JPS62260763A - 射出成形用セラミツクス組成物 - 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、窯業製品製造のための射出成形用セラミック
ス組成物に係り、特に射出成形法によって健全かつ高強
度のセラミックス焼結体（窯業製品）を提供し得るセラ
ミックス組成物に関する。　、［従来の技術］ 従来より、セラミックス粉末に有機バインダを配合し、
これを可塑化せしめて射出成形法によって所望の成形体
となした後、脱脂をして脱脂体とし、更に脱脂体を焼成
することにより、窯′ｌＡ製品としてのセラミックス焼
結体を製造プる方法がＪ：く知られている。この射出成
形法では、複雑な形状を有する製品を精度よく能率的に
製造できるなどの長所を有するため、点火栓碍子などの
製造に広く利用されている。

従来では、有機バインダとしてアタクチックポリプロピ
レン（ＡＰＲ）　、ポリブテンを主体とするセラミック
ス組成物が提案されている。このセラミックス組成物は
、脱脂湿度が高い、脱脂後炭素が残存しゃずいなどの問
題がある。係る問題を改善するため、近時、ジシクロへ
キシルフタレート　　［Ｃ＠　Ｈ４（ＣＯＯＣＧ　Ｈｌ
ｌ　　）　　２　、　　Ｄ　ＣＨＰ　という］を有機バ
インダとして用い脱脂特性を改善したセラミックス組成
物が提案されている。

ところで、近時重要視されている窒化珪素セラミックス
は、一般に平均粒径１μ以下の粉末を用いることが多い
。このように平均粒径１μ以下の窒化珪素の微粉末から
なる成形体を焼結するときには、ジシクロへキシルフタ
レート（Ｄ’ＣＨＰ）を有機バインダとして用いたセラ
ミックス組成物においても、射出成形の際の流動性を確
保するのに十分な闇のジシクロへキシルフタレート（Ｄ
Ｃｌ−（Ｐ）を添加すると、バインダを飛散させる工程
である脱脂工程において、成形体に脹れ、亀裂などが生
じやすい。そのため健全な脱脂体を得ることができない
問題が生じる。

殊に、ターボホイールやピストンなど容積の大きな部品
を製造する場合には、ジシクロへキシルフタレート（Ｄ
ＣＨＰ）の日の適性化では、上記脹れや亀裂といった問
題を回避することができない。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、係る事情を背景としてなされたものであり、
脱脂を行っても、脹れや亀裂のない健全なかつ強度の高
い製品を得ることができ、従って１μ以下の微粒を主体
とするセラミックス粉末を用いる場合に適する射出成形
用セラミックス組成物を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る射出成形用セラミックス組成物は、セラミ
ックス粉末と、ジシクロへキシルフタレートを主要成分
とする有機バインダとを含む射出成形用セラミックス組
成物であって、 該ジシクロへキシルフタレートが溶融するに先立って昇
華しうる昇華性物質を、該ジシクロへキシルフタレート
の１００重間部に対して３０ｆｆｌｆｆｉ部を越えない
割合において更に含有せしめたことを特徴とするもので
ある。

このように、本発明にあっては、ジシクロへキシルフタ
レート（ＤＣＨＰ）を有機バインダとして用いた射出成
形用ごラミックス組成物において更に所定の昇華性物質
を、該ジシクロへキシルフタレートの１００重石部に対
して３０重凹部を越えない割合において含有せしめたも
のである。このようにして得られる本発明に係るセラミ
ックス組成物は、射出成形されることにより、昇華性物
質が成形体中に導入、存在せしめられ、これにより、成
形後の脱脂工程においてジシクロへキシルフタレート（
ＤＣＨＰ）の熱分解および除去が極めて効果的にかつ容
易に進行することになる。

即ち、成形後の脱脂工程では、有機バインダであるジシ
クロへキシルフタレート（ＤＣＨＰ）が溶融する前の低
温度下で、まず、上記昇華性物質が昇華せしめられるこ
とにより、成形体中に微細な空孔、一般に０．１〜０．
２μｍの微細な空孔が多数形成され、この空孔を介して
ジシクロへキシルフタレ−１−（ＤＣＨＰ）の溶融物、
ジシクロへキシルフタレート（ＤＣＨＰ）の分解によっ
て生じる熱分解ガスが放出、蒸散せしめられることによ
り、効果的な熱分解が進行し、以て脹れや亀裂などの発
生が抑制される。

本発明において用いられる、昇華性物質としては、アン
トラセン、ジメチルテレフタレート〈Ｃ１゜Ｈｌ。０４
）、ナフタリン、フェナントレン、樟脳など、ジシクロ
へキシルフタレート＜　Ｄ　Ｃ＋−（Ｐ　）が溶融する
に先立って昇華しうる物質である。

