JP6952170B2 - Ceramic structure - Google Patents
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Description
本発明は、セラミックス製の線条部を組み合わせて形成された構造体に関する。 The present invention relates to a structure formed by combining ceramic streaks.
本出願人は先に、一方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第1の線条部と、該第1の線条部と交差する方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第2の線条部とを有するセラミックス格子体を提案した(特許文献1及び2参照)。このセラミックス格子体における第1の線条部と第2の線条部との交差部は、いずれの該交差部においても、第1の線条部上に第2の線条部が配された状態になっており、平面視において矩形の貫通孔を有している。 Applicants first have a plurality of first lines of ceramics extending in one direction and a plurality of second lines of ceramics extending in a direction intersecting the first streaks. A ceramic lattice body having a strip has been proposed (see Patent Documents 1 and 2). At the intersection of the first streak and the second streak in this ceramic lattice, the second streak is arranged on the first streak at any of the intersections. It is in a state and has a rectangular through hole in a plan view.
特許文献1及び2に記載のセラミックス格子体は、その格子構造に起因して、高強度で且つ耐スポーリング性に優れたものとなる。特に、格子と平行な方向に沿う強度は極めて高いものとなる。しかし、格子の対角線方向に関しては、更なる強度の向上が求められる場合がある。
The ceramic lattice bodies described in
したがって本発明の課題は、セラミックス製の複数の線条部から構成される構造体の改良にあり、更に詳しくは該構造体を一層高強度で且つ高耐熱衝撃性を有するものにすることにある。 Therefore, an object of the present invention is to improve a structure composed of a plurality of lines made of ceramics, and more specifically, to make the structure have higher strength and higher thermal shock resistance. ..
本発明は、一方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第1の線条部と、該第1の線条部と交差する方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第2の線条部と、第1の線条部と第2の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るセラミックス製の第3の線条部とを有し、
第1の線条部、第2の線条部及び第3の線条部によって画成される複数の三角形の貫通孔が形成されている、板状のセラミックス構造体を提供することによって前記の課題を解決したものである。
The present invention includes a plurality of first streaks made of ceramics extending in one direction and a plurality of second streaks made of ceramics extending in a direction intersecting the first streaks. It has a third line made of ceramics that passes on the diagonal of a quadrilateral defined by the intersection of the first line and the second line.
The above-mentioned by providing a plate-shaped ceramic structure in which a plurality of triangular through holes defined by a first streak, a second streak and a third streak are formed. It is a solution to the problem.
以下本発明を、その好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。図1ないし図7には、本発明のセラミックス構造体の一実施形態が示されている。これらの図に示すセラミックス構造体(以下、単に「構造体」ともいう。)1は平板状のものであり、第1面1aと、これに対向する第2面1bとを有している。
Hereinafter, the present invention will be described based on the preferred embodiment with reference to the drawings. 1 to 7 show an embodiment of the ceramic structure of the present invention. The ceramic structure (hereinafter, also simply referred to as “structure”) 1 shown in these figures is a flat plate, and has a
本実施形態の構造体1は、一方向Xに向けて延びるセラミックス製の複数の第1の線条部10を有する。それぞれの第1の線条部10は、ほぼ直線をしており互いに平行に延びている。隣り合う第1の線条部10の間隔はほぼ等しくなっている。
The structure 1 of the present embodiment has a plurality of
構造体1は、X方向と異なる方向であるY方向に向けて延びるセラミックス製の複数の第2の線条部20を有する。それぞれの第2の線条部20は、直線をしており互いに平行に延びている。隣り合う第2の線条部20の間隔はほぼ等しくなっている。X方向とY方向とは異なる方向なので、第1の線条部10と第2の線条部20とは交差している。両線条部10,20の交差角度は、セラミックス構造体1の具体的な用途に応じて設定することができる。例えば第1の線条部10に対して、第2の線条部20の交差角度を90度とすることができる。あるいは図1に示すとおり、第1の線条部10を基準として反時計回りの方向に沿って見たときに、第1の線条部10と第2の線条部20とのなす交差角度θを60度±40度、あるいは90度±40度の範囲で変更させることもできる。複数の第1の線条部10と、複数の第2の線条部20とが交差していることによって、構造体1の平面視において、四辺形の開孔部を有する格子が形成される。図1では、菱形の形状をした開孔部を有する格子が、第1の線条部10と第2の線条部20との交差によって形成された状態が示されているが、形状は菱形のほかの四辺形、例えば図示しない長方形や正方形も取り得る。
The structure 1 has a plurality of second
構造体1は、更に、セラミックス製の複数の第3の線条部30も有する。それぞれの第3の線条部30は、直線をしており互いに平行に延びている。第3の線条部30は、第1の線条部10の延びる方向X及び第2の線条部20の延びる方向Yのいずれとも異なる方向であるZ方向に沿って延びている。それぞれの第3の線条部30は、第1の線条部と第2の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るように配置されている。その結果、本実施形態の構造体1には、第1の線条部10、第2の線条部20及び第3の線条部30によって画成される複数の三角形の貫通孔3が形成されている。図1では、略正三角形の貫通孔3が形成されている状態が示されている。
The structure 1 also has a plurality of
上述のとおり、構造体1においては、第3の線条部30が、第1の線条部と第2の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るように配置されているので、構造体1の平面視において第1ないし第3の線条部10,20,30は必ず1つの交差部2で交差していることが好ましい。換言すれば、3つの線条部10,20,30のうち、2つの線条部のみが交差している交差部は構造体1には実質的に存在していないことが好ましい。
As described above, in the structure 1, the
本実施形態のように、3種類の線条部を組み合わせて用い、三角形の貫通孔が形成された構造体1は、X方向、Y方向及びZ方向の3方向に沿う強度が高いものとなる。したがって、2方向に沿う強度が高い特許文献1及び2に記載の格子体に比べて、強度低下の異方性が少なくなる。特に、図1に示すとおり貫通孔3が略正三角形である場合、該正三角形の各辺は、その長さはほぼ等しく、且つ第1ないし第3の線条部10,20,30のうちのいずれか一つで形成されているので、強度的にほぼ等価である。したがって、強度低下の異方性が一層少なくなり、すべての方向において概ね等しい強度を示す。
As in the present embodiment, the structure 1 in which the triangular through holes are formed by using three types of streaks in combination has high strength along the three directions of the X direction, the Y direction, and the Z direction. .. Therefore, the anisotropy of the strength decrease is less than that of the lattice bodies described in
その上、本実施形態の構造体によれば、特許文献1及び2に記載の格子体に比べて小さな貫通孔を容易に形成することができる。したがって、本実施形態の構造体を、例えば被焼成体を焼成するときに用いられる、棚板や敷板などとも呼ばれるセッターとして用いる場合には、一層小さなサイズの被焼成体を該構造体上に載置することが可能である。このことは、焼成によってチップ積層セラミックコンデンサ(MLCC)を製造する場合に特に有利である。
Moreover, according to the structure of the present embodiment, it is possible to easily form a small through hole as compared with the lattice body described in
しかも、本実施形態の構造体は、特許文献1及び2に記載の格子体と同等の強度を発現させる場合に、該格子体よりも質量を軽くすることができる。その結果、本実施形態の構造体をセッターとして用いると、焼成時に、該構造体中での温度むらが少なくなり、耐熱衝撃性が向上するという利点もある。
Moreover, the structure of the present embodiment can be lighter in mass than the lattice body when exhibiting the same strength as the lattice body described in
