JPH04209747A - シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料 - Google Patents
シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料Info
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- JPH04209747A JPH04209747A JP2404609A JP40460990A JPH04209747A JP H04209747 A JPH04209747 A JP H04209747A JP 2404609 A JP2404609 A JP 2404609A JP 40460990 A JP40460990 A JP 40460990A JP H04209747 A JPH04209747 A JP H04209747A
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Landscapes
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
[00011
【産業上の利用分野]本発明はセラミックスのスクリュ
ー式押出成形において吐出速度が大きく、温度による吐
出速度への影響が小さく、吐出後の保形性が良好な坏土
を与えるセラミックス押出成形用材料に関する。 [0002] 【従来の技術】セラミックス成形体は連続プロセスであ
るスクリュー式押出成形やバッチプロセスであるピスト
ン式押出成形、プレス成形、泥漿鋳込成形等により所望
の形状に成形される。中でもスクリュー式押出成形は連
続プロセスであるために他のバッチプロセスに比較して
生産性が良いことを特徴としている。 [0003]一方、押出成形に使用される材料、つまり
坏土は非可塑性のセラミックス粉体に可塑性を持たせる
ためのバインダー、バインダーを溶解させるための水、
及び必要に応じて可塑剤、潤滑剤を添加し、混線(ロー
ルミル、連続混線機等でちぎりながら混合)するか、あ
るいはバインダーを予め水に溶解した後セラミックス粉
体と十分に混練して調製される。バインダーとしては坏
土の保水性、保形性を高め、少量で押し出し成形に適し
た可塑性を付与するために、メトキシル基を有するメチ
ルセルロースなどの水溶性セルロースエーテルが広く用
いられている。 [0004]Lかし、これらの従来用いられてきたバイ
ンダーを使用した押出成形用坏土の多くは、温度によっ
て流動特性が著しく変化するものであった。また、スク
リュー式押出成形では非常に高いせん断力が坏土にかか
るために、発熱が大きく温度管理が困難であった。特に
シリンダーに近い坏土は水冷ジャケットに近いことから
、よく冷えて粘度が高くなり粘り着いて吐出速度を低下
させ、逆にスクリューに近い坏土は摩擦熱によって高温
となり、粘度が下がって吐出速度を早めるというように
、坏土の温度差に起因する吐出速度の違いから、成形体
に密度のばらつきや歪の増大等の不都合を生じることが
多く、スクリュー式押出成形のメリットである高い生産
性を十分に発揮させることが困難であった。 [0005]これらの問題点を解決する手法として特開
昭60−239207号公報には、押出成形をツインス
クリューで行い、これによる高いせん断力に伴う発熱に
もとづく押出成形用材料の高温化に対しても吐出速度が
低下しないバインダーとして、ヒドロキシプロピル置換
度が高く、20℃での2%水溶液の粘度が25.000
〜100.000c p、sのヒドロキシプロピルセル
ロースの使用を提示している。 [0006]
ー式押出成形において吐出速度が大きく、温度による吐
出速度への影響が小さく、吐出後の保形性が良好な坏土
を与えるセラミックス押出成形用材料に関する。 [0002] 【従来の技術】セラミックス成形体は連続プロセスであ
るスクリュー式押出成形やバッチプロセスであるピスト
ン式押出成形、プレス成形、泥漿鋳込成形等により所望
の形状に成形される。中でもスクリュー式押出成形は連
続プロセスであるために他のバッチプロセスに比較して
生産性が良いことを特徴としている。 [0003]一方、押出成形に使用される材料、つまり
坏土は非可塑性のセラミックス粉体に可塑性を持たせる
