JPH0448748B2

JPH0448748B2 -

Info

Publication number: JPH0448748B2
Application number: JP61002556A
Authority: JP
Inventors: Seinosuke Horiki; Kuninori Ito; Ryuzo Hori; Izumi Takahashi
Original assignee: Nagoya Oil Chemical Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Nagoya Oil Chemical Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 1986-01-09
Filing date: 1986-01-09
Publication date: 1992-08-07
Also published as: JPS62162667A

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野）本発明は、セラミツクス成形品を製造するに有
用な組成物に関するものである。（従来技術とその問題点）従来から、セラミツクス成形品を製造するため
に、セラミツクス素地粉末に、バインダーとして
合成樹脂やワツクス類を添加した混合物を主体と
し、これに必要に応じて可塑剤、潤滑剤等を加え
た組成物が用いられている。しかしながら、上記組成物を用いてセラミツク
ス成形品を製造する場合、次のような欠点がある
ことが認められている。すなわち、ワツクス類、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、アクリル系樹脂等をバインダーとして
用いると、成形体からバインダーを除去する脱脂
工程において、高温（400〜600℃）且つ長時間
（約１週間）の処理を行なわねばならず、特に非
酸化雰囲気中で加熱する場合、この処理条件は更
に高温、長時間とする必要があつたのである。一方、かかる欠点を克服するために、メタアク
リル酸エステル重合物の如き、比較的低温で分解
する合成樹脂系バインダーを用いる方法が提案さ
れているが、しかしこの場合は、バインダーとし
ての合成樹脂の溶融粘度が高いため、熱混合時に
セラミツクス素地粉末との均一な混合が困難であ
り、また成形後の型からの離型性が悪く、例えば
射出成形等の場合においては連続運転が困難とな
る欠陥があつた。従つて、以上の欠陥を持つ従来法では、生産性
が悪く、脱脂後の成形体に亀裂、表面層の剥離、
膨れ等の不良が発生し易い等の多くの弱点があ
り、厚物や複雑な形状を持つ成形物の脱脂は極め
て困難であつたのである。（問題点を解決するための手段）ここにおいて、本発明は、上記の如き従来法の
問題を解決するために為されたものであつて、そ
の要旨とするところは、所定のセラミツクス素地
粉末に配合されるバインダーに、凝固点が10℃以
上である、フタール酸エステル、イソフタール酸
エステル及びテレフタール酸エステルからなる群
より選ばれた少なくとも１種のエステルを用い
て、セラミツクス組成物を構成するようにしたこ
とにある。（解決手段の具体的構成）ところで、かかる本発明に用いられるセラミツ
クス素地粉末としては、カオリン族、モンモリロ
ナイト族、雲母族、滑石、パイロフイライト、ジ
ヤモン石、デイ石族等の粘土類、ケイ石、ロウ石
等の非可塑性原料等の一般陶磁器素地の他、鉄、
アルミニウム、珪素、ジルコニウム等の金属粉末
及びそれらの酸化物、ガラスフリツト、アルミナ
質、マグネシア質、ジルコニア質、ベリリア質、
トリア質、スピネル質、コージエライト、リシヤ
質、鉄カンラン−ジヤモン岩、ステアタイト、酸
化チタン、チタン酸バリウム、セルシヤン、フエ
ライト等の特殊陶磁器素地及び炭化珪素、窒化珪
素、窒化アルミニウム、サイアロンの如きエンジ
ニアリングセラミツクス素地粉末を挙げることが
出来るが、これらの例示は本発明を何等限定する
ものではなく、従来から知られている各種のセラ
ミツクス素地粉末、特に成形体製造用の素地粉末
が用いられ得るものであることが理解されるべき
である。また、本発明に用いられる凝固点が10℃以上の
フタール酸エステル、イソフタール酸エステル及
びテレフタール酸エステルとは、フタール酸、イ
ソフタール酸又はテレフタール酸と一価アルコー
ルとを常法によつてエステル化して得られるエス
テルであつて、凝固点が10℃以上のエステルを言
うものである。なお、上記エステル化に際して用いられる一価
アルコールには、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、第二ブチルアルコール、第三ブチル
アルコール，ｎ−アルミアルコール、イソアミル
アルコール、第二アミルアルコール、第三アミル
アルコール、フーゼル油、３−メトキシブチルア
ルコール、ｎ−ヘキシルアルコール、２−メチル
ペンタノール−１、第二ヘキシルアルコール、２
−エチルブチルアルコール、第二ヘプチルアルコ
ール、ヘプタノール−３、ｎ−オクチルアルコー
ル、２−エチルヘキシルアルコール、第二オクチ
ルアルコール、ノニルアルコール、２，６−ジメ
