forming dispersion which includes (A) component: ceramic particles, (B) component: resin, and (C) component: plasticizer.
  • the resin-containing composition may further contain other components (for example, the above-mentioned components (E), (F), and (G)) as necessary.
  • (A) component, (B) component, (C) component, and other components are for forming the above-mentioned ceramic sintered body. As per the dispersion.
  • the content ratio of component (A) and component (B) in the resin-containing composition and the content ratio of component (A) and component (C) in the resin-containing composition are each subject to particular restrictions. However, the preferred ranges are the same as those described above for the dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • the ceramic fiber is not particularly limited as long as it is a fiber made essentially of ceramic.
  • the content of ceramic in the ceramic fiber is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and preferably 100% by mass, based on the total mass of the ceramic fiber. More preferred (upper limit: 100% by mass).
  • the content ratio of ceramic in the ceramic fiber can be evaluated by weight change etc. by thermogravimetric analysis.
  • the ceramic constituting the ceramic fiber is not particularly limited, and may include materials used for known ceramic fibers. Examples include glass, silicon carbide, alumina, silica, mullite, and carbon. Further, examples thereof include oxides or composite oxides of Si, Ti, Zr, Mg, Hf, Al, and rare earth elements described in International Publication No. 2012/077787.
  • the ceramics constituting the ceramic fibers may be used alone or in combination of two or more.
  • the ceramic fiber is a fiber base material.
  • glass cloth alumina fiber base material, SiC fiber base material, carbon fiber base material, and fiber base materials containing alumina and SiC are preferred.
  • the ceramic fiber As the ceramic fiber, a commercially available product or a manufactured product may be used. Commercially available products include, but are not particularly limited to, product name: Nextel (registered trademark) 720 woven fabric type EF-11 manufactured by 3M Company.
  • Ceramic fibers may be used alone or in combination of two or more.
  • a preferred embodiment of the present invention is formed using the above green sheet for forming a ceramic sintered body (a green sheet for forming a ceramic sintered body formed from the above dispersion for forming a ceramic sintered body).
  • a prepreg material for forming a ceramic sintered body relates to a prepreg material for forming a ceramic sintered body. That is, the prepreg material according to this aspect is characterized in that it is formed using a green sheet formed using the above dispersion for forming a ceramic sintered body having a pH of 4.0 or more at 25°C. do.
  • the prepreg material according to this embodiment is preferably formed using a green sheet and ceramic fibers.
  • the green sheet constitutes the resin-containing composition.
  • the method for manufacturing the prepreg material according to this embodiment is not particularly limited, and any known method can be used.
  • a method including a step of laminating a fiber base material and the above green sheet, a step of obtaining a green sheet by the above green sheet manufacturing method, and a step of laminating a fiber base material and the obtained green sheet examples include methods including the following.
  • a method including a step of laminating a fiber base material and the above green sheet under heat and pressure a step of obtaining a green sheet by the above green sheet manufacturing method, a fiber base material and the obtained green sheet.
  • Examples include a method including a step of laminating under heat and pressure.
  • the green sheet may be laminated with heat and pressure from one side of the fiber base material, or may be laminated with heat and pressure from both sides of the fiber base material.
  • Another preferred embodiment of the present invention relates to a prepreg material for forming a ceramic sintered body, which is formed by impregnating ceramic fibers with the above dispersion for forming a ceramic sintered body. That is, the prepreg material according to this aspect is characterized in that it is formed by impregnating ceramic fibers with the above dispersion for forming a ceramic sintered body having a pH of 4.0 or more at 25°C.
  • the method for manufacturing the prepreg material according to this embodiment is not particularly limited, and any known method can be used.
  • the method includes a step of impregnating ceramic fibers with the obtained dispersion for forming a ceramic sintered body and removing the solvent.
  • the impregnation method is not particularly limited, but can be performed by, for example, dipping, coating, etc., and may be repeated multiple times as necessary.
  • the method for removing the solvent is not particularly limited, but it can be carried out, for example, by evaporating the solvent by a known drying process.
  • the manufacturing method of prepreg material includes the steps of laminating a fiber base material and a green sheet under heat and pressure, impregnating ceramic fibers with a dispersion for forming a ceramic sintered body, and removing the solvent by evaporation in a drying step.
  • the method may also include a step.
  • the prepreg material may further include other members.
  • ⁇ Ceramic sintered body> Another aspect of the present invention relates to a ceramic sintered body formed using the above dispersion for forming a ceramic sintered body.
  • a preferred embodiment of the present invention relates to a ceramic sintered body formed from the above prepreg agent for forming a ceramic sintered body.
  • the method for manufacturing the ceramic sintered body is not particularly limited, but includes, for example, a method including a step of sintering the prepreg material described above, a step of obtaining a prepreg material by the method for manufacturing the prepreg material described above, and a method including the step of producing a prepreg material using the obtained prepreg material.
  • Examples include a method including a step of sintering.
  • the resin having a hydroxyl group includes polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), polyvinyl propyral, polyvinyl acetal, polyvinyl formal, hydroxyl group-containing glyoxal resin, hydroxyl group-containing acrylic resin, phenol resin, hydroxyl group-containing polyvinylpyrrolidone (The dispersion for forming a ceramic sintered body according to [5], comprising at least one resin selected from the group consisting of PVP), hydroxyl group-containing polyester, hydroxyl group-containing silicone, and hydroxyl group-containing polycarboxylic acid.
  • PVA polyvinyl alcohol
  • PVB polyvinyl butyral
  • polyvinyl propyral polyvinyl acetal
  • polyvinyl formal hydroxyl group-containing glyoxal resin
  • acrylic resin phenol resin
  • phenol resin hydroxyl group-containing polyvinylpyrrolidone
  • the component (C) contains at least one compound selected from the group consisting of ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerin, triethanolamine, and dibutyl phthalate, [1] The dispersion for forming a ceramic sintered body according to any one of [6]. [8] The dispersion for forming a ceramic sintered body according to any one of [1] to [7], further comprising component (E): an acid, and component (F): a thickener. [9] A green sheet for forming a ceramic sintered body, which is formed from the dispersion for forming a ceramic sintered body according to any one of [1] to [8].
  • a prepreg material for forming a ceramic sintered body which is formed using the green sheet for forming a ceramic sintered body according to [9].
  • a prepreg material for forming a ceramic sintered body which is formed by impregnating ceramic fiber with the dispersion for forming a ceramic sintered body according to any one of [1] to [8].
  • alumina particles 1 As alumina particles 1, alumina particles (product name: WA#30000, manufactured by Fujimi Inc., powder) having an average secondary particle diameter of 0.3 ⁇ m were prepared.
  • alumina particles 2 As alumina particles 2, alumina particles (powder) having an average secondary particle diameter of 0.4 ⁇ m were prepared.
  • SiC particles A 20% by mass aqueous dispersion of silicon carbide (SiC) particles (product name: GC#40000, average secondary particle diameter 0.36 ⁇ m, manufactured by Fujimi Incorporated, powder) was prepared, and a 1M NaOH aqueous solution was adjusted to pH 10. It was added so that it became 0. Next, a 30% by mass aqueous dispersion of sodium aluminate was prepared, and the sodium aluminate aqueous dispersion was added in an amount such that the amount of sodium aluminate was 25 parts by mass per 100 parts by mass of SiC particles, and 9.9% by mass hydrochloric acid.
  • the aqueous solution was added over 45 minutes with stirring so that the pH was maintained in the range of 9.0 to 11.0. Thereafter, after further stirring for 45 minutes, a 9.9% by mass aqueous hydrochloric acid solution was added to adjust the pH to 10.5, thereby preparing an aqueous dispersion containing particles. Thereafter, a 9.9% by mass aqueous hydrochloric acid solution was added to adjust the pH to 3.0, and the mixture was concentrated by suction filtration. An aqueous dispersion 4a having a concentration of 50% by mass of secondary particles having a diameter of 0.48 ⁇ m was obtained. Note that the pH was measured at 25° C. using a pH meter (model number: F-71) manufactured by Horiba, Ltd.
  • aqueous dispersion 4a obtained above was collected and dropped onto a filter (Nuclipore 5 ⁇ m) (manufactured by WHATMAN). Subsequently, suction filtration was performed, and then the powder was washed on the filter using 10 mL of pure water, and the particles were dried. Then, the dried particles were collected on a Si wafer and analyzed using a scanning electron microscope SU-8000 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation. y) Observation went.
  • the dried particles were collected on a carbon tape and subjected to EELS (Electron Energy Loss Spectroscopy) analysis using TITAN 80-300 manufactured by FEI.
  • EELS Electro Energy Loss Spectroscopy
  • C, Al, and O are selected as the elements to be observed, and the EDX spectrum of Al is observed, and the positions where the EDX spectra of C, Al, and O are observed, and the SEM observation.
  • the SiC particle was coated with a component containing Al and O.
  • the observed EELS spectrum has a spectral shape unique to the EELS standard spectrum of aluminum hydroxide (Al(OH) 3 ) (different from the spectra of Al and other Al- and O-containing compounds). shape), it was determined that the component containing Al and O contained Al(OH) 3 .
  • Dispersion 1 Prepare an aqueous dispersion containing the above alumina particles 1 with a concentration of 55% by mass, and add 100g of the aqueous dispersion containing alumina particles 1 with a concentration of 55% by mass to 10g of an aqueous hydrochloric acid solution with a concentration of 2.5% by mass while stirring. In this way, an aqueous dispersion 1a of alumina particles was obtained.
  • Dispersion medium 2 In the preparation of Dispersion 1, the alumina particles used were changed from alumina particles 1 to the above-mentioned alumina particles 2, and the aqueous hydrochloric acid solution used and its amount were changed from 10 g of an aqueous hydrochloric acid solution with a concentration of 2.5% by mass to 0.5% by mass. Dispersion 2 having a pH of 5.5 was obtained in the same manner except that 10 g of a mass % hydrochloric acid aqueous solution was used.
  • Dispersion 3 having a pH of 4.7 was obtained in the same manner as in the preparation of Dispersion 2, except that the amount of the aqueous hydrochloric acid solution used was increased.
  • Dispersion 4 having a pH of 4.4 was obtained in the same manner as in the preparation of Dispersion 1, except that water dispersion 4a obtained above was used instead of water dispersion 1a.
  • Dispersion 5 having a pH of 3.4 was obtained in the same manner as in the preparation of Dispersion 1 except that the amount of the aqueous hydrochloric acid solution used was increased.
  • Dispersion 6 having a pH of 3.2 was obtained in the same manner as in the preparation of Dispersion 1 except that the amount of the aqueous hydrochloric acid solution used was increased.
  • Dispersion 7 having a pH of 3.6 was obtained in the same manner as in the preparation of Dispersion 2, except that the amount of the aqueous hydrochloric acid solution used was increased.
  • Dispersion 8 having a pH of 3.0 was obtained in the same manner as in the preparation of Dispersion 2, except that the amount of the aqueous hydrochloric acid solution used was increased.
  • Dispersion 9 In the preparation of dispersion 4, after further adding an aqueous hydrochloric acid solution with a concentration of 2.5% by mass to the aqueous dispersion 4a, the resulting aqueous dispersion and a polyvinyl acetal aqueous solution with a concentration of 20% by mass as a resin (product name Dispersion 9 with a pH of 3.9 was prepared in the same manner except that S-LEC (registered trademark) KW-3, manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., weight average molecular weight 13,000) and polyethylene glycol as a plasticizer were mixed. Obtained.
  • S-LEC registered trademark
  • KW-3 manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., weight average molecular weight 13,000
  • the obtained dispersions 1 to 9 are (A) component: ceramic particles (alumina particles 1, alumina particles 2, or aluminum hydroxide coated SiC particles), (B) component: polyvinyl acetal, (C) component: polyethylene glycol , component (D): water, and component (E): hydrochloric acid.
