WO2014045975A1 - セラミック押出成形用潤滑剤、セラミック押出成形用坏土組成物、セラミック成形体、及び、セラミック成形体の製造方法 - Google Patents

セラミック押出成形用潤滑剤、セラミック押出成形用坏土組成物、セラミック成形体、及び、セラミック成形体の製造方法 Download PDF

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知義 桑重
倫和 清水
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    • C10N2040/36Release agents or mold release agents

Definitions

  • the present invention relates to a lubricant added to a ceramic extrusion molding clay composition for producing a ceramic extrusion molded body, in particular, a ceramic extrusion molded body having a honeycomb structure used in an exhaust gas purification device of a diesel engine or the like.
  • An object of the present invention is to provide a lubricant for ceramic extrusion molding which is excellent in lubricity, surface smoothness and shape retention during molding of a ceramic extrusion molded body, and has few cracks when dried.
  • the present invention relates to a ceramic extrusion lubricant (D) comprising a polyether (A) having a number average molecular weight of 6,000 to 30,000, wherein the polyether (A) is active.
  • a polyether (A1) obtained by adding an alkylene oxide to a compound having hydrogen, an alkyl ether (A2) of the polyether (A1) and / or an ester (A3) of the polyether (A1), and the alkylene oxide Is a combination of ethylene oxide alone or a combination of ethylene oxide and a C 3 alkylene oxide, wherein the weight ratio of ethylene oxide to C 3 alkylene oxide is 30/70 to 100/0, and the polyether kinematic viscosity at 100 ° C.
  • (a) is 200 ⁇ 20,000 (mm 2 / s ) Cerami Of the ceramic extrusion molding lubricant (D); the ceramic extrusion molding clay composition (P) comprising the ceramic extrusion molding lubricant (D); and the ceramic extrusion molding clay composition (P).
  • D the ceramic extrusion molding lubricant
  • P the ceramic extrusion molding clay composition
  • P A ceramic molded body obtained by firing an extruded molded body; a method for producing a ceramic molded body obtained by firing an extruded molded body of the ceramic extrusion molding clay composition (P).
  • the lubricant for ceramic extrusion molding (D) of the present invention is excellent in lubricity, surface smoothness, and shape retention during ceramic extrusion molding. Further, the molded ceramic extruded body is less likely to crack when dried.
  • the lubricant for ceramic extrusion molding (D) of the present invention comprises a polyether (A) having a number average molecular weight of 6,000 to 30,000.
  • Polyether (A) includes polyether (A1) obtained by adding alkylene oxide (hereinafter abbreviated as AO) to a compound having active hydrogen, alkyl ether (A2) and / or polyether of polyether (A1).
  • AO alkylene oxide
  • An ester (A3) of (A1) can be mentioned. That is, the polyether (A) includes a polyether (A1) obtained by adding AO to a compound having active hydrogen, an alkyl ether (A2) of the polyether (A1), and an ester (A3) of the polyether (A1). And at least one selected from the group consisting of:
  • the compound having active hydrogen in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include water, primary or secondary amines, and mono- to hexahydric alcohols.
  • Examples of the primary amine include primary amines having 6 to 24 carbon atoms, such as hexylamine, cyclohexylamine, octylamine, decylamine, undecylamine, dodecylamine, tridecylamine, tetradecylamine, Examples include pentadecylamine, hexadecylamine, heptadecylamine, octadecylamine, nonadecylamine, icosylamine, henecosylamine, docosylamine, tricosylamine and tetracosylamine.
  • Secondary amines include secondary amines having 8 to 36 carbon atoms. Specific examples include dibutylamine, N, N′-dimethylethylenediamine, butylhexylamine, dihexylamine, dioctylamine, hexyldecylamine, and octyl. Examples include dodecylamine, didodecylamine, dodecyltetradecylamine, ditetradecylamine, tetradecylhexadecylamine, dihexadecylamine and dioctadecylamine.
  • monohydric alcohols examples include monohydric alcohols having 1 to 22 carbon atoms, such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, isopropyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, and t-butyl alcohol.
  • N-pentyl alcohol isopentyl alcohol, neopentyl alcohol, t-pentyl alcohol, n-hexyl alcohol, isohexyl alcohol, n-heptyl alcohol, isoheptyl alcohol, n-octyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, n-nonyl Alcohol, isononyl alcohol, n-decyl alcohol, isodecyl alcohol, n-undecyl alcohol, isoundecyl alcohol, n-dodecyl alcohol, isododecyl alcohol, n- Li decyl alcohol, isotridecyl alcohol, n- tetradecyl alcohol, iso-tetradecyl alcohol, n- hexadecyl alcohol, n- octadecyl alcohol, n- icosyl alcohol and n- docosyl alcohol.
  • dihydric alcohol examples include dihydric alcohols having 1 to 22 carbon atoms, such as ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,2-butanediol, 2,3-butanediol, pinacol, 1,2-cyclohexanediol, 1,2-pentanediol, 1,4-pentanediol, 1,5-pentanediol, 2,4-pentanediol 3,3-dimethyl-1,2-butanediol, 2-ethyl-2-methyl-1,2-propanediol, 1,2-hexanediol, 1,5-hexanediol, 1,6-hexanediol, 2,5-hexanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 1,4-cyclohe
  • trihydric alcohol examples include trihydric alcohols having 1 to 22 carbon atoms. Specifically, glycerin, 1,2,4-trihydroxybutane, 2,3,4-trihydroxypentane, 1,1, Examples thereof include 1-tris (hydroxymethyl) ethane, 1,2,6-trihydroxyhexane, 1,5-dihydroxy-3-hydroxymethylpentane, 1,2,3-trihydroxyheptane, and the like.
  • tetrahydric alcohols examples include tetrahydric alcohols having 1 to 22 carbon atoms, and specific examples include pentaerythritol and diglycerin.
  • pentahydric alcohols examples include pentahydric alcohols having 2 to 22 carbon atoms, and specific examples include xylitol and arabitol.
  • hexavalent alcohol examples include C2-C22 hexavalent alcohols, and specific examples include sorbitol, dipentaerythritol, mannitol, and the like.
  • monohydric alcohols and dihydric alcohols are preferred from the viewpoint of workability of the ceramic extrusion molding lubricant (D), and more preferred are monohydric alcohols having 1 to 4 carbon atoms.
  • a dihydric alcohol having 2 to 6 carbon atoms particularly preferably methyl alcohol, ethyl alcohol, n-propyl alcohol, n-butyl alcohol, ethylene glycol, propylene glycol, 1,6-hexanediol, 2-methyl-2 , 4-pentanediol, 1,4-butanediol and diethylene glycol.
  • AO in the present invention is ethylene oxide (hereinafter abbreviated as EO) alone or a combination of EO and AO having 3 carbon atoms.
  • EO alone means that AO consists only of EO.
  • the combined use of EO and AO having 3 carbons means that AO consists only of EO and AO having 3 carbons.
  • propylene oxide hereinafter abbreviated as PO is exemplified.
  • the addition form may be block or random, but is preferably random.
  • the weight ratio of EO to AO having 3 carbon atoms in the polyether (A) is 30/70 to 100/0.
  • polyether (A1) examples include EO / PO random adduct of methyl alcohol, EO / PO random adduct of butyl alcohol, EO / PO random adduct of ethylene glycol, and EO / PO random adduct of propylene glycol. And EO / PO random adducts of glycerin.
