JP2979445B2 - セラミックスの鋳込み成形方法 - Google Patents
セラミックスの鋳込み成形方法Info
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- JP2979445B2 JP2979445B2 JP3258649A JP25864991A JP2979445B2 JP 2979445 B2 JP2979445 B2 JP 2979445B2 JP 3258649 A JP3258649 A JP 3258649A JP 25864991 A JP25864991 A JP 25864991A JP 2979445 B2 JP2979445 B2 JP 2979445B2
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- slurry
- binder
- casting
- mixing
- acrylic emulsion
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はセラミックスの鋳込み成
形法に関し、特にバインダーとしてアクリルエマルジョ
ンを添加したセラミックス粉末スラリーを用いるセラミ
ックスの鋳込み成形方法に関するものである。
形法に関し、特にバインダーとしてアクリルエマルジョ
ンを添加したセラミックス粉末スラリーを用いるセラミ
ックスの鋳込み成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】鋳込み成形法は、複雑な形状のセラミッ
クス成形体を作製することができ、このため、ガスター
ビン部品のような、プレスを用いて成形することができ
ないセラミックス製品の製作にとって非常に有用な成形
方法である。
クス成形体を作製することができ、このため、ガスター
ビン部品のような、プレスを用いて成形することができ
ないセラミックス製品の製作にとって非常に有用な成形
方法である。
【０００３】セラミックス粉末スラリーのバインダーと
しては、従来、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やカル
ボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が用いられてきた
が、これらは水溶性のバインダーであり、水溶性のバイ
ンダーを用いたスラリーを鋳込み成形法に適用した場
合、石膏型に水が吸収される際にバインダーも同時に移
行し、石膏型が目詰まりを起こし、石膏型の再使用が不
可能となるといった問題があった。
しては、従来、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やカル
ボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）が用いられてきた
が、これらは水溶性のバインダーであり、水溶性のバイ
ンダーを用いたスラリーを鋳込み成形法に適用した場
合、石膏型に水が吸収される際にバインダーも同時に移
行し、石膏型が目詰まりを起こし、石膏型の再使用が不
可能となるといった問題があった。
【０００４】また、特に非酸化物セラミックスは、窒
素、アルゴンといった非酸化雰囲気中で焼結するので、
非揮発性バインダー、特にＣＭＣの場合不完全燃焼によ
る灰分が残留し、焼結体特性に悪影響を及ぼす問題があ
った。
素、アルゴンといった非酸化雰囲気中で焼結するので、
非揮発性バインダー、特にＣＭＣの場合不完全燃焼によ
る灰分が残留し、焼結体特性に悪影響を及ぼす問題があ
った。
【０００５】上記のような理由で、鋳込み成形用のセラ
ミックススラリーのバインダーとしてはアクリルエマル
ジョンがよく用いられている。
ミックススラリーのバインダーとしてはアクリルエマル
ジョンがよく用いられている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、バイン
ダーとしてアクリルエマルジョンをスラリー作成時に添
加すると、スラリー混合中にエマルジョンが破壊され、
スラリー粘度が増加し、結果として成形体に亀裂や充填
不足が生じる等の問題があった。そこで、アクリルエマ
ルジョンだけを後から添加し、ミルにより短時間混合す
ることが行われていた。しかしこの場合にはバインダー
添加の工程が増えるばかりでなく、ミルによる急激な混
合のためにやはりエマルジョンの破壊が起こり、バイン
ダー混合時間の管理が困難であった。
ダーとしてアクリルエマルジョンをスラリー作成時に添
加すると、スラリー混合中にエマルジョンが破壊され、
スラリー粘度が増加し、結果として成形体に亀裂や充填
不足が生じる等の問題があった。そこで、アクリルエマ
ルジョンだけを後から添加し、ミルにより短時間混合す
ることが行われていた。しかしこの場合にはバインダー
添加の工程が増えるばかりでなく、ミルによる急激な混
合のためにやはりエマルジョンの破壊が起こり、バイン
ダー混合時間の管理が困難であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は、鋳