ためのバインダー、バインダーを溶解させるための水、
及び必要に応じて可塑剤、潤滑剤を添加し、混線(ロー
ルミル、連続混線機等でちぎりながら混合)するか、あ
るいはバインダーを予め水に溶解した後セラミックス粉
体と十分に混練して調製される。バインダーとしては坏
土の保水性、保形性を高め、少量で押し出し成形に適し
た可塑性を付与するために、メトキシル基を有するメチ
ルセルロースなどの水溶性セルロースエーテルが広く用
いられている。 [0004]Lかし、これらの従来用いられてきたバイ
ンダーを使用した押出成形用坏土の多くは、温度によっ
て流動特性が著しく変化するものであった。また、スク
リュー式押出成形では非常に高いせん断力が坏土にかか
るために、発熱が大きく温度管理が困難であった。特に
シリンダーに近い坏土は水冷ジャケットに近いことから
、よく冷えて粘度が高くなり粘り着いて吐出速度を低下
させ、逆にスクリューに近い坏土は摩擦熱によって高温
となり、粘度が下がって吐出速度を早めるというように
、坏土の温度差に起因する吐出速度の違いから、成形体
に密度のばらつきや歪の増大等の不都合を生じることが
多く、スクリュー式押出成形のメリットである高い生産
性を十分に発揮させることが困難であった。 [0005]これらの問題点を解決する手法として特開
昭60−239207号公報には、押出成形をツインス
クリューで行い、これによる高いせん断力に伴う発熱に
もとづく押出成形用材料の高温化に対しても吐出速度が
低下しないバインダーとして、ヒドロキシプロピル置換
度が高く、20℃での2%水溶液の粘度が25.000
〜100.000c p、sのヒドロキシプロピルセル
ロースの使用を提示している。 [0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ツイン
スクリューでの押出成形では2本のスクリューにエネル
ギーをかける必要から、シングルスクリユーに比べてト
ルクが大きく、成形に必要とするエネルギーのコストが
大きくなる欠点があるために、シングルスクリユーでの
押出成形における生産性の向上が望まれている。さらに
ヒドロキシプロピル置換度を高めることは成形直後乾燥
に至るまでの保形性を悪化させ、適度なヒドロキシプロ
ピル置換度の選定が必要となるが、これについての詳し
い知見はない。 [0007]
スクリューでの押出成形では2本のスクリューにエネル
ギーをかける必要から、シングルスクリユーに比べてト
ルクが大きく、成形に必要とするエネルギーのコストが
大きくなる欠点があるために、シングルスクリユーでの
押出成形における生産性の向上が望まれている。さらに
ヒドロキシプロピル置換度を高めることは成形直後乾燥
に至るまでの保形性を悪化させ、適度なヒドロキシプロ
ピル置換度の選定が必要となるが、これについての詳し
い知見はない。 [0007]
【課題を解決するための手段】本発明はセラミックスの
シングルスクリユー式押出成形用バインダーとして、特
にメトキシル基およびヒドロキシプロピル基の含有量、
さらに望ましくは重合度を適切に選択したセルロースエ
ーテルを使用することにより、吐出速度が大きく、温度
による吐出速度への影響が小さく、且つ保形性も良好な
坏土を調製できることを見出し完成されたものである。 [0008]すなわち、本発明によるセラミックス材料
は、スクリュー式押出成形用バインダーとしてメトキシ
ル基が19%以上、24%以下、ヒドロキシプロピル基
が10%以上、16%以下のセルロースエーテルを用い
ることを要旨とするものであり、さらに望ましくは、こ
のセルロースエーテルとして、20℃における2%水溶
液の粘度が65、 ooocps以上、120.000
cps以下のものを選択使用するものである。 [00091以下、本発明の詳細な説明する。本発明に
おいて、バインダーとして使用されるセルロースエーテ
ルはエーテル化度が、メトキシル基含有量で19%以上
、24%以下、ヒドロキシプロピル基含有量で10%以
上、16%以下でなくてはならない。エーテル化度がこ
の範囲にあるセルロースエーテルをバインダーとして使
用することにより、広い温度範囲にわたるスクリュー押
出しに適した流動特性が坏土に付与される。つまり、こ
の範囲を下回っても、また逆に上回っても、スクリュー
押出機による押出速度は低下し、温度による押出速度の
