JPWO2013047413A1

JPWO2013047413A1 - セラミックス顆粒およびセラミックス顆粒の製造方法ならびにセラミックス成形体

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Publication number: JPWO2013047413A1
Application number: JP2012544981A
Authority: JP
Inventors: 吉野　正樹; 正樹吉野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2012-09-24
Publication date: 2015-03-26
Also published as: TW201319004A; WO2013047413A1

Abstract

本発明のセラミックス顆粒は、アクリル共重合樹脂（ａ−１）、ポリビニルアルコール（ａ−２）、ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）およびステアリン酸（ａ−４）からなる有機成分（Ａ）とセラミックス粉体（Ｂ）とを含有するセラミックス顆粒であって、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対して２５〜３５重量部のポリビニルアルコール（ａ−２）と、２５〜３５重量部のポリアルキレンオキサイド（ａ−３）と、１５〜２５重量部のステアリン酸（ａ−４）とを含有することを特徴とする。高密度、高強度を必要とするセラミックス成形体をプレス成形、グリーン加工にて製造するプロセスにおいて、プレス成形が効率的で、且つグリーン加工が容易であるセラミックス顆粒およびセラミックス顆粒の製造方法を提供する。

Description

本発明は、高密度、高強度を必要とするセラミックス成形体をプレス成形、グリーン加工にて製造するプロセスにおいて、プレス成形が効率的で、且つグリーン加工が容易であるセラミックス顆粒およびセラミックス顆粒の製造方法ならびにセラミックス顆粒を成形してなるセラミックス成形体に関するものである。

セラミックスは粉砕機部材、工業用タイル、刃物、電子部品などに使用され、特に粉砕機部材や工業用タイルなどでは大型化が進んできている。このような構造用セラミックスの一般的な製造方法としてプレス成形法が良く知られている。プレス成形法には水中や油中でゴム型に粉体を充填して圧力をかける等方圧成形法（以下ＣＩＰ法）や金型に粉末を充填して上下または左右の一軸方向から圧力をかけて成形する金型プレス法等がある。

一般に原料粉末には成形体の保型性を高めるために有機物バインダーが含まれ、型への充填時の流動性を持たせるために球状の顆粒にした粉末が用いられている。

このセラミックス顆粒を用いて焼結体を得るまでには顆粒の製造工程→成形工程→成形体加工工程（グリーン加工）→脱脂工程→焼結工程を行うが、大きな成形体または複雑な形状の成形体では、圧力開放や離型の際に成形体が割れる場合や、複雑な形状の成形体をグリーン加工する際に割れが発生する場合があり、セラミックス顆粒には成形時の成形性、保型性、離型時の離型性が求められる。

かかる問題の解決のために種々の方法が提案されている。例えば、平均鹸化度や重合度を規定したポリビニルアルコールを含むフェライト成形用顆粒が提案されている（特許文献１）。しかしながら、ポリビニルアルコールを多く含む顆粒は固い顆粒となることから顆粒の潰れ性が悪く、特に複雑形状の成形体を製造することが困難な場合がある。

また、圧力伝達性と顆粒の圧縮破壊性のバランスのとれたセラミックス顆粒の提案がされている（特許文献２）。しかしながら、圧力伝達性の良い顆粒では、型への付着によって操業性が悪くなる場合がある。

また、顆粒の水分率を調整するセラミックス顆粒が提案されている（特許文献３）。しかしながら、顆粒の水分率が多くなった場合、型への付着によって操業性が悪くなる場合がある。

さらに、滑剤を適量添加し大型製品を成形するための乾式加圧成形用セラミックス粉末の提案がされている（特許文献４）。しかしながら、滑剤とその他の結合剤等の含有量のバランスが悪い場合、保型性が悪くなり、成形体が欠ける場合がある。

特開２００１−１３０９６９号公報特開２００６−２７９１４号公報特開２００７−１９７２６５号公報特開２００１−１９５５８号公報

上述のとおり、特許文献１では顆粒の潰れ性が悪く、これを解消しようと特許文献２では圧力伝達性と顆粒の圧縮破壊性のバランスをとろうとしているが、型への付着（離型性が悪い）によって操業性が悪くなっている。また、特許文献３のように顆粒の水分率を調整しようとすると、型への付着（離型性が悪い）によって操業性が悪くなり、これを解消しようと特許文献４のように滑剤を適量添加すると、保型性が悪くなり、成形体が欠ける場合がある。

