JPH0380161A - 硬化性組成物からの製品の製造法 - 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】 〔発明の背景〕 産業上の利用分野 本発明は、通常バインダー及び充填材を含んでなる硬化
性組成物からの製品の製造に関する。典型的な例はセラ
ミック製品であり、特に、最らではないが、注入成形用
セラミック型及び予備形成芯である。この方法は、目的
形状を与えるために二つの部分を連結することを含むも
のである。

従来の技術 セラミック及び同様な製品は通常射出成形、トランスフ
ァー成形、プレス或いは押出し等の機械操作によって成
形される変形可能なドウから通常製造されている。ドウ
は充填利を構成成分とし、通常はセラミック又はその他
の耐火粉末及び液体バインダー、並びに製造過程で補助
的に働く各種添加剤から構成される。その他の充填利と
しては、金属粉末及びケイ素粉末（引き続き窒化ケイ素
を形成してよい）が挙げられる。

液体バインダーは成形片を与えるために硬化可能でなけ
ればならない。望ましくは、これは例えば引き続く焼成
のために取り扱い可能であるのがよい。この液体バイン
ダーは熱可塑性（例えば、ワックス或いは合成熱可塑性
材料に基（）或いは熱硬化性（例、エポキシ、ポリエス
テル及びシリコーン樹脂）であってよい。我々は通常熱
硬化性樹脂を好むが、しかし本発明は両タイプに適用可
能である。極めて複雑な形状を製造するためには、我々
は熱硬化性バインダーを用いる射出成形を用いる。予備
形成セラミックコアの製造において、基材セラミック粉
末は通常シリカであるので、我々はシリコーン樹脂の使
用を好む。焼成時に、樹脂からの残存シリカは、比較的
強い自己支持性セラミックが剥離及び焼成過程を通じて
製造されるように、シリカ充填材の接着を助ける。

しかしながら、シリカを含有しないセラミックが必要な
場合には、焼成段階において完全に除去される代替的樹
脂バインダーが用いられる。

この場合には、バインダーが除去された後、しかしセラ
ミックを焼成するために十分な高温に到達する前にあっ
ては、成形片は比較的弱く、支持体を必要とする。従っ
て、焼成過程の初期段階において適当な接着剤を形成し
、且つ最終セラミック内に保持されて焼成サイクルを通
じて自己支持片を達成する何らかの化合物を導入するこ
とが再び好ましくなる。

熱可塑性バインダーの場合には、焼成サイクルの初期段
階においてそれらは通常再軟化するので、成形片への支
持が、垂れ下り或いは変形を防止するために必須である
。

熱硬化性バインダーの場合には、成形後に通常熱によっ
て都合のよい速度に加速される化学プロセス、通常重合
すなわち硬化反応によって達成される。

しかしから、熱硬化性バインダーが室温で固体である場
合には、硬化は上記のような又は熱可塑性樹脂のような
重合、或いは、成形体をバインダーの固化／硬直化温度
未満に冷却させることによって達成することができる。

換言すれば、成形体は、製造方法における相違が用いら
れる温度サイクルのみである、「硬化」或いは「未硬化
」の適当な熱硬化性ベース材料を用いて、製造すること
ができる。又、「未硬化」成形体を適当な熱処理により
バインダーの重合を進行させて「硬化」成形体に転換す
ることも可能である。

簡単な三片射出成形ダイにおいては、成形形状の複雑性
は限られている。ダイは成形体を傷つけることなく開か
れなければならないので、アンダーカット形状は不可能
である。数個割り型を用いても製造できるアンダーカッ
ト形成には制限がある。複雑性を増大することのできる
一方法は、弓き続き溶解、燃焼成いは蒸発により型から
除去することのできるインサートをダイ内に用いること
によるものである。しかし、−個構成成形体はなお制限
を有し、従ってより複雑な製品をより、簡単な形状を糊
或いはセメントを用いて一緒に接着することにより製造
することが公知である。例えば、米国特許第４，７６７
．４７９号明細書は、熱可塑性バインダーを含有する二
つの未処理のコアを、対応表面にセラミック粒子を塗布
し、バインダーをそれが粒子内に流入するように軟化し
く例、溶媒を適用することにより）、次いでそれを硬化
させることにより連結する方法を開示する。

