JPH05194029A

JPH05194029A - ジルコニア焼結体及びその製造方法

Info

Publication number: JPH05194029A
Application number: JP4266265A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kimura; 裕木村; Osamu Mineshita; 修峯下; Yukihiko Haishi; 幸彦羽石; Tsukasa Tanegashima; 宰種子島
Original assignee: Nissan Chemical Corp
Current assignee: Nissan Chemical Corp
Priority date: 1991-10-08
Filing date: 1992-10-05
Publication date: 1993-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】ジルコニアコンパウンドをスプルー・ランナー
レス金型を用い射出成形し、脱脂及び焼結し、高密度の
ジルコニア焼結体を提供する事を目的とする。【構成】ジルコニアコンパウンドをスプルー・ランナー
レス金型を用い射出成形し、脱脂、焼成してなる相対密
度９９％以上のジルコニア焼結体。また、２〜１０モル
％のＹ₂Ｏ₃を含み、ＢＥＴ法比表面積が１２ｍ²／ｇ
以下であり、かつ平均粒子径と比表面積の積が、３μｍ
・ｍ²／ｇ以下であるジルコニア粉末と有機バインダー
を混練し、ジルコニアコンパウンドを得、該コンパウン
ドをスプルー・ランナーレス金型を用いて射出成形し、
脱脂、焼成することを特徴とするジルコニア焼結体の製
造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流動性に優れた射出成
形用コンパウンドをスプルー・ランナーレス金型を用い
て射出成形し、脱脂、焼結して得られた、高密度を有す
るジルコニア焼結体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ジルコニア焼結体の製造方法の一つに、
これを射出成形により製造する方法が知られている。こ
の射出成形ではジルコニア粉末と有機バインダーとから
なる混練物を成形用組成物とし、これを金型に射出して
所定のグリーン成形品を形成した後、脱脂焼結すること
によりジルコニア焼結体が製造される。

【０００３】ジルコニアも含めたセラミックスの射出成
形で使用される金型は、スプルー、ランナー及び製品形
状のキャビティで構成されている。射出成形機のシリン
ダー内で溶融状態になったコンパウンドは、ノズルから
金型内のスプルー部分に射出され、ランナー部を充填し
ながらゲートに到達する。次に、ゲート部を通過したコ
ンパウンドはキャビティを充填し、キャビティ内で冷却
されて固化し、取り出す事が出来る状態になる。金型を
開いて取り出されたグリーンにはスプルーとランナーが
付いているので、これを成形品から切り離す事によって
所定のグリーン成形品を得る事が出来る。

【０００４】従来の射出成形において、セラミックスコ
ンパウンドの流動性、微細な部分への充填性及びグリー
ン強度がプラスチックに比べて相当に低いことから、セ
ラミックス用金型はスプルーの抜き勾配（角度）は大き
く、ランナーは太く、ゲート部は断面積を大きく設計す
る事が必要とされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来セ
ラミックスの射出成形においては、スプルーとランナー
は製品とはならない部分ではあるが、成形技術上は必要
かつ不可欠なものであった。原料であるコンパウンドを
有効に使用するという観点から、これらのスプルー及び
ランナー（コールドランナーとも言う）を回収してコン
パウンドに再生する、リサイクル工程が実施されてき
た。しかし、このリサイクル工程は、コンパウンド中へ
のコンタミネーションの増加や、流動性の劣化を起こす
欠点があった。更に、製品となる成形品とランナー部を
ゲートの位置で切り離す工程と、製品部に残ったゲート
の加工除去工程が必要であった。

【０００６】プラスチックの射出成形技術の範疇には、
スプルーとランナーを用いない所謂スプルー・ランナー
レス（ホットランナーともいう）の金型を用いて成形す
る製造技術が見られ（例えば、特開昭６０ー３０１４
３、６０ー２０６６１３）、この技術によれば原料コン
パウンドを有効に使用することができるものの、この技
術を適用出来るのは流動性が極めて良いプラスチックに
限られ、セラミックスのコンパウンドのように多量のフ
ィラーを含有したコンパウンドで成功した前例は見られ
ない。

【０００７】本発明者等は、既に射出成形に最適なジル
コニア粉末とは、粒子の形状、平均粒子径及び比表面積
のバランスが最適なものであることを見いだし既に出願
（特開平３−１７４３５６号）しているが、その後更に
研究した結果、流動性が極めて良いプラスチックに限ら
れていたスプルー・ランナーレスの金型を用いる射出成
形に適用できるジルコニアコンパウンドを見出し本発明
を完成した。

