JPH0461826B2 - - Google Patents

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JPH0461826B2
JPH0461826B2 JP61121164A JP12116486A JPH0461826B2 JP H0461826 B2 JPH0461826 B2 JP H0461826B2 JP 61121164 A JP61121164 A JP 61121164A JP 12116486 A JP12116486 A JP 12116486A JP H0461826 B2 JPH0461826 B2 JP H0461826B2
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JP
Japan
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component
supercritical
binder
weight
extraction
Prior art date
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Application number
JP61121164A
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Japanese (ja)
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JPS62278160A (en
Inventor
Takuya Sasaki
Seiji Yasuhara
Hidekazu Nishikawa
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP61121164A priority Critical patent/JPS62278160A/en
Publication of JPS62278160A publication Critical patent/JPS62278160A/en
Publication of JPH0461826B2 publication Critical patent/JPH0461826B2/ja
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  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[産業上の利用分野] 本発明は、超臨界流体或いは加圧液化流体を用
いてセラミツクス成形体中のバインダーを除去す
る脱脂法における、最適のセラミツク用バインダ
ー組成物に関する。特に、溶出バインダー成分と
溶出困難バインダー成分とその添加助剤の特定の
成分の組合わせにより最適な超臨界抽出のための
セラミツク成形体用バインダー組成物に関する。 [従来の技術] 超臨界流体の有する特異な抽出特性を利用した
グリーンセラミツク成形体の焼成前のバインダー
の抽出は、従来、抽出槽において、所定の圧力、
温度の条件のもとに目的とするバインダー成分を
抽出するものである。 一般的に云えば、射出成形法によりセラミツク
ス焼結体を得る方法として、セラミツクス粉末と
有機バインダー(熱可塑性樹脂やワツクス等)を
加熱混合して流動性を賦与して射出形成し、次に
得られた成形体を長時間かけて加熱脱脂し、バイ
ンダーを分解除去した後、焼結する方法がよく知
られているが、割れ、膨れ、変形等欠陥のない脱
脂グリーンセラミツク体を得るためには、非常に
長時間(数日間)を要している。また、肉厚品ほ
どその困難さは増大し、不良率が大きいなど問題
点が多い。 このような点から超臨界抽出法が提案された
(本出願人による特願昭59−273487及び59−
273488号)が、通常の、従来の加熱脱脂で用いら
れたバインダー組成では、この超臨界抽出法には
不適当な点も見つけられた。即ち、具体的に述べ
ると、超臨界抽出法の実施にあたり、低融点で強
度も低いバインダーを使用すると、セラミツクス
粉末とバインダーの混合物は、バインダーの融点
を境にして急激に固化或いは軟化し、また溶融状
態では粘度が低いため射出成形が容易でないとい
う問題を有している。このような点から、本発明
のバインダー組成体を発明したものである。 尚、本明細書において[超臨界流体抽出]と
は、超臨界流体或いは加圧液化流体の存在下にお
いて物質の蒸気圧の増加と、化学的親和力の差と
を利用して物質を抽出する方法を云う。 [発明が解決しようとする問題点] 本発明は、超臨界或いはそれに近い流体の有す
る特異な抽出特性を利用する超臨界抽出に適する
バインダー組成を提供しようとするものである。
本発明は、4つの異なる機能を有する成分の組合
せによる超臨界抽出にかけるべきセラミツク成形
体用の最適なバインダー組成物を提供することを
目的とする。更に、本発明は、セラミツクス成形
体の射出成形を比較的に容易にでき、そのセラミ
ツクス成形体を二酸化炭素、フロンガス等の超臨
界或いは加圧流体に接触させると1〜3時間の極
めて短時間で抽出脱落され、しかも割れ、膨れ、
変形等の欠陥の発生し難いバインダー組成物を提
供することを目的とする。従つて、本発明は、セ
ラミツクス成形体作成において、製造簡易化及び
省エネルギー化ができるセラミツクス成形体用の
最適なバインダー組成物を提供することを目的と
する。 [問題点を解決するための手段] 本発明は、超臨界或いは加圧液化流体を用いて
脱脂できるセラミツクス成形体用バインダー組成
物において、 A 超臨界或いは加圧液化流体により比較的に抽
出容易な溶出バインダー成分(成分A); B 超臨界或いは加圧液化流体により比較的に抽
出され難いが成形体に強度を与える溶出困難バ
インダー成分(成分B); C 成分Bに柔軟性と流動性を与える可塑性付与
成分(成分C)及び D セラミツク粉末の滑りを良くする潤滑性付与
成分(成分D)を 組み合わせたことを特徴とする前記バインダー組
成物である。更に、本発明は、前記バインダー組
成物において、成分Aは、30〜95重量%、成分B
は、5〜70重量%、成分Cは、0〜30重量%、成
分Dは、0〜25重量%である範囲が好適である。
そして、本発明においては、成分Aは、高級アル
コール、パラフインワツクス、脂肪酸、脂肪酸塩
から選択される1〜3種のものにでき、また、成
分Bは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリス
チレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、ポリメタ
クリル酸エステル又はポリアクリル酸エステルな
どのアクリル系樹脂、ワツクス、アタクチツクポ
ルプロピレン、ポリエチレングリコールの1種以
上で構成されるものを利用できる。 [作用] 本発明の超臨界或いはそれに近い流体による抽
出処理のためのセラミツク成形体用の最適なバイ
ダー組成物は、超臨界抽出の特性を最も利用でき
る新規なバインダー組成物であり、上記の4種の
成分を組合せた新規なバインダー組成物である。
即ち、本発明の超臨界流体抽出セラミツク成形体
用の最適なバインダー組成物は、超臨界抽出技術
をうまく利用するためのものである。 一般的に云えば、超臨界或いはそれに近い流体
による抽出では、超臨界ガスの溶剤としての能力
は、その密度に大きく依存している。即ち、超臨
界或いはそれに近い状態にあるガスの密度は、普
