JPH101366A - 鋳込成形用スラリー及びその製造方法 - Google Patents

鋳込成形用スラリー及びその製造方法

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JPH101366A
JPH101366A JP8149258A JP14925896A JPH101366A JP H101366 A JPH101366 A JP H101366A JP 8149258 A JP8149258 A JP 8149258A JP 14925896 A JP14925896 A JP 14925896A JP H101366 A JPH101366 A JP H101366A
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slurry
curdlan
casting
mixing step
raw material
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Hisao Ueda
尚郎 上田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カードランを添加したセラミックス鋳込成形
用スラリーの着肉速度を大きくする。 【解決手段】 セラミックス原料粉末、バインダー、分
散剤、カードラン及び水に対しアンモニアを加えてpH
9以上とし、35℃よりも低い温度で混合する。その
後、35℃以上の温度に加熱してカードランを溶解させ
ながら混合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はセラミックスを鋳込
成形するためのスラリーと該スラリーの製造方法に係
り、特にカードラン(β−1,3−グルカン)を添加し
た鋳込成形用スラリー及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】セラミックスを鋳込成形する場合、セラ
ミックス原料粉末を分散剤及びバインダーと共に水に分
散させてなるスラリーを石膏型等の吸水性の成形型内に
供給し、スラリー中の固形分を成形型の内面に付着(即
ち着肉)させる。
【0003】このスラリーに保水性可塑剤としてカード
ランを添加することがある(特開平7−330438
号、同8−34674号)。このカードランは、水と接
するとゲル化する性質を有しており、このゲルが成形体
中に含まれることにより成形体の水分が急激に蒸発する
ことが防止され、乾燥工程における成形体のヒビ割れが
防止される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、このカード
ランを添加したセラミックス鋳込成形用スラリーの着肉
速度を大きくすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の鋳込成形用スラ
リーは、セラミックス原料粉末、バインダー、分散剤及
びカードランを含む鋳込成形用スラリーにおいて、pH
9以上のアルカリ性とすることにより該カードランを溶
解状態としてあることを特徴とするものである。
【0006】また、本発明の鋳込成形用スラリーの製造
方法は、本発明の鋳込成形用スラリーの製造方法であっ
て、セラミックス原料粉末、バインダー、分散剤、カー
ドラン及び水を35℃よりも低い温度で混合する第1混
合工程と、その後35℃以上の温度に加熱してカードラ
ンを溶解させながら混合する第2混合工程と、を有し、
該第1混合工程又は該第2混合工程にアルカリ剤を加え
ることによりpHを9以上とすることを特徴とするもの
である。
【0007】かかる本発明の鋳込成形用スラリーにおい
ては、溶解状態にあるカードランによってセラミックス
粒子が凝集し、これにより着肉時に着肉物から成形型中
へ水分が速やかに吸収されるようになり、着肉速度が大
きくなる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明において、セラミックス原
料粉末としては、酸化物、窒化物、硫化物、珪化物など
のいずれであっても良い。この原料粉末の平均粒径は5
0μm以下とりわけ0.01〜10.0μmとくに0.
1〜5μmが好ましい。
【0009】カードランは、セラミックス原料粉末10
0重量部(乾燥重量)に対し0.1〜2重量部とりわけ
0.2〜1重量部添加するのが好ましい。
【0010】バインダーとしては、糖類が好ましい。こ
のバインダーは、セラミックス原料粉末100重量部
(乾燥重量)に対し0.1〜10.0重量部とりわけ
0.5〜3重量部添加するのが好ましい。
【0011】分散剤としてはポリカルボン酸アンモニウ
ムが好ましい。分散剤は、セラミックス原料粉末100
重量部(乾燥重量)に対し0.05〜5.0重量部とり
わけ0.1〜1.0重量部添加するのが好ましい。
【0012】上記のセラミックス原料粉末に水を加え、
スラリーの体積が100容量部(固形分+水)となるよ
うにする。このとき、水の添加割合は、40〜80容量
部添加するのがよい。とりわけ、45〜65容量部の水
を添加するのが好ましい。
【0013】水とセラミックス原料粉末等を混合する場
合、ボールミル等の媒体を有する撹拌装置を用いるのが
好ましい。
【0014】この撹拌装置で撹拌する場合、まず35℃
よりも低い温度好ましくは30℃よりも低い温度(通常
は室温)にて撹拌混合する。
【0015】この第1混合工程において、カードランは
水を吸収してゲル化する。撹拌装置内ではセラミックス
原料粉末同士がこのゲルと十分に混合される。なお、セ
ラミックス原料粉末として2種類以上の原料粉末を用い
た場合、この原料粉末同士も第1混合工程において十分
に混合される。第1混合工程では、カードランはゲル状
となっているため、スラリーの粘性はそれ程高くない。
従って、原料粉末とカードランゲルが十分に混合され
る。
【0016】なお、この第1混合工程においてアルカリ
剤を添加しておいても良い。アルカリ性とすることによ
りカードランは溶解し易くなるが、温度が35℃よりも
低いため、カードランは殆ど溶解せず、ゲル状のままと
なる。
【0017】アルカリ剤としては、焼成により揮散ない
し分解するアンモニアが好適である。アルカリ剤の添加
量は、スラリーのpHが9以上、好ましくは9〜12、
より好ましくは9.5〜11となる量とする。
【0018】上記第1混合工程は1時間以上とりわけ3
時間以上行うのが好ましい。
【0019】第1混合工程後の第2混合工程において
は、スラリー温度を35℃以上、好ましくは35〜80
℃とくに40〜70℃に加温して混合する。なお、第1
混合工程でアルカリを添加しなかったときには、この第
2混合工程においてアルカリを添加して、スラリーのp
Hを9以上、好ましくは9〜12、より好ましくは9.
