JPH0319194B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミツクス、ガラス、各種金属酸
化物の薄板状成形物の焼成用の軽量耐熱トレイに
関するものである。

〔従来の技術〕

最近の情報、エレクトロニクス産業において、
センサー、コンデンサー、IC基板等の機能部品
はセラミツク化へ移行している。中でもアルミナ
質、窒化珪素質等のフアインセラミツクやチタン
酸バリウム等の誘電素子や、鉄、バリウムまたは
ストロンチウム等の複合酸化物の磁性体等が有望
視されている。

これらのセラミツク、および金属酸化物は、電
気絶縁性、半導性、耐熱性、耐摩耗性、高強度、
高磁力性の性質にすぐれ、その用途は今後ますま
す拡大されつつある。これらの機能部品は、原料
混合後、押し出し成形法、射出成形法、鋳込成形
法、プレス成形法等により各種形状に成形された
後、焼成トレイに載せて焼成され製品化される。
この焼成トレイは、ムライト質、アルミナ質、ジ
ルコニア質、コージエライト質、炭化硅素質およ
びシリカ質の耐火物が使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、前記セラミツクス等の機能部品の焼成用
トレイは、いずれもプレス等の方法で成形され、
さらに高温で焼成されたものである。しかしなが
ら、従来使用されている焼成トレイはカサ密度が
高いため、そのもの自体を加熱するのに多量のエ
ネルギーが必要であること、また重いことから多
段に積んで焼成する場合、積み重ねるのに限界が
あつた。さらに、焼成スピードを上げるとか、冷
熱サイクルを早くすると、焼成用トレイが割れた
りして生産性が低かつた。

一方、セラミツクフアイバー等の耐熱性無機質
繊維と無機バインダー（例えば、シリカゾル、粘
土、セピオライト等）を混合して成形した軽量な
成形品が知られている。しかしながら、この成形
品は多孔質のものであるため取扱い時に粉化しや
すく、作業環境性を悪化させたり、平滑性を要求
されるIC基板等の焼成には不向きであつた。ま
た、前記成形品はアルミナとシリカを主成分とす
るため、チタン酸バリウムや鉄、バリウムまたは
ストロンチウム等の複合酸化物等とは焼成時に反
応しやすく使用できなかつた。

以上のように、従来の耐熱性の耐火物から成る
焼成トレイは、エネルギーコストや消耗品コスト
が製品に対して大きなウエイトを占めるという問
題点があり、また、耐熱性無機質繊維と無機バイ
ンダーから成る焼成トレイは、取扱い時に粉化し
やすく、表面の平滑性を要求される機能部品を焼
成するには問題があつた。

本発明は、これらの問題点を解決し、省エネル
ギータイプで、軽量でかつ耐熱衝撃性に優れ、
IC基板やコンデンサあるいはフエライト等の機
能部品焼成用の軽量耐熱トレイを提供することを
目的とする。

すなわち、従来のセンサー、コンデンサー、
IC基板等の各種機能部品は、ムライト質、アル
ミナ質、ジルコニア質、コージエライト質、炭化
硅素質およびシリカ質の耐火れんがに載せて焼成
され製品化されている。この耐火れんがは、気孔
率の低い高強度品で熱伝導率が非常に高い。ま
た、被焼成物に比べて厚く重いものであるため焼
成に必要なエネルギーは、ほとんどこれらの耐火
れんがを加熱するのに使用されていた。特に、焼
成時の生産性を向上させコストを低減させるに
は、低熱伝導率で軽いれんがが要望されていた。

一方、耐火れんがにアルミナやムライトの中空
球、Na₂CO₃、CaCO₃等の発泡材あるいは、もみ
がら、有機樹脂等の加熱揮発分を混合して焼成し
た軽量断熱れんがが各種工業炉炉材として汎用さ
れているが、前記機能部品を焼成するには、空隙
が大きすぎ、表面平滑度の不足から実用化されて
いなかつた。

