(57)【要約】【課題】スラリーを用いた従来のニアネット成形方法においては、長尺、大型、複雑形状の製品については製造が困難であり、その乾燥、焼成工程での収縮バラツキや接地面との摩擦により生じる収縮方向とは逆方向に成形体に作用する応力で割れを生じる課題があった。【解決手段】セラミック、ガラスあるいは金属から選ばれた一種以上の粉体と溶媒中に分散しているエマルジョン状態のバインダーと非イオン化系分散剤と架橋剤を混合して作製されたスラリーを型に充填する工程と、エマルジョン破壊により該スラリーを固化させ、固化体を得る工程と、該固化体を前記型から脱型する工程と、脱型した固化体を乾燥する際の収縮変位に対して摩擦を減少させる摩擦減少部材を載置面に備えた載置台に、前記固化体を載置する工程と、該固化体を乾燥することにより成形体を得る工程と、該成形体を前記載置台に載置した状態で焼成する工程により三次元構造体を製造する。【選択図】図１
2005097078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒中に、粉体と加熱により固化するバインダーとを分散したスラリーを型に充填する工程と、
該スラリーを固化させ、固化体を得る工程と、
該固化体を前記型から脱型する工程と、
脱型した固化体が乾燥する際の収縮変位に対して摩擦を減少させる摩擦減少部材を載置面に備えた載置台を用意する工程と、
載置台の載置面に前記固化体を載置する工程と、
該固化体を乾燥することにより成形体を得る工程と、
該成形体を焼成する工程とを含む三次元構造体の製造方法。
【請求項２】
前記成形体を得る工程において、前記固化体を高温減圧雰囲気下で電磁波により加熱して前記溶媒を揮発させることを特徴とする請求項１に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項３】
前記固化体の電磁波による加熱温度を前記溶媒の沸点以下としたことを特徴とする請求項２に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項４】
前記減圧雰囲気が３０〜７００ｍｍＨｇであることを特徴とする請求項２または３に記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項５】
前記電磁波が周波数帯１〜３００ＭＨｚの高周波であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項６】
前記摩擦減少部材としてローラー又は球状の回転体を用いることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項７】
前記成形体が２ｍ以上の長さを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項８】
前記スラリーがセラミック、ガラスあるいは金属から選ばれた一種以上の粉体と、溶媒中に分散しているエマルジョン状態のバインダーと、非イオン化系分散剤とを混合して作製されたものであり、前記固化体を得る工程で加熱によるエマルジョン破壊により前記スラリーを固化させることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の三次元構造体の製造方法。
【請求項９】
前記粉体としてアルミナ、コージェライト、窒化珪素、ジルコニアのうちのいずれかを用い、請求項１乃至８のいずれかに記載の三次元構造体の製造方法により得られたことを特徴とするセラミック焼結体。
【請求項１０】
請求項９に記載のセラミック焼結体からなる半導体・液晶製造装置用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック粉体や金属粉体等を用いた、三次元構造体の製造方法に関し、特に複雑形状の三次元構造体を複雑な切削工程や接合工程を行うことなく一度に成形が可能な三次元構造体の製造方法およびそれを用いたセラミック焼結体、並びにこれを用いた半導体・液晶製造装置用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の比較的大型の三次元構造体の製造における溶媒、バインダーを含む固化体の乾燥方法としては、前記固化体を載置台に載せて、この載置台ごと種々の乾燥手段によって乾燥させる方法が用いられている。
【０００３】
また、その乾燥手段については、特許文献１〜５に示すようなマイクロ波乾燥方法やマイクロ波乾燥方法と熱風乾燥、真空減圧乾燥方法を組み合わせた方法が用いられていた。
【特許文献１】特開平４−１５１２０４号公報
【特許文献２】特開平６−３００４３８号公報
【特許文献３】特開２０００−４４３２６号公報
【特許文献４】特開平９−７７５５２号公報
【特許文献５】特開平１１−２６２９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら最近では、製品の更なる大型化が進んでおり、特に半導体、液晶製造装置用部材においては、製造処理量の増加に伴い従来では考えられなかった２ｍ以上の長さの大型製品の要求がある。このような大型製品の製造における固化体の乾燥を従来と同様に載置台に載置して実施しようとすると、例えば０．５％の収縮によっても全体では１０ｍｍ収縮することとなり、載置台と固化体の間で収縮する方向とは逆方向に応力が発生し、この応力が固化体強度を超えると固化体の応力集中部に割れを生じるという問題が発生していた。
【０００５】
更に、上述のような２ｍ以上の長さを有する製品においては、強度維持のために厚肉としなければならず、従来のマイクロ波乾燥方法では電磁波の減衰が大きく内部からの乾燥が困難で、また熱風乾燥方法では表面は乾燥するものの内部までの乾燥には至らず、大型製品を均一乾燥することが困難であり、乾燥収縮のバラツキに起因するクラックや欠陥が生じるという問題があった。
【０００６】
また、上述のような大型製品の製造に関しては、成形後の成形体に密度差が生じ易いため、鋳込み成形法やニアネット成形法が用いられる。しかしながら、それらの方法においても、脱型の際に型へ固化体の一部がかみ込みこれを無理に脱型させようとして固化体に割れやクラックを生じるという問題が発生していた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は前記課題に鑑み、溶媒中に、粉体と加熱により固化するバインダーとを分散したスラリーを型に充填する工程と、該スラリーを固化させ、固化体を得る工程と、該固化体を前記型から脱型する工程と、脱型した固化体が乾燥する際の収縮変位に対して摩擦を減少させる摩擦減少部材を載置面に備えた載置台を用意する工程と、載置台の載置面に上記固化体を載置する工程と、該固化体を乾燥することにより成形体を得る工程と、該成形体を焼成する工程とを含む三次元構造体の製造方法を用いたことを特徴とする。
