JP2011240618A - Additive for ceramics extrusion molding and composition for ceramics extrusion molding - Google Patents

Additive for ceramics extrusion molding and composition for ceramics extrusion molding Download PDF

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健太郎 三宅
Tatsuya Matsui
龍也 松井
Akinori Ito
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an additive for extrusion molding in manufacturing a ceramics molded product by extrusion molding, and a composition for extrusion molding containing the additive for extrusion molding.SOLUTION: The additive [1] for ceramics extrusion molding contains a polyalkylene glycol fatty acid ester (a) represented by following formula (1) and a 12-22C straight chain unsaturated fatty acid (b), and a mass ratio (a):(b) between the components (a) and (b) is 96:4 to 99:1. In the formula X-O-(AO)n-COR (1): X is a hydrogen atom or COR; COR is a 12-22C straight chain unsaturated fatty acid acyl group; AO is one or more kinds of 2-3C oxyalkylene groups; and n is an average addition number of moles of the oxyalkylene groups and is 5-8. The composition [2] for ceramics extrusion molding contains: a ceramics raw material powder, a binder principally consisting of water-soluble cellulose derivative; water; and the additive for ceramics extrusion molding.

Description

本発明は、セラミックス成形体を押出成形して製造する際の押出成形用添加剤及びその押出成形用添加剤を含有する押出成形用組成物に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to an additive for extrusion when a ceramic molded body is produced by extrusion and an extrusion composition containing the additive for extrusion.

セラミックス成形体の製造方法は、押出成形、射出成形、加圧成形、シート成形などが挙げられる。押出成形は、一定断面形状をもつ製品の成形方法として適しており、押出成形体の具体例としては、DPF(Diesel Particulate Filter)、ハニカム触媒担体などが挙げられる。
DPFやハニカム触媒担体は、ハニカム構造と呼ばれるセル構造を有している。DPFはディーゼル車等の排気ガスに含まれる人体に有害な微粒子を捕獲する機能を持ったフィルターであり、ハニカム触媒担体は排気ガスに含まれる有害なガスを無害なガスに浄化する機能を持った触媒の担体である。
近年の環境負荷低減や欧州で2012年から施行されるEuroVI等のディーゼル車排ガス規制強化に伴い、自動車排ガス用フィルターに使用されているDPFにはより効率よく排気ガス中に含まれる人体に有害な微粒子を捕獲することが求められ、ハニカム触媒担体には、排気ガス中に含まれる有害なガスを無害なガスにする浄化性能を高めるために、触媒と有害ガスをより効率よく反応させる能力が求められている。そのハニカム触媒担体は、排気ガスとの接触面の比表面積が大きくなるほど捕獲機能・触媒と有害ガスが反応する確率が高くなるため、ハニカム構造体のセル壁厚の薄膜化が求められている。
しかし、セル壁厚が薄膜化するにつれて、口金の形状も複雑になるため、成形用組成物の押出速度が低下し、生産性が低下する問題が生じている。そのため、セル壁厚の薄膜化に対応し、生産性を向上させるために、押出速度向上効果のある押出成形用添加剤が押出成形時に不可欠となっている。
Examples of the method for producing the ceramic molded body include extrusion molding, injection molding, pressure molding, and sheet molding. Extrusion molding is suitable as a molding method for products having a constant cross-sectional shape, and specific examples of the extrusion molding include DPF (Diesel Particulate Filter), honeycomb catalyst carrier and the like.
The DPF and the honeycomb catalyst carrier have a cell structure called a honeycomb structure. DPF is a filter that has the function of capturing particulates harmful to the human body contained in exhaust gas of diesel vehicles, etc., and the honeycomb catalyst carrier has the function of purifying harmful gas contained in exhaust gas into harmless gas. It is a catalyst support.
DPFs used in automobile exhaust filters are more harmful to the human body contained in exhaust gas due to the recent reduction of environmental impact and the tightening of exhaust regulations for diesel vehicles such as EuroVI, which will be enforced in Europe in 2012. It is required to capture fine particles, and the honeycomb catalyst carrier is required to have the ability to react the catalyst and harmful gas more efficiently in order to improve the purification performance to make harmful gas contained in exhaust gas harmless. It has been. Since the honeycomb catalyst carrier has a higher probability of the capture function / catalyst and the harmful gas reacting as the specific surface area of the contact surface with the exhaust gas increases, it is required to reduce the cell wall thickness of the honeycomb structure.
However, as the cell wall thickness becomes thinner, the shape of the die becomes more complicated, which causes a problem that the extrusion rate of the molding composition is lowered and the productivity is lowered. Therefore, an additive for extrusion molding that has an effect of improving the extrusion speed is indispensable at the time of extrusion molding in order to cope with the thinning of the cell wall thickness and improve the productivity.