【０００８】本発明は、流動性に優れた射出成形用ジル
コニアコンパウンドをスプルー・ランナーレス金型を用
いて成形し、脱脂及び焼結し、高密度のジルコニア焼結
体を提供する事を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ジルコ
ニアコンパウンドをスプルー・ランナーレス金型を用い
射出成形し、脱脂、焼成してなる相対密度９９％以上の
ジルコニア焼結体に関する。また、本発明は、２〜１０
モル％のＹ₂Ｏ₃を含み、ＢＥＴ法比表面積が１２ｍ²
／ｇ以下であり、かつ平均粒子径と比表面積の積が、３
μｍ・ｍ²／ｇ以下であるジルコニア粉末と有機バイン
ダーを混練し、ジルコニアコンパウンドを得、該コンパ
ウンドをスプルー・ランナーレス金型を用いて射出成形
し、脱脂、焼成することを特徴とするジルコニア焼結体
の製造方法に関する。

【００１０】以下本発明を更に詳細に述べる。セラミッ
クスの粒子を多量に含有したコンパウンドにおいては、
粒子の形状が真球に近ければ近いほど流動性が向上す
る。逆に角ばった部分が多いほど、そして凝集粒が多い
ほど粒子同士の絡み合いが増して流動性が低下する。ジ
ルコニア粉末の形状が真球と仮定した場合に、平均粒子
径と比表面積の積はおおよそ１μｍ・ｍ²／ｇとなる。
つまり、平均粒子径と比表面積の積が１μｍ・ｍ²／ｇ
に近い程、粒子形状が真球に近く、凝集が少ないことを
表し、流動性が優れていることになる。ここで、平均粒
子径は遠心沈降法で測定した値である。

【００１１】本発明においては、平均粒子径と比表面積
の積が３μｍ・ｍ²／ｇ以下のジルコニア粉末であり、
より好ましい積は、１．０〜２．７μｍ・ｍ²／ｇであ
る。ＢＥＴ法比表面積は１２ｍ²／ｇ以下でなければな
らない。何故ならば、１２ｍ ²／ｇを越えるとバインダ
ーの添加量が多く必要とされ、焼成後の収縮変形が大き
くなるので好ましくない。より好ましいＢＥＴ法比表面
積は５〜１０ｍ²／ｇである。また、平均粒子径は小さ
い方が好ましく、具体的には０．４μｍ以下が好まし
い。何故ならば、スプルー・ランナーレス金型のゲート
は、通常の金型のゲートに比べて断面積がかなり小さい
ので、平均粒子径が小さくないと、ゲート部周辺で詰ま
りを起こしたり、流動性が不安定となって成形品の歩留
を低下させたり、ゲート部や内部のチップヒーターの摩
耗を増大させる恐れがある。しかしながら平均粒子径が
小さくなるとＢＥＴ法比表面積が増加していき、バイン
ダーの添加量が増加することから平均粒子径の小ささに
限界がある。より好ましい粒子径は０．２〜０．３５μ
ｍである。

【００１２】本発明で用いるジルコニア粉末は、イット
リアを２〜１０モル％、好ましくは２〜８モル％固溶し
ているものである。イットリアの固溶量が２モル％未満
だと強度の低下や、安定した熱膨張を示さなくなる等の
問題がある。イットリアの固溶量が１０モル％を越える
と、強度が低くなり、また高温における導電率が低下す
るので固体電解質としての性能が低下して好ましくな
い。

【００１３】この様なジルコニア粉末は、特公昭６１ー
４３２８６号、特開昭６１ー９７１３４、特開昭１８５
８２１号公報に記載の方法等で得たものが使用可能であ
る。有機バインダーとしては、セラミックスの射出成形
に用いられる下記のものが使用可能である。（イ）パラフィン類等の炭化水素系ワックス（ロ）フタール酸エステル系のジオクチルフタレート、
ジブチルフタレート、ジエチルフタレート、アジピン酸
エステル系のジオクチルアジペート、ジブチルアジペー
ト等の可塑剤（ハ）脂肪族アミン等の解膠剤（ニ）カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、
非イオン系界面活性剤等の分散剤（ホ）鉱油、桐油、椰子油等の油（へ）脂肪酸、脂肪酸エステル、アルコール等のその他
低分子量化合物（ト）ポリアクリル樹脂、ポリスチレン、ポリプロピレ
ン、ポリエチレン、ポリアミド、エチレンー酢酸ビニル
共重合体等の熱可塑性樹脂これらの中で、好ましくは、ポリアクリル系バインダ
ー、ポリアミド系バインダー、ワックス系バインダー、
ポリオレフィン系バインダー、ポリ酢酸ビニル系バイン
ダー等が挙げられる。

