JPS59195577A - セラミツクス成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はセラミックス粉末の射出又は［甲出成形方法知
関する。特にこれら月利に時定の樹脂を添１）１１混合
し２て成形することにより、ｒｒｌｊ、形骨に慶れ、か
つ成形品の焼成後の部分的強度劣化の少ないセラミック
ス粉末の成形方法に係るものである。

従来、アルミナ、ンリカ、ジルコニア、ノリコンカーバ
イト、窒化硅素等のセラミックスの成形に於いては、プ
レス成形、シート成形、押出し成形等の各種の成形法が
採用されてきた゛。近年、ジルコニア、ノリコンカーバ
イト、窒化硅素等の高強度のニューセラミックスの出現
により、機械部品、内燃機関部品等の複雑な形状に於い
てニューセラミックスを用いる要望がたかまりつつある
。

かかる複雑な形状を有する成形品を得る方法として射出
成形および複雑な異形押出成形技術等の確立が強く望ま
れているが、かかる成形に於いては、成形に用いるセラ
ミックス粉末コンパウンドが良好な流動性を有しかつ均
質なセラミックス粉末分布を有することが特に重要であ
り、かかる要件が満されない場合は、焼成後のセラミッ
クス部品の部分的強度劣化を惹起することが認められて
いる。

本発明者らは、上記の問題点を解決すべく鋭意検討した
結果、特定の樹脂バインダーを用いたセラミックス粉末
コンパウンドを用いることにより、従来の欠点を著しく
改良したセラミックスの成形が可能となることを見出し
て本発明に到達した。

即ち、本発明はセラミックス粉末に、カルボキシル基、
カルボキシル基のアミン塩又は第３級アミン基を含有す
るビニール共重合樹脂を混合し、射出成形又は押出成形
を行うことを特徴とする特ラミノクス成形方法である。

本発明に用いられるセラミックス粉末としては、例えば
窒化硅素、アルミナ、ジルコニアコージェライト、チタ
ニア、リンア、ムライト、スピネノペ炭化珪素、シリコ
ンカーバイト、窒化アルミニウム等が挙げられる。　特
に、窒化硅素、シリコンカーバイト、ジルコニア等の高
強度部品として有用なセラミックスに有効である。

本発明に用いられるビニール共重合樹脂の構成成分とし
ては、下記のような単量体を挙げることができる。例え
ばスチレン、Ｐ−メチルスチレン、ビニールトルエン、
クロルスチレン、ビニールナフタレン等の芳香族／ビニ
ール化合物、エチレン、プロピレン、ブチレン、インブ
チレン等の不飽和モノオレフィン、塩化ビニール、酢酸
ビニーノへプロピオン酸ビニール、臭化ビニール、弗化
ビニール、酪酸ビニールなどのビニールエステル類、ア
クリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ターシャリ−ブチル
、アクリル酸２エチルヘキシル、アクリル酸うウリノベ
アクリル酸ステアＩＪ　、）ペアクリル酸シクロヘキ・
／ル、アクリル酸フエニーノへメタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタク
リル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸
２エチルヘキシル、メタクリル酸うウリノへメタクリル
酸ステアリル、メタクリル酸シクロヘキシル等のα、β
不飽和モノカルボン酸エステル類、ビニールメチルエー
テル、ビニールエチルエーテル、ビニールイソブチルエ
ーテル等のビニールエーテル類、ビニールメチルケトン
、ビニールエチルケトン、ビニールへキシルケトン、メ
チルイソプロペニルケトン等のビニールケトン類があり
、これらの１種又は２種以上の単量体を組合せて使用す
ることができる。又、もう１つの共重合可能な必須成分
として、カルボキシル基又はカルボキシル基のアミン塩
を含有するビニール単量体又は第３級アミン基を含有す
る単量体が挙げられる。カルボキシル基含有ビニール単
量体の代表例としては、アクリル酸、メタクリル酸、ク
ロトン酸、イタコン酸、７７−　／ｌ／　酸、マレイン
酸、テトラヒドロフタール酸等の不飽和カルボン酸があ
る。又、カルボキシル基含有ビニール単耽体のアミン塩
の代表例としては、メチルアミン、エチルアミン、ブチ
ルアミン、ヘキ／ルアミン、オクチルアミン、ジメチル
アミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、トリメチル
アミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、モノエ
タノールアミン、ジェタノールアミン、トリエタノール
アミン、モノイソプロパツールアミン、ジイソプロパツ
ールアミン、トリイソプロパツールアミン、ジェタノー
ルアミン、モルホリン等の一ヒ記不ｆ＠和カルボン酸の
塩がある。

