JPS5930760A - セラミツク素地の調製法 - 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素地の調製法に関するものであり、
詳しくは、特に、射出成形用として適したセラミック素
地の調製法に関するものである。

セラミックは耐摩耗性及び耐熱性が特に優れた材料であ
るが、近年、この性質を利用して種々のセラミック製品
が使用されている。セラミック材料の成形法としては、
例えば金型ブレス又は静水圧プレス等による成形法が知
られているが、これらの成形法は単純形状の製品の場合
には問題はないものの、複雑形状の製品の場合は良好な
成形ができない。従って、複雑形状の製品の場合には、
通常射出成形法又は流し込み成形法が利用されるが、流
し込み成形法では大量生産が難しいため、特に、工業的
には射出成形法が採用されている。

しかしながら、射出成形法は流し込み成形法よりも寸法
精度が優れているものの、セラミック素地に流動性を与
えるため、多量の成形助剤を用いることが必要である。

例えば、プレス成形の場合には、通常、セラミックに対
して、２〜５＠石％の成形助剤で差し支えないが、一方
、射出成形法の場合には、通常、１５〜′２５重量％の
成形助剤を必要とする。そのため、射出成形法で得られ
た成形体は焼成処理の前に、成形時に添加した成形助剤
の大部分を除去するためのいわゆる、脱脂処理が必要で
ある。この脱脂処理は例えば、特開昭４９−１１４６１
０８公報に記載されるように、一般的には３〜ｂ ’Ｃ／ｈｒ程度の昇温速度で加熱昇温するが、この途中
で成形体にクラックが入ったり、また、成形体が膨張す
るなどの欠点があり、この傾向は肉厚成形体のときに特
に著しい。更に、昇温速度をもつと極端に遅くすること
も考えられるが、１℃／ｈｒよりも遅くすると脱脂処理
の時間が長くなり過ぎ工業的に非常に不利である。脱脂
処理にお、いて、成形体が変化する原因は定かではない
が、セラミック中に多量の成形助剤が含有されているた
め、成形体内に空孔がプレス成形体などに較べほとんど
なく、（射出成形体の空孔率は例えば、Ｏ〜３容量％で
あるのに対し、プレス成形体の空孔率は例えば、３０〜
４０容量％）成形体自体が緻密となり、成形助剤の排出
がされ難い構造となっているからと推察される。

従来、この欠点を改良するための方法として、例えば、
成形助剤として３〜４成分の樹脂を用い、そのうち−成
分を選択的に抽出することにより成形体の内部に空孔を
作り、その後、その他の成形助剤を脱脂する方法（特開
［５７−４７７７４号公報参照）が考えられている。し
かしながら、この方法でも肉厚成形体の場合には、中心
部の樹脂成分を抽出するには、やはり長時間を要づるの
で、結果的に脱脂工程全体の時間を短縮することにはな
らない。また、成形体の表面と中心部の樹脂温度に差が
できるので、抽出時に、場合によっては、逆に、クラッ
クが発生し易いこともある。

本発明者は上記実情に鑑み、セラミック材料を特に、肉
厚の製品の射出成形に供する場合、成形後の脱脂処理に
おいて、短時間で成形体の形状を変化させることなく容
易に脱脂処理ができる方法を得るべく種々検討した結果
、ある特定の方法により得られるセラミック素地を用い
て割出成形を行うことにより、上記の目的が達成される
ことを見い出し本発明を完成した。

即ち、本発明の要旨は、セラミック材料粉末を顆粒状に
造粒したのち、次いで、成形助剤と混練することを特徴
とする成形用セラミック素地の調製法に存する。

以下、本発明の詳細な説明する。

本７発明で対象となるセラミック材料としては、通常、
成形品として用いられる全てのセラミックが使用できる
が、例えば、アルミナ、シリカ、窒化珪素、炭化珪素、
ジルコニアなどが挙げられる。

本発明ではこのセラミック材料を顆粒状に造粒すること
を必須の条件とづるものであるが、この顆粒の大ぎさは
通常、１０〜ｉ　ｏｏｏμ、好ましくは５０〜３５０μ
の粒径を有するものである。この顆粒があまり小さい場
合には、成形体の脱脂を短時間で良好に行うことができ
ず、また、あまり大きいは場合には、製品の強度が低下
するので好ましくはない。この顆粒は、続く成形助剤と
の混線工程においても、破損することなく顆粒状態を保
持するものであることが必要である。

