(57)【要約】【課題】  ニアネットシェイプ成形が可能であるスリップキャスト成型において、低充填、または、多孔質の成形体を得ること。さらに、この成形体を焼成することにより低充填、または、多孔質のセラミックスを提供する。【解決手段】  セラミック粒子、分散媒、分散剤、バインダーからなるスリップキャスト成形用組成物であり、バインダーが、非水溶性であり、かつ、非常に微細な繊維形状を有するミクロフィブリフ化セルロース、および、微細セルロース結晶体であるスリップキャスト成形用組成物を用いることにより、低充填、または多孔質のセラミックスを成形できるようにした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック粒子、分散媒、分散剤、バインダーからなるスリップキャスト成形用組成物であって、
前記バインダーは、長手方向に垂直となる断面の径が前記セラミックス粒子の平均粒径と比較し１０分の１以下であって、アスペクト比が５以上である非水溶性セルロースであることを特徴とするスリップキャスト成形用組成物。
【請求項２】
前記バインダーは、微細な繊維形状を有するミクロフィブリフ化セルロースであることを特徴とする請求項１記載のスリップキャスト成形用組成物。
【請求項３】
前記バインダーは、微細な繊維形状を有する微細セルロース結晶体であることを特徴とする請求項１記載のスリップキャスト成形用組成物。
【請求項４】
前記バインダーは、更に、水溶性セルロースを備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載のスリップキャスト成形用組成物。
【請求項５】
前記非水溶性セルロースは微細な繊維形状を有する微細セルロース結晶体であり、前記水溶性セルロースはメチルセルロース、あるいはカルボキシメチルセルロースであることを特徴とする請求項４記載のスリップキャスト成形用組成物。
【請求項６】
セラミック粒子と、分散媒と、分散剤と、長手方向に垂直となる断面の径が前記セラミックス粒子の平均粒径と比較し１０分の１以下であってアスペクト比が５以上である非水溶性セルロースバインダーとを混合したスリップキャスト成形用組成物を用いて鋳込み成形し、脱型した後に乾燥させることを特徴とするスリップキャスト成形体の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックスのスリップキャスト成形方法、および、この成形方法を用いたセラミックスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来からスリップキャスト成形法によりニアネットシェイプでセラミックスを製造するには、主にセラミックス粒子、分散媒(水)、分散剤、バインダーからなるスリップ（泥漿（でいしょう）、あるいはスリップキャスト成形用組成物ともいう）を石膏など多孔質体で作られた型の中に鋳込み成形体を製造した後、焼成している。バインダーには、澱粉粉、メチルセルロース、ポリビニルアルコール等水溶性高分子が用いられている。その他には水溶性、非水溶性のエマルジョン樹脂がある。ここで得られるセラミックスは、緻密でありセラミックス単体と同等の嵩密度、電気物性を有する。
【０００３】
一方、従来のスリップキャスト成形法によるセラミックスとは異なり、セラミックス原料粒子と焼成助剤の組合せによる低誘電特性を有するアルミナ質セラミックスの製造や、多孔質ＰＴＺセラミックスの製造も行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２７２９５１号公報
【特許文献２】特開平５−２５４９５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のスリップキャスト成形法によるセラミックスは高耐熱性だが、構成セラミックス単体と同等の高い密度と電気物性を有するため、樹脂や樹脂基粒子分散複合材料や繊維強化複合材料に比べ非常に重く、高い誘電率を有する。また、スリップキャスト成形法による低誘電特性を有するセラミックの製造は限られた組成にとどまっている。
本発明は、高耐熱性を有し、従来品よりも低い密度と低誘電特性を有する多孔質セラミック材料を成形できるスリップキャスト成形用組成物を提供することを主な目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスリップキャスト成形用組成物は、セラミック粒子、分散媒、分散剤、バインダーからなるスリップキャスト成形用組成物であって、前記バインダーは、長手方向に垂直方向の断面の径が前記セラミックス粒子の平均粒径と比較し１０分の１以下であって、アスペクト比が５以上である非水溶性セルロースとした。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高耐熱性を有し、従来よりも低い密度と低誘電特性を有する多孔質のセラミックを成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１を説明するための図である。
【図２】この発明の実施の形態１を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態２を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態２を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態３〜５におけるスリップの組成を示した表である。
【図６】この発明の実施の形態３〜５において、表１のスリップを用いスリップキャスト成形法により得られた焼成体の特性を示した表である。
【図７】この発明の実施の形態６〜８におけるスリップの組成を示した表である。