又、第３級アミン基含有単眼体としては、例えば、アク
リル酸ジメチルアミンエチル、アクリル酸ジエチルアミ
ノエチル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタク
リル酸ジエヂルアミノエチル等があり、これらの１種又
は２種μヒの単量体を組−１・ＩＪ：て使用すること小
で・きる。これらのカルボキシル基、カルボキシル基の
アミン塩又は第３級アミン基を含（イするビニール甲咄
体の好ましい共重合量は、樹脂１０００り中０．０５〜
５当量、特に好ましい範囲は０．１〜３当量であり、こ
の範囲す、下では本発明の効果が発現出来にくい。

本発明に於いて、用いられるビニール共重合樹脂は、通
常の高分子量の樹脂でもよいが、熱流動特性の面から好
ましい範囲としては、数平均分子量２０００〜１００，
０００、特に好ましいものとしては、５．０００〜２０
，０００　　の範囲のものをあげることができる。又−
に記ビニール樹脂の′ｒｇは共重合組成により種々変え
られるが、成形物の変形や射出成形時の成形ザイクル等
の面から３０〜１１０℃、好ましくは６０〜ｉｉｏ°Ｃ
の範囲がよい。

本発明に於いて、用いられる射出または押出し成形手段
には特に制限はなく、通常用いられている樹脂の射出ま
たは押出成形装置と成形方法を採用することが出来る。

又その際、セラミックス粉末とビニール共重合樹脂とを
あらかじめヘンシェルミキサー等で粉末混合し、押出し
機にフィードするか又は押出機を通しペレット化社粒状
となしたのち、成形装置に供給するが、セラミックス粉
末とビニール抜■合樹脂の混合比は、通常セラミックス
粉末１０（）重量部に肘して２０〜１　ｆｌｏ重号部、
好しくけ３０〜８０取量部、咀に好ましくは３０〜５０
重量部の範囲である。この値が少なすぎると成形性が不
良となり３句質な成形物が得られない。

十た多すぎると焼成時のボイドの発生、密度代ドを招き
、従って強度が低下する。又１一記混合時において本発
明の効果をｌ＋Ｊｉ害しない範囲でＭ　ｇ　ＯｌＡ　Ｉ
、０．、Ｓｉｎ、、Ｙ！、０．、Ｃｏ＞　（’、））、
ｔｙａ）０１、Ｈ，０，等の・暁結助削やステアリン酸
、ステアリン酸１里鉛、ステアリン酸のグリセリンエス
テル等の滑剤、ポリエチレン、ポリプロピレン等のワッ
クス、ジエチルテレフタレート、ジオクチルテレフタレ
−１・等のｄＪＩノｌ！’ＮＩＬ　ノランカップリング
剤およびチタンカップリング削等の分散性向に剤を１産
室選択して添ＩＪ目使用才ることか出来る。

本発明にオ６いて成形後の製品から樹脂を除去する）ｙ
法としては、例えば室ン晶がら１８０’を迄を昇温速度
３０〜５０°Ｃ／時とし、次いで１８０〜５ｏｏ℃迄を
昇温速度３〜４　”Ｃ／時として完全脱脂する様な方法
で行うことができる。而して更に１０００〜２０００℃
で非酸化性雰囲下で焼結を行うことが可能であり、この
ようにして得られた焼結体は強度ムラのない良質なセラ
ミック部品が得られる。

斯＜シて得られる本発明のセラミックス成形品は機械部
品、内燃機関部品等の部材として有用である。

以下、実施例により本発明を更に説明する。

実施例 窒化硅素７０重重量部スチレン−メタクリル酸共重合体
（メチレフ９５重量パーセント、数平均分子量Ｍ＋１約
８０００）　２５重量部、ポリプロピレン３重階係、ス
テアリン酸モノグリセライド１重量係、￥１０３１重量
部をヘンシェルミキサーにて充分混合したのち、押出機
により３〜５朋のペレットとした。このペレットを東芝
製射出成形機、ｌ５−７５型を用いて射出温度２３０℃
、射出圧力１０００１＜ｙ　／　ｃｒ？、背圧２　ｔ）
　ｋｙ　／　ｄ、金型温度５０℃、スパイラルの厚み１
　ｍＷにて射出成形を行った。この時のスパイラルフロ
ー長を測定したところ２６ぼであった。斯くして得られ
た成形品を１．８０　’Ｇまで１１０℃／時で昇温し、
次いで５００　’″Ｃまで３℃／時の兎度で昇ｌ晶した
。、得られた成形体はクランクや変形は全く認められず
、重量減叶から略完全に樹脂は除去されていた。