  • alkyl ether (A2) of the polyether (A1) examples include those in which some or all of the hydrogen atoms in the hydroxyl groups of the polyether (A1) are substituted with alkyl groups having 1 to 22 carbon atoms.
  • alkyl group having 1 to 22 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, t -Pentyl, n-hexyl, isohexyl, n-heptyl, isoheptyl, n-octyl, 2-ethylhexyl, n-nonyl, isononyl, n-decyl, isodecyl, n-undecyl , Isoundecyl group
  • alkyl ether (A2) examples include polyoxyethylene / oxypropylene dimethyl ether, polyoxyethylene / oxypropylene dibutyl ether, dibutylamine EO / PO random adduct monomethyl ether, glycerin EO / PO random adduct And monobutyl ether of EO / PO random adducts of monomethyl ether and glycerin.
  • Examples of the ester (A3) of the polyether (A1) include those in which some or all of the hydrogen atoms in the hydroxyl group of the polyether (A1) are substituted with an acyl group having 2 to 22 carbon atoms.
  • Examples of the acyl group having 2 to 22 carbon atoms include acetyl group, propionyl group, butyroyl group, pentyroyl group, hexiloyl group, octyroyl group, deciloyl group, dodecylyl group, tetradecylyl group, hexadecylyl group, octadecylyl group, icosiloyl group and docosylyl group Is mentioned.
  • ester (A3) examples include polyethylene glycol monooleate, polyethylene glycol dioleate, polyoxyethylene / oxypropylene monooleate, polyethylene glycol monostearate, polyethylene glycol polypropylene glycol monostearate , Polyethylene glycol distearate, monooleic acid ester of glycerin EO adduct, dioleic acid ester of glycerin EO adduct, monostearic acid ester of EO / PO random adduct of dibutylamine, EO / PO random addition of glycerin And monooleic acid esters of butyl alcohol, EO / PO random adducts of butyl alcohol, and the like.
  • the number average molecular weight (hereinafter abbreviated as Mn) of the polyether (A) is 6,000 to 30,000, and preferably 8,000 to 28,000, more preferably 9,000 from the viewpoint of shape retention. To 25,000, most preferably 10,000 to 22,000. When the Mn of the polyether (A) is less than 6,000, the shape retention is lowered. When it exceeds 30,000, synthesis of the polyether (A) is difficult. In addition, Mn of polyether (A) and the polyether (B) mentioned later can be measured on condition of the following using gel permeation chromatography (GPC).
  • GPC gel permeation chromatography
  • the kinematic viscosity at 100 ° C. of the polyether (A) is 200 to 20,000 (mm 2 / s), more preferably 700 to 15,000 (mm 2 / s), particularly from the viewpoint of shape retention. It is preferably 1,500 to 15,000 (mm 2 / s), and most preferably 2,500 to 14,000 (mm 2 / s).
  • the kinematic viscosity at 100 ° C. of the polyether (A) is less than 200 (mm 2 / s), the shape retention is deteriorated, and when it exceeds 20,000 (mm 2 / s), the polyether (A ) Is difficult to synthesize.
  • the kinematic viscosity at 100 ° C. of the polyether (A) can be measured according to JIS-K2283 (2000).
  • the polyether (A) in the present invention can be produced by a known method, and examples thereof include the following methods.
  • a compound having active hydrogen is charged into a pressurized reaction vessel, and EO and AO having 3 carbon atoms are added dropwise in the presence of no catalyst or catalyst, and the reaction is carried out in one step or in multiple steps.
  • the reaction temperature is preferably 60 to 200 ° C, more preferably 70 to 140 ° C.
  • the reaction pressure is preferably 0.001 to 0.5 MPa.
  • the reaction time is preferably 2 to 24 hours, more preferably 3 to 10 hours.
  • the catalyst examples include alkali catalysts (such as sodium hydroxide and potassium hydroxide), ammonium salt catalysts (such as tetramethylammonium hydroxide), and Lewis acid catalysts (such as boron trifluoride and tin tetrachloride).
  • the amount of the catalyst used is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.1 to 0.5% by weight, based on the weight of the polyether (A).
  • the catalyst may be left as it is in the polyether (A), or a method of removing by adsorbing and filtering using an adsorbent, or a method of inactivating the catalyst by neutralizing with an acid or alkali. Further, it can be processed by a method of thermally decomposing and removing under reduced pressure.
  • an alkali catalyst of 1.1 to 3 molar equivalents for example, lithium hydroxide, sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide, etc.
  • an alkyl ether (A2) is produced by dropping 1 to 2 molar equivalents of an alkylating agent (such as an alkyl halide and an alkyl sulfuric acid) dropwise to the compound having active hydrogen and performing an alkylation reaction.
  • the reaction temperature is preferably 20 to 100 ° C.
  • the reaction pressure is preferably 0.001 to 0.2 MPa
  • the reaction time is preferably 2 to 30 hours.
  • ester (A3) can be produced by an esterification reaction with a monovalent fatty acid.
  • the reaction temperature is preferably 100 to 250 ° C.
  • the reaction pressure is preferably 0.001 to 0.2 MPa
  • the reaction time is preferably 1 to 50 hours.
  • the esterification reaction is preferably performed while removing generated water out of the reaction system in order to improve the reaction rate. In order to accelerate the reaction, it is preferable to use a catalyst.
  • the catalyst examples include inorganic acids (for example, sulfuric acid and hydrochloric acid), organic sulfonic acids (for example, methanesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, and the like) and organic metal compounds (for example, dibutyltin oxide, tetraisopropoxy). Titanate, bistriethanolamine titanate, potassium oxalate titanate, etc.). When a catalyst is used, the catalyst can be neutralized as necessary after completion of the esterification reaction and treated with an adsorbent to remove and purify the catalyst.
  • inorganic acids for example, sulfuric acid and hydrochloric acid
  • organic sulfonic acids for example, methanesulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, xylenesulfonic acid, naphthalenesulfonic acid, and the like
  • organic metal compounds for example, dibuty
  • the lubricant for ceramic extrusion molding (D) of the present invention may contain a polyether (B) other than the polyether (A). Lubricating property is further improved by containing the polyether (B).
  • polyether (B) examples include those exemplified as the polyether (A) having a composition different from that of (A). That is, it consists of a substance constituting the above-described polyether (A), and the number average molecular weight is not in the range of 6,000 to 30,000, or the kinematic viscosity at 100 ° C. is 200 to 20,000 (mm 2 / Examples include substances not in the range of s).
  • Mn of the polyether (B) is preferably 400 to 6,000, more preferably 1,000 to 5,000, and most preferably 1,500 to 3,500 from the viewpoint of lubricity.
  • the kinematic viscosity at 100 ° C. of the polyether (B) is preferably 10 to 200 (mm 2 / s), more preferably 40 to 190 (mm 2 / s), particularly preferably 60 from the viewpoint of lubricity. ⁇ 180 (mm 2 / s).
  • the kinematic viscosity at 100 ° C. of the polyether (B) can be measured according to JIS-K2283 (2000).
  • the polyether (B) can be produced by the same method as the production method of the polyether (A).
  • the lubricant for ceramic extrusion molding (D) of the present invention may contain an additive (C).
