特許 5972617 多孔質成形部材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5972617

(24)【登録日】2016年7月22日

(45)【発行日】2016年8月17日

(54)【発明の名称】多孔質成形部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 38/04 20060101AFI20160804BHJP

【ＦＩ】

   C04B38/04 B

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-59867(P2012-59867)

(22)【出願日】2012年3月16日

(65)【公開番号】特開2013-193895(P2013-193895A)

(43)【公開日】2013年9月30日

【審査請求日】2015年3月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000166948

【氏名又は名称】シチズンファインデバイス株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズンホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088579

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 茂

(72)【発明者】

【氏名】村田 一男

(72)【発明者】

【氏名】鳥海 和宏

【審査官】 末松 佳記

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−１０３８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３３６５３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３１９０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１８３７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２４３６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９２７３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０４Ｂ ３８／００−３８／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも一部の領域に多孔質領域を有する多孔質成形部材を製造する多孔質成形部材の製造方法であって、セラミックス粉末原料に対して一又は二以上の添加剤を配合して所定の造粒体材料を造粒する造粒処理工程，この造粒処理工程で得られた造粒体材料を所定の加圧力により成形する成形体成形工程，この成形体成形工程で得られた成形体を所定の加熱温度により焼成する成形体焼成工程及びこの成形体焼成工程で得られた成形圧粉体を粉砕して粒子の大きさが０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲となる粒体材料を得る粉砕処理工程を備えることにより、セラミックス素材を用いた所定の粒度を有する粒体材料を生成する粒材生成工程と、前記粒体材料に、少なくとも当該粒体材料同士を結合し、かつ所定のエッチャントにより溶出可能な成分を主成分とする特定バインダを配合することにより、所定の成形材料を生成する成形材料生成工程と、この成形材料を用いて成形した後、焼成することにより、所定の基礎成形部材を得る部材成形工程と、前記基礎成形部材の一部又は全部を前記エッチャントによりエッチング処理することにより、前記基礎成形部材から前記特定バインダの一部を溶出させ、少なくとも前記基礎成形部材におけるエッチング処理をしない未処理領域よりも通気率が高くなる多孔質領域を設けるエッチング処理工程と、を備えてなることを特徴とする多孔質成形部材の製造方法。

【請求項2】

前記粉砕処理工程は、前記成形体焼成工程で得られた成形圧粉体を粉砕する粉砕工程と、この粉砕工程で得られた粒子を分級することにより、粒子の大きさが０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲となる前記粒体材料を得る分級工程とを備えてなることを特徴とする請求項１記載の多孔質成形部材の製造方法。

【請求項3】

前記造粒体材料における粒子の大きさは、６０〜１２０〔μｍ〕の範囲に選定することを特徴とする請求項１又は２記載の多孔質成形部材の製造方法。

【請求項4】

前記エッチング処理工程は、前記成形部材における一部の領域のみをエッチング可能となるように所定のマスク手段により前記成形部材をマスキングするマスキング工程と、マスキングされた前記成形部材をエッチング処理するエッチング工程とを備えることを特徴とする請求項１，２又は３記載の多孔質成形部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セラミックス素材を用いることにより少なくとも一部の領域に多孔質領域を設けた多孔質成形部材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ガス漏れ等を感知するガスセンサとしては特許文献１で開示される多孔質セラミックスガスセンサが知られており、通常、この種のガスセンサは、ガスの存在に反応するセンサ素子と、このセンサ素子を機械的に保護するとともにガス以外の無用な異物侵入を阻止する脱塵機能を有する多孔質カバーを備えている。この場合、多孔質カバーは、所要の脱塵機能を確保しつつ、必要なガス透過率、例えば、５０〔％〕以上のガス透過率の確保が要求される。したがって、通常、この種の多孔質カバーには、ガス透過率及び脱塵機能の双方の要請に応えることができる多孔質セラミックスが使用されており、上記特許文献１にも、ガス検知能を有し、１３００〔℃〕までの高温下でも構造が安定で、かつ電極を取付けることにより高温脱塵とガス検知を同時に機能させるようにしたバルク状の多孔質セラミックスが開示されている。

【0003】

ところで、多孔質カバーに使用する多孔質セラミックスの製造方法としては、一般に、造孔剤材料を利用する造孔剤法及び造粒体材料を利用する焼結法が知られている。造孔剤法の場合、十分なガス透過率を確保するには、造孔剤の配合比率を高くする必要があるため、機械的強度（特に曲げ強さ）の低下を招いてしまう。したがって、機械的強度の要求される多孔質カバーには適用できない。また、焼結法の場合、所要の機械的強度は確保できるものの、連続した気孔を十分に形成できないため、必要なガス透過率を確保できない。結局、多孔質セラミックスを得る従来の製造方法では一長一短があり、ガス透過率及び機械的強度（曲げ強さ）の双方を十分に満足し得る多孔質セラミックスを得ることができない問題がある。

【0004】

一方、この問題を解決するため、多孔質カバーにおける必要とする一部領域（例えば、前端面）のみに対して規定のガス透過率を確保し、それ以外の領域についてはガスが透過しないようにした多孔質カバーの製造方法も知られており、特許文献２には、所定のガス透過率を有し、かつ多孔質セラミックスによりカップ状に形成した多孔質カバーの製造方法であって、セラミックス粉末原料と添加剤を調合し、所定の粒度を有する造粒体材料を造粒する第一材料製造工程と、造粒体材料を所定の一次加圧力により一次成形し、かつ異なる加熱温度により加熱して複数種類の圧粉体材料を得る第二材料製造工程と、複数種類の圧粉体材料を成形型に順番に充填し、所定の二次加圧力により二次成形した後、所定の加熱温度により焼成し、少なくとも一部領域が正規のガス透過率となり、かつ未処理領域が正規のガス透過率よりも小さいガス透過率となる多孔質カバーを得る主成形工程を備える多孔質カバーの製造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−２４３６８４号公報

