JPS627657A - セラミツクス成形品の製造方法 - 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〉 この発明は、セラミックス成形体の製造方法に　　　　
　“関する。さらに詳細には、この発明は、電離放射線
硬化型の未硬化樹脂またはそれを含有する非溶　　　　
　□媒型バインダを使用し、ヒラミツクー樹脂バインダ
混合物が優れた混練性を有するととｂに、セラミックー
樹脂バインダ混合物成形体が適度な機械的強度を有する
ことにより生産性を向上させたセラミックス成形品の製
造方法に関ツる。

〈従来の技術および発明が解決しようとする問題点〉 従来、セラミックス成形材料の加工成形方法としては、
−軸加圧成形法、静水圧成形法、鋳込成形法、押出し成
形法、射出成形法等が用いられている。何れの方法でも
、セラミックス成形材料の調整法としては、樹脂バイン
ダを適当な溶媒に溶解し、これにセラミックス微粉末を
加え、ボールミル等の混合装置を用いて長時間混練し、
スラリー状とした後、スプレードライ等を用いて溶媒を
乾燥除去する方法が一般的である。

このセラミックス成形材料を調整する際に使用される樹
脂バインダ組成物としては、非水系および水系のバイン
ダが汎用されている。前音は、ブチラール樹脂、アクリ
ル樹脂等をアルコール、トリクロロエチレン、メチルエ
ヂルケトン等の有機溶媒に溶解し、これをセラミックス
微粉末と長時間混合してスラリー状として使用するもの
であるが、（１）多聞の溶媒の蒸発により環境衛生を害
すこと、（′２Ｊ混合中または乾燥中に溶媒の引火や爆
発等を起こす危険ｆ１があること、（３）有機溶媒およ
び製造設備が高価であり、コス１へ的に不利であること
等の欠点がある。

一方、後者は、水溶性アクリル樹脂などのバインダに可
塑剤、分散剤等の添加剤を加えた後、脱イオン水に溶解
し、これをセラミックス微粉末と長時間混合して、スラ
リー状として使用するものであり、非水系のバインダを
用いたときのような問題は無いが、水系のバインダを使
用すると、アルミナ等のセラミックス材料が水と含水化
合物を形成しやすく、また水との親和性が大きいためス
ラリー粘度が著しくニュートン流動から外れ、粉体の充
填が不完全となり、セラミックス焼結体にクラックやピ
ンホールを生じさせる原因となる等の欠点がある。

かかる欠点より、溶媒を使用しない方法が考えられてい
るが、この方法では、セラミックス微粉末−樹脂バイン
ダ混合物の混練性が著しく悪く、特に８０重量％以上の
セラミックス微粉末を含有するセラミックス−樹脂バイ
ンダ混合物にあっては、均一な混合物は得られず、また
セラミックス−樹脂バインダ混合物成形体に成形しても
機械的強度が小さく、その形状を保持させることが困難
である。

また、セラミックス−樹脂バインダ混合物成形体は、焼
結を行なうことにＪ：リセラミックス焼結体どするが、
焼結の前に樹脂バインダを熱分解させ完全に除去する（
脱ろう工程）必要がある。熱分解が、不十分で樹脂バイ
ンダ残漬がセラミックス中に残存すると緻密なセラミッ
クス焼結体は得られず、成形品の性能に大きく影響する
。この脱ろう工程は、比較的低温（７００〜８００℃）
で修了しなければならず、従って、分解熱母（分解渇ａ
）が小さい樹脂バインダを選択する必要がある。しかし
ながら、樹脂バインダの熱分解は、脱ろう雰囲気ガスの
影響を大きく受【ノ、特に酸素の存在しない脱ろう雰囲
気において、熱分解を完全に行なうことは困難であり、
完全に分解させるにはかなりの高温を必要とする欠点が
ある。

この発明は、かかる問題点に鑑みなされたちので、溶媒
を使用せずにセラミックス微粉末の８０市ｍ％以上の充
填を可能にするとともにセラミックス−樹脂バインダ混
合物成形体が適度な機械的強度を有し、さらに熱分解が
脱ろう雰囲気によらず、比較的低温で修了する樹脂バイ
ンダを使用することにより、生産性を向上させたセラミ
ックス成形品の製造方法を提供するものである。