  • the weight average molecular weight of the resin used in the preparation of the above dispersion was measured as a value in terms of polyethylene oxide by gel permeation chromatography (GPC) under the following measurement conditions: ⁇ GPC measurement conditions ⁇ Sample concentration: 0.1% by mass Column: “TSKgel GMPWXL” manufactured by Tosoh Corporation Detector: Differential refractometer Eluent: 100mM sodium nitrate aqueous solution Flow rate: 1mL/min Measurement temperature: 40°C Sample injection volume: 200 ⁇ L Measuring device: “HLC-8320GPC” manufactured by Tosoh Corporation.
  • each dispersion was adjusted by kneading the mixture for 2 minutes using a 300-ml (Sinky-310, manufactured by Shinky Co., Ltd.), leaving it to stand at room temperature for 24 hours, and then kneading it again for 4 minutes. Then, by forming a sheet of each dispersion after adjusting the viscosity onto a PET film (thickness: 100 ⁇ m) using an applicator with a 900 ⁇ m gap, green Sheets 1 to 9 were obtained.
  • a 300-ml Tinky-310, manufactured by Shinky Co., Ltd.
  • aqueous dispersion from alumina particles and water
  • alumina particles product name: WA#30000, manufactured by Fujimi Incorporated, average secondary particle diameter 0.3 ⁇ m
  • a dispersion was prepared.
  • 100 g of the aqueous dispersion of alumina particles having a concentration of 25% by mass was added to 5g of an aqueous hydrochloric acid solution having a concentration of 2.5% by mass with stirring.
  • a dispersion was prepared in the same manner as Dispersion 1 except that polyethylene glycol was not added. Using this prepared dispersion, a green sheet was manufactured by a method similar to the method for manufacturing the green sheet described above so that the thickness of the obtained green sheet was 150 ⁇ m. The green sheet was manufactured as a laminate of a PET film and a green sheet. By cutting the obtained laminate of the PET film and the green sheet and peeling off the PET film, a green sheet for testing with a length of 5 cm on the long side x 1.5 cm on the short side x 150 ⁇ m in thickness was prepared. A bending test was conducted in which the sheet was bent at the center of the long side.
  • the obtained green sheet had low flexibility and could not be bent at an angle of 170° while maintaining its structure.
  • a green sheet was manufactured using a method similar to the method for manufacturing the green sheet described above so that the thickness of the obtained green sheet was 150 ⁇ m.
  • the produced green sheet was subjected to a bending test in the same manner, it was possible to bend it at an angle of 170° while maintaining the structure. From this, it was confirmed that in the green sheet 1 for forming a ceramic sintered body formed from the dispersion 1, polyethylene glycol improves the flexibility of the green sheet and functions as a plasticizer.
  • a dispersion 10 having a pH of 3.5 was prepared in the same manner except that the amount of polyethylene glycol as a plasticizer was changed to 0 g, and using this dispersion 10, A green sheet 10 was manufactured in the same manner as the green sheet 5 described above.
  • the green sheet 10 was evaluated for the presence or absence of bleed-out in the same manner as above, and the evaluation was "A", with no bleed-out observed. From this result, it is considered that the bleed-out component in the above evaluation is mainly polyethylene glycol, which is a plasticizer. Note that when a bending test was conducted using the dispersion 10 in the same manner as above, the green sheet formed from the dispersion 10 could not be bent at an angle of 170° while maintaining its structure.
  • Prepreg material 1-1 A laminate of the PET film and green sheet 1 obtained above, and a ceramic fiber (manufactured by 3M Company, product name: Nextel (registered trademark) 720 fabric type EF-11) were added to the green sheet 1 and the ceramic fiber.
  • a prepreg material 1-1 with a PET film was obtained by laminating the fibers so that they were in contact with each other.
  • prepreg material 5 In the production of prepreg material 1-1, PET film was produced in the same manner except that the laminate of PET film and green sheet 1 used was changed to a laminate of the PET film obtained above and green sheet 5. A prepreg material 5 in a state of being attached was obtained.
  • Prepreg material 1-2 After impregnating a ceramic fiber (manufactured by 3M Company, product name: Nextel (registered trademark) 720 fabric type EF-11) with the above dispersion 1, the surplus material is removed by passing the ceramic fiber between two bar coaters. The dispersion was removed and dried to obtain prepreg material 1-2.
  • a ceramic fiber manufactured by 3M Company, product name: Nextel (registered trademark) 720 fabric type EF-11
  • a sintered body 5 was obtained in the same manner as in the production of the sintered body 1-1, except that the prepreg material 1-1 with the PET film was changed to the prepreg material 5 with the PET film attached.
  • sintered body 1-2 In the production of sintered body 1-1, the same except that prepreg material 1-1 with PET film was changed to prepreg material 1-2 without PET film, and the PET film was not peeled off. Then, a sintered body 1-2 was obtained.

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Abstract

本発明は、セラミック粒子、樹脂および可塑剤を含むセラミック焼結体形成用分散体において、セラミック焼結体の形成途中における一部の成分のブリードアウトの発生を抑制する手段を提供する。本開示は、下記(A)~(D)成分を含み、25℃でのpHが4.0以上である、セラミック焼結体形成用分散体に関する: (A)成分:セラミック粒子、 (B)成分:樹脂、 (C)成分:可塑剤、 (D)成分:水。

Description

セラミック焼結体形成用分散体、セラミック焼結体形成用グリーンシート、セラミック焼結体形成用プリプレグ材、およびセラミック焼結体
 本発明は、セラミック焼結体形成用分散体、セラミック焼結体形成用グリーンシート、セラミック焼結体形成用プリプレグ材、およびセラミック焼結体に関する。
 セラミック材料は、その種類に応じて、硬度、機械的強度、耐熱性、耐衝撃性、耐摩耗性、耐酸化性もしくは耐食性に優れること、または熱膨張係数が小さいこと等の利点を有している。このことから、セラミック材料は、電子部品、高温構造部材等の種々の用途での応用が期待されている。また、さらなる高機能化および/または生産効率の向上等の目的から、セラミックを含む複合材料が検討されている。セラミックを含む複合材料としては、例えば、複数のセラミックの複合材料、セラミックと、他の材料との複合材料等が挙げられる。かようなセラミック材料としては、セラミックを含む分散体を用いて形成されるものが挙げられる。
 例えば、国際公開第2012/077787号(米国特許出願公開第2013/0316891号明細書に対応)には、酸化物または複合酸化物よりなる繊維と、酸化物または複合酸化物よりなるマトリックスとを複合化して得られる酸化物基複合材料が開示されている。また、当該複合材料の製造方法として、繊維シートに、マトリックス成分の粉末を分散させた分散体を含浸させた後、乾燥および焼成を行うことが開示されている。
 例えば、特開2008-024585号公報(米国特許出願公開第2010/0081556号明細書に対応)には、ムライト-アルミナ粉末を有するセラミック粉末混合物と、アルミナ前駆体溶液とを含む、ムライト-アルミナセラミック基質が開示されている。また、セラミック繊維に、セラミック粉末基質を含浸させて得られる、酸化物ベースのセラミック基複合材が開示されている。
 例えば、特開2017-222544号公報には、ムライト繊維からなる骨材と、ムライト繊維間に充填されたムライトからなるマトリックスと、を含むセラミック基複合材料が開示されている。また、セラミック基複合材料の製造方法として、骨材を構成するムライト繊維に、ムライト前駆体溶液を含浸させて、ムライト繊維の繊維間にムライトからなるマトリックスを充填することを含む方法が開示されている。
