JPH0474758A - セラミックス成形用バインダー組成物 - Google Patents

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］ 本発明は、セラミックス粉末より成形体を形成する際に
使用されるバインダー組成物に関する。

［従来の技術］ 従来、複雑形状のセラミックス製品を成形する場合は、
セラミックス粉末に高分子またはワックスなとの熱可塑
性物質をバインダーとして混合して射出成形する方法が
あり実用化されている。ところで、割出成形法では高粘
度の材料を高圧で金型内に射出注入するために、以下に
示すような問題点がある。成形品に関しては、■流動性
が不十分であることでジェツテイングか発生しやすい。

■中心部の密度が低くなりやすい。■脱脂に要する時間
が長い。成形機に関しては、■成形機、金型の摩耗か大
きい。これらはいずれも樹脂の成形の場合のようには克
服されていないのかｌ状である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、射出成形
、押出し成形、鋳込み成形の長所をとり入れた成形シス
テム用バインダーであって成形用セラミックス粉末の流
動性を高め成形して脱型後に成形体形状を保持でき、か
つ成形体からの脱脂が容易なセラミックス成形用バイン
ダー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］ 本発明のセラミックス成形用バインダー組成物は、セラ
ミックス粉末に混合され型内に注入後固化して成形体形
状を保持するバインダー組成物であって、該バインダー
組成物は有機溶媒とアミノ酸誘導体を必須成分とするこ
とを特徴とする。

この有機溶媒としては、アミノ酸誘導体を溶解できるも
のであれば利用可能である。たとえば鉱゛物油、動植物
油、炭化水素系溶媒、ケトン類、エステル類、アミド類
などの溶媒が利用できる。

アミノ酸誘導体としては、次の一般式で表されるＮ−ア
シルアミノ酸のアミド、 ＲＣＯＮＨＣＨ（ＲＩ　Ｃ０ＮＨＲ２）ＣＯＮＨＲＲＣ
ＯＮＨＣＨ（Ｒ’　　）ＣＯＮＨＲ４ＲＣＯＮＭＣＩ−
１（Ｒ５ＮＨＣＯＲ＆　）ＣＯＮＨＲおよびその他Ｎ−
アシルエステル、Ｎ−アシルアミン塩なとの長鎖のアル
キル基（Ｒ）をもつものが好ましい。なおＲ１・５はメ
チレン基を、Ｒ２３・４・６はアルキル基を表す。なか
でもＮラウロイル−Ｌ−グルタミン酸−α、γ−ジｎ−
ブチルアミドが好ましい。その他Ｎ−ラウロイルー１−
グルタミン酸ステアリルアミド、Ｎ−シカブロイル−し
−リジンラウリルアミド、Ｎシカブロイルリジンラウリ
ルアミン塩、Ｎ−シカブロイルリジンラウリルエステル
、Ｎ−ラウロイルフェニルアラニンラウリルアミドなど
も使用できる。

この成形法に使用できるセラミックス粉末としては、通
常セラミックス粉末の成形に使用されものであればいず
れも適用でき、ざらに焼結助剤などを含んでいてもよい
。

このセラミックス粉末とバインダー組成物との混合物に
は、必要とあれば他の成形用の添加物を配合することも
できる。たとえば、ステアリン酸等の油脂類、パラフィ
ンワックス等高粉末濃度を実現するために分散剤を添加
してもよい。

バインダー組成物中のアミノ酸誘導体の含有量は、０．
２〜５０重量％とするのが望ましい。アミノ酸誘導体の
量が０．２重量％未満であると型内でのセラミックス粉
末の固化が不十分となり好ましくない。また添加量が５
０重量％を超えるとセラミックス粉末との混合物のスラ
リー粘度が高くなりすぎ、低圧で型への注入が困難とな
りかつ脱脂性か悪化し成形体にクラックか入るため好ま
しくない。