図4及び図5に示すとおり、構造体1においては、第1面1a側に第3の線条部30が位置しており、第2面1b側に第1の線条部10が位置している。そして、第3の線条部30上に第2の線条部20が配置され、且つ第2の線条部20上に第1の線条部10が配置されている。更に、図1ないし図5に示すとおり、第3の線条部30と第2の線条部20とは、いずれの交差部2においても、第3の線条部30上に第2の線条部20が配されている。つまり、交差部2においては、構造体1の2つの面1a,1bのうち、相対的に第1面1a側に位置する第3の線条部30上に、相対的に第2面1b側に位置する第2の線条部20が配されている。これに加えて、第2の線条部20と第1の線条部10とは、いずれの交差部2においても、第2の線条部20上に第1の線条部10が配されている。つまり、交差部2においては、構造体1の2つの面1a,1bのうち、相対的に第1面1a側に位置する第2の線条部20上に、相対的に第2面1b側に位置する第1の線条部10が配されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the structure 1, the third
交差部2における厚みは、該交差部以外の部位における第1の線条部10の厚み、第2の線条部20の厚み及び第3の線条部30の厚みの総和よりも大きくなっていてもよい。あるいは、交差部2における厚みは、該交差部以外の部位における第1の線条部10の厚み、第2の線条部20の厚み及び第3の線条部30の厚みの総和と同じであるか、又は該総和よりも小さくなっていてもよい。したがって、構造体1の最大厚み部は、交差部2に存在しているか、又は交差部以外の部位に存在している。
The thickness at the
図6に示すとおり、第3の線条部30は、交差部2以外の位置において、平面視して一定の幅W3を有している。第3の線条部30は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、図6に示すとおり、セラミックス構造体1の第1面1a側に位置する第1面30aと、セラミックス構造体1の第2面1b側に位置する第2面30bとで画成される。詳細には、第3の線条部30は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面が、交差部2以外の部位において、直線部30Aと、該直線部30Aの両端部を端部とする凸形の曲線部30Bとから構成される形状を有している。その結果、第3の線条部30の第1面30aは、該線条部30の厚み方向での断面が平坦面になっている。該平坦面は、セラミックス構造体1の面内方向と略平行になっている。一方、第3の線条部30の第2面30bは、該線条部30の厚み方向での断面が、セラミックス構造体1の第1面1aから第2面1bに向けた凸の曲面形状をしている。
As shown in FIG. 6, the
第3の線条部30と同様に、図7(a)及び(b)に示すとおり、第1の線条部10及び第2の線条部20も、交差部2以外の位置において、平面視して一定の幅W1,W2を有している。幅W1,W2は、互いに同じでもよく、あるいは異なっていてもよい。また、幅W1,W2は、第3の線条部30の幅W3と同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。構造体1の製造上は、W1、W2及びW3は同一とすることが簡便である。第1の線条部10及び第2の線条部20は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、図7(a)及び(b)に示すとおり、セラミックス構造体1の第1面1a側に位置する第1面10a,20aと、セラミックス構造体1の第2面1b側に位置する第2面10b,20bとで画成される。第1の線条部10及び第2の線条部20の第1面10a,20aは、厚み方向での断面が、セラミックス構造体1の第2面1bから第1面1aに向けた凸の曲面形状になっている。一方、第1の線条部10及び第2の線条部20の第2面10b,20bは、厚み方向での断面が、セラミックス構造体1の第1面1aから第2面1bに向けた凸の曲面形状をしている。この曲面形状は、第3の線条部30における曲面形状と同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。本実施形態においては、第1の線条部10及び第2の線条部20の第1面10a,20aと第2面10b,20bとは対称形になっており、その結果、第1の線条部10及び第2の線条部20は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、円形又は楕円形になっている。
Similar to the
図5に示すとおり、第3の線条部30における直線部30A、すなわち第1面10aを載置面として平面P上に載置したとき、各第1面30aはすべて平面P上に位置する。第1面30aは、セラミックス構造体1における第1面1aをなすものであるから、各第1面30aがすべて平面P上に位置することは、構造体1における第1面1aが平坦面になっていることを意味する。したがって構造体1を、その第1面1aが、平坦な載置面と当接するように載置した場合には、該第1面1aの全域が載置面と接することとなる。
As shown in FIG. 5, when the
図5に示すとおり、第3の線条部30における直線部30A、すなわち第1面30aを載置面として平面P上に載置したとき、第1の線条部10及び第2の線条部20は、隣り合う2つの交差部2の間において平面Pから離間する形状をしている。したがって、隣り合う2つの交差部2の間において、第1の線条部10及び第2の線条部20と平面Pとの間には空間Sが形成される。
As shown in FIG. 5, when the
一方、構造体1における第2面1bは、図7(a)に示すとおり凸の曲面形状になっている第1の線条部10の第2面10bから構成されているので、平坦面ではなく、凹凸面となっている。
On the other hand, the
構造体1における交差部2において、3種類の線条部10,20,30は一体化している。「一体化している」とは、交差部2の断面を観察において、3種類の線条部10,20,30間が、セラミックスとして連続した構造体となっていることをいう。3種類の線条部10,20,30の交差によって構造体1に形成されている各貫通孔3は同寸法であり、且つ同形をしている。貫通孔3は規則的に配置されている。
At the
第3の線条部30は、交差部2以外の部位において、該第3の線条部30における第2面30bの最高位置、すなわち頂部の位置が、該第3の線条部30の延びる方向に沿って同じになっている。
第2の線条部20に関しては、交差部2以外の部位において、該第2の線条部20における第2面20bの最高位置は、該第2の線条部20の延びる方向に沿って互いに同じ位置になっている。第2の線条部20における第1面20aの最低位置は、交差部2以外の部位において、該第2の線条部20の延びる方向に沿って互いに同じ位置になっている。
更に、第1の線条部10に関しては、該第1の線条部10における第2面10bの最高位置は、交差部2の位置及び交差部2以外の位置のいずれにおいても、第1の線条部10の延びる方向に沿って互いに同じ位置になっている。第1の線条部10における第1面10aの最低位置は、交差部2以外の部位において、第1の線条部10の延びる方向に沿って互いに同じ位置になっている。
In the third
With respect to the
Further, with respect to the
図4及び図5に示すとおり、構造体1の交差部2を縦断面視したときに、第3の線条部30と第2の線条部20とは、第3の線条部30における凸形の曲線部30Bの頂部と、第2の線条部20における円形又は楕円形における下向きに凸の曲線の頂部、すなわち第1面20aの頂部のみが接触している。換言すれば、第3の線条部30と第2の線条部20とは点接触又は点接触に近い面接触をした状態になっている。第2の線条部20と第1の線条部10とは、第2の線条部20における円形又は楕円形における上向きに凸の曲線の頂部、すなわち第2面20bの頂部と、第1の線条部10における円形又は楕円形における下向きに凸の曲線の頂部、すなわち第1面10aの頂部のみが接触している。3種類の線条部10,20,30がこのような接触状態になっていることで、構造体1はその耐スポーリング性が高まることが本発明者の検討の結果判明した。この理由は、3種類の線条部10,20,30が点接触又はそれに近い面接触をして結合していることで、これらの線条部10,20,30が過度に強固に結合しにくくなり、そのことに起因して急速な加熱及び/又は冷却時に生じる体積変化を緩和できるからであると考えられる。この観点から、交差部2は、その厚みTcが、交差部2以外の位置における第1の線条部10の厚みT1と、交差部2以外の位置における第2の線条部20の厚みT2と、交差部2以外の位置における第3の線条部30の厚みT3との和である(T1+T2+T3)に対して、好ましくは0.5以上1.0以下、更に好ましくは0.8以上1.0以下、一層好ましくは0.9以上1.0以下となるような程度の点接触状態となっている。
As shown in FIGS. 4 and 5, when the
第1の線条部10と第2の線条部20と第3の線条部30とを、点接触又は点接触に近い面接触をした状態にするためには、例えば後述する方法で構造体1を製造すればよい。
In order to bring the first
以上の構成を有するセラミックス構造体1は、これを例えば被焼成体の焼成用セッターとして用いた場合、該構造体1の第1面1aに被焼成体を載置すれば、該第1面1aは平坦面であることから、平坦性を求められる被焼成体の載置に好適なものとなる。平坦性を求められる被焼成体としては、例えば積層セラミックコンデンサ等の小型のチップ状電子部品などが挙げられる。これらの小型電子部品は、焼成工程においてセッターに引っ掛からないことが必要とされるので、構造体1の第1面1aが平坦であることは有利である。また、被焼成体は、第1面1aを構成する部材である第1の線条部10のみ接触するので、構造体1と被焼成体との接触面積が大幅に低減し、それによって被焼成体の急激な加熱及び冷却を行いやすくなる。また、構造体1は3種類の線条部10,20,30の交差によって形成されており複数の貫通孔3が形成されているので、熱容量が小さく、その点からも被焼成体の急激な加熱及び冷却を行いやすい。更に構造体1は、複数の貫通孔3が存在していることに起因して通気性が良好なので、このことによっても被焼成体の急激な冷却を行いやすい。良好な通気性は、隣り合う交差部2どうしの間において第2の線条部20が浮いていることによって一層顕著なものとなる。しかも構造体1においては、3種類の線条部10,20,30が交差部2において一体化しているので、充分な強度を有するものである。
When the ceramic structure 1 having the above structure is used, for example, as a setter for firing the body to be fired, if the body to be fired is placed on the
一方、構造体1の第2面1bには、mmオーダーの被焼成体を載置することが有利である。第2面1bは、第1の線条部10の曲面に起因する凹凸面となっているところ、このオーダーのサイズの電子部品は、それが載置される面に凹凸を有することが、脱脂性を高める観点から有利だからである。
On the other hand, it is advantageous to place a mm-order fired body on the
このように本実施形態の構造体1は、その一方の面が平坦であり、他方の面が凹凸面になっていることから、被焼成体の種類に応じて載置面を使い分けることができるという点で有利である。 As described above, since one surface of the structure 1 of the present embodiment is flat and the other surface is an uneven surface, the mounting surface can be properly used according to the type of the body to be fired. It is advantageous in that.