次にこの成形体を１７０σ゛Ｃにて２時間保持して・１
尭改した。得られた焼成体はクラックや変形もなかった
。ススパイラルフローを求めた時に喝られた成形体のス
パイラルの人口部及びフローした樹脂の最先端部の各々
につき一ヒ記と同じ方法にて脱脂・焼成を行い、曲げ強
度を測定した。その結果最先端部と入口部とは強度差が
殆んどなく均質であることか判った。

鵠４例２〜６ 表１のビニール共重合体組成り、外は実施例】とマッタ
く同様にして焼結体迄作成した。これらのｊ尭］清体の
製、告１尚程て腎られたスパイラルフロー隅は衣−１に
示すように充分流動性があり、又焼蜘凌もクラックや変
形は認められながったっ又・１尭、帖（本Ｉｃつき曲げ
強度を測定したところ表−１に示す通り、高強度でしか
も、非常に均質な焼結体が得られた。

実施例７〜８ 実施例１で得られたペレットを、実姉例１と同じ射出成
形機を用い、射出温度を２４０℃及び２５０℃とし、射
出圧力１．０００ｋｇ／ＣＩ？、背圧２０　ｋｇ／績金
型金型温度５０℃パイラルの厚み１ｒｎｍＫより射出成
形を行った。次いで実施例１と同じ方法により焼哨体を
得、実施例１と同じ方法により測定した。スパイラルフ
ロー長は大きく変化するが、最先端部と入口部との曲げ
強度の差は殆んどなく均質であることが判った。

比較例１〜２ 表１の組成のビニール共重合体のかわりに、ポリスチレ
ン及びポリメチルメタクリレートを使用した以外は実姉
例１とまったく同様にして・焼結体迄作成した。これら
の焼結体の製造途中で得られたスパイラルフロル長は、
短かく且つ流動性に乏しく、また焼成後も変形が認めら
れた。また焼結体の曲げ強度を測定したところ、衣−１
に示す如くスパイラルフローの渦先７．′ｉ、ｉ部と入
（−１１″１（（トのＩ６　カ大きく、不均質であった
。。

１１）較例３〜４ 化峠例Ｉで得られたペレットを、実姉列１と同Ｌ　射出
’ｊ１．　’ｆｇ　：’ｕ％　ヲ用い、年１出温度２４
０’Ｃ：及び２５００てＱ１ｒ旧１：ノＪ　ＪＯＯＯｋ
ｇ／”、＃　背圧２０ｋｇ／ｉ、金型７ＭＩＥ　５０　
＝に、スパイラルの厚み１　ｔｎｍにて村山１戊形を行
った。次いで実姉列■と同じ方法により焼結体を画、実
焔例１と同じ方法により測定した。

スパイラルフロー長は射出幅変をヒげたにもかかわらず
あまり長くなっておらず、１戊形性は非常に・黒く、ま
たスパイラルフローの般先・喘部と人１−１部との曲げ
強１ψ差が大きく、不物質であった。

（註〕表において ※１）数平均分子層はＧＰＣよりポリスチレン標準にて
求めた値である。

※２）Ｔｇは＋）、　ｓ　、　ｃにより求めた実測（直
でキ）る。

※；３）ポリプロピフッ３重量係、ステアリン１″唆モ
ノグリセライド１重量係、Ｙ、０３１重量重量除いた重
量比率で、合計９５重肴チで表わした。

峙許出頓人　モ井東Ｉモ叱学株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）セラミックス粉末に、カルボキシル基、カルボキシ
   ル基のアミン塩又は第３級アミン基を含有するビニール
   共重合樹脂を混合し、射出１戊形又は押出成形を行うこ
   とを特徴とするセラミックス１戊杉ノ５法。