JPS63274648A - セラミックスの製造方法 - 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） 二の発明は、セラミックスの新規な！！遣方法に閃する
ものであり、セラミックスを焼結する前段階ですべての
セラミックス製造に利用できるものと考える。

（従来の技術） 従来、セラミックス粉末の成形方法としては、プレス成
形、射出成形、ラバープレス成形１種々あるが、プレス
成形法は大型形状もしくは複雑形状物がで°さない、ま
た、射出成形法も、セラミックス粉末とともに混練され
るパイングーの除去が困難である。更に、ラバープレス
法では装置自体が大掛かりとなる上、複雑形状物の成形
が不可能であった。

これらの問題点を解決しようとして提案された方法には
、特開昭６ｌ−１０１４４７Ｊセラミツクス成形体の製
造方法」、あるいは特開昭６２−３０６５４１セラミツ
クスの製造方法」がある。

そして、これら２件の発明の中では、セラミックス粉末
と水および加熱によりデル化するデル化成分を含む可塑
化成分とをもつ成形材料に用いたワ、デル化成分の一種
でありメチルセルロースをグルコース残基中に３個のＯ
Ｈ基を有し、そのうち約２個が重量比で２７．５〜３１
．５％の範囲でメトキシ基（−０ＣＨ，）で置換された
メチルセルロースとした上で多価アルコールエーテル化
合物のエステル、プロピレングリコール、ポリエチレン
オキシドの一種または混合物の可塑剤または歴型削、水
等の溶媒を特定量比含んだ組成物による成形材料を用い
、 ゲル化成分の熱デル化を成形体中で行なわせる発明であ
った。

（発明が解決しようとする問題、α） しかし、これらの従来技術では以下に記す問題、αがあ
った。

■　低分子量メチルセルロースを用いたとしても、メチ
ルセルロースの濃度を高め、かつ、セラミックスの濃度
も高めることは困難なことである。

しかも、メチルセルロースの濃度を高めなければ、成形
体は加熱しても固化しない、また、セラミックスの濃度
が低くなれば、生の成形体ができたとしても、密度の高
い焼結体にすることは困難である。

■　メチルセルロースを溶解した液の性質は、そのグル
化濃度よりわずかに低い温度で粘度が上昇するが、ゲル
化温度以上では再び粘度が低下してしまう、この為、金
型の温度管理に厳格さを要求している。

■　２件の発明とも、得られる生の成形体の強度は小さ
く、複雑な形状品作成の場合、金型からの取り出しがき
わめて困難である。

■　２件の発明とも、メチルセルロースを溶解して用い
ているため、室温での粘度が高くなり、金型内への注入
には、圧力を加える必要があった。

（問題点を解決するための手段） この発明は、上述の問題点に着目してなされたものであ
る。その為の方法として、セルロースエーテルを含むセ
ラミックス粉末との組成物を１００℃弱の加熱により粘
度の低いスラリーとなした後、金型内に注入し、金型内
で冷却することにより固化するものである。

この方法では、セラミックス中に含有される有機バイン
グー量がきわめて少ないので、バイングーを除去する脱
脂工程がほぼ省略できる。更に、金型内への注入は自重
で行なうこともでき、射出機や圧力装置ｎを必要とする
こともない、また、冷却した際のデル化体の強度はきわ
めて高く、複雑形状品ら容易に脱型可能となる。

従って、この発明では、セラミックスを製造する為に、
セラミックス粉末、水およびセルロースエーテルの粉末
を、当該セルロースエーテルのゲル化温度以上に加熱し
つつ混合分散させ、セラミックススフリーとなしたもの
を当該セルロースエーテルのデル化温度以下に冷却され
た金型内に注入し固化した後、成形体として取り出し、
その後炉焼結することにより達成される。

この発明に使用するセルロースエーテルとは、セルロー
ス中に含まれるグルコース残基中のＯＨ基の一部が、メ
トキシ基、エトキン基、ヒドロキレエトキシ基、ヒドロ
キンプロポキシ基の一種あるいはａ敗の基により置換さ
れたものをいい、冷水には可溶であるが、熱水中ではデ
ル化し沈澱する性質を持っているものを言う、セルロー
スエーテルの重合度および、熱ゲル化温度を支配するヒ
ドロキシエトキシ基、ヒドロキンプロポキン基の置換度
はどの様な値でもよい。

