JPH0891943A - Ceramic composition and production of ceramic product - Google Patents

Ceramic composition and production of ceramic product

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JPH0891943A
JPH0891943A JP6254196A JP25419694A JPH0891943A JP H0891943 A JPH0891943 A JP H0891943A JP 6254196 A JP6254196 A JP 6254196A JP 25419694 A JP25419694 A JP 25419694A JP H0891943 A JPH0891943 A JP H0891943A
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勇二 木原
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Abstract

PURPOSE: To produce a ceramic product excellent in mass production, having stable qualities free from defects such as burn-off, crack and weld line. CONSTITUTION: Ceramic powder is mixed with ice of water made into fine particles having the same particle size as that of the ceramic powder or ice of water mixed with 1-5 pts.wt. of polyvinyl alcohol based on 100 pts.wt. of water in an atmosphere at <=0 deg.C to form a ceramic composition. The ceramic composition is injected from an injection molding machine laid in an atmosphere at <=0 deg.C to a mold similarly laid in an atmosphere at <=0 deg.C to form a green molded article. The green molded article is dried and baked to give the objective ceramic product.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス組成物お
よびセラミックス製品の製造方法に関し、さらに具体的
にはセラミックス粉末とバインダとの混合物からなるセ
ラミックス組成物、およびこのセラミックス組成物から
グリーン成形体を作り、そしてこのグリーン成形体から
バインダを除去した後焼成してセラミックス製品を得
る、セラミックス製品の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic composition and a method for producing a ceramic product. More specifically, the present invention relates to a ceramic composition comprising a mixture of ceramic powder and a binder, and a green compact from the ceramic composition. The present invention relates to a method for producing a ceramic product, in which a binder is removed from the green molded body and then fired to obtain a ceramic product.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックスは、機械的には耐摩耗性、
耐熱性、断熱性等に、電気的には高絶縁性等に優れ、そ
して化学的には安定しているので、近年多用されてい
る。セラミックス製品の製法は、従来周知で特開平3ー
290374号に開示されているように、射出成形法も
知られている。この射出成形法によると、例えばホット
プレス法、ラバープレス法、鋳込成形法等に比較して形
状の複雑な製品を大量に製造することができ、しかも仕
上げ機械加工を殆ど必要としないので、この射出成形法
は極めて有利な製造方法といえる。射出成形法は、セラ
ミックス粉末に流動作用、可塑作用、浸潤作用、硬化作
用等を与えるために有機バインダ例えばポリエチレン、
ポリスチレン、ポリプロピレン等を添加して混練し、得
られた混合物を金型に射出して所望の形状のグリーン成
形体を成形する方法で、このグリーン成形体から有機バ
インダを除去し、次いで焼成してセラミックス製品を得
ている。ところで、前述の説明からも明らかなように、
有機バインダは色々な機能を有するが、主な機能の1つ
としては得られたグリーン成形体を炉内で焼成するま
で、グリーン成形体を所定の形状に保つ機能であり、有
機バインダがグリーン成形体中に残存すれば、焼成時に
セラミックス粉末と反応し又は軟化溶融したり、分解に
よって生成されたガスが内部に閉じ込められたりして、
膨れ、クラックあるいは変形等の欠陥が生じ、セラミッ
クス製品に悪影響を与える。そこでグリーン成形体から
有機バインダを除去する脱脂工程が焼成前に実施されて
いる。
2. Description of the Related Art Ceramics are mechanically wear-resistant,
It has been widely used in recent years because it is excellent in heat resistance, heat insulation, and the like, electrically excellent in insulation, and chemically stable. As a method for manufacturing a ceramic product, an injection molding method is also known, as is well known in the art and disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-290374. According to this injection molding method, it is possible to mass-produce a product having a complicated shape as compared with, for example, a hot pressing method, a rubber pressing method, a casting molding method, etc. Moreover, since finishing machining is hardly required, This injection molding method is a very advantageous manufacturing method. The injection molding method is carried out by using an organic binder such as polyethylene, in order to give the ceramic powder a fluidizing action, a plasticizing action, a wetting action, a hardening action and the like.
Polystyrene, polypropylene, etc. are added and kneaded, and the resulting mixture is injected into a mold to form a green molded body having a desired shape. The organic binder is removed from the green molded body, and then the green molded body is baked. We are obtaining ceramic products. By the way, as is clear from the above explanation,
The organic binder has various functions, but one of the main functions is to keep the green molded body in a predetermined shape until the obtained green molded body is fired in a furnace. If it remains in the body, it reacts with the ceramic powder during firing or softens and melts, or the gas generated by decomposition is trapped inside,
Defects such as swelling, cracking, or deformation occur, which adversely affects the ceramic products. Therefore, a degreasing step of removing the organic binder from the green compact is performed before firing.

