JP2002265790A - 無機物質粉末の押出成形用組成物 - Google Patents
無機物質粉末の押出成形用組成物Info
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Abstract
立する無機物質粉末の成形用組成物を提供する。 【解決手段】 成形助剤成分を含有する無機物質粉末の
押出成形用組成物である。押出成形温度における押出成
形用組成物の貯蔵弾性率が3×105Pa以上、107P
a以下であり、かつ20℃における貯蔵弾性率が3×1
07Pa以上である。
Description
含有する無機物質粉末の押出成形用組成物に関し、特に
押出成形時の流動性が良好で、かつ良好な成形品の形状
保持性を有するとともに、常温での高い強度を有する成
形体を得ることができ、薄肉の成形体、例えばハニカム
形状構造体の成形に好適な、無機物質粉末の押出成形用
組成物に関する。
末を押出成形により一定の形状に成形する場合には、成
形性を高めるために、無機物質粉末に成形助剤が添加さ
れ、成形される方法が一般に用いられている。この成形
品はその後、大気中での加熱による脱脂、又は溶剤中で
の抽出脱脂等により成形助剤成分が除去され、焼成され
て無機物質粉末の焼成体が形成される。
やディーゼルパティキュレートフィルター等の製造に使
用されるハニカム形状の成形体の製造において、ハニカ
ム構造体の隔壁を薄肉化するという要求が高まってき
た。薄肉部分などを有する成形体は構造的に強度が小さ
く、このような成形体を押出成形するためには、押出成
形時における良好な流動性と押出成形直後の薄肉部分の
良好な形状保持性が要求されるが、従来の水溶性の熱硬
化性メチルセルロースなどを用いた組成物では、押出時
に良好な流動性を示すものは薄肉部分の形状保持性が十
分でなく、良好な薄肉部分の形状保持性を示す組成物は
押出時の流動性が十分でなく、両者を満足するような組
成物は得られない。
分として用い、成形温度と成形後の温度をコントロール
することにより押出成形時の流動性と成形後の形状保持
性を両立させることが試みられているが、いまだに十分
なものは得られていない。また、熱可塑性樹脂等を成形
助剤として用いると、成形後の冷却過程で欠陥が生じや
すいため急冷が困難であり、成形直後の成形体の十分な
形状保持が難しいという問題がある。したがって、急冷
を行わなくても薄肉化の要求に十分にこたえるような良
好な流動性と良好な形状保持性を兼ね備えた組成物が望
まれている。
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
成形時の良好な流動性と高い形状保持性を有するととも
に、常温において高い強度を有する成形体が得られる無
機物質粉末の成形用組成物を提供することにある。
に鑑みて鋭意検討を行ったところ、組成物の貯蔵弾性率
が押出成形時の流動性と形状保持性に大きく影響を与え
ることを見出し、貯蔵弾性率が押出成形温度において3
×105Pa以上、107Pa以下であり、かつ貯蔵弾性
率が常温において3×107Pa以上であると、良好な
流動性と良好な形状保持性を有することを見出したこと
に基づき、本発明を完成させた。
含有する無機物質粉末の押出成形用組成物であって、押
出成形温度における前記押出成形用組成物の貯蔵弾性率
が3×105Pa以上、107Pa以下であり、かつ20
℃における貯蔵弾性率が3×107Pa以上であること
を特徴とする押出成形用組成物が提供される。
る押出成形用組成物の貯蔵弾性率が5×105Pa以
上、7×106Pa以下であり、かつ20℃における貯
蔵弾性率が108Pa以上であることが好ましい。
/又は熱可塑性樹脂及び/又は脂肪酸を含有することが
好ましく、ワックスとしてはパラフィンワックスが特に
好ましく、熱可塑性樹脂としてはエチレン/酢酸ビニル
共重合体が特に好ましい。無機物質粉末としてはセラミ
ックス粉末が好ましく、具体的には、コージェライト粉
末が好ましい。
押出成形温度における組成物の貯蔵弾性率が3×105
Pa以上、107Pa以下の範囲、好ましくは、5×1
05Pa以上、7×106Pa以下の範囲にあり、かつ2
0℃における組成物の貯蔵弾性率が3×107Pa以
上、好ましくは108Pa以上であることである。
20℃において、これらの範囲内にあることにより、こ
の組成物は、押出成形時において十分な可塑性とともに
適度な強度を有し、押出成形直後の成形体の急冷が困難
な場合においても、成形時の高流動性と成形直後の成形
体の形状保持性を両立させることができるとともに、常
温での高い成形体強度を得ることができる。
しくは80℃以下、さらに好ましくは65℃以下であ
り、押出成形温度がこの温度範囲に入る組成物が好まし
い。押出成形温度が高すぎると常温までの冷却温度幅が
大きくなり、冷却に時間がかかるとともに、冷却時に欠
陥が発生しやすくなり好ましくない。
6.28rad/sec、入力ひずみ1.0%の条件に
より測定された値をいう。
率が、3×105Paより低いと押出成形直後の成形体
の形状保持性が極めて小さく、押出成形体が自重により
変形し易くなり、107Pa以上では押出成形時の流動
性が悪く、十分な押出速度が得られない。
率が3×107Paより低いと、押出成形品の強度が不
十分となり、後工程において取扱い難い成形品となる。
