(57)【要約】【課題】光の透過率が高く、かつ優れた光沢を有する透光性アルミナ、およびかかる透光性アルミナを効率よく製造し得る透光性アルミナの製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の透光性アルミナは、アルミナの含有率が９９．９８質量％以上、密度が３．９７ｇ／ｃｍ３以上であり、かつ、アスペクト比が１．５以下、長軸の長さが１０μｍ以下である結晶組織の体積割合が９３％以上であることを特徴とするものである。また、この透光性アルミナは、内部にアルゴンを含有しているのが好ましい。また、本発明の透光性アルミナの製造方法は、アルミナ粉末と有機バインダーとの混合物を成形する成形工程と、成形体を脱脂する脱脂工程と、脱脂体をアルゴン雰囲気中で焼成する焼成工程と、焼結体にＨＩＰ処理を施すＨＩＰ工程と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナの含有率が９９．９８質量％以上、密度が３．９７ｇ／ｃｍ３以上であり、
アスペクト比が１．５以下でかつ長軸の長さが１０μｍ以下である結晶組織の体積割合が９３％以上であることを特徴とする透光性アルミナ。
【請求項２】
前記結晶組織の平均粒径が２μｍ以上９μｍ以下である請求項１に記載の透光性アルミナ。
【請求項３】
Ａｒを含有している請求項１または２に記載の透光性アルミナ。
【請求項４】
不活性ガス融解法により測定されたＡｒ含有率が５ｐｐｍ以上である請求項３に記載の透光性アルミナ。
【請求項５】
ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１に規定の全光線透過率が４５％以上である請求項１ないし４のいずれかに記載の透光性アルミナ。
【請求項６】
ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１に規定の光沢度が４．０％以上である請求項１ないし５のいずれかに記載の透光性アルミナ。
【請求項７】
ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に規定の３点曲げ強度が４５０ＭＰａ以上である請求項１ないし６のいずれかに記載の透光性アルミナ。
【請求項８】
アルミナ粉末と有機バインダーとの混合物を成形し、成形体を得る成形工程と、
前記成形体に脱脂処理を施し、脱脂体を得る脱脂工程と、
前記脱脂体をアルゴン雰囲気中で焼成し、焼結体を得る焼成工程と、
前記焼結体にＨＩＰ処理を施すＨＩＰ工程と、を有することを特徴とする透光性アルミナの製造方法。
【請求項９】
前記焼成工程において、前記脱脂体を大気雰囲気中で焼成する第１の焼成処理と、前記第１の焼成処理後の前記脱脂体を前記第１の焼成処理よりも高温のアルゴン雰囲気中で焼成する第２の焼成処理と、を施す請求項８に記載の透光性アルミナの製造方法。
【請求項１０】
前記ＨＩＰ処理をアルゴン雰囲気中で施す請求項８または９に記載の透光性アルミナの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透光性アルミナおよび透光性アルミナの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透光性、耐候性、硬度に優れたセラミックス特有の性質を利用して、透光性アルミナ（透光性酸化アルミニウム）焼結体が工業的に利用されている。
透光性アルミナは、一般に次のようにして製造される。まず、アルミナ粉末、焼結助剤および有機バインダーを混合し、混合物を得る。次いで、この混合物をプレス成形法、射出成形法等の方法で成形する。そして、得られた成形体を大気中で焼成した後、さらに常圧水素雰囲気または真空中で焼成することにより焼結体を得る（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようにして形成された透光性アルミナは、多結晶アルミナで構成されており、したがって多数の結晶粒を含んでいる。
しかしながら、このような方法で製造された透光性アルミナは、光の透過率が低いことから、その用途が限られるという問題を抱えていた。また、光沢が少ないことから、審美性に劣るという問題もあった。特に透光性アルミナを歯列矯正部材に適用した場合、透過率と光沢のうちの一方でも欠けると見た目を損なうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２１９５７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、光の透過率が高く、かつ優れた光沢を有する透光性アルミナ、およびかかる透光性アルミナを効率よく製造し得る透光性アルミナの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の透光性アルミナは、アルミナの含有率が９９．９８質量％以上、密度が３．９７ｇ／ｃｍ３以上であり、
アスペクト比が１．５以下でかつ長軸の長さが１０μｍ以下である結晶組織の体積割合が９３％以上であることを特徴とする。
これにより、結晶組織同士がより緊密に接触し、かつ、結晶組織の形状や粒径の均質化が図られることとなるので、光の透過率が高く、かつ優れた光沢を有する透光性アルミナが得られる。
【０００７】
本発明の透光性アルミナでは、前記結晶組織の平均粒径が２μｍ以上９μｍ以下であることが好ましい。
これにより、結晶組織の緻密化および均質化がより顕著なものとなり、透過率と光沢との両立をより一層図ることができる。
本発明の透光性アルミナでは、Ａｒを含有していることが好ましい。
これにより、アルゴンのガス分子が焼結時の結晶粒界の移動を抑制し、結晶組織の肥大化や異常成長を抑制する。このため、結晶組織の緻密化および均質化が図られ、透光性アルミナは、透過率と光沢とをより高度に両立したものとなる。
【０００８】
本発明の透光性アルミナでは、不活性ガス融解法により測定されたＡｒ含有率が５ｐｐｍ以上であることが好ましい。
これにより、結晶粒界の移動を確実に抑制しつつ、アルゴンの含有量が多すぎることによるポアの発生を抑制することができる。その結果、光学特性を特に高めることができる。
【０００９】
本発明の透光性アルミナでは、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１に規定の全光線透過率が４５％以上であることが好ましい。
これにより、光学素子または透光性を利用した各種部材として好適に用いられる透光性アルミナが得られる。
本発明の透光性アルミナでは、ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１に規定の光沢度が４．０％以上であることが好ましい。
これにより、表面の光沢に富んだ、審美性に優れた透光性アルミナが得られる。
【００１０】
本発明の透光性アルミナでは、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に規定の３点曲げ強度が４５０ＭＰａ以上であることが好ましい。
これにより、各種用途において十分な機械的特性を有する透光性アルミナが得られる。
本発明の透光性アルミナの製造方法は、アルミナ粉末と有機バインダーとの混合物を成形し、成形体を得る成形工程と、
前記成形体に脱脂処理を施し、脱脂体を得る脱脂工程と、
前記脱脂体をアルゴン雰囲気中で焼成し、焼結体を得る焼成工程と、
前記焼結体にＨＩＰ処理を施すＨＩＰ工程と、を有することを特徴とする。
これにより、光の透過率が高く、かつ優れた光沢を有する透光性アルミナを効率よく製造することができる。
【００１１】
