JPH06100372A

JPH06100372A - 窒化ケイ素質粉体の鋳込み成形方法

Info

Publication number: JPH06100372A
Application number: JP4276770A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tsuto; 宏之津戸; Eiji Fukuda; 英二福田; Keizo Tsukamoto; 惠三塚本; Senjo Yamagishi; 千丈山岸
Original assignee: Nihon Cement Co Ltd
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1992-09-22
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 1994-04-12

Abstract

(57)【要約】【目的】窒化ケイ素、サイアロンなどの窒化ケイ素質
粉体の鋳込み成形方法を提供すること。【構成】耐水性のポリアミド樹脂で被覆した窒化ケイ
素質粉体を作製し、これを水に分散させてスラリ−化
し、このスラリ−を用いて鋳込み成形すること。このポ
リアミド樹脂の被覆手段としては、予め窒化ケイ素質粉
体粒子の表面を二塩基酸又はその誘導体で被覆し、これ
をジアミン又はジアミン誘導体の溶液に分散させ、重合
反応させる。【効果】鋳込み成形用スラリ−の分散媒体として水を
用いても、鋳込み成形スラリ−作製時における粉体と水
との混合による窒化ケイ素質粉体の表面酸化が防止さ
れ、窒化ケイ素質粉体本来の特性を損なうことなく、機
械的強度に優れた窒化ケイ素質焼結体を得ることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、窒化ケイ素、サイアロ
ン（Ｓｉ_6-ZＡｌ_ZＯ_ZＮ_8-Z）などの窒化ケイ素質粉体の
鋳込み成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋳込み成形は、複雑な形状のセラミック
ス成形体を作製することができ、このため、ガスタ−ビ
ン部品のような、プレスを用いて成形することができな
いセラミックス製品の作製にとって非常に有用な成形方
法である。従来、セラミックス粉体の鋳込み成形法とし
ては、水を分散媒体として用い、適当な解膠剤、バイン
ダ−等を添加してスラリ−を作製し、これを吸水性鋳型
に注入して成形する方法が広く行われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】鋳込み成形用スラリ−
としては、上記したように、一般に水を分散媒体として
使用している。しかしながら、窒化ケイ素質粉体、特に
その微粉体は、表面が活性であるため、分散媒体である
水と混合することにより該粒子表面が酸化され、結果と
して焼結体の強度が低下するという欠点があった。

【０００４】本発明者等は、強度低下等特性の劣化しな
い窒化ケイ素質焼結体を得る鋳込み成形法を見出すこと
を目的として鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成した
ものである。即ち、本発明の目的は、分散媒体として水
を用いるにも拘らず機械的特性に優れた窒化ケイ素質焼
結体を得ることができる窒化ケイ素質粉体の鋳込み成形
方法を提供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そして、本発明は、耐水
性のポリアミド樹脂で被覆した窒化ケイ素質粉体を作製
し、これを水に分散させてスラリ−化し、このスラリ−
を用いて鋳込み成形することを特徴とし、また、ポリア
ミド樹脂の被覆手段として、予め窒化ケイ素質粉体粒子
の表面を二塩基酸又はその誘導体で被覆し、これをジア
ミン又はジアミン誘導体の溶液に分散させ、窒化ケイ素
質粉体の粒子表面で重合反応させることを特徴とする。

【０００６】即ち、本発明は、「ポリアミド樹脂被覆を
生成させた窒化ケイ素質粉体を用いて鋳込み成形を行う
ことを特徴とする窒化ケイ素質粉体の鋳込み成形方
法。」を要旨とするものであり、また、「窒化ケイ素質
粉体粒子の表面を二塩基酸又はその誘導体で被覆し、該
被覆処理された窒化ケイ素質粉体をジアミン又はジアミ
ン誘導体の溶液に分散させ、窒化ケイ素質粉体の粒子表
面で重合反応させ、得られたポリアミド樹脂被覆窒化ケ
イ素質粉体を用いて鋳込み成形を行うことを特徴とする
窒化ケイ素質粉体の鋳込み成形方法。」を要旨とするも
のである。

【０００７】以下、本発明を詳細に説明すると、本発明
において、使用可能な窒化ケイ素質粉体としては、窒化
ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄）、サイアロン（一般式：Ｓｉ_6-ZＡ
ｌ_ZＯ_ZＮ_8-Z：0＜Z≦4.2）などが挙げられる。このよう
な窒化ケイ素質粉体は、その表面が活性であり、分散媒
体として水を用いる場合、該粉体粒子表面が酸化される
欠点を有している。

