JPH0798688B2 - 押出成形用セラミックス材料及びその押出成形方法 - Google Patents

押出成形用セラミックス材料及びその押出成形方法

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JPH0798688B2
JPH0798688B2 JP2158816A JP15881690A JPH0798688B2 JP H0798688 B2 JPH0798688 B2 JP H0798688B2 JP 2158816 A JP2158816 A JP 2158816A JP 15881690 A JP15881690 A JP 15881690A JP H0798688 B2 JPH0798688 B2 JP H0798688B2
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辰郎 竹内
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は押出成形により高密度で、かつ高強度を有する
セラミックス焼成体を得るための押出成形用セラミック
ス材料及びこの押出成形方法に関するものである。
[従来の技術] 従来、押出成形用セラミックス材料としては、一般にバ
インダーとしてメチルセルロースなどのセルロース系化
合物を使用し、可塑剤としてグリセリン等の多価ヒドロ
キシ化合物を使用し、これらをセラミックス材料に含有
したものが知られている。例えば特開昭56−114863号公
報に記載のものが知られている。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の押出成形用セラミックス材料にお
いては、押出成形し、これを焼成してなるセラミックス
焼成体は密度及び曲げ強度の面で十分とはいえず複雑形
状のものの製造には不適当であるので、高密度で、かつ
高い曲げ強度を有するセラミックス焼成体で、しかも複
雑形状のものを得るための押出成形用セラミックス材料
の出現が切望されていた。
そこで本発明は前記に鑑み、焼成して得られたセラミッ
クス焼成体が高密度で、かつ高強度に優れた特性を有
し、複雑形状のものであっても強度のばらつきの少ない
押出成形用セラミックス材料及びその押出成形方法を提
供することを目的としたものである。
[課題を解決するための手段] 本発明の第1発明はセラミックス材料100重量部に対
し、微生物起源の多糖類を2〜5重量部、アクリル酸オ
リゴマー2重量部以下、ワックス、パラフィン、ステア
リン酸のうち少なくとも1種を3重量部以下と所定量の
水とからなる混合物を含有する押出成形用セラミックス
材料であり、本発明の第2発明はセラミックス材料100
重量部に対し、微生物起源の多糖類並びにポリビニルア
ルコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロ
ース及びヒドロキシプロピルメチルセルロースのうち少
くとも1種の合計量2〜7重量部、アクリル酸オリゴマ
ー2重量部以下、ワックス、パラフィン、ステアリン酸
のうち少なくとも1種を3重量部以下と所定量の水とか
らなる混合物を含有する押出成形用セラミックス材料で
ある。この第2発明における微生物起源の多糖類とポリ
ビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチ
ルセルロース及びヒドロキシプロピルメチルセルロース
のうち少くとも1種との混合比率は同じ、もしくは微生
物起源の多糖類の方を多く配合することが望ましい。
上記原料粉末となるセラミックス材料はアルミナ、ジル
コニア、ムライト、コージエライト等の酸化物系セラミ
ックス粉末材料のどれでもよい。又、前述したものを主
成分とした、マグネシア、ジルコニア等の酸化物系セラ
ミックス粉末材料、炭化ケイ素、炭化チタン等の炭化物
系セラミックス粉末材料、窒化ケイ素、窒化ボロン等の
窒化物系セラミックス粉末材料との混合物でもよい。セ
ラミックス粉末はできる限り小さい粒度を有することが
望ましく、特に1μm以下の粒度を有することが好まし
く、更には0.5μm以下の粒度が好ましい。又、セラミ
