JPS6270254A - セラミツクス成形用水溶性バインダ− - Google Patents

セラミツクス成形用水溶性バインダ−

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JPS6270254A
JPS6270254A JP60211588A JP21158885A JPS6270254A JP S6270254 A JPS6270254 A JP S6270254A JP 60211588 A JP60211588 A JP 60211588A JP 21158885 A JP21158885 A JP 21158885A JP S6270254 A JPS6270254 A JP S6270254A
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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】 A、産業上の利用分野 本発明はセラミックス成形用水溶性バインダーに関する
ものである。
通常セラミックスの製造に際しては、セラミックス粉体
とバインダーとを混合してグリーン成形体を成形し、つ
いで加熱してバインダーを分解除去した後、焼結する方
法が行なわれている。ポリビニμアμコー/&!重合体
はセラミックスに対するバインダー力が強く、それ自体
の強度も高く、水系で取扱いが容易なため、セラミック
ス成形用水溶性バインダーとして好んで用いられている
B、従来の技術 セラミックスグリーン成形体の製造には種々の方法、例
えばプレス成形、泥漿鋳込成形、シート成形、押出成形
、射出成形等が行われている。従来これらの成形方法の
中で、水を媒体とするプレス成形等の種々の成形方法に
おいて、ポリビニルアルコ−/l/ (以下PVAと略
記)系重合体は、水溶性で、無機粉粒体に対するバイン
ダー力が優れており、得られるグリーン成形体強度が高
く焼結前の加工(切削など)を含めて取扱いが容易なた
め、好んで用いられてきた。しかしPVAは結晶性が大
きく硬いため、プレス成形ではプレス圧を高くしなけれ
ばならないという問題がある。一方、シート成形では可
塑剤を多量に必要とし、そのマイグレーション及び湿度
感受性が大きいことが問題になっている。
C9発明が解決しようとする問題点 本発明はセラミックスの成形用バインダーとして水系で
用いることができ、かつ重合体自体が柔軟であるPVA
系共重合体を提供しようとするものである。
D0問題を解決するための手段 本発明者らは従来から認められているPVA系重合体の
有する無機固体への優れたバインダー力を保持しつつ、
水系で使用可能でかつ柔軟なPVA系重合体について鋭
意検討した結果、PVA系重合体としてビニルエステル
及びビニルエステルとラジカル共重合可能な(メタ)ア
リル基を有する非イオン性単量体との共重合体をけん化
して得られる、ビニルアルコール単位が20〜90モル
%であるポリビニルアルコ−/l/l/溶水溶性共重合
体いることにより上記目的が達成されることを見出し本
発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、セラミックZ成形体′!1l−ff
u造するに際し使用される水溶性有機バインダーであっ
て、ビニルエステルおよびビニルエステルとラジカル共
重合可能な(メタ)アリル基を有する非イオン性単量体
との共重合体をけん化して得られる、ビニルアルコール
単位が20〜90七〜%であるポリビニルアルコ−ρ茶
水溶性共重合体から成ることを特徴とするセラミックス
成形用水溶性バインダーに関するものである。
本発明に使用されるビニルエステル及びビニルエステル
とフジカル共重合可能な(メタ)アリル基を有する非イ
オン性単量体との共重合体をけん化して得られる、ビニ
ルアルコール単位が20〜90モル%であるポリビニル
アルコール系水溶性共重合体(以下PVA系共重合体と
略記)に要求される性能としては、(1)水溶性である
こと、(2)得られる成形体強度が高く取扱い易いこと
、(3)柔軟であること、(4)加熱によシバインダー
が速やかに分解して残炭が生じないこと等があげられる
が、本発明のPVA系共重合体とシわけ平均重合度が2
000以下好ましくは1006以下で100以上であり
、ビニルアルコール含量が20〜90モル%、好ましく
は40〜90モル%、(メタ)アリル基を有する非イオ
ン性単量体単位の含量が帆5モル%〜30モル%、よシ
好ましくは2〜20モル%、更忙好ましくは5〜20モ
ル%の組成であるPVA系共重合体が上記の要求を満し
使用できる。
すなわち平均重合度が2000を超えるものはバインダ
ー水溶液粘度あるいはスラリー粘度が高くなシ過ぎるた
めに、一方100未満のものは得られるグリーン成形体
が脆くなるために好ましくない。ビニルアルコール含量
は非イオン性単量体単位の含量にもよるが、90七y%
