JPH0361006A - ポリシラザンの成形方法 - Google Patents

ポリシラザンの成形方法

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JPH0361006A
JPH0361006A JP1196938A JP19693889A JPH0361006A JP H0361006 A JPH0361006 A JP H0361006A JP 1196938 A JP1196938 A JP 1196938A JP 19693889 A JP19693889 A JP 19693889A JP H0361006 A JPH0361006 A JP H0361006A
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JP
Japan
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mold
polysilazane
tube
soft tube
heating
Prior art date
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Pending
Application number
JP1196938A
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English (en)
Inventor
Hiroaki Nishio
浩明 西尾
Keiji Watanabe
圭児 渡辺
Michitaka Satou
道貴 佐藤
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
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Priority to US07/560,679 priority patent/US5073330A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C2949/00Indexing scheme relating to blow-moulding
    • B29C2949/07Preforms or parisons characterised by their configuration
    • B29C2949/0715Preforms or parisons characterised by their configuration the preform having one end closed
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C49/00Blow-moulding, i.e. blowing a preform or parison to a desired shape within a mould; Apparatus therefor
    • B29C49/02Combined blow-moulding and manufacture of the preform or the parison
    • B29C49/06Injection blow-moulding

Landscapes

  • Ceramic Products (AREA)
  • Producing Shaped Articles From Materials (AREA)