【００１４】有機バインダーの添加量は、ジルコニア粉
末と混合された状態において、４５〜５７容積％であ
り、より好ましくは４７〜５５容積％である。添加量
が５７容積％を越えると、脱脂時間が長くなり、焼成後
の収縮変形が大きくなり、焼結体の密度が低下する等の
欠点が現れるので好ましくない。添加量が４５容積％未
満では、流動性が不足してしまい、スプルー・ランナー
レス金型の断面積の小さなゲート部周辺で詰まったり、
キャビティ内に安定した流れで充填されない。更にゲー
ト部の摩耗が増大し、金型の寿命を著しく低下させるの
で好ましくない。

【００１５】前記ジルコニア粉末と有機バインダーの混
練方法は、通常の混練方法で良いが、加圧ニーダーを用
い、９０〜１８０℃で３０分〜５時間混練するのが好ま
しい。尚、ジルコニアコンパウンドには、必要に応じ
て、他の添加物、例えばシランカップリング剤、あるい
は粘土、シリカ、アルミナ、チタニア等の焼結助剤、遷
移金属化合物、稀土類金属化合物等の着色成分も配合し
得る。

【００１６】射出成形にはジルコニアコンパウンドは、
良好な流動性が必要とされる。ジルコニアコンパウンド
の流動性を示す指標としては、例えばキャピラリーレオ
メータ等の測定装置で測定された、一定の剪断速度にお
けるコンパウンドの見掛溶融粘度が利用できる。好まし
いジルコニアコンパウンドの見掛溶融粘度は、１６０℃
で剪断速度１０００／秒において１００００ポイズ以
下、好ましくは５０００ポイズ、より好ましくは３４０
０ポイズ以下である。見掛溶融粘度の下限は特に限定し
ないが５００ポイズ付近である。

【００１７】見掛溶融粘度は温度を高くすれば低下する
が、使用する有機バインダーの耐熱性によって自ずから
限界がある。実際の成形条件を含めて考慮した、ジルコ
ニアコンパウンドの温度は１００〜２００℃である。更
に、有機バインダーの添加量を増加すれば、見掛溶融粘
度は低下するが、先にも述べたように、有機バインダー
の添加量が５７容積％を越えると品質的な問題を発生す
ることから、４５〜５７容積％の範囲内にする必要があ
る。

【００１８】上記ジルコニアコンパウンドを常法により
ペレット化し、スプルー・ランナーレスの射出成形金型
が使用可能となる。ゲート部の形状、ヒーターの加熱機
構等、様々な種類の製品がプラスチック用として市販さ
れており、それらが使用可能である。ゲートはピンゲー
トを使用する。ゲート径（ゲートの直径）の大きさは、
製品形状からも制約を受けるが、特にキャビティ容量と
のバランスによって決められる。そのバランスを示す指
標は、ゲート径（ｍｍ）／キャビティ容量（ｃｍ²）で
あり、その範囲は０．０５〜１５、好ましくは０．１〜
１０、さらには好ましくは０．２〜５である。

【００１９】０．０５未満だと充填状態が低下したり成
形時間がかかりすぎたりして好ましくない。１５を越え
る場合は、製品にたいするゲートが大きくなりすぎるの
で、ゲートの位置に制約ができたりゲート跡の加工が必
要になり好ましくない。ゲート径は通常は３ｍｍ以下
で、ゲート部の断面積が小さすぎると充填状態が悪くな
るので０．５ｍｍ以上にするのが好ましい。ゲート径は
より好ましくは０．６〜２ｍｍである。

【００２０】スプルー・ランナーレスの射出成形の金型
の一例を図１の金型１０に示し、説明する。斜線で示し
ている部分１４が、加熱されたジルコニアコンパウンド
が充填される部分である。ノズル１は加熱シリンリンダ
ー（図にはない）に接続されている。金型１０はマニホ
ールド部２、第１固定側型板３、第２固定側型板４及び
可動側板５の順の配置よりなる。マニホールド部２で、
ランナー分岐点１５より左側は重層構造になっており、
４つの流路に分かれている。（図では２つの流路を示し
ている。）。

