JPH0891957A - 多孔質セラミックの加工法および製品 - Google Patents
多孔質セラミックの加工法および製品Info
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- JPH0891957A JPH0891957A JP25877594A JP25877594A JPH0891957A JP H0891957 A JPH0891957 A JP H0891957A JP 25877594 A JP25877594 A JP 25877594A JP 25877594 A JP25877594 A JP 25877594A JP H0891957 A JPH0891957 A JP H0891957A
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- C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
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- C04B41/48—Macromolecular compounds
- C04B41/4857—Other macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 表面精度の得られていない多孔質セラミック
から表面精度の良い多孔質セラミックを得る。 【構成】 多孔質セラミックに対して、熱硬化性樹脂を
充填あるいは含浸させ、硬化させた後、表面を研磨し、
その後熱硬化樹脂の分解温度まで昇温させて、表面が平
らな多孔質セラミックとする。 【効果】 焼成用の治具として利用した時、ワークに対
するキズの発生がなくなる。
から表面精度の良い多孔質セラミックを得る。 【構成】 多孔質セラミックに対して、熱硬化性樹脂を
充填あるいは含浸させ、硬化させた後、表面を研磨し、
その後熱硬化樹脂の分解温度まで昇温させて、表面が平
らな多孔質セラミックとする。 【効果】 焼成用の治具として利用した時、ワークに対
するキズの発生がなくなる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、多孔質セラミックの
表面を精度良く平らに仕上げる加工法に関するものであ
る。得られるセラミック多孔体は窯業業界に於けるセッ
ター,棚板あるいは水処理用,食品製造の為のフィルタ
ーとして使用される。
表面を精度良く平らに仕上げる加工法に関するものであ
る。得られるセラミック多孔体は窯業業界に於けるセッ
ター,棚板あるいは水処理用,食品製造の為のフィルタ
ーとして使用される。
【0002】
【従来の技術】従来において、多孔質なセラミック平板
を研削する場合、低コストに押さえる方法として両面研
削盤を使用しあるいは、研磨材を併用して加工してい
た。しかし、元々研削対象が多孔質である為研磨材や研
削粉が気孔に入り多孔質性を低下させたり、研磨材や研
削粉が不純物となったりして問題となっていた。また、
それ以外の方法としては、平面研削盤を使用する場合が
あるが研磨材を併用しないで加工するので、加工スピー
ドが遅くなりコストがさらに上がり工業的な製造は不可
能であった。また、形状物ににおいても多孔質セラミッ
クの強度が弱いためチャッキングで割れたり、精度が悪
かった。ここで言う研磨材とは研磨時に砥石と研磨対象
の間に供給される冷却と研磨効率を良くする為に用いら
れる研削液中に含まれる砥粒粒子の細かいものである。
を研削する場合、低コストに押さえる方法として両面研
削盤を使用しあるいは、研磨材を併用して加工してい
た。しかし、元々研削対象が多孔質である為研磨材や研
削粉が気孔に入り多孔質性を低下させたり、研磨材や研
削粉が不純物となったりして問題となっていた。また、
それ以外の方法としては、平面研削盤を使用する場合が
あるが研磨材を併用しないで加工するので、加工スピー
ドが遅くなりコストがさらに上がり工業的な製造は不可
