JPH0971483A

JPH0971483A - 多孔質セラミックス成形用スラリ−、及びそれを用いた多孔質セラミックスの製造方法

Info

Publication number: JPH0971483A
Application number: JP7251820A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Kato; 直行加藤; Kumehiko Sanada; 久米彦真田; Hiroshi Muto; 浩武藤
Original assignee: MIYAO CO LTD KK; Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
Current assignee: MIYAO CO LTD KK; Mitsubishi Chemical BASF Co Ltd
Priority date: 1995-09-04
Filing date: 1995-09-04
Publication date: 1997-03-18

Abstract

(57)【要約】【課題】多孔質セラミックスにおいては、気孔径や気
孔率が非常に問題視され、そのコントロ−ルには合成樹
脂粒子が一般に使用されるが、脱脂時間等を考慮すると
特に発泡ポリスチレン粒子が好ましいため多用されてい
る。しかしながら、かかる発泡ポリスチレンは、比重が
小さく軽いため、セラミックス・スラリ−中への均一分
散が非常に困難であり、分離しやすいものである。【解決手段】セラミックス粉末１００重量部、水再分
散性樹脂粉末１〜２０重量部、所要量の水、及びセラミ
ックス粉末体積の５０〜３００体積％の合成樹脂粒子を
混合せしめることにより多孔質セラミックス成形用スラ
リ−を生成する。また、この多孔質セラミックス成形用
スラリ−を所要形状に成形して焼成することにより多孔
質セラミックスを製造するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質セラミック
ス成形用スラリ−、及びそれを用いた多孔質セラミック
スの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、多孔質セラミックスは、各種
のフィルタ−担体、吸音材、あるいは軽量耐火物等に有
用であり、既に数多くのものが実用化されている。そし
て、かかる多孔質セラミックスを製造するさいには、所要形状のウレタンフォ−ムにセラミックス・スラリ
−を含浸せしめて焼成する方法所要粒径の合成樹脂粒子や合成樹脂発泡粒子を圧縮手
段、有機溶剤処理手段、加熱処理手段、あるいは接着剤
塗付手段等により所要形状のおこし状に固め、これにセ
ラミックス・スラリ−を充填固化して焼成する方法（特
開昭５０−７５６０８号公報、特開昭６０−２５１１８
２号公報、特開平１−１５３５８０号公報、特開平６−
２２７８７４号公報参照）セラミックス・スラリ−に発泡樹脂粒子を混合して所
要形状に成形し、加熱手段により含有発泡樹脂粒子を除
去せしめたのち焼成せしめる方法（特開平６−２２７８
７３号公報参照）坏土に発泡樹脂粒子を混合せしめ、所要形状に成形し
て焼成せしめる方法等が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、多孔質セラ
ミックスにおいては、気孔径や気孔率が非常に問題視さ
れるものである。そして、そのコントロ−ルには合成樹
脂粒子が一般に使用されるが、脱脂時間等を考慮すると
特に発泡樹脂粒子、この中でも発泡ポリスチレン粒子が
好ましいため多用されている。しかしながら、かかる発
泡ポリスチレンは、比重が小さく軽いため、セラミック
ス・スラリ−中への均一分散が非常に困難であるのみな
らず、分離しやすいものであった。

【０００４】このため、前記やの方法の場合には、
工程が非常に複雑化し、しかも、大量、かつ安定的な製
造が困難である。

【０００５】また、前記及びの方法の場合には、ス
ラリ−の含浸を確実になし得るべくスラリ−粘度の低
下、吸引、圧力注入等が必要であり、ひいては、作業が
非常に煩雑化し、特に厚みのあるものや大版状のものは
大層な作業を伴うのみならず、成形体の乾燥性や乾燥収
縮性等の面において問題を具有するものである。

【０００６】さらに、前記の方法の場合には、坏土に
流動性がないため発泡樹脂粒子を大量、かつ簡単に混入
することが困難であって、混練時に発泡樹脂粒子に不要
な圧力がかかり、その結果、成形体にクラックが入ると
いう欠点を有するものである。

