JPH08277168A - 酸化物系セラミックス成形体およびその製造方法 - Google Patents

酸化物系セラミックス成形体およびその製造方法

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JPH08277168A
JPH08277168A JP7103189A JP10318995A JPH08277168A JP H08277168 A JPH08277168 A JP H08277168A JP 7103189 A JP7103189 A JP 7103189A JP 10318995 A JP10318995 A JP 10318995A JP H08277168 A JPH08277168 A JP H08277168A
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JP
Japan
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slurry
powder
organic binder
spray
molded body
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JP7103189A
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Shinya Naruki
紳也 成木
Hidehiro Endo
英宏 遠藤
Shuji Asada
修司 浅田
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 スプレードライ造粒時に使用するスラリーの
粘性が低く、且つ造粒粉の加圧成形後の成形体強度が高
い酸化物系セラミックス成形体とその製造方法を提供す
る。 【構成】 酸化物原料粉末と有機バインダーを含有する
セラミックス成形体において、含まれる有機バインダー
主成分が(1)の化学構造を有するポリアクリル系ポリ
マーであることを特徴とする高強度酸化物系セラミック
ス成形体、および酸化物原料粉末と水に有機バインダー
主成分として(1)の化学構造を有するポリアクリル系
ポリマーを加えてスラリーを調製し、スプレードライヤ
ーで噴霧乾燥して造粒粉を作製した後、乾式加圧成形す
るセラミックス成形体の製造方法。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸化物系セラミックス製
品の製造に用いるセラミックス成形体およびその製造方
法に関するものであり、特にアルミナ製品の製造に有効
である。
【0002】
【従来の技術】構造用セラミックス製品の製造に用いら
れるセラミックス成形体の作製方法としては、乾式加圧
成形法、射出成形法、鋳込み成形法など幾つかの方法が
知られている。
【0003】この内、乾式加圧成形法は、平均粒径0.
5〜2μm程度の原料粉に有機バインダー、可塑剤等を
混合した数10〜数100μmの顆粒(造粒粉)を作製
し、これを金型、ラバー等に充填し、一軸プレス、CI
P(冷間静水圧プレス)を用いて通常100〜200M
Paの圧力で加圧し、所定の形に造形する方法である。
【0004】造粒粉は多くの場合、原料粉および有機バ
インダー、分散剤、可塑剤等に水を混合してスラリーを
調製し、このスラリーをスプレードライヤーを用いて噴
霧乾燥することにより得られる。
【0005】加えられる有機バインダーとしてはポリビ
ニルアルコール(PVA)等が最も一般的であり、原料
粉100重量部に対し、通常1〜10重量部添加され
る。得られた成形体は必要により加工された後、脱脂、
焼成、加工の各工程を経て最終製品となる。
【0006】乾式加圧成形法では、スプレードライヤー
で造粒された造粒粉を直接、成形して得られる成形体の
三点曲げ強度はバインダー量1〜3wt%では、せいぜ
い約1〜1.5MPa程度である。
【0007】しかしながら、大きさ数10cm以上の大
型の成形体を取り扱う場合、この程度の強度では不十分
であり、成形体のハンドリングの際に破損が生じやす
い。
【0008】特に、CIP成形を行う場合、減圧時に割
れを発生し、歩留まりの低下を招きやすくなる。
【0009】また、成形体に加工を施す場合には、加工
中にクラックが発生しやすくなる。このような問題を解
決するには、成形体の強度をさらに向上させることが必
要である。
【0010】成形体の強度を高くするには有機バインダ
ーの量を増やすことが有効であるが、その場合、脱脂時