能であった。また、形状物ににおいても多孔質セラミッ
クの強度が弱いためチャッキングで割れたり、精度が悪
かった。ここで言う研磨材とは研磨時に砥石と研磨対象
の間に供給される冷却と研磨効率を良くする為に用いら
れる研削液中に含まれる砥粒粒子の細かいものである。
【0003】一般的な多孔質セラミックは、粒子径の大
きなセラミックを結合させて粒子の隙間を利用したも
の,焼成温度を低くしてち密に焼き上げなかったもの、
または、ウレタン発泡体をマトリクスとして、粒子径の
小さなセラミックのスラリーを染み込ませ焼成すること
によりウレタン樹脂を焼失させて多孔質にする3つの方
法がある。しかし、いずれの場合もち密なセラミックと
比べたら機械的強度は小さく、加工時にはチャッキング
の為、割れ,欠け,チッピングなどが起こり精度の良い
製品とはならなかった。
きなセラミックを結合させて粒子の隙間を利用したも
の,焼成温度を低くしてち密に焼き上げなかったもの、
または、ウレタン発泡体をマトリクスとして、粒子径の
小さなセラミックのスラリーを染み込ませ焼成すること
によりウレタン樹脂を焼失させて多孔質にする3つの方
法がある。しかし、いずれの場合もち密なセラミックと
比べたら機械的強度は小さく、加工時にはチャッキング
の為、割れ,欠け,チッピングなどが起こり精度の良い
製品とはならなかった。
【0004】特に50μm以上の粒子によって多孔質と
なったセラミックにおいては、粒子間の接合強度が弱い
ため、従来の方法を利用した時には粒子の一部を削って
平にするのではなく、粒子をはぎとっていく脱粒が起こ
り、表面の精度がでなかった。
なったセラミックにおいては、粒子間の接合強度が弱い
ため、従来の方法を利用した時には粒子の一部を削って
平にするのではなく、粒子をはぎとっていく脱粒が起こ
り、表面の精度がでなかった。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明では、表面精度
の良くない多孔質セラミックのその気孔部分に対して、
熱硬化性樹脂を充填あるいは含浸させ、樹脂を硬化させ
た後、表面を砥石で研磨し、使用した熱硬化樹脂の分解
温度まで昇温させることをその手段とするものである。
要するに、多孔質セラミックの気孔部分を樹脂で充填し
ておき、セラミック粒子の脱粒を防ぎながら研磨し、そ
の後充填しておいた樹脂を熱分解させて多孔体を得るも
のである。研磨加工する際には、従来よりの方法にある
研削液あるいは研磨材の併用は何等不都合を生じない。
の良くない多孔質セラミックのその気孔部分に対して、
熱硬化性樹脂を充填あるいは含浸させ、樹脂を硬化させ
た後、表面を砥石で研磨し、使用した熱硬化樹脂の分解
温度まで昇温させることをその手段とするものである。
要するに、多孔質セラミックの気孔部分を樹脂で充填し
ておき、セラミック粒子の脱粒を防ぎながら研磨し、そ
の後充填しておいた樹脂を熱分解させて多孔体を得るも
のである。研磨加工する際には、従来よりの方法にある
研削液あるいは研磨材の併用は何等不都合を生じない。
【0006】この発明における加工前後にある多孔質セ
ラミックとは、基本的に気孔径が1μmから1000μ
mにある連通気孔を有するものを言う。勿論独立気孔を
有する多孔質セラミックに対しても、この発明の方法を
利用して、表面精度の良い多孔体を得ることができる。
セラミック多孔体を利用する場合、連通気孔のものと独
立気孔のものと比べた時、連通気孔のものの利用が多い
ために連通気孔を有する多孔質セラミックに対する加工
法を中心に説明する。
ラミックとは、基本的に気孔径が1μmから1000μ
mにある連通気孔を有するものを言う。勿論独立気孔を
有する多孔質セラミックに対しても、この発明の方法を
利用して、表面精度の良い多孔体を得ることができる。
セラミック多孔体を利用する場合、連通気孔のものと独
立気孔のものと比べた時、連通気孔のものの利用が多い
ために連通気孔を有する多孔質セラミックに対する加工
法を中心に説明する。
【0007】この発明において用いられる熱硬化樹脂と