【０００７】このため、セラミックス・スラリ−に有機
バインダ−として水溶性や水分散性の合成樹脂を配合せ
しめ、成形体の強度向上を図る方法が提案されている。
しかしながら、石膏型など水吸収性の型を使用する場合
には、型中に水分と共に吸収され、その効果が減殺され
るのみならず、型と成形体とが一体固化して脱型が困難
となるおそれがあるものである。また、乾燥時には水分
の表面移動に伴って合成樹脂分も成形体表層部に凝集す
る傾向があり、凝集した合成樹脂による表面皮膜を生
じ、ひいては、内部の乾燥の遅れや乾燥性の差異による
割れ、クラック等を生起せしめるのみならず、内部強度
の大幅な低下を生起せしめやすいものである。これは、
肉厚なもの程、また、促進乾燥を行う程生起しやすいも
のである。そして、かかる合成樹脂の表面皮膜は、焼成
時において有機物の燃焼によるガスによってセラミック
スが割れやすくなるという問題を生起せしめやすいもの
であり、そのため、焼成前の脱脂工程に時間がかかるの
が一般的であった。

【０００８】本発明者は、上記従来の問題点を解決する
ために鋭意研究を行った結果、水再分散性樹脂粉末をセ
ラミックス粉末に配合せしめることにより安定的に均一
分散せしめた多孔質セラミックス成形用スラリ−を生成
せしめることができ、これにより、強度が大幅に向上せ
しめられると共に成形体の乾燥に対して顕著な効果を奏
して成形・乾燥・脱型、また必要により脱脂を極めて迅
速、かつ確実に行って軽量の多孔質セラミックスを簡単
に、しかも大量に製造することが出来ることを見出し、
本発明を完成するに至ったものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この出願の第１の発明
は、セラミックス粉末１００重量部、水再分散性樹脂粉
末１〜２０重量部、所要量の水、及びセラミックス粉末
体積の５０〜３００体積％の合成樹脂粒子を混合せしめ
てなることを特徴とする多孔質セラミックス成形用スラ
リ−である。この出願の第２の発明は、上記の多孔質セ
ラミックス成形用スラリ−を所要形状に成形して、焼成
せしめることを特徴とする多孔質セラミックスの製造方
法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明におけるセラミックス粉末
としては、長石、珪石、陶石、カオリン、粘土、燐酸カ
ルシウムなど公知の天然無機陶磁器用原料、アルミナ、
ジルコニア、シリカ、フェライト、コ−ジライト、炭化
珪素、窒化珪素、各種の焼却灰、フライアッシュ、サイ
アロンなど公知の人工無機原料を所要メッシュに粉末化
して使用する。そして、かかるセラミックス粉末原料は
単独で、あるいは、必要に応じて適宜配合して使用する
ことが出来る。

【００１１】本発明で使用される合成樹脂粒子として
は、目的とする粒子径のものが得られる大きさ、例えば
粒径３０μm〜１mm、好ましくは５０μm〜８００μmで
あって、脱脂時、又は焼成時に燃焼して空隙となり得る
ものであればよい。例えば、ポリスチレン系樹脂、ポリ
エチレン系、ポリプロピレン系等のポリオレフイン系樹
脂、ポリメタクリル酸樹脂等の樹脂からなる粒子が挙げ
られ、これら樹脂粒子は発泡樹脂粒子であってもよい。
中でも、少量の樹脂で同じ大きさの孔を設けられること
により、経済性、その後の脱脂時及び、又は焼成時の燃
焼にかかる時間が少なくなるという点から発泡樹脂粒子
が好ましい。具体的には発泡ポリスチレン系や発泡ポリ
メタクリル系粒子、例えば、三菱化学ビ−エ−エスエフ
株式会社製のスチロボ−ル（登録商標）、エレンボ−ル
（登録商標）、クリアボ−ル（登録商標）等を発泡処理
したものである。これらの粒子は、未発泡のまま使用す
ることも出来るが、通常発泡剤として有機溶剤を含有す
るため、６０℃〜１００℃に加熱すると発泡し、このた
め、単にセラミックス粉末と混合して成形体を生成せし
めたさいには、乾燥や焼成時の昇温中に膨張して成形体
にクラックが発生し、焼成体に悪影響をおよぼすため、
徐々に時間をかけて乾燥や焼成を行うと共に、有機溶剤
の除去が必要となる。さらに、有機溶剤を除去せしめて
も焼成時に昇温すると分解ガスが多量に発生し、その圧
力でもって焼成体にクラックが発生するおそれがあり、
長時間の脱脂を行ってかかるガス圧を低下せしめる必要
があるものである。そのため、予めある程度発泡させた
ものを用いるのが好ましい。

