JPH0477350A - 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。

［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
性物質および溶媒をバインダーとして混合して型内に注
入する方法があり実用化されている。ところで、この型
内で成形され脱型された成形体は溶媒を含んでおり乾燥
により除去される。この乾燥、脱脂時の加熱により有機
バインダーは、熱で軟化して結合力が低下しやすい。こ
のため成形体は結合力が不十分で脆くなり、溶媒の除去
、脱脂の際に変形や割れが発生したりする。

そこで、成形体の結合力を増すために添加する結合剤の
量を多くすることが考えられるが、この方法では、スラ
リーの粘度が上昇し型内への注入が困難となる。ざらに
成形体中のセラミックス粉末の体積率が減少し、加熱に
より結合剤が軟化して変形したり、脱脂に時間がかかる
ことになり生産性が低下して好ましくない。

これらの点を解消するバインダーとして特開昭５５−２
７８８７号公報には、高級アルコール類にひまし油を添
加したバインダーでセラミックス粉末を成形する旨の開
示がある。しかしこれらのバインダーはまだ結合力など
が不十分で乾燥、脱脂時に成形体が変形したり、割れ、
かけが発生したりする問題を有している。

［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、型内で形
成され溶媒を含んだ成形体が、脱型後の乾燥、脱脂時に
バインダーの結合力が不足して成形体が変形するのを防
ぐことが可能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
、パイロキシリンとを含むことを特徴とする。

この溶媒としては、パイロキシリンを溶解ないしは分散
できるものであれば利用できる。たとえばエーテル類、
ケトン類、エステル類、アルコール類などが用いられ、
なかでもパイロキシリンを溶解するエチルエーテルとエ
チルアルコールの混合溶媒が好ましい。

パイロキシリンはニトロ化度の低いニトロセルロースが
主成分である。このパイロキシリンはエチルエーテル（
３体積比）とエチルアルコール（１体積比）の混合溶液
などの比較的沸点の低い溶媒に溶解されたコロジオンが
知られてあり、窄温で溶媒が蒸発すると透明で強度をも
つ膜を形成するものである。したがって、このパイロキ
シリンの溶液は、バインダーとして結合力を発揮するこ
とができる。また、多孔質型、減圧成形可能な型とすれ
ば溶媒が型内で除去できるので脱型可能な成形体が容易
に形成できる利点がある。ざらにこのバインダー組成物
は、パイロキシリンか溶媒の蒸発により強固な結合力を
示すので、仙の有機バインダーを配合することなく単独
で成形体形状を保持することができる。

このバインダー組成物は、混合したものをセラミックス
粉末に加えてスラリーとするか、それぞれの成分をセラ
ミックス粉末に加えて混合してスラリー化してもよい。

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利用でき、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有機系バインダーを配合
して脱型時の成形体の強度を高めてもよい。ざらに他の
添加物を配合することもできる。

バインダー組成物中のパイロキシリンの含有量は、１０
〜４０容聞％とするのが好ましい。パイロキシリンの量
が１０容量％未満であると、乾燥時の成形体の変形を抑
制することが困難となり好ましくない。また添加量が４
０容量％を超えると、セラミックス粉末と混合物のスラ
リー粘度が高くなりすぎ、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、全配合系（バインダ士セラミ
ック粉末）に対して４０〜５５容量％の範囲で配合する
のが好ましい。バインダー組成物の配合量が４０容量％
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。また配合量が５５容量％を超
えると成形体中でのセラミックス粉末の体積率が小さく
なり脱脂に時間がかかり生産性が低下するので好ましく
ない。

このバインダー組成物は、その構成成分のパイロキシリ
ンが溶媒の揮発により析出し、セラミックス粉末を結合
して強固な成形体形状の固化物を形成する。このパイロ
キシリンは高分子量のセルロース誘導体であり熱により
軟化してすることがない。ざらに脱脂により容易に除去
できる性質をもっている。また溶媒に可溶性であるので
スラリを固化した場合に偏在することがなく均一な強度
をもつ成形体が形成できる。

