JPS62187179A - セラミツク成形品の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセラミック成形品の製法に関するものでめり、
更に詳しく言えば注型、または圧縮成形。

押出成形および射出成形に適したセラミック成形品の製
法に関するものである。

〔従来の技術〕

熱硬化性樹脂バインダーを使用するセラミック製品の製
法としては例えば％開開５９−１７４５７１号公報に記
載されたものが挙げられるが、この公知の方法は複雑な
形状のセラミック製品の製造や精密なセラミック成形体
を製造するのに好ましい射出成形に適している。しかし
ながら熱硬化性樹脂バインダーを使用するときには生成
形体の脱脂工程に１週間前後の日時を要し、またバイン
ダーの調整にも複雑な工程を要し、僅かな組成変動も最
終製品に重大な結果をもたらす不利益がある。

また、長期の脱脂期間中には厳重な温度制御を行わない
と脱脂中に成形体に割れや反りが生じる欠点がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は、熱硬化性園脂バインダーを使用するセラミッ
ク成゛形品を製造するに当り、短かい脱脂時間で大きい
強度の生成形体が得られ、注型−または圧縮成形および
射出成形に適したセラミック成形品の製法を提供するも
のである。

〔問題点を解決するための手段・作用〕本発明によれば
、セラミック原料と熱硬化性不飽和ポリエステル１尉脂
バインダーと無機繊維とを混合し、得られた混合物から
生成形体を成形し。

この生成形体を脱脂し、焼成することを特徴とするセラ
ミック成形品のｓ法によって従来法の問題点が解決され
た。

本発明で使用するセラミック原料とは粉末の形の１例え
ばアルミ力、ジルコニア、チタニア、ムライト、ベリリ
ア、コージュライト、ジルコン。

サイアロン、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウム、
窒化硼素もしくはフェライトなどの酸化物系ならびに非
酸化物系の汎用セラミックス原料の一種あるいはこれら
の混合物を主体とし、さらに炭酸マグネシウム、炭酸カ
ルシウム、酸化イツトリウム、酸化セリウムもしくは珪
酸などの如き公知慣用の焼結助剤や、　Ｌｉ２Ｏ，Ｂａ
ｄ、　Ｔａ２Ｏ，ｐ。

もしくはＰｄなどの電気的性質を変化させるような各種
の添加剤を加えたものである。

本発明で使用する熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂バイ
ンダーは多官能酸と多官能アルコールとの重縮合物でろ
って１分子中に不飽和二重結合を有するものであり１例
えばオルソフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、こ
はく酸、アジピン酸。

セパシン酸、無水エンドメチレンテトラヒドロフタル酸
、無水メチ〃テトラヒドロフタル酸、無水テトラヒドロ
フタル酸、クロレンデインク酸またはマノイン酸とピペ
リレンとの付加物の如き飽和二塩基酸；エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、
シグロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、水
添ｅスフエノール人またはビスフェノール人のエチレン
オキサイドもしくはプロピレンオキサイド付加物。

１．３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１
．６−ヘキサンジオールまたはグリセリンの如き多価ア
莞コール；および無水マレイン酸。

７マル酸またはイタコン酸の如き不飽和二塩基酸を、１
６０〜２４０℃程度の温度で反応せしめることにより得
られる。

本発明で使用する無機繊維はその主要取分がセラミック
原料と同一種類のものであり１例えばセラミック原料が
ｋ１２０３であるときには、主としてＡｌ２Ｏ３からな
る無機繊維を使用し、またセラミック原料が５１０２で
あれば、主として５ｔＯ２からなる無機繊維を使用する
。しかしながら混入する無機繊維がセラミック原料粉末
と異なる材料である場合１例えばセラミック原料がＭ２
Ｏ，であるときに無機繊維として炭素繊維を組合せるこ
ともできる。

また、混入する無機繊維はセラミック生成形体の焼成温
度で溶融しない高い溶融温度を有するものでなければな
らない。このように高い溶融温度を有する無機繊維は焼
成されたセラミック成形品の中に繊維の形で残存し、最
終製品に高い機械的強度を付与する。使用する無機繊維
は短繊維状のものでよく１例えば繊維径はセラミック原
料粉末の平均粒径の１０倍以下で、繊維長は使用頭初３
０〜５０１ＥＩＩ程度でよい。具体的にはα−Ｍ２０３
・ムライトからなるυ２０５８０ｇ６，５ｉＯ２２０９
６で径３μｍのアルミナ繊維が使用される。

