JP6408410B2 - Manufacturing method of molded body - Google Patents

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本発明は、成形体の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a molded body.

従来より、成形体の製造方法の1つとして、「無機粉体、分散媒、及び、混合により架橋反応が発生する2種類の樹脂前駆体のうちの第1樹脂前駆体(例えば、ポリオール)を含むスラリー前駆体と、前記2種類の樹脂前駆体のうちの硬化剤(ゲル化剤)としての第2樹脂前駆体(例えば、イソシアネート)と、を混合して得られるスラリーを、成形型の成形空間に充填して成形する成形工程」と、「前記成形空間内に充填・成形された前記スラリーを硬化して成形体を得る硬化工程」とを含む、成形体の製造方法が広く知られている(例えば、特許文献1を参照)。通常、この硬化工程は、常圧(大気圧)下にて行われる。   Conventionally, as one method for producing a molded body, “a first resin precursor (for example, a polyol) out of two types of resin precursors in which a crosslinking reaction is generated by mixing with an inorganic powder, a dispersion medium, and the like” A slurry obtained by mixing a slurry precursor containing a second resin precursor (for example, isocyanate) as a curing agent (gelling agent) of the two types of resin precursors is formed into a molding die. Widely known is a method for producing a molded body, including a “molding step of filling and molding in a space” and a “curing step of curing the slurry filled and molded in the molding space to obtain a molded body”. (For example, refer to Patent Document 1). Usually, this hardening process is performed under a normal pressure (atmospheric pressure).

WO2004/035281号公報WO 2004/035281

上記製造方法における硬化工程に要する時間を短くするためには、スラリーの硬化速度(スラリーの粘度の増加勾配)を大きくすればよい。スラリーの硬化速度を大きくするためには、例えば、スラリー中における第1、第2樹脂前駆体の体積濃度を大きくする、或いは、スラリー中における「架橋反応を促進する触媒」の体積濃度を大きくすればよい。   In order to shorten the time required for the curing step in the above production method, the curing rate of the slurry (increase in the viscosity of the slurry) may be increased. In order to increase the curing rate of the slurry, for example, the volume concentration of the first and second resin precursors in the slurry is increased, or the volume concentration of the “catalyst promoting the crosslinking reaction” in the slurry is increased. That's fine.

しかしながら、常圧下で硬化工程が行われる場合、スラリーの硬化速度を大きくすると、硬化工程中において、成形体にクラックが発生し易くなることが判明した。本発明者は、この問題に対処するため日々研究・実験を重ねた。その結果、本発明者は、硬化工程中において成形体にクラックが発生し難くするために有効な条件を見出した。   However, it has been found that when the curing step is performed under normal pressure, if the curing rate of the slurry is increased, cracks are likely to occur in the molded body during the curing step. The present inventor conducted research and experiments every day in order to deal with this problem. As a result, the present inventor has found an effective condition for making it difficult for cracks to occur in the molded body during the curing step.

以上より、本発明は、上述した成形体の製造方法であって、硬化工程中において成形体にクラックが発生し難いものを提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a method for producing the above-described molded body, which is less prone to crack in the molded body during the curing step.

本発明に係る成形体の製造方法は、上述と同じ成形工程と、上述と同じ硬化工程を含む。前記第2樹脂前駆体としてイソシアネートが使用され、前記第1樹脂前駆体としてポリオールが使用されることが好適である。   The method for producing a molded body according to the present invention includes the same molding step as described above and the same curing step as described above. It is preferable that an isocyanate is used as the second resin precursor and a polyol is used as the first resin precursor.

本発明に係る製造方法の特徴は、前記硬化工程において、せん断速度が0.01(s―1)における前記スラリーの粘度が1×10(mPa・s)から1×10(mPa・s)まで上昇するのに要する時間(硬化時間)をΔt(s)とし、前記硬化工程において、せん断速度が0.01(s―1)における前記スラリーの粘度が1×10(mPa・s)から1×10(mPa・s)まで上昇する間に亘って前記成形空間を加圧する圧力(加圧圧力)をP(MPa)としたとき、f(Δt)≦P、ただし、f(Δt)=(6.03/Δt)−0.0123(MPa)、Δt≦450(s)という関係が成立する、ことにある。 The manufacturing method according to the present invention is characterized in that, in the curing step, the viscosity of the slurry at a shear rate of 0.01 (s −1 ) is from 1 × 10 4 (mPa · s) to 1 × 10 7 (mPa · s). ) Is set to Δt (s), and the viscosity of the slurry at a shear rate of 0.01 (s −1 ) is 1 × 10 4 (mPa · s). F (Δt) ≦ P, where f (Δt) ≦ P, where P (MPa) is the pressure (pressurization pressure) for pressurizing the molding space over the period from 1 to 10 × 10 7 (mPa · s). ) = (6.03 / Δt) −0.0123 (MPa) and Δt ≦ 450 (s).