しては、フェノール樹脂,エポキシ樹脂,キシレン樹
脂,グラナミン樹脂,ビニルエステル樹脂,不飽和ポリ
エステル樹脂,フラン樹脂,ポリウレタン樹脂,メラミ
ン樹脂,ユリア樹脂などがある。これらの樹脂は、加熱
あるいは硬化剤との混合により、反応し硬化することと
なる。これらの樹脂を多孔質セラミックに対して充填あ
るいは含浸させるに際し、硬化剤を併用したり、希釈剤
によって粘度を調整して使用することがある。この時、
希釈剤によって固形分をあまり低くすると、例えば30
%以下にすると、硬化時に樹脂のやせが生じ、隙間が生
じたり、強度が低下し、研磨時における脱粒の発生と研
磨粒子が気孔中の隙間に入ってしまう可能性が生じる。
しては、フェノール樹脂,エポキシ樹脂,キシレン樹
脂,グラナミン樹脂,ビニルエステル樹脂,不飽和ポリ
エステル樹脂,フラン樹脂,ポリウレタン樹脂,メラミ
ン樹脂,ユリア樹脂などがある。これらの樹脂は、加熱
あるいは硬化剤との混合により、反応し硬化することと
なる。これらの樹脂を多孔質セラミックに対して充填あ
るいは含浸させるに際し、硬化剤を併用したり、希釈剤
によって粘度を調整して使用することがある。この時、
希釈剤によって固形分をあまり低くすると、例えば30
%以下にすると、硬化時に樹脂のやせが生じ、隙間が生
じたり、強度が低下し、研磨時における脱粒の発生と研
磨粒子が気孔中の隙間に入ってしまう可能性が生じる。
【0008】含浸用に使用する樹脂は100%有機物で
構成されているか、灰分が1%以下でないとセラミック
内の不純物が多くなり半導体やフィルター分野に使用で
きなくなる。また、樹脂の粘性が低くないと含浸するの
に時間がかかったり、気孔径の小さなものには含浸しな
かったりするので好ましくは1000CPS以下となる
ものを選択したり調整する。
構成されているか、灰分が1%以下でないとセラミック
内の不純物が多くなり半導体やフィルター分野に使用で
きなくなる。また、樹脂の粘性が低くないと含浸するの
に時間がかかったり、気孔径の小さなものには含浸しな
かったりするので好ましくは1000CPS以下となる
ものを選択したり調整する。
【0009】熱硬化性樹脂の多孔質セラミックへの充填
あるいは含浸は、液状の樹脂中にセラミックを沈め真空
脱泡機により減圧下に置くことにより容易に含浸でき
る。但し、独立気泡の多孔質セラミックの場合は、含浸
が期待できずまたは困難であるのでセラミックの表層部
分のみの充填となる。刷毛あるいはフローコータにより
表層部分のみの充填も可能であるが、隙間の発生を防ぐ
ためには、塗布後にセラミックごと減圧して樹脂中の泡
を抜いておくのが良い。
あるいは含浸は、液状の樹脂中にセラミックを沈め真空
脱泡機により減圧下に置くことにより容易に含浸でき
る。但し、独立気泡の多孔質セラミックの場合は、含浸
が期待できずまたは困難であるのでセラミックの表層部
分のみの充填となる。刷毛あるいはフローコータにより
表層部分のみの充填も可能であるが、隙間の発生を防ぐ
ためには、塗布後にセラミックごと減圧して樹脂中の泡
を抜いておくのが良い。
【0010】熱または硬化剤によって完全に樹脂を硬化
させた後は、通常の方法によって、例えば両面研削盤と
研磨材の併用によって研磨加工すれば良い。この発明の
方法によれば、平板以外の形状、例えば円柱あるいは円
筒形状の多孔質セラミックも研磨可能である。研削盤に
おいて利用される砥石あるいは研削材の主成分である砥
粒には、サーメット,ダイヤモンド,炭化珪素,立方晶
窒化ホウ素,アルミナコランダムなどが例示できる。
させた後は、通常の方法によって、例えば両面研削盤と
研磨材の併用によって研磨加工すれば良い。この発明の
方法によれば、平板以外の形状、例えば円柱あるいは円
筒形状の多孔質セラミックも研磨可能である。研削盤に
おいて利用される砥石あるいは研削材の主成分である砥
粒には、サーメット,ダイヤモンド,炭化珪素,立方晶
窒化ホウ素,アルミナコランダムなどが例示できる。
【0011】次に、研磨加工されたセラミックは、多孔
