(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペタライト２０〜６０重量％、ジルコン１０〜３０重量％及び粘土３０〜５０重量％からなる混合物１００重量部と、直径５〜１５μｍ 、長さ１５０〜３０００μｍのガラス繊維０．５〜３重量部とを含む混練物を、圧延し、得られた圧延板を前記ガラス繊維の溶融温度以上に焼成することを特徴とするセラミックス板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、亀裂が少なく、耐熱衝撃性が高い低熱膨張性セラミックス板及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ等の平面ディスプレイは、テレビ受像機やパソコンのディスプレイ等として多く用いられており、該平面ディスプレイは基板上に必要な回路を作り込むことにより作製されている。平面ディスプレイの作製工程中には、基板を加熱炉内等で急熱、急冷等の熱処理をする工程があり、この際、基板は耐熱性の高い棚板、すなわちセッターの上に載置された状態で加熱炉等に装入される。このため、セッターには耐熱性及び急熱急冷に耐えうるように耐熱衝撃性に優れることが必要とされる。さらに、基板、ひいては平面ディスプレイの歪み等を防止するためには、熱に対して寸法変化の少ないこと、すなわち低熱膨張性に優れることも必要とされる。このようなセッターとしては、耐熱性及び低熱膨張性に優れることから、セラミックス板を用いたセラミックスセッターが広く用いられている。
【０００３】
また、半導体のウェハーの検査装置は高温条件下や急熱急冷条件下でウェハーの寸法変化等を測定するものであるが、ウェハーを検査装置内にセットする際にも棚板が用いられている。この棚板としては従来は樹脂板が用いられていたが、近年、ウェハーの大型化や急熱急冷条件等の過酷化に伴い、耐熱性や熱変形等の観点からセラミックス板を用いる要望が高まっている。さらに、高電圧、高電流用電力モジュール、サイリスタの基板等としても、耐熱性や熱変形等の観点からセラミックス板を用いる要望がある。
【０００４】
セラミックスセッター等に用いられるセラミックス板は、上記のように表面の平坦性が高いことが望まれるため、一般的に製造の際には通常のセラミックス板の製造方法にさらに表面の研磨工程が付加される。すなわち、通常のセラミックス板であれば、ペタライトや木節粘土等からなるセラミックスの原料組成物を混練し、得られた混練物を押し出して例えば真空土練機により円筒状にした後にこの円筒状物を切り開く等することで板状体とし、この板状体を圧延して圧延板とし、これを焼成することにより製造されるが、セラミックスセッター等に用いられるセラミックス板では、一般的に焼成後、表面の凹凸の差が１mm以下の範囲内に収まるようにするためさらに研磨工程に付される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、平坦化のために焼成板を研磨すると、かえってセッター表面の平坦性が損なわれる場合がある。すなわち、セラミックス板の製造においては、平板状の混練物がローラー等で圧延されて圧延板にされるが、圧延の際に圧延板に圧延ローラーと平行な方向に例えば長さ５〜９０mm、幅０．１〜１mm程度の亀裂が発生するため、この亀裂が焼成時の焼結作用でマトリックスが収縮することによりさらに拡大して大きな亀裂となり易い。なお、焼成体の最表面は焼成の際に一部溶融して流動性が高まったり、膨張したりするため、表面近傍に亀裂が生成していても焼結体の最表面層で塞がれて目立たない状態になっているが、平坦化のために研磨すると最表面層が除去されるため深さ１mm程度の亀裂が露出し、かえって表面の平坦性が損なわれることが多い。そして、このように亀裂が露出すると耐熱衝撃性も低下し易いため、この点でも問題となる。