変化も大きくなる。またバインダーは坏土に適当な保形
性を与える役目を果たすが、エーテル化度がこの範囲を
逸脱すると、坏土の流動特性が変化して成形体の保形性
を悪化させる。 [00101一般に重合度の高いバインダーを使用する
ほど、成形後の乾燥に至るまでの保形性は高くなる。と
りわけ、高い重合度は乾燥過程における水分の蒸発に伴
う収縮応力によって生じる成形体クラックの発生を防止
し抑制する。 [0011]本発明においては、重合度の一つの指標で
ある20℃に於ける2%水溶液の粘度で65.000c
ps以上のセルロースエーテルを使用することで、所望
の形状を維持しクラックの発生を防止するに足る保形性
が達成される。しかし粘度が120.000cpsを超
えると、坏土の粘性が増加するために、吐出速度が低下
しスクリュー式押出成形の利点が損なわれてしまう。こ
のためバインダーとして使用されるセルロースエーテル
は、20℃に於ける2%水溶液の粘度で65.000c
ps以上、120.0OOcps以下に対応する重合度
であることが望ましい。 [0012]セラミックス粉体にはアルミナ、チタン酸
バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、酸化亜
鉛、窒化珪素、炭化珪素等が例示される。これらは粒径
が0.1〜20μm程度の任意の形状の粉末として使用
される。また、坏土には必要に応じて、グリセリン、プ
ロピレングリコール、エチレングリコールおよびポリエ
チレングリコールの高級脂肪酸エステル、ソルビタン脂
肪酸エステル、アルキレングリコールエステル類等の可
塑剤、並びにワックス、油脂等の潤滑剤などの他の成分
を加えることもできる。 [0013]セラミックス粉体に混合するセルロースエ
ーテルバインダーと水の量はセラミックス粉体の形、粒
径、密度等によって異なるが、セラミックス粉体100
重量部に対しバインダー1〜10重量部、水14〜35
重量部の割合で選択される。これらの成分の混合は予め
セルロースエーテルとセラミックス粉体とを混合した後
、上記の他の成分を加えても良いし、またセルロースエ
ーテルを水に溶解した後セラミックス粉体と混合しても
よく、いずれの場合も混合後にバインダーが十分均一に
分散するように混合した後押出成形しさえすれば、本発
明の効果が阻害される恐れはない。 [00141坏土は55℃以下の任意の温度で押出可能
である。55℃を超えると、セルロースエーテルによっ
てセラミックス粉体に付与された可塑性が損なわれ、吐
出速度の低下を招く。また可塑性の損なわれない55℃
以下で、かつなるべく高温に制御されれば、押出成形に
最も適した流動性が坏土に付与され、より高速に押出成
形することが出来る。実質的には40℃以上、55℃以
下に温度を制御することで最適な流動状態となる。 [0015]
シングルスクリユー式押出成形用バインダーとして、特
にメトキシル基およびヒドロキシプロピル基の含有量、
さらに望ましくは重合度を適切に選択したセルロースエ
ーテルを使用することにより、吐出速度が大きく、温度
による吐出速度への影響が小さく、且つ保形性も良好な
坏土を調製できることを見出し完成されたものである。 [0008]すなわち、本発明によるセラミックス材料
は、スクリュー式押出成形用バインダーとしてメトキシ
ル基が19%以上、24%以下、ヒドロキシプロピル基
が10%以上、16%以下のセルロースエーテルを用い
ることを要旨とするものであり、さらに望ましくは、こ
のセルロースエーテルとして、20℃における2%水溶
液の粘度が65、 ooocps以上、120.000
cps以下のものを選択使用するものである。 [00091以下、本発明の詳細な説明する。本発明に
おいて、バインダーとして使用されるセルロースエーテ
ルはエーテル化度が、メトキシル基含有量で19%以上
、24%以下、ヒドロキシプロピル基含有量で10%以
上、16%以下でなくてはならない。エーテル化度がこ
の範囲にあるセルロースエーテルをバインダーとして使
用することにより、広い温度範囲にわたるスクリュー押
出しに適した流動特性が坏土に付与される。つまり、こ
の範囲を下回っても、また逆に上回っても、スクリュー
押出機による押出速度は低下し、温度による押出速度の
変化も大きくなる。またバインダーは坏土に適当な保形