【0003】グリーン成形体から有機バインダを除去す
る脱脂方法も、文献名を挙げるまでもなく周知で、不活
性雰囲気中あるいは真空雰囲気中で加熱して脱脂する方
法、溶媒中で脱脂する方法、赤外線を照射して有機バイ
ンダを分解する方法等が知られている。
The degreasing method for removing the organic binder from the green molded body is well known without mentioning the name of the literature, and it is a method of degreasing by heating in an inert atmosphere or a vacuum atmosphere, a method of degreasing in a solvent, and infrared rays. There is known a method of irradiating with and decomposing the organic binder.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このように、有機バイ
ンダを使用することにより、セラミックス粉末に流動
性、可塑作用、硬化作用等を与えることができ、射出に
よりグリーン成形体を形成することができる。またグリ
ーン成形体を焼成する前に、周知の有機バインダの脱脂
方法を適宜採用することによってセラミックス製品にと
って有害な有機バインダを除去することもできる。しか
しながら、有機バインダを使用したセラミックス製品の
製造法には色々な問題あるいは欠点がある。例えば、有
機バインダとして熱可塑性樹脂を使用する場合は、必要
に応じて焼結助剤を添加したセラミックス粉末と、有機
バインダとしての熱可塑性樹脂、滑剤および可塑剤と
を、熱可塑性樹脂の溶融温度付近の高温で長時間例えば
数10分〜2時間混合混練しなければならない欠点があ
る。しかも、有機バインダの投入順序を変えたり、混合
混練時間を変えると、セラミックス粉末と有機バインダ
の組成物の流動性が変化し、他の成形条件が同じでも、
セラミックス製品の品質が変化し、品質が安定しないと
いう問題がある。
As described above, by using the organic binder, the ceramic powder can be imparted with fluidity, plasticizing action, hardening action and the like, and a green molded body can be formed by injection. . Further, before firing the green compact, it is possible to remove the organic binder harmful to the ceramic product by appropriately adopting a known degreasing method for the organic binder. However, the method of manufacturing a ceramic product using an organic binder has various problems or drawbacks. For example, when a thermoplastic resin is used as the organic binder, the ceramic powder added with a sintering aid as necessary, the thermoplastic resin as the organic binder, the lubricant and the plasticizer, the melting temperature of the thermoplastic resin There is a drawback that it is necessary to mix and knead at a high temperature in the vicinity for a long time, for example, several tens minutes to 2 hours. Moreover, if the order of introducing the organic binder is changed or the mixing and kneading time is changed, the fluidity of the composition of the ceramic powder and the organic binder is changed, and other molding conditions are the same,
There is a problem that the quality of ceramic products changes and the quality is not stable.

【0005】また、セラミックス粉末と有機バインダの
組成物を射出成形するときは、適当な熱流動性と、成形
性とを与えるために、前述したように有機バインダが使
用されているが、有機バインダの選択が難しく、有機バ
インダの種類によってはセラミックス製品にヒケ、クラ
ック、ウエルド等の欠陥が生じることがある。さらに
は、有機バインダとして使用されている熱可塑性樹脂
は、一般に溶融粘度が高いため、粒子径の小さいセラミ
ックス粉末との親和性が小さく、有機バインダの添加率
を低くすることはできない。すなわち有機バインダの添
加量を多くしなければならない。添加量が多くなると、
グリーン成形体から有機バインダを除去する脱脂工程に
おいて欠陥が生じ易いばかりでなく、セラミックス製品
の収縮寸法も大きくなり、寸法にバラツキが生じる。ま
た、高密度のセラミックス製品を得ることができなくな
る。
When a composition of ceramic powder and an organic binder is injection-molded, the organic binder is used as described above in order to provide appropriate heat fluidity and moldability. Is difficult to select, and defects such as sink marks, cracks, and welds may occur in the ceramic product depending on the type of organic binder. Further, since the thermoplastic resin used as the organic binder generally has a high melt viscosity, it has a low affinity with the ceramic powder having a small particle diameter, and the addition rate of the organic binder cannot be lowered. That is, the amount of organic binder added must be increased. When the addition amount increases,
In the degreasing step of removing the organic binder from the green compact, defects are likely to occur, and the shrinkage dimension of the ceramic product also becomes large, resulting in variation in dimension. Further, it becomes impossible to obtain a high-density ceramic product.

