JPH039061B2 - - Google Patents

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JPH039061B2
JPH039061B2 JP60156043A JP15604385A JPH039061B2 JP H039061 B2 JPH039061 B2 JP H039061B2 JP 60156043 A JP60156043 A JP 60156043A JP 15604385 A JP15604385 A JP 15604385A JP H039061 B2 JPH039061 B2 JP H039061B2
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Hiroshi Inoe
Tsutomu Igarashi
Takeshi Muranaka
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Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Original Assignee
Mitsui Petrochemical Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、高性能のセラミツクス成形体あるい
は金属成形体を製造するための原料組成物に関
し、とくには射出成形や押出成形といつた可塑成
形に好適な、セラミツクス成形体あるいは金属成
形体などの成形体製造用組成物に関する。
［従来の技術］ セラミツクス成形体あるいは金属成形体の製造
に関する技術は、従来より種々提案されている。
とくに近年になり、複雑形状の成形体を高精度で
多量に生産することのできる射出成形法が注目を
浴びている。射出成形法を具体的にいうと、まず
セラミツクス成形体あるいは金属成形体などの成
形体製造用原料を射出成形機で所望形状に成形
し、次に得られた成形体を加熱して、原料中のセ
ラミツク粉末あるいは金属粉末以外の成分を分解
発揮させ（脱脂）、更に焼結することによつてセ
ラミツクス成形体あるいは金属成形体などの成形
体を得るのである。このとき使用される成形体製
造用原料は、セラミツク粉末及び／又は金属粉末
に結合剤（以下バインダーと略称）、必要に応じ
て滑剤等を混合したものである。ここでとくに重
要なものはバインダーであつて、これは射出成形
によつて得られた成形体に強度を付与するもので
あり、一般的に水溶性バインダーと合成樹脂バイ
ンダーとに分けられる。
水溶性バインダー、すなわちポリビニルアルコ
ール、ポリエチレングリコール、メチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、エチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルセルロース等は、合成
樹脂バインダーと比較して粘度が小さく、セラミ
ツク粉末粒子間あるいは金属粉末粒子間によく浸
透してゆくが、滑性が劣るので実際には水で希釈
して滑性を付与している。しかし、水溶性バイン
ダーを使用したものを射出成形すると、成形体の
強度は水分の蒸発によつて除々に発揮するのであ
り、成形直後の強度は非常に弱くて変形し易いと
いう問題がある。勿論希釈水の量を減らし、強度
の向上を計る手段も考えられるが、流動性が低下
すること、その結果射出成形機の射出圧力が上昇
したり、セラミツクス粉末あるいは金属粉末によ
る成形機の摩耗やそれに伴う汚染の問題があり、
現実には行われ難い。
一方合成樹脂バインダーは、強度の付与の面で
は水溶性バインダーよりも優れるので射出成形な
どによく用いられている。しかし、これも低温で
の分解揮発性及び脱脂後の成形体の外観（脱脂
性）に難点があつた。そこで合成樹脂バインダー
を用いたものは、バインダーを分解するため極め
て高い温度まで加熱すると共に、脱脂性を高める
ために徐々に昇温を行つている。その結果、脱脂
工程に費やす時間が100時間を越え、ときには300
時間にもなつていた。
［発明が解決しようとする問題点］ そこで、本発明者らは迅速かつ比較的低温で完
全に分解揮発し、また酸化雰囲気及び非酸化雰囲