セラミック材料の造粒方法としては特に限定されるもの
ではないが、通常（１）セラミック材料を水と混合しス
ラリー化したのち、これをスプレードライヤーで噴霧造
粒する方法、又は（２）セラミック材料を例えば、アセ
トン、エチルアルコールなどの揮発性の有機溶媒と混練
しスラリー化したのち、これをボールミルなどの混合機
内で撹拌しながら、前記有機溶媒を揮散させて造粒する
方法などが挙げられる。本発明ではこれらの造粒時に、
例えば、ポリビニルブチラール、酢酸ビニル樹脂、アク
リル酸樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、フ
ェノール樹脂などの合成樹脂よりなる造粒助剤をセラミ
ック材料に対して、通常、０．５〜１０重量％、好まし
くは１〜５重量％配合させると、樹脂でコーティングさ
れたマイクロカプセル状の安定した良好な顆粒が得られ
るので望ましい。更に、本発明ではセラミック材料の他
に、例えば、タルク、粘土、マグネシア、カルシアなど
の種々の配合剤を必要に応じて配合しても差し支えない
。

上述のように造粒した顆粒状のセラミック材料は次いで
、成形助剤と混練することにより、成形用のセラミック
素地が調製される。

成形助剤としては公知の種々のものが使用できるが、主
に、例えば、低分子量のポリスチレン、ポリプロピレン
、ポリエチレン、ワックス類などのセラミック材料に流
動性を与えるための有機バインダーが用いられ、その使
用邑は通常、セラミック材料に対して、１０〜４０重量
％、好ましくは１５〜２５重量％である。また、例えば
、ステアリン酸などの滑剤または例えば、ジブチルフタ
レート、ジエチルフタレートなどの可塑剤等が用いられ
る。これらの成形助剤とセラミック材料との混線は常法
に従って、通常、７０〜２００℃の温度で、２〜１０時
間Ｐｉ！度、実施される。

このようにして、本発明の成形用セラミック素地が調製
されるが、このセラミック素地を用いて成形した成形体
は、脱脂工程において、成形体の形状が変化することも
なく、又、短時間で良好な脱脂が行えるものである。こ
れは゛本発明の場合と従来法の場合とでは、得られる成
形体の構造が全く異なるためである。

例えば、第１図は従来法のセラミック素地を用いて得ら
れる成形体の内部断面図であり、第２図は本発明のセラ
ミック素地を用いて得られる成形体の内部断面図であり
、１はセラミック材料、２は空孔、３は成形助剤を示す
が、本発明の場合には、セラミック材料が造粒１１され
ているため、セラミック材料中に成形助剤が少ないので
、脱脂時に分解発生するガス等が顆粒を伝わって良好に
排出されることとなる。そのため、分解発生するガス等
と排出されるガス等のバランスがとれるため、成形体内
部でガスが滞留しクラックの発生または膨張などの現象
が起こらないのである。また、本発明の場合は、セラミ
ック材料が造粒されているので、成形助剤が少なくても
良好な流動性が得られると言う効果もある。一方、従来
法の場合には、セラミック材料と成形助剤とが均一とな
ってＧＸるので、脱脂時に分解発生するガス等が排出さ
れ難く、そのため、ゆっくりと昇温しないと、成形体内
部でガスが滞留し、このため、クラック発生または膨張
が発生し易いのである。

従って、本発明のセラミック素地は特に、肉厚成形品を
成形する際にその効果が顕著に現われ、また、とくに、
射出成形または例えば、多聞のワックス等を成形助剤と
して用いる流し込み成形のための素地として用いると好
ましい。