押出速度向上効果のある添加剤として、脂肪酸エステル等の界面活性剤が提案されている(特許文献1)。しかし、脂肪酸エステルを添加するだけでは押出速度向上効果は充分ではなく、親水性の高い脂肪酸エステルを使用すると杯土が使用機器に付着し、付着した杯土を除去する作業が必要となり作業性が低下する、又は原料切り替え時などの異物混入の原因になるといった問題があった。
また、押出速度向上効果のある添加剤として、脂肪酸塩等が提案されている(特許文献2)。しかし、脂肪酸塩等を添加するだけでは押出速度向上効果は充分なものではなく、また、口金から吐出した押出成形物が開放された圧力によって膨らむスプリングバック現象が生じる問題もあった。
これらの背景から、混練時の作業性に優れ、押出成形時の成形性に優れ、しかも押出成形時の押出速度向上効果の高い押出成形用添加剤の開発が求められている。
A surfactant such as a fatty acid ester has been proposed as an additive having an effect of improving the extrusion speed (Patent Document 1). However, the effect of improving the extrusion speed is not sufficient only by adding a fatty acid ester. If a fatty acid ester with high hydrophilicity is used, the clay will adhere to the equipment used, and the work of removing the adhered clay will be required, resulting in workability. There has been a problem that it becomes a cause of contamination or foreign matter contamination at the time of material switching.
Further, fatty acid salts and the like have been proposed as additives having an effect of improving the extrusion speed (Patent Document 2). However, the effect of improving the extrusion speed is not sufficient only by adding a fatty acid salt or the like, and there is also a problem that a springback phenomenon occurs in which the extruded product discharged from the die swells due to the release pressure.
From these backgrounds, there is a demand for the development of an additive for extrusion molding that is excellent in workability at the time of kneading, excellent in moldability at the time of extrusion molding, and has a high effect of improving the extrusion speed at the time of extrusion molding.

特開平7−290430号公報JP 7-290430 A 特開2002−293645号公報JP 2002-293645 A

本発明が解決しようとする課題は、セラミックス押出成形時において、作業性、成形性が良く、かつ押出速度向上効果の高いセラミックス押出成形用添加剤、及びその押出成形用添加剤を含有するセラミックス押出成形用組成物を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is that a ceramic extrusion additive having good workability and formability and high extrusion speed improvement effect during ceramic extrusion molding, and ceramic extrusion containing the extrusion molding additive It is to provide a molding composition.

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルに特定量の直鎖不飽和脂肪酸を配合することによって、意外にも、これを押出成形用添加剤として配合したセラミックス押出成形用組成物の作業性や成形性が向上し、押出速度が大きく向上することを見出し、本発明を完成させた。 As a result of intensive investigations to solve the above problems, the present inventors surprisingly incorporated a specific amount of a linear unsaturated fatty acid into a polyalkylene glycol fatty acid ester, thereby surprisingly using this as an additive for extrusion molding. The workability and formability of the blended ceramic extrusion molding composition were improved, and the extrusion speed was greatly improved, and the present invention was completed.

すなわち、本発明は、
[1](a)下記式(1)で示されるポリアルキレングリコール脂肪酸エステルと(b)炭素数12〜22の直鎖不飽和脂肪酸を含有し、その比率が質量比で(a):(b)=96:4〜99:1である、セラミックス押出成形用添加剤、
X−O−(AO)n−COR (1)
(式中、Xは水素原子又はCOR、CORは炭素数12〜22の直鎖不飽和脂肪酸アシル基、AOは炭素数2又は3のオキシアルキレン基の1種又は2種以上を表す。nはオキシアルキレン基の平均付加モル数であって、5〜8を示す。)
[2] セラミックス原料粉体、水溶性セルロース誘導体を主成分とする結合剤、水、及び上記[1]に記載のセラミックス押出成形用添加剤を含有する、セラミックス押出成形用組成物。
[3] セラミックス原料粉体がコージェライトである、上記[2]に記載のセラミックス押出成形用組成物、に関する。
That is, the present invention
[1] (a) a polyalkylene glycol fatty acid ester represented by the following formula (1) and (b) a linear unsaturated fatty acid having 12 to 22 carbon atoms, the ratio of which is (a) :( b ) = 96: 4 to 99: 1, additive for ceramic extrusion,
X-O- (AO) n-COR (1)
(In the formula, X represents a hydrogen atom or COR, COR represents a linear unsaturated fatty acid acyl group having 12 to 22 carbon atoms, and AO represents one or more oxyalkylene groups having 2 or 3 carbon atoms. (The average number of moles added of the oxyalkylene group is 5 to 8.)
[2] A composition for ceramic extrusion, comprising a ceramic raw material powder, a binder mainly composed of a water-soluble cellulose derivative, water, and the additive for ceramic extrusion described in [1] above.
[3] The ceramic extrusion molding composition according to [2], wherein the ceramic raw material powder is cordierite.