【0006】有機バインダの構成元素は、炭素、水素、
窒素、酸素等であり、これらの元素はグリーン成形体中
に残存すると、セラミックス製品の特性を阻害するの
で、脱脂されるが、脱脂にも問題がある。脱脂は、前述
したように溶媒中で脱脂する方法、赤外線を照射して有
機バインダを分解する方法等が知られているが、溶媒の
処理の問題、コストの問題等があるので、グリーン成形
体を加熱して有機バインダを熱分解し、そして揮発化さ
れる方法が一般に有利である。この方法によりグリーン
成形体を急速に加熱すると、グリーン成形体が局部的に
加熱され、グリーン成形体中の有機バインダが軟化溶融
したり、分解によって生じたガスが内部に閉じ込められ
る。その結果、グリーン成形体に膨れ、クラックあるい
は変形等の欠陥を生じることがある。したがって、脱脂
は単位時間当たりの昇温速度を0.5〜10°C/H程
度の極めて遅い速度にしなければならず、数十時間から
数百時間の長時間をかけて、しかも昇温速度を注意深く
制御して脱脂しなければならない。このように脱脂工程
は煩雑であり、結果的にセラミックス製品を工業的に大
量生産を図る際の大きな阻害要因となっている。また、
脱脂工程では、大量のグリーン成形体を一度に脱脂する
ため、有機バインダから生じる大量の有害ガスの環境汚
染の問題もある。
The constituent elements of the organic binder are carbon, hydrogen,
Nitrogen, oxygen, and the like, which are degreased when they remain in the green molded body, since they hinder the characteristics of the ceramic product, but there is also a problem in degreasing. As for degreasing, as described above, a method of degreasing in a solvent, a method of decomposing an organic binder by irradiating infrared rays, etc. are known, but there are problems of solvent treatment, cost problems, etc. It is generally advantageous to heat the organic binder to pyrolyze the organic binder and to volatilize it. When the green molded body is rapidly heated by this method, the green molded body is locally heated, and the organic binder in the green molded body is softened and melted, or the gas generated by the decomposition is trapped inside. As a result, defects such as swelling, cracks, and deformation may occur in the green molded body. Therefore, degreasing must be performed at an extremely slow rate of temperature rise per unit time of about 0.5 to 10 ° C / H, and it takes a long time of several tens to several hundreds of hours, and the rate of temperature rise is high. Must be carefully controlled and degreased. As described above, the degreasing process is complicated, and as a result, it is a major impediment factor in industrially mass-producing ceramic products. Also,
In the degreasing step, since a large amount of green compacts are degreased at once, there is a problem of environmental pollution of a large amount of harmful gas generated from the organic binder.

【0007】したがって、本発明はセラミックス製品の
製造方法として有利な射出成形法によって製造するにも
拘らず、上記したような従来の課題を解決したセラミッ
クス組成物およびセラミックス製品の製造方法を提供す
ることを目的とし、具体的には、得られるセラミックス
製品の品質が安定し、ヒケ、クラック、ウエルランド等
の欠陥がなく、脱脂工程を省略することができ、さらに
は大量生産に優れたセラミックス組成物およびセラミッ
クス製品の製造方法を提供することを目的としている。
Accordingly, the present invention provides a ceramic composition and a method for producing a ceramic product, which solves the conventional problems as described above, even though the present invention is produced by an injection molding method which is advantageous as a method for producing a ceramic product. Specifically, the ceramic product obtained is stable in quality, has no defects such as sink marks, cracks, and well lands, and the degreasing step can be omitted. Furthermore, the ceramic composition is excellent in mass production. And it aims at providing the manufacturing method of a ceramic product.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した従来
の問題点のほとんどが有機バインダに起因しており、
水、アルコール等の揮発性の液体をバインダとしてグリ
ーン成形体を成形することが可能ならば、問題の大半は
解決できることに着目し、上記液体が氷結すると、グリ
ーン成形体に必要な結合力を有することを見い出だして
なされた。そしてセラミックス粉末と同じ程度の粒度に
微粒子化された水の氷、または水にポリビニルアルコー
ルを添加した水の氷をバインダとして使用し、もしくは
水100重量部あたり、1〜5重量部のポリビニルアル
コールを添加した水の氷をバインダとして使用し発明の
目的を達成しようとするものである。すなわち、本発明
は、上記目的を達成するために、請求項1記載の発明
は、セラミックス粉末とバインダとの混合物であって、
前記バインダがセラミックス粉末と同じ程度の粒度に微
粒子化された水の氷、または水にポリビニルアルコール
を添加した水の氷で構成される。請求項2記載に発明
は、セラミックス粉末とバインダとの混合物であって、
前記バインダがセラミックス粉末と同じ程度の粒度に微
粒子化された水の氷、または水100重量部あたり、1
〜5重量部のポリビニルアルコールを添加した水の氷で
構成される。請求項3記載に発明は、セラミックス粉末
とバインダとの混合物を射出成形機により、金型内に射
出して所定形状のグリーン成形体を作り、そしてこのグ
リーン成形体からバインダを除去した後、焼成してセラ
ミックス製品を得るとき、前記バインダとして、セラミ
ックス粉末と同じ程度の粒度に微粒子化された水の氷、
または水にポリビニルアルコールを添加した水の氷を用
いて、0°C以下の雰囲気でグリーン成形体を作るよう
に構成される。そして請求項4記載の発明は、セラミッ
クス粉末とバインダとの混合物を射出成形機により、金
型内に射出して所定形状のグリーン成形体を作り、そし
てこのグリーン成形体からバインダを除去した後、焼成
してセラミックス製品を得るとき、前記バインダとし
て、セラミックス粉末と同じ程度の粒度に微粒子化され
た水の氷、または水100重量部あたり、1〜5重量部
のポリビニルアルコールを添加した水の氷を用いて、0
°C以下の雰囲気でグリーン成形体を作るように構成さ
れる。
In the present invention, most of the above-mentioned conventional problems are caused by the organic binder,
Focusing on the fact that most of the problems can be solved if a green molded body can be molded using a volatile liquid such as water or alcohol as a binder, and when the liquid freezes, it has the necessary binding force for the green molded body. It was done by finding out things. And, ice of water which is made into fine particles having the same particle size as the ceramic powder or ice of water obtained by adding polyvinyl alcohol to water is used as a binder, or 1 to 5 parts by weight of polyvinyl alcohol is added to 100 parts by weight of water. It is intended to achieve the object of the invention by using ice of added water as a binder. That is, in order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a mixture of ceramic powder and a binder,
The binder is composed of water ice which is finely divided into particles having a particle size similar to that of the ceramic powder, or water ice obtained by adding polyvinyl alcohol to water. The invention according to claim 2 is a mixture of ceramic powder and a binder,
1 part per 100 parts by weight of ice, or water of which the binder is atomized to a particle size similar to that of ceramic powder
~ 5 parts by weight of polyvinyl alcohol added water ice. According to a third aspect of the present invention, a mixture of ceramic powder and a binder is injected into a mold by an injection molding machine to form a green molded body having a predetermined shape, and the binder is removed from the green molded body, followed by firing. When obtaining a ceramics product, as the binder, ice of water that has been atomized to a particle size similar to that of ceramics powder,
Alternatively, a green molded body is formed by using ice of water obtained by adding polyvinyl alcohol to water in an atmosphere of 0 ° C. or lower. In the invention according to claim 4, a mixture of ceramic powder and a binder is injected into a mold by an injection molding machine to make a green molded body having a predetermined shape, and after removing the binder from the green molded body, When a ceramic product is obtained by firing, as the binder, ice of water that has been made into fine particles with a particle size similar to that of the ceramic powder, or ice of water to which 1 to 5 parts by weight of polyvinyl alcohol is added per 100 parts by weight of water. Using 0
It is configured to make a green compact in an atmosphere of ° C or below.

