JPH0474760A - セラミックス成形用バインダー組成物 - 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、セラミックス粉末より成形体を形成する際に
使用されるバインダー組成物に関する。

Ｕ従来の技術］ 従来、複雑形状のセラミックス製品を成形する場合は、
セラミックス粉末に高分子またはワックスなどの熱可塑
性物質をバインダーとして混合して射出成形する方法が
あり実用化されている。ところで、射出成形法では高粘
度の材料を高圧で金型内に射出注入するために、以下に
示す問題点がある。成形品に関しては、■流動性か不十
分であることでジェツテイングが発生しやすい。■中心
部の密度が低くなりやすい。■脱脂に要する時間か長い
。成形機に関しては、■成形機、金型の摩耗か大きい。

これらはいずれも樹脂の成形の場合のようには克服され
ていないのが坦状である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、成形用セ
ラミックス粉末の流動性を高め成形して脱型後に成形体
形状を保持てき、かつ成形体からの脱脂が容易なセラミ
ックス成形用バインダーを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明のセラミックス成形用バインダー組成物は、セラ
ミックス粉末に混合されて型内で該セラミックス粉末を
成形体に固化するバインダー組成物であって、有機溶媒
と脂肪酸の金属塩を最小限とすることを特徴とする。

この有機溶媒としては、脂肪酸の金属塩を溶解できるも
のであれば利用可能である。たとえば鉱物油、動植物油
、炭化水素系溶媒、ケトン類、エステル類、アミド類、
アルコール類などの溶媒が利用できる。またこの有機溶
媒は２種以上混合して用いることもできる。

脂肪酸の金属塩としては、ステアリン酸、パルミチン酸
、２−エチルヘキサンカルボンヒドロキシステアリン酸
、オレイン酸、リノール酸などの脂肪酸のアルミニウム
、マグネシウム、カルシウム、リチウムなどの金属塩な
どが使用できる。これらは通常金属石鹸と呼ばれるもの
を使用するのが好ましい。

この成形法に使用できるセラミックス粉末としては、通
常セラミックス粉末の成形体として成形に使用されてい
るものであればいずれも適用でき、さらに焼結助剤など
を含んでいてもよい。

このセラミックス粉末とバインダー組成物との混合物に
は、必要とあれば他の成形用の添加物を配合することも
できる。

バインダー組成物中の脂肪酸の金属塩の含有量は、１．
０〜５０重量％とするのが好ましく、さらに２〜３０重
量％の範囲がより好ましい。脂肪酸の金属塩の量が１．
０重量％未満であると型内でのセラミックス粉末の固化
が不十分となり好ましくない。また添加量が５０重量％
を超えるとセラミックス粉末との混合物のスラリー粘度
が高くなり、低圧で型への注入が困難となるので好まし
くない。

このバインダー組成物は、セラミックス粉末に対して１
５〜５０重量％の範囲で配合するのか好ましい。パンダ
ー組成物の配合量が１５重量％未満ではセラミックス粉
末をスラリー化して成形することができず好ましくない
。また配合量か５０重量％を超えると成形体からの脱脂
除去に時間かかかるので好ましくない。

従来の高分子の樹脂ないしは界面活性剤のような結合剤
をセラミックス粉末に添加した場合では、通常溶媒が存
在するとスラリーは冷却されても型内で固化せず、鋳込
み型のようにスラリーの溶媒を吸収除去して始めて成形
体形状に固化する。しかし本発明のバインダー組成物で
は、セラミックス粉末を所定の温度以下に保持すること
により成形体形状に固化することかできる。

このバインダー組成物は、有機溶媒と脂肪酸の金属塩と
からなり、セラミックス粉末に混合され所定温度以上で
型内に注入可能な流動性を有するスラリーを形成する。

このスラリーは、たとえば、５０℃以上の温度に加温し
て流動性を一層高めておくことが好ましい。このスラリ
ーは流動性が良好であるので、たとえば、１　０　０　
Ｋｌ／　ｃｒｉ以下の低圧で型内に注入することができ
る。

このバインダー組成物は、たとえば、室温以上の温度で
は有機溶媒に脂肪酸の金属塩が溶解して低粘度の溶液を
形成する。しかし、たとえば、室温以下の温度に保持す
るとゲル化する性質を有する。このバインダー組成物に
セラミックス粉末が混合されていると同様に所定の温度
以上では流動性の富むスラリーを形成し、所定温度以下
に保持するとゲル化して固化する。これは、金属塩が溶
媒中で所定温度より高い温度では解離して存在しており
低粘度の溶液となり、所定の温度より下がると金属塩が
会合して会合体を形成してゲル化する。その際、セラミ
ックス粉末か存在しているとそれを凝集してゲル化する
。そのためセラミックスは固化して成形体を形成するも
のと考えられる。

したがって、従来の高分子の樹脂ないしは界面活性剤の
ような結合剤には見られない同化作用を有し、かつ容易
に型への注入成形が可能なスラリーを形成することがで
きる。

この型内で固化した成形体は、脱型され乾燥により主と
して有機溶媒を容易に除去される。さらに脂肪酸の金属
塩は、脱脂時に昇華、熱分ｗｌ−などて除去されるか、
たとえ熱分解で金属酸化物を形成して残存したとしても
焼結助剤のアルミナ、マグネシャなどとなるので焼結体
の物性への影響は特に問題とならない。