本発明の押出成形用添加剤をセラミックス原料粉末と混合した押出成形用組成物は、混練時に混練機へ付着するなどのトラブルが発生し難く、作業性が良好である。また、薄膜の成形物の成形に際しても押出速度が低下することがなく、生産性を向上させることができ、成形物のスプリングバック現象が抑制されて、変形の少ない優れた成形性を達成することができる。 The extrusion molding composition obtained by mixing the extrusion molding additive of the present invention with the ceramic raw material powder is less likely to cause troubles such as adhering to the kneader during kneading and has good workability. In addition, the extrusion speed does not decrease during the molding of thin-film moldings, productivity can be improved, the springback phenomenon of the moldings is suppressed, and excellent moldability with little deformation is achieved. Can do.

本発明は、(a)下記式(1)で示されるポリアルキレングリコール脂肪酸エステルと(b)炭素数12〜22の直鎖不飽和脂肪酸を含むセラミックス押出成形用添加剤である。
X−O−(AO)n−COR (1)
式(1)において、Xは水素原子又はCORであり、CORは炭素数12〜22の直鎖不飽和脂肪酸アシル基を表す。直鎖不飽和脂肪酸の炭素数は12〜22
、好ましくは14〜20、より好ましくは18である。炭素数が12より小さいと、押出速度向上効果が低下するので好ましくない。また、炭素数が22より大きいと疎水性が強くなり、水への溶解性が低下するので好ましくない。詳細は不明であるが、不飽和結合を含有することで、長鎖アルキルでありながら弱い親水性を示し、飽和脂肪酸にオキシアルキレン基を付加しただけでは得られない親水性が得られるものと考えられる。
直鎖不飽和アシル基の由来となる直鎖不飽和脂肪酸としては、例えば、リンデル酸、ツズ酸、フィゼテリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アスクレピン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、ゴンドイン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、リノール酸、ヒラゴ酸、α‐エレオステアリン酸、β‐エレオステアリン酸、プニカ酸、リノレン酸、モロクチ酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、及びイワシ酸などの脂肪酸が挙げられ、これらの1種又は2種以上の混合脂肪酸を用いても良い。好ましくは、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸であり、より好ましくはオレイン酸である。
The present invention is a ceramic extrusion additive containing (a) a polyalkylene glycol fatty acid ester represented by the following formula (1) and (b) a linear unsaturated fatty acid having 12 to 22 carbon atoms.
X-O- (AO) n-COR (1)
In the formula (1), X is a hydrogen atom or COR, and COR represents a linear unsaturated fatty acyl group having 12 to 22 carbon atoms. Carbon number of the linear unsaturated fatty acid is 12-22
, Preferably 14-20, more preferably 18. If the carbon number is less than 12, the effect of improving the extrusion speed is lowered, which is not preferable. On the other hand, when the number of carbon atoms is larger than 22, the hydrophobicity becomes strong and the solubility in water is lowered, which is not preferable. Although details are unknown, it is thought that by containing an unsaturated bond, it shows weak hydrophilicity while being a long-chain alkyl, and hydrophilicity that cannot be obtained simply by adding an oxyalkylene group to a saturated fatty acid is obtained. It is done.
Examples of the linear unsaturated fatty acid from which the linear unsaturated acyl group is derived include, for example, Linderic acid, Tuzic acid, Fizeteric acid, Myristoleic acid, Palmitoleic acid, Petroceric acid, Oleic acid, Elaidic acid, Asclepic acid, Baxen Acid, gadoleic acid, gondoic acid, cetoleic acid, erucic acid, brassic acid, linoleic acid, hiragoic acid, α-eleostearic acid, β-eleostearic acid, punicic acid, linolenic acid, moloctic acid, stearidonic acid, arachidone Examples include acids and fatty acids such as sardine acid, and one or more of these mixed fatty acids may be used. Preferred are palmitoleic acid, oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid, and more preferred is oleic acid.

