JPS63288956A - 成形用バインダ−を含有させたセラミック原料の製造方法 - 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〉 本発明はバインダー含有セラミック原料の製造方法に関
する。具体的に１本発明はセラミックス成形用バインダ
ーとしての性ｖｔを有する重合体の原料である単量体お
よＣ４たは低重合体全セラミック粉末の存在下に反応さ
せ、当該バインダーを直接合成して、当該バインダーと
セラミック粉末との親和力を改善したバインダー含有セ
ラミック材料の製造方法に関する。

〈従来技術〉 従来、民生用または産業用エレクトロニクス機器。

エレクトリック機器あるいは工具、機械部ｒ−建築用材
料、遮音板、断熱板等に用いられるセラミックスを製造
するに際してバインダーとしての有機物重合体とセラミ
ック粉末と全混合してセラミック原料とし成形、焼結さ
せて完成品？得ている。

例えばシート状セラミックスの製造はセラミック粉末と
有機バインダーおよび溶媒を主とする成分から構成され
たスラリーをドクターブレード法などによって成形し、
これを焼成してシート状とするものである。しかし、セ
ラミック粉末に有機バインダーおよび溶媒を加えて混合
し、鉤裂したスラリーは有機バインダーが必ずしもセラ
ミック粉末表面に均一には分散せず、親和性や比重の差
から粉体と分離し結果としてグリンシート内に密度差が
生じて焼成時や脱脂時にそりや割れが発生しゃすくなシ
大きな問題となっている。

この問題を解決すべく種々のバインダーや溶媒系が検討
され、一般にポリビニルブチラードをバインダーとする
有機溶媒系が用いられている。しかし、有機溶媒を用い
る系、では引火による爆発や火災の危険性、成形時の臭
気、人体への有毒性など問題も多いため、水を溶媒とす
る系が望ましい。また粉体の表面を界面活性剤や有機金
属化合物等の表面処理剤で政道しバインダーや溶媒との
親和性を高めるなどの研究もなされている。しかしこの
場合には改質剤から不純物金属元素が混入するなど問題
点も多く残されている。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は上記の欠点を解消して操作の単純化をは
かシ、かつ焼成時そりゃ割れがなくさらに表面が平滑で
ち密な完成品を与えるバインダー含有セラミック原料の
製造方法を提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、有機物の重合体よシなるバインダーおよびセ
ラミック粉末を含有させたセラミック原料をえるに除し
°Ｃ１当該バインダーの原料である単葉体およす４たは
低重合体を当該セラミック粉末の存在下に反応させ当該
バインダーを直接合成することを特徴とする成形用バイ
ンダー金含有するセラミック原料の製造方法である。

く作用〉 本発明をより具体的に述べると１本発明は有機バインダ
ーを含有したセラミック粉末のスラリーヲｖ１４製する
際、セラミック粉末と有機バインダーの原料となる単量
体もしくは低重合体を混合して懸濁液とし、この懸濁液
中で有機バインダーを合成しあるいは合成後さらに乾燥
させてセラミックスの作成に用いるセラミック原料とな
すことを特徴とする。

一般に有機バインダーは数種類の単量体の共重合体とし
て合成されているが１本発明の方法によると、バインダ
ー成分のうち、セラミック粉末と最も親和性の大きい成
分が優先的に原料粉末上に結合または吸着した状態で重
合が行なわれるため、バインダーを単独で合成してから
セラミック粉末と混合した場合よＱもバインダーがセラ
ミック粉末上に均一に分散し、かつ結合力が大きくなシ
スラリ−の安定性が向上する。このようにして安定化さ
れたスラリーをそのまま、または乾燥させてセラミック
原料とし成形体を作成、乾燥、焼成することによシそり
や割れがなく１表面が平滑でち密なセラミックス全得る
ことが可能になった。

本発明の対象となるセラミック粉末はアルミナ、チタニ
ア、ジルフェア、コージェライト、チタン酸バリウム、
ジルコン酸鉛、フェライト、ジルコン、ムライト、スピ
ネル等の酸化物金はじめ炭化ケイ累、雪化ケイ凰窒化ア
ルミニウムなどの炭化物。

窒化物にも適用できる。また、セラミック粉末としては
好ましくは０．０１μｍ〜３μｍより好壕しくは０９０
５μｍ〜１μｍの平均粒径をもつ粉末が使用される。４
３μｍ以上の粒子？用いｆｃ場合には焼結性が悪くなり
、また、０．０１μｍ以下の粒子を用いた場合には多社
のバインダーを必要とするなどの問題が生じる。

バインダー原料としては、一般の有機バインダーの原料
が用いられるが好ましくはアクリル、メタクリルの酸お
よびそのエステル、アミド等の誘導体の少なくとも一種
の単量体および／または低重合体を含む原料が用いられ
る。