本発明の透光性アルミナの製造方法では、前記焼成工程において、前記脱脂体を大気雰囲気中で焼成する第１の焼成処理と、前記第１の焼成処理後の前記脱脂体を前記第１の焼成処理よりも高温のアルゴン雰囲気中で焼成する第２の焼成処理と、を施すことが好ましい。
これにより、アルミナ粉末の変質を防止しつつ、結晶組織の肥大化や異常成長を防止することができる。その結果、焼結体の緻密化および均質化を図ることができる。
本発明の透光性アルミナの製造方法では、前記ＨＩＰ処理をアルゴン雰囲気中で施すことが好ましい。
これにより、透光性アルミナのさらなる緻密化が図られ、光学特性をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の透光性アルミナを適用した歯列矯正用ブラケットの構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の透光性アルミナの製造方法の実施形態を示す工程図である。
【図３】焼成工程の温度プロファイルを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の透光性アルミナおよびその製造方法について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
＜透光性アルミナ＞
透光性アルミナは、例えば、放電ランプ用の発光管、化学処理装置用部品（チャンバー、ステージ、支持具、窓材）、歯列矯正部材、人工歯、食器、宝飾品等の各種製品に適用される。
【００１４】
ここで、従来の透光性アルミナには、光の透過率が低く、光沢が少ないという問題があった。このため、その用途が限られたり、審美性に劣るといった課題を解決することへの要請が強かった。
これらの問題点に鑑み、本発明者は、光の透過率が高く、かつ優れた光沢を有する透光性アルミナの実現について鋭意検討を重ねた。そして、アルミナの含有率、密度、結晶組織のアスペクト比、および結晶組織の長軸の長さという因子が光学特性に大きな影響を及ぼしていることを見出した。これらの個々の因子は、本来、焼結体の光学特性に因果関係がないと思われるが、本発明者はこれらの因子が焼結体の光学特性に対して複合的かつ相乗的に作用しており、これらの因子のそれぞれを最適化することによって上記問題点を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１５】
すなわち、本発明の透光性アルミナは、アルミナの含有率が９９．９８質量％以上、密度が３．９７ｇ／ｃｍ３以上であり、かつ、アスペクト比が１．５以下、長軸の長さが１０μｍ以下である結晶組織の体積割合が９３％以上であることを特徴とするものである。このような透光性アルミナは、光の透過率が高い上に、透過率とは本来相反するはずの光沢にも富んだものとなる。このため、審美性に優れた透光性アルミナが得られる。また、光学特性が優れていることから、それを活かした多くの用途に適用可能なものとなる。
【００１６】
以下、本発明の透光性アルミナについてさらに詳述する。
本発明の透光性アルミナは、アルミナの含有率が９９．９８質量％以上と高い値であり、実質的にはアルミナ単体の焼結体である。このため、従来の透光性アルミナに含まれていた酸化マグネシウムや酸化ランタンといった焼結助剤は、不可避的に含まれている場合を除いて添加されていない。したがって、焼結体の特性は単結晶アルミナ（サファイア）に近いものとなり、優れた透過率や優れた光沢を有するものと考えられる。
【００１７】
本発明の透光性アルミナは、アルミナ粉末を所定の形状に成形した後、脱脂、焼成して得られたものである。このようにして製造された透光性アルミナは、主として多結晶アルミナで構成されたものとなる。すなわち、透光性アルミナは、アルミナの結晶組織の集合体で構成されている。
このアルミナは、α−アルミナ（コランダム型）またはγ−アルミナ（スピネル型）を主成分とするものであり、より好ましくはα−アルミナを主成分とするものである。α−アルミナは、化学的に安定で、機械的特性に優れていることから、透光性アルミナの主成分として有用である。
【００１８】
本発明の透光性アルミナでは、前述したようにアルミナの含有率が９９．９８質量％以上とされるが、好ましくは９９．９９質量％以上とされる。このような純度の焼結体は、実質的にアルミナ単体に近い特性を示すため、焼結性が劣る反面、光学特性や機械的特性が高くなっていると考えられる。
なお、アルミナの含有率は、例えば誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ）、スパーク放電発光分析（ＯＥＳ）、蛍光Ｘ線分析（ＸＦＳ）等の各種組成分析法により測定される。そして、不純物量（質量％）を測定し、これを１００質量％から差し引いてアルミナの含有率とすることができる。
また、本発明の透光性アルミナの密度は、前述したように３．９７ｇ／ｃｍ３以上とされるが、好ましくは３．９８ｇ／ｃｍ３以上とされる。
この密度は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０７に規定の固体比重測定方法により測定される。
【００１９】
また、本発明の透光性アルミナは、前述したようにアスペクト比が１．５以下でかつ長軸の長さが１０μｍ以下である結晶組織の体積割合が９３％以上であるものとされるが、好ましくは体積割合が９５％以上を占めているものとされる。このような焼結体は、光の透過率が高く、かつ、表面に光沢が付与されたものとなる。さらには、このような焼結体は、３点曲げ強度等が高く、機械的特性に優れたものとなる。このような効果が得られる理由は明確ではないが、アスペクト比を小さくするとともに長軸の長さを短くすることにより、結晶組織の断面形状はより小さく、より真円に近い形状になる。これにより、結晶組織同士がより緊密に接触し、かつ、結晶組織の形状や粒径の均質化が図られることとなり、内部にポア（気孔）が残存し難い環境が形成される。その結果、透過光の散乱要因が減少し、透過率が向上するものと思われる。また、結晶組織の緻密化および均質化により、表面の平滑性が向上し、光沢が増したものと思われる。このようにして、本来相反するはずの透過率と光沢とを両立させることができる。
【００２０】
なお、アスペクト比および長軸の長さは、透光性アルミナの断面を拡大観察し、観察像において計測することができる。拡大観察は、電子顕微鏡または光学顕微鏡を用いて行えばよく、観察像上において結晶組織の最も長い部分を長軸とし、長軸に対して垂直な方向において最も短い部分を短軸とする。また、アスペクト比は、（長軸の長さ）／（短軸の長さ）の比で算出される。
【００２１】
また、結晶組織の体積割合は、観察像においてその結晶組織が占める面積率として求められる。
また、結晶組織の平均粒径は、２μｍ以上９μｍ以下であるのが好ましく、３μｍ以上８μｍ以下であるのがより好ましい。結晶組織の平均粒径が前記範囲内であれば、結晶組織の緻密化および均質化がより顕著なものとなり、透過率と光沢との両立をより一層図ることができる。
なお、平均粒径は、断面の観察像上において、結晶組織の投影面積と同じ面積を持つ真円の直径（投影面積円相当径）として測定される。
【００２２】
ここで、本発明の透光性アルミナは、アルミナの含有率が非常に高く、それ以外の成分は実質的に含まれていない。従来の透光性アルミナには、通常、焼結助剤が添加されていたが、本発明の透光性アルミナは、実質的に焼結助剤を含有していない。このため、焼結助剤の添加に伴う不具合が解消される。かかる不具合の１つとしては、焼結助剤が昇華し易いことに伴う光学的な不具合が挙げられる。すなわち、焼結助剤が昇華してしまうと、その部分に空洞が生じ、この空洞が光の散乱をもたらすと考えられる。したがって、焼結助剤を含有していなければ、透過率および光沢をより高めることができる。