質性をとりもどすために、使用した樹脂の分解温度以上
まで加熱すれば良い。ただし、昇温スピードが早い場合
は内部の分解ガスの圧力のために、クラックや割れの発
生が起こるので、昇温スピードの調整が必要である。
質性をとりもどすために、使用した樹脂の分解温度以上
まで加熱すれば良い。ただし、昇温スピードが早い場合
は内部の分解ガスの圧力のために、クラックや割れの発
生が起こるので、昇温スピードの調整が必要である。
【0012】
【作用】気孔の部分に樹脂を充填することにより、多孔
質セラミックの全体の強度を一時的に増加させると共
に、吸水性をなくして研磨粒子の混入も防いでいる。研
磨加工時には、全体の強度が増加している為、チャッキ
ングによる割れや欠けの発生がなく、しかもセラミック
粒子は樹脂によって強く保持されているので脱粒するこ
となく面精度が良いものができる。また、研磨粒子がセ
ラミックの孔に入ることもなく、樹脂焼失後に不純物は
残らない。
質セラミックの全体の強度を一時的に増加させると共
に、吸水性をなくして研磨粒子の混入も防いでいる。研
磨加工時には、全体の強度が増加している為、チャッキ
ングによる割れや欠けの発生がなく、しかもセラミック
粒子は樹脂によって強く保持されているので脱粒するこ
となく面精度が良いものができる。また、研磨粒子がセ
ラミックの孔に入ることもなく、樹脂焼失後に不純物は
残らない。
【0013】
【実施例】実施例1では、多孔質セラミックに気孔径3
0μmにあるアルミナ製セラミック多孔体、菊水化学工
業(株)製のレプトンK−T621を利用し、熱硬化性
樹脂は旭有機材工業(株)製のフェノール樹脂、商品名
Hp−3000L(固形分70%)を100重量部に対
して有機酸から成る硬化剤、同社製Px−18(固形分
55%)を5重量部の割合にて混合したものを含浸させ
た。含浸方法は、熱硬化性樹脂および硬化剤の混合液に
セラミック多孔体を浸し、減圧下に置くことにより行っ
た。樹脂を含浸させたセラミックは樹脂液から取り出
し、樹脂が多少染み出すもののそのまま熱を加え100
℃で硬化させた。フェノール樹脂で固められたセラミッ
クは両面研削盤により、製作したい厚みである3mmと
2mmの厚みまで研磨した。この時、研磨に利用する砥
石の砥粒には炭化珪素を利用した。また、樹脂を含んだ
状態における研磨精度は±0.01mmであった。次
に、研磨したセラミックを1500℃条件下にて焼成す
ることにより、含浸硬化していた樹脂成分が分解し、表
面の精度はそのままに、平に研磨されたセラミック多孔
体が得られた。
0μmにあるアルミナ製セラミック多孔体、菊水化学工
業(株)製のレプトンK−T621を利用し、熱硬化性
樹脂は旭有機材工業(株)製のフェノール樹脂、商品名
Hp−3000L(固形分70%)を100重量部に対
して有機酸から成る硬化剤、同社製Px−18(固形分
55%)を5重量部の割合にて混合したものを含浸させ
た。含浸方法は、熱硬化性樹脂および硬化剤の混合液に
セラミック多孔体を浸し、減圧下に置くことにより行っ
た。樹脂を含浸させたセラミックは樹脂液から取り出
し、樹脂が多少染み出すもののそのまま熱を加え100
℃で硬化させた。フェノール樹脂で固められたセラミッ
クは両面研削盤により、製作したい厚みである3mmと
2mmの厚みまで研磨した。この時、研磨に利用する砥
石の砥粒には炭化珪素を利用した。また、樹脂を含んだ
状態における研磨精度は±0.01mmであった。次
に、研磨したセラミックを1500℃条件下にて焼成す
ることにより、含浸硬化していた樹脂成分が分解し、表
面の精度はそのままに、平に研磨されたセラミック多孔
体が得られた。
【0014】実施例2では、多孔質セラミックは実施例
1と同じものを使用し、熱硬化性樹脂にはアイカ工業
(株)製のユリア樹脂、商品名UN−830(固形分5
0%)を100重量部に対して硬化剤、同社製UH−1
0(主成分塩化アンモニウム)を2重量部の割合により
混合し、これを含浸させた。含浸方法およびその後の手
順は実施例1の時と同じにして、研磨された多孔質セラ