  • the ceramic extrusion lubricant (D) contains the polyether (A) and the polyether (B), and the polyether (A) and the polyether ( Even when the compatibility of B) is low, the compatibility can be improved. Moreover, the viscosity of the lubricant for ceramic extrusion molding (D) can be adjusted.
  • the additive (C) include methanol, ethanol, butanol, octanol, glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, fatty acid esters thereof and water.
  • glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, fatty acid esters thereof, and water are preferable from the viewpoint of the volatility of the lubricant.
  • the content of the polyether (A) in the ceramic extrusion lubricant (D) of the present invention is preferably 45 to 100% by weight, more preferably, based on the weight of the ceramic extrusion lubricant (D). Is from 55 to 100% by weight, particularly preferably from 65 to 100% by weight.
  • the content of the polyether (B) in the ceramic extrusion lubricant (D) of the present invention is preferably 0 to 45% by weight, more preferably based on the weight of the ceramic extrusion lubricant (D). Is 0 to 37% by weight, particularly preferably 0 to 29% by weight.
  • the content of the additive (C) in the ceramic extrusion lubricant of the present invention is preferably 0 to 10% by weight, more preferably 0 to 0% by weight based on the weight of the ceramic extrusion lubricant (D). It is 8% by weight, particularly preferably 0 to 6% by weight.
  • the clay composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention comprises the lubricant for ceramic extrusion molding (D) of the present invention.
  • the component contained in the clay composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention include ceramic particles, a binder, water and the like in addition to the lubricant for ceramic extrusion molding (D) of the present invention.
  • Examples of the ceramic particles and the binder include known ones (JP 2004-203705 A, JP 2002-37673 A, etc.) and the like.
  • Examples of the water include tap water, industrial water, ground water, distilled water, ion exchange water, and ultrapure water.
  • the kneaded clay composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention may further contain a known dispersant and solvent (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-203705, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-37673, etc.) and the like as necessary. Good.
  • the content of the ceramic particles in the clay composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention is preferably 10 to 95% by weight based on the weight of the ceramic composition for ceramic extrusion molding (P), and Preferably, it is 15 to 90% by weight.
  • the content of the binder in the clay composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention is preferably 0.1 to 10% by weight with respect to the weight of the ceramic composition for ceramic extrusion molding (P). More preferably, it is 0.2 to 7% by weight.
  • the content of the ceramic extrusion molding lubricant (D) in the ceramic extrusion molding clay composition (P) of the present invention is preferably 0. 0 relative to the weight of the ceramic extrusion molding clay composition (P).
  • the water content of the ceramic extrusion molding clay composition (P) of the present invention is preferably 0.1 to 85% by weight based on the weight of the ceramic extrusion molding clay composition (P). More preferably, it is 0.1 to 45% by weight.
  • the content of the dispersant in the ceramic extrusion molding clay composition (P) of the present invention is preferably 0.01 to 5% by weight based on the weight of the ceramic extrusion molding clay composition (P). More preferably, it is 0.02 to 4% by weight.
  • the content of the solvent in the ceramic extrusion molding clay composition (P) of the present invention is preferably 0.5 to 50% by weight based on the weight of the ceramic extrusion molding clay composition (P). More preferably, it is 1 to 45% by weight.
  • the clay composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention As a method for producing the clay composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention, a known method (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-37673, etc.) can be applied. First, ceramic particles and a dispersant (such as methylcellulose) are used. Examples of the method include dry blending, adding water, a binder, a lubricant for ceramic extrusion, and the like, and mixing with a kneader. The mixing temperature is preferably 5 to 50 ° C.
  • the ceramic composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention is used for ceramic extrusion molding which is used to produce a ceramic molded body after extrusion molding of the ceramic extrusion molding composition (P). Suitable as a clay composition.
  • a method for producing a ceramic molded body using the clay composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention a known method (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-37673, etc.) can be applied. It is preferable to include a step of extruding the molding clay composition (P) to obtain an extruded product, and a step of firing the obtained extruded product to obtain a fired product.
  • the step of obtaining the fired body includes a cooling operation after firing, and may further include a step of machining the fired body to obtain a ceramic molded body, if necessary.
  • the fired body becomes a ceramic molded body as it is.
  • the reaction was carried out until the pressure in the system disappeared while controlling the system temperature to 120 ° C. and the gauge pressure to be 0.1 to 0.3 MPa.
  • potassium hydroxide was removed by adsorption treatment to obtain 12,070 parts by weight of polyether (A1-1).
  • Example 1 [Preparation of ceramic composition for ceramic extrusion (P-1)]
  • Polyether (A1-1) was used as ceramic extrusion lubricant (D-1).
  • 100 parts by weight of a cordierite ceramic raw material prepared by adjusting the chemical composition of kaolin, talc, silica, alumina powder so that the chemical composition is SiO 2 : 50% by weight, Al 2 O 3 : 35% by weight, MgO: 15% by weight, 4 parts by weight of methyl cellulose ⁇ “Metroze (registered trademark) 90SH-30000”, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. ⁇ is dry blended at 25 ° C.
  • Example 3 Preparation of ceramic extrusion molding clay compositions (P-3) to (P-15) and (P'-1) to (P'-9)]
  • Example 1 4 parts by weight of the ceramic extrusion lubricant (D-1) was added to the ceramic extrusion lubricants (D-3) to (D-15) and (D′-) shown in Tables 3 and 4. 1) to (D'-9) Ceramic extrudate clay compositions (P-3) to (P-15), for comparative ceramic extrusion, except that the amount was changed to 4 parts by weight.
  • the clay compositions (P′-1) to (P′-9) were obtained. About these, the following methods evaluated lubricity, surface smoothness, shape retention, and the crack at the time of drying. The results are shown in Tables 3 and 4.
  • Clay composition (P-1) to (P-15), (P'-1) to (P'-9) for ceramic extrusion molding is packed into a 12mm ⁇ piston with a 5x5mm base at the end of the cylinder.
  • the piston was extruded at an extrusion speed of 6 mm / s.
  • the load applied to the piston was measured, and the maximum value (MPa) was defined as the lubricity during extrusion molding. It means that it is excellent in lubricity, so that the maximum value of a load is small.
  • Clays obtained by molding clay compositions for ceramic extrusion (P-1) to (P-15) and (P'-1) to (P'-9) to a diameter of 30 mm and a height of 10 mm was compressed by an autograph at 10 mm / min, and the resistance value (MPa) at this time was measured to evaluate the shape retention. It means that it is excellent in shape retention property, so that resistance value is large.
  • ceramic extrusion molding clay compositions (P-1) to (P-15) using the ceramic extrusion molding lubricants (D-1) to (D-15) of the present invention were excellent in lubricity, surface smoothness and shape retention, and were free from cracks during drying.
  • ceramic extrusion molding clay compositions (P′-1) to (D′-1) to (D′-9) using comparative ceramic extrusion molding lubricants (D′-9) to ( Among P'-9) (Comparative Examples 1 to 9), the ceramic extrusion molding clay composition (P'-1) has excellent shape retention and few cracks during drying, but lubricity during extrusion molding. Was inferior.
  • the clay compositions for ceramic extrusion (P′-2) to (P′-7) were inferior in lubricity and shape retention during extrusion and had many cracks during drying.