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〕 この発明は窒化ケイ素または窒化ケイ素と炭化ケイ素混
合セラミックスの前駆体であるポリシラザンの薄肉中空
品を製造する方法に関する。
〔従来の技術〕
ポリシラザンは、ケイ素、窒素及び水素からなり場合に
よってはさらに炭素を含む高分子化合物であり、脅威直
後は一般に分子量200から800の液体として得られ
る。この液状ポリシラザンは加熱すると固体になる。
例えば無機ポリシラザン(IlzSiNII)nの場合
、固体のポリシラザンを昇温しながら加熱すると熱分解
が150°C付近からはじまり、通常600°C付近で
ほぼ終了する。この熱分解で得られるものは非晶質の窒
化ケイ素であるが、常圧の不活性ガス雰囲気で1000
°C以上1800’C以下の温度で熱処理することによ
りα−窒化ケイ素と金属ケイ素からなる焼結体が得られ
る。窒素ガス雰囲気で行なえばα窒素ケイ素単相の焼結
体が得られる。
一方、(CH:+5illNH) nからは同様な処理
によって窒化ケイ素と炭化ケイ素とからなる焼結体が得
られる。
ところで、ポリシラザンがセラくンクス原料として注目
され出したのは比較的最近のことであり、本発明者らの
知る限りにおいてはポリシラザンの成形方法に関する文
献は存在しない。
〔発明が解決しようとする課題〕
この発明は液状のポリシラザンから比較的均一な厚さの
成形体を得る方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは上記目的を達成するべく鋭意検討の結果、
ポリシラザンを100”C以上の温度に保持すると重合
が進行して粘稠な液体が得られ、塑性成形が可能である
ことを見出した。
本発明はかかる知見に基いてなされたものであり、単味
又は30重量%以下のセラくツクス粉末もしくはセラミ
ックス前駆体を含む液状ポリシラザンチューブを加熱し
て粘性係数が104ポアズ以上106ポアズ以下のソフ
トチューブとし、該ソフトチューブを拡径して成形型に
密着さセるとともに加熱して硬化させることを特徴とし
ている。
液状ポリシラザンはH2S1C1、Ih5iCI、R5
1llCIz等のシラン化合物から製造することができ
る。上記の有機シラン化合物のRはメチル基、エヂル基
、ビニル基、フェニル基等である。上記のシラン化合物
を単独であるいは混合物としてベンゼン、ジエチルエー
テル、ジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ピリジン
等の溶媒に希釈して、この溶液を液体または気体のアン
モニアと接触させることによってポリシラザンが生成す
る。副生成物の塩化アンモニウムを濾別し、溶媒を留去
することによって液状ポリシラザンが得られる。
このようにして台底される液状ポリシラザンには多種あ
り、出発物質が同一であっても溶媒、温度、アンモニア
の圧力等によって生成される物質が異なる。
代表的なポリシラザンとして(Hz S iN H) 
xC(Hz S i ) + 、 s N ) y、(
CH3(CH3NH)Si (CH3N))X、(CH
3Si (CH3N)+、s ))’−(CH3SiH
NH)X (C)iasiHNCH3) V (CH3
S i N ) z等が挙げられる。
液状ポリシラザンは単味であってもよいし、また、最大
30重量%までセラミックスの粉末もしくはポリシラザ
ン以外のセラくツクスの前駆体を混合してもよい。混合
の目的は焼結の促進、セラミンク焼結体の特性向上、熱
分解、焼結時の収縮軽減による寸法精度向」二等である
。上記目的で添加されるセラごツクスは、焼結助剤とし
てのイツトリア、アルミナ、マグネシア、セリア、スカ
ンジア、ジルコニア等の酸化物粉末、焼結体の高温強度
向上のための窒化アルミニウム等の窒化物粉末及び炭化
ケイ素等の炭化物粉末、靭性向上のための炭化ケイ素ウ
ィスカー、導電性を付与するため炭化チタン、窒化チタ
ン等の導電性セラミックス粉末等である。これらは熱分
解によってセラミックスに転化する前駆体の形で添加し
てもよい。例えば、炭化ケイ素の前駆体にはポリシラス
チレン、ポリカルボシラン等、アルミナの前駆体にはベ
ーマイト、硝酸アルごす等、イツトリアの前駆体に硝酸
イツトリウム等、そして炭素の前駆体には焼結時に窒化
ケイ素と反応してこれを炭化ケイ素に変えるフェノール
樹脂等がある。
これらの添加物が30重量%を越えるとコンパウンドの
変形能力が低下し、後述の成形時にポリシラザンのソフ
トチューブに亀裂が生じやすくなる。
このような液状ポリシラザンをまず0.1mm以」二3
0mm以下程度の厚さのチューブ形状に鋳込む。0.1
mm未満では後述の成形時にソフトチューブに亀裂が生
し易い。一方、30mmを越えるとチューブの変形抵抗
が大きすぎるため、型への密着が不十分となり転写性が
損なわれる。。
チューブ形状の鋳型に鋳込んだポリシラザンはそのまま
では保形性が不十分なのでこのまま離型すると垂れ落ち
