JPH0248454A - 押出成形材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセラミック、金属等の無機粉体より各種成形物
、とくにその焼結体を得るための押出成形材料に関する
ものである。

（従来の技術） 現在、アルミナ、ジルコニア、ＰＺＴ、コージェライト
系セラミック等の酸化物系のセラミック粉体を押出成形
後焼成し、電子材料用のＩＣ基板やコンデンサーセラミ
ック、ヒーター用ハニカム、工業用脱臭ハニカム、自動
車用の排ガス浄化ハニカム触媒など、セラミック材料の
耐熱、高熱伝導性能を生かした工業製品が製造されてい
る。

最近では、これまでの非酸化物系セラミックにおける耐
熱温度、焼成体強度、耐摩耗性等の特性をさらに向上し
た、窒化珪素、窒化はう素、窒化アルミ等の新たな非酸
化物系セラミック材料が開発され、押出成形によって、
より熱伝導性のよいＩＣ基板、放熱板、絶縁材、耐火物
材料、切削材、耐腐食材等への応用が開発検討されつ＼
ある。

従来のセラミック、金属等の無機粉体の押出成形による
焼結体の製造では、無機粉体にメチルセルロース等の水
溶性バインダ、水、その他の有機添加剤等を添加して混
練し、得られた混線物を真空押出機で押出成形し、乾燥
操作により水を蒸発した後、焼成するという方法が採ら
れている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、このような水を用いる押出成形法では、窒化ア
ルミ、窒化珪素、炭化珪素等の非酸化物セラミックス、
モリブデン鉄のような金属等は成形中および押出成形後
の乾燥工程における酸化が激しいため、非酸化物セラミ
ックスあるいは金属を材料とする成形体で求められてい
る特性が損なわれ、本来の目的が充分に達成されないと
いう欠点があった。

そこでヒドロキシプロピルセルロース等の有機溶剤可溶
性のバインダーを有機溶剤と共に用いて押出成形する方
法が検討されたが、このバインダーを有機溶剤に溶かし
た溶液では粘着性の高い、いわゆる曳糸性の高いものと
なることから、この溶液と無機粉体との混線物ともなる
と粘着性が極めて高く、これを押出成形機に投入すると
、混線物が機内壁面、スクリュウ、ピストン等に付着し
て容易には排出されず、押出成形が出来ないか、出来て
も成形速度を著しく下げなければならなかった。また従
来使用されている低沸点の有機溶剤は原料の混合混線操
作中に蒸発してしまって、混線物の柔らかさ等押出成形
に求められる諸物性を経時変化させるため、成形操作や
得られる成形体の物性の管理を極めて困難にしていた。

本発明者らは上記のような無機粉体に沸点９０℃以上の
有機溶剤、これに可溶なバインダー、並びにソルビタン
脂肪酸エステルおよび／またはポリオキシエチレンソル
ビタン脂肪酸エステルエーテルを配合して押出成形する
と、有機溶剤の成形中での蒸発による混線物の物性の経
時変化や混線物の粘着による機内での滞留を防止して成
形が円滑に進められること、また従来の水系での押出成
形において酸化され易い非酸化物系無機粉体であっても
酸化を防止できることを、見出し本発明に到達した。

（課題を解決するための手段） 本発明による押出成形材料は、無機粉体１００重量部に
対し、有機溶剤可溶性バインダー１〜１０重量部、ソル
ビタン脂肪酸エステルおよび／またはポリオキシエチレ
ンソルビタン脂肪酸エステルエーテル１〜２０重量部、
並びに沸点９０’Ｃ以上の有機溶剤５〜１００重量部を
配合してなるものとしたことを要旨とするものである。

