KR960011343B1 - 무기 분말의 플라스틱 조성물 및 이의 소결체 - Google Patents

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Description

무기 분말의 플라스틱 조성물 및 이의 소결체

본 발명은 무기 분말의 플라스틱 조성물 및 이의 소결체(sinterde bodises)에 관 한 것이며, 또한 그 자체로는 거의 가소성이 없는 무기 분말의 소결체를 제조하는 방법에 관한 것이다.

무기 플라스틱 물질을 성형하는 통상적인 방법으로는, 플라스틱 점토-물 혼합물을 물래(potter's wheel)를 사용하여 성형시키는 방법이 공지되어 있으며, 최근에는 성형다이를 사용하는 많은 다른방법들이 실질적으로 사용되고 있다. 점토-물 혼합물은 특성면에서 공지된 플라스틱이며, 플라스틱 성형법에 의해 용이하게 성형할 수 있다.

그러나 최근에 여러분야에서 그 사용성이 점차 증대되고 있는 알루미나 또는 질코니아 같은 공업용 세라믹 분말들은 거의 가소성이 없기 때문에 그들 자체만으로 성형시킬 수 없다.

일반적으로 무기분말은 여기에 힘을 가하면 변형되는 협의의 가소성을 갖는 필요가 있을뿐 아니라. 이 무기 분말은 플라스틱성형 되기위한 광의의 가소성도 갖을 필요가 있다. 즉, 상기 무기 분말은 다이 헤드를 통해 부드럽게 압출되며, 압출된 소체는 건조시까지 그 형태 및 형상을 유지하여야하고, 건조된 소체는 충분한 취급 강도를 갖고 있어야 한다. 천연적으로 점토-물 혼합물은 이러한 가소성을 갖고 있지만 공업용 세라믹 분말들은 실지로 그 같은 가소성을 거의 갖지 않으며, 따라서 이들 자체만으로 플라스틱-성형 시키는 것은 불가능하다.

공업용 세라믹 분말은 해교제, 결합제, 윤활유, 가소제 등과 같은 유기물질을 물 존재하에서 Ceramics, Vol. 22, No.5, pp 385∼392(1987)에 기술된 방법대로 혼합 및 교반함으로써 가소성을 부여할 수 있다는 것은 이미 공지된 사실이다. 예를 들면, 아크릴산의 단일 중합체 또는 공중합체 또는 그들의 염과 같은 고분자량 전해질들이 해교제로 사용되며, 폴리비날 알코올 같은 수용성 중합체가 결합제로 사용되고 왁스 또는 스테아르산 같은 유탁액인 윤활제로 사용된다. 예를 들면 글리세린, 폴리에틸렌 글리콜등이 물을 기제로 하는 공업용 세라믹 분말로 구성된 플라스틱 조성물을 제조하기 위해 가소제로 사용되는 반면, 프탈산 에스테르등은 유분기제(oil base)플라스틱 조성물을 제조하기 위한 가소제로 사용된다. 그러나 이들 종래 방법에서는, 공업용 세라믹 분말의 플라스틱 조성물을 제조하기 위해 다량의 유기물질을 사용할 필요가 있으며, 예를 들면 이 유기물질은 압출성형에 적합한 플라스틱 조성물을 제조하기 위해, 상기 분말에 대해 약 5∼20중량%의 양으로 사용된다.

공업용 세라믹 분말 소결체의 중요한 응용분야로는 고도의 입체적(deminsional) 정확성을 요구하는 전자 또는 기계부품의 제조분야가 해당되며, 이러한 엄밀성으로 인해 이 분야의 부품들은 통상 사출성형으로 제조된다. 공업용 세라믹 분말을 사출성형함에 있어서는 압출성형에서 보다 더 많은 양의 유기물질이 사용된다. 더 상세히는 이 분말들을 분말에 대해 약 10∼30중량% 정도의 유기물질과 혼합한다. 예를 들면 사용되는 유기물질로는 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 셀룰로오즈 아세테이트, 아크릴계 수지 또는 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 같은 열가소성 수지 결합제, 프탈산 에스테르 같은 가소제 및 스테아르산 같은 윤환제가 포함된다. 이 혼합물을 가열하고 교반하여, 유분기제의 플라스틱 조성물을 얻고, 이를 열가소성 수지에서와 동일한 방법으로 사출 성형시킨다.