 Peng-Yuan Lee and Toyohiko Yano, “The Influence of Matrix and Fiber/ Matrix Interface on Mechanical Properties of Alumina/ Alumina Composites”, Journal of the Ceramic Society of Japan, Supplement 112-1, PacRim5 Special Issue, 112 [5] S333-S337 (2004)には、Al繊維、またはモナザイト(LaPO)をコートしたAl繊維を、α-Alを含む分散体、またはα-Alと、モナザイトとを含む分散体に浸漬した後、乾燥およびホットプレスを行うことで、複合材料を製造することが開示されている。
 しかしながら、本発明者らは、国際公開第2012/077787号(米国特許出願公開第2013/0316891号明細書に対応)、特開2008-024585号公報(米国特許出願公開第2010/0081556号明細書に対応)、特開2017-222544号公報、およびPeng-Yuan Lee and Toyohiko Yano, “The Influence of Matrix and Fiber/ Matrix Interface on Mechanical Properties of Alumina/ Alumina Composites”, Journal of the Ceramic Society of Japan, Supplement 112-1, PacRim5 Special Issue, 112 [5] S333-S337 (2004)に記載のセラミック材料を製造方法では、セラミックを含む分散体またはセラミック前駆体を含む分散体を用いたセラミック焼結体の形成途中で、一部の成分のブリードアウトが発生し、成分の不均一化が生じるとの問題があることを見出した。
 そこで、本発明は、セラミック粒子、樹脂および可塑剤を含むセラミック焼結体形成用分散体において、セラミック焼結体の形成途中における一部の成分のブリードアウトの発生を抑制する手段を提供することを目的とする。
 本発明の上記課題を解決しうる一態様は、下記(A)~(D)成分を含み、25℃でのpHが4.0以上である、セラミック焼結体形成用分散体:
 (A)成分:セラミック粒子、
 (B)成分:樹脂、
 (C)成分:可塑剤、
 (D)成分:水、
に関する。
 以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明は、以下の実施形態のみには限定されず、特許請求の範囲内で種々改変することができる。本明細書に記載される実施形態は、任意に組み合わせることにより、他の実施形態とすることができる。
 本明細書において、特記しない限り、操作および物性等の測定は室温(20℃以上25℃以下)/相対湿度40%RH以上50%RH以下の条件で行う。
 <セラミック焼結体形成用分散体>
 本発明の一態様は、下記成分(A)~(D)を含み、25℃でのpHが4.0以上である、セラミック焼結体形成用分散体:
 成分(A):セラミック粒子、
 成分(B):樹脂、
 成分(C):可塑剤、
 成分(D):水、
に関する。すなわち、当該態様は、セラミック粒子と、樹脂と、可塑剤と、水とを含み、25℃でのpHが4.0以上である、セラミック焼結体形成用分散体に関する。本態様によれば、セラミック粒子、樹脂および可塑剤を含むセラミック焼結体形成用分散体において、セラミック焼結体の形成途中における一部の成分のブリードアウトの発生を抑制する手段が提供されうる。
 本発明者らは、本発明によって上記課題が解決されるメカニズムを以下のように推定している。
 国際公開第2012/077787号(米国特許出願公開第2013/0316891号明細書に対応)、特開2008-024585号公報(米国特許出願公開第2010/0081556号明細書に対応)、特開2017-222544号公報、およびPeng-Yuan Lee and Toyohiko Yano, “The Influence of Matrix and Fiber/ Matrix Interface on Mechanical Properties of Alumina/ Alumina Composites”, Journal of the Ceramic Society of Japan, Supplement 112-1, PacRim5 Special Issue, 112 [5] S333-S337 (2004)では、セラミックを含む分散体またはセラミック前駆体を含む分散体のpH範囲は限定されておらず、pHが一定以下である分散体を用いてセラミック焼結体を形成する場合がある。しかしながら、分散体がセラミック粒子と、樹脂と、可塑剤とを含む場合に、pHが一定以下であると、当該分散体中で樹脂が分解して低分子化が生じる。そして、この分散体を用いて形成される、グリーンシートやプリプレグ材等の未焼結の中間材料において、樹脂の3次元ネットワークの解消が進行し易くなる。その結果、樹脂による他の添加成分の拡散抑制効果が弱まり、少なくとも可塑剤の拡散は生じ易くなることで、ブリードアウトが生じ易くなる。一方、本発明の一態様に係るセラミック焼結体形成用分散体は、セラミック粒子と、樹脂と、可塑剤と、水とを含み、その25℃でのpHは4.0以上に限定される。その結果、樹脂の分解が生じ難くなり、樹脂の3次元ネットワークはより良好に維持されることから、ブリードアウトが抑制されることとなる。
 なお、上記メカニズムは推測に基づくものであり、その正誤が本発明の技術的範囲に影響を及ぼすものではない。
 [(A)成分:セラミック粒子]
 本発明の一実施形態に係るセラミック焼結体形成用分散体は、(A)成分としてセラミック粒子を含む。本明細書において、セラミック粒子とは、セラミックを含む粒子を表す。(A)成分は、セラミック焼結体形成用分散体を用いて形成されるセラミック焼結体の少なくとも一部を構成する。
 (A)成分として使用されうるセラミック粒子の総質量に対するセラミックの含有量は、特に制限されないが、50質量%以上であることが好ましく、70質量%以上であることがより好ましく、90質量%以上であることがさらに好ましい(上限100質量%)。セラミックの含有量は、熱重量分析による重量変化により評価することができる。
 (A)成分として使用されうるセラミック粒子に含まれるセラミックは、特に制限されない。セラミック粒子に含まれるセラミックとしては、例えば、炭素のみから構成される化合物、酸化物、水酸化物、炭化物、炭酸塩、窒化物、ハロゲン化物、リン酸塩、ホウ化物等が挙げられる。酸化物としては、特に制限されないが、例えば、酸化ケイ素、酸化アルミニウム(アルミナ、Al)、ムライト、酸化銅、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化スズ、酸化カドミウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム等が挙げられる。水酸化物としては、特に制限されないが、例えば、水酸化アルミニウム(Al(OH))等が挙げられる。炭化物としては、特に制限されないが、例えば、炭化ケイ素(SiC)、炭化ホウ素等が挙げられる。窒化物としては、特に制限されないが、例えば、窒化ケイ素、窒化ガリウム、窒化チタン、窒化リチウム等が挙げられる。また、セラミック粒子に含まれるセラミックとしては、例えば、国際公開第2012/077787号に記載のSi、Ti、Zr、Mg、Hf、Al、希土類元素の酸化物または複合酸化物等が挙げられる。セラミック粒子は、これらのセラミックを単独で含んでいてもよく、または2種以上組み合わせて含んでいてもよい。
 本発明の好ましい一実施形態において、(A)成分は、酸化物、炭化物、窒化物、およびホウ化物からなる群より選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子を含む。(A)成分の総質量に対する、酸化物、炭化物、窒化物、およびホウ化物からなる群より選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子の含有量の割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(A)成分であるセラミック粒子は、酸化物、炭化物、窒化物、およびホウ化物からなる群より選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子であることがさらに好ましい。
 本発明のより好ましい一実施形態において、(A)成分は、酸化物および炭化物からなる群より選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子を含む。(A)成分の総質量に対する、酸化物および炭化物からなる群より選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子の含有量の割合は、(A)成分の総質量に対して、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(A)成分であるセラミック粒子は、酸化物および炭化物からなる群より選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子であることがさらに好ましい。
 本発明のさらに好ましい一実施形態において、炭化物を含むセラミックス粒子は、炭化ケイ素を含むセラミック粒子を含む。炭化物を含むセラミックス粒子の総質量に対する、炭化ケイ素を含むセラミック粒子の含有量の割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(A)成分中の炭化物を含むセラミックス粒子は、炭化ケイ素を含むセラミック粒子であることがさらに好ましい。
 本発明のさらに好ましい一実施形態において、酸化物を含むセラミック粒子は、アルミナおよびムライトからなる群よる選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子を含む。酸化物を含むセラミック粒子の総質量に対する、アルミナおよびムライトからなる群よる選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子の含有量の割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(A)成分中の酸化物を含むセラミック粒子は、アルミナおよびムライトからなる群より選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子であることがさらに好ましい。
 (A)成分として使用されうるセラミック粒子は、被覆されていない粒子であってもよく、被覆層で被覆されている粒子(被覆粒子)であってもよく、これらの組み合わせであってもよい。ここで、「被覆されている」とは、粒子の少なくとも一部が被覆層によって被覆されていることを表す。被覆層としては、特に制限されないが、水酸化アルミニウムを含む被覆層が好ましい。被覆方法としては、特に制限されず、公知の方法が用いられうる。水酸化アルミニウムを含む被覆層で被覆された炭化ケイ素粒子としては、特に制限されないが、例えば、国際公開第2019/065956号等に記載の公知の方法や条件を適宜採用することで製造することができる。また、被覆粒子の組成および構造は、例えば、SEM(Scanning Electron Microscope)-EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)観察、TEM(Transmission Electron Microscope)-EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)観察、EELS(Electron Energy Loss Spectroscopy)分析等によって、必要に応じて複数の測定を組み合わせることで分析することができる。
 (A)成分として使用されうるセラミック粒子は、表面処理がなされていてもよい。表面処理の種類、方法等は、特に制限されず、公知の表面処理の種類、方法等を適宜採用することができる。
 (A)成分の好ましい例としては、酸化物粒子、炭化物粒子、被覆層で被覆された酸化物粒子、被覆層で被覆された炭化物粒子等が挙げられる。具体例としては、特に制限されないが、例えば、酸化ケイ素粒子、ムライト粒子、アルミナ粒子、酸化銅粒子、酸化鉄粒子、酸化ニッケル粒子、酸化スズ粒子、酸化カドミウム粒子、酸化亜鉛粒子、酸化ジルコニウム粒子、炭化ケイ素粒子、炭化ホウ素粒子、被覆層で被覆されたこれらの粒子等が挙げられる。これらの中でも、ムライト粒子、アルミナ粒子、炭化ケイ素粒子、水酸化アルミニウムを含む被覆層で被覆された炭化ケイ素粒子(水酸化アルミニウム被覆SiC粒子)がより好ましい。また、アルミナ粒子、炭化ケイ素粒子、水酸化アルミニウムを含む被覆層で被覆された炭化ケイ素粒子(水酸化アルミニウム被覆SiC粒子)がさらに好ましい。そして、アルミナ粒子が特に好ましい。そして、水酸化アルミニウム被覆SiC粒子が特に好ましい。
 (A)成分として使用されうるセラミック粒子の形状は、特に制限されず、球形状であってもよいし、非球形状であってもよい。非球形状の具体例としては、三角柱や四角柱などの多角柱状、円柱状、円柱の中央部が端部よりも膨らんだ俵状、円盤の中央部が貫通しているドーナツ状、板状、中央部にくびれを有するいわゆる繭型形状、複数の粒子が一体化しているいわゆる会合型球形状、複数の粒子がほぼ一列につながった数珠型形状、表面に複数の突起を有するいわゆる金平糖形状、ラグビーボール形状、ラグビーボール形状よりもさらに細い針型形状等、種々の形状が挙げられ、特に制限されない。
 (A)成分として使用されうるセラミック粒子の平均一次粒子径は、特に制限されないが、0.001μm以上であることが好ましく、0.005μm以上であることがより好ましく、0.01μm以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、セラミックス粒子の凝集がより抑制され、より高い分散性を有する分散体が得られる。(A)成分として使用されうるセラミック粒子の平均一次粒子径は、特に制限されないが、2.0μm以下であることが好ましく、1.5μm以下であることがより好ましく、1.0μm以下であることがさらに好ましく、0.5μm以下であることが特に好ましい。これらの範囲であると、セラミックス粒子の沈降がより抑制され、より高い分散性を有する分散体が得られる。セラミック粒子の平均一次粒子径は、BET法で3回連続測定した値から算出したセラミック粒子の比表面積(SA)の平均値に基づき、セラミック粒子の真密度の値を使用し、セラミック粒子の形状が真球であると仮定して算出することができる。セラミック粒子の比表面積の測定は、例えば、マイクロメリテックス社製のFlow SorbII 2300を用いて行うことができる。これらのことから、(A)成分として使用されうるセラミック粒子の平均一次粒子径の範囲の例としては、0.001μm以上2.0μm以下、0.005μm以上1.5μm以下、0.01μm以上1.0μm以下、0.01μm以上0.5μm以下等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これより、本発明の好ましい一実施形態において、(A)成分は、平均一次粒子径が上記範囲内であるセラミック粒子である。