以下、本発明の詳細な説明すると、本発明において使用
される無機粉体には、例えば、アルミナ。

ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸ア
ルミ等の酸化物系、および窒化アルミ、窒化珪素、炭化
珪素等の非酸化物系のセラミックス、さらにはニッケル
、モリブデン、粉末冶金用超硬金属材料等の金属の粉体
が挙げられる。これらの粉体の粒径は押出成形後焼成で
きさえすれば特に限定されないが、押出成形時に成形機
の内壁を痛めることなく円滑な成形を行なうことのでき
る粒径として１０虜以下が望ましい。とくに水系で押出
成形すると酸化され易い非酸化物系無機粉体では本発明
の方法により酸化されることなく押出成形を可能にする
という効果が与えられる。

バインダーとしては有機溶剤に可溶なすべての高分子物
質が挙げられるが、成形体を焼成して製品化することか
ら塩素成分やＮａ等の金属を含有しない、メチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキ
シプロピルセルロース、ポリビニルブチラール、ポリ酢
酸ビニル等が好ましい。

有機溶剤としては成形時に蒸発しないように沸点９０℃
以上であって上記バインダーを溶解するものであること
が必要であり、これにはトルエン。

キシレン等の芳香族炭化水素、ブチルアルコール、イソ
プロピルアルコール、ヘキシルアルコール等の高級アル
コール、ジオキサン等の環状エーテル等が挙げられる。

これらの各成分と共に使用されるソルビタン脂肪酸エス
テルにはソルビタンカプリル酸エステル、ソルビタンオ
レイン酸エステル、ソルビタンステアリン酸エステル等
が例示され、またポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸
エステルエーテルは上記ソルビタン脂肪酸エステルとポ
リオキシエチレンとをエーテル結合したものであって、
これにはポリオキシエチレンソルビタンステアリルエー
テル、ポリオキシエチレンソルビタンラウリルエーテル
等が挙げられる。

無機粉体に対する有機溶剤可溶性バインダーの配合割合
は、使用する無機粉体の粒度や密度などにより異なるが
、無機粉体１００重量部に対してバインダー１重量部未
満では成形後の乾燥成形体にクラックが入り易く、一方
ｌＯ重量部を超えると押出成形用混線物の粘りが増して
成形を困難にするため、１〜１０重量部の範囲で使用す
るのが好ましい。

ソルビタン脂肪酸エステルまたはポリオキシエチレンソ
ルビタン脂肪酸エステルエーテルの添加量は無機粉体１
００重量部に対して通常１〜２０重量部であるが、添加
した上記バインダーの１／４量ないし２倍量以下である
ことが望ましく、　　１／４量以下では混練物の粘りが
抑制できないため押出し成形機内での滞留を解消できず
、また２倍量を超えるとバインダーの粘着力が衰え無機
粉体同志の密着を悪化させる。

有機溶剤の添加量は無機粉体１００重量部に対して５〜
１００重量部、好ましくは４０重量部であり、無機粉体
の粒径、粒度、および使用するバインダーの種類等によ
り、この範囲内で変化する。無機粉体の見掛は密度が大
きくバインダーの粘性が小さい場合には、有機溶剤の添
加量を少なめにし。

無機粉体の見掛は密度が小さくバインダーの粘性が大き
い場合には、有機溶剤の添加量を反対に多めにすること
が望ましい。

（実施例） 以下、本発明の具体的態様を実施例および比較例により
説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものでは
ない。

実施例１゜ 窒化珪素　　　　　　　　　　　　１００重量部ヒドロ
キシプロピルセルロース （信越化学工業■製、Ｍ−Ｐ）　　　８ソルビタンモノ
カプリル酸エステル （ＨＬＢ：１０．５）　　４ ブチルアルコール（沸点９９．５℃）　　８上記処方の
組成物をヘンシェルミキサーにて混合した後、３本ロー
ルミルにて混練した混練物を・真空押出成形機によりそ
れぞれ厚みが０．１ｎ＋ｍと１ｍのシート、および外径
５ｍ、内径３ｎａのパイプに押出成形し、得られたそれ
ぞれの成形体を８０℃の乾燥機内で５時間乾燥した後、
■５００℃Ａｒ／Ｈ２雰囲気下で焼結したところ、良好
なシートおよびパイプが得られた。また、この焼結体中
の酸素含有量は成形前の窒化珪素のものと同じであった
。