なお、型内で固化の際には、均一な成形体とするために
低圧を負荷させることか好ましい。固化は通常室温でお
こなうことができる。

［作用］ 本発明のバインダー組成物は、有機溶媒に脂肪酸の金属
塩を含んでいる。この脂肪酸の金属塩と有機溶媒とセラ
ミックス粉末とを所定の温度以上の温度で混合すると型
内に注入可能な流動性を有するスラリーが形成できる。

このスラリーは、型内て所定の温度以下に保持されると
容易にゲル化して成形体形状を保持した固化物が形成さ
れる。

すなわち、このバインダー組成物は、その構成成分の脂
肪酸の金属塩が溶媒中で会合してゲル化する際に、溶媒
中に存在するセラミックス粉末を凝集して絡み必い溶媒
と共にゲル化して成形体形状に固化することかできる。

固化して脱型された成形体は、乾燥により有機溶媒が除
去され、脱脂処理により脂肪酸の金属塩か成形体より除
去される。バインダー組成物の主成分の有機溶媒は乾燥
で除去できるので、脂肪酸の金属塩の脱脂は、短時間で
おこなうことかできる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

（実施例１） 第１表のＮｏ、１のスラリーは、窒化珪素粉末３１５０
９に焼結助剤のイツトリア１７５９とアルミナ１７５ｇ
とからなるセラミックス粉末に有機溶媒としてエタノー
ル１５００ｇと、脂肪酸の金属塩としてステアリン酸ア
ルミニウム７５ｇとの混合物を５０〜１５０℃に加熱し
、ざらに分散剤セラモＤ−１８第一工業製薬（株）製を
セラミックス粉末に対して３ｗｔ％添加して、ホモジナ
イザーで１時間混合したものである。

このスラリーを約１５〜２０℃に保持した金型に流しこ
み１〜１０Ｋｇｆ／ｃ／ｌｉに加圧しながら冷却固化さ
せた。固化物を型より取出し乾燥機（５０〜１００℃）
で有機溶媒を蒸発させ、さらに５００℃で１時間加熱し
脂肪酸の金属塩を脱脂除去して成形体を得た。

この成形体を１７５０℃１０気圧の窒素雰囲気下で４時
間焼結した。得られた焼結体はＪＩＳＲ１６０１，１６
０４に基づき４点曲げ強度を測定した。

結果を第１表に示す。

Ｎｏ、２は有機溶媒をｎ−プロパツール、Ｎ０９３はミ
ネラルスピリット、Ｎｏ、４は、ケロシン、Ｎ００５は
ｎ−パラフィンに変えて用いた外はＮｏ、１と同様の処
理をおこない焼結体を作製して強度を評価した。

第１表に示すように、４点曲げ強度はいずれの焼結体と
も竿部では９５０ＭＰａ前後の値を示し、良好な強度を
示した。また高温の１０００’Ｃにおける強度も８５０
ＭＰａ前後の高い強度を示した。

使用した溶媒の種類により多少の差は有るが、実用上問
題となるほどの差ではない。したかって、この脂肪酸の
金属塩はバインダー成分として有機溶媒と共に使用する
ことが有効であることを示している。

（比較例） 実施例Ｎ０９１に於いてステアリン酸アルミニウムの変
りに界面活性剤のポリオキシエチレンアルキルエーテル
フォスフェートを用いたスラリーは、型内に注入しても
固化せず成形体として脱型できなかった。

また従来の粘結剤と可塑剤とを実施例のように配合して
比べた。

セラミックス粉末にポリアクリレート１５ｗｔ％とジブ
チルフタレート１５ｗｔ％とを配合したスラリーを型内
に注入したが、このスラリーは室温では充分に固化せず
成形体として脱型できなかった。

（実施例２） 実施例Ｎｏ、１のセラミックス粉末と有機溶媒を用い、
第２表に示すように脂肪酸の金属塩のステアリン酸アル
ミニウムの量を０．５〜３０％の範囲で変化させたスラ
リーを作製した。そして実施例１と同様の条件で型に注
入してのセラミックスラリ−の固化状態を調べた。

第２表に示すように、ステアリン酸アルミニウムの配合
量が０．５％と少ない場合は、同化が充分進行しなかっ
た。しかし配合量が１．０％を超えるといずれも良好な
状態に固化した成形体が得られた。

したがって、脂肪酸の金属塩の量は、溶媒に対して少な
くとも１〜３０％の範囲であれば使用に耐える固化した
成形体が形成できることを示している。

［効果］ 本発明のバインダー組成物は、セラミックス粉末に室温
以上の温度で加熱混合してスラリー状にして型内に注入
し、型を室温以上の温度に保持するとセラミックスラリ
−は固化して短時間で成形体形状に成形することができ
る。したかつて、従来の鋳込み成形法に比べて短時間で
固化した成形体を形成することができる。またこのスラ
リーは流動性がよいので、射出成形のように高圧を必要
とせず、流動性の不足に基づく欠陥の発生が抑制できる
。

さらに形成された成形体中に含まれるバインダー組成物
は、乾燥脱脂により短時間で除去が可能である。このた
めこのバインダー組成物を使用することにより、複雑な
形状のセラミックス成形体の成形を生産性を高めて得る
ことができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス粉末に混合され型内に注入後固化し
   て成形体の形状を保持するバインダー組成物であって、
   有機溶媒と脂肪酸の金属塩とからなることを特徴とする
   セラミックス成形用バインダー組成物。