JPS62148361A - 低温焼成用組成物 - 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〕 本発明は低温焼成用組成物、更に詳しくは射出成形に適
し、しかも高強度の低温焼成磁器が得られる低温焼成用
組成物に関する。

〔従来の技術及び問題点〕

熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂は成形性、耐薬品性、電気
特性に優れ、各種の用途に活用されているが、熱に対し
弱いとか、燃えやすいとか、あるいは燃焼に際し有毒ガ
スを発生しやすいとか、物性劣化がある等の欠点を有し
ている。

一方、不燃性でしかも物性劣化のないものとしては、従
来のセラミックス成形物があるが、これは１０００℃以
上というような高い温度で長時間を要して燃成するため
、エネルギーコストがかかり、生産性も低いという欠点
がある。

近年、この様な欠点を改良するため、エネルギーコスト
の低い低温焼成成形品の研究がなされておシ、例えばガ
ラスカレット等のガラス質、アルミナ、粘土質成分、リ
ン酸、リン酸塩等の結合剤および着色剤からなる混合物
を６５０〜７５０°Ｃという低温で焼成してなる低温焼
成磁器（特開昭５４−５３１１８号公報）があるが、機
械的強度が低く、しかも圧縮成形により成形するため複
雑形状の成形物や寸法精度の高い成形物を得ることが困
難であるという欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者等はこの様な状況に鑑み鋭意検討した結果、有
機バインダーとあらかじめリン酸および／又はリン酸塩
を含有せしめてなるがラスフリツトとを用いると、圧縮
成形のみならず押出成形、射出成形等も可能で、しかも
機械的強度に優れる低温焼成用組成物が得られることを
見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は （ａＪ　ｍ−機バインダー　　　　　　　５〜２５］ｆ
ｔ％。

（ｂ）リン酸および／又はリン酸塩 含有ガラスフリット　　　　　　４０〜６００〜６０重
量）アルミナ　　　　　　　　　　５〜２０．ｆｉ世チ
、（ｄン粘土質　　　　　　　　　　　１０〜５０重量
％からなる組成物を提供するものである。

本発明で用いる有機バインダー（ａ）としては、例えば
ポリスチレン、スチレン−アクリルニトリル共重合体、
スチレン−アクリルニトリル−ブタジェン共重合体等の
スチレン系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコー
ル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体
、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂；塩
化ビニリデン等のビニリデン系樹脂；ポリメチル（メタ
）アクリレート、ポリエチルメタクリレート、ポリ−ｎ
−グチル（メタ）アクリレート、メタクリレート−アク
リレート共重合体、エチレン−メチルアクリレート共重
合体、エチレン−エチルアクリレート共重合体等のポリ
アクリル酸系樹脂；ポリエチレン、Ｉリプロピレン等の
オレフィン系樹脂；不飽和ポリエステル系樹脂、フェノ
ール系樹脂、アミノ系樹脂、エポキシ系樹脂、ジアリル
フタレート系樹脂、熱硬化型アクリル樹脂、ウレタン系
樹脂などがあり、それぞれ単独あるいは二種以上混合し
て使用する。

この場合、有機バインダーの使用量は、（ａ）〜（ｄ）
からなる組成物中に通常５〜２５重量％、好ましくは１
０〜２０重量％含有される範囲である。有機バインダー
の使用量が２５重量％を超えると成形品の密度が上がら
ず、焼成時における収縮が大きくなり１寸法精度が悪化
するばかシでなく、亀裂、膨れのない良好な焼結品が得
られず、逆に５重量％未満では、流動性が悪く射出成形
や押出成形出来なくなるし、たとえ成形出来たとしても
成形品がもろくなってしまうので、それぞれ好ましくな
い。

本発明で用いるリン酸および／又はリン酸塩含有ガラス
フリット伽）としては、例えば陶磁器またはホウロウ用
ウワグスリ、焼付は用フシックスなどの１部または全部
を混合、溶解（１２５０〜１３５０℃）し、冷却し、ガ
ラス状としたものが挙げられ、なかでも低温で溶融する
ものが好ましい。