【００２１】固定側型板３及び４にあるランナー１２
は、スピアチップ１１をとうしてマニホールド部２と接
続しており、その端は、断面積が絞られたピンゲート９
に接続している。第２固定側型板４と可動側板５は、対
になってキャビティ１３を形成するようになっている。
ジルコニアコンパウンドはそれぞれのランナー１２及び
９のピンゲートを通過してキャビティ１３に充填され
る。

【００２２】ヒーター８はマニホールド部２の加熱用で
あり、ボデーヒーター７及びチップヒーター８はランナ
ー１２の加熱用である。ランナー１２はマニホールド部
内の１５で分岐して重層になっていて１３のキャビティ
は図では２つだが４つある。マニホールド部は常に、一
つのノズル、一つのランナー及び一つのキャビティと組
みあわせる必要なく複数のノズル、ランナー及びキャビ
ティと組みあわせることが可能である。

【００２３】射出成形時、加熱溶融したジルコニアコン
パウンドはノズル１を通じてマニホールド２とランナー
１２を通過後ピンゲート９を通してキャビティ１３に射
出される。この際に、ランナー１２及びピンゲート９の
ジルコニアコンパウンドはヒーター６，７及び８により
十分に加熱溶融された状態に保つように加熱される。こ
の際に、キャビティ１３は通常、加熱されてない。

【００２４】射出条件は特に限定しないが、射出圧は通
常１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ²、好ましくは１００〜
８５０ｋｇ／ｃｍ²である。射出速度は製品の形状によ
りことなり、特に限定しないが、通常２〜２００ｍ／秒
である。次に、チップヒーター８の加熱を止めピンゲー
ト部のジルコニアが固化するように冷却する。ランナー
１２はジルコニアコンパウンドが十分に加熱された状態
になるようにヒーター６及び７で加熱されている。そし
て、キャビティ１３及びピンゲート９のジルコニアコン
パウンドは固化する。この際にもランナー１２はジルコ
ニアコンパウンドが十分に加熱された状態になってい
る。

【００２５】冷却、固化された後、金型を開いてグリー
ンを取り出すが、その際にゲート部には引っ張り力、あ
るいは剪断力が加わってゲート部が切断され、グリーン
が得られる。プラスチックのコンパウンドの場合、ゲー
ト部を切断する際に切れにくく、糸をひくように伸びて
しまう現象が発生し易い。この様な場合には、後で製品
のゲート部の加工を行う必要が生ずることになり好まし
くない。しかし、上記のジルコニアコンパウンドは容易
に切れることから、グリーンのゲート部の加工を行う必
要がなく、生産性を著しく高めることが可能となる。そ
れでもゲート部切断面には小さな凹凸が発生するので、
それが問題になるようであれば、あらかじめ所望の形状
平面よりも深い位置に、あるいは非重要面にゲート部面
を配置すると良い。

【００２６】以上述べた様に、本発明のスプルー・ラン
ナーレス金型を用いて射出成形した製品は、グリーンの
段階における加工を行う必要がないので製造工程が短縮
されることになり、加工の際に発生するひび、亀裂ある
いは落下等による製品の破損を防止することが出来るこ
とも、通常のスプルー・ランナーを配置させた射出成形
に比べて有利な点である。

【００２７】次に、得られたグリーンよりバインダーを
除く脱脂を行い、そして焼結する。脱脂方法としては、
成形体を昇温速度５〜１５０℃／時間で、室温から５０
０℃まで加熱して、有機バインダーを分解除去する方法
が採用し得る。この場合、脱脂処理時間はバインダーの
性質及びグリーンの大きさにもよるが、５〜１００時
間、より好ましくは１０〜５０時間である。

【００２８】尚、脱脂時の加熱雰囲気は、通常は大気中
で有るが、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性雰囲気
でも良いし、また前記ガスの加圧雰囲気でも良い。焼結
は１３００〜１６００℃、より好ましくは１３５０〜１
５００℃で０．２〜１０時間、より好ましくは１〜４時
間で行うことができる。焼結雰囲気は通常は大気中であ
るが、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性雰囲気でも
良い。

【００２９】このようにして得た本発明のジルコニア焼
結体の焼結密度は、焼結温度にもよるが、相対密度９９
％以上の高い値となる。尚、焼結体の密度は、アルキメ
デス法によって測定した。イットリアを固溶したジルコ
ニア焼結体は、イットリアの固溶量及び結晶相によっ
て、理論密度が変化する。表１にイットリアの固溶量と
理論密度及び相対密度９９％の値を示した。

