JPH01317155A - セラミック成形体の製造法 - Google Patents
セラミック成形体の製造法Info
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- JPH01317155A JPH01317155A JP1024538A JP2453889A JPH01317155A JP H01317155 A JPH01317155 A JP H01317155A JP 1024538 A JP1024538 A JP 1024538A JP 2453889 A JP2453889 A JP 2453889A JP H01317155 A JPH01317155 A JP H01317155A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/14—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on silica
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はセラミック成形体の製造法に関するものである
。詳しくは、割れやクラックがなく、焼成することによ
って水分含量が少ない焼結体を得ることができるセラミ
ック成形体を製造する方法に関するものである。
。詳しくは、割れやクラックがなく、焼成することによ
って水分含量が少ない焼結体を得ることができるセラミ
ック成形体を製造する方法に関するものである。
従来、セラミック成形体を製造する方法として、金属ア
ルコキシドに水を加えて加水分解して得られるゾルをゲ
ル化させ、それを乾燥してドライゲル、すなわちセラミ
ック成形体を得、このセラミック成形体を焼成して焼結
体を得るいわゆるゾルゲル法が知られている。しかしこ
の方法では加水分解時に理論量の数倍の水を用い、或い
は溶媒としてアルコールを使用するためゲルが水および
アルコールを多量に含んでおり、ゲルの乾燥に0.5〜
2ケ月という長時間を必要とし、しかも、体積の収縮に
つれ、割れやクラックが生ずるという欠点があった。
ルコキシドに水を加えて加水分解して得られるゾルをゲ
ル化させ、それを乾燥してドライゲル、すなわちセラミ
ック成形体を得、このセラミック成形体を焼成して焼結
体を得るいわゆるゾルゲル法が知られている。しかしこ
の方法では加水分解時に理論量の数倍の水を用い、或い
は溶媒としてアルコールを使用するためゲルが水および
アルコールを多量に含んでおり、ゲルの乾燥に0.5〜
2ケ月という長時間を必要とし、しかも、体積の収縮に
つれ、割れやクラックが生ずるという欠点があった。
この割れやクラックを防止する目的で、金属アルコキシ
ドに対して0.2〜5倍モルのシリカ微粉末を添加する
方法が提案されているが、この方法によっても、未乾燥
ゲルを室温中で放置すると急激に表面乾燥が起こり、割
れやクラックを充分に防止することはできず、ゲルを乾
燥する場合は容器に開口率の小さい蓋をして徐々に乾燥
させる必要があった。(特開昭6O−131833)ま
た、ゾルゲル法により石英ガラスのような焼結体を製造
する従来技術では、石英ガラス中の水分含量(OH基基
量量を11000ppまで低下させるのが限界で、溶融
石英の水分含量、例えば3ooppmは達成できないと
いわれている。
ドに対して0.2〜5倍モルのシリカ微粉末を添加する
方法が提案されているが、この方法によっても、未乾燥
ゲルを室温中で放置すると急激に表面乾燥が起こり、割
れやクラックを充分に防止することはできず、ゲルを乾
燥する場合は容器に開口率の小さい蓋をして徐々に乾燥
させる必要があった。(特開昭6O−131833)ま
た、ゾルゲル法により石英ガラスのような焼結体を製造
する従来技術では、石英ガラス中の水分含量(OH基基
量量を11000ppまで低下させるのが限界で、溶融
石英の水分含量、例えば3ooppmは達成できないと
いわれている。
特開昭61−168542にはアルキルシリケートと超
微粉末シリカを原料とするゾルゲル法による石英ガラス
の製造法において、ドライゲルを900〜1300°C
の温度域で20時間以上保持することにより、石英ガラ
ス中の水分含量を減少、させる方法が開示されている。
微粉末シリカを原料とするゾルゲル法による石英ガラス
の製造法において、ドライゲルを900〜1300°C
の温度域で20時間以上保持することにより、石英ガラ
ス中の水分含量を減少、させる方法が開示されている。
しかし、この方法でも、石英ガラス中の水分含量を30
0ppm以下にするためには、上記温度域で80時間以
上加熱し続けなければならず、工業的に問題が多い。
0ppm以下にするためには、上記温度域で80時間以
上加熱し続けなければならず、工業的に問題が多い。
本発明は、すくれた品質のセラミック成形体、特に割れ
やクラックが無く、焼成することによって水分含量が少
ない焼結体を製造し得るセラミック成形体の製法を提供
することを目的とするものである。
やクラックが無く、焼成することによって水分含量が少
ない焼結体を製造し得るセラミック成形体の製法を提供
することを目的とするものである。
本発明者らは金属アルコキシドと金属酸化物機 −粉末
とを混合し、成形後加熱して脱アルコールすることによ
って上記目的を達成した。
とを混合し、成形後加熱して脱アルコールすることによ
