JPH03131562A - 無機粉体成形物 - 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、無機粉体成形物の製造法、該製造法に使用す
る新規な無機粉体組成物およびその無機粉体成形物に関
する。

更に詳しくは、セラミックス成形物などの無機成形物や
活性炭成形物などに関する。

（従来の技術） セラミックス成形物などの無機成形物や活性炭成形物な
どのような無機粉体成形物は、原料に水を加えて練合ま
たは分散し、しかる後、成形および乾燥し、必要に応じ
て焼結して製品とされている。

この従来方法の乾燥工程において、急速な乾燥を行うと
、成形物表面からの水分の蒸発速度に比べて内部からの
水分の拡散が十分ではなく、成形物内部で水分のアンバ
ランスを生じ、ひび割れを生じる原因となっていた。

従って、ひび割れなどの損傷が生じ易い成形物の乾燥に
際しては、低温で緩慢に水分を蒸発させるとか、徐々に
温度を上げながら乾燥するなど、急激な水分の蒸発をコ
ントロールしながら乾燥することが必要上されていた。

また、成形物を製造するに当たっては、その製造方法に
もよるが、原料に対して何らかのバインダーが添加され
た組成物として、成形することが一般的に行われている
。

このようなバインダーは、原料の種類、成形方法、成形
物の形状などにより各種のものが使用されている。例え
ば、ファインセラミックス用に使用されるバインダーと
しては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール
、ポリエチレングリコール、セルロース誘導体等の樹脂
類など、リグニン、アルギン酸、アラビアゴム、デキス
トリンなどの天然多糖類、粘土、カオリンなどの無機物
質、また、活性炭の成形にはピッチ、コールタール、タ
レオソートなどが使用されている（ファインセラミック
ス’８９．７９−８５１７フインセラミツクス７工ア′
８９開催協議会発行・編集、平成元年３月２０発行）。

このようなバインダーを用いた従来法においては、成形
後、直ちに乾燥処理を行っており、成形物にひび割れ等
損傷をきたすことが多かった。

また、セラミックスの製造について特開昭６２−３０６
５４号公報には、メチルセルロースおよびプロピレング
リコール等の可塑剤などの混合物をバインダーとして使
用し、射出成形する方法が記載されている。

しかし、この方法を用いても、十分な可塑性を有したコ
ンパウンドやひび割れの少ない成形物を満足に得ること
はできなかった。

（発明が解決しようとする課題） 前述の従来方法によっては、未だ十分に成形物のひび割
れを防止することができていない。

また、このような従来法では、乾燥工程にかなり厳密な
条件設定を施さなければ生産できない。

このため、作業性、生産効率が悪くなったり、得られる
成形物によっては十分な注意をしてもなお成形不可能な
ものもあった。

また、成形物の特性上不利となるにも拘わらず、ひび割
れしないように多くのバインダーを使用することが必要
であるなど不利益を余儀なくされていた。

従って、簡便な方法により確実に成形物が得られるよう
な無機粉体成形物の製造法、そのための無機粉体組成物
の開発が望まれていた。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは無機粉体成形物について鋭意検討を行ない
、ある種の熱凝固性多糖類を配合したフンバウンドを成
形した後に、該成形物を加熱して熱凝固性多糖類を凝固
させたところ、高温での急速な乾燥条件においても、得
られた乾燥成形物はに、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は熱凝固性多糖類を配合した無機粉体
のコンパウンドを成形し、該成形物を加熱して熱凝固性
多糖類を凝固させ、次いでこれを乾燥することを特徴と
する無機粉体成形物の製造法に関する。

本発明の無機粉体成形物とは、任意の形状であって良く
、棒状、管状、板状、ハニカム状などの他、通常の形状
を有する物全般を意味する。特に、本発明はハニカム状
のような微細な構造を有する成形物に有効である。