てチューブの厚みが変化する。これを回避するためにこ
のチューブを加熱して重合を進行させ、粘性係数104
ポアズ以上106ポアズ以下としてから離型し、ゼラチ
ン状のソフトチューブを得る。104ポアズ未満だと垂
れ落ちが十分に防止できない。一方、106ポアズを越
えると変形抵抗が大きくなり型への密着が不十分となる
。上記粘性にするための加熱時間は温度が低いほど長く
、温度を上げるに従って短縮する必要があり、またソフ
トチューブの厚みによっても変わる。すなわち、薄いほ
ど短時間でよく、厚くなるに従って長時間を必要とする
。従って、一義的には決められないが、1時間以内、好
ましくは5分以内とするように厚みに従って温度を設定
する加熱温度6 は100〜300’Cの範囲が適当である。加熱温度が
100°C未満だと時間がかかりすぎる。一方、300
’Cを越えるとポリシラザンの熱分解が増える。その結
果、ソフトチューブの表面および内部に気泡が発律し、
最終製品としての焼結体表面及び内部にこれが気孔を生
ずる。
ソフトチューブに底形する鋳型は一端解放他端閉塞型キ
ャビティーでもよく、また両端解放型−トビティーでも
よい。いずれの鋳型も内型と外型よりなる。前者の場合
試験管形状のソフトチューブが得られ、後者の場合両端
解放のソフトチューブが得られる。鋳型は加熱装置を組
み込んだものとする。それは電気加熱用ヒーターであっ
てもよいし、熱媒循環用のチューブちるいはジャケント
であってもよい。
ソフトチューブを成形型ではさみ込みソフトチューブの
内圧を外圧より0.1kg/cm2以上10kg/cm
2以下の値で高くし、内圧によってチューブを広げる。
チューブ内外面間の差圧が0.1kg/cm2未満だと
チューブの成形型への密着が不十分となり、その結果、
転写性が悪くなる。チューブ内外面間の差圧が大きいほ
どチューブの密着に要する時間が短かくなり、生産性が
1がるが、差圧の増加にイ′Vっでこの効果は小さくな
り10kg/cm2を越えると瞬時に密着が終了する。
外圧は大気圧のままでもよいが成形型内を真空に引くと
より効果的である。
成形型の温度は100°C以上300°C以下のある温
度に保持する。100″C未満だと型に密着したポリシ
ラザンの硬化に時間がかかりすぎる。一方、300°C
を越えるとポリシラザンの熱分解が増えてチューブの表
面および内部に気泡が発生し、最終製品としての焼結体
表面にこれが気孔として残留する。
成形型を加熱する手段は特に限定はない。電気ヒーター
を成形型内に埋込んだり張付けて電気加熱してもよいし
、熱媒を通すチューブを型内に埋込んだり、ジャケット
を取付けたりして熱媒により加熱してもよい。加熱時間
はソフトチューブが所定程度に熱硬化するまでである。
成形型は凹凸等のある複雑形状のものであってもよいい
ことはいうまでもない。
鋳型および成形型の材質は、軟鋼、アルミニウム合金、
亜鉛合金、鋳鉄、ベリリウム鋼、ステンレス鋼、高速度
鋼、ダイスm’:γの金属、シリコーンゴム、フッ素ゴ
ム等の耐熱ゴム、フェノール樹脂等のプラスチック、ま
た石膏、木材でもよい。
必要に応じて空気を逃がすベントホールを設ける。
あるいは多孔質材料で型を製造してもよい。この目的に
は石膏が使用できるが、強度が低く欠は易いので多孔質
の樹脂、多孔質の焼結金属、多孔質のセラミックス等、
より強度の高い材料を使ってもよい。
熱硬化したチューブは例えば前述の公知の条件で焼結す
ることによって焼結体を得ることができる。
〔作用] 単味又は30重量%以下のセラミックス粉末もしくはセ
ラミックス前駆体を含む液状ポリシラザンをチューブ状
にして加熱することによって、ポリシラザンの重合を進
行させて粘性を高め保形性を確保している。得られるソ
フトチューブの粘性体数が104ポアズ未満では保形性
が不充分であり、一方、106ポアズを越えると変形抵
抗が大きくなり、成形型へ密着させる成形性が不充分に
なる。
そこで、鋳型内に鋳込んたチューブの加熱温度及び時間
等を調節して上記の粘性係数範囲内になるようにしてい
る。成形型で成形後は加熱してさらに重合を進行させる
ことにより所定形状のポリシラザンの成形品を得ること
ができる。
〔実施例〕
実施例1 第1図に示すような内型1と2分割の外型3よりなる一
端解放他端閉塞チューブ鋳型を用いた。
内型1は平均気孔径25μm、気孔率35%の多孔質ア
ルミナ製でサイズは内径20mm、外径40mm、長さ
150mの上端が略半球状に閉止された円筒状であり、
一方、外型3はアルミニウム製で内型1より1回り大き
な相似形の穴を有する円柱状をしており電熱ヒーターが
内蔵されている。内型1と外型3の間隔は12TffI
11であり、そこがキャビティー4になっている。この
鋳型を機台5に取付け、0 電熱ヒーター2によって外型3を200°Cに加熱した
成形型8はアルミニウム製の2分割型で電熱ヒーターを
内蔵している。キャビティーは略丸瓶状をしており、全
長170mmで大径部の直径が150mmである。この
成形型8も電熱ヒーターに通電して予め200°Cに加
熱しておいた。