상술된 종래 방법에 의해 가소성을 갖는 공업용 세라믹 분말을 제공할 수 있으나, 분말이 다량의 여러가지 유기물질과 혼합되기 때문에 성형된 제품 또는 주형(molds)은 소결전에 탈왁싱시켜여만 한다. 탈왁싱은 유기물질이 분해되는 약 500℃의 온도까지 상기 주형을 서서히 가열하여, 탈왁스시켜야만 하므로 생산성이 매우 낮다. 또한 주형은 소결중에 현저하게 수축되므로, 종래 방법에 의해 공업용 세라믹 분말에 가소성을 부여할 때는 고도의 입체적 정확성을 갖는 소결체를 제조하는 것이 매우 어렵다.

종래 방법에서의 또다른 불리한 점은 사용되는 각각의 분말의 종류에 따라 사용되는 유기물질을 다수의 물질중에서 적절하게 선택할 필요가 있다는 것이며, 이로 인해 최적의 플라스틱 조성물을 제조하는 것이 어렵다는 것이다.

본 발명자는 무기분말, 특히 공업용 세라믹 분말의 가소성형에 있어서 종래 기술분야가 안고 있는 상술한 문제점을 해결하기 위해 광범위한 연구를 실시한 결과, 물과 함께 상기 분말에 소량의 특정 폴리사카라이드 그룹을 첨가함으로써 가소성 분말을 제조할 수 있으며, 이 수성 플라스틱 조성물을 소결시켜 용이하게 높은 기계적 강도와 입체적 정확성을 갖는 소결체를 제공할 수 있음을 발견했다.

따라서 본 발명의 목적은 그 자체로서는 거의 가소성이 없는 무기분말의 수성 플라스틱 조성물을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 실지로 가소성이 없는 무기분말로 구성된 소결체의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또다른 목적은 실지로 가소성이 없는 무기분말의 소결체를 제공하는 것이다.

본 발명에 의해 실지로 가소성이 없는 무기분말 및 폴리 사카라이드를 함유하는 무기분말의 수성 플라스틱 조성물이 제공된다.

본 발명에 의해, 또한 실지로 가소성이 없는 무기분말로 구성된 소결체의 제조방법이 제공되는데 ; 즉 플라스틱 조성물을 제공하기에 충분한 양의 물 존재하에 폴리사카라이드와 무기분말을 혼합 교반하고, 얻어진 플라스틱 조성물을 성형한 후, 이를 건조 소결시킨다.

실지로 가소성이 없는 무기분말이란 본 명세서에서 전술한 바와 같이 광범위한 의미뿐 아니라 협소한 의미의 가소성을 갖고 있지 않은 무기분말을 포함하는 의미로서, 예를 들면 알루미나, 질코니아, 티타니아, 실리카, 마그네시아, 페라이트, 바륨 티타네이트 및 합성 코르디어라이트 같은 무기산화물; 실리콘 카르바이드, 보론 카르바이드 또는 텅스텐 카르바이드 같은 무기 카르바이드; 실리콘 니트라이드, 알루미늄 니트라이드, 또한 보론 니트라이드 같은 무기 니트라이드; 질코니움 보라이드 또는 티타늄 보라이드 같은 무기 보라이드; 및 카올리나이트, 천연 카올린, 탈크, 세피오라이트, 합성점토 또는 히드록시 아파타이트 등이 해당된다. 이들 무기분말은 단일 또는 이종 이상의 혼합물로 사용될 수도 있으나, 가능한한 적은 입경을 가지는 것이 바람직하며, 약 1미크론 이하의 입경(입자크기)를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 폴리사카라이드는 천연에서 유래된 것으로 미생물, 식물 또는 동물에서 유래된 것이 포함된다.