リン酸としては、全ての公知のリン酸、例えばメタリン
酸、ビロリン酸、オルトリン酸、四リン酸、三リン酸、
ポＩＪ　＋Ｊン酸等が使用出来る。

リン酸塩としては、リン酸のアルカリ塩、アルカリ土類
塩ならびにアルミニウム塩等が挙げられる。又、リン酸
塩にはポＩＪ　ＩＪン酸の前記各種塩も包含される。

ガラスフリッ）　（ｂ）中にあらかじめ含有されている
リン酸および／又はリン酸塩の量は、通常１〜５５重量
％で、好ましくは５〜４５重量％である。

リン酸および／又はリン酸塩の含有量が５５重量％を超
えると吸湿性が高くなり、焼結品の電気特性が低下する
、又腐蝕性も高くなる。逆に１重量％未満では本発明の
目的とする低温焼成が不可能となシ、それぞれ好ましく
ない。

ガラスフリッ）　（ｂ）の粒径は１〜１００μｍがよい
。

粒径を細かくすることによシ有機バインダー、アルミナ
、粘土質との混合で均質な混合物が得られるからである
。

ガラス７１７ツト（ｂ）の使用量は、（ａ）〜（ｄ）か
らなる組成物中に通常４０〜６０重量％、好ましくは４
０〜５０重量％含有される範囲である。この使用量が６
０重゛量係ヲ超えると焼成時の収縮が大きく、寸法精度
が低下し、４０重量％未満では低温焼成ができにくくな
り、強度が低下するので、それぞれ好ましくない。

本発明で用いるアルミナ（ｃ）は市販されているもので
よく特に限定されないが粒径は０．１〜１０μｍの範囲
のものが好ましい。

当該アルぐす（ｃ）の使用量は、（ａ）〜（ａ）からな
る組成物中に５〜２０重量係含有される割合である。

この使用量が５重ｉｔ％未満の割合で用いると焼成品の
機械的強度が不充分となり、本発明で意図する各種用途
に使用することができない。一方、２０重１ｉＪ％を超
えると焼成温度を高くしなければならず１本発明の目的
である低温焼成が不可能である。

本発明で用いる粘土質（ｄ）としては、公知のものがい
ずれも使用でき、例えば、カオリン、ベントナイト、木
節粘土、がイロメ粘土などが挙げられる。

粘土質（ｄ）の使用量は（ａ）〜（ａ）からなる組成物
中に通常１０〜５０重量係、好ましくは２７〜４５重量
係含有される範囲である。この使用量が５０重量係を超
えると低温焼成ができにくくなシ、強度が低下し、１０
重量％未満では流動性が低下し、成形性が悪くなるので
、それぞれ好ましくない。

本発明の組成物には、上記（ａ）〜（ａ）成分のほかに
、必要ならば本発明の目的を逸脱しない範囲で分散性、
滑性、可撓性、離型性、溶融粘度の調整、又は気孔形成
などの様な特性効果を有する各種の添加剤を含めること
が出来る。

かかる添加剤としては、例えばパラフィンワックス、マ
イクロクリスタリンワックス、流動・ぐラフイン、ポリ
エチレンワックス、ポリプロピレンワックス、低分子量
ポリスチレン等のワックス：ステアリン酸、ラウリン酸
、ミリスチン酸、ヒドロキシステアリン酸、硬化油等の
脂肪酸；脂肪酸アミド、脂肪酸ケトン、脂肪族アルコー
ル、多価アルコールの部分エステル；植物油、軽油等の
油脂類；グリセリン、エチレングリコール、インプロピ
ルアルコール、七ロン１ルプアセテート、ノ臂−クロル
エチレン等の溶剤類：フタル酸エステル、アジピン酸エ
ステル、高級脂肪酸エステル、リン酸エステル、ポリエ
ステル系可塑剤等の可塑剤類；ジメチルポリシロキサン
などが挙げられ、１種又は２種以上混合して用いられる
。これら１種又は２種以上の添加剤の使用割合は、有機
バインダー１００重量部に対して通常０〜３００重量部
、好ましくは２〜１００重量部の範囲でその他、本発明
において、加えてよいものとしては、金属酸化物系の顔
料、例えば弁柄１群青、チタン白、酸化クロム、酸化コ
バルト等がある。