【０００６】
特に、近年では、例えば７００mm×１２００mmといった大面積でしかも厚さの薄い平面ディスプレイが製造されるようになっているため、圧延時の亀裂がますます発生し易い状況にある。すなわち、大型のセラミックス板を得るには平板状物を薄くするために圧延工程を十分に行う必要があることから、亀裂が圧延板に非常に入り易い。さらに、近年、セラミックス板の製造のコストダウンや時間短縮のために、焼成等の際に急熱急冷の条件で製造されることが多く、スポーリングによる亀裂が発生し易い状況にある。なお、表面に亀裂が生成した場合でも焼成物の表面の研磨を過剰に行えば亀裂を除去できるが、過剰な研磨は研磨工程にコストがかかり、さらに原料やエネルギーの有効利用の点でも好ましくない。このように従来の製造方法や組成で作製したセラミックス板では、圧延の際に発生した亀裂がセラミックス板の表面に残存し易く、平坦性や耐熱衝撃性が十分でないという問題があった。
【０００７】
なお、耐熱衝撃性については、従来より、セラミックス板の組織が緻密になり、セラミックス板の弾性係数が高くなると熱衝撃に弱くなることが知られている。このため、例えば、先に本願出願人が特願平１１−１７４２７号で提案したように、セラミックスセッター中に繊維の焼失痕である空洞を形成すれば、該焼失痕の存在によりセラミックス板の組織が適度に疎になるため耐熱衝撃性は向上する。さらに、該発明は焼失痕を生じさせる原料として繊維を用いるため、混練物としたときに繊維が補強材となり圧延しても圧延板に亀裂が入り難くなる。
【０００８】
しかし、上記発明に係るセラミックスセッターでは、焼成で焼失痕を得るためにその原料としてポリプロピレン繊維や炭素繊維等の疎水性繊維を用いていることから、セラミックスマトリックスの原料であるペタライトや粘土等のようにＳｉＯ2 やＡｌ2 Ｏ3 等を含む親水性材料との親和力（アフィニティ）に欠ける。このため、混練物を圧延すると、親和力不足のために疎水性繊維がペタライト等と乖離してしまい、製造条件によっては圧延板、ひいてはセラミックス板に亀裂が生じることがあった。すなわち、混練等の製造条件によって亀裂の発生の有無にばらつきがあり、常に亀裂の発生の防止能力や耐熱衝撃性が十分であるとはいい難かった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、製造の際に圧延工程を経ても圧延板に亀裂が実質的に発生しないために焼成後のセラミックス板においても亀裂が実質的に存在せず、さらに内部に空洞を含むため、耐熱衝撃性に優れるセラミックス板及びその製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる実情において、本発明者らは鋭意検討を行った結果、β−スポジューメン質セラミックス又はβ−ユークリプタイト質セラミックスの原料、例えば、ペタライト、ジルコン及び粘土からなる混合物に、さらに特定の直径及び長さを有するガラス繊維を特定量配合した混練物を材料とすれば、ガラス繊維とペタライト等の混合物とがよくなじむため圧延工程において圧延板に亀裂が実質上発生せず、また焼成の際に溶融したガラス分がセラミックスマトリクスの流動性を高めて亀裂の発生を抑制し、さらに得られるセラミックス板は内壁がガラスで被覆された空洞を有して低熱膨張性及び耐熱衝撃性に優れることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、
【００１２】
