JPH0798689B2 - Ceramic materials for extrusion molding - Google Patents

Ceramic materials for extrusion molding

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JPH0798689B2
JPH0798689B2 JP2159978A JP15997890A JPH0798689B2 JP H0798689 B2 JPH0798689 B2 JP H0798689B2 JP 2159978 A JP2159978 A JP 2159978A JP 15997890 A JP15997890 A JP 15997890A JP H0798689 B2 JPH0798689 B2 JP H0798689B2
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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、押出し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し成形用セラミ
ックス材料に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an extrusion-molding ceramic material for obtaining a ceramics sintered body having high density and high strength by extrusion molding.

[従来の技術] 従来、押出し成形用セラミックス材料としては、セラミ
ックス材料に対して、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セルロースの
うち1種が4〜8重量%(5.3〜13.8重量部)、グリセ
リン又はエチレングリコールが1〜8重量部(1.3〜13.
8重量部)、水が20〜26重量%(26〜44.8重量部)から
なるバインダ成分を含有するものが知られている(特開
昭56−114863号公報参照)。
[Prior Art] Conventionally, as a ceramic material for extrusion molding, one of methyl cellulose, carboxymethyl cellulose, and hydroxypropyl cellulose is 4 to 8% by weight (5.3 to 13.8 parts by weight), glycerin or 1 to 8 parts by weight of ethylene glycol (1.3 to 13.
8 parts by weight), and a binder containing 20 to 26% by weight of water (26 to 44.8 parts by weight) is known (see JP-A-56-114863).

[発明が解決しようとする課題] しかしながら、従来の押出し成形用セラミックス材料に
おいては、これを押出し成形後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、高
密度で高い曲げ強度を有するセラミックス焼成体を得る
ための押出し成形用セラミックス材料の出現が切望され
ていた。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in a conventional ceramic material for extrusion molding, a ceramic fired body obtained by firing this after extrusion molding is not sufficient in terms of density and bending strength, and has a high density. The advent of ceramic materials for extrusion molding to obtain a ceramic fired body having high bending strength has been earnestly desired.

そこで本発明は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押出し成形用セラミックス材
料を提供することを目的としたものである。
Therefore, the object of the present invention is to provide an extrusion-molding ceramic material in which a fired ceramic body has a high density and excellent characteristics of high strength.

[課題を解決するための手段] 本発明はセラミックス材料100重量部に対し、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種を3〜4重量部とプロピレングリコー
ル、グリセリン、ポリエチレングリコール及びトリエチ
レングリコールのうち少くとも1種を1〜3重量部とア
クリル酸オリゴマーを0.5〜2重量部と、ワックス、パ
ラフィン及びステアリン酸のうち少くとも1種を1〜2
重量部と所定量の水とからなる混合物を含有する押出し
成形用セラミックス材料である。
[Means for Solving the Problems] The present invention is based on 100 parts by weight of a ceramic material, 3 to 4 parts by weight of at least one of polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose, and propylene glycol, glycerin, polyethylene. 1-3 parts by weight of at least one of glycol and triethylene glycol, 0.5-2 parts by weight of acrylic acid oligomer, and 1-2 of at least one of wax, paraffin and stearic acid.
A ceramic material for extrusion molding containing a mixture of parts by weight and a predetermined amount of water.

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く、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良く、又、
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。
The ceramic material as the raw material powder may be any of oxide-based ceramic powder materials such as alumina, zirconia, mullite, and cordierite, and magnesia mainly containing the above-mentioned materials, oxide-based ceramic powder materials such as zirconia, It may be a mixture with a carbide-based ceramic powder material such as silicon carbide or titanium carbide, or a nitride-based ceramic powder material such as silicon nitride or boron nitride.
It is desirable that the ceramic powder has a particle size as small as possible, particularly preferably 1 μm or less, and more preferably 0.5 μm or less. Also, it is desirable that the purity of the ceramic material be as high as possible,
It is preferably 99% or more, more preferably 99.9% or more.

又、上記において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はバインダーとして使用され、プ
ロピレングリコール、グリセリン、ポリエチレングリコ
ール及びトリエチレングリコールは可塑剤として使用さ
れ、アクリル酸オリゴマーは解膠剤として使用され、ワ
ックスパラフィン及びステアリン酸(好ましくはエマル
ジョン)は滑剤として使用される。
In the above, polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose are used as binders, propylene glycol, glycerin, polyethylene glycol and triethylene glycol are used as plasticizers, acrylic acid oligomers are used as peptizers, Wax paraffin and stearic acid (preferably emulsions) are used as lubricants.

又、セラミックス材料に上記滑剤を含有することにより
押出し成形時の原料粒子間の摩擦、低減を図ることがで
きるとともに上記解膠剤を含有することにより押出し成
形品の均質性の向上を図ることができ、これらの両者を
セラミックス材料に含有することにより押出し成形を良
好に行う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
出し成形に有用である。
Further, by including the above lubricant in the ceramic material, it is possible to reduce friction between raw material particles during extrusion molding, and to improve the homogeneity of the extrusion molded product by including the above deflocculant. By including both of them in the ceramic material, it is possible to perform excellent extrusion molding, and it is useful for extrusion molding of, for example, L-angle, honeycomb material, and rectangular hollow material having a complicated cross-sectional shape.

