JPS61236659A - 導電性セラミツクの製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は電気および熱の伝導性にすぐれた新規な導電性
セラミックの製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 従来から知られている導電性セラミックの製造方法とし
ては、（Ａ）セラミック原料と導電性材料の粉末を混合
して金型成型した後、真空又は不活性ガス雰囲気中でホ
ットプレスで焼結する方法とか、（Ｂ）セラミック焼結
板の上に結着剤を含有する導電性材料の塗布液を塗布し
たり、あるいは（Ｃ）該セラミック焼結板の表面に導電
性材料を真空蒸着、メッキもしくは印刷等の手法を使っ
て付着する方法などがある。

これらの方法の中で（Ａ）は導電性材料が粉末状で配合
されているため電気および熱伝導性が不十分となりやす
く、又、多量に導電材料を配合するとセラミック成型体
の機械的強度が低下する。又、（Ｂ）は塗布層に有機質
の結着剤を含有するため耐熱性に問題を有し、さらに又
、（Ｂ）、（Ｃ）ともセラミック焼結体の表面との接着
性もしくは密着性に問題を生じやすく用途範囲が限定さ
れてしまう。

従来技術にある製造方法の問題点は上記のごとき特性上
の問題にかぎらず、製造」−においても装置が高価で連
続生産が難しく、生産性が著しく悪いものであって工業
上大きな課題になっている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明は」二足の事情に鑑みてなされたものであり、従
来技術では得られなかった電気および熱伝導や機械的特
性にすぐれた、しかも生産性においてもすぐれたセラミ
ックを製造する方法を提供するものである。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明の最大の特徴は、導電材料として繊維状の金属、
すなわち繊維径４〜８ｕｍｓ繊維長３〜６ｍｍの金属繊
維を使うこと、および焼結前の中間体シートを得る手段
として湿式抄紙法を採用することにあり、これによりセ
ラミック焼結体への導電性付与に効果的な繊維状の金属
をセラミック粉末に均一に分散することが可能となった
。

すなわち、本発明はセラミック粉末１００重量部に対し
てパルプ５〜１５重量部、金属繊維３〜３５重量部を配
合してなる水性スラリーを湿式抄−３＝ 紙性にて抄造してシートを形成し、これを所要の厚味に
なるまて複数枚積層したものを加圧処理により一体化し
て成型体となし、しかるのち６００００以下の酸素雰囲
気中で仮焼することにより、該成型体に内在する有機物
を燃焼除去し、さらに真空又は不活性ガス雰囲気又は還
元性の活性ガス雰囲気中で焼成して焼結体とすることを
特徴とする導電性セラミックの製造方法を提供するもの
である。

本発明でいうセラミック粉末は、従来のセラミック材料
やファインセラミック材料のいずれも使用できるが、と
くに本発明では磁気質タイル用坏土が好適に使用される
。

また、本発明でいう金属繊維とはステンレス、真ちゅう
、銅、アルミニウム等の材料からなる繊維で、とくにス
テンレス繊維が細線が得られる、耐錆性、耐熱性、抄紙
性がすぐれているとの理由で本発明に好適に使用される
。

又、本発明を構成するパルプとは、通常のセルロースか
らなる木材パルプのほか、ポリエチレン等の合成繊維パ
ルプ、無機繊維、人造繊維をいうムのである。これらの
パルプは各々単独でも使用可能であるが、次の理由によ
り木材パルプと合成繊維パルプのブレンドが好ましい。

つまり、これらのパルプは湿式抄紙法でのシートの製造
過程におけるセラミックと金属繊維間の結着剤としての
機能と、焼結工程における良好な燃焼性を保持していな
ければならない。従って、木材パルプの有する結着剤と
しての機能、合成パルプの有する燃焼性の利点に着目し
、両者のブレンド系が本発明に好適に使用される。

