JPH04209747A - シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料 - Google Patents
シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料Info
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- JPH04209747A JPH04209747A JP2404609A JP40460990A JPH04209747A JP H04209747 A JPH04209747 A JP H04209747A JP 2404609 A JP2404609 A JP 2404609A JP 40460990 A JP40460990 A JP 40460990A JP H04209747 A JPH04209747 A JP H04209747A
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- extrusion molding
- cellulose ether
- binder
- single screw
- clay
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- Press-Shaping Or Shaping Using Conveyers (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明はセラミックスのスクリュ
ー式押出成形において吐出速度が大きく、温度による吐
出速度への影響が小さく、吐出後の保形性が良好な坏土
を与えるセラミックス押出成形用材料に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】セラミックス成形体は連続プロセスであ
るスクリュー式押出成形やバッチプロセスであるピスト
ン式押出成形、プレス成形、泥漿鋳込成形等により所望
の形状に成形される。中でもスクリュー式押出成形は連
続プロセスであるために他のバッチプロセスに比較して
生産性が良いことを特徴としている。 ［０００３］一方、押出成形に使用される材料、つまり
坏土は非可塑性のセラミックス粉体に可塑性を持たせる
ためのバインダー、バインダーを溶解させるための水、
及び必要に応じて可塑剤、潤滑剤を添加し、混線（ロー
ルミル、連続混線機等でちぎりながら混合）するか、あ
るいはバインダーを予め水に溶解した後セラミックス粉
体と十分に混練して調製される。バインダーとしては坏
土の保水性、保形性を高め、少量で押し出し成形に適し
た可塑性を付与するために、メトキシル基を有するメチ
ルセルロースなどの水溶性セルロースエーテルが広く用
いられている。 ［０００４］Ｌかし、これらの従来用いられてきたバイ
ンダーを使用した押出成形用坏土の多くは、温度によっ
て流動特性が著しく変化するものであった。また、スク
リュー式押出成形では非常に高いせん断力が坏土にかか
るために、発熱が大きく温度管理が困難であった。特に
シリンダーに近い坏土は水冷ジャケットに近いことから
、よく冷えて粘度が高くなり粘り着いて吐出速度を低下
させ、逆にスクリューに近い坏土は摩擦熱によって高温
となり、粘度が下がって吐出速度を早めるというように
、坏土の温度差に起因する吐出速度の違いから、成形体
に密度のばらつきや歪の増大等の不都合を生じることが
多く、スクリュー式押出成形のメリットである高い生産
性を十分に発揮させることが困難であった。 ［０００５］これらの問題点を解決する手法として特開
昭６０−２３９２０７号公報には、押出成形をツインス
クリューで行い、これによる高いせん断力に伴う発熱に
もとづく押出成形用材料の高温化に対しても吐出速度が
低下しないバインダーとして、ヒドロキシプロピル置換
度が高く、２０℃での２％水溶液の粘度が２５．０００
〜１００．０００ｃ ｐ、ｓのヒドロキシプロピルセル
ロースの使用を提示している。 ［０００６］
ー式押出成形において吐出速度が大きく、温度による吐
出速度への影響が小さく、吐出後の保形性が良好な坏土
を与えるセラミックス押出成形用材料に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】セラミックス成形体は連続プロセスであ
るスクリュー式押出成形やバッチプロセスであるピスト
ン式押出成形、プレス成形、泥漿鋳込成形等により所望
の形状に成形される。中でもスクリュー式押出成形は連
続プロセスであるために他のバッチプロセスに比較して
生産性が良いことを特徴としている。 ［０００３］一方、押出成形に使用される材料、つまり
坏土は非可塑性のセラミックス粉体に可塑性を持たせる
ためのバインダー、バインダーを溶解させるための水、
及び必要に応じて可塑剤、潤滑剤を添加し、混線（ロー
ルミル、連続混線機等でちぎりながら混合）するか、あ
るいはバインダーを予め水に溶解した後セラミックス粉
体と十分に混練して調製される。バインダーとしては坏