 (A)成分として使用されうるセラミック粒子の平均二次粒子径は、特に制限されないが、0.01μm以上であることが好ましく、0.03μm以上であることがより好ましく、0.05μm以上であることがさらに好ましく、0.1μm以上であることが特に好ましい。これらの範囲であると、分散体の過度な増粘の発生の可能性がより低下し、塗工あるいは含浸に、より適した分散体が得られる。(A)成分として使用されうるセラミック粒子の平均二次粒子径は、特に制限されないが、3μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましく、1.5μm以下であることがさらに好ましく、1μm以下であることが特に好ましい。これらの範囲であると、セラミックス粒子の沈降がより抑制され、より高い分散性を有する分散体が得られる。セラミック粒子の平均二次粒子径の値は、株式会社堀場製作所製の散乱式粒子径分布測定装置LA-950により測定することができる。これらのことから、(A)成分として使用されうるセラミック粒子の平均二次粒子径の範囲の例としては、0.01μm以上3μm以下、0.03μm以上2μm以下、0.05μm以上1.5μm以下、0.1μm以上1μm以下等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これより、本発明の好ましい一実施形態において、(A)成分は、平均二次粒子径が上記範囲内であるセラミック粒子である。
 (A)成分は、市販品を用いても合成品を用いてもよい。セラミック粒子が被覆粒子である場合、被覆粒子の原料となる被覆前粒子もまた、市販品を用いても合成品を用いてもよい。市販品としては、特に制限されないが、例えば、株式会社フジミインコーポレーテッド製の製品名:WA#30000、製品名:GC#40000等が挙げられる。
 (A)成分としては、1種のセラミック粒子を単独で用いてもよく、2種以上のセラミック粒子を組み合わせて用いてもよい。
 セラミック焼結体形成用分散体中の(A)成分の含有量は、特に制限されないが、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、10質量%以上であることがさらに好ましい。この範囲であると、乾燥・脱脂等における他成分の除去量がより少なくなることで、製造コストの面でより優れた分散体が得られる。セラミック焼結体形成用分散体中の(A)成分の含有量は、特に制限されないが、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、90質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、75質量%以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、分散体の過度な増粘の発生の可能性がより低下し、塗工あるいは含浸に、より適した分散体が得られる。これらのことから、セラミック焼結体形成用分散体中の(A)成分の含有量の範囲の例としては、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、0.1質量%以上90質量%以下、1質量%以上80質量%以下、10質量%以上75質量%以下等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 セラミック焼結体形成用分散体は、窒化ホウ素(BN)を含む粒子を含んでいてもよいが、BNを含む粒子を実質的に含まないでも良く、BNを含む粒子を全く含まないでも良い。本明細書において、「BNを含む粒子を実質的に含まない」とは、セラミック焼結体形成用分散体中のBNを含む粒子の含有量が、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、0.1質量%未満であることを表す。セラミック焼結体形成用分散体は、炭化ケイ素(SiC)を含む粒子を含んでいてもよいが、SiCを含む粒子を実質的に含まないでもよく、SiCを含む粒子を全く含まないでもよい。本明細書において、「SiCを含む粒子を実質的に含まない」とは、セラミック焼結体形成用分散体中のSiCを含む粒子の含有量が、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、0.1質量%未満であることを表す。セラミック焼結体形成用分散体は、水酸化アルミニウム被覆SiC粒子を含んでいてもよいが、水酸化アルミニウム被覆SiC粒子を実質的に含まないでもよく、水酸化アルミニウム被覆SiC粒子を全く含まないでもよい。本明細書において、「水酸化アルミニウム被覆SiC粒子を実質的に含まない」とは、セラミック焼結体形成用分散体中の水酸化アルミニウム被覆SiC粒子の含有量が、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、0.1質量%未満であることを表す。
 [(B)成分:樹脂]
 本発明の一実施形態に係るセラミック焼結体形成用分散体は、(B)成分として樹脂を含む。(B)成分は、セラミック焼結体形成用分散体を用いて形成されるグリーンシートのバインダー(バインダー樹脂)を構成し、グリーンシートの成形性を高めることができる。また、(B)成分は、セラミック焼結体形成用分散体を用いて形成されるプリプレグ材の一部を構成し、プリプレグ材のハンドリング性を高めることができる。
 (B)成分としては、特に制限されず、公知の樹脂を使用することができる。これらの中でも、25℃でのpHが4.0以上の条件下で、優れた分散性、高い経時安定性を得ることができるとの観点から、水酸基を有する樹脂(以下、(B1)成分とも称する)が好ましい。(B1)成分としては、ポリビニルアルコール(PVA);ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルプロピラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマール等の変性ポリビニルアルコール(変性PVA);水酸基含有グリオキザール樹脂;水酸基含有アクリル樹脂;フェノール樹脂;水酸基含有ポリビニルピロリドン(PVP);水酸基含有ポリエステル;水酸基含有シリコーン;水酸基含有ポリカルボン酸;等が好ましい例として挙げられるが、これらに制限されない。これらの中でも、取り扱い易さと粘度調整の容易さの観点から、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコールがより好ましく、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルアセタールがさらに好ましく、ポリビニルアセタールが特に好ましい。
 本発明の好ましい一実施形態において、(B)成分は、(B1)成分:水酸基を有する樹脂を含む。(B)成分の総質量に対する、(B1)成分の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(B)成分である樹脂は、(B1)成分であることがさらに好ましい。
 本発明のより好ましい一実施形態において、(B1)成分:水酸基を有する樹脂は、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルプロピラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマール、水酸基含有グリオキザール樹脂、水酸基含有アクリル樹脂、フェノール樹脂、水酸基含有ポリビニルピロリドン(PVP)、水酸基含有ポリエステル、水酸基含有シリコーン、および水酸基含有ポリカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1つ以上の樹脂(以下、(B2)成分とも称する)を含む。(B1)成分の総質量に対する、(B2)成分の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(B)成分中の(B1)成分:水酸基を有する樹脂は、(B2)成分であることがさらに好ましい。(B)成分である樹脂は、(B2)成分であることが特に好ましい。
 (B)成分として使用されうる樹脂の重量平均分子量は、特に制限されないが、1,000以上であることが好ましく、2,000以上であることがより好ましく、5,000以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、グリーンシート、プリプレグ材等の成形性により優れた分散体が得られる。(B)成分として使用されうる樹脂の重量平均分子量は、特に制限されないが、500,000以下であることが好ましく、100,000以下であることがより好ましく、50,000以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、分散体の過度な増粘の発生の可能性がより低下し、塗工あるいは含浸に、より適した分散体が得られる。なお、樹脂の重量平均分子量の値は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法によって測定することができる。これらのことから、(B)成分として使用されうる樹脂の重量平均分子量の範囲の例としては、1,000以上500,000以下、2,000以上100,000以下、5,000以上50,000以下等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これより、本発明の好ましい一実施形態において、(B)成分は、重量平均分子量が上記範囲内である樹脂である。
 (B)成分は、市販品を用いても合成品を用いてもよい。市販品としては、特に制限されないが、例えば、積水化学工業株式会社製の製品名:エスレック(登録商標)KW-3等が挙げられる。
 (B)成分としては、1種の樹脂を単独で用いてもよく、2種以上の樹脂を組み合わせて用いてもよい。
 セラミック焼結体形成用分散体中の(B)成分の含有量は、特に制限されないが、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、0.01質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましい。この範囲であると、グリーンシートの成形性により優れた分散体が得られる。セラミック焼結体形成用分散体中の(B)成分の含有量は、特に制限されないが、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、50質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、乾燥・脱脂等における他成分の除去量がより少なくなることで、製造コストの面でより優れた分散体が得られる。これらのことから、セラミック焼結体形成用分散体中の(B)成分の含有量の範囲の例としては、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、0.01質量%以上50質量%以下、0.1質量%以上30質量%以下、1質量%
以上20質量%以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 (A)成分と、後述する(B)成分との含有量比は、特に制限されない。(B)成分の含有量は、(A)成分 100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましく、2.5質量部以上であることがさらに好ましく、5質量部以上であることが特に好ましい。この範囲であると、グリーンシート、プリプレグ材等の成形性により優れた分散体が得られる。(B)成分の含有量は、(A)成分 100質量部に対して、1,000質量部以下であることが好ましく、100質量部以下であることがより好ましく、50質量部以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、脱脂における樹脂成分の除去量がより少なくなることで、製造コストの面でより優れた分散体が得られる。これらのことから、(B)成分の含有量は、(A)成分 100質量部に対して、0.1質量部以上1,000質量部以下、1質量部以上100質量部以下、2.5質量部以上50質量部以下、5質量部以上50質量部以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 [(C)成分:可塑剤]
 本発明の一実施形態に係るセラミック焼結体形成用分散体は、(C)成分として可塑剤を含む。(C)成分は、セラミック焼結体形成用分散体を用いて形成されるグリーンシート、プリプレグ材等の一部を構成し、グリーンシート、プリプレグ材等の柔軟性を高めることができる。
 本明細書において、可塑剤とは、セラミック焼結体形成用分散体を用いて形成されるグリーンシート、プリプレグ材等の未焼結の中間材料の柔軟性を高める機能を有する化合物を表す。
 可塑剤は、可塑剤を含まない分散体を用いて形成されるグリーンシートと比較して、可塑剤をさらに含む分散体を用いて形成されるグリーンシートを一定の折り曲げ角度で折り曲げた際に、破壊を生じ難くすることができる化合物であることが好ましい。折り曲げ角度は、柔軟性の違いが確認できる角度であれば特に制限されない。しかしながら、可塑剤としては、グリーンシートを170°以上(例えば、170°)の角度で折り曲げた際に、可塑剤として使用する化合物を含まないグリーンシートでは破壊が生じる場合において、可塑剤として使用する化合物を含むグリーンシートでは破壊を生じないようにすることができることが特に好ましい。折り曲げ位置は、例えば、グリーンシートの長辺の中心の位置を折り曲げることで行うことができるが、この位置に限定されるものではない。折り曲げに用いるグリーンシートは、例えば、長辺5cm×短辺1.5cm×厚み150μmのグリーンシートが挙げられるが、このサイズに限定されるものではない。
 (C)成分としては、特に制限されず、公知の可塑剤を使用することができる。これらの中でも、分散体中での可塑剤の分散性の観点から、(C)成分としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリエタノールアミン等の水溶性可塑剤、フタル酸ジブチルのようなフタル酸エステル系可塑剤等の水に不溶でエマルションに移行するタイプの可塑剤等が好ましい例として挙げられるが、これらに制限されない。同様の観点から、(C)成分としては、水溶性可塑剤がより好ましく、多量体である水溶性可塑剤がさらに好ましく、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコールがよりさらに好ましく、ポリエチレングリコールが特に好ましい。ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、およびポリエチレングリコールは、それぞれ、2つ、3つ、および4つ以上のエチレングリコールの多量体である。