このバインダー組成物は、セラミックス粉末に対して１
０〜５０重量％配合するのが望ましい。

バインダー組成物の配合量が１０重量％未満ではセラミ
ックス粉末を成形可能なスラリーとすることができず好
ましくない。また配合量が５０重最％を超えると焼結時
の収縮量が大きくなり、緻密な焼結体が得られない。ま
た寸法精度が悪くなるため好ましくない。

従来の高分子の樹脂ないしは界面活性剤のような結合剤
をセラミックス粉末に添加した場合では、通常溶媒が存
在するとスラリーは冷却されても型内て同化せず、鋳込
み型のようにスラリーの溶媒を吸収除去おるいは飛散除
去して始めて成形体形状に固化する。しかし本発明のバ
インダー組成物では、セラミックス粉末を溶媒の存在下
で成形体の形状に固化することができる。これはアミノ
酸誘導体が温度低下により有機溶媒をゲル化させる能力
をもっているために成形体としての形状を保持できるも
のと推測される。

すなわち、このバインダー組成物は少なくとも、有機溶
媒とアミノ酸誘導体とからなり、セラミックス粉末と混
合されて所定温度以上で型内に注入可能な流動性を有す
るスラリーを形成する。このスラリーは、たとえば、５
０’Ｃ以上に加温して流動性を一層高めておくことか好
ましい。スラリーは流動性が良好であるので、たとえば
、１００Ｋｆｆ／　ＣＩｉ以下の低圧で型内に注入する
ことができる。

通常は数Ｋｌ／ｃｔ７ｉで十分である。

バインダー組成物を構成する一成分以上のアミノ酸誘導
体は、竿部に保持された型内において有機溶媒とともに
ゲル化してセラミックス粉末を成形体形状に固化する。

固化した成形体は形状を保持して脱型され、乾燥により
主として有機溶媒か容易に除去される。さらにアミノ酸
誘導体は低分子であるので短時間で脱脂される。脱脂体
は、焼結されて成形体形状のセラミックス焼結体が形成
される。

なお、型内で固化の際には、均一な成形体とするだめに
低圧を負荷ざぜるあるいは型内を真空に保持してその中
に注入することか好ましい。固化は通常室温でおこなう
ことができる。

［作用］ 本発明のバインダー組成物は、有機溶媒とアミノ酸誘導
体とを含んでいる。このアミノ酸誘導体と有機溶媒とセ
ラミックス粉末とを至温以上の温度で混合すると型内に
注入可能な流動性を有するスラリーが形成できる。この
スラリーは、型内で例えば、竿部以下に冷却されるとゲ
ル化して成形体形状を保持した固化物が形成される。

このバインダー組成物で形成した注入前のスラリーは、
通常Ｂ型粘度計で測定される粘度は３００ｍＰａ−３〜
５００００ｍＰａ−３程度であり、流動性が良く自由に
低圧で型内に注入できる。このため流動性が不十分であ
ることによる成形体におこる問題点のジェツテイングや
中心部の密度が低くなることを解消することができる。

また、流動性が良いことで低圧で注入できるので成形機
や金型の摩耗も抑制できる。このスラリーは、￥温以下
に保持すると容易に固化するので工程か簡略化できる。

さらに、このバインダー組成物は比較的低分子量の物質
でおるので乾燥、脱脂により短時間で除去することがで
きる。

形成された成形体は脱脂後【こバインダーの残存かなく
、焼結して得られる焼結体の強度なとの物性を低下させ
ることはない。したがってセラミックス成形用に有用な
バインダー組成物である。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

（実施例１） 第１表に示すＮ０９１のスラリーは、窒化珪素粉末３１
５０９に焼結助剤のイツトリア１７５９とアルミナ１７
５ｇとからなるセラミックス粉末に、バインダー組成物
として有機溶媒にミネラルスピリット（商品名＞１５０
０ｇと、アミノ酸誘導体としてＮ−ラウロイル−Ｌ−グ
ルタミンｉ！−α、γ−ジーｎ−ブチルアミド１５ｙと
を混合してざらに最適な分散剤（マリアリム△ＡＢ−０
８５１日本油脂（株）製）を粉末に対して３　ｗ　ｔ％
添加して５０〜１５０°Ｃに加熱し、小七シナイザーで
１時間混合したものである。