上記の材料を使用して本発明の導電性セラミックを製造
する方法は次のとおりである。

まず、セラミック粉末１００重量部に対し５〜１５重量
部のパルプおよび３〜３５重量部の金属繊維からなる水
性スラリーを作製する。パルプの配合量を５〜１５重量
部に規定した理由は、５重量部以下では湿式抄紙可能な
湿紙強度が得られず、又、１５重量部以上だと焼成時に
収縮が生じたり、ガスが発生したり、又、焼結体の機械
的強度の低下をまねく。一方、金属繊維の配合率を３〜
３５重量部にした理由は、３重量部以下ではセラミック
焼結体内で導電性に必要な金属繊維同志の接触が生しに
くく、また３５重量部以上では焼結体の機械的強度の低
下をまねくことによる。

本発明で使用する金属繊維の形態はとくに限定されず、
一般に流通している繊維径２〜１６Ｕ１繊維長２〜１２
ｍｍのものが使用可能であるが、水性スラリー中での分
散性を考慮すると繊維径４〜８μ、繊維長３〜６ｍｍの
ものが好適に使われる。

水性スラリーを作るには、主成分であるセラミックを歩
留りよくパルプに凝集定着するため、パルプ表面にカチ
オン化処理を施す。具体的には水に分散したパルプに対
しカチオン性樹脂を添加した後で、セラミック粉末を混
合し、更に定着剤として硫酸バンドを加える。しかるの
ち、金属繊維を混合して得た水性スラリーに抄紙直前に
高分子凝集剤を添加し、適当な大きさのフロックに形成
して抄紙しシートを作製する。この場合の湿式抄紙機は
長網式でも丸網式でも適用できる。

このようにして得られた金属繊維を含むセラミックシー
トを所要の厚さになるまで複数枚積層したものを加圧処
理により一体化し成型体を作製する。この場合の加圧は
プレス機で５００ｋｇ１ｂ度の圧力で成型し、又連続成
型の場合、ロール型プレス機によっても成型体を得るこ
とができる。

次に該成型体を焼成工程に供するものであるが、この場
合焼結に必要な本焼成をおこなう前に６０００Ｃ以下の
酸素雰囲気中で仮焼をおこなう。すなわち成型体に内在
している有機質のパルプ繊維を仮焼により燃焼除去する
ことが必要である。しかるのち真空又は窒素等の不活性
ガスや水素等の還元性の活性ガス雰囲気中で焼成し、本
発明の導電性セラミックを得る。この場合の真空焼結条
件としては例えば真空度Ｉ　Ｃ１″２ｔｏｒｒ、焼成温
度１２００℃、焼成時間２時間が適用される。本発明で
焼成条件を真空又は不活性ガス雰囲気中と規定した理由
は、酸素存在下で焼成した場合、金属繊維表面が酸化さ
れ、その結果として導電性が低下し、かつ粒界腐蝕性か
ら飽性的となり物理強度が低下するからである。

〈実施例〉 以下本発明を実施例および比較例をもって詳細に説明す
る。

実施例１ ポリエチレン合成パルプ（ＳＷＰ　　Ｅ−４００、三片
石油化学社製）６重量部と叩解度３０°ＳＲのＮＢＫＰ
木材バルブ４重量部を固型分濃度０．０５％になるよう
水に分散して得た水性スラリーに、カチオン性樹脂溶液
（ポリフィックス３０１、昭和高分子社製）をパルプに
対して固型分比で３％添加してパルプ繊維をカチオン化
した。

次にこの合成パルプおよび木材パルプからなるパルプ繊
維１０重量部に対しセラミック粉末を９０重量部配合す
るために下記の操作をおこなった。

すなわち、上記スラリーを撹拌しながら磁気タイル用坏
土２２１　＜成分５Ｉ０２７３　、９４、Ａ　Ｉ２０３
１５．３２、Ｆｅ２０３０．７０、Ｃａ０Ｏ，２３、Ｍ
ｇＯ０，１？、Ｋ２Ｏ３，７０、Ｎａ２０　１　、８５
、各％を含む）のセラミック粉末を前記配合比で添加し
、セラミックをパルプ繊維に吸着させた後、硫酸バンド
をパルプに対して５％添加し、セラミックをパルプ表面
に凝集定着させた。このスラリー中に繊維径８μ川、繊
維長６　ｍｍのステンレス繊維（サスミック、東京製綱
社製）を、セラミック粉末上パルプ繊維の合計重量１０
０重量部に対して１０重量部混合して均一に分散させた
。