また、原料も無機粉体であれば、特に制限されるもので
はないが、主として工業用セラミックス粉体や活性炭な
どが対象となる。

工業用セラミックス粉体としては、例えば、シリカ、ア
ルミナ、チタニア、マグネシア、フェライト、合成フー
ジェライト、ジルコニア、酸化ジルコニウム、ムライト
、スピネル、チタン酸バリウム、ゼオライトなどの酸化
物や炭化ケイ素、炭ニウム、ホウ化ジルコニウム、ホウ
化チタン、カオリン、タルク、セピオライト、ヒドロキ
シアパタイトなどを挙げることができる。

また、熱凝固性多糖類は水分の存在下に加熱凝固する性
質を有する多糖類である。

具体的には、カードラン、パラミロンなどの多糖類など
が挙げられる。中でも、グルカンが好ましくは用いられ
る。特に、カードラン、パラミロンなどのβ−１，３−
グルカンが好ましい。当該カードランやパラミロンなど
は微生物から産生される多糖類であるが、これらのアル
カリ処理等の手段に付されたものも熱凝固性を有する限
り熱凝固性多糖類の範囲に含まれるものである。

また、このような熱凝固性多糖類は単独で用いてもよい
し、二種以上の混合系で使用してもかまわない。これら
は製造する目的物質によって適宜選択される。

熱凝固性多糖類の添加量は、成形に使用する原料、使用
する水の量、使用する多糖類によって異なるので特定で
きないが、使用した本当たりの濃度で考えて、該熱凝固
性多糖類が単独で凝固しうる濃度であれば十分である。

通常、成形物中の含有量として、１〜３０重量％の範囲
で用いられるが、好ましくは１〜２０重量％、更に好ま
しくは１−１５重量％の範囲で使用される。　また、本
発明の態様としては、上記の熱凝固性多糖類と第二助剤
を併用することができる。

この第二の助剤としては、フェノール樹脂、セルロース
エーテル、卵白、大豆蛋白質、ホエー蛋白質などが挙げ
られる。なかでもセルロースエーテルが好ましくは用い
られる。

このセルロースエーテルとしては、例えば、メチルセル
ロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシエチル
メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロー
スなどが挙げられる。

メチルセルロースやヒドロキシプロピルメチルセルロー
スが好ましくは用いられる。

この第二の助剤の添加量は熱凝固性多糖類と該第二の助
剤との合計量が上記の熱凝固性多糖類の添加量の範囲内
になるよう用いればよい。

本発明の好ましい態様は上記した第二の助剤のうちセル
ロースエーテルを使用するものである。

この系のうちセルロースエーテルのなかでもヒドロキプ
ロビルメチルセルロースを選択し、それと熱凝固性多糖
類と無機粉体とを含む組成物は新規である。特に、この
組成物は無機粉体として活性炭を使用する場合に有効な
ものである。これにより最初に作成するコンパウンドの
粘度等の物理的性質が成形に適したものとなる。

本発明ではまず、上記無機粉体に熱凝固性多糖類を配合
して、無機粉体のフンパウンドを作成する。

次に、適量の水を加え、熱凝固性多糖類または熱凝固性
多糖類とセルロースエーテルとの混合物を配合した無機
粉体のコンパウンドを作成し、これを成形する。

もちろん、該フンパウンドには、通常、成形時に使用さ
れる可塑剤、結合剤、潤滑剤なども必要に応じて含有さ
れていてもよい。

成形方法は、特に限定されるものではないが、水を使用
する成形方法として、ろくろ成形、押出し成形、泥漿鋳
込み成形、ドクターブレード成形、射出成形などがその
例として挙げられ、いずれの方法にも適用することがで
きる。

成形後、該成形物を加熱して熱凝固性多糖類を凝固させ
る。この熱凝固性多糖類を凝固させる方法は、成形物中
に存在する水分の蒸発を抑えなから加熱し、未乾燥成形
物中の熱凝固性多糖類を凝固せしめれば良い。この工程
により、熱凝固性多糖類が凝固されるため成形物の強度
が保たれ、その後の乾燥工程においてもひび割れなどの
損傷が生じにくいものと考えられる。