本発明において、セラミック粉末との密着性が優れ、そ
りや割れがなく表面が平滑でち密な完成品を与えるバイ
ンダーとし、ては炭素数１〜２０個のアルキル基金有す
るアクリル酸アルキルエステルまたはメタクリル酸アル
キルエステル（以下。

アクリル酸またはメタクリル酸を（メタ）アクリル酸と
する）および炭素数１〜４個のアルキレン基を有する（
メタ）アクリル酸アルコキシアルキルエステルからなる
群から選ばれた少なくとも１種の単量体２０〜９０重＃
チとこれらと共重合可能な単量体１０〜８０重ｔ％とを
共重合させてえられるものが好ましい。

炭素数１〜２０個のアルキル基金有する（メタ）アクリ
ル酸アルキルエステルとしてはメチル（メタ）アクリレ
ート、エチル（メタ）アクリレート。

イソプロピル（メタ）アクリレート−ｎ−プチル（メタ
）アクリレート、イノブチル（メタ）アクリレート、シ
クロヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシ
ル（メタ）アクリレート、ｎ−ドデシル（メタ）アクリ
レート、ステアリル（メタ）アクリレート等を挙げるこ
とができ、これらの１種または２１１１以上を使用する
ことができる。

炭素数１〜４個のアルキレン基を有する（メタ）アクリ
ル酸アルコキシアルキルエステルとしては、メトキシメ
チル（メタ）アクリレート、メトキシエチル（メタ）ア
クリレート、エトキシメチル（メタ）アクリレート、エ
トキシエチル（メタ）アクリレート、エトキシブチル（
メタ）アクリレート、ブトキシエチル（メタ）アクリレ
ート等を挙げることができ、これらの１種または２種以
上を使用することができる。

これらと共重合可能な単量体としては、（メタ）アクリ
ル酸、マレイン酸、イタコン酸、モノイソグロビルマレ
エート等のマレイン酸半エステル、イタコン酸半エステ
ル等、これらの塩の如くの１分子中に少なくとも１個の
カルボキシル基を含有する単量体；２−ヒドロキシエチ
ル（メタ）アクリレート、グリセロール（メタ）アクリ
レート、トリメチロールプロパン（メタ）アクリレート
、ペンタエリスリトール（メタ）アクリレート、グリシ
ジル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノエチル（メ
タ）アクリレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アク
リレート、（メタ）アクリロニトリル、アクリルアミド
％Ｎ−メチロールアクリルアミド、スチレン、α−メチ
ルスチレン、エチレン、塩化ビニル等を挙げることがで
き、これらの１種または２種以上を使用することができ
る。これらの共重合可能な単量体のなかでも、カルゲキ
シル基含有単量体および／またはヒドロキシアルキル（
メタ）アクリレート５〜６０重量多用いるのが好ましい
。

成形体製造工程におけるスラリーの粘度、グリーンの強
度等を適当にし操作性を良好にするために、セラミック
粉末１００部（重量比）に対し合成後のバインダー量と
して５０部以下好ましくは０．１〜４０部となるように
バインダー原料を使用するのが適当である。

バインダー原料は溶媒中にセラミック粉末を分散させた
懸濁液と混合してもよいがバインダー原料の全量もしく
は一部とセラミック粉末を直接混合し、あるいは溶媒を
加えて分散させてもよい。

溶媒としては水が好適に使用されるが、防曝等の配慮を
行なうならばアルコール類、ケトン類、芳香族同様の方
法で重合される。すなわち、塊状重合、乳化重合、懸濁
重合等の方法が用いられるが複数種類の原料を順に加え
てグラフト重合させることもできる。

また、バインダー原料とセラミック粉末の混合前・混合
後あるいはバインダーの合成後に、分散剤、調粘剤、可
塑剤、゛消泡剤、乳化剤や声を調整するためのアンモニ
ア、有機アミン類を加えることによυ該スラリー中に種
々の添加剤を添加することができる。スラリーはそのま
ま成形に用いてもよくまた溶媒を除去し濃縮あるいは乾
燥してから成形に用いてもよい。従ってこのようにして
製造されたバインダー含有セラミック原料は湿式法、乾
式法によシ成形することができ泥漿鋳込み法ドクターブ
レード法、押出成彫法、乾式プレス法などに用いられる
。