【００１２】かかる合成樹脂粒子は、セラミックス粉末
体積の５０〜３００体積％、好ましくは１００体積％〜
３００体積％配合せしめる。セラミックス粉末に対する
合成樹脂粒子の体積％が５０体積％未満の場合には軽量
性が不十分となり、また、３００体積％を越える場合に
は成形体の強度や焼成体の強度が低下するのみならず、
乾燥・焼成時の強度が不十分となってクラックなどを発
生せしめやすいものである。

【００１３】水再分散性樹脂粉末は、セラミックス粉末
に混合して使用することにより、その乾燥効果とバイン
ダ−効果とでもって強度が大幅に向上せしめられると共
に、成形体の乾燥に対して顕著な効果を奏する。

【００１４】かかる水再分散性樹脂粉末としては、ポリ
酢酸ビニル、酢酸ビニル共重合体、あるいはアクリル樹
脂系のエマルジョンを噴霧乾燥することによって得られ
る、所謂水再分散性樹脂粉末を使用する。そして、かか
る水再分散性樹脂粉末のガラス転移温度は、好適な造膜
形成の面、および成形体の強度の面から−５℃以上が好
ましく、−５℃未満の場合には凝集して付着しやすく、
また、逆にガラス転移温度が高くなりすぎると造膜形成
が不充分となりやすいため、好ましくは０〜２０℃であ
る。なお、高めのガラス転移温度を有する水再分散性樹
脂を用いる場合には、乾燥温度を高くして時間をかけた
り、あるいは可塑剤や造膜助剤を加えるとよい。また、
セラミックス粉末に対する水再分散性樹脂粉末の添加量
は、セラミックス粉末の種類、水再分散性樹脂粉末の種
類、製造されるべき焼結体の特性等によって異なるが、
通常は１〜２０重量部、好ましくは１．５〜１０重量部
である。かかる水再分散性樹脂粉末の添加量がセラミッ
クス粉末に対して１重量部未満の場合には、成形体の機
械的強度が不充分となって焼成時にクラックを発生しや
すく、また、２０重量部をこえる場合には、機械的強度
に問題ないが成形時の型への付着が生じて脱型が困難と
なるのみならず、セラミックス粉末の特性を減殺せしめ
やすいものである。

【００１５】これら水再分散性樹脂粉末は、住友化学工
業株式会社製のスミカフレックス（登録商標）ＲＰ−１
００Ｓ、ＲＰ−１１０、三菱化学ビ−エ−エスエフ株式
会社製のアクロナ−ル（登録商標）ＤＳ−６０２９、Ｄ
Ｓ−６０３１、ヘキスト合成株式会社製のモビニル（登
録商標）ＤＭ２００、ＤＭ２８９、８４３、ＳＡ、Ｅ４
５等の商品名で市販されている。なお、かかる水再分散
性樹脂粉末の製造方法については、特開昭４７−８１８
８号公報、特開昭５９−１９９７０３号公報、特開平６
−２４８２０号公報等に開示されている。

【００１６】その他、セラミックス粉末に対して、例え
ば約１５〜４５重量％となるように所要量の水が添加さ
れるのが好ましい。なお、かかる水のほか、苛性ソ−
ダ、珪酸ソ−ダ、水ガラス、リン酸エステル等の無機解
膠剤、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、ピリ
ジン、ポリアクリル酸塩などの有機解膠剤、ステアリン
酸、オレイン酸、ナフテン酸等の粉砕助剤、その他、分
散剤、湿潤剤、減水剤、流動化剤、高性能流動化剤、乳
化剤等を必要に応じて添加せしめることが出来る。

【００１７】本発明のセラミックス・スラリ−は、前記
したセラミックス粉末、水再分散性樹脂粉末、合成樹脂
粒子、及び水をボ−ルミルやチュ−ブミルなど公知の粉
砕機中で混合することにより調製される。水再分散性樹
脂粉末を用いることにより、用いない場合に生じた問題
点、即ち、合成樹脂粒子を均一に混合させにくいという
問題を解決するのみならず、分離を生じることなく非常
に安定的に均一分散して適正粘度のセラミックス・スラ
リ−を好適に調製することが出来る。特に、セラミック
ス粉末に所要量の水再分散性樹脂粉末を加え、水および
必要に応じて解膠剤などを添加しつつ、ボ−ルミルやチ
ュ−ブミルなど公知の粉砕機により混合し、次いで、合
成樹脂粒子を混合撹拌する順番で調製せしめるのが、セ
ラミックス粉末の分散性、スラリ−粘度の調整、樹脂粒
子の混合性等の点から好ましい。