性を与える役目を果たすが、エーテル化度がこの範囲を
逸脱すると、坏土の流動特性が変化して成形体の保形性
を悪化させる。 [00101一般に重合度の高いバインダーを使用する
ほど、成形後の乾燥に至るまでの保形性は高くなる。と
りわけ、高い重合度は乾燥過程における水分の蒸発に伴
う収縮応力によって生じる成形体クラックの発生を防止
し抑制する。 [0011]本発明においては、重合度の一つの指標で
ある20℃に於ける2%水溶液の粘度で65.000c
ps以上のセルロースエーテルを使用することで、所望
の形状を維持しクラックの発生を防止するに足る保形性
が達成される。しかし粘度が120.000cpsを超
えると、坏土の粘性が増加するために、吐出速度が低下
しスクリュー式押出成形の利点が損なわれてしまう。こ
のためバインダーとして使用されるセルロースエーテル
は、20℃に於ける2%水溶液の粘度で65.000c
ps以上、120.0OOcps以下に対応する重合度
であることが望ましい。 [0012]セラミックス粉体にはアルミナ、チタン酸
バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、酸化亜
鉛、窒化珪素、炭化珪素等が例示される。これらは粒径
が0.1〜20μm程度の任意の形状の粉末として使用
される。また、坏土には必要に応じて、グリセリン、プ
ロピレングリコール、エチレングリコールおよびポリエ
チレングリコールの高級脂肪酸エステル、ソルビタン脂
肪酸エステル、アルキレングリコールエステル類等の可
塑剤、並びにワックス、油脂等の潤滑剤などの他の成分
を加えることもできる。 [0013]セラミックス粉体に混合するセルロースエ
ーテルバインダーと水の量はセラミックス粉体の形、粒
径、密度等によって異なるが、セラミックス粉体100
重量部に対しバインダー1〜10重量部、水14〜35
重量部の割合で選択される。これらの成分の混合は予め
セルロースエーテルとセラミックス粉体とを混合した後
、上記の他の成分を加えても良いし、またセルロースエ
ーテルを水に溶解した後セラミックス粉体と混合しても
よく、いずれの場合も混合後にバインダーが十分均一に
分散するように混合した後押出成形しさえすれば、本発
明の効果が阻害される恐れはない。 [00141坏土は55℃以下の任意の温度で押出可能
である。55℃を超えると、セルロースエーテルによっ
てセラミックス粉体に付与された可塑性が損なわれ、吐
出速度の低下を招く。また可塑性の損なわれない55℃
以下で、かつなるべく高温に制御されれば、押出成形に
最も適した流動性が坏土に付与され、より高速に押出成
形することが出来る。実質的には40℃以上、55℃以
下に温度を制御することで最適な流動状態となる。 [0015]
【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例および比
較例によって説明するが、本発明はこの実施例に限定さ
れるものではない。 実施例1〜6および比較例1〜4 2OLスーパーミキサー(用田製作所製、SMV−20
)に合成コージェライトAF−2(丸ス釉薬合資会社製
)5kgと表1に示す種類のセルロースエーテルをコー
ジェライト100重量部に対して3重量部の割合で投入
し、1.50Orpmで3分間撹拌混合し、更に撹拌を
続けながら水33重量部を添加混合した。このセラミッ
クス混合物を20℃冷却下に3本ロールミル(弁上製作
所製)で5パス混練し、押出成形用の坏土を得た。 [0016]ジャケット温度を制御することにより押出
時の坏土温度を調整しながらシングルスクリユー径20
IDIの押出成形仕様ラボプラストミル30C−150
型(東洋精機社製D20−25)で、スクリュー回転数
3Orpmにて外径5鵬m、内径4mmのチューブを押
出成形し、その際の吐出速度を測定し、成形から乾燥に
至るまでのチューブの変形とクラックの発生の有無を評
価して、その結果を表1に示した。 [0017]
較例によって説明するが、本発明はこの実施例に限定さ
れるものではない。 実施例1〜6および比較例1〜4 2OLスーパーミキサー(用田製作所製、SMV−20
)に合成コージェライトAF−2(丸ス釉薬合資会社製
)5kgと表1に示す種類のセルロースエーテルをコー
ジェライト100重量部に対して3重量部の割合で投入