なお、実質的に焼結助剤を含有していないとは、意図的に焼結助剤を添加していない状態を指している。したがって、アルミナ原料に不可避的に含まれる程度の焼結助剤成分やその他のあらゆる元素については含有することが許容される。その含有量は例えば０．０２質量％以下とされる。
【００２３】
一方、本発明の透光性アルミナは、内部にアルゴンを含有していることが好ましい。内部にアルゴンを含有することにより、透光性アルミナは、透過率と光沢とをより高度に両立したものとなる。このような効果が得られる理由としては、アルゴンガスの分子サイズがガス分子の中でも比較的大きいことから、焼結時の結晶粒界の移動を抑制し、結晶組織の肥大化や異常成長を抑制していることが挙げられる。このため、結晶成長時にアルゴンが存在することにより、結晶組織の緻密化および均質化が図られる。また、アルゴンは希ガスであり、活性度が低いことから、上記のように焼結体中に存在していても、アルミナの特性に影響を及ぼし難い。したがって、アルミナの特性に悪影響を及ぼすことなく、結晶粒界の移動を抑制し得る点で、アルゴンを含有していることは有用である。
【００２４】
透光性アルミナ中のアルゴンの含有量は、特に限定されないが、不活性ガス融解法により測定されたアルゴン含有率が質量比で５ｐｐｍ以上であるのが好ましく、１０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下であるのがより好ましく、１５ｐｐｍ以上８００ｐｐｍ以下であるのがより好ましい。これにより、結晶粒界の移動を確実に抑制しつつ、アルゴン含有量が多すぎることに伴うポアの発生を抑制することができる。その結果、光学特性を特に高めることができる。
【００２５】
なお、不活性ガス融解法は、不活性ガス気流下のるつぼ中で試料を高温で加熱溶融し、内部から放出されたアルゴンを定量分析する方法である。アルゴンの含有量を測定する場合、不活性ガスとしてはヘリウムが好ましく用いられる。分析装置としては、例えば、ＬＥＣＯジャパン製ＴＣ４３６−ＡＲ等が挙げられる。
また、本発明の透光性アルミナは、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１に規定の全光線透過率が４５％以上であるのが好ましく、５０％以上であるのがより好ましい。このような焼結体は、光学素子または透光性を利用した各種部材として好適に用いられるものとなる。例えば、透光性アルミナを歯列矯正部材に適用した場合は、これを歯牙に装着したとき、歯牙の色が歯列矯正部材を透過して見えるため、見た目の違和感が少ない良好な審美性を実現することができる。
【００２６】
また、本発明の透光性アルミナは、ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１に規定の光沢度が４．０％以上であるのが好ましく、４．３％以上であるのがより好ましい。このような焼結体は、表面の光沢に富んだものとなり、審美性に優れたものとなる。例えば、透光性アルミナを歯列矯正部材に適用した場合は、歯列矯正部材の質感が歯牙の質感に近いものとなるため、歯牙に歯列矯正部材を装着したときにも見た目の違和感が少なくなる。
【００２７】
また、本発明の透光性アルミナは、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に規定の３点曲げ強度が４５０ＭＰａ以上であるのが好ましく、５００ＭＰａ以上であるのがより好ましい。このような焼結体は、各種用途において十分な機械的特性を有するものとなる。このため、衝撃や外部応力が加わるような用途にも適用可能なものとなる。例えば、透光性アルミナを歯列矯正部材に適用した場合、欠けや割れ等の不具合を生じ難く、信頼性の高いものが得られる。
【００２８】
なお、本発明の透光性アルミナは、前述したようにアルミナの含有率が高くかつ密度も高いことから、モース硬度が８以上の高いものとなる。このため、耐摩耗性に富んだものが得られる。
また、本発明の透光性アルミナは、ＪＩＳ  Ｒ  １６０７に規定の破壊靭性が３．５ＭＰａ・ｍ１／２以上であるのが好ましく、４ＭＰａ・ｍ１／２以上であるのがより好ましい。このような焼結体は、各種用途において十分な機械的特性を有するものとなる。このため、衝撃や外部応力が加わるような用途にも適用可能なものとなる。
【００２９】
＜歯列矯正部材＞
次に、本発明の透光性アルミナの適用例について説明する。
以下では、本発明の透光性アルミナを適用した歯列矯正ブラケット（歯列矯正部材）について説明する。
図１は、本発明の透光性アルミナを適用した歯列矯正用ブラケットの構成を示す斜視図である。
【００３０】
図１に示す歯列矯正用ブラケット（以下、省略して「ブラケット」とも言う。）１０は、板状の基部（ブラケットベースまたはブラケットステム）２０と、基部２０より突出形成された係合部（タイウイング）３０とで構成されている。
係合部３０には、その中央部に、図示しないワイヤーが挿通されるスロット（溝）４０が形成されている。
【００３１】
また、係合部３０には、スロット４０と交差するもう一つのスロット（溝）５０が形成されている。これらスロット４０および５０により、係合部３０は、外方に向かって広がる２対の爪状の突部３１、３２、３３および３４に分割されている。
なお、本実施形態におけるスロット４０、５０の断面形状は、それぞれ、矩形をなしているが、これに限らず、例えば、Ｖ字状、Ｕ字状であってもよい。
【００３２】
このようなブラケット１０は、基部２０の底面（裏面）６０を接着剤、ワイヤー等により歯牙に固定して使用される。したがって、歯牙の前面にブラケット１０を装着した場合、歯牙の色は、ブラケット１０が呈する色に置き換わることとなるので、ブラケット１０は、歯列の見た目の印象を損なわず、その存在が分かり難いものであるのが好ましい。かかる観点からは、ブラケット１０が呈する色は、ほぼ透明である（透光性を有する）のが好ましい。
本発明の透光性アルミナは、前述したように優れた透光性を有しており、さらには優れた機械的特性を有していることから、ブラケット１０に好適に適用される。
【００３３】
＜透光性アルミナの製造方法＞
次に、本発明の透光性アルミナの製造方法について説明する。
図２は、本発明の透光性アルミナの製造方法の実施形態を示す工程図、図３は、焼成工程の温度プロファイルを示す模式図である。
図２に示す透光性アルミナの製造方法は、［Ａ］原材料となる組成物を混練する混練工程と、［Ｂ］混練により得られたフィードストックを成形する成形工程と、［Ｃ］得られた成形体に表面処理を施す表面処理工程と、［Ｄ］得られた成形体を脱脂する脱脂工程と、［Ｅ］得られた脱脂体を焼成する焼成工程と、［Ｆ］得られた焼結体にＨＩＰ処理を施すＨＩＰ工程と、を有する。
【００３４】
［Ａ］混練工程
［Ａ−１］まず、混練工程の説明に先立って、透光性アルミナの原材料となる組成物について説明する。
この組成物は、原料粉末１と有機バインダー２とを含有するものである。
以下、この組成物の各構成要素について詳述する。
【００３５】
（ａ）原料粉末
原料粉末１は、アルミナ粉末である。
原料粉末１の平均粒径は、焼結体になったときに形成される結晶組織のサイズに影響を及ぼすので、形成すべきサイズに応じて適宜選択される。一例として、０．０５μｍ以上５μｍ以下程度であるのが好ましく、０．１μｍ以上３μｍ以下程度であるのがより好ましい。なお、原料粉末１の平均粒径は、原料粉末１の粒度分布において、体積の累積で５０％の部分に分布する粉末の粒径を指す。
【００３６】
また、原料粉末１のＢＥＴ比表面積は、１ｍ２／ｇ以上１００ｍ２／ｇ以下程度であるのが好ましく、５ｍ２／ｇ以上５０ｍ２／ｇ以下程度であるのがより好ましい。これにより、原料粉末１は、焼結性がより高いものとなり、緻密でポアの少ない焼結体６の製造に寄与する。