上述した各種の有利な効果を一層顕著なものとする観点から、T3の値は、50μm以上5mm以下であることが好ましく、200μm以上2mm以下であることが更に好ましい。一方、T1及びT2の値は、それぞれ独立に、50μm以上5mm以下であることが好ましく、200μm以上2mm以下であることが更に好ましい。T1とT2とT3との値の大小関係に特に制限はない。 From the viewpoint of making the various advantageous effects described above more remarkable, the value of T3 is preferably 50 μm or more and 5 mm or less, and more preferably 200 μm or more and 2 mm or less. On the other hand, the values of T1 and T2 are preferably 50 μm or more and 5 mm or less, and more preferably 200 μm or more and 2 mm or less, respectively. There is no particular limitation on the magnitude relationship between the values of T1, T2 and T3.
同様の観点から、交差部2における厚みTcは、(T1+T2+T3)に対して、好ましくは0.5以上1.0以下であることを条件として、20μm以上5mm以下であることが好ましく、50μm以上2mm以下であることが更に好ましい。
From the same viewpoint, the thickness Tc at the
また、第1の線条部10及び第2の線条部20の厚み方向での断面形状(図7(a)及び(b)参照)が楕円形である場合、楕円形の短軸が構造体1の厚み方向に一致し、且つ楕円形の長軸が構造体1の平面方向に一致することが、被焼成体の載置を首尾よく行える点から好ましい。この場合、長軸/短軸の比率は、それぞれ独立に、1以上5以下であることが好ましく、1以上3以下であることが更に好ましい。また、第1の線条部10及び第2の線条部20の厚み方向での断面形状が楕円形又は円形であることは、構造体1の強度向上にも寄与している。
Further, when the cross-sectional shape (see FIGS. 7A and 7B) of the
セラミックス構造体1に形成された三角形の貫通孔3は、その面積が100μm2以上100mm2以下、特に2500μm2以上1mm2以下であることが、構造体1の熱容量を低下させる点や、通気性を向上させる点、及び構造体1の強度維持の点から好ましい。また、平面視におけるセラミックス構造体1の見かけの面積に対する貫通孔3の面積の総和の割合は、1%以上80%以下であることが好ましく、3%以上70%以下であることが更に好ましく、10%以上70%以下であることが一層好ましい。この割合は、セラミックス構造体1を平面視して、任意の大きさの矩形に切り取り、その矩形内に含まれる貫通孔3の面積の総和を算出し、その総和を矩形の面積で除し100を乗じて算出される。また、各貫通孔3の面積は、構造体1の顕微鏡観察像を画像解析することで測定できる。
The triangular through
貫通孔3の面積に関連して、第3の線条部30の幅W3は50μm以上10mm以下であることが好ましく、75μm以上1mm以下であることが更に好ましい。一方、第1の線条部10及び第2の線条部20の幅W1,W2は、それぞれ独立に、50μm以上10mm以下であることが好ましく、75μm以上1mm以下であることが更に好ましい。W1とW2とW3との値の大小関係に特に制限はない。
In relation to the area of the through
第1、第2及び第3の線条部10,20,30の幅W1,W2,W3との関連において、隣り合う第3の線条部30間の距離D3は、100μm以上10mm以下であることが好ましく、150μm以上5mm以下であることが更に好ましい。一方、隣り合う第1の線条部10間の距離D1及び第2の線条部20間の距離D2は、それぞれ独立に、100μm以上10mm以下であることが好ましく、150μm以上5mm以下であることが更に好ましい。D1、D2及びD3は、互いに同じであってもよく、あるいは異なっていてもよい。構造体1の製造上は、D1、D2及びD3は同一とすることが簡便である。
In relation to the widths W1, W2, and W3 of the first, second, and
セラミックス構造体1を構成するセラミックス素材としては、種々のものを用いることができる。例えば、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、ジルコン、コージェライト、チタン酸アルミニウム、チタン酸マグネシウム、マグネシア、二硼化チタン、窒化ホウ素などが挙げられる。これらのセラミックス素材は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。特に、アルミナ、ムライト、コージェライト、ジルコニア又は炭化ケイ素を含むセラミックスからなることが好ましい。ジルコニアを含むセラミックスを用いる場合には、構造体1を高温焼成での使用により適したものとするため、イットリア添加により完全安定化したジルコニアなどを用いることができる。セラミックス構造体1を急激な加熱及び冷却に付す場合には、セラミックス素材として炭化ケイ素を用いることが特に好ましい。なお炭化ケイ素は、被焼成体との反応の懸念があることから、セラミックス素材として炭化ケイ素を用いる場合には、表面をジルコニア等の反応性の低いセラミックス素材でコートすることが好ましい。構造体1を構成するセラミックス素材の原料粉としては、ペーストにした場合の粘性や焼結されやすさを考慮すると、0.1μm以上200μm以下の粒径のものを用いることが好ましい。3種類の線条部10,20,30を構成するセラミックス素材は同じでもよく、あるいは異なっていてもよい。交差部2における3種類の線条部10,20,30の一体性を高くする観点からは、各線条部10,20,30を構成するセラミックス素材は同じであることが好ましい。
As the ceramic material constituting the ceramic structure 1, various materials can be used. For example, alumina, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, mullite, zircon, cordierite, aluminum titanate, magnesium titanate, magnesia, titanium diboronet, boron nitride and the like can be mentioned. These ceramic materials may be used alone or in combination of two or more. In particular, it is preferably made of ceramics containing alumina, mullite, cordierite, zirconia or silicon carbide. When ceramics containing zirconia are used, in order to make the structure 1 more suitable for use in high-temperature firing, zirconia or the like completely stabilized by the addition of yttria can be used. When the ceramic structure 1 is subjected to rapid heating and cooling, it is particularly preferable to use silicon carbide as the ceramic material. Since silicon carbide may react with the object to be fired, when silicon carbide is used as the ceramic material, it is preferable to coat the surface with a ceramic material having low reactivity such as zirconia. As the raw material powder of the ceramic material constituting the structure 1, it is preferable to use a powder having a particle size of 0.1 μm or more and 200 μm or less in consideration of viscosity and easiness of sintering when made into a paste. The ceramic materials constituting the three types of
次に、本実施形態のセラミックス構造体1の好適な製造方法について説明する。本製造方法においては、まずセラミックス素材の原料粉を用意し、該原料粉を、水等の媒体及び結合剤と混合して線条部製造用のペーストを調製する。 Next, a suitable manufacturing method of the ceramic structure 1 of the present embodiment will be described. In this production method, first, a raw material powder of a ceramic material is prepared, and the raw material powder is mixed with a medium such as water and a binder to prepare a paste for producing a streak.
