(57)【要約】【課題】水にセラミックス粉末が分散されてなるセラミックススラリーを噴霧乾燥してセラミックス顆粒を得、得られたセラミックス顆粒を成形したのち、焼結させて、セラミックススラリーを調製したのち噴霧乾燥するまでの時間に拘わらず、密度の等しいセラミックス焼結体を製造しうる方法を提供する。【解決手段】本発明の製造方法は、セラミックススラリーが、セラミックス粉末１００質量部あたり０．０１〜２質量部の金属塩、セラミックス粉末１００質量部あたり０．２〜０．８質量部のアニオン系界面活性剤、セラミックス粉末１００質量部あたり０．１〜１０質量部のアクリルエマルジョンおよびアクリルエマルジョン１００質量部あたり４部〜２０質量部のノニオン系界面活性剤を含むことを特徴とする。セラミックス粉末は、例えばアルミナ粉末である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水にセラミックス粉末が分散されてなるセラミックススラリーを噴霧乾燥してセラミックス顆粒を得、得られたセラミックス顆粒を成形したのち、焼結させてセラミックス焼結体を製造する方法であり、
前記セラミックススラリーが、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．０１質量部〜２質量部の金属塩、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．２質量部〜０．８質量部のアニオン系界面活性剤、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．１質量部〜１０質量部のアクリルエマルジョン
および
アクリルエマルジョン１００質量部あたり４質量部〜２０質量部のノニオン系界面活性剤
を含むことを特徴とする前記セラミックス焼結体の製造方法。
【請求項２】
セラミックス粉末がアルミナ粉末である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
水にセラミックス粉末が分散されてなり、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．０１質量部〜２質量部の金属塩、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．２質量部〜０．８質量部のアニオン系界面活性剤、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．１質量部〜１０質量部のアクリルエマルジョン
および
アクリルエマルジョン１００質量部あたり４質量部〜２０質量部のノニオン系界面活性剤
を含むことを特徴とするセラミックスラリー。
【請求項４】
セラミックス粉末、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．０１質量部〜２質量部の金属塩、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．２質量部〜０．８質量部のアニオン系界面活性剤、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．１質量部〜１０質量部のアクリルエマルジョンおよび
アクリルエマルジョン１００質量部あたり４質量部〜２０質量部のノニオン系界面活性剤を含むことを特徴とするセラミックス顆粒。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックス焼結体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い密度のセラミックス焼結体を製造する方法として、セラミックス粉末を水に分散させてセラミックススラリーとし、これを噴霧乾燥してセラミックス顆粒を得、得られたセラミックス顆粒を成形したのち焼結させる方法が知られており、このようなセラミックススラリーとして、特許文献１〔特開昭６３−２７４６４７号公報〕には、さらに焼結助剤等として金属塩、高分子バインダーおよびアニオン系界面活性剤を含むセラミックススラリーが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２７４６４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、かかる従来のセラミックススラリーを用いた製造方法では、セラミックススラリーを調製した後、噴霧乾燥するまでの時間により、密度の異なるセラミックス焼結体が得られることがあった。
【０００５】
そこで本発明者は、セラミックススラリーを調製した後、噴霧乾燥するまでの時間が変わっても、密度の等しいセラミックス焼結体が得られる方法を開発するべく鋭意検討した結