って上記目的を達成した。
以下本発明の詳細な説明する。
本発明の原料である金属アルコキシドとしては、周期律
表第■〜■族の元素、例えば、A2、B、S i、、T
i、p、Ge、Zr、、Sb、、Y、希土類金属等のア
ルコキシドが挙げられる。
表第■〜■族の元素、例えば、A2、B、S i、、T
i、p、Ge、Zr、、Sb、、Y、希土類金属等のア
ルコキシドが挙げられる。
これら金属アルコキシドのアルコキン基としては、炭素
数1〜4のアルコキシ基、即ち、メトキシ基、エトキシ
基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられ、これらの
中でもメトキシ基及びエトキシ基が好ましい。また、そ
の数は2個以上であることが望ましい。
数1〜4のアルコキシ基、即ち、メトキシ基、エトキシ
基、プロポキシ基、ブトキシ基等が挙げられ、これらの
中でもメトキシ基及びエトキシ基が好ましい。また、そ
の数は2個以上であることが望ましい。
このような金属アルコキシドの具体例としては、トリメ
トキシアルミニウム、ジエトキシアルミニウムクロリト
のようなアルミニウムのアルコキシド、テトラメトキシ
シラン、トリメトキシクロルシラン、ジメトキシジメチ
ルシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシ
ラン、テトラブトキシシランのような珪素のアルコキシ
ド、テトラプロポキシチタンのようなチタンのアルコキ
シド等が挙げられる。
トキシアルミニウム、ジエトキシアルミニウムクロリト
のようなアルミニウムのアルコキシド、テトラメトキシ
シラン、トリメトキシクロルシラン、ジメトキシジメチ
ルシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシ
ラン、テトラブトキシシランのような珪素のアルコキシ
ド、テトラプロポキシチタンのようなチタンのアルコキ
シド等が挙げられる。
更に、上記した金属アルコキシドを部分的に加水分解し
て得られる金属アルコキシドのオリゴマー(2〜10量
体等)が挙げられる。金属アルコキシドのオリゴマーは
、輸送及び貯蔵安定性、使用時の取扱い易さ、経済性等
からみて工業的に好適である。
て得られる金属アルコキシドのオリゴマー(2〜10量
体等)が挙げられる。金属アルコキシドのオリゴマーは
、輸送及び貯蔵安定性、使用時の取扱い易さ、経済性等
からみて工業的に好適である。
蒸気圧が比較的高く、後に行う加熱脱アルコールの際に
蒸発揮散するおそれがある金属アルコキシドの場合には
、蒸気圧の低いそのオリゴマーを原料として用いるのが
好ましい。
蒸発揮散するおそれがある金属アルコキシドの場合には
、蒸気圧の低いそのオリゴマーを原料として用いるのが
好ましい。
金属酸化物微粉末としては、周期律表第■〜V族の元素
、例えば、A/!、B、S i、Ti、P、Ge、Zr
、Sb、Y、希土類金属等の酸化物微粉末があげられる
。
、例えば、A/!、B、S i、Ti、P、Ge、Zr
、Sb、Y、希土類金属等の酸化物微粉末があげられる
。
これらは、例えば、別途金属化合物を湿式で加水分解し
て製造した金属水酸化物を焼成する方法、金属ハロゲン
化物や金属アルコキシドを乾式で加水分解または燃焼す
る方法で製造することができる。乾式法による場合には
、吸着水分が著しく少ない金属酸化物微粉末が得られる
。
て製造した金属水酸化物を焼成する方法、金属ハロゲン
化物や金属アルコキシドを乾式で加水分解または燃焼す
る方法で製造することができる。乾式法による場合には
、吸着水分が著しく少ない金属酸化物微粉末が得られる
。
本発明においては後述する如く、金属酸化物微粉末と金
属アルコキシドとの反応、即ち、金属酸化物微粉末の有
する水酸基と金属アルコキシドとの反応を利用すると考
えられる。金属酸化物微粉末はその表面に水酸基を有す
ることが必要である。
属アルコキシドとの反応、即ち、金属酸化物微粉末の有
する水酸基と金属アルコキシドとの反応を利用すると考
えられる。金属酸化物微粉末はその表面に水酸基を有す
ることが必要である。
しかして、金属酸化物微粉末はその製法によっては、表
面水酸基密度が著るしく少ない場合があるが、製造後の
空気との接触等により得られる程度の表面水酸基密度が
あれば本発明方法に使用し得る。従って、本発明に使用
される、金属酸化物微粉末の製造法は特に限定されるも
のではない。本発明において用いられる金属酸化物微粉
末は、水酸基密度が通常、0.1〜8個/100人2程
度のもの、好ましくは0.2〜4個/100人2程度の
ものである。
面水酸基密度が著るしく少ない場合があるが、製造後の
空気との接触等により得られる程度の表面水酸基密度が
あれば本発明方法に使用し得る。従って、本発明に使用
される、金属酸化物微粉末の製造法は特に限定されるも
のではない。本発明において用いられる金属酸化物微粉
末は、水酸基密度が通常、0.1〜8個/100人2程
度のもの、好ましくは0.2〜4個/100人2程度の
ものである。
金属酸化物微粉末は、粒径が5〜1000mμ、好まし
くは10〜500mμであることが望ましい。粒径があ
まり小さいと成形時に脱気が不十分となり易く、緻密な
成形体が得難くなったり、後述する脱アルコールの工程
でクランク発生の原因になる。逆にあまり大きいと得ら
れた成形体を焼成して焼結体とする場合、高い焼成温度