込み成形用に適したセラミックススラリーを作成するた
めの好適なバインダーの添加方法について種々検討した
結果、鋳込み成形工程の際のスラリーの真空脱泡時にバ
インダーを添加混合することにより上記の問題を解決し
た。
込み成形用に適したセラミックススラリーを作成するた
めの好適なバインダーの添加方法について種々検討した
結果、鋳込み成形工程の際のスラリーの真空脱泡時にバ
インダーを添加混合することにより上記の問題を解決し
た。
【０００８】すなわち、本発明は、バインダーとしてア
クリルエマルジョンを添加したセラミックス粉末スラリ
ーを用いる鋳込み成形法において、バインダーの混合を
真空脱泡タンクで攪拌することにより行うことを特徴と
するセラミックスの鋳込み成形方法である。
クリルエマルジョンを添加したセラミックス粉末スラリ
ーを用いる鋳込み成形法において、バインダーの混合を
真空脱泡タンクで攪拌することにより行うことを特徴と
するセラミックスの鋳込み成形方法である。
【０００９】鋳込み成形においてスラリーを型内の流し
込む際に、スラリー内部に気泡が含有されていると、焼
結後まで気泡が消滅せず、破壊の起点となってセラミッ
クス焼結体の強度が低下する。そのため、鋳込み成形で
スラリーを型に流し込む前に、脱泡装置によりスラリー
に含有されている気泡を脱泡する工程が要求されてい
る。
込む際に、スラリー内部に気泡が含有されていると、焼
結後まで気泡が消滅せず、破壊の起点となってセラミッ
クス焼結体の強度が低下する。そのため、鋳込み成形で
スラリーを型に流し込む前に、脱泡装置によりスラリー
に含有されている気泡を脱泡する工程が要求されてい
る。
【００１０】一般的に、スラリーの脱泡装置は、スラリ
ーを減圧可能な容器内部に封入し、容器内部の圧力を低
下させるとともに、容器内に配設されたプロペラ等の攪
拌装置によりスラリーを攪拌して脱泡を行なう。
ーを減圧可能な容器内部に封入し、容器内部の圧力を低
下させるとともに、容器内に配設されたプロペラ等の攪
拌装置によりスラリーを攪拌して脱泡を行なう。
【００１１】本発明においては、この脱泡工程において
バインダーを添加し、容器内に配設されたプロペラによ
り攪拌混合を行うもので、これによってミル混合におけ
るエマルジョンの破壊が回避されるとともにバインダー
混合工程を簡略化できる。
バインダーを添加し、容器内に配設されたプロペラによ
り攪拌混合を行うもので、これによってミル混合におけ
るエマルジョンの破壊が回避されるとともにバインダー
混合工程を簡略化できる。
【００１２】本発明において、真空発泡タンクにおける
バインダーの攪拌混合時間は 1〜10時間が好ましく、 1
時間未満では十分な混合効果が得られず、一方10時間を
超えるとエマルジョンの破壊がおこり、粘度が増加する
ため好ましくない。
バインダーの攪拌混合時間は 1〜10時間が好ましく、 1
時間未満では十分な混合効果が得られず、一方10時間を
超えるとエマルジョンの破壊がおこり、粘度が増加する
ため好ましくない。
【００１３】また、バインダーの添加量はスラリー中の
セラミックス粉末100重量部に対してアクリルエマルジ
ョン中のバインダー重量として 1〜10重量部が好まし
い。 1重量部未満では、十分な強度が得られず、一方10
重量部を超えると脱バインダーに要する時間が長くな
り、また、脱バインダー時に成形体に亀裂が生じるおそ
れがある。
セラミックス粉末100重量部に対してアクリルエマルジ
ョン中のバインダー重量として 1〜10重量部が好まし
い。 1重量部未満では、十分な強度が得られず、一方10
重量部を超えると脱バインダーに要する時間が長くな
り、また、脱バインダー時に成形体に亀裂が生じるおそ
れがある。
【００１４】本発明でバインダーとして用いるアクリル
エマルジョンは、従来セラミックスの鋳込み成形用バイ
ンダーとして市販されているもので、例えば三井東圧
（株）製WA-320を挙げることができる。
エマルジョンは、従来セラミックスの鋳込み成形用バイ
ンダーとして市販されているもので、例えば三井東圧
（株）製WA-320を挙げることができる。
【００１５】アクリルエマルジョンの重合度は 5万〜10
0 万が好ましい。 5万未満では十分な強度が得られず、
一方 100万以上ではスラリーの粘度が増加し、結果とし
て成形体に亀裂や充填不足が生じるので好ましくない。
0 万が好ましい。 5万未満では十分な強度が得られず、
一方 100万以上ではスラリーの粘度が増加し、結果とし
て成形体に亀裂や充填不足が生じるので好ましくない。
【００１６】本発明におけるセラミックス粉末として
は、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、
サイアロン等があるが、これらのセラミックス粉末を主
成分とし、特性改善のために、他の材料が含まれていて
も差し支えなく、これも本発明に包含されるものであ
る。他の材料としてはセラミックスホイスカー、炭素繊
維等が挙げられる。
は、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、