本発明者は、硬化工程において、前記成形空間を常圧(大気圧)に維持するのではなく、前記成形空間を(常圧から)加圧することに着目した。そして、本発明者は、上記関係が成立するように加圧圧力を調整する場合、そうでない場合と比べて、硬化工程中において成形体にクラックが発生し難いこと、を見出した(詳細は後述する)。より具体的には、硬化時間Δtが短いほど(従って、硬化速度が大きいほど)、クラック発生の抑制に必要な加圧圧力が大きいこと、を見出した。   The inventor paid attention to pressurizing (from normal pressure) the molding space instead of maintaining the molding space at normal pressure (atmospheric pressure) in the curing step. Then, the present inventor has found that when the pressure is adjusted so that the above relationship is established, cracks are less likely to occur in the molded body during the curing process than when it is not (details will be described later). To do). More specifically, it has been found that the shorter the curing time Δt (the higher the curing rate), the greater the pressure applied to suppress the occurrence of cracks.

本発明に係る製造方法において、前記混合時における前記スラリー中における前記第2樹脂前駆体の体積濃度が2〜15体積%であること、前記混合時における前記スラリー中における前記第1樹脂前駆体の体積濃度が0.2〜5体積%であること、及び、前記混合時における前記スラリー中における前記分散媒の体積濃度が35〜65体積%であること、が好ましい。   In the manufacturing method according to the present invention, the volume concentration of the second resin precursor in the slurry at the time of mixing is 2 to 15% by volume, and the first resin precursor in the slurry at the time of mixing. The volume concentration is preferably 0.2 to 5% by volume, and the volume concentration of the dispersion medium in the slurry at the time of mixing is preferably 35 to 65% by volume.

また、前記スラリーが、前記架橋反応を促進する触媒を含む場合、前記混合時における前記スラリー中における前記触媒の体積濃度が0.1〜3体積%であること、が好ましい。   Moreover, when the said slurry contains the catalyst which accelerates | stimulates the said crosslinking reaction, it is preferable that the volume concentration of the said catalyst in the said slurry at the time of the mixing is 0.1-3 volume%.

硬化工程における、経過時間と、スラリーの粘度との関係の一例を示したグラフである。It is the graph which showed an example of the relationship between elapsed time and the viscosity of a slurry in a hardening process. 表1の結果を硬化時間Δtと、加圧圧力Pと、の関係で表したグラフである。It is the graph which represented the result of Table 1 by the relationship between hardening time (DELTA) t and the pressurization pressure P. FIG.

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態に係る成形体の製造方法について説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the molded object which concerns on embodiment of this invention is demonstrated, referring drawings.

本実施形態に係る製造方法では、以下の手順によって、成形体(焼成前の状態にあるグリーン成形体)が製造される。この成形体は、後に焼成され、製品として利用され得る。   In the manufacturing method according to the present embodiment, a molded body (a green molded body in a state before firing) is manufactured by the following procedure. This molded body can be fired later and used as a product.

<離型剤塗布>
先ず、成形体を成形するために使用される成形型の内部に形成された成形空間の内壁(成形面、スラリーが接触する凹部の内側面)に、離型剤として、フッ素系離型剤を有機溶剤で分散させたものを塗布する。塗布方法は周知の手法の中から適宜選択され得る。塗布後、有機溶剤は直ちに揮発し、この結果、成形面にフッ素系離型剤が固着される。これにより、離型の際、成形体の残渣が成形型の成形面に付着・残存し難くなる。従って、型の離型の際の成形体の表面の破損を抑制することができる。加えて、型の成形面に成形体の残渣が付着・残存していても、これを容易に除去できる。
<Applying release agent>
First, a fluorine-based mold release agent is used as a mold release agent on the inner wall of the molding space formed inside the mold used to mold the molded body (molding surface, inner surface of the concave portion where the slurry contacts). Apply one dispersed in an organic solvent. The application method can be appropriately selected from known methods. After application, the organic solvent is immediately volatilized, and as a result, the fluoric mold release agent is fixed to the molding surface. Thereby, at the time of mold release, the residue of a molded object becomes difficult to adhere and remain on the molding surface of a shaping | molding die. Therefore, damage to the surface of the molded body during mold release can be suppressed. In addition, even if a molded product residue adheres or remains on the molding surface of the mold, it can be easily removed.

<スラリー調製>
次に、「無機粉体、分散媒、及び、混合により架橋反応が発生する2種類の樹脂前駆体のうちの第1樹脂前駆体を含むスラリー前駆体」と、「2種類の樹脂前駆体のうちの硬化剤としての第2樹脂前駆体」と、を混合して、スラリーの調製を行う。スラリーには、必要に応じて分散助剤、触媒が含まれる。
<Slurry preparation>
Next, “a slurry precursor containing a first resin precursor out of two types of resin precursors that undergo a crosslinking reaction by mixing with an inorganic powder, a dispersion medium” and “two types of resin precursors” A second resin precursor as a curing agent among them is mixed to prepare a slurry. The slurry contains a dispersion aid and a catalyst as necessary.

