JPH1025150A - セラミック成形材料および成形方法 - Google Patents

セラミック成形材料および成形方法

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JPH1025150A
JPH1025150A JP20113396A JP20113396A JPH1025150A JP H1025150 A JPH1025150 A JP H1025150A JP 20113396 A JP20113396 A JP 20113396A JP 20113396 A JP20113396 A JP 20113396A JP H1025150 A JPH1025150 A JP H1025150A
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JP
Japan
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slurry
water
mold
ceramic
gel
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JP20113396A
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English (en)
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Masami Soki
正巳 左右木
Kumehiko Sanada
久米彦 真田
Rikio Shibata
力男 柴田
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ALPHA KAKEN KK
MIYAO CO Ltd KK
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ALPHA KAKEN KK
MIYAO CO Ltd KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の課題は複雑形状のセラミック成形物で
も短時間で成形出来るようにすることにある。 【解決手段】ゲル化可能な水溶液にセラミック粉末を分
散させたスラリーにゲル化剤を加えるか、あるいは水に
セラミック粉末を分散させたスラリーに水硬化性物質を
添加して成形型に充填し、該スラリーをゲル化させてゲ
ル成形物とし、該ゲル成形物を乾燥する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐火物等のセラミッ
ク成形物を製造するためのセラミック成形材料および成
形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来はセラミック粉末に可塑性粘度を混
合した混合物あるいはセラミック粉末に合成樹脂バイン
ダーを添加した混合物を水に分散させたスラリーを成形
型内に充填し、加熱処理等を行なって水分を蒸発せしめ
硬化した後、得られた成形物を該成形型内から取出す方
法によってセラミック成形物を製造していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来方法に
おいて、可塑性粘度を使用する方法では剛性、強度、硬
度、耐熱性等の高い成形物が得られにくゝ、また可塑性
粘度を使用せず合成樹脂バインダーを使用する場合には
スラリーの粘度が高いと成形型内におけるスラリーの付
き回り性が悪く、複雑形状の成形物の製造は困難であ
り、スラリーの粘度を低下して付き回り性を改良するた
めに水を添加すれば、成形型内において水とセラミック
粉末との密度差から分離が起り易く、また水分の移動に
伴って合成樹脂バインダーが成形物表面に移行し、被膜
を形成して加熱処理工程における水分の蒸発が妨害され
る。その結果発生水蒸気の圧力増加によって成形物が破
損すると言う問題点もある。また合成樹脂バインダーと
しては水溶性あるいはエマルジョンが使用されるが、こ
れらは起泡性が高くスラリー中に気泡が混合し易くスラ
リーに気泡が混合すれば成形物がすの入った状態になる
と言う問題点もある。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
を解決するための手段として、セラミック粉末を水に分
散させたスラリーと、水硬化性物質とからなるセラミッ
ク成形材料、あるいはゲル化可能な水溶液にセラミック
粉末を分散させたスラリーと、該スラリーをゲル化させ
るゲル化剤とからとからなるセラミック成形材料を提供
するものである。上記セラミック成形材料によってセラ
ミック成形物を製造するにはセラミック粉末を水に分散
させたスラリーに水硬化性物質を添加混合しつゝ成形型
内に充填し、該スラリーを該成形型内でゲル化させてゲ
ル生成物を成形し、該ゲル生成物を成形型内であるいは
成形型から取出して乾燥させる方法あるいはゲル化可能
な水溶液中にセラミック粉末を分散させたスラリーにゲ
ル化剤を添加混合しつゝ成形型内に充填し、該スラリー
を該成形型内でゲル化させてゲル生成物を成形し、該ゲ
ル生成物を成形型内であるいは成形型から取出して乾燥
させる方法とが採用される。上記成形方法において、該
スラリーと水硬化性物質またはゲル化剤とを連続混合す
るには、スラリータンクと、水硬化性物質またはゲル化
剤の充填タンクと、該スラリータンクおよび該充填タン
クが連絡するミキシングタンクとからなる混合充填装置
を使用することが望ましい。
【0005】本発明を以下に詳細に説明する。 〔セラミック粉末〕本発明に使用されるセラミック粉末