く問題を解決するための手段〉 上記の問題を解決するためになされた、この発明のセラ
ミックス成形品の製造方法は、レラミックス微粉末１０
０重量部に対して、電離放射線硬化型の未硬化樹脂また
は分子内に酸素原子を１０〜６０重量％含有する熱可塑
性樹脂と電離放射線硬化型の未硬化樹脂との混合物を５
〜２０重団部添加し、これを混練して得られる混合物を
成形した後、電離放射線を照射し、電離放射線硬化型の
未硬化樹脂またはこれと上記の熱可塑性樹脂との混合物
を硬化させ、セラミックス−樹脂混合物成　　　　′□
形休体したのら、鋭ろうおよび焼結を行なうこと　　　
　；により、セラミックス成形品を得ることを特徴とす
る。

この発明において、電離放射線硬化型の未硬化樹脂とし
ては、エポキシアクリレート、オリゴエステルアクリレ
ート、ウレタンアクリレート等の分子内に不飽和結合を
有づるオリゴマーもしくは分子内に不飽和結合分を有す
る反応性七ツマ−またはそれらの混合物が挙げられ、上
記の反応性七ツマ−としては、具体的には、アクリル酸
エステル誘導体などのアクリレート系モノマー、メタク
リル酸エステル誘導体などのメタクリレート爪上ツマ−
、エチレングリコールジアクリレートなどのジアクリレ
ート系モノマー、エチレングリコールジメタクリレート
などのジメタクリレート糸上ツマー１１−リメヂロール
ブロバントリアクリレー１〜などの１〜す７クリレート
系七ツマ−、トリアリルシアヌレート、トリアリルイソ
シアヌレート、ジアリルマレート、ジアリルフマレート
等が挙げられる。

また、分子内に酸素原子を１０〜６０重量％含有する熱
可塑性樹脂としては、ポリビニルアセタール類、ポリ酢
酸ビニル、ブヂラール樹脂、ポリエチレングリコール、
アクリル酸エステル重合体および共重合体等が挙げられ
る。

この発明の製造方法に使用される樹脂バインダとして、
分子内に酸素原子を１０〜６０　＝ｉｎ　１１％含有す
る熱可塑性樹脂と電離放射線硬化型の未硬化樹脂との混
合物を使用する場合、これら各成分の混合比率は、特に
限定されず、使用目的に合ぜ適宜選択される。

また、この発明の製造方法に使用される樹脂バインダに
は、必要に応じて可塑剤または分散剤を添加してもよい
。可塑剤としては、フタル酸エステル系可塑剤、トリメ
リット酸エステル系可塑剤、エポキシ系可塑剤、アジピ
ン酸ポリエステル系可塑剤等が挙げられ、また、分散剤
としては、例えば、メンヘーデン油、オグタデシルアミ
ン、Ａ゛レイン酸モノグリセライド、オレイン酸トリグ
リ廿ライド等が挙げられる。

この発明の製造方法に使用される樹脂バインダの粘度は
、室温で１０〜５００ボイズに調整するのが好ましい。

次に、この発明にかかる製造方法を具体的に説明する。

セラミックス微粉末１００重囲部に上記で説明した樹脂
バインダを５〜２０重聞部添加し、ボーミルやロールミ
ル等の混合装置で均一に充分混練したのち、−軸加圧成
形法、静水圧成形法、鋳込成形法、押出し成形法、射出
成形法等の慣用の方法で所°望の形状に成形し、この成
形物に電離放射線を照射し、該樹脂バインダを架橋、硬
化させることによりセラミックス−樹脂バインダ混合物
成形体が得られる。得られたセラミックス−樹脂バイン
ダ混合物成形体は、硬化した樹脂バインダにより適度な
灘械的強度を有するので取扱が容易である。

照射される電離放射線の線源としては、紫外線、電子線
、α線、γ線、Ｘ線等が挙げられるが、透過エネルギー
や線ω率の面から電子線、γ線およびＸ線が好ましい。

電離放射線の照射母は、バインダとなる樹脂の種類によ
り異なるが、およそ１〜５０Ｍｒａｄであり、この範囲
の照射ωで充分に樹脂を硬化さＵることができる。

また、前記のセラミックス−樹脂バインダ混合物成形体
の鋭ろうは、樹脂バインダの’ＴｓＬ激な分解による亀
裂の発生あるいは破裂を防止するため、昇温はゆっ（つ
と慎重におこなうのが好ましい。

一般的に昇温速度５〜２０℃／分、最高温度７゜０〜８
００℃、２時間保持程度の脱ろ−う条ｒｔが望ましい。

次に、脱ろう後の焼結は、セラミックス材料の種類によ
り異なるが、例えば、アルミナの場合、最高温度１６０
０℃、３時間保持程度の焼結条件で充分緻密な焼結成形
体を得ることができる。