通の気体状態のものよりかなり大きく、臨界温度
付近では、液体状態の密度にほぼ匹敵している。
このような密度の増大が、溶質との化学的親和力
を大きくさせ、超臨界或いはそれに近いガスを分
離媒体として機能させるようになる。従つて、温
度一定の条件下では、高圧になるにしたがつて超
臨界或いはそれに近いガスの密度も大きくなるの
で、それだけ溶剤能力も増大していく。超臨界近
傍の流体抽出においては、このように、圧力が非
常に高い場合には、温度が上昇するにしたがつて
溶解度が大きくなつていくが、これは、温度上昇
にともなう超臨界或いはそれに近いガスの密度の
低下よりも、被抽出物の蒸気圧の上昇の方が著し
く、蒸気圧上昇による超臨界或はそれに近いガス
への溶解が大きく寄与してくるからである。一
方、これに対して、圧力がそれほど高くない場合
には温度の上昇と共に溶解度が減少する。この場
合は、被抽出物の蒸気圧上昇が僅かであるのに対
し、超臨界或いはそれに近いガスの密度低下が著
しいからである。このように超臨界或いはそれに
近い液体の溶剤能力は著しい。 超臨界近傍の流体抽出操作は、例えば、超臨界
抽出のために炭酸ガス(CO2)を用いた場合、臨
界点の近傍で、比重(密度)が大きく変化するた
め、流体抽出が非常に効率的に運転できる。 そのような流体として用いるに好適なガス或い
は流体としては、炭酸ガス、フロン(フレオン
{商標})・ガス等の次の表に示すものが用いられ
る。
[Industrial Application Field] The present invention relates to an optimal binder composition for ceramics in a degreasing method for removing binder from a ceramic molded body using a supercritical fluid or a pressurized liquefied fluid. In particular, the present invention relates to a binder composition for a ceramic molded body that is optimized for supercritical extraction by combining specific components such as an eluting binder component, a difficult-to-elute binder component, and an additive auxiliary thereof. [Prior Art] Conventionally, binder extraction from green ceramic molded bodies before firing using the unique extraction characteristics of supercritical fluids has been carried out using a predetermined pressure or pressure in an extraction tank.
The target binder component is extracted under temperature conditions. Generally speaking, the method of obtaining a ceramic sintered body by injection molding is to heat and mix ceramic powder and an organic binder (thermoplastic resin, wax, etc.) to impart fluidity, and then injection mold the resulting material. A well-known method is to heat and degrease the green ceramic body over a long period of time, decompose and remove the binder, and then sinter it. , it takes a very long time (several days). Moreover, the thicker the product, the more difficult it is to do, and there are many problems such as a high defective rate. From this point of view, the supercritical extraction method was proposed (Japanese Patent Applications No. 59-273487 and No. 59-59 by the present applicant).
No. 273488), but it was also discovered that the binder composition used in conventional heat degreasing was unsuitable for this supercritical extraction method. Specifically, when carrying out supercritical extraction, if a binder with a low melting point and low strength is used, the mixture of ceramic powder and binder will rapidly solidify or soften beyond the melting point of the binder. The problem is that injection molding is not easy because the viscosity is low in the molten state. From this point of view, the binder composition of the present invention was invented. In this specification, "supercritical fluid extraction" refers to a method of extracting a substance by utilizing an increase in the vapor pressure of the substance and a difference in chemical affinity in the presence of a supercritical fluid or pressurized liquefied fluid. says. [Problems to be Solved by the Invention] The present invention seeks to provide a binder composition suitable for supercritical extraction that utilizes the unique extraction characteristics of supercritical or near-supercritical fluids.