ペタライト２０〜６０重量％、ジルコン１０〜３０重量％及び粘土３０〜５０重量％からなる混合物１００重量部と、直径５〜１５μｍ 、長さ１５０〜３０００μｍのガラス繊維０．５〜３重量部とを含む混練物を、圧延し、得られた圧延板を前記ガラス繊維の溶融温度以上に焼成することを特徴とするセラミックス板の製造方法を提供するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係るセラミックス板は、β−スポジューメン質セラミックス又はβ−ユークリプタイト質セラミックスからなり、内壁面がガラスで被覆された直径５〜１５μm 、長さ１５０〜３０００μm のガラス被覆空洞を０．５〜３容量％含むものである。
【００１４】
ここでβ−スポジューメン質セラミックスとはβ−スポジューメン（Li2O-Al2O3-4SiO2）を主として含むセラミックス、またβ−ユークリプタイト質セラミックスとはβ−ユークリプタイト（Li2O-Al2O3-2SiO2）を主として含むセラミックスを意味する。また、主として含むとは、β−スポジューメン又はβ−ユークリプタイトを、通常７０重量％以上、好ましくは８０重量％以上含む意味であり、本発明に係るセラミックス板は、β−スポジューメン及びβ−ユークリプタイト以外の成分として、例えば、ジルコンやガラス等を含んでいてもよい。
【００１５】
本発明において又はとは、又はで結ばれるいずれか一方又はこれら両方を指す意味で用いる。従って、β−スポジューメン質セラミックス又はβ−ユークリプタイト質セラミックスとは、β−スポジューメン質セラミックスのみ、β−ユークリプタイト質セラミックスのみ、及びβ−スポジューメン質セラミックスとβ−ユークリプタイト質セラミックスとの両方との３通りを含む意味で用いる。
【００１６】
本発明に係るセラミックス板は、内壁面がガラスで被覆されたガラス被覆空洞を含む。ここで、ガラス被覆空洞とは、空洞の内壁面が実質的にガラスで被覆された空洞を意味し、内壁面の一部が完全に被覆されていなくても全体が略被覆されていればよい。内壁面を被覆するガラスとしては、例えば、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｔガラス、ＡＲガラス等が挙げられる。
【００１７】
本発明においてガラス被覆空洞の内壁面を被覆するガラス被覆層は、ガラス被覆空洞の回りに存在するβ−スポジューメン質セラミックス又はβ−スポジューメン質セラミックスのマトリックスと明確に分離した層として形成される必要はない。例えば、空洞の内壁面がガラス１００％であり、これからマトリックスにかけて漸次ガラス成分が減少すると共にマトリックス成分が増大するようであってもよい。このように、内壁面の組成が漸次移行するようであると、ガラス被覆空洞の内壁面がマトリクスと剥離し易いため好ましい。
【００１８】
ガラス被覆空洞は、例えば、ガラス繊維を溶融した後の溶融痕として得られるものであり、通常は繊維形状を有する。該ガラス被覆空洞は直径が、通常５〜１５μm 、好ましくは７〜１３μm であり、また、ガラス被覆空洞は長さが、通常１５０〜３０００μm 、好ましくは１０００〜２０００μm である。また、本発明に係るセラミックス板は、ガラス被覆空洞を、通常０．５〜３容量％、好ましくは１〜２容量％含む。ガラス被覆空洞の直径、長さ、含有量が該範囲内であると、得られるセラミックス板の弾性係数が低く、耐熱衝撃性及び断熱性が高くなるため好ましい。なお、本発明に係るセラミックス板は、ガラス被覆空洞以外にも、ガラスで被覆されていない空洞を例えば５〜２０容量％含んでいてもよい。
【００１９】