が必要となりエネルギー消費の面から不利であるばかり
でなく、透明な焼結体になりにくいという欠点があ上記
金属アルコキシドと金属酸化物微粉末は、同種の金属か
らなるものであっても、異種の金属からなるものであっ
ても差し支えなく、種々の金属からなるものを混合使用
してもよいが、透明なガラスの製造を目的とする場合等
では同種の金属からなるものを使用するのがよい。
くは10〜500mμであることが望ましい。粒径があ
まり小さいと成形時に脱気が不十分となり易く、緻密な
成形体が得難くなったり、後述する脱アルコールの工程
でクランク発生の原因になる。逆にあまり大きいと得ら
れた成形体を焼成して焼結体とする場合、高い焼成温度
が必要となりエネルギー消費の面から不利であるばかり
でなく、透明な焼結体になりにくいという欠点があ上記
金属アルコキシドと金属酸化物微粉末は、同種の金属か
らなるものであっても、異種の金属からなるものであっ
ても差し支えなく、種々の金属からなるものを混合使用
してもよいが、透明なガラスの製造を目的とする場合等
では同種の金属からなるものを使用するのがよい。
金属酸化物微粉末の使用量は、金属アルコキシドに対し
て0.2〜50重量倍、好ましくは0.5〜20重量倍
であることが望ましい。この使用量があまりに少ないと
、成形体の強度が低く、また脱アルコール工程でのアル
コール発生量が多く、割れやクラックが発生しやすくな
る。逆にあまりに多いと緻密な焼結体が得られにくい傾
向がある。
て0.2〜50重量倍、好ましくは0.5〜20重量倍
であることが望ましい。この使用量があまりに少ないと
、成形体の強度が低く、また脱アルコール工程でのアル
コール発生量が多く、割れやクラックが発生しやすくな
る。逆にあまりに多いと緻密な焼結体が得られにくい傾
向がある。
上記金属アルコキシドと金属酸化物微粉末を混合する方
法は特に限定されず、単に撹拌混合してもよいし、また
、金属アルコキシドのオリゴマーのような粘性の高いも
のを用いる場合には溶媒を用いることもできる。通常、
溶媒(分散媒)の存在下撹拌混合するのがよい。
法は特に限定されず、単に撹拌混合してもよいし、また
、金属アルコキシドのオリゴマーのような粘性の高いも
のを用いる場合には溶媒を用いることもできる。通常、
溶媒(分散媒)の存在下撹拌混合するのがよい。
ここで使用できる溶媒としては、上記金属アルコキシド
のアルコール成分と同種のアルコールは勿論、メタノー
ル、エタノール、プロパツール、ブタノールのような低
級アルコール類、アセトン、メチルエチルケトンのよう
なエーテル類、その他低沸点の不活性有機溶媒等があげ
られる。
のアルコール成分と同種のアルコールは勿論、メタノー
ル、エタノール、プロパツール、ブタノールのような低
級アルコール類、アセトン、メチルエチルケトンのよう
なエーテル類、その他低沸点の不活性有機溶媒等があげ
られる。
溶媒の使用量は、金属アルコキシドと金属酸化物微粉末
の合計量に対して0.5〜10重量倍、好ましくは1〜
5重量倍である。
の合計量に対して0.5〜10重量倍、好ましくは1〜
5重量倍である。
ここで使用した溶媒は、混合後、適宜蒸発させで除去す
ればよい。勿論、溶媒は回収して循環使用することがで
きる。
ればよい。勿論、溶媒は回収して循環使用することがで
きる。
また、この混合に際しては、必要に応じてポリビニルア
ルコール、カルボキシメチルセルロース、澱粉のような
結合剤、界面活性剤、pH調整剤等を添加してもよい。
ルコール、カルボキシメチルセルロース、澱粉のような
結合剤、界面活性剤、pH調整剤等を添加してもよい。
かくして混合を終了した金属アルコキシドと金属酸化物
微粉末の混合物は、乾燥状態で、または溶媒等が若干残
存した湿潤状態で成形する。なお、該混合物において、
殆どの金属酸化物微粉末は凝集しており、その表面に金
属アルコキシドが付着した状態あるいは、金属アルコキ
シド及び溶媒等からなる液体中に分散した状態であり、
中には粗大凝集塊を形成しているものもある。従って、
成形操作に先立って、上記混合物を150μ以下の粒径
、好ましくは100μ以下、より好ましくは50μ以下
の粒径に粒度調整すれば、凝集物が存在せず、セラミッ
ク成形体の白濁や不均一化が防止でき、より均質で緻密
なセラミック成形体を製造することができるので好まし
い。
微粉末の混合物は、乾燥状態で、または溶媒等が若干残
存した湿潤状態で成形する。なお、該混合物において、
殆どの金属酸化物微粉末は凝集しており、その表面に金
属アルコキシドが付着した状態あるいは、金属アルコキ
シド及び溶媒等からなる液体中に分散した状態であり、
中には粗大凝集塊を形成しているものもある。従って、
成形操作に先立って、上記混合物を150μ以下の粒径
、好ましくは100μ以下、より好ましくは50μ以下
の粒径に粒度調整すれば、凝集物が存在せず、セラミッ
ク成形体の白濁や不均一化が防止でき、より均質で緻密
なセラミック成形体を製造することができるので好まし
い。
粒度調整の手段としては、篩による篩分け、粉砕または
粉砕後に篩分ける等の方法が挙げられる。
粉砕後に篩分ける等の方法が挙げられる。
篩としては、各種材質の網、布、焼結体等で希望する目
開きのフィルター材を形成したものであれば何れも使用
できるが、不純物の混入を避けるために合成樹脂製のも
のを用いるのが好ましい。粉砕機においても同じ理由か
ら合成樹脂製のものを用いるのが好ましい。
