氏名　Chantaramee Napat
学位の種類　博士（工学）
学位記番号　博甲第479号
学位授与の日付　平成20年8月31日
学位論文題目　Packing Structure and Its Effect on Deformation in Ceramic Tape Casting　（テープ成形における粉体充填構造とそのセラミックスの変形に及ぼす影響）
論文審査委員
　主査　教授　植松　敬三
　副査　教授　小松　高行
　副査　教授　齋藤秀俊
　副査　准教授　内田　希
　副査　准教授　岡元智一郎
　副査　産学融合特任准教授　田中　論

• 論文目次
• 論文要旨
• 論文審査の結果の要旨

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Contents
Acknowledgement　p.i
Abstract　p.ii
List of Figures　p.vi
List of Tables　p.viii

1　Literature Review
　1.1　General description of tape casting process　p.1
　1.2　Main research area in tape casting　p.4
　1.3　Tape casting process as the textured development tools　p.5
　1.4　Uses of analytical flow model in tape casting process　p.7
　1.5　Problem and research development　p.10
　References　p.12
2　Rheological Behavior of Aqueous Tape Casting Slurries Constaining PVA and Glycerol
　2.1　Introduction　p.18
　2.2　Experimental procedure　p.21
　2.2.1　Materials　p.21
　2.2.2　Slurry preparation for tape casting　p.22
　2.2.3　Rheological measurement　p.24
　2.2.4　Tape casting　p.24
　2.3　Results and discussion　p.25
　2.3.1　Morphology of 160SG-1 powder　p.25
　2.3.2　Rheological characteristic of 160SG-1　p.26
　2.4　Conclusion　p.36
　References　p.37
3　Development of Packing Structure of Powder Particles in Green Tape
　3.1　Introduction　p.39
　3.2　Experimental procedure　p.40
　3.2.1　Preparation of slurry and tape casting　p.40
　3.2.2　Characterization of particles packinf structure　p.43
　3.3　Results　p.47
　3.4　Discussion　p.55
　3.5　Conclusion　p.56
　References　p.57
4　Comparison of Pressure-driven Flow and Shear-driven Flow for Microstructural Development in Ceramic Tape
　4.1　Introduction　p.59
　4.2　Experimental procedure　p.61
　4.2.1　Analysis of the non-dimensional forms of slurry velocity　p.61
　4.2.2　Tape casting experiment　p.65
　4.3　Results　p.66
　4.4　Discussion　p.72
　4.5　Conclusion　p.75
　References　p.76
5　Effect of Packing Structure of Powder Particles on Warping During Sintering
　5.1　Introduction　p.79
　5.2　Experimental procedure　p.80
　5.3　Results　p.83
　5.4　Discussion　p.91
　5.5　Conclusion　p.91
　References　p.93
6　Summary　p.95
Appendix A　p.97
Appendix B　p.104
Appendix C　p.105
Journal Contributions　p.106
Conference Contoributions　p.107

In tape casting process, a complexity of the slurry flow during casting, which varied with slurry rheology and casting parameters setup, has always been a troublesome issue for practically control of this forming process to obtain a reliability and reproducibility of green tape thickness and consolidated particle packing structure. The main contribution of this study is focused on the later issue in order to understand the flow induced particle packing structure control variables particularly in tape cast slurry containing slightly anisometric particles. This study firstly optimizes the composition of aqueous alumina slurry containing polyvinyl alcohol as a binder with glycerol as a plasticizer. Slurry rheology in terms of viscosity, shear thinning constant and yield stress are measured and estimated from rheological model i.e. Herschel-Bulkley equation . Then, slurries containing anisometric alumina particles are used as working fluids for investigate flow induced particle orientation in tape casting process. This experiment provides the insight on the effect of casting parameters on particle orientation in green tape using a quantitative polarized light microscopy technique. Secondly, this study discusses the evolution of particle packing characteristic; Type-I structure with discontinuous aligned-particles across tape thickness and Type-II structure with aligned-particles mainly in the casting direction, by the analytical flow model and describes a discontinuity of particle packing structure in terms of Hslurry/L parameter and a dimensionless velocity profile. Effect of pressure-driven flow on particle packing characteristic compare to the effect from shear-driven flow is also experimentally proved.

　本論文はPacking Structure and Its Effect on Deformation in Ceramic Tape Casting（テープ成形における粉体充填構造とそのセラミックスの変形に及ぼす影響）と題し6章からなる。
　第1章「Introduction」ではセラミックスのテープ成形製造に関する過去の研究を概説し、問題点とその解析法ならびに解決に向けた方針を述べ、本研究の目的および構成を述べている。
　第2章「Rheological Behavior of Aqueous Tape casting Slurry Containing PVA and Glycerol」では、テープ成形用の水系スラリーについて、粉体含有量、および文散剤、バインダー、可塑剤等の添加剤含有量がレオロジー特性に及ぼす影響を検討している。またそれら特性と紛体粒子の凝集について論じ適切な含有量を求めるとともに、後に行う解析に要するスラリー特性をモデル的に表現している。
　第3章「Development of Packing Structure of Powder Particles in Green Tape」では、まずテープ成形体中の粉体充填構造評価法を述べている。得られたテープにおける構造は、粒子が均一に配向したものと、不均一に配向したものとに分類された。特に後者では、テープ中のキャリアー側によった部分で粒子が不規則に配向する領域があることが認められた。
　第4章「Comparison of Pressure-driven Flow and Shear-driven Flow for Microstructural Development in Ceramic Tape」では、成形装置のドクターブレード出口近傍におけるスラリー流動について流体力学的な検討を行っている。流動はスラリー高さ、出口スリット長さ、キャリアー速度、スラリー粘度特性等により支配されることを論じている。さらに圧力による影響を強く受ける流動では不均一な配向構造をもつテープが、移動キャリアーに引きずられた流動により支配される時には均一な配向構造をもつテープが形成されることを明らかにしている。
　第5章「Efect of Packing Structure of Powder Particles on Warping During Sintering」では、成形体中の粒子配向構造が焼結時の変形と密接に関係することを明らかにしている。すなわち、不均一な配向構造をもつテープでは、焼結時に一定の曲がりを生じるが、均一配向構造のテープでは一定の曲がりは生じない。さらに、粉体充填密度の不均質に起因するさらに別に変形要因がある点を指摘している。
　第6章「Summary」では、本論文の内容を簡潔に要約している。
　以上のとおり、本論文はセラミックスの強度特性が粗大プロセス欠陥により直接的に支配されること、またその防止により強度が向上することを初めて具体的に示したものであり、工学上及び工業上貢献するところが大きく、博士（工学）の学位論文として十分な価値を有するものと認める。