式(1)において、AOは炭素数2又は3のオキシアルキレン基であり、オキシエチレン基、及びオキシプロピレン基が挙げられ、80モル%以上がオキシエチレン基であると、得られるポリアルキレングリコール脂肪酸エステルの水への溶解性が向上するため好ましい。nはオキシアルキレン基の平均付加モル数であって、5〜8であり、好ましくは6〜7である。nが8を超えると、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルの押出速度向上効果が低下するので好ましくない。nが5より小さいと、疎水性が強くなり、水への溶解性が低下するので好ましくない。 In the formula (1), AO is an oxyalkylene group having 2 or 3 carbon atoms, and examples thereof include an oxyethylene group and an oxypropylene group. When 80 mol% or more is an oxyethylene group, the resulting polyalkylene glycol fatty acid This is preferable because the solubility of the ester in water is improved. n is the average number of added moles of the oxyalkylene group, and is 5 to 8, preferably 6 to 7. If n exceeds 8, the effect of improving the extrusion rate of the polyalkylene glycol fatty acid ester decreases, which is not preferable. When n is smaller than 5, the hydrophobicity becomes strong and the solubility in water is not preferable.

式(1)で示されるポリアルキレングリコール脂肪酸エステルは自体公知の方法により製造することができる。例えば、ポリアルキレングリコールと脂肪酸を反応させる方法、ポリアルキレングリコールと脂肪酸ハライドを反応させる方法、ポリアルキレングリコールと脂肪酸エステルを酸触媒下又はアルカリ触媒下でエステル交換反応する方法、脂肪酸にオキシアルキレンを付加させる方法等があるが、ポリアルキレングリコールと脂肪酸を酸触媒下でエステル化反応させる方法が好ましい。
ポリアルキレングリコールと脂肪酸を酸触媒下でエステル化反応を行う際の酸触媒の種類及び使用量は、特に限定されないが、酸触媒としてはメタンスルホン酸又はトルエンスルホン酸が好ましく、使用量はポリアルキレングリコールと脂肪酸の全量100質量部に対して、0.01〜5質量部が好ましい。反応温度は、特に限定されないが、80〜160℃
が好ましく、より好ましくは100〜140℃である。また、反応率を向上させるために、窒素など不活性ガスを吹き込みながら減圧状態にて反応させることが好ましい。圧力は、特に限定されないが、−0.088MPaG以下の減圧(100mmHg以下)とすることが好ましい。
ポリアルキレングリコールと脂肪酸の仕込み量や反応時間は、ポリアルキレングリコールの分子量、使用する脂肪酸の種類等を考慮して、適宜設定することができる。
The polyalkylene glycol fatty acid ester represented by the formula (1) can be produced by a method known per se. For example, a method of reacting a polyalkylene glycol and a fatty acid, a method of reacting a polyalkylene glycol and a fatty acid halide, a method of transesterifying a polyalkylene glycol and a fatty acid ester under an acid catalyst or an alkali catalyst, and adding an oxyalkylene to a fatty acid The method of esterifying a polyalkylene glycol and a fatty acid under an acid catalyst is preferable.
The type and amount of acid catalyst used when the esterification reaction of polyalkylene glycol and fatty acid in the presence of an acid catalyst is not particularly limited, but the acid catalyst is preferably methanesulfonic acid or toluenesulfonic acid, and the amount used is polyalkylene. 0.01-5 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of total amounts of glycol and fatty acid. Although reaction temperature is not specifically limited, 80-160 degreeC
Is more preferable, and it is 100-140 degreeC more preferably. Moreover, in order to improve a reaction rate, it is preferable to make it react in a pressure-reduced state, blowing in inert gas, such as nitrogen. The pressure is not particularly limited, but is preferably a reduced pressure of −0.088 MPaG or less (100 mmHg or less).
The amount of polyalkylene glycol and fatty acid charged and the reaction time can be appropriately set in consideration of the molecular weight of polyalkylene glycol, the type of fatty acid used, and the like.