 本発明の好ましい一実施形態において、(C)成分は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリエタノールアミン、およびフタル酸ジブチルからなる群より選択される少なくとも1つの化合物(以下、(C1)成分とも称する)を含む。(C)成分の総質量に対する、(C1)成分の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(C)成分である可塑剤は、(C1)成分であることがさらに好ましい。
 本発明の他の好ましい一実施形態において、(C)成分は、多量体である水溶性可塑剤を含む。(C)成分の総質量に対する、多量体である水溶性可塑剤の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(C)成分である可塑剤は、多量体である水溶性可塑剤であることがさらに好ましい。
 本発明のより好ましい一実施形態において、(C)成分は、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、およびポリエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含む。(C)成分の総質量に対する、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、およびポリエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つの化合物の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(C)成分である可塑剤は、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、およびポリエチレングリコールからなる群より選択される少なくとも1つの化合物であることがさらに好ましい。
 (C)成分として使用されうる可塑剤の分子量は、特に制限されないが、樹脂の分子量よりも小さいことが好ましい。可塑剤の原子量の総和は、1,000未満であることが好ましい。例えば、可塑剤の中和滴定法による水酸基価測定が可能である場合には、可塑剤の中和滴定法による水酸基価測定結果から算出した平均分子量は、1,000未満であることが好ましい。可塑剤の中和滴定法による水酸基価測定結果から算出した平均分子量は、JIS K 0070:1992に基づき算出することができる。これらの範囲であると、可塑剤の効果がより向上する。
 本発明の好ましい一実施形態において、(B)成分:樹脂は、重量平均分子量が1,000以上の樹脂であり、(C)成分:可塑剤は、中和滴定法による水酸基価測定結果から算出した平均分子量が1,000未満の可塑剤であることが好ましい。
 (C)成分として使用されうる可塑剤は、市販品を用いても合成品を用いてもよい。市販品としては、特に制限されないが、例えば、富士フイルム和光純薬株式会社製の製品名:ポリエチレングリコール200等が挙げられる。
 (C)成分としては、1種の可塑剤を単独で用いてもよく、2種以上の可塑剤を組み合わせて用いてもよい。
 セラミック焼結体形成用分散体中の(C)成分の含有量は、特に制限されないが、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、0.01質量%以上であることが好ましく、0.1質量%以上であることがより好ましく、1質量%以上であることがさらに好ましい。この範囲であると、グリーンシート、プリプレグ材等の柔軟性に優れる。セラミック焼結体形成用分散体中の(C)成分の含有量は、特に制限されないが、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、50質量%以下であることが好ましく、25質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、脱脂における可塑剤成分の除去量がより少なくなることで、製造コストの面でより優れた分散体が得られる。これらのことから、セラミック焼結体形成用分散体中の(C)成分の含有量は、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、0.01質量%以上50質量%以下、0.1質量%以上25質量%以下、1質量%以上10質量%以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 (C)成分と、(A)成分との含有量比は、特に制限されない。(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であることがより好ましく、2.5質量部以上であることがさらに好ましい。この範囲であると、グリーンシート、プリプレグ材等の柔軟性に優れる。(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、1,000質量部以下であることが好ましく、100質量部以下であることがより好ましく、50質量部以下であることがさらに好ましい。この範囲であると、脱脂における可塑剤成分の除去量がより少なくなることで、製造コストの面でより優れた分散体が得られる。これらのことから、(C)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して、0.1質量部以上1,000質量部以下、1質量部以上100質量部以下、2.5質量部以上50質量部以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 [(D)成分:水]
 本発明の一実施形態に係るセラミック焼結体形成用分散体は、(D)成分として水を含む。(D)成分は、不純物をできる限り含有しない水が好ましい。例えば、遷移金属イオンの合計含有量が100ppb以下である水が好ましい。ここで、(D)成分として使用されうる水の純度は、例えば、イオン交換樹脂を用いる不純物イオンの除去、フィルタによる異物の除去、蒸留等の操作によって高めることができる。具体的には、(D)成分としては、例えば、脱イオン水(イオン交換水)、純水、超純水、蒸留水などを用いることが好ましい。
 [(E)成分:酸]
 本発明の一実施形態に係るセラミック焼結体形成用分散体は、(E)成分として酸をさらに含んでいてもよい。(E)成分は、pH調整剤として用いることが好ましく、(E)成分によれば、分散体のpHをより低下させることができる。
 (E)成分は、特に制限されず、公知の酸を使用することができる。(E)成分としては、有機酸、無機酸が挙げられる。酸は、多量体ではない酸であることが好ましい。多量体ではない酸は、原子量の総和が1,000未満の化合物であることが好ましい。
 有機酸としては、特に制限されないが、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、2-メチル酪酸、n-ヘキサン酸、3,3-ジメチル酪酸、2-エチル酪酸、4-メチルペンタン酸、n-ヘプタン酸、2-メチルヘキサン酸、n-オクタン酸、2-エチルヘキサン酸、安息香酸、グリコール酸、サリチル酸、グリセリン酸、シュウ酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、マレイン酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン酸、乳酸、ジグリコール酸、2-フランカルボン酸、2,5-フランジカルボン酸、3-フランカルボン酸、2-テトラヒドロフランカルボン酸、メトキシ酢酸、メトキシフェニル酢酸、フェノキシ酢酸等のカルボン酸;メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、イセチオン酸等の有機硫酸;等が挙げられる。無機酸としては、特に制限されないが、例えば、炭酸、塩酸、硝酸、リン酸、次亜リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、硫酸、ホウ酸、フッ化水素酸、オルトリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、メタリン酸、ヘキサメタリン酸等が挙げられる。これらの中でも、無機酸であることが好ましく、硝酸、硫酸、塩酸であることがより好ましく、硝酸、塩酸であることがさらに好ましく、塩酸であることが特に好ましい。
 本発明の好ましい一実施形態において、(E)成分として使用されうる酸は、無機酸を含む。(E)成分の総質量に対する、無機酸の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(E)成分である酸は、無機酸であることがさらに好ましい。
 本発明のさらに好ましい一実施形態において、(E)成分は、炭酸、塩酸、硝酸、リン酸、次亜リン酸、亜リン酸、ホスホン酸、硫酸、ホウ酸、フッ化水素酸、オルトリン酸、ピロリン酸、ポリリン酸、メタリン酸、およびヘキサメタリン酸からなる群より選択される少なくとも1つの酸(以下、(E1)成分とも称する)を含む。(E)成分の総質量に対する、(E1)成分の含有割合は、50質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましい(上限100質量%)。(E)成分である酸は、(E1)成分であることがさらに好ましい。
 (E)成分は、市販品を用いても合成品を用いてもよい。
 (E)成分としては、1種の酸を単独で用いてもよく、2種以上の酸を組み合わせて用いてもよい。
 セラミック焼結体形成用分散体中の(E)成分の含有量は、特に制限されないが、セラミック焼結体形成用分散体の25℃でのpHが、後述する好ましい25℃でのpHの範囲内となる量であることが好ましい。
 [(F)成分:増粘剤]
 本発明の一実施形態に係るセラミック焼結体形成用分散体は、(F)成分として増粘剤をさらに含んでいてもよい。(F)成分によって、セラミック焼結体形成用分散体の粘度を調整することができる。
 本明細書において、増粘剤とは、セラミック焼結体形成用分散体の粘度を高める機能を有する化合物を表す。
 増粘剤は、増粘効果試験において、25℃での粘度を1Pa・s以上とすることができる化合物であることが好ましい。また、増粘効果試験において、25℃での粘度を5Pa・s以上とすることができる化合物であることがより好ましく、25℃での粘度を10Pa・s以上とすることができる化合物であることがさらに好ましい。(F)成分は、上記で挙げたような化合物を含むことが好ましい。なお、(B)成分となる化合物、および(C)成分となる化合物は、それぞれ、増粘効果試験において、25℃での粘度が1Pa・s未満となる化合物であることが好ましい。ただし、(B)成分となる化合物、および(C)成分となる化合物は、それぞれ、そのような化合物に限定されない。
 増粘効果試験は、以下のように行う。まず、アルミナ粒子の濃度が25質量%である、アルミナ粒子(製品名:WA#30000、株式会社フジミインコーポレーテッド製、平均二次粒子径が0.3μm)の水分散体(アルミナ粒子と、水とからなる分散体)を準備し、このアルミナ粒子濃度が25質量%の水分散体100gを、濃度2.5質量%の塩酸水溶液5gに攪拌しながら添加する。次いで、得られた水分散体(アルミナ粒子と、塩酸とを含む水分散体)に対して、アルミナ粒子100質量部に対して4質量部以下の量の試験対象の化合物を添加する。そして、試験対象の化合物を添加した後のアルミナ粒子の水分散体の25℃での粘度を測定する。増粘効果試験では、試験対象の化合物を、アルミナ粒子100質量部に対して4質量部以下の範囲で添加した際の、25℃での粘度の最大値を基準として判断を行う。なお、アルミナ粒子の水分散体の粘度は、後述するセラミック焼結体形成用分散体の25℃での粘度と同様の方法で測定することができる。
 (F)成分は、グリーンシートの成形性をより向上させることができることから、グリーンシートの形成に用いられるセラミック焼結体形成用分散体において使用されることが特に好ましい。ただし、(F)成分を含むセラミック焼結体形成用分散体の用途はこれらに限定されない。
 (F)成分は、特に制限されず、公知の増粘剤を使用することができる。(F)成分として使用されうる増粘剤は、イオン性の増粘剤であってもよく、ノニオン性の増粘剤であってもよい。イオン性の増粘剤は、アニオン性の増粘剤であってもよく、カチオン性の増粘剤であってもよい。増粘剤は、イオン性の増粘剤であることが好ましく、カチオン性の増粘剤であることがより好ましく、(メタ)アクリロイル基を有する高分子を含むカチオン性の増粘剤であることがさらに好ましく、ポリ(メタ)アクリル酸エステル系カチオン性高分子(例えば、(メタ)アクリル酸エステル構造単位を含有するカチオン性ポリマー)含有のW/Oエマルションであることがよりさらに好ましく、ポリメタクリル酸エステル系カチオン性高分子(例えば、メタクリル酸エステル構造単位を含有するカチオン性ポリマー)含有のW/Oエマルションであることが特に好ましい。(F)成分は、上記で挙げたような増粘剤を含むことが好ましい。ここで、(メタ)アクリロイル基とは、アクリロイル基と、メタクリロイル基の総称を表す。(メタ)アクリル酸エステルとは、アクリル酸エステルと、メタクリル酸エステルとの総称を表す。
 (F)成分は、市販品を用いても合成品を用いてもよい。市販品としては、特に制限されないが、例えば、センカ株式会社製のセンカアクトゲルAP200、センカアクトゲルNS100、センカアクトゲルCM100、センカアクトゲルCD100等が挙げられる。
 (F)成分としては、1種の増粘剤を単独で用いてもよく、2種以上の増粘剤を組み合わせて用いてもよい。
 セラミック焼結体形成用分散体中の(F)成分の含有量は、特に制限されないが、セラミック焼結体形成用分散体の25℃での粘度が、後述する25℃での粘度の範囲内となる量であることが好ましい。
 本発明の好ましい一実施形態において、セラミック焼結体形成用分散体は、(E)成分:酸、および(F)成分:増粘剤をさらに含む。
 [(G)成分:上記(A)~(F)成分以外の成分]
 本発明の一実施形態に係るセラミック焼結体形成用分散体は、本発明の効果を損なわない限り、(G)成分として上記(A)~(F)成分以外の成分をさらに含んでいてもよい。(G)成分としては、特に制限されないが、例えば、塩基(塩基性化合物、アルカリ)、塩、キレート剤、消泡剤、有機溶媒等が挙げられる。
 (G)成分の含有量は、本発明の効果が得られる範囲であれば特に制限されないが、セラミック焼結体形成用分散体の総質量に対して、10質量%未満であることが好ましく、5質量%未満であることがより好ましく、0質量%であることがさらに好ましい。
 [pH]