このスラリーを約１５〜２０’Ｃに保持した金型に流し
こみ１〜１ＯＮｇｆ　、’ｃＩｙｉに７）Ｅｌ圧しなが
ら冷却固化させた。固化物を型より取出し乾燥機（５０
℃）で有機溶媒を蒸発させ、さらに５００　’Ｃて２時
間加熱しアミノ酸誘導体を脱脂して成形体を得た。

この成形体を１７５０’Ｃで１０気圧の窒素雰囲気下で
４時間焼結した。得られた焼結体をＪＩＳＲ１６０１に
基づき４点曲げ強度を測定した。

結果を第１表に示す。

Ｎｏ、２はバインダー組成物中の有機溶媒をメチルイソ
ブチルケトン、Ｎｏ、３はトルエン、Ｎ００４はジブチ
ルフタレート、Ｎｏ、５はｎ−パラフィンを代替した外
はＮｏ、１と同様にして焼結体を作製して強度を調べた
。

第１表に示すように、４点曲げ強度はいずれの焼結体と
も室温では１０００ＭＰａ前後の値を示し、良好な強度
を示した。また高温の１０００°Ｃての曲げ強度も９５
０Ｍｐａ前後の値であり、有機溶媒の違いにより曲げ強
度は特に差が認められなかった。したがって、アミノ酸
誘導体の使用か効果的であることを示している。

（比較例） 実施例Ｎｏ、１においてアミノ酸誘導体の変りに界面活
性剤のポリオキシエチレンアルキルエーテルフォスフェ
ートを用いたスラリーは、型内に注入しても固化せず成
形体として脱型できなかった。

（実施例２） 実施例Ｎ０１１のセラミックス粉末と有機溶媒を用い、
第２表に示すようにアミノ酸誘導体の量を０．０５〜５
０％の範囲で変化させたスラリーを作製した。そして実
施例１と同様の条件で型に注入してセラミックス粉末ス
ラリーの同化状態を調べた。

第２表に示すように、アミノ酸誘導体の量が溶媒に対し
て０．１％以下の量では充分固化しなかったが、０．２
％になると使用に耐える程度の固化物が得られた。なお
、０．１５％では固化したが成形体の強度がやや不十分
であった。

したがって、アミノ酸誘導体の量が溶媒に対して０．２
〜５０％の範囲の量であれば使用に耐える固化した成形
体が形成できる。

［効果］ 本発明のバインダー組成物は、セラミックス粉末と室温
以下の温度で混合すると流動性が良いスラリー状となり
容易に型内に注入することができる。このスラリーは型
内で室温以下に保持されると容易固化して短時間で成形
体形状に成形することができる。そしてこの成形体は脱
型後も成形体形状を保持し脱脂、焼結においてもその形
状を維持して成形体の形状の焼結体を形成することがで
きる。

また、成形体中に含まれるバインダー組成物は、乾燥、
脱脂工程により容易に短時間で除去できる。

すなわち、有機溶媒は沸点が比較的低いので乾燥工程に
より容易に除去でき、アミノ酸誘導体は添加量が比較的
少なく低分子量物であるので脱脂工程で熱分解ないしは
燃焼により容易に除去できる。

このため、このバインダー組成物を用いれば複雑な形状
のセラミックス成形体を生産性を高めて製造することか
できる。

さらに、脱脂性に優れることから、射出成形では、成形
品の厚さは４Ｑｍｍ程度か限度であるが、本発明によれ
ば１００ｍｍ程度までの厚さが可能となる。

特許出願人　　トヨタ自動車株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス粉末に混合され型内に注入後固化し
   て成形体の形状を保持するバインダー組成物であって、
   該バインダー組成物は有機溶媒とアミノ酸誘導体を必須
   成分とすることを特徴とするセラミックス成形用バイン
   ダー組成物。