〈実施例〉 以下、実施例に基いて本発明を更に詳しく説明する。

実施例１ アルミナ粉末１００部に対して蒸留水４０部およびプロ
パノール４０部を加えＩットミルで２４管、バインダー
原料滴下ロートおよび重合開始剤滴下ロートを備え九七
・ぐラブルフラスコに入扛、窒素がスをバブリングして
フラスコ内を窒素置換した。次にバインダー原料滴下ロ
ートにｎ−ブチルメタクリレート１０ＩＩ、エチルアク
リレート１５Ｊ、２−ヒドロキシエチルメタクリレート
１５１およびメタクリル酸１０ＩＩよりなるバインダー
原料を仕込み、また重合開始剤滴下ロートに２％ｔ−ブ
チルヒドロパーオキシド水溶液１０ｇを仕込んだ。フラ
スコの内温を７０℃に調、ＭＬながら、バインダー原料
および重合開始剤溶液を２時間かけて滴下し、さらに７
０℃で１時間保持し次。冷却後アンモニア水を加えてｐ
Ｈ７とし、さらにポリアクリル酸アンモニウム系の分散
剤ｔ−２Ｆ加え几。このようにして調製したスラリーを
脱泡後ドクターブレード法によりシートに成形し風乾Ｌ
ｌ。このグリーンシートは可撓性に畳み操作性が良好で
あつ之。１８００℃で２時間焼結し、５０■Ｘ　５０　
＋ｍ、厚さ約２００μｍのセラミックシートが得られ友
。

実施例２ ３ｍｏ１％のイツトリアを含有するジルコニア２００ｇ
に水２００ｇとノぐイングー原料としてｎ−ブチルメタ
クリレート８ｇ、２−メトキシエチルアクリレ−）３２
Ｉ１．２−ヒドロキシエチルメタクリレート２４Ｉおよ
びアクリル酸１６ｇより導入管、重合開始剤滴下ロート
を備えたセ・−ラブルフラスコに入ｎ、重合開始剤滴下
ロートに１−重合開始剤を約２時間かけて滴下し、さら
に１時間８０℃に保持した。冷却後ドクターブレード法
によりシート成形し、風乾し友。このグリーンシートを
１４００℃で２時間焼結し、５０瓢Ｘ５０ｍ厚さ約８０
μｍのセラミックシートが得ら扛た。

比較例１ 攪拌器、温度計、冷却管、窒素がス専入管、バインダー
原料滴下ロートおよび重合開始剤滴下ロートを備え九セ
ノＩラブルフラスコに水１５０ｇを入ｎ、窒素ガスをバ
ブリングしてフラスコ内を窒素置換し友。次にバインダ
ー原料滴下ロートに実施例１と同様の組成のノ々インダ
ー原料１００ｇを重合開始剤滴下ａ　−）に２％ｔ−ブ
チルヒドロパーオキシド水溶液２０．９’を仕込んだ。

フラスコの内温を７０℃に調整しながらバインダー原料
および重合開始剤溶液を２時間かけて滴下し、さらに８
０℃で１時間保持し念。冷却後アンモニア水を加えてＰ
）（７とし、バインダーの水溶液を得た。このバインダ
ー水溶液７５ＩＩにアルミナ粉末１００ｇと蒸留水３５
．９を加兄Ｒ−ルミルで混合した。

このようにして調製したスラリーから実施例１と同様の
方法でシート状セラミックを作成し九。

実施例１と２および比較例１によって得らｎ九シート状
セラミックについて表面状態を目視で観察し、表面粗さ
、密度およびシートのソリ量についてはそｎぞｎ測定し
、その結果を表−１にまとめた。なおシートのソリ量は
５０■Ｘ５０諺角の試験片の凹曲面の最大深さくｗ）を
求めることＫよった〇 表−１ 実施例３ ３ｍｏ１％のイツトリアを含有するジルコニア２００Ｉ
に水１００１とバインダー原料としてｎ−ブチルメタク
リレート０．２．ｆ、２−メトキシエチルアクリレ−）
０．８＃、２−ヒドロキシエチルメタクリレート０．８
１およびアクリルｆｉ　０．２　Ｊよりなる混合物を加
え、ボールミルで６時間混合した。

このａＩ＠液を攪拌機、温度計、冷却管および窒素ガス
導入管を備えた七ノ母ラブルフラスコに入ｎ。

１０℃に冷却しなからｔ−ブチルヒドロノーオキシドの
２％水溶液０．３１１を加え友。フラスコを加末をラバ
ープレス法により１　ｔ　／にｇ、”の圧で成形し１５
００℃で２時間焼成した。このようにして密度が６．Ｏ
ｆｆ／（１）３のち密なジルコニアセラミックスが得ら
扛次。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）有機物の重合体よりなるバインダーおよびセラミ
   ック粉末を含有させたセラミック原料をえるに際して、
   当該バインダーの原料である単量体および／または低重
   合体を当該セラミック粉末の存在下に反応させ当該バイ
   ンダーを直接合成することを特徴とする成形用バインダ
   ーを含有させたセラミック原料の製造方法。