JPH03228864A - セラミックス成形用組成物の製造方法 - 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、セラミックス原料粉末と有機バインダーとを
混合、混練したセラミックス成形用組成物の製造方法に
関するものである。

［従来の技術］ 一般に、セラミックス焼結体を製造する工程で焼結前の
成形体は粉末と少量のバインダーとを混合し、圧縮成形
することにより圧粉体として得られている。これは通常
上下方向から一対のパンチで加圧するという方法である
ことから、得られる成形体の形状としては１円柱２円筒
のような比較的単純なものに限られ、より複雑な形状の
製品を得るには、焼結上りの製品の切削、研削等の後加
工を施す必要がある。このような観点から成形体の形状
を製品により近付けるための技術が種々検討されている
が、いわゆるエンジニアリング−セラミックス等を中心
とした窯業製品の分野では。

原料粉末に５〜２０重量％の有機高分子を主成分とした
バインダーを加え、混合、混練し、射出成形又は押出成
形の後、成形体を脱脂し、焼結した製品を得るという方
法が工業的に行われて来ている。これらの成形法は１元
来は、熱可塑性プラスチックの成形方法であるが、製品
の最終的な形状を後加工なしに、しかも高い寸法精度で
大量に生産するのに適しているので、前述のような問題
点の解決策としては、注目すべきものがある。

［発明が解決しようとする課題］ セラミックス原料粉末は、焼結性を向上させ十分な焼結
密度を得るために、数μｍ以下の微細粒子とする必要が
あり、そのため比表面積が大きくなり、バインダーで粒
子表面を被覆して、混線物に流動性を与え、取り扱いに
十分な射出成形体強度を持たせるためには、バインダー
を多量に加えなければならない。しかし、バインダー量
を増加させることは、脱脂工程において、ふくれや割れ
なとの脱脂体の異常を防止するために昇温速度を下げる
ことにつながるので製造コストの上昇になる。また、粉
末の充填率が低下するため十分な焼結密度が得られない
ことが多い。

そこで１本発明の技術的課題は、成形時の混練物の流動
性と成形体の機械的強度の向上が可能なセラミックス成
形用組成物の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、有機バインダーと混合混練された後成
形されるためのセラミックス原料粉末を前記有機バイン
ダーよりも２０℃以上高いビカット軟化点を有する熱可
塑性樹脂を用いて造粒して。

成形用組成物を得ることを特徴とするセラミックス成形
用組成物の製造方法が得られる。

一般に、射出成形用混練物の流動性を向上する方法とし
て粉末の表面改質を行うことが提案されており、シラン
系カップリング剤、チタン系カップリング剤を配合する
方法、アルミニウムキレート化合物を配合する方法や界
面活性剤を配合する方法等が挙げられる。しかし、これ
らの方法をとっても粉末粒子が微細であるという本質的
な欠点をおぎなうことは困難である。このような欠点を
除くためには混線物の流動性低下、成形体の機械的強度
の本質的な理由が原料粉末が微細粒子であることなので
粉末の粒径を大きくすることが有効である。その方法と
して通常のセラミックス焼結体の製造工程で行われてい
る粉末粒子を造粒して２次粒子径を増加させた成形用組
成物を用いることが考えられる。

しかじ造粒を行う時の結合剤として通常用いられている
有機バインダーでは、混練時の加熱と混練による力によ
り造粒粉末が解離してしまうという問題がある。

そこで本発明者は、造粒を行う時の結合剤として流動性
を付与するための有機バインダーよりも軟化点の高い熱
可塑性樹脂に着目し、これを用いて造粒することにより
、混練、成形時に１次粒子に解離しない造粒粉末が得ら
れることを見出し。

本発明をなすに至ったものである。

本発明における方法は、セラミックス原料粉末の間に強
固な結合をもたらし１粒子径が増加して混練物の流動性
及び射出成形体の機械的強度の向上に寄与すると考えら
れる。さらにこの熱可塑性樹脂は、脱脂時に混練時に加
えられた有機バインダーとともに除去され焼結時にはほ
とんど影響しないと考えられる。

本発明において、セラミックス原料粉末の造粒に使用す
る熱可塑性樹脂のビカット軟化点が流動性を付与するた
めの有機バインダーよりも２０℃以上高いものを用いる
理由は、２０°Ｃ程度のビカット軟化点の差がなければ
混練時に、造粒粉が解離して造粒の効果を示さないため
である。

ここで軟化温度は、一般に高分子化合物においては金属
や低分子化合物のように明瞭な融点を示さないので２種
々の評価法が規格化されているが。

その中で、−船釣に用いられているビカット軟化点を本
発明において採用した。なお、同じモノマーから得られ
る高分子化合物でもその微細構造や平均分子量によって
ビカット軟化点は異なった数値を示すので、使用に適し
たビカット温度を持つ熱可塑性樹脂を選択することが可
能である。