を含有する無機物質粉末の組成物であるが、公知の無機
物質粉末に公知の物質からなる成形助剤を公知の方法で
添加することにより、押出成形温度における貯蔵弾性率
が3×105Pa以上、107Pa以下の範囲にあり、か
つ20℃における組成物の貯蔵弾性率が3×107Pa
以上とすることができる。
質粉末を、一定の形状に成形するために必要とされるも
のであり、一般に重合体が用いられる。好ましい成形助
剤はワックス及び/又は熱可塑性樹脂及び/又は脂肪酸
を含むものである。適切なワックス又は熱可塑性樹脂を
適切な量で用いることにより、組成物を本発明の貯蔵弾
性率の範囲内とすることが可能となる。熱可塑性樹脂と
ワックスを併用することがさらに好ましい。これらを併
用することにより、貯蔵弾性率の温度依存性を変化さ
せ、押出成形温度における貯蔵弾性率と20℃における
貯蔵弾性率の差を任意に変化させることができ、要求さ
れる範囲の貯蔵弾性率を得ることが容易となる。
は、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、などのオレ
フィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系
樹脂、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレートな
どのアクリレート系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビ
ニリデンなどの塩素含有樹脂、ポリアクリロニトリル系
樹脂、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキサイド、
ポリプロピレンオキサイド等のポリエーテル系樹脂、ジ
エン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系
樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹
脂、及びこれらの共重合体などであり、これらの1種類
又は2種類以上を用いることができる。好ましくは、エ
チレン/酢酸ビニル共重合体、エチレン/アルキル(メ
タ)アクリレート共重合体、エチレン/ビニルアルコー
ル共重合体、ポリエチレン、ポリスチレン、エンジニア
リングプラスチック類、例えばポリオキシメチレン、ポ
リカーボネート、ポリアルキレンテレフタレート、ポリ
アミド、ポリフェニレンエーテル、ポリイミド等、及び
液晶ポリマー、例えば芳香族ポリエステル等の1種又は
2種以上の組み合わせである。もっとも好ましい熱可塑
性樹脂はエチレン/酢酸ビニル共重合体である。エチレ
ン/酢酸ビニル共重合体は柔軟性に優れ、押出成形が容
易であり、また、ワックスと併用する場合にはワックス
との相溶性が良く、成形材料が容易に均質化され、安定
した可塑性、流動性及び形状保持性が発現される。
ない場合は無機物質粉末100重量部に対して、好まし
くは18〜35重量部、さらに好ましくは20〜31重
量部、もっとも好ましくは22〜29重量部の範囲で添
加される。
スは、好ましくは融点が40〜80℃の範囲のワックス
である。好ましいワックスの種類は、例えばパラフィン
ワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレ
ンワックス、モンタン酸ワックス、脂肪酸アミド系ワッ
クス、脂肪酸エステル系ワックス、複合エステル系ワッ
クス、高級アルコール系ワックス、グリセリン脂肪酸エ
ステル系ワックス、カルナバワックス、ライスワックス
等の1種又は2種以上の組み合わせであるが、パラフィ
ンワックスがより好ましい。融点又は軟化点の異なる2
種以上のワックスを組み合わせて用いることがさらに好
ましい。融点又は軟化点の異なるワックスを2種類以上
組み合わせることにより、押出成形温度及び20℃にお
いて要求される貯蔵弾性率を容易に達成することができ
る。
用しない場合は、無機物質粉末100重量部に対して、
好ましくは18〜35重量部、さらに好ましくは20〜
31重量部、もっとも好ましくは22〜29重量部であ
る。
において、熱可塑性樹脂とワックスとの合計の添加量は
無機物質粉末100重量部に対して、好ましくは18〜
35重量部、さらに好ましくは20〜31重量部、最も
好ましくは22〜29重量部である。
ることが好ましい。脂肪酸は、無機物質粉末と成形助剤
成分との濡れ性を向上させることができる。本発明に用
いられる脂肪酸は、飽和脂肪酸でも不飽和脂肪酸でもよ
く、1価脂肪酸でも多価脂肪酸でもよい。好ましい脂肪
酸は炭素数が4〜30の脂肪酸であって、例えばステア
リン酸、オレイン酸、パルミチン酸などが好ましい。本
発明の組成物には、目的に応じてその他の成分、例えば
合成油、カップリング剤、分散剤、潤滑剤などを加える
こともできる。
前記成形用組成物の主成分を構成するものであって、成
形用組成物が成形、脱脂、焼成された後に、例えば触媒
の担体やフィルターとして機能するものである。無機物
質粉末は、当業者であれば用途に応じて適切に選択する
ことができ、特に制限はないが、例えばセラミックス粉
末や金属粉末などが好ましい。セラミックス粉末の好適
な例は、コージェライト粉末、アルミナ粉末、ムライト