し、1.50Orpmで3分間撹拌混合し、更に撹拌を
続けながら水33重量部を添加混合した。このセラミッ
クス混合物を20℃冷却下に3本ロールミル(弁上製作
所製)で5パス混練し、押出成形用の坏土を得た。 [0016]ジャケット温度を制御することにより押出
時の坏土温度を調整しながらシングルスクリユー径20
IDIの押出成形仕様ラボプラストミル30C−150
型(東洋精機社製D20−25)で、スクリュー回転数
3Orpmにて外径5鵬m、内径4mmのチューブを押
出成形し、その際の吐出速度を測定し、成形から乾燥に
至るまでのチューブの変形とクラックの発生の有無を評
価して、その結果を表1に示した。 [0017]
【表1】
[0018]実施例7〜8表2に示すセルロースエーテ
ルを用いた他は、前例と同様にして押出成形用の坏土を
作成し、同じ成形機を同じ条件で用いて、厚み0.5m
m、幅20關のシートを押出成形し、その際の吐出速度
とトルクを測定し、結果を表2に示した。 [0019]比較例5〜6成形機としてスクリュー径1
5關の2本のスクリューが同一方向に回転する押出成形
仕様のラボプラストミルを改良したツインスクリューを
用いた他は上記実施例5,6と同様に坏土を作成して押
出成形を行い、吐出速度とトルクを測定し、その結果を
表2に示した。 [00201
ルを用いた他は、前例と同様にして押出成形用の坏土を
作成し、同じ成形機を同じ条件で用いて、厚み0.5m
m、幅20關のシートを押出成形し、その際の吐出速度
とトルクを測定し、結果を表2に示した。 [0019]比較例5〜6成形機としてスクリュー径1
5關の2本のスクリューが同一方向に回転する押出成形
仕様のラボプラストミルを改良したツインスクリューを
用いた他は上記実施例5,6と同様に坏土を作成して押
出成形を行い、吐出速度とトルクを測定し、その結果を
表2に示した。 [00201
【表2]
[00213
【発明の効果】本発明のセラミックス材料によれば、シ
ングルスクリユー式押出成形において成形体が連続的に
効率良く生産されるため、製造コスト、歩留りが減少し
て、より安価なセラミックス成形体が提供される。
ングルスクリユー式押出成形において成形体が連続的に
効率良く生産されるため、製造コスト、歩留りが減少し
て、より安価なセラミックス成形体が提供される。
Claims (2)
- 【請求項1】メトキシル基が19%以上、24%以下、
ヒドロキシプロピル基が10%以上、16%以下である
セルロースエーテルをバインダーとするシングルスクリ
ュー式押出成形用セラミックス材料。 - 【請求項2】セルロースエーテルの20℃における2%
水溶液の粘度が65,000cps以上、120,00
0cps以下である請求項1記載のシングルスクリュー
式押出成形用セラミックス材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2404609A JPH04209747A (ja) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2404609A JPH04209747A (ja) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04209747A true JPH04209747A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=18514272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2404609A Pending JPH04209747A (ja) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04209747A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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-
1990
- 1990-12-04 JP JP2404609A patent/JPH04209747A/ja active Pending
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