  • the clay compositions for ceramic extrusion (P′-8) to (P′-9) were excellent in lubricity during extrusion, but were poor in shape retention and had many cracks during drying.
  • the clay composition for ceramic extrusion molding (P) of the present invention is a clay composition for ceramic extrusion used for producing a ceramic molded body after extrusion molding of the ceramic composition for ceramic extrusion. It is suitable as a product.

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Abstract

本発明は、セラミック押出成形体成形時の潤滑性、表面平滑性、保形性に優れ、セラミック押出成形体の乾燥時のひび割れが少ないセラミック押出成形用潤滑剤を提供することを目的とする。 本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D)は、数平均分子量が6,000~30,000のポリエーテル(A)を含有してなるセラミック押出成形用潤滑剤(D)であって、上記ポリエーテル(A)が、活性水素を有する化合物にアルキレンオキサイドを付加させてなるポリエーテル(A1)、上記ポリエーテル(A1)のアルキルエーテル(A2)及び/又は上記ポリエーテル(A1)のエステル(A3)であり、上記アルキレンオキサイドが、エチレンオキサイド単独、又はエチレンオキサイドと炭素数3のアルキレンオキサイドとの併用であって、エチレンオキサイドと炭素数3のアルキレンオキサイドの重量比が30/70~100/0であり、かつ上記ポリエーテル(A)の100℃における動粘度が200~20,000(mm/s)である。

Description

セラミック押出成形用潤滑剤、セラミック押出成形用坏土組成物、セラミック成形体、及び、セラミック成形体の製造方法
本発明は、セラミック押出成形体、特にディーゼル機関等の排ガス浄化装置等に用いられるハニカム構造を持つセラミック押出成形体を製造するためのセラミック押出成形用坏土組成物に添加する潤滑剤に関する。
近年、ディーゼル機関等の排ガス浄化装置には、ハニカム構造のセラミック押出成形品が使用されている。排ガス浄化装置については触媒効率の向上を目的としたハニカム隔壁の更なる薄壁化が求められているが、薄壁化により押出成形の成形性に問題を生じやすいことから、低分子ポリエーテルによる坏土組成物の成形性の改善が提案されており(特許文献1~2)、特に分子量400~6,000かつオキシアルキレン基のうち10重量%以上がオキシエチレン基からなる低分子ポリエーテルが、押出成形時の流動性と保形性とが両立できるとされている(特許文献2)。
近年、排ガス規制が更に強化されており、自動車のみならず、建機や、重機への排ガス浄化装置の搭載が義務化されてきている。しかしながら、そのような建機や、重機に搭載する大型ハニカムの成形には高い保形性が要求されるが、従来の低分子ポリエーテル系潤滑剤を使用して生産した場合には、保形性不足からセラミック押出成形体が押出成形後に自重で変形することがあり、また保形性を補うためにバインダー添加量を増加すると、押出成形時の流動性が低下するという問題があった。また、ハニカムの大型化に伴い、ハニカムを乾燥させた時のひび割れも起こりやすくなったが、従来の低分子ポリエーテル系潤滑剤は、ひび割れ抑制効果が低いという課題もあった。
特開平6-92715号公報 特開平11-58335号公報
本発明は、セラミック押出成形体成形時の潤滑性、表面平滑性、保形性に優れ、セラミック押出成形体の乾燥時のひび割れが少ないセラミック押出成形用潤滑剤を提供することを目的とする。
本発明者等は、上記の問題点を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、数平均分子量が6,000~30,000のポリエーテル(A)を含有してなるセラミック押出成形用潤滑剤(D)であって、上記ポリエーテル(A)が、活性水素を有する化合物にアルキレンオキサイドを付加させてなるポリエーテル(A1)、上記ポリエーテル(A1)のアルキルエーテル(A2)及び/又は上記ポリエーテル(A1)のエステル(A3)であり、上記アルキレンオキサイドが、エチレンオキサイド単独、又はエチレンオキサイドと炭素数3のアルキレンオキサイドとの併用であって、エチレンオキサイドと炭素数3のアルキレンオキサイドの重量比が30/70~100/0であり、かつ上記ポリエーテル(A)の100℃における動粘度が200~20,000(mm/s)であるセラミック押出成形用潤滑剤(D);上記セラミック押出成形用潤滑剤(D)を含有してなるセラミック押出成形用坏土組成物(P);上記セラミック押出成形用坏土組成物(P)の押出成形体を焼成して得られるセラミック成形体;上記セラミック押出成形用坏土組成物(P)の押出成形体を焼成してセラミック成形体を得るセラミック成形体の製造方法;である。
本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D)は、セラミック押出成形体成形時の潤滑性、表面平滑性、保形性に優れる。また、成形されたセラミック押出成形体は、乾燥時にひび割れが生じにくくなる。
本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D)は、数平均分子量が6,000~30,000のポリエーテル(A)を含有してなる。
ポリエーテル(A)としては、活性水素を有する化合物にアルキレンオキサイド(以下AOと略記する)を付加させてなるポリエーテル(A1)、ポリエーテル(A1)のアルキルエーテル(A2)及び/又はポリエーテル(A1)のエステル(A3)が挙げられる。
すなわち、ポリエーテル(A)としては、活性水素を有する化合物にAOを付加させてなるポリエーテル(A1)、ポリエーテル(A1)のアルキルエーテル(A2)及びポリエーテル(A1)のエステル(A3)からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。
本発明における活性水素を有する化合物としては、特に限定されないが、水、1級又は2級アミン及び1~6価アルコール等が挙げられる。
水としては、特に限定されないが、水道水、工業用水、地下水、蒸留水、イオン交換水及び超純水等が挙げられる。
1級アミンとしては、炭素数6~24の1級アミンが挙げられ、具体的には、ヘキシルアミン、シクロヘキシルアミン、オクチルアミン、デシルアミン、ウンデシルアミン、ドデシルアミン、トリデシルアミン、テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、ヘキサデシルアミン、ヘプタデシルアミン、オクタデシルアミン、ノナデシルアミン、イコシルアミン、ヘンイコシルアミン、ドコシルアミン、トリコシルアミン及びテトラコシルアミン等が挙げられる。
2級アミンとしては、炭素数8~36の2級アミンが挙げられ、具体的には、ジブチルアミン、N,N’-ジメチルエチレンジアミン、ブチルヘキシルアミン、ジヘキシルアミン、ジオクチルアミン、ヘキシルデシルアミン、オクチルドデシルアミン、ジドデシルアミン、ドデシルテトラデシルアミン、ジテトラデシルアミン、テトラデシルヘキサデシルアミン、ジヘキサデシルアミン及びジオクタデシルアミン等が挙げられる。
1価アルコールとしては、炭素数1~22の1価アルコールが挙げられ、具体的には、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアルコール、t-ブチルアルコール、n-ペンチルアルコール、イソペンチルアルコール、ネオペンチルアルコール、t-ペンチルアルコール、n-ヘキシルアルコール、イソヘキシルアルコール、n-ヘプチルアルコール、イソヘプチルアルコール、n-オクチルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、n-ノニルアルコール、イソノニルアルコール、n-デシルアルコール、イソデシルアルコール、n-ウンデシルアルコール、イソウンデシルアルコール、n-ドデシルアルコール、イソドデシルアルコール、n-トリデシルアルコール、イソトリデシルアルコール、n-テトラデシルアルコール、イソテトラデシルアルコール、n-ヘキサデシルアルコール、n-オクタデシルアルコール、n-イコシルアルコール及びn-ドコシルアルコール等が挙げられる。
