JPH05104509A - セラミツクスの鋳込成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミックスの鋳込成形方法に関し、高い強
度を備えるとともに着肉速度、離型性に優れるセラミッ
クス素地を得ることのできるセラミックスの鋳込成形方
法を提供することを目的とする。 【構成】 ジルコニア質セラミックススラリー中のジル
コニア質原料１００重量部に対し、実質０．５〜２重量
部のエマルジョン化したアクリル樹脂を、該ジルコニア
質セラミックススラリーに添加した後、鋳込成形を行う
構成とし、さらに上記エマルジョン化したアクリル樹脂
を添加したジルコニア質セラミックススラリーのジルコ
ニア質原料１００重量部に対し、実質０．２〜０．４重
量部のエマルジョン化したワックスを、該ジルコニア質
セラミックススラリーに添加する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセラミックスの鋳込成形
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】セラミックス製品の成形方法として、
水、あるいはエタノール等を分散媒とするセラミックス
スラリーを、例えば石膏等よりなる成形型に注入し、上
記分散媒を毛細管現象によって該成形型に吸収させ、型
内表面に着肉層を付着させる鋳込成形方法が従来より採
用されている。

【０００３】この鋳込成形方法は、複雑な形状の成形が
比較的容易で、成形設備費が安価なことに加え、原料払
出率が低減できる等の多くの利点があり、例えば、従来
の金属材料に代えて、強度、靱性に優れるジルコニアセ
ラミックスで機械部品や切削刃等の薄肉製品を成形する
場合に適用される等、近年ではファインセラミックスの
成形にも窮されている。

【０００４】この場合、上記鋳込成形方法による脱型直
後のジルコニアセラミックス成形品（素地）は、非常に
脆くハンドリングが困難であるところから、通常ＰＶＡ
（ポリビニルアルコール）又は一般樹脂系バインダーを
セラミックススラリーに添加して素地の強度を増加する
ようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、所要の強度
を上記脱型直後のジルコニアセラミックス素地に付与た
めには、上記ＰＶＡ又は一般樹脂系バインダーの該セラ
ミックススラリーへの添加量を一定量以上としなければ
ならない。その結果、セラミックススラリーの粘度は高
くなり、セラミックススラリーの分散媒は成形型に吸収
されがたくなって、着肉速度、離型性の低下を招くとと
もに、余剰のセラミックススラリーを真空脱気する際に
気泡を形成したり、該セラミックススラリーが経時変化
を起こして鋳込み不能となることが少なくなかった。

【０００６】本発明は上記従来の事情に鑑みて提案され
たものであって、高い強度を備えるとともに着肉速度、
離型性に優れるセラミックス素地を得ることのできるセ
ラミックスの鋳込成形方法を提供することを目的とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明は以下の手段を採用する。すなわち、ジルコ
ニア質セラミックススラリー中のジルコニア質原料１０
０重量部に対し、実質０．５〜２重量部のエマルジョン
化したアクリル樹脂を、該ジルコニア質セラミックスス
ラリーに添加した後、鋳込成形を行うようにしたセラミ
ックスの成形鋳込方法である。またさらに上記エマルジ
ョン化したアクリル樹脂を添加したジルコニア質セラミ
ックススラリーのジルコニア質原料１００重量部に対
し、実質０．２〜０．４重量部のエマルジョン化したワ
ックスを、該ジルコニア質セラミックススラリーに添加
するようにすることも望ましい。

【０００８】

【作用】上記エマルジョン化したアクリル樹脂は、従来
のＰＶＡ又は一般樹脂系バインダーに代えてジルコニア
質原料よりなるセラミックススラリーに添加するもの
で、該セラミックススラリーの粘度調製が容易で、比較
的低粘度でも所要の素地強度を付与することができ、着
肉速度の低下、経時変化及びスラリーの発泡性を抑え
る。

【０００９】また上記エマルジョン化したワックスも、
上記従来のバインダーに代わるものであり、素地の曲げ
強度を向上させることに加えて、可塑性を付与し、以て
離型性を向上させることができる。

【００１０】上記エマルジョン化したアクリル樹脂の添
加量としては、上記ジルコニア質セラミックススラリー
の分散媒を除いたジルコニア質原料１００重量部とした
とき、アクリル樹脂が実質０．５〜２重量部の範囲とな
るようにすればよい。このアクリル樹脂が実質０．５重
量部未満であると所期の効果を得ることはできず、２重
量部を超える場合には、着肉速度の低下、経時変化及び
スラリーの発泡性が高まる等の不都合が生じるので好ま
しくない。尚、本発明では、このアクリル樹脂によるエ
マルジョンの濃度は使用する乳化剤の特性に応じて調製
すればよいが、例えばアニオン系の乳化剤を使用する場
合には、アクリル樹脂濃度を５０重量％としている。

【００１１】また、エマルジョン化したアクリル樹脂に
おいても、上記ジルコニア質セラミックススラリーの分
散媒を除いたジルコニア質原料１００重量部としたと
き、ワックスが実質０．２〜０．４重量部の範囲となる
ような添加量とすればよい。このワックスが実質０．２
重量部未満であると所期の効果を得ることはできず、
０．４重量部を超える場合には、着肉速度の低下、経時
変化及びスラリーの発泡性が高まる等の不都合が生じる
ので好ましくない。尚、このワックスによるエマルジョ
ンの濃度も使用する乳化剤の特性に応じて調製すればよ
いが、例えばマイクロクリタリンワックスをアニオン系
の乳化剤でエマルジョン化させた場合には、ワックス濃
度を４０重量％としている。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に関し、実施例を従来技術に基
づく比較例との比較しながら説明する。