〈実施例〉 以下、この発明を実施例をしってより詳細に説明する。

実施例　１ ポリエチレングリコール（酸素原子含有率３６゜４重足
％）とエポキシアクリレ−１−モノマー（東亜合成化学
工業曲製、アＯニクスＭ５７００）を３＝７の重ω比率
で混ぜた混合樹脂バインダにアルミナを主体どするセラ
ミックス微粉末を９０ｊｔ吊％（セラミックス微粉末１
００型開部に対して、前記バインダが１１．１重聞部の
比率）添加し、これを三木ロールを用いて充分に混練し
た後、その混合物を金型ブレス法（−軸加圧成形法）で
、−辺１０ｍの立方体に成形した。次ぎに、成形された
立方体状物に加速電圧４ＭｅＶの電子線を空気中で２Ｑ
ｌｙｌｒａｄ照射し、該樹脂バインダを硬化させた。得
られた立方体状成形体は、昇温速度５℃／分、最高温度
７００℃、２時間保持の湿度プロファイルで空気中履ろ
うしたのち、最高温度１６００℃、３時間保持の温度条
件で焼結を行ない、クラックおよびピンホールのまった
くない緻密な焼結体が得られた。

ＩＩ？られた焼結体の１ＭＨ２における誘電率は９．５
Ｘ１０　　　、ｔａｎδは３×１０−４で、従来法によ
るアルミナセラミックス焼結体とほぼ同等の電気特性を
示した。

実施例　２ ブヂラール樹脂（積水化学工業■製、エスレックＢＭＳ
、Ｉ！ｆ素原子合有率約３０重量％）、アクリル酸エス
テル誘導体上ツマ−（ダイセル化学工業（■製、プラク
セルＦ）および可塑剤（大日本インキ化学工業側製、■
ボザイザーＰ２Ｏ６）を１０：６０：３０の重聞比率で
混ぜた混合樹脂バインダにアルミナを主体とするセラミ
ックス微粉末を８８重ｄ％（１ラミックス微粉末１００
重ｈ１部に対して、前記の樹脂バインダが１３．７重ら
）部の比率）添加し、ボールミルを用いて充分に混線を
行なったのら、静水圧成形法を用いて、直径２０ｍ＋、
長さ５００ａｍの円柱状に成形した。次いで、得られた
円柱状成形体に、加速電圧４ＭｅＶの電子線を空気中で
４０　　Ｍｒａｄ照射し、該樹脂バインダを硬化させた
。

得られた円柱状成形体は、昇温速度５℃／分、最高温度
７００℃、２時ｆＪ保持の温度プロファイルで、空気中
で脱ろうを行なったのち、引続き最高温度１６００℃、
３時間保持の温度条件で焼成を行い、緻密な焼結体を得
た。

得られた焼結体のごッカース硬さは１７００に’ｊ／ｌ
ｒｍ　　、曲げ強さは４５　ｈ／　ｔｔｍ２、ヤング率
は３．６×１０６Ｋｇ／ａＩ２で、従来法によるアルミ
ナセラミックス焼結体とほぼ同等の機械的強度を示した
。

〈作用および発明の効果〉 上記の説明から明らかなように、この発明によれば、溶
媒を使用しなくともセラミックス微粉末の高充填が可能
であり、しかも適度な機械強度を有するセラミックス微
粉末−樹脂バインダ混合物成形体が得られるので、セラ
ミックス成形品を生産性にり製造できるという特有の効
果を奏する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セラミックス微粉末１００重量部に対して、電離放
   射線硬化型の未硬化樹脂または分子内に酸素原子を１０
   〜６０重量％含有する熱可塑性樹脂と電離放射線硬化型
   の未硬化樹脂との混合物を５〜２０重量部添加し、これ
   を混練して得られる混合物を成形した後、電離放射線を
   照射し、電離放射線硬化型の未硬化樹脂またはこれと上
   記の熱可塑性樹脂との混合物を硬化させ、セラミックス
   −樹脂バインダ混合物成形体としたのち、脱ろうおよび
   焼結を行なうことにより、セラミックス成形品を得るこ
   とを特徴とするセラミックス成形品の製造方法。 ２、電離放射線硬化型の未硬化樹脂が、分子内に不飽和
   結合分を有する反応性モノマーもしくはオリゴマーまた
   はこれらの混合物である上記特許請求の範囲第１項記載
   のセラミックス成形品の製造方法。 ３、電離放射線硬化型の未硬化樹脂または分子内に酸素
   原子を１０〜６０重量％含有する熱可塑性樹脂と電離放
   射線硬化型の未硬化樹脂との混合物が、可塑剤または分
   散剤を添加されたものである上記特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のセラミックス成形品の製造方法。