気でもその差がなく、更に脱脂性もよいバインダ
ーにつき鋭意検討を重ねた結果、本発明を完成す
るに至つた。
［問題点が解決するための手段］ すなわち本発明はセラミツク粉末及び／又は金
属粉末と、ポリアルキレンカーボネートとからな
ることを特徴とする成形体製造用組成物である。
［作用］ 本発明におけるポリアルキレンカーボネートは
セラミツク粉末あるいは金属粉末の結合剤の役目
をなすものである。ポリアルキレンカーボネート
の驚くべき特性としては、まず第１にセラミツク
粉末あるいは金属粉末との親和性に優れることで
あり、その結果セラミツク粉末あるいは金属粉末
などを多量に混合しても混練性が良好であり、ま
た得られる成形体製造用組成物中に空気等を巻き
込んで空間が発生することもないので、脱脂中に
発泡したり、得られるセラミツクス成形体あるい
は金属成形体の密度が小さくなつたりすることも
ない。第２の特性は、その優れた熱分解性であ
り、より具体的には酸化雰囲気下（たとえば空気
中）及び非酸化雰囲気下（たとえば窒素中）であ
つても、低温領域で迅速に熱分解することであ
る。そしてこの特性は、セラミツク粉末あるいは
金属粉末との組成物となつていても如何なく発揮
される。これらの特性は、同じポリカーボネート
類であつても、芳香族系カーボネートには見られ
ない特性である。
ポリアルキレンカーボネートは、たとえばエチ
レンオキシド、プロピレンオキシド、ブテンオキ
シド、シクロヘキセンオキシドなどのアルキレン
オキシドの少なくとも１種の二酸化炭素（CO2）
とを有機亜鉛系触媒によつて共重合することによ
つて得られる。得られる共重合体は鎖状の高分子
であるが、アルキレン基とカーボネート基とを交
互に含んでいるか、又はアルキレン基がエーテル
結合によつて連鎖を構成している場合もある。ま
た必要に応じ不飽和カルボン酸等で変性処理され
ていてもよいことは、当業者にとつて自明であろ
う。分子量は通常Mnで１万〜10万、多くは２万
〜５万程度である。本発明においては基本的に如
何なるポリアルキレンカーボーネートでもよい
が、とくにアルキレン基の炭素原子数が２〜６程
度の低級のものが好ましく、具体的にはポリエチ
レンカーボネート、ポリプロピレンカーボネート
が好適である。
本発明で使用できるセラミツク粉末あるいは金
属粉末は、公知の種々のものが使用でき、とくに
制限されるものではないが、具体的には以下の如
きものが例示される。
(1) 金属粉末 具体的にはアルミニウム、シリコン、スカン
ジウム、イツトリウム、ランタニド、アクチニ
ド、チタン、ジルコニウム、ハフニウム、トリ
ウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロ
ム、モリブテン、タングステン、鉄、マンガ
ン、テクネチウム、レニウム、コバルト、ニツ
ケル、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オ
スミウム、イリジウム、白金、銅、銀、金、亜
鉛、カドミウム、タリウム、ゲルマニウム、ス
ズ、鉛、ヒ素、アンチモン、ビスマス、テル
ル、ポロニウム、あるいはこれらの合金など、 (2) 金属酸化物 具体的には上記の金属の酸化物あるいはそれ
以外のものとして、酸化ベリリウム、酸化マグ
ネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウ
ム、酸化バリウム、酸化ランタン、酸化ガリウ
ム、酸化インジウム、酸化セレンなど、更には
複数の金属元素を含む酸化物すなわち
NaNbO3、SrZrO3、PbZrO3、SrTiO3、
BaZrO3、PbTiO3、AgTaO3、BaTiO3、
LaAlO3などのペロブスカイト構造のもの、
MgAl2O4、ZnAl2O4、CoAl2O4、NiAl2O4、
NiCr2O4、FeCr2O4、MgFe2O4、Fe2O4、
ZnFe2O4などのスピネル構造のもの、
MgTiO3、MnTiO3、FeTiO3、CoTiO3、
NiTiO3、LiNbO3、LiTaO3などのイルメナイ
ト構造のもの、Gd3GaO18、Y3Fe5O8などのガ
ーネツト構造のものなど、 (3) 金属炭化物 具体的には炭化ケイ素、炭化チタン、炭化タ
ンタル、炭化クロム、炭化モリブテン、炭化ハ
フニウム、炭化ジルコニウム、炭化ホウ素な