土の保水性、保形性を高め、少量で押し出し成形に適し
た可塑性を付与するために、メトキシル基を有するメチ
ルセルロースなどの水溶性セルロースエーテルが広く用
いられている。 ［０００４］Ｌかし、これらの従来用いられてきたバイ
ンダーを使用した押出成形用坏土の多くは、温度によっ
て流動特性が著しく変化するものであった。また、スク
リュー式押出成形では非常に高いせん断力が坏土にかか
るために、発熱が大きく温度管理が困難であった。特に
シリンダーに近い坏土は水冷ジャケットに近いことから
、よく冷えて粘度が高くなり粘り着いて吐出速度を低下
させ、逆にスクリューに近い坏土は摩擦熱によって高温
となり、粘度が下がって吐出速度を早めるというように
、坏土の温度差に起因する吐出速度の違いから、成形体
に密度のばらつきや歪の増大等の不都合を生じることが
多く、スクリュー式押出成形のメリットである高い生産
性を十分に発揮させることが困難であった。 ［０００５］これらの問題点を解決する手法として特開
昭６０−２３９２０７号公報には、押出成形をツインス
クリューで行い、これによる高いせん断力に伴う発熱に
もとづく押出成形用材料の高温化に対しても吐出速度が
低下しないバインダーとして、ヒドロキシプロピル置換
度が高く、２０℃での２％水溶液の粘度が２５．０００
〜１００．０００ｃ ｐ、ｓのヒドロキシプロピルセル
ロースの使用を提示している。 ［０００６］
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ツイン
スクリューでの押出成形では２本のスクリューにエネル
ギーをかける必要から、シングルスクリユーに比べてト
ルクが大きく、成形に必要とするエネルギーのコストが
大きくなる欠点があるために、シングルスクリユーでの
押出成形における生産性の向上が望まれている。さらに
ヒドロキシプロピル置換度を高めることは成形直後乾燥
に至るまでの保形性を悪化させ、適度なヒドロキシプロ
ピル置換度の選定が必要となるが、これについての詳し
い知見はない。 ［０００７］
スクリューでの押出成形では２本のスクリューにエネル
ギーをかける必要から、シングルスクリユーに比べてト
ルクが大きく、成形に必要とするエネルギーのコストが
大きくなる欠点があるために、シングルスクリユーでの
押出成形における生産性の向上が望まれている。さらに
ヒドロキシプロピル置換度を高めることは成形直後乾燥
に至るまでの保形性を悪化させ、適度なヒドロキシプロ
ピル置換度の選定が必要となるが、これについての詳し
い知見はない。 ［０００７］
【課題を解決するための手段】本発明はセラミックスの
シングルスクリユー式押出成形用バインダーとして、特
にメトキシル基およびヒドロキシプロピル基の含有量、
さらに望ましくは重合度を適切に選択したセルロースエ
ーテルを使用することにより、吐出速度が大きく、温度
による吐出速度への影響が小さく、且つ保形性も良好な
坏土を調製できることを見出し完成されたものである。 ［０００８］すなわち、本発明によるセラミックス材料
は、スクリュー式押出成形用バインダーとしてメトキシ
ル基が１９％以上、２４％以下、ヒドロキシプロピル基
が１０％以上、１６％以下のセルロースエーテルを用い
ることを要旨とするものであり、さらに望ましくは、こ
のセルロースエーテルとして、２０℃における２％水溶
液の粘度が６５、 ｏｏｏｃｐｓ以上、１２０．０００
ｃｐｓ以下のものを選択使用するものである。 ［０００９１以下、本発明の詳細な説明する。本発明に
おいて、バインダーとして使用されるセルロースエーテ
ルはエーテル化度が、メトキシル基含有量で１９％以上
、２４％以下、ヒドロキシプロピル基含有量で１０％以
上、１６％以下でなくてはならない。エーテル化度がこ
の範囲にあるセルロースエーテルをバインダーとして使
用することにより、広い温度範囲にわたるスクリュー押
出しに適した流動特性が坏土に付与される。つまり、こ
の範囲を下回っても、また逆に上回っても、スクリュー
押出機による押出速度は低下し、温度による押出速度の
変化も大きくなる。またバインダーは坏土に適当な保形
性を与える役目を果たすが、エーテル化度がこの範囲を
逸脱すると、坏土の流動特性が変化して成形体の保形性
を悪化させる。 ［００１０１一般に重合度の高いバインダーを使用する
ほど、成形後の乾燥に至るまでの保形性は高くなる。と
りわけ、高い重合度は乾燥過程における水分の蒸発に伴
う収縮応力によって生じる成形体クラックの発生を防止
し抑制する。 ［００１１］本発明においては、重合度の一つの指標で
ある２０℃に於ける２％水溶液の粘度で６５．０００ｃ
ｐｓ以上のセルロースエーテルを使用することで、所望
の形状を維持しクラックの発生を防止するに足る保形性
が達成される。しかし粘度が１２０．０００ｃｐｓを超
えると、坏土の粘性が増加するために、吐出速度が低下
しスクリュー式押出成形の利点が損なわれてしまう。こ
のためバインダーとして使用されるセルロースエーテル
は、２０℃に於ける２％水溶液の粘度で６５．０００ｃ