【特許文献2】特開２００７−２９２７３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上述した従来における多孔質カバー（多孔質成形部材）の製造方法は、次のような解決すべき課題が存在した。

【0007】

第一に、多孔質カバーの一部領域のみのガス透過率を高くするに際し、基本的には、予め、異なる複数種類の圧粉体材料を用意するとともに、製造時に、成形型内における一部領域に対応する位置と他の領域に対応する位置にそれぞれ異なる圧粉体材料を充填して成形を行うため、複数種類の圧粉体材料の用意（製造）、更には煩雑な成形工程が必要となる。結局、製造工数の増加及びこれに伴う製造性（製造容易性）の低下、更には、材料コスト及び製造コストの上昇を招くとともに、周辺構造を含む専用の成形型（成形システム）も必要になるため、成形型の大型化及びコストアップが無視できない。

【0008】

第二に、複数種類の圧粉体材料を専用の成形型により成形する必要があるため、必ずしも全ての形態（形状）に適用できるとは限らない。即ち、複雑な形態における複数の異なる領域に複雑な形状を有する多孔質部位を設けるような場合、成形型の設計は容易でないとともに、形態によっては成形できない場合も想定される。結局、製造できる形態には限界があり、汎用性，適用性及び発展性に難がある。しかも、異なる種類の圧粉体材料を用いるため、一体性（連続性）を確保しにくく、機械的強度を損なう虞れもある。

【0009】

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した多孔質成形部材の製造方法の提供を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明に係る多孔質成形部材の製造方法は、上述した課題を解決するため、少なくとも一部の領域に多孔質領域１ｐを有する多孔質成形部材１（１ｃ，１ｘ，１ｙ）を製造するに際し、セラミックス粉末原料に対して一又は二以上の添加剤を配合して所定の造粒体材料Ｍｓ…を造粒する造粒処理工程（Ｓａｘ），この造粒処理工程（Ｓａｘ）で得られた造粒体材料Ｍｓ…を所定の加圧力Ｆｆにより成形する成形体成形工程（Ｓ４），この成形体成形工程（Ｓ４）で得られた成形体Ｄｓを所定の加熱温度Ｔｆにより焼成する成形体焼成工程（Ｓ５）及びこの成形体焼成工程（Ｓ５）で得られた成形圧粉体Ｄｍを粉砕して粒子の大きさが０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲となる粒体材料Ｍｏ…を得る粉砕処理工程（Ｓａｙ）を備えることにより、セラミックス素材Ｃを用いた所定の粒度を有する粒体材料Ｍｏ…を生成する粒材生成工程（Ｓａ）と、粒体材料Ｍｏ…に、少なくとも当該粒体材料Ｍｏ…同士を結合し、かつ所定のエッチャントＥにより溶出可能な成分を主成分とする特定バインダＢを配合することにより、所定の成形材料Ｍｍ…を生成する成形材料生成工程（Ｓｂ）と、この成形材料Ｍｍ…を用いて成形した後、焼成することにより、所定の基礎成形部材１ｍを得る部材成形工程（Ｓｃ）と、基礎成形部材１ｍの一部又は全部をエッチャントＥによりエッチング処理することにより、基礎成形部材１ｍから特定バインダＢの一部を溶出させ、少なくとも基礎成形部材１ｍにおけるエッチング処理をしない未処理領域１ｅよりも通気率が高くなる多孔質領域１ｐを設けるエッチング処理工程（Ｓｄ）と、を備えてなることを特徴とする。

【0011】

本発明は、好適な態様により、粉砕処理工程（Ｓａｙ）には、成形体焼成工程（Ｓ５）で得られた成形圧粉体Ｄｍを粉砕する粉砕工程（Ｓ６）と、この粉砕工程（Ｓ６）で得られた粒子を分級し、粒子の大きさが０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲となる粒体材料Ｍｏ…を得る分級工程（Ｓ７）とを設けることができる。この際、造粒体材料Ｍｓ…における粒子の大きさは、６０〜１２０〔μｍ〕の範囲に選定することが望ましい。また、エッチング処理工程（Ｓｄ）には、基礎成形部材１ｍにおける一部の領域のみをエッチング可能となるように所定のマスク手段３０により基礎成形部材１ｍをマスキングするマスキング工程（Ｓ１３）と、マスキングされた基礎成形部材１ｍをエッチング処理するエッチング工程（Ｓ１４）とを設けることができる。

【発明の効果】

【0012】

このような本発明に係る多孔質成形部材の製造方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

【0013】

（１） 本発明に係る多孔質成形部材の製造方法により得る多孔質成形部材１（１ｃ，１ｘ，１ｙ）は、セラミックス素材Ｃにより形成した所定の粒度を有する粒体材料Ｍｏ…に、少なくとも当該粒体材料Ｍｏ…同士を結合し、かつ所定のエッチャントＥにより溶出可能な成分を主成分とする特定バインダＢを配合してなる所定の成形材料Ｍｍ…を用いて成形し、焼成して得た所定の基礎成形部材１ｍの一部又は全部を、エッチャントＥによりエッチング処理することにより、基礎成形部材１ｍから特定バインダＢの一部を溶出させ、少なくとも基礎成形部材１ｍにおけるエッチング処理をしない未処理領域１ｅよりも通気率が高くなる多孔質領域１ｐを設けてなるため、様々な形態の様々な位置に様々な形状及び大きさの多孔質領域１ｐを容易かつ確実に設けることができる。したがって、形態に制限されることなく一部領域を多孔質化することができ、汎用性，適用性及び発展性を高めることができるとともに、加えて、基礎成形部材１ｍは、基本的に一般的な成形工程で一体成形できるため、全体の一体性、更には機械的強度の向上に寄与できる。