チル−４−ヘプタノール、ｎ−デカノール、第二
ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコ
ール、第二テトラデシルアルコール、フエノー
ル、クレゾール、シクロヘキサノール、メチルシ
クロヘキサノール、３，３，５−トリメチルシク
ロヘキサノール、ジベンジルアルコール、ジアセ
トンアルコール、メチルセロソルブ、エチルセロ
ソルブ、イソプロピルセロソルブ、ブチルセロソ
ルブ、ヘキシルセロソルブ、メチルカルビトー
ル、エチルカルビトール、ブチルカルビトール、
ベンジルセロソルブ、フエニルメチルカルビトー
ル等があり、またこれら以外の他の一価アルコー
ルであつても、同様に使用され得るものであるこ
とは、言うまでもないところである。また、フタール酸、イソフタール酸若しくはテ
レフタール酸と一価アルコールとのエステル化反
応の際に、多価アルコールを変性剤として添加す
ると、生成エステルの凝固点、溶融粘度、及びそ
の他の物性を広範囲に調整出来る利点がある。そ
のような多価アルコールとして、エチレングリコ
ール、１，２−プロピレングリコール、１，３−
ブチレングリコール、２，３−ブチレングリコー
ル、ヘキシレングリコール、ペンタンジオール−
２，４、ヘキサンジオール−２，５、ヘプタンジ
オール−２，４、２−エチル−１，３−ヘキサン
ジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレン
グリコール、トリエチレングリコール、トリプロ
ピレングリコール、グリセリン、ポリエチレング
リコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリ
セリン等を例示することが出来る。なお、本発明にて用いられる凝固点10℃以上の
エステルとしては、固体可塑剤として市販されて
いるジシクロヘキシルフタレート（DCHP）、ジ
メチルイソフタレート（DMI）、エチルフタリル
エチルグリコレート或いはポリエステル繊維原料
のジメチルテレフタレート（DMT）等がよく知
られている。さらに、本発明に伴う特定のバインダー、即ち
フタール酸エステル、イソフタール酸エステルま
たはテレフタール酸エステルは、セラミツクス素
地粉末に、粉末又はペレツトの固体状で添加さ
れ、加熱混合せしめられるか、或いは有機溶剤溶
液として添加混合されるか、或いはかかるバイン
ダーを常法により適当な乳化剤の存在下で乳化し
て得られるエマルジヨンの形で添加され、混合せ
しめられることとなる。そして、このように所定のバインダーを用いて
得られるセラミツクス組成物は、鋳込成形、射出
成形、押出成形、圧縮成形等の公知の適宜の手法
にて成形された後、該バインダーの凝固点以下に
冷却され、そして型から目的とする成形物が取り
出される。従つて、バインダーの凝固点は、室温
以上、即ち低くとも10℃、望ましくは15℃以上で
あることが必要である。一方、加熱成形時の経済
性などの観点からすれば、本発明に従うバインダ
ーの凝固点は150℃以下であることが望ましい。
しかし、150℃以上の凝固点のバインダーであつ
ても、DMP、DBP、DOP等の通常の液状可塑剤
やその他の軟化剤を併用することにより、バイン
ダーの凝固点を低く調整出来るので、高融点のバ
インダーであつても差支えなく、その上限が一義
的に規定されるものではない。また、本発明に従うバインダーを使用した場合
において、本発明組成物を成形して得られる成形
物の離型性は良好であるが、本発明組成物に更に
離型剤を別に添加しても何等差支えない。さらに、上記バインダーを用いた本発明のセラ
ミツクス組成物は、通常十分な焼成前の生強度を
有するが、更にその生強度を上げる必要がある場
合や、可撓性、摩耗強度等を上げる場合には、第
三物質として、上記のバインダーに天然・合成樹
脂、又はゴムを添加して変成しても何等差支えな
い。この場合、添加樹脂又はゴムが固体であれば
通常のバインダーの凝固点を上げる効果を伴い、
液状であれば凝固点を下げる効果を伴う。このようにバインダーに添加される天然・合成
樹脂及びゴムとしては、カゼイン、タンニン、セ
ラツク、ダンマン、ゼラチン、血粉、酢酸ビニー
ル系樹脂、プロピオン酸ビニール系樹脂、塩化ビ
ニール系樹脂、塩化ビニリデン系樹脂、アクリル
系樹脂、メタクリル系樹脂、スチロール系樹脂、
ブチラール系樹脂、ポリビニルエーテル系樹脂、
ポリビニールピロリドン、ポリブテン、ポリイソ
ブチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、シリ
コン樹脂、弗素樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリ
アミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ロジン及び
ロジン誘導体、マレイン酸樹脂、テルペン系樹
脂、クマロン系樹脂、石油樹脂、キシレン樹脂、
PVA、EVA、セルローズ誘導体、SBR、NBR、
CR、天然ゴム、塩化ゴム、環化ゴム、ブタジエ
ンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、シリコンゴ