【０００８】そこで、本発明は、窒化ケイ素質粉体の表
面を耐水性のポリアミド樹脂で被覆するものであり、こ
の被覆手段として、予め窒化ケイ素質粉体の表面を二塩
基酸又はその誘導体で被覆する。具体的には、窒化ケイ
素質粉体とカップリング剤を添加した二塩基酸又はその
誘導体の溶液とを添加混合し、得られた混合スラリ−を
乾燥して溶媒を揮発除去する。

【０００９】上記カップリング剤としては、具体的に
は、・ビニルトリメトキシシラン、・イソプロピルトリ（N-アミノエチル-アミノエチル）
チタネ−ト、・アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレ−ト、等を用いることができる。

【００１０】また、二塩基酸又はその誘導体としては、・1,8-オクタンジカルボニルクロリド、・1,4-ブタンジカルボン酸、・1,7-ヘプタンジカルボン酸、・1,5-ペンタンジカルボン酸、・1,6-ヘキサンジカルボン酸、・それらの塩化物誘導体、等を用いることができる。

【００１１】このような二塩基酸又はその誘導体を溶解
させる溶媒としては、・シクロヘキサン、・エチルアルコ−ル、・アセトン、・ヘキサン、・メチルアルコ−ル、・クロロホルム、等の１種又は２種以上の有機溶媒が挙げられる。

【００１２】前記カップリング剤の使用量は、窒化ケイ
素質粉体100ｇに対し1.0〜4.0ｍｌ程度とするのが好ま
しい。また、二塩基酸又はその誘導体の溶媒の濃度及び
該溶液と添加混合する窒化ケイ素質粉体の割合等は、製
造する表面被覆窒化ケイ素質粉体の被覆量等によっても
異なるが、通常0.1〜0.3ｍｏｌ／ｌ程度の二塩基酸又は
その誘導体の溶液100ｍｌに対して40〜60ｇの窒化ケイ
素質粉体を混合するのが好ましい。

【００１３】本発明において、カップリング剤を添加し
ないで二塩基酸又はその誘導体で被覆処理すると、この
被覆処理に際して、二塩基酸又はその誘導体溶液に対す
る濡れ性が悪く、形成される被覆も不均一になりやす
い。従って、本発明においては、特に限定するものでは
ないが、前記したカップリング剤を添加するのが好まし
い。

【００１４】このように二塩基酸又はその誘導体で被覆
処理された窒化ケイ素質粉体は、次いでジアミン又はジ
アミン誘導体の溶媒に分散させ、窒化ケイ素質粉体の粒
子表面で重合反応させる。具体的には、界面活性剤を配
合した水に二塩基酸又はその誘導体で被覆処理した窒化
ケイ素質粉体を分散させてスラリ−とし、このスラリ−
にジアミン又はジアミン誘導体の溶液を添加して混合攪
拌する。

【００１５】上記界面活性剤としては、HLB値の高いノ
ニオン系界面活性剤、例えば、・ポリオキシエチレンアルキルエ−テル、・ポリオキシエチレンアルキルアリルエ−テル、・ポリオキシエチレン誘導体、・ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、・ポリオキシエチレン脂肪酸エステル等を用いることができる。

【００１６】また、ジアミン又はジアミン誘導体として
は、・1,6-ジアミノヘキサン、・1,7-ジアミノヘプタン、・1,8-ジアミノオクタン、・1,9-ジアミノノナン、・1,10-ジアミノデカン、・エチレンジアミン、・トリメチレンジアミン、・テトラメチレンジアミン、・ペンタメチレンジアミン、・それらの誘導体、等を挙げることができ、このようなジアミン又はジアミ
ン誘導体を溶解させる溶媒としては、水を使用すること
ができる。

【００１７】前記界面活性剤の使用量は、窒化ケイ素質
粉体100ｇに対して5〜10ｍｌ程度とするのが好ましい。
また、ジアミン又はジアミン誘導体の溶液の濃度及び該
溶液と添加混合する窒化ケイ素質粉体の割合等は、窒化
ケイ素質粉体粒子の表面に付着している二塩基酸又はそ
の誘導体との重合反応を起こすに十分な量のジアミン又
はその誘導体が添加される量であれば良く、製造する表
面被覆窒化ケイ素質粉体の被覆量等によっても異なる
が、通常0.02〜0.05ｍｏｌ／ｌ程度のジアミン又はジア
ミン誘導体の溶液100ｍｌに対して50〜100ｇの被覆処理
された窒化ケイ素質粉体を混合するのが好ましい。