更に上記においてセラミックス材料100重量部に対し、
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一種を3〜4重量部、プロピレング
リコール、グリセリン、ポリエチレングリコール及びト
リエチレングリコールのうち少くとも1種を1〜3重量
部、アクリル酸オリゴマーを0.5〜2重量部、ワック
ス、パラフィン及びステアリン酸のうち少くとも1種を
1〜2重量部と、それぞれの範囲を限定したのは、この
範囲より添加量が少ないと押出し成形の際に形状が崩
れ、押出し成形品を得ることができなくなるとともに、
添加量が上限値よりも多いと本発明の目的とする高強度
で、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。又、上記配合にて混合物を
セラミックス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、このため押出し成形用セラミックス材料は均一なも
のとなり、更に押出し成形用セラミックス材料は、押出
し成形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
る押出し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。
Furthermore, in the above, for 100 parts by weight of the ceramic material,
3 to 4 parts by weight of at least one of polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose, 1 to 3 parts by weight of at least one of propylene glycol, glycerin, polyethylene glycol and triethylene glycol, acrylic acid oligomer 0.5 to 2 parts by weight and 1 to 2 parts by weight of at least one of wax, paraffin and stearic acid are used to limit the respective ranges. If the amount added is less than this range, the shape during extrusion molding Collapses and it becomes impossible to obtain an extrusion molded product,
This is because if the added amount is more than the upper limit value, it becomes impossible to obtain a ceramics sintered body having high strength and high density, which is the object of the present invention. In addition, by incorporating the mixture into the ceramic material in the above composition, the mixture easily blends with the ceramic material powder and other additives, so that the ceramic material for extrusion molding becomes uniform, and the ceramic material for extrusion molding is further formed. The material is extruded to reduce the gaps between the ceramic material powders (the ceramic material powders are close to each other), so that an extruded product having a high density can be obtained, and by firing this, a high density is obtained. A ceramic fired body can be obtained.

[実施例] 以下実施例によって本発明を具体的に説明する。[Examples] The present invention will be specifically described below with reference to Examples.

粒度1μm以下のアルミナ粉末100重量部にメチルセル
ロース3重量部、グリセリン2重量部、パラフィン1重
量部、アクリル酸オリゴマー1重量部、水19重量部の配
合にて混練機にて充分に混練し、得られた押出し成形用
セラミックス材料を真空押出し装置にて押出し圧力5〜
6MPa、押出し速度540〜600mm/minの条件で脱気雰囲気75
0mmHg以上で押出し成形を行い押出し成形品を得た。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、真空押出し装置の押出し型(口
金)は40×20mmのダブルホロー材(肉厚3mm)を使用し
た。
100 parts by weight of alumina powder having a particle size of 1 μm or less, 3 parts by weight of methyl cellulose, 2 parts by weight of glycerin, 1 part by weight of paraffin, 1 part by weight of acrylic acid oligomer, and 19 parts by weight of water were sufficiently kneaded with a kneader to obtain The resulting ceramic material for extrusion molding is extruded with a vacuum extrusion device at an extrusion pressure of 5
Degassing atmosphere 75 at 6MPa, extrusion speed 540-600mm / min
Extrusion molding was performed at 0 mmHg or more to obtain an extrusion molded product. This was thoroughly degreased (additive thermal decomposition) at a temperature of 300 to 400 ° C., and then calcined at 1600 ° C. for 2 hours under normal pressure to obtain a ceramics sintered body. The alumina powder used above is
With a 99% α-alumina, a 40 × 20 mm double hollow material (thickness 3 mm) was used as the extrusion die (die) of the vacuum extrusion device.

又、比較のため粒度1μm以下のアルミナ粉末100重量
部にメチルセルロース7.5重量部、グリセリン2.5重量
部、アクリル酸オリゴマー1重量部、水25重量部の配合
にて混練機にて混練し、得られた押出し成形用セラミッ
クス材料を上記と同様の押出し条件にて押出し、これを
上記と同様の条件にて、脱脂及び焼成し、セラミックス
焼成体を得た。
For comparison, 100 parts by weight of an alumina powder having a particle size of 1 μm or less, 7.5 parts by weight of methyl cellulose, 2.5 parts by weight of glycerin, 1 part by weight of acrylic acid oligomer, and 25 parts by weight of water were kneaded in a kneading machine to obtain a mixture. The ceramic material for extrusion molding was extruded under the same extrusion conditions as above, and this was degreased and fired under the same conditions as above to obtain a fired ceramics body.

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。
The density and bending strength of the ceramic fired body obtained as described above were measured.