본 명세서에서 천연 유래 폴리사카라이드라는 용어는 가장 일반적인 의미이며, 이 천연유래의 폴리사카라이드를 에스테르화 같은 화학 처리에 의하여 얻어진 반합성 폴리사카라이드는 본원의 천연유래 폴리사카라이드에 포함되지 않는다. 이러한 점에서 카르복시메틸 셀룰로오즈는 본 명세서에서 천연 유래의 폴리사카라이드 내에 포함되지 않는다. 그러나 천연 유래의 폴리사카라이드를 얻기 위해 사용되는 화학적 방법 또는 처리방법은 상술된 화학적 처리방법에 포함되지 않으며, 예를 들면 미생물 유래의 폴리사카라이드를 얻기 위해 배양 브로쓰를 알카리 및 중화처리하거나 또는 식물 유래의 다양한 폴리사카라이드를 얻기 위해 추출법을 사용하는 것들은 반합성 폴리사카라이드를 얻기 위한 처리법에 해당되지 않는다. 예를 들면 커드란(curdlan)을 얻기 위해 배양브로쓰를 알카리 처리 또는 중화처리하는 방법은 반-합성 폴리사카라이드를 제조하기 위한 처리법에 포함되는 것은 아니다.

한편, 천연 유래의 폴리사카라이드를 에스테르화 또는 암모늄염 형성화하는 방법은 에스테르 또는 암모늄염 구조를 갖지 않는 천연 유래의 폴리사카라이드를 얻기 위한 화학적 처리 방법이다. 그러나, 천연 펙트산은 그 내부에 메틸 에스테르 구조를 가지므로 본 명세서에서 지칭하는 천연 유래의 폴리사카라이드이다.

본 발명에 사용되는 미생물 유래의 폴리사카라이드는 예를 들면 덱스크란, 젤란검, 산탄검, 커드란(curdlan) 및 풀루란(pullulan)이 있다.

식물 류래의 폴리사카라이드로는 펙틴 또는 아라비노갈락탄 같은 추출 폴리사카라이드; 구아, 로커스트 빈검, 타라검 또는 타마린드 시이드 검 같은 시이드 폴리사카라이드; 알긴산 같은 갈조류 폴리사카라이드; 크실란 같은 구조 폴리사카라이드; 콘잭 만난 같은 저장 폴리 사카라이드 등이 있다. 또한 본 발명에 사용되는 동물 유래의 폴리사카라이드는 치토산 같은 구조 폴리사카라이드 및 히아루론 산 또는 콘드로이틴 설페이트 같은 뮤코폴리사카라이드 등이 있다.

상술한 천연 유래의 폴리사카라이드는 보습력이 있는 것으로 알려져 있다. 사용되는 폴리사카라이드의 보습성은 실지로 비가소성인 무기분말에 가소성을 부여하기 위해 필요한 요건중 하나인다.

상술한 여러 폴리사카라이드중 본 발명에 사용되는 바람직한 폴리사카라이는 덱스트란, 커드란, 풀루란 등과 같은 미생물 폴리사카라이드이며 식물 유래의 폴리사카라이드 중에서 구아 또는 로커스트 빈 검 같은 시드 폴리사카라이드, 크실란 같은 구조 폴리사카라이드 및 콘잭 만난 같은 저장 폴리사카라이드가 바람직한 폴리사카라이드 이다. 이들 폴리사카라이드를 소량 사용함으로써 비가소성 무기분말의 플라스틱이 제조된다.

본 발명에 사용되는 가장 바람직한 폴리사카라이드는 커드란, 풀루란등과 같은 미생물 유래의 글루칸들이며, 커드란은 이들중 바람직한 것인데, 그 이유는 커드란이 비가소성 무기분말에 높은 가소성을 부여하기 때문이며, 이로부터 제조된 소결체는 특히 높은 기계적 강도를 갖기 때문이다.

커드란은 주로 β-1,3-글루코즈 결합을 포함하는 폴리사카라이드며 가열시 겔을 형성한다. 커드란을 알카리게네스(Alkaligenes) 또는 아그로박테리움(Agrobacterium) 미생물, 특히 상세히는 알카리게네스 패칼리스 바믹소제네스(Alkaligenes faecalis var myxogenes)10C3K (Agricultural Biological Chemistry, Vol. 30, p. 196(1966), 이의 돌연변이체 NTK-u(IFO 13140)(일본 특허공고 제48-32673호) 또는 아그로 박테리움 라이오박터(Agrobacrerium radiobacter)(IFO 13127) 또는 그것의 돌연변이체(IFO 12126)(일본 특허공고 제48-32674)에 의해 제조될 수 있다.