2価アルコールとしては、炭素数1~22の2価アルコールが挙げられ、具体的には、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,2-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、ピナコール、1,2-シクロヘキサンジオール、1,2-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、2,4-ペンタンジオール、3,3-ジメチル-1,2-ブタンジオール、2-エチル-2-メチル-1,2-プロパンジオール、1,2-ヘキサンジオール、1,5-ヘキサンジオール、1,6-ヘキサンジオール、2,5-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、1,4-シクロヘキサンジオール、3-メチルペンタンジオール、1,7-ヘプタンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、2-メチル-2-プロピル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2,2-ジメチル-1,3-プロパンジオール(ネオペンチルグリコール)、2,4-ジメチル-2,4-ペンタンジオール、1,4-ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、1,4-ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、2,2-ビス(4,4’-ヒドロキシシクロヘキシル)プロパン、2-エチル-1,3-ヘキサンジオール、1,2-オクタンジオール、1,8-オクタンジオール及び2,2,4-トリメチル-1,2-ペンタンジオール等が挙げられる。
3価アルコールとしては、炭素数1~22の3価アルコールが挙げられ、具体的には、グリセリン、1,2,4-トリヒドロキシブタン、2,3,4-トリヒドロキシペンタン、1,1,1-トリス(ヒドロキシメチル)エタン、1,2,6-トリヒドロキシヘキサン、1,5-ジヒドロキシ-3-ヒドロキシメチルペンタン及び1,2,3-トリヒドロキシヘプタン等が挙げられる。
4価アルコールとしては、炭素数1~22の4価アルコールが挙げられ、具体的には、ペンタエリスリトール及びジグリセリン等が挙げられる。
5価アルコールとしては、炭素数2~22の5価アルコールが挙げられ、具体的には、キシリトール及びアラビトール等が挙げられる。
6価アルコールとしては、炭素数2~22の6価アルコールが挙げられ、具体的には、ソルビトール、ジペンタエリスリトール及びマンニトール等が挙げられる。
活性水素を有する化合物のうち、セラミック押出成形用潤滑剤(D)の作業性の観点から好ましいのは、1価アルコール及び2価アルコールであり、更に好ましいのは炭素数1~4の1価アルコール及び炭素数2~6の2価アルコール、特に好ましいのは、メチルアルコール、エチルアルコール、n-プロピルアルコール、n-ブチルアルコール、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,6-ヘキサンジオール、2-メチル-2,4-ペンタンジオール、1,4-ブタンジオール及びジエチレングリコールである。
本発明におけるAOは、エチレンオキサイド(以下EOと略記する)単独、又はEOと炭素数3のAOとの併用である。
本明細書において、EO単独とは、AOがEOのみからなることを意味する。
本明細書において、EOと炭素数3のAOとの併用とは、AOがEO及び炭素数3のAOのみからなることを意味する。
また、炭素数3のAOとしては、プロピレンオキサイド(以下POと略記する)が挙げられる。
本発明におけるAOが、EOと炭素数3のAOとの併用である場合の付加形式は、ブロック状でもランダム状でもよいが、好ましいのはランダム状である。
本発明におけるポリエーテル(A)中のEOと炭素数3のAOの重量比は、30/70~100/0である。
ポリエーテル(A)中のEOと炭素数3のAOの重量比が、EO/炭素数3のAO=100/0となる場合は、AOがEOのみからなる場合を意味する。
AOがEO及び炭素数3のAOのみからなる場合には、潤滑性の観点から、EOと炭素数3のAOの重量比は、好ましくはEO/炭素数3のAO=45/55~99/1であり、更に好ましくは60/40~95/5であり、特に好ましくは65/35~90/10である。
EOと炭素数3のAOの重量比がEO/炭素数3のAO=30/70より小さい場合には、潤滑性が低下する。
ポリエーテル(A1)の具体例としては、メチルアルコールのEO/POランダム付加物、ブチルアルコールのEO/POランダム付加物、エチレングリコールのEO/POランダム付加物、プロピレングリコールのEO/POランダム付加物及びグリセリンのEO/POランダム付加物等が挙げられる。
ポリエーテル(A1)のアルキルエーテル(A2)としては、ポリエーテル(A1)の水酸基中の一部又は全部の水素原子を、炭素数1~22のアルキル基で置換したものが挙げられる。
炭素数1~22のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、t-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、t-ペンチル基、n-ヘキシル基、イソヘキシル基、n-ヘプチル基、イソヘプチル基、n-オクチル基、2-エチルヘキシル基、n-ノニル基、イソノニル基、n-デシル基、イソデシル基、n-ウンデシル基、イソウンデシル基、n-ドデシル基、イソドデシル基、n-トリデシル基、イソトリデシル基、n-テトラデシル基、イソテトラデシル基、n-ヘキサデシル基、n-オクタデシル基、n-イコシル基及びn-ドコシル基等が挙げられる。
アルキルエーテル(A2)の具体例としては、ポリオキシエチレン・オキシプロピレンジメチルエーテル、ポリオキシエチレン・オキシプロピレンジブチルエーテル、ジブチルアミンのEO/POランダム付加物のモノメチルエーテル、グリセリンのEO/POランダム付加物のモノメチルエーテル及びグリセリンのEO/POランダム付加物のモノブチルエーテル等が挙げられる。
ポリエーテル(A1)のエステル(A3)としては、ポリエーテル(A1)の水酸基中の一部又は全部の水素原子を炭素数2~22のアシル基で置換したものが挙げられる。
炭素数2~22のアシル基としては、アセチル基、プロピオニル基、ブチロイル基、ペンチロイル基、ヘキシロイル基、オクチロイル基、デシロイル基、ドデシロイル基、テトラデシロイル基、ヘキサデシロイル基、オクタデシロイル基、イコシロイル基及びドコシロイル基等が挙げられる。
エステル(A3)の具体例としては、ポリエチレングリコールモノオレイン酸エステル、ポリエチレングリコールジオレイン酸エステル、ポリオキシエチレン・オキシプロピレンモノオレイン酸エステル、ポリエチレングリコールモノステアリン酸エステル、ポリエチレングリコールポリプロピレングリコールモノステアリン酸エステル、ポリエチレングリコールジステアリン酸エステル、グリセリンのEO付加物のモノオレイン酸エステル、グリセリンのEO付加物のジオレイン酸エステル、ジブチルアミンのEO/POランダム付加物のモノステアリン酸エステル、グリセリンのEO/POランダム付加物のモノオレイン酸エステル、及び、ブチルアルコールのEO/POのランダム付加物のオレイン酸エステル等が挙げられる。
ポリエーテル(A)の数平均分子量(以下Mnと略記する)は6,000~30,000であり、保形性の観点から、好ましくは8,000~28,000、更に好ましくは9,000~25,000、最も好ましくは10,000~22,000である。
ポリエーテル(A)のMnが6,000未満である場合、保形性が低下する。30,000を超える場合、ポリエーテル(A)の合成が困難である。