【0014】

（２） 基礎成形部材１ｍは、単一（一種類）の粒体材料Ｍｏ…により成形できるため、製造工程の簡易化及び製造工数の低減により、製造容易化、更には材料コスト及び製造コストの削減を図ることができる。しかも、多孔質部位を成形するための専用の成形型（成形システム）を不要にできるため、周辺構造を含む成形型の簡略化，小型化及び低コスト化を図ることができる。

【0015】

（３） 多孔質成形部材１（１ｃ，１ｘ，１ｙ）を製造するに際し、セラミックス素材Ｃにより形成した所定の粒度を有する粒体材料Ｍｏ…を生成する粒材生成工程（Ｓａ）と、粒体材料Ｍｏ…に、少なくとも当該粒体材料Ｍｏ…同士を結合し、かつ所定のエッチャントＥにより溶出可能な成分を主成分とする特定バインダＢを配合することにより、所定の成形材料Ｍｍ…を生成する成形材料生成工程（Ｓｂ）と、この成形材料Ｍｍ…を用いて成形した後、焼成することにより、所定の基礎成形部材１ｍを得る部材成形工程（Ｓｃ）と、基礎成形部材１ｍの一部又は全部をエッチャントＥによりエッチング処理することにより、基礎成形部材１ｍから特定バインダＢの一部を溶出させ、少なくとも基礎成形部材１ｍにおけるエッチング処理をしない未処理領域１ｅよりも通気率が高くなる多孔質領域１ｐを設けるエッチング処理工程（Ｓｄ）と、を設けたため、目的の多孔質成形部材１（１ｃ，１ｘ，１ｙ）を容易かつ低コストに製造することができる。

【0016】

（４） 粒材生成工程（ａ）には、セラミックス粉末原料に対して一又は二以上の添加剤を配合することにより、所定の造粒体材料Ｍｓ…を造粒する造粒処理工程（Ｓａｘ），この造粒処理工程（Ｓａｘ）で得られた造粒体材料Ｍｓ…を所定の加圧力Ｆｆにより成形する成形体成形工程（Ｓ４），この成形体成形工程（Ｓ４）で得られた成形体Ｄｓを所定の加熱温度Ｔｆにより焼成する成形体焼成工程（Ｓ５）及びこの成形体焼成工程（Ｓ５）で得られた成形圧粉体Ｄｍを粉砕して粒子の大きさが０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲となる粒体材料Ｍｏ…を得る粉砕処理工程（Ｓａｙ）を設けたため、成形時における粒体材料Ｍｏ…同士の接触面積を小さくできるため、加圧力設定等により、多孔質領域１ｐに要求される通気率と多孔質領域１ｐを含む多孔質成形部材１全体に要求される機械的強度の双方を容易に満たすことができる。

【0017】

（５） 好適な態様により、粉砕処理工程（Ｓａｘ）に、成形体焼成工程（Ｓ５）で得られた成形圧粉体Ｄｍを粉砕する粉砕工程（Ｓ６）と、この粉砕工程（Ｓ６）で得られた粒子を分級することにより、粒子の大きさが０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲となる粒体材料Ｍｏ…を得る分級工程（Ｓ７）とを設ければ、均質性の高い、より望ましい粒体材料Ｍｏ…を得ることができる。

【0018】

（６） 好適な態様により、造粒体材料Ｍｓ…における粒子の大きさを、６０〜１２０〔μｍ〕の範囲に選定すれば、多孔質領域１ｐの通気率と多孔質成形部材１全体における機械的強度の双方を確保するための良質な成形圧粉体Ｄｍを得ることができる。

【0019】

（７） 好適な態様により、エッチング処理工程（Ｓｄ）に、基礎成形部材１ｍにおける一部の領域のみをエッチング可能となるように所定のマスク手段３０により基礎成形部材１ｍをマスキングするマスキング工程（Ｓ１３）と、マスキングされた基礎成形部材１ｍをエッチング処理するエッチング工程（Ｓ１４）とを設ければ、目的の多孔質領域１ｐを形成するための確実なエッチング処理を容易かつ効果的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の好適実施形態に係る多孔質成形部材の製造方法を説明するための製造工程を順を追って示すフローチャート、

【図2】同製造方法により製造された多孔質成形部材の一部抽出拡大図を含む一部断面構成図、

【図3】同製造方法により製造された多孔質成形部材の模式的平面図、

【図4】同製造方法により製造された多孔質成形部材をセンサカバーとして利用した場合のガスセンサの一部断面斜視構造図、

【図5】同製造方法に用いる押出成形機構の模式的構成図、

【図6】同製造方法に用いる加圧成形機構の模式的構成図、

【図7】同製造方法のエッチング処理工程の工程概要図、

【図8】同製造方法のエッチング処理工程の変更例を示すフローチャート、

【図9】本発明の変更実施形態に係る多孔質成形部材の製造方法を説明するための一部工程の説明図、

【図10】本発明の他の変更実施形態に係る多孔質成形部材の製造方法を説明するための一部工程の説明図、

【発明を実施するための形態】

【0021】

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

【0022】

図１は、本実施形態に係る多孔質成形部材１の製造方法を説明するための製造工程を順を追って示すフローチャートである。以下、図２〜図８を参照しつつ同フローチャートに従って本実施形態に係る製造方法について説明する。

【0023】

例示の多孔質成形部材１は、図４に示すガスセンサ１０に用いる多孔質カバー１ｃである。この多孔質カバー１ｃは、円筒部１ｃｆとこの円筒部１ｃｆの上端側（一端側）を閉塞する天面部１ｃｕからなる形態を有し、全体形状が逆カップ状となる。