【０００８】
また、前記成形体を得る工程において、前記固化体を高温減圧雰囲気下で電磁波により加熱して、前記溶媒を揮発させることを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記固化体の電磁波による加熱温度を前記スラリー中の溶媒の沸点以下としたことを特徴とする。
【００１０】
前記減圧雰囲気が３０〜７００ｍｍＨｇであることを特徴とする。
【００１１】
前記電磁波が周波数帯１〜３００ＭＨｚの高周波であることを特徴とする。
【００１２】
前記摩擦減少部材としてローラー又は球状の回転体を用いることを特徴とする。
【００１３】
前記成形体が２ｍ以上の長さを有することを特徴とする。
【００１４】
前記スラリーがセラミック、ガラスあるいは金属から選ばれた一種以上の粉体と、溶媒中に分散しているエマルジョン状態のバインダーと、非イオン化系分散剤とを混合して作製されたものであり、前記固化体を得る工程で加熱によるエマルジョン破壊により前記スラリーを固化させることを特徴とする。
【００１５】
前記粉体としてアルミナ、コージェライト、窒化珪素、ジルコニアのうちのいずれかを用い、請求項１乃至８のいずれかに記載の三次元構造体の製造方法により得られたことを特徴とする
前記セラミック焼結体からなる半導体・液晶製造装置用部材としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の三次元構造体の製造方法によれば、摩擦を減少させる摩擦減少部材を載置面に備えた載置台を用いて固化体を乾燥することにより、乾燥時に固化体もしくは成形体表面とその接地面との間の摩擦により、乾燥収縮方向と逆方向へ働く内部応力の発生を防止することが可能となり、成形体に割れ等の発生がなく、良好な大型の三次元構造体を得ることができる。
【００１７】
また、成形体を得る工程において、前記固化体を高温減圧雰囲気下で電磁波により加熱して、前記溶媒を揮発させ乾燥させることで、該固化体を内部から均一加熱することが可能となるため、前記乾燥工程の乾燥バラツキによる固化体もしくは成形体の内外表面、内外部の乾燥収縮差が原因で生じる割れの発生を防止することができる。さらには前記電磁波の周波数帯を１〜３００ＭＨｚとすることにより、前記固化体が厚肉品であっても、マイクロ波等の高周波と比較して電磁波の減衰が起こりにくく、固化体内部まで均一加熱が可能となる。
【００１８】
また、前記電磁波による加熱温度が前記スラリー中の溶媒の沸点以下とすることで、
固化体中に残留した溶媒が急激な体積膨張を伴いながら揮発することを防止することができ、乾燥後の成形体のひび割れ、欠陥の残留を防止することが可能となる。
【００１９】
また、前記成形体を焼成して得られたセラミック焼結体を用いて、半導体・液晶製造装置用部材を製造することにより、これまで製造できなかったより大型の半導体・液晶製造装置用部材を製造可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための最良の実施形態について説明する。
【００２１】
本発明の三次元構造体の製造方法としては、溶媒中に加熱により固化するバインダーを分散させたスラリーを型に充填させた後、固化させて固化体を得、それを脱型した後、該固化体中の溶媒を乾燥した際の収縮変位に対して摩擦を減少させる摩擦減少部材を用い、高温減圧雰囲気下で電磁波により加熱して固化体中の溶媒を揮発させることで乾燥させ、それをさらに乾燥して成形体とし、成形体を焼成収縮変位吸収手段を用いて焼成する工程をとることにより焼結体が得られるものである。
【００２２】
本発明の製造方法の特徴としては、前記摩擦減少部材を設置した載置台を用いることである。ここで摩擦減少部材とは、固化体が収縮し固化体の一面が変位する方向に従って、自己も変位して固化体の収縮変位による摩擦抵抗を吸収してしまうものをいう。具体的には、２ｍ以上の長尺大型品のような固化体の形状であれば、図１（ａ）、（ｂ）に示すように一対の外枠１０２間に多数のローラー１００を並列に並べ、各ローラー１００と一対の外枠１０２をベアリング１０１を介して接続したものであり、ローラー１００上に固化体を積載すれば、固化体の移動方向に従ってローラー１００と共にベアリング１０１が回転して固化体との摩擦抵抗をローラー１００により吸収するものである。この摩擦減少部材１を載置台の載置面に設置し、その上に、上述した三次元構造体からなる固化体を載せて乾燥を行うことにより、乾燥収縮により固化体に生じる収縮変位による摩擦抵抗をローラー１００により吸収させることが可能となる。
【００２３】
なお、摩擦部材１の材質としては、金属、セラミック等、どのような材質から構成されても良いが、この後の電磁波乾燥の電磁波で誘電加熱が起こらない電気絶縁体以外の材質を用いるのがより好適であり、金属類、半導電性セラミック、プラスチック（テフロン（Ｒ)）等の誘電加熱されないもしくはされにくい物質で構成し固化体２のみが誘電加熱により乾燥されるようにするのが良い。
【００２４】
さらに本発明の製造方法のもう一つの特徴は、摩擦減少部材１を用いると同時に、摩擦減少部材１上に載置した固化体の乾燥を高温減圧雰囲気下で電磁波加熱により行うことである。
【００２５】
ここで、電磁波による固化体の加熱の際の高温減圧雰囲気としては３０〜７００ｍｍＨｇとするのが良く、３０ｍｍＨｇより低い高温減圧雰囲気下では、固化体中に残留した前記スラリー中の溶媒が、その沸点を越えて急激な体積膨張を伴って気体となり、これが原因となる固化体のひび割れなどが発生する。７００ｍｍＨｇ以上の高温減圧雰囲気下では、通常雰囲気と比較してもあまり効果がない。
【００２６】
また、電磁波による加熱は図２に示すような電磁波加熱装置３により行わせる。電磁波加熱装置３は主に缶体、電磁波発生源、加熱電極、制御装置で構成されている。缶体は加熱対象物を納める容器であり、電磁波発生源と加熱電極は加熱対象物を誘電加熱するためのもので、制御装置は電磁波発生量を制御し加熱温度を調節するためのものである。
【００２７】
そして、加熱方法としては、固化体２を摩擦減少部材１を載置した載置台上に載せた後、これを摩擦減少部材１ごと制御装置８により制御される電磁波加熱装置３内に入れる。電磁波加熱装置３は、電磁波９を発生する回路と負荷整合回路からなる電磁波発生源４から、缶体５内の加熱電極６間へ高周波電圧を印可することによって、加熱電極６間にある物質を誘電加熱する仕組みであり、この加熱電極６間へ固化体２をセットするが、このとき固化体２を摩擦減少部材１を載置した載置台上に載せたままの状態でセットすることにより、上述した摩擦減少部材１の摩擦抵抗を吸収する効果を発揮することができる。
【００２８】