結合剤としては、この種のペーストに従来用いられたものと同様のものを用いることができる。その例としてはポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、デキストリン、リグニンスルホン酸ソーダ及びアンモニウム、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、アルギン酸ナトリウム及びアンモニウム、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アラビアゴム、ポリビニルブチラール、ポリアクリル酸及びポリアクリルアミドなどのアクリル系ポリマー、キサンタンガム及びグアガムなどの増粘多糖体類、ゼラチン、寒天及びペクチンなどのゲル化剤、酢酸ビニル樹脂エマルジョン、ワックスエマルジョン、並びにアルミナゾル及びシリカゾルなどの無機バインダーなどが挙げられる。これらのうちの2種類以上を混合して用いてもよい。 As the binder, the same binders conventionally used for this type of paste can be used. Examples include polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, polyethylene oxide, dextrin, sodium lignin sulfonate and ammonium, carboxymethyl cellulose, ethyl cellulose, hydroxypropyl methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, hydroxyethyl methyl cellulose, sodium alginate and ammonium, epoxy resins, phenols. Resins, gum arabic, polyvinyl butyral, acrylic polymers such as polyacrylic acid and polyacrylamide, thickening polysaccharides such as xanthan gum and guagam, gelling agents such as gelatin, agar and pectin, vinyl acetate resin emulsions, wax emulsions, In addition, inorganic binders such as alumina sol and silica sol can be mentioned. Two or more of these may be mixed and used.
ペーストの粘度は、塗布時の温度において高粘度であることが、本実施形態の構造を有する構造体1を首尾よく製造し得る点から好ましい。詳細には、ペーストの粘度は、塗布時の温度において、1.5MPa・s以上5.0MPa・s以下であることが好ましく、1.7MPa・s以上3.0MPa・s以下であることが更に好ましい。ペーストの粘度は、コーンプレート型回転式粘度計又はレオメーターを用いて、回転数0.3rpmにて測定開始後4分時の測定値を用いた。 The viscosity of the paste is preferably high at the temperature at the time of coating, from the viewpoint that the structure 1 having the structure of the present embodiment can be successfully produced. Specifically, the viscosity of the paste is preferably 1.5 MPa · s or more and 5.0 MPa · s or less, and further preferably 1.7 MPa · s or more and 3.0 MPa · s or less at the temperature at the time of coating. preferable. For the viscosity of the paste, a cone plate type rotary viscometer or a rheometer was used, and the measured value at 4 minutes after the start of measurement at a rotation speed of 0.3 rpm was used.
ペーストにおけるセラミックス素材の原料粉の割合は、20質量%以上85質量%以下であることが好ましく、35質量%以上75質量%以下であることが更に好ましい。ペーストにおける媒体の割合は、15質量%以上60質量%以下であることが好ましく、20質量%以上55質量%以下であることが更に好ましい。ペーストにおける結合剤の割合は、1質量%以上40質量%以下であることが好ましく、5質量%以上25質量%以下であることが更に好ましい。 The ratio of the raw material powder of the ceramic material in the paste is preferably 20% by mass or more and 85% by mass or less, and more preferably 35% by mass or more and 75% by mass or less. The proportion of the medium in the paste is preferably 15% by mass or more and 60% by mass or less, and more preferably 20% by mass or more and 55% by mass or less. The proportion of the binder in the paste is preferably 1% by mass or more and 40% by mass or less, and more preferably 5% by mass or more and 25% by mass or less.
ペーストには、粘性調整剤として、増粘剤、凝集剤、チクソトロピック剤などを含有させることができる。増粘剤の例としては、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、アルキルアリルスルホン酸、アルキルアンモニウム塩、エチルビニルエーテル・無水マレイン酸コポリマー、フュームドシリカ、アルブミンなどのタンパク質などが挙げられる。多くの場合、結合剤は、増粘効果があるため、増粘剤に分類されることがあるが、更に厳密な粘性調整が必要とされる場合には、別途、結合剤に分類されない増粘剤を用いることができる。凝集剤の例として、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸エステル、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなどが挙げられる。チクソトロピック剤の例として、脂肪酸アミド、酸化ポリオレフィン、ポリエーテルエステル型界面活性剤などが挙げられる。ペースト調製用の溶媒としては、水以外にも、アルコール、アセトン及び酢酸エチルなどが用いられ、これらを2種類以上混合してもよい。また吐出量を安定させるために、可塑剤、潤滑剤、分散剤、沈降抑制剤、pH調整剤などを添加してもよい。可塑剤には、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコールなどのグリコール系、グリセリン、ブタンジオール、フタル酸系、アジピン酸系、リン酸系などが挙げられる。潤滑剤には、流動パラフィン、マイクロワックス、合成パラフィンなどの炭化水素系、高級脂肪酸、脂肪酸アミドなどが挙げられる。分散剤には、ポリカルボン酸ナトリウム若しくはアンモニウム塩、アクリル酸系、ポリイチレンイミン、リン酸系などが挙げられる。沈降抑制剤には、ポリアマイドアミン塩、ベントナイト、ステアリン酸アルミニウムなどが挙げられる。PH調整剤には、水酸化ナトリウム、アンモニア水、シュウ酸、酢酸、塩酸などが挙げられる。 The paste may contain a thickener, a flocculant, a thixotropic agent and the like as a viscosity modifier. Examples of thickeners include proteins such as polyethylene glycol fatty acid ester, alkylallyl sulfonic acid, alkylammonium salt, ethyl vinyl ether / maleic anhydride copolymer, fumed silica, and albumin. In many cases, the binder may be classified as a thickener because of its thickening effect, but if more strict viscosity adjustment is required, the binder is not separately classified as a thickener. Agents can be used. Examples of the flocculant include polyacrylamide, polyacrylic acid ester, aluminum sulfate, polyaluminum chloride and the like. Examples of thixotropic agents include fatty acid amides, oxidized polyolefins, and polyether ester-type surfactants. As the solvent for preparing the paste, alcohol, acetone, ethyl acetate and the like are used in addition to water, and two or more kinds of these may be mixed. Further, in order to stabilize the discharge amount, a plasticizer, a lubricant, a dispersant, a sedimentation inhibitor, a pH adjuster and the like may be added. Examples of the plasticizer include glycol-based plasticizers such as trimethylene glycol and tetramethylene glycol, glycerin, butanediol, phthalic acid-based, adipic acid-based, and phosphoric acid-based plasticizers. Examples of the lubricant include hydrocarbons such as liquid paraffin, microwax and synthetic paraffin, higher fatty acids, fatty acid amides and the like. Examples of the dispersant include sodium or ammonium salt of polycarboxylic acid, acrylic acid type, polyacetylene imine, phosphoric acid type and the like. Examples of the sedimentation inhibitor include polyamideamine salts, bentonite, aluminum stearate and the like. Examples of the PH adjusting agent include sodium hydroxide, aqueous ammonia, oxalic acid, acetic acid, hydrochloric acid and the like.