【0024】

多孔質成形部材１（多孔質カバー１ｃ）を製造するに際しては、最初に、粒材生成工程により、粒体材料Ｍｏ…を生成する（ステップＳａ（Ｓ１〜Ｓ７））。この粒体材料Ｍｏ…は、後述する基礎成形部材１ｍを成形するための材料として用いられる。この粒材生成工程では、まず、造粒処理工程により造粒材料Ｍｓ…を生成する（ステップＳａｘ）。造粒処理工程では、原料調合工程により、セラミックス素材Ｃによるセラミックス粉末原料と所要の添加剤を調合する（ステップＳ１）。セラミックス粉末原料には、粉末粒径が概ね０．３〔μｍ〕程度のアルミナ粉末（Ａｌ２Ｏ３）を用いる。セラミックス粉末原料（
セラミックス素材Ｃ）に、アルミナ粉末を用いれば、セラミックス素材として一般的なアルミナを利用できるため、特に、多孔質成形部材１を製造する際の量産性及び廉価性の向上に寄与できる。添加剤には、助剤，バインダ及び純水を適量用いる。なお、助剤には、ポリアクリル酸塩等を利用できるとともに、このときのバインダには、アクリル，ＰＶＡ（ポリビニルアルコール），ＰＥＯ（ポリエチレンオキサイド）等を利用できる。

【0025】

また、原料調合工程で得られたセラミックス粉末原料と所要の添加剤は、原料混合工程により全体を均一に混合する（ステップＳ２）。この際、ボールミル装置等を使用し、所定時間にわたり機械的に撹拌することにより十分に混合することが望ましい。原料混合工程が終了したなら造粒工程に移行する。造粒工程では、所定の粒度を有する造粒材料Ｍｓ…を造粒する（ステップＳ３）。具体的には、噴霧乾燥装置（スプレードドライヤ装置）等を使用し、造粒材料Ｍｓ…における粒子（顆粒）の平均径が６０〜１２０〔μｍ〕の範囲、望ましくは８０〔μｍ〕程度となるように製造する。なお、粒子の平均径が６０〔μｍ〕未満では、成形体寸法のバラツキが大きくなるとともに、１２０〔μｍ〕を超える場合は、成形時における材料の流れが悪くなり成形が困難になる。したがって、粒子の平均径は、少なくとも６０〜１２０〔μｍ〕の範囲に選定することが望ましく、これにより、後述する多孔質領域１ｐの通気率と多孔質成形部材１全体における機械的強度の双方を確保するための良質な成形圧粉体Ｄｍを得ることができる。

【0026】

造粒処理工程が終了したなら、成形体成形工程に移行する。成形体成形工程では、造粒処理工程で得られた造粒材料Ｍｓ…を加圧して押出成形を行う（ステップＳ４）。図５は、成形体成形工程で用いる押出成形機構２０を示す。成形体成形工程では、押出成形機構２０に備えるシリンダ２１の内部２１ｉに造粒処理工程で得られた造粒材料Ｍｓ…を収容し、ラム２２を第一加圧力Ｆｆにより加圧して押出成形を行う。これにより、型盤２３から矢印Ｈｏ方向に成形体Ｄｓが押し出され、この成形体Ｄｓは丸パイプ形状に成形される。例示する成形体Ｄｓは、外径が１．９〔ｍｍ〕、内径が１．３〔ｍｍ〕である。また、第一加圧力Ｆｆは、７０〜１３０〔ＭＰａ〕の範囲、望ましくは１００〔ＭＰａ〕程度に選定する。成形体Ｄｓをこのような丸パイプ形状に成形すれば、成形体Ｄｓを平面形状に成形する場合に比べ、後述する主成形時における粒体材料Ｍｏ…同士の接触面積を小さくできるため、通気率をより高めることに寄与できる。なお、押出成形により成形体Ｄｓを成形する場合を例示したが、プレス成形により同様の形状を成形してもよい。

【0027】

そして、成形体Ｄｓが得られたなら、成形体焼成工程により、成形体Ｄｓを所定の第一加熱温度Ｔｆにより焼成（仮焼成）して成形圧粉体Ｄｍを得る（ステップＳ５）。この場合、第一加熱温度Ｔｆは、９００〜１２００〔℃〕の範囲、望ましくは１０００〜１１００〔℃〕程度に選定する。なお、成形体焼成工程は、後述する主成形工程における粒体材料Ｍｏ…の潰れを防止するために行うものであり、成形体焼成工程を行わない場合には、主成形工程における第二加圧力Ｆｓを十分に高くすることができなくなり、良好な主成形を行うことができない。

【0028】

成形体焼成工程により成形圧粉体Ｄｍが得られたなら、粉砕処理工程により粒体材料Ｍｏ…を生成する（ステップＳａｙ）。粉砕処理工程では、まず、粉砕工程により成形圧粉体Ｄｍを細かく粉砕する（ステップＳ６）。次いで、分級工程により、粉砕により得られた粒子の大きさを０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲、望ましくは０．３５〜０．７０〔ｍｍ〕の範囲に分級する（ステップＳ７）。分級工程は、後述するキャビティ２６への充填を可能にするためであり、充填可能なサイズを取り出すとともに、微粉末は除去する。この結果、均質性の高い、より望ましい粒体材料Ｍｏ…を得ることができるとともに、製造する多孔質領域１ｐにおける通気路Ｒ…（図２参照）の閉塞を回避することができる。これにより、目的の粒体材料Ｍｏ…を得ることができる。