ム、弗素ゴム、IR、IIR、EPT、EPDM等が例示
され得るが、またこらの例示以外の他の樹脂ある
いはゴムを用いて配合することも可能である。また、第三物質として、脱脂工程でバインダー
の揮散を助けるナフタリン、アントラセン、樟
脳、フエナントレン、アントラキノン、安息香
酸、無水フタール酸、サルチル酸等の昇華性物
質、パラフイン、蝋及びワツクス類、ステアリン
酸、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、ポリエチレングリコール、プロピレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール、オレイン酸、
ロジン及びロジン誘導体等の潤滑剤、酸化防止
剤、着色剤等を添加しても、何等差支えない。こ
れらの第三物質は、あらかじめバインダーに添加
混合するか、或いはセラミツクス素地粉末とバイ
ンダーとを混合する際に同時に添加して配合せし
められることとなる。ところで、上述の如き本発明に従うセラミツク
ス組成物では、セラミツクス素地粉末の100重量
部に対して、通常、上記バインダーが、0.1〜150
重量部程度、好ましくは0.1〜35重量部程度にお
いて添加、配合される。なお、本発明組成物において、セラミツクス素
地粉末及びバインダーと共に必要に応じて配合さ
れる第三物質の添加量は任意であるが、通常、可
塑剤及び天然・合成樹脂、ゴムの添加量はバイン
ダーに対して50重量％以下、または離型剤の添加
量はバインダーに対して数重量％以下、更に昇華
性物質、潤滑剤等の第三物質は、バインダーに対
してそれぞれ20重量％以下程度の割合で用いられ
ることとなる。そして、上記の如き組成物は、鋳込成形、射出
成形、押出成形、圧縮成形等の方法により、所定
の形状に成形され、その後焼成することにより、
所定のセラミツクス焼結体となり、目的とする構
成部剤、機能部材等として用いられたり、またそ
のようなセラミツクス焼結体に絵付け、ゆう薬、
エレクトロニクス回路等が施されて、所定の用途
に適用されることとなる。（作用・効果）以上の説明から明らかなように、本発明にて用
いられるバインダーは、純粋な単一化合物を主体
分とするものであるところから、凝固点の出現は
極めてシヤープであり、従つて、熱加工時の温度
管理を容易に且つ厳密に行なうことが出来る。また、本発明のバインダーでは、従来の樹脂系
バインダーに比し、凝固点が低く、溶融粘度が小
さいので、セラミツクス素地粉末との熱混合が容
易となり、鋳込成形、射出成形、押出成形、圧縮
成形等の成形加工温度を低温に設定することが出
来、型への注入が極めて容易で、押出圧力の大幅
な低下が可能となる。さらに、本発明に従うバインダーを用いると、
脱脂工程では成形物中でのバインダーの移動が惹
起され易く、加熱中に成形物表面への移行が容易
である一方、バインダーの分子量が小さく、蒸発
又は昇華、分散、揮散し易いことと相俟つて、非
酸化雰囲気中でも350〜400℃の低温処理で比較的
短時間に脱脂が完了し、残存炭素分が極めて少な
く、また脱脂した成形品に亀裂、表面層剥離、膨
れ等の欠陥の発生の虞が殆どない等という特徴が
発揮される。従つて、本発明においては、セラミツクス素地
粉末とバインダーとを均一に熱混合出来、必要な
成形温度並びに圧力が低下され得て、加工時の温
度管理が容易となるのである。また、バインダーの熱分解不充分による炭化物
の残存、灰分の混入あるいは急激なガスの発生に
よる素地の変形、崩壊、表面層剥離、亀裂の発生
等の事故が防止出来、肉厚な形状の場合でも優れ
た外観、性能、強度を有するセラミツクスが得ら
れる。また、組成物の成形性が優れ、繊細で複雑
な形状でも、精度よく成形することが出来る利点
がある。それ故、本発明により、陶磁器、エレクトロニ
クス部品の如く比較的肉薄の成形品には勿論、特
にターボチヤージヤ用ロータ、ガスタービン用ロ
ータの如き肉厚の各種成形品の製造に適用され
て、その高品質、高性能、高収率の大量生産が可
能となつたのである。以下に、本発明の幾つかの実施例を示すが、本
発明がそれら例示の実施例により何等限定的に解
釈されるものではないことが理解されるべきであ
る。また、本発明には、これら例示の実施例以外
にも多くの実施形態が存するものであること、言
うまでもないところである。なお、以下の実施例中の百分率及び部は、特に
断わりのない限り、何れも重量基準によるもので
ある。（実施例１）アルミナ粉末の100部に、ジシクロヘキシルフ
タレート（DCHP）の0.5部を加え、ニーダーで
130℃、50分混練して、セラミツクス組成物を形
成した後、かかる組成物を980Kg／cm²の圧力で圧
縮成形することにより、直径３cm、厚さ５cmの成
形物を得た。そして、この得られた成形物を、18
℃／分の昇温速度で、290℃まで加熱することに
より、脱脂を行なつた。得られた結果を下記第１
表に示す。また、比較例として、低分子量ポリエチレン、
パラフインを用いた結果も同表に示した。なお、本発明による上記成形物を脱脂後、空気
中で1460℃、１時間焼結したところ、得られた焼
結体には非破壊試験（透過Ｘ線試験、超短波探傷
試験）で何等の欠陥も発見できなかつた。