一方、係る昇華性物質は、一般に、その配合によってジ
シクロへキシルフタレート（ＤＣＨＰ）に対してそのポ
リマーとじての結合力を低下せしめ、成形性を損勾る作
用をなすことともなる。そのため、昇華性物質の配合量
は限定され、従って、ジシクロへキシルフタレート（Ｄ
ＣＨＰ）１００重量部に対して３０重品部を越えない割
合にて用いる必要があり、特に望ましくは２０重量部以
下で用いることがよい。

これらの昇華性物質は、゛単独あるいは２種以上組合せ
て用いることもできる。２種以上の昇華性物質を併用す
る場合には、それらの合計■が３０重量部を越えない割
合となるようにする。

尚、昇華性物質が含有せしめられるセラミックス粉末は
、窒化珪素、アルミナ、ジルコニアなど、公知の微粒状
セラミックス粉末を用いることができる。

本発明にあっては、セラミックス粉末として、平均粒径
が１μ以下の微粒子からなるものを使用した場合におい
ても、健全なかつ高強度のセラミックス焼結体を容易に
得ることができる。勿論、本発明においては、１μを越
える粒径の粉末を用いても何等差支えない。また有機バ
インダには、可塑剤、潤滑剤など公知の配合剤を配合し
て用いることもできる。

更にセラミックス粉末とジシクロへキシルフタレート（
ＤＣＨＰ）とを含むセラミックス組成物に対する昇華性
物質の含有操作は、以下のようにすることができる。即
ち、セラミックス粉末とジシクロへキシルフタレート（
ＤＣＨＰ）との混合物を調整する際に、上記昇華性物質
を同時に添加したり、あるいは、混合物を予め調整した
後に昇華性物質を後添加したり、あるいは、ジシクロへ
キシルフタレート（ＤＣＨＰ）を主要成分とする有機バ
インダに昇華性物質を添加せしめた後、セラミックス粉
末と混合する方法など、によって行うことができる。

［発明の効果］ 本発明に係る割出成形用セラミックス組成物を用いて射
出成形後に脱脂、焼成すれば、最終製品としてのセラミ
ックス焼結体は、上記昇華性物質の作用によって、健全
なかつ高強度となる。

以下に本発明の各実施例を示す。

［実施例１］ セラミックス粉末として、平均粒径０．９μｍの窒化珪
素（Ｓ　ｔ　３　Ｎ　４）　９６　ｗ　ｔ　９６、助剤
として酸化イツトリウム（Ｙ２Ｏ２）２ｗｔ％、アルミ
ナ（ＡＩｚＯ３）２ｗｔ％の粉末を調整した。

有機バインダは、上記調整したセラミックス粉末に対し
て１８ｗｔ％添加し混練した。実施例１では、有機バイ
ンダとして、ジシクロへキシルフタレート（ＤＣＩ−（
Ｐ）　、昇華性物質としてアントラセンを用いた。そし
て、アントラセンとジシクロへキシルフタレート（ＤＣ
）（Ｐ）の重量比を第１表に示すように種々変えた。

そして射出圧力９００ｋｇｆ／ｃｍ２、成形温度１５０
℃で所定の金型のキャビティ内に射出成形し、これによ
り、直径６ｏｌＩＩＩ１１×長さ４Ｑｍｍの円筒状の成
形体を形成した。

次に上記したように形成した成形体を常温から４００℃
まで、４℃／時間の昇温速度で昇温し、４００℃で１時
間加熱保持し脱脂処理を行った。

このように脱脂処理を行った脱脂体について、目視検査
、Ｘ線検査によって欠陥を調査した。その結果を第１表
に示す。

その後窒素雰囲気の炉中に脱脂体を挿入し、１７６０℃
で４時間焼成し、これにより、４０×３ｘ　３　ｖｎの
試験片を切出し、その試験片について３点曲げ強度試験
を行った。なお３点曲げ強度試験は、スパン３Ｑａ＋ｍ
、荷重密度０．５ＩＩ１ｍ／ｍ　ｉ　ｎの３点曲げによ
り行い、各１０個の平均値で示した。