開きのフィルター材を形成したものであれば何れも使用
できるが、不純物の混入を避けるために合成樹脂製のも
のを用いるのが好ましい。粉砕機においても同じ理由か
ら合成樹脂製のものを用いるのが好ましい。
上記混合物中の凝集物は、通常、ゆるい凝集状態のもの
であり、篩による篩分けに際してかなり解砕されるので
、篩分けのみで目的が達成されることが多いが、必要に
応じて粉砕を行ってもよい。
であり、篩による篩分けに際してかなり解砕されるので
、篩分けのみで目的が達成されることが多いが、必要に
応じて粉砕を行ってもよい。
成形の方法としては、特に限定されるものでなく、単に
所定容器に充填するだけでもよい。或いは型に入れてプ
レスする方法、押出成形機や射出成形機を用いて成形す
る方法等が採用でき、成形品の形状は、最終製品の形状
でも、またベレット、ストランド、シート等のような後
加工用の成形品であってもよい。
所定容器に充填するだけでもよい。或いは型に入れてプ
レスする方法、押出成形機や射出成形機を用いて成形す
る方法等が採用でき、成形品の形状は、最終製品の形状
でも、またベレット、ストランド、シート等のような後
加工用の成形品であってもよい。
これらの方法の中では、型に入れてプレスすることは好
ましい方法の一つであり、この場合、通常50〜300
0kg/Cm2、好ましくは100〜2000 kg/
cm2の圧力でプレスするのがよい。
ましい方法の一つであり、この場合、通常50〜300
0kg/Cm2、好ましくは100〜2000 kg/
cm2の圧力でプレスするのがよい。
プレスがあまりに弱いと成形体中に空隙が存在したり、
形が崩れたりするようになる。プレスが強いことは成形
体にとっては不都合はないが、3000kg/cm”を
越えるプレスは設備、操作上有利ではない。
形が崩れたりするようになる。プレスが強いことは成形
体にとっては不都合はないが、3000kg/cm”を
越えるプレスは設備、操作上有利ではない。
また、プレス等により成形したものに、更にCIP(冷
間静水圧プレス)等の仕上げの成形を施冒 せば、成形によるひずみが減少し、より緻密な成形体を
得ることができる。
間静水圧プレス)等の仕上げの成形を施冒 せば、成形によるひずみが減少し、より緻密な成形体を
得ることができる。
この様にして得られた成形品を加熱して、金属アルコキ
シドと金属酸化物微粉末表面の水酸基との脱アルコール
反応を行う。この際の温度は、通常100〜300°C
1好ましくは120〜250°Cてあり、時間は10分
以上、通常30分以上であることが好ましい。この温度
があまりに低いか、または時間があまりに短い場合には
、金属アルコキシ)と金属酸化物微粉末表面の水酸基と
の脱アルコール反応が充分進まず、セラミック成形体と
しての強度が弱いものとなる。逆に温度があまりに高い
と、金属アルコキシドの分解や蒸発が激しすぎ、割れや
クランクが発生し好ましくない。
シドと金属酸化物微粉末表面の水酸基との脱アルコール
反応を行う。この際の温度は、通常100〜300°C
1好ましくは120〜250°Cてあり、時間は10分
以上、通常30分以上であることが好ましい。この温度
があまりに低いか、または時間があまりに短い場合には
、金属アルコキシ)と金属酸化物微粉末表面の水酸基と
の脱アルコール反応が充分進まず、セラミック成形体と
しての強度が弱いものとなる。逆に温度があまりに高い
と、金属アルコキシドの分解や蒸発が激しすぎ、割れや
クランクが発生し好ましくない。
この脱アルコール反応においては、成形品の体積変化は
小さく、得られるセラミック成形体は、割れやクラック
は皆無である。
小さく、得られるセラミック成形体は、割れやクラック
は皆無である。
なお、本発明方法における脱アルコール反応は、アルコ
キシラン又はそのオリゴマー(2〜10量体)とSiの
酸化物微粉末の場合を例にとれば、次式のように推定す
ることができる。
キシラン又はそのオリゴマー(2〜10量体)とSiの
酸化物微粉末の場合を例にとれば、次式のように推定す
ることができる。
(但し、上記式中、nは0〜9の整数、Rはアルること
を表わすものであり、簡便のために単官能基のものとし
て表現しである。) 従って、脱アルコール反応が十分に進行することにより
、 この様にして製造されたセラミック成形体は焼成するこ
とによって、ガラスまたは強固なセラミックとすること
ができるので、レンズ、プリズム、フォトマスク等の光
学用ガラス、ヘルジャー、ルツボ、半導体工業治具等の
半導体工業用品、理化学用石英ガラス、高温構造材料等
に用いることができる。また、焼成することなく、その
まま、多孔性を利用した分離膜、触媒担体、ガス吸着体
、断熱材等の用途に使用することもできる。
を表わすものであり、簡便のために単官能基のものとし
て表現しである。) 従って、脱アルコール反応が十分に進行することにより
、 この様にして製造されたセラミック成形体は焼成するこ
とによって、ガラスまたは強固なセラミックとすること
ができるので、レンズ、プリズム、フォトマスク等の光
学用ガラス、ヘルジャー、ルツボ、半導体工業治具等の
半導体工業用品、理化学用石英ガラス、高温構造材料等
に用いることができる。また、焼成することなく、その
まま、多孔性を利用した分離膜、触媒担体、ガス吸着体
、断熱材等の用途に使用することもできる。
セラミック成形体を焼成する場合の温度は、金属酸化物