The object of the present invention is to provide an optimal binder composition for ceramic moldings to be subjected to supercritical extraction by a combination of components with four different functions. Furthermore, the present invention makes injection molding of a ceramic molded body relatively easy, and when the ceramic molded body is brought into contact with a supercritical or pressurized fluid such as carbon dioxide or fluorocarbon gas, injection molding can be carried out in an extremely short time of 1 to 3 hours. It is extracted, falls off, cracks, swells,
It is an object of the present invention to provide a binder composition that is less likely to cause defects such as deformation. Accordingly, an object of the present invention is to provide an optimal binder composition for ceramic molded bodies that can simplify production and save energy in the production of ceramic molded bodies. [Means for Solving the Problems] The present invention provides a binder composition for ceramic molded bodies that can be degreased using a supercritical or pressurized liquefied fluid. Elution binder component (component A); B: hard-to-elute binder component (component B) that is relatively difficult to extract by supercritical or pressurized liquefied fluid but gives strength to the molded product; C: gives flexibility and fluidity to component B The above-mentioned binder composition is characterized by combining a plasticity imparting component (component C) and a lubricity imparting component (component D) that improves the slippage of ceramic powder. Furthermore, in the binder composition of the present invention, component A is contained in an amount of 30 to 95% by weight, and component B is contained in an amount of 30 to 95% by weight.
is preferably 5 to 70% by weight, component C is preferably 0 to 30% by weight, and component D is preferably 0 to 25% by weight.
In the present invention, component A can be one to three selected from higher alcohols, paraffin waxes, fatty acids, and fatty acid salts, and component B can be polypropylene, polyethylene, polystyrene, ethylene vinyl acetate. Those composed of one or more of copolymers, acrylic resins such as polymethacrylic esters or polyacrylic esters, wax, atactic polpropylene, and polyethylene glycol can be used. [Function] The optimal binder composition for the ceramic molded body for extraction treatment with a supercritical or near-supercritical fluid of the present invention is a new binder composition that can best utilize the characteristics of supercritical extraction, and is a binder composition that can best utilize the characteristics of supercritical extraction. This is a novel binder composition that combines various components.
That is, the optimal binder composition for the supercritical fluid extracted ceramic molded body of the present invention is one that makes good use of supercritical extraction technology. Generally speaking, in extraction with supercritical or near-supercritical fluids, the ability of the supercritical gas as a solvent is highly dependent on its density. That is, the density of a gas in a supercritical or near-supercritical state is considerably higher than that in a normal gas state, and near the critical temperature, it is almost comparable to the density in a liquid state.
Such an increase in density increases the chemical affinity with the solute, allowing the supercritical or nearly supercritical gas to function as a separation medium. Therefore, under conditions of constant temperature, as the pressure increases, the density of supercritical or near-supercritical gas also increases, and the solvent capacity increases accordingly. In fluid extraction near supercriticality, when the pressure is very high, the solubility increases as the temperature rises; This is because the increase in the vapor pressure of the extracted material is more remarkable than the decrease in the density of the gas, and the dissolution