【0029】

この粒体材料Ｍｏ…は、丸パイプ形状を有する成形圧粉体Ｄｍの粉砕により得られるため、粒体材料Ｍｏ…における粒子同士の接触面積は小さくなり、実質的な通気路Ｒ…の幅（開口面積）を大きくすることが可能となる。即ち、成形時における粒体材料Ｍｏ…同士の接触面積を小さくできるため、加圧力設定等により、多孔質領域１ｐに要求される通気率とこの多孔質領域１ｐを含む多孔質成形部材１全体に要求される機械的強度の双方を容易に満たすことができる。以上がセラミックス素材Ｃにより形成した所定の粒度を有する粒体材料Ｍｏ…を生成する粒材生成工程（Ｓａ（Ｓ１〜Ｓ７））となる。なお、例示の粒材生成工程は、ランダム形状の粒子を有する粒体材料Ｍｏ…を生成する場合を示したが、粒子の形状は、必ずしもランダム形状であることを要せず、形の揃った球形状の粒体材料Ｐｏ…などを用いてもよく、粒子の形状は任意である。また、生成方法も任意であり、例えば、予め、市販されているセラミックス粒体をそのまま粒体材料Ｍｏ…として使用する場合を排除するものではない。

【0030】

他方、粒材生成工程（Ｓａ）が終了したなら、所定の成形材料Ｍｍ…を生成する成形材料生成工程に移行する（ステップＳｂ（Ｓ８，Ｓ９））。成形材料生成工程（Ｓｂ）では、まず、材料調合工程により、粒材生成工程で得られた所定量の粒体材料Ｍｏ…に対して、少なくとも当該粒体材料Ｍｏ…同士を結合し、かつ後述する所定のエッチャントＥにより溶出可能な成分を主成分とする特定バインダＢを所定量だけ調合する（ステップＳ８）。例示の場合、特定バインダＢとして、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を主成分とするバインダを用いた。このような二酸化ケイ素を主成分とする特定バインダＢを用いれば、特に、アルミナ粉末等のセラミックス粉末原料に対してマッチング性の高い最適なバインダとして用いることができる。この際、必要により、助剤，純水，他のバインダ等の一又は二以上の添加剤を配合することができる。

【0031】

次いで、材料混合工程により、材料調合工程において調合した粒体材料Ｍｏ…，特定バインダＢ及び必要により配合した一又は二以上の添加剤の全体を均一に混合する（ステップＳ９）。この際、ボールミル装置等を使用し、所定時間にわたり機械的に撹拌することにより十分に混合することが望ましい。これにより、粒体材料Ｍｏ…に対して、少なくとも当該粒体材料Ｍｏ…同士を結合し、かつ所定のエッチャントＥにより溶出可能な成分を主成分とする特定バインダＢを配合してなる成形材料Ｍｍ…を得ることができる。以上が粒体材料Ｍｏ…に、少なくとも当該粒体材料Ｍｏ…同士を結合し、かつ所定のエッチャントＥにより溶出可能な成分を主成分とする特定バインダＢを配合することにより、所定の成形材料Ｍｍ…を生成する成形材料生成工程（Ｓｂ）となる。

【0032】

そして、成形材料生成工程（Ｓｂ）が終了したなら所定の基礎成形部材１ｍを得る部材成形工程に移行する（ステップＳｃ（Ｓ１０〜Ｓ１２））。部材成形工程（Ｓｃ）では、まず、主成形工程により、得られた成形材料Ｍｍ…を用いて基礎成形部材１ｍを成形する（ステップＳ１０）。図６は、主成形工程で用いる加圧成形機構２５を示す。主成形工程では、加圧成形機構２５のキャビティ２６に成形材料Ｍｍ…を充填するとともに、可動型２７を所定の第二加圧力Ｆｓにより加圧することによりプレス成形を行う。これにより、所要の形状を有する基礎成形部材１ｍが得られる。この場合、第二加圧力Ｆｓは、８〜３０〔ＭＰａ〕の範囲に選定することが望ましい。このように、基礎成形部材１ｍの成形に際して、成形条件を設定した一般的なセラミックス成形法をそのまま利用できる。したがって、基礎成形部材１ｍを成形するに際しての製造コストの低減及び量産性の向上に寄与できる。

【0033】

また、基礎成形部材１ｍが得られたなら、主焼成工程により、当該基礎成形部材１ｍを所定の第二加熱温度Ｔｓにより焼成する（ステップＳ１１）。この場合、第二加熱温度Ｔｓは、１２００〜１６００〔℃〕の範囲に選定することが望ましい。第二加熱温度Ｔｓは、使用するセラミックス粉末原料に対応した温度を適宜設定することができる。これにより、焼成した基礎成形部材１ｍを得ることができる（ステップ１２）。例示の基礎成形部材１ｍは、前述したように、ガスセンサ１０に用いる多孔質カバー１ｃとなるため、焼成した基礎成形部材１ｍの実質的な外観形状は多孔質カバー１ｃと同じになる。なお、例示する多孔質カバー１ｃ（基礎成形部材１ｍ）のディメンションは、直径（外径）１２〔ｍｍ〕，高さ６〔ｍｍ〕，筒部厚さ１〔ｍｍ〕である。そして、得られた基礎成形部材１ｍに対しては、外径寸法，厚み寸法，高さ寸法，外観等の必要な中間検査を行う。以上が成形材料Ｍｍ…を用いて成形した後、焼成することにより、所定の基礎成形部材１ｍを得る部材成形工程（Ｓｃ）となる。

【0034】

部材成形工程（Ｓｃ）が終了したなら、次いで、基礎成形部材１ｍの一部又は全部をエッチング処理するエッチング処理工程に移行する（ステップＳｄ（Ｓ１３〜Ｓ１７））。図７（ａ）〜（ｃ）に、エッチング処理工程の工程概要を示す。まず、マスキング工程により、基礎成形部材１ｍに対して、当該基礎成形部材１ｍにおける、多孔質領域１ｐに対応する一部の領域のみをエッチング可能にする所定のマスク手段３０を付設し、多孔質領域１ｐに対応する領域を除く未処理領域１ｅをマスキングする（ステップＳ１３）。図７（ａ）に、マスク手段３０の一例を示す。例示のマスク手段３０には、基礎成形部材１ｍのほぼ全体を覆うカップ状に形成するとともに、一部の領域、即ち、多孔質領域１ｐに対応する位置に開口部３０ｓｈを形成したマスキングカバー３０ｓを用いた。これにより、図７（ａ）に示すように、マスキングカバー３０ｓを基礎成形部材１ｍに装着するのみで容易にマスキングできる。したがって、このようなマスキングカバー３０ｓを用いれば、基礎成形部材１ｍに装着するのみでマスキングすることができるとともに、基礎成形部材１ｍに対する正確な位置決めも同時に行うことができる。なお、必要により、マスキングカバー３０ｓの内面に、基礎成形部材１ｍに対する密着性を高めるための処理又は塗布を行うことによりシーリング性を高めることが望ましい。

