JPH0733535A

JPH0733535A - セラミック成形用組成物

Info

Publication number: JPH0733535A
Application number: JP5184728A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Sakasegawa; 清浩逆瀬川; Kenichi Yoneyama; 健一米山; Takayuki Neura; 孝之禰占
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-07-27
Filing date: 1993-07-27
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【目的】セラミック原料粉末とバインダーの均一な可塑
化物が簡単に得られ、成形工程での固化収縮率が極めて
小さく、離型性と寸法精度に優れた成形体を成形するこ
とができ、得られた成形体の脱脂も極めて短時間で完了
できる。【構成】セラミック原料粉末１００重量部に対して、７
〜２０重量部のポリジオレフィン系樹脂と、０．０５〜
１０重量部の分散剤と、溶媒として１０〜７０重量部の
有機溶剤またはワックスから成るバインダーを含有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックスの射出成
形に用いられるセラミック成形用組成物に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、その特性からセラミック製品の利
用分野の拡大に伴い、従来の電子部品は勿論、各種化学
産業装置等の構成部品や内燃機関の機構部品、更には時
計やアクセサリー等の装飾部品にもセラミックスが多用
されるようになってきた。

【０００３】しかしながら、その要求も比較的簡単な形
状のセラミック製品とは異なり、前記化学産業構成部材
や内燃機関用機構部品、更には装飾部品等では複雑な三
次元構造をした形状やナイフエッジ状の極めて薄い肉厚
を有する部品が多く、そのような形状、形態のセラミッ
ク製品となると、その成形が技術的に極めて困難であ
り、要求を満足する品質の高いセラミック製品を簡単に
製造することが困難であった。

【０００４】その上、金属材料に比べて耐熱性や耐食
性、耐摩耗性に優れ、高強度でかつ比重が小さいという
顕著な特性を有するにもかかわらず、切削や研削等の加
工性に難点があることから前述のようなセラミック製品
を量産化できず、セラミック製各種製品の実用化を困難
ならしめていた。

【０００５】そこで、前述のような複雑な形状のセラミ
ック製各種製品を精度良く、量産し得る成形法として、
セラミック原料粉末とワックスや各種有機系樹脂に代表
される熱可塑性有機物から成るバインダーを加熱しなが
ら混練して流動性を付与した可塑化物を、金型中に高い
圧力で注入してセラミック成形体を成形する射出成形法
が実用化されている。

【０００６】しかしながら、前記射出成形法では、セラ
ミック原料粉末の分散性や可塑化物の流動特性、成形体
の強度、成形体からのバインダーの除去、即ち脱脂のし
易さ等から、それぞれ特性の異なる有機物と添加量をバ
ランス良く組み合わせた組成物を使用することにより、
複雑な三次元構造をした形状品の成形が連続して行える
ものの、可塑化物の射出後の冷却固化時の引け巣や残留
応力の発生により、成形体を金型より離型する際に成形
体が割れたり、脱脂及び焼成後に変形したり割れを生じ
たりし、あるいは脱脂が極めて長時間に及ぶ等の問題が
セラミック焼結体の特性を劣化させ、歩留り低下とコス
ト増加の一因となっていた。

【０００７】そこで係る諸問題を解消するために、前記
有機物として低密度ポリエチレン樹脂を使用した射出成
形用組成物が特開平４−３３８１５８号公報等に提案さ
れている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記射
出成形用組成物では、複雑な三次元構造の形状品を金型
との離型性をいくばくか改善することができるものの、
セラミック原料粉末に混練する低密度ポリエチレン樹脂
が、バインダーとして含有するその他の有機物、とりわ
け溶媒として使用するパラフィン等に混和し難いため、
均一な可塑化物を調製することが困難である。

【０００９】その結果、成形体内部に不均一な残留応力
を発生したり、ボイドの原因となって焼結体の強度がバ
ラツク等、均一な特性を持った内部欠陥のないセラミッ
ク焼結体を得るためのセラミック成形体の成形材料とし
ては不適切であるという課題があり、更により一層の離
型性の改善も望まれている。