セルロースエーテルの例としては、メチルセルロースを
始めとするアルキルセルロース、ヒドロキシプロピルセ
ルロースを始めとするヒドロキシフルキルセルロース、
ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシプロピ
ルメチルセルロース等のヒドロキシフルキルアルキルセ
ルロース、ヒドロキシエチルヒドロキシプロビルセルロ
ースを始めとするヒドロキシアルキルヒドロキンアルキ
ルセルロースなどがある。

ただし、メチルセルロース粉末の粒径は、小さいほど焼
結体の組織欠陥は少なくなる。

この発明に使用するセラミックス粉末の種類は、例えば
窒化珪素の場合、水と反応しＮＨ，ｆｆスを発生する事
があるが、水と相互作用を起こさないものであれば、酸
化ｇｌ系、炭化＠系、窒化物系のセラミックス粉単独あ
るいはこれらの２種類以上の混合物、固溶物がすべて使
用可能であるばかりでなく、金属系粉末にも広く通合で
きる。

また、この発明の趣口を損なわない範囲で、界面活性剤
、ｎ’を泡剤、溶剤、水溶性高分子等を併用することも
可能である。

セラミックススラリーを得る製造方法としては、加温し
た容器中に水および、セラミックス粉末。

必要に応じて界面活性剤を混入し、ヘンシルミキサーま
たはハイスピードインペラーミルなどにより充分分散混
線してお（。なおこの際、混合液の温度は、続けて混合
させるセルロースエーテルのゲル化温度以上に高めて保
持しなければならない。

仮に、ゲル化温度以下であれば、セルロースエーテルは
溶解し、増粘してしまい、前述の装Ｕでは混練不能とな
る。セルロースエーテルの添加量は、水に討して数％程
度であり、セルロースエーテルの１合度により、わずか
に修正が必要となる。すなわち、重合度が低い場合は多
くし、高い場合は少ない添加量でよい。

そして、充分混練されたスラリーは、加熱温度を維持し
つつ、貯蔵ビンの中に移動させ、そこで冷却すれば固化
することになろ、成形時には、加熱すれば再び流動可能
なスラリーとなり、冷却された金型の中に注入すれば、
成形体を得ることができる。この際、金型の温度はセル
ロースエーテルのゲル化温度以下にしてお（必要がある
。デル化温度に接近しすぎると同化の時間が艮（必要と
なるが、室温以下に冷却してあれば、短時間での成形が
可能となる。注入方法について言えば、射出機や圧力鋳
込み、あるいは圧縮成形等の￥Ｃ置を転用することがで
きる。しかし、この発明の最大の特長は、金型に適当な
湯口を設けておけば、単に加熱したセラミックススラリ
ーを流し込むだけでも成形できる１点である。

上述の方法により、この発明のセラミックススラリーは
金型内で冷却されることにより固化し、成形体として取
り出すことができる。この成形体は、水を含んでいるが
強固であり、水分を乾燥させて懐炉焼結を行なっても７
クレ、割れなどを生しることもない、炉焼結の際、昇温
速度は６００℃までを２００℃／時間、６００℃以上を
５００℃／時間行なっても異常がなく、成形体の形状。

大軽さ、厚み、セラミックス粉の種類などにより、昇温
速度の更なる増加も可能である。

この様にして得られた焼結体は、寸法精度、理論密度比
ともに非富に優れたものとなる。

（作　用） この発明ではセラミックススラリーを作成するに際し、
バイングーとしてセルロースエーテル、代表的にはメチ
ルセルロースを使用している。そして、デル化の反応Ｒ
ｕｔは定かでないが、このセルロースエーテルが熱水中
では一種の粉末として挙動するが、冷却するとセラミッ
クススラリー中の水と溶媒和を起こす、その際、セラミ
ックスの分散水が急速に奪われ、凝集状態となり固化す
るものと考えられる。また、冷却し固化したセラミック
ススラリーは、水分の蒸発さえなければ加熱により再び
スラリーと化すことも可能である。

