JPS6194702A

JPS6194702A - セラミツク製品の成形方法

Info

Publication number: JPS6194702A
Application number: JP59217066A
Authority: JP
Inventors: 川本　昌
Original assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Current assignee: Yuken Kogyo Co Ltd
Priority date: 1984-10-15
Filing date: 1984-10-15
Publication date: 1986-05-13

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】〈産業上の利用分野〉この発明は、原料配合物を金型内に加圧注入してセラミ
ック製品を成形する方法に関する。

〈従来の技術〉従来、上記タイプの成形方法として射出成形がある。射
出成形は、非可塑性粉末（セラミック粉末）と有機物バ
インダ（熱可塑性樹脂をベースとして可塑剤、離型剤を
配合したもの）とからなる原料配合物を、加熱筒内で加
熱（又は予め加熱混練して）軟化させ、可塑性を与え、
加圧プランジャー等により冷却した金型内に射出しく加
圧注入）する方法である（「化学便覧応用編　改訂３版
第４３０頁参照）・〈発明が解決しようとする問題点〉しかし、射出成形の場合、下記のような問題点を有する
。

？ａ）原料配合物の流動性が良好でないため、射出圧（
注入圧）が１通常６００〜９００　ｋｇｆ／Ｃ！ｆと非
常に高く、大型の装置となり大動力を必要とし、さらに
は、金型のゲート構造に特別な配慮を、必要とする（「
セラミックＪｌ’９８４年Ｎｏ、１第６５〜６７頁参照
）。

（ｂ）焼成する前に４００℃前後まで徐々に成形品を昇
温させて脱脂する工程があるが、通常３０〜５０時間の
非常に時間がかかる。その時間を短縮させようとして昇
温温度を上げるとクランクや膨れが成形品に発生する。

この問題点を解決するために、脱脂工程前に可塑剤、離
型剤（滑剤）を溶剤等で溶出させたり（特開昭５７−４
７７４号公報）、アククチツクポリプロピレンを樹脂成
分として含む原料配合物に昇華性物質を配合したり（特
開昭５７−１５３６６５号公報）する方法が提案されて
いる。しかし、これらの方法でも、脱脂時間は１０時間
以上（前者の場合は溶出時間が付加される）であり（各
公報における実施例参照）、さらに脱脂時間の短縮化が
望まれていた。

く問題点を解決するための手段〉この発明のセラミック成形品の製造方法は、セラミック
粉末に対して熱ゲル化可能な水溶性高分子、解膠剤及び
水を所定量ずつ添加混練した原料配合物を、水溶性高分
子のゲル化温度まで昇温させた金型に加圧注入すること
により上記問題点を解決するものである。

上記手段における各構成について詳細に説明する。尚、
配合単位「部」は「重量部」のことである。

（Ａ）原料配合物セラミック粉末１００部に対して、熱ゲル化可能な水溶
性高分子０．０５〜３０部（望ましくは０．５〜１０部
）、解膠剤０．０１〜３０部（望ましくは０．０５〜５
部）、水５〜７０部（望ましくは１５〜４０部を添加混
練して調整する。尚、水溶性高分子と解膠剤の合計量は
３０部を超えないことが望ましい。

■セラミック粉末・・・著しく水と反応する物（例えば
ＣａＯ）を除けば、あらゆるセラミックにこの発明は適
用可能であり、例えば、前記「化学便覧」第４３１〜４
３５頁に開示されている、Ａ１２０Ｂ　、ＢｅＯ，Ｍｇ
Ｏ，ＺｒＯ２、Ｙ２　０３　、　　Ｔｂ０２　　、Ｍｇ
Ｏ′ｌｌ５ｉ０２　、２Ｍｇ０　”　　５ｉ０２　、　
　ＺｒＯ２”　　５ｉ０２　　。

２　ＭｇＯ・　５ｉ０２　、２Ｍｇ０　・２ＡＩ２　０
３　・５５ｉ０２等の酸化物、Ｓｉｎ、８４Ｃ等の炭化
物、ＢＮ　、ＡＩＮ。

Ｓｉ３　　Ｎ４　、　ＴｉＮ等の窒化物、ＭｏＳｉ２等
のケイ化物、　　ＬａＢ６等のホウ化物、ＣｄＳ等の硫
化物を挙げることができる。

■水溶性高分子・・・水溶液が勢ゲル化するもの（温度
上昇に伴なう粘度上昇するものも含む）なら何でもよく
、例えば、メチルセルロース、メチルビニルエーテル、
Ｓ粉、ヒドロキシプロピルセルロース、エチルセルロー
ス等を挙げることができる。流動性の見地から低粘度の
ものが望ましい。