【0009】[0009]

【作用】本発明におけるセラミックス粉末とは、限定す
るものではないが、酸化物系ではAl23、ZrO2
よびBeO、炭化物系ではSiC、TiCおよびWC、
窒化物系ではSi34、BNおよびAlN等で、これら
の1種もしくは2種以上の混合物を称する。これらのセ
ラミックス粉末は、いずれもバインダとして水の氷ある
いはポリビニルアルコールを添加した水の氷を使用し
て、射出成形機から金型に射出してグリーン成形体を得
ることのできる粉末である。
The ceramic powder in the present invention is not limited to Al 2 O 3 , ZrO 2 and BeO for oxide type, SiC, TiC and WC for carbide type,
The nitride type includes Si 3 N 4 , BN, AlN and the like, and refers to one kind or a mixture of two or more kinds thereof. Each of these ceramic powders is a powder that can be injected into a mold from an injection molding machine to obtain a green compact by using water ice or water ice containing polyvinyl alcohol as a binder.

【0010】本発明に適用されるセラミックス粉末は、
従来周知の方法により得られるが、その粒径は、焼成で
きる粒径であれば格別限定されない。しかしながら、グ
リーン成形体の強度、セラミックス粉末を得るコスト等
を考慮すれば、0.1〜5μm、好ましくは0.3〜2μ
mの粉末を適用するのが好ましい。またセラミックス粉
末の種類も問わない。すなわちセラミックス粉末は前記
した単体あるいはこれらの1種または2種以上の混合物
でも良い。
The ceramic powder applied to the present invention is
It can be obtained by a conventionally known method, but its particle size is not particularly limited as long as it can be calcined. However, considering the strength of the green compact, the cost of obtaining the ceramic powder, and the like, 0.1 to 5 μm, preferably 0.3 to 2 μm
It is preferred to apply m powders. Further, the type of ceramic powder does not matter. That is, the ceramic powder may be the above-mentioned simple substance or one or a mixture of two or more thereof.

【0011】バインダとしての氷の粒度は、厳密には限
定はされないが、セラミックス粉末と同程度の0.1〜
5μm、好ましくは0.3〜2μmが望ましい。氷とセ
ラミックス粉末との混合が均一になるからである。この
ような粒度の氷は、例えば特公平2ー28443号に示
されているようにして作ることができる。すなわち水に
超音波振動を加え、水を霧化する。そして霧化された水
を瞬間的に冷却して作ることができる。上記のような氷
の原料になる水にポリビニルアルコールを添加した水を
使用することもできる。ポリビニルアルコールを添加し
た水を使用すると、乾燥後のグリーン成形体の強度が上
がる効果が得られる。
Although the grain size of ice as a binder is not strictly limited, it is about 0.1 to about the same as that of the ceramic powder.
5 μm, preferably 0.3 to 2 μm is desirable. This is because the ice and the ceramic powder are uniformly mixed. Ice having such a grain size can be produced, for example, as shown in Japanese Patent Publication No. 28443/1990. That is, ultrasonic vibration is applied to water to atomize the water. And it can be made by instantly cooling atomized water. It is also possible to use water prepared by adding polyvinyl alcohol to the above-mentioned water that is the raw material of ice. The use of water added with polyvinyl alcohol has the effect of increasing the strength of the green molded body after drying.