【００３０】

【表１】表１イットリア固溶量と理論密度Ｙ₂Ｏ₃ 結晶相理論密度^*1 相対密度９９％モル％（ｇ／ｃｍ³）（ｇ／ｃｍ³）２正方晶６．１１５６．０５４３正方晶６．１０２６．０４１８立方晶６．０１６５．９５６１０立方晶５．９９７５．９３７ *1 ＺｒＯ₂ 中にＨｆＯ₂ が２ｗｔ％含有されている
場合の密度。

【００３１】射出成形時にコンパウンドの流動性が悪
く、粒子の充填状態が不均一になった場合には、焼結時
に変形が発生し易く、製造時の歩留まりを著しく低下さ
せることになるが、本発明のジルコニアコンパウンドを
用いれば焼結時に変形がなく、製造時の歩留まりも非常
に高い値となる。

【００３２】本発明の焼結体は通常形状加工を施さずに
そのまま製品とするが、必要に応じて形状加工あるいは
仕上げ加工を行っても良い。本発明の射出成形ジルコニ
ア焼結体の製造方法とそのジルコニア焼結体は、以下の
ような特徴がある。スプルー・ランナーレス金型を用い
て射出成形を行うことにより、コンパウンドの無駄が無
くなり、コンパウンドのリサイクル工程が不要となり、
グリーンのゲート部の加工が不要となり、生産性を飛躍
的に高める事が可能となる。又、流動性に優れたコンパ
ウンドでありコンパウンド中のバインダー量も少ないこ
とから、脱脂時間の短縮が可能で、焼成収縮率が小さい
ので焼成後の寸法精度が高い。更に加えて、コンタミが
少なく、焼結密度が理論密度の９９％以上となる程高
く、白色透明感があり、表面平滑性や光沢が著しく高い
特徴がある。

【００３３】以下、本発明を実施例及び比較例により更
に具体的に説明する。

【００３４】

【実施例】

実施例１〔コンパウンドの製造〕遠心沈降法で測定した平均粒子
径が０．２５μｍでＢＥＴ法比表面積が９．１ｍ²／
ｇ、平均粒子径と比表面積の積が２．２８μｍ・ｍ²／
ｇであり、イットリアを３モル％固溶しているジルコニ
ア粉末（特開昭６３ー１８５８２１号公報に記載の方法
で製造）と、有機バインダーとしてのポリアクリル系バ
インダー（第一工業製薬社製商品名セラモＩＢ−２
７）を５２．５容積％となる様に混合し、加圧ニーダー
中で１５０℃で１時間混練し、ペレタイザーによりペレ
ット化し、射出成形用コンパウンドを得た。

【００３５】このコンパウンドの流動性をキャピラリー
レオメーター（インストロン社製；商品名インストロ
ンモデル３２１１）を用い、キャピラリー径０．０
５インチ、長さ０．５インチ、１６０℃の条件にて測定
した。その結果、剪断速度が１０００／秒の時、見掛溶
融粘度は２０００ポイスであった。射出成形用金型とし
て、箱型キャビティの寸法が２５×２２ｍｍ、深さ２０
ｍｍ、肉厚１ｍｍで、キャビティ容積は１．９ｃｍ
³で、直径０．８ｍｍのピンゲート（世紀社製商品名
スピアシステム）を有するスプルー・ランナーレス金
型（図１参照）を使い、上記コンパウンドを用いて下記
の条件で射出成形を行った。この時にゲート径／キャビ
ティ容量は０．４２である。〔成形条件〕シリンダー温度：１６０℃ 金型温度：３０℃ ヒーター温度：１６０℃ ヒーター加熱サイクル：１サイクル２７秒のうちの１０
秒射出圧力：７８０ｋｇ／ｃｍ² 射出速度：８ｃｍ／ｓｅｃ成形後のグリーンは、ゲート部がほとんど平らに切れて
いるので、グリーン加工によって仕上げる必要はなかっ
た。グリーンを脱脂、焼成して焼結体を得た。〔脱脂条件〕温度：２０〜５００℃ 昇温速度：１０〜２０℃／時間脱脂処理時間：２４時間〔焼成条件〕大気中１４５０℃ ２時間得られた箱型の焼結体は、亀裂や変形は無く、白色で光
沢があり透明感が高く、焼成収縮率は２１．９％で、密
度は６．０８ｇ／ｃｍ³ （相対密度９９．６％）と高か
った。成形の歩留りは１００％であった。実施例２有機バインダーの添加量が５０．７容積％である他は、
実施例１と同様にして、コンパウンドを得て、同様の金
型を使い、以下の成形条件で射出成形を行った。