配合量が０．０５部未満ではゲル化時に°おいて、バイ
ングー作用を奏し難く、３０部を超えると脱脂時間が長
くなるとともに、脱脂時、成形品にクラックや密度不足
等の不良が発生しやすくなり、また。

焼成収縮率も大きくなる。

■解膠剤・・・一般に分散剤と称されているもので、通
常の泥ＶＭ込に使用できるものなら何でもよく、例えば
、ポリアクリルアンモン、ポリアクリル酸エステル部分
ケン化物、ポリアクリ＃塩、カルボキシメチルセルロー
ス、アルギンｍ墳、ポリカルボン酸型界面活性剤、縮合
ナフタレンスルホン酸塩等を挙げることができる。配合
量が０．０１部未満では分散効果を奏し難く、３０部を
超えると、水溶性高分子の場合と同様、脱脂時間が長く
なるとともに、脱脂時成形品にクラック、発泡、密度不
足等の不良が発生しやすくなり、また焼成収縮率も大き
くなる。

■水・・・原料配合物の粘度調整に使用するもので、配
合量が５部未満では混線が十分できずしかも粘度が高す
ぎて注入の際の加圧力が大きくなりすぎ、また、７０部
を超えると固形分（主としてセラミック粉末）の含有量
が少なくなり、脱型後の成形品の保形性著じるしく低下
したり、焼成密度が上がらなくなる。

（Ｂ）金型への加圧注入前記水溶性高分子のゲル化温度（通常３０〜２００℃）
まで昇温させた金型内に、上記原料混合物を真空脱泡・
養生後加圧注入する。このときの圧力は、上記原料配合
物が流動性の良好な練土上状又は泥Ｖ状なので射出に比
して格段に小さくてよく、通常１５　ｋｇＦ／　　以下
である。金星内に注入された原料配合物は、水溶性高分
子のゲル化作用で数秒から数分で硬化する。

（Ｃ）成形品の後処理こうして得た成形体は、脱型後、従来と同様脱脂及び焼
成を行なう、このとき、水溶性高分子は熱可塑性樹脂に
比して、配合量が少ないとともに、極性基を多く有する
ため熱分解しやすく脱脂力く容易であり、昇温速度を５
〜ｂても、成形品に剥れ、クラック、発泡、３、くれ等の不
良が発生しない、そのため、脱脂時間カー大幅に短縮、
例えば、４００℃まで昇温・維持して脱脂しようとする
場合、２〜３時間ですむ、従って、場合によっては、焼
成（通常例えばアＪレミナであれば１６００〜１８００
℃）工程に含めて脱脂工程を省略することもできる。

（Ｄ）成形品の適用分野この発明の方法は、全てのセラミック製品に適用可能で
あるが、原料配合物の流動性力（良好なため、ターボチ
ャージャロータ、ガスタービンブレード等の薄肉の複雑
な形状を有する製品に好適である。

〈実施例〉（１）第１実施例原料配合物：易焼結性アルミナ微粉末（純度９　！３　、８　％　）
　１００　ｒ；Ｆ。

；中心粒径０．４井ｍメチルセルロース（水溶性高分子）　　０．３３部；平
均重合度４６０ポリアクリルアンモン（解膠剤）　　　０．１７部；ｐ
Ｈ８，Ｔｇ（ガラス転移点）＝Ｏ℃水　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２７部を
、ボールミルに投入して一昼夜（２４時間）混練した後
、真空脱泡し２４時間養生したものを８０℃に保温した
金型ｌに、圧力２　ｋｇｒ／ａｒ？でプランジャ２を用
いて加圧注入しく第１図参照）、１０秒後に脱型して第
２図に示すような形状の成形体３を得た。尚、図例中、
４はシリンダ、５はノズル、６はホッパである。この成
形体を１００℃３時間乾燥後、常法に従って１６５０℃
×３時間焼成をして、密度３．９６のアルミナ製品（焼
結体）を得た。このセラミック製品の外観は良好であ一
す、当然、肌荒れ、発泡、クラック管の不良もなく、収
縮率も１７％前後と小さかった。