【００１３】本発明に係る実施例として、ジルコニア質
原料（粉末）１００重量部に、分散媒として水を４０重
量部、分散剤としてポリカルホン酸を０．２重量部を混
合したジルコニアセラミックススラリーに、表１に示す
ように、バインダーとしてエマルジョン化したアクリル
樹脂、及びマイクロクリスタリンワックスの添加量を変
えた実施例ａ〜ｅを作成するとともに、バインダーを添
加しない従来例ａ及びバインダーをアクリル系水溶性ポ
リマーとした従来例ｂの７種の配合のセラミックススラ
リーを作成した。

【００１４】表１に示すアクリル系エマルジョンとは、
アクリル樹脂を水とアニオン系乳化剤でエマルジョン化
した実質アクリル樹脂含有量５０重量％であり、ワック
ス系エマルジョンとは、マイクロクリスタリンワックス
を水とアニオン系乳化剤でエマルジョン化した実質ワッ
クス含有量４０重量％である。

【００１５】尚、この実施例、従来例では上記基本配合
を２４時間ポットミルにて混合して作製したセラミック
ススラリーに上記アクリル系、ワックス系の両エマルジ
ョンを添加した後、さらに１時間ポットミルを運転して
混合した。

【００１６】まず、上記基本配合に全くバインダー（エ
マルジョン）を添加しない比較例ａと、実施例ａとによ
る素地の曲げ強度を測定したところ、図１に示す通り、
実施例ａは比較例ａよりも曲げ強度がかなり増加するの
が認められた。

【００１７】また、実施例ｃによる素地の測定結果によ
れば、曲げ強度はあまり変わらなかったものの（図１参
照）、図２に示すように、応力−歪曲線が直線からはず
れ、たわみ変形量が大きくなり、可塑性が大きくなった
のが確認された。このことにより、アクリル系エマルジ
ョンを添加剤として用いた場合、素地の強度の上昇に効
果があり、ワックス系エマルジョンは可塑性の付与に効
果があることがわかり、この２種の添加剤を用いれば強
度、可塑性の両方が上昇することになる。

【００１８】次に、バインダーとして従来より使用され
ているアクリル系水溶性ポリマーを表記の添加量で添加
した比較例ｂと、アクリル系エマルジョンの添加量を変
えるとともに、ワックス系エマルジョンを上記ジルコニ
ア質原料１００重量部に対し、実質ワックス量として
０．２重量部添加した実施例ｂ，ｃ，ｄ，ｅの、温度２
５℃における粘度を対比してみたところ、図３のように
アクリル系水溶性ポリマーは、僅かの添加量で急激に粘
度が上昇したのに対し、アクリル系エマルジョンとワッ
クス系エマルジョンの両方を添加した配合の粘度は安定
しており、２つのエマルジョンの組合わせに問題はな
く、素地に所要の強度を付与することが可能であること
が確認できる。

【００１９】また、図４のように、比較例ａ，ｂ及び実
施例ｃを鋳込み成形して、着肉速度を調べたところ、比
較例ｂは比較例ａに比べ、着肉速度が急激に低下してし
まうが、実施例ｃは着肉速度の低下が少ないことが確認
できる。

【００２０】次に、成形型にガラス繊維で編んだパイプ
を挿入した２つ割りの石膏型を用い、２０×２３０×５
mm厚の長尺の薄物のジルコニア成形体を常厚鋳込み成形
にて比較例ａ、実施例ａ，ｃの３種の配合にて作製した
ところ、実施例ａは、素地強度の上昇により素地自体の
ハンドリング性は改善されるが、石膏型への付着力がや
や大きく、離型性が比較例ａよりも悪くなり、大気圧の
圧搾空気をエアー吹き込み口より吹き込んでも、容易に
脱型できず、脱型時に素地に亀裂が生じやすくなった。
しかし、実施例ｃでは、離型性が改善され、容易に脱型
できた。

【００２１】尚、図１、図３では、アクリル樹脂、ワッ
クスの実質添加量でなく、上記濃度のアクリル系エマル
ジョン、ワックス系エマルジョンの添加量に対応する曲
げ強度、スラリー粘度の値を示したものである。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明では従来の樹脂系
バインダーに代えて、エマルジョン化したアクリル樹脂
を添加することにより、素地に所要の強度を付与せしめ
る一方、着肉速度の低下防止、スラリー粘度の上昇を押
さえることができる。

【００２４】また、さらにエマルジョン化したワックス
を添加することにより、素地に可塑性を付与することが
できて、離型性も改善することとなり、ジルコニアセラ
ミックス製品の薄物鋳込み成形時における脱型時及び一
般の取り扱い時のハンドリング性が改善できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】各配合のセラミックススラリーによる素地曲げ
強度を示す図である。

【図２】各配合のセラミックススラリーによる素地の変
形挙動を示す図である。

【図３】各配合のセラミックススラリーの粘度を示す図
である。

【図４】各配合のセラミックススラリーによる着肉速度
を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジルコニア質セラミックススラリー中の
   ジルコニア質原料１００重量部に対し、実質０．５〜２
   重量部のエマルジョン化したアクリル樹脂を、該ジルコ
   ニア質セラミックススラリーに添加した後、鋳込成形を
   行うことを特徴とするセラミックスの成形鋳込方法。
2. 【請求項２】 上記エマルジョン化したアクリル樹脂を
   添加したジルコニア質セラミックススラリーのジルコニ
   ア質原料１００重量部に対し、実質０．２〜０．４重量
   部のエマルジョン化したワックスを、該ジルコニア質セ
   ラミックススラリーに添加する請求項１に記載のセラミ
   ックスの成形鋳込方法。