を超えるものでは硬くなυ過ぎるために、2O−f−ル
%未満ではグリーン成形体強度が弱くなるために好まし
くない。
さらK(メタ)アリル基を有する非イオン性単量体単位
の含量はビニルアルコフル含量との兼合いがあるが、3
0モル%を超えると、グリーン成形体強度が弱くなるた
めに、また0、5モル%未満では充分な水溶性と柔軟性
を兼備えることができないために好ましくない。
一方ビニルエステルとしてはギ酸ビニル、酢酸ビニ/し
、プロピオン酸ビニル、パーサティック酸ビニル等が使
用できるが、酢酸ビニルを主体にプロピオン酸ビニルや
パーサティック酸ビニルが好んで用いられる。
他方、ビニルエステルとラジカル共重合可能々(メタ)
アリy基を有する非イオン性単量体としては、具体的に
は、(メタ)アリルアルコ−酢酸(メタ)アリル、ジメ
チルアリルアルコールアリルアセトン、アリルエチルエ
ーテル・アリルグリンジルエーテル等が挙げられるが、
中でも(メタ)アリルアルコール、酢酸(メタ)アリル
、ジメチルアリ〜アルコ−ρがより好ましく、とりわけ
酢酸(メタ)アリμが最も好ましく用いられる。
まだ、本発明の主旨を損なわない範囲内で、他のラジカ
ル共重合可能な単量体を1種あるいは2種以上併用して
もよい。具体的には、エチレン、プロピレン、1−ブテ
ン等のα−オレフィン、(メタ)アクリル酸メチル、(
メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ブチル等
の(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミ
ド、N, N−ジメチルアクリルアミド、N−ビニルピ
ロリドンの如き非イオン性単量体、または(メタ)アク
リル酸(塩を含む)、イタコン酸(塩を含む)、マレイ
ン酸(塩を含む)、フマル酸(塩を含む)、無水マレイ
ン酸、2−アクリルアミドプロパンスルホン酸(iを含
b ) 、(メタ)アリルスルホン酸(塩を含む)、(
メタ)アクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム
クロリド等の如きイオン性単量体があげられる。これら
共重合単量体は単独又は任意の2種以上がビニルエステ
ルと共重合して使用される。特に水溶性の点でイオン性
単量体を0.5モル%未満併用することは好ましい。
なお本発明で言うところのPVA系共重合体の水溶性と
は、25℃で1%濃度になるようにPVA系共重合体を
水に溶解させたときに、完全溶解または分散する状態を
示すものをいう。また平均重合度(P)は、けん化する
前のポリビニルエステル系共重合体の〔η〕をアセトン
中30℃で測定し、計算した値である。
本発明は上記PVA系共重合体をセラミックス成形用水
溶性バインダーとして用いることに特徴があるが、解膠
剤、潤滑剤などと併用してもよい。
解膠剤としては通常用いられるものが使用できる。
たとえば無機解膠剤としては燐酸ソーダ、苛性ソーダ、
クエン酸ソーダ等、有機解膠剤としてはアミン類、ピリ
ジン、ピペリジン、ポリアクリル酸の金属塩あるいはア
ンモニウム塩、スチレンあるいはイソブチンと無水マレ
イン酸の共重合物の金属塩あるいはアンモニウム塩、ポ
リオキンエチレンノニルフェノールエーテル等があケラ
れる。一方、潤滑剤としては通常用いられるもので、た
とえばみつろう、木ろう等天然ワックス、パラフィンワ
ックス、マイクロクリスタリンワックス、低分子ポリエ
チレン及びその誘導体等合成ワックス、ステアリン酸、
ラウリン酸等脂肪酸、ステアリン酸マグネシウム、ステ
アリン酸力〜シウム等脂肪酸の金属塩、オレイン酸アミ
ド、ステアリン酸アミド等脂肪酸アミド、ポリエチレン
グリコール等があげられ、これらが水系分散体になって
いてもよい。
また本発明のPVA系共重合体に他の有機バインダーま
たは可塑剤を本発明の効果を損なわない範囲内で併用し
てもよい。該有機バインダーとしては通常セラミック成
形に使用される水溶性高分子および疎水性高分子の水系
エマルジョンが併用可能である。
また可塑剤としては通常用いられるものであればよい。
たとえば、エチレングリコール、プロピレングリコール
、グリセリン、マンニット、ソルビット等の多価アルコ
ール類およびそれらの誘導体、フタy酸ジエチル等エス
テ〜類等が使用できる。
本発明のPVA系共重合体が適用できるセラミックス粉
末としては、セラミックス製造に使用されうる金属また
は非金属の酸化物または非酸化物の粉末があげられる。
またこれらの粉末の組成は単一組成、化合物の状態のも
のを単独または混合して使用してもさしつかえない。な
お金属の酸化物または非酸化物の構成元素はカチオンま
たはアニオンともに単元素でもあるいは複数の元素から
成り立っていてもよく、さらに酸化物または非酸化物の
特性を改良するために加えられる添加物を含む系につい
ても本発明に使用することができる。
具体的にはLi%に、 Bs、 Mg、 B、 Aj?