果、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち本発明は、水にセラミックス粉末が分散されてなるセラミックススラリーを噴霧乾燥してセラミックス顆粒を得、得られたセラミックス顆粒を成形したのち、焼結させてセラミックス焼結体を製造する方法であり、
前記セラミックススラリーが、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．０１質量部〜２質量部の金属塩、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．２質量部〜０．８質量部のアニオン系界面活性剤、
セラミックス粉末１００質量部あたり０．１質量部〜１０質量部のアクリルエマルジョンおよび
アクリルエマルジョン１００質量部あたり４質量部〜２０質量部のノニオン系界面活性剤を含むことを特徴とする前記セラミックス焼結体の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の製造方法によれば、セラミックススラリーを調製した後、噴霧乾燥するまでの時間に拘わらず、同じ密度のセラミックス焼結体を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の製造方法に用いられるセラミックススラリーは、水にセラミックス粉末が分散さ
れてなるものである。セラミックス粉末としては、例えばアルミナ粉末、窒化珪素粉末、
炭化珪素粉末、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコニウム酸鉛粉末、シリカ粉末、アルミ
ニウムと窒素および酸素との化合物（ＡｌＯＮ）の粉末、シリコンおよびアルミニウムと
窒素および酸素との化合物（ＳｉＡｌＯＮ）の粉末などが挙げられる。セラミックス粉末
の粒子径は中心粒子径で通常５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下である。セラミックスス
ラリーにおけるセラミックス粉末の含有量は、噴霧乾燥の条件により異なるが、通常はセ
ラミックススラリー１Ｌあたり２００ｇ〜２０００ｇ程度、好ましくは６００ｇ〜１５０
０ｇ程度である。
【０００９】
本発明の製造方法で使用するセラミックススラリーは、金属塩、アニオン系界面活性剤、アクリルエマルジョンおよびノニオン系界面活性剤を含む。
【００１０】
金属塩は、焼結助剤、凝集剤、水素イオン濃度調整剤（ｐＨ調整剤）などとしてセラミッ
クススラリーに添加されるものであり、例えば硫酸アルミニウムなどのアルミニウムの塩
、塩化マグネシウム、硝酸マグネシウム、硫酸マグネシウムなどのマグネシウムの塩、オ
キシ塩化ジルコニウムなどのジルコニウムの塩、希土類の硝酸塩、硫酸塩、塩化物などの
塩が挙げられる。セラミックススラリーにおける金属塩の含有量は、該セラミックス粉末
１００質量部あたり０．０１質量部〜２質量部である。
【００１１】
アニオン系界面活性剤としては、例えばポリカルボン酸アンモニウム、ポリカルボン酸ナトリウム塩などのポリカルボン酸の塩などが挙げられる。セラミックススラリーにおけるアニオン系界面活性剤の含有量は、セラミックス粉末１００質量部あたり０．２質量部〜０．８質量部、好ましくは０．３質量部〜０．６質量部である。
【００１２】
アクリルエマルジョンは、バインダーとして添加される添加剤であり、分子中にアクリル
基またはメタクリル基を有する化合物を重合させて得られる高分子化合物のエマルジョン
である。アクリル基を有する化合物としては、例えばアクリル酸、メチルアクリレート、
エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、イソ
オクチルアクリレート、アクリルアミド、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、２−ヒドロ
キシエチルアクリレート、４−ヒドロキシブチルアクリレートなどが挙げられる。メタク
リル基を有する化合物としては、例えばメタクリル酸、メチルメタクリレート、エチルメ
タクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソオ
クチルメタクリレート、メタクリルアミド、Ｎ−イソプロピルメタクリルアミド、２−ヒ
ドロキシエチルメタクリレート、４−ヒドロキシブチルメタクリレートなどが挙げられる
。セラミックススラリーにおけるアクリルエマルジョンの含有量は、セラミックス粉末１
００質量部あたり０．１質量部〜１０質量部である。
【００１３】
ノニオン系界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキ
シエチレンフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレンスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエ
ーテルなどが挙げられる。かかるノニオン系界面活性剤のセラミックススラリーにおける
含有量は、アクリルエマルジョン１００質量部あたり４質量部〜２０質量部、好ましくは
１５質量部以下である。
【００１４】
セラミックススラリーは、他の添加剤、例えば滑剤を含有していてもよい。滑剤としては、ワックス、ステアリン酸などが挙げられ、エマルジョン状であってもよい。
【００１５】
かかるセラミックススラリーは、水にセラミックス粉末、金属塩、アニオン系界面活性剤、アクリルエマルジョンおよびノニオン系界面活性剤を加えて混合することにより製造することができ、水にセラミックス粉末、金属塩、アニオン系界面活性剤、アクリルエマルジョンおよびノニオン系界面活性剤を加えた後、ボールミルなどの分散機を用いる方法、超音波を照射する方法などにより分散処理してもよい。
【００１６】
得られたセラミックススラリーを噴霧乾燥してセラミックス顆粒を得る。噴霧乾燥は、例
えばセラミックススラリーをノズルから噴霧して液滴とし、気流中で乾燥させることによ
り行われ、これにより、液滴として噴霧されたセラミックススラリー中の水分が蒸発し、
セラミックス粉末同士が凝集して、セラミックス顆粒が得られる。セラミックス顆粒の粒
子径は、通常２０μｍ〜０．２ｍｍ程度である。粒子径は、例えばノズルから噴霧される
際の液滴径、セラミックススラリー中の水分量などによりコントロールすることができる
。
【００１７】
かくして、セラミックス粉末、セラミックス粉末１００質量部あたり０．０１質量部〜２質量部の金属塩、セラミックス粉末１００質量部あたり０．２質量部〜０．８質量部のアニオン系界面活性剤、セラミックス粉末１００質量部あたり０．１質量部〜１０質量部のアクリルエマルジョンおよびアクリルエマルジョン１００質量部あたり４質量部〜２０質量部のノニオン系界面活性剤を含むセラミックス顆粒を得ることができる。
【００１８】
得られたセラミックス顆粒を成形する方法としては通常、セラミックス顆粒を成形型の中
に充填し、プレスして圧密させるプレス成形法が挙げられる。成形型は、金属製であって
もよいし、ゴム製であってもよい。セラミックス顆粒を圧密させることにより、セラミッ
クス粉末が互いに圧密されたセラミックス成形体を得ることができる。
【００１９】
成形により得られた成形体を焼結させることにより、目的のセラミックス焼結体を得る。
焼結条件は、セラミックス粉末が焼結しうる条件であればよく、例えばセラミックス粉末
としてアルミナ粉末を用いた場合には、通常１４００℃〜１８００℃程度の温度で焼成す
ることにより、アルミナ粉末同士を焼結させることができる。
【００２０】
かくして本発明の方法により製造されるセラミックス焼結体は、セラミックススラリーを
調製したのち、噴霧乾燥してセラミックス顆粒を得る間での期間に拘わらず、一定の密度
を示す。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例により限定
されるものではない。
【００２２】
〔実施例１〕
粉末状の高純度αアルミナ〔住友化学(株)製、「ＡＫＰ−５３」、重量基準の中心粒子径０．２μｍ〕１００質量部に、アニオン系界面活性剤〔ポリカルボン酸アンモニウム塩〕の水溶液（濃度４０質量％）１．５質量部（固形分０．６質量部）、硝酸マグネシウム〔金属塩〕０．１９質量部を加えたのち、水１４０質量部を加えてスラリーとし、次いでアクリルエマルジョン２．５質量部（固形分換算）、ノニオン系界面活性剤〔ライオン(株)製、「レオックス２０１０Ｃ」、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、曇点基準のＨＬＢ値は１３．０、計算値によるＨＬＢ値は１１．５、曇点６９．５℃、水酸基価７７．８ＫＯＨｍｇ／ｇ、表面張力２９．５ｍＮ／ｍ、浸透力１８０(秒)以上〕０．２５質量部、滑剤〔ステアリン酸〕０．５質量部を加えて攪拌した後、さらに攪拌下に硫酸アルミニウム０．１５質量部を加えて、アルミナスラリーを得た。このアルミナスラリーにおける硝酸マグネシウムおよび硫酸アルミニウムの合計含有量は、０．３４質量部である。
【００２３】
上記で得たアルミナスラリーを更に３０分間攪拌した後、スプレードライして、粒子径が
２０μｍ〜０．１ｍｍの範囲にあるアルミナ顆粒を得た。
【００２４】
上記で得たアルミナ顆粒を金属製成形型内に充填し、３０ＭＰａでプレスして、直径２０ｍｍ、厚み５ｍｍのペレット状に成形したのち、このペレットをゴム製成形型内に装填し、１００ＭＰａでプレスして、直径２０ｍｍ、厚み４ｍｍのペレット状の成形体とした。次いでこの成形体を電気炉内で、大気中、１４５０℃、２時間の条件で焼結させて、アルミナ焼結体を得た。この焼結体の密度をアルキメデス法により測定したところ、３．９２８ｇ／ｃｍ3であった。