上記本発明に係るセラミックス板を、図１を参照してさらに具体的に説明する。図１は、本発明に係るセラミックス板の断面の倍率１００倍のＳＥＭ写真（電子顕微鏡写真）である。図１中、１は本発明に係るセラミックス板のマトリックスであるβ−ユークリプタイト質セラミックス、２はガラス被覆空洞である。図１において、ガラス被覆空洞２は、直径が１０〜１５μm 程度、長さが少なくとも５０μm として観察される。また、ガラス被覆空洞２はマトリックス１との境界部分が白くガラス質になっており、内壁面がガラス質で形成されていることが分かる。さらに、ガラス被覆空洞２の一部には、内部において空洞の径方向を接着する節状部が空洞の長さ方向に断続的に形成されており、ガラス被覆空洞２が原料として配合されたガラス繊維の溶融痕であることを示している。また、ガラス被覆空洞２は図１の断面に沿った方向のみならず断面を横断する方向にも形成されており、ガラス被覆空洞２がセラミックス板内においてランダムな方向に形成されていることが観察される。
【００２０】
上記本発明に係るセラミックス板は、例えば本発明に係る製造方法等により得られる。以下、本発明に係るセラミックス板の製造方法について説明する。
【００２１】
本発明に係るセラミックス板の製造方法では、原料として、ペタライト、ジルコン、粘土及びガラス繊維を用いる。本発明で用いられるペタライトは、Li2O-Al2O3-8SiO2で表されるテクト珪酸塩である。また、本発明においてペタライトは、粒子性状が粒径の大きいものと小さいものとを併用したものであると好ましい。例えば、ペタライトとして、平均粒径が通常３０〜１００μm 、好ましくは１０〜５０μm の粒状物と、平均粒径が通常１．５〜５．０μm 、好ましくは２．０〜３．５μm の微粉状物とを併用すると、粒状物が骨材としてセラミックス板に強度を付与すると共に混練物の圧延時のしわや乾燥時の亀裂の発生を抑制し、一方微粉物がセラミックス板の緻密度を高くして強度を高めるため好ましい。ペタライトの粒状物としては、例えば、平均粒径３２μm のペタライト＃２００や平均粒径７０μm のペタライト＃５２等が挙げられる。また、ペタライトの微粉状物としては、例えば、ペタライト粒状物をボールミル等で粉砕したものが挙げられる。
【００２２】
ペタライトが粒状物と微粉状物を併用したものである場合、微粉状物の平均粒径が１．５μm 未満であると混練物の乾燥の際に乾燥収縮による亀裂が生じ易いため好ましくない。また、粒状物の平均粒径が１００μm を越えるとセラミックス板の表面の平坦性が悪くなるため好ましくない。ペタライトが粒状物と微粉状物を併用したものである場合、粒状物と微粉状物との配合比率は、粒状物と微粉状物との重量比率が通常３０〜７０：７０〜３０、好ましくは４０〜６０：６０〜４０である。配合比率が該範囲内にあると、しわや亀裂の抑制とセラミックス板の緻密化とのバランスがよいため好ましい。
【００２３】
本発明で用いられるジルコンは、平均粒径が通常１．５〜５．０μm 、好ましくは２．０〜３．５μm である。ジルコンの平均粒径が該範囲内にあると、セラミックス板の緻密度を高めるため好ましい。本発明で用いられる粘土としては、例えば、木節粘土、蛙目粘土等が挙げられる。
【００２４】
本発明で用いられるガラス繊維としては、後述の焼成で溶融するガラスによる繊維が用いられ、粘度が１０7.5 ポアズとなる点を軟化点として、該軟化点が通常７００℃以上、好ましくは７５０℃以上のものが挙げられる。このようなガラスしては、Ｅガラス、Ｃガラス、Ｔガラス、ＡＲガラス等が挙げられる。また、本発明で用いられるガラス繊維の平均繊維径は、通常８〜１５μm 、好ましくは１０〜１３μm である。ガラス繊維の平均繊維径が８μm 未満であると混練物の乾燥時の亀裂の発生を抑制できないため、また１５μm を越えると混練物の生地の表面が荒れるため好ましくない。また、本発明で用いられるガラス繊維の平均繊維長は、通常０．１５〜３．０mm、好ましくは１．０〜２．０mmである。ガラス繊維の平均繊維長が０．１５mm未満であると混練物の乾燥時の亀裂の発生を抑制できないため、また３．０mmを越えると混練時に繊維が絡まってファイバーボールになり易いため好ましくない。
【００２５】