原料粉末１と有機バインダー２とを混練してフィードストック３が形成されるが、フィードストック３における原料粉末１の含有率は、３０体積％以上７０体積％以下程度であるのが好ましく、４０体積％以上６０体積％以下程度であるのがより好ましい。原料粉末１の含有率を前記範囲内に設定することにより、フィードストック３は良好な流動性を有するものとなる。これにより、成形の際の成形型へのフィードストック３の充填性が向上し、最終的に目的とする形状により近い形状（ニアネットシェイプ）の透光性アルミナが得られる。
【００３７】
（ｂ）有機バインダー
有機バインダー２としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、またはこれらの共重合体、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、酸化ワックス、エステルワックス、低分子量ポリエチレン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を混合したものを用いることができる。
【００３８】
これらの中でも、相対的に分解温度および軟化点が高い第１の成分と、相対的に分解温度および軟化点が低い第２の成分と、を混合して用いることが好ましい。これにより、有機バインダー２の流動性を高めることができ、成形体４の成形性を高めるとともに、保形性も高めることができる。その結果、寸法精度に優れた焼結体６を容易かつ確実に製造することができる。
【００３９】
なお、上記の成分のうち、第１の成分に相当するものとしては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリビニルアルコール、またはこれらの共重合体が挙げられ、第２の成分に相当するものとしては、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、酸化ワックス、エステルワックス、低分子量ポリエチレン等が挙げられる。
これらの中でも、第１の成分としては、ポリスチレンおよびエチレン−酢酸ビニル共重合体の少なくとも一方が好ましく用いられ、第２の成分としては、パラフィンワックスが好ましく用いられる。
【００４０】
また、有機バインダー２における第２の成分の含有率は、１０質量％以上４０質量％以下程度であるのが好ましく、１５質量％以上３５質量％以下程度であるのがより好ましい。第２の成分の含有率をこのような範囲に設定することにより、混練中のフィードストック３の粘性を最適化することができ、原料粉末１と有機バインダー２との分散性と流動性とを高度に両立することができる。これにより、原料粉末１と有機バインダー２とが均一に分散してなり、かつ成形型のキャビティの形状が忠実に転写されてなる成形体４を得ることができる。
なお、上記のような組成物は、（ａ）原料粉末１および（ｂ）有機バインダー２の他に、添加剤を含有していてもよい。
【００４１】
このような添加剤としては、例えば、分散剤（滑剤）、可塑剤等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
分散剤としては、例えば、ステアリン酸、ジステアリン酸、トリステアリン酸、リノレン酸、オクタン酸、オレイン酸、パルミチン酸、ナフテン酸のような高級脂肪酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリマレイン酸、アクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレンスルホン酸等のアニオン性有機分散剤、４級アンモニウム塩等のカチオン性有機分散剤、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレングリコール等の非イオン性有機分散剤、燐酸三カルシウム等の無機系分散剤等が挙げられる。
また、可塑剤としては、例えば、フタル酸エステル（例：ＤＯＰ、ＤＥＰ、ＤＢＰ）、アジピン酸エステル、トリメリット酸エステル、セパシン酸エステル等が挙げられる。
【００４２】
［Ａ−２］次に、上記のような構成要素を混合・混練する。これにより、フィードストック３を得る。
［Ａ−２ａ］まず、組成物の混合物を、所定の温度で予備加熱する。なお、この予備加熱は必要に応じて行えばよく、省略することもできる。
この加熱温度は、有機バインダー２中の第１の成分の軟化点をＴ１［℃］とし、第２の成分の軟化点をＴ２［℃］としたとき、Ｔ１［℃］以上Ｔ１＋１００［℃］以下の範囲の温度とするのが好ましい。第１の成分および第２の成分は、通常、粉末の形態で混合されるが、上記のような温度範囲の予備加熱を経ることにより軟化する。これにより、第１の成分および第２の成分は、原料粉末１の粒子同士の隙間に入り込み易くなり、フィードストック３中に空隙が残るのを抑制することができる。その結果、最終的に高密度な焼結体６が得られる。また、前述したような温度範囲の予備加熱により、第１の成分および第２の成分の原料粉末１に対する親和性が高くなる。このため、予備加熱後には、その後に行われる混練過程における相互の分散性をより高めることができる。
【００４３】
なお、予備加熱の加熱温度が前記下限値を下回った場合、予備加熱によって第１の成分を軟化させることができないため、上述の作用・効果が得られないおそれがある。一方、予備加熱の加熱温度が前記上限値を上回った場合、第２の成分が分解し始め、有機バインダー２の特性が低下してしまうおそれがある。
また、予備加熱の温度範囲は、好ましくはＴ１［℃］以上Ｔ１＋５０［℃］以下である。
また、予備加熱の時間は、好ましくは５分以上６０分以下程度とされる。
【００４４】
［Ａ−２ｂ］次に、予備加熱を行った混合物を混練する。
混練温度は、Ｔ２以上Ｔ１未満とするのが好ましい。このような温度範囲で混練を行うことにより、混合物中において、第１の成分はほとんど溶融または軟化することなく、第２の成分のみが溶融または軟化する。これにより、フィードストック３の流動性が向上し、後述する成形工程において、成形型のキャビティの隅々までフィードストック３を行き渡らせることができる。その結果、成形時の形状転写性をより高めることができる。
【００４５】
また、上記のような温度範囲であれば、第１の成分は、溶融または軟化することなく、固体の状態にある。このため、フィードストック３の流動性が著しく高くなるのを防止することができる。換言すれば、固体状態の第１の成分が含まれていることによって、フィードストック３にある程度の粘性が確保される。このようなフィードストック３は、混練時により大きなせん断力を受けることができるようになる。これにより、原料粉末１と有機バインダー２との相互の分散性が高くなり、フィードストック３がより均質なものとなる。また、原料粉末１中のアルミナ粉末との相互の分散性も高くなり、両者がムラなく分布することができる。その結果、後述する脱脂工程における脱脂ムラや、焼成工程における焼成ムラの発生を抑制することができ、最終的に、高密度で透光性の高い焼結体６が得られる。
【００４６】
なお、混練温度が前記下限値を下回った場合、第２の成分を軟化させることができないため、フィードストック３に流動性が付与されず、混合物を混練することができないおそれがある。一方、混練温度が前記上限値を上回った場合、第２の成分はもちろん、第１の成分も軟化してしまうため、有機バインダー２全体の粘性が著しく低下してしまうおそれがある。この状態では、混練しようとしても、フィードストック３に十分なせん断力を付与することができず（攪拌力をフィードストック３に十分に伝えることができず）、混練が不十分となる。その結果、アルミナ粉末を十分に分散させることができず、部分的な結晶粒の肥大化を招くこととなる。
また、混練時間は、１５分以上２１０分以下程度であるのが好ましい。