커드란은 상술한 대로 미생물에 의해 생상되는 폴리사카라이드이며 비정제 상태 또는 고도로 정제된 상태로 다른 콜리사카라이드와 동일하게 사용된다.

실지로 본 발명의 비가소성인 무기분말로 구성된 수성 플라스틱 조성물은 사용되는 분말에 대해 약 0.1∼10중량% 바람직하게는 약 0.5~5중량%의 양으로 상술한 바와 같이 천연 유래의 폴리 사카라이드 최소한 일종을 포함한다.

본 발명에서는 최종 플라스틱 조성물이 높은 가소성을 갖으며 높은 기계적 강도의 소결체를 생산하도록 하기 위해 폴리사카라이드와 함께 성형 보조제를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직한 성형 보조제는 예를 들면 셀룰로즈계 화합물, 폴리히드릭 화합물 및 폴리비닐 화합물이 있다.

더욱 상세히, 셀룰로즈계 화합물로는 메틸 셀룰로즈, 에틸 셀룰로즈, 카르복시메틸 셀룰로즈, 소듐 카르복시메틸 셀룰로즈, 히드록시 에틸 셀룰로즈 및 히드록시 프로필 셀룰로즈가 해당된다. 사용되는 폴리히드릭 화합물은 예를 들면 글리세린; 에틸린 글리콜, 프로필렌 글리콜 또는 1,3-부틸렌 글리콜과 같은 알킬렌 글리콜; 및 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜 같은 폴리알킬렌 글리콜이 해당된다. 여러종류의 폴리비닐 화합물도 보조제로 유용하며, 예를 들면 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리아크릴산 수지, 폴리아크릴산 염 수지, 즉 폴리암모늄 아크릴레이트, 아크릴 산-말레산 공중합체 또는 그들의 암모늄 염등이 사용될 수 이다. 폴리아크릴산 수지는 가교 결합된 것일 수도 있다. 상술한 것 이외에 여러가지 화합물이 성형 보조제로 사용될 수 있는데, 예를 들면 카르복시메틸 스타치는 본 발명에 사용될 수 있는 보조제중 일종이다. 보조제는 단독 사용되거나 또는 이종 또는 그 이상의 혼합물로 사용될 수 있으며, 통상 사용되는 무기분말 100중량에 대해 약 0.1∼10중량부, 바람직하기로는 0.5∼5중량부의 양으로 포함될 수 있다.

본 발명의 무기분말로 구성된 수성 플라스틱 조성물은 무기 분말을 사용하여 플라스틱 조성물을 제조하는 통상의 방법과 동일한 방법으로 제조될 수 있다. 예로써 전술한 바와 같이 폴리사카라이드 일종 또는 그 이상을 바람직하다면 성형보조제와 함께 둘 모두 분말상태 또는 물 또는 메탄올 또는 에탄올 같은 수용성 유기용매내에 용액 또는 분산액 상태로 상기 분말에 첨가하고 그후 함께 완전히 혼합했다. 이 혼합물에 적절한 양의 물을 가해 교반하여 본 발명에 의한 수성 플라스틱 조성물을 제공한다. 본 발명의 플라스틱 조성물을 제조하는 방법은 상기 예시된 것으로 제한되지 않으나 폴리사카라이드 및 보조제는 무기분말에 별도로 첨가시킬 수도 있다.

본 발명의 플라스틱 조성물은 습윤제 또는 폴리에틸렌 글리콜 알킬에테르 같은 계면활성제 또는 아연 스테아레이트, 알루미늄 스테아레이트 또는 마그네슘 스테아레이트 같은 윤활제를 또한 포함할 수 있다.

본 발명의 소결체는 상술한 플라스틱 조성물은 그린몰드로 성형시켜 얻어지는데 예를 들면, 압축성형하고 얻어진 몰드를 건조시킨 뒤 이 몰드를 고온에서 소결시킴으로써 산출된다. 소결온도는 사용되는 각각의 무기분말의 종류에 따라 선택된다.

본 발명의 플라스틱 조성물은 무기분말로 구성된 종래의 플라스틱 조성물에서 보다 훨씬 적은양의 유기물질을 포함하므로 그 수축정도는 적게하면서 훨씬 큰 온도상승 속도로 소결시킬 수 있으며 따라서 더 높은 생산성을 얻을 수 있다. 또한 이렇게 제조된 소결체는 더 높은 기계적 강도와 디멘젼 정확성을 갖고 있다.