【0012】上記のようにして選定されるセラミックス
粉末と氷を、0°C以下の雰囲気に置かれた従来周知の
混練機に入れて混合する。これにより、セラミックス粉
末と同じ程度の粒度に微粒子化された水の氷、または水
100重量部あたり、1〜5重量部のポリビニルアルコ
ールを添加した水の氷との混合物であるセラミックス組
成物が得られる。このセラミックス組成物を、次に説明
するように射出成形機から金型に射出してグリーン成形
体を得る。セラミックス粉末に加える氷の量は、セラミ
ックス粉末の種類、粒径および形状により異なるが、セ
ラミックス粉末に対して8〜15Wt%である。
The ceramic powder selected as described above and ice are mixed in a conventionally known kneader placed in an atmosphere of 0 ° C. or lower. As a result, a ceramic composition is obtained, which is a mixture of iced water having a particle size similar to that of the ceramics powder, or 1 to 5 parts by weight of polyvinyl alcohol added to 100 parts by weight of water. To be This ceramic composition is injected into a mold from an injection molding machine as described below to obtain a green molded body. The amount of ice added to the ceramic powder varies depending on the type, particle size and shape of the ceramic powder, but is 8 to 15 wt% with respect to the ceramic powder.

【0013】射出成形に必要なホッパ、射出成形機、金
型装置等は、従来周知の構造ものが適用されるが、これ
らの装置は0°C以下に置かれる。氷とセラミックスと
の混合物である組成物を射出成形機のホッパに入れる。
射出成形機のスクリュウを回転駆動して従来周知のよう
にしてシリンダの先端部に計量する。計量時にセラミッ
クス組成物は、スクリュウにより先端部に送られる過程
で加圧される。加圧されると、バインダである氷は、平
衡を保つために体積が減少する方向に移動する。すなわ
ち一部が液体になる。バインダが氷であるので、摩擦抵
抗が小さく計量時のスクリュウの回転駆動抵抗は小さい
が、氷の一部が液体になるので、流動性を持った組成物
となり、さらに抵抗は小さくなり、シリンダの先端部に
計量される。
As a hopper, an injection molding machine, a mold device and the like necessary for injection molding, those having a conventionally known structure are applied, but these devices are placed at 0 ° C. or lower. The composition, which is a mixture of ice and ceramics, is placed in the hopper of an injection molding machine.
The screw of the injection molding machine is rotationally driven and the tip of the cylinder is weighed in a conventional manner. During measurement, the ceramic composition is pressurized in the process of being sent to the tip by the screw. When pressurized, the binder ice moves in a direction of decreasing volume to maintain equilibrium. That is, a part becomes liquid. Since the binder is ice, the frictional resistance is small and the rotational drive resistance of the screw at the time of measurement is small, but since a part of the ice becomes liquid, it becomes a composition with fluidity, and the resistance becomes smaller, Weighed on the tip.

【0014】所定量計量された組成物を、スクリュウを
軸方向に駆動して金型に射出し、グリーン成形体を得
る。金型を開いてグリーン成形体を取り出す。射出する
ときは、組成物は流動しているが、射出を終わると流動
が停止し、また圧力も多少低くなるので、液体の水は再
び固体の氷となる。したがって、グリーン成形体の強度
が増し、グリーン成形体を変形させることなく金型から
取り出すことができる。上記のようにして、機械部品で
あるターボチャージャロータ、光電磁気部品の光ファイ
バーコネクターフェルール等の形状が複雑なグリーン成
形体を得る。
A predetermined amount of the composition is injected into a mold by driving the screw in the axial direction to obtain a green molded body. Open the mold and take out the green compact. At the time of injection, the composition is flowing, but at the end of the injection, the flow stops and the pressure becomes slightly lower, so that the liquid water becomes solid ice again. Therefore, the strength of the green molded body is increased, and the green molded body can be taken out from the mold without being deformed. As described above, a green molded body having a complicated shape such as a turbocharger rotor which is a mechanical component, an optical fiber connector ferrule which is a photoelectric component, etc. is obtained.

【0015】次に、上記のようにして得られたグリーン
成形体から脱水する。本発明によると、バインダは水で
あるので、脱水工程は色々な方法で実施できる、例えば
加熱室に入れ、加熱乾燥をすることも、あるいは室温で
自然乾燥することもできる。このとき、蒸発を促進させ
るために、室内を減圧することもできる。上記のような
方法を用いて加えた水の90%以上を脱水する。脱水し
たグリーン成形体を従来周知の方法により焼成してセラ
ミックス製品を得る。
Next, the green molded body obtained as described above is dehydrated. According to the present invention, since the binder is water, the dehydration step can be carried out in various ways, for example, it can be placed in a heating chamber and dried by heating, or can be naturally dried at room temperature. At this time, in order to promote evaporation, the pressure inside the room can be reduced. 90% or more of the added water is dehydrated using the above method. The dehydrated green compact is fired by a conventionally known method to obtain a ceramic product.