【００４７】
なお、混練の際の雰囲気は、前記混合と同様に、いかなる雰囲気中で行ってもよいが、真空または減圧下（例えば、３ｋＰａ以下）、あるいは窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガス中のような非酸化性雰囲気中で行うのが好ましい。
混合物の混練は、加圧または双腕ニーダー式混練機、ロール式混練機、バンバリー型混練機、１軸または２軸押出機等の各種混練機を用いて行うことができるが、特に加圧ニーダー式混練機を用いるのが好ましい。加圧ニーダー式混練機は、混合物に大きなせん断力を付与することができるため、混合物の粘度が高い場合でも確実に混練を行うことができる。
【００４８】
また、混練機内の混練槽の内面および混練用スクリューの表面には、セラミックスのコーティングが施されているのが好ましい。これにより、フィードストック中に金属の不純物が混入するのを防止することができる。また、このセラミックスのコーティングは、アルミナコーティングであることがより好ましい。
また、本工程［Ａ−２ｂ］における混合物の混練は、前記工程［Ａ−２ａ］における予備加熱の終了後、混合物の温度が、第２の成分の軟化点Ｔ２［℃］未満に冷却されてしまうことなく、引き続いて（連続して）行われるのが好ましい。これにより、予備加熱された有機バインダー２が冷却に伴って収縮してしまい、空隙が発生したりする等の、冷却に伴う不具合の発生を防止することができる。
なお、得られたフィードストック３は、必要に応じ、粉砕されてペレット（小塊）化される。ペレットの粒径は、例えば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度とされる。
フィードストック３のペレット化には、ペレタイザー等の粉砕装置を用いることができる。
【００４９】
［Ｂ］成形工程
次に、フィードストック３を各種成形法により成形する。成形法としては、射出成形法、圧縮成形法、押出成形法等が挙げられるが、以下では射出成形法により成形する場合について説明する。
射出成形法は、射出成形機によりフィードストック３を成形し、所望の形状、寸法の成形体４を形成する。この場合、成形型のキャビティの選択により、複雑で微細な形状の成形体４をも容易に形成することができる。すなわち、射出成形法によれば、目的とする形状に近い形状（ニアネットシェイプ）の成形が可能である。このため、後加工を省略したり、加工量を大幅に削減することができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。特に、本発明では、硬度が極めて高く加工し難いアルミナを原材料として用いるため、後加工を省略または削減できるという点は有効である。
【００５０】
射出成形の成形条件として、用いる原料粉末１の組成や粒径、有機バインダー２の組成、およびこれらの配合量等の諸条件により異なるが、その一例を挙げると、材料温度は好ましくは８０℃以上２００℃以下程度、射出圧力は好ましくは２ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下（２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上１５０ｋｇｆ／ｃｍ２以下）程度とされる。
なお、形成される成形体４の形状寸法は、以後の脱脂工程および焼成工程における成形体４の収縮分を見込んで決定される。
【００５１】
［Ｃ］表面処理工程
射出成形法により形成された成形体４の表面には、キャビティの内面に付着していた不純物が転写されている。この不純物は、成形体を脱脂・焼成してなる焼結体の表面に付着することになるため、従来では、焼結体への光の入射を阻害し、焼結体の透光性に悪影響を及ぼしていた。
【００５２】
そこで、必要に応じて、成形体４の表面に樹脂粒子を噴射するようにしてもよい。噴射された樹脂粒子は、成形体４の表面に衝突して衝突エネルギーを付与する。これにより、成形体４の表面に存在する不純物を研削して除去する表面処理を施すことができる。その結果、最終的に得られる焼結体の表面に不純物が残存するのを防止することができる。
また、樹脂粒子の噴射により、成形体４に生じたバリを除去することもできる。
【００５３】
なお、成形体４の表面に噴射する粒子として樹脂粒子を用いることにより、成形体４に付与する衝突エネルギーを最適化することができる。すなわち、樹脂粒子は、比較的軽量であり、かつ比較的低硬度であるため、成形体４に過度な衝突エネルギーが付与されるのを防止することができる。これにより、成形体４の形状寸法や表面平滑性に悪影響を及ぼすことなく、表面の最表層のみを研削することができる。その結果、透光性の高い焼結体６が得られるとともに、表面処理工程によって焼結体６の寸法精度が著しく低下するのを防止することができる。
【００５４】
また、本工程に用いる樹脂粒子の構成材料は、後述する脱脂工程において分解・除去される材料であるのが好ましい。このような樹脂粒子は、成形体４の表面に向けて噴射されたとき、仮に表面に付着したとしても、後述する脱脂工程において分解・除去されることとなる。このため、焼結体６に樹脂粒子由来の成分が残存するのを防止し、焼結体６の透光性が損なわれるのを防止することができる。
【００５５】
上記の観点から、樹脂粒子の構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド（ナイロン）、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリスチレン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせたものを用いることができる。
このうち、樹脂粒子は、ポリアミドを主材料とするものが好ましい。このような樹脂粒子は、成形体４の表面の硬度に対して最適な硬度を有するため、成形体４の表面の最表層のみを特に確実に研削することができる。また、成形体４に向けて噴射された樹脂粒子が、仮に表面に付着したとしても、後述する脱脂工程においてポリアミドが容易に分解・除去されるため、樹脂粒子が焼結体６に残存するのを確実に防止することができる。
【００５６】
なお、樹脂粒子の平均粒径は、１０μｍ以上２００μｍ以下程度であるのが好ましく、５０μｍ以上１５０μｍ以下程度であるのがより好ましい。樹脂粒子の平均粒径が前記範囲内であれば、樹脂粒子の衝突によって成形体４の表面に形成される研削痕の大きさが著しく大きくなるのを防止しつつ、表面に付着した不純物を確実に除去することができる。これにより、焼結体６の表面に著しい凹凸や不純物が残存するのを防止することができ、透光性に優れた焼結体６を作製することができる。また、樹脂粒子の平均粒径が前記範囲内であれば、樹脂粒子の質量、すなわち成形体４に付与される衝突エネルギーを最適化することができるので、成形体４の寸法精度が著しく低下するのを防止することができる。
【００５７】
［Ｄ］脱脂工程
次に、表面処理を施した成形体４に対して脱脂処理を施す。これにより、成形体４中の有機バインダー２が分解・除去され、脱脂体５が得られる。
脱脂工程では、成形体４を徐々に加熱するが、この際、成形体４中の有機バインダー２が分解する。
【００５８】
ここで、有機バインダー２が、前述したように、第１の成分と、これにより分解温度が低い第２の成分とを含んでいる場合、上記昇温過程において、まず、第２の成分が分解・除去され、次いで、第１の成分が分解・除去されることとなる。このように第１の成分と第２の成分が時間差をもって分解・除去されることにより、有機バインダー２が爆発的に分解・気化することが防止するとともに、第１の成分が遅れて分解されることにより、脱脂工程中に成形体４の保形性が低下するのを防止することができる。これにより、亀裂が生じるのを防止しつつ、成形体４を確実に脱脂することができ、最終的に寸法精度の高い焼結体６を得ることができる。