本発明方法においては、セラミック原料粉末を希釈剤を
使用しまたは使用しないで、熱硬化性不飽和ｚｖエステ
ル樹脂バインダーおよび無機繊維と例えば捏和機中で混
練する。この場合に無機繊維の混合割合はセラミック原
料に対して最大２０重量％までであり、これ以上無機繊
維を混入すると混線の際に所望の粘性の混合物が得られ
ず、満足な生成形体を得ることができない。混線の際の
各成分の分散性Ｊｔよくシ、得られる混合物の可塑性を
向上させるために、熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂バ
インダーは粘度を低下させて使用することが好ましく１
例えばスチレンの様な希釈剤で希釈し、常温で粘度を１
０ｃ、ｐ、程度に低丁させて使用する。また、無機繊維
をセラミック原料中に均一に分散させるために、無機繊
維を熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂バインダー中に混
合分散させたものをセラミック原料と混合するのが好ま
しい。すなわち、樹脂バインダーに無機繊維を混入した
ものは高い流動性を有し、従ってセラミック原料との混
線効果が向上し、セラミック原料粉末の均質分散性およ
び充填率を高めることができる。

本発明方法においては樹脂バインダーの硬化のための促
進剤、触媒等が使用されるが、最終製品中にＦｅ、Ｃｏ
等の金属などの不純物が混入することを避けるために、
金属を含有しない促進剤１例えばペンゾイルノぞ−オキ
サイド、触媒１例えばジメチルアニリ／などを使用する
のが好ましい。更に１分散性、滑性、可撓性、収縮防止
、離型性。

溶融粘度調整または気孔率調整のための当該技術におけ
る公知の物質を添加することができる。

本発明のセラミック成形品の製造方法によれば無機繊維
を混合使用するので、セラミック生成形品の脱脂工程に
おいて変形、ひび割れ、膨張などが防止され、脱脂時間
の著しい短縮が達成さｎる。

また、脱脂後の生成形体の機械的強度が増大し。

焼成後においても焼結体製品中で無機繊維が補強作用を
示す。本発明による生成形体の脱脂時間は著しく短縮さ
れているので、脱脂温度を例えば８００℃で行うときに
は、このような脱脂工程は特に脱脂炉を使用することな
く、焼成炉を用いて焼成工程前段階として操作すること
ができるので。

セラミック成形品の製造工程を簡略化できる利点がある
。

以下の実施例によって本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ セラミック原料としてアルミナ粉末（純度９８％、平均
粒径０．４μ）、熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂バイ
ンダーとして（オルソフタル酸系の不飽和ポリエステル
なスチレンモノ７−に溶解した樹脂）および無機繊維と
してアルミナ繊織（ＡＪ２０３８０％、５１０２２０％
；平均径３μ、平均長さ３０〜５０　ｍｇ　）を使用す
る。樹脂バインダー。

希釈剤（スチＶ））、セラミック原料およびアルミナ繊
維を第１表の割合で底の浅い容器に入れ。

ステンレスのへ２で混合し、促進剤（ベンゾイルパーオ
キサイド）および触媒（ジメチルアニリン）をそれぞれ
樹脂バインダーに対して１９６および０．２％添加し、
更に手動攪拌する。次に厚さ約１０ｍの平板に注型し、
室温で自然硬化させる。

硬化後、ダイヤモンドカッターで直方体の試験片を切り
出し、サンドペーパーで仕上げ、その寸法（５０（長）
ＸｔＯ（巾）Ｘ５（厚）ＩＩｓ）および重量こうして得
た試験片を前記アルミナ粉末中に埋め込んで１５０Ｖｘ
２６Ａのマツフル炉（最高温度１２００℃）で、３５分
間で空気雰囲気中で５００℃に昇温し、この温度に２０
５分間保ち。