間が長くなったり、焼成後の製品の密度が低くなった
り、或いは焼成収縮が大きくなるため寸法制御が困難と
なる問題を生じる。
【0011】また、造粒粉が硬くなり過ぎ、加圧成形時
に造粒粉が変形しにくく、成形体の密度が低くなり、逆
に強度の低下を招く場合もある。従って、脱脂、焼成工
程を考えると、バインダーの量はできるだけ少ない方が
望ましい。
【0012】他方、造粒粉をスプレードライヤーを用い
て製造する場合においては、スラリーの濃度が高く、且
つスラリー粘度が低いことが、スプレードライを効率的
かつ安定的に行う上で重要である。
【0013】特にスラリー粘度が高くなるとアトマイザ
ーやノズルに詰まりを生じ、スプレードライを行うこと
が不可能となる。
【0014】また、スラリー粘度を下げようとしてスラ
リー濃度を低くしてしまうと、粉体の乾燥能力が落ちる
ため、スラリー供給量を少なくせざるを得なくなり、生
産性が低下する。
【0015】更に、乾燥が不十分であると、スプレード
ライヤー乾燥室の内壁に粉体の付着量が多くなり、粉体
の回収量が少なくなったり、作業終了後の清掃に多大の
労力を有するようになる問題を生じる。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、スプレード
ライに使用するスラリーの分散性が良く、造粒作業を効
率的に行えるようにするとともに、高強度のセラミック
ス成形体を得ることを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明では有機バインダーの化学構造とスラリー
特性および成形後の成形体の強度との関係について鋭意
検討した結果、ある特定の化学構造を有するポリアクリ
ル系ポリマーを有機バインダーとして用いた場合に好ま
しい結果が得られることを見いだし、本発明を完成させ
るに至ったのである。即ち、本発明は以下の通りであ
る。
【0018】(1)酸化物原料粉末と有機バインダーを
含有するセラミックス成形体において、含まれる有機バ
インダー主成分が以下の式1の構造を有するポリアクリ
ル系ポリマーであることを特徴とする高強度酸化物系セ
ラミックス成形体。
【0019】
【化2】
【0020】(2)酸化物原料粉末と水に有機バインダ
ー主成分として式1を有するポリアクリル系ポリマーを
加えてスラリーを調製し、スプレードライヤーで噴霧乾
燥して造粒粉を作製した後、乾式加圧成形する(1)記
載のセラミックス成形体の製造方法。
【0021】(3)酸化物原料粉末としてアルミナを用
いる(2)記載の成形体の製造方法。
【0022】
【作用】以上の発明によれば式1の特定の化学構造を有
するポリアクリル系バインダーを用いることにより、低
粘度のスラリーが得られ、スプレードライによる造粒を
安定的に行うことができる。
【0023】特に原料としてアルミナ粉末を用いた場合
には、スラリー調製時に通常用いられる分散剤を全く使
用しなくても低粘度のスラリーを得ることができ、非常
に有効である。
【0024】また、造粒粉を加圧成形した場合、高強度
のセラミックス成形体が得られるため、CIP成形時や
成形体運搬等のハンドリング時および成形体加工時の破
損を防ぐことができる。
【0025】本発明においてスラリーの粘性が低くなる
のは、粉体粒子表面を覆っているバインダー分子中のN
4 +イオンがスラリー中で解離し、バインダー分子内に
COO-が生じ、これらの静電反発力によって、粉体粒
子が分散しやすくなるためと考えられる。
【0026】また、高強度の成形体が得られるのは式1
におけるエステル基Rを―Cp2p+1(p=3〜5)と
したことに関係している。R基のpが1または2の場合
(メチル基、エチル基)には高い強度が得られない。
【0027】本発明で用いるバインダーの量はセラミッ
クス原料粉に対し2〜7wt%が良く、特に3〜5wt
%程度が望ましい。バインダーの量が多すぎると造粒粉
が硬くなり過ぎ、成形体の密度や強度の低下を招いた
り、脱バインダーの時間が長くなる問題を生じる。
【0028】なお、本発明の適用範囲は原料粉がアルミ
ナ等の酸化物を主成分とする場合に限定され、非酸化物
を主体とする場合にはスラリーの分散効果や、成形体の
高強度化の効果が小さいため適用できない。
【0029】
【実施例】以下、本発明の実施例を比較例とともにより
具体的に説明する。
【0030】
【実施例1、2、比較例1〜4】平均粒径約1μmのア
ルミナ原料粉末100重量部に対し、ポリビニルアルコ
ール(PVA)または式2〜式6を有するポリアクリル