ｐｓ以上、１２０．０ＯＯｃｐｓ以下に対応する重合度
であることが望ましい。 ［００１２］セラミックス粉体にはアルミナ、チタン酸
バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、酸化亜
鉛、窒化珪素、炭化珪素等が例示される。これらは粒径
が０．１〜２０μｍ程度の任意の形状の粉末として使用
される。また、坏土には必要に応じて、グリセリン、プ
ロピレングリコール、エチレングリコールおよびポリエ
チレングリコールの高級脂肪酸エステル、ソルビタン脂
肪酸エステル、アルキレングリコールエステル類等の可
塑剤、並びにワックス、油脂等の潤滑剤などの他の成分
を加えることもできる。 ［００１３］セラミックス粉体に混合するセルロースエ
ーテルバインダーと水の量はセラミックス粉体の形、粒
径、密度等によって異なるが、セラミックス粉体１００
重量部に対しバインダー１〜１０重量部、水１４〜３５
重量部の割合で選択される。これらの成分の混合は予め
セルロースエーテルとセラミックス粉体とを混合した後
、上記の他の成分を加えても良いし、またセルロースエ
ーテルを水に溶解した後セラミックス粉体と混合しても
よく、いずれの場合も混合後にバインダーが十分均一に
分散するように混合した後押出成形しさえすれば、本発
明の効果が阻害される恐れはない。 ［００１４１坏土は５５℃以下の任意の温度で押出可能
である。５５℃を超えると、セルロースエーテルによっ
てセラミックス粉体に付与された可塑性が損なわれ、吐
出速度の低下を招く。また可塑性の損なわれない５５℃
以下で、かつなるべく高温に制御されれば、押出成形に
最も適した流動性が坏土に付与され、より高速に押出成
形することが出来る。実質的には４０℃以上、５５℃以
下に温度を制御することで最適な流動状態となる。 ［００１５］
シングルスクリユー式押出成形用バインダーとして、特
にメトキシル基およびヒドロキシプロピル基の含有量、
さらに望ましくは重合度を適切に選択したセルロースエ
ーテルを使用することにより、吐出速度が大きく、温度
による吐出速度への影響が小さく、且つ保形性も良好な
坏土を調製できることを見出し完成されたものである。 ［０００８］すなわち、本発明によるセラミックス材料
は、スクリュー式押出成形用バインダーとしてメトキシ
ル基が１９％以上、２４％以下、ヒドロキシプロピル基
が１０％以上、１６％以下のセルロースエーテルを用い
ることを要旨とするものであり、さらに望ましくは、こ
のセルロースエーテルとして、２０℃における２％水溶
液の粘度が６５、 ｏｏｏｃｐｓ以上、１２０．０００
ｃｐｓ以下のものを選択使用するものである。 ［０００９１以下、本発明の詳細な説明する。本発明に
おいて、バインダーとして使用されるセルロースエーテ
ルはエーテル化度が、メトキシル基含有量で１９％以上
、２４％以下、ヒドロキシプロピル基含有量で１０％以
上、１６％以下でなくてはならない。エーテル化度がこ
の範囲にあるセルロースエーテルをバインダーとして使
用することにより、広い温度範囲にわたるスクリュー押
出しに適した流動特性が坏土に付与される。つまり、こ
の範囲を下回っても、また逆に上回っても、スクリュー
押出機による押出速度は低下し、温度による押出速度の
変化も大きくなる。またバインダーは坏土に適当な保形
性を与える役目を果たすが、エーテル化度がこの範囲を
逸脱すると、坏土の流動特性が変化して成形体の保形性
を悪化させる。 ［００１０１一般に重合度の高いバインダーを使用する
ほど、成形後の乾燥に至るまでの保形性は高くなる。と
りわけ、高い重合度は乾燥過程における水分の蒸発に伴
う収縮応力によって生じる成形体クラックの発生を防止
し抑制する。 ［００１１］本発明においては、重合度の一つの指標で
ある２０℃に於ける２％水溶液の粘度で６５．０００ｃ
ｐｓ以上のセルロースエーテルを使用することで、所望
の形状を維持しクラックの発生を防止するに足る保形性
が達成される。しかし粘度が１２０．０００ｃｐｓを超
えると、坏土の粘性が増加するために、吐出速度が低下
しスクリュー式押出成形の利点が損なわれてしまう。こ
のためバインダーとして使用されるセルロースエーテル
は、２０℃に於ける２％水溶液の粘度で６５．０００ｃ
ｐｓ以上、１２０．０ＯＯｃｐｓ以下に対応する重合度
であることが望ましい。 ［００１２］セラミックス粉体にはアルミナ、チタン酸
バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、酸化亜
鉛、窒化珪素、炭化珪素等が例示される。これらは粒径
が０．１〜２０μｍ程度の任意の形状の粉末として使用
される。また、坏土には必要に応じて、グリセリン、プ
ロピレングリコール、エチレングリコールおよびポリエ
チレングリコールの高級脂肪酸エステル、ソルビタン脂
肪酸エステル、アルキレングリコールエステル類等の可
塑剤、並びにワックス、油脂等の潤滑剤などの他の成分
を加えることもできる。 ［００１３］セラミックス粉体に混合するセルロースエ
ーテルバインダーと水の量はセラミックス粉体の形、粒