本発明者らは、型への付着の問題を解消し、離型時の離型性を良くしようと、ステアリン酸、およびそれと組みあわせるポリアルキレンオキサイドに着目し、それらの適正な配合比を得るために鋭意努力を重ね、本発明に到達したものである。ここで特許文献２においてステアリン酸およびポリアルキレンオキサイドの記載はあるが、適正な配合比に関する記載はない。

本発明は、高密度、高強度を必要とするセラミックス成形体をプレス成形、グリーン加工にて製造するプロセスにおいて、プレス成形が効率的で、且つグリーン加工が容易である、成形時の成形性、保型性、特に、離型時の離型性に優れた、セラミックス顆粒およびセラミックス顆粒の製造方法ならびにセラミックス顆粒を成形してなるセラミックス成形体に関するものである。

本発明は、かかる課題を解決するために、以下の構成を有する。すなわち、本発明は、アクリル共重合樹脂（ａ−１）、ポリビニルアルコール（ａ−２）、ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）およびステアリン酸（ａ−４）からなる有機成分（Ａ）とセラミックス粉体（Ｂ）とを含有するセラミックス顆粒であって、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対して、２５〜３５重量部のポリビニルアルコール（ａ−２）と、２５〜３５重量部のポリアルキレンオキサイド（ａ−３）と、１５〜２５重量部のステアリン酸（ａ−４）とを含有することを特徴とするセラミックス顆粒である。

本発明のセラミックス顆粒は、セラミックス粉体（Ｂ）の総表面積に対して３．２〜５．３ｍｇ／ｍ^２の割合で有機成分（Ａ）を含有することが好ましい。また、セラミックス粉体（Ｂ）が酸化ジルコニウム（ｂ−１）および酸化イットリウム（ｂ−２）からなり、酸化ジルコニウム（ｂ−１）１００重量部に対して３〜１０重量部の酸化イットリウム（ｂ−２）を含有することが好ましい。

本発明はまた、アクリル共重合樹脂（ａ−１）、ポリビニルアルコール（ａ−２）、ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）およびステアリン酸（ａ−４）からなる有機成分（Ａ）とセラミックス粉体（Ｂ）とを含有するセラミックス顆粒の製造方法であって、セラミックス粉体（Ｂ）をスラリー化する工程と、該スラリー化されたセラミックス粉体（Ｂ）に有機成分（Ａ）を添加して攪拌しながら混合する工程と、該混合されたセラミックス粉体（Ｂ）および有機成分（Ａ）を造粒する工程とを有し、有機成分（Ａ）が、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対して２５〜３５重量部のポリビニルアルコール（ａ−２）と、２５〜３５重量部のポリアルキレンオキサイド（ａ−３）と、１５〜２５重量部のステアリン酸（ａ−４）のエマルジョンとを含有することを特徴とするセラミックス顆粒の製造方法である。本発明のセラミックス顆粒の製造方法において、セラミックス粉体（Ｂ）のＢＥＴ比表面積が６〜１０ｍ^２／ｇであることが好ましい。

本発明はまた、本発明のセラミックス顆粒を成形してなるセラミックス成形体である。

本発明により、高密度、高強度を必要とするセラミックス成形体をプレス成形、グリーン加工にて製造するプロセスにおいて、プレス成形が効率的で、且つグリーン加工が容易である、成形時の成形性、保型性、特に、離型時の離型性に優れた、セラミックス顆粒および該セラミックス顆粒を成形してなるセラミックス成形体を提供出来る。

本発明の一実施態様に係るセラミックス顆粒は、アクリル共重合樹脂（ａ−１）、ポリビニルアルコール（ａ−２）、ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）およびステアリン酸（ａ−４）からなる有機成分（Ａ）とセラミックス粉体（Ｂ）とを含有するセラミックス顆粒であって、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対して２５〜３５重量部のポリビニルアルコール（ａ−２）と、２５〜３５重量部のポリアルキレンオキサイド（ａ−３）と、１５〜２５重量部のステアリン酸（ａ−４）とを含有するセラミックス顆粒からなるものである。