しかしながら、如何なる形態のセメントにも次のような
欠点がある。即ち、適当なセメントの固有の焼成結合の
弱さ、セメント接着部品の位置精度の維持の困難性、ま
たある種の形状における形状の精度を維持するための連
結部からの過剰の接着剤を払拭或いは除去する際の物理
的困難性等である。

〔発明の概要〕

広義において、本発明は、接着剤又はセメント又はセラ
ミック粒子を用いることなく互いに接着された硬化性組
成物から形成された二つの構成部分から、製品を製造す
る方法を提供する。我々は、その少なくとも一方が完全
に硬化されていない二つの成形体が、適当な温度で十分
な時間接触されると、直接の表面対表面接着が起こるこ
とを見出した。

本発明に促う方法は、好ましくは、各横底部分が硬化性
組成物から形成され、少なくとも一つの構成部分が完全
に硬化されていない、製品のそれぞれの部分を形成する
ための少なくとも二つの構成部分を準備し、これらの構
成部分の対応表面を互いに直接接触させ、熱及び／又は
圧力をかけて接着を行い、そして接着された構成部分を
加熱して焼成製品を製造することを特徴とする。

〔発明の詳細な説明〕

一般的に、各構成部分は、セラミック粒子及びバインダ
ーよりなるドウから製造され、このドウは、予め成形さ
れる（例、射出成形により）。好ましくは、少なくとも
一つの構成部分は、構成部分が一体にされる温度におい
て固体である未硬化熱硬化性バインダーを含有する。他
方の構成部分も同じか或いは完全に硬化されていてよい
。これらの構成部分を接着した後、通常の温度、例えば
１１００〜１２００℃、で焼成する。我々は、最良の接
着強度は、全焼成サイクルが一回操作により行われた場
合に達成できることを見出した。しかしながら、この焼
成は、バインダー残渣が除去される初期加熱段階のやや
後に製品を冷却し、次いで焼成温度に加熱する、二段階
で行うことも可能である。

一方の構成部分が完全に硬化しているということは、焼
成時に未硬化構成部分を支持することができるので有利
であり、又、未硬化熱硬化性バインダーが重合が起こる
前に再溶融する場合には必要であろう。バインダーの再
溶融は、構成部分を他の横底部分に対して緩和させ、極
めて良好な表面接触を与えるので実際に有利であり得る
。勿論、熱可塑性バインダーの場合は、軟化は焼成時に
一般的に起こる。未硬化成分が張出しを有する場合には
、引き続き焼成サイクルにおいて燃焼成いは蒸発除去さ
れるスペーサー等、或いは焼成後除去することのできる
セラミック片により支持を与えることができる。スペー
サーは、焼成組立時の正確な寸法の制御を保証するため
にも用いることができる。

又、適当なバインダーを用いて、例えば温度を適当な範
囲に適当な時間保持するかまたは重合を開始することに
より、軟化温度未満において硬化を行うことも可能であ
る。これは、いずれの横底部分も完全に硬化されていな
い時に用いられる。

−膜内に、熱硬化性バインダーは２００°Ｃ未満で硬化
することができ、支持中子押えを用いて寸法を制御する
ことができる。それらは、引き続く過程において焼き去
られる任意の低灰分利料或いは水溶性材料により作られ
る。

これらの部分は、熱膨張特性等の過度の不適合性は避け
られなければならないが、出所（例えば、射出成形体を
トランスファー成形体に接着できる）及び／又は組成に
おいて異なることができる。

我々は又、対応表面をジエチレングリコール等の高沸点
溶媒で湿潤することが焼成後のセラミツり接着強度を相
当に高めることを見出した。適当なプロセス配置により
、本体強度に等しい接着強度を達成することができる。

示されるような方法による硬化、部分硬化或いは未硬化
成形体の組立物を用いることにより、複合セラミックス
を製造することもできる。一つの材料を被接着部品間に
「サンドイッチする」ことができる。

