JPH11278915A - セラミック射出成形用組成物 - Google Patents

セラミック射出成形用組成物

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JPH11278915A
JPH11278915A JP10078216A JP7821698A JPH11278915A JP H11278915 A JPH11278915 A JP H11278915A JP 10078216 A JP10078216 A JP 10078216A JP 7821698 A JP7821698 A JP 7821698A JP H11278915 A JPH11278915 A JP H11278915A
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JP
Japan
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injection molding
ceramic
composition
weight
parts
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Application number
JP10078216A
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English (en)
Inventor
Kazuya Murata
一哉 村田
Takeshi Kitamura
武嗣 北村
Mitsuhiro Saito
充浩 斎藤
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出成形により成形された成形体の脱脂時間
を短縮し得る、セラミック射出成形用組成物を提供する
こと。 【解決手段】 セラミック射出成形用組成物として、熱
可塑性樹脂、可塑剤およびワックスを含み、ワックス
が、セラミック射出成形用組成物100重量部に対し
て、15〜70重量部の割合で含有されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック射出成
形用組成物に関し、詳しくは、セラミック原料粉末を射
出成形によって成形するために、セラミック原料粉末に
配合され、射出成形後に脱脂される、セラミック射出成
形用組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミック原料粉末の焼結体からなる製
品の中には、複雑な形状が要求されるものがある。この
ような複雑な形状の製品を得るために、セラミック原料
粉末に熱可塑性樹脂などを含むバインダを混合すること
によって可塑性を付与し、この混合物を射出成形するこ
とによって成形体を得て、得られた成形体を加熱するこ
とによって脱脂を行ない、次いで焼結可能な温度で焼成
することによってセラミック焼結体の製品を得る方法が
実施されている。この方法は、従来から実施されている
プレス成形法や押出成形法では成形不可能な複雑な形状
の製品を製造することができ、また、泥漿鋳込み成形法
に比べ量産性が良く、さらに、寸法精度の高い製品が得
られるという特徴を有している。
【0003】このような射出成形法に用いられるバイン
ダとして、たとえば、特公昭63−50300号公報に
は、ポリスチレン、ポリブチルメタアクリレート、エチ
レン−酢酸ビニル共重合体、可塑剤および潤滑剤が配合
されたバインダが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、射出成形にお
いては、プレス成形法、押出成形法または泥漿鋳込み成
形に比べて使用されるバインダの量が多く、成形体から
バインダを除去するための脱脂工程に時間がかかり、生
産性が悪く、製造コストが高くなるという不具合を有し
ていた。
【0005】本発明は、上記した不具合に鑑みなされた
もので、その目的とするところは、射出成形により成形
された成形体の脱脂時間を短縮し得る、セラミック射出
成形用組成物を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、セラミック原料粉末を射出成形によって
成形するために、前記セラミック原料粉末に配合され、
射出成形後に脱脂される、セラミック射出成形用組成物
であって、前記セラミック射出成形用組成物は、熱可塑
性樹脂、可塑剤およびワックスを含み、前記ワックス
が、前記セラミック射出成形用組成物100重量部に対
して、15〜70重量部の割合で含有されていることを
特徴としている。
【0007】この場合、前記ワックスの融点が100℃
以下であることが好ましく、また、前記熱可塑性樹脂
が、アクリル樹脂およびエチレン−酢酸ビニル共重合体
であることが好ましく、前記セラミック射出成形用組成
物100重量部に対して、アクリル樹脂が10〜75重
量部であり、エチレン−酢酸ビニル共重合体が2〜15