、 Si、 Cu、Ca、 Br、 Ba、 Zn、 
Cd%Ga、”%  ”) ンl’ ” )、アクチニ
ド、Ti、 Zr、 Hf、 B11V、 Nb、 T
a、 WSMn。
Fe、 Co、 Ni 等の酸化物、炭化物、窒化物、
ホウ化物、硫化物等が挙げられる。また通常複酸化物と
称せられる複数の金属元素を含む酸化物粉末の具体的な
ものを結晶構造から分類すると、ペロブスカイト型構造
をとるものとしてNaNbO3、S r Zr O3、
PbZrO3,5rTi03、BaZrO3、PbTi
O3、BaTiO3等が、スピネル型構造をとるものと
してMgAJ204、ZnAgzO+、C0AJ?20
4、N1AlzO4、MgFe2O4等が、イルメナイ
ト型構造をとるものとしてはMgTi 03、MnTi
O3、FeTi 03等が、ガーネット型構造をとるも
のとしてはGdGa5O12、Y3 Fe 5012等
が挙げられる。
これらのセラミックス粉末のうち、酸化物粉末とりわけ
電子材料、磁性材料、光学材料、高温材料等を製造する
ための金属酸化物粉末に対して本発明で用いられるP”
/A系共重合体が好適に使用される。
またシート成形後高温で熱処理することKよシ、金属ま
たは非金属の酸化物または非酸化物にな9うる前駆体に
も本発明のPVA系共重合体を好適に使用することがで
きる。上記前駆体としては、たとえば、金属または非金
属のアルコラード、およびそれらから加水分解して得ら
れる水酸化物のゾ〃、水ガラスから得られるシリカゾル
など、および塩基性塩化金属塩、硫酸、硝酸、ギ酸、酢
酸などの金属塩などがあげられる。
本発明のPVA系共重合体はセラミックス粉末100重
量部に対し、固形分で0.2〜20重量部、好ましくは
1〜15重量部の範囲で用いることができる。
また本発明のPVA系共重合体は通常水溶液として取扱
われるが、セラミックスの水系スラリーに粉末添加する
ような粉末として取扱うこともできる。
本発明のPVA系共重合体はプレス成形、泥漿鋳込成形
、シート成形、押出成形等水を媒体とするセラミックス
の種々の成形方法において好適に使用される。
E1作用および発明の効果 本発明は、セラミックスの成形用バインダーとして、水
系で用いることができ、かつ重合体自体が柔軟であるP
VA系共重合体に関するものであるが、これまで述べた
如(PVA系共重合体として(メタ)アリル基を有する
非イオン性単量体単位の含量が0.5モル%以上30モ
ル%以下で、平均重合度2000以下100以上、ビニ
ルアルコール含量20モル%以上90モル%以下のPV
A系共重合体を用いることによってはじめて、目的を達
成することができた。驚くべきことに本発明のPVA系
共重合体は、以下に述べる如く種々の成形方法でその効
果が顕著である。
本発明のPVA系共重合体は柔軟であるため、(1)セ
ラミックスのプレス成形においては、低プレヌ圧で高強
度・高密度あるいは複雑な形状の成形体を得ることがで
きる、 (2)シート成形では可塑剤少量添加あるいは無添加で
柔軟な7一ト成形体を得ることができる、(3)全ての
成形方法において、得られる成形体が高タフネヌで焼結
前の取扱いあるいは加工が容易である、 等の特徴を有する。
以下に本発明を実施例によシ詳しく説明するが、本発明
はこれらの実施例に限られるものではない。
なお実施例中の「部」あるいは「%」は特に表示のない
限シ「重量部」 [重量%Jを示す。
酢酸ビニル(以下V A cと略記)1125部、酢酸
7!J/l/(以下AAcと略記)150部、メタノー
ル1570部を反応容器にとり内部を充分に窒素置換し
た後、外温を650にあげ内温か60℃に達したところ
で2.2′−アゾビスイソブチロニトリル19.5部を
加え重合を開始した。5時間後に重合率が70%に達し
たところで冷却し重合を停止した。続いて減圧下に残留