〔実　施　例〕

本発明の幾つかの実施態様を以下添付の図面を参照しな
がら例示する。

組成例１ 成形可能なドウを次の成分より製造した。

ダウコーニングシリコーン 樹脂Ｎｏ、　６２２３０　　　　　　　　　（６ｋｇ）
溶融シリカ粉末（−２００メツシュＢ、Ｓ、Ｓ、）例：
　ＮＡＬＰＬＯＣＰＩＷ等級　　　（２０ｋｇ）ステア
リン酸又はステアリン酸 アルミニウム　　　　　　　（３００ｇ）酢酸アルミニ
ウム　　　　　　（１５０ｇ）（シリコーン樹脂はフェ
ニルメチルシランに基１ づく。それは約６０〜６５°で融解し、描造中に約６０
％のシリカを含有する）。

シリカ粉末をＺ−又はシグマ−ブレードミキサー或いは
二本ロールミルに入れ、８５°に加熱した。樹脂を添加
し、融解し、混入して高温ドウを形成し、これに他の成
分を添加混入した。ドウをミキサーから取り出し、冷却
固化させ、粉砕してペレットに成形した。

これらのペレットは６５°より高温に加熱すると再軟化
し、１５０°で２〜３分以内に硬化する。

このようにして製造された成形体は焼成して、更に軟化
することなくシリカセラミック構成部分を形成すること
ができる。それは焼成サイクルを通して相当な強度を保
持することができる。サイクル中４００〜５００°にて
も、分解したシリコーン樹脂からの残存シリカは成形片
を接着させる。

通常は、シリカコアーの何等かの焼結を進めるために、
コアーを約１１００〜１２００　’Ｃの最大温度まで焼
成する。

２ 接着例１ 組成例１からの組成物を用いて、第一の直方体枠（１０
０Ｘ４０Ｘ１２關）を１５００のダイ温度を用いて成形
硬化し、ダイから取り出した。第二の同様な棒を成形し
たが、しかしダイはｒ未硬化」棒を得るために３５°に
保持された。

この未硬化枠をコアー焼成オーブン中の平坦な耐火板上
に置いた。硬化枠は未硬化枠の端部に設定して逆Ｔ字断
面を形成した。

オーブンのスイッチを入れ、次の焼成サイクルを行った
。

２０℃〜２０００Ｃ７１７２時間 ２００℃〜３５０℃　　　７１／２時間３５０℃〜４５
０°０　　　１４時間 ４５０℃〜１１００℃　　７　１／２時間１１００℃に
４時間保持 ２０℃まで自然冷却。

得られた焼成セラミック試験片は接着された。

接着例２ 二つの成形体を第１例とほぼ同様に、しかし第１図に示
した形態で製造した。即ち、未硬化枠１０は単純な板で
あったのに対し、硬化枠１２は突出ピップ１４を有した
。これらの棒１０．１２をともに三部分耐火支持体即ち
「セッター」１６内に入れ、硬化枠１２を上にし、その
ピップ１４をさやの上部の重量により付勢して炭素スペ
ーサー２０により決定される程度まで入れた。焼成後、
これらの二本の棒は接着されていた。

接着例３ 二つの成形体を第１例とほぼ同様に、しかし第２図に示
した形態で製造した。即ち、二つの成形体２２．２４は
、各々縦溝２８を有した平面状対応面２６を有する同様
な半翼部である。これらの溝は再結晶アルミナの棒３０
を受容する。上部成形体２２は未硬化であり、下部成形
体２４は硬化されている。それらは棒３０の囲りにさや
内で組立てられ、焼成されて第３図に示されるような複
合スチフナ−３２を製造する。成形体２２．　２４と棒
間には接着はなく、従ってそれらは滑動して熱膨張差を
許容することができる（アルミナはシリカよりも高い膨
張係数を有する）。

接着例４ 接着例１と同様の「硬化」及び「未硬化」試験片の組合
わせを用いて、これらを重ね合わせて組立て物を構成し
た。

組立て物を８５℃に加熱し、２４時間保持した。

冷却時に金片が接着され、「硬化」されたことが判明し
た。

この組立て物を例１と同様に焼成したところ、接着セラ
ミック組立て物であることが判明した。

接着例５ 例１と同様の硬化試験片をほぼ半分に折った。

−片を高温ダイ中に戻した。第２射出サイクル後にこれ
を取り出した。

引き続く焼成で接着連結部の見えないセラミック棒を製
造した。多くのそのような複合体枠及び通常の硬化棒を
三点荷重モジュール或いは破裂測定法を用いて破壊する
まで試験した。複合体と通常の棒間には相違は見られな
かった。