본 발명은 이하 실시예를 참고로 상세히 예시되며, 이들 실시예는 단지 본 발명을 설명하기 위함일 뿐 본 발명을 제한하려는 것은 아니다.

점토-물 혼합물의 가소성은 점토 입자 표면 및 그 주변의 물간의 상호 인력에 의해 형성된 수소결합으로 결정되는데, 즉 점토 입자의 표면에 결합된 물(결합수)의 양 및 부착강도로 정의되며, 일반적으로 이값이 플라스틱 조성물의 가소성 측정치로 유용한 특징적인 값으로 인정되고 있다.

특징적인 값 CV는 다음과 같이 정의된다;

상기 식에서 W₄₀및 W₁₀₀은 각각 40℃와 100℃의 건조온도에서 점토-물 혼합물의 중량을 의미하는데 이들온도에서 페퍼코룬(Pfefferkorn) 방법에 의해 측정된 가소성 변형 비율 Ho/H는 3.3을 나타내며, W_RT는 실온에서 점토-물 혼합물의 중량이다(Y. Shibazaki, Clay Science, Vol. 24, No. 2. pp 47∼55(1984)).

하기 실시예에서, 무기분말로 구성된 플라스틱 조성물의 CV는 상기의 방법에 준한 간단한 방법으로 측정했다. 소정량의 플라스틱 조성물(W_RT)은 40℃에서 3일 내지 4일 동안 건조시키고 (W₄₀), 그후 플라스틱 조성물을 100℃에서 하루 또는 그 이상 가열하여 일정중량(W₁₀₀)에 도달하게 했다.

CV는 다음과 같이 계산했다 :

실시예 1

표 1에 제시한 폴리사카라이드를 50g의 고순도 알루미나 분말(99.99% 순도, BET 비 표면적 14m2/g, 평균 입자 크기 0.22미크론)에 가하여 완전히 혼합시켰다. 이 혼합물에 증류수 20g을 가하고 교반하여 균질한 수성 혼합물을 얻었다. 이 혼합물을 합성수지 엔벨로프내에 밀봉하고 하룻동안 40℃의 항온조 내에서 방치했다. 그 후 상기 엔벨로프를 항온조 밖으로 꺼내어, 혼합물을 밀봉시킨 엔벨로트내에서 교반한뒤 하루동안 숙성시켜 플라스틱 조성물을 얻었다. 이 플라스틱 조성물의 CV는 표 1에 수록하였다.

비교를 위해, 폴리에틸렌 글리콜을 폴리사카라이드 대신 상술한 동일한 알루미나 분말에 첨가하여 상술한 것과 동일한 방법으로 플라스틱 조성물을 제조했다. 또다른 플라스틱 조성물은 폴리사카라이드를 사용하지 않고 각각 상술한 동일한 알루미나와 이가기부시(Iga-Kibushi)점토를 사용해서 제조했다. 이들 플라스틱 조성물의 CV를 표 1에 제시했다.

주 *) 평균 분자량 600

실시예 2

용이하게 소결되며 낮은 소다 함량을 갖는 알루미나 AES-11(순도 99.5%, BET 비 표면적 6∼7m2/g, 평균 입자크기 0.4∼0.5미크론, Sumitomo kagaku kogyo k.k., 일본국)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 상기 알루미나로 구성된 플라스틱 조성물을 제조했다. 비교를 위해, 폴리사카 라이드 없이 플라스틱 물질을 제조했다. 이들 플라스틱 조성물의 CV를 표 2에 제시했다.

실시예 3

표 3에 도시한 폴리사카라이드를 부분적으로 안정화된 질코니아(질코니아 94.6%, 4.7%의 이트리움 옥사이드, BET비 표면적 7.5m2/g, 평균 입자크기 0.55미크론) 50g을 가하고 완전히 혼합한 뒤, 이 혼합물을 실시예 1과 동일한 방법을 사용하여 플라스틱 조성물로 제조했다. 얻어진 플라스틱 조성물의 CV를, 폴리사카라이드 없이 제조한 부분적으로 안정화시킨 질코니아만으로 구성된 플라스틱 조성물의 CV와 함께 표 3에 제시하였다.