スラリーとしては、例えば、無機粉体として、ジルコニア粉末100重量部、分散媒として、脂肪族多価エステルと多塩基酸エステルの混合物27重量部、第1樹脂前駆体として、エチレングリコール(ポリオール)0.3重量部、第2樹脂前駆体(硬化剤、ゲル化剤)として、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート5.3重量部、分散助剤として、ポリカルボン酸系共重合体3重量部、触媒として、6−ジメチルアミノ−1−ヘキサノール0.05重量部、を混合したものが使用され得る。   Examples of the slurry include 100 parts by weight of zirconia powder as inorganic powder, 27 parts by weight of a mixture of aliphatic polyvalent ester and polybasic acid ester as a dispersion medium, and ethylene glycol (polyol) 0 as the first resin precursor. .3 parts by weight, 5.3 parts by weight of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate as a second resin precursor (curing agent, gelling agent), 3 parts by weight of a polycarboxylic acid copolymer as a dispersion aid, catalyst As a mixture, 0.05 part by weight of 6-dimethylamino-1-hexanol may be used.

なお、無機粉体として、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ニッケル、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マンガン、酸化カルシウム、酸化錫、二酸化珪素、酸化イットリウム、酸化コバルト、酸化銅、酸化ランタン、酸化セリウム、酸化クロム、酸化チタン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等のような焼成により所望の組成を有するセラミックスを構成するための金属化合物や、窒化珪素、窒化チタン、窒化アルミニウム等の窒化物や、炭化ケイ素、炭化チタン等の炭化物、ニッケル、パラジウム、白金、金、銀、銅、タングステン、モリブデンやこれらの合金からなる粉末等が使用され得る。これらの無機粉末は、1種単独で用いられても良く、或いは、2種類以上が組み合わされて使用されてもよい。分散媒として、アルコール類(メタノール、エタノール、イソピルアルコール、ブタノール、2−エチルヘキサノール等)、エーテル類(2−メトキシエタノール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレンエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等)、ケトン類(アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等)、エステル類(酢酸エチル、酢酸ブチル、グルタル酸ジメチル、トリアセチン、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等)、炭化水素類(トルエン、キシレン、シクロヘキサン等)、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド、スルフォラン等の有機溶剤が使用されてもよい。これらの分散媒は、1種単独で用いられても良く、或いは、2種類以上が組み合わされて使用されてもよい。架橋反応によって得られる樹脂バインダとして、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂などが使用されてもよい。即ち、第1、第2樹脂前駆体として、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂などの前駆体が使用されてもよい。分散助剤として、ポリカルボン酸系共重合体、ソルビタン系エステル、ポリカルボン酸塩、ポリグリセリン脂肪酸エステル、リン酸エステル塩系共重合体、スルホン酸塩系共重合体、3級アミンを有するポリウレタンポリエステル系共重合体などの有機化合物が使用されてもよい。触媒として、6−ジメチルアミノ−1−ヘキサノール、トリエチレンジアミン、ヘキサンジアミンなどのアミン化合物が使用されてもよい。   As inorganic powders, zirconium oxide, aluminum oxide, silicon oxide, nickel oxide, iron oxide, zinc oxide, manganese oxide, calcium oxide, tin oxide, silicon dioxide, yttrium oxide, cobalt oxide, copper oxide, lanthanum oxide, oxidation Metal compounds for forming ceramics having a desired composition by firing such as cerium, chromium oxide, titanium oxide, barium titanate, strontium titanate, nitrides such as silicon nitride, titanium nitride, aluminum nitride, Carbides such as silicon carbide and titanium carbide, powders made of nickel, palladium, platinum, gold, silver, copper, tungsten, molybdenum, and alloys thereof may be used. These inorganic powders may be used alone or in combination of two or more. As dispersion media, alcohols (methanol, ethanol, isopropyl alcohol, butanol, 2-ethylhexanol, etc.), ethers (2-methoxyethanol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene ether, diethylene glycol) Monobutyl ether, etc.), ketones (acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, diisobutyl ketone, etc.), esters (ethyl acetate, butyl acetate, dimethyl glutarate, triacetin, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monobutyl ether acetate, diethylene glycol mono) Ethyl ether acetate, diethylene glycol monobutyl ether Acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate), hydrocarbons (toluene, xylene, cyclohexane, etc.), N- methyl-2-pyrrolidone, N, N- dimethylformamide, organic solvents may be used, such as sulfolane. These dispersion media may be used individually by 1 type, or may be used in combination of 2 or more types. As the resin binder obtained by the crosslinking reaction, a phenol resin, a urethane resin, an acrylic resin, a polyester resin, a melamine resin, a urea resin, an alkyd resin, or the like may be used. That is, precursors such as phenol resin, urethane resin, acrylic resin, polyester resin, melamine resin, urea resin, and alkyd resin may be used as the first and second resin precursors. Polyurethane having polycarboxylic acid copolymer, sorbitan ester, polycarboxylate, polyglycerin fatty acid ester, phosphate ester salt copolymer, sulfonate copolymer, tertiary amine as dispersing aid Organic compounds such as polyester copolymers may be used. As the catalyst, amine compounds such as 6-dimethylamino-1-hexanol, triethylenediamine, and hexanediamine may be used.