【0035】

マスキング工程が終了したなら、エッチング工程により、マスキングされた基礎成形部材１ｍに対するエッチング処理を行う（ステップＳ１４）。図７（ｂ）に、エッチング処理の一例を示す。実施形態では、噴霧ノズル３１からエッチャント（エッチング液）Ｅをマスキングカバー３０ｓの開口部３０ｓｈに対して下方からシャワー状に吹き付ける手法を例示した。また、使用するエッチャントＥには、特定バインダＢの少なくとも一部を溶出可能な成分を主成分とするエッチャントを選定する。実施形態における特定バインダＢには、二酸化ケイ素を主成分とするバインダを用いたため、エッチャントＥには、少なくともフッ化水素酸（ＨＦ）を主成分とするエッチャントが望ましい。このようなフッ化水素酸を主成分とするエッチャントを用いれば、特に、二酸化ケイ素を主成分とする特定バインダＢに対してマッチング性の高い最適なエッチャントとして用いることができる。

【0036】

そして、このようなエッチング処理では、基礎成形部材１ｍの表面における多孔質領域１ｐに対応する部位に、エッチャントＥが吹き付けられるため、基礎成形部材１ｍからは特定バインダＢの一部が溶出し、少なくとも基礎成形部材１ｍにおけるエッチング処理をしない未処理領域１ｅよりも通気率が高くなる多孔質領域１ｐを設けることができる。この結果、多孔質領域１ｐは、図２に示すように、エッチャントＥにより特定バインダＢの一部が除去され、通気率が高められた多数の通気路Ｒ…が形成される。したがって、エッチャントＥにおけるフッ化水素酸の濃度、吹付ける速度及び吹付け時間等のエッチング処理条件を設定すれば、エッチング処理による処理度合を変えることができる。特に、本実施形態に係る多孔質成形部材１は、ガスセンサ１０に用いる多孔質カバー１ｃとなるため、多孔質領域１ｐにおける目標とする通気率、即ち、ガス透過率を５０〜８０〔％〕に設定することが望ましく、これらのエッチング処理条件は予め設定することができる。

【0037】

このように、エッチング処理工程（Ｓｄ）に、基礎成形部材１ｍにおける一部の領域のみをエッチング可能となるように所定のマスク手段３０により基礎成形部材１ｍをマスキングするマスキング工程と、マスキングされた基礎成形部材１ｍをエッチング処理するエッチング工程とを設ければ、目的の多孔質領域１ｐを形成するための確実なエッチング処理を容易かつ効果的に行うことができる。

【0038】

そして、エッチング工程が終了したならマスキングカバー３０ｓを基礎成形部材１ｍから取り外す（ステップＳ１５）。これにより、図７（ｃ）及び図３に示すような、基礎成形部材１ｍの一部に、エッチング処理をしない未処理領域１ｅよりも通気率が高くなる多孔質領域１ｐを設けることができるため、この後、仕上げとなる洗浄及び乾燥を行うとともに、必要な最終検査を行う（ステップＳ１６）。以上により、目的の多孔質部位１（多孔質カバー１ｃ）を製造することができる（ステップＳ１７）。

【0039】

ところで、上述した例では、主焼成工程（Ｓ１１）が終了した後にエッチング処理工程（Ｓｄ）を行う場合を示したが、必ずしもこのような明確な工程で行う必要はなく、例えば、主焼成工程（Ｓ１１）を、前段の仮焼成工程と後段の本焼成工程に分け、最初に仮焼成工程により基礎成形部材１ｍに対して仮焼成し、この後、上述したエッチング処理工程を行い、この後、本焼成工程を行ってもよい。これにより、バインダＢが完全に固化する前に、効果的なエッチング処理を行うことができる。

【0040】

以上が基礎成形部材１ｍから特定バインダＢの一部を溶出させ、少なくとも基礎成形部材１ｍにおけるエッチング処理をしない未処理領域１ｅよりも通気率が高くなる多孔質領域１ｐを設けるエッチング処理工程（Ｓｄ）となる。

【0041】

他方、図８にはエッチング処理工程（Ｓｄ）の変更例をフローチャートで示す。同図に示すエッチング処理工程（Ｓｄ）は、主に、図１のステップＳ１３におけるマスキング工程をフォトレジスト方式により行う場合を示す。したがって、図８のステップＳ１３ａ〜Ｓ１３ｅが、図１のステップＳ１３に対応する。

【0042】

以下、図８に示すフォトレジスト方式を用いてエッチング処理工程（Ｓｄ）を行う場合について順を追って説明する。まず、フォトレジストスプレー工程により、ステップＳ１２で得られた基礎成形部材１ｍに対してフォトレジストをスプレーにより被着させ、基礎成形部材１ｍの表面にフォトレジスト層（スプレーコート）を形成する（ステップＳ１３ａ）。なお、例示の場合、フォトレジストにはネガタイプを用いた。そして、フォトレジスト層を形成した基礎成形部材１ｍを、フォトレジストプリベーク工程により熱処理し、溶剤を蒸発させる処理を行う（ステップＳ１３ｂ）。次いで、図７（ａ）に示したマスキングカバー３０ｓ等を利用して基礎成形部材１ｍをマスキングし、開口部３０ｓｈの位置に対応する部位のみを露光する開口部露光工程を行う（ステップＳ１３ｃ）。また、開口部露光工程が終了したなら開口部現像工程を行い、現像液により感光部（露光部分）を除去する（ステップＳ１３ｄ）。開口部現像工程が終了したならフォトレジストポストベーク工程により更に熱処理（ポストベーク）を行い、フォトレジストの密着性を高める（ステップＳ１３ｅ）。