本発明に係るセラミックス板の製造方法は、まず、上記ペタライト、ジルコン及び粘土からなる混合物を調製する。混合物の調製方法としては特に限定されず、例えば、ヘンシェルミキサー、ミックスマーラー等を用いて混合すればよい。また、混合物を調製する際には、ペタライト、ジルコン及び粘土の混合する順序は特に限定されない。
【００２６】
ペタライトは、混合物中に通常２０〜６０重量％、好ましくは３０〜５０重量％含まれる。ペタライトの配合量が２０重量％未満であると熱膨張率が大きくなるため好ましくなく、６０重量％を越えると可塑性が低下するため好ましくない。また、ペタライトが粒状物と微粉状物とを併用したものである場合、ペタライトの粒状物は、通常１０〜３０重量％、好ましくは１５〜２５重量％含まれ、ペタライトの微粉状物は、通常１０〜３０重量％、好ましくは１５〜２５重量％含まれる。ペタライトの粒状物及び微粉状物の配合比率が該範囲内にあると、粒状物が骨材としてセラミックス板に強度を付与すると共に混練物の圧延時のしわや乾燥時の亀裂の発生を抑制し、一方微粉物がセラミックス板の緻密度を高くして強度を高めることがバランスよく行われるため好ましい。
【００２７】
ジルコンは、混合物中に通常１０〜３０重量％、好ましくは１５〜２０重量％含まれる。ジルコンの配合量が１０重量％未満であるとセラミックス板の緻密度が低くなりセラミックス板の平坦性が低下するため好ましくなく、３０重量％を越えると熱膨張率が大きくなるため好ましくない。
【００２８】
粘土は、混合物中に通常３０〜５０重量、好ましくは３５〜４０重量％含まれる。粘土の配合量が３０重量％未満であると混練物の可塑性が低下してセラミックス板の成形が困難になるため好ましくなく、５０重量％を越えると熱膨張係数が大きくなるため好ましくない。
【００２９】
次に、上記混合物とガラス繊維とを含む混練物を調製する。混練物は混合物、ガラス繊維及び水、さらに必要により粘結剤を配合して調製する。必要により配合される粘結剤しては、例えば、グリセリン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース等が挙げられる。混練物は上記混合物に水を加えて混練した時点でもある程度の可塑性を有するが、必要により粘結剤を配合すると混練物に可塑性がより付与されて混練の際にガラス繊維が破損し難くなるため、所望の直径、長さのガラス被覆空洞が得られ易く好ましい。
【００３０】
混練物の調製方法としては特に限定されず、例えば、ニーダー、フレットミル等を用いて、混合物、ガラス繊維及び水、さらに必要により粘結剤を混合すればよい。なお、ガラス繊維の添加は水を添加した後でも、水の添加と同時でも、水を添加する前でもよいが、特に水を添加した後とすると、混練の際にガラス繊維が破損し難いため好ましい。
【００３１】
混練物中、ガラス繊維は、混合物１００重量部に対し、通常０．５〜３重量部、好ましくは１〜２重量部含まれる。ガラス繊維の配合比率が上記よりも少ないとガラス繊維の添加効果が小さく、圧延の際に圧延板に亀裂やしわが形成され易く、さらにガラス被覆空洞が少なくなるため好ましくない。また、ガラス繊維の配合比率が上記よりも多いと、焼成時にガラス繊維の溶融量が多いためにペタライト、ジルコニウム及び粘土からなる素地の流動性が大きくなってセラミックス板が変形し易く、熱膨張率が大きくなって耐スポーリング性が低下し、さらにガラス被覆空洞が多すぎて曲げ強度等が低下するため好ましくない。
【００３２】
また、必要により配合される粘結剤は、混練物中、混合物１００重量部に対し、通常０．５〜３重量部、好ましくは１〜２重量部含まれる。粘結剤の配合量が該範囲内にあると、混練物に適度な可塑性が付与され、混練の際にガラス繊維等が破砕され難くなると共に圧延後に得られる圧延板に亀裂やしわが生じ難くなるため好ましい。
【００３３】