第1樹脂前駆体に使用され得るポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリトリトール、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。   Examples of polyols that can be used for the first resin precursor include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, polyethylene glycol, poly Examples include tetramethylene ether glycol and polypropylene glycol.

第2樹脂前駆体に使用され得るイソシアネートとしては、例えば、MDI(4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート)系イソシアネート(樹脂)、HDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)系イソシアネート(樹脂)、TDI(トリレンジイソシアネート)系イソシアネート(樹脂)、IPDI(イソホロンジイソシアネート)系イソシアネート(樹脂)、イソチオシアネート(樹脂)、あるいはこれらの変性物等が挙げられる。   Examples of isocyanates that can be used for the second resin precursor include MDI (4,4′-diphenylmethane diisocyanate) isocyanate (resin), HDI (hexamethylene diisocyanate) isocyanate (resin), and TDI (tolylene diisocyanate). Examples thereof include isocyanate (resin), IPDI (isophorone diisocyanate) -based isocyanate (resin), isothiocyanate (resin), and modified products thereof.

<成形工程>
次に、成形型を取り巻く雰囲気が室温、且つ常圧(大気圧)に維持された状態において、成形型の導入口から、調製したスラリーが成形型の成形空間内に注入・充填される。このスラリー注入は、スラリーの調製後、直ちに開始される。上述した架橋反応(即ち、スラリーの硬化)がスラリーの調製後直ちに開始されるからである。
<Molding process>
Next, in a state where the atmosphere surrounding the mold is maintained at room temperature and normal pressure (atmospheric pressure), the prepared slurry is injected and filled into the molding space of the mold from the inlet of the mold. This slurry injection is started immediately after the slurry is prepared. This is because the above-described crosslinking reaction (that is, curing of the slurry) is started immediately after the slurry is prepared.

<硬化工程>
次に、成形空間内に充填・成形されたスラリーが硬化される。硬化工程では、成形型を取り巻く雰囲気(従って、スラリーが充填されている成形空間)が、室温に維持される一方で、(常圧から)加圧される。以下、常圧からの圧力の増加分を「加圧圧力P」と呼ぶ。加圧圧力Pの大きさについては、後に詳述する。
<Curing process>
Next, the slurry filled and molded in the molding space is cured. In the curing step, the atmosphere surrounding the mold (and hence the molding space filled with the slurry) is maintained at room temperature while being pressurized (from atmospheric pressure). Hereinafter, the increase in pressure from the normal pressure is referred to as “pressurized pressure P”. The magnitude of the pressure P will be described later in detail.

図1は、硬化工程における、スラリーの充填完了からの経過時間(min)と、せん断速度が0.01(s―1)におけるスラリーの粘度(mPa・s)と、の関係の一例を示す。図1から理解できるように、一般に、架橋反応によって得られる樹脂バインダを含むスラリーの粘度は、1×10未満から1×10までは、急激に増大し、その後の一定期間に亘って1×10近傍に維持され、その後、緩やかに増大していく。 FIG. 1 shows an example of the relationship between the elapsed time (min) from the completion of slurry filling and the viscosity (mPa · s) of the slurry at a shear rate of 0.01 (s −1 ) in the curing step. As can be understood from FIG. 1, generally, the viscosity of the slurry containing the resin binder obtained by the cross-linking reaction increases rapidly from less than 1 × 10 4 to 1 × 10 7, and is 1 over a certain period thereafter. It is maintained in the vicinity of × 10 7 and then gradually increases.

以下、せん断速度が0.01(s―1)におけるスラリーの粘度(mPa・s)が、1×10から1×10まで上昇するのに要する時間を「硬化時間Δt(s)」と定義する。スラリーの硬化速度(スラリーの粘度の増加勾配)が大きいほど、硬化時間Δtが短くなる。スラリーの硬化速度を大きくする(従って、硬化時間Δtを短くする)ためには、例えば、スラリー中における第1、第2樹脂前駆体の体積濃度を大きくする、或いは、スラリー中における「架橋反応を促進する触媒」の体積濃度を大きくすればよい。 Hereinafter, the time required for the viscosity (mPa · s) of the slurry at a shear rate of 0.01 (s −1 ) to rise from 1 × 10 4 to 1 × 10 7 is referred to as “curing time Δt (s)”. Define. The curing time Δt becomes shorter as the curing speed of the slurry (increase in the viscosity of the slurry) increases. In order to increase the curing rate of the slurry (thus shortening the curing time Δt), for example, the volume concentration of the first and second resin precursors in the slurry is increased, or “crosslinking reaction in the slurry is performed. The volume concentration of the “promoting catalyst” may be increased.