ックス材料の純度はできる限り高いものが望ましく99%
以上が好ましく、更には99.9%以上のものが好ましい。
又、微生物起源の多糖類とはグルカン系の多糖類が好ま
しく、パラミロン、カードラン、スクレノグルカンなど
のβ−1,3−グリコシドを有するβ−1,3−グルカンが保
水性、可塑性などの面から更に好ましい。
この微生物起源の多糖類は上記セラミックス粉末となじ
みがよく、可塑剤及びバインダーとして使用され、セラ
ミックス材料100重量部に対して2〜5重量部用いられ
る。又、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カ
ルボキシメチルセルロース及びヒドロキシプロピルメチ
ルセルロースもバインダーとして使用され、これと上記
微生物起源の多糖類との混合物でセラミックス材料100
重量部に対し2〜7重量部添加する。上記添加量を2〜
5重量部又は2〜7重量部の範囲に限定したのは、この
範囲より添加量が少ないと押出成形の際に形状が崩れ、
押出成形品を得ることができなくなるとともに、添加量
が多いと本発明の目的とする高強度、かつ高密度を有す
るセラミックス焼成体を得ることができなくなるためで
ある。更に第2発明の実施態様において微生物起源の多
糖類並びにポリビニルアルコール、メチルセルロース、
カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシプロピルメ
チルセルロースのうち少くとも1種の混合比率を同じ、
もしくは微生物起源の多糖類の方を多く配合することに
より、より優れた強度と密度を有し、かつ強度のばらつ
きの少ないセラミックス焼成体を得ることができる。
又、上記配合によって混合物をセラミック材料に対して
含有させることにより、混合物がセラミックス材料粉末
及び他の添加剤になじみやすく、このため押出成形用セ
ラミックス材料は均一なものとなり、更に押出成形用セ
ラミックス材料は押出成形により、適切な圧力を加える
ことによりセラミックス材料粉末間の隙間が減少し(セ
ラミックス材料粉末同士が接近し)、高密度を有する押
出成形品を得ることができ、更にはこれを焼成すること
により高密度を有するセラミックス焼成体を得ることが
できるとともに強度のばらつきの少ないものが得られ
る。
そして、上記混合物に更に解膠剤としてアクリル酸オリ
ゴマー2重量部以下(0は含まず)、滑剤としてワック
ス、ステアリン酸、パラフィン(好ましくはエマルジョ
ン)のうち少なくとも1種を3重量部以下(0は含ま
ず)添加することによりセラミックス材料を均一に成形
及び押出し成形することができるとともに、複雑な断面
形状を有する例えばLアングル、ハニカム材、矩形ホロ
ー材などの押出成形に有効である。
本発明の第3発明は前記第1発明における押出成形用の
セラミックス材料を供給口より供給経路内へ供給し、こ
れを供給経路の一端に設けられた口金に向って、60kgf/
cm2以上の押出圧力にて加圧し、前記口金より押出成形
品を成形する押出成形用セラミックス材料の押出成形方
法である。
又、第4発明は前記第2発明における押出成形用のセラ
ミックス材料を上記第3発明と同様の方法により押出成
形する方法である。
具体的には、本発明に係る押出成形用セラミックス材料
を得て、これを例えば第1図図示の真空押出装置5の供
給口1より供給経路2内に供給し、これを前記供給経路
2の一端に設けられた口金3に向って脱気をしながら60
kgf/cm2以上の押出圧力にてスクリュー4で加圧する。
ここで押出圧力を60kgf/cm2以上にしたのは60kgf/cm2
り低圧で押出した場合、押出成形が困難になるからであ
るとともに、本発明の目的である密度及び曲げ強度を有
するセラミックス焼成体を得ることができなくなるから
である。より好ましくは80kgf/cm2以上とすることによ
り成形密度を向上させ、より高強度、高密度にすること
ができる。更に口金3より押出された押出成形品を乾燥
させ、これを焼成することにより、高密度でかつ高強度
を有し、強度のばらつきの少ないしかも複雑形状のセラ
ミックス焼成体を得ることができる。なお、バインダー
としてセルロース系化合物を使用し、可塑剤として多価