【００３６】このコンパウンドの流動性を実施例１と同
様の方法で測定したところ、剪断速度１０００／秒の
時、見掛溶融粘度は３０００ポイズであった。〔成形条件〕シリンダー温度：１７０℃ 金型温度：３５℃ ヒーター温度：１６０℃ ヒーター加熱サイクル：１サ
イクル４７秒のうちの、１０秒射出圧力：７８０ｋｇ／ｃｍ²射出速度：１２ｃｍ／
ｓｅｃ成形後のグリーンは、実施例１と同様で良好であった。
このグリーンを、実施例１と同様にして脱脂、焼成して
焼結体を得た。

【００３７】得られた焼結体は、亀裂や変形は無く、白
色で光沢があり透明感が高く、収縮率は２１．０％で、
密度は６．０８ｇ／ｃｍ³（相対密度９９．６％）と高
かった。成形の歩留りは１００％であった。実施例３実施例１で使用したものと同じジルコニア粉末を用い、
ジルコニア粉末１００重量部に対して以下のバインダー
を用いた。

【００３８】アクリル樹脂（三菱レーヨン社製ＢＲ１０５）７重量部エチレンー酢ビ共重合体（東ソー社製ウルトラセン６３３）４パラフィンワックス（試薬１級）４ジブチルフタレート（試薬１級）３上記バインダーを加圧ニーダーに入れ、実施例１と同様
に混練してコンパウンドを得て、同様の金型を使い、以
下の成形条件で射出成形を行った。尚、上記バインダー
量はジルコニア粉末と混合された状態で５２．５容積％
である。

【００３９】このコンパウンドの流動性を実施例１と同
様の方法で測定したところ、剪断速度１０００／秒の
時、見掛溶融粘度は２０００ポイズであった。〔成形条件〕シリンダー温度：１６０℃金型温度：３０℃ ヒーター温度：１６０℃ ヒーター加熱サイクル：１サ
イクル３５秒のうちの、１０秒射出圧力：７８０ｋｇ／ｃｍ²射出速度：８ｃｍ／
ｓｅｃ成形後のグリーンは、実施例１と同様で良好であった。
このグリーンを、実施例１と同様にして脱脂、焼成して
焼結体を得た。

【００４０】得られた焼結体は、亀裂や変形は無く、白
色で光沢があり透明感が高く、収縮率は２２．０％で、
密度は６．０９ｇ／ｃｍ³（相対密度９９．８％）と
高かった。成形の歩留りは１００％であった。実施例４実施例１で使用したものと同じジルコニア粉末を用い、
ジルコニア粉末１００重量部に対して以下のバインダー
を用いた。

【００４１】アクリル樹脂（三菱レーヨン社製ＢＲ１０５）３．５重量部エチレンー酢ビ共重合体（東ソー社製ウルトラセン６３３）２．５パラフィンワックス（試薬１級）５ジブチルフタレート（試薬１級）２ステアリン酸（試薬１級）１上記バインダーを加圧ニーダーに入れ、１４０℃で４５
分間混練してコンパウンドを得た。当該コンパウンドを
用い、実施例１と同様の金型を使い、以下の成形条件で
射出成形を行った。尚、上記バインダー量はジルコニア
粉末と混合された状態で４５．９容積％である。

【００４２】このコンパウンドの流動性を実施例１と同
様の方法で測定したところ、剪断速度１０００／秒の
時、見掛溶融粘度は１５００ポイズであった。〔成形条件〕シリンダー温度：１４０℃ 金型温度：４０℃ ヒーター温度：１５０℃ ヒーター加熱サイクル：１サ
イクル４７秒のうちの、１０秒射出圧力：２１０ｋｇ／ｃｍ²射出速度：１２ｃｍ／
ｓｅｃ成形後のグリーンは、実施例１と同様で良好であった。
このグリーンを、実施例１と同じ条件で脱脂、焼成して
焼結体を得た。

【００４３】得られた焼結体は、亀裂や変形は無く、白
色で光沢があり透明感が高く、収縮率は１８．６％で、
密度は６．０８ｇ／ｃｍ³（相対密度９９．６％）と高
かった。成形の歩留りは１００％であった。実施例５ジルコニア粉末として平均粒子径０．３４μｍ、ＢＥＴ
比表面積７．２ｍ²／ｇ、平均粒子径と比表面積の積が
２．４５μｍ・ｍ²／ｇであり、イットリアを３モル％
固溶しているジルコニア粉末を用い、有機バインダーは
実施例１と同じアクリル系バインダーを５０．７容積％
となる様に混合し、実施例１と同様に加圧ニーダー中で
混練してコンパウンドを得て、実施例１と同様の金型を
使い、以下の成形条件で射出成形を行った。