微粉末の種類、含有量、粒子径等によっても異なるが、
通常800〜1900°C程度が適用できる。例えば、
アルコキシシランとシリカ微粉末を原料として透明な石
英ガラスを製造する場合は1000〜1300°Cが好
適である。
微粉末の種類、含有量、粒子径等によっても異なるが、
通常800〜1900°C程度が適用できる。例えば、
アルコキシシランとシリカ微粉末を原料として透明な石
英ガラスを製造する場合は1000〜1300°Cが好
適である。
本願発明との比較のために、前記したゾル−ゲル法によ
る反応の推定反応式をアルコキシシランを用いた場合を
例にとり以下に示す。
る反応の推定反応式をアルコキシシランを用いた場合を
例にとり以下に示す。
(加水分解反応)
Si (OR) a+48.OSi (OH) 4+4
ROH(脱水縮合反応) XSi (OH)a −〉 (Sio□)X +2
XH20本発明方法は水の存在を必要とせず、これによ
り優れた品質のセラミック成形体を得ることができるも
のと考えられる。
ROH(脱水縮合反応) XSi (OH)a −〉 (Sio□)X +2
XH20本発明方法は水の存在を必要とせず、これによ
り優れた品質のセラミック成形体を得ることができるも
のと考えられる。
多量の水の存在は、成形体及びその焼成物中に水分が含
有され、従って、ひび割れやクラックが発生する原因と
もなるし、また、脱アルコール反応過程において脱アル
コール反応を阻害するので、成形体の強度低下の原因と
もなる。
有され、従って、ひび割れやクラックが発生する原因と
もなるし、また、脱アルコール反応過程において脱アル
コール反応を阻害するので、成形体の強度低下の原因と
もなる。
しかしながら、本発明方法においては、水の存在を抑え
、ゾル−ゲル法におけるような多量の水の使用による上
記したような問題を回避することができる。
、ゾル−ゲル法におけるような多量の水の使用による上
記したような問題を回避することができる。
しかして本発明は厳密な無水状態を必要とするものでは
ない。通常、溶媒として使用されるアルコール中には例
えば工業用アルコールでは数百ppm程度の水分が存在
するし、空気中あるいは原料にも水分が付着している。
ない。通常、溶媒として使用されるアルコール中には例
えば工業用アルコールでは数百ppm程度の水分が存在
するし、空気中あるいは原料にも水分が付着している。
本発明ではこの程度の水の存在は差し支えない。
金属アルコキシドは、水との相溶性も低く、また、金属
アルコキシド1moffiに対して1mon程度の水は
、金属アルコキシドのオリゴマー化により消費されるこ
とから水分の存在が抑えられる。また、金属酸化物微粉
末は、前述の如く、その製造方法や製造後の空気との接
触の状態等によって吸着水分量に違いがあり、これが金
属酸化物微粉末表面のOH基の形成状態に影響する場合
がある。
アルコキシド1moffiに対して1mon程度の水は
、金属アルコキシドのオリゴマー化により消費されるこ
とから水分の存在が抑えられる。また、金属酸化物微粉
末は、前述の如く、その製造方法や製造後の空気との接
触の状態等によって吸着水分量に違いがあり、これが金
属酸化物微粉末表面のOH基の形成状態に影響する場合
がある。
従って、金属酸化物微粉末の水分は、金属酸化物微粉末
に対して1mon%以下とすることが好ましく、0.1
moN%以下とすることが更に好ましい。
に対して1mon%以下とすることが好ましく、0.1
moN%以下とすることが更に好ましい。
本発明方法は、前述した中でも特に、金属アルコキッド
としてSiのアルコキシド又はそのオリゴマーを用い、
金属酸化物微粉末としてSiの酸化物微粉末を用いた場
合に優れた品質のセラミック成形体が得られるので好ま
しい。該成形体は焼−成することによって通常、数百p
pm程度以下の水分含有量である、水分含有量の少ない
熱安定性及び透明維持性の良好な石英ガラスとすること
ができる。
としてSiのアルコキシド又はそのオリゴマーを用い、
金属酸化物微粉末としてSiの酸化物微粉末を用いた場
合に優れた品質のセラミック成形体が得られるので好ま
しい。該成形体は焼−成することによって通常、数百p
pm程度以下の水分含有量である、水分含有量の少ない
熱安定性及び透明維持性の良好な石英ガラスとすること
ができる。
〔実施例]
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はその要旨をこえない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。
本発明はその要旨をこえない限り以下の実施例に限定さ
れるものではない。
実施例1
市販のフユームドシリカ(Aerosil OX 50
:西独デグッザ社製造)100gを500gのメタノ
ール(試薬特級)に加え、撹拌機を用いて均一に分散混
合を行なった。更にメチルシリケート(S i O2濃
度51%相当含有のメトキシシランオリゴマー)18.
2g加えて充分撹拌混合を行なった。その混合液をエバ
ポレーターを用いて溶媒のメタノールを蒸発させた結果
、さらさらとした粉状の混合物(混合物■)が得られた
。
:西独デグッザ社製造)100gを500gのメタノ
ール(試薬特級)に加え、撹拌機を用いて均一に分散混
合を行なった。更にメチルシリケート(S i O2濃
度51%相当含有のメトキシシランオリゴマー)18.