【００１０】

【発明の目的】本発明は前記課題を解消せんとして成さ
れたもので、その目的はセラミック原料粉末と熱可塑性
有機物等から成るバインダーとが均一に混和した可塑化
物を簡単に得ることができる上、成形工程での固化収縮
率が極めて小さく、離型性および寸法精度に優れた成形
体を成形することができ、かつ脱脂性に優れた成形体が
得られる射出成形に好適なセラミック成形用組成物を提
供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミック成形
用組成物は、セラミック原料粉末１００重量部に対し
て、７〜２０重量部のポリジオレフィン系樹脂と、０．
０５〜１０重量部の分散剤と、溶媒として１０〜７０重
量部の有機溶剤またはワックスから成るバインダーを含
有して成ることを特徴とするものであり、特に前記ポリ
ジオレフィン系樹脂がブタンジエンをモノマーとする樹
脂であればより望ましい。

【００１２】本発明において、前記ポリジオレフィン系
樹脂としては、ブタンジエンやヘキサジエン、２−メチ
ルブタンジエンをモノマーとする樹脂が挙げられるが、
有機溶剤との混和性および溶融粘性、とりわけ脱脂後の
残留率を低減するという点から、ブタンジエンをモノマ
ーとするポリジオレフィン系樹脂が好ましい。

【００１３】また、３０モル％を上限として他のモノマ
ー、例えば塩化ビニルやスチレン等を共重合体としても
良く、重合方法は界面重合や溶液重合、塊重合等、一般
のポリマーの重合方法が適用できる。

【００１４】尚、重合した樹脂は、公知の乾燥方法で未
反応モノマーや溶媒を除去した後、例えば、押出成形機
等でペレット化するのが望ましい。

【００１５】また、前記ポリジオレフィン系樹脂の含有
量は、セラミック原料粉末１００重量部に対して、７〜
２０重量部が望ましく、７重量％未満では成形体の強度
が低くなってその取り扱いが困難となり、２０重量％を
越えると脱脂時の収縮が大きくなって割れが発生し易く
なり好ましくない。

【００１６】次に、前記分散剤の含有量は、セラミック
原料粉末１００重量部に対して、０．０５〜１０重量部
が望ましく、０．０５重量部未満では充分な分散効果が
得られず、可塑化物の粘度が高くなって良好な成形体が
得られず、１０重量部を越えると有機成分が増加して脱
脂性が悪くなって好ましくない。

【００１７】また、分散剤は潤滑剤及び離型剤として作
用し、セラミック原料粉末と熱可塑性有機物とから成る
可塑化物の流動性及び成形体の離型性を向上させるため
に含有させるもので、その融点は４０℃以下で沸点が１
２０℃以上であることが望ましく、陰イオン系、陽イオ
ン系、両性系あるいはノニオン系の射出成形に使用され
る界面活性剤であればいずれでも良い。

【００１８】前記界面活性剤として、例えば、陰イオン
系界面活性剤には、脂肪酸アルキルエステル系やアルキ
ルベンゼンスルホン酸系、アジピン酸系の塩類が挙げら
れ、陽イオン系界面活性剤には、アルキルアミン系やポ
リエチレンポリアミン脂肪酸アミド系、テトラアルキル
アンモニウム系の塩類がある。

【００１９】また、両性系界面活性剤には、イミダリニ
ウム系やアラニン系等が好ましい。

【００２０】一方、ノニオン系界面活性剤としては、ポ
リオキシエチレンアルキルエーテル等に代表されるエー
テル系脂肪族化合物やグリセリン脂肪酸部分エステル等
に代表されるエステル系多価アルコール部分エステル、
ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル等に代表
されるエーテル系環式化合物、ポリオキシエチレングリ
セリン脂肪酸部分エステル等に代表されるポリオキシエ
チレン化多価アルコール脂肪酸エステル、ポリオキシエ
チレンポリオキシプロピレングリコール等に代表される
エーテル系ポリエーテル化合物、ポリオキシエチレンア
ルキルアミン等に代表される含窒素系非イオン界面活性
剤が挙げられる。

【００２１】更に、前記溶媒としての有機溶剤またはワ
ックスの含有量は、セラミック原料粉末１００重量部に
対して、１０重量部未満では可塑化物の粘度が上昇して
脱泡性や成形性が劣化し、７０重量部を越えると成形体
の強度が低下してその取り扱いが困難となるため、１０
〜７０重量部に限定される。

【００２２】また、前記有機溶剤としては、本発明の有
機樹脂との相溶性の点から、流動パラフィン、高級脂肪
酸、高級アルコールエステル化物等が挙げられ、具体的
にはｎ−パラフィン、オクチルアルコール、ジブチルフ
タレート等が望ましく、一方、ワックスとしてはＪＩＳ
７２０６規格に準じて測定した軟化点が５０〜１２０℃
のノルマルパラフィン系や高級脂肪酸エステル、１２−
ヒドロキシステアリン酸等が、成形体の強度や成形時の
流動性及び熱分解性の点から望ましい。