【００５９】
また、第２の成分が先に分解・除去されることにより、第２の成分の揮発物が通過した跡に微小な流路が形成されることとなる。この流路は、その後、第１の成分の揮発物が通過することにより、第１の成分が効率よく確実に外部に放出されるのに利用可能である。以上のようにして、第１の成分と第２の成分とを含む有機バインダー２は確実に除去される。
【００６０】
なお、この流路は、後述する焼結工程において、脱脂体５の焼結の進行に伴って中心部側から徐々に塞がっていく。このため、最終的に得られる焼結体６中に、有機バインダー２やポアが残存するのを確実に防止することができる。
脱脂処理における成形体４の加熱温度（脱脂温度）は、４００℃以上６００℃以下程度であるのが好ましく、４５０℃以上５５０℃以下程度であるのがより好ましい。脱脂温度を前記範囲内に設定することにより、一般的な組成の有機バインダー２を確実に脱脂することができる。また、成形体４が爆発的に脱脂されるのを防止し、成形体４に亀裂が生じたり、寸法精度が著しく低下するのを防止することができる。
【００６１】
また、加熱時間（脱脂時間）は、脱脂温度に応じて適宜設定されるものの、好ましくは０．５時間以上３０時間以下程度、より好ましくは１時間以上２０時間以下程度とされる。
また、脱脂処理を行う際の雰囲気は、大気雰囲気、真空（減圧）雰囲気、または窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気であるのが好ましい。これにより、成形体４中の原料粉末１が変質するのを防止することができる。
【００６２】
なお、脱脂処理は、種々の目的（例えば、脱脂時間の短縮、保形性の向上等の目的）で、複数の段階に分けて行ってもよい。この場合、例えば、前半を低温で、後半を高温で脱脂するようなパターンや、低温の処理と高温の処理とを繰り返し行うパターン等が挙げられる。
また、脱脂体５中には、有機バインダー２の一部が残存していてもよい。この残存した有機バインダー２は、脱脂体５の保形性を高めることができ、後述する焼成工程において除去することができる。
【００６３】
［Ｅ］焼成工程
次に、脱脂体５を焼成する。これにより、脱脂体５が焼結し、焼結体６が得られる。すなわち、ブラケット１０が得られる。
脱脂体５の加熱温度（焼成温度のピーク）は、１１００℃以上１９００℃以下程度であるのが好ましく、１２００℃以上１８００℃以下程度であるのがより好ましい。焼成温度を前記範囲内に設定することにより、結晶粒の著しい肥大化を防止しつつ、脱脂体５を確実に焼成することができる。
ここで、室温から上記加熱温度までの昇温過程では、各焼成条件を一定に維持しながら昇温してもよいが、途中で焼成条件を変え、２つの昇温過程に分けて昇温するのが好ましい。以下、昇温過程の前半部を第１の昇温過程とし、後半部を第２の昇温過程として説明する。なお、分割数は特に限定されず、３つ以上の昇温過程に分けるようにしてもよい。
【００６４】
［Ｅ−１］第１の昇温過程
本実施形態に係る第１の昇温過程は、図３に示すように、室温から１０００℃までの昇温過程である。
この第１の昇温過程では、昇温速度を１０℃／時間以上４００℃／時間以下程度に設定するのが好ましい。これにより、結晶粒界の移動を最適化しつつ、脱脂体５を焼結させることができる。
【００６５】
また、第１の昇温過程の雰囲気は、特に限定されず、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気のような不活性ガス雰囲気、水素雰囲気のような還元性雰囲気等であってもよいが、図３に示すように酸素雰囲気、大気雰囲気のような酸化性雰囲気であるのが好ましく、コスト等の観点から大気雰囲気であるのがより好ましい。これにより、第１の昇温過程において、脱脂体５中に残存している有機バインダー２を効率よく確実に脱脂することができ、後述する第２の昇温過程において脱脂体５を良好に焼結させることができる。その結果、焼結体６中に有機バインダー２由来の成分（炭素等）が残留するのを防止することができる。
【００６６】
なお、第１の昇温過程は、酸素ガスや大気を継続的にフローしながら行われるのが好ましい。これにより、より確実に脱脂することができる。この際のフロー量は、焼成炉の大きさに応じて適宜設定されるが、例えば１Ｌ／分以上２０Ｌ／分以下程度であるのが好ましく、３Ｌ／分以上１０Ｌ／分以下程度であるのがより好ましい。
また、第１の昇温過程と後述する第２の昇温過程との境界になる温度は、１０００℃でなくてもよく、例えば５００℃以上１２００℃以下の範囲内で適宜設定される。
【００６７】
［Ｅ−２］第２の昇温過程
本実施形態に係る第２の昇温過程は、第１の昇温過程よりも高温側の昇温過程であり、図３に示すように、１０００℃から前記加熱温度までの昇温過程である。
この第２の昇温過程では、昇温速度を１０℃／時間以上４００℃／時間以下程度に設定するのが好ましい。これにより、結晶粒界の移動を最適化しつつ、脱脂体５を焼結させることができる。
【００６８】
また、第２の昇温過程の雰囲気は、図３に示すようにアルゴン雰囲気とされる。これにより、原料粉末１の変質等を防止しつつ、結晶組織の肥大化や異常成長を防止することができる。これは、前述したように、アルゴンガスが不活性ガスであること、そして、アルゴンガスの分子サイズがガス分子の中でも比較的大きいことから結晶粒径の移動を抑制するように作用すること、に起因するものである。したがって、アルゴン雰囲気下における第２の昇温過程により、焼結体６の結晶組織の緻密化および均質化を図ることができる。
【００６９】
このようにしてアルゴン雰囲気下で第２の昇温過程を行うことにより、焼結体６中にはアルゴンが残留することになる。この残留量（含有量）は、この焼成工程において焼結体６がアルゴンガスと接触する頻度において左右される。このため、アルゴン雰囲気下での焼成工程を長くしたり、アルゴン濃度を高くしたり、アルゴンガスを連続的にフローしたりすることにより、アルゴンの残留量を高めることができる。
なお、仮に第２の昇温過程に供される脱脂体５中に有機バインダー２が残存している場合、アルゴン雰囲気下では有機バインダー２の脱脂が進み難いが、前述した第１の昇温過程を酸化性雰囲気下で行うことにより、第２の昇温過程ではアルゴンガスが確実に作用することができる。
【００７０】
アルゴン雰囲気中におけるアルゴンガス濃度は、特に限定されないが、５０体積％以上であるのが好ましく、７０体積％以上であるのがより好ましい。これにより、アルゴンガスを確実に作用させることができる。なお、アルゴンガス以外には、窒素ガスやヘリウムガスのような不活性ガスや、水素ガスのような還元性ガスが含まれていてもよい。
また、第２の昇温過程は、前述したようにアルゴンガスを継続的にフローしながら行われるのが好ましい。これにより、より確実に脱脂するとともに焼結体の内部にアルゴンを確実に残留させることができる。この際のフロー量は、焼成炉の大きさに応じて適宜設定されるが、例えば１Ｌ／分以上２０Ｌ／分以下程度であるのが好ましく、３Ｌ／分以上１０Ｌ／分以下程度であるのがより好ましい。
【００７１】
［Ｅ−３］温度維持過程
第２の昇温過程において前記加熱温度に到達した後、その温度で一定時間保持する。これにより、脱脂体５の焼結が完了する。保持時間は、０．５時間以上１０時間以下であるのが好ましく、１時間以上７時間以下であるのがより好ましい。なお、この間も図３に示すようにアルゴンガスを継続的にフローしておくのが好ましい。
【００７２】
［Ｅ−４］冷却過程
また、前記加熱温度で一定時間保持した後、窒素雰囲気、アルゴン雰囲気のような不活性ガス雰囲気下や、水素雰囲気のような還元性雰囲気下、大気雰囲気下において焼結体６を冷却する。