ど、 (4) 金属窒化物 具体的には窒化ケイ素、窒化アルミニウム、
窒化ホウ素、窒化チタンなど、 (5) 金属ホウ化物 具体的にはホウ化チタン、ホウ化ジルコニウ
ム、ホウ化ランタンなど、 (6) 上記(1)〜(5)の表面変性物 具体的にはカツプリング剤、界面活性剤、重
合性モノマーなどで表面処理したもの、 (7) 上記(1)〜(6)の混合物 本発明においては、セラミツク粉末あるいは金
属粉末の粒径によらず効果を発揮するが、100μ
以下の平均粒径を有する粉末にとくに有効であ
る。更に、成形体の均質性の面から40μ以下の平
均粒径を有するものに適用すると尚更好ましい。
本発明の形成体製造用組成物の割合はセラミツ
ク粉末及び／又は金属粉末100重量部に対し、ポ
リアルキレンカーボネートを５〜40重量部、とく
に10〜30重量部配合する。
また本発明においては、その目的を損わない範
囲で通常の成形体製造用組成物に配合される各種
添加剤、すなわち可塑剤、滑剤、湿潤剤、解こう
剤、静電気防止剤、キレート剤、発泡剤、界面活
性剤等を配合してもよい。更に本発明の重合体以
外のバインダーを併用してもよく、場合によつて
は水を併用してもかまわない。かかる添加剤の例
としては、ジエチルフタレート、ジオクチルフタ
レートなどの可塑剤、ラウリン酸、ミリスチン
酸、パルミチン酸、ステアリン酸などの脂肪酸、
あるいはこれらのエステル、金属塩、炭化水素系
ワツクスなどの滑剤があり、また併用可能なバイ
ンダーとしてはポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリブタン、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、ポ
リスチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体ある
いはこれらの低分子量体、各種天然ワツクスなど
がある。とくに可塑剤及び／又は滑剤を併用する
と流動性が改良されるので好ましい。これらはセ
ラミツク粉末及び／又は金属粉末100重量部に対
し、各５重量部まで配合するのが好ましい。更に
他の合成樹脂バインダーを併用するときは、40重
量部まで、とくに30重量部まで配合するのが好ま
しい。
［実施例］ 以下本発明の内容を好適な例でもつて説明する
が、本発明はとくに断わりのない限り何らこれら
の例に制限されるものではない。
実施例 １ セラミツク粉末としてアルミナ粉末（平均粒径
0.6μ）100重量部に対し、ポリエチレンカーボネ
ート（Mn41000）25重量部、ジオクチルフタレ
ート及びステアリン酸をそれぞれ２重量部を調合
し混練した。混練は加圧式ニーダーを用い140℃、
１時間行い、得られた混練物を直径３〜５mmの小
片に粉砕した。
市販の射出成形機を用いて射出圧力1000Kg／
cm2、温度150℃、金型温度50℃の条件で厚さ５mm、
巾10mm、長さ50mmの板状試験片を得た。
この成形体を空気雰囲気中電気炉で室温〜100
℃迄を昇温速度30℃／時間、100〜350℃迄を５
℃／時間で昇温させ、約53時間で脱脂した。
脱脂後の成形体は変形を起さず、クラツクや膨
れも認められなかつた。
実施例 ２ 実施例１のアルミナ粉末100重量部に対し、ポ
リプロピレンカーボネート（Mn21500）25重量
部、ジオクチルフタレート及びステアリン酸をそ
れぞれ2.5重量部を調合し混練した。混練は加圧
式ニーダーを用い、150℃、１時間行い、得られ
た混練物を直径３〜５mmの小片に粉砕した。
成形は成形温度160℃以外は、実施例一と同様
に行つて、試験片を得た。
この成形体を空気雰囲気中電気炉で室温〜110
℃迄を昇温速度30℃／時間、110〜350℃迄を５
℃／時間で昇温させ約51時間で脱脂した。
脱脂後の成形体は、変形を起こさず、クラツク
や膨れも認められなかつた。
実施例 ３ 実施例１のアルミナ粉末100重量部に対し、ポ
リエチレンカーボネートとエチレン−酢酸ビニル
共重合体をそれぞれ12重量部、８重量部、さらに
ジオクチルフタレート及びステアリン酸をそれぞ
れ２重量部を調合した他は、実施例１と同様に射
出成形し試験片を得た。
この成形体を空気雰囲気中電気炉で室温〜80℃
迄を昇温速度30℃／時間、80〜400℃迄を５℃／