重量部であることが好ましい。
【0008】また、前記可塑剤がフタル酸エステル系可
塑剤であることが好ましく、前記セラミック射出成形用
組成物100重量部に対して、前記可塑剤が1〜15重
量部の割合であることが好ましい。さらに、本発明のセ
ラミック射出成形用組成物は、前記セラミック原料粉末
に配合される前記セラミック射出成形用組成物の割合
が、前記セラミック原料粉末と前記セラミック射出成形
用組成物との合計量に対して、38〜47体積%である
ことが好ましい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明のセラミック射出成形用組
成物には、熱可塑性樹脂、可塑剤およびワックスが配合
される。熱可塑性樹脂としては、たとえば、ポリスチレ
ン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル酸エ
ステルやポリメタクリル酸エステルなどのアクリル樹
脂、ポリアセタール樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合
体など公知の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらは単独
または2種以上併用してもよく、これらのうち、好まし
くは、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合体が
挙げられ、これらアクリル樹脂とエチレン−酢酸ビニル
共重合体とを併用することがさらに好ましい。また、ア
クリル樹脂とエチレン−酢酸ビニル共重合体とを併用す
る場合には、セラミック射出成形用組成物100重量部
に対して、アクリル樹脂が10〜75重量部、エチレン
−酢酸ビニル共重合体が2〜15重量部の割合で配合さ
れることが好ましい。アクリル樹脂が10重量部より少
ないと、脱脂時に変形を生じたり、成形後に金型に貼り
付くことがあり、一方、75重量部を超えると、セラミ
ック原料粉末と配合したときの粘度が高くなり、金型に
良好に充填できない場合がある。また、エチレン−酢酸
ビニル共重合体が2重量部より少ないと、安定した成形
を行なえない場合があり、一方、15重量部を超える
と、成形体を焼成した焼結体にひび割れなどを生ずる場
合がある。
【0010】また、可塑剤としては、たとえば、フタル
酸エステル系可塑剤、アジピン酸エステルなどの脂肪酸
エステル系可塑剤、リン酸エステル系可塑剤などの公知
の可塑剤が挙げられる。これらは単独または2種以上併
用してもよく、これらのうち、好ましくは、フタル酸エ
ステル系可塑剤が挙げられる。この可塑剤を配合する割
合は、セラミック射出成形用組成物100重量部に対し
て、1〜15重量部であることが好ましい。可塑剤が1
重量部よりも少ないと、セラミック原料粉末と配合した
ときの粘度が高くなり、金型に良好に充填できない場合
がある。また、15重量部を超えると、成形体を焼成し
た焼結体にひび割れなどを生ずる場合がある。
【0011】また、ワックスとしては、たとえば、石油
系ワックス、合成系ワックス、植物系ワックスなどのワ
ックス類、たとえば、ステアリン酸などの高級脂肪酸お
よびそのエステルなどの公知のものが挙げられる。これ
らのワックスは、その融点が100℃以下であることが
好ましい。融点が100℃以下のワックスであると、脱
脂のときに熱可塑性樹脂よりも先に気化分解しやすく、
そのため、効率的な脱脂が行なえ、かつ脱脂時間をより
短縮することができる。
【0012】また、ワックスは、セラミック射出成形用
組成物100重量部に対して、15〜70重量部の割合
で含有される。ワックスを15〜70重量部の範囲にお
いて含んでいると、射出成形により成形された成形体の
脱脂時間を短縮することができる。また、15重量部よ
り少ないと、セラミック原料粉末と配合したときの粘度
が高く、金型に良好に充填できない。一方、70重量部
を超えると、脱脂時に変形を生じたり、成形後に金型に
貼り付くことがある。
【0013】また、本発明のセラミック射出成形用組成
物には、必要に応じて、公知の添加剤、たとえば、カッ
プリング剤などの表面改質剤などを配合してもよい。こ
のようにして得られる本発明のセラミック射出成形用組
成物は、射出成形によって成形された成形体を焼成させ
ることによって得られるセラミック焼結体の製造方法に
おいて、その原料であるセラミック原料粉末にバインダ
として配合される。
【0014】セラミック原料粉末としては、たとえば、
アルミナ、ジルコニアなどの酸化物系セラミック材料、
たとえば、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウ
ム、チタン酸ジルコン酸鉛などの複合酸化物系セラミッ
ク材料、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化珪素などの
非酸化物系セラミック材料など公知の焼結可能なセラミ
ックの粉末材料が挙げられる。これらは単独または2種