into a supercritical or nearly supercritical gas due to the increase in vapor pressure makes a large contribution. On the other hand, when the pressure is not so high, the solubility decreases as the temperature increases. In this case, while the vapor pressure of the material to be extracted is only slightly increased, the density of the supercritical or nearly supercritical gas is significantly reduced. As described above, the solvent ability of supercritical or nearly supercritical liquids is remarkable. For example, when carbon dioxide gas (CO 2 ) is used for supercritical extraction, the specific gravity (density) changes greatly near the critical point, making fluid extraction extremely efficient. Able to drive. Gases or fluids suitable for use as such fluids include those shown in the following table, such as carbon dioxide gas and Freon (trademark) gas.

【表】 一般に超臨界流体抽出には、溶媒として第1表
に挙げるような物質が使用されるが、温度、圧力
の操作性、価格、安全性の面から、主として二酸
化炭素、フロンガス等が用いられる。本発明によ
るセラミツクス成形体用のバインダー組成物の脱
脂にも、これらの物質を用いると、臨界温度が一
般にバインダーとして用いられる物質の融点や軟
化点よりも低く脱脂中に成形体が変形しないので
都合がよい。 またバインダーの除去率は、セラミツクス成形
体と超臨界流体の接触流量に依存するもので、以
下に述べる実施例においても流体の流量を大きく
することにより除去率を大きくすることができ
る。 本発明による超臨界或いは加圧液化流体を用い
て脱脂できるセラミツク成形体用バインダー組成
物は、従来通常にバインダーとして用いられる高
級アルコール(例えばオクタデカノール)、脂肪
酸、脂肪酸塩、ワツクス等の超臨界或いは加圧液
化流体によつて抽出脱脂可能なバインダーに加え
て、更に、溶出困難バインダー成分(成分B);
可塑性付与成分(成分C)及び潤滑性付与成分
(成分D)を組合せて、セラミツクス成形体の射
出成形性を向上させ、且つ、極めて短時間に超臨
界脱脂を行なつても成形体に欠陥の発生をし難い
ものにする。 次に本発明のバインダー組成物の各成分につい
て各々説明する。 本発明による溶出バインダー成分(成分A)
は、超臨界或いは加圧液化流体により比較的に抽
出容易なものであり、従来通常バインダーとして
よく用いられたバインダー物質である。これに
は、例えば、高級アルコール(例えば、オクタデ
カノール)、脂肪酸、脂肪酸塩(例えば、ステア
リン酸マグネシウム、ステアリン酸アルミニウ
ム)、ワツクスなどから1種以上選択して用いら
れる。この溶出バインダー成分は、全バインダー
量の約50〜95重量%用いられる。 本発明による溶出困難バインダー成分(成分
B)は、超臨界或いは加圧液化流体により比較的
に抽出され難く、同時にセラミツクス粉末に良好
な流動性を付与して射出成形を容易にするととも
に成形体に強度を与え超臨界或いは加圧液化流体
による抽出脱脂中に発生する割れ、変形等の欠陥
を防止するバインダー成分である。この成分は、
超臨界或いは加圧液化流体に溶解する温度、圧力
において、溶出バインダー成分よりも高く、即
ち、難溶のものである。この成分は、熱可塑性樹
脂(例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ
プロピレン、APP、EVA、アクリル系樹脂など
がある)、ワツクス、ポリエチレングリコールな
どから1種以上を選択して用いる。この溶出困難
バインダー成分は、全体バインダーの5〜40重量
%の範囲である。 成分Aと成分Bの関係は、添付の図に示す成分
A、Bの溶解度の傾向を示すグラフに明らかなよ
うに成分Aは比較的に溶解され易く超臨界流体に
接すると容易に溶解されてしまい、それに対して
成分Bは成形体の中に残留し、成形体強度を保つ
役目をすることになる。 可塑性付与成分(成分C)は、溶出困難バイダ
ー成分に柔軟性と流動性を与えるものである。こ
の可撓性付与成分は、例えば、ジエチルフタレー
ト(DEP)、ジブチルフタレート(DBP)、ジオ
クチルフタレート(DOP)などのフタル酸エス
テルまたは脂肪酸エステルから選択されるもので
ある。この可撓性付与成分は、全バインダー量の
0〜30重量%の範囲である。 潤滑性付与成分(成分D)は、セラミツク粉末
の滑りを良くする成分であり、また、この成分D
は、圧力の伝達性、離型性を向上させるものであ
り、例えば、ステアリン酸、ステアリン酸の金属
塩、ポリエチレンオキサイドなどから選択され
る。この潤滑性付与成分は、全バインダー量の0
〜25重量%の範囲含まれる。 超臨界或いはそれに近い流体に対する上記の溶
出バインダー成分(成分A)及び溶出困難バイン
ダー成分(成分B)の溶解度は、図に示す如き特
性をもち、溶出バインダー成分は比較的に低温、
低圧力で溶解溶出され、溶出困難バインダー成分
は比較的に高温高圧まで溶解溶出されないもので
ある。 本発明によるバインダー組成物は、上記のよう
な成分A、B、C、Dを組合せて用いるが、成分
C及びDは、成分A及びBの付随的に加えて、流
動性や離型性を向上させて射出成形を容易ならし
めるものであるから、セラミツクス粉末に成分A
及びBだけから、所望の性状が得られるものであ
るならば、成分C及びDを添加する必要はないも
のである。また、成分A、B、C、Dは各々複数
の物質から構成することもできる。 本発明は、前記バインダー組成物において、成
分Aは、50〜95重量%、成分Bは、5〜40重量
%、成分Cは、0〜30重量%、成分Dは、0〜25
重量%である範囲が好適である。 成分Aは、50重量%未満では抽出されるバイン
ダー量が少なく、残留しているバインダー(主と
して成分B)の影響で欠陥が生じるので、そのま
ま焼結することが困難になり、更に、成分Aが95
重量%を越えると、成分Aは一般に低融点で強度
も低いので形を保持することが困難になる。 成分Bは、5重量%未満ではセラミツクス粉末
に良好な流動性を与えることができず、射出成形
が困難となるとともに、成形体の強度も充分でな
くなる。また、成分Bが40重量%を超えると超臨
界樹脂の後、そのまま焼結工程に移行した場合、
割れ膨れの要因となり、通常の加熱脱脂が更に必
要なるという問題がある。 成分Aは、高級アルコール、ワツクス、脂肪酸
及び脂肪酸塩から選択される1〜3種のものにで
き、また、成分Bは、ポリプロピレン、ポリスチ
レン、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル共重合
体、ポリメタクリル酸エステル又はポリアクリル
酸エステルなどのアクリル系樹脂、ワツクス、ア
タクチツクポルプロピレン、ポリエチレングリコ
ールから選択される1種以上で構成されるものを
利用できる。 次に、本発明によるバインダー組成物を用いた
セラミツクス成形体の処理法を述べる。 通常のセラミツクス粉末(窒化珪素、炭化珪
素、アルミナ、ジルコニアなど)に上記のように
成分A、B、C及びDを含む本発明のバインダー
組成物を5〜30重量%加えて加熱しながら充分に
混合する。セラミツクス粉末とバインダー組成物
の混合物は、本発明による成分B、C及びDの作
用により良好な流動性を有するものとなり、通常
の射出成形機で容易に成形することができる。 次に、この成形体を二酸化炭素、フロンガスな
どの超臨界或いは加圧液化流体に1〜3時間接触
させて抽出脱脂を行なう。超臨界或いは加圧液化
流体は成形体の粒子間隙を通つてバインダーを抽
出するので成分Aは極めて短時間に抜けてしまう
がその際成形体自体の強度を成分Bが担うために
割れ等を防ぐことができる。また成分Bの軟化点
臨界点よりも高ければ超臨界状態での抽出脱脂中
の変形を防ぐことができる。次に、温度又は圧力
を上げれば成分Bを同様に短時間で抽出される
が、成分Aが既に脱脂され、抜け道が存在してい
るためにもはや割れが発生することはない。ま
た、成分Bが残存している状態で超臨界或いは加