【００２３】一方、前記セラミック原料粉末とバインダ
ーとの混合割合は、体積比で４５対５５から７０対３０
の範囲が、可塑化物の流動性や成形体の強度の点から好
ましい。

【００２４】尚、本発明に係るセラミック成形用組成物
では、セラミック原料粉末としてアルミナ、ジルコニ
ア、ムライト等の酸化物系セラミックス及び窒化珪素、
炭化珪素、窒化アルミニウム等の非酸化物系セラミック
スのいずれにも適用でき、前記セラミック原料粉末には
各種焼結助剤を所望量添加させることもできる。

【００２５】また、これらセラミック原料粉末の粒径
は、数ミクロン乃至サブミクロンのものが好適に用いら
れる。

【００２６】

【作用】本発明のセラミック成形用組成物は、セラミッ
ク原料粉末１００重量部に対して、バインダー中に７〜
２０重量部のポリジオレフィン系樹脂を含有させたこと
から、溶媒との相溶性が改善されて溶融粘度が低くな
り、固化強度も高く、かつ固化収縮が小さくなって成形
体および脱脂体に歪みが残留しなくなる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明のセラミック成形用組成物を実
施例に基づき詳細に説明する。

【００２８】α−アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）に、シリカ
（ＳｉＯ₂）、カルシア（ＣａＯ）、マグネシア（Ｍｇ
Ｏ）等を主成分とする焼結助剤を添加混合したものと、
窒化珪素（Ｓｉ₃Ｎ₄）に、焼結助剤としてイットリア
（Ｙ₂Ｏ₃）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）を添加混合した
ものをそれぞれ酸化物系、非酸化物系のセラミック原料
粉末とし、バインダーとしてポリジオレフィン系樹脂に
ノニオン系分散剤及び溶媒として鉱精油または融点８０
℃のワックスをそれぞれ表１及び表２に示すように種々
の割合で添加混合して評価用のセラミック成形用組成物
を調製した。尚、バインダーの種類は、表３の明細表に
示し、本願発明のポリジオレフィン系樹脂に代えてポリ
エチレン樹脂を使用したセラミック成形用組成物を比較
例とした。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】かくして得られたペースト状の可塑化物を
押出成形機等により紐状に成形後、該成形物を切断して
ペレット状とする。

【００３３】次いで、前記ペレット状の射出成形用材料
を使用し、直径５０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱体を毎秒
１０ｍｍの射出速度で成形し、最低１００ショットの連
続成形による離型性を比較検討した。

【００３４】かくして得られた評価用の射出成形体を用
いて、成形体の表面状態を目視検査するとともに、金型
寸法に対する成形体の収縮率を測定した後、その成形体
が酸化物系セラミックスの場合には大気中で、非酸化物
系セラミックスの場合には窒素ガス等の非酸化性雰囲気
中で、毎時１５℃の昇温速度で５００℃まで昇温する脱
脂プログラムで前記成形体を脱脂し、重量変化量とバイ
ンダーの配合量からバインダーの残留率を算出した。以
上の結果を表４及び表５に示す。

【００３５】

【表４】

【００３６】

【表５】

【００３７】

【発明の効果】叙上の如く、本発明のセラミック成形用
組成物は、セラミック原料粉末１００重量部に対して、
７〜２０重量部のポリジオレフィン系樹脂と、０．０５
〜１０重量部の分散剤と、溶媒として１０〜７０重量部
の有機溶剤またはワックスとから成るバインダーを混合
して含有させたものであることから、セラミック原料粉
末と熱可塑性有機物等から成るバインダーの均一な可塑
化物が簡単に得られ、成形工程での固化収縮率が極めて
小さく、肉厚が種々変化した複雑な三次元構造製品であ
っても、寸法精度に優れた成形体を連続的に離型性が良
好に成形することができ、得られた成形体の脱脂も極め
て短時間で完了できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック原料粉末１００重量部に対し
て、バインダーとして７〜２０重量部のポリジオレフィ
ン系樹脂と、０．０５〜１０重量部の分散剤と１０〜７
０重量部の有機溶剤またはワックスからなる溶媒を含有
してなるセラミック成形用組成物。
【請求項２】前記ポリジオレフィン系樹脂がブタンジエ
ンをモノマーとする樹脂であることを特徴とする請求項
１記載のセラミック成形用組成物。