本実施態様のセラミックス顆粒は有機成分（Ａ）を含有し、有機成分（Ａ）はバインダーとしての役割を有する。有機成分（Ａ）としては、成形時の成形性、保型性、型から離型性が必要であり、アクリル共重合樹脂（ａ−１）、ポリビニルアルコール（ａ−２）、ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）およびステアリン酸（ａ−４）を含有していることが重要である。

ここで、アクリル共重合樹脂（ａ−１）は柔らかいため、これを用いることにより顆粒を潰れやすくすることができる。また、ガラス転移温度−２０〜３０℃のアクリル共重合樹脂であれば、配合量を少なくすることができるため、脱脂時の割れ、成形体の変形を防ぐことができ好ましい。

ポリビニルアルコール（ａ−２）は、用いると顆粒が堅くなる傾向があるが、保型性、グリーン加工性が良くなる。中でも平均重合度３００〜１０００のポリビニルアルコールであることが好ましい。この範囲内であれば圧縮破壊強度が高くなりすぎず、また粘着力不足が少なくなる。

ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）は、顆粒に可塑性を与え、さらに優れた圧力伝達性を付加することができる。中でも数平均分子量１０００〜３万のポリアルキレンオキサイドを用いることが好ましい。ポリアルキレンオキサイドの数平均分子量が３万を超えると可塑性の向上効果が見られなくなる。一方で、数平均分子量が１０００を下回る場合は室温で液状となるため、粉末が凝集してしまい、粉末の型への充填性が悪化することがある。さらに顆粒の低圧崩壊性を向上させるために数平均分子量１０万〜１５万のポリアルキレンオキサイドを添加することで、適度な圧縮破壊性を付与できることから、さらに成形体の空隙を小さくすることが可能となる。ポリアルキレンオキサイドの数平均分子量が１０万未満であると崩壊性の付与が少なすぎて添加の効果がみられなくなり、１５万を超えたものを用いると崩壊性が悪化し、圧縮破壊強度が高くなり過ぎることがある。

ここでいうポリエチレンオキサイドは一種のポリエチレングリコールである。しかし上述の数平均分子量１０００〜３万のポリエチレングリコールはエチレングリコールにエチレンオキサイドを縮合開環重合させたものであるのに対し、ポリエチレンオキサイドはエチレンオキサイドを配位開環重合させたものであり、ポリエチレングリコールは次式（１）、ポリエチレンオキサイドは次式（２）であらわされるものである。

ＨＯ−（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−）_ｍＨ・・・（１）
ＨＯ〜（ＣＨ_２−ＣＨ_２−Ｏ−）_ｎ〜Ｈ・・・（２）

（式（１）中、ｍは２３〜６８２の整数を表し、式（２）中、ｎは２２７３〜３４０９の整数を表す。）

ステアリン酸（ａ−４）は、金型プレスの金型、ラバープレスの芯金との離型をスムーズにすることが可能となる。

本実施態様のセラミックス顆粒は、これらを適量組み合わせてバインダーとすることが重要であり、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対してポリビニルアルコール（ａ−２）の含有割合が２５〜３５重量部であり、かつ、ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）の含有割合が２５〜３５重量部であり、かつ、ステアリン酸（ａ−４）の含有割合が１５〜２５重量部であることが重要である。

アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対してポリビニルアルコール（ａ−２）の含有割合が３５重量部よりも多いと顆粒が固くなりすぎて、顆粒がうまく潰れずに密度の低い成形体が出来る可能性がある。また、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対してポリビニルアルコール（ａ−２）の含有割合が２５重量部より少ないと顆粒が柔らかくなりすぎて割れが発生したり、グリーン加工時の欠けが発生する可能性がある。より好ましくは、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対するポリビニルアルコール（ａ−２）の含有割合は、２５〜３０重量部である。

アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対してポリアルキレンオキサイド（ａ−３）の含有割合が３５重量部より多いと、粘着性を阻害してしまい、成形体の欠けが発生する場合がある。アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対してポリアルキレンオキサイド（ａ−３）の含有割合が２５重量部より少ないと可塑性の効果が少なくなり複雑な形状を成形できない場合がある。より好ましくは、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対してポリアルキレンオキサイド（ａ−３）の含有割合は、２５〜３０重量部である。

アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対してステアリン酸（ａ−４）の含有割合が２５重量部より多いと、粘着性を阻害してしまい、成形体の欠けが発生する場合がある。アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対してステアリン酸（ａ−４）の含有割合が１５重量部より少ないと離型性の効果が少なくなり複雑な形状を成形できない場合がある。より好ましくは、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対してステアリン酸（ａ−４）の含有割合は、１５〜２０重量部である。

有機成分（Ａ）がセラミックス粉体（Ｂ）の総表面積に対して３．２〜５．３ｍｇ／ｍ^２の割合で含有されていることが好ましい。有機成分の含有割合は、「含有割合＝有機物重量÷セラミックス粉体重量÷セラミックス粉体のＢＥＴ比表面積」の数式で求められる。ここで、有機物重量は、セラミックス顆粒を大気中８００℃で３ｈ焼成した際の焼成前後の重量の差として求めることができる。セラミックス粉体重量は、セラミックス顆粒を大気中８００℃で３ｈ焼成した際の焼成後重量として求めることができる。

セラミックス粉体のＢＥＴ比表面積は、セラミックス顆粒を大気中８００℃で３ｈ焼成した後のセラミックス粉体を用いてＪＩＳ−Ｒ１６２６「ファインセラミックス粉体の気体吸着ＢＥＴ法による比表面積の測定方法」に則り、ＢＥＴ１点法で求めることができる。バインダー等の有機成分の量は顆粒を形成している粒子の表面積に支配される。有機成分が３．２ｍｇ／ｍ^２を下回ると、成形工程の減圧の際や離型の際に割れることがある。またグリーン加工の際成形体のエッヂが欠けたり、割れたりする場合がある。５．３ｍｇ／ｍ^２を超えると、金型への付着が発生したり、脱脂割れが発生してくるため、脱脂時間を長くとる必要が生じてくる。また、グリーン加工の際、成形体の粘性が高すぎてうまく加工出来ない場合がある。また、成形体を放置している間に変形することがある。有機成分の含有割合は３．６〜４．５ｍｇ／ｍ^２がより好ましい。

本実施態様のセラミックス顆粒を構成するセラミックス粉体（Ｂ）の種類は特に限定しないが、緻密かつ高強度な性能を必要とするため酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、窒化珪素、炭化珪素、炭化タングステン、窒化チタン、ムライト、サイアロン、珪酸カルシウム、コーディエライト、スポジュメン、ゼオライト、ジルコン等についてそれぞれ単独または複合したものを用いることが好ましい。中でも汎用性の高い酸化アルミニウムや酸化ジルコニウムおよびその混合物を用いることがさらに好ましい。

特にセラミックス粉体（Ｂ）が酸化ジルコニウム（ｂ−１）および酸化イットリウム（ｂ−２）を含有し、かつ酸化ジルコニウム（ｂ−１）１００重量部に対する酸化イットリウム（ｂ−２）の含有割合が３〜１０重量部であることが好ましく、４〜８重量部であることがより好ましい。酸化イットリウム（ｂ−２）の含有割合が３〜１０重量部であれば、酸化ジルコニウム（ｂ−１）の高強度性、高靱性をより発現することができる。

本実施態様のセラミックス顆粒を構成するセラミックス粉体（Ｂ）の平均凝集径が０．１〜２μｍであることが好ましく、より好ましくは０．３〜１μｍである。この範囲であると、顆粒を構成したときに顆粒が密になり、圧縮破壊強度が高くなり過ぎることがなく、また焼結性が悪化し、顆粒の性質に関係なく焼結体内に空隙が多数存在してしまい、低焼結体密度になることもない。平均凝集径が０．１〜２μｍであることで、セラミックスとして焼結性に優れ、さらに有機成分を顆粒内に均一に分散すること及び、焼結体中の残留空隙を少なくすることができる。