（２）第２実施例原料配３合物；高純度ＳｉＣ微粉末　　　　　　　　　　１００部；、
平均粒径０．４５ルｍＢ、　Ｃ粉末　　　　　　　　　　　　　０．２部；平
均粒径０．５　ｇｒｒｒカーボンブラック　　　　　　　　　　２部；平均粒径
１川ｍ以下メチルビニルエーテル（水溶性高分子）；平均分子量２
０００　　　　　　　　０．８６部ポリアクリル酸エス
テル部分ケン化物０．５部、；ｐＨ８、Ｔｇ（ガラス転
移点）＝−１５℃ 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　１７部を、第１実施例の場合と同様に混線
・真空脱泡・養生・加圧注入して（但し、注入圧力；１
０ｋｇｆ／ｄ）成形体を得た。この成形体をやはり、第
１実施例の場合同様にして脱脂・焼成（但し焼成条件は
２１００℃×３時間）をして密度３．２０の炭化ケイ素
製品（焼結体）を得た。こうして得たセラミック製品の
外観は、第１実施例の場合と同様良好であった。

上記各実施例では、試験品なので、積み重ねせずに焼成
するため、特別に脱脂はしなかったが、大量生産におい
ては、脱脂で生じる分解ガスの飛散を十分行なわしめる
ために、４００℃で１〜１゜５時間加熱して脱脂するこ
とが望ましい。

〈発明（考案）の効果〉この発明のセラミック製品の成形方法は、上記のような
構成なので、下記のような効果を奏する（ａ）原料配合
物の流動性が良好なため、金型内への加圧注入に際して
、大きな圧力を必要とせず（従来の射出成形：　６００
〜９００ｋｇｆ／Ｃｆｆ＋’、本発明の場合：　１５　
ｋｇｆ／Ｃ！ｆ以下）、装置を小型化できるとともに、
大動力を必要としない、さらに金型のゲート構造に特別
な配慮を要しない。

（ｂ）原料配合物中の有機物バインダとして、従来の多
量に配合しなければならず、しかも脱脂の困難な熱可塑
性樹脂の代りに、少量の配合ですみしかも脱脂の容易な
水溶性高分子を用いるため、脱脂時間が大幅に短ｔｌ’
ｉ（（従来の射出成形二１０時間以上、本発明の場合：
昇温及び保温時間含めて略３時間以内）ないし場合によ
っては不要となる。従って、セラミック製品の製造の生
産性が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

：５１図はこの発明に実施例で用いた金型及び注入装置
の概略図、第２図はこの発明の実施例で得た成形体の斜
視図である。１・・・金型、２・・・プランジャ、３・・・成形体。特　　許　　出　　願　　人ユケン工業株式会社 −・−４，，１１−：！第１図第２図自　　　　発　　　補　　　正手続補′ＸＥ書６０．４．４昭和　　年　　月　　日１、事件の表示昭和５９年　特　許　願　第２１７０６６号２　発明の
名称セラミック製品の成形方法３、補正をする者事件との関係　　特　　許　　出　　願　　人住所氏　名　　　　ユケン工業株式会社４、代理人住　所　〒４６０愛知県名古屋市中区栄二丁目１１番１
８号′毛話　名古屋　（０５２）　２２１−７８５６（
代表）明細書の特許請求の範囲の欄及び発明の詳細な説Ｉ！Ｉ］ぬり。６、補正の内容（１）特許請求の範囲を別紙の通り補正する。（２）明細書第３頁ｔ５１６〜１７行の「水溶性高分子
・・・・・・する」をｒ金型に加圧注入して、Ｗ立１で
　゛　、　　　　ゲル　、ユ　　で　　させ　。飯工ｊる」と補正する。　　　　゛（４）同第６頁第１７〜１８行の「ゲル・・・硬化する
。」を「ゲル化　　まで−厘され、数秒から数分で硬化
する０、、　　Ｉ　　　は１、・で　つ　　　号よい、
」と補正する。２、特許請求の範囲原料配合物を金型内に加圧注入してセラミック製品を成
形する方法において、（ａ）前記原料配合物を、セラミック粉末１００重量部
に対して熱ゲル化可能な水溶性高分子０．０５〜３０重
量部、解膠剤（分散剤）　０．０１〜３０重量部及び水
５〜７０重量部を添加混練して調整し、（ｂ）前記金型
［Ｕ、原料配合物日記水溶性高分子のゲル化温度まで昇
温させて硬化させることを特徴とするセラミック製品の
成形方法。

Claims

【特許請求の範囲】原料配合物を金型内に加圧注入してセラミック製品を成
形する方法において、（ａ）前記原料配合物を、セラミック粉末１００重量部
に対して熱ゲル化可能な水溶性高分子０．０５〜３０重
量部、解膠剤（分散剤）０．０１〜３０重量部及び水５
〜７０重量部を添加混練して調整し、（ｂ）前記金型を
、原料配合物を注入するに際し前記水溶性高分子のゲル
化温度まで昇温させておく、ことを特徴とするセラミック製品の成形方法。