さらに、電磁波加熱装置３には、缶体５内を減圧雰囲気とできるように缶体５に不図示の真空ポンプからなる減圧装置７が接続してあり、缶体５内を減圧雰囲気に維持できるしくみとなっており、減圧雰囲気にすると同時に電磁波加熱も実施できるようになっている。
【００２９】
以上のように、摩擦減少部材１である回転体１を載置した載置台上に固化体２を載せ、電磁波加熱装置３内にセットした後、缶体５内を減圧雰囲気に保ちつつ、電磁波により固化体２の加熱を行う。このとき、固化体２中の水分量は加熱時間に対し一定に揮発させるように加熱時間を調整するが、より乾燥収縮の影響による割れ発生防止を行うためには、固化体２中の水分量が乾燥前の水分量の半分となるまで減圧雰囲気保持させた状態だけで徐々に乾燥し、ある程度固化体２の強度を確保してから、その後、減圧雰囲気を保持しつつ固化体２を電磁波加熱し成形体を得る方法を用いるのがより好適である。
【００３０】
このような加熱方法とすることにより、熱風乾燥のような外部加熱を実施した場合と比較して、高温雰囲気に曝されている外側から乾燥・収縮が開始することはなく、電磁波９が及ぶ部分が一斉に加熱され、乾燥・収縮を始めるため、固化体２全体がバラツキなく収縮し、各部の収縮バラツキが原因で固化体２各部に発生する割れをなくすことが可能となる。
【００３１】
なお、この電磁波加熱に用いる電磁波９としては、一般に高周波と呼ばれる周波数が１〜３００ＭＨｚ（波長３０ｍ〜１ｍ）の電磁波が良い。３００ＭＨｚを超え３００ＧＨｚまでの周波数帯のいわゆるマイクロ波も利用可能であるが、マイクロ波のエネルギーは加熱する物質にも影響されるが電波エネルギーが物質内を伝わる間に減衰する深度が浅く、厚みが大きい固化体の加熱にはあまり適していない。これと比較して高周波は電波エネルギーの減衰震度が深いために長尺大型品、特に厚みの大きいものの加熱に適しており、本発明では高周波を用いるのが好適である。また国内では電波法により、電磁波加熱に使用できる周波数帯は、工業、科学、医療用として割り当てられているいわゆるＩＳＭバンドと呼ばれる周波数帯に限られており、本発明では電波法により割り当てられた周波数帯のうち、マイクロ波領域より低い周波数を用いることが好適である。
【００３２】
ここで、本発明では前記固化体の電磁波による加熱温度を前記スラリー中の溶媒の沸点以下としたことを特徴としている。これにより、固化体中に残留した前記スラリー中の溶媒が、その沸点を越えて急激な体積膨張を伴って気体となった際に、固化体中に発生する応力を緩和することが可能となり、これが原因で発生する固化体のひび割れ等を防止することが可能となる。さらには、固化体に割れが発生しないまでも、欠陥の発生原因や、反りや変形に対しても影響を及ぼすために、前記加熱温度をスラリー中の溶媒の沸点以下として、急激な乾燥を行うのは避けねばならない。なお、前記電磁波加熱は少なくとも固化体の乾燥収縮がなくなるまで実施すれば良い。
【００３３】
また、前記電磁波による加熱は固化体の乾燥収縮がなくなるまで、０．１〜１０Ｗ／ｋｇの出力により実施する。
【００３４】
ここで、前記電磁波出力の単位であるＷ／ｋｇとは、加熱する固化体１ｋｇ当たりに何Ｗの出力で電磁波加熱を行うかということであり、０．１Ｗ／ｋｇより低い出力で加熱を実施した場合には、固化体からの水分蒸発が極めて微量であるために乾燥時間が極端に長くなり、これが製品の製造コストに影響するために好ましくない。また、１０Ｗ／ｋｇを越えると、水分蒸発が早すぎるため固化体が急激に収縮し、これが反りや変形、割れ等の欠陥の発生につながるために好ましくない。
【００３５】
また、前記電磁波出力は、例えば固化体の乾燥開始から終了までの間で、固化体が比較的急激に収縮する乾燥開始から中間までは低出力として、収縮量の比較的少ない中間から乾燥終了までは高出力とする等、０．１〜１０Ｗ／ｋｇの出力範囲内であれば、いかようにも調整可能である。さらには前記のように乾燥開始から中間、中間から乾燥終了までを２段階の出力で実施することもできるし、これを３段階、４段階と、固化体の収縮挙動に合わせていくつもの出力パターンに分け、乾燥後の成形体に反りや変形、割れ等の欠陥が生じないようにすることが可能である。
【００３６】
次に本発明の製造方法について詳細を説明する。
【００３７】
本発明に用いられるスラリーとしては、溶媒中に分散した加熱または冷却により固化するバインダーを含むものであればよく、そのバインダーとして具体的には、熱硬化性樹脂や合成樹脂系エマルジョン、感熱性ゲル化剤等があげられ、これらと水、有機溶剤等の溶媒と粉体を混合させたものであれば本発明に適用可能である。
【００３８】
熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、ユリア・メラミン樹脂、エポキシ樹脂もしくはこれらの変性樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも１種以上のもの等が良く、また合成樹脂エマルジョンとしては、スチレン、ブタジエン、イソブレン、アクリロニトリル、エチレン、酢酸ビニル、メタクリル酸エステル、アクリル酸エステル等より得られる種々の共重合体や不飽和カルボン酸及び／またはジカルボン酸等との多元共重合体が使用できる。
【００３９】
上記具体例としてはアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルと不飽和カルボン酸及び／またはジカルボン酸の多元共重合体、アクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステル共重合体、多元共重合体、アクリロニトリルとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルの多元共重合体、アクリロニトリルとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルと不飽和カルボン酸及び／またはジカルボン酸の多元重合体、スチレンとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルの多元共重合体、スチレンとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルと不飽和カルボン酸及び／またはジカルボン酸の多元共重合体、塩化ビニリデンとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルの多元共重合体、塩化ビニリデンとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルと不飽和カルボン酸及び／またはジカルボン酸の多元共重合体、塩化ビニルとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルの多元共重合体、塩化ビニルとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルと不飽和カルボン酸及び／またはジカルボン酸の多元共重合体、エチレンと酢酸ビニルとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルの多元共重合体、エチレンと酢酸ビニル共重合体、エチレンと酢酸ビニルとアクリル酸エステル及び／またはメタクリル酸エステルと不飽和カルボン酸及び／またはジカルボン酸の多元共重合体、エチレンと酢酸ビニルと不飽和カルボン酸及び／またはジカルボン酸の多元重合体、ポリ酢酸ビニル等があげられる。