ヒドロキシ化合物を使用し、これらをセラミックス材料
に含有した従来のものは、通常50〜60kgf/cm2の押出圧
力にて成形している。これは該範囲より低圧では保形性
の良好なものが得られにくく、場合によっては押出成形
ができなく、高圧では押出された押出成形品の乾燥割れ
が顕著になるためである。
[実施例] 以下実施例によって本発明を具体的に説明する。粒度1
μm以下のアルミナ粉末100重量部にカードランを主成
分とする微生物起源の多糖類2重量部、メチルセルロー
ス2重量部、パラフィン0.5重量部、アクリル酸オリゴ
マー1重量部、イオン交換水17.5重量部の配合にて混練
機にて十分に混練し、得られた押出成形用セラミックス
材料を真空押出装置にて押出圧力80kgf/cm2、押出速度3
00〜400mm/minの条件で脱気雰囲気750mmHg以上で押出成
形を行い押出成形品を得た。これを300〜400℃の温度で
脱脂(添加剤熱分解)を充分に行った後、1600℃で2時
間常圧焼成しセラミックス焼成体を得た。なお、上記に
おいて使用したアルミナ粉末は99%α−アルミナで、真
空押出装置の押出型(口金)として非対称形ソリッド
材、40×20mmのL−アングル材型(肉厚5mm)を使用し
た。
又、比較のため粒度1μm以下のアルミナ粉末100重量
部にグリセリン2.5重量部、メチルセルロース7.5重量
部、アクリル酸オリゴマー1重量部、イオン交換水25重
量部の配合にて混練機にて混練し、これに適した条件に
おいて押出成形し、焼成を行いセラミックス焼成体を得
た。なお使用するアルミナ粉末、真空押出装置、押出型
は同じものである。
上記のようにして得られたセラミックス焼成体の密度及
び曲げ強度を測定した。
測定結果より密度は比較例のものが3.72g/cm3であるの
に対し、本発明のものでは3.92g/cm3と高く、又、曲げ
強度は比較例のものが257MPaであるのに対し本発明のも
のでは421MPaと高く、更に本発明によるセラミックス焼
成体の曲げ強度のワイブル確率分布(第2図図示)を作
成してみたところ、ワイブル係数が21と高く、強度のば
らつきが少なく、均一性に優れていることが判る。
又、上記の配合の中で微生物起源の多糖類と、メチルセ
ルロースとの配合量の変化によるセラミックス焼成体の
密度及び曲げ強度を測定した結果を第3、4図に示す。
なお、イオン交換水を除く他の配合量については上記と
同様である。第3、4図に示すように微生物起源の多糖
類のみを2〜5重量部又は微生物起源の多糖類とメチル
セルロースとを2〜6重量部で、かつ微生物起源の多糖
類とメチルセルロースとの混合比率が同じ、もしくは微
生物起源の多糖類の方を多く配合してなるものが密度及
び曲げ強度に優れていることが判る。
又、上記と同じ配合で他の複雑断面形状のものについて
も同様に実験を行った結果、ハニカム材、矩形ホロー材
などについても同様の密度、曲げ強度及びワイブル係数
が得られており、本発明の押出成形用セラミックス材料
により、高密度及び高強度を有し、かつ強度のばらつき
が少ないセラミックス焼成体を単純な断面形状を有する
ものはもちろん、複雑な断面形状を有するものでも得る
ことができる。
又、上記粒度1μm以下のアルミナ粉末100重量部にカ
ードランを主成分とする微生物起源の多糖類2重量部、
メチルセルロース2重量部、パラフィン0.5重量部、ア
クリル酸オリゴマー1重量部、イオン交換水17.5重量部
の配合のもので、押出圧力に対するセラミックス焼成体
の曲げ強度の測定を行い、この結果を第5図に示す。第
5図に示すように押出圧力80kgf/cm2以上で曲げ強度が
安定化する傾向があり、押出圧力80kgf/cm2以下では曲
げ強度が低下する傾向がある。又、本発明の目的とする
曲げ強度は押出圧力約60kgf/cm2で得られることが判
る。
又、本発明の上記と異なる配合についても同様の測定を
行ったが、上記ほぼ同様の結果が得られた。
[発明の効果] 以上のように本発明によれば、上記配合からなる混合物
をセラミックス材料に含有する押出成形用セラミックス
材料を得ることにより、焼成して得られたセラミックス
焼成体が高密度で、かつ高強度に優れた特性を有すると
ともに、複雑形状のものでも強度のばらつきが少ないも