 本発明の一実施形態に係るセラミック焼結体形成用分散体の25℃でのpHは、4.0以上である。25℃でのpHが4.0未満であると、セラミック焼結体の形成途中で一部の成分のブリードアウトが発生し、成分の不均一化が生じる場合がある。セラミック焼結体形成用分散体の25℃でのpHは、4.0超であることがより好ましく、4.1以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、セラミック焼結体の形成途中における一部の成分のブリードアウトの発生をより抑制することができる。セラミック焼結体形成用分散体の25℃でのpHは、12.0以下であることが好ましく、7.0以下であることがより好ましく、6.0以下であることがさらに好ましく、5.5以下であることが特に好ましい。これらの範囲であると、樹脂の脱水縮合による増粘をより抑制でき、分散体の過度な増粘の発生の可能性がより低下することから、塗工あるいは含浸に、より適した分散体が得られる。セラミック焼結体形成用分散体の25℃でのpHは、pHメーターを用いて測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法によって測定することができる。これらのことから、セラミック焼結体形成用分散体の25℃でのpHは、4.0以上12.0以下、4.0以上7.0以下、4.0超6.0以下、4.1以上5.5以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 [粘度]
 セラミック焼結体形成用分散体の25℃での粘度は、特に制限されないが、0.01Pa・s以上であることが好ましく、0.05Pa・s以上であることがより好ましく、0.1Pa・s以上であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、セラミック焼結体形成用分散体を用いて形成されるグリーンシートの成形性をより向上させることができる。セラミック焼結体形成用分散体の25℃での粘度は、特に制限されないが、100Pa・s以下であることが好ましく、50Pa・s以下であることがより好ましく、30Pa・s以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、セラミック焼結体形成用分散体の塗工性が向上し、また、セラミック焼結体形成用分散体のセラミック繊維への含浸がより容易となる。セラミック焼結体形成用分散体の25℃での粘度は、B型粘度計を用いて測定することができ、具体的には、実施例に記載の方法によって測定することができる。セラミック焼結体形成用分散体の25℃での粘度の範囲の例としては、0.01Pa・s以上100Pa・s以下、0.05Pa・s以上50Pa・s以下、0.1Pa・s以上30Pa・s以下等が挙げられるが、これらに制限されない。セラミック焼結体形成用分散体の25℃での粘度は、例えば、15Pa・s以上25Pa・s以下としてもよく、20Pa・s以上25Pa・s以下としてもよい。
 [分散体の製造方法]
 セラミック焼結体形成用分散体の製造方法は、(A)成分:セラミック粒子と、(B)成分:樹脂と、(C)成分:可塑剤と、(D)成分:水とを混合することを含む。本発明の他の一態様は、(A)成分:セラミック粒子と、(B)成分:樹脂と、(C)成分:可塑剤と、(D)成分:水とを混合することを含む、25℃でのpHが4.0以上の分散体の製造方法であるとも言える。セラミック焼結体形成用分散体の製造方法は、必要に応じて、他の成分(例えば、上記の(E)成分、(F)成分、(G)成分)をさらに混合することをさらに含んでいてもよい。
 (A)成分は、(A)成分と、(D)成分とを含む分散体として添加されることが好ましい。(B)成分は、(B)成分と、(D)成分とを含む分散体または溶液として添加されることが好ましい。これより、セラミック焼結体形成用分散体の製造方法は、(A)成分と、(D)成分とを含む分散体と、(B)成分と、(D)成分とを含む分散体または溶液と、(C)成分、これを含む溶液、およびこれを含む分散体からなる群より選択される少なくとも1つとを混合することを含むことが好ましい。本発明の好ましい一実施形態は、(A)成分と、(D)成分とを含む分散体と、(B)成分と、(D)成分とを含む分散体または溶液と、(C)成分またはその溶液もしくはその分散体(その分散液)とを混合することを含む、25℃でのpHが4.0以上の分散体の製造方法であるとも言える。
 (A)成分と、(D)成分とを含む分散体において、当該分散体中の(A)成分の含有量(濃度)は、特に制限されないが、当該分散体の総質量に対して、5質量%以上であることが好ましく、20質量%以上がより好ましく、40質量%以上がさらに好ましい。(A)成分と、(D)成分とを含む分散体において、当該分散体中の(A)成分の含有量(濃度)は、特に制限されないが、当該分散体の総質量に対して、90質量%以下であることが好ましく、85質量%以下がより好ましく、80質量%以下がさらに好ましく、75質量%以下が特に好ましい。これらのことから、(A)成分と、(D)成分とを含む分散体中の(A)成分の含有量(濃度)の範囲の例としては、(A)成分と、(D)成分とを含む分散体の総質量に対して、5質量%以上90質量%以下、20質量%以上85質量%以下、40質量%以上80質量%以下、40質量%以上75質量%以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 (B)成分と、(D)成分とを含む分散体または溶液において、当該分散体または当該溶液中の(B)成分の含有量(濃度)は、特に制限されないが、当該分散体または分散体の総質量に対して、1質量%以上であることが好ましく、5質量%以上がより好ましく、10質量%以上がさらに好ましい。(B)成分と、(D)成分とを含む分散体または溶液において、当該分散体または溶液中の(B)成分の含有量(濃度)は、特に制限されないが、当該分散体または溶液の総質量に対して、60質量%以下であることが好ましく、40質量%以下がより好ましく、30質量%以下がさらに好ましい。これらのことから、(B)成分と、(D)成分とを含む分散体または溶液中の(B)成分の含有量(濃度)の範囲の例としては、(B)成分と、(D)成分とを含む分散体または溶液の総質量に対して、1質量%以上60質量%以下、5質量%以上40質量%以下、10質量%以上30質量%以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 (A)成分と、(D)成分とを含む分散体、および(B)成分と、(D)成分とを含む分散体または溶液は、それぞれ、必要に応じて、他の成分(例えば、上記の(E)成分、(F)成分、(G)成分)をさらに含んでいてもよい。これらの中でも、(A)成分と、(D)成分とを含む分散体は、さらに(E)成分:酸を含むことが好ましい。(E)成分は、(A)成分と、(D)成分とを含む分散体に対して、(E)成分と、(D)成分とを含む溶液(酸水溶液)として添加されることが好ましい。
 (A)成分と、(D)成分とを含む分散体に対して、酸水溶液を添加する場合、酸水溶液中の(E)成分の含有量(濃度)は、特に制限されない。酸水溶液中の(E)成分の含有量は、酸水溶液の総質量に対して、0.00001質量%以上であることが好ましく、0.00005質量%以上であることがより好ましく、0.0001質量%以上であることがさらに好ましい。酸水溶液中の(E)成分の含有量は、酸水溶液の総質量に対して、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、2.5質量%以下であることがさらに好ましい。これらのことから、酸水溶液中の(E)成分の含有量の範囲の例としては、酸水溶液の総質量に対して、0.00001質量%以上10質量%以下、0.00005質量%以上5質量%以下、0.0001質量%以上2.5質量%以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 酸水溶液中の(E)成分の含有量(濃度)は、特に制限されないが、得られるセラミック焼結体形成用分散体の25℃でのpHが4.0以上となる量が好ましい。また、得られるセラミック焼結体形成用分散体の25℃でのpHが上記の好ましい範囲内の値となる量がより好ましい。
 セラミック焼結体形成用分散体の製造における、各成分の混合手段は、特に制限されない。混合手段としては、例えば、自公転式撹拌機(自転・公転方式ミキサー)、プラネタリーミキサー等の公知の混練撹拌機等が挙げられる。市販品としては、例えば、株式会社シンキー製の製品名:あわとり練太郎 ARE-310等を用いることができる。
 セラミック焼結体形成用分散体の製造における、各成分の混合条件は、特に制限されない。混合温度は、特に制限されず、例えば10℃以上40℃以下等が挙げられるが、混合速度を上げるために加熱してもよい。混合時間は、特に制限されないが、好ましくは10秒以上60分以下、より好ましくは30秒以上10分以下等が挙げられる。混合時の気泡発生の抑制の観点から、真空下で混合を行ってもよい。
 <セラミック焼結体形成用グリーンシート>
 本発明の他の一態様は、上記のセラミック焼結体形成用分散体から形成される、セラミック焼結体形成用グリーンシート(以下、単に「グリーンシート」とも称する)に関する。すなわち、当該形態に係るグリーンシートは、25℃でのpHが4.0以上である上記のセラミック焼結体形成用分散体から形成されることを特徴とする。
 本発明の好ましい一実施形態に係るグリーンシートとしては、25℃でのpHが4.0以上(好ましくは、上記の好ましい25℃でのpHの範囲)である上記のセラミック焼結体形成用分散体から形成される、(A)成分:セラミック粒子と、(B)成分:樹脂と、(C)成分:可塑剤と含む、グリーンシート等が挙げられる。本発明のより好ましい一実施形態に係るグリーンシートとしては、25℃でのpHが4.0以上(好ましくは、上記の好ましい25℃でのpHの範囲)であり、上記の好ましい25℃での粘度の範囲のセラミック焼結体形成用分散体から形成される、(A)成分:セラミック粒子と、(B)成分:樹脂と、(C)成分:可塑剤と含む、グリーンシート等が挙げられる。グリーンシートは、必要に応じて、他の成分(例えば、上記の(E)成分、(F)成分、(G)成分)をさらに含んでいてもよい。(A)成分、(B)成分、(C)成分、他の成分(例えば、上記の(E)成分、(F)成分、(G)成分)の説明は、上記のセラミック焼結体形成用分散体の通りである。
 グリーンシート中の(A)成分と、(B)成分との含有量比、およびグリーンシート中の(A)成分と、(C)成分との含有量比は、それぞれ、特に制限されないが、好ましい範囲は、それぞれ、上記のセラミック焼結体形成用分散体の説明と同様である。
 グリーンシートの膜厚(乾燥膜厚)は、特に制限されないが、1μm以上500μm以下であることが好ましく、10μm以上450μm以下であることがより好ましく、20μm以上300μm以下であることがさらに好ましい。
 グリーンシートの製造方法は、特に制限されず、公知の方法を使用することができる。これらの中でも、塗布による方法が好ましい。例えば、上記のセラミック焼結体形成用分散体を塗布する工程(好ましくは、上記のセラミック焼結体形成用分散体を基材に塗布する工程)を含む方法、上記のセラミック焼結体形成用分散体の製造方法によってセラミック焼結体形成用分散体を得る工程と、得られたセラミック焼結体形成用分散体を塗布する工程(好ましくは、得られたセラミック焼結体形成用分散体を基材に塗布する工程)とを含む方法等が挙げられる。
 塗布方法は、制限されず、公知の方法を使用することができる。例えば、アプリケーターコート法、バーコート法、ダイコーター法、コンマコーティング法、グラビアロールコーター法、ブレードコーター法、スプレーコーター法、エアーナイフコート法、ディップコート法、転写法等が挙げられる。
 セラミック焼結体形成用分散体の塗布膜厚(湿潤膜厚)は、特に制限されないが、10μm以上であることが好ましく、50μm以上であることがより好ましく、100μm以上であることがさらに好ましい。セラミック焼結体形成用分散体の塗布膜厚(湿潤膜厚)は、特に制限されないが、2000μm以下であることが好ましく、1800μm以下であることがより好ましく、1500μm以下であることがさらに好ましい。これらの範囲であると、乾燥工程における負荷が少なく、低コストでの製造が可能な分散体が得られる。これらのことから、セラミック焼結体形成用分散体の塗布膜厚(湿潤膜厚)の範囲の例としては、10μm以上2000μm以下、50μm以上1800μm以下、100μm以上1500μm以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 塗布は、セラミック焼結体形成用分散体を基材に塗布することで行うことが好ましい。基材は、特に制限されないが、例えば、ポリオレフィンフィルム(ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等)、ポリエステルフィルム(ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム等)、ポリ塩化ビニルフィルムなどの樹脂フィルムが好ましく用いられる。
 基材は、グリーンシートの製造のみに用いてもよく、製造後に、例えば、ハンドリング性向上のための支持体、保護フィルム等として用いてもよい。
 基材の膜厚は、特に制限されないが、10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましい。基材の膜厚は、特に制限されないが、300μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがより好ましい。これらの範囲であると、グリーンシートの支持性、ロールへの巻き取り性等がより向上する。これらのことから、基材の膜厚の範囲の例としては、10μm以上300μm以下、20μm以上150μm以下等が挙げられるが、これらに限定されない。
 セラミック焼結体形成用分散体の塗布後、得られた塗工膜を乾燥することが好ましい。乾燥条件は、特に制限されず、適切な条件を適宜採用することができる。
 <セラミック焼結体形成用プリプレグ材>
 本発明の他の一態様は、上記のセラミック焼結体形成用分散体を用いて形成される、セラミック焼結体形成用プリプレグ材(以下、単に「プリプレグ材」とも称する。)に関する。
 本明細書において、プリプレグ材とは、セラミック繊維に、樹脂または樹脂含有組成物を含浸させて作製した、半硬化状態の複合材料を表す。プリプレグ材は、樹脂または樹脂含有組成物を含浸させた後、必要に応じてさらに乾燥させることで作製した、半硬化状態の複合材料であってもよい。
 プリプレグ材は、セラミック繊維と、25℃でのpHが4.0以上(好ましくは、上記の好ましい25℃でのpHの範囲)である上記のセラミック焼結体形成用分散体から形成される、(A)成分:セラミック粒子と、(B)成分:樹脂と、(C)成分:可塑剤と含む、樹脂含有組成物とを含むことが好ましい。プリプレグ材は、セラミック繊維と、25℃でのpHが4.0以上(好ましくは、上記の好ましい25℃でのpHの範囲)であり、上記の好ましい25℃での粘度の範囲のセラミック焼結体形成用分散体から形成される、(A)成分:セラミック粒子と、(B)成分:樹脂と、(C)成分:可塑剤と含む樹脂含有組成物と、を含むことがより好ましい。樹脂含有組成物は、必要に応じて、他の成分(例えば、上記の(E)成分、(F)成分、(G)成分)をさらに含んでいてもよい。(A)成分、(B)成分、(C)成分、他の成分(例えば、上記の(E)成分、(F)成分、(G)成分)の説明は、上記のセラミック焼結体形成用分散体の通りである。