本発明の低温焼成用組成物は、上記（ａ）〜（ｄ）成分
と必要によシ添加される添加剤とを混合して得られる。

混合方法としては、公知の方法がいずれも適用でき、特
に限定されないが、なかでも加熱式の真空押出機、真空
混合攪拌機、ニーダ、ロール、高速ミキサー、−軸又は
多情の混練機などによシ加熱下に混合するのが好ましい
。

この様にして得られた本発明の組成物を成形する方法と
しては、圧縮成形、押出成形、射出成形等の公知の成形
法がいずれも可能であるが複雑形状が可能で寸法精度が
よく、生産性がよい点で射出成形法が好ましい。

この様にして得られた成形品を脱脂後、焼成する。脱脂
工程は成形品の厚さ、使用する有機バインダーに適した
昇温速度を用いるが、通常常温〜１００℃の間の温度か
ら３５０〜５５０℃の温度まで１°Ｃ〜５０℃／時間の
昇温速度で昇温することで遂行される。次いで行なわれ
る焼結は、通常５００〜８００℃まで昇温速度５０〜３
００’Ｃ／時間で遂行される。

〔発明の効果〕

本発明の低温焼成用組成物は、流動性に優れるため、特
に射出成形性に優れ、しかも機械的強度に優れる低温焼
成磁器が容易に得られるという利点がある。

〔実施例〕

以下に実施例および比較例を示して本発明を更に具体的
に説明する。尚、例中の部および俤は焼成収縮率を除い
てすべて重量基準である。

実施例１ ガラスフリット（平均粒径５０μｍ、軟化温度４５０℃
、リン酸含有量２５チ）　４１．８％、カオリン（平均
粒径１μｍ）３１．４％、アルばす１０．５俤、アクリ
ル系共重合体（メタクリル酸グチル４０部、アクリル酸
ブチル２０部、スチレン４０部からなる）４．４％、エ
チレン−アクリルエチル共重合体（アクリル酸エチル含
有率２５％）　２．４％、ポリスチレン２．９％、ジブ
チルフタレー）３．３％、ステアリン酸３．３係を加え
、加圧ニーダ−により１４０℃で３０分間混練し、冷却
後、粉砕し、低温焼成用組成物を得た。この組成物を倍
率１００倍の光学顕微鏡で観察したところ、凝集粒子は
見られず、セラミックス粉末の分散が良好であった。

次に、この組成物を加熱筒温度１６０℃、射出圧力６０
０ｋｇ／ｃＴｎ２の条件で射出成形し、４Ｘ５Ｘ６５＋
ｏ＋柱状の成形品を得た。この成形品を４００℃まで２
０℃／時間の速度で昇温して脱バインダーを行なったと
ころ、膨れ、亀裂のない脱脂品を得た。

次いで、５５０℃で２時間焼成し、膨れ、亀裂のない低
温焼成品を得た。この低温焼成品を切削研摩して曲げ試
験片を得た。この試験片で曲げ試験（ＪＩＳＲ−１６０
１）した結果、曲げ強度は１２００ψノであった。又、
長さ方向の焼成収縮率は９％であった０ 実施例２ ガラスフリット４１．８　％、カオリン３１．４４、ア
ルばす１０．５％、アタクチックポリプロピレン１２．
５％、ポリエチレン１．３　％　、アクリル−スチレン
共重合体０．５　％　、ソオクチルアソペート１．０係
、ステアリン酸１．０俤を加え、加圧ニーダ−によシ１
３０℃で３０分間混練し、冷却後、粉砕し低温焼成用組
成物を得た。この組成物を倍率１００倍の光学顕微鏡で
観察したところ、凝集粒子は見られず、セラミックス粉
末の分散が良好であった。