5〜11とする。
【0020】pH9以上かつ温度35℃以上の条件下で
混合を継続すると、やがてカードランが徐々に溶解し始
め、更に混合を継続することによりカードランのほぼ全
量が溶解する。カードランが溶解することによりスラリ
ーの粘度が高くなる。また、このカードランによって第
1工程で十分に分散されたセラミックス原料粒子が再凝
集し、大きな2次粒子を形成する。この2次粒子は、後
の着肉工程で水が容易に分離するという性質を有する。
【0021】この第2混合工程は、好ましくは上記撹拌
装置を用いて1時間以上好ましくは3時間以上行われ
る。
【0022】この第2混合工程により、カードランが溶
解した高粘度のスラリーが得られる。
【0023】このスラリーを吸水性の成形型に供給し、
着肉させて成形体を成形する。なお、この鋳込成形時に
はスラリーを加圧しても良い。
【0024】上記の如く水に溶解したカードランは、鋳
込成形用のスラリーの粘度を著しく増加させる。
【0025】この粘度の増加は、セラミックスに吸着し
たカードランにより生じるものであり、これはスラリー
中のセラミックス粒子が、再凝集されるために生じたも
のである。即ち、第1混合工程において分散剤によって
均質に分散されたセラミックスの一次粒子が、第2混合
工程において、適度な大きさを持つ二次粒子へと凝集す
る。この凝集した二次粒子は、鋳込成形時の鋳型面で固
形分と水の分離・濾過を促進させるため、スラリーの着
肉速度が大幅に増大し、成形時間が大幅に短縮する。
【0026】更に、カードランと、セラミックス粒子間
(造粒された粒子の隙間)に包含された水分によって、
湿潤時の成形体の強度が高いものとなり、また、これに
よって成形体に可塑性も付与される。
【0027】このように、本発明の鋳込成形用スラリー
を使用した場合、着肉速度が速いため生産性が向上す
る。更に着肉成形時間が短く、短時間で成形可能となる
ため、成形体内部での密度の分布が均質になる。この結
果、乾燥や焼成時の割れが減少し、生産性(歩留まり)
が向上する。
【0028】本発明の鋳込成形用スラリーは、セラミッ
クス製品の製造、特に複雑形状を有した製品に好適であ
る。即ち、成形体に可塑性が付与されることと湿潤時の
成形体のハンドリング強度を大幅に向上したことで、鋳
型からの脱型時に、割れ、ヒビ、欠けが生じ易い複雑形
状品について高歩留まりで成形できる。
【0029】また、本発明の鋳込成形用スラリーは、大
型/厚肉製品の鋳込成形にも好適である。即ち、大型/
厚肉製品の場合、着肉・成形に長時間を要し、成形体内
部での密度分布に差異(中心と表層部)が生じ、結果と
して乾燥割れや、焼成時の割れ等が生じ易いが、本発明
のスラリーを用いた場合、着肉速度が速いので、着肉成
形が短時間で済み、成形体密度差に起因した割れが減少
し、歩留まりが向上する。
【0030】更に、本発明の鋳込成形用スラリーは、微
細で均質な気孔を有した多孔体の製造にも利用可能であ
る。即ち、カードラン添加量と水分量を調整し、高粘度
・高含水率のスラリーを製造し、これを使用して鋳込成
形もしくはフィルタープレスで成形、焼成することによ
り、多孔体製品を製造できる。
【0031】
【実施例】
実施例1〜5、比較例1,2 以下の手順に従ってサイアロンを鋳込成形した。
【0032】1.鋳込成形用スラリーの製造(サイアロ
ン) 原料配合 窒化珪素(スタルク社 LC−10)86重量部に、焼
成後、Si6-Z AlZZ 8-Z (Z<4.2)のサイ
アロン組成となるよう焼結助剤としてAlN(スタルク
社 グレードC)2.3重量部、Y2 3 (信越化学
RU)7.0重量部、Al2 3 (住友電工 AKP−
30)4.6重量部を配合し、セラミックス原料粉末の
総量を100重量部とした。
【0033】このセラミックス原料粉末をポットミル
(容量10リットル)に投入し、この中にカードラン
β−1,3−グルカン(武田薬品工業 ビオポリーP1
03)をセラミックス固形分100重量部に対して、
0.1重量部〜1.0重量部を添加した。
【0034】更に、セラミックス原料粉末100重量部
に対して、水(室温,この場合20℃)35重量部と分
散剤(中京油脂 D−305)0.2重量部、及びバイ
ンダー(花王 ソルビトール)1.0重量部を添加し