この凝固させる条件は、使用する無機粉体や熱凝固性多
糖類などによって決定される。−船釣には水分があまり
蒸散しない条件下もしくは水分の存在下で、７０〜１５
０°Ｃの温度で０，５〜３時間加熱することによって行
うことができる。

具体的には、マイクロウェーブによる加熱、水蒸気雰囲
気中での加熱、未乾燥成形物に対して空間が極めて小さ
い密閉容器中での加熱などが挙げられる。

この工程では殆どの熱凝固性多糖類が凝固できる程度の
処理を施せばよく、すべて凝固している必要はない。

次に、成形物を乾燥する。成形物の乾燥は、通常の乾燥
方法によれば十分であり、高温での静置乾燥、熱風乾燥
など、低温での乾燥などいずれの方法を採用してもよい
。

更に、成形物を乾燥後、必要により焼結し、所望の製品
を得ることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、バインダーどして熱凝固性多糖類を用
い、成形物を乾燥させる前に、該熱凝固性多糖類を凝固
させることにより、乾燥時の成形物のひび割れが簡便に
防止できる。

なかでも、多糖類として特にβ−１，３−グルカンなど
をバインダーとして用いた場合は、それ自体が結合剤、
可塑剤、離型剤等の役割を果たし、添加物全体の添加量
が少量で良く、生産性も高くなり、工業的にも有利であ
る。

まｌ；、熱凝固性多糖類とセルロースエーテルを併用し
た系においては、更に成形加工性がよく、従来にはない
微細な構造の成形物も簡便に製造することが可能である
。

セルロースエーテルとしてヒドロキシグロピルメチルセ
ルロースを使用した場合、活性炭等のコンパウンドの粘
度等が成形に適したものとなり有利である。

（実施例） 以下に実施例を挙げて本発明を説明する。

Ｌ実施例１］ 活性炭１ｋｇに対して、バインダー（カードラン：メチ
ルセルロース：アルギン酸アンモニウム＝１：２：１重
量比）１６０ｇを加えてビニール袋内で約１０分間よく
振って混合した。

次いで、ペンチニーダ−（入江商会製、ＰＮＶ−５型）
で粉末同士をよく混合した後、水１，３５０ｄを加えて
混練した。

十分に練られたコンパウンドをエクストルーダー（本田
鉄工製、ＤＥ３５型）に２回通して土練し、金型（直径
３ｃｍ、　１６０セル／１ｎｃｈ”）をセットしてハニ
カム状に押し出した。コンパウンドの成形性は極めて良
好であり、バインダーの効果は十分に発揮されていた。

押し出されＩ；ハニカム状成形品を長さ１０ｃｍに切断
し、３本をシャーレ（直径８ｃｍ％高さ３−５ｃｍ）に
入れ、蓋をして１１５℃の乾燥機で約２時間加熱した後
、蓋を取り１５時間乾燥した。（この時間で恒量になり
、水分がほぼ０になることはあらかじめ確認しである。

） 得られたハニカム成形物の３本ともひび割れはなく、目
的とする製品が得られた。

一方、同様にして得たｌｏａｍに切断したハニカム状成
形物（未乾燥）３本をシャーレ中での加熱を行うことな
く、直ちに１１５°Ｃの乾燥機中で乾燥したところ、得
られたハニカム成形物の３本ともに、乾燥開始から２時
間後にひび割れを生じた。

結果は次表の通りであった。

表 活性炭ハニカムの乾燥結果 （割れずに残った数／供試した数） 前記表から明らかなように、乾燥工程の前にシャーレ内
で熱凝固性物質を一旦凝固させた後に、乾燥したハニカ
ムは、長さが５ｃｍのものでもｌｏｃｍのものでも、乾
燥中に割れが生じていない。一方、この前処理を行わな
い場合は、長さ５ｃｍのものでも、３水中１本が割れ、
長さ１０ｃｍについては３本総てが割れている。