硬化工程では、少なくともこの硬化時間Δtの期間に亘って、成形空間が加圧される。成形空間の加圧は、硬化時間Δtの期間の開始前から既に開始されてもよいし、硬化時間Δtの期間の終了後もなお継続されてもよい。   In the curing step, the molding space is pressurized for at least the period of the curing time Δt. The pressurization of the molding space may be started before the start of the curing time Δt, or may be continued even after the end of the curing time Δt.

この硬化工程は、成形空間に充填されているスラリーが固化するまで継続される。ここで、「固化」とは、上述した架橋反応、或いは、分散媒の揮発によって成形体の形状が保持されること、を指す。具体的には、例えば、「スラリーの固化」とは、「スラリーの粘度(mPa・s)が、5×10以上の状態」を指す。この硬化工程が終了すると、スラリーが成形空間内で固化されて成形体となる。 This curing process is continued until the slurry filled in the molding space is solidified. Here, “solidification” means that the shape of the molded body is maintained by the above-described crosslinking reaction or by volatilization of the dispersion medium. Specifically, for example, “solidification of slurry” refers to “a state where the viscosity (mPa · s) of the slurry is 5 × 10 7 or more”. When this curing step is completed, the slurry is solidified in the molding space to form a molded body.

<離型>
次に、成形型の成形空間内にて形成された成形体から成形型が取り除かれる(離型)。
<Release>
Next, the mold is removed from the molded body formed in the molding space of the mold (mold release).

<最終乾燥>
最後に、離型後の成形体が、100℃に設定されたオーブンに載せて180分間加熱される。この最終乾燥工程により、架橋反応、及び分散媒の揮発が更に進み、成形体の強度がより一層大きくなる。これにより、成形体の取り扱いが容易となる。なお、この最終乾燥は省略可能である。以上、本発明の実施形態に係る成形体の製造方法について説明した。
<Final drying>
Finally, the molded body after release is placed in an oven set at 100 ° C. and heated for 180 minutes. By this final drying process, the crosslinking reaction and the volatilization of the dispersion medium further progress, and the strength of the molded body is further increased. Thereby, handling of a molded object becomes easy. This final drying can be omitted. In the above, the manufacturing method of the molded object which concerns on embodiment of this invention was demonstrated.

(クラックの発生防止のための硬化工程における加圧)
上述したように、硬化時間Δtを短くするためには、スラリーの硬化速度を大きくすればよい。しかしながら、成形空間を常圧(大気圧)に維持した状態で硬化工程が行われる場合、スラリーの硬化速度を大きくすると、硬化工程中において、成形体にクラックが発生し易くなることが判明した。
(Pressurization in the curing process to prevent cracks)
As described above, in order to shorten the curing time Δt, the slurry curing rate may be increased. However, when the curing process is performed in a state where the molding space is maintained at normal pressure (atmospheric pressure), it has been found that if the curing rate of the slurry is increased, cracks are likely to occur in the molded body during the curing process.

本発明者は、この問題に対処するため、硬化工程において、成形空間を常圧に維持するのではなく、成形空間を(常圧から)加圧することに着目した。そして、本発明者は、硬化工程における成形体のクラックの発生の有無が、硬化時間Δt、及び、加圧圧力Pと強い相関があることを見出した。以下、このことを確認した試験について説明する。   In order to cope with this problem, the present inventor paid attention to pressurizing the molding space (from normal pressure) instead of maintaining the molding space at normal pressure in the curing step. And this inventor discovered that the presence or absence of generation | occurrence | production of the crack of the molded object in a hardening process had a strong correlation with hardening time (DELTA) t and the pressurization pressure P. FIG. Hereinafter, a test for confirming this will be described.

(試験)
この試験では、スラリー中の成分、スラリー中の第1樹脂前駆体、第2樹脂前駆体、触媒、及び、分散媒のそれぞれの体積濃度、硬化時間Δt、加圧圧力Pの組み合わせが異なる複数の実施例が検討された。具体的には、表1に示すように、13種類の実施例が検討された。各実施例のサンプル数は200であった。各実施例において、成形型の成形空間(従って、成形体)の形状は、円柱であり、そのサイズは、直径50mm、高さ5mmであった。また、スラリー中の各成分の体積濃度は、スラリー調製時(混合時)における値である。
(test)
In this test, a plurality of combinations of the components in the slurry, the first resin precursor in the slurry, the second resin precursor, the catalyst, and the volume concentration of each of the dispersion medium, the curing time Δt, and the pressure P are different. Examples were studied. Specifically, as shown in Table 1, 13 types of examples were examined. The number of samples in each example was 200. In each example, the shape of the molding space of the molding die (hence, the molded body) was a cylinder, and the size was 50 mm in diameter and 5 mm in height. The volume concentration of each component in the slurry is a value at the time of slurry preparation (during mixing).