 樹脂含有組成物中の(A)成分と、(B)成分との含有量比、および樹脂含有組成物中の(A)成分と、(C)成分との含有量比は、それぞれ、特に制限されないが、好ましい範囲は、それぞれ、上記のセラミック焼結体形成用分散体の説明と同様である。
 セラミック繊維は、実質的にセラミックからなる繊維であれば特に制限されない。ここで、セラミック繊維中のセラミックの含有割合は、セラミック繊維の総質量に対して、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、100質量%であることがさらに好ましい(上限100質量%)。セラミック繊維中のセラミックの含有割合は、熱重量分析による重量変化等により評価することができる。
 セラミック繊維を構成するセラミックとしては、特に制限されず、公知のセラミック繊維に使用される材料を挙げることができる。例えば、ガラス、炭化ケイ素、アルミナ、シリカ、ムライト、カーボン等が挙げられる。また、例えば、国際公開第2012/077787号に記載のSi、Ti、Zr、Mg、Hf、Al、希土類元素の酸化物または複合酸化物等が挙げられる。セラミック繊維を構成するセラミックは、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 セラミック繊維は、繊維基材であることが好ましい。これらの中でも、ガラスクロス、アルミナ繊維基材、SiC繊維基材、カーボン繊維基材、アルミナおよびSiCを含む繊維基材が好ましい。
 セラミック繊維は、市販品を用いてもよく、製造品を用いてもよい。市販品としては、特に制限されないが、例えば、3M社製、製品名:Nextel(登録商標)720織物タイプEF-11等が挙げられる。
 セラミック繊維は、1種を単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 本発明の好ましい一実施形態は、上記のセラミック焼結体形成用グリーンシート(上記のセラミック焼結体形成用分散体から形成される、セラミック焼結体形成用グリーンシート)を用いて形成される、セラミック焼結体形成用プリプレグ材に関する。すなわち、当該態様に係るプリプレグ材は、25℃でのpHが4.0以上である上記のセラミック焼結体形成用分散体を用いて形成されるグリーンシートを用いて形成されることを特徴とする。
 本態様に係るプリプレグ材は、グリーンシートと、セラミック繊維とを用いて形成されることが好ましい。本態様に係るプリプレグ材中において、グリーンシートは、樹脂含有組成物を構成することとなる。
 本態様に係るプリプレグ材の製造方法は、特に制限されず、公知の方法を使用することができる。例えば、繊維基材と、上記のグリーンシートとを積層する工程を含む方法、上記のグリーンシートの製造方法によってグリーンシートを得る工程と、繊維基材と、得られたグリーンシートとを積層する工程と、を含む方法等が挙げられる。例えば、繊維基材と、上記のグリーンシートとを加熱加圧ラミネートする工程を含む方法、上記のグリーンシートの製造方法によってグリーンシートを得る工程と、繊維基材と、得られたグリーンシートとを加熱加圧ラミネートする工程と、を含む方法等が挙げられる。グリーンシートは、繊維基材の一方の面側から加熱加圧ラミネートしても、両方の面側から加熱加圧ラミネートしてもよい。
 本発明の他の好ましい一実施形態は、セラミック繊維に、上記のセラミック焼結体形成用分散体を含浸させて形成される、セラミック焼結体形成用プリプレグ材に関する。すなわち、当該態様に係るプリプレグ材は、セラミック繊維に、25℃でのpH4.0以上である上記のセラミック焼結体形成用分散体を含浸させて形成されることを特徴とする。
 本態様に係るプリプレグ材の製造方法は、特に制限されず、公知の方法を使用することができる。例えば、セラミック繊維に、セラミック焼結体形成用分散体を含浸させ、溶媒を除去する工程を含む方法、上記のセラミック焼結体形成用分散体の製造方法によりセラミック焼結体形成用分散体を得る工程と、セラミック繊維に、得られたセラミック焼結体形成用分散体を含浸させ、溶媒を除去する工程と、を含む方法等が挙げられる。含浸方法は、特に制限されないが、例えば、浸漬、塗布等によって行うことができ、必要に応じて複数回繰り返してもよい。溶媒除去方法は、特に制限されないが、例えば、公知の乾燥処理によって溶媒を蒸発させることで行うことができる。
 プリプレグ材の製造方法は、繊維基材と、グリーンシートとを加熱加圧ラミネートする工程と、セラミック繊維に、セラミック焼結体形成用分散体を含浸させ、乾燥工程で溶媒を蒸発させて除去する工程とを含む方法であってもよい。
 プリプレグ材は、他の部材をさらに含んでいてもよい。
 <セラミック焼結体>
 本発明の他の一態様は、上記のセラミック焼結体形成用分散体を用いて形成される、セラミック焼結体に関する。
 本発明の好ましい一実施形態は、上記のセラミック焼結体形成用プリプレグ剤から形成される、セラミック焼結体に関する。
 セラミック焼結体の製造方法は、特に制限されないが、例えば、上記のプリプレグ材を焼結する工程を含む方法、上記のプリプレグ材の製造方法によってプリプレグ材を得る工程と、得られたプリプレグ材を焼結する工程と、を含む方法等が挙げられる。かような方法によって、セラミックス繊維を強化材とするセラミックス基複合材料(CMC:Ceramic Matrix Composites)であって、マトリックスもセラミックスで構成される、セラミック/セラミック複合材料を得ることができる。
 本発明の実施形態を詳細に説明したが、これは説明的かつ例示的なものであって限定的ではなく、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって解釈されるべきであることは明らかである。
 本発明は、下記態様および形態を包含する。
[1]下記(A)~(D)成分を含み、25℃でのpHが4.0以上である、セラミック焼結体形成用分散体:
(A)成分:セラミック粒子、
(B)成分:樹脂、
(C)成分:可塑剤、
(D)成分:水。
[2]前記(A)成分は、酸化物および炭化物からなる群より選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子を含む、[1]に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
[3]前記炭化物を含むセラミック粒子は、炭化ケイ素を含むセラミック粒子を含む、[2]に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
[4]前記酸化物を含むセラミック粒子は、アルミナおよびムライトからなる群よる選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子を含む、[2]または[3]に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
[5]前記(B)成分は、水酸基を有する樹脂を含む、[1]~[4]のいずれかに記載のセラミック焼結体形成用分散体。
[6]前記水酸基を有する樹脂は、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルプロピラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマール、水酸基含有グリオキザール樹脂、水酸基含有アクリル樹脂、フェノール樹脂、水酸基含有ポリビニルピロリドン(PVP)、水酸基含有ポリエステル、水酸基含有シリコーン、および水酸基含有ポリカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1つ以上の樹脂を含む、[5]に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
[7]前記(C)成分は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリエタノールアミン、およびフタル酸ジブチルからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含む、[1]~[6]のいずれかに記載のセラミック焼結体形成用分散体。
[8](E)成分:酸、および(F)成分:増粘剤をさらに含む、[1]~[7]のいずれかに記載のセラミック焼結体形成用分散体。
[9][1]~[8]のいずれかに記載のセラミック焼結体形成用分散体から形成される、セラミック焼結体形成用グリーンシート。
[10][9]に記載のセラミック焼結体形成用グリーンシートを用いて形成される、セラミック焼結体形成用プリプレグ材。
[11]セラミック繊維に、[1]~[8]のいずれか1項に記載のセラミック焼結体形成用分散体を含浸させて形成される、セラミック焼結体形成用プリプレグ材。
[12][10]または[11]に記載のセラミック焼結体形成用プリプレグ剤から形成される、セラミック焼結体。
 本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに詳細に説明する。ただし、本発明の技術的範囲が以下の実施例のみに制限されるわけではない。なお、特記しない限り、「%」および「部」は、それぞれ、「質量%」および「質量部」を意味する。
 <分散体の調製>
 [セラミック粒子の準備]
 (アルミナ粒子1)
 アルミナ粒子1として、平均二次粒子径が0.3μmのアルミナ粒子(製品名:WA#30000、株式会社フジミインコーポレーテッド製、粉体)を準備した。
 (アルミナ粒子2)
 アルミナ粒子2として、平均二次粒子径が0.4μmのアルミナ粒子(粉体)を準備した。
 (水酸化アルミニウム被覆SiC粒子)
 炭化ケイ素(SiC)粒子(製品名:GC#40000、平均二次粒子径0.36μm、株式会社フジミインコーポレーテッド製、粉体)の20質量%水分散液を準備し、1M NaOH水溶液をpH10.0となるように添加した。次いで、アルミン酸ナトリウムの30質量%水分散液を準備し、SiC粒子100質量部に対してアルミン酸ナトリウムが25質量部となる量の前記アルミン酸ナトリウム水分散液と、9.9質量%塩酸水溶液とを、pHが9.0以上11.0以下の範囲を保持するように撹拌しながら45分間かけて添加した。その後、さらに45分撹拌した後にpH10.5となるよう9.9質量%塩酸水溶液を添加し、粒子を含む水分散液を調製した。その後、pH3.0となるように9.9質量%塩酸水溶液を添加し、吸引ろ過で濃縮することで、水酸化アルミニウムを含む被覆層で被覆されたSiC粒子(水酸化アルミニウム被覆SiC粒子、平均二次粒子径0.48μm)の濃度が50質量%の水分散体4aを得た。なお、pHは、株式会社堀場製作所製のpHメーター(型番:F-71)を用いて、25℃で測定した。
 (水分散体4a中の粒子の組成および構造分析)
 水分散体4a中の粒子が水酸化アルミニウム被覆SiC粒子であることは、以下の分析によって確認した。
 上記で得られた水分散体4aを約2mL採取し、フィルタ(ニュークリポア 5μm)(WHATMAN社製)上に滴下した。続いて、吸引濾過を行い、その後、純水10mLを用いてフィルタ上で粉体を洗浄し、粒子を乾燥させた。そして、乾燥後の粒子をSiウエーハ上に採取して、株式会社日立ハイテクノロジーズ製走査型電子顕微鏡SU-8000を用いて、SEM(Scanning Electron Microscope)-EDX(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)観察を行った。
 また、乾燥後の粒子をカーボンテープ上に採取して、FEI社製TITAN80-300を用いて、EELS(Electron Energy Loss Spectroscopy)分析を行った。
 粒子のSEM-EDX観察において、観察対象の元素としてC、Al、Oを選択して、AlのEDXスペクトルが観察され、かつ、C、AlおよびOのEDXスペクトルが観察される位置と、SEM観察像における粒子が観察される位置とが明確に対応することが確認される場合、SiC粒子がAlおよびOを含む成分によって被覆されていると判断した。
 また、粒子のEELS分析において、観察されたEELSスペクトルが、水酸化アルミニウム(Al(OH))のEELS標準スペクトルに特有のスペクトル形状(Alや他のAlおよびOを含む化合物のスペクトルとは異なる形状)を有することが確認される場合、AlおよびOを含む成分がAl(OH)を含むと判断した。
 [分散体の調製]
 (分散体1)
 上記のアルミナ粒子1の濃度が55質量%の水分散体を準備し、アルミナ粒子1の濃度が55質量%の水分散体100gを、濃度2.5質量%の塩酸水溶液10gに撹拌しながら添加することで、アルミナ粒子の水分散体1aを得た。次いで、上記で得られた水分散体1aを80g計量し、水分散体1a 80gと、樹脂として濃度20質量%のポリビニルアセタール水溶液(製品名:エスレック(登録商標)KW-3、積水化学工業株式会社製、重量平均分子量13,000)79.5gと、可塑剤としてポリエチレングリコール(製品名:ポリエチレングリコール200、富士フイルム和光純薬株式会社製、平均分子量200)7.95gとを、自転・公転方式ミキサー(製品名:あわとり練太郎ARE-310、シンキー社製)を用いて、2分間混練することで、pH4.1である分散体1を得た。
 (分散媒2)
 分散体1の調製において、使用したアルミナ粒子を、アルミナ粒子1から上記のアルミナ粒子2に変更し、使用した塩酸水溶液およびその量を、濃度2.5質量%の塩酸水溶液10gから濃度0.5質量%の塩酸水溶液10gに変更した以外は同様にして、pH5.5である分散体2を得た。
 (分散体3)
 分散体2の調製において、使用した塩酸水溶液の量を増量した以外は同様にして、pH4.7である分散体3を得た。
 (分散体4)
 分散体1の調製において、水分散体1aに代えて、上記で得られた水分散体4aを使用した以外は同様にして、pHが4.4である分散体4を得た。
 (分散体5)
 分散体1の調製において、使用した塩酸水溶液の量を増量した以外は同様にして、pH3.4である分散体5を得た。
 (分散体6)
 分散体1の調製において、使用した塩酸水溶液の量を増量した以外は同様にして、pH3.2である分散体6を得た。
 (分散体7)
 分散体2の調製において、使用した塩酸水溶液の量を増量した以外は同様にして、pH3.6である分散体7を得た。
 (分散体8)
 分散体2の調製において、使用した塩酸水溶液の量を増量した以外は同様にして、pH3.0である分散体8を得た。
 (分散体9)
 分散体4の調製において、水分散体4aに対して濃度2.5質量%の塩酸水溶液をさらに添加した後、得られた水分散体と、樹脂として濃度20質量%のポリビニルアセタール水溶液(製品名:エスレック(登録商標)KW-3、積水化学工業株式会社製、重量平均分子量13,000)と、可塑剤としてポリエチレングリコールとを混合した以外は同様にして、pH3.9である分散体9を得た。
 得られた分散体1~9は、(A)成分:セラミック粒子(アルミナ粒子1、アルミナ粒子2、または水酸化アルミニウム被覆SiC粒子)、(B)成分:ポリビニルアセタール、(C)成分:ポリエチレングリコール、(D)成分:水、および(E)成分:塩酸を含む分散体である。