次に、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定され
るものではない。

また、実施例中、１部」とあるのは「重量部」を示す。

実施例１ アルミナ（平均粒径１．５μ＞９９．０部及びタルク（
平均粒径３μ）１．０部よりなるセラミック材料粉末に
、ポリビニルブチラール３部及びアセトン５０部を加え
、この混合物をボールミルで５時間、撹拌混合しながら
、アセトンを揮散させ造粒を行い、顆粒状物を得た。次
いで、この顆粒状物をステンレス篩（＃４２と＃２７０
＞にかけて、粒径５−０〜３５０μ顆粒状物を得た。

この顆粒状物１０３部にポリスチレン１１部、ステアリ
ン酸１部及びジブチルフタレート３部を添加し混線処理
を行い、成形用セラミック素地を調製した。

このようにしてｖＡ製したセラミック素地を用いて、第
１表に示すような大きさの成形体を射出成形機により成
形し、各成形体につき、第１表に示ずＪ、うな昇温速度
で成形体を室温から５００℃の温度まで加熱ＩＵするこ
とにより脱脂処理を行い、成形体の状態を観察し第１表
に示す結果を得た。

実施例２ 実施例１ど同様のセラミック材料粉末に、酢酸ビニル樹
脂３部（固形分どして）及び水５部部を加え、この混合
物をボールミルで５時間、混練したのち、スプレードラ
イヤーで造粒し顆粒状物を１ワだ。この顆粒状物を実施
例１と同様の方法で処理して、成形用セラミック素地の
調製を行い、そして、実施例１の方法と同様な成形及び
１１１２脂テスｌへを行った。

比較例１ 実施例１と同様のセラミック材料粉末を造粒することな
く、直接、セラミック材料粉末１００部にポリスチレン
樹脂１５部、スデアリン酸１部及びジブチルフタシー１
〜３部を加え混練し、実施例１の方法と同様な成形及び
脱脂テストを行った。

◎・・・表面及び内部とも欠陥なし。

○・・・表面は欠陥ないが、内部にクラック少し有り。

△・・・表面及び内部ともクラック少し有り。

×・・・表面及び内部にクランク多く、膨張部分が有り
。

実施例３〜１０ 実施例２の方法において、造粒助剤であるハ１酸ビニル
樹脂の種類または使用量を第２表に示づように変化させ
実施例２と同様の方法で成形用ヒラミック素地を調製し
、成形体サイズが百径５０ｍ／ｍ、長さが５０１１１／
Ｉｎの成形体を成形し、界温速Ｉ￥１℃／１１ｒで脱脂
テストを行った。

このテストでは脱脂後の成形体の状態を観察づ゛ると共
に、成形助剤と混線後の顆粒状セラミックの状態もｕｌ
ぜて観察した。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法のセラミック素地を用いて射出成形を行
った場合の成形体の内部断面図、第２図は本発明のセラ
ミック素地を用いて射出成形を行った場合の成形体の内
部断面図を示づ。 １・・・セラミック材料 ２・・・空孔 ３・・・成形助剤 １１・・・セラミック材料の造粒物 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　セラミック材料粉末を顆粒状に造粒したのち、次い
   で、成形助剤と混練することを特徴とする成形用セラミ
   ック素地の￥Ａ調製法 ２ｔ？ラミツク材料粉末を１０〜１０００μの粒径に造
   粒する特許請求の範囲第１項記載のセラミック素地の調
   製法。 ３　造粒時に合成樹脂よりなる造粒助剤を添加する特許
   請求の範囲第１項記載のセラミック素地の調製法。 ４　造粒助剤の添加量がセラミック材料に対して、０．
   ５〜１０重量％である特許請求の範囲第１項又は第３項
   記載のセラミック素地の調製法。 ５　造粒助剤がポリビニルブチラール、酢酸ビニル樹脂
   、ポリウレタン樹脂、ポリアクリル酸樹脂、フェノール
   樹脂及びポリエチレン樹脂から選ばれた少なくとも一種
   の合成樹脂である特許請求の範囲第１項、第３項又は第
   ４項記載のセラミック素地の調製法。 ６　成形助剤が主として、セラミック材料に流動性を与
   えるための有機バインダーであり、その添加量がセラミ
   ック材料に対して、１０〜４０重量％である特許請求の
   範囲第１項記載のセラミック素地の調製法。 ７　セラミック素地が射出成形用の素地である特許請求
   の範囲第１項記載のセラミック素地の調製法。