混練物中、水は、混合物１００重量部に対し、通常１４〜２３重量部、好ましくは１９〜２３重量部含まれる。水の配合比率が上記よりも少ないと混練し難いため好ましくなく、上記よりも多いと混練物の押出成形等がし難く、且つ、乾燥し難くなるため好ましくない。
【００３４】
次に、得られた混練物を圧延し圧延板を得る。混練物はそのまま圧延して圧延板としてもよいが、圧延する前に混練物を予め所定形状の板状体としておき、該板状体を圧延するようにすると所定形状の圧延板を得易いため好ましい。混練物を所定形状の板状体とするには、例えば、真空土練押出機を用いて円筒状等の円曲線を有する形状に抜き出し、次にこれに切り込みを入れて展開し板状体に成形する方法が挙げられる。この際、得られた板状体の厚さが、通常３０〜５０mm、好ましくは３５〜４５mmとなるようにすることが好ましい。
【００３５】
板状体の圧延方法としては、例えば、３〜７本のローラを有する圧延装置を用いて、板状体の厚さよりも間隔の小さいローラ間に板状体を通過させる方法が挙げられる。この際、得られた圧延板の厚さが５〜１０mm程度となるようにすることが好ましい。また、圧延工程では圧延後の板状体（圧延板）の厚さが圧延前の板状体の１／３〜１／５となる程度の比率で圧延されると、内部歪みが発生しないため好ましい。
【００３６】
なお、上記の混合物の調製から圧延板の成形までの工程は、全て常温下で行う。このため、圧延板中に含まれるガラス繊維は、加熱等で変質することがなく、補強繊維及び親水性フィラーとして機能する。すなわち、ガラス繊維は補強繊維であるため、その物理的形状によりペタライト、粘土及びジルコン等を含む混練物を相互のつなぎとなるため、混練物を板状体に成形する際、及び混練物や板状体を圧延して圧延板を成形する際においても、板状体や圧延板に亀裂やしわが発生し難い。しかも、ガラス繊維は、親水性フィラーとしても機能し、その化学的特性により従来から用いられているポリプロビレン繊維や炭素繊維に比較してペタライト、粘土及びジルコン等に対する親和力（アフィニティ）に格段に優れるため、上記補強繊維としての機能がより発揮されて板状体や圧延板に亀裂やしわが発生し難くなっている。
【００３７】
次に、圧延板を前記ガラス繊維の溶融温度以上に焼成する。なお、圧延板は、そのまま焼成してもよいが、適宜、乾燥させた後に焼成することが好ましい。このような乾燥工程を設けることにより、水分を含んだ圧延板の急熱によってセラミックス板に亀裂やしわが発生することを抑制できる。乾燥条件としては、温度が通常１００〜３００℃、時間が通常１〜４時間である。また、圧延板中の水分を徐々に除去するという点から、上記時間をかけて常温から上記乾燥温度までゆっくりと昇温させることが好ましい。乾燥終了後は、自然放冷してもよいが、この温度を維持したまま続けて焼成を行ってもよい。このように、乾燥後の温度を維持したまま焼成を行うと、被加熱物が冷却されないから焼成効率が高いため好ましい。乾燥装置としては、例えば、ガス炉や電気炉が挙げられるが、これらの炉がさらに遠赤外線加熱や電磁波加熱を併用できるような装置であると乾燥効率が向上するため好ましい。
【００３８】
焼成温度は、ガラス繊維が適度に溶融する温度とし、通常８００〜１３００℃、好ましくは９５０〜１２００℃である。また、焼成時間は、通常４〜８時間である。具体的な焼成条件としては、例えば、４時間かけて室温から１２００℃まで昇温させ、その状態を３０分間維持し、さらに２時間かけて４００℃まで降温させた後、自然冷却する方法が挙げられる。焼成装置としては、上記乾燥装置で用いられるものと同様のものが挙げられる。なお、焼成装置は乾燥装置と同一のものを用いてもよいし、乾燥装置に連設されて乾燥工程が終了すると共に焼成工程を行えるような構造の装置であってもよい。後者の具体的な装置としては、例えば、乾燥エリア、焼成エリア、昇温エリア等に分割された空間を有する装置であって、これらのエリア内を被加熱物が漸次移動しながら必要な加熱や冷却を受けることにより、流れ作業で乾燥処理、焼成処理等が行われるものが挙げられる。このような装置を用いると、作業効率が向上する他、被加熱物が冷却されないようにできるから熱効率が向上するため好ましい。