【００１８】カップリング剤を添加した二塩基酸又はそ
の誘導体溶液で被覆した窒化ケイ素質粉体をジアミン又
はジアミン誘導体溶液に分散させることにより、窒化ケ
イ素質粉体の粒子表面で二塩基酸又はその誘導体とジア
ミン又はジアミン誘導体とが重縮合反応し、ポリアミド
樹脂被覆が生成する。この重縮合反応が終了した後、ス
ラリ−を乾燥し、水等の溶媒を揮発させてポリアミド樹
脂被覆が形成された表面被覆窒化ケイ素質粉体を得る。

【００１９】このようにして得られた表面被覆窒化ケイ
素質粉体は、表面の少なくとも一部にカップリング剤が
付着した窒化ケイ素質粉体粒子表面にポリアミド樹脂被
覆が密着性良く形成されている。本発明では、このポリ
アミド樹脂被覆窒化ケイ素質粉体を用いて鋳込み成形用
スラリ−を作製するが、そのスラリ−作製方法として
は、慣用の手段に従うことができる。例えば、平均粒径
0.2〜1.0μｍ程度のポリアミド樹脂被覆窒化ケイ素質粉
体100重量部に水、解膠剤及び必要に応じて結合剤、消
泡剤などを添加混合し、脱泡してスラリ−化する。

【００２０】このスラリ−を用いて鋳込み成形する手段
及び得られた成形体を焼成する方法としては、慣用の方
法により行うことができる。例えば鋳込み成形方法とし
ては、排泥鋳込み、固形鋳込み、加圧鋳込み、真空鋳込
み等の各手段が挙げられ、一方、焼結方法としては、常
圧焼結法、ガス圧焼結法、ＨＰ、ＨＩＰ等である。

【００２１】なお、成形及び焼成材料として用いる窒化
ケイ素質粉体の中には、予め所定量のＹ₂Ｏ₃粉体等の焼
結助剤を混合した窒化ケイ素質粉体が製造されている場
合もあるが、このような焼結助剤含有窒化ケイ素質粉体
に対しても本発明の方法を適用することができ、当然本
発明に包含されるものである。

【００２２】

【作用】本発明の方法によれば、鋳込み成形用スラリ−
化のための分散媒体として水を用いても、鋳込み成形ス
ラリ−作製時における粉体と該水との混合による窒化ケ
イ素質粉体の表面酸化が防止され、窒化ケイ素質粉体本
来の特性を損なうことなく、機械的強度に優れた窒化ケ
イ素質焼結体を得ることが可能である。また、用いる窒
化ケイ素質粉体は、粒子表面の二塩基酸又はその誘導体
と溶液中のジアミン又はジアミン誘導体とを反応させ、
ポリアミド樹脂被覆を形成させているので、優れた耐水
性を有し、ミルによる粉体と水との混合においても、ポ
リアミド樹脂被覆が破壊されることはない。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例及び比較例を挙げ、本
発明をより具体的に説明する。なお、以下の実施例及び
比較例において用いた試薬は、次のとおりである。（使用試薬） 1,8-オクタンジカルボニルクロリド：塩化セバコイ
ル（関東化学社製） ClCO(CH₂)₃COCl＝239.1（分子量） 1,6-ジアミノヘキサン（ヘキサメチレンジアミン）
（関東化学社製） NH₂(CH₂)₆NH₂＝116.21（分子量）シクロヘキサン（関東化学社製） C₆H₁₂＝84.2（分子量）界面活性剤エマルゲンＡ−６０（花王社製）（ポリオキシエチレン誘導体：HLB＝12.8）カップリング剤ＡＬ−Ｍ（味の素社製）（アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレ−ト）焼結助剤Ｙ₂Ｏ₃（信越化学工業社製）

【００２４】（実施例）塩化セバコイル25ｇをシクロヘ
キサン500ｍｌに溶解し、溶液Ａ（0.2ｍｏｌ／ｌ）を調
整した。別に、ヘキサメチレンジアミン2.32ｇを蒸留水
500ｍｌに溶解し、溶液Ｂ（0.04ｍｏｌ／ｌ）を調整し
た。