系ポリマーを各々固形分換算で3.0重量部加え、必要
に応じ分散剤を0.5重量部添加し、水を加えて、粉体
濃度60%のアルミナスラリーを作製した。
【0031】これをスプレードライヤーを用いて造粒
し、大きさ約60μmの球状の造粒粉を得た。得られた
造粒粉を150MPaでCIP成形し、三点曲げ強度測
定用試料を作製した。
【0032】試料の大きさは10mm×14mm×80
mmの直方体とし、スパン30mm、クロスヘッド速度
0.5mm/minの条件で三点曲げ強度の測定を行っ
た。測定結果を実施例1、2、比較例1〜4として第1
表に示す。
【0033】実施例1、2、比較例2のように分子構造
内にNH4 +イオンを含む場合、分散剤を添加しなくても
70〜100cPの比較的低い粘性を有するスラリーが
得られ、これらのバインダーは分散性の向上に非常に有
効であることがわかった。
【0034】しかしながら、比較例2の場合、第1表か
ら明らかなように、得られる成形体の曲げ強度が非常に
低い値となった。これに対し、実施例1、2のように、
バインダーとしてエステル基、―Cp2p+1(p=3〜
5)を含むポリマーを用いた場合、PVA(比較例1)
を用いた場合の約2倍もの強度を有する成形体を得るこ
とができた。
【0035】なお、比較例4の例のようにエステル基―
p2p+1(p=3〜5)を含むが、NH4 +イオンを含
まないポリマーを用いた場合、高強度の成形体が得られ
るものの、スラリー調製時に分散剤を加えてもスラリー
粘度が高く、また、スプレードライの際にアトマイザー
や乾燥室内壁に粉体が強固に付着し清掃が困難になるな
どの問題を生じた。
【0036】
【化3】
【0037】
【化4】
【0038】
【化5】
【0039】
【化6】
【0040】
【化7】
【0041】
【表1】
【0042】
【発明の効果】以上の通り、本発明を用いてセラミック
ス成形体を製造した場合、高強度の成形体が得られるた
め、CIP成形の減圧時の割れ、成形体ハンドリング時
の破損、成形体加工時のクラックを防ぐことができ、セ
ラミックス製品の製造歩留を大幅に改善することが可能
となる。従って、本発明は各種セラミックス製品の製造
技術として非常に有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C08L 33/08 LHU C08L 33/26 LJV 33/26 LJV C09J 133/08 JDB C09J 133/08 JDB 133/26 JDA 133/26 JDA C04B 35/10 E

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物原料粉末と有機バインダーを含有
    するセラミックス成形体において、含まれる有機バイン
    ダー主成分が以下の式1の構造を有するポリアクリル系
    ポリマーであることを特徴とする高強度酸化物系セラミ
    ックス成形体。 【化1】
  2. 【請求項2】 酸化物原料粉末と水に有機バインダー主
    成分として式1の構造を有するポリアクリル系ポリマー
    を加えてスラリーを調製し、スプレードライヤーで噴霧
    乾燥して造粒粉を作製した後、乾式加圧成形する請求項
    1記載のセラミックス成形体の製造方法。
  3. 【請求項3】 酸化物原料粉末がアルミナである請求項
    2記載のセラミックス成形体の製造方法。
JP7103189A 1995-04-05 1995-04-05 酸化物系セラミックス成形体およびその製造方法 Withdrawn JPH08277168A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011213520A (ja) * 2010-03-31 2011-10-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 溶射粉末の製造方法、タービン部材及びガスタービン
JP2012149353A (ja) * 2007-03-09 2012-08-09 Mitsubishi Materials Corp 蒸着材の製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012149353A (ja) * 2007-03-09 2012-08-09 Mitsubishi Materials Corp 蒸着材の製造方法
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