次に、この組成物を加熱筒１５０’Ｃ，射出圧力６２０
ゆ、４１２の条件で射出成形し、４Ｘ５Ｘ６５咽柱状の
成形品を得た。この成形品を４００℃まで５℃／時間の
速度で昇温し、脱バインダーを行なったところ、膨れ、
亀裂のない脱脂品を得た。次いで、５５０℃で２時間焼
成し、膨れ、亀裂のない低温焼成品を得た。この低温焼
成品を切削研摩して曲げ試験片を得た。この試験片で曲
げ試験した結果、曲げ強度は１ｏ　ｏ　ｏ　ｎ／ｃｒｌ
であった。

比較例１ ガラスピーズ（平均粒径５０μｍ、軟化温度７５０℃、
リン酸含有量Ｏ％）４０チ、カオリ７３０％、アルミナ
１０チ、アタクチック破りプロピレン１８チ、ポリエチ
レン１．５係、ステアリン酸０．５ｔｓｆ、加え、加圧
ニーダーにより１３０℃で３０分間混線シし、冷却後、
粉砕し、低温焼成用組成物を得た。この組成物を倍率１
００倍の光学顕微鏡で観察したところ、凝集粒子は見ら
れず、セラばックス粉末の分散が良好であった。次に、
この組成物を加熱筒１５０℃、射出圧力６００ゆ／ｃＷ
Ｉ２の条件で射出成形し、４Ｘ５Ｘ６５ｍ柱状の成形品
を得た。この成形品を４００　’Ｃまで５°Ｃ／時間の
速度で昇温し、脱バインダーを行なったところ、膨れ、
亀裂のない脱脂品を得た。次いで１０００　℃で２時間
焼成し、膨れ、亀裂のない低温焼成品を得た。この低温
焼成品を切削研摩して曲げ試験片を得た。この試験片で
曲げ試験した結果、曲げ強度は５６０１ｏｇ／Ｊと小さ
かった。

比較例２ ガラスピーズ４０％、カオリン２０％、アルばす２０係
、アクリル系共重合体（メタクリル酸メチル５０部、メ
タクリル酸グチル５ｏ部からなる）５重ｉ％、エチレン
−アクリル酸エチル共重合体（アクリル酸エチル含有率
３５％）２％、ポリスチレン４％、ジブチルフタレート
３．５％、ステアリン酸３．５係を加え、加圧ニーダー
により、１４０℃で３ｏ分間混練し、冷却後、粉砕し、
低温焼成用組成物を得た。この組成物を倍率１００倍の
光学顕微鏡で観察したところ、凝集粒子は見られずセラ
ミックス粉末の分散が良好であった。次に、この組成物
を加熱筒１６０℃、射出圧力５８０に９７ｃｍ２の条件
で射出成形し、４Ｘ５Ｘ６５＋ｍ柱状の成形品を得た。

この成形品を４００℃まで２０℃／時間の速度で昇温し
、脱バインダーを行なったところ、膨れ、゛亀裂のない
脱脂品を得た。次いで１０５０℃で２時間焼成し、膨れ
、亀裂のない低温焼成品を得た。この低温焼成品を切削
研摩して曲げ試験片を得た。この試験片で曲げ試験した
結果、曲げ強度３９０匈／ｃｔｒ？と小さかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ａ）有機バインダー５〜２５重量％、 （ｂ）リン酸および／又はリン酸塩 含有ガラスフリット４０〜６０重量％、 （ｃ）アルミナ５〜２０重量％、 （ｄ）粘土質１０〜５０重量％ からなることを特徴とする低温焼成用組成物。