以上併用して用いてもよく、誘電体の電気特性が得られ
るように混合されることが好ましい。また、これらのセ
ラミック原料粉末は、その平均粒径が、0.1〜100
μm、好ましくは、0.5〜10μmであることが好ま
しい。0.1μmより小さいと、射出成形時に必要な流
動性を付与するために、セラミック射出成形用組成物の
配合量を多くする必要があり、脱脂時間の短縮が困難と
なる場合がある。一方、100μmを超えると、成形体
の焼結が困難となる場合がある。
【0015】セラミック原料粉末にセラミック射出成形
用組成物を配合する割合は、たとえば、セラミック原料
粉末とセラミック射出成形用組成物との合計量に対し
て、セラミック原料粉末が38〜47体積%の割合で含
まれることが好ましい。セラミック原料粉末が38体積
%よりも少ないと、粘度が高くなり金型に良好に充填で
きない場合がある。また、47体積%を超えると、成形
体を焼成した焼結体にひび割れなどを生ずる場合があ
る。
【0016】次に、セラミック原料粉末にセラミック射
出成形用組成物を配合し、射出成形した後に脱脂し、そ
の後に焼成することによってセラミック焼結体を製造す
る方法について述べる。セラミック原料粉末とセラミッ
ク射出成形用組成物との配合は、たとえば、加圧式ニー
ダのような大きな剪断応力が作用する設備を用いて、セ
ラミック射出成形用組成物が溶融するような状態におい
て混合することが好ましい。このような混合によって、
セラミック射出成形用組成物はセラミック原料粉末中に
均一に分散し、この混合物は、セラミック射出成形用組
成物の融点以上の高温下で流動性を有するようになる。
【0017】次いで、得られた混合物を取り扱いやすい
所定の大きさに揃える。その方法としては、たとえば、
混合物を加熱しながら、たとえば、約3mmφの大きさ
のダイスから押し出し、その押し出し直後にカッターで
カットするホットカット法、混合物を加熱しながら、た
とえば、約3mmφの大きさのダイスから押し出し、冷
却した後にカッターでカットするストランドカット法、
平板形状などにした後に破砕する破砕法などが挙げられ
る。
【0018】そして、所定の大きさに揃えられた混合物
を射出成形機に投入する。投入された混合物は、加熱さ
れたシリンダ内に送られて溶融状態となった後、所定形
状の金型内に射出される。金型内において成形体が冷却
され固化した後に、金型を開放して成形体を金型から離
型する。これによって所望の形状の成形体が得られる。
【0019】次に、得られた成形体を加熱することによ
って脱脂する。この脱脂は、成形体中からセラミック射
出成形用組成物を加熱により分解し揮発させるもので、
たとえば、室温〜500℃の温度領域を、0.1〜15
℃/minの速度で昇温する。この脱脂においては、大
気雰囲気中または不活性ガス雰囲気中のいずれの下で行
なってもよいが、コスト面から大気雰囲気中で行なうこ
とが好ましい。
【0020】そして、脱脂により、セラミック射出成形
用組成物が除去された成形体を焼結可能な温度で焼成す
ることによって、セラミック焼結体を得る。この焼成に
おいて、使用されるセラミック原料粉末が非酸化物系セ
ラミック材料である場合には、適宜雰囲気を制御するこ
とが好ましい。また、脱脂と焼成とを連続した1つの工
程で行なってもよい。
【0021】得られたセラミック焼結体は、特に後加工
を必要としない場合が多いが、金型に加工できない大き
なアンダーカットなどが必要であれば、得られたセラミ
ック焼結体に必要な後加工を適宜施してもよい。また、
セラミック焼結体の表面の研磨や、めっき、スパッタリ
ングなどによる金属被膜の成膜など、セラミック焼結体
に対する表面の処理を、適宜施してもよい。
【0022】このようなセラミック焼結体の製造に、本
発明のセラミック射出成形用組成物を用いると、成形さ
れた成形体の脱脂時間を短縮することができるととも
に、ひび割れなどの欠陥が少ないセラミック焼結体を製
造することができる。そのため、成形サイクルを短縮で
き、製造コストの低減化を図ることができる。
【0023】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。セラミック原料粉末としてチタン酸バリウム系誘電
体材料粉末を用意した。このチタン酸バリウム系誘電体
材料粉末は、酸化チタン、炭酸バリウム、酸化ネオジウ
ムの各粉末を誘電体の電気特性が得られるような比率で
混合した後、1000℃程度で仮焼し、この仮焼したセ
ラミック原料粉末を微細な粒径の粉末となるように粉砕
したものである。
【0024】次に、ワックス(融点70℃)、アクリル
樹脂、ポリスチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体
(EVA)およびフタル酸ジオクチル(DOP)を、表
1に示す割合(重量部)において加熱下で溶解して、混
合することによってセラミック射出成形組成物1〜16
をそれぞれ調製した。得られたセラミック射出成形用組