【図８】この発明の実施の形態６〜８において、表３のスリップを用いスリップキャスト成形法により得られた焼成体の特性を示した表である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明のスリップキャスト成形法におけるスリップの構成要素であるセラミック粒子には、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ならびに、粘土を含む無機粒子を用いることができる。平均粒径がサブミクロン未満ではスリップキャスト成形が困難になる。
この発明のバインダーは、糸状の長手方向に垂直となる断面の径が、サブミクロン以上のセラミック粒子の平均径より１桁以上小さい径（１０分の１以下の径）を有し、アスペクト比が５以上の非水溶性セルロース、セルロースおよびセルロース誘導体であるビスコースレーヨンやアセテート繊維等の天然繊維や再生繊維をミクロフィブリル化したもの、ならびに、高純度結晶セルロースを用いている。上記以外にもセラミック粒子分散媒に溶融せず、セラミックの平均粒径より１桁以上小さい径の微細繊維状の物質をバインダーに用いることができる。
【００１０】
バインダーの割合は、セラミック等無機粒子に対し０．３〜３．０重量％の範囲で使用するのが好ましい。０．３重量％以下の場合、スリップキャスト成形後の成形体強度が低くなるため乾燥までの形状保持が困難となる。また、３．０重量％以上では、スリップ粘度が上昇し、鋳込みが困難になり、焼成時の脱バインダー工程が困難になる。
図１は本発明のスリップキャスト成形用のスリップ模式図である。１はセラミック粒子で、２は分散剤、３はバインダー、４は分散媒(水)を示している。
【００１１】
図２は図１のスリップを鋳込み成形し、脱型し、乾燥したスリップキャスト成形体の模式図である。５はセラミック粒子で、６は分散剤、７はバインダーを示しており、繊維状のバインダーにより嵩高くなっていることが分かる。これを焼成することにより、低誘電特性を有する嵩の高い多孔質のセラミックを製造することができる。鋳込み成形は加圧鋳込み成形としてもかまわない。
【００１２】
実施の形態２．
本発明のスリップキャスト成形法におけるスリップの構成要素であるセラミック粒子には、シリカ、アルミナ、ジルコニア、ならびに、粘土を含む無機粒子を用いることができる。平均粒径がサブミクロン以下ではスリップキャスト成形が困難になる。
【００１３】
この発明のバインダーは、糸状の長手方向に垂直となる断面の径が、セラミック粒子の平均径より１桁以上小さい径を有し、アスペクト比が５以上の非水溶性セルロース、セルロースおよびセルロース誘導体であるビスコースレーヨンやアセテート繊維等の天然繊維や再生繊維をミクロフィブリル化したもの、ならびに、高純度結晶セルロースと水溶性セルロースを１００対０．５〜３の割合で用いている。溶融せずアスペクト比を持つ繊維状での物質と水溶性セルロースの組み合わせを用いることができる。
【００１４】
バインダーの割合は、セラミック等無機粒子に対し０．３〜３．０重量％の範囲で使用するのが好ましい。０．３重量％以下の場合、スリップキャスト成形後の成形体強度が低くなるため乾燥までの形状保持が困難となる。また、３．０重量％以上では、スリップ粘度が上昇し、鋳込みが困難になる。ならびに、焼成時の脱バインダー工程が困難になる。
【００１５】
図３は本発明のスリップキャスト成形用のスリップ模式図である。８はセラミック粒子で、９は水溶性セルロース、１０は非水溶性繊維状物質、１１は分散媒(水)を示している。
【００１６】
図４は、図３のスリップを鋳込み成形し、脱型し、乾燥した成形体の模式図である。１２はセラミック粒子で、１３は水溶性セルロース、１４は非水溶性繊維状物質を示しており、繊維状のバインダーにより嵩高くなっていることが分かる。これを焼成することにより、低誘電特性を有する嵩の高い多孔質のセラミックを製造することができる。鋳込み成形は加圧鋳込み成形としてもかまわない。
【００１７】
実施の形態３〜５
図５の表１は、実施の形態３〜５におけるスリップの組成を示した表である。
平均粒径５μの溶融シリカ粒子(SGA；コバレントマテリアル製)１００gに対し、表１に示した割合で分散媒(精製水)、分散剤ポリカルボン酸系分散剤(Ｄ３０５；中京油脂)を添加し、ボールミル混合を行い泥漿化した後、バインダー(セリッシュ；ダイセル化学工業)を添加し鋳込み用スリップとした。このスリップを石膏型に鋳込み、脱型し、１２００℃で焼成した。
【００１８】
図６は、表１のスリップを用いスリップキャスト成形法により得られた焼成体の特性を示した表である。
表２に示した焼成体はいずれも溶融シリカ含有率が低く、空隙率が高くなっていることがわかる。
【００１９】
実施の形態６〜８
図７の表３は、実施の形態６〜８におけるスリップの組成を示した表である。
平均粒径５μの溶融シリカ粒子(ＳＧＡ；コバレントマテリアル製)１００gに対し、表３に示した割合で分散媒(精製水)、水溶性セルロース(ＣＭＣ；ダイセル化学工業)を添加し、ボールミル混合を行い泥漿化した後、バインダー(セリッシュ；ダイセル化学工業)を添加し鋳込み用スリップとした。このスリップを石膏型に鋳込み、脱型し、１２００℃で焼成した。
【００２０】
図８は、表３のスリップを用いスリップキャスト成形法により得られた焼成体の特性を示した表である。
表４に示した焼成体はいずれも溶融シリカ含有率が低く、空隙率が高くなっていることがわかる。
【符号の説明】
【００２１】
１  セラミック粒子、２ 分散剤、３  バインダー、４  分散媒（水）、５  セラミック粒子、６  分散剤、７  バインダー、８  セラミック粒子、９  水溶性セルロース、１０  非水溶性繊維状物質、１１  分散媒（水）、１２  セラミック粒子、１３  水溶性セルロース、１４  非水溶性繊維状物質
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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