JPH01167281A

JPH01167281A - セラミツクス原料

Info

Publication number: JPH01167281A
Application number: JP32637787A
Authority: JP
Inventors: Toshimasa Mano; 稔正真野; Takuji Yoshimura; 卓二吉村
Original assignee: Kanebo Ltd
Current assignee: Kanebo Ltd
Priority date: 1987-12-22
Filing date: 1987-12-22
Publication date: 1989-06-30

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〕この発明は、セラミックス多孔体の製造に適したセラミ
ックス原料に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、セラミックス多孔体の製法としては、■セラ
ミックス粉体の水性スラリーを発泡させて成形する湿式
成形法、■セラミックス粉体と気孔形成材としての可燃
性の有機物とを混合する乾式もしくは半乾式の加圧成形
法が用いられている。

上記製法の中でも特に■の加圧成形法が生産性。

経済性に優れ有効である。上記加圧成形法で使用するセ
ラミックス粉体原料としては、スプレードライヤー法等
によって製造される顆粒状物が良好な作業性を有するた
め多用されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記製法を用いてセラミックス多孔体を
製造する場合、セラミックス多孔体原料として、単にセ
ラミックス粉体と、気孔形成材としての可燃性の有機物
との混合物を用いるとつぎのような問題が発生する。す
なわち、セラミックス粉末と可燃性有機物を混合した場
合、セラミックス粉末と可燃性有機物の各々の粒径の太
きさおよび形状の違いのためセラミックス粉末と可燃性
有機物の混合物の流動性が低化し、例えばセラミックス
多孔体成形用金型内部への自動充填機による上記混合物
の均一充填性が低下し、成形作業性が悪くなるという問
題が生じる。また、セラミックス粉末と可燃性有機物と
の比重が異なるため、成形金型内部への充填過程におい
て、上記混合物のセラミックス粉末と可燃性有機物が分
離し、得られるセラミックス多孔体の構造が不均質なも
のとなる。このような現象は、得られる製品相互間に強
度ばらつきを生じたり、個々の製品において部分的に強
度ばらつきを生じたりし、かつ製品自体の強度低下も招
来するという問題が生じる。

この発明は、このような事情に鑑みなされたもので、製
造時の成形作業性に優れ、均質かつ高強度なセラミック
ス多孔体を製造しうる加圧成形用のセラミックス原料の
提供をその目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明のセラミックス原
料は、セラミックス粉体と樹脂粒子とが一体化され複合
粒子化されている七いう構成をとる。

〔作用〕

すなわち、本発明者らは、上記の目的を達成するため一
連の研究を重ねた結果、セラミックス粉体と気孔形成材
である可燃性樹脂粒子とを一体複合粒子化すると、上記
２種類の粒子の形状および比重の差がなくなり成形作業
性の向上を実現できるとともに、強度的に優れたセラミ
ックス多孔体が得られるようになることを見出しこの発
明に到達した。

この発明のセラミックス原料は、セラミックス粉体と樹
脂粒子とを用いて得られる。

上記セラミックス粉体としては、アルミナ、ジルコニア
、部分安定化ジルコニア、安定化ジルコニア、ジルコン
、シリカ、マグネシア、カルシア。

ムライト　スピネルおよびコージライト等の酸化物およ
びこれらの混合物、窒化珪素、炭化珪素。

窒化硼素、窒化アルミニウム、硼化ジルコニウムおよび
サイアロン等の非酸化物およびこれらの混合物があげら
れるが、これらに限定されるものでない。なお、セラミ
ックス粉体の粒子径は、セラミックス多孔体製造時の焼
結性を考慮して１０μｍ以下、好ましくは１μｍ以下で
ある。

上記樹脂粒子は、可燃性の有機物でセラミックス多孔体
製造時の焼成工程で焼却除去され、その除去跡が気孔と
なる気孔形成材である。これにより生成セラミックスが
多孔体化する。上記樹脂粒子としては、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル２ポリスチレン、ポリ
メチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリル
酸エステルおよびポリメタクリル酸エステル等のビニル
系モノマー重合物およびこれらの共重合物や混合物の粒
子があげられる。さらに、ポリエステル。

ポリウレタン、ポリアミド、フェノール、メラミン、尿
素、エポキシ等の樹脂およびこれらの混合物の粒子を用
いることもできる。上記樹脂粒子は、緻密性粒子であっ
ても多孔質状の、例えば中空状の粒子であってもよい。

なお、上記樹脂粒子の粒径は２　ｍｍ以下、好ましくは
１　ｍｍ以下１．特に好ましくは０．５　ｍｍ以下であ
る。ここでの粒径とは、日本工業規格標準篩（ＪＩＳ　
Ｚ８８０１−１９６６）　ニ準拠し、その目開きの篩を
通過したものを示す。粒径が２ｍｍを超えると、セラミ
ックス原料を型に充填し成形されたもの（以下「グリー
ン体」と称す）、またはそれを焼成したものに亀裂が生
じる傾向が著しくなり、得られるセラミックス多孔体の
強度が低下する傾向になる。

