セラミック産業

セラミック材料の性能、つまり完成品の力学的強度は、粉末材料の物理的特性と分散したスラリー (泥しょう) に依存しています。

とりわけ重要となるのは、生成した懸濁液のセラミック粉末の粒径と粒度分布、およびそのレオロジー特性です。焼結中の完全密度を得るために必要な時間と温度は、粒径によって決まります (粒子が細かいほど焼結時間は短くなります)。

また粒子径とセラミック素地の気孔径には直接的な関係が成り立ちます。粒子径が大きいほど充填率が低下し、気孔径は大きくなります。気孔は焼結してもそのまま残り、完成品の強度低下の原因となります。粒子の充填率は、粒子径を小さくすることで改善できます。また、多分散セラミック粉末の使用も効果的です。この粉末に含まれる微粒子が大粒子の間隙を埋め、全体で気孔径を小さくできます。最後に、焼結中の問題原因となる大きな凝集の形成を避けることも必要です。凝集粒子は適度に分散した粒子より速く成長する傾向があるため、これもまた焼成した製品の強度を低下させる一因となります。懸濁液に含まれるバルク材のレオロジー特性の測定は、分散の質と凝集の有無の指標として頻繁に利用されています。

Malvern Instrument が提供するセラミックの粒径測定およびレオロジーに対するソリューションは、幅広い動的範囲での粒子径、粒度分布、およびレオロジーの測定を可能にしています。弊社の技術を採用することで、大型粒子や凝集の存在の有無を確実に検出できます。粒度分布幅のわずかな変化も見逃しません。これによって綿密な製品コントロールが可能となり、最終的なセラミック製品の品質が保証されます。

分散安定性

分散安定性の制御を確実に行うことで、素地に空隙を作り出す凝集作用を防ぐことができます。分散を安定させるには、立体構造の安定化または電荷安定化のいずれかの方法を用います。立体構造の安定化の場合は、セラミック素地に高分子を添加します。これによって焼成中に製品が収縮します。電荷安定化には、分散媒中および最終加工段階における pH と導電性の綿密な制御が必要です。ゼータ電位とレオロジー特性を測定することで、所定のセラミック懸濁液の最適な分散安定条件を求めることができます。