そこで、本発明者らは、耐熱性無機質繊維と耐
火粉末を混合することにより、小さな空隙を均一
に分散させ、軽量で高強度であり、かつ熱伝導率
が小さく耐熱衝撃性にも優れるという耐熱基材を
提供し、ジルコニア、チタニア、トリアを主体と
したコーテイング層を前記耐熱基材の表面に形成
させることにより、各種機能部品と反応せず、粉
化を防止して作業環境を改善した、軽量耐熱トレ
イを提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、本発明の軽量耐熱トレイは、以下の
如くである。

「耐熱性無機質繊維20〜85重量％と、 アルミナ質、アルミナ―シリカ質、ジルコニア
質、あるいはマグネシア質の耐火粉末、またはシ
リカーソーダ質、ホウ酸カルシウム質、あるいは
シリカフリツトの易焼結性助剤から選ばれる何れ
か１種または２種以上の無機結合剤15〜80重量％
とを焼結せしめて成る焼結体と、 この焼結体の表面に形成されて、これに含浸ま
たは塗布したジルコニア、カルシア・イツトリア
等により安定化されたジルコニア、チタニア、お
よびトリアから選ばれる何れか１種または２種以
上の耐火粉末を焼結せしめた膜厚５〜500μｍの
コーテイング層とから成る軽量耐熱トレイ」 に関するものである。

〔発明の作用〕

以下、本発明の構成要因のそれぞれの作用につ
いて説明する。

本発明に使用される耐熱性無機質繊維は、シリ
カ・アルミナ繊維（以下CFと略す）、アルミナ結
晶質繊維（以下AFと略す）、ムライト質結晶化繊
維（以下MFと略す）等の少なくとも一種が有効
である。ただし、これらの耐熱性無機質繊維中の
非繊維状物は、成形品の表面平滑性を損なうばか
りでなく重くなるため、耐熱性無機質繊維中の非
繊維状物配合量は20重量％以下にする好ましい。
これらの耐熱性無機質繊維は、本発明の軽量耐熱
トレイ中に繊維間の絡み合いを利用して均一な空
隙を形成させることを主な作用とし、できるだけ
細く長い繊維が好適である。したがつて、前記繊
維の中ではCFが最適である。

この耐熱性無機質繊維の配合量は、20〜85重量
％が必要で、望ましくは30〜40重量％が好適であ
る。20重量％未満の場合、相対的に繊維量が減少
することから、重量が重くなり耐熱衝撃性に劣る
ようになる。一方、85重量％を超えると結合力が
弱くなり、軽くはなるが強度不足となつて好まし
くない。

また、本発明の無機結合剤は、耐火粉末または
易焼結性助剤の少なくとも１種類以上を組合せて
使用する。耐火粉末としては、シリカ・アルミナ
系、あるいはアルミナ質、ジルコニア質、マグネ
シア質の粘土、カオリン、アルミナ、ジルコニ
ア、ムライト、スピネル等があり、また易焼結性
助剤としては、長石、ホウ酸、水ガラス、石炭
石、ペタライト、ホウケイ酸ガラス粉、ガラスフ
リツト、硅石等がある。これら無機結合剤は、高
温で焼成されることにより焼結し、軽量耐熱トレ
イに構造物としての強度と硬さを与える。CF、
AF、MF等繊維との配合にはできるだけ微粉が
好ましく50μｍ以下にボールミル等の粉砕機で粉
砕して使用される。

また、この無機結合剤の配合量は15〜80重量％
が必要で、前述した耐熱性無機質繊維との合計で
100重量％とする。配合量が15重量％未満だと充
分な結合強度を得ることができず、80重量％を超
えると耐熱衝撃性に劣るようになつて好ましくな
い。

前記耐熱性無機質繊維と無機結合剤は従来通り
混練してプレスするか、スラリー液にして吸引成
形、流し込み成形、抄造成形等の方法によりシー
ト化成形されるが、好ましくはスラリー液を作成
し抄造によりシート化成形する方法が、繊維を均
一に分散でき好ましいものである。この場合に
も、前記AF、MFは折れやすく取扱いが困難で
あるが、CFにすると長い繊維状態で利用でき好
ましい。