圧液化流体による抽出脱脂を完了し、そのまま通
常の焼成を行なつても成分Bは成分Aの抜け道を
通つて成形体から容易にガス化揮散し、割れや膨
れ等の欠陥が発生することはない。成分C、Dも
同様な理由から超臨界或いは加圧液化流体で抽出
脱脂できなくともよいが、抽出脱脂可能のものが
好適である。 加熱され超臨界状態で溶剤となる流体は、所定
の圧力に加圧され、被抽出物のグリーンセラミツ
クス成形体中を流れ、通過しながら、被抽出物よ
りバインダー組成物を溶解していく。 臨界温度は一般にバインダー物質として用いら
れるものの融点や軟化点よりも低く、脱脂中に成
形体に変形を与えないものが好適である。また、
バインダー除去率はセラミツクス成形体と超臨界
流体の接触流量に依存するものであるので、流体
の流量を大きくすることにより除去率を向上させ
ることができる。 本発明のバインダー組成物は、窒化珪素、炭化
珪素、アルミナ、ジルコニア等エンジニアリング
セラミツクスの射出成形の他に電子材料、磁性材
料、金属粉末、超硬合金、黒鉛粉末などの粉末の
射出成形、脱脂にすべて応用できるものである。
また、粉末の射出成形だけでなく押出し成形、プ
レス成形品の脱脂にも応用できるものがある。従
来の加熱脱脂では粉末の物性が変化してしまうよ
うなものに対しても脱脂ができ、その成形体の強
度を保持できるものである。 [実施例] 次に、本発明のバインダー組成物の具体例を以
下の実施例で、更に具体的に説明するが、本発明
は、その要旨を変えない限り次の実施例に限定さ
れるものではない。 実施例 1 成分Aとしてオクタデカノール55重量%、成分
Bとしてエチレン酢酸ビニル共重合体18重量%及
びワツクス15重量%、成分Cとしてジブチルフタ
レート3重量%、成分Dとしてステアリン酸9重
量%からなるバイダー混合物をアルミナ粉末(平
均粒径0.6μm)に対して16重量%加えて加熱混練
した後ペレツト状とし、射出成形機にて10×20×
30m/mのブロツク状成形体を得た。次にこれを
超臨界抽出脱脂装置を用いて温度60℃、圧力200
Kgf/cm2のCO2超臨界流体に1.5時間接触させた
ところバインダーの除去率78%で、割れ、膨れ、
変形等の欠陥のない脱脂体が得られた。続いて、
この脱脂体を180℃/hで昇温し、1600℃で2時
間保持し焼結させた。この焼結体には割れや膨れ
等の欠陥は認められず、極めて良好な結果であつ
た、 実施例 2 成分Aとしてオクタデカノール65重量%、成分
Bとしてポリエチレン29重量%、成分Cとしてジ
ブチルフタレート6重量%からなる混合物を、ア
ルミナ粉末(平均粒径0.6μm)に対して16重量%
添加し、実施例1と同一条件で混練成形し、CO2
超臨界流体により抽出脱脂を行なつた。バインダ
ー除去率65%で、割れ、膨れ、変形等の欠陥のな
い脱脂体が得られた。続いて、この脱脂体を150
℃/hで昇温し、1600℃で2時間焼結したとこ
ろ、焼結体には割れや膨れ等の欠陥は認めらなか
つた。 実施例 3 成分Aとしてパラフインワツクス63重量%、成
分Bとしてポリメタクリル酸エステル25重量%、
成分Cとしてジブチルフタレート4重量%成分D
としてステアリン酸8重量%からなる混合物を、
窒化珪素粉末(助剤としてAl2O3、Y2O3を含む)、
に対し、21重量%添加し、実施例1と同一条件で
混練成形脱脂を行なつた。バインダーの除去率71
%で、脱脂体に欠陥は認められなかつた。続い
て、この脱脂体を窒素気流中で180℃/hで1100
℃まで昇温し、その後窒素圧力9Kg/cm2、1800℃
で2時間焼結したところ、焼結体には欠陥は認め
らなかつた。 [発明の効果] 本発明の超臨界抽出超臨界流体抽出に適するセ
ラミツクス用バインダー組成物は、超臨界或いは
加圧液化流体により比較的に抽出容易な溶出バイ
ンダー成分(成分A);超臨界或いは加圧液化流
体により比較的に抽出され難いが成形体に強度を
与える溶出困難バインダー成分(成分B);成分
Bに柔軟性と流動性を与える可塑性付与成分(成
分C)及びセラミツクス粉末の滑りを良くする潤
滑性付与成分(成分D)を組合せたセラミツクス
用バインダー組成物であり、それにより、第1
に、従来の高級アルコール、脂肪酸等を単独でバ
インダーとしたものに比べ、セラミツクス粉末に
良好な流動性を与えるために射出成形が容易にな
り、成形体の強度も充分に保持でき、超臨界或い
は液化流体で抽出脱脂を行なつても割れや変形、
膨れ等の欠陥が少ないものが得られること、第2
に、従来の加熱脱脂処理と比べ、脱脂時間を大幅
に縮小でき、従来の通常のバインダーと比べても
脱脂時間が短縮でき、また脱脂時間を短縮しても
欠陥が生じ難いものにできること、第3に、従来
の加熱脱脂処理と比較し、脱脂温度を低くでき、
従つて、、バインダーがガス化することを防止で
き、バインダーの膨張や移動による内部応力の発
生が殆どなく、そのために、割れ、膨れ、変形等
の欠陥が生じることないこと、第4に、以上の点
から、複雑な形状のセラミツクス成形体や、肉厚
の成形体に対しても超臨界流体抽出法も適用でき
るようになることなどの技術的適効果が得られ
た。
[Table] In general, the substances listed in Table 1 are used as solvents for supercritical fluid extraction, but carbon dioxide, chlorofluorocarbon gas, etc. are mainly used from the viewpoint of operability of temperature and pressure, cost, and safety. It will be done. The use of these substances in the debinding of the binder composition for ceramic molded bodies according to the present invention is convenient because the critical temperature is lower than the melting point or softening point of the substance generally used as a binder, and the molded body does not deform during debinding. Good. Furthermore, the removal rate of the binder depends on the contact flow rate between the ceramic molded body and the supercritical fluid, and the removal rate can also be increased by increasing the flow rate of the fluid in the examples described below. The binder composition for ceramic moldings that can be degreased using a supercritical or pressurized liquefied fluid according to the present invention is a binder composition that can be degreased using a supercritical or pressurized liquefied fluid. Alternatively, in addition to the binder that can be extracted and degreased by pressurized liquefied fluid, there is also a difficult-to-elute binder component (component B);
By combining the plasticity-imparting component (component C) and the lubricity-imparting component (component D), the injection moldability of the ceramic molded product is improved, and even if supercritical degreasing is performed in an extremely short period of time, the molded product does not have any defects. Make it difficult for it to occur. Next, each component of the binder composition of the present invention will be explained. Elution binder component according to the present invention (component A)