【0043】

これにより、多孔質領域１ｐとなるエリアを除いた未処理領域１ｅのエリアがフォトレジストにより被覆された基礎成形部材１ｍが得られるため、前述したエッチング工程を行えばよい（ステップＳ１４）。この後、図１のステップＳ１５〜Ｓ１７と同様の処理を行うことができる。このようなフォトレジスト方式を用いたエッチング処理工程（Ｓｄ）を行うことにより、基礎成形部材１ｍに対するフォトレジストの密着性、即ち、マスキング性（被覆性）をより高めることができる。また、未処理領域１ｅを除いた基礎成形部材１ｍの表面全体にフォトレジストを形成しておけば、エッチャントＥを収容したエッチング槽に基礎成形部材１ｍを浸漬する等の他の方法によりエッチング工程を効果的に行うこともできる。

【0044】

次に、本実施形態に係る製造方法により製造された多孔質成形部材１の利用方法及び作用について、図２〜図４を参照して説明する。

【0045】

例示の多孔質成形部材１は、前述したように、多孔質カバー１ｃとなるため、図４に示すように、ガスセンサ１０におけるガスを感知するセンサ素子１１…を保護する機能を有する。このガスセンサ１０は、ベース１２に貫通した四本のリード１３…を備えるとともに、ベース１２の上面側に突出したリード１３…に接続した二つのセンサ素子１１，１１を備えるため、多孔質カバー１ｃは、センサ素子１１，１１を覆うように組付ける。

【0046】

例示の多孔質カバー１ｃ（多孔質成形部材１）は、図３に示すように、天面部１ｃｕの中央に所定面積を有する多孔質領域１ｐが設けられ、この多孔質領域１ｐによりガスの通気性が確保される。この多孔質領域１ｐは、少なくともエッチング処理をしない未処理領域１ｅよりも通気率が高くなるように設定され、多孔質カバー１ｃの場合、前述のように、５０〜８０〔％〕のガス透過率を確保する。これにより、使用時には、ガスセンサ１０としての十分なガス感知能力を発揮する。他方、多孔質カバー１ｃにおける多孔質領域１ｐ以外の未処理領域１ｅは、５０〔％〕よりも低いガス透過率、望ましくは、１０〔％〕以下に設定する。これにより、埃や塵等の有効な侵入防止を図ることができる。

【0047】

一方、多孔質領域１ｐの内部は、特定バインダＢの少なくとも一部が除去され、図２に示すように、所定の通気路Ｒ…が形成される。この結果、使用時には、外部の環境下に存在するガスＧ…が図２に示す点線矢印Ａ…のように、通気路Ｒ…を通って外面側から内面側に進入するため、ガスＧ…はセンサ素子１１…により感知される。例示の場合、通気路Ｒ…の幅は５００〔μｍ〕未満である。他方、多孔質領域１ｐ以外の未処理領域１ｅにおいては、水分や埃等の異物進入が有効に阻止される。このように、多孔質領域１ｐのガス透過率を所定の大きさに設定した多孔質カバー１ｃに適用すれば、検出精度の維持及び信頼性の確保された様々な形態の多孔質カバー１ｃを容易かつ低コストに製造することができる。

【0048】

次に、本発明の変更実施形態に係る多孔質成形部材１（１ｘ，１ｙ）の製造方法について、図９及び図１０を参照して説明する。

【0049】

図９は、多孔質成形部材１として多孔質プレート１ｘに適用した場合を示す。１ｍは前述した多孔質領域１ｐを設ける前の基礎成形部材を示す。また、マスク手段３０として、複数の開口部３０ｅｈ…を形成したマスクプレート３０ｅを用いた。したがって、本発明に係る製造方法によれば、セラミック素材Ｃを用いた一枚の一般的なプレート部材（基礎成形部材１ｍ）に対しても容易に多孔質領域１ｐ…を設けることができる。即ち、図９に示すように、基礎成形部材１ｍの上面にマスクプレート３０ｅを重ね合わせてマスキングするとともに、上方からシャワー状のエッチャントＥを吹き付けることができる。これにより、複数の開口部３０ｅｈ…に対応した位置にそれぞれ多孔質領域１ｐ…を設けた多孔質プレート１ｘを得ることができる。

【0050】

図１０は、多孔質成形部材１として多孔質リッド１ｙに適用した場合を示す。１ｍは前述した多孔質領域１ｐを設ける前の基礎成形部材を示す。また、この例はマスク手段３０を使用せず、基礎成形部材１ｍの全体を多孔質化する例を示す。したがって、この場合、エッチャントＥを収容したエッチャント収容槽４１を用意し、このエッチャント収容槽４１に基礎成形部材１ｍを収容し、全体をエッチャントＥにそのまま浸漬すればよい。これにより、基礎成形部材１ｍの全体からバインダＢが溶出可能となり、全部に多孔質領域１ｐを設けた多孔質リッド１ｙを得ることができる。