실시예 4

표 4에 제시한 폴리사카라이드를 뉴질랜드 카올린 50g에 첨가하고, 이들을 완전히 혼합한 후, 이 혼합물을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 플라스틱 조성물로 제조했다. 얻어진 플라스틱 조성물의 CV는 폴리사카라이드를 사용하지 않고 뉴질랜드 카올린 만으로 제조한 플라스틱 조성물의 CV와 함께 표 4에 제시했다. 뉴질랜드 카올린 자체는 표에서 나타낸대로 약간의 가소성을 갖도 있지만 폴리사카라이드와의 혼합물이 더 큰 가소성을 갖는다는 것이 밝혀졌다.

표에서 명백히 알 수 있는 바와 같이, 무기분말과 소량의 폴리 사카라이드로 구성된 수성 플라스틱 조성물은 본 발명에 의해 높은 가소성을 갖고 있다.

실시예 5

커드란, 풀루란 또는 그들의 혼합물을 성형 보조제와 함께 표 5에 도시한 무기분말에 가하고, 이 혼합물을 완전히 혼합한 뒤 500㎖ 용량의 트윈 스크류 교반기를 사용하여 30분 동안 물과 함께 교반하여 플라스틱 조성물을 얻었다. 사용되는 메틸 셀룰로오즈는 그의 2중량% 수용액이 20℃에서 400센티포이즈의 점도를 갖도록 제조한 것이며 사용되는 폴리에틸렌 글리콜은 평균 분자량이 약 6000인 것이었다.

이렇게 얻어진 플라스틱 조성물은 유량 시험기(모델 CFT-50, k.k. Shimadzu Seisakusho, 일본국)에 투입하고, 10∼300kgf의 압력을 사용하여 1㎜ 직경을 코드상태로 압축시켜 상기 플라스틱 조성물의 압출 성형성을 평가했다; 길이가 1m 이상인 코드가 연속적으로 얻어지면 우수한 것이며; 길이가 약 1m의 코드가 얻어지면 양호한 것이고; 짧게 끊어진 코드가 얻어지면 양호하지 못한 것이다.

이 결과를 표 5에 제시하였다.

주) : 1) 중량으로, CUD는 커드란; MC는 메틸 셀룰로오즈; PEG는 폴리에틸렌 글리콜; PULL은 풀루란.

2) 무기분말 100중량부에 대한 중량부.

3) 상표명.

실시예 6

하기에 기술한 플라스틱 조성물은 제조하여, 물래를 사용해 찻잔형태 등으로 성형하고, 건조시킨 뒤 통상의 방법으로 베이킹하여 해당 플라스틱 조성물의 성형성을 평가했다. 사용되는 메틸 셀룰로오즈 및 폴리에틸렌 글리콜은 전술한 것과 동일한 것이다.

알루미나의 플라스틱 조성물

알루미나 AES-11 100부

커드란 1.14

메틸 셀룰로오즈 0.57

폴리에틸렌 글리콜 0.29

물 30

코르디어라이트의 플라스틱 조성물

코르디어라이트 100부

커드란 2.29

메틸 셀룰로오즈 1.14

폴리에틸렌 글리콜 0.57

물 47.5

뉴질랜드 카올린의 플라스틱 조성물

뉴질랜드 카올린 100부

커드란 1.00

메틸 셀룰로오즈 0.50

폴리에틸렌 글리콜 0.25

물 45

질코니아의 플라스틱 조성물

질코니아 100부

커드란 2.00

메틸 셀룰로오즈 0.50

폴리에틸렌 글리콜 0.50

물 36

상기 알루미나의 플라스틱 조성물은 우수한 성형성을 보유함이 밝혀졌으며 술병과 같은 병류의 용기뿐 아니라 찻잔을 제공할 수 있었다. 뉴질랜드 카올린의 플라스틱 조성물은 더욱 우수한 성형성을 갖으며, Seto-kibushi 점토를 성형시키는 방법과 동일한 방법으로 물래를 사용하여 성형시킬 수 있었다. 즉 뉴질랜드 카올린의 플라스틱 조성물은 성형성에서 천연의 양질점토-물 혼합물에 비견될 수 있다. 또한 코트디어라이트도 성형성에서 알루미나의 플라스틱 조성물과 유사한 플라스틱 조성물을 제공한다. 질코니아의 플라스틱 조성물은 상숭한 것중 최소의 성형성을 나타내지만 찻잔으로 용이하게 성형된다.