【００４０】
また、感熱性ゲル化剤としては、ポリシロキサン系のアルキレンオキサイド付加物及び／またはアルキルフェノール−ホルマリン縮合物のアルキレンオキシド付加物を前記合成樹脂エマルションと併用するのが良い。
【００４１】
また、熱硬化性樹脂の添加量としては、１〜３０体積％が好ましい。１体積％より低い添加量ではスラリーが硬化しにくく、３０体積％より多いとスラリー粘度が高すぎ、型へのスラリー注入が困難であるからである。さらに、前記合成樹脂エマルジョンの添加量としては、粉体１００重量部に対し、固形分として０．１〜６．０重量部とするのが良い。０．１重量部未満では、スラリーを固化した際の固化体強度が極端に低く、６．０重量部より多いとスラリー粘度が上昇しすぎるために好ましくない。また、感熱性ゲル化剤は、前記合成樹脂エマルションと併用するのが良く、添加量としては、合成樹脂エマルジョンの固形分１００重量部に対し１.０〜５０.０重量部の範囲で添加して使用するものである。該添加量が１.０重量部未満ではゲル化が不充分であり、硬化に時間を要する。また、５０.０重量部を超えると硬化性は良好であるが、混練物の安定性に欠け、また、経済性の面でも好ましくない。また、前記合成樹脂エマルジョンと感熱性ゲル化剤を併用した場合には必要に応じてシリコン樹脂等の消泡剤の使用が有効である。
【００４２】
また、本発明では特に前記熱硬化性樹脂、合成樹脂エマルジョン、感熱性ゲル化剤を用いる方法とは別に、スラリー固化後の固化体硬度が柔らかく、脱型性が良好である以下の製法を用いるのが良い。
【００４３】
即ち、セラミック、ガラスあるいは金属から選ばれた一種以上の粉体と、溶媒中に分散しているエマルジョン状態のバインダーと、非イオン化系分散剤とを混合して作製されたスラリーを用いこれを加熱によるエマルジョン破壊により固化させ固化体として、その後脱型すれば、固化体硬度が前記熱硬化性樹脂や合成樹脂エマルジョン、感熱性ゲル化剤を用いて固化体を得た場合と比較して柔らかく、脱型の際に固化体に割れ等を発生することなく良好な脱型が可能である。
【００４４】
ここで前記エマルジョン状態とは、例えば水と油とを混ぜて振れば一時的に混ざり合ってすぐに元の水と油の２層に分離してしまうが、これを分離しないように安定化させた状態をいう。この安定化状態とするためには、水と油の界面張力を下げるとともに、液体中の液滴を安定化させるために界面に乳化剤からなる保護膜を形成している。この乳化剤によりバインダー表面を保護した状態をいう。
【００４５】
また、上述のエマルジョン破壊を行う方法について一般的には、１）例えば、塩の多価イオンを添加する方法、２）ｐＨの変化を利用する方法、３）温度の変化を利用する方法、４）凍結を利用する方法、５）機械的剪断力を付与する方法等が挙げられる。制御を簡単にできる点から３）の温度変化を利用する方法を用いるのがより好適である。
【００４６】
即ち、温度変化を用いる場合には、非イオン化系分散剤の曇点よりエマルジョン状態のスラリー温度を高くすることが好ましい。
【００４７】
ここで、非イオン化系分散剤の曇点とは、一般的には非イオン化系分散剤が混入されている水溶液の温度を上げた際に透明な水溶液が濁り始める温度をいい、この濁りが発生するのは、非イオン化系分散剤の分子が水に溶ける際に形成されるエチレンオキサイド鎖のエーテル結合と溶媒である水との間に起きる水和状態が破壊されて水溶性が減少し、非イオン化系分散剤が析出するためである。したがって、本発明中の曇点とは、スラリー中に含まれる非イオン化系分散剤の水溶性が上述と同じように急激に減少する際の温度の事を指す。
【００４８】
以下、エマルジョン破壊の形態を図３で説明する。図３（ａ）は溶媒１０、非イオン化系分散剤１１、粉体粒子１２及び乳化剤によりエマルジョン状態となる鎖状高分子からなる樹脂１４を含むバインダー１３を投入した直後の状態を表したものである。また、図３（ｂ）は、その後に攪拌・混合してスラリーを作製した状態を表したものである。さらに、図３（ｃ）はスラリーを加熱してエマルジョン状態が破壊した状態を示す。
【００４９】
そして、（ａ）に示す状態から攪拌・混合を行うことで（ｂ）に示すように非イオン化系分散剤１１がバインダー１３の表面に付着した状態となり安定化したスラリーが作製される。
【００５０】
この状態では、常温においてバインダー１３は非イオン化系分散剤１１によりバインダー１３と粉体粒子１２が反発しあいエマルジョン状態を保つが、スラリーの温度を非イオン化系分散剤１１の曇点以上に上げると、図３（ｃ）に示すようにエマルジョン状態のバインダー１３の表面に付着していた非イオン化系分散剤１１の安定化作用が低下するためにエマルジョン状態が破壊される。すると、互いに反発していた粉体粒子１２やバインダー１３同士が衝突しあうことになり、バインダー１３同士やバインダー１３と粉体粒子１２とがファン・デル・ワールス力や水素結合によって結びつき、最終的に溶媒１０が含まれた状態で固化するものである。
【００５１】
なお、このスラリーに予め架橋剤を含有させると、作製された固化体の強度がより高められるためにハンドリング性が良好となる。
【００５２】
この方法を用いることで、非イオン化系分散剤１１はバインダー１３の表面に付着して安定化したスラリーとするだけでなく、エマルジョン破壊後は粉体粒子１２とバインダー１３とを均一に分散させる本来の働きも有しているため粉体粒子１２とバインダー１３との分散性に優れ、含有するバインダー１３の量を増やしたとしても粘度が著しく上昇することがない。また、分散性が上がると焼成後に残る不純物も抑えることができる。また、短時間でスラリーを固化できるために量産性に優れることができる。また、溶媒を含んだまま一定に分散して固まるため、固化収縮を少なくすることができるとともに、どの場所でも均一に収縮させることができるという特徴がある。
【００５３】
ここで、スラリーの粘性は流動性を有していればよいが、低すぎる場合、原料粉体の沈降が顕著になってしまう。よって、０．０５〜５０Ｐａ・ｓの範囲で調整することが好適で、スラリーの脱泡性を考慮するなら０．１〜５Ｐａ・ｓの範囲とするのがより好適である。