サイアロン等があるが、これらのセラミックス粉末を主
成分とし、特性改善のために、他の材料が含まれていて
も差し支えなく、これも本発明に包含されるものであ
る。他の材料としてはセラミックスホイスカー、炭素繊
維等が挙げられる。
【００１７】セラミックス粉末含有スラリーの作成方法
としては慣用の手法に従うことができる。例えば、サイ
アロン粉末の場合、平均粒径 0.2〜1.0 μm 程度のサイ
アロン粉末 100重量部に溶媒（水、有機溶剤等）40重量
部と、解膠剤 0.1〜2.0 重量部を添加、ミルにより混合
してスラリーを作成する。
としては慣用の手法に従うことができる。例えば、サイ
アロン粉末の場合、平均粒径 0.2〜1.0 μm 程度のサイ
アロン粉末 100重量部に溶媒（水、有機溶剤等）40重量
部と、解膠剤 0.1〜2.0 重量部を添加、ミルにより混合
してスラリーを作成する。
【００１８】上記溶媒としては、水、有機溶剤等が用い
られ、また、混合溶媒を使用することもできる。使用す
る有機溶剤の種類は、メタノール、エタノール、イソプ
ロピルアルコール、キシレン、ヘキサン等が挙げられ
る。
られ、また、混合溶媒を使用することもできる。使用す
る有機溶剤の種類は、メタノール、エタノール、イソプ
ロピルアルコール、キシレン、ヘキサン等が挙げられ
る。
【００１９】本発明に用いられる鋳込み成形用スラリー
の粘度は10 poise以下がその目安であり、5 poise 以下
にすることが好ましい。
の粘度は10 poise以下がその目安であり、5 poise 以下
にすることが好ましい。
【００２０】スラリーを用いる鋳込み成形方法及び成形
体の焼成方法は、慣用の方法により行うことができる。
例えば鋳込み成形方法としては、排泥鋳込み、固形鋳込
み、加圧鋳込み、真空鋳込み等の各手段が挙げられ、一
方、得られた成形体の焼結方法としては、常圧焼結法、
ガス圧焼結法、HP、 HIP等である。
体の焼成方法は、慣用の方法により行うことができる。
例えば鋳込み成形方法としては、排泥鋳込み、固形鋳込
み、加圧鋳込み、真空鋳込み等の各手段が挙げられ、一
方、得られた成形体の焼結方法としては、常圧焼結法、
ガス圧焼結法、HP、 HIP等である。
【００２１】
【作用】本発明は、上記したとおりバインダーとしてア
クリルエマルジョンを鋳込み成形工程の直前のスラリー
の真空脱泡時に添加し攪拌混合するもので、従来のミル
混合によるエマルジョンの破壊、粘度の上昇が避けられ
ると共に、バインダー混合工程が簡略化される。
クリルエマルジョンを鋳込み成形工程の直前のスラリー
の真空脱泡時に添加し攪拌混合するもので、従来のミル
混合によるエマルジョンの破壊、粘度の上昇が避けられ
ると共に、バインダー混合工程が簡略化される。
【００２２】
実施例１ 平均粒径 0.5μm のサイアロンSi5.5Al0.5O0.5N7.5(Z=
0.5) の粉末 100重量部及びイオン交換水40重量部を樹
脂製ボールミルに入れ、これに解膠剤としてポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル及びポリカルボン酸
アンモニウムをそれぞれ 0.5重量部添加し、18時間混合
してスラリーを作成した。
0.5) の粉末 100重量部及びイオン交換水40重量部を樹
脂製ボールミルに入れ、これに解膠剤としてポリオキシ
エチレンアルキルフェニルエーテル及びポリカルボン酸
アンモニウムをそれぞれ 0.5重量部添加し、18時間混合
してスラリーを作成した。
【００２３】得られたスラリーにバインダーとして、重
合度40万のアクリルエマルジョン（三井東圧（株）製WA
-320）を固形分換算 8重量部を添加し、真空脱泡タンク
内で2時間攪拌混合し、その後更に 2時間脱泡タンクを
真空引きしてスラリーの脱泡を行った。得られたスラリ
ーの粘度は0.8poiseであった。
合度40万のアクリルエマルジョン（三井東圧（株）製WA
-320）を固形分換算 8重量部を添加し、真空脱泡タンク
内で2時間攪拌混合し、その後更に 2時間脱泡タンクを
真空引きしてスラリーの脱泡を行った。得られたスラリ
ーの粘度は0.8poiseであった。
【００２４】このスラリーをただちに 150×150 ×20mm
の石膏型で鋳込み成形を行ない、 2kg/cm2の成形圧で 3
時間放置して固化させた後石膏型を外し、成形体を20℃
で 3日間乾燥した。得られた成形体は十分な曲げ強度を
有し、その取扱いに問題はなかった。
の石膏型で鋳込み成形を行ない、 2kg/cm2の成形圧で 3
時間放置して固化させた後石膏型を外し、成形体を20℃
で 3日間乾燥した。得られた成形体は十分な曲げ強度を
有し、その取扱いに問題はなかった。
【００２５】得られた成形体を焼結炉に入れ、 450℃で
3時間脱脂した後、1700℃に昇温して 3時間焼結し、密
度が3.2g/cm3の焼結体を得た。脱脂処理、焼結処理によ
る亀裂は認められなかった。
3時間脱脂した後、1700℃に昇温して 3時間焼結し、密
度が3.2g/cm3の焼結体を得た。脱脂処理、焼結処理によ