【0051】

よって、このような本実施形態に係る製造方法により得られる多孔質成形部材１（１ｃ，１ｘ，１ｙ）によれば、セラミックス素材Ｃにより形成した所定の粒度を有する粒体材料Ｍｏ…に、少なくとも当該粒体材料Ｍｏ…同士を結合し、かつ所定のエッチャントＥにより溶出可能な成分を主成分とする特定バインダＢを配合してなる所定の成形材料Ｍｍ…を用いて成形し、焼成して得た所定の基礎成形部材１ｍの一部又は全部を、エッチャントＥによりエッチング処理することにより、基礎成形部材１ｍから特定バインダＢの一部を溶出させ、少なくとも基礎成形部材１ｍにおけるエッチング処理をしない未処理領域１ｅよりも通気率が高くなる多孔質領域１ｐを設けてなるため、様々な形態の様々な位置に様々な形状及び大きさの多孔質領域１ｐを容易かつ確実に設けることができる。したがって、形態に制限されることなく一部領域を多孔質化することができ、汎用性，適用性及び発展性を高めることができるとともに、加えて、基礎成形部材１ｍは、基本的に一般的な成形工程で一体成形できるため、全体の一体性、更には機械的強度の向上に寄与できる。さらに、基礎成形部材１ｍは、単一（一種類）の粒体材料Ｍｏ…により成形できるため、製造工程の簡易化及び製造工数の低減により、製造容易化、更には材料コスト及び製造コストの削減を図ることができる。しかも、多孔質部位を成形するための専用の成形型（成形システム）を不要にできるため、周辺構造を含む成形型の簡略化，小型化及び低コスト化を図ることができる。

【0052】

また、本実施形態に係る製造方法によれば、セラミックス素材Ｃにより形成した所定の粒度を有する粒体材料Ｍｏ…を生成する粒材生成工程（Ｓａ）と、粒体材料Ｍｏ…に、少なくとも当該粒体材料Ｍｏ…同士を結合し、かつ所定のエッチャントＥにより溶出可能な成分を主成分とする特定バインダＢを配合することにより、所定の成形材料Ｍｍ…を生成する成形材料生成工程（Ｓｂ）と、この成形材料Ｍｍ…を用いて成形した後、焼成することにより、所定の基礎成形部材１ｍを得る部材成形工程（Ｓｃ）と、基礎成形部材１ｍの一部又は全部をエッチャントＥによりエッチング処理することにより、基礎成形部材１ｍから特定バインダＢの一部を溶出させ、少なくとも基礎成形部材１ｍにおけるエッチング処理をしない未処理領域１ｅよりも通気率が高くなる多孔質領域１ｐを設けるエッチング処理工程（Ｓｄ）と、を備えるため、目的の多孔質成形部材１（１ｃ，１ｘ，１ｙ）を容易かつ低コストに製造することができる。

【0053】

以上、好適実施形態及び変更実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。例えば、セラミックス粉末原料としてアルミナ粉末を例示したが、ジルコニア粉末等の一般的なセラミックス材料を含む他の各種セラミックス材料（粉末原料）を利用することができる。同様に、特定バインダＢも二酸化ケイ素を主成分とするバインダに限定されるものではなく、セラミックス材料の種類に対応した各種バインダを利用できるとともに、エッチャントＥも、フッ化水素酸を主成分とするエッチャントに限定されるものではなく、特定バインダＢの種類に対応した各種エッチャントを利用できる。一方、前述したように、エッチング処理工程におけるマスク手段３０の使用は任意である。したがって、マスク手段３０は、例示の手法に限定されるものではなく、その他、開口を有するメタルマスクを基礎成形部材上に配置し、スパッタや蒸着で金属膜（一般的には素材を問わない被覆膜）を形成する方法等、公知の各種手段を利用可能である。

【0054】

さらに、前述したように、粒材生成工程として、セラミックス粉末原料に対して、一又は二以上の添加剤を調合する調合工程と、調合したセラミックス粉末原料と当該添加剤を混合する混合工程と、この混合工程で得られた材料から造粒体材料Ｍｓ…を造粒する造粒工程と、この造粒工程で得られた造粒体材料Ｍｓ…を所定の第一加圧力Ｆｆにより成形する成形体成形工程と、この成形体成形工程で得られた成形体を所定の第一加熱温度Ｔｆにより焼成する成形体焼成工程と、この成形体焼成工程で得られた成形圧粉体Ｄｍを粉砕して粒子の大きさが０．１〜１．０〔ｍｍ〕の範囲となる粒体材料Ｍｏ…を得る粉砕処理工程とを設けた場合を示したが、このような粒材生成工程には、市販されているセラミックス粒体をそのまま粒体材料Ｍｏ…として利用する場合も含まれる。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明に係る多孔質成形部材の製造方法は、セラミックス素材を用いることにより少なくとも一部に多孔質領域を有する例示した多孔質カバー，多孔質リッド等の各種多孔質成形部材、及び各種多孔質成形部材を製造する際に利用できる。

【符号の説明】

【0056】

１：多孔質成形部材，１ｘ：多孔質成形部材，１ｙ：多孔質成形部材，１ｐ：多孔質領域，１ｅ：未処理領域，１ｍ：基礎成形部材，１ｃ：多孔質カバー，３０：マスク手段，Ｃ：セラミックス素材，Ｍｏ…：粒体材料，Ｍｓ…：造粒体材料，Ｍｍ…：成形材料，Ｅ：エッチャント，Ｂ：特定バインダ，Ｆｆ：加圧力，Ｄｓ：成形体，Ｄｍ：成形圧粉体，（Ｓａ）：粒材生成工程，（Ｓａｘ）：造粒処理工程，（Ｓａｙ）：粉砕処理工程，（Ｓｂ）：成形材料生成工程，（Ｓｃ）：部材成形工程，（Ｓｄ）：エッチング処理工程，（Ｓ４）：成形体成形工程，（Ｓ５）：成形体焼成工程，（Ｓ６）：粉砕工程，（Ｓ７）：分級工程，（Ｓ１３）：マスキング工程，（Ｓ１４）：エッチング工程

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】