は、例えばアルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、
窒化ケイ素、窒化ホウ素、炭化ケイ素等のセラミック粉
末であり、該セラミック粉末は通常0.1〜20μmの
範囲の粒径のものが使用される。
【0006】〔水硬化性物質〕本発明において使用され
る水硬化性物質としては、水と反応して高分子化および
/または三次元化して含水ゲルを生成する物質であり、
このような物質としてはイソシアナート基を有するモノ
マー、オリゴマー、プレポリマーおよびポリマー、加水
分解性シリル基を有するモノマー、オリゴマー、プレポ
リマーおよびポリマー等がある。上記モノマー、オリゴ
マー、プレポリマーは水と反応して高分子化し、更に三
次元化して含水ゲルを生成し、上記ポリマーは水と反応
して三次元化して含水ゲルを生成する。
【0007】〔ゲル化可能な水溶液〕本発明において使
用されるゲル化可能な水溶液とは、水溶性のモノマー、
オリゴマー、プレポリマー、ポリマーであって所定のゲ
ル化剤によって高分子化および/または三次元化して含
水ゲルを生成する物質の水溶液である。このような物質
としては例えばアクリル酸カルシウム、アクリル酸マグ
ネシウム、メチレンビスアクリルアミド、水溶性エポキ
シ樹脂等がある。
【0008】〔ゲル化剤〕ゲル化剤は上記ゲル化可能な
水溶液に添加混合されて含水ゲルを生成せしめるもので
あり、アクリル酸ソーダ、アクリル酸カルシウム、アク
リル酸マグネシウム、アクリルアミド、メチレンビスア
クリルアミド等の水溶性モノマーに対しては2,2'- アゾ
ビス〔2-(N−フェニルアミジノ)プロパン〕ジハイド
ロクロライド等の水溶性アゾ系重合開始剤、または過硫
酸アンモニウム、過硫酸カリ、過硼酸ナトリウム、過酸
化水素、過マンガン酸カリ等の無機水溶性重合開始剤、
水溶性エポキシ樹脂に対してはジエチルアミン、トリメ
チルアミン、トリエチルアミン、ヘキサメチレンテトラ
ミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の
アミン類が使用される。
【0009】〔第三成分〕水硬化性物質を使用する場合
には、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノー
ル、エチレングリコール、プロピレングリコール、ポリ
エチレングリコール、ポリプロピレングリコール等の水
酸基含有化合物が添加されてもよく、また酸触媒、アル
カリ触媒、あるいは塩化第二鉄、硝酸蒼鉛、三塩化アン
チモン、塩化第一スズ、塩化第二スズ、トリ−n−ブチ
ルチンアセテート、n−ブチルチントリクロライド、ジ
メチルチンジクロライド、ジブチルチンジラウレート、
ジブチルチンジ−2−エチルヘキソエート、コバルト−
2−エチルヘキソエート、第二鉄−2−エチルヘキソエ
ート、鉛−2−エチルヘキソエート、オクチル酸錫、オ
クチル酸鉛、ナフテン酸コバルト、ナフテン酸亜鉛等の
触媒が添加されてもよい。またゲル化可能な水溶液にお
いて、水溶性モノマーを使用する場合には亜硫酸ナトリ
ウム、重亜硫酸ナトリウム、次亜硫酸ナトリウム、塩化
第二鉄、アスコルビン酸ナトリウム等の還元剤を使用し
てレドックス重合を行なってもよい。更にセラミック粉
末の分散性を向上せしめるために界面活性剤が添加され
てもよく、また着色のための顔料等が添加されてもよ
い。
【0010】〔成形方法〕本発明において、セラミック
成形物を製造するには次の二つの方法が採用される。水
硬化性物質を使用する場合には、セラミック粉末を水に
分散させてスラリーを調製する。この場合通常水100
重量部に対してセラミック粉末300〜600重量部が
添加される。上記スラリーには水硬化性物質が添加混合
されるが、通常該スラリー中の水100重量部に対して
該水硬化性物質は0.5〜50重量部添加される。ゲル
化可能な水溶液を使用する場合には、通常水100重量
部に対してゲル化剤によって含水ゲルを生成する物質
0.1〜100重量部、セラミック粉末300〜600
重量部を混合してスラリーとする。そしてゲル化剤は上
記スラリー100重量部に対して通常0.01〜5重量
部添加する。
【0011】上記スラリーに水硬化性物質あるいはゲル
化剤を添加混合した後は直ちに成形型内に充填され所望
なれば加熱する。該スラリーは低粘度であるから複雑形
状の成形型内へも良好に付き回る。また上記スラリー中
に含まれる水硬化性物質やゲル化剤によってゲルを生成
する物質は起泡性が小さいので、スラリー中に気泡が混
合するおそれは殆どない。該スラリーは成形型内で速や
かにセラミック粉末が分散した含水ゲル生形物となる。
該ゲル生形物の生成速度は極めて大きいので、ゲル生成
前にスラリー中のセラミック粉末が沈降分離するおそれ
は殆どない。
【0012】上記したようにスラリーに水硬化性物質あ
るいはゲル化剤を添加混合すると、該スラリーは急速に
ゲル化するので、図1のような混合充填装置を使用する
ことが好ましい。図において、(1) はスラリータンクで
あり、該スラリータンク(1)中にはスラリーSが充填さ
れており、攪拌機(2) によって攪拌されている。(3)は
水硬化性物質またはゲル化剤の充填タンクであり、該充
填タンク(3) には水硬化性物質またはゲル化剤またはそ
れらの溶液である液体Lが充填されており、攪拌機(4)
によって攪拌されている。該タンク(1,3) には真空経路
(5,6) が接続されており、スラリーSおよび液体Lはタ
ンク(1,3) 内で夫々脱泡され、そして供給経路(7,8) か
ら夫々ミキシングタンク(9) 内へ供給され、該スラリー
Sと液体Lとは該ミキシングタンク(9) 内で連続的に混
合されつゝ成形型(10)内に充填される。このようにして