のを得ることができる。
又、上記押出成形用セラミックス材料の押出成形方法に
より、かかる優れた特性を有するセラミックス焼成体を
複雑な形状のものであっても容易に得ることができるも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一製法の説明図、第2図は本発明によ
るセラミックス焼成体のワイブル確率分布を示す図、第
3、4図は各配合における密度及び曲げ強度の測定結果
を示す図、第5図は押出圧力に対する曲げ強度測定結果
を示す図である。 1……供給口、2……供給経路、3……口金、 4……スクリュー、5……押出装置。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミックス材料100重量部に対し、微生
    物起源の多糖類を2〜5重量部、アクリル酸オリゴマー
    2重量部以下、ワックス、パラフィン、ステアリン酸の
    うち少なくとも1種を3重量部以下と所定量の水とから
    なる混合物を含有する押出成形用セラミックス材料。
  2. 【請求項2】セラミックス材料100重量部に対し、微生
    物起源の多糖類並びにポリビニルアルコール、メチルセ
    ルロース、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシ
    プロピルメチルセルロースのうち少くとも1種の合計量
    2〜7重量部、アクリル酸オリゴマー2重量部以下、ワ
    ックス、パラフィン、ステアリン酸のうち少なくとも1
    種を3重量部以下と所定量の水とからなる混合物を含有
    する押出成形用セラミックス材料。
  3. 【請求項3】微生物起源の多糖類とポリビニルアルコー
    ル、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、
    及びヒドロキシプロピルメチルセルロースのうち少くと
    も1種との混合比率を同じもしくは微生物起源の多糖類
    の方を多く配合してなる請求項(2)記載の押出成形用
    セラミックス材料。
  4. 【請求項4】セラミックス材料100重量部に対し、微生
    物起源の多糖類2〜5重量部、アクリル酸オリゴマー2
    重量部以下、ワックス、パラフィン、ステアリン酸のう
    ち少なくとも1種を3重量部以下と所定量の水とからな
    る混合物を含有する押出成形用のセラミックス材料を供
    給口より供給経路内に供給し、これを供給経路の一端に
    設けられた口金に向って、60kgf/cm2以上の押出圧力に
    て加圧し、前記口金より押出し、成形品を成形すること
    を特徴とする押出成形用セラミックス材料の押出成形方
    法。
  5. 【請求項5】セラミックス材料100重量部に対し、微生
    物起源の多糖類並びにポリビニルアルコール、メチルセ
    ルロース、カルボキシメチルセルロース及びヒドロキシ
    プロピルメチルセルロースのうち少くとも1種の合計量
    2〜7重量部、アクリル酸オリゴマー2重量部以下、ワ
    ックス、パラフィン、ステアリン酸のうち少なくとも1
    種を3重量部以下と所定量の水とからなる混合物を含有
    する押出成形用のセラミックス材料を供給口より供給経
    路内に供給し、これを供給経路の一端に設けられた口金
    に向って、60kgf/cm2以上の押出圧力にて加圧し、前記
    口金より押出し、成形品を成形することを特徴とする押
    出成形用セラミックス材料の押出成形方法。
  6. 【請求項6】微生物起源の多糖類とポリビニルアルコー
    ル、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース及
    びヒドロキシプロピルメチルセルロースのうち少くとも
    1種との混合比率を同じもしくは微生物起源の多糖類の
    方を多く配合してなる請求項(5)記載の押出成形用セ
    ラミックス材料の押出成形方法。
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