【００３９】
上記焼成を行うと、β−スポジューメン質セラミックス又はβ−ユークリプタイト質セラミックスからなり、所定のガラス被覆空洞を所定量含むセラミックス板が得られる。なお、該セラミックス板は、必要により適宜表面を研磨すると、表面がより平坦になるため好ましい。本発明に係るセラミックス板は、溶融したガラス成分がβ−スポジューメン質セラミックス又はβ−ユークリプタイト質セラミックスの粒界等を埋めて緻密な組織となっていると推測され、研磨しても表面が粒界のもろさに起因して荒れてしまうことが少ない。研磨する場合は、セラミックス板の表面を、通常０．５mm以上、好ましくは０．５〜２mm程度研磨すると表面を平坦にするのに十分であるため好ましい。研磨方法としては、例えば、砥石で検索した後に、バフ研磨やセラミックス粉の吹きつけにより研磨する方法等が挙げられる。研磨は、セラミックス板の表面の粗度が、ＲZ で１．０〜５．０μm 程度となると好ましい。また、得られたセラミックス板は適宜所定寸法に切断することができる。
【００４０】
本発明に係るセラミックス板は、密度が通常１．７〜２．４g/cm3 、好ましくは２．２〜２．３g/cm3 である。本発明に係るセラミックス板は、切断、穴開け、あいじゃくり等の機械加工により所定の形状に加工されて、マッフル焼成炉の焼成セッター、焼成ジグ、定盤、建築壁材等に使用される。
【００４１】
【実施例】
以下に実施例を示すが、本発明は以下の実施例に限定されて解釈されるものではない。
【００４２】
実施例１
表１に示す配合量のペタライト微粉状物、ペタライト粒状物、ジルコン、木節粘土、グリセリン及びガラス繊維と水２０重量部とを常温で混合して混練物を得た。次に、この混練物を真空押出機を用いて内径３６０mm、外径４４０mm、高さ３１５mmの円筒形状に押し出し、得られた円筒状物の曲面部を高さ方向に切り込んで展開して１１３０mm×３１５mm×４０mmの平板状物とし、さらに、圧延ロール４本を用いて圧延して１１３０mm×１８００mm×７mmの板状体を得た。
次に、乾燥エリア、昇温エリア等に分割されると共に被加熱物が各エリア内を漸次移動可能で乾燥から焼成まで連続して行える加熱装置を用い、まず、乾燥工程として、得られた板状体を２．５時間かけて室温２０℃から３００℃まで昇温して乾燥した後、室温２０℃まで自然冷却した。次に、焼成工程として、４時間かけて室温２０℃から１１５０℃まで昇温した後この状態を４０分間維持し、さらに２時間かけて４００℃まで降温した後に自然冷却した。
上記乾燥及び焼成工程を経て得られた焼成物は、１６７０mm×１０５０mm×６．５mmであり、これを切断して１５００mm×９００mm×６．５mmとした後、表面及び裏面を回転砥石研磨機を用いてそれぞれ１mmずつ研磨して１５００mm×９００mm×４．５mmのセラミックス板を得た。また、研磨面の粗度はＲZ が２．５μm であった。
得られたセラミックス板について、組成、密度、ガラス被覆空洞の大きさ及び含有量、表面亀裂の発生の有無、弾性係数及びスポーリング試験を評価した。評価方法は、以下のとおりである。なお、ガラス被覆空洞の長さは混練後且つ乾燥前ガラス繊維の平均繊維長を測定してこの値とし、ガラス被覆空洞の含有量は添加したガラス繊維の容積から求めた。また、断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、図１に示すような直径１０μm 程度、長さ数百μm 程度のガラス被覆空洞が観察された。