次に本実施態様のセラミックス顆粒の製造方法について例を挙げて説明する。

本実施態様のセラミックス顆粒の製造方法は、アクリル共重合樹脂（ａ−１）、ポリビニルアルコール（ａ−２）、ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）およびステアリン酸（ａ−４）からなる有機成分（Ａ）およびセラミックス粉体（Ｂ）を含有するセラミックス顆粒の製造方法であって、セラミックス粉体（Ｂ）をスラリー化する工程と、該スラリー化されたセラミックス粉体（Ｂ）に有機成分（Ａ）を添加して攪拌しながら混合する工程と、該混合されたセラミックス粉体（Ｂ）および有機成分（Ａ）を造粒する工程とを有し、（Ａ）有機成分が、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対して２５〜３５重量部のポリビニルアルコール（ａ−２）と、２５〜３５重量部のポリアルキレンオキサイド（ａ−３）と、１５〜２５重量部のステアリン酸（ａ−４）のエマルジョンとを含有する。

まず、セラミックス粉体を湿式または乾式で粉砕し、水中で分散させてスラリー化する。湿式粉砕では、ビーズミルやアトライターなどのメディア媒体型攪拌法が好ましい。また乾式粉砕ではジェットミルや乾式アトライター等で粉砕・混合しボールミルや攪拌型分散混合機により水中に良く分散させることが好ましい。ここで、ＢＥＴ１点法により測定されるＢＥＴ比表面積が６〜１０ｍ^２／ｇ、好ましくは７〜９ｍ^２／ｇの範囲に入るように粉砕時間を調節する。

次に有機成分をアクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対して２５〜３５重量部のポリビニルアルコール（ａ−２）と、２５〜３５重量部のポリアルキレンオキサイド（ａ−３）と、１５〜２５重量部のステアリン酸（ａ−４）のエマルジョンとを添加する。この有機成分の割合が３．２〜５．３ｍｇ／ｍ^２となるようにスラリーに有機成分を添加して充分攪拌しながら混合することが好ましい。より好ましくは、有機成分の割合は３．６〜４．５ｍｇ／ｍ^２である。

次に、スラリーと有機成分を撹拌混合したものを、スプレードライヤーなどで噴霧乾燥法を用いて平均顆粒径１０〜９０μｍの造粒体とする。顆粒径の調整については、ディスク式の場合はディスクの回転数を調整し、二流体ノズル式については空気圧と供給量を調整することにより行う。また、スプレードライヤーの乾燥温度については、水分の残存によりセラミックス顆粒が形状を保持できれば良いが、水分残存率を０．１〜２重量部の範囲にするのが好ましく、通常７０℃〜１２０℃に設定すればよい。得られた顆粒から２００μｍ以上の顆粒や凝集物を篩で除き、磁石等で装置からの鉄の異物を除去してセラミックス顆粒を得る。

次に本実施態様のセラミックス成形体およびその製造方法について例を挙げて説明する。本実施態様のセラミックス成形体は、上述した本実施態様のセラミックス顆粒を成形してなり、本実施態様のセラミックス顆粒を成形用金型に充填する方法や円柱状ゴム型に充填し、９８〜３４３ＭＰａの圧力で加圧成形することにより得ることができる。このようにして得られるセラミックス成形体の密度は、２．９〜３．３ｇ／ｃｍ^３であり、成形体強度２．８〜５．７ＭＰａという高強度の成形体となる。

また、このようにして得られたセラミックス成形体は焼成し焼結体とすることができる。焼結条件は、用いているセラミックス粉末の種類によって異なる。例えば、酸化ジルコニウム粉末を用いている場合には、１３００〜１５００℃、１〜５時間とするのが好ましい。また、酸化アルミニウム粉末を用いている場合には、１５００〜１７００℃、１〜５時間とするのが好ましい。

次に実施例により本発明を具体的に説明する。ただし本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

実施例の各物性の測定および評価は以下のように行った。

（１）ＢＥＴ比表面積
ＢＥＴ比表面積の測定は、セラミックス顆粒を大気中で８００℃で３時間焼成したセラミックス粉体を用いてＪＩＳ−Ｒ１６２６「ファインセラミックス粉体の気体吸着ＢＥＴ法による比表面積の測定方法」に則り、ＢＥＴ１点法で行った。