2g加えて充分撹拌混合を行なった。その混合液をエバ
ポレーターを用いて溶媒のメタノールを蒸発させた結果
、さらさらとした粉状の混合物(混合物■)が得られた
。
混合物Iを目開き50μのナイロン網を通過させて、網
の目開き以上の粗大凝集粒子の除去を行なった。かくし
て、粗粒子除去後の混合物を1辺が55mmの角型の5
US304製のプレス容器に仕込み、150 kg/c
m’ Gの圧力でプレス成形を行なった。更にCIP
(冷間静水圧プレス)で200 kg/cm2Gの圧力
を加えた結果、52.7mmx52、7mmX6.5m
mの板状の成形体が得られた。該成形体を乾燥機に入れ
、200 ’Cで4)1r脱アルコ一ル反応処理を行な
った。その結果、得られたセラミック成形体の重量は2
3.5 gとなっていたが、寸法変化並びにヒビ割れ等
は全く認められなかった。引き続き、該セラミック成形
体を電気炉に入れ、50°C/ Hr ノ昇温速度で1
250 ”Cまで加熱し、その温度で5Hr保持した結
果、43.5mmx43、5 mmX 5.4 mmの
大きさで重量22.6g(密度2゜2g/cc)の白濁
点のない透明な石英ガラスが得られた。赤外スペクトル
によりこの石英ガラス中の水分(OH基)を測定したと
ころ300ppmであった。
の目開き以上の粗大凝集粒子の除去を行なった。かくし
て、粗粒子除去後の混合物を1辺が55mmの角型の5
US304製のプレス容器に仕込み、150 kg/c
m’ Gの圧力でプレス成形を行なった。更にCIP
(冷間静水圧プレス)で200 kg/cm2Gの圧力
を加えた結果、52.7mmx52、7mmX6.5m
mの板状の成形体が得られた。該成形体を乾燥機に入れ
、200 ’Cで4)1r脱アルコ一ル反応処理を行な
った。その結果、得られたセラミック成形体の重量は2
3.5 gとなっていたが、寸法変化並びにヒビ割れ等
は全く認められなかった。引き続き、該セラミック成形
体を電気炉に入れ、50°C/ Hr ノ昇温速度で1
250 ”Cまで加熱し、その温度で5Hr保持した結
果、43.5mmx43、5 mmX 5.4 mmの
大きさで重量22.6g(密度2゜2g/cc)の白濁
点のない透明な石英ガラスが得られた。赤外スペクトル
によりこの石英ガラス中の水分(OH基)を測定したと
ころ300ppmであった。
次に、ナイロン網として目開き70μのもの、100μ
のものを夫々使用した以外は上記と同様にして行なった
結果、いずれの石英ガラスについても白濁点の無い透明
な石英ガラスであることを確認した。赤外スペクトルに
よりこれらの石英ガラス中の水分(OH基)を測定した
ところ、いずれも300ppmであった。
のものを夫々使用した以外は上記と同様にして行なった
結果、いずれの石英ガラスについても白濁点の無い透明
な石英ガラスであることを確認した。赤外スペクトルに
よりこれらの石英ガラス中の水分(OH基)を測定した
ところ、いずれも300ppmであった。
また、ナイロン網として目開き300g以上のものを使
用して粗大凝集粒子を除去するか、又はこの操作を省略
する以外は全く上記と同様にして夫々石英ガラスを得た
。その結果、いずれも大きさが43.5mmX43.5
mmX5.4mm、重量が22.6g(密度2.2 g
/cc)であり、内部に0.1〜1mm程度の大きさ
の白濁点が夫々3個及び15個見られるものの、透明の
石英ガラスが得られた。赤外スペクトルによりこれらの
石英ガラス中の水分(OH基)を測定したところいずれ
も300 ppmであった。
用して粗大凝集粒子を除去するか、又はこの操作を省略
する以外は全く上記と同様にして夫々石英ガラスを得た
。その結果、いずれも大きさが43.5mmX43.5
mmX5.4mm、重量が22.6g(密度2.2 g
/cc)であり、内部に0.1〜1mm程度の大きさ
の白濁点が夫々3個及び15個見られるものの、透明の
石英ガラスが得られた。赤外スペクトルによりこれらの
石英ガラス中の水分(OH基)を測定したところいずれ
も300 ppmであった。
実施例2
メチルシリケート(S i O,濃度51%相当含有の
メトキシシランオリゴマー)18.2gと250gのメ
タノール(試薬特級)とを混合した液に、フユームドシ
リカ(商品名Aerosil OX 50 :西独デグ
ッサ社製)を100g加え、撹拌機を用いて均一に分散
混合を行なった。
メトキシシランオリゴマー)18.2gと250gのメ
タノール(試薬特級)とを混合した液に、フユームドシ
リカ(商品名Aerosil OX 50 :西独デグ
ッサ社製)を100g加え、撹拌機を用いて均一に分散
混合を行なった。
その混合液をエバポレーターを用いて減圧下(30〜6
0Torr)、40°Cに加熱し溶媒のメタノールを蒸
発させた。その結果さらさらとした粉状の混合物が得ら
れた。
0Torr)、40°Cに加熱し溶媒のメタノールを蒸
発させた。その結果さらさらとした粉状の混合物が得ら
れた。
この混合物24.9 gを一辺が55mmの角型の5U
S304製のプレス容器に仕込み、100kg/c、m
2Gの圧力でプレス成形を行なった。更にCIP(冷間
静水圧プレス)で1500 kg/cm2Gの圧力を加
えた結果、53.2mmX 53.2mmX 6.6m
mの板状の成形体が得られた。該成形体を乾燥機に入れ
150°Cで6時間脱アルコール反応処理を行なった。
S304製のプレス容器に仕込み、100kg/c、m
2Gの圧力でプレス成形を行なった。更にCIP(冷間
静水圧プレス)で1500 kg/cm2Gの圧力を加
えた結果、53.2mmX 53.2mmX 6.6m
mの板状の成形体が得られた。該成形体を乾燥機に入れ
150°Cで6時間脱アルコール反応処理を行なった。
その結果得られたセラミック成形体の重量は23.5
gとなっていたが、寸法変化並びにヒビ割れ等は全く認
められなかった。
gとなっていたが、寸法変化並びにヒビ割れ等は全く認
められなかった。
次に、このセラミック成形体を電気炉に入れ、50°C
/Hrの昇温速度で1250°Cまで加熱し、その温度
で6時間保持した結果、43.5mmX 43゜5mm
X5.4闘の大きさで重量22.63g(密度2゜2g
/cc)の、内部に0.1〜1M印程度の大きさの白濁