【００５４】
また、本発明に用いることができるセラミック粉末としては、例えばアルミナ、ジルコニア、コージェライト、ムライト、チタニア、シリカ、チタン酸バリウム、イットリア、イットリウム・アルミニウム・ガーネット等の酸化物の他、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素等の非酸化物粉体等が挙げられる。ここで窒化ケイ素のように溶剤として水を用いた時に反応してアンモニアを生じてしまうような粉体を用いるときには、予め粉体の表面をシリカ等、用いる溶剤と反応しない物質で被覆して用いることも可能である。
【００５５】
また、本発明に用いることのできるガラスとしては、焼成後にガラス質となるガラス材料であれば何れでも良く、例えば、ソーダライムガラスや低ソーダガラス、鉛アルカリケイ酸ガラス、ホウケイ酸ガラス、鉛系、アルカリケイ酸系、ビスマス系のガラス粉体や、これらガラス粉体にシリカやジルコニア、アルミナ、チタニア等の酸化物セラミック粉末や酸化鉄、酸化ニッケル、酸化銅、酸化マンガン等の黒色もしくは暗色金属酸化物粉体をフィラーとして加えた混合粉体を使用することも可能である。
【００５６】
さらに、本発明に用いることのできる金属粉体としては、鉄、ニッケル、アルミニウム、チタン、スズ、亜鉛、銅、クロム、銀といった金属粉体、およびこれらの合金粉体、パラジウムーアルミナ粉体、マグネシウム合金粉体などが挙げられる。
【００５７】
さらにまた、セラミック粉体と金属粉体とを混合したような混合粉体、ガラス粉体と金属粉体を混合したような混合粉体もまた、好適に使用することができる。
【００５８】
次に、本発明に用いる粉末の粒子径は、焼結性、スラリーの粘性などを考慮すると２００μｍ以下が使用可能である。より具体的には、セラミックスおよびガラスの場合、好ましくは０．１〜１０μｍ、さらに好ましくは０．５〜５μｍである。金属の場合は０．１〜１００μｍが好ましい。
【００５９】
また、本発明のスラリー中の原料粉体の占める体積割合を表す粉体充填率は３０％以上が良く、焼結時の変形を小さく抑えてより緻密な磁器を作る場合には４０％以上とするのが好適である。さらには、理想的なスラリーを作成しても粉体充填率が６０％を超えることはないため、粉体充填率の範囲は３０〜６０％、特に緻密な磁器を作成する場合は４０〜６０％とするのがより好適である。
【００６０】
また、本発明に用いるエマルジョン状態のバインダーとしては、樹脂を、例えば、特許第２９０６０５１号等に記載されている乳化剤により作製したもの等、一般的なものを用いればよい。
【００６１】
本発明に用いる溶媒としては、水系と有機系のいずれを用いることも可能である。有機系の溶媒を用いる場合には、パラフィン、イソパラフィン、トルエン、キシレン、石油、エーテル等を用いることが可能である。しかしながら、スラリーの取り扱い、乾燥などにおける安全性を考慮した場合、水を溶媒として用いることがより好適である。
【００６２】
また、非イオン化系分散剤としては、ポリオキシエチレン型と多価アルコール型のいずれでも良いが、曇点が顕著に現れるポリオキシエチレン型がより好ましい。
【００６３】
具体的には、エチレンオキサイド型として例えば、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脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンリン酸エステル、ポリオキシエチレングリコールエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコールエーテル等を挙げる事ができ、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの例としてポリオキシエチレンラウリルエーテルなどが挙げられる。
【００６４】
非イオン化系分散剤の添加量としては、既に上述したエマルジョン状態のバインダーの固形分１００重量部に対して５〜１００重量部とするのが好ましい。
【００６５】
即ち、５．０重量部より添加量が少ないと、エマルジョン破壊の際にエマルジョンの表面に付着する分散剤の量が少なくなるために、スラリーの固化性能が劣ること、また、非イオン化系分散剤としてスラリー中の粉体を分散させるためにはその量として足りない為、スラリーの粘度が高くなるからであり、１００重量部より多いと分散剤が多すぎコスト面で不利となる他、三次元構造体の強度が低下する為である。
【００６６】
また、前記エマルジョン状態のバインダーの量は、スラリーの全重量に対して１〜１２質量％とするのが好適である。
【００６７】
即ち、１．０質量％より少ない場合には、上述したエマルジョン破壊により得られた固化体の強度が低くなり、固化体を脱型できなくなる。また１２．０質量％より多い場合にはスラリーの粘度が高くなりすぎて、型への注入が困難となる。
【００６８】
さらに、エマルジョン状態のバインダーの成分としては、スチレン、ブタジエン、イソブレン、（メタ）アクリロニトリル、アクリルアミド、エチレン、酢酸ビニル、アクリル樹脂等より得られる種々の共重合体や不飽和カルボン酸及び／またはジカルボン酸等との多元共重合体を用いることが可能である。エマルジョンの作製のし易さや成形体作製後の脱脂性、樹脂の価格等を考慮するとアクリル樹脂の共重合体がより好適である。
【００６９】
ここで、前記アクリル樹脂としてはアクリル（メタクリル）酸エステルを指し、中でも、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、イソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、シクロへキシル（メタ）アクリレート、２−エチルへキシル（メタ）アクリレートなどを好適に用いることができる。
【００７０】
また、本発明では、固化体のハンドリンク性を考慮した場合、その強度を増すために、必要に応じて架橋剤を添加する。架橋剤としては架橋反応型の樹脂が好ましく、エポキシ、フェノール、メラミン、尿素、オキサゾリン基を有する樹脂などの水溶性、もしくはエマルジョン型の樹脂を用いても良く、スラリーの安定性、および前記加熱温度での反応硬化が可能な樹脂としてはオキサゾリン基を有した樹脂を用いることがより好適である。
【００７１】
前記のように架橋剤を添加すると、成形前駆体としての強度が高められハンドリング性が良好となる。更には、成形体としても強度を高めることができ、切削加工等による後加工を施すことも可能となる。
【００７２】