得られたペーストを用い、平坦な基板上に、複数条の線条第3塗工体を互いに平行に且つ直線状に形成する。線条第3塗工体は、目的とする構造体1における第3の線条部30に対応するものである。線条第3塗工体の形成に用いられるペーストである第3ペーストは、上述したセラミックス素材の第3原料粉、媒体及び結合剤を含むものである。第3ペーストを用いた線条第3塗工体の形成には、小型押し出し機や印刷機などの種々の塗布装置を用いることができる。
Using the obtained paste, a plurality of linear third coated bodies are formed on a flat substrate in parallel and linearly with each other. The third line coating body corresponds to the
線条第3塗工体から媒体が除去されたら、次いで、第2ペーストを用い、該線条第3塗工体と交差するように、複数条の線条第2塗工体を互いに平行に且つ直線状に形成する。線条第2塗工体は、目的とする構造体1における第2の線条部20に対応するものである。第2ペーストとしては、第3ペーストと同様の組成のものを用いることができ、セラミックス素材の第2原料粉、媒体及び結合剤を含むものである。線条第2塗工体の形成には、線条第3塗工体と同様の塗布装置を用いることができる。線条第2塗工体が形成されたら、次いで該線条第2塗工体から媒体を除去して乾燥させ、該線条第2塗工体の粘度を一層高める操作を行う。この操作は、線条第3塗工体に対して行う操作と同様に行うことができる。
Once the medium has been removed from the 3rd strip coating, then a 2nd paste is used to parallelize the 2nd strip coating so that it intersects the 3rd strip coating. And it is formed in a straight line. The second line coating body corresponds to the
線条第2塗工体から媒体が除去されたら、次いで、第1ペーストを用い、線条第2塗工体及び線条第3塗工体と交差するように、複数条の線条第1塗工体を互いに平行に且つ直線状に形成する。線条第1塗工体は、目的とする構造体1における第1の線条部10に対応するものである。第1ペーストとしては、第2ペースト及び/又は第3ペーストと同様の組成のものを用いることができ、セラミックス素材の第1原料粉、媒体及び結合剤を含むものである。線条第1塗工体の形成には、線条第2塗工体及び線条第3塗工体と同様の塗布装置を用いることができる。線条第1塗工体が形成されたら、次いで該線条第1塗工体から媒体を除去して乾燥させ、該線条第1塗工体の粘度を一層高める操作を行う。この操作は、線条第2塗工体及び/又は線条第3塗工体に対して行う操作と同様に行うことができる。このように、線条第3塗工体の形成及び媒体の除去と、線条第2塗工体の形成及び媒体の除去と、線条第1塗工体の形成及び媒体の除去とを順次行うことで、第3の線条部30上に第2の線条部20が位置し、且つ第2の線条部20上に第1の線条部10が位置する構造体1が首尾よく得られる。
Once the medium has been removed from the second line coating, the first paste is then used to intersect the second line coating and the third line coating so that the first line is crossed. The coated bodies are formed parallel to each other and linearly. The first line coating body corresponds to the
このようにして得られた焼成前構造体は、これを基板から剥離して焼成炉内に載置して焼成を行う。この焼成によって目的とするセラミックス構造体1が得られる。焼成は一般に大気下で行うことができる。焼成温度は、セラミックス素材の原料粉の種類に応じて適切な温度を選択すればよい。焼成時間に関しても同様である。 The pre-firing structure thus obtained is peeled from the substrate and placed in a firing furnace for firing. The target ceramic structure 1 is obtained by this firing. Baking can generally be carried out in the atmosphere. As the firing temperature, an appropriate temperature may be selected according to the type of raw material powder of the ceramic material. The same applies to the firing time.
以上の方法によって、目的とするセラミックス構造体1が得られる。このセラミックス構造体1は、棚板や敷板など、セラミックス製品の脱脂又は焼成用セッターとして好適に用いられるほか、セッター以外の窯道具、例えば匣やビームとしても用いることができる。更に、窯道具以外の用途、例えばフィルター、触媒担体などの各種の治具や各種構造材として用いることもできる。この場合、構造体1における凹凸面である第2面1b上に被焼成体を載置することが一般的であるが、被焼成体の種類によっては、平坦面である第1面1a上に被焼成体を載置してもよい。例えばチップ積層セラミックコンデンサ(MLCC)や積層セラミックインダクタ等の電子部品の製造過程における焼成工程を行う場合には、被焼成体を、平坦面である第1面1a上に載置することが好ましい。被焼成体を載置したセッターは、該被焼成体を焼成させることもあれば、被焼成体が飛散しないように更にその上に別のセラミックス構造体1や蓋体となり得る別の構造体を載置して焼成させてもよい。また、焼成工程の効率化のため、被焼成体を載置したセラミックス構造体1を複数段に重ねて焼成してもよいし、複数段に重ねたセラミックス構造体1どうしの間にブロック状のスペーサを置いて焼成してもよい。その他、セラミックス構造体1は、該セラミックス構造体1を、別のセラミックストレイの搭載部に載置し、該セラミックス構造体1上に被焼成体を載置して、これと1ユニットとし、複数のユニットを積み重ねた状態下に焼成する態様などにも適用可能である。
By the above method, the target ceramic structure 1 can be obtained. The ceramic structure 1 is suitably used as a setter for degreasing or firing ceramic products such as a shelf board and a floor board, and can also be used as a kiln tool other than the setter, for example, a box or a beam. Further, it can be used for applications other than kiln tools, for example, as various jigs such as filters and catalyst carriers, and as various structural materials. In this case, it is common to place the body to be fired on the
次に、本発明のセラミックス構造体の別の実施形態について図8(a)及び(b)並びに図9(a)及び(b)を参照しながら説明する。これらの実施形態については、先に述べた実施形態と異なる点についてのみ説明し、特に説明しない点については、先に述べた実施形態についての説明が適宜適用される。また、図8(a)及び(b)並びに図9(a)及び(b)において、図1ないし図7と同じ部材には同じ符号を付してある。 Next, another embodiment of the ceramic structure of the present invention will be described with reference to FIGS. 8 (a) and 8 (b) and FIGS. 9 (a) and 9 (b). Regarding these embodiments, only the points different from the above-described embodiments will be described, and the description of the above-described embodiments will be appropriately applied to the points not particularly described. Further, in FIGS. 8 (a) and 8 (b) and 9 (a) and 9 (b), the same members as those in FIGS. 1 to 7 are designated by the same reference numerals.