（実施例） 以下、実施例によって詳述する。

実施例１ セラミックス粉末として酸化アルミニウム（純度９９．
９％、平均粒径０，４μ）１００重量部、界面活性剤と
して、高分子カルボン酸のアンモニウム塩２垂ｆｆｉ部
、メチルセルロース〔メ）０−ズ６０ＳＨ４０００，ｆ
ｆｆ越化学工業（株）製）２１１Ｍ部、水４０重１を部
を、８０℃に加温保持した容器中で、ハイスピードイン
ペラーミルにより分散混合させてセラミックススラリー
を得た。次に、８０℃に保温されたセラミックススラリ
ーを、室温２０℃に保持または冷却された金型内に手動
で流し込み１分間保持した。その後、成形体として取り
出し、水分を乾燥炉で乾燥後、炉焼結を行なった。この
際の温度スケノユールは、６００℃までを２００℃／時
間、６００℃〜１６００℃間を５００℃／時間で行ない
、１６００　’Ｃに２時間保持した後、炉冷し、焼結体
として取り出した。

焼結体の！度比は９９．６％１曲げ強度４５　ｋｇ／＋
ｍ”であり、寸法精度０．５％であった。勿准、外観に
は何重７１？常らなかった。

実施例２ 実（屯例１で用いたメチルセルロースの代わりにヒドロ
ギシエチルメチルセルロース〔メトローズ５ＩＥＢ　　
０４Ｔ、信越化学工業（株）ｔＪ１〕を使用してセラミ
ックススラリーを作成し、成形は実施例１と同様の形状
の射出成形金型に射出機を用いて、３００　ｋｇ／　ｃ
ｍ’の圧力で注入し、他の条件は実施例１の場合と同様
にして成形体す５よび焼結体を得た。この場合に得られ
た焼結体の性能値、外観とら良好であった。

比較例１ 実施例１と同様の配合で、今回は室温２０℃。

ハイスピードインペラーミルで混練しようとしたが、粘
度が高過ぎて混練できながった。そのためにニーグーを
用いて分散混錬した。混練して得られたセラミックス固
形物は全く流動性がなく、手動では型内に流し込むこと
は不可能であった。従って、プランジャー型財出成形機
を用いて、メチルセルロースのグル化温度である６０℃
の金型に射出注入し、３分間保持し、型を開き、エノニ
クター１９！情により成形体を取り出そうとしたが、成
形体強度の不足がら、型崩れを起こしてしまった。成形
不良の為、焼結は行なわなかった。

（発明の効果） この発明の方法によれば、セラミックススラリーを極め
て低粘度で作成できるので、製品化しようとするセラミ
ックス焼結体の形状が複雑であっても成形が非常に簡単
である。冷却によって固化した成形体の強度も充分ある
ので、脱型あるいは焼結面の乾燥工程で傷つくこともな
い。

また、セラミックススラリーを作成するために要する装
置も小規模なものでよ（、かつ、分散混合の際に容器壁
、攪拌羽ｍ等から不純物が混入することも極めて少なく
なり、良質なセラミックス焼結体が得られる。

更に、この発明のセラミックススラリーは可逆的に液体
・固体にできるので、スラリーの管理あるいは成形用途
の変更が非常に簡単である。

以上の如く、この発明によれば数々の効果がある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス粉末と水およびセルロースエーテル
   の粉末を、当該セルロースエーテルのゲル化温度以上に
   加熱しつつ混合分散させ、セラミックススラリーとなし
   たものを当該セルロースエーテルのゲル化温度以下に冷
   却された金型内に注入し固化した後、成形体として取り
   出し、その後炉焼結することを特徴とするセラミックス
   の製造方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項に記載のセルロースエーテ
   ルがセルロース中に含まれるゲルコース残基中のＯＨ基
   の一部がメトキシ基、エトキシ基、ヒドロキシエトキシ
   基とヒドロキシプロポキシ基の一種あるいは複数の基に
   より置換された組成物であることを特徴とするセラミッ
   クスの製造方法。