また、架橋剤の固形成分の量はバインダー１００重量部に対し、０．５〜３５重量部、さらに好ましくは２．５〜２５重量部である。架橋剤の量が少ない場合は、成形前駆体を加熱して得られる成形体の強度が不十分となり、架橋剤の量が多い場合は、コスト的に不利になる他、固化体中のバインダー量が相対的に減ることから、脱型後の固化体の強度が低下し、最終的に得られる成形体の寸法精度が悪化するという問題があるため、前記重量範囲とするのがより好適である。
【００７３】
次に前述のスラリーを型に充填する。
【００７４】
ここで前記型としては非吸水性の材質とするのが良い。非吸水性であれば、従来のような吸水性型を使用する際に起こっていた目詰まり等の問題が起こらず、耐摩耗性も良好で型寿命を延ばすことが可能となる。
【００７５】
また前記非吸水性の型材質としては、金属、樹脂、木材等、非吸水性の特性を有していればどのような材質のものでも使用可能である。特に本発明では、寸法精度や固化させた後の成形体の脱型し易さ、および加熱時の熱伝導性の点から金属製の型を用いることがより好適であり、具体的にはアルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金またはマグネシウム合金等が軽量で十分な耐熱性を有しており好適である。
【００７６】
また、前記型の内面に様々な表面処理を施し、型の離型性、耐摩耗性を向上させてもよい。
【００７７】
そして、前記スラリーを型ごと５〜１００℃で加熱させるのが好適である。５℃より低い温度でスラリーが固化する場合は、スラリー作成中に固化が起こる可能性があるので好ましくない。また、１００℃以上の加熱では、溶媒に水を用いると沸騰して気化する際に発生する泡が欠陥の原因となり好ましくない。沸騰を抑えるために加圧下で１００℃以上に加熱してもよいが生産性の面で好ましくない。
【００７８】
また、スラリーを固化させるまでの時間としては、長くても２４時間以内が好ましい。固化までの時間が長いと、原料粉末が沈降し、得られた成形体に密度バラツキを生じるためであり、１〜１２時間以内であれば生産性の面からもよりいっそう好適である。
【００７９】
さらに、スラリーは必要に応じて脱泡して型に充填される。脱泡方法としては、減圧容器内でスラリーを攪拌させる等の一般的な方法を用いればよい。ここで、スラリーを型に注入する場合には、成形型を入れた容器内を真空雰囲気に保った状態とすることが好ましい。真空雰囲気中で型にスラリーを充填するのは、注入時にスラリー中への空気の巻き込みを防ぐためである。真空雰囲気の真空度としては、市販の真空度計による測定で０．００５〜０．０２ＭＰａの範囲とするのが良い。０．００５MＰａより低い真空度ではスラリーが沸騰し、型へスラリーを充填する際に型からスラリーが溢れ出してしまうからであり、０．０２ＭＰａより高い真空度では十分な脱泡作用が得られないからである。
【００８０】
次に加熱により固化した後の固化体を型より脱型する。脱型の際は固化体に傷を付けないように注意することが必要であり、長尺大型品の型では、型を細かいパーツ毎に分けて作製し、これをパーツ毎に脱型する。各パーツは大型であり、重量物である場合が多く、安全性を考慮した上で必要に応じて治具を用いて脱型を行うのが好適である。
【００８１】
次に脱型した固化体の乾燥を行う。乾燥は前述したとおり、固化体を摩擦減少部材を載置した載置台に載せて行う。ここでは一例として図２に示したローラー型の回転体１を摩擦減少部材として用いた例にて説明する。
【００８２】
そして、固化体を回転体１を載置した載置台上に載せた後、これを載置台ごと図２に示す電磁波加熱装置３内に入れる。電磁波加熱の詳細は上述したとおりであり、省略する。
【００８３】
なお、前記乾燥工程を経た後の成形体には、必要に応じて切削加工を施しても良い。
【００８４】
また、乾燥工程を経た前記成形体を更に加熱し、より高強度の成形体を得ることも可能である。ここで、成形体の加熱温度としては、まず急激加熱による成形体の割れ発生を防止するため徐々に昇温し、最終的に１２０〜２００℃の範囲とするのが良い。前記加熱温度を１２０〜２００℃としたのは、１２０℃より低い温度では、前述のスラリー作製時に添加した架橋剤の反応温度に達しないために架橋反応が起こらず、より高強度な成形体とすることができず、２００℃より高い温度では前記成形体中に含まれている分散剤などの有機物の分解が起こり、成形体の強度低下が起こるためである。
【００８５】
前記工程を経た後、必要に応じて脱脂を行い、６００〜１７００℃の温度域にて焼成を実施することにより、成形型の形状を反映させた、本発明の製造方法を用いた焼結体を得ることができる。
【００８６】
ここで、前記焼成工程において、既に前述したように成形体の底面とその接地面間に摩擦減少部材を用いる。これにより、成形体底面が焼成収縮した場合には、摩擦減少部材により成形体底面とその接地面で焼成収縮により生じる摩擦をなくすことが可能となり、焼結後も割れ等の発生がない良好な焼結体が得られる。
【００８７】
さらに、このような工程を経て得られた焼結体については、例えばコージェライトを主成分とする原料粉体を用いてセラミック焼結体の製造を行った場合、従来の製造方法を用いた焼結体よりも焼結体中に存在する気孔の大きさを小さくでき、強度等の機械的特性を向上させることが可能となる。コージェライト焼結体では、画像解析装置（ニレコ社製、ＬＵＺＥＸ−ＦＳ）を用いた分析により算出した焼結体中の最大気孔径を４０μｍ以下とでき、また強度については、ＪＩＳＲ１６０１−１９９５に準拠した３点曲げ強度において１１０ＭＰａ以上の強度とすることが可能である。
【００８８】
前記の最大気孔径並びに強度の数値は例えば複雑、大物品の製造によく用いられているＣＩＰ（コールド・アイソスタティック・プレス）成形を用いて成形体を作製した後、切削加工により複雑形状の加工を実施する工程を経て得られた焼結体と比較して、同等以上の数値であり、本発明の製造方法では、前記の切削工程を簡略化できることと、切削後破棄する原料粉体が少なくなるという点から、大幅なコストダウンと生産性の向上が図れる。
【００８９】
また、アルミナを主成分とする原料粉体を用いた場合にも上述と同様に、最大気孔径を８０μｍ以下とでき、強度を２２０ＭＰａ以上とすることが可能である。
【００９０】
さらには、前記のコージェライトやアルミナ、ジルコニアといった酸化物系のセラミックだけでなく、窒化珪素、炭化珪素等の非酸化物系セラミック、ガラス、金属についても同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００９１】
また、前述のようにして作製した本発明のセラミック焼結体は、各種の半導体製造装置用部品や液晶製造装置部品として使用可能で、特に半導体製造装置用部材では、半導体露光装置のステージ部材やガイド部材等の複雑、大物形状の部品製造、液晶製造装置部品では、複雑、長尺形状のガイド部材等について好適に用いることができる。
【実施例１】
【００９２】
以下本発明の実施例を示す。
【００９３】