図8(a)及び(b)に示す実施形態のセラミックス構造体1Aは、第1、第2及び第3の線条部10,20,30の積層の仕方が、図1に示す実施形態と相違している。詳細には、第1の線条部10上に第2の線条部20が配置され、第2の線条部20上に第3の線条部30が配置されている。第3の線条部30は、第1の線条部と第2の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るように配置されている。
In the
第1の線条部10、第2の線条部20及び第3の線条部30は1つの交差部2で交差している。そして、いずれの交差部2においても、第1の線条部10上に第2の線条部20が配されている。更に、いずれの交差部2においても、第2の線条部20上に第3の線条部30が配されている。
The
図8(b)に示すとおり、第1の線条部10は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、セラミックス構造体1の第1面1a側に位置する第1面10aと、セラミックス構造体1の第2面1b側に位置する第2面10bとで画成される。詳細には、第1の線条部10は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面が、交差部2以外の部位において、直線部10Aと、該直線部10Aの両端部を端部とする凸形の曲線部10Bとから構成される形状を有している。その結果、第1の線条部10の第1面10aは、該線条部10の厚み方向での断面が平坦面になっている。該平坦面は、セラミックス構造体1の面内方向と略平行になっている。一方、第1の線条部10の第2面10bは、該線条部10の厚み方向での断面が、セラミックス構造体1の第1面1aから第2面1bに向けた凸の曲面形状をしている。一方、第2の線条部20及び第3の線条部30に関しては、それらの断面が、交差部2以外の部位において、円形又は楕円形の形状を有している。
As shown in FIG. 8B, the first
図9(a)及び(b)に示す実施形態のセラミックス構造体1Bも、図8(a)及び(b)に示す実施形態のセラミックス構造体1Aと同様に、第1、第2及び第3の線条部10,20,30の積層の仕方が、図1に示す実施形態と相違している。詳細には、第2の線条部20上に第3の線条部30が配置され、第3の線条部30上に第1の線条部10が配置されている。第3の線条部30は、第1の線条部と第2の線条部とが交差することで画成される四辺形の対角線上を通るように配置されている。
The
第1の線条部10、第2の線条部20及び第3の線条部30は1つの交差部2で交差している。そして、いずれの交差部2においても、第2の線条部20上に第3の線条部30が配されている。更に、いずれの交差部2においても、第3の線条部30上に第1の線条部10が配されている。
The
図9(b)に示すとおり、第2の線条部20は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面形状が、セラミックス構造体1の第1面1a側に位置する第1面20aと、セラミックス構造体1の第2面1b側に位置する第2面20bとで画成される。詳細には、第2の線条部20は、その長手方向に直交する方向での厚み方向に沿った断面が、交差部2以外の部位において、直線部20Aと、該直線部20Aの両端部を端部とする凸形の曲線部20Bとから構成される形状を有している。その結果、第2の線条部20の第1面20aは、該線条部20の厚み方向での断面が平坦面になっている。該平坦面は、セラミックス構造体1の面内方向と略平行になっている。一方、第2の線条部20の第2面20bは、該線条部20の厚み方向での断面が、セラミックス構造体1の第1面1aから第2面1bに向けた凸の曲面形状をしている。第2の線条部30及び第1の線条部10に関しては、それらの断面が、交差部2以外の部位において、円形又は楕円形の形状を有している。
As shown in FIG. 9B, the second
以上の図8(a)及び(b)並びに図9(a)及び(b)に示す実施形態によっても、図1ないし図7に示す実施形態と同様の効果が奏される。 The embodiments shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b) and 9 (a) and 9 (b) also have the same effects as those shown in FIGS. 1 to 7.
次に、上述した各実施形態に共通する事項について説明する。上述した各実施形態のセラミックス構造体は、平面視での形状に特に制限はなく、例えば円形、楕円形又は矩形などであり得る。あるいは、直線と曲線とを組み合わせた輪郭を有していてもよい。セラミックス構造体がその輪郭の少なくとも一部に直線辺部を有する場合には、第1、第2及び第3の線条部10,20,30のうちのいずれか一つの線条部が、直線辺部と平行に配置されていることが、セラミックス構造体の直線辺部近傍の対衝撃性をより強固に保持する観点から好ましい。また、直線辺部は、該直線辺部のいずれかの位置で前記の交差部と交わることが、セラミックス構造体の端部におけるチッピングに起因する欠けを防止する観点から好ましい。
Next, matters common to each of the above-described embodiments will be described. The ceramic structure of each of the above-described embodiments is not particularly limited in shape in a plan view, and may be, for example, a circle, an ellipse, or a rectangle. Alternatively, it may have a contour that is a combination of a straight line and a curved line. When the ceramic structure has a straight side portion at least a part of its contour, any one of the first, second and
特に、図1に示す実施形態のセラミックス構造体1の場合には、第1の線条部10又は第3の線条部30が、直線辺部と平行に配置されていることが好ましい。この場合、第2の線条部20は、直線辺部と10度以上80度以下又は100度以上170度以下、特に20度以上70度以下又は110度以上160度以下、とりわけ30度以上60度以下又は105度以上150度の角度で交わっていることが、セラミックス構造体1に生じたクラック等の欠陥の伝播を効果的に阻止する観点から好ましい。
図8(a)に示す実施形態のセラミックス構造体1Aの場合には、第1の線条部10又は第3の線条部30が、直線辺部と平行に配置されていることが好ましい。この場合、第2の線条部20は、直線辺部と上述の角度で交わっていることがセラミックス構造体1Aに生じたクラック等の欠陥の伝播を効果的に阻止する観点からより好ましい。
図9(a)に示す実施形態のセラミックス構造体1Bの場合には、第3の線条部30が、直線辺部と平行に配置されていることが好ましい。この場合、第2の線条部は、直線辺部と上述の角度で交わっていることがセラミックス構造体1Bに生じたクラック等の欠陥の伝播を効果的に阻止する観点から好ましい。
In particular, in the case of the ceramic structure 1 of the embodiment shown in FIG. 1, it is preferable that the
In the case of the
In the case of the
また、上述した各実施形態のセラミックス構造体は、その強度を向上させる目的で、該構造体の外周に外枠(図示せず)を設けてもよい。この外枠は該構造体と同じ材料から一体的に形成してもよく、あるいは該構造体とは別途製造しておき、所定の接合手段で接合してもよい。外枠は、その幅が一定であってもよく、あるいは幅が広い部位と狭い部位とを有していてもよい。外枠の幅が一定である場合、当該幅は、0.4mm以上10mm以下であることが好ましい。外枠の幅が一定でない場合、当該幅は、最も広い部位において1mm以上10mm以下であることが好ましく、最も狭い部位において0.5mm以上1mm以下であることが好ましい。 Further, the ceramic structure of each of the above-described embodiments may be provided with an outer frame (not shown) on the outer periphery of the structure for the purpose of improving its strength. The outer frame may be integrally formed from the same material as the structure, or may be manufactured separately from the structure and joined by a predetermined joining means. The outer frame may have a constant width, or may have a wide portion and a narrow portion. When the width of the outer frame is constant, the width is preferably 0.4 mm or more and 10 mm or less. When the width of the outer frame is not constant, the width is preferably 1 mm or more and 10 mm or less in the widest part, and preferably 0.5 mm or more and 1 mm or less in the narrowest part.
以上、本発明をその好ましい実施形態に基づき説明したが、本発明は前記実施形態に制限されない。例えば、前記の各実施形態においては、第1、第2及び第3の線条部10,20,30から構成される3種類の線条部を用いて、3層で一単位となる構造体が形成されていたが、これに代えて、第1、第2及び第3の線条部10,20,30とから構成される繰り返し単位を2以上積層して構造体を形成してもよい。
Although the present invention has been described above based on its preferred embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in each of the above-described embodiments, a structure in which three layers are used as one unit by using three types of linear portions composed of the first, second, and third
また、図1に示す実施形態において、第3の線条部30の下に第1の線条部10を配置したり、第1の線条部10上に第3の線条部を配置したりしてもよい。同様に、図8(a)に示す実施形態において、第1の線条部10の下側に第3の線条部30を配置したり、第3の線条部30上に第1の線条部10を配置したりしてもよい。更に同様に、図9(a)に示す実施形態において、第2の線条部20の下側に第1の線条部10を配置したり、第1の線条部10上に第2の線条部20を配置したりしてもよい。
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明する。しかしながら本発明の範囲は、かかる実施例に制限されない。特に断らない限り、「部」は「質量部」を意味する。また、セラミックス構造体の形態、線条体の積層数、線条体間の距離、質量などは表1に示すとおりとした。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the scope of the present invention is not limited to such examples. Unless otherwise specified, "part" means "part by mass". The morphology of the ceramic structure, the number of stacked striatum, the distance between the striatum, the mass, etc. are as shown in Table 1.