is a binder material that is relatively easily extracted by supercritical or pressurized liquefied fluid and has been commonly used as a binder in the past. For this purpose, one or more types may be selected from, for example, higher alcohols (eg, octadecanol), fatty acids, fatty acid salts (eg, magnesium stearate, aluminum stearate), wax, and the like. This eluted binder component is used in an amount of about 50 to 95% by weight of the total binder amount. The hard-to-elute binder component (component B) according to the present invention is relatively difficult to extract with supercritical or pressurized liquefied fluid, and at the same time imparts good fluidity to ceramic powder to facilitate injection molding and to form a molded product. It is a binder component that provides strength and prevents defects such as cracks and deformation that occur during extraction and degreasing using supercritical or pressurized liquefied fluids. This ingredient is
The temperature and pressure at which it dissolves in a supercritical or pressurized liquefied fluid is higher than that of the eluted binder component, that is, it is poorly soluble. This component is selected from one or more of thermoplastic resins (eg, polyethylene, polystyrene, polypropylene, APP, EVA, acrylic resins, etc.), wax, polyethylene glycol, and the like. This difficult-to-elute binder component ranges from 5 to 40% by weight of the total binder. The relationship between component A and component B is as shown in the graph showing the solubility trends of components A and B shown in the attached figure. Component A is relatively easily dissolved and is easily dissolved when it comes into contact with a supercritical fluid. On the other hand, component B remains in the molded product and plays a role in maintaining the strength of the molded product. The plasticity imparting component (component C) imparts flexibility and fluidity to the hard-to-elute binder component. This flexibility-imparting component is selected from phthalic acid esters or fatty acid esters, such as diethyl phthalate (DEP), dibutyl phthalate (DBP), and dioctyl phthalate (DOP). This flexibility imparting component ranges from 0 to 30% by weight of the total binder amount. The lubricity-imparting component (component D) is a component that improves the slippage of ceramic powder, and this component D
improves pressure transmission properties and mold release properties, and is selected from, for example, stearic acid, metal salts of stearic acid, polyethylene oxide, and the like. This lubricity-imparting component accounts for 0 of the total binder amount.
Contains in the range of ~25% by weight. The solubility of the above-mentioned eluted binder component (component A) and difficult-to-elute binder component (component B) in supercritical or near-supercritical fluids has the characteristics shown in the figure, and the eluted binder component has a relatively low temperature,
The binder component, which is dissolved and eluted at low pressure and difficult to be eluted, is not dissolved and eluted even at relatively high temperature and pressure. The binder composition according to the present invention uses a combination of components A, B, C, and D as described above, and components C and D are added incidentally to components A and B to improve fluidity and mold release properties. Ingredient A is added to the ceramic powder because it improves the properties and makes injection molding easier.
If the desired properties can be obtained from components C and B alone, there is no need to add components C and D. Furthermore, each of the components A, B, C, and D can be composed of a plurality of substances. In the binder composition of the present invention, component A is 50 to 95% by weight, component B is 5 to 40% by weight, component C is 0 to 30% by weight, and component D is 0 to 25% by weight.