本発明のセラミックス押出成形用添加剤は、(b)直鎖不飽和脂肪酸を必須とする。直鎖不飽和脂肪酸の炭素数は12〜22
、好ましくは14〜20、より好ましくは18である。炭素数が12より小さいと、押出速度向上効果が低下するので好ましくない。また、炭素数が22より大きいと、粘性が高くなるため、作業性が低下するので好ましくない。
不飽和結合を含有することで、長鎖アルキルでありながら弱い親水性が得られるため好ましい。直鎖不飽和脂肪酸としては、例えば、リンデル酸、ツズ酸、フィゼテリン酸、ミリストレイン酸、パルミトレイン酸、ペトロセリン酸、オレイン酸、エライジン酸、アスクレピン酸、バクセン酸、ガドレイン酸、ゴンドイン酸、セトレイン酸、エルカ酸、ブラシジン酸、リノール酸、ヒラゴ酸、α‐エレオステアリン酸、β‐エレオステアリン酸、プニカ酸、リノレン酸、モロクチ酸、ステアリドン酸、アラキドン酸、イワシ酸などの脂肪酸が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いても良い。好ましくは、パルミトレイン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸であり、より好ましくはオレイン酸である。
The additive for ceramic extrusion molding of the present invention essentially comprises (b) a linear unsaturated fatty acid. Carbon number of the linear unsaturated fatty acid is 12-22
, Preferably 14-20, more preferably 18. If the carbon number is less than 12, the effect of improving the extrusion speed is lowered, which is not preferable. On the other hand, when the number of carbon atoms is larger than 22, the viscosity becomes high, which is not preferable because workability is lowered.
By containing an unsaturated bond, it is preferable because weak hydrophilicity can be obtained while being a long-chain alkyl. Examples of the linear unsaturated fatty acids include, for example, Linderic acid, Tzu acid, Fizeteric acid, Myristoleic acid, Palmitoleic acid, Petrothelic acid, Oleic acid, Elaidic acid, Asclepic acid, Vaxenoic acid, Gadelic acid, Gondoic acid, Cetoleic acid , Erucic acid, brassic acid, linoleic acid, hiragoic acid, α-eleostearic acid, β-eleostearic acid, punicic acid, linolenic acid, moloctic acid, stearidonic acid, arachidonic acid, succinic acid, etc. These 1 type or 2 types or more may be used. Preferred are palmitoleic acid, oleic acid, linoleic acid, and linolenic acid, and more preferred is oleic acid.

(a)と(b)の比率は、質量比で(a):(b)=96:4〜99:1であり、より好ましくは(a):(b)=96:4〜98:2である。(a)と(b)の比率は、(a)ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルに、(b)炭素数12〜22の直鎖不飽和脂肪酸を添加して調製することができる。
脂肪酸とポリアルキレングリコール脂肪酸エステルは、セラミックス原料粉体への作用機構が異なると考えられ、脂肪酸はセラミックス原料粉体に吸着するのに対して、ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルはセラミックス原料粉体に配位すると考えられる。これら二つの作用機構が同時に働くことで相乗効果が得られ、押出速度を高めることができると考えられる。本発明のセラミックス押出成形用添加剤中の(b)の比率が質量比で1未満であると相乗効果が小さく押出速度の向上が充分得られないので好ましくない。また(b)の比率が質量比で4を超えると、混練を続けても押出成形可能な杯土が得られず押出成形物が得られない。
The ratio of (a) and (b) is (a) :( b) = 96: 4 to 99: 1 in mass ratio, more preferably (a) :( b) = 96: 4 to 98: 2. It is. The ratio of (a) and (b) can be prepared by adding (b) a linear unsaturated fatty acid having 12 to 22 carbon atoms to (a) polyalkylene glycol fatty acid ester.
Fatty acid and polyalkylene glycol fatty acid ester are considered to have different mechanisms of action on ceramic raw material powder, while fatty acid is adsorbed on ceramic raw material powder, whereas polyalkylene glycol fatty acid ester is coordinated on ceramic raw material powder. I think that. It is considered that a synergistic effect can be obtained by simultaneously operating these two action mechanisms, and the extrusion speed can be increased. If the ratio of (b) in the additive for ceramic extrusion molding of the present invention is less than 1 in terms of mass ratio, the synergistic effect is small and the extrusion speed cannot be sufficiently improved, which is not preferable. On the other hand, if the ratio of (b) exceeds 4 in mass ratio, no extrudable clay can be obtained even if kneading is continued, and an extruded product cannot be obtained.

本発明のセラミックス押出成形用添加剤の添加方法及び使用形態については特に制限はない。添加方法としては、セラミックス原料粉体に添加してもよいし、混練中に添加してもよく、また杯土調製後に添加してもよい。使用形態については、そのまま用いてもよいし、必要に応じて水で希釈又は乳化してもよく、また、湿潤剤、他の界面活性剤等と併用して用いることも可能である。湿潤剤としては、例えば、エチレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン等が、他の界面活性剤としては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等のオキシアルキレン誘導体、高級アルコールエチレンオキシド付加物、高級アルキルアミンエチレンオキシド付加物、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール等の非イオン性界面活性剤、高級アルコールから誘導したカルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、りん酸エステル塩等のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤が使用可能であり、これらの1種又は2種以上を用いることができる。2種以上の場合の組み合わせについては特に制限は無い。 There is no restriction | limiting in particular about the addition method and usage form of the additive for ceramic extrusion molding of this invention. As an addition method, it may be added to the ceramic raw material powder, may be added during kneading, or may be added after preparing the clay. The usage form may be used as it is, or may be diluted or emulsified with water as necessary, and may be used in combination with a wetting agent, other surfactants, and the like. As the wetting agent, for example, ethylene glycol, dipropylene glycol, glycerin and the like, and as other surfactants, oxyalkylene derivatives such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, higher alcohol ethylene oxide adduct, higher alkylamine ethylene oxide adduct, Nonionic surfactants such as polyoxyethylene polyoxypropylene glycol, anionic surfactants such as carboxylates, sulfonates, sulfates and phosphates derived from higher alcohols, cationic surfactants, amphoteric Surfactant can be used and these 1 type (s) or 2 or more types can be used. There is no restriction | limiting in particular about the combination in the case of 2 or more types.