【００２５】
上記で得たアルミナスラリーを更に３日間攪拌した以外は上記と同様に操作してアルミナ焼結体を得た。この焼結体の密度は３．９２４ｇ／ｃｍ3であった。結果を第１表に示す
。
【００２６】
〔比較例１〕
ノニオン系界面活性剤〔レオックス２０１０Ｃ〕を添加することなくアルミナスラリーを
得た以外は実施例１と同様に操作してアルミナ焼結体を得た。結果を第１表に示す。
【００２７】
〔実施例２〕
高純度αアルミナ〔ＡＫＰ−５３〕に代えて粉末状の高純度αアルミナ〔住友化学(株)製
、「ＡＫＰ−３０」、重量基準の中心粒子径０．５μｍ〕１００質量部を用い、
アニオン系界面活性剤〔ポリカルボン酸アンモニウム塩〕の水溶液の使用量を０．９２５質量部（固形分０．３７質量部）とし、
硫酸アルミニウムの使用量を０．２質量部とし、
焼結温度を１５５０℃とした以外は実施例１と同様に操作してアルミナ焼結体を得、評価を行った。なお、用いたアルミナスラリーにおける硝酸マグネシウムおよび硫酸アルミニウムの合計含有量は、０．３９質量部である。結果を第１表に示す。
また、第１表には、アルミナ顆粒を金属製成形型内に充填し、１００ＭＰａでプレスして、幅５ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚み５ｍｍの矩形状に成形したのち、３点曲げ試験により、成形体強度を測定した結果を併せて示す。
【００２８】
〔比較例２〕
ノニオン系界面活性剤〔レオックス２０１０Ｃ〕の使用量を０．０７５質量部とした以外
は実施例２と同様に操作してアルミナ焼結体を得た。結果を第１表に示す。
【００２９】
〔比較例３〕
アニオン系界面活性剤〔ポリカルボン酸アンモニウム塩〕の水溶液の使用量を２．５質量部〔固形分１質量部〕とした以外は実施例２と同様に操作して、アルミナ焼結体を得た。結果を第一表に示す。
【００３０】
〔比較例４〕
高純度アルミナ〔ＡＫＰ−５３〕に代えて、粉末状の高純度αアルミナ〔住友化学(株)製、「ＡＫＰ−３０」、重量基準の中心粒子径０．２μｍ〕１００質量部を用い、ポリカルボン酸アンモニウムの水溶液を使用せず、水の使用量を５２０質量部とした以外は実施例１と同様に操作してスラリーを得、次いで硫酸アルミニウムの使用量を０．２質量部とした以外は実施例１と同様に操作して、アルミナスラリー〔硝酸マグネシウムおよび硫酸アルミニウムの合計含有量は０．３９質量部〕を得た。
【００３１】
実施例１で得たアルミナスラリーに代えて上記で得たアルミナスラリーを用いた以外は実施例１と同様に操作して、アルミナ顆粒を得た。
【００３２】
実施例２で得たアルミナ顆粒に代えて上記で得たアルミナ顆粒を用いた以外は実施例２と同様に操作して矩形状の成形体を得、３点曲げ試験により、成形体強度を測定した。結果を第１表に示す。
【００３３】
第 １ 表                                    
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ノニオン系  アニオン系    金属塩    攪拌時間  焼結体の密度  成形体強度
界面活性剤  界面活性剤                                                
（質量部）  （質量部）  （質量部）            （ｇ／ｃｍ3)  （ＭＰａ）
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実施例１  ０．２５    ０．６０    ０．３４      ３０分    ３．９２８      −    
３日    ３．９２４      −    
比較例１      −      ０．６０    ０．３４      ３０分    ３．９０５      −    
３日    ３．８８４      −    
実施例２  ０．２５    ０．３７    ０．３９      ３０分    ３．９６３      ３０  
３日    ３．９６１      ３４  
比較例２  ０．０７５  ０．３７    ０．３９      ３０分    ３．９６３      ３１  
３日    ３．９５７      ３１  
比較例３  ０．２５    １．０      ０．３９      ３０分    ３．９１８      ３６  
３日    ３．９１８      ３２  
比較例４  ０．２５    ０          ０．３９      ３０分        ―          ２９  
３日        −          ２３  
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