図４に示すような、端面が一辺２００ｍｍの正方形状で長さ３０００ｍｍの角柱とし、その端面の中央から長さ方向にφ１００ｍｍの肉抜き部を有した形状の三次元構造体１５の製造をアルミナを主成分とする原料粉体を用いて行った。
【００９４】
以下に製造方法の詳細を示す。
【００９５】
まず、スラリーの作製を行う。粉体としては、平均粒径１μｍのアルミナセラミック粉体を用い、これに水を粉体１００重量部に対し１５重量部、バインダーとして熱硬化性樹脂を１５重量部、それに分散剤１．０重量部、消泡剤０．１重量部を加え、市販の混合攪拌機内で真空脱泡しながら２時間攪拌してスラリーを得た。
【００９６】
次に前記スラリーを図４の形状を製作可能なアルミニウム合金製の型内に注入し、これを湯煎により型内が８５℃となるまで加熱して固化させて固化体を得た。
【００９７】
次にこの固化体を型から脱型し、脱型した固化体を本発明の摩擦減少部材の一例である図１に示す回転体を有した載置台上に置き、それを図２に示す電磁波乾燥装置３内に載置台ごと投入し、減圧雰囲気中で電磁波加熱により乾燥させて成形体を得た。
【００９８】
このとき、減圧雰囲気は５０ｍｍＨｇに設定し、更に電磁波乾燥装置３の運転条件は、周波数を高周波領域の１３．５ＭＨｚ、電磁波出力を０．１〜１ｋＷとした。また乾燥時間については、電磁波乾燥装置３内を５０ｍｍＨｇ前後の減圧雰囲気に維持しつつ、同時に電磁波出力範囲内にて電磁波加熱を３００時間行い、固化体温度を１０〜４０℃の温度範囲内で維持しつつ乾燥を行えば、成形体を得ることが可能であるが、ここでは固化体中の水分蒸発で急激な乾燥収縮が起こり、この影響により固化体に割れが発生してしまうことを考慮して、急激な乾燥収縮の起こる初期から乾燥前の水分量の８０〜９０％までを減圧雰囲気のみの乾燥で５０時間以上実施し、その後そのままの減圧雰囲気を維持しつつ前記運転条件により電磁波加熱を実施して、水分量が乾燥前の０．５％以下となるまで蒸発乾燥させ成形体を得る方法を用いた。
【００９９】
そして、乾燥後の成形体を焼成収縮により成形体とその接地面間に生じる摩擦を減少させるための摩擦減少部材である直径１ｍｍの球状粒子を載置した、載置台としての焼成棚板上に載せた。
【０１００】
次に焼成棚板上に載せた成形体を焼成炉に投入し、大気雰囲気中１６００℃の焼成温度により焼成することで図４のような三次元構造体を形成した。
【０１０１】
焼成後の三次元構造体を観察すると乾燥収縮や焼成収縮の影響により発生する割れのないものであることが確認できた。
【実施例２】
【０１０２】
次に、実施例１と同様の図４に示す三次元構造体を、エマルジョン状態のバインダーと、非イオン化系分散剤を溶媒中に分散させたスラリーを用いて作製した。
【０１０３】
以下に製造方法の詳細を示す。
【０１０４】
まず、エマルジョン状態のアクリルを作成するのに使用する乳化剤を作成した。温度計、攪拌機、冷却管及び窒素導入管を備えた反応容器に、溶媒としてプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート１００重量部を入れ、その還流下にメチルメタクリレート７０重量部、ブチルアクリレート２２重量部、アクリル酸８重量部、とジターシャリブチルパーオキサイド０．０１重量部の混合物を窒素気流下に滴下して、７時間重合させた後、さらに脱溶媒してアニオン性共重合体の乳化剤を得た。
【０１０５】
次に、温度計、攪拌機、冷却管、及び窒素ガス導入管を備えた反応容器に、前記アニオン共重合体の乳化剤アニオン性共重合体を入れそれを１００重量部として、２５％アンモニア水５重量部とトリエチルアミン４．５重量部、水３８６重量部を加えて調製した水溶液に、さらにｎ−ブチルメタクリレート１６３重量部、エチルアクリレート４７重量部、ブチルアクリレート２４重量部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート１０重量部を加えて攪拌混合し、窒素気流下に４０℃で過硫酸アンモニウム０．６重量部、亜硫酸水素ナトリウム０．６重量部を加えて重合し、７５〜８５℃で３時間乳化重合して、バインダー濃度４０．２％のエマルジョン状態のバインダーを得た。
【０１０６】
そして、セラミック粉末として平均粒径１μｍのアルミナを主成分とする粉体を用い、これに水を粉体１００重量部に対し１０重量部、前記エマルジョン状態のバインダーを１５重量部、分散剤として、ポリオキシエチレンポリアミンエーテルを１重量部、架橋剤としてオキサゾリン基を有するアクリルエマルジョン（固形分４０質量％、固形分中のオキサゾリン含有量１．８ｍｏｌ／ｇ）を１重量部、消泡剤を０．１重量部の重量割合で添加させ、実施例１と同様に、市販の混合攪拌機内で３時間攪拌して本発明のスラリーを作製した。
【０１０７】
なお、前記スラリーは０．００５ＭＰａの真空度で真空脱泡しながら作製した。
【０１０８】
その後、前記スラリーを、非吸水性であるアルミニウム合金製型内に注入し、これを湯煎により型内が８０℃となるまで加熱し、エマルジョン破壊により前記スラリーを固化させて固化体を得た。
【０１０９】
次にこの固化体を型より脱型する。このとき、エマルジョン破壊により固化させているために、実施例１の熱硬化性アクリル樹脂を用いて作製した固化体と比較して、固化体硬度が柔らかく、非常に脱型し易いことが分かった。
【０１１０】
その後、脱型した固化体を実施例１と同様にして図１の載置台、図２の電磁波乾燥装置３を使って乾燥させて成形体を得た。
【０１１１】
そして、乾燥後の前記成形体を、さらに架橋剤を架橋反応させて強度を増すために、熱風乾燥機内で１５０℃に加熱し、これを実施例１と同様の方法を用いて焼成することで図４のような三次元構造体を形成した。
【０１１２】
焼成後の三次元構造体を観察すると乾燥収縮や焼成収縮の影響により発生する割れのないものであることが確認できた。
【０１１３】
そして更に、この三次元構造体から、縦３ｍｍ×横４ｍｍ×長さ４５ｍｍの抗折試験片を２０本研削加工により切り出した後、この抗折試験片の強度をＪＩＳＲ１６０１−１９９５に準拠して測定した。
【０１１４】
また、抗折試験片の表面を画像解析装置（ニレコ社製、ＬＵＺＥＸ−ＦＳ）により、倍率１００倍で９．０×１０−２ｍｍ２の測定範囲を１０回測定して三次元構造体の最大ボイド径を測定した。
【０１１５】
この結果、三次元構造体の強度は２３０ＭＰａ、最大ボイド径は７５μｍであり、ＣＩＰ（コールド・アイソスタティック・プレス）成形により製造した同形状の三次元構造体の強度２０３ＭＰａ、最大ボイド径９４μｍと比較して、良好な機械的特性を有していることが確認された。
【０１１６】
したがって、このようなアルミナを主成分とするセラミック焼結体は、大型、複雑構造であって、機械的強度、精度が要求される半導体製造装置や液晶製造装置部品として充分利用が可能であることがわかった。