【００２５】サイアロン粉体Ｓｉ_5.5Ａｌ_0.5Ｏ_0.5Ｎ_7.5
（Z＝0.5）14.25ｇ及び焼結助剤Ｙ₂Ｏ₃粉体0.45ｇをポ
ットミルにて混合すると同時に塩化セバコイルを固定す
るため、溶液Ａを20ｍｌ（好適添加量は15〜25ｍｌ）、
カップリング剤を150μｌ添加し、24時間混合した。得
られたスラリ−をホットプレ−トで120℃にて急熱乾燥
し、シクロヘキサンを揮発させて塩化セバコイルで被覆
したサイアロン粉体を得た。

【００２６】この塩化セバコイル被覆サイアロン粉体に
界面活性剤150μｌ及び溶液Ｂ22ｍｌを添加し、30〜60
分間ポットミルにて混合し、サイアロン粉体表面の塩化
セバコイルとヘキサメチレンジアミンとを重合させた。
この反応によりサイアロン粉体粒子表面にポリアミド樹
脂被覆が生成したので、得られた表面被覆サイアロン粉
体を水から分離するため、反応液を乾燥器80℃にて乾燥
した。

【００２７】このようにして得られたポリアミド樹脂被
覆サイアロン粉体100重量部と水60重量部とを樹脂性ボ
−ルミルに入れ、これに解膠剤として市販のセルナD-73
5（中京油脂社製：ポリアクリル酸アンモニウム）を１
重量部添加し、16時間混合してスラリ−とし、更に真空
脱泡タンク内で真空引きにより２時間脱泡した。得られ
たスラリ−を用い、150×150×20ｍｍの石膏型で固形鋳
込み成形し、得られた成形体を窒素雰囲気中、1700℃で
３時間焼成して焼結体を得た。得られた焼結体について
1200℃で曲げ強度を測定したところ、600MPaであった。

【００２８】（比較例）なお、比較のため、原料粉末と
して被覆処理を施こさないサイアロン粉体Ｓｉ_5.5Ａｌ
_0.5Ｏ_0.5Ｎ_7.5（Z＝0.5）を用い、前記実施例と同様の
条件及び手段で焼結体を得た。得られた焼結体につい
て、実施例と同様1200℃で曲げ強度を測定したところ、
300MPaであった。

【００２９】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、ポリア
ミド樹脂被覆窒化ケイ素質粉体を用いて鋳込み成形する
ことを特徴とするものであり、鋳込み成形用スラリ−の
分散媒体として水を用いても、鋳込み成形スラリ−作製
時における粉体と水との混合による窒化ケイ素質粉体の
表面酸化が防止され、窒化ケイ素質粉体本来の特性を損
なうことなく、機械的強度に優れた窒化ケイ素質焼結体
を得ることができる効果が生ずる。

【００３０】また、本発明は、上記ポリアミド樹脂の被
覆手段として、予め窒化ケイ素質粉体粒子の表面を二塩
基酸又はその誘導体で被覆し、これをジアミン又はジア
ミン誘導体の溶液に分散させ、窒化ケイ素質粉体の粒子
表面で重合反応させることを特徴とするものであり、こ
れにより窒化ケイ素質粉体表面にポリアミド樹脂被覆層
が密着性良く形成され、ミルによる粉体と水との混合に
おいても、この被覆層が破壊することがない効果が生ず
る。更に、本発明によれば、水系の窒化ケイ素質粉体含
有スラリ−を容易に作製することができ、分散媒体とし
て有機溶剤を用いる必要がなく、このため取扱い及びコ
スト的に有利である等の効果が生ずる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリアミド樹脂被覆を生成させた窒化ケ
イ素質粉体を用いて鋳込み成形を行うことを特徴とする
窒化ケイ素質粉体の鋳込み成形方法。
【請求項２】窒化ケイ素質粉体粒子の表面を二塩基酸
又はその誘導体で被覆し、該被覆処理された窒化ケイ素
質粉体をジアミン又はジアミン誘導体の溶液に分散さ
せ、窒化ケイ素質粉体の粒子表面で重合反応させ、得ら
れたポリアミド樹脂被覆窒化ケイ素質粉体を用いて鋳込
み成形を行うことを特徴とする窒化ケイ素質粉体の鋳込
み成形方法。