このスラリーに抄紙直前にアニオン性高分子凝集剤（サ
ンフロック、三洋化成社製）溶液を適当なフロックの大
きさになるように添加してセラミック粒子をパルプ繊維
に凝集定着させ、長網抄紙機により抄紙し秤量１．３ｋ
ｇ／Ｊ　　のシートを作製した。

該シートを４枚重ね合せプレス機で５００ｋｇ／Ｃ−の
圧力で一体化し成型体上した。この成型体を６００℃の
焼成炉中で仮焼することによりまず成型体中の有機物か
らなるパルプ繊維を燃焼除去し、しかるのち真空焼却炉
に入れ、真空度１Ｏ−２〜１０−３ｔｏｒｒの減圧下で
焼結し本発明の導電性セラミックを得た。この場合の焼
成条件は、１２００℃の温度で２時間焼成ののち、室温
になるまで除冷するものとし、この間ずっと真空状態を
保持する。

得られた導電性セラミックの体積固有抵抗は、１．２Ｘ
ｌ’００Ω・ｃｍであり、又、ステップ状加熱法による
熱伝導度は０　、５６６　Ｗ／ｍ−にてあってすぐれた
電気、熱伝導性が確認された。

この場合、セラミックに対するステンレス金属繊維の配
合量と体積固有抵抗との関係は第１図のとおりであり、
金属繊維の配合量を導電性セラミックの機械的強度を害
わない範囲内で適宜選択することにより１（１３〜ｌ０
−２Ω・ｃｍの範囲で電気抵抗を任意に得ることができ
る。

実施例２ 実施例１におけるステンレス繊維の形態を繊維径４Ｉ７
、繊維長４ｍｍにしたほかは全て実施例１と同じ方法で
本発明の導電性セラミックを得た。このセラミックの電
気抵抗は３．１ＸｌＯ−’Ω・Ｃｌ１１であり、又、熱
伝導率は０　、６１０　Ｗ／ｍ−にてあってすぐれた電
気、熱伝導性を確認した。

比較例 実施例１て得られた成型体を通常の大気雰囲気中で１２
００℃、２０分の条件で焼成処理をおこなった。

得られた導電性セラミックの物理強度は実用に耐え得る
十分なものであったが、電気抵抗は３．６ＸＩＯＩＩΩ
・ｃｔｎであった。これは酸素雰囲気での焼成の結果、
金属繊維表面に酸化皮膜が形成され導電性が失われたこ
とによるものであった。

〈発明の効果〉 本発明は上記の構成から明らかなとおり、セラミックの
導電化の手段として極細の金属繊維の採用、およびセラ
ミックと金属繊維の混和に湿式抄紙法の採用により、従
来技術では得られなかった高度の導電性および熱伝導性
を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の導電性セラミックの体積固有抵抗とス
テンレス繊維の配合量との関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　セラミック粉末１００重量部に対してパルプ５〜１５
   重量部、金属繊維３〜３５重量部を配合してなる水性ス
   ラリーを湿式抄紙法にて抄造してシートを形成し、これ
   を所要の厚味になるまで複数枚積層したものを加圧処理
   により一体化して成型体となし、しかるのち６００℃以
   下の酸素雰囲気中で仮焼することにより、該成型体に内
   在する有機物を燃焼除去し、さらに真空又は不活性ガス
   雰囲気又は還元性の活性ガス雰囲気で焼成して焼結体と
   することを特徴とする導電性セラミックの製造方法。