ミックを得た。
1と同じものを使用し、熱硬化性樹脂にはアイカ工業
(株)製のユリア樹脂、商品名UN−830(固形分5
0%)を100重量部に対して硬化剤、同社製UH−1
0(主成分塩化アンモニウム)を2重量部の割合により
混合し、これを含浸させた。含浸方法およびその後の手
順は実施例1の時と同じにして、研磨された多孔質セラ
ミックを得た。
【0015】実施例3では、多孔質セラミックは実施例
1と同じものを使用し、熱硬化性樹脂には油化シェルエ
ポキシ(株)製のエポキシ樹脂、商品名エピコート81
9(樹脂分100%)を100重量部に対して反応性希
釈剤、同社製YED−111(樹脂分100%)を20
重量部、そして硬化剤、同社製エポメートB−002
(主成分アミン)を40重量部の割合により混合し、こ
れを含浸させた。含浸方法およびその後の手順は実施例
1の時と同じにして、研磨された多孔質セラミックを得
た。
1と同じものを使用し、熱硬化性樹脂には油化シェルエ
ポキシ(株)製のエポキシ樹脂、商品名エピコート81
9(樹脂分100%)を100重量部に対して反応性希
釈剤、同社製YED−111(樹脂分100%)を20
重量部、そして硬化剤、同社製エポメートB−002
(主成分アミン)を40重量部の割合により混合し、こ
れを含浸させた。含浸方法およびその後の手順は実施例
1の時と同じにして、研磨された多孔質セラミックを得
た。
【0016】実施例4では、多孔質セラミックは実施例
1と同じものを使用し、熱硬化性樹脂には日立化成工業
(株)製のフラン樹脂、商品名ヒタフランVF−901
(樹脂分95%以上)を100重量部に対して酸無水物
から成る硬化剤、同社製SH−20を30重量部の割合
により混合し、これを減圧下にて含浸させた。含浸後
は、反応により樹脂が硬化するのを待ち、硬化後は実施
例1の時と同様にして、研磨,焼成を行った。焼成後に
は研磨された多孔質セラミックを得た。
1と同じものを使用し、熱硬化性樹脂には日立化成工業
(株)製のフラン樹脂、商品名ヒタフランVF−901
(樹脂分95%以上)を100重量部に対して酸無水物
から成る硬化剤、同社製SH−20を30重量部の割合
により混合し、これを減圧下にて含浸させた。含浸後
は、反応により樹脂が硬化するのを待ち、硬化後は実施
例1の時と同様にして、研磨,焼成を行った。焼成後に
は研磨された多孔質セラミックを得た。
【0017】実施例5では、多孔質セラミックは実施例
1と同じものを使用し、熱硬化性樹脂には、昭和高分子
(株)製の不飽和ポリエステル樹脂、商品名リゴラック
W−1005BQ(樹脂分100%)を100重量部に
対して水100重量部を加えて混合し、これを減圧下に
て含浸させた。含浸後は、反応により樹脂が硬化するの
を待ち、硬化後は実施例1の時と同様にして、研磨,焼
成を行った。焼成後には研磨された多孔質セラミックを
得た。
1と同じものを使用し、熱硬化性樹脂には、昭和高分子
(株)製の不飽和ポリエステル樹脂、商品名リゴラック
W−1005BQ(樹脂分100%)を100重量部に
対して水100重量部を加えて混合し、これを減圧下に
て含浸させた。含浸後は、反応により樹脂が硬化するの
を待ち、硬化後は実施例1の時と同様にして、研磨,焼
成を行った。焼成後には研磨された多孔質セラミックを
得た。
【0018】比較例1 実施例1で用いた樹脂、Hp−3000Lに希釈剤とし
てエタノールを200g添加し、樹脂固形分を23%と
して実施例1と同様な加工をした。次に1500℃で焼
成したが炭化珪素が製品内部にもぐり込んでいたため、
製品に斑点となって現れた。
てエタノールを200g添加し、樹脂固形分を23%と
して実施例1と同様な加工をした。次に1500℃で焼
成したが炭化珪素が製品内部にもぐり込んでいたため、
製品に斑点となって現れた。
【0019】比較例2 熱可塑性樹脂である住友化学工業(株)製塩化ビニル樹
脂、スミリット PX−QHT(樹脂分100%) 1
00重量部に可塑剤、DOP 60重量部に分散させた