なお、ポリエーテル(A)、後述するポリエーテル(B)のMnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて、以下の条件で測定することができる。
 装置:「SC-8020」[東ソー(株)製]
 カラム:「TSK gel SuperH4000」、「TSK gel SuperH3000」、「TSK gel SuperH2000」[いずれも東ソー(株)製]
 測定温度   :40℃
 試料溶液   :0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液
 溶液注入量  :10μl
 検出装置   :屈折率検出器
 基準物質   :標準ポリエチレングリコール(TSK標準ポリエチレングリコール)[東ソー(株)製]
ポリエーテル(A)の100℃における動粘度は、保形性の観点から、200~20,000(mm/s)であり、更に好ましくは700~15,000(mm/s)、特に好ましくは1,500~15,000(mm/s)、最も好ましくは2,500~14,000(mm/s)である。
なお、ポリエーテル(A)の100℃における動粘度が200(mm/s)未満の場合には保形性が低下し、20,000(mm/s)を超える場合はポリエーテル(A)の合成が困難である。
ポリエーテル(A)の100℃における動粘度は、JIS-K2283(2000年)に準じて測定することができる。
本発明におけるポリエーテル(A)は、公知の方法で製造することができるが、例えば以下の方法が挙げられる。
活性水素を有する化合物を加圧反応容器に投入し、無触媒又は触媒の存在下に、EOと炭素数3のAOを滴下し、1段階又は多段階で反応を行う。反応温度は、好ましくは60~200℃であり、更に好ましくは70~140℃である。反応圧力は、好ましくは0.001~0.5MPaである。反応時間は、好ましくは2~24時間であり、更に好ましくは3~10時間である。触媒としては、アルカリ触媒(水酸化ナトリウム及び水酸化カリウム等)、アンモニウム塩触媒(テトラメチルアンモニウムヒドロキシド等)及びルイス酸触媒(三フッ化ホウ素及び四塩化錫等)等が挙げられる。触媒の使用量は、ポリエーテル(A)の重量に基づき好ましくは0.01~5重量%であり、更に好ましくは0.1~0.5重量%である。反応終了後、触媒はポリエーテル(A)中にそのまま残しておいてもよいし、吸着剤を用いて吸着・ろ過し除去する方法、酸又はアルカリで中和して触媒を不活性化する方法及び加熱分解して減圧除去する方法等により処理することができる。
EOと炭素数3のAOの付加反応終了後、活性水素を有する化合物に対して1.1~3モル当量のアルカリ触媒(例えば水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム及び水酸化セシウム等)の存在下、活性水素を有する化合物に対して1~2モル当量のアルキル化剤(例えばアルキルハライド及びアルキル硫酸等)を滴下してアルキル化反応を行うことにより、アルキルエーテル(A2)を製造することができる。
反応温度は好ましくは20~100℃であり、反応圧力は好ましくは0.001~0.2MPaであり、反応時間は好ましくは2~30時間である。
EOと炭素数3のAOの付加反応終了後、1価脂肪酸とエステル化反応させることにより、エステル(A3)を製造することができる。
エステル化反応においては、反応温度は好ましくは100~250℃であり、反応圧力は好ましくは0.001~0.2MPaであり、反応時間は好ましくは1~50時間である。
エステル化反応は、反応速度を向上させるために、生成する水を反応系外に除去させながら行うのが好ましい。
また、反応を促進させるために、触媒を使用することが好ましい。触媒としては、無機酸(例えば硫酸及び塩酸等)、有機スルホン酸(例えばメタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、キシレンスルホン酸及びナフタレンスルホン酸等)及び有機金属化合物(例えばジブチルチンオキサイド、テトライソプロポキシチタネート、ビストリエタノールアミンチタネート及びシュウ酸チタン酸カリウム等)等が挙げられる。触媒を使用した場合は、エステル化反応終了後必要により触媒を中和し、吸着剤で処理して触媒を除去・精製することができる。
本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D)には、ポリエーテル(A)に加え、ポリエーテル(A)以外のポリエーテル(B)が含有されていてもよい。ポリエーテル(B)が含有されていることで、更に潤滑性が良好になる。
ポリエーテル(B)としては、ポリエーテル(A)として例示したもののうち、(A)とは組成が異なるものが挙げられる。
すなわち、例示した上記ポリエーテル(A)を構成する物質からなり、数平均分子量が6,000~30,000の範囲にない、又は、100℃における動粘度が200~20,000(mm/s)の範囲にない物質が挙げられる。
ポリエーテル(B)のMnは、潤滑性の観点から、好ましくは400~6,000であり、更に好ましくは1,000~5,000、最も好ましくは1,500~3,500である。
ポリエーテル(B)の100℃における動粘度は、潤滑性の観点から、好ましくは10~200(mm/s)であり、更に好ましくは40~190(mm/s)、特に好ましくは60~180(mm/s)である。
なお、ポリエーテル(B)の100℃における動粘度は、JIS-K2283(2000年)に準じて測定することができる。
ポリエーテル(B)は、上記のポリエーテル(A)の製造方法と同様の方法で製造することができる。
本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D)には、添加剤(C)が含有されていてもよい。
添加剤(C)が含有されていると、セラミック押出成形用潤滑剤(D)がポリエーテル(A)とポリエーテル(B)を含有する場合であって、ポリエーテル(A)とポリエーテル(B)の相溶性が低い場合でも、相溶性を向上させることができる。
また、セラミック押出成形用潤滑剤(D)の粘度を調整することができる。
添加剤(C)としては、メタノール、エタノール、ブタノール、オクタノール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール及びこれらの脂肪酸エステル並びに水等が挙げられる。
添加剤(C)のうち、潤滑剤の揮発性の観点から好ましいのは、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール及びこれらの脂肪酸エステル並びに水である。
本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D)におけるポリエーテル(A)の含有率は、セラミック押出成形用潤滑剤(D)の重量に対して、好ましくは45~100重量%であり、更に好ましくは55~100重量%、特に好ましくは65~100重量%である。
本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D)におけるポリエーテル(B)の含有率は、セラミック押出成形用潤滑剤(D)の重量に対して、好ましくは0~45重量%であり、更に好ましくは0~37重量%、特に好ましくは0~29重量%である。
本発明のセラミック押出成形用潤滑剤における添加剤(C)の含有率は、セラミック押出成形用潤滑剤(D)の重量に対して、好ましくは0~10重量%であり、更に好ましくは0~8重量%、特に好ましくは0~6重量%である。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)は、本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D)を含有してなる。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)に含有される成分としては、本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D)以外に、セラミック粒子、バインダー及び水等が挙げられる。
セラミック粒子及びバインダーとしては、公知のもの(特開2004-203705号公報、特開2002-37673号公報等)等が挙げられる。
