日本产业技术综合研究所尖端制造工艺研究部门，在与日本NGK INSULATORS公司的联合研究中，日前成功地开发出了只需添加不足过去一半的有机粘合剂，即可形成陶瓷的全新工艺技术。其特点是直接使有机粘合剂的单分子层在陶瓷原料粒子的表面发生化学胶合，然后通过外部刺激，再使粘合剂层之间相互发生胶合。由于有机粘合剂通过更牢固的化学胶合，将原材料粒子相互粘接起来，从而就形成一种可有效减少粘合剂在陶瓷生产工艺中用量的手段。此项研究成果计划在2005年4月6日～8日于东京BigSight国际会展中心举办的“国际陶瓷综合展”上进行展示。

　　目前，为了使陶瓷成形，必须添加有机高分子粘合剂。聚乙烯醇（polyvinyl alcohol）、甲基纤维素（methylcellulose）、丙烯酸树脂（acrylic resin）、琼脂（agar）等最常用的粘合剂在烧结过程中被燃料后，作为其分解物就会而排放出二氧化碳。为了降低环境负荷，必须减少有机粘合剂的用量。为了实现环保型陶瓷生产工艺，产综研与NGK INSULATORS公司自平成15年度起，就各自投入一定的资金开始了联合研究。具体的研究课题包括减少或不使用有机粘合剂的技术、低温烧结技术，以及无烧结技术。

　　过去的高分子有机粘合剂只是吸附在原料粒子的表面，或者接合不够紧密，因此原料粒子之间的胶合强度不够。另外，由于高分子有机粘合剂与原料粒子表面的亲和性差，二者之间相互分离后，就会部分地发生凝固，因而就使有机粘合剂起不到有效的作用。为此，要想实现良好的成形特性，确保成形后的形状保持特性，就必须大量添加有机粘合剂。

　　此次，首先在单分子层状态下将反应性非常高的有机分子固定到陶瓷原料粒子的表面，然后再利用外部刺激使单分子层的有机粘合剂发生化学胶合，从而在全世界首次成功地实现了原料粒子之间直接通过化学胶合进行接合的结构。另外，由于有机粘合剂是以单分子层的状态在原料粒子表面接合的，因此就能防止原料粒子与有机粘合剂的相互分离。这是一项对陶瓷原料粒子的表面处理技术进行研究的过程中，通过提高粒子表面的化学活性而实现的技术。

　　今后，将进一步深化研究，以便提高此技术的通用性及易用性，降低生产成本。另外，还将对制成的陶瓷压坯作为无机与有机复合材料的应用进行研究。

産業技術総合研究所の先進製造プロセス研究部門は，日本ガイシとの共同研究で，従来の半分以下の有機バインダを添加するだけでセラミックスを成形する新しい製造プロセス技術を開発した。セラミックス原料粒子の表面に有機バインダの単分子層を直接化学結合させ，さらにバインダ層同士が外部からの刺激によってお互いに結合することが特徴。有機バインダがより強固な化学結合で原料粒子同士を結びつけることで，セラミックス製造プロセスに必要なバインダの使用量を減らすための有効な手段となる。この研究成果は国際セラミックス総合展（2005年4月6～8日に東京ビッグサイトで開催）に出展する予定。

　現在，セラミックスに形状を与えるために，有機高分子をバインダとして添加することは避けられない。ポリビニルアルコール，メチルセルロース，アクリル樹脂，寒天などの代表的なバインダは焼成プロセスで焼き出され，分解生成物として二酸化炭素を排出する。環境への負荷低減のために，有機バインダの使用量を減らすことが必要だ。産総研と日本ガイシは，セラミックスの低環境負荷型製造プロセスを実現するため，平成15年度より資金提供型共同研究を進めてきた。具体的には有機バインダ使用量の削減・不使用化技術，低温焼成技術，無焼成化技術がテーマだ。

　従来の高分子有機バインダは，原料粒子の表面に吸着され，或いは緩やかに結合しているに過ぎず，原料粒子同士の結合力は十分でない。また，高分子有機バインダと原料粒子表面の親和性が低く，これらが相分離して部分的に凝集するため，有機バインダの効果が有効に機能していない。このため，成形性を良くし，成形後の保形性を確保するためには有機バインダを多量に添加する必要があった。

　今回，反応性の高い有機分子をセラミックス原料粒子の表面に単分子層の状態で固定し，単分子層の有機バインダ同士を外部刺激によって相互に化学結合させることで，粒子同士が直接化学反応で結合している構造を実現することに世界で始めて成功した。また，原料粒子表面に単分子層の状態で有機バインダが結合しているため，原料粒子と有機バインダの相分離をも同時に防ぐことができた。セラミックス原料粒子の表面処理技術について検討し，粒子表面の化学的活性を向上させることで実現した技術である。

　これからは，この技術の汎用性・取り扱いの簡便性の向上，コストの低減などを目指して更に検討を進める。また，製造した成形体の，無機・有機複合材料としての応用についても検討する。