【0016】[0016]

【実施例】【Example】

実施例1:[セラミックス粉末の調整] 酸化物系の代表的なセラミックスであるアルミナ、Al
23について実施した。このアルミナ粉末は、市販品を
使用した。平均粒径は、0.4μmであった。 [氷の製造]水の中に超音波振動子を入れ、水を霧化し
て霧を得た。この霧を−30°Cの雰囲気中に導き氷結
した。霧の大きさは、0.2μm程度であるから、氷の
粒度はこれより僅かに大きい0.3〜0.5μmと推量さ
れた。アルミナ粉末と、10Wt%の氷とを0°C以下
の雰囲気中で混合してアルミナ組成物を得た。 [射出成形]上記アルミナ組成物を−5°Cの雰囲気中
に設置した50トンの射出成形機で計量した。50トン
の射出成形機では、アルミナ組成物は700〜1000
kg/cm2程度に加圧されるので、−5°Cの雰囲気
中ではバインダである氷の一部は液体の水になっている
と考えられる。次いで、−20°Cの雰囲気中に置いた
金型にスクリュウを駆動して、射出した。金型を開いて
縦45mm、横4.8mm、厚さ3.6mmの板状のグリ
ーン成形体を得た。金型内で水は氷となり、グリーン成
形体は所定の強度になっていた。同様にして複数個のグ
リーン成形体を得た。 [乾燥」 (1)グリーン成形体を室温25°C、湿度60%の雰
囲気中で15時間自然乾燥した。グリーン成形体の重量
は、乾燥前は2.3グラムで、乾燥後は2.09グラムで
あった。したがって、90%脱水したことになる。 (2)他のグリーン成形体を120°Cの乾燥炉で3時
間乾燥した。このとき、昇温管理はしなかった。同様
に、乾燥前の重量と、乾燥後の重量を測定した結果、3
時間の乾燥で92%脱水されていた。上記のうに90〜
92%脱水したが、グリーン成形体の強度は充分でその
後の取扱いに支障を来すようなことはなかった。 [焼成](1)および(2)の方法で脱水した後のグリ
ーン成形体を、焼成炉で1600°Cの温度で、2時間
焼成して製品を得た。得られた製品には、いずれにもク
ラック、変形等の欠点は認められなかった。これによ
り、乾燥時間、乾燥コスト等を考慮して、いずれの乾燥
方法も採用できることが判明した。
Example 1: [Preparation of ceramic powder] Alumina and Al, which are typical oxide-based ceramics
Conducted with 2 O 3 . As this alumina powder, a commercially available product was used. The average particle size was 0.4 μm. [Production of ice] An ultrasonic transducer was put in water to atomize the water to obtain a mist. This mist was introduced into an atmosphere of -30 ° C and frozen. Since the size of the fog is about 0.2 μm, the grain size of ice was estimated to be 0.3 to 0.5 μm, which is slightly larger than this. Alumina powder and 10 Wt% ice were mixed in an atmosphere of 0 ° C. or lower to obtain an alumina composition. [Injection molding] The alumina composition was weighed with a 50 ton injection molding machine installed in an atmosphere of -5 ° C. On a 50 ton injection molding machine, the alumina composition is 700-1000.
Since it is pressurized to about kg / cm 2 , it is considered that part of the ice as the binder is liquid water in the atmosphere of −5 ° C. Then, the screw was driven by driving the screw into a mold placed in an atmosphere of −20 ° C. The mold was opened to obtain a plate-shaped green molded body having a length of 45 mm, a width of 4.8 mm and a thickness of 3.6 mm. The water became ice in the mold, and the green compact had a predetermined strength. Similarly, a plurality of green molded bodies were obtained. [Drying] (1) The green molded body was naturally dried for 15 hours in an atmosphere of room temperature of 25 ° C and humidity of 60%. The green molded body weighed 2.3 grams before drying and 2.09 grams after drying. Therefore, it means 90% dehydration. (2) Another green molded body was dried in a drying oven at 120 ° C for 3 hours. At this time, the temperature rise control was not performed. Similarly, as a result of measuring the weight before drying and the weight after drying, 3
It was 92% dehydrated after drying for an hour. 90 above sea urchin
It was dehydrated by 92%, but the green molded body had sufficient strength and did not hinder the subsequent handling. [Firing] The green molded body dehydrated by the methods (1) and (2) was fired in a firing furnace at a temperature of 1600 ° C for 2 hours to obtain a product. No defects such as cracks or deformations were found in any of the obtained products. From this, it was found that any drying method can be adopted in consideration of the drying time, the drying cost and the like.