径、密度等によって異なるが、セラミックス粉体１００
重量部に対しバインダー１〜１０重量部、水１４〜３５
重量部の割合で選択される。これらの成分の混合は予め
セルロースエーテルとセラミックス粉体とを混合した後
、上記の他の成分を加えても良いし、またセルロースエ
ーテルを水に溶解した後セラミックス粉体と混合しても
よく、いずれの場合も混合後にバインダーが十分均一に
分散するように混合した後押出成形しさえすれば、本発
明の効果が阻害される恐れはない。 ［００１４１坏土は５５℃以下の任意の温度で押出可能
である。５５℃を超えると、セルロースエーテルによっ
てセラミックス粉体に付与された可塑性が損なわれ、吐
出速度の低下を招く。また可塑性の損なわれない５５℃
以下で、かつなるべく高温に制御されれば、押出成形に
最も適した流動性が坏土に付与され、より高速に押出成
形することが出来る。実質的には４０℃以上、５５℃以
下に温度を制御することで最適な流動状態となる。 ［００１５］
【実施例】以下、本発明の具体的態様を実施例および比
較例によって説明するが、本発明はこの実施例に限定さ
れるものではない。 実施例１〜６および比較例１〜４ ２ＯＬスーパーミキサー（用田製作所製、ＳＭＶ−２０
）に合成コージェライトＡＦ−２（丸ス釉薬合資会社製
）５ｋｇと表１に示す種類のセルロースエーテルをコー
ジェライト１００重量部に対して３重量部の割合で投入
し、１．５０Ｏｒｐｍで３分間撹拌混合し、更に撹拌を
続けながら水３３重量部を添加混合した。このセラミッ
クス混合物を２０℃冷却下に３本ロールミル（弁上製作
所製）で５パス混練し、押出成形用の坏土を得た。 ［００１６］ジャケット温度を制御することにより押出
時の坏土温度を調整しながらシングルスクリユー径２０
ＩＤＩの押出成形仕様ラボプラストミル３０Ｃ−１５０
型（東洋精機社製Ｄ２０−２５）で、スクリュー回転数
３Ｏｒｐｍにて外径５鵬ｍ、内径４ｍｍのチューブを押
出成形し、その際の吐出速度を測定し、成形から乾燥に
至るまでのチューブの変形とクラックの発生の有無を評
価して、その結果を表１に示した。 ［００１７］
較例によって説明するが、本発明はこの実施例に限定さ
れるものではない。 実施例１〜６および比較例１〜４ ２ＯＬスーパーミキサー（用田製作所製、ＳＭＶ−２０
）に合成コージェライトＡＦ−２（丸ス釉薬合資会社製
）５ｋｇと表１に示す種類のセルロースエーテルをコー
ジェライト１００重量部に対して３重量部の割合で投入
し、１．５０Ｏｒｐｍで３分間撹拌混合し、更に撹拌を
続けながら水３３重量部を添加混合した。このセラミッ
クス混合物を２０℃冷却下に３本ロールミル（弁上製作
所製）で５パス混練し、押出成形用の坏土を得た。 ［００１６］ジャケット温度を制御することにより押出
時の坏土温度を調整しながらシングルスクリユー径２０
ＩＤＩの押出成形仕様ラボプラストミル３０Ｃ−１５０
型（東洋精機社製Ｄ２０−２５）で、スクリュー回転数
３Ｏｒｐｍにて外径５鵬ｍ、内径４ｍｍのチューブを押
出成形し、その際の吐出速度を測定し、成形から乾燥に
至るまでのチューブの変形とクラックの発生の有無を評
価して、その結果を表１に示した。 ［００１７］
【表１】
［００１８］実施例７〜８表２に示すセルロースエーテ
ルを用いた他は、前例と同様にして押出成形用の坏土を
作成し、同じ成形機を同じ条件で用いて、厚み０．５ｍ
ｍ、幅２０關のシートを押出成形し、その際の吐出速度
とトルクを測定し、結果を表２に示した。 ［００１９］比較例５〜６成形機としてスクリュー径１
５關の２本のスクリューが同一方向に回転する押出成形
仕様のラボプラストミルを改良したツインスクリューを
用いた他は上記実施例５，６と同様に坏土を作成して押
出成形を行い、吐出速度とトルクを測定し、その結果を
表２に示した。 ［００２０１
ルを用いた他は、前例と同様にして押出成形用の坏土を
作成し、同じ成形機を同じ条件で用いて、厚み０．５ｍ
ｍ、幅２０關のシートを押出成形し、その際の吐出速度
とトルクを測定し、結果を表２に示した。 ［００１９］比較例５〜６成形機としてスクリュー径１
５關の２本のスクリューが同一方向に回転する押出成形
仕様のラボプラストミルを改良したツインスクリューを
用いた他は上記実施例５，６と同様に坏土を作成して押
出成形を行い、吐出速度とトルクを測定し、その結果を
表２に示した。 ［００２０１
【表２］
［００２１３
【発明の効果】本発明のセラミックス材料によれば、シ
ングルスクリユー式押出成形において成形体が連続的に
効率良く生産されるため、製造コスト、歩留りが減少し
て、より安価なセラミックス成形体が提供される。
ングルスクリユー式押出成形において成形体が連続的に
効率良く生産されるため、製造コスト、歩留りが減少し
て、より安価なセラミックス成形体が提供される。
Claims (2)
- 【請求項１】メトキシル基が１９％以上、２４％以下、
ヒドロキシプロピル基が１０％以上、１６％以下である
セルロースエーテルをバインダーとするシングルスクリ