上記セラミックス粉体および樹脂粒子との配合比率は、
この発明のセラミックス原料を使用して得ようとするセ
ラミックス多孔体の気孔率により適宜設定されるが、セ
ラミックス粉体と樹脂粒子を１０：９０〜９５：５（重
量比）、好ましくは３０　：　７０〜８０：２０の割合
で配合するのが好適である。

なお、上記セラミックス粉体および樹脂粒子以外に、セ
ラミックス原料の形状を保持するため、必要に応じてバ
インダーを、セラミックス粉体と樹脂粒子の総重量に対
して０．１〜１０重景％重量させる。上記バインダーと
しては、エチルセルロ−ス、メチルセルロース、ヒドロ
キシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース
、カルボキシメチルセルロース等の繊維素誘導体および
ポリビニルアルコール２ポリビニルピロリドン等の水溶
性樹脂または合成樹脂水性エマルジョンをあげることが
できる。

さらに、上記組成物には、必要に応してワックス等の潤
滑剤、乾燥調整剤、解膠剤等を含有させてもよい。

この発明のセラミックス原料は、例えばつぎのようにし
て製造することができる。■樹脂粒子表面にセラミック
ススラリーを流動層方式または振動混合方式にてコーテ
ィングする方法、■セラミックス粉体と樹脂粒子からな
る泥状物を湿式造粒する方法、■顆粒状のセラミックス
表面に樹脂粒子を半乾式振動混合方式にてコーティング
する方法等により製造することができる。上記の方法に
より製造されるセラミックス原料の粒径は、前記樹脂粒
子の粒径の表示方法に準拠して４　ｍｍ以下、好ましく
は２ｍｍ以下である。粒径が４　ｍｍを超えるとセラミ
ックス原料の流動性が劣化し、成形型への充填作業効率
が著しく低下する。

この発明のセラミックス原料を用いたセラミックス多孔
体は、例えばつぎのようにして製造される。すなわち、
加圧成形法によりグリーン体を成形し、このグリーン体
を非酸化性または酸化性雰囲気下２００〜６００°Ｃに
おいてセラミックス原料中の樹脂粒子を熱分解（脱脂）
し、つぎに非酸化性または酸化性雰囲気下１２００〜１
８００°Ｃにおいて焼成しセラミックス粉体同士を焼結
させることにより得られる。なお、上記加圧成形法とは
、通常の金型を使用するプレス成形に加え、ゴム型を用
いた静水圧プレス成形も含むものである。

この発明のセラミックス原料を用いたセラミックス多孔
体は気孔率が約６０％以下であると独立気孔を形成する
。気孔率が６０％を超えると連通気孔が形成される。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のセラミックス原料は、ている
ため、成形型充填時の作業性および充填後の均質性に優
れ、かつ高強度のセラミックス多孔体化しうるようにな
る。

つぎに、実施例について比較例と併せて説明する。

〔実施例１〕固形分比でアルミナ粉末（粒径０．５μｍ）を１００重
量部（以下「部」と略す）、ポリビニルアルコール（分
子量５００）を３部、ワックスを０゜５部およびポリア
クリル酸系解膠剤を０．２部よりなる水性スラリーを原
料として、スプレードライヤーを用いて粒径１００μｍ
の顆粒状酸化アルミニウムを作製した（原料Ａ）。この
原料への１００部に粒径０．２５　ｍｍのフェノール樹
脂粒子１００部を加えて乾式混合した（原料Ｂ）。つぎ
に、原料Ｂの１００部に対し、撹拌下上記ポリビニルア
ルコールを５％含有する水性バインダー８部を添加、混
練したのち、湿式造粒を行い粒径ｌ　ｍｍに整粒し乾燥
してセラミックス原料を得た。

得られたセラミックス原料を用い、振動型原料充填機を
設置した自動金型プレス機にて加圧成形により寸法３０
０Ｘ１５０Ｘ２５ｍｍのグリーン体を得た。得られたグ
リーン体を５００″Ｃで２時間脱脂し、つぎに１６００
°Ｃで５時間焼成しセラミックス多孔体を得た。この場
合、加圧成形作業での作製順序により最初をＮｏ、　１
、つぎをＮｏ、　２、最後をＮ０１３の３個の試料を用
意し物性を測定した。その評価結果を後記の第１表に示
す。

なお、曲げ強度は、各試料より長さ１００ｍｍＸ幅２０
ｍｍ寸法の小片各１０枚を切り出しスパン８Ｑｍｍ、ヘ
ッドスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定した。ま
た、曲げ強度の変動率は、後記の式（Ｉ）に基づいて求
めた。