次いでデシケータ−内で自然放冷し、脱脂を行う。

得られた脱脂後の生成形体の諸物性の測定結果は第２表
の通りである。

第２表の結果から、アルミナｆｉ［’ａ？それぞれ１２
９６．２０％配合した焼成成形品（ｃ、ｄ）がアルミナ
繊維無配合のものｔａｌよりも著しく優れた物性を有し
ていることがわかる。また試料（ｅ−１゜ｃ−２）の脱
脂後の密度はアルミナ粉末な単味で圧力３００々／−で
加圧成形したときの成形密度２．２３ノ／−よりも大き
く、極めてち密な状態となっていることがわかる。なお
、アルミナ繊維無配合の試料（ａ−１，ａ−２）の破壊
面はグサグサで臂開状になっており、この成形品の機械
的強度の低いことを物語っている。

こうして得た試料（ｃ、ｄ）の脱脂体は１６００°ＣＸ
２時間の焼成により優れた焼成セラミック成形品を与え
る。

比較例 実施例１で使用したアルミナ粉末１００重量部。

アクリル樹脂（ポリブチルメタクリノート１分子量約２
０万）６．５重量部、ワックス（滴点７９〜８５℃）２
．９重量部、二チＶンー酢酸ビニル樹脂５．６重量部、
ジブチルフタレート２．５重量部からなる混合物を捏和
機で１４０℃で２０分間混練りし、径約５ＩＳφのペレ
ットにし、これを１５０℃。

射出圧約１０００Ｋｉｉｌ／ｃｄで射出成形機により成
形し、得られた比較試料を実施例１の試料ｌｅｔと共に
６００°ＣＸ３時間の加熱脱脂し、脱脂成形体を比較し
た。比較試料の試験片は略脱脂が完了しているようであ
るが試験片が解体されてグサグサの状態であった。一方
、実施例１の試験片ｔｅｌは１００％脱脂されており、
かつ彎曲、ひび割れは見られず１強度も大きかった。

脱脂生成形体強度試験 実施例１の試料（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を８００″’ＣＸ２
時間の加熱脱脂条件にかける以外は実施例１に記載した
と同様にして脱脂した。脱脂後の生成形体の各試験片を
手で折ってその強度を調べた。アルミナ繊維を配合しな
かった試料ｆａｌおよび４％配合した試料１ｂｌの強度
は低く、アルミナ繊維をそれぞれ１２％および２０９６
配合した試料１ｃｌおよびｔａｌの強度は大きか−りだ
。このことからアルミナ繊維を混合することにより短時
間の脱脂処理で１００％の脱脂が行われ、かつ脱脂後の
試験片の強度の向上の達成されることがわかる。

実施例２ 実施例１で使用した熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂バ
インダー１０重量％、希釈剤（ステノン）１０重量％、
セラミック原料＋アルミナ繊維８０重量％の混合物を、
アルミナ繊維の混合割合を変化させて調製し、無機繊維
の混合割合の上限を調べた。セラミック原料に対して無
機繊維を２０重量％以上混合すると混線の際に粘性が得
られずパサＩＲすの状体となり生成形体を得ることが困
難となった。このことから無機繊維の混合割合は２０重
量％が上限であることがわかった。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来のセラミック成形品の製造方法と
比較して、脱脂工程が極めて短時間で行われ、脱脂後の
生成形体の品質がよくかつ強度が大となり、成形の際に
金型の摩耗が少なく従・りて成形品の金属による汚染が
極めて少なく、注型成形、圧縮成形および射出成形を適
用することができる。ま、た、焼成後のセラミック成形
品は大きな強度な有していて取扱いが容易であり、かつ
ダイヤモンドカッタを使用したＮＣ工作機械などにより
加工することができるので精密かつ複雑な形状の成形品
の小量生産に適している。

（ほか２名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミック原料と熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂
   バインダーと無機繊維とを混合し、得られた混合物で生
   成形体を成形し、この生成形体を脱脂し、焼成すること
   を特徴とするセラミック成形品の製造方法。 ２、無機繊維の混合割合がセラミック原料に対して最大
   ２０重量％である特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ３、無機繊維がセラミック原料の焼成温度以上の溶融温
   度を有する特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ４、無機繊維の主要成分がセラミック原料と同一組成で
   ある特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ５、無機繊維の径がセラミック原料の平均粒径の１０倍
   以下である特許請求の範囲第１項に記載の方法。 ６、無機繊維を熱硬化性不飽和ポリエステル樹脂バイン
   ダーと混合し、この混合物をセラミック原料と混合する
   特許請求の範囲第１項に記載の方法。