時間の条件で約66時間脱脂した。脱脂後の成形体
にはクラツクや膨れは認められなかつた。
実施例 ４ セラミツク粉末として炭化珪素粉末（平均粒径
0.4μ）100重量部に対し、ポリエチレンカーボネ
ート15重量部及びポリスチレン10重量部、さらに
ジオクチルフタレートとステアリン酸をそれぞれ
２重量部を調合し、混練した。
この混練物を実施例１に準じて射出成形し、脱
脂は窒素雰囲気中、昇温パターンは実施例３と同
じ条件で行つた。
脱脂後の成形体は変形を起こさず、クラツクや
膨れも認められなかつた。
実施例 ５ セラミツク粉末として実施例１のアルミナ粉末
100重量部に体し、ポリエチレンカーボネート25
重量部を調合し加熱混練した。得られた混練物は
押出成形機を用い、150℃で直径８mm丸棒を成形
した。
この成形体を長さ100mmに切断し、実施例１と
同じ条件で脱脂した。
脱脂後の成形体は、変形を起こさず、クラツク
や膨れも認められなかつた。
比較例 １ セラミツク粉末として実施例１のアルミナ粉末
100重量部にエチレン−酢酸ビニル共重合体16重
量部を加え、実施例１に準じて加熱混練した後、
射出成形して得た試験片を電気炉にて、空気雰囲
気中、室温〜80℃迄を昇温速度30℃／時間、80〜
400℃迄を２℃／時間の条件で約162時間で脱脂し
た。
実施例１に較べて脱脂時間を長くしたにも拘ら
ず、脱脂後の成形体にはクラツクや膨れが認めら
れた。
比較例 ２ セラミツク粉末として実施例１のアルミナ粉末
100重量部にエチレン−酢酸ビニル共重合体16重
量部及びジオクチルフタレート、ステアリン酸を
それぞれ２重量部を調合し、加熱混練した。そし
て比較例１と同様に射出成形して得た試験片を脱
脂したが成形体に歪みが生じ、かつクラツクや膨
れが認められた。
比較例 ３ セラミツク粉末としてアルミナ粉末（平均粒径
0.6μｍ）100重量部に対し、芳香族ポリカーボネ
ート25重量部、ジオクチルフタレートおよびステ
アリン酸をそれぞれ２重量部を調合し、混練し
た。混練は加圧式ニーダーを用い、150℃、１時
間行い、得られた混練物を直径３〜５mmの小片に
粉砕した。
市販の射出成形機を用いて射出圧力1000Kg／
cm2、温度150℃、金型温度50℃の条件で厚さ５mm、
巾10mm、長さ50mmの板状試験片を得た。
この成形体を空気雰囲気中電気炉で室温〜100
℃までを昇温速度30℃／時間、100〜500℃までを
５℃／時間で昇温させ、約83時間で脱脂した。
脱脂後の成形体にはクラツクや膨れが認められ
た。
［発明の効果］ 本発明の成形体製造用組成物は、 低い温度領域で、極めて迅速にポリアルキレ
ンカーボネートが分解し、また分解ガス（主成
分は、炭酸ガスと水である）も無毒である。
熱分解後のセラミツクス成形体あるいは金属
成形体などの成形体には、表面の亀裂、膨れ、
クラツクの発生がない。
混練性が良好。
といつた作用効果を示す結果、射出成形や押出成
形などの可塑成形に利用すると脱脂工程に要する
時間が短縮化され、生産性が向上する。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク粉末及び／又は金属粉末と、ポリ
    アルキレンカーボネートとからなることを特徴と
    する成形体製造用組成物。 ２ ポリアルキレンカーボネートがポリエチレン
    カーボネート及び／又はポリプロピレンカーボネ
    ートである特許請求の範囲第１項記載の成形体製
    造用組成物。 ３ セラミツク粉末及び／又は金属粉末100重量
    部に対して、ポリアルキレンカーボネートを５〜
    40重量部配合した特許請求の範囲第１項又は第２
    項に記載の成形体製造用組成物。 ４ 他の合成樹脂バインダーを併用する特許請求
    の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載の成
    形体製造用組成物。 ５ 可塑剤及び／又は滑剤を併用する特許請求の
    範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の成形
    体製造用組成物。
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