点が10個見られるものの透明な石英ガラスが得られた
。
/Hrの昇温速度で1250°Cまで加熱し、その温度
で6時間保持した結果、43.5mmX 43゜5mm
X5.4闘の大きさで重量22.63g(密度2゜2g
/cc)の、内部に0.1〜1M印程度の大きさの白濁
点が10個見られるものの透明な石英ガラスが得られた
。
赤外スペクトルにより石英ガラス中の水分(OH基)を
測定したところ300ppmであった。
測定したところ300ppmであった。
実施例3
メチルシリケート(SiOz濃度51%相当含有のメト
キシシランオリゴマー)36.7gと500gのメタノ
ール(試薬特級)とを混合した液に、フユームドシリカ
(商品名Aerosil # 200 :日本アエロジ
ル社製)100gを加え、撹拌機を用いて均一に分散混
合を行なった。
キシシランオリゴマー)36.7gと500gのメタノ
ール(試薬特級)とを混合した液に、フユームドシリカ
(商品名Aerosil # 200 :日本アエロジ
ル社製)100gを加え、撹拌機を用いて均一に分散混
合を行なった。
この混合液を撹拌しながら60°Cに加温して溶媒のメ
タノールを蒸発させた。その結果、さらさらとした乾い
た粉状の混合物が得られた。
タノールを蒸発させた。その結果、さらさらとした乾い
た粉状の混合物が得られた。
この混合物16.40 gを一辺が55mmの角型の5
US304製のプレス容器に仕込み、130kg/cm
2Gの圧力でプレス成形を行ない、更にCIP(冷間静
水圧プレス)で2000 kg/cm” ’Gの圧力を
加えた結果、51mmX51mmX6.0mmの板状成
形体が得られた。
US304製のプレス容器に仕込み、130kg/cm
2Gの圧力でプレス成形を行ない、更にCIP(冷間静
水圧プレス)で2000 kg/cm” ’Gの圧力を
加えた結果、51mmX51mmX6.0mmの板状成
形体が得られた。
該成形体を電気炉に入れ、200°Cで2時間脱アルコ
ール反応処理を行なった後、200°Cから50°C/
Hrの昇温速度で1200°Cまで加熱しその温度で2
時間保持した結果、35.8mmX 35.8mmX
5.0 mmの大きさで重量14.09g(密度2.2
g/cc)の、内部に0.1〜1mm程度の大きさの白
濁点が15個みられるものの、透明な石英ガラスが得ら
れた。赤外スペクトルにより石英ガラス中の水分(OH
基)を測定したところ300ppmであった。
ール反応処理を行なった後、200°Cから50°C/
Hrの昇温速度で1200°Cまで加熱しその温度で2
時間保持した結果、35.8mmX 35.8mmX
5.0 mmの大きさで重量14.09g(密度2.2
g/cc)の、内部に0.1〜1mm程度の大きさの白
濁点が15個みられるものの、透明な石英ガラスが得ら
れた。赤外スペクトルにより石英ガラス中の水分(OH
基)を測定したところ300ppmであった。
実施例4
エチルシリケー) (S i 02濃度40%相当含有
のエトキシシランオリゴマー)25.0gと250gの
エタノール(試薬特級)とを混合した液に、フユームド
シリカ(商品名Aerosil OX −50:西独デ
グッサ社製)を100g加え、撹拌機を用いて均一に分
散混合を行なった。その混合液を撹拌しながら約75°
Cに加温して溶媒のエタノールを蒸発させた。その結果
、さらさらとした乾いた粉状の混合物が得られた。この
混合物30.0 gを一辺が55mmの角型の5US3
04製のプレス容器に仕込み、130 kg/cm2G
の圧力でプレス成形を行なった。その後に更にCIP
(冷間静水圧プレス)で2000 kg/cm2Gの圧
力を加えた結果、53mmX 53mmX 8. Om
mの板状の成形体が得られた。該成形体を乾燥機に入れ
200°Cで2時間脱アルコール反応処理した結果、該
成形体の重量は27.9 gとなっていたが、寸法変化
並びにヒビ割れ等は全く認められなかった。
のエトキシシランオリゴマー)25.0gと250gの
エタノール(試薬特級)とを混合した液に、フユームド
シリカ(商品名Aerosil OX −50:西独デ
グッサ社製)を100g加え、撹拌機を用いて均一に分
散混合を行なった。その混合液を撹拌しながら約75°
Cに加温して溶媒のエタノールを蒸発させた。その結果
、さらさらとした乾いた粉状の混合物が得られた。この
混合物30.0 gを一辺が55mmの角型の5US3
04製のプレス容器に仕込み、130 kg/cm2G
の圧力でプレス成形を行なった。その後に更にCIP
(冷間静水圧プレス)で2000 kg/cm2Gの圧
力を加えた結果、53mmX 53mmX 8. Om
mの板状の成形体が得られた。該成形体を乾燥機に入れ
200°Cで2時間脱アルコール反応処理した結果、該
成形体の重量は27.9 gとなっていたが、寸法変化
並びにヒビ割れ等は全く認められなかった。
次に、その成形体を電気炉に入れ、50°C/Hrの昇
温速度で1250°Cまで加熱し、その温度で6時間保
持した結果、43.1mmX43.1mmX6.5mm
の大きさで重量26.6g(密度2.2g/cc)の、
内部に0.1〜1mm程度の大きさの白濁点が13個見
られるものの、透明の石英ガラスが得られた。
温速度で1250°Cまで加熱し、その温度で6時間保
持した結果、43.1mmX43.1mmX6.5mm
の大きさで重量26.6g(密度2.2g/cc)の、
内部に0.1〜1mm程度の大きさの白濁点が13個見
られるものの、透明の石英ガラスが得られた。
赤外スペクトルにより石英ガラス中の水分(OH基)を
測定したところ300 ppmであった。
測定したところ300 ppmであった。
本発明の方法は、従来のゾルゲル法によるセラミック成
形体の製造法に比べ、乾燥時のゲルの収縮による割れや
クラックの危険がなく、製造期間の律速となっていた乾
燥工程が省略でき、しかも、従来のゾルゲル法によるセ
ラミック成形体の製造と異なり、製造工程で水を用いる
ことがないため、水分含有量の少ない、熱安定性及び透
明維持性の良好なセラミックを得ることができるので工
業的に極めて有利である。
形体の製造法に比べ、乾燥時のゲルの収縮による割れや
クラックの危険がなく、製造期間の律速となっていた乾