なお、好ましくはアルゴン雰囲気下で冷却する。これにより、焼結体６中に浸透したアルゴンガスが冷却中に脱離するのを防止することができる。そして、この間も図３に示すようにアルゴンガスを継続的にフローしておくのが好ましい。
【００７３】
［Ｆ］ＨＩＰ工程
次に、焼結体６にＨＩＰ処理（熱間等方加圧処理）を施す。これにより、焼結体６のさらなる緻密化が図られ、光学特性をさらに高めることができる。なお、ＨＩＰ処理は必要に応じて行えばよい。
ＨＩＰ処理の条件としては、例えば、温度が１０００℃以上２０００℃以下、時間が１時間以上１０時間以下とされる。
【００７４】
また、加圧力は、５０ＭＰａ以上であるのが好ましく、１００ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であるのがより好ましい。
なお、ＨＩＰ処理の雰囲気は、特に限定されないが、アルゴン雰囲気であるのが好ましい。アルゴン雰囲気下でＨＩＰ処理を施すことにより、焼結体６中にアルゴンガスの分子が入り込み、ＨＩＰ処理に伴って結晶組織が肥大化したり異常成長したりするのを防止する。その結果、焼結体６の結晶組織のさらなる緻密化および均質化を図ることができる。
【００７５】
アルゴン雰囲気中におけるアルゴンガス濃度は、特に限定されないが、５０体積％以上であるのが好ましく、７０体積％以上であるのがより好ましい。これにより、アルゴンガスを確実に作用させることができる。なお、アルゴンガス以外には、窒素ガスやヘリウムガスのような不活性ガスや、水素ガスのような還元性ガスが含まれていてもよい。
以上のようにして本発明の透光性アルミナが得られる。なお、本発明における「透光性アルミナ」とは、上述した焼成工程後に得られる焼結体またはＨＩＰ工程後に得られるＨＩＰ体の双方を含む。
【００７６】
以上、本発明の透光性アルミナおよび透光性アルミナの製造方法について、好適な実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明の透光性アルミナの製造方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。例えば、成形体、脱脂体、焼結体に対して、機械加工を施すようにしてもよい。この場合、成形体および脱脂体は、焼結体に比べて硬度が低いため、機械加工を容易に施すことができる。また、脱脂体は、成形体に比べて焼結時の収縮率が低いため、高い精度で加工を施すことができる。
【実施例】
【００７７】
１．透光性アルミナの製造
（実施例１）
＜１＞まず、原料粉末として、平均粒径０．４μｍ、ＢＥＴ比表面積７．５ｍ２／ｇのアルミナ（α−Ａｌ２Ｏ３）粉末を用意した。
＜２＞次に、以下の樹脂成分を以下の含有率で混合し、有機バインダーを調製した。
・第１の成分
ポリスチレン                ：２６質量％（軟化点１２０℃、分解温度５９０℃）
エチレン−酢酸ビニル共重合体：３０質量％（軟化点１００℃、分解温度４７５℃）
・第２の成分
パラフィンワックス          ：２８質量％（軟化点５５℃、分解温度２４８℃）
・可塑剤
フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）  ：１６質量％
【００７８】
＜３＞次に、原料粉末と有機バインダーとを体積比で４２：５８になるように混合し、混合物を得た。
次いで、この混合物に対し、温度１２０℃×１０分間の予備加熱を行った。
次に、予備加熱を行った混合物を、加圧ニーダー式混練機に投入し、温度６０℃×６０分間で混練した。これにより、フィードストックを得た。
次いで、ペレタイザーにより、フィードストックをペレット化した。
【００７９】
＜４＞次に、得られたフィードストックを、以下に示す成形条件で、射出成形機により射出成形を行い、成形体を作製した。
＜成形条件＞
・材料温度：１５０℃
・射出圧力：１１ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）
・形状    ：ディスク形状（光学特性評価用）
：バー形状（機械的特性評価用）
【００８０】
＜５＞次に、成形体を、以下に示す脱脂条件で脱脂した。これにより、脱脂体を得た。
＜脱脂条件＞
・脱脂温度  ：４５０℃
・脱脂時間  ：２時間
・脱脂雰囲気：大気雰囲気
【００８１】
＜６＞次に、脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体を得た。
＜焼成条件＞
＜第１の昇温過程＞
・昇温幅      ：２５℃から１０００℃
・昇温速度    ：２００℃／時間
・雰囲気      ：大気雰囲気
＜第２の昇温過程＞
・昇温幅      ：１０００℃から１６００℃
・昇温速度    ：２００℃／時間
・雰囲気      ：アルゴン雰囲気（アルゴン濃度１００体積％、連続フロー）
１６００℃に到達した後、３時間保持した。その後、以下のように冷却した。
＜冷却過程＞
・降温幅      ：１６００℃から２５℃
・降温速度    ：４００℃／時間
・雰囲気      ：アルゴン雰囲気（アルゴン濃度１００体積％、連続フロー）
【００８２】
＜７＞次に、得られた焼結体にＨＩＰ処理を施した。
＜ＨＩＰ処理条件＞
・処理温度：１６００℃
・処理時間：３時間
・雰囲気  ：アルゴン雰囲気（アルゴン濃度１００体積％）
・処理圧力：１７７．３ＭＰａ（１７５０気圧）
これにより、透光性アルミナを得た。
【００８３】
（実施例２）
第２の昇温過程のアルゴン雰囲気を、アルゴン濃度５０体積％−窒素濃度５０体積％、連続フローに変更した以外は、実施例１と同様にして透光性アルミナを得た。
（実施例３）
第１の昇温過程および第２の昇温過程における昇温速度をそれぞれ１００℃／時間に変更した以外は、実施例１と同様にして透光性アルミナを得た。
【００８４】
（実施例４）
第１の昇温過程、第２の昇温過程およびＨＩＰ処理における雰囲気をそれぞれ表１に示す雰囲気に変更した以外は、実施例１と同様にして透光性アルミナを得た。
（実施例５）
焼成工程における昇温過程を２つに分割することなく、アルゴン雰囲気下で２５℃から１６００℃まで昇温するようにした以外は、実施例１と同様にして透光性アルミナを得た。
【００８５】
（比較例１）
＜１＞まず、原料粉末として、平均粒径０．４μｍ、ＢＥＴ比表面積３．９ｍ２／ｇのアルミナ（α−Ａｌ２Ｏ３）粉末と、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）粉末と、を用意した。
＜２＞次に、以下の樹脂成分を以下の含有率で混合し、有機バインダーを調製した。
・第１の成分
ポリスチレン                ：２６質量％（軟化点１２０℃、分解温度５９０℃）
エチレン−酢酸ビニル共重合体：３０質量％（軟化点１００℃、分解温度４７５℃）
・第２の成分
パラフィンワックス          ：２８質量％（軟化点５５℃、分解温度２４８℃）
・可塑剤
フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）  ：１６質量％
【００８６】
＜３＞次に、原料粉末と有機バインダーとを体積比で４２：５８になるように混合し、混合物を得た。
次いで、この混合物に対し、温度１２０℃×１０分間の予備加熱を行った。
次に、予備加熱を行った混合物を、加圧ニーダー式混練機に投入し、温度６０℃×６０分間で混練した。これにより、フィードストックを得た。
次いで、ペレタイザーにより、フィードストックをペレット化した。
【００８７】
＜４＞次に、得られたフィードストックを、以下に示す成形条件で、射出成形機により射出成形を行い、成形体を作製した。
＜成形条件＞