A range of % by weight is preferred. If component A is less than 50% by weight, the amount of binder extracted will be small and defects will occur due to the influence of the remaining binder (mainly component B), making it difficult to sinter as is. 95
If the weight percentage is exceeded, component A generally has a low melting point and low strength, making it difficult to maintain its shape. If component B is less than 5% by weight, it will not be possible to impart good fluidity to the ceramic powder, making injection molding difficult and resulting in insufficient strength of the molded product. In addition, if component B exceeds 40% by weight, if the supercritical resin is directly transferred to the sintering process,
This causes cracking and blistering, and there is a problem in that conventional heat degreasing is further required. Component A can be one to three selected from higher alcohols, waxes, fatty acids, and fatty acid salts, and component B can be polypropylene, polystyrene, polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, polymethacrylate ester, or A material composed of one or more selected from acrylic resins such as polyacrylic esters, wax, atactic polypropylene, and polyethylene glycol can be used. Next, a method for treating ceramic molded bodies using the binder composition according to the present invention will be described. 5 to 30% by weight of the binder composition of the present invention containing components A, B, C, and D as described above is added to ordinary ceramic powder (silicon nitride, silicon carbide, alumina, zirconia, etc.) and thoroughly heated. Mix. The mixture of ceramic powder and binder composition has good fluidity due to the action of components B, C and D according to the present invention, and can be easily molded using a common injection molding machine. Next, this molded body is brought into contact with a supercritical or pressurized liquefied fluid such as carbon dioxide or chlorofluorocarbon gas for 1 to 3 hours to perform extraction degreasing. Since the supercritical or pressurized liquefied fluid extracts the binder through the gaps between the particles of the compact, component A will come out in a very short time, but at that time component B will provide the strength of the compact, preventing cracks, etc. be able to. Further, if the softening point of component B is higher than the critical point, deformation during extraction and degreasing in a supercritical state can be prevented. Next, if the temperature or pressure is increased, component B is similarly extracted in a short time, but cracks no longer occur because component A has already been degreased and a loophole exists. Furthermore, even if extraction degreasing with a supercritical or pressurized liquefied fluid is completed while component B remains, and normal firing is performed as is, component B will easily escape from the molded body as a gas through the loophole in component A. No defects such as cracks or blisters will occur due to vaporization. For the same reason, components C and D may not be able to be extracted and degreased using supercritical or pressurized liquefied fluids, but those that can be extracted and degreased are preferred. The heated fluid, which becomes a solvent in a supercritical state, is pressurized to a predetermined pressure and flows through the green ceramic molded object to be extracted, dissolving the binder composition from the extracted object as it passes. It is preferable that the critical temperature is lower than the melting point or softening point of the binder material that is generally used and that does not deform the molded product during degreasing. Also,
Since the binder removal rate depends on the contact flow rate between the ceramic molded body and the supercritical fluid, the removal rate can be improved by increasing the flow rate of the fluid. The binder composition of the present invention can be used for injection molding of engineering ceramics such as silicon nitride, silicon carbide, alumina, and zirconia, as well as injection molding and degreasing of powders such as electronic materials, magnetic materials, metal powders, cemented carbide, and graphite powder. All of them can be applied.
Moreover, there are products that can be applied not only to powder injection molding but also to extrusion molding and degreasing of press molded products. It is possible to degrease powders that would change the physical properties of the powder using conventional thermal degreasing, and the strength of the molded product can be maintained. [Example] Next, specific examples of the binder composition of the present invention will be explained in more detail in the following Examples, but the present invention is limited to the following Examples unless the gist thereof is changed. isn't it. Example 1 Consisting of 55% by weight of octadecanol as component A, 18% by weight of ethylene vinyl acetate copolymer and 15% by weight of wax as component B, 3% by weight of dibutyl phthalate as component C, and 9% by weight of stearic acid as component D. 16% by weight of the binder mixture was added to the alumina powder (average particle size 0.6 μm), heated and kneaded, formed into pellets, and molded into 10×20× pellets using an injection molding machine.
A block-shaped molded body with a diameter of 30 m/m was obtained. Next, this is extracted using a supercritical extraction and degreasing device at a temperature of 60℃ and a pressure of 200℃.
When exposed to CO 2 supercritical fluid at Kgf/cm 2 for 1.5 hours, the binder removal rate was 78%, cracking, blistering,
A degreased body without defects such as deformation was obtained. continue,
This degreased body was heated at a rate of 180°C/h and held at 1600°C for 2 hours to sinter it. No defects such as cracks or blisters were observed in this sintered body, and the results were extremely good.Example 2: 65% by weight of octadecanol as component A, 29% by weight of polyethylene as component B, and dibutyl as component C. A mixture consisting of 6% by weight of phthalate was added to 16% by weight of alumina powder (average particle size 0.6 μm).