燥工程が省略でき、しかも、従来のゾルゲル法によるセ
ラミック成形体の製造と異なり、製造工程で水を用いる
ことがないため、水分含有量の少ない、熱安定性及び透
明維持性の良好なセラミックを得ることができるので工
業的に極めて有利である。
Claims (5)
- (1)金属アルコキシドと金属酸化物微粉末とを混合し
、成形後加熱して脱アルコールすることを特徴とするセ
ラミック成形体の製造法。 - (2)請求項1に記載のセラミック成形体の製造法にお
いて、金属アルコキシドと金属酸化物微粉末とを混合し
、該混合物を150μ以下の粒径に粒径調整した後、成
形することを特徴とする方法。 - (3)請求項1又は2に記載のセラミック成形体の製造
法において、金属酸化物微粉末として水酸基密度0.1
〜8個/100Å^2であるものを用いることを特徴と
する方法。 - (4)請求項1〜3のいずれか1つに記載のセラミック
成形体の製造法において、金属アルコキシドとしてけい
素のアルコキシド又はそのオリゴマーを用いることを特
徴とする方法。 - (5)請求項1〜4のいずれか1つに記載のセラミック
成形体の製造法において、金属酸化物微粉末としてシリ
カ微粉末を用いることを特徴とする方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1024538A JPH01317155A (ja) | 1988-03-04 | 1989-02-02 | セラミック成形体の製造法 |
| DE89103767T DE68908582T2 (de) | 1988-03-04 | 1989-03-03 | Verfahren zur Herstellung eines keramischen Vorformlings. |
| EP89103767A EP0331187B1 (en) | 1988-03-04 | 1989-03-03 | Process for producing a ceramic preform |
| US07/684,501 US5114881A (en) | 1988-03-04 | 1991-04-15 | Process for producing a ceramic preform |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5083888 | 1988-03-04 | ||
| JP63-50838 | 1988-03-04 | ||
| JP1024538A JPH01317155A (ja) | 1988-03-04 | 1989-02-02 | セラミック成形体の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01317155A true JPH01317155A (ja) | 1989-12-21 |
Family
ID=26362080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1024538A Pending JPH01317155A (ja) | 1988-03-04 | 1989-02-02 | セラミック成形体の製造法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5114881A (ja) |
| EP (1) | EP0331187B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01317155A (ja) |
| DE (1) | DE68908582T2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2012236230A (ja) * | 2008-07-18 | 2012-12-06 | Cadic:Kk | 耐火物成型品を得る方法、および耐火物成型品 |
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| US5314520A (en) * | 1992-02-12 | 1994-05-24 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Method for manufacturing optical fiber preform |
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| US6193926B1 (en) | 1999-09-03 | 2001-02-27 | Heraeus Amersil, Inc. | Process for making molded glass and ceramic articles |
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-
1989
- 1989-02-02 JP JP1024538A patent/JPH01317155A/ja active Pending
- 1989-03-03 DE DE89103767T patent/DE68908582T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-03-03 EP EP89103767A patent/EP0331187B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-04-15 US US07/684,501 patent/US5114881A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0331187A1 (en) | 1989-09-06 |
| EP0331187B1 (en) | 1993-08-25 |
| US5114881A (en) | 1992-05-19 |
| DE68908582T2 (de) | 1994-04-21 |
| DE68908582D1 (de) | 1993-09-30 |
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