【表】（実施例２）焼結助剤を含む窒化珪素粉末の100部に、ジメ
チルイソフタレート（DMI）の25部を加え、ニ
ーダーで130℃、50分混練した後、150℃、550
Kg／cm²で直径３cm、厚さ６cmの形状に射出成形し
た成形物を、窒素雰囲気中で、４℃／hrの昇温速
度で340℃まで脱脂した後の結果を第２表に示す。また、比較例として低分子量ポリプロピレンを
用いた結果も同表に示した。なお、本発明による上記成形物を脱脂後、9.5
気圧の窒素中で1740℃、２時間焼結した焼結体に
は、非破壊試験で表面、内部共に何等欠陥を発見
できなかつた。

【表】（実施例３）３モル％の酸化イツトリウムを含有するジルコ
ニア粉末の100部に、ジメチルテレフタレート
（DMT）の20部を加え、ニーダー中で145℃、50
分混練した後、150℃、550Kg／cm²で直径３cm、厚
さ６cmの形状に射出成形した成形物を、窒素雰囲
気中で、４℃／hrの昇温速度で320℃まで加熱し
て、脱脂を行なつた。得られた結果を第３表に示
す。また、比較例として、マイクロクリスタリンワ
ツクス（MW）を用いた結果も同表に示した。なお、本発明による上記成形物を脱脂後、大気
圧の空気中で、1450℃、２時間焼結した焼結体に
は、非破壊試験で表面、内部共に何等の欠陥を発
見できなかつた。

【表】（実施例４）アルミナ粉末の100部に、バインダーとして第
４表に示される配合比率のものを３部加え、ニー
ダー中において150℃、50分混練した後、1000
Kg／cm²の圧力で圧縮成形した直径３cm、厚さ６cm
の成形物を、18℃／分の昇温速度で加熱し、290
℃まで脱脂した後の結果を第４表に示す。また、比較例として、ポリスチレン、ポリ酢酸
ビニルをそれぞれ単独で用いた結果も同表に併わ
せ示した。

【表】（実施例５）焼結助剤を含む窒化珪素粉末の100部に、バイ
ンダーとして、第５表に示される配合比率のもの
を30部加え、ニーダーで140℃、50分混練した後、
150℃、550Kg／cm²の条件下に直径３cm、厚さ６cm
の形状に射出成形した成形物を、窒素雰囲気中
で、４℃／hrの昇温速度で340℃まで加熱して、
脱脂を行なつた。得られた結果を第５表に示す。また、比較例として、ポリメタクリル酸メチ
ル、イソプレン、エチレン−酢ビ共重合体をそれ
ぞれ単独で用いた結果も同表に示した。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】

１セラミツクス素地粉末と、凝固点が10℃以上
であるフタール酸エステル、イソフタール酸エス
テル及びテレフタール酸エステルからなる群より
選ばれた少なくとも１種のエステルとの混合物を
主体とするセラミツクス組成物。