水としては、水道水、工業用水、地下水、蒸留水、イオン交換水及び超純水等が挙げられる。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)には、更に必要により公知の分散剤及び溶媒(特開2004-203705号公報、特開2002-37673号公報等)等を含有させてもよい。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)におけるセラミック粒子の含有率は、セラミック押出成形用坏土組成物(P)の重量に対して、好ましくは10~95重量%であり、更に好ましくは15~90重量%である。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)におけるバインダーの含有率は、セラミック押出成形用坏土組成物(P)の重量に対して、好ましくは0.1~10重量%であり、更に好ましくは0.2~7重量%である。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)におけるセラミック押出成形用潤滑剤(D)の含有率は、セラミック押出成形用坏土組成物(P)の重量に対して、好ましくは0.1~10重量%であり、更に好ましくは0.3~7重量%である。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)における水の含有率は、セラミック押出成形用坏土組成物(P)の重量に対して、好ましくは0.1~85重量%であり、更に好ましくは0.1~45重量%である。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)における分散剤の含有率は、セラミック押出成形用坏土組成物(P)の重量に対して、好ましくは0.01~5重量%であり、更に好ましくは0.02~4重量%である。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)における溶媒の含有率は、セラミック押出成形用坏土組成物(P)の重量に対して、好ましくは0.5~50重量%であり、更に好ましくは1~45重量%である。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)の製造方法としては、公知の方法(特開2002-37673号公報等)等が適用でき、最初にセラミックス粒子と分散剤(メチルセルロース等)をドライブレンドし、更に水、バインダー、セラミック押出成形用潤滑剤等を加え、ニーダー等で混合する方法が挙げられる。なお、混合の際の温度は、好ましくは5~50℃である。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)は、セラミック押出成形用坏土組成物(P)を押出成形した後、焼成してセラミック成形体を製造するために用いられるセラミック押出成形用坏土組成物として好適である。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)を用いてセラミック成形体を製造する方法としては、公知の方法(特開2002-37673号公報等)等が適用でき、本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)を押出成形して押出成形体を得る工程と、得られた押出成形物を焼成して焼成体を得る工程とを含むことが好ましい。
また、焼成体を得る工程には、焼成後に冷却操作が含まれ、更に必要により、焼成体を機械加工してセラミック成形体を得る工程を含んでもよい。
また、焼成体を機械加工してセラミック成形体を得る工程を含まない場合には、焼成体がそのままセラミック成形体となる。
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<製造例1>[ポリエーテル(A1-1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、窒素導入管及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、出発物質であるブチルアルコール74重量部及び水酸化カリウム4重量部を投入した。次に、撹拌下に25℃で系内の気相部を窒素で置換し、系内の温度が120℃になるまで加熱した後、滴下ボンベからEO9,000重量部とPO3,000重量部との混合液の滴下を開始した。次に、系内温度が120℃に、ゲージ圧が0.1~0.3MPaになるように制御しながら、系内の圧力変化が無くなるまで反応させた。系内の温度が25℃になるまで冷却した後、水酸化カリウムを吸着処理により除去して、ポリエーテル(A1-1)12,070重量部を得た。ポリエーテル(A1-1)は、ブチルアルコールのEO205モルとPO52モルのランダム付加物であり、EOとPOの重量比は、EO/PO=75/25である。
<製造例2>[ポリエーテル(A1-2)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、窒素導入管及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、出発物質であるブチルアルコール74重量部及び水酸化カリウム4重量部を投入した。次に撹拌下に25℃で系内の気相部を窒素で置換し、系内の温度が120℃になるまで加熱した後、滴下ボンベからEO10,800重量部の滴下を開始した。次に、系内温度が120℃に、ゲージ圧が0.1~0.3MPaになるように制御しながら、系内の圧力変化が無くなるまで反応させた。引き続き、系内の温度が120℃になるように制御しながらPO3,600重量部の滴下を開始した。その後、系内温度が120℃に、ゲージ圧が0.1~0.3MPaになるように制御しながら、系内の圧力変化が無くなるまで反応させた。系内の温度が25℃になるまで冷却した後、水酸化カリウムを吸着処理により除去して、ポリエーテル(A1-2)14,400重量部を得た。ポリエーテル(A1-2)は、ブチルアルコールのEO245モルとPO62モルのブロック付加物であり、EOとPOの重量比は、EO/PO=67/33である。
<製造例3~12、14>[ポリエーテル(A1-3)~(A1-12)、(B-1)の製造]
製造例1において、ブチルアルコール及びEOとPOの重量比を、表1に記載のように変更した以外は製造例1と同様にして、ポリエーテル(A1-3)~(A1-12)、(B-1)を得た。
<製造例13>[ポリエーテルエステル(A3-1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた反応容器に、ポリエーテル(A1-1)12,070重量部、オレイン酸282重量部、硫酸46重量部を投入した。次に、撹拌下で系内の温度が120℃になるまで加熱し、減圧条件下(0.001~0.05MPa)で弱酸価が検出されなくなるまで反応させた。次いで系内の温度が25℃になるまで冷却した後、硫酸を吸着処理により除去して、ポリエーテルエステル(A3-1)12,330重量部を得た。ポリエーテルエステル(A3-1)は、ブチルアルコールのEO205モルとPO52モルのランダム付加物のオレイン酸エステルであり、EOとPOの重量比は、EO/PO=75/25である。
<製造例15>[ポリアルキルエーテル(A2-1)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置及び温度計を備えた耐圧製反応装置に、ポリエーテル(A1-1)12,070重量部とナトリウムボロハイドライド(NaBH)を0.01部、粒状の水酸化ナトリウム(NaOH)48部を仕込み、撹拌下窒素置換した。次いで反応系内のゲージ圧を-0.09MPaとしてから、ゲージ圧が0.1MPa以下になるように制御しながら、60℃にてメチルクロライド60部を滴下した。その後、撹拌しながら60℃にて反応を10時間続け、得られた反応物にイオン交換水220部を加え、過剰のアルカリと生成塩を溶解させた。撹拌を停止し1時間静置後、下層の水を抜き取った。次いで上層のポリエーテルに対して120部のMg、Al、Siを主成分とする無機合成吸着剤を加え混合した。無機合成吸着剤としては、72部のキョーワードKW-600(協和化学工業社製)と48部のキョーワードKW-700(協和化学工業社製)とを用いた。混合後、液中に窒素を通気しながら120℃で4時間減圧脱水し、40℃まで冷却してから窒素加圧濾過してポリアルキルエーテル(A2-1)12,102重量部を得た。ポリアルキルエーテル(A2-1)は、ブチルアルコールのEO205モルとPO52モルのランダム付加物のメチルエーテルであり、EOとPOの重量比は、EO/PO=75/25である。