【００４４】なお、このコンパウンドの流動性を実施例
１と同様の方法で測定したところ、剪断速度１０００／
秒の時、見掛溶融粘度は２５００ポイズであった。〔成形条件〕シリンダー温度：１６０℃ 金型温度：３０℃ ヒーター温度：１６０℃ ヒーター加熱サイクル：１サイクル３５秒のうちの１０
秒射出圧力：７８０ｋｇ／ｃｍ² 射出速度：８ｃｍ／ｓｅｃ成形後のグリーンは、実施例１と同様で良好であった。
このグリーンを、実施例１と同様にして脱脂、焼成して
焼結体を得た。

【００４５】得られた焼結体は、亀裂や変形は無く、白
色で光沢があり透明感が高く、収縮率は２０．８％で、
密度は６．０８ｇ／ｃｍ³（相対密度９９．６％）と高
かった。成形の歩留りは１００％であった。実施例６ジルコニア粉末として平均粒子径０．５２μｍ、ＢＥＴ
比表面積５．７ｍ²／ｇ、平均粒子径と比表面積の積が
２．９６μｍ・ｍ²／ｇであり、イットリアを３モル％
固溶しているジルコニア粉末を用い、有機バインダーは
実施例１と同じアクリル系バインダーを４８．８容積％
となる様に混合し、実施例１と同様に加圧ニーダー中で
混練してコンパウンドを得て、実施例１と同様の金型を
使い、実施例１と同じ成形条件で射出成形を行った。

【００４６】なお、このコンパウンドの流動性を実施例
１と同様の方法で測定したところ、剪断速度１０００／
秒の時、見掛溶融粘度は４０００ポイズであった。成形
後のグリーンは、実施例１と同様で良好であった。この
グリーンを、実施例１と同じ条件で脱脂、焼成して焼結
体を得た。得られた焼結体は、亀裂や変形は無く、白色
で光沢があり透明感が高く、収縮率は１９．８％で、密
度は６．０６ｇ／ｃｍ³（相対密度９９．３％）と高か
った。成形の歩留りは９５％であった。比較例１ジルコニア粉末として平均粒子径０．２４μｍ、ＢＥＴ
比表面積１７．４ｍ²／ｇ、平均粒子径と比表面積の積
が４．１８μｍ・ｍ²／ｇであり、イットリアを３モル
％固溶しているジルコニア粉末を用い、有機バインダー
は実施例１と同じアクリル系バインダーを５７．８容積
％となる様に混合し、実施例１と同様に加圧ニーダー中
で混練してコンパウンドを得て、実施例１と同様の金型
を使い、以下の成形条件で射出成形を行った。

【００４７】なお、このコンパウンドの流動性を実施例
１と同様の方法で測定したところ、剪断速度１０００／
秒の時、見掛溶融粘度は３５００ポイズであった。〔成形条件〕シリンダー温度：１７０℃ 金型温度：３５℃ ヒーター温度：１７０℃ ヒーター加熱サイクル：１サイクル７７秒のうちの１０
秒射出圧力：１０５０ｋｇ／ｃｍ² 射出速度：１２ｃｍ／ｓｅｃ実施例１と比較すると射出成形時に射出圧力が上昇し、
金型の磨耗が見られた。得られたグリーンを実施例１と
同様に脱脂、焼成して焼結体を得た。

【００４８】得られた焼結体は、変形が見られた。収縮
率は２４．９％で、密度は６．０４ｇ／ｃｍ³（相対密
度９９．０％）であった。成形の歩留りは７０％で実施
例に比較すると悪い。比較例２比較例１と同じジルコニア粉末を用い、有機バインダー
は実施例１と同じアクリル系バインダーを５６．１容積
％となる様に混合し、実施例１と同様に加圧ニーダー中
で混練してコンパウンドを得て、実施例１と同様の金型
を使い、以下の成形条件で射出成形を行った。