【実施例３】
【０１１７】
以下に本発明の三次元構造体の製造方法を用いた他の実施例を示す。
【０１１８】
図５に示すような一辺が４００ｍｍ、厚さ４０ｍｍの平板の中央にφ３４０ｍｍの肉抜き部を備え、その外周部に厚さ１０ｍｍと２０ｍｍのリブを備えた形状の半導体製造装置用部材として用いられる三次元構造体１６の製造をコージェライトを主成分とする原料粉体を用いて行った。
【０１１９】
以下に製造方法の詳細を示す。
【０１２０】
まず、エマルジョン状態のアクリル作成に使用する乳化剤作成については、実施例２と同様の方法を用いて乳化剤を得た。
【０１２１】
次に、スラリーは、原料粉体として平均粒径２μmのコージェライトを主成分とする粉体を用い、これに水を粉体１００重量部に対し１５重量部、実施例１と同様のアクリルエマルジョンを３０重量部、分散剤として、ポリオキシエチレンラウリルエーテルを２重量部、架橋剤として実施例１と同じオキサゾリン基を有するアクリルエマルジョンを３重量部添加し、さらに消泡剤を０．１重量部の重量割合で添加させ、０．００５ＭＰａの真空度で真空脱泡しながら、市販の混合攪拌機内で３時間攪拌して作製した。
【０１２２】
そして、前記スラリーを実施例１と同様の材質からなり、型内面の表面粗さを１０μｍに仕上げ、スラリー固化後に前記形状の得られるような型に注入し、これを型内が９０℃となるまで湯煎により加熱し、エマルジョン破壊により前記スラリーを固化させて固化体を得た。
【０１２３】
次に、前記固化体を型より脱型した後、実施例１と同様に摩擦減少部材を載置した載置台を用いて、電磁波乾燥装置により前記固化体を乾燥させ、成形体を得た。なお、このときの減圧雰囲気の真空度および電磁波乾燥装置の運転条件、乾燥時間については実施例１と同様の条件にて実施し、成形体中の水分量が乾燥前の固化体水分量の０．５％以下としている。
【０１２４】
そして、これも実施例１と同様の温度で加熱してより高強度の成形体を得た後、前記成形体を実施例１と同様に摩擦減少部材としての球状粒子を載置した焼成棚板を用いて大気雰囲気中１４００℃前後の温度で焼成することにより、割れのない図５に示す形状の本発明の三次元構造体１６を得た。
【０１２５】
そして、三次元構造体を半導体製造装置用部材として、半導体製造工程にて使用したところ、露光装置用のステージ部材やガイド部材に問題なく使用できることが確認できた。
【実施例４】
【０１２６】
次に、電磁波乾燥条件を検討するために、実施例２と同じアルミナスラリーを用いて外径φ６０ｍｍ×厚さ１０ｍｍのテストピースを非吸水性のアルミニウム製型により作製し、これを図２の電磁波乾燥装置３を用いて乾燥する試験を実施した。試験は金属板にφ５ｍｍのアルミナ球状粒子を敷きこれを収縮変位吸収手段とした載置台上に前記テストピースを載せ、これを図３と同様の構造を有する小型電磁波加熱装置内に入れ、電磁波出力、装置内の真空度等の条件を振って、各試料毎に一定時間乾燥を実施する。
【０１２７】
そして、固化体中に含有する水分量が乾燥前の水分量の０．５％以下となったところで乾燥終了とした。
【０１２８】
結果を表１に示す。
【表１】
2005097078.tif 000003
【０１２９】
表１から電磁波出力が０．０５Ｗ／ｋｇと少ない試料Ｎｏ．１は他に比べて時間当たりの水分蒸発量が非常に少なく、５０時間乾燥しても固化体中の水分量が０．５％以下とできなかった。また、試料Ｎｏ．７については電磁波出力が１２Ｗ／ｋｇと高く、乾燥後の水分量は０．５％以下であるものの、電磁波出力が大きく乾燥速度が速すぎたために固化後の成形体に割れが生じてしまった。これと比較して試料Ｎｏ．２〜６は固化後の成形体に割れ等なく、水分量も０．５％以下とでき、良好な成形体を得ることができることを確認できる結果となった。
【０１３０】
次に、前記と同様の固化体にて、乾燥時間、電磁波出力を一定にして、試料毎に真空度のみを変更する試験を実施した。
【０１３１】
結果を表２に示す。
【表２】
2005097078.tif 000004
【０１３２】
表から、真空度の低い試料Ｎｏ．８については、ほとんど固化体中の水分量は変化しなかった。また、真空度の高い試料Ｎｏ．１４は、真空度が高すぎたために溶媒の急激な気化が起こり、これにより割れが起こった。これと比較して試料Ｎｏ．９〜１３については、真空度によって固化体中の水分蒸発が確認される結果となった。
【０１３３】
さらに、前述の試験結果に基づき、実施例１と同様の形状の固化体、試験装置を用いて、実施例１で設定した減圧のみの乾燥５０時間を省き、乾燥時間の短縮化を図る試験を実施した。試験結果の一例を表３に示す。
【表３】
2005097078.tif 000005
【０１３４】
表３に示す乾燥条件については、固化体収縮が大きいと考えられる乾燥初期〜１２０時間までは、比較的高真空の低電磁波出力条件として、割れの発生につながる急激な固化体収縮を抑えている。また、それ以降は１７０時間、２２０時間と５０時間毎に電磁波出力を増し、真空度を下げ、割れの発生のないと考えられる範囲でできるだけ水分蒸発量を増す方向に条件を設定している。
【０１３５】
この条件での乾燥試験の結果、２５０時間の乾燥で固化体乾燥後の成形体水分量０．５％以下の割れのない成形体を得ることが確認できた。また、実施例１の乾燥時間と比較して１００時間ほど総乾燥時間を短縮できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の摩擦減少部材の一例を示す模式図であり、（ａ）が正面図、（ｂ）が側面図である。
【図２】本発明の電磁波乾燥装置を示す模式図である。
【図３】本発明のエマルジョン破壊の形態を示す模式図であり、（ａ）がスラリー混合直後の溶媒中のエマルジョン、分散剤、粉体の分散状態を示し、（ｂ）が攪拌、混合後の状態を示し、（ｃ）が加熱してエマルジョンが破壊した状態を示す。
【図４】実施例１、２のアルミナを主成分とする粉体を用いた三次元構造体を示す模式図である。
【図５】実施例３のコージェライトを主成分とする粉体を用いた三次元構造体の模式図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１：摩擦減少部材（回転体）
２：固化体
３：電磁波乾燥装置
４：電磁波発生源
５：缶体
６：加熱電極
７：減圧装置
８：制御装置
９：電磁波
１０：溶媒
１１：非イオン化系分散剤
１２：粉体粒子
１３：バインダー
１４：樹脂
１５、１６：三次元構造体
１００：ローラー
１０１：ベアリング
１０２：外枠
【図１】
2005097078.tif 000006
【図２】
2005097078.tif 000007
【図３】
2005097078.tif 000008
【図４】
2005097078.tif 000009
【図５】
2005097078.tif 000010