【0017】実施例2:[セラミックス粉末の調整] 窒化物系の代表的なセラミックスである窒化ケイ素Si
34について実施した。この窒化ケイ素粉末は、市販品
を使用した。平均粒径は、0.6μmであった。 [氷の製造]水100重量部あたり、5重量部のポリビ
ニルアルコールを添加した水の中に超音波振動子を入
れ、水を霧化して霧を得た。この霧を−35°Cの雰囲
気中に導き氷結した。霧の大きさは、0.2μm程度で
あるから、氷の粒度はこれより僅かに大きい0.3〜0.
5μmと推量された。窒化ケイ素粉末と、13Wt%の
氷とを0°C以下の雰囲気中で混合して窒化ケイ素組成
物を得た。 [射出成形]上記窒化ケイ素組成物を−5°Cの雰囲気
中に設置した100トンの射出成形機で計量した。10
0トンの射出成形機では、窒化ケイ素組成物は700〜
1000kg/cm2程度に加圧されるので、−5°C
の雰囲気中ではバインダである氷の一部は液体の水にな
っていると考えられる。次いで、−20°Cの雰囲気中
に置いた金型にスクリュウを駆動して、射出した。金型
を開いて直径15mm、長さ50mmの円柱状のグリー
ン成形体を得た。金型内で水は氷となり、グリーン成形
体は所定の強度になっていた。同様にして複数個のグリ
ーン成形体を得た。 [乾燥」 (1)グリーン成形体を室温25°C、湿度60%で2
4時間自然乾燥した。グリーン成形体の重量は、乾燥前
は20.3グラムで、乾燥後は17.8グラムであった。
したがって、95%脱水したことになる。 (2)他のグリーン成形体を120°Cの乾燥炉で5時
間乾燥した。このとき、従来の脱脂工程のように昇温管
理はしなかった。同様に、乾燥前の重量と、乾燥後の重
量を測定した結果、5時間の乾燥で97%脱水されてい
た。上記のうに95〜97%も脱水したが、ポリビニル
アルコールを添加した水の氷を使用していたので、グリ
ーン成形体の強度は充分であった。 [焼成](1)および(2)の方法で脱水した後のグリ
ーン成形体を、焼成炉で1750°Cの温度で、1時間
焼成して製品を得た。得られた製品には、いずれにもク
ラック、変形等の欠点は認められなかった。ポリビニル
アルコールを添加した水の氷を使用すると、95〜97
%も脱水できるので、製品の品質は良好であった。
Example 2: [Preparation of ceramic powder] Silicon nitride Si, which is a typical nitride ceramics
Conducted for 3 N 4 . As this silicon nitride powder, a commercially available product was used. The average particle size was 0.6 μm. [Production of ice] An ultrasonic oscillator was put into water to which 5 parts by weight of polyvinyl alcohol was added per 100 parts by weight of water, and the water was atomized to obtain a mist. This mist was introduced into an atmosphere of -35 ° C and frozen. Since the size of the fog is about 0.2 μm, the particle size of ice is slightly larger than 0.3 to 0.3.
It was estimated to be 5 μm. A silicon nitride powder was mixed with 13 Wt% of ice in an atmosphere of 0 ° C or lower to obtain a silicon nitride composition. [Injection molding] The above silicon nitride composition was weighed with a 100 ton injection molding machine installed in an atmosphere of -5 ° C. 10
On a 0 ton injection molding machine, the silicon nitride composition is 700-
Since it is pressurized to about 1000 kg / cm 2 , -5 ° C
In the atmosphere of, part of the ice as the binder is considered to be liquid water. Then, the screw was driven by driving the screw into a mold placed in an atmosphere of −20 ° C. The mold was opened to obtain a cylindrical green molded body having a diameter of 15 mm and a length of 50 mm. The water became ice in the mold, and the green compact had a predetermined strength. Similarly, a plurality of green molded bodies were obtained. [Drying] (1) Green molded body at room temperature 25 ° C and humidity 60% 2
It was naturally dried for 4 hours. The green compact weighed 20.3 grams before drying and 17.8 grams after drying.
Therefore, it means 95% dehydration. (2) Other green compacts were dried in a drying oven at 120 ° C for 5 hours. At this time, temperature rise control was not performed unlike the conventional degreasing process. Similarly, as a result of measuring the weight before drying and the weight after drying, it was found that 97% of the water was dehydrated after drying for 5 hours. Although 95 to 97% of the water was dehydrated as described above, the strength of the green molded body was sufficient because ice of water containing polyvinyl alcohol was used. [Firing] The green molded body dehydrated by the methods (1) and (2) was fired in a firing furnace at a temperature of 1750 ° C for 1 hour to obtain a product. No defects such as cracks or deformations were found in any of the obtained products. When using water ice with polyvinyl alcohol added, it is 95-97.
The quality of the product was good, as% could be dehydrated.