（２）有機物量
セラミックス顆粒を大気中で８００℃で３時間焼成し、その前後の重量の差として求めた。

（３）セラミックス粉体重量
セラミックス顆粒を大気中８００℃で３ｈ焼成し、焼成後の重量として求めた。

（４）有機成分の含有割合
「有機物重量÷セラミックス粉体重量÷セラミックス粉体のＢＥＴ比表面積」の数式で求めた。

（５）平均凝集径
３００ｃｃのビーカーに電気伝導度５μＳ／ｃｍの純水２１０ｇ、有機性分添加前のスラリー９０ｇを入れ、良く攪拌した後、超音波発生機に１０分間かけて調製液を作製した。粒度分布計を用い、調製液の凝集粒子径を測定し、累積分布が５０％に相当する、いわゆるメジアン径を平均凝集粒径とした。粒度分布計としては堀場製作所製ＬＡ２００を用いた。

（６）平均顆粒径
田中化学機械（株）製篩振とう機Ｒ−２型を用い、標準篩いで測定した。累積分布が５０％に相当する、いわゆるメジアン径を平均顆粒径とした。

（７）ポリビニルアルコールの平均重合度測定
ＪＩＳＫ６７２６（１９９４年改正）のポリビニルアルコールの平均重合度の試験方法で測定した。

（８）アクリル共重合樹脂のガラス転移温度測定
ＪＩＳＫ７１２１（１９８７年制定）プラスチックの転移温度測定法の熱機械測定法（ＴＭＡ）で測定した。

（９）ポリエチレンオキサイドの数平均分子量測定
テトラヒドロフランを溶媒として溶解し、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法（ＧＰＣ）で測定した。

（１０）ＣＩＰ成形時の割れ、欠け
得られたセラミックス顆粒を内径３０ｃｍ×高さ３０ｃｍの円柱状ゴム型に充填し、ＣＩＰ法で設定圧力９８ＭＰａとし、設定圧力まで５分で昇圧し、３０秒保持した後、５秒で減圧した。本成形体を取り出したときに、成形体の割れや欠けの程度を目視で判定した。割れ・欠けの程度は成形体が内部から割れていたり、エッジ部分が上面より３ｃｍ以上欠けているものを×、それ以外を○とした。

（１１）グリーン加工性
得られたセラミックス顆粒を内径３０ｃｍ×高さ３０ｃｍの円柱状ゴム型に充填し、ＣＩＰ法で設定圧力９８ＭＰａとし、設定圧力まで５分で昇圧し、３０秒保持した後、５秒で減圧した。得られた成形体から直径１０ｃｍ×長さ２０ｃｍの円柱成形体を切り出し、旋盤において、切り込み０．５ｍｍで切削を繰り返し、５０回以内でエッヂが欠けたものを×、それ以上のものを○とした。実験は２回ずつ行い、平均値で判断した。

（１２）焼結相対密度
セラミックス粉末をＣＩＰ装置を用いて１ｔｏｎ／ｃｍ^２の条件で成形し、その成形体をφ２５×Ｌ２５ｍｍの円柱に加工し、所定の温度で２時間焼結した。焼結体の実測密度を理論密度で除して、それを百分率で表した値を焼結相対密度とした。ここでセラミックス焼結体の実測密度はアルキメデス法により測定した。また酸化ジルコニウム１００重量部に対し酸化イットリウムを５．７重量部の割合で含有する部分安定化ジルコニウム粉末の理論密度は、６．０８ｇ／ｃｍ^３とした。

（１３）曲げ強度
セラミックス粉末をＣＩＰ装置を用いて１ｔｏｎ／ｃｍ^２の条件で成形し、その成形体を所定の温度で２時間焼結した。焼結体から３×４×約４０ｍｍの試料片を切り出し、ＪＩＳ−Ｒ１６０１「ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法」に則り、３点曲げ強度を測定した。

（１４）成形体密度
得られたセラミックス顆粒を９８．３４３ＭＰａの圧力で、加圧成形し、セラミックス成形体（４８ｍｍ×６．５ｍｍ×５．４ｍｍ）を作製し、マイクロメータで寸法を測定し、電子天秤で重量を測定し計算した。