［実施例２］ ゼオライト８００ｇおよびカオリン２００ｇにバインダ
ー（カードラン：メチルセルロース：ポリエチレングリ
コール＝４：２：１！ｆ量比）５０ｇを添加してビニー
ル袋で１０分間混合し、ベンチニーダー（入江商会製、
ＰＮＶ−５型）でさらにＩＯ分間粉末同士をよく混合し
た後、水４３０鑓を加えて、約１時間混練した。

十分に練られたコンパウンドをエクストルーダー（本田
鉄工製、ＤＥ３５型）に２回通して土練し、金型（直径
３ｃｍ、　１６０セル／１ｎｃｈ’）をセットしてハニ
カム状に押し出した。コンパウンドの成形性は極めて良
好であり、バインダーの効果は十分に発揮されていた。

押し出されたハニカム状成形品を長さ１０ｃｍに切断し
たものを２本作成した。

１本のハニカムは非透湿性フィルムで包み込み、１１５
°Ｃ２２時間加熱し、次いで該フィルムを取り去り、更
に１１５°Ｃ！、１５時間加熱の後、得られた乾燥物に
ひび割れのないことを確認した。

他方のハニカムはフィルムで包むことなく、直接１ｉ５
°Ｃの温度で乾燥した。このハニカムは乾燥開始から３
時間後にひび割れが観察された。

［実施例３］ 活性炭５００ｇに対して、バインダー（カードラン：ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース−４：６）５０ｇを
加えてビニール袋内で約１０分間よく振って混合した。

次いで、ベンチニーグー（入江商会製、ＰＮＶ−５型）
で粉末同士をよく混合した後、水５８０ｍ１を加えて混
練した。十分に練られたフンバウンドをエクストルーダ
ー（本田鉄工製、ＤＥ３５型）に１回通して土練し、金
型（直径３ｃｍ１１６０セル／１ｎｃｈ２）をセットし
てハニカム状に押し出した。成形は極めて良好であり、
バインダーの効果は十分に発揮されていた。押し出され
たハニカム状成形品を長さ１０ｃｍに切断し、サランラ
ップに包んで１１５°Ｃの乾燥機で加熱後、サランラッ
プを除いて１５時間乾燥した。（この時間で恒量になり
、水分がほぼ０になることはあらかじめ確認しである。

）結果は次のとおりであった。

く以下余白〉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱凝固性多糖類を配合した無機粉体のコンパウンド
   を成形し、該成形物を加熱して熱凝固性多糖類を凝固さ
   せ、次いでこれを乾燥することを特徴とする無機粉体成
   形物の製造法。 ２）熱凝固性多糖類がβ−１，３−グルカンである請求
   項１）記載の無機粉体成形物の製造法。 ３）熱凝固性多糖類とセルロースエーテルとが配合され
   た無機粉体のコンパウンドである請求項１）記載の無機
   粉体成形物の製造法。 ４）セルロースエーテルがメチルセルロースである請求
   項３）記載の無機粉体成形物の製造法。 ５）セルロースエーテルがヒドロキシプロピルメチルセ
   ルロースである請求項３）記載の無機粉体成形物の製造
   法。 ６）無機粉体の成形物が活性炭ハニカムである請求項１
   ）記載の無機粉体成形物の製造法。 ７）無機粉体と熱凝固性多糖類とヒドロキシプロピルメ
   チルセルロースとを含有する無機粉体組成物。 ８）熱凝固性多糖類がβ−１，３−グルカンである請求
   項７）記載の無機粉体組成物。 ９）請求項７）または８）記載の無機粉体組成物を成形
   してなる無機粉体成形物。