本発明のセラミックス押出成形用添加剤の添加量は、セラミックス原料粉体100質量部に対して0.1〜15質量部であり、好ましくは1〜10質量部であり、より好ましくは1〜5質量部、さらに好ましくは1〜4質量部である。
本発明に係るセラミックス押出成形用組成物に使用されるセラミックス原料粉体としては、例えば、ケイ素、チタン、ジルコニウム、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化タングステン、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、コージェライト、チタン酸アルミニウム、サイアロン、カオリン、タルク、ゼオライト、水酸化アルミニウム、溶融シリカ、又は石英等が挙げられ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合の組み合わせについては特に制限は無い。好ましくは、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、ムライト、コージェライト、ゼオライトであり、より好ましくはコージェライトである。
The addition amount of the additive for ceramic extrusion molding of the present invention is 0.1 to 15 parts by mass, preferably 1 to 10 parts by mass, more preferably 1 to 5 parts per 100 parts by mass of the ceramic raw material powder. Part by mass, more preferably 1 to 4 parts by mass.
Examples of the ceramic raw material powder used in the ceramic extrusion molding composition according to the present invention include silicon, titanium, zirconium, silicon carbide, boron carbide, titanium carbide, zirconium carbide, tungsten carbide, silicon nitride, boron nitride, Examples include aluminum nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, mullite, cordierite, aluminum titanate, sialon, kaolin, talc, zeolite, aluminum hydroxide, fused silica, or quartz, and one or more of these are used. be able to. There is no restriction | limiting in particular about the combination in the case of using 2 or more types. Preferred are aluminum oxide, zirconium oxide, mullite, cordierite and zeolite, and more preferred is cordierite.

本発明に係るセラミックス押出成形用組成物は、セラミックス原料粉体と前記セラミックス押出成形用添加剤のほか、水溶性セルロース誘導体を主成分とする結合剤、及び水を含有する。
水溶性セルロース誘導体を主成分とする結合剤としては、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルエチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、若しくはカルボキシルメチルセルロースが挙げられる。また、その他の結合剤としてポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキシド、エチレン酢酸ビニル共重合体等が挙げられ、これらを1種又は2種以上を用いることができる。2種以上を用いる場合の組み合わせについては特に制限は無い。
水溶性セルロース誘導体を主成分とする結合剤の添加量は、セラミックス原料粉体100質量部に対して1〜20質量部、好ましくは3〜15質量部であり、水分量は、セラミックス原料粉体100質量部に対して15〜85質量部、好ましくは20〜50 質量部である。
The composition for ceramic extrusion according to the present invention contains, in addition to the ceramic raw material powder and the additive for ceramic extrusion, a binder mainly composed of a water-soluble cellulose derivative and water.
Examples of the binder mainly composed of a water-soluble cellulose derivative include hydroxypropylmethylcellulose, hydroxypropylethylcellulose, hydroxyethylmethylcellulose, methylcellulose, hydroxyethylcellulose, and carboxymethylcellulose. Moreover, polyvinyl alcohol, polyacrylic acid, polyethylene oxide, an ethylene vinyl acetate copolymer, etc. are mentioned as another binder, These can use 1 type (s) or 2 or more types. There is no restriction | limiting in particular about the combination in the case of using 2 or more types.
The addition amount of the binder mainly composed of a water-soluble cellulose derivative is 1 to 20 parts by mass, preferably 3 to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the ceramic raw material powder. It is 15-85 mass parts with respect to 100 mass parts, Preferably it is 20-50 mass parts.

本発明の押出成形用組成物は、例えば、所定量のセラミックス原料粉体と結合剤を均一に混合し、ついで、水とセラミックス押出成形用添加剤を加えて混練することによって得られ、引き続き、ハニカム体等の構造を有する口金を備えた押出機に搬送することによって、所期の構造を有する成形体を得ることができる。
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
The extrusion molding composition of the present invention is obtained, for example, by uniformly mixing a predetermined amount of ceramic raw material powder and a binder, then adding water and a ceramic extrusion additive, and then kneading. By conveying to an extruder provided with a die having a structure such as a honeycomb body, a molded body having an intended structure can be obtained.
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to this.