（１５）成形体強度
得られたセラミックス顆粒を９８．３４３ＭＰａの圧力で、加圧成形し、セラミックス成形体（４８ｍｍ×６．５ｍｍ×５．４ｍｍ）を作製し、成形体強度を万能試験機を用いてＪＩＳＲ１６０１に規定されている方法に従って測定した。

（実施例１）
セラミックス粉末として、酸化ジルコニウム１００重量部に対し酸化イットリウムを５．７重量部の割合で含有する部分安定化ジルコニウム粉末を湿式アトライターで２時間粉砕しスラリー化した。次に有機成分としてセラミックス粉末１００重量部に対して、以下の量を添加した。

ガラス転移温度がマイナス８℃のアクリル共重合樹脂：１．８重量部
平均重合度５００のポリビニルアルコール：０．５重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）
数平均分子量１０万のポリエチレンオキサイド：０．５重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）
ステアリン酸エマルジョン：０．４重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２３重量部）

本スラリーをスプレードライヤーにて乾燥温度１００℃で噴霧乾燥し、篩い、脱鉄を行うことにより、実施例１のセラミックス顆粒を得た。

本顆粒を上述した方法で成形体密度、成形体強度を測定し、ＣＩＰ法で成形し割れを確認し、グリーン加工性を評価した。また設定温度１４００℃で２時間焼結して焼結体を作製し、焼結相対密度、曲げ強度を測定した。結果を表１に示す。

（実施例２）
セラミックス粉末として、酸化ジルコニウム１００重量部に対し酸化イットリウムを５．７重量部の割合で含有する部分安定化ジルコニウム粉末を湿式アトライターで２時間粉砕しスラリー化した。次に有機成分としてセラミックス粉末１００重量部に対して、以下の量を添加した。

ガラス転移温度がマイナス８℃のアクリル共重合樹脂：２．５重量部
平均重合度５００のポリビニルアルコール：０．７重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）
数平均分子量１０万のポリエチレンオキサイド：０．７重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）
ステアリン酸エマルジョン：０．５５重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２２重量部）

本スラリーをスプレードライヤーにて乾燥温度１００℃で噴霧乾燥し、篩い、脱鉄を行うことにより、実施例２のセラミックス顆粒を得た。

（実施例３）
９９．９％の高純度酸化アルミニウム粉末を湿式アトライターで２時間粉砕しスラリー化した。次に有機成分としてセラミックス粉末１００重量部に対して、以下の量を添加した。

本スラリーをスプレードライヤーにて乾燥温度１００℃で噴霧乾燥し、篩い、脱鉄を行うことにより、実施例３の顆粒を得た。

本顆粒を上述した方法で成形体密度、成形体強度を測定し、ＣＩＰ法で成形し割れを確認し、グリーン加工性を評価した。また設定温度１６００℃で２時間焼結して焼結体を作製し、焼結相対密度、曲げ強度を測定した。結果を表１に示す。

（実施例４）
セラミックス粉末として、酸化ジルコニウム１００重量部に対し酸化イットリウムを５．７重量部の割合で含有する部分安定化ジルコニウム粉末を湿式アトライターで１時間粉砕しスラリー化した。次に有機成分としてセラミックス粉末１００重量部に対して、以下の量を添加した。

ガラス転移温度がマイナス８℃のアクリル共重合樹脂：１．３重量部
平均重合度５００のポリビニルアルコール：０．３５重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）
数平均分子量１０万のポリエチレンオキサイド：０．３５重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）
ステアリン酸エマルジョン：０．３重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２３重量部）

本スラリーをスプレードライヤーにて乾燥温度１００℃で噴霧乾燥し、篩い、脱鉄を行うことにより、実施例４のセラミックス顆粒を得た。

（実施例５）
セラミックス粉末として、酸化ジルコニウム１００重量部に対し酸化イットリウムを５．７重量部の割合で含有する部分安定化ジルコニウム粉末を湿式アトライターで２時間粉砕しスラリー化した。次に有機成分としてセラミックス粉末１００重量部に対して、以下の量を添加した。

ガラス転移温度がマイナス８℃のアクリル共重合樹脂：１．８重量部
平均重合度５００のポリビニルアルコール：０．５重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）
数平均分子量１０万のポリエチレンオキサイド：０．５重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）
ステアリン酸エマルジョン：０．３重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して１６重量部）