上記した試験結果を第１表に示す。

第１表の試験結果から明らかなように、昇華性物質とし
てのアン１〜ラセンが成形性、脱詣後欠陥「 目 ■ 冒 星 目 の減少化、強度に与える効果は、ジシクロヘキシルフタ
レート（ＤＣ）（Ｐ）１００部に対して３０部以下で顕
著である。また３０部を越えるとジシクロヘキシルフタ
レート（ＤＣＨＰ＞の流動性に悪影響を与え、また脱脂
体の表面部や内部に微少クラックなどの欠陥を生じさせ
、さらにセラミックス焼結体の強度を低下させる。その
即山は、アントラセンの少世添加はその穴開は効果によ
ってジシクロへキシルフタレート（Ｄ　ＣＨＰ　＞の熱
分解や蒸散を助けるが、それが一定量以上添加されると
、ジシクロへキシルフタレート（ＤＣＨＰ）の粘着性を
阻害し、もろくするため、脱脂中におけるクラック発生
の原因となるものと推察される。

但し、第１表のＮ０ＩＯの試験片に示すごとく、滑剤と
してパラフィンを０．５ｗｔ％添加することで、脱脂に
よる欠陥を軽減することができる。

従って、ジシクロへキシルフタレート−アントラセン−
滑剤の系としてもよい。

［実施例２］ 実施例２は、基本的には実施例１の場合と同一である、
但し、昇華性物質をアントラセンからジメチルテレフタ
レートに変えた。実施例２の場合では、実施例１の場合
とほぼ同様に３０部以下で成形性についても脱脂後欠陥
についても、またセラミックス焼結体の強度についても
良好な結果が得られた。殊にセラミックス焼結体の強度
は、ジメチルフタレートが１〜２０重回部の場合に大き
かった。実施例２では、昇華性物質としてジメチルテレ
フタレートを用いているため、昇華性物質第２表 としてアントラセンを用いた場合に比べて、ジメチルテ
レフタレートの低含有の範囲でも、焼結後の強度の低下
の割合が小さいという特色がある。

即ち、ジメチルフタレートがｌｆｆｌｆｆｉ部と近い場
合であっても強度は５０ｋＱ／ｍｍ２と大きく、かつ、
成形性も良好で、脱脂後欠陥についても良好である。

［実施例３］ 実施例３も、実施例１の場合とり本釣には同−第　　３
　　表 ］」 ゛　　である。但し実施例３ではセラミックス粉末とし
て炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）を用いた。即ち、炭化珪素粉
末９３ｗｔ％、助剤としてカーボンブラックおよび非昇
華ホウ素をそれぞれ１ｗｔ％とした。実施例３では、添
加した有機バインダ市は調整したセラミックス粉末に対
して１９．２ｗｔ％である。

用いた昇華性物質はナフタリンである。そして、実施例
１の場合と同様に成形、脱脂、焼成を行なった。なお実
施例３の場合には焼結温度は２０５０℃であり焼結雰囲
気はアルゴンガスである。実施例３の試験結果を第３表
に示す。第３表からも明らかなように、ナフタリンの割
合が３０重量部第　　４　　表 を越えない範囲内において成形性、脱脂後欠陥、焼結後
の強度は良好である。

［実施例４］ 実施例４は薄肉形状品に適用した場合である。

薄肉形状品として３　Ｘ　３　Ｘ　３５　ｍｍの大きさ
の焼結体を形成した。ジシクロへキシルフタレート（Ｄ
ＣＨＰ＞１００ｉｆ部に対するアントラセンの割合は、
５重量部である。実施例４にＳ＋プる、セラミックス組
成物の組成、射出条件、脱脂条件、焼成条件は実施例１
の場合と同じである。実施例４における試験結果を第４
表に示す。第４表に示すように、通常の検査では、昇華
性物質を添加しない場合でも、脱脂後欠陥は生じないが
しかし、超音波探傷検査した場合微少欠陥はアントラセ
ンを加えない場合に比べて少なく、強度も６０ｋｇ／ｍ
ｍ２と大きく、ワイブル係数も１３と大きかった。

このことから脱脂が通常容易であるといえる薄肉形状品
の場合でも、昇華性物質の添加は効果的であることがわ
かる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス粉末と、ジシクロヘキシルフタレー
   トを主要成分とする有機バインダとを含む射出成形用セ
   ラミックス組成物であつて、 該シンクロヘキシルフタレートが溶融するに先立つて昇
   華しうる昇華性物質を、該シンクロヘキシルフタレート
   の１００重量部に対して３０重量部を越えない割合にお
   いて更に含有せしめたことを特徴とする射出成形用セラ
   ミックス組成物。
2. （２）昇華性物質は、アントラセン、ナフタリン、フェ
   ナントレン、ジメチルテレフタレートの少なくとも１種
   からなる特許請求の範囲第１項記載の射出成形用セラミ
   ックス組成物。
3. （３）セラミックス粉末は、平均粒径が１μ以下の窒化
   珪素粉末を主体とする特許請求の範囲第１項記載の射出
   成形用セラミックス組成物。