・表面亀裂の発生の有無：研磨面を目視観察し、単位面積当たりの亀裂の存在数について、以下の基準で評価した。
○：研磨面に亀裂なし
△：研磨面１０cm2 当たり１〜１０個
×：研磨面１０cm2 当たり１０個を越える
・弾性係数：ＪＩＳＲ１６０１に準拠して求めた。すなわち、まず、試料に３点荷重方式で荷重をゼロから試料が折れるまで徐々に増加させた。この際、横軸に歪み変位、縦軸に荷重値をとり右肩上がりの曲線を得た。次に、該右肩上がりの曲線に含まれる直線部分、すなわち、荷重の増加に対して歪み変位がリニアに変化してゆく領域の直線の傾きを求め、この値を弾性係数とした。
・スポーリング試験：セラミックス板を１２０mm×４０mm×４．５mmに切り出して試験片とし、ＪＩＳＲ１６０１「３点曲げ試験」に準拠して曲げ強さＳ0 を求めた。次に、同様に作製した試験片を用い、１０００℃で１時間加熱処理した直後に２０℃の水中に浸漬する操作を１サイクルとして、１０サイクル繰り返し、１０サイクル後の試験片の曲げ強さＳ10をＳ0 と同様にして求めた。
求められたＳ0 とＳ10から、以下のようにして１０サイクル後の曲げ強さの低下率を求めた。
低下率（％）＝｛（Ｓ0 −Ｓ10）／Ｓ0 ｝×１００
【００４３】
【表１】
0004318403.tif 000002
【００４４】
【表２】
0004318403.tif 000003
【００４５】
比較例１及び２
原料の配合を表１のように変えた以外は、実施例１と同様にして、表２に示すセラミックス板を得た。
【００４６】
表２の結果から、混練物に繊維を含めたものは、弾性係数が低下すると共にスポーリング試験でも曲げ強度が低下し難いことが分かる。また、繊維のうちでもガラス繊維を含めたものは亀裂が生じ難いことが分かる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係るセラミックス板はβ−スポジューメン質セラミックス又はβ−ユークリプタイト質セラミックスからなり、耐熱性、低熱膨張性に優れると共に、亀裂が実質的に存在しないため耐熱衝撃性に優れる。また、本発明に係るセラミックス板はガラス被覆空洞を所定量有するため、弾性係数が低く、耐熱衝撃性及び断熱性が高い。
【００４８】
また、本発明に係るセラミックス板の製造方法によれば、ペタライト等の他の原料への親和性に優れるガラス繊維を配合することにより、混練物を圧延してもガラス繊維の繊維形状に基づく物理的な補強効果が効果的に発揮されて混練物の亀裂を防止するため、混練物及びこれを圧延して得られる圧延板に亀裂やしわが生じ難い。このため、圧延を必要とするような大判のセラミックス板でも容易に亀裂やしわがないものを製造できる。さらに、焼成の際にガラス繊維が溶融するため、該ガラス分がβ−スポジューメン質セラミックス又はβ−ユークリプタイト質セラミックスからなるマトリックスの粒界に含浸して組織を緻密化するため得られるセラミックス板は曲げ強度等の耐スポーリング性が高いと共に、焼成の際に溶融したガラス分が材料の流動性を高めるため得られるセラミックス板は表面が平坦になる。さらに焼成の際に溶融したガラス分はβ−スポジューメン質セラミックス又はβ−ユークリプタイト質セラミックスからなるマトリックスに含浸して内壁面がガラスで被覆されたガラス被覆空洞を溶融痕として形成するため、該ガラス被覆空洞により得られるセラミックス板の弾性係数が低く、耐熱衝撃性及び断熱性が高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセラミックス板の断面における倍率１００倍のＳＥＭ写真（走査型電子顕微鏡写真）である。
【符号の説明】
１    β−スポジュメン質
２    ガラス被覆空洞
【図１】
0004318403.tif 000004