まず、液状無機ポリシラザン(H2SiC1□とNH,
の反応生成物)を第1図に示す注入口6より鋳型へ注入
した。5分間加熱保持してソフトチューブを形成させ直
ちに外型3を外して、成形型7を取付けた。この状態を
第2図に示す。次いで、内型1の内部へ圧入口9より6
 Kg/cm2の圧縮空気を送入してソフトチューブを
拡径して成形型7に密着させ、10分間加熱保持して硬
化させた。圧縮空気の供給を停止して大気圧に戻したの
ち、成形型8を外したところ、第3図に示すように、硬
化した成形体12が得られた。
この成形体12を焼結炉に入れ、圧力9.5Kg/cm
2の窒素雰囲気で、常温から200°Cまで20’C/
min、200°Cから60「Cまで2°(:/min
、600°Cから1750°Cまで20°C/minの
速度で昇温し、放冷したところ、外径が108mmに均
一に収縮した窒化ケイ素焼結体が得られた。この焼結体
の密度は理論密度の89.5%であった。
実施例2 液状無機ポリシラザン(Hz S i Cl□とN 1
−13の反応生成物)100部に対して平均粒径0.1
5μmのアルミナ粉末2.1部、平均粒径0.12μm
のイツトリア粉末6.2部を5時間撹拌混合し、真空脱
泡して無機ポリシラザンオイルを主体とする液状ポリシ
ラザンを得た。
第4図に示すように、内径40mm、厚さ12mm、下
端解放の円筒状キャビティー4を電熱ヒーター2を内蔵
する分割型の鋳型10をノズル11を有する機台5の上
部に成形型設置空間をあけて設置した。
この鋳型IOを160°Cに加熱保持した。成形型8に
は第5図に示す、内径150mm、全長120mmで天
井面が平らで底面が浅いスリ鉢形をした円筒状のキャビ
ティーを有するものを用いた。この成形型8は2分割型
で電熱ヒーター7を内蔵するアルミニウム製のものであ
る。成形型8も予め200°Cに加熱しておいた。
まず、前記無機ポリシラザンを第4図に示す注入口6よ
り鋳型へ注入した。10分間加熱保持してソフトチュー
ブを形成させ、注入口6より後続の液状無機ポリシラザ
ンを供給することにより先行のゼリー状になった無機ポ
リシラザンのソフトチューブ12を押出した。続いてノ
ズル11を上昇させ、成形型8を取付けることによって
ソフトチューブ12の上部を封止し、直ちにノズル11
より6 Kg/cm”の圧縮空気を送入して10分間保
持した。次に圧縮空気の供給を停止し大気圧に戻しての
ち、ノズル11を降下させ、成形型8を外したところ、
第6図に示すように、硬化した成形体13が得られた。
成形体の上部を切断して焼結炉に入れ、圧力9.5Kg
/cm2の窒素雰囲気で、常温から200°Cまで20
°C/min、200°Cから600″Cまで2°C/
min、600°Cから1750°Cまで20°C/m
inの速度で昇温し、放冷したところ、外径105mm
に均一に収縮した窒化ケイ素3 焼結体が得られた。この焼結体の密度は理論密度の97
.0%であった。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、液状のポリシラザン
を加熱した鋳型に鋳込んで加熱することにより高粘性の
ソフトチューブに成形してから加熱した成形型に密着さ
せる構成したので、比較的均一な厚さの転写製のよいし
かも均質で欠陥の少ない成形体を容易に得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例においてソフトチューブを作
製している状態を示す断面図であり、第2図は鋳型の外
型を外して成形型を取付は拡径及び熱硬化を開始する直
前の状態を示す断面図である。第3図は熱硬化の終了し
た状態を示す断面図である。第4図は別の実施例におい
てソフトチューブを作製している状態を示す断面図であ
り、第5図はソフトチューブを鋳型から押出して成形型
を取付は拡径及び熱硬化を開始する直前の状態を示す断
面図である。第6図は熱硬化の終了した状4 態を示す断面図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  単味又は30重量%以下のセラミックス粉末もしくは
    セラミックス前駆体を含む液状ポリシラザンチューブを
    加熱して粘性係数が10^4ポアズ以上10^6ポアズ
    以下のソフトチューブとし、該ソフトチューブを拡径し
    て成形型に密着させるとともに加熱して硬化させること
    を特徴とするポリシラザンの成形方法
JP1196938A 1989-07-31 1989-07-31 ポリシラザンの成形方法 Pending JPH0361006A (ja)

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US07/560,679 US5073330A (en) 1989-07-31 1990-07-31 Method of molding polysilazane

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