<製造例16~22>[ポリエーテル(A’-1)~(A’-7)の製造]
製造例1において、ブチルアルコール及びEOとPOの重量比を、表2に記載のように変更した以外は製造例1と同様にして、ポリエーテル(A’-1)~(A’-7)を得た。
<製造例23>[ポリエーテル(A’-8)の製造]
撹拌装置、加熱冷却装置、温度計、窒素導入管及び滴下ボンベを備えた耐圧反応容器に、ソルビトール9g、テトラヒドロフラン(THF)409g及び三フツ化ホウ素・テトラヒドロフラン錯体39gを投入し、撹拌下に25℃で系内の気相部を窒素で置換し、系内の温度が55℃になるまで加熱した後、滴下ボンベからEO322重量部及びPO424重量部の滴下を開始した。次に、系内温度が55℃に、ゲージ圧が0.1~0.3MPaになるように制御しながら、系内の圧力変化が無くなるまで反応させた。その後、系内の温度が25℃になるまで冷却し、水酸化カリウム水溶液で中和した後、未反応のTHFを除去した。副成した塩を濾別し、ポリエーテル(A’-8)1,018重量部を得た。(A’-8)は、ソルビトールのTHF74モルとEO148モルとPO148モルのランダム付加物であり、EOとPOとTHFの重量比は、EO/PO/THF=32/42/26である。
<製造例24>[ポリエーテル(A’-9)の製造]
製造例23において、EO322重量部及びPO424重量部をEO746重量部に変更した以外は製造例21と同じにしてポリエーテル(A’-9)1,018重量部を得た。ポリエーテル(A’-9)は、ソルビトールのTHF74モルとEO342モルのランダム付加物であり、EOとPOとTHFの重量比は、EO/PO/THF=82/0/18である。
ポリエーテル(A1-1)~(A1-12)、(A3-1)、(B-1)、(A2-1)(A’-1)~(A’-9)のMn、及び、100℃における動粘度を、表1、2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
<実施例1>[セラミック押出成形用坏土組成物(P-1)の作製]
ポリエーテル(A1-1)をセラミック押出成形用潤滑剤(D-1)とした。
カオリン、タルク、シリカ、アルミナ粉末を、化学組成が、SiO:50重量%、Al:35重量%、MgO:15重量%になるように調整したコージェライト質セラミック原料100重量部、メチルセルロース{「メトローズ(登録商標)90SH-30000」、信越化学工業(株)製}4重量部を、ハイシェアーミキサーを用いて25℃でドライブレンドした後、水25重量部、セラミック押出成形用潤滑剤(D-1)4重量部を混合した水溶液を加えて更に混練し、セラミック押出成形用坏土組成物(P-1)を得た。
<実施例2>[セラミック押出成形用坏土組成物(P-2)の作製]
ポリエーテル(A1-1)とポリエーテル(B-1)とを重量比で、ポリエーテル(A1-1)/ポリエーテル(B-1)=80/20で混合したものをセラミック押出成形用潤滑剤(D-2)とした。
カオリン、タルク、シリカ、アルミナ粉末を化学組成が、SiO:50重量%、Al:35重量%、MgO:15重量%になるように調整したコージェライト質セラミック原料100重量部、メチルセルロース{「メトローズ(登録商標)90SH-30000」、信越化学工業(株)製}5重量部を、ハイシェアーミキサーを用いて25℃でドライブレンドした後、水25重量部、セラミック押出成形用潤滑剤(D-2)6重量部を混合した水溶液を加えて更に混練し、セラミック押出成形用坏土組成物(P-2)を得た。
<実施例3~15、比較例1~9>[セラミック押出成形用坏土組成物(P-3)~(P-15)、(P’-1)~(P’-9)の作製]
実施例1において、セラミック押出成形用潤滑剤(D-1)4重量部を、表3、4に示したセラミック押出成形用潤滑剤(D-3)~(D-15)、(D’-1)~(D’-9)4重量部に変更した以外は実施例1と同様にして、セラミック押出成形用坏土組成物(P-3)~(P-15)、比較セラミック押出成形用坏土組成物(P’-1)~(P’-9)を得た。これらについて、以下の方法で、潤滑性、表面平滑性、保形性、乾燥時のひび割れを評価した。結果を表3、4に示す。
<潤滑性>
セラミック押出成形用坏土組成物(P-1)~(P-15)、(P’-1)~(P’-9)を、筒先に5×5mmの口金が付いた12mmφのピストンに詰め込み、押出速度6mm/sでピストンを押出した。その際に、ピストンにかかる荷重を測定し、その最大値(MPa)を押出成形時の潤滑性とした。荷重の最大値が小さいほど、潤滑性に優れることを意味する。
<表面平滑性>
上記の潤滑性の評価において、得られた押出成形物の表面を目視により観察し、以下の判断基準で表面平滑性を評価した。
[判断基準]
○:完全に平滑
△:若干凹凸あり
×:凹凸あり
<保形性>
セラミック押出成形用坏土組成物(P-1)~(P-15)、(P’-1)~(P’-9)を、直径30mm、高さ10mmに成形して得られた坏土を、オートグラフにて10mm/minで圧縮し、この際の抵抗値(MPa)を測定し、保形性を評価した。抵抗値が大きいほど、保形性に優れることを意味する。
<乾燥時のひび割れ>
セラミック押出成形用坏土組成物(P-1)~(P-15)、(P’-1)~(P’-9)を、ロールプレスにより、厚み0.5mmに引き延ばして得られた胚土から、50mm×50mmのフィルムを切り取り、100℃のオーブンで15分間乾燥し、乾燥後の状態を目視により観察し、以下の判断基準で乾燥時のひび割れを評価した。
[判断基準]
○:ひび割れ無し
△:若干ひび割れあり
×:ひび割れ多数
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
表3から明らかなように、本発明のセラミック押出成形用潤滑剤(D-1)~(D-15)を使用したセラミック押出成形用坏土組成物(P-1)~(P-15)(実施例1~15)は、潤滑性、表面平滑性、保形性に優れ、かつ乾燥時のひび割れが無かった。
一方、表4から明らかなように、比較のセラミック押出成形用潤滑剤(D’-1)~(D’-9)を使用したセラミック押出成形用坏土組成物(P’-1)~(P’-9)(比較例1~9)のうち、セラミック押出成形用坏土組成物(P’-1)は、保形性に優れ乾燥時のひび割れが少ないものの、押出成形時の潤滑性が劣っていた。また、セラミック押出成形用坏土組成物(P’-2)~(P’-7)は、押出成形時の潤滑性、保形性が劣り、乾燥時のひび割れが多数あった。また、セラミック押出成形用坏土組成物(P’-8)~(P’-9)は押出成形時の潤滑性に優れるものの、保形性が劣り、乾燥時のひび割れが多数あった。
本発明のセラミック押出成形用坏土組成物(P)は、セラミック押出成形用坏土組成物を押出成形した後、焼成してセラミック成形体を製造するために用いられるセラミック押出成形用坏土組成物として好適である。

Claims (5)

  1. 数平均分子量が6,000~30,000のポリエーテル(A)を含有してなるセラミック押出成形用潤滑剤(D)であって、前記ポリエーテル(A)が、活性水素を有する化合物にアルキレンオキサイドを付加させてなるポリエーテル(A1)、前記ポリエーテル(A1)のアルキルエーテル(A2)及び/又は前記ポリエーテル(A1)のエステル(A3)であり、前記アルキレンオキサイドが、エチレンオキサイド単独、又はエチレンオキサイドと炭素数3のアルキレンオキサイドとの併用であって、エチレンオキサイドと炭素数3のアルキレンオキサイドの重量比が30/70~100/0であり、かつ前記ポリエーテル(A)の100℃における動粘度が200~20,000(mm/s)であるセラミック押出成形用潤滑剤(D)。
  2. 前記活性水素を有する化合物が、水、1級若しくは2級アミン又は1~6価アルコールである請求項1に記載のセラミック押出成形用潤滑剤(D)。
  3. 請求項1又は2に記載のセラミック押出成形用潤滑剤(D)を含有してなるセラミック押出成形用坏土組成物(P)。
  4. 請求項3に記載のセラミック押出成形用坏土組成物(P)の押出成形体を焼成して得られるセラミック成形体。
  5. 請求項3に記載のセラミック押出成形用坏土組成物(P)の押出成形体を焼成してセラミック成形体を得るセラミック成形体の製造方法。
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