[杯土(押出成形用組成物)調製方法]
混練機(ニーダーN−5型、(株)石川時鐵工所製)にコージェライト(P)(SS−600、丸ス釉薬合資会社製)、ヒドロキシプロピルメチルセルロース(MC)(メトローズ65SH−4000、信越化学工業(株)製)を入れ、均一になるまで混練し、続いて水(W)(水道水)及び押出成形用添加剤(Ad)を添加し、さらに混練を行い、杯土を調製した。表1に使用比率及び配合質量を示す。この際に、硬度計(CLAY HARDNESS TESTER、日本ガイシ(株)製)を用いて杯土硬度を測定し、杯土硬度が一定の範囲内(11.5±0.5)になっていることを確認した。
[Method for preparing clay (composition for extrusion molding)]
Cordierite (P) (SS-600, manufactured by Marusu Yakugyo Co., Ltd.), hydroxypropyl methylcellulose (MC) (Metroze 65SH-4000, Kneader N-5 type, manufactured by Ishikawa Tokiko Co., Ltd.) (Made by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), knead until uniform, then add water (W) (tap water) and extrusion additive (Ad), and further knead to prepare the clay did. Table 1 shows the use ratio and the blending mass. At this time, the hardness of the earthen earth is measured by using a hardness meter (CLA HARDNESS TESTER, manufactured by NGK Co., Ltd.), and the earthenness hardness is within a certain range (11.5 ± 0.5). It was confirmed.

Figure 2011240618
Figure 2011240618

[押出試験方法]
調製した杯土を押出機(小型土練機SY−05S型、(株)石川時鐵工所製)に投入し、押出試験を行い、押出圧力、押出速度、及び杯土を移送する際の作業性(○:混練機に杯土が付着しない、△:混練機に杯土が付着するが剥がし易い、×:混練機に杯土が付着し剥がし難い)を評価した。また、口金はシート状(5mm×45mm)のものを使用し、スプリングバックの評価として押出成形物の横幅を測定した。押出試験は、押出試験機のスクリュー回転数を一定にするために、押出機のインバーター制御を、周波数30Hzに設定して行った。
押出成形においては、押出圧力が低く、押出速度が速く、横幅の拡幅が小さいことが求められるが、これらの測定値を個別に評価するだけでなく、これらの測定値に基づく成形性の総合評価を、以下の式に従って行った。
同じセラミックス原料粉体を含有する杯土であれば、成形性の数値が小さいほど成形性が優れていることを表す。
[成形性]=[押出圧力(MPa)]/[押出速度(cm/s)]×[横幅(mm)]
[Extrusion test method]
The prepared dough is put into an extruder (small clay kneader SY-05S type, manufactured by Ishikawa Tokiko Co., Ltd.), subjected to an extrusion test, and the extrusion pressure, the extrusion speed, and when transferring the dough. Workability was evaluated (◯: no earthen soil adheres to the kneader, Δ: earthen earth adheres to the kneader but easily peels, x: earthen earth adheres to the kneader and is difficult to remove). Further, the base was a sheet (5 mm × 45 mm), and the lateral width of the extruded product was measured as an evaluation of the spring back. The extrusion test was performed by setting the inverter control of the extruder to a frequency of 30 Hz in order to make the screw rotation speed of the extrusion test machine constant.
In extrusion molding, it is required that extrusion pressure is low, extrusion speed is high, and width expansion is small, but not only these measured values are evaluated individually, but also comprehensive evaluation of formability based on these measured values. Was performed according to the following equation:
If the clay contains the same ceramic raw material powder, the smaller the numerical value of the formability, the better the formability.
[Formability] = [Extrusion pressure (MPa)] / [Extrusion speed (cm / s)] × [Horizontal width (mm)]