本スラリーをスプレードライヤーにて乾燥温度１００℃で噴霧乾燥し、篩い、脱鉄を行うことにより、実施例５のセラミックス顆粒を得た。

（比較例１）
セラミックス粉末として、酸化ジルコニウム１００重量部に対し酸化イットリウムを５．７重量部の割合で含有する部分安定化ジルコニウム粉末を湿式アトライターで２時間粉砕しスラリー化した。次に有機成分としてセラミックス粉末１００重量部に対して、以下の量を添加した。

ガラス転移温度がマイナス８℃のアクリル共重合樹脂：１．８重量部
平均重合度５００のポリビニルアルコール：０．５重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）
数平均分子量１０万のポリエチレンオキサイド：０．５重量部（アクリル共重合樹脂１００重量部に対して２８重量部）

本スラリーをスプレードライヤーにて乾燥温度１００℃で噴霧乾燥し、篩い、脱鉄を行うことにより、比較例１のセラミックス顆粒を得た。

（比較例２）
セラミックス粉末として、酸化ジルコニウム１００重量部に対し酸化イットリウムを５．７重量部の割合で含有する部分安定化ジルコニウム粉末を湿式アトライターで２時間粉砕しスラリー化した。次に有機成分としてセラミックス粉末１００重量部に対して、以下の量を添加した。

本スラリーをスプレードライヤーにて乾燥温度１００℃で噴霧乾燥し、篩い、脱鉄を行うことにより、比較例２のセラミックス顆粒を得た。

本発明のセラミックス顆粒およびセラミックス顆粒の製造方法は、高密度、高強度を必要とするセラミックス成形体をプレス成形、グリーン加工にて製造するプロセスに利用することができる。

Claims

アクリル共重合樹脂（ａ−１）、ポリビニルアルコール（ａ−２）、ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）およびステアリン酸（ａ−４）からなる有機成分（Ａ）とセラミックス粉体（Ｂ）とを含有するセラミックス顆粒であって、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対して２５〜３５重量部のポリビニルアルコール（ａ−２）と、２５〜３５重量部のポリアルキレンオキサイド（ａ−３）と、１５〜２５重量部のステアリン酸（ａ−４）とを含有することを特徴とするセラミックス顆粒。
セラミックス粉体（Ｂ）の総表面積に対して３．２〜５．３ｍｇ／ｍ^２の割合で有機成分（Ａ）を含有する、請求項１に記載のセラミックス顆粒。
セラミックス粉体（Ｂ）が酸化ジルコニウム（ｂ−１）および酸化イットリウム（ｂ−２）からなり、酸化ジルコニウム（ｂ−１）１００重量部に対して３〜１０重量部の酸化イットリウム（ｂ−２）を含有する、請求項１または２に記載のセラミックス顆粒。
アクリル共重合樹脂（ａ−１）、ポリビニルアルコール（ａ−２）、ポリアルキレンオキサイド（ａ−３）およびステアリン酸（ａ−４）からなる有機成分（Ａ）とセラミックス粉体（Ｂ）とを含有するセラミックス顆粒の製造方法であって、セラミックス粉体（Ｂ）をスラリー化する工程と、該スラリー化されたセラミックス粉体（Ｂ）に有機成分（Ａ）を添加して攪拌しながら混合する工程と、該混合されたセラミックス粉体（Ｂ）および有機成分（Ａ）を造粒する工程とを有し、有機成分（Ａ）が、アクリル共重合樹脂（ａ−１）１００重量部に対して２５〜３５重量部のポリビニルアルコール（ａ−２）と、２５〜３５重量部のポリアルキレンオキサイド（ａ−３）と、１５〜２５重量部のステアリン酸（ａ−４）のエマルジョンとを含有することを特徴とするセラミックス顆粒の製造方法。
セラミックス粉体（Ｂ）のＢＥＴ比表面積が６〜１０ｍ^２／ｇである、請求項４に記載のセラミックス顆粒の製造方法。
請求項１〜３のいずれかに記載のセラミックス顆粒を成形してなるセラミックス成形体。