本発明における造粒方法は。

■原料粉末に熱可塑性樹脂を加え、その後の混練温度よ
り高温で混練し、粉末を分散し、適当な粒度に粉砕する
。

■熱可塑性樹脂を可溶な溶媒に溶解したものを用いてい
わゆる攪拌造粒機、転勤造粒機、流動層造粒機などで造
粒し、その後溶媒を揮散させる。

■モノマーと粉末を混合し、粉末を核とした重合反応を
起こして造粒する等が挙げられるがこれらに限定される
ものではない。

［実施例］ 以下に実施例を挙げ本発明の詳細な説明する。

［実施例１］ 平均粒径的１μｍのＮｉ−Ｚｎフェライト予焼粉末を流
動層造粒機を用いてビカット軟化点が８５℃のメタクリ
ル酸メチルの５重量％アセトン溶液を粉末に対して２０
重量％スプレーして造粒した後、真空乾燥機を用いて常
温で溶媒を揮散させた。次にこの造粒粉末を第１表に示
した組成により混合、混練、粉砕し射出成形用の原料を
得た。

この原料を用い射出成形を行い直径４０＋＋＋ｍ、厚さ
５　ｍｍの成形体を作製した。

この試料を４００℃で脱脂した後、１２５０℃で焼結を
行い相対密度９８％の焼結体を得た。

この時の成形体曲げ強度を第２表に示す。

以下余白 第１表 ［比較例１コ 前記熱可塑性樹脂を用いて原料粉末を造粒しないで、第
１表に示すバインダー総量を実施例１で加えた造粒に用
いた熱可塑性樹脂の重量骨だけ増量して、それ以外は実
施例１とまったく同じ方法で射出成形用原料を得た。そ
れを実施例１と同様な条件で射出成形をしようとした所
流動性不足で金型に充填されなかった。そこで実施例１
と同じ温度で同じ形状に圧縮成形を行い、実施例１と同
様な方法で相対密度９８％の焼結体を得た。この時の成
形体曲げ強度を第２表に示す。

［比較例２］ 実施例１のビカット軟化点が８５℃のメタクリル酸メチ
ルをビカット軟化点が７５℃のメタクリル酸メチルに置
き換えてその他は実施例１と同様の方法で射出成形用原
料を得た。それを実施例１と同様な方法で射出成形を行
おうとした所流動性不足で金型に充填されなかった。そ
こで比較例２と同様な方法で圧縮成形を行い実施例１と
同様な方法で相対密度９８℃の焼結体を得た。この時の
成形体曲げ強度を第２表に示す。

［実施例２コ 実施例１のビカット軟化点８５℃のメタクリル酸メチル
をビカット軟化点１００℃のポリスチレンに置き換えて
その他は実施例１止同様な方法で射出成形、脱脂、焼結
を行い相対密度９８％の焼結体を得た。

この時の成形体曲げ強度を第２表に示す。

以下余白 この表よりいずれの場合も、比較例１．２とくらべて実
施例１，２では混練物の流動性が良好であるため射出成
形が可能であり、成形体曲げ強度が向上していることが
わかる。

［発明の効果コ 以上詳しく述べたように１本発明のセラミックス成形用
組成物の製造方法によれば、流動性を付与するための有
機バインダーを増加させずにかつ焼結性を低下させずに
混練物に成形可能な流動性を与え、成形体の機械的強度
を向上させることができる。また２周知のように射出成
形時には製品の他にランナー、スプール、スプールロッ
クピン等の部位が一般的に必要であるが２本発明によれ
ば、成形体強度が向上することにより製品の歩留りが向
上する他にランナー、スプールや、スプールロックピン
の構造が簡単になり、これらの体積が小さくなりコスト
低減が図れる。

また、一般に押出成形の際は、射出成形よりも流動性を
付与するための有機バインダー量は小さくなり、製品の
強度が低下する傾向があり１種々１ の不都合を生じるが１本発明による成形体強度の向上に
よる歩留りの向上は明らかである。

以上、説明したように本発明の及ぼす効果は。

コスト低減に寄与する所は、非常に大きく工業上極めて
重要である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．有機バインダーと混合混練された後，成形されるた
   めのセラミックス原料粉末を，前記有機バインダーより
   も２０℃以上高いビカット軟化点を有する熱可塑性樹脂
   を用いて造粒して，成形用組成物を得ることを特徴とす
   るセラミックス成形用組成物の製造方法。