【００４９】なお、このコンパウンドの流動性を実施例
１と同様の方法で測定したところ、剪断速度１０００／
秒の時、見掛溶融粘度は４５００ポイズであった。〔成形条件〕シリンダー温度：１７０℃ 金型温度：３５℃ ヒーター温度：１７０℃ ヒーター加熱サイクル：１サイクル６７秒のうちの１０
秒射出圧力：１３００ｋｇ／ｃｍ² 射出速度：１２ｃｍ／ｓｅｃ実施例１と比較すると射出成形時に射出圧力が上昇し、
金型の磨耗が見られた。得られたグリーンを実施例１と
同様に脱脂、焼成して焼結体を得た。

【００５０】得られた焼結体は、変形が見られた。収縮
率は２４．３％で、密度は６．０４ｇ／ｃｍ³（相対密
度９９．０％）であった。成形の歩留りは４０％で実施
例に比較すると悪い。比較例３ジルコニア粉末として平均粒子径０．５５μｍ、ＢＥＴ
比表面積６．０ｍ²／ｇ、平均粒子径と比表面積の積が
３．３０μｍ・ｍ²／ｇであり、イットリアを３モル％
固溶しているジルコニア粉末を用い、有機バインダーは
実施例１と同じアクリル系バインダーを５２．５容積％
となる様に混合し、実施例１と同様に加圧ニーダー中で
混練してコンパウンドを得て、実施例１と同様の金型を
使い、以下の成形条件で射出成形を行った。

【００５１】なお、このコンパウンドの流動性を実施例
１と同様の方法で測定したところ、剪断速度１０００／
秒の時、見掛溶融粘度は２０００ポイズであった。〔成形条件〕シリンダー温度：１６０℃ 金型温度：３０℃ ヒーター温度：１６０℃ ヒーター加熱サイクル：１サイクル５５秒のうちの１０
秒射出圧力：５２０ｋｇ／ｃｍ² 射出速度：１２ｃｍ／ｓｅｃ実施例１と比較すると金型の磨耗が激しかった。得られ
たグリーンを実施例１と同様に脱脂、焼成して焼結体を
得た。

【００５２】得られた焼結体は、変形が大きく見られ
た。収縮率は２１．６％で、密度は６．００ｇ／ｃｍ³
（相対密度９８．３％）であった。成形の歩留りは８０
％で実施例に比較すると悪い。比較例４比較例３と同じジルコニア粉末を用い、有機バインダー
は実施例１と同じアクリル系バインダーを５０．７容積
％となる様に混合し、実施例１と同様に加圧ニーダー中
で混練してコンパウンドを得て、実施例１と同様の金型
を使い、以下の成形条件で射出成形を行った。

【００５３】なお、このコンパウンドの流動性を実施例
１と同様の方法で測定したところ、剪断速度１０００／
秒の時、見掛溶融粘度は２５００ポイズであった。〔成形条件〕シリンダー温度：１６０℃ 金型温度：３０℃ ヒーター温度：１６０℃ ヒーター加熱サイクル：１サイクル６５秒のうちの１０
秒射出圧力：７８０ｋｇ／ｃｍ² 射出速度：１２ｃｍ／ｓｅｃ実施例１と比較すると金型の磨耗が激しかった。得られ
たグリーンを実施例１と同様に脱脂、焼成して焼結体を
得た。

【００５４】得られた焼結体は、変形が大きく見られ
た。収縮率は２０．７％で、密度は５．９９ｇ／ｃｍ³
（相対密度９８．２％）であった。成形の歩留りは５０
％で実施例に比較すると悪い。

【図面の簡単な説明】

【図１】金型の断面図

【符号の説明】

１ノズル２マニホールド３
第１固定側型板４第２固定側型板５可動側型板６
ヒーター７ボデーヒーター８チップヒーター９
ピンゲート１０スプルー・ランナーレス金型１１
スピアチップ１２ランナー１３キャビティ１４溶融コンパンウド充填部１５ランナー分岐点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者種子島宰千葉県船橋市坪井町722番地１日産化学工業株式会社中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジルコニアコンパウンドをスプルー・ラ
ンナーレス金型を用い射出成形し、脱脂、焼成してなる
相対密度９９％以上のジルコニア焼結体。
【請求項２】２〜１０モル％のＹ₂Ｏ₃を含み、ＢＥ
Ｔ法比表面積が１２ｍ²／ｇ以下であり、かつ平均粒子
径と比表面積の積が、３μｍ・ｍ²／ｇ以下であるジル
コニア粉末と有機バインダーを混練し、ジルコニアコン
パウンドを得、該コンパウンドをスプルー・ランナーレ
ス金型を用いて射出成形し、脱脂、焼成することを特徴
とするジルコニア焼結体の製造方法。