참고예 1

(커드란(A)의 제조 및 정제)

일본국 특허공고 제48-32673에 기술된 방법에 따라, 배양 브로쓰를 알카리로 처리하고, 원심분리한 후, 산으로 중화시켜 커드란 용액을 제공했다. 이 용액을 탈염 처리하고 농축하여 커드란(A)를 제공했다.

(커드란(B)의 제조 및 정제)

상술한 커드란 용액을 탈염, 농축하고 동결 건조시킨 후 피쉬 마쇄기(fish mill)를 사용하여 마쇄해서 커드란(B)를 제공했다.

(커드란(C)의 제조 및 정제)

전술한 배양 브로쓰를 탈염시키고 농축한 뒤 동결 건조시켜 마쇄해서 커드란(C)를 제공했다.

실시예 7

알루미나 AES-11 분말을 폴리사카라이드 및 임의로 성형 보조제와 함께 혼합하고 감압하에 트윈 스크류 압출기로 30분 동안 교반하여 알루미나의 플라스틱 조성물을 제공했다.

이 플라스틱 조성물을 각각 길이가 50㎜이고 직경이 각각 3㎜와 5㎜인 스틱상태로 유량 시험기를 사용하여 200kgf 압력으로 압축시켰다. 상기 스틱들을 실온에서 24시간, 40℃에서 24시간 그리고 115℃에서 24시간 동안 건조시켰다.

건조시킨 몰드를 실온에서 800℃로 3℃/분의 비율로 전기오분내에서 가열시킨 후 800℃에서 1600℃로 2℃/분의 속도로 가열시키고, 그후 3시간동안 800℃를 유지한 뒤 오븐내에서 실온으로 방치했다.

이렇게 얻어진 알루미나 소결체에서 3지점에서의 만곡강도를 오토그래프(모델 AG-1000, k.k. Shimadzu Seisakusho. 일본국)를 사용하여 스팬길이 20㎜와 크로스 헤드 속도 0.5㎜/분에서 측정했다. 결과를 표 6에 제시하였다. 3지점의 만곡 강도는 다음 방정식으로 얻을 수 있다 :

σ=8PL/πd

상기 식에서 P는 최대 파열강도(kgf), L은 한쌍의 지지체간의 거리이며 d는 시험 표본의 직경(㎜)이다.

비교를 위해, 시판되고 있는 결합제 4g을 알루미나 AES-11 분말 400g에 가하여 플라스틱 조성물을 제공하고, 상술한 것과 동일한 방법으로 소결시켜 표 6에 나타낸 만곡강도를 갖는 소결체를 제조했다.

주) : 1) 중량으로, PA는 펙트산; CUD는 커드란; MC는 메틸 셀룰로오즈; PEG는 폴리에틸렌글리콜, PULL은 풀루란.

2) 무기분말 100중량부에 대한 중량부.

3) 3지점 만곡 강도.

4) 압출성형용의 시판 결합제를 사용했다. Yuken Kogyo K.K. (일본국)제품 Cerander YB81.

실시예 8

커드린 (A) 0.1kg을 알루미나 AES-11, 5kg(알루미나 100중량부에 대해 커드란 (A) 2중량부)에 가하여 완전히 건식 혼합하고, 정제수 1.25kg(알루미나 100중량부에 대해 25중량부)을 혼합물에 가한 후, 15분동안 트윈 스크류 압출기로 교반하여 알루미나의 플라스틱 조성물을 제공했다.

이 플라스틱 조성물을 스크류 압출기를 사용해 8㎜ 직경과 60㎜ 길이의 스틱으로 연속 압출시켰다. 이 스틱을 24시간동안 실온에서 건조시키고 24시간 동안 115℃에서 건조시켰다.