た。また、若干のアンモニアを添加しpH10とした。
【0035】 第1混合工程 このポット中にアルミナボールを加え、ボールミリング
によって5時間、室温にて混合した。これにより、セラ
ミックス原料粉末を均質分散させたスラリーとした。
【0036】 第2混合工程 ポットを電気ヒーターによって外部から加熱し、スラリ
ー温度を40℃とした。この状態で5時間ボールミリン
グした。
【0037】 第3混合工程(冷却工程) 第2混合工程終了後、スラリーを混合しながら室温まで
降温し、鋳込成形用のスラリーを得た。
【0038】 粘度測定 このスラリーは軟らかいクリーム状のものとなってい
た。このスラリーの粘度をB型粘度計によって測定し
た。必要に応じて、スラリー中の気泡を真空脱泡により
除去した後、鋳込成形に供した。
【0039】2.鋳込成形 このスラリーを用い圧力鋳込み成形装置により表1に示
す成形圧でφ50×40mmの円筒形の成形型内にスラ
リーを圧入し、得られた円板状の成形体の肉厚を測定
し、この時の成形時間から、着肉速度(定数)を調べ
た。
【0040】3.試験結果 結果を表1に示す。
【0041】
【表1】
【0042】表1より次のことが認められる。
【0043】(1) カードランを添加し、加熱混合し
たスラリーは、同一成分の非加熱のスラリーと比較し
て、粘度増加が高かった。また、カードランの添加量の
増加は、粘度を増大させた。
【0044】(2) 比較例1のカードラン無添加のス
ラリーの場合では、スラリー粘度は実施例1〜5のスラ
リーと比較して著しく低かった。
【0045】(3) カードランを添加したものの第2
混合工程を常温とした比較例2のスラリーは、粘度の増
加はあるが、加熱混合した実施例2と比較して、その増
加割合は小さかった。
【0046】(4) カードラン無添加の比較例1のス
ラリーでは、着肉速度は非常に遅い。また、カードラン
を添加したが第2混合工程を常温とした比較例2のスラ
リーも同様であり、比較例1と性状は大差なかった。こ
れに対し、実施例1〜5のスラリーは、一般的な鋳込み
成形には不適当とされる高粘性のスラリー状となってい
るにもかかわらず着肉速度は著しく大きい。
【0047】
【発明の効果】以上の通り、本発明によって提供される
セラミックス鋳込成形用スラリーは着肉速度が大きく、
成形時の生産性が著しく向上する。また、着肉が短時間
となるため、成形体内部の密度分布が均質になり、乾燥
や焼成時の割れの減少も期待できる。更に、湿潤時の成
形体強度が増大すると共に、成形体の可塑性も向上す
る。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セラミックス原料粉末、バインダー、分
    散剤及びカードランを含む鋳込成形用スラリーにおい
    て、pH9以上のアルカリ性とすることにより該カード
    ランを溶解状態としてあることを特徴とする鋳込成形用
    スラリー。
  2. 【請求項2】 請求項1の鋳込成形用スラリーの製造方
    法であって、 セラミックス原料粉末、バインダー、分散剤、カードラ
    ン及び水を35℃よりも低い温度で混合する第1混合工
    程と、 その後35℃以上の温度に加熱してカードランを溶解さ
    せながら混合する第2混合工程と、を有し、該第1混合
    工程又は該第2混合工程にアルカリ剤を加えることによ
    りpHを9以上とすることを特徴とする鋳込成形用スラ
    リーの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7288222B2 (en) 2000-03-31 2007-10-30 Toto Ltd. Method of producing a carbide sintered compact

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7288222B2 (en) 2000-03-31 2007-10-30 Toto Ltd. Method of producing a carbide sintered compact

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