５ 組成例２ 本例は、高強度のコアーについて生し得る固化注入成形
物上の過度の応力を避けるために適した低セラミック強
度の配合である。この組成物は次の成分をほぼ組成例１
と同様にしてブレンドすることにより製造された： ワッカーズシリコーン中間体 ＳＹ４３０　　　　　　　　　　　　３　Ｋｒ　ＢＥＣ
ＫＯＰＯＸＪエポキシ樹脂 Ｅ、Ｐ、３０１（ｌｌｏｅｃｈｓｔ）　　　　　　　　
　３　ＫＮａｌｆｌｏｃ　Ｐ、ＬＷシリカ粉末 （−２００メツシュ＋３．８．Ｓ、）　　　　２０　Ｉ
（ステアリン酸アルミニウム　　　１５０ｇカルナウバ
ワックス　　　　　　３００ｇ接着例６ 組成例２からの組成物を用いて接着例１と同様の未硬化
棒を製造した。これを接着例１に従って製造した二本の
硬化棒の間に挟んだ。

次の焼成サイクル後、弱い成形片はより強い外部棒に接
着した。

６ ２０℃〜２５０℃　　　　１０時間 ２５０℃〜３００℃　　　　２０時間 ３００℃〜３５０℃　　　　２５時間 ３５０℃〜５００℃　　　　２０時間 ５００℃〜１１００℃　　　１５時間 ４時間保持し冷却する。

これは、注入成形同化段階において弱くて粉砕する必要
があるが、しかし取り扱いによる破壊を避けるために強
い必要がある薄い微妙な後縁形状を有する極めて厚い翼
形状を有するコアーを形成するのに特に有用な技術を示
す。

【図面の簡単な説明】

第１図は製品が焼成されるさや組立て物の断面図である
。 第２図は本発明を実施する方法に用いられる構成部品の
斜視図である。 第３図は製品の斜視図である。 １０・・・未硬化棒、１２・・・硬化棒、１４・・・突
出ピップ、１６・・・セッター、２０・・・スペーサー
２２゜ ２４・・・成形体、 ２６・・・対応面、 ２８・・・縦溝、 ３０・・・アルミナ棒。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック製品の製造法であって、各構成部分が硬
   化性組成物から形成され、少なくとも一つの構成部分が
   完全に硬化されていない、製品のそれぞれの部分を形成
   するための少なくとも二つの構成部分を準備し、これら
   の構成部分の対応表面を互いに直接接触させ、熱及び／
   又は圧力をかけて接着を行い、そして接着された構成部
   分を加熱して焼成製品を製造することを特徴とする方法
   。 ２、完全に硬化された構成部分が、完全に硬化されてい
   ない構成部分と接触させられ、それらが接着される、請
   求項１記載の方法。 ３、熱をかけて接着を行う、請求項１又は２記載の方法
   。 ４、非完全硬化構成部分が非完全硬化熱硬化性バインダ
   ーを含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法
   。 ５、少なくとも一つの該非完全硬化構成部分が、部分的
   に硬化された熱硬化性バインダーを、その構成部分が取
   扱い強度は有するが、しかし尚少なくとも該部分的硬化
   バインダーにより他の構成部分への接着が行なえるよう
   に含有する、請求項４記載の方法。 ６、一緒にされた構成部分が加熱され、少なくとも一つ
   が軟化及び再硬化を行い、軟化状態での変形を抑制する
   ために支持体が設けられる、請求項１〜６のいずれか一
   項に記載の方法。 ７、接触された構成部分が、全てが硬化される迄いずれ
   の構成部分の軟化温度未満の温度に保持される、請求項
   ４記載の方法。 ８、対応表面の一つ以上が、構成部分が接触させられる
   前にバインダーとしての高沸点溶媒で湿潤される請求項
   １〜７のいずれか一項に記載の方法。 ９、少なくとも一つの構成部分が、シリカ粉末と、シリ
   コーン樹脂を含む熱硬化性バインダーとよりなる、請求
   項１〜８のいずれか一項に記載の方法。