[実施例1]
セラミックス押出成形用添加剤(Ad)として質量比で、ポリオキシエチレン(n=7)モノオレエート:オレイン酸=96.5:3.5の配合物を使用した。杯土硬度、作業性、押出圧力、押出速度、横幅、成形性の結果を表2に示す。
[実施例2及び比較例1〜5]
実施例1のセラミックス押出成形用添加剤を、表2に示す(a)ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルと(b)脂肪酸に変更して、押出試験を行った。実施例1の結果と併せて、表2に、使用した(a)ポリアルキレングリコール脂肪酸エステルと(b)脂肪酸の質量比、及び杯土硬度、作業性、押出圧力、押出速度、横幅、成形性の結果を示す。
[Example 1]
As a ceramic extrusion additive (Ad), a blend of polyoxyethylene (n = 7) monooleate: oleic acid = 96.5: 3.5 in mass ratio was used. Table 2 shows the results of the soil hardness, workability, extrusion pressure, extrusion speed, width, and formability.
[Example 2 and Comparative Examples 1-5]
The extrusion test was carried out by changing the additive for ceramic extrusion of Example 1 to (a) polyalkylene glycol fatty acid ester and (b) fatty acid shown in Table 2. In combination with the results of Example 1, Table 2 shows the mass ratio of (a) polyalkylene glycol fatty acid ester and (b) fatty acid used, and the hardness of the clay, workability, extrusion pressure, extrusion speed, width, and formability. The results are shown.

Figure 2011240618
Figure 2011240618

表2中の実施例1と比較例1、及び実施例2と比較例2の比較により、本発明のセラミックス押出成形用添加剤は、(b)の脂肪酸を含有しているため、得られた杯土の硬度は同じであっても、押出速度の向上効果が高くなっており、成形性が優れていることが分かる。
また、実施例1及び2と比較例3の比較により、本発明のセラミックス押出成形用添加剤は(a)のポリアルキレングリコール脂肪酸エステルを含有しているため、押出速度の向上効果が高くなっており、成形性も優れていることが分かる。
さらに実施例1及び2と比較例4の比較により、本発明のセラミックス押出成形用添加剤は不飽和結合を含有する脂肪酸エステルを使用しているので、押出速度の向上効果が高くなっており、成形性も、作業性も優れていることが分かる。
また、比較例5のように、(b)の脂肪酸の質量比が4を超える場合は、混練しても、外観上の変化はみられず、押出可能な杯土が得られなかった。
By comparison between Example 1 and Comparative Example 1 in Table 2 and Example 2 and Comparative Example 2, the ceramic extrusion additive of the present invention was obtained because it contains the fatty acid (b). It can be seen that even if the hardness of the clay is the same, the effect of improving the extrusion speed is high and the moldability is excellent.
Moreover, since the additive for ceramic extrusion molding of this invention contains the polyalkylene glycol fatty acid ester of (a) by comparison with Example 1 and 2 and the comparative example 3, the improvement effect of extrusion rate becomes high. It can be seen that the moldability is also excellent.
Furthermore, by comparison between Examples 1 and 2 and Comparative Example 4, the additive for extrusion extrusion of ceramics of the present invention uses a fatty acid ester containing an unsaturated bond, so that the effect of improving the extrusion rate is high, It can be seen that both formability and workability are excellent.
Further, as in Comparative Example 5, when the mass ratio of the fatty acid (b) exceeded 4, even when kneaded, no change in appearance was observed, and an extrudable clay was not obtained.

Claims (3)

(a)下記式(1)で示されるポリアルキレングリコール脂肪酸エステルと(b)炭素数12〜22の直鎖不飽和脂肪酸を含有し、その比率が質量比で(a):(b)=96:4〜99:1である、セラミックス押出成形用添加剤。
X−O−(AO)n−COR (1)
(式中、Xは水素原子又はCOR、CORは炭素数12〜22の直鎖不飽和脂肪酸アシル基、AOは炭素数2又は3のオキシアルキレン基の1種又は2種以上を表す。nはオキシアルキレン基の平均付加モル数であって、5〜8を示す。)
(A) a polyalkylene glycol fatty acid ester represented by the following formula (1) and (b) a linear unsaturated fatty acid having 12 to 22 carbon atoms, the ratio of which is (a) :( b) = 96 : 4 to 99: 1 additive for ceramic extrusion.
X-O- (AO) n-COR (1)
(In the formula, X represents a hydrogen atom or COR, COR represents a linear unsaturated fatty acid acyl group having 12 to 22 carbon atoms, and AO represents one or more oxyalkylene groups having 2 or 3 carbon atoms. (The average number of moles added of the oxyalkylene group is 5 to 8.)
セラミックス原料粉体、水溶性セルロース誘導体を主成分とする結合剤、水、及び請求項1に記載のセラミックス押出成形用添加剤を含有する、セラミックス押出成形用組成物。 The composition for ceramic extrusion molding containing ceramic raw material powder, the binder which has a water-soluble cellulose derivative as a main component, water, and the additive for ceramic extrusion molding of Claim 1. セラミックス原料粉体がコージェライトである、請求項2に記載のセラミックス押出成形用組成物。



The composition for ceramic extrusion molding according to claim 2, wherein the ceramic raw material powder is cordierite.



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