The CO 2
Extractive degreasing was performed using supercritical fluid. A degreased body with a binder removal rate of 65% and no defects such as cracks, blisters, or deformations was obtained. Next, this degreased body was heated to 150
When the temperature was raised at a rate of °C/h and sintered at 1600 °C for 2 hours, no defects such as cracks or blisters were observed in the sintered body. Example 3 63% by weight of paraffin wax as component A, 25% by weight of polymethacrylate as component B,
4% by weight of dibutyl phthalate as component C component D
A mixture consisting of 8% by weight of stearic acid as
Silicon nitride powder (contains Al 2 O 3 and Y 2 O 3 as auxiliaries),
was added in an amount of 21% by weight, and kneading, molding, and degreasing was performed under the same conditions as in Example 1. Binder removal rate 71
%, no defects were observed in the degreased body. Next, this degreased body was heated at 180°C/h for 1100°C in a nitrogen stream.
℃, then nitrogen pressure 9Kg/cm 2 and 1800℃
When the sintered body was sintered for 2 hours, no defects were observed in the sintered body. [Effects of the Invention] The binder composition for ceramics suitable for supercritical extraction and supercritical fluid extraction of the present invention contains an eluting binder component (component A) that is relatively easily extracted by supercritical or pressurized liquefied fluid; A hard-to-elute binder component (component B) that is relatively difficult to be extracted by pressurized fluid but gives strength to the molded body; a plasticity-imparting component (component C) that gives flexibility and fluidity to component B; and improves the slippage of ceramic powder. This is a binder composition for ceramics, which combines a lubricity-imparting component (component D) that
In addition, compared to conventional binders made of higher alcohols, fatty acids, etc., injection molding is easier because it gives ceramic powder good fluidity, and the strength of the molded product can be maintained sufficiently. Even if extraction and degreasing is performed with liquefied fluid, cracks, deformation,
The second is that products with fewer defects such as blisters can be obtained.
Second, the degreasing time can be significantly reduced compared to conventional heat degreasing treatment, the degreasing time can be shortened even compared to conventional ordinary binders, and even if the degreasing time is shortened, defects are less likely to occur. 3. Compared to conventional thermal degreasing treatment, the degreasing temperature can be lowered.
Therefore, gasification of the binder can be prevented, and there is almost no internal stress caused by expansion or movement of the binder, and therefore defects such as cracking, blistering, deformation, etc. do not occur.Fourthly, the above From this point of view, technological advantages were obtained, such as the ability to apply the supercritical fluid extraction method to ceramic molded bodies with complex shapes and thick-walled molded bodies.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図は、本発明のバインダー組成物に用いられる
成分A、Bの溶解度の傾向を示すグラフである。
The figure is a graph showing the solubility trends of components A and B used in the binder composition of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 A 超臨界或いは加圧液化液体により比較的
に抽出容易な溶出バインダー成分(成分A); B 超臨界或いは加圧液化液体により比較的に抽
出され難いが成形体に強度を与える溶出困難な
バインダー成分(成分B); C 成分Bに柔軟性と流動性を与える可塑性付与
成分(成分C)及び D セラミツク粉末の滑りを良くする潤滑性付与
成分(成分D)を組合せ、成分Aは、50〜90重
量%、成分Bは、5〜40重量%、成分Cは、30
重量%以下、成分Dは、25重量%以下の割合で
あるセラミツク成形体用バインダー組成物を用
いて、セラミツク成形体を形成し、その成形体
を、超臨界或いは加圧液化液体を用いて脱脂す
ることを特徴とするセラミツクスの製造方法。 2 前期成分Aは、高級アルコール、ワツクス、
脂肪酸及び脂肪酸塩から選択される1〜3種のも
のである特許請求の範囲第1項記載のセラミツク
スの製造方法。 3 前記成分Bは、ポリプロピレン、ポリエチレ
ン、ポリスチレン、エチレン酢酸ビニル共重合
体、ポリメタクリル酸エステル又はポリアクリル
酸エステルなどのアクリル系樹脂、ワツクス、ア
タクチツクポリプロピレン、ポリエチレングリコ
ールの1種以上で構成されるものであることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載のセラミツク
スの製造方法。
[Claims] 1. A eluting binder component (component A) that is relatively easy to extract with a supercritical or pressurized liquefied liquid; B. A binder component that is relatively difficult to extract with a supercritical or pressurized liquefied liquid, but that provides strength to the molded product. A combination of a binder component that is difficult to elute (component B) that gives the component B; a plasticity-imparting component (component C) that gives flexibility and fluidity to component B; Component A is 50 to 90% by weight, component B is 5 to 40% by weight, and component C is 30% by weight.
% by weight or less, component D is 25% by weight or less of a binder composition for ceramic molded bodies to form a ceramic molded body, and the molded body is degreased using a supercritical or pressurized liquefied liquid. A method for manufacturing ceramics, characterized by: 2 Early component A is higher alcohol, wax,
The method for producing ceramics according to claim 1, wherein the ceramics are one to three selected from fatty acids and fatty acid salts. 3. Component B is composed of one or more of polypropylene, polyethylene, polystyrene, ethylene vinyl acetate copolymer, acrylic resin such as polymethacrylate or polyacrylate, wax, atactic polypropylene, and polyethylene glycol. A method for manufacturing ceramics according to claim 1, characterized in that the method comprises:
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