건조된 스틱을 전기오븐 내에서, 실온에서 800℃로 3℃/분의 비율로 가열한 뒤 이 온도에서 3시간동안 유지시키고 1550℃로 2℃/분의 비율로 가열하고 이 온도에서 3신간동안 유지시킨 뒤 오븐에서 9시간동안 실온에서 방치시켰다.

얻어진 알루미나 소결체의 3지점 만곡 강도를 실시예 7에서와 같은 방법으로 측정했다. 그 결과를 표 7에 제시하였다.

상술한 것과 동일한 방법으로 커드란 (A), (B) 또는 (C)중 하나와, 물, 임의의 성형 보조제를 함께 표 7에 제시한 양대로 알루미나 AES-11의 분말에 첨가하여 플라스틱 조성물을 제조하고 이를 소결 시켰다. 얻어진 알루미나 소결체의 3지점 만곡 강도는 표 7에 제시하였다.

비교예 1

시판중인 결합제 (A) 0.25kg을 알루미나 AES-11 분말 5kg(알루미나 100중량부에 대해 결합제 5중량부)에 가하여 플라스틱 조성물을 제조하고, 이를 실시예 8에서와 같은 방법으로 소결시켰다. 소결체의 3지점 만곡 강도를 표 7에 제시하였다.

비교예 2

알루미나 AES-11 분말 5kg에 시판중인 결합체 (B) 0.25kg(알루미나 100중량부에 대해 5중량부)와 정제수 1.0kg(알루미나 100중량부에 대해 20중량부)을 가하여 플라스틱 조성물을 제조하고, 이를 실시예 8에서와 동일한 방법으로 소결시켰다. 소결체의 3지점 만곡 강도를 표 7에 나타내었다.

주) : 1) 중량으로, CUD는 커드란; MC는 메틸 셀룰로오즈; PEG는 폴리에틸렌글리콜, ALA는 암모늄 알기네이트; PVA는 폴리비닐알코올(평균 중합도 500).

2) 무기분말 100중량부에 대한 중량부.

3) 3지점 만곡 강도.

4) 압출성형용의 시판중인 결합제를 사용했다. Yuken Kogyo K.K. (일본국)제품 Cerander YB80W.

5) 압출성형용의 시판중인 결합제를 사용했다. Yuken Kogyo K.K. (일본국)제품 Cerander YB81.

Claims (10)

1. (a) 산화물, 카르바이드, 니트라이드, 보라이드, 카올리나이트, 천연카올린, 탈크, 세피오라이트, 합성점토, 히드록시아파라이트 및 이의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되는 무기분말; 및 (b) 미생물에서 유래된 글루칸을 상기 무기분말에 대해서 0.1 내지 10중량% 함유하는, 그 자체로는 가소성이 거의 없는 무기분말의 수성 플라스틱 조성물.
2. 제1항에 있어서, 글루칸이 커드란인 플라스틱 조성물.
3. 제1항에 있어서, 클루칸이 플루란인 플라스틱 조성물.
4. 제1항에 있어서, 조성물이 성형 보조제를 함유하는 것인 플라스틱 조성물.
5. 제4항에 있어서, 성형 보조제가 셀룰로스계 화합물, 폴리히드릭 화합물, 폴리비닐화합물, 또는 이들중 일종 또는 그 이상으로 구성된 혼합물인 플라스틱 조성물.
6. (a) 산화물, 카르바이드, 니트라이드, 보라이드, 카올라나이트, 천연카올린, 탈크, 세피오라이트, 합성점토, 히드록시아파라이트 및 이의 혼합물로 구성된 그룹에서 선택되는 무기 분말; 및 (b) 미생물에서 유래된 글루칸을 상기 무기분말에 대하여 0.1 내지 10중량% 함유하는, 그 자체로는 가소성이 거의 없는 무기분말의 수성 플라스틱 조성물을 소결시켜 제조된 무기분말의 소결체.
7. 제6항에 있어서, 글루칸이 커드란인 소결체.
8. 제6항에 있어서, 글루칸이 플루란인 소결체.
9. 제6항에 있어서, 조성물이 성형 보조제를 함유하는 것인 소결체.
10. 제9항에 있어서, 성형 보조제가 셀룰로스계 화합물, 폴리히드릭 화합물, 폴리비닐화합물, 또는 이들중 일종 또는 그 이상으로 구성된 혼합물인 소결체.