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、本発明のものか3.89g/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
ものが346MPaと高く、本発明のものが、密度及び曲げ強
度において優れていることが判る。
From the measurement results, the density is 3.72 g / cm 3 in the comparative example, whereas it is as high as 3.89 g / cm 3 in the present invention, and the bending strength is 257 MPa in the comparative example. On the other hand, the material of the present invention has a high value of 346 MPa, which shows that the material of the present invention is excellent in density and bending strength.

又、上記の配合のなかでバインダー量、可塑剤量、解膠
剤量、滑剤量のそれぞれ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の変化の測定結果を、そ
れぞれ第1図、第2図、第3図、第4図に示す。なお、
図中実線は曲げ強度の測定結果を示し、破線は焼成密度
の変化を示す。第1〜4図に示すように、本発明の配合
範囲において、曲げ強度が300MPa以上と高く、焼成密度
も3.6g/cm3以上と高い(解膠剤量0.5近傍以外では比較
例のもの[焼成密度3.72g/cm3]よりも高い)。
In addition, the measurement results of the changes in the density and bending strength of the fired ceramics due to the changes in the amounts of the binder, the amount of the plasticizer, the amount of the deflocculant, and the amount of the lubricant among the above-mentioned formulations are respectively shown in FIG. It is shown in FIG. 2, FIG. 3, and FIG. In addition,
In the figure, the solid line shows the measurement result of the bending strength, and the broken line shows the change of the firing density. As shown in FIGS. 1 to 4, in the compounding range of the present invention, the bending strength is as high as 300 MPa or more, and the firing density is as high as 3.6 g / cm 3 or more (comparative examples except for the peptizing agent amount near 0.5 [ Higher than a firing density of 3.72 g / cm 3 ]).

したがって、上記本発明の配合の押出し成形用セラミッ
ク材料で高密度で、かつ高強度を有するセラミックス焼
成体を得ることができるということが分る。
Therefore, it can be seen that a ceramic sintered body having a high density and a high strength can be obtained from the extrusion-molding ceramic material having the above-mentioned composition of the present invention.

又、上記と同じ配合で他の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、パイプ材、シート
材及び矩形ホロー材についても同様の密度、曲げ強度が
得られており、本発明の押出し成形用セラミックス材料
により、高密度及び高強度を有するセラミックス焼成体
を単純な断面形状を有するもの(例えばパイプ材、シー
ト材など)は、もちろん、複雑な断面形状を有するもの
(例えば矩形ホロー材、Lアングル材、ハニカム材な
ど)でも得ることができる。
Further, as a result of conducting the same experiment for other cross-sectional shapes with the same composition as the above, the same density and bending strength were obtained for the honeycomb material, the pipe material, the sheet material and the rectangular hollow material. With the ceramic material for extrusion molding of the present invention, a ceramic fired body having high density and high strength having a simple cross-sectional shape (for example, a pipe material, a sheet material, etc.) and, of course, a complicated cross-sectional shape (for example, a rectangular shape) Hollow material, L-angle material, honeycomb material, etc.) can also be obtained.

[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
をセラミックス材に含有する押出し成形用セラミックス
材を得ることにより、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もの
を得ることができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by obtaining a ceramic material for extrusion molding containing a mixture having the above composition in a ceramic material, the ceramic fired body obtained by firing has a high density, Further, it is possible to obtain a material having excellent characteristics in high strength.

又、優れた特性を有するものを単純な断面形状のものか
ら複雑な断面形状のものでも得ることができるものであ
る。
Further, it is possible to obtain a material having excellent characteristics from a simple sectional shape to a complicated sectional shape.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図ないし第4図はバインダー量、可塑剤量、解膠剤
量、滑剤量のそれぞれ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の変化の測定結果を示すグ
ラフである。
FIGS. 1 to 4 are graphs showing the measurement results of the changes in the density and bending strength of the fired ceramics due to the changes in the respective compounding amounts of the binder amount, the plasticizer amount, the deflocculant amount, and the lubricant amount.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミックス材料100重量部に対し、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種を3〜4重量部と、プロピレングリ
コール、グリセリン、ポリエチレングリコール及びトリ
エチレングリコールのうち少くとも1種を1〜3重量部
と、アクリル酸オリゴマーを0.5〜2重量部と、ワック
ス、パラフィン及びステアリン酸のうち少くとも1種を
1〜2重量部と、所定量の水とからなる混合物を含有す
ることを特徴とする押出し成形用セラミックス材料。
1. To 3 to 4 parts by weight of at least one of polyvinyl alcohol, methyl cellulose, carboxymethyl cellulose and hydroxypropyl methyl cellulose is added to 100 parts by weight of a ceramic material and propylene glycol, glycerin, polyethylene glycol and triethylene glycol. 1 to 3 parts by weight of at least one of them, 0.5 to 2 parts by weight of acrylic acid oligomer, 1 to 2 parts by weight of at least one of wax, paraffin and stearic acid, and a predetermined amount of water. A ceramic material for extrusion molding, comprising the following mixture:
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