前記方法によつて成形された成形体は、乾燥後
1000〜1600℃にて焼成され構造物として使用可能
な結合強度を生ずるようになる。この焼成温度
は、無機結合剤の種類により異なるが、1300〜
1500℃が最も好ましいものである。1000℃未満だ
と充分な結合強度を得ることができず、1600℃を
超えると過剰なエネルギーを消費することや、コ
ストがかかりすぎるなど問題があつて好ましくな
い。

焼成が終了した焼結体は多孔質であること、シ
リカ・アルミナ質であることから、被焼成物との
反応性に劣る高融点酸化物で前記基材の表面を被
覆する。この高融点酸化物は、常温で正方晶のジ
ルコニア、カルシアやイツトリア等で安定化され
たジルコニア、チタニア、およびトリアから選ば
れる何れか１種または２種以上の耐火粉末である
ことが好ましく、正方晶のジルコニア、部分安定
化ジルコニア、および安定化ジルコニアが特に好
ましいものである。

これら耐火粉末は、水、アルコール、トルエン
等の溶媒中に分散後、含浸または塗布するか、ポ
リビニルアルコール、メチルセルロース、粉末パ
ルプ、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシ
エチルセルロース等の有機バインダーに混合後、
スプレー、または塗布することにより前記基材表
面に接着され乾燥後、1000〜1600℃で焼成して焼
結コーテイングされる。1000℃未満だとコーテイ
ング層の結合が弱く好ましくない。また、1600℃
を超えると焼成が進みすぎ割れが生じて好ましく
ない。

コーテイング層の厚さは５〜500μｍである必
要があり、より好ましくは50〜150μｍが良好で
ある。5μｍ未満だと、被焼成物と前記基材との
反応を防止することができず、また500μｍを超
えると実質的に厚くなつて有効でないからであ
る。

〔実施例〕

第１図は、本発明による平板状の軽量耐熱トレ
イの横断面を示す模式図である。この第１図中、
符号１は耐熱性無機質繊維と無機結合剤とから成
る焼結体、符号２はコーテイング層、符号３はチ
タン酸バリウム系の積層セラミツクコンデンサで
ある。

第２図は、断面がコの字形の軽量耐熱トレイの
使用例を示すもので、３段に積んで使用している
ものである。符号１は焼結体、符号２はコーテイ
ング層、符号３はチタン酸バリウム系の積層セラ
ミツクコンデンサである。

第３図は、コーテイング層の断面を拡大したも
のであり、符号１は焼結体、符号４はコーテイン
グ層を形成するジルコニア粒子である。

〔発明の効果〕

以上述べた如く本発明によれば従来の焼成トレ
イに比べて、以下の様な効果が生ずる。

(1) 軽量で熱エネルギーコストが安くなる。

(2) 耐熱衝撃性に優れ急熱急冷に耐える。

(3) 被焼成物との反応がなくなり生産性が向上す
る。

(4) 基材からの粉末の飛散を防止し、作業環境の
改善と高純度部品の焼成ができる。

(5) 表面平滑性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による軽量耐熱ト
レイの断面を示す模式図、第３図はコーテイング
層の拡大図である。 符号の説明、１……焼結体、２……コーテイン
グ層、３……セラミツクコンデンサ、４……コー
テイング層を形成するジルコニア粒子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 耐熱性無機質繊維20〜85重量％と、 アルミナ質、アルミナ―シリカ質、ジルコニア
   質、あるいはマグネシア質の耐火粉末、またはシ
   リカ−ソーダ質、ホウ酸カルシウム質、あるいは
   シリカフリツトの易焼結性助剤から選ばれる何れ
   か１種または２種以上の無機結合剤15〜80重量％
   とを焼結せしめて成る焼結体と、 この焼結体の表面に形成されて、これに含浸ま
   たは塗布したジルコニア、カルシア・イツトリア
   等により安定化されたジルコニア、チタニア、お
   よびトリアから選ばれる何れか１種または２種以
   上の耐火粉末を焼結せしめた膜厚５〜500μｍの
   コーテイング層とから成る軽量耐熱トレイ。