〔実施例1〕
本実施例では、図1に示す平板状のセラミックス構造体1を製造した。
(1)線条塗工体形成用のペーストの調製
平均粒径0.8μmの8モル%イットリア添加完全安定化ジルコニア粉65.3部と、水系結合剤としてメチルセルロース系バインダー5.0部と、可塑剤として、グリセリン2.5部と、ポリカルボン酸系分散剤(分子量12000)1.1部と、水26.1部とを混合し、脱泡してペーストを調製した。ペーストの粘度は25℃において2.0MPa・sであった。
(2)線条塗工体の形成
前記のペーストを原料とし、直径0.8mmのノズルを有する小型押し出し機を用いて25℃の環境下、樹脂基板上に線条第3塗工体を形成し、引き続きそれに交差する線条第2塗工体及び線条第1塗工体を形成した。線条第2塗工体と線条第1塗工体との交差角度は60度とし、菱形の格子が形成されるようにした。線条第3塗工体は、菱形の対角線のうち、短い方の対角線上を通るようにした。このようにして焼成前構造体を得た。
(3)焼成工程
乾燥後の焼成前構造体を樹脂基板から剥離した後、大気焼成炉内に載置した。この焼成炉内で脱脂及び焼成を行い、図1に示す形状の矩形のセラミックス構造体を得た。焼成温度は1600℃とし、焼成時間は3時間とした。得られた構造体における諸元を以下の表1に示す。この構造体においては、第3の線条部が、直線辺部と平行になっていた。
こうして得られた構造体における第1の線条部10は、幅W1が425μm、厚みT1が400μmであり、該構造体における第2の線条部20は、幅W2が420μm、厚みT2が410μmであり、該構造体における第3の線条部30は、幅W3が425μm、厚みT3が410μmであった。交差部2の厚みTcは1160μmであった。
[Example 1]
In this embodiment, the flat ceramic structure 1 shown in FIG. 1 was manufactured.
(1) Preparation of paste for forming a linear coating body 65.3 parts of fully stabilized zirconia powder containing 8 mol% yttria with an average molecular weight of 0.8 μm, 5.0 parts of a methylcellulose binder as an aqueous binder, and As a plasticizer, 2.5 parts of glycerin, 1.1 parts of a polycarboxylic acid-based dispersant (molecular weight 12000), and 26.1 parts of water were mixed and defoamed to prepare a paste. The viscosity of the paste was 2.0 MPa · s at 25 ° C.
(2) Formation of a linear coating body Using the above paste as a raw material, a linear third coating body is formed on a resin substrate in an environment of 25 ° C. using a small extruder having a nozzle with a diameter of 0.8 mm. Then, a second line coating body and a first line line coating body intersecting the same were formed. The crossing angle between the second line coating body and the first line coating body was set to 60 degrees so that a diamond-shaped lattice was formed. The third line coating body was made to pass on the shorter diagonal line of the diagonal lines of the rhombus. In this way, a pre-baking structure was obtained.
(3) Baking step The pre-baking structure after drying was peeled off from the resin substrate and then placed in an atmospheric firing furnace. Solvent degreasing and firing were performed in this firing furnace to obtain a rectangular ceramic structure having the shape shown in FIG. The firing temperature was 1600 ° C. and the firing time was 3 hours. The specifications of the obtained structure are shown in Table 1 below. In this structure, the third streak was parallel to the straight side.
The
〔実施例2〕
本実施例では、図8(a)に示す平板状のセラミックス構造体1Aを製造した。
実施例1と同様のペーストを原料とし、直径0.8mmのノズルを有する小型押し出し機を用いて25℃の環境下、樹脂基板上に線条第1塗工体を形成し、引き続きそれに交差する線条第2塗工体及び線条第3塗工体を形成した。線条第2塗工体と線条第1塗工体との交差角度は60度とし、菱形の格子が形成されるようにした。線条第3塗工体は、菱形の対角線のうち、短い方の対角線上を通るようにした。それ以外は実施例1と同様にして、図8(a)に示す形状の矩形のセラミックス構造体を得た。得られた構造体における諸元を以下の表1に示す。この構造体においては、第3の線条部が、直線辺部と平行になっていた。
[Example 2]
In this example, the flat
Using the same paste as in Example 1 as a raw material, a first linear coating body is formed on a resin substrate in an environment of 25 ° C. using a small extruder having a nozzle with a diameter of 0.8 mm, and subsequently intersects the paste. The second line coating body and the third line coating body were formed. The crossing angle between the second line coating body and the first line coating body was set to 60 degrees so that a diamond-shaped lattice was formed. The third line coating body was made to pass on the shorter diagonal line of the diagonal lines of the rhombus. A rectangular ceramic structure having the shape shown in FIG. 8A was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. The specifications of the obtained structure are shown in Table 1 below. In this structure, the third streak was parallel to the straight side.
〔実施例3〕
本実施例では、図9(a)に示す平板状のセラミックス構造体1Bを製造した。
実施例1と同様のペーストを原料とし、直径0.8mmのノズルを有する小型押し出し機を用いて25℃の環境下、樹脂基板上に線条第2塗工体を形成し、引き続きそれに交差する線条第3塗工体及び線条第1塗工体を形成した。線条第2塗工体と線条第1塗工体との交差角度は60度とし、菱形の格子が形成されるようにした。線条第3塗工体は、菱形の対角線のうち、短い方の対角線上を通るようにした。それ以外は実施例1と同様にして、図9(a)に示す形状の矩形のセラミックス構造体を得た。得られた構造体における諸元を以下の表1に示す。この構造体においては、第3の線条部が、直線辺部と平行になっていた。
[Example 3]
In this example, the flat
Using the same paste as in Example 1 as a raw material, a second linear coating body is formed on a resin substrate in an environment of 25 ° C. using a small extruder having a nozzle with a diameter of 0.8 mm, and subsequently intersects the paste. The third line coating body and the first line line coating body were formed. The crossing angle between the second line coating body and the first line coating body was set to 60 degrees so that a diamond-shaped lattice was formed. The third line coating body was made to pass on the shorter diagonal line of the diagonal lines of the rhombus. A rectangular ceramic structure having the shape shown in FIG. 9A was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. The specifications of the obtained structure are shown in Table 1 below. In this structure, the third streak was parallel to the straight side.
〔比較例1〕
本比較例では格子状のセラミックス構造体を製造した。
実施例1と同様のペーストを原料とし、直径0.8mmのノズルを有する小型押し出し機を用いて25℃の環境下、樹脂基板上に線条第1塗工体を形成し、引き続きそれに直交する線条第2塗工体を形成した。その上に、線条第1塗工体及び線条第2塗工体を形成し、合計で4層の塗工体からなる格子状の焼成前構造体を得た。第1の線条部と第2の線条部は、90°で直交する角度とし、直線辺部と各条部の交差角度は0°(平行)ないし90°(直交)となるよう配置した。それ以外は実施例1と同様にして矩形のセラミックス構造体を得た。得られた構造体における諸元を以下の表1に示す。
[Comparative Example 1]
In this comparative example, a lattice-shaped ceramic structure was manufactured.
Using the same paste as in Example 1 as a raw material, a linear first coated body is formed on a resin substrate in an environment of 25 ° C. using a small extruder having a nozzle with a diameter of 0.8 mm, and continues to be orthogonal to the paste. The second line coating body was formed. A linear first coated body and a second linear coated body were formed on the coated body to obtain a grid-like pre-baking structure composed of a total of four layers of coated bodies. The first streak and the second streak were arranged so as to be orthogonal to each other at 90 °, and the intersection angle between the straight side and each streak was 0 ° (parallel) to 90 ° (orthogonal). .. A rectangular ceramic structure was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. The specifications of the obtained structure are shown in Table 1 below.