成物1〜16に、先に用意したチタン酸バリウム系誘電
体材料粉末をそれぞれ加え、加圧式ニーダを用いて5k
gf/cm2の加圧下で130℃、60分混合した。得
られた混合物を押出造粒機を用いてホットカット法によ
り約3mmφ×5mmの円柱状に造粒した。なお、混合
物中の各セラミック射出成形用組成物1〜16の体積%
を、表1に示す。
【0025】得られた円柱状の造粒物を横形射出成形機
に投入し、直方体ブロックに2つの貫通穴が形成される
ような形状の成形体を得るように射出成形を行なった。
射出成形の条件は、ノズル温度120〜160℃、射出
圧力400〜1000kgf/cm2 である。次に、得
られた成形体を、最高温度1300〜1400℃となる
ように設定された連続焼成炉に投入し、表1に示す3通
りの条件において脱脂および焼成を行ない、その後の状
態を評価した。なお、表1中、in−out3時間で
は、500℃以下の脱脂温度域を約15℃/minで昇
温し、in−out35時間では、500℃以下の脱脂
温度域を約0.5℃/minで昇温し、また、in−o
ut100時間では、500℃以下の脱脂温度域を約
0.1℃/minで昇温した。
【0026】
【表1】
【0027】表1からわかるように、本発明の範囲にあ
る各セラミック射出成形用組成物1〜16(試料番号
4、5、8および10を除く)は、すべて成形可能であ
り、少なくともin−out35時間の条件において、
良品率が40%以上であった。なお、製品の検査は、外
観および破壊による内部のひび割れ、ボイドの発生など
の不良品の発生数を調査することにより行なった。良品
率は、次式によって求めた。
【0028】[(工程への投入数−不良発生数)/工程
への投入数]×100(%)
【0029】
【発明の効果】以上述べたように、本発明のセラミック
射出成形用組成物をセラミック原料粉末に配合すれば、
射出成形により成形された成形体の脱脂時間を短縮する
ことができながら、ひび割れなどの欠陥が少ないセラミ
ック焼結体を製造することができる。そのため、成形サ
イクルを短縮でき、製造コストの低減化を図ることがで
きる。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミック原料粉末を射出成形によって
    成形するために、前記セラミック原料粉末に配合され、
    射出成形後に脱脂される、セラミック射出成形用組成物
    であって、 前記セラミック射出成形用組成物は、熱可塑性樹脂、可
    塑剤およびワックスを含み、前記ワックスは、前記セラ
    ミック射出成形用組成物100重量部に対して、15〜
    70重量部の割合で含有されていることを特徴とする、
    セラミック射出成形用組成物。
  2. 【請求項2】 前記ワックスの融点が100℃以下であ
    る、請求項1に記載のセラミック射出成形用組成物。
  3. 【請求項3】 前記熱可塑性樹脂が、アクリル樹脂およ
    びエチレン−酢酸ビニル共重合体である、請求項1また
    は2に記載のセラミック射出成形用組成物。
  4. 【請求項4】 前記セラミック射出成形用組成物100
    重量部に対して、アクリル樹脂が10〜75重量部であ
    り、エチレン−酢酸ビニル共重合体が2〜15重量部で
    ある、請求項3に記載のセラミック射出成形用組成物。
  5. 【請求項5】 前記可塑剤がフタル酸エステル系可塑剤
    である、請求項1ないし4のいずれかに記載のセラミッ
    ク射出成形用組成物。
  6. 【請求項6】 前記セラミック射出成形用組成物100
    重量部に対して、前記可塑剤が1〜15重量部の割合で
    ある、請求項1ないし5のいずれかに記載のセラミック
    射出成形用組成物。
  7. 【請求項7】 前記セラミック原料粉末に配合される前
    記セラミック射出成形用組成物の割合が、前記セラミッ
    ク原料粉末と前記セラミック射出成形用組成物との合計
    量に対して、38〜47体積%である、請求項1ないし
    6のいずれかに記載のセラミック射出成形用組成物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009179488A (ja) * 2008-01-29 2009-08-13 Tokuyama Corp 射出成形用窒化アルミニウム組成物、窒化アルミニウム焼結体および窒化アルミニウム焼結体の製造方法
JP2011230981A (ja) * 2010-04-30 2011-11-17 Noritake Co Ltd 多孔質セラミックス製造用の射出成形用材料及びこれを使用する多孔質セラミックスの製造方法
JP2012099373A (ja) * 2010-11-04 2012-05-24 Ngk Spark Plug Co Ltd セラミックヒータの製造方法、及び、グロープラグ

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