・材料温度：１５０℃
・射出圧力：１１ＭＰａ（１１０ｋｇｆ／ｃｍ２）
・形状    ：ディスク形状（光学特性評価用）
：バー形状（機械的特性評価用）
【００８８】
＜５＞次に、成形体を、以下に示す脱脂条件で脱脂した。これにより、脱脂体を得た。
＜脱脂条件＞
・脱脂温度  ：４５０℃
・脱脂時間  ：２時間
・脱脂雰囲気：大気雰囲気
【００８９】
＜６＞次に、脱脂体を、以下に示す焼成条件で焼成した。これにより、焼結体を得た。
＜焼成条件＞
＜第１の昇温過程＞
・昇温幅      ：２５℃から１２００℃
・昇温速度    ：２００℃／時間
・雰囲気      ：水素雰囲気（水素濃度１００体積％、連続フロー）
＜第２の昇温過程＞
・昇温幅      ：１２００℃から１７００℃
・昇温速度    ：１００℃／時間
・雰囲気      ：水素雰囲気（水素濃度１００体積％、連続フロー）
１７００℃に到達した後、３時間保持した。その後、以下のように冷却した。
＜冷却過程＞
・降温幅      ：１７００℃から２５℃
・降温速度    ：４００℃／時間
・雰囲気      ：水素雰囲気（水素濃度１００体積％、連続フロー）
【００９０】
＜７＞次に、得られた焼結体にＨＩＰ処理を施した。
＜ＨＩＰ処理条件＞
・処理温度：１７００℃
・処理時間：３時間
・雰囲気  ：アルゴン雰囲気（アルゴン濃度１００体積％）
・処理圧力：１７７．３ＭＰａ（１７５０気圧）
これにより、透光性アルミナを得た。
【００９１】
（比較例２）
焼成工程における昇温過程を２つに分割することなく、大気雰囲気下で２５℃から１６００℃まで昇温するようにした以外は、比較例１と同様にして透光性アルミナを得た。なお、ＨＩＰ処理温度を１６００℃とした。
（比較例３）
焼成工程における雰囲気を水素雰囲気（水素濃度１００体積％）に変更するようにした以外は、比較例２と同様にして透光性アルミナを得た。
（比較例４）
焼成工程における雰囲気を真空雰囲気（圧力３Ｐａ）に変更するようにした以外は、比較例２と同様にして透光性アルミナを得た。
以上、各実施例および各比較例における透光性アルミナの製造条件を表１、２に示す。
【００９２】
２．透光性アルミナの評価
２．１．アルミナ含有率の評価
各実施例および各比較例で得られた透光性アルミナについて、誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ）によりアルミナ含有率を評価した。評価結果を表１、２に示す。
２．２．密度の評価
各実施例および各比較例で得られた透光性アルミナについて、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０７に規定の固体比重測定方法により比重（密度）を測定した。そして、アルミナの真比重３．９９ｇ／ｃｍ３に基づき、透光性アルミナの相対密度を算出した。測定結果および算出結果を表１、２に示す。
【００９３】
２．３．結晶組織の体積割合の評価
各実施例および各比較例で得られた透光性アルミナについて、その断面を走査型電子顕微鏡（２０００倍）で観察し、観察像を得た。そして、この観察像に画像処理を施し、任意に抽出した１００個の結晶組織の長軸の長さを計測するとともにアスペクト比を算出した。
次いで、１００個の結晶組織の総面積、および、１００個の結晶組織のうち、アスペクト比が１．５以下でかつ長軸の長さが１０μｍ以下である特定の結晶組織の面積を、それぞれ算出した。そして、総面積に対する特定の結晶組織の面積の割合（面積率）を算出し、これを前記特定の結晶組織の体積割合とした。算出結果を表１、２に示す。
【００９４】
２．４．平均粒径の評価
各実施例および各比較例で得られた透光性アルミナについて、その観察像に画像処理を施し、前述した１００個の結晶組織の投影面積円相当径を算出した。算出結果を表１、２に示す。
２．５．アルゴン含有率の評価
各実施例および各比較例で得られた透光性アルミナについて、不活性ガス融解法により、内部に含まれるアルゴンの含有率を測定した。この測定には、分析装置としてＬＥＣＯジャパン製ＴＣ４３６−ＡＲを使用した。測定結果を表１、２に示す。
【００９５】
２．６．全光線透過率の評価
各実施例および各比較例で得られた透光性アルミナについて、ＪＩＳ  Ｋ  ７３６１−１に規定の全光線透過率を測定した。この測定には、日本電色工業製の濁度計ＮＤＨ２０００を使用した。測定結果を表１、２に示す。
２．７．光沢度の評価
各実施例および各比較例で得られた透光性アルミナについて、ＪＩＳ  Ｚ  ８７４１に規定の光沢度を測定した。この測定には、日本電色工業製の光沢度計ＰＧ−３Ｄを使用した。測定結果を表１、２に示す。
【００９６】
２．８．３点曲げ強度の評価
各実施例および各比較例で得られた透光性アルミナについて、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に規定の３点曲げ強度を測定した。この測定には、インストロン製万能試験機８８５２型（ロードセル５００Ｎ）を使用した。測定結果を表１、２に示す。
２．９．破壊靭性の評価
各実施例および各比較例で得られた透光性アルミナについて、ＪＩＳ  Ｒ  １６０７に規定の破壊靭性をＩＦ法により測定した。この測定には、ミツトヨ製ビッカース硬さ試験機ＨＶ−１１５およびミツトヨ製微小硬さ試験機ＨＭ−１１４を使用した。測定結果を表１、２に示す。
【００９７】
【表１】
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【００９８】
【表２】
2013203570.tif 000004
【００９９】
表１、２から明らかなように、各実施例で得られた透光性アルミナは、いずれも全光線透過率と光沢度の双方が高く、審美性に富んだものであった。したがって、このような透光性アルミナは、例えば、見た目に違和感の少ない歯列矯正部材として好適であるといえる。
また、焼成工程の昇温過程を２つに分けることで、全光線透過率と光沢度のさらなる両立が図られることが認められた。加えて、第１の昇温過程を酸化性雰囲気で行うこと、ＨＩＰ工程をアルゴン雰囲気で行うこと、によってもその傾向が認められた。
【０１００】
一方、各比較例のうち、比較例１で得られた透光性アルミナは、焼結助剤を含んでおり、全光線透過率は高いものの、光沢度が低かった。
これに対し、比較例２は、大気雰囲気中で焼成工程を行った結果、アルミナ含有率や密度は所定の範囲に達したものの、アスペクト比が１．５以下でかつ長軸の長さが１０μｍ以下である結晶組織の体積割合については所定の範囲に達していなかった。その結果、比較例２で得られた透光性アルミナは、光沢度は高いものの、全光線透過率が低くなったと考えられる。
【０１０１】
また、比較例３ではアルミナ粉末を十分に焼結させることができず、比較例４では密度および体積割合が不十分であった。このため、比較例４で得られた透光性アルミナでは、全光線透過率および光沢度の双方が低くなったと思われる。
以上の結果から、本発明によれば、全光線透過率と光沢度の双方が高い透光性アルミナが得られることが認められた。
【符号の説明】
【０１０２】
１……原料粉末  ２……有機バインダー  ３……フィードストック  ４……成形体  ５……脱脂体  ６……焼結体  １０……歯列矯正用ブラケット  ２０……基部  ３０……係合部  ３１、３２、３３、３４……突部  ４０、５０……スロット（溝）  ６０……底面（裏面）  Ａ……混練工程  Ｂ……成形工程  Ｃ……表面処理工程  Ｄ……脱脂工程  Ｅ……焼成工程  Ｆ……ＨＩＰ工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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