〔比較例2〕
本比較例では格子状のセラミックス構造体を製造した。
実施例1と同様のペーストを原料とし、直径0.8mmのノズルを有する小型押し出し機を用いて25℃の環境下、樹脂基板上に線条第1塗工体を形成し、引き続きそれに直交する線条第2塗工体を形成した。その上に、線条第1塗工体を形成し、合計で3層の塗工体からなる格子状の焼成前構造体を得た。第1の線条部と第2の線条部は、90°で直行する角度とし、辺部と各条部の交差角度は0°(平行)ないし90°(直交)となるよう配置した。それ以外は実施例1と同様にして矩形のセラミックス構造体を得た。得られた構造体における諸元を以下の表1に示す。
[Comparative Example 2]
In this comparative example, a lattice-shaped ceramic structure was manufactured.
Using the same paste as in Example 1 as a raw material, a linear first coated body is formed on a resin substrate in an environment of 25 ° C. using a small extruder having a nozzle with a diameter of 0.8 mm, and continues to be orthogonal to the paste. The second line coating body was formed. A first linear coating body was formed on the coating body, and a grid-like pre-firing structure composed of a total of three layers of the coated body was obtained. The first streak and the second streak were arranged so as to be orthogonal at 90 °, and the intersection angle between the side and each streak was 0 ° (parallel) to 90 ° (orthogonal). A rectangular ceramic structure was obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. The specifications of the obtained structure are shown in Table 1 below.
〔実施例4ないし6並びに比較例3及び4〕
線条体の幅及び線条体間の距離を表1に示すとおりとする以外は、実施例1ないし3及び比較例2と同様にしてセラミックス構造体を得た。
[Examples 4 to 6 and Comparative Examples 3 and 4]
Ceramic structures were obtained in the same manner as in Examples 1 to 3 and Comparative Example 2 except that the width of the striatum and the distance between the striatum were as shown in Table 1.
〔評価〕
実施例及び比較例で得られたセラミックス構造体について、以下の方法で耐熱衝撃温度及び強度を測定した。それらの結果を表1に示す。
〔evaluation〕
The heat-resistant impact temperature and strength of the ceramic structures obtained in Examples and Comparative Examples were measured by the following methods. The results are shown in Table 1.
〔耐熱衝撃温度〕
焼成炉にセラミックス構造体を入れ、1時間保持後、一気に大気中に取り出し急冷する。室温までセラミックス構造体が戻った後の亀裂の有無を確認する。評価は200℃から開始し、亀裂がない場合は更に焼成炉の設定温度を25℃上げて、再度試験を繰り返す。亀裂が入らずに耐久を保持した炉の温度上限値を、耐熱衝撃温度とする。
[Heat-resistant impact temperature]
The ceramic structure is placed in a firing furnace, held for 1 hour, then taken out into the atmosphere at once and rapidly cooled. Check for cracks after the ceramic structure has returned to room temperature. The evaluation is started from 200 ° C., and if there are no cracks, the set temperature of the firing furnace is further raised by 25 ° C., and the test is repeated again. The upper limit of the temperature of the furnace that maintains durability without cracking is defined as the heat-resistant impact temperature.
〔強度評価1〕
得られたセラミックス構造体に対して、強度評価を行った。実施例で得られたセラミックス構造体に対しては、第3の線条部が交わる直線辺部に平行な方向に曲げたときの強度を求めた。比較例で得られたセラミックス構造体に対しては、2層備わった第1の線条部に直交する方向に曲げたときの強度を求めた。強度評価は4点曲げ試験を採用した。4点曲げ試験は、JIS R1601:2008ファインセラミックスの室温曲げ強さ試験方法に準拠した。この際、断面積は、構造体の幅及び厚さから計算した。
[Strength evaluation 1]
The strength of the obtained ceramic structure was evaluated. For the ceramic structure obtained in the examples, the strength when bent in a direction parallel to the straight side portion where the third streak portion intersects was determined. For the ceramic structure obtained in the comparative example, the strength when bent in the direction orthogonal to the first streak portion provided with two layers was determined. A 4-point bending test was adopted for the strength evaluation. The 4-point bending test was based on the room temperature bending strength test method of JIS R1601: 2008 fine ceramics. At this time, the cross-sectional area was calculated from the width and thickness of the structure.
〔強度評価2〕
得られたセラミックス構造体に対して、実施例1と比較例2に対しては、強度評価1に対して直交する方向での強度も測定した。
[Strength evaluation 2]
For the obtained ceramic structure, the strength in the direction orthogonal to the strength evaluation 1 was also measured for Example 1 and Comparative Example 2.
表1に示す結果から明らかなとおり、線条体の幅及び間隔が実施例及び比較例で同じであるにもかかわらず、実施例の方が貫通孔の面積を小さくできることが判る。また、線条体の幅及び間隔が実施例及び比較例で同じであるにもかかわらず、実施例の方が質量を軽くできることも判る。しかも、実施例の方が、質量が軽いにもかかわらず、比較例よりも耐熱衝撃性及び強度に優れることも判る。
また、実施例1では強度評価1での強度に対し、強度評価2の強度は−2%という僅かな低下であったが、比較例2は−35%も低下し、大きな異方性が観察された。したがって、実施例は強度異方性にも優れていることが判った。
As is clear from the results shown in Table 1, although the width and spacing of the striatum are the same in the examples and the comparative examples, it can be seen that the area of the through holes can be made smaller in the examples. It can also be seen that although the width and spacing of the striatum are the same in the examples and the comparative examples, the mass can be made lighter in the examples. Moreover, it can be seen that the examples are superior in thermal impact resistance and strength to the comparative examples, even though the mass is lighter.
Further, in Example 1, the strength of the
本発明によれば、従来よりも強度が高いセラミックス構造体が得られる。また本発明によれば、従来よりも耐熱衝撃性が高いセラミックス構造体が得られる。 According to the present invention, a ceramic structure having higher strength than the conventional one can be obtained. Further, according to the present invention, a ceramic structure having higher thermal shock resistance than the conventional one can be obtained.
Claims (5)
第1の線条部、第2の線条部及び第3の線条部は1つの交差部で交差しており、
いずれの前記交差部においても、第3の線条部上に第2の線条部が配されており、
いずれの前記交差部においても、第2の線条部上に第1の線条部が配されている、板状のセラミックス構造体。 A plurality of ceramic first streaks extending in one direction, a plurality of ceramic second streaks extending in a direction intersecting the first streaks, and a first. It has a third line made of ceramics that runs on the diagonal of a quadrilateral defined by the intersection of the line part and the second line part.
The first streak, the second streak and the third streak intersect at one intersection,
At any of the intersections, a second streak is arranged on the third streak.
A plate-shaped ceramic structure in which a first streak is arranged on a second streak at any of the intersections.
第1の線条部は、その断面が、前記交差部以外の部位において、円形又は楕円形の形状を有している、請求項1に記載のセラミックス構造体。 The cross section of the second streak portion has a circular or elliptical shape at a portion other than the intersection.
The ceramic structure according to claim 1, wherein the first linear portion has a circular or elliptical shape at a portion other than the intersection.
第1の線条部、第2の線条部及び第3の線条部のうちのいずれか一つの線条部が前記直線辺部と平行に配置されている、請求項1又は2に記載のセラミックス構造体。 It has straight sides at least part of the contour in plan view.
The first or second aspect of claim 1 or 2, wherein any one of the first line portion, the second line portion, and the third line portion is arranged in parallel with the straight side portion. Ceramic structure.
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