Figure 0006408410
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表1において、スラリーA(実施例No.1〜No.5)として、無機粉体として、酸化ジルコニウム(粒径0.5μm、比表面積7m/g)を100重量部、分散媒として、脂肪族多価エステルと2塩基酸エステルの混合物を28.5重量部、第1樹脂前駆体として、エチレングリコールを1.3重量部、第2樹脂前駆体(硬化剤、ゲル化剤)として、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを7.8重量部、分散助剤として、ポリマレイン酸共重合体を2.0重量部、触媒として、6−ジメチルアミノ−1−ヘキサノールを0.93重量部、を混合したものが使用された。スラリーB(実施例No.6〜No.10)として、無機粉体として、酸化アルミニウム(粒径0.46μm、比表面積 4.3m/g)を100重量部、分散媒として、脂肪族多価エステルと2塩基酸エステルの混合物を24.8重量部、第1樹脂前駆体として、エチレングリコールを3.6重量部、第2樹脂前駆体(硬化剤、ゲル化剤)として、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを11.9重量部、分散助剤として、ポリマレイン酸共重合体を2.0重量部、触媒として、6−ジメチルアミノ−1−ヘキサノールを1.7重量部、を混合したものが使用された。スラリーC(実施例No.11〜No.12)として、無機粉体として、酸化ジルコニウム(粒径0.5μm、比表面積7m/g)を100重量部、分散媒として、脂肪族多価エステルと2塩基酸エステルの混合物を41.5重量部、第1樹脂前駆体として、エチレングリコールを0.13重量部、第2樹脂前駆体(硬化剤、ゲル化剤)として、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを1.43重量部、分散助剤として、ポリマレイン酸共重合体を3.0重量部、触媒として、6−ジメチルアミノ−1−ヘキサノールを0.05重量部、を混合したものが使用された。スラリーD(実施例No.13)として、無機粉体として、酸化ジルコニウム(粒径0.5μm、比表面積7m/g)を100重量部、分散媒として、脂肪族多価エステルと2塩基酸エステルの混合物を27重量部、第1樹脂前駆体として、エチレングリコールを0.2重量部、第2樹脂前駆体(硬化剤、ゲル化剤)として、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートを1.65重量部、分散助剤として、ポリマレイン酸共重合体を2.5重量部、触媒として、6−ジメチルアミノ−1−ヘキサノールを0.02重量部、を混合したものが使用された。 In Table 1, as slurry A (Examples No. 1 to No. 5), inorganic powder, zirconium oxide (particle size 0.5 μm, specific surface area 7 m 2 / g), fat as dispersion medium, fat 28.5 parts by weight of a mixture of an aromatic polyvalent ester and a dibasic acid ester, 1.3 parts by weight of ethylene glycol as a first resin precursor, and 4 parts as a second resin precursor (curing agent, gelling agent) , 4'-diphenylmethane diisocyanate, 7.8 parts by weight, 2.0 parts by weight of polymaleic acid copolymer as a dispersion aid, 0.93 parts by weight of 6-dimethylamino-1-hexanol as a catalyst What was used was used. As slurry B (Examples No. 6 to No. 10), 100 parts by weight of aluminum oxide (particle diameter 0.46 μm, specific surface area 4.3 m 2 / g) as inorganic powder, and as a dispersion medium, 24.8 parts by weight of a mixture of a monovalent ester and a dibasic acid ester, 3.6 parts by weight of ethylene glycol as a first resin precursor, and 4,4 as a second resin precursor (curing agent, gelling agent) A mixture of 11.9 parts by weight of '-diphenylmethane diisocyanate, 2.0 parts by weight of polymaleic acid copolymer as a dispersion aid, and 1.7 parts by weight of 6-dimethylamino-1-hexanol as a catalyst. Was used. As slurry C (Examples No. 11 to No. 12), inorganic powder, zirconium oxide (particle size 0.5 μm, specific surface area 7 m 2 / g), 100 parts by weight, dispersion medium, aliphatic polyvalent ester 41.5 parts by weight of a mixture of a dibasic acid ester and a dibasic acid ester, 0.13 parts by weight of ethylene glycol as a first resin precursor, and 4,4'- as a second resin precursor (curing agent, gelling agent) Used is a mixture of 1.43 parts by weight of diphenylmethane diisocyanate, 3.0 parts by weight of polymaleic acid copolymer as a dispersion aid, and 0.05 parts by weight of 6-dimethylamino-1-hexanol as a catalyst. It was done. As slurry D (Example No. 13), inorganic powder, zirconium oxide (particle size 0.5 μm, specific surface area 7 m 2 / g), 100 parts by weight, dispersion medium, aliphatic polyvalent ester and dibasic acid 27 parts by weight of the ester mixture, 0.2 parts by weight of ethylene glycol as the first resin precursor, and 1.65 of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate as the second resin precursor (curing agent, gelling agent) A mixture of 2.5 parts by weight of a polymaleic acid copolymer and 0.02 parts by weight of 6-dimethylamino-1-hexanol as a catalyst was used as a dispersion aid.