（以下余白）〔比較例１〕実施例１の原料Ａ（１成分のみ）のめ、を用Ｕ）だ。

それ以外は実施例１と同様にして３個の８氏零１をつく
り、それぞれの物性を測定した。結果を後言己の第２表
に示す。

〔比較例２〕実施例１の原料Ｂ（２成分の異なる混合物）のみを用い
た。それ以外は実施例１と同様番こして３個の試料をつ
くり、それぞれの物性をａｌｌ定した。

結果を後記の第２表に併せて示す。

（以下余白）比較例１は、１成分原料Ａのみであるため原料充填作業
性は良好である（ただし、生成セラミックスは多孔状に
ならない）のに対し、比較例２は２成分混合系（従来例
そのもの）であるため流動性が劣り、そのため充填速度
が遅く成形作業効率は低くなっている。さらに、比較例
２の試料Ｎ０１３は、成形体中の樹脂粒子の比率が高く
、焼成時に成形体に多数の亀裂が生じ良好なセラミック
ス多孔体は得られなかった。

〔実施例３〜９〕酸化イツトリウムを３ｍｏｒ！、％含有する部分安定化
ジルコニウム粉末（粒径０．２μｍ）１００部。

後記の第３表に示す粒径を有するポリスチレン樹脂粒子
６０部からなる混合粉末に、ヒドロキシエチルセルロー
ス２．５部、ポリエチレングリコール（分子量４０００
）０．５部および水１２部からなる水溶液を添加したの
ち、湿式造粒を行い粒径１゜６８ｍｍに整粒し乾燥して
セラミックス原料を得た。

得られたセラミックス原料を金型プレス機に充填し、圧
カフ　５０　ｋｇ／ｃ＋ｆで寸法１００Ｘ２０Ｘ１０ｍ
ｍのグリーン体を作製した。それ以外は実施例１と同様
にしてセラミックス多孔体を得た。得られたセラミック
ス多孔体の物性を測定しその評価結果を後記の第３表に
示す。

（以下余白）〔実施例１０〜１５〕ポリスチレン樹脂粒子に代えて、粒径０．１０５ｍｍポ
リメタクリル酸メチル樹脂粒子を６０部用いた。それ以
外は実施例３〜９と同様にして後記の第４表に示す粒径
のセラミックス原料を得た。得られたセラミックス原料
の流動性を評価するため安息角を測定した。安息角は４
５°以下が良好とされる。

安息角は、つぎのようにして測定した。５０ｍｍの高さ
から直径５０ｍｍの円板の中心位置にセラミックス原料
を漏斗を用いて自由落下させる。円板上よりセラミック
ス原料が流れ落ちるまで落下操作を続けたのち、堆積し
たセラミックス原料の円錐形の母線と円板の水平面の角
度を測定する。５回測定した平均値を第４表に示した。

（以下余白）〔実施例１５〕固形分比が、粒径１μｍの酸化アルミニウム７０部２粒
径０．２μｍの酸化ジルコニウム３０部。

ポリビニルアルコール（重合度４００　）３部、　ステ
アリン酸マグネシウム０．５部、ポリアクリル酸系解膠
剤０．４部になるように配合し混合して得られたセラミ
ックスラリ−と、粒径０．４２　ｍｍのフェノール樹脂
粒子５０部を用意する。つぎに、上記フェノール樹脂粒
子の表面に流動層造粒機を用いて上記セラミックスラリ
−を被覆し、粒径０．５９ｍｍのセラミックス原料を得
た。得られたセラミックス原料を用いて、実施例１と同
様の操作を行いセラミックス多孔体を得た。得られた３
個の試料Ｎｏ、　１〜Ｎｏ、　３のセラミックス多孔体
の物性を測定した。その評価結果は、下記の第５表のと
おりである。

（以下余白）＋　　　　　　５　　　　− なお、上記３種類のセラミックス原料Ｎｏ、　１〜Ｎ０
３はいずれも良好な原料充填作業性を示し、そのセラミ
ックス原料から製造されたグリーン体および焼成体（セ
ラミックス多孔体）に亀裂は全く認められなかった。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミックス粉体と樹脂粒子とが一体化され複合
粒子化されていることを特徴とするセラミックス原料。
（２）セラミックス粉体の粒径が１０μｍ以下である特
許請求の範囲第１項記載のセラミックス原料。
（３）樹脂粒子の粒径が２ｍｍ型以下である特許請求の
範囲第１項記載のセラミックス原料。
（４）複合粒子の粒径が４ｍｍ型以下である特許請求の
範囲第１項記載のセラミックス原料。
（５）セラミックス粉体と樹脂粒子とが１０：９０〜９
５：５（重量比）の割合で一体化されている特許請求の
範囲第１項記載のセラミックス原料。