【0018】水にポリビニルアルコールを添加する理由
は、グリーン成形体の強度を増すためであるが、添加量
が大きすぎると、セラミックス製品にポリビニルアルコ
ールの影響が出て好ましくない。これに対し少なすぎる
と、効果も小さくなる。したがって、ポリビニルアルコ
ールの添加量は、水100重量部あたり1〜5重量部が
望ましいが、この添加量に限定されることなく、本発明
が実施できることは明らかである。
The reason why polyvinyl alcohol is added to water is to increase the strength of the green molded body. However, if the added amount is too large, the influence of polyvinyl alcohol on the ceramic product is not preferable. On the other hand, if the amount is too small, the effect becomes small. Therefore, the addition amount of polyvinyl alcohol is preferably 1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of water, but it is obvious that the present invention can be carried out without being limited to this addition amount.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上のように本発明によると、セラミッ
クス組成物のバインダとして微粒子の氷を使用している
ので、従来使用されている有機バインダに比較して、よ
り少ない添加率で射出成形してもグリーン成形体にヒ
ケ、クラック等の欠陥を生じるようなことがない。した
がって、安価な氷を使用しているにも拘らず、品質の高
いセラミックス製品を得ることができるという本発明特
有の効果が得られる。また、成形時にはバインダは一時
的に水になるので粘性抵抗が小さく、グリーン成形体中
でのセラミックス粉末の密度分布が均一となり、焼成時
に起こる表面剥離等の欠陥をなくすことができる。さら
には、バインダが水であるので、安価な乾燥工程です
み、従来の有機バインダを使用しているときのように高
価な脱脂炉を使用する必要もなく、しかも、脱脂工程に
要した時間に比較して短時間に乾燥することができる。
したがって、本発明によると、セラミックス製品の製造
時間を大幅に短縮することができ、工業的な大量生産が
可能となる。また、バインダが水であるので、有機バイ
ンダのように環境を汚染するようなこともない。また、
水にポリビニルアルコールを添加した水の氷を使用する
と、上記効果に加えてグリーン成形体の強度が増し、取
扱いが容易になる効果が得られる。
As described above, according to the present invention, since fine particles of ice are used as the binder of the ceramic composition, injection molding can be performed with a smaller addition rate than that of the organic binder conventionally used. However, defects such as sink marks and cracks do not occur in the green molded body. Therefore, the effect peculiar to the present invention that a high-quality ceramic product can be obtained despite using inexpensive ice is obtained. Further, since the binder temporarily becomes water during molding, the viscous resistance is small, the density distribution of the ceramic powder in the green molded body becomes uniform, and defects such as surface peeling that occur during firing can be eliminated. Furthermore, since the binder is water, it is possible to use an inexpensive drying process, and it is not necessary to use an expensive degreasing furnace as when using a conventional organic binder, and in the time required for the degreasing process. In comparison, it can be dried in a short time.
Therefore, according to the present invention, the manufacturing time of ceramic products can be significantly shortened, and industrial mass production is possible. Moreover, since the binder is water, it does not pollute the environment like an organic binder. Also,
Use of water ice obtained by adding polyvinyl alcohol to water has the effect of increasing the strength of the green molded body and facilitating handling in addition to the above effects.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス粉末とバインダとの混合物
であって、前記バインダがセラミックス粉末と同じ程度
の粒度に微粒子化された水の氷、または水にポリビニル
アルコールを添加した水の氷であることを特徴とするセ
ラミックス組成物。
1. A mixture of a ceramic powder and a binder, wherein the binder is ice of water that has been atomized to a particle size similar to that of the ceramic powder, or ice of water obtained by adding polyvinyl alcohol to water. A characteristic ceramic composition.
【請求項2】 セラミックス粉末とバインダとの混合物
であって、前記バインダがセラミックス粉末と同じ程度
の粒度に微粒子化された水の氷、または水100重量部
あたり、1〜5重量部のポリビニルアルコールを添加し
た水の氷であることを特徴とするセラミックス組成物
2. A mixture of ceramic powder and a binder, wherein the binder is finely divided into particles of the same size as the ceramic powder, or ice of water, or 1 to 5 parts by weight of polyvinyl alcohol per 100 parts by weight of water. A ceramic composition characterized by being ice of water to which is added
【請求項3】 セラミックス粉末とバインダとの混合物
を射出成形機により、金型内に射出して所定形状のグリ
ーン成形体を作り、そしてこのグリーン成形体からバイ
ンダを除去した後、焼成してセラミックス製品を得ると
き、 前記バインダとして、セラミックス粉末と同じ程度の粒
度に微粒子化された水の氷、または水にポリビニルアル
コールを添加した水の氷を用いて、0°C以下の雰囲気
でグリーン成形体を作ることを特徴とするセラミックス
製品の製造方法。
3. A mixture of ceramic powder and a binder is injected into a mold by an injection molding machine to form a green molded body having a predetermined shape, and after removing the binder from the green molded body, the ceramic is fired. When a product is obtained, as the binder, ice of water finely divided into particles having a particle size similar to that of ceramic powder, or ice of water obtained by adding polyvinyl alcohol to water is used, and a green compact is formed in an atmosphere of 0 ° C. or lower. A method for manufacturing a ceramic product, which comprises:
【請求項4】 セラミックス粉末とバインダとの混合物
を射出成形機により、金型内に射出して所定形状のグリ
ーン成形体を作り、そしてこのグリーン成形体からバイ
ンダを除去した後、焼成してセラミックス製品を得ると
き、 前記バインダとして、セラミックス粉末と同じ程度の粒
度に微粒子化された水の氷、または水100重量部あた
り、1〜5重量部のポリビニルアルコールを添加した水
の氷を用いて、0°C以下の雰囲気でグリーン成形体を
作ることを特徴とするセラミックス製品の製造方法。
4. A mixture of ceramic powder and a binder is injected into a mold by an injection molding machine to form a green molded body having a predetermined shape, and the binder is removed from the green molded body, followed by firing. When obtaining a product, as the binder, ice of water finely divided into particles having a particle size similar to that of ceramic powder, or ice of water to which 1 to 5 parts by weight of polyvinyl alcohol is added per 100 parts by weight of water is used. A method for producing a ceramic product, comprising producing a green compact in an atmosphere of 0 ° C or lower.
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