成形型(10)内に充填されたスラリーSは急速にゲル化
し、生成したゲル成形物は成形型(10)内あるいは成形型
から取出されて加熱乾燥され、セラミック成形物とな
る。
【0013】
【発明の実施の形態】
〔実施例1〕水100重量部、アルミナ粉末300重量
部、シリカ粉末200重量部からなるスラリーSをスラ
リータンク(1) 内に充填して攪拌混合脱泡し、水溶性ウ
レタンプレポリマーLを表1に示す量を充填タンク(3)
内に充填して攪拌混合脱泡し、該スラリーSと該ウレタ
ンプレポリマーLとはミキシングタンク(9) 内で混合さ
れ縦200mm,横200mm,深さ30mmのキャビティー
を有する成形型(10)内に充填する。該スラリーSは成形
型(10)内に充填すると直ちにゲル化を開始する。スラリ
ーS充填後表1に示す所定時間で成形されたゲル成形物
を成形型(10)から取出し離型性を観察する。該ゲル成形
物は乾燥器内で50℃、5時間の予備乾燥の後100
℃、5時間の本乾燥を行ない、強固なセラミック成形物
が得られた。ゲル成形物の離型性、乾燥時の変形および
割れの有無、乾燥後のセラミック成形物の強度を表1に
示す。
【0014】乾燥後のセラミック成形物の強度は、図2
に示すように該セラミック成形物を縦100mm、横50
mmに切出したテストピースTの下面をスパンLで二点支
持し、該スパンL中央部に上方から矢印に示すように荷
重Pを及ぼす三点支持曲げ強度測定を行なった。曲げ強
度は下記式により求めた。 曲げ強度(kgf/cm2) =3PL/2bh2 こゝで P:荷重(kgf) 、L:スパン(cm)、b:試験
体幅(cm)、 h:試験体厚(cm)、 である。
【0015】
【表1】
【0016】表1をみれば、本発明ではセラミック成形
物を極めて短時間で成形型から取出すことが出来る利点
があり、成形物には変形も割れも発生しないことが認め
られる。
【0017】〔実施例2〕水100重量部、アクリル酸
ソーダおよびメチレンビスアクリルアミドを表2に示す
量、シリカ粉末450重量部、ジルコニア粉末60重量
部、亜硫酸ソーダ0.5重量部からなるスラリーSと、
過硫酸アンモニウム5重量%水溶液を表2に示す量実施
例1と同様に混合し、成形型(10)内に充填する。成形型
(10)内に充填したスラリーSは高周波加熱によって60
℃に加熱されゲル化する。得られたゲル成形物は成形型
(10)から取出され実施例1と同様に乾燥される。離型時
間、離型性、乾燥時の変形および割れの有無、セラミッ
ク成形物の強度を表2に示す。
【0018】
【表2】
【0019】
【発明の効果】したがって本発明では複雑形状のセラミ
ック成形物でも極めて短時間で成形出来、また外観に優
れ高強度のセラミック成形物が製造出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一具体例の混合充填装置の説明図
【図2】曲げ強度試験の説明図
【符号の説明】
1 スラリータンク 3 タンク 9 ミキシングタンク 10 成形型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴田 力男 三重県四日市市羽津中3−2−5 株式会 社ミヤオカンパニーリミテド内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セラミック粉末を水に分散させたスラリー
    と、水硬化性物質とからなることを特徴とするセラミッ
    ク成形材料
  2. 【請求項2】ゲル化可能な水溶液にセラミック粉末を分
    散させたスラリーと、該スラリーをゲル化させるゲル化
    剤とからなることを特徴とするセラミック成形材料
  3. 【請求項3】セラミック粉末を水に分散させたスラリー
    に水硬化性物質を添加混合しつゝ成形型内に充填し、該
    スラリーを該成形型内でゲル化させてゲル生成物を成形
    し、該ゲル生成物を成形型内であるいは成形型から取出
    して乾燥させることを特徴とするセラミック成形方法
  4. 【請求項4】ゲル化可能な水溶液中にセラミック粉末を
    分散させたスラリーにゲル化剤を添加混合しつゝ成形型
    内に充填し、該スラリーを該成形型内でゲル化させてゲ
    ル生成物を成形し、該ゲル生成物を成形型内であるいは
    成形型から取出して乾燥させることを特徴とするセラミ
    ック成形方法
  5. 【請求項5】スラリータンクと、水硬化性物質またはゲ
    ル化剤の充填タンクと、該スラリータンクおよび該充填
    タンクが連絡するミキシングタンクとからなる混合充填
    装置によって、該スラリーと該水硬化性物質またはゲル
    化剤とを連続的に混合して成形型に充填する請求項3ま
    たは4に記載のセラミック成形方法
JP20113396A 1996-07-10 1996-07-10 セラミック成形材料および成形方法 Pending JPH1025150A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6564916B1 (en) 1998-12-08 2003-05-20 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Frictional engaging device and frictional engagement control method
KR100472425B1 (ko) * 2002-04-18 2005-03-08 주식회사 원익 쿼츠 알루미나 분말 성형체의 제조방법

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