 (pHの測定)
 上記の分散体の調製において、pHは、株式会社堀場製作所製のpHメーター(型番:F-71)を用いて、25℃で測定した。
 (樹脂の重量平均分子量測定)
 上記の分散体の調製で使用した樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により、以下の測定条件で、ポリエチレンオキサイド換算の値として測定した:
  ≪GPC測定条件≫
  サンプル濃度:0.1質量%
  カラム:東ソー株式会社社製、「TSKgel GMPWXL」
  検出器:示差屈折計
  溶離液:100mM 硝酸ナトリウム水溶液
  流速:1mL/分
  測定温度:40℃
  サンプル注入量:200μL
  測定装置:東ソー株式会社製、「HLC-8320GPC」。
 (可塑剤の分子量測定)
 上記の分散体の調製で使用した可塑剤の平均分子量は、JIS K 0070:1992に基づき、中和滴定法による水酸基価測定結果から算出した。より詳細には、下記の手順により算出を行った:
 (1)操作:可塑剤0.6gについて、JIS K 0070:1992の「化学品の酸価、けん価、エステル価、よう素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法 7.1 中和滴定法」によって水酸基価を求めた;
 (2)計算:下記式より平均分子量を算出した:
  A=(56106/B)×2
 A:平均分子量
 B:上記(1)で求めた水酸基価(単位:mgKOH/g)
 56106:水酸化カリウムの分子量を基準にした係数。
 <セラミック焼結体形成用グリーンシートの製造>
 [グリーンシートの製造]
 上記で得られた分散体1~9の各々に対して、B型粘度計(製品名:VISCOMETER TVB-10、使用スピンドルNo.6、回転速度:6rpm、測定時間:45秒)にて測定した25℃での粘度が下記表1の値となるように、増粘剤(製品名:センカアクトゲルCM100、センカ株式会社製)を加え、自転・公転方式ミキサー(製品名:あわとり練太郎ARE-310、シンキー社製)を用いて、2分混練した後、24時間室温で静置後、再度4分混練することで、各分散体の粘度を調整した。そして、900μmギャップのアプリケーターを用いて、PETフィルム(厚さ:100μm)上に粘度調整後の各分散体のシート成形を行うことで、PETフィルムと、グリーンシートとの積層体の状態として、グリーンシート1~9を得た。
 なお、分散体への増粘剤の添加による25℃でのpHの変化は確認されなかった。pHは、株式会社堀場製作所製のpHメーター(型番:F-71)を用いて、25℃で測定した。
 [増粘効果試験]
 アルミナ粒子の濃度が25質量%である、アルミナ粒子(製品名:WA#30000、株式会社フジミインコーポレーテッド製、平均二次粒子径が0.3μm)の水分散体(アルミナ粒子と、水とからなる分散体)を準備した。次いで、このアルミナ粒子の濃度が25質量%の水分散体100gを、濃度2.5質量%の塩酸水溶液5gに攪拌しながら添加した。続いて、得られた水分散体(アルミナ粒子と、塩酸とを含む水分散体)に対して、アルミナ粒子100質量部に対して4質量部以下の量の上記増粘剤を添加した後、B型粘度計を用いて上記と同様に25℃での粘度を測定した。
 その結果、得られた水分散体(アルミナ粒子と、塩酸とを含む水分散体)に対して、上記増粘剤をアルミナ粒子100質量部に対して4質量部添加した際の、25℃での粘度は13.2Pa・sであった。なお、上記増粘剤に代えて上記樹脂および上記添加剤(上記可塑剤)を使用した以外は同様にして増粘効果試験を行ったところ、これらを含むアルミナ粒子の水分散体の25℃での粘度は、それぞれ1Pa・sよりも大幅に低く、この測定で正確な値を得ることは困難であった。
 [折り曲げ試験]
 セラミック焼結体形成用グリーンシート1~9において、ポリエチレングリコールが可塑剤として機能することは、以下のようにして確認した。
 ポリエチレングリコールを添加しないことを除き、分散体1と同様にして分散体を調製した。この調製された分散体を用いて、上記のグリーンシートの製造方法と同様の方法によって、得られるグリーンシートの厚さが150μmとなるようにして、グリーンシートを製造した。グリーンシートは、PETフィルムと、グリーンシートとの積層体の状態として製造された。得られたPETフィルムと、グリーンシートとの積層体を裁断し、PETフィルムを剥離することで、長辺5cm×短辺1.5cm×厚さ150μmの試験用グリーンシートを準備し、試験用グリーンシートを長辺の中心位置で折り曲げる、折り曲げ試験を行った。その結果、得られたグリーンシートは、柔軟性が低く、構造を保持したまま170°の角度で折り曲げることができなかった。また、分散体1を用いて、上記のグリーンシートの製造方法と同様の方法を用いて、得られるグリーンシートの厚さが150μmとなるようにして、グリーンシートを製造した。製造されたグリーンシートについて、同様にして折り曲げ試験を行ったところ、構造を保持したまま170°の角度で折り曲げることが可能であった。これより、分散体1から形成されたセラミック焼結体形成用グリーンシート1において、ポリエチレングリコールは、グリーンシートの柔軟性を向上させ、可塑剤として機能することが確認された。
 分散体2~9から形成されたセラミック焼結体形成用グリーンシート2~9についても、同様にして、ポリエチレングリコールが可塑剤として機能することを確認した。
 <評価>
 上記で得られたグリーンシート1~9の各々を、PETフィルムと、グリーンシートとの積層体の状態で巻き取り、アルミ袋内で25℃にて24時間保管したのち、グリーンシート表面を目視で確認し、ブリードアウトの有無を評価した。ブリードアウトは、以下の基準を用いて評価した:
 ≪評価基準≫
 A:アルミ袋内で25℃にて24時間保管後に、グリーンシート表面に色の変化がない、
 B:アルミ袋内で25℃にて24時間保管後に、グリーンシート表面に色の変化がある。
 これらの評価結果を下記表1に示す。
 上記表1の結果より、(A)成分:セラミック粒子と、(B)成分:樹脂と、(C)成分:可塑剤と、(D)成分:水とを含み、25℃でのpHが4.0以上である、セラミック焼結体形成用分散体を使用することで、未焼結の中間材料であるグリーンシートにおいて、ブリードアウトが顕著に改善することが確認された。
 また、上記の分散体5の調製において、可塑剤であるポリエチレングリコールの添加量を0gとした以外は同様にして、pH3.5である分散体10を調製し、この分散体10を用いて、上記のグリーンシート5の製造と同様にしてグリーンシート10を製造した。そして、グリーンシート10について、上記と同様にしてブリードアウトの有無を評価したところ、評価は「A」であり、ブリードアウトは確認されなかった。この結果から、上記の評価におけるブリードアウト成分は、主に、可塑剤であるポリエチレングリコールであると考えられる。なお、分散体10を用いて、上記と同様にして折り曲げ試験を行ったところ、分散体10から形成されたグリーンシートは、構造を保持したまま170°の角度で折り曲げることができなかった。
 <セラミック焼結体形成用プリプレグ材の製造>
 (プリプレグ材1-1)
 上記で得られたPETフィルムとグリーンシート1との積層体と、セラミック繊維(3M社製、製品名:Nextel(登録商標)720織物タイプEF-11)とを、当該グリーンシート1と、当該セラミック繊維とが接するように積層することで、PETフィルム付きの状態のプリプレグ材1-1を得た。
 (プリプレグ材5)
 プリプレグ材1-1の製造において、使用したPETフィルムとグリーンシート1との積層体を、上記で得られたPETフィルムと、グリーンシート5との積層体に変更した以外は同様にして、PETフィルム付きの状態のプリプレグ材5を得た。
 (プリプレグ材1-2)
 セラミック繊維(3M社製、製品名:Nextel(登録商標)720織物タイプEF-11)に上記分散体1を含浸させた後、2本のバーコーター間に当該セラミック繊維を通過させることで余剰分の分散体を除去し、乾燥させることでプリプレグ材1-2を得た。
 <焼結体の製造>
 (焼結体1-1)
 上記で得られたPETフィルム付きの状態のプリプレグ材1-1から、PETフィルムを剥離した。そして、プリプレグ材1-1を、真空ホットプレス機(富士電波工業製)にて一軸加圧しながら焼成することで、当該プリプレグ材に含まれるアルミナ粒子を焼成し、焼結体1-1を製造した。ここで、焼成条件は、焼成キープ温度が1100℃以上、圧力が5MPa以上、焼成キープ時間が60分以上、アルゴン雰囲気下の条件であった。焼成中は、装置付随の熱電対式温度計を用いて2秒間隔で温度測定を行った。
 (焼結体5)
 焼結体1-1の製造において、PETフィルム付きの状態のプリプレグ材1-1を、PETフィルム付きの状態のプリプレグ材5に変更した以外は同様にして、焼結体5を得た。
 (焼結体1-2)
 焼結体1-1の製造において、PETフィルム付きの状態のプリプレグ材1-1を、PETフィルムを有さないプリプレグ材1-2に変更し、PETフィルムの剥離を行わなかったこと以外は同様にして、焼結体1-2を得た。
 本出願は、2022年3月11日に出願された日本特許出願番号2022-038109号に基づいており、その開示内容は、参照により全体として組み入れられている。

Claims (13)

  1.  下記(A)~(D)成分を含み、25℃でのpHが4.0以上である、セラミック焼結体形成用分散体:
     (A)成分:セラミック粒子、
     (B)成分:樹脂、
     (C)成分:可塑剤、
     (D)成分:水。
  2.  前記(A)成分は、酸化物および炭化物からなる群より選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子を含む、請求項1に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
  3.  前記炭化物を含むセラミック粒子は、炭化ケイ素を含むセラミック粒子を含む、請求項2に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
  4.  前記酸化物を含むセラミック粒子は、アルミナおよびムライトからなる群よる選択される少なくとも1つを含むセラミック粒子を含む、請求項2または3に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
  5.  前記(B)成分は、水酸基を有する樹脂を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
  6.  前記水酸基を有する樹脂は、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリビニルプロピラール、ポリビニルアセタール、ポリビニルホルマール、水酸基含有グリオキザール樹脂、水酸基含有アクリル樹脂、フェノール樹脂、水酸基含有ポリビニルピロリドン(PVP)、水酸基含有ポリエステル、水酸基含有シリコーン、および水酸基含有ポリカルボン酸からなる群より選択される少なくとも1つ以上の樹脂を含む、請求項5に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
  7.  前記(C)成分は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリエタノールアミン、およびフタル酸ジブチルからなる群より選択される少なくとも1つの化合物を含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
  8.  (E)成分:酸、および(F)成分:増粘剤をさらに含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のセラミック焼結体形成用分散体。
  9.  請求項1~3のいずれか1項に記載のセラミック焼結体形成用分散体から形成される、セラミック焼結体形成用グリーンシート。
  10.  請求項9に記載のセラミック焼結体形成用グリーンシートを用いて形成される、セラミック焼結体形成用プリプレグ材。
  11.  セラミック繊維に、請求項1~3のいずれか1項に記載のセラミック焼結体形成用分散体を含浸させて形成される、セラミック焼結体形成用プリプレグ材。
  12.  請求項10に記載のセラミック焼結体形成用プリプレグ剤から形成される、セラミック焼結体。
  13.  請求項11に記載のセラミック焼結体形成用プリプレグ剤から形成される、セラミック焼結体。
     
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0782036A (ja) * 1993-06-30 1995-03-28 Kyocera Corp セラミック顆粒の製造方法
JP2006104014A (ja) * 2004-10-05 2006-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd スラリー組成物の製造方法
CN108503360A (zh) * 2018-04-23 2018-09-07 中国科学院上海应用物理研究所 Lsm块体材料的制备方法
JP2019524609A (ja) * 2016-06-22 2019-09-05 ウニベルジテート バイロイト セラミック系複合材及びその製造方法
WO2019189254A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 株式会社フジミインコーポレーテッド 炭化ケイ素焼結体用分散体、これを用いた炭化ケイ素焼結体用グリーンシートおよび炭化ケイ素焼結体用プリプレグ材、ならびにその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0782036A (ja) * 1993-06-30 1995-03-28 Kyocera Corp セラミック顆粒の製造方法
JP2006104014A (ja) * 2004-10-05 2006-04-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd スラリー組成物の製造方法
JP2019524609A (ja) * 2016-06-22 2019-09-05 ウニベルジテート バイロイト セラミック系複合材及びその製造方法
WO2019189254A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 株式会社フジミインコーポレーテッド 炭化ケイ素焼結体用分散体、これを用いた炭化ケイ素焼結体用グリーンシートおよび炭化ケイ素焼結体用プリプレグ材、ならびにその製造方法
CN108503360A (zh) * 2018-04-23 2018-09-07 中国科学院上海应用物理研究所 Lsm块体材料的制备方法

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