【００１８】調製したセラミックス・スラリ−は、所要
形状の石膏型やその他の型に流しこみ、公知の方法によ
り脱水・乾燥処理せしめて成形体を形成せしめる。この
さい、成形体の厚みは３mm〜３０mm、好ましくは５mm〜
２５mmに調整するとよい。

【００１９】成形体の焼成は、一般的な昇温速度である
平均１５０℃／hrで８００℃〜１５００℃に昇温せしめ
て焼成する。このさい、特別な脱脂工程は必要とされ
ず、必要な場合には１５０℃まで２hr、４００℃まで４
hrかけて脱脂を行い、その後１５０℃／hrで８００〜１
５００℃に昇温し焼成する。これは、成形体の強度が大
きいこと、及び成形体の表層に樹脂の層がないために分
解ガス圧の影響を受けにくく、ひいては、分解ガス圧の
揮散がスム−ズになしうるものと推測される。

【００２０】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を示すが、本発明
はこれに限定されるものではない。

【００２１】実施例１〜７、および比較例１〜３表１に示す配合割合に基づき、セラミックス原料に水再
分散性樹脂粉末（商品名：アクロナ−ルＤＳ−６０３
１、ガラス移転温度１０℃、三菱化学ビ−エ−エスエフ
株式会社製）、解膠剤、および一次水（２０重量部）を
添加してボ−ルミルにより粉砕混合し、一次スラリ−を
調製した。次いで、調製した一次スラリ−に発泡樹脂粒
子、および粘度調整の為に二次水を加え、混練機により
１０分間にわたって強制混練して二次スラリ−を調製し
た。しかるのち、かかる二次スラリ−を縦１００mm、横
５０mm、深さ１５mmの石膏型に流しこんで成形し、所要
時間後に脱型して６０℃下で１２hr乾燥せしめた。そし
て、得られた成形体について目視によるワレを検査する
と共に、三点曲げ強度試験法により曲げ強度を測定し
た。その結果を表２に示す。次いで、昇温速度１５０℃
／hrで１２５０℃に昇温して焼成せしめた。得られた焼
成体についても、目視によるワレを検査すると共に、曲
げ強度、および気孔率を測定した。その結果を併せて表
２に示す。

【００２２】比較例４表１の配合例に基づき、セラミックス原料、解膠剤、お
よび水（２０重量部）を添加してボ−ルミルにより粉砕
混合し、一次スラリ−を調製した。次いで、調製した一
次スラリ−にアクリル系樹脂水性分散液（商品名：アク
ロナ−ルＹＪ−３０４２Ｄ、ガラス転移温度２℃、三菱
化学ビ−エ−エスエフ株式会社製）、及び発泡樹脂粒子
を加え混練機により１０分間強制混練して二次スラリ−
を調製した。以下、実施例と同様に操作して成形を行っ
た。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上述のように構成されているか
ら、水再分散性樹脂粉末をセラミックス粉末に配合せし
めることにより水再分散性樹脂粉末と発泡樹脂粒子を安
定的に均一分散せしめた多孔質セラミックス成形用スラ
リ−を生成せしめることができ、これにより、強度が大
幅に向上せしめられると共に成形体の乾燥に対して顕著
な効果を奏し、成形・乾燥・脱型、また必要により脱脂
を極めて迅速、かつ確実に行って軽量の多孔質セラミッ
クスを簡単に、しかも大量に製造することが出来る。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武藤浩三重県四日市市羽津中三丁目２番５号株式会社ミヤオカンパニ−リミテド内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス粉末１００重量部、水再分散
性樹脂粉末１〜２０重量部、所要量の水、及びセラミッ
クス粉末体積の５０〜３００体積％の合成樹脂粒子を混
合せしめてなることを特徴とする多孔質セラミックス成
形用スラリ−。
【請求項２】請求項１記載の多孔質セラミックス成形用
スラリ−を所要形状に成形して、焼成せしめることを特
徴とする多孔質セラミックスの製造方法。