る亀裂は認められなかった。
【００２６】実施例２、比較例１〜５ 表１に示す重合度のアクリルエマルジョンをそれぞれ表
１の量及び混合時間でで攪拌混合した以外は実施例１と
同様に行なって焼結体を得た。
１の量及び混合時間でで攪拌混合した以外は実施例１と
同様に行なって焼結体を得た。
【００２７】バインダー混合後のスラリー粘度、乾燥成
形体の曲げ強度及び焼結体の亀裂の発生の有無を実施例
１の結果と共に表１に示す。
形体の曲げ強度及び焼結体の亀裂の発生の有無を実施例
１の結果と共に表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】比較例６ 実施例２と同じ配合で、バインダーをスラリー作成時に
ミル内に添加し、15時間混合した。得られたスラリーの
粘度は120poiseに達し、鋳込み成形ができなかった。
ミル内に添加し、15時間混合した。得られたスラリーの
粘度は120poiseに達し、鋳込み成形ができなかった。
【００３０】
【発明の効果】本発明は、上述したとおり、バインダー
としてアクリルエマルジョンをスラリーの脱泡時に添加
し、バインダーの混合を真空脱泡タンクの攪拌混合によ
り行うことで、ミル混合によるエマルジョンの破壊がな
く、且つバインダー混合工程を簡略化することができる
ので、プレス成形では成形することができない複雑な形
状のサイアロン成形品及びその焼結体を亀裂の発生がな
い状態で容易に製造することができる。
としてアクリルエマルジョンをスラリーの脱泡時に添加
し、バインダーの混合を真空脱泡タンクの攪拌混合によ
り行うことで、ミル混合によるエマルジョンの破壊がな
く、且つバインダー混合工程を簡略化することができる
ので、プレス成形では成形することができない複雑な形
状のサイアロン成形品及びその焼結体を亀裂の発生がな
い状態で容易に製造することができる。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−304902（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−176803（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156006（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−64804（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−160671（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B28B 1/26 102
Claims (2)
- 【請求項１】 バインダーとしてアクリルエマルジョン
を添加したセラミックス粉末スラリーを用いる鋳込み成
形法において、バインダーの混合を真空脱泡タンクで攪
拌することにより行うことを特徴とするセラミックスの
鋳込み成形方法。 - 【請求項２】 アクリルエマルジョンの重合度が 5万〜
100 万で、真空脱泡タンク内での攪拌時間が 1〜10時間
である、請求項１に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3258649A JP2979445B2 (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | セラミックスの鋳込み成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3258649A JP2979445B2 (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | セラミックスの鋳込み成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0569424A JPH0569424A (ja) | 1993-03-23 |
| JP2979445B2 true JP2979445B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=17323198
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3258649A Expired - Lifetime JP2979445B2 (ja) | 1991-09-11 | 1991-09-11 | セラミックスの鋳込み成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2979445B2 (ja) |
-
1991
- 1991-09-11 JP JP3258649A patent/JP2979445B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0569424A (ja) | 1993-03-23 |
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