硬化時間Δtは、スラリー中における第1、第2樹脂前駆体の体積濃度、及び、触媒の体積濃度によって決定される。従って、表1から理解できるように、Δtは、スラリーA、B、C、D間で異なる。加圧圧力Pは、成形型を取り巻く雰囲気を常圧からの加圧分を調整することによって調整された。各実施例において、少なくとも硬化時間Δtの期間に亘って加圧圧力Pは一定に維持された。各実施例について、硬化工程は、室温下にて、成形空間に充填されているスラリーが固化するまで、即ち、スラリーの粘度が、5×10(mPa・s)以上となるまで継続された。 The curing time Δt is determined by the volume concentration of the first and second resin precursors in the slurry and the volume concentration of the catalyst. Therefore, as can be understood from Table 1, Δt is different among the slurry A, B, C, and D. The pressurization pressure P was adjusted by adjusting the pressurization from the normal pressure in the atmosphere surrounding the mold. In each example, the pressurizing pressure P was kept constant over at least the curing time Δt. For each example, the curing step was continued at room temperature until the slurry filled in the molding space solidified, that is, until the viscosity of the slurry was 5 × 10 7 (mPa · s) or more. .

この試験では、硬化工程後における離型後の成形体におけるクラックの発生の有無が確認された。この確認は、目視、並びに、顕微鏡を使用した観察によってなされた。この結果は、表1の「不良率」及び「判定」の欄に示すとおりである。各実施例について、「不良率」とは、「(クラックが発生していたサンプル数)/(全サンプル数=200)」と表される。「判定」の欄において、「○」は、クラックが発生していたサンプル数がゼロであったことを示し、「×」は、クラックが発生していたサンプル数が少なくとも1つあったことを示す。   In this test, it was confirmed whether or not cracks occurred in the molded product after the release after the curing step. This confirmation was made by visual observation as well as observation using a microscope. The results are as shown in the columns “Defect rate” and “Judgment” in Table 1. For each example, the “defective rate” is expressed as “(number of samples in which cracks occurred) / (total number of samples = 200)”. In the “judgment” column, “◯” indicates that the number of samples in which cracks occurred was zero, and “x” indicates that there was at least one sample in which cracks occurred. Show.

図2は、表1の「判定」の欄の結果を、硬化時間Δtと、加圧圧力Pと、の関係で表したグラフである。図2に示すグラフにおいて、f(Δt)は、クラックが発生する領域と、クラックが発生しない領域と、を区画する曲線である。ここで、f(Δt)=(6.03/Δt)−0.0123(MPa)である。この数式は、最少二乗法を用いて算出された。   FIG. 2 is a graph showing the results in the “determination” column of Table 1 in relation to the curing time Δt and the pressure P. In the graph shown in FIG. 2, f (Δt) is a curve that divides a region where a crack occurs and a region where a crack does not occur. Here, f (Δt) = (6.03 / Δt) −0.0123 (MPa). This formula was calculated using the least squares method.

なお、実施例13は、図2に示すグラフ内にて最も右に位置する「○」に対応している。実施例13は、判定が「○」になっているが、加圧圧力P=0であるので、本実施形態に係る製造方法(P>0)の対象外である。従って、図2に示すグラフ内にて、本実施形態に係る製造方法(P>0)の対象内における硬化時間Δtの最長値は、450(s)である。   Note that Example 13 corresponds to “O” located on the rightmost side in the graph shown in FIG. In Example 13, although the determination is “◯”, since the pressurization pressure P = 0, the manufacturing method (P> 0) according to the present embodiment is not covered. Therefore, in the graph shown in FIG. 2, the longest value of the curing time Δt within the object of the manufacturing method (P> 0) according to the present embodiment is 450 (s).

この試験では、実施例1〜12において、第1樹脂前駆体の体積濃度が0.2〜5体積%、第2樹脂前駆体の体積濃度が2〜15体積%、触媒の体積濃度が0.1〜3体積%、並びに、分散媒の体積濃度が35〜65体積%の範囲内であった。   In this test, in Examples 1 to 12, the volume concentration of the first resin precursor is 0.2 to 5% by volume, the volume concentration of the second resin precursor is 2 to 15% by volume, and the volume concentration of the catalyst is 0.1. 1 to 3% by volume, and the volume concentration of the dispersion medium was in the range of 35 to 65% by volume.

以上より、硬化工程では、Δt≦450(s)の範囲内おいて、「f(Δt)≦P」が成立するように加圧圧力P(>0)を調整する場合、そうでない場合と比べて、成形体にクラックが発生し難い、といえる。より具体的には、硬化時間Δtが短いほど(従って、硬化速度が大きいほど)、クラック発生の抑制に必要な加圧圧力Pが大きい、といえる。   From the above, in the curing process, when the pressurization pressure P (> 0) is adjusted so that “f (Δt) ≦ P” is satisfied within the range of Δt ≦ 450 (s), compared with the case where it is not so. Thus, it can be said that cracks are hardly generated in the molded body. More specifically, it can be said that the shorter the curing time Δt (thus, the higher the curing rate), the greater the applied pressure P required to suppress the generation of cracks.