ものを含浸用のスラリーとし、レプトン K−T621
に含浸させたものを130℃で加熱してゲル化させた。
その後、両面研削盤で3mmより2mmに加工した所、
面精度は±0.15mmであった。また、粒子の脱粒も
見られた。
脂、スミリット PX−QHT(樹脂分100%) 1
00重量部に可塑剤、DOP 60重量部に分散させた
ものを含浸用のスラリーとし、レプトン K−T621
に含浸させたものを130℃で加熱してゲル化させた。
その後、両面研削盤で3mmより2mmに加工した所、
面精度は±0.15mmであった。また、粒子の脱粒も
見られた。
【0020】比較例3 実施例1の多孔質セラミックに対して、樹脂の含浸を行
わず、研磨加工を行った。
わず、研磨加工を行った。
【0021】
【表1】 (面精度は板厚3mmのものを2mmに加工した時の寸法精度を表す。)
【0022】多孔質セラミックの気孔を利用した脱脂効
果の大きなたな板(たな板の上で焼成する基板などのセ
ラミック製品に含まれる樹脂が焼成時に分解するガスが
抜け易くしたたな板)で基板を焼成すると、未加工のた
な板では、たな板の粗粒子によって基板にキズが発生し
ていた。次に研磨材を使用しないで表面を研磨加工した
多孔質セラミックのたな板を利用して基板の焼成をする
と、少なくなったがキズの発生が見られた。ところが、
この発明の方法による樹脂含浸研磨をしたものについて
は、キズの発生が全く見られなかった。
果の大きなたな板(たな板の上で焼成する基板などのセ
ラミック製品に含まれる樹脂が焼成時に分解するガスが
抜け易くしたたな板)で基板を焼成すると、未加工のた
な板では、たな板の粗粒子によって基板にキズが発生し
ていた。次に研磨材を使用しないで表面を研磨加工した
多孔質セラミックのたな板を利用して基板の焼成をする
と、少なくなったがキズの発生が見られた。ところが、
この発明の方法による樹脂含浸研磨をしたものについて
は、キズの発生が全く見られなかった。
【0023】
【発明の効果】この発明では、多孔質セラミックにおい
て、表面の平滑なかつ多孔体を構成しているセラミック
粒子の割れ,欠け,脱粒りないものが面精度良く得られ
る。例えば、ワークの焼成にたな板として利用した時に
は、不良のない製品を得ることができる。
て、表面の平滑なかつ多孔体を構成しているセラミック
粒子の割れ,欠け,脱粒りないものが面精度良く得られ
る。例えば、ワークの焼成にたな板として利用した時に
は、不良のない製品を得ることができる。
Claims (2)
- 【請求項1】 多孔質セラミックに対して、熱硬化性樹
脂を充填あるいは含浸させ、樹脂を硬化させた後、サー
メット,ダイヤモンド,炭化珪素,窒化ホウ素,アルミ
ナコランダムなどを砥粒とする砥石を用いて研磨し、使
用した熱硬化樹脂の分解温度まで昇温させて表面が平ら
な多孔質セラミックを製造することを特徴とする多孔質
セラミックの加工法。 - 【請求項2】 請求項1の方法により得られることを特
徴とする多孔質セラミック製品。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25877594A JPH0891957A (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | 多孔質セラミックの加工法および製品 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25877594A JPH0891957A (ja) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | 多孔質セラミックの加工法および製品 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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1994
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