通常このスラリーは型内で減圧吸引により溶媒を揮発さ
せて固化させるのが好ましいが、表層部分の溶媒を蒸発
させて成形体の表面部分を固化させて脱型したあと全体
を乾燥固化させることもできる。さらに有機系バインダ
ーのたとえば、パラフィンワックスを併用して脱型前に
溶媒を含んだまま固化し、脱型して乾燥させながら成形
体の結合力を高めることもできる。

したがって、パイロキシリンが成形体中に存在するので
乾燥、脱脂時に成形体に割れや欠けが発生して破損する
のが防止できる。

この脱脂体は、常法により焼結されるが、乾燥、脱脂工
程での破損や変形がおきないので、焼結後も所定の形状
を保持した焼結体とすることができる。

このため、従来の有機バインダーのように乾燥、脱脂工
程での加熱によりバインダーが軟化して結合力が低下し
て成形体が変形したり、破損することがない。

［作用］ 本発明のバインダー組成物は、パイロキシリンを含む有
機溶媒で構成されている。このため有機溶媒が除去され
ると共にパイロキシリンは、セラミックス粉末と絡みあ
って結合して固化する。そのため形成された成形体形状
を保持することができる。

ざらにパイロキシリンは高分子量であり、かつ熱可塑性
でないので脱脂時の加熱で軟化することかない。そのた
め成形体は変形することもない。

したがって、所定の形状の焼結体を効率よく製造するこ
とができる。

また溶媒としては、比較的低沸点のものが用いられるの
で容易に除去でき乾燥時間を短縮することができる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

（実施例） 窒化珪素粉末に焼結助剤のイツトリアとアルミナとをそ
れぞれ４重量％添加して湿式混合法で充分混合した後、
乾燥してセラミックス粉末とした。

このセラミックス粉末６０容量％を第１図の混合槽１に
入れ、溶媒として２５容量％のエチルエーテル（３体積
比）とエチルアルコール（１体積比）にパイロキシリン
１５容量％を加え加熱ヒーターで３０℃に保ち攪拌機５
で混合して均一なスラリーを作成した。

このスラリーを混合槽１の底部に設けである導入管のバ
ルブ６を開き、金型２のタービンホイール形状のキャビ
ティ３内に圧入した。この際加圧は混合槽１に配備しで
ある加圧管７を介してエアてスラリーを加圧して注入し
た。型内は温水を循環させて５０’Ｃに保ち、表層部の
溶媒を減圧吸弓で除去しパイロキシリンを析出させて成
形体形状に固化させた後、脱型し真空乾燥機で７０℃で
１０時間乾燥した。

乾燥後１０℃／Ｈｒの昇温速度で５００℃まで昇温させ
脱脂をおこなった。次に窒素雰囲気中で１８００℃まで
加熱して焼結した。成形体、得られた焼結体はいずれも
クラックや変形のない良好なものであった。

［効果］ 本発明のバインダー組成物は、有機溶媒に高分子量のパ
イロキシリンが含まれている。この有機溶媒は、水に比
べて容易に揮発除去できる。そして型内あるいは型外で
乾燥により溶媒の除去が進むとパイロキシリンが析出し
てセラミックス粉末を強固に結合した成形体となる。ま
たこのバインダー組成物は溶液として配合できるので、
セラミックス粉末に均一に付着させることができる。そ
のため成形体とした場合にも均一な強度を保持でき、割
れや、欠けの発生を抑制できる。このため焼結して１ｑ
られる焼結体も所定の形状が保持でき不良品の発生が抑
制できる。

ざらにこのスラリーは、低粘度で流動性を良くできさら
に伯の有機バインダーを配合せずに結合力が得られるの
で常温で容易に型内に流し込むことかできる。

またパイロキシリンは従来の熱可塑性樹脂の場合に比べ
て脱脂しやすい利点を有する。したがって脱脂時間が短
縮でき生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例の成形に用いた成形機（混合槽と金型
）の概略説明図である。 １・・・混合槽　　　　　２・・・金型３・・・タービ
ンホイール形状のキャビティ特許出願人　　トヨタ自動
車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミツ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、パイロキシリンとを含むことを特徴とする
   セラミックス成形用バインダー組成物。