Claims (7)

無機粉体、分散媒、及び、混合により架橋反応が発生する2種類の樹脂前駆体のうちの第1樹脂前駆体を含むスラリー前駆体と、前記2種類の樹脂前駆体のうちの硬化剤としての第2樹脂前駆体と、と混合して得られるスラリーを、成形型の成形空間に充填して成形する成形工程と、
前記成形空間内に充填・成形された前記スラリーを硬化して成形体を得る硬化工程と、
を含む、成形体の製造方法であって、
前記硬化工程において、せん断速度が0.01( -1 )における前記スラリーの粘度が1×104(mPa・s)から1×107(mPa・s)まで上昇するのに要する時間をΔt(s)とし、前記硬化工程において、せん断速度が0.01( -1 )における前記スラリーの粘度が1×104(mPa・s)から1×107(mPa・s)まで上昇する間に亘って前記成形型を取り巻く雰囲気を加圧することで前記成形空間を加圧する圧力をP(MPa)としたとき、f(Δt)≦P、ただし、f(Δt)=(6.03/Δt)−0.0123(MPa)、Δt≦450(s)、0.01(MPa)≦P≦0.15(MPa)という関係が成立する、成形体の製造方法。
A slurry precursor containing a first resin precursor of two types of resin precursors that undergoes a crosslinking reaction by mixing with an inorganic powder, a dispersion medium, and a curing agent of the two types of resin precursors. A molding step of filling the molding space of the molding die with the slurry obtained by mixing with the second resin precursor,
A curing step of obtaining a molded body by curing the slurry filled and molded in the molding space;
A method for producing a molded body, comprising:
In the curing step, the time required for the viscosity of the slurry to rise from 1 × 10 4 (mPa · s) to 1 × 10 7 (mPa · s) at a shear rate of 0.01 ( s −1 ) is Δt (S), and during the curing step, the viscosity of the slurry at a shear rate of 0.01 ( s −1 ) increases from 1 × 10 4 (mPa · s) to 1 × 10 7 (mPa · s). F (Δt) ≦ P, where f (Δt) = (6.03 / Δt), where P (MPa) is the pressure for pressurizing the molding space by pressurizing the atmosphere surrounding the mold. ) −0.0123 (MPa), Δt ≦ 450 (s) , 0.01 (MPa) ≦ P ≦ 0.15 (MPa) .
請求項1に記載の成形体の製造方法において、
前記第2樹脂前駆体として、イソシアネートが使用された、成形体の製造方法。
In the manufacturing method of the molded object according to claim 1,
The manufacturing method of the molded object in which isocyanate was used as said 2nd resin precursor.
請求項1又は請求項2に記載の成形体の製造方法において、
前記第1樹脂前駆体として、ポリオールが使用された、成形体の製造方法。
In the manufacturing method of the molded object of Claim 1 or Claim 2,
The manufacturing method of the molded object in which the polyol was used as said 1st resin precursor.
請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の成形体の製造方法において、
前記混合時における前記スラリー中における前記第2樹脂前駆体の体積濃度が2〜15体積%である、成形体の製造方法。
In the manufacturing method of the molded object according to any one of claims 1 to 3,
The manufacturing method of a molded object whose volume concentration of the said 2nd resin precursor in the said slurry at the time of the said mixing is 2-15 volume%.
請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の成形体の製造方法において、
前記混合時における前記スラリー中における前記第1樹脂前駆体の体積濃度が0.2〜5体積%である、成形体の製造方法。
In the manufacturing method of the molded object according to any one of claims 1 to 4,
The manufacturing method of the molded object whose volume concentration of the said 1st resin precursor in the said slurry at the time of the said mixing is 0.2-5 volume%.
請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の成形体の製造方法において、
前記スラリーは、前記架橋反応を促進する触媒を含み、
前記混合時における前記スラリー中における前記触媒の体積濃度が0.1〜3体積%である、成形体の製造方法。
In the manufacturing method of the molded object according to any one of claims 1 to 5,
The slurry includes a catalyst that promotes the crosslinking reaction,
The manufacturing method of the molded object whose volume concentration of the said catalyst in the said slurry at the time of the said mixing is 0.1-3 volume%.
請求項1乃至請求項6の何れか一項に記載の成形体の製造方法において、
前記混合時における前記スラリー中における前記分散媒の体積濃度が35〜65体積%である、成形体の製造方法。
In the manufacturing method of the molded object according to any one of claims 1 to 6,
The manufacturing method of the molded object whose volume concentration of the said dispersion medium in the said slurry at the time of the said mixing is 35-65 volume%.
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