ュー式押出成形用セラミックス材料。 - 【請求項２】セルロースエーテルの２０℃における２％
水溶液の粘度が６５，０００ｃｐｓ以上、１２０，００
０ｃｐｓ以下である請求項１記載のシングルスクリュー
式押出成形用セラミックス材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2404609A JPH04209747A (ja) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2404609A JPH04209747A (ja) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04209747A true JPH04209747A (ja) | 1992-07-31 |
Family
ID=18514272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2404609A Pending JPH04209747A (ja) | 1990-12-04 | 1990-12-04 | シングルスクリュー式押出成形用セラミックス材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04209747A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002079509A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-03-19 | Denso Corp | セラミックシートの成形方法及び成形装置 |
| JP2003181816A (ja) * | 2001-10-10 | 2003-07-02 | Denso Corp | セラミックス構造体の製造方法およびセラミックスハニカム構造体の製造方法 |
| JP2008132648A (ja) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Kyocera Corp | スクリュー式の押出成形機およびこれを用いた筒状セラミック部材の製造方法 |
| EP1870389A3 (en) * | 2006-06-15 | 2011-03-16 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Extrusion or injection moding composition and method for preparing molded part |
| JP2011524846A (ja) * | 2008-06-19 | 2011-09-08 | ダウ グローバル テクノロジーズ エルエルシー | セラミック押出のためのセルロースエーテル含有添加物 |
| WO2011136981A1 (en) | 2010-04-26 | 2011-11-03 | Dow Global Technologies Llc | Composition for extrusion-molded bodies |
| JP2012522666A (ja) * | 2009-04-03 | 2012-09-27 | コーニング インコーポレイテッド | 急速に水和可能なセルロース系結合剤を用いたセラミックの製造 |
-
1990
- 1990-12-04 JP JP2404609A patent/JPH04209747A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002079509A (ja) * | 2000-06-30 | 2002-03-19 | Denso Corp | セラミックシートの成形方法及び成形装置 |
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| JP2012522666A (ja) * | 2009-04-03 | 2012-09-27 | コーニング インコーポレイテッド | 急速に水和可能なセルロース系結合剤を用いたセラミックの製造 |
| WO2011136981A1 (en) | 2010-04-26 | 2011-11-03 | Dow Global Technologies Llc | Composition for extrusion-molded bodies |
| US8968639B2 (en) | 2010-04-26 | 2015-03-03 | Dow Global Technologies Llc | Composition for extrusion-molded bodies |
| US9365702B2 (en) | 2010-04-26 | 2016-06-14 | Dow Global Technologies Llc | Composition for extrusion-molded bodies |
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