粉末等の酸化物粉末、窒化珪素粉末、窒化アルミニウム
粉末等の窒化物粉末、炭化珪素粉末等の炭化物粉末など
であり、これらの中でもコージェライト粉末は、熱膨張
が小さく、触媒の担体などの特に薄肉化が要求される用
途に使用されるため好ましい。金属粉末の好適な例は、
Fe、Cr、Ni、Al等の粉末である。無機物質粉体
の好ましい平均粒子径は1〜10μmである。粒子径が
大きすぎると、薄肉品の押出成形が困難になるという欠
点が生じ、粒子径が小さすぎると、成形助剤の添加率が
多く必要になるという欠点が生じる。
うな成形助剤と無機物質粉末とを均一に混合及び/又は
混練することにより得られるが、混合及び/又は混練の
方法に特に制限はなく、当業者が従来使用している方法
を用いることができる。例えば、無機物質粉末と成形助
剤成分とを混合機で混合し、加圧混練機などの混練機で
混練する方法、又は前記混合物を2軸混練機で混練し直
接押出成形品を得る方法などがある。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
を使用した。 ワックスA:融点が60℃のパラフィンワックス ワックスB:融点が47℃のパラフィンワックス EVA:エチレン/酢酸ビニル比=81/19、(分子
量 約20000)のエチレン/酢酸ビニル共重合体 オレイン酸:片山化学株式会社製オレイン酸 コージェライト粉末:コージェライト粉末、粒子径2〜
10μm メチルセルロース:信越化学株式会社製メチルセルロー
ス 水
ックス、EVA及びオレイン酸から成る成形助剤成分
が、コージェライト粉末100重量部に対して28.5
重量部添加され、加圧混練機にて100℃で2時間混練
されて組成物が得られた。
量%に対して3重量%のオレイン酸、14重量%のメチ
ルセルロース及び83重量%の水から成る成形助剤成分
が、コージェライト粉末100重量部に対して36.0
重量部添加され、加圧混練機にて20℃で2時間混練さ
れて組成物が得られた。
較例1で得られた組成物の貯蔵弾性率を測定した。結果
を図1に示す。実施例1〜4の組成物は、20℃付近に
おいて108Paを超える高い貯蔵弾性率を示し、温度
の上昇により貯蔵弾性率が急激に低下し、各々の押出成
形温度において3×105〜107Paの間の貯蔵弾性率
を示した。比較例1の組成物は測定温度範囲においてほ
ぼ一定の貯蔵弾性率を示した。20℃及びそれぞれの押
出成形温度における貯蔵弾性率の値を表2に示す。ま
た、図1に、実施例1〜4及び比較例1で得られた組成
物の温度と貯蔵弾性率の関係を示した。
1で得られた組成物の押出成形が150kg/cm2の
圧力条件で行われ、ハニカム成形体が得られた。すべて
の組成物は、押出温度において良好な流動性を示し、特
に問題なく押出すことができた。押出後、30分間放置
され常温まで冷却された。この成形体の真円度が測定さ
れた。真円度は、3次元形状測定機により測定された。
を調べた。結果を表3に示す。実施例1〜4の組成物は
非常に良好な真円度を示し、成形体の変形もほとんど見
られなかった。一方、比較例1の成形品は、真円度も悪
く、成形体の変形も見られた。
は、押出成形時における高い流動性と良好な形状保持性
を有し、構造的に強度が小さいと考えられる成形加工
品、例えば薄肉品や小径品などの成形、特にハニカム構
造体の成形に好適に用いることができる。また、常温に
おける押出成形品の強度が充分であり、後工程において
取扱い易い成形品が得られる。
貯蔵弾性率の関係を示すグラフである。
Claims (7)
- 【請求項1】 成形助剤成分を含有する無機物質粉末の
押出成形用組成物であって、押出成形温度における前記
押出成形用組成物の貯蔵弾性率が3×105Pa以上、
107Pa以下であり、かつ20℃における貯蔵弾性率
が3×107Pa以上であることを特徴とする押出成形
用組成物。 - 【請求項2】 押出成形温度における前記押出成形用組
成物の貯蔵弾性率が5×105Pa以上、7×106Pa
以下であり、かつ20℃における貯蔵弾性率が108P
a以上であることを特徴とする請求項1に記載の押出成
形用組成物。 - 【請求項3】 前記成形助剤がワックス及び/又は熱可
塑性樹脂及び/又は脂肪酸を含有することを特徴とする
請求項1又は2に記載の押出成形用組成物。 - 【請求項4】 前記ワックスがパラフィンワックスであ
ることを特徴とする請求項3に記載の押出成形用組成
物。 - 【請求項5】 前記熱可塑性樹脂がエチレン/酢酸ビニ
ル共重合体であることを特徴とする請求項3に記載の押
出成形用組成物。 - 【請求項6】 前記無機物質粉末がセラミックス粉末で
あることを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載
の押出成形用組成物。 - 【請求項7】 前記セラミック粉末がコージェライト粉
末であることを特徴とする請求項5に記載の押出成形用
組成物。
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- 2001-03-13 JP JP2001070724A patent/JP4628569B2/ja not_active Expired - Fee Related
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