比較例１゜ 実施例１においてソルビタンモノカプリル酸エステルの
量を０．９重量部とした他は同様にして押出成形を試み
たが、成形機内での混練物の滞留がひどく押出成形がで
きなかった。

比較例２゜ 実施例１においてソルビタンモノカプリル酸エステルの
量を１７重量部とした他は同様にして押出成形を試みた
が、成形後形が崩れ一定断面の成形体が得られなかった
。

比較例３゜ 実施例１においてブチルアルコールに代えてメタノール
（沸点６４℃）８重量部を使用した他は同様にして行な
ったが、混線時にメタノールが蒸発して押出成形のでき
る混線物とはならなかった。

実施例２゜ アルミナ（口軽化工■製、ＬＳ−２００）　　［０重量
部タルク（松材産業■製、ｈ：フィラー）４ｒｔメチル
セルロース （信越化学工業■製、５Ｍ−４０００）　　　６ポリオ
キシエチレン ソルビタンステアリルエーテル　６ ベンジルアルコール（沸点２０５．５℃）　　８上記処
方の組成物をヘンシェルミキサーにて混合し、３本ロー
ルミルにて混練した後、真空押出成形機で厚み１＋＋ａ
のシートに押出成形し、１００℃の乾燥機で５９時間乾
燥した後、１７００℃の電気炉内で焼結したところ、密
度２．５ｇ／ｃｃの良好な焼結体が得られた。

実施例３゜ 前例においてメチルセルロースに代えてヒドロキシメチ
ルセルロース（信越化学工業■製、６０ＳＨ−４０００
）を使用したほかは同様にして押出成形し焼結したとこ
ろ、前例と同様の良好な焼結体が得られた。

実施例４゜ 炭化珪素　　　　　　　　　　　　　１００重量部はう
素　　　　　　　　　　　　　３ ポリ酢酸ビニル　　　　　　　　　　８ソルビタンステ
アリン酸エステル　　３　　ｔｔジオキサン（沸点１０
１℃）４０ 上記処方の組成物を実施例２と同様に混合混練したもの
を、真空押出成形機で厚み１１のシートに押出成形し、
実施例１と同様にＡ　ｒ　／　Ｈ２雰囲気下で焼結した
ところ、良好な焼結体が得られた。

実施例５゜ アルミナ（口軽化工■製、ＬＳ−２００）　　１００重
量部タルク（松材産業■製、ｈ；フィラー）４？ｌポリ
ビニルブチラール　　　　　　　５ポリオキシエチレン ソルビタンラウリルエーテル　　５ トルエン（沸点１１０．６℃）２５重量部上記処方の組
成物を前例と同様に混合混練し、厚み２ｎｍのシートに
押出成形し、　１７００℃で焼結したところ、密度２．
５ｇ／ｃｃの良好な焼結体が得られた。

（発明の効果） 本発明によれば、 ■有機溶剤の成形中での蒸発による混線物の物性の経時
変化や混線物の粘着による機内での滞留を防止して押出
成形を円滑に進めることができる。

■従来の水系での押出成形において酸化され易い非酸化
物系無機粉体であっても、酸化を抑制して押出成形する
ことができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．無機粉体１００重量部に対し、有機溶剤可溶性バイ
   ンダー１〜１０重量部、ゾルビタン脂肪酸エステルおよ
   び／またはポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステ
   ルエーテル１〜２０重量部、並びに沸点９０℃以上の有
   機溶剤５〜１００重量部を配合してなる押出成形材料。
2. ２．有機溶剤可溶性バインダーが、ヒドロキシプロピル
   セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メ
   チルセルロース、ポリ酢酸ビニル、またはポリビニルブ
   チラールである請求項１記載の押出成形材料。