するVA c、 、 AA eをメタノールを追加しな
がら追出し、(VAc−AAc)共重合体のメタノール
溶液を得た。このポリマーの一部をとり出し、アセトン
−n−へキサン系で2回再沈精製してNMRを測定した
ところ、AAc含量は10、2モル%であった。またア
セトン中、30℃で〔η〕を測定し、重合度を求めたと
ころ、256であった。続いて(VAe−AAc)共重
合体のメタノール溶液の一部をとシ、濃度60%、(N
 a OH)/(VAc+AAc)〜0.0060.4
0℃でけん化を行ない、ポリビニルアルコール共重合体
を得た。このポリビニルアルコール共重合体を酢酸メチ
/l//メタノール=70730(重量)の混合溶媒で
充分洗浄精製した後、NMRでビニルアルコール含量を
求めたところ60.5モル%であった。
なお本例で得られたポリビニルエステル共重合体を重合
体1、これをけん化して得られたポリビニルアルコール
系共重合体を重合体IAとする。
以下本例と同様な方法で重合体2(2A)〜4(4A)
を得た。重合体2(2A)〜4(4A)の詳細を表−1
に示す。
実施例1 アルミナ(99,5%純度)100部、水50部、ポリ
アクリル酸アンモニウム塩解膠剤0.2部をボールミル
に入れ、900時間分散た後バインダーとして重合体I
Aの水溶液を固形分で2部添加し均一に混合した。この
スラリーから顆粒(粒径100±20μ)を調整し、巾
20m、長さ100■、厚さIOmの直方体を金型で加
圧(1,2もOn/J)して成形した。評価結果を表−
2に示す。
実施例2〜4 実施例1のバインダーの代りに重合体2A〜4人を用い
る以外は実施例】と同様にして成形物を得た。評価結果
を表−2に示す。
比較例】〜3 実施例1のバインダーの代りに重合体5A〜6Aあるい
はポリ酢酸ビニルエマルジョンを用いる以外は実施例1
と同様にして成形物を得た。評価結果を表−2に示す。
表−2 (**)加工性はドリルによる孔開けを行ないその難易
度を評価した。
○;加工が容易である。△;加工が困難である。
X;加工が非常に難しい。
実施例5 微粉タイプの高純度アルミナ(平均粒径0.6μ、Al
2O5含量99.9%)100部、脱イオン処理水25
部、解膠剤(第−工業製薬製セフ七〇〇−14)0.7
5部をボールミルに入れ、24時間分散した後、バイン
ダーとして、重合体IAの25%水溶液4゜部(固型分
10部)を添加し、充分混練して水性スリップを得た。
真空脱泡装置でスリップ内の気泡を除去し均質なスリッ
プとした。所定の間隙をもったブレードでポリエステル
シート上にシート引きして熱風乾燥温度85℃、5分次
いで120℃、5分で乾燥し400μ厚みのグリーンシ
ートを製造した。
水性ヌリツフ゛は流動性が良く、得られたグリーンシー
トは可視性、弾力性に冨み強靭であって取扱い易く、ク
ラックのない平滑な表面を有していた。評価結果を表−
3に示す。
実施例6〜8 実施例5のバインダーの代りに重合体2A〜4Aを用い
る以外は実施例5と同様にしてグリーンシートを得た。
評価結果を表−3に示す。
比較例4〜5 実施例5のバインダーの代シに重合体5A〜6Aを用い
る以外は実施例5と同様にして、グリーンシートを得た
。評価結果を表−3に示す。
表−3 (*)グリーンシートの柔軟性の評価方法。
5閣φの棒に巻いた時開れないかどうかにて判定した。
0蟇非常に柔軟である。○;柔軟である。△;柔軟性が
不足し割れ易い。×;柔軟性に劣る。
(**)乾燥時のクラックの評価方法。
実施例5の成形・乾燥条件で、グリーンシートに発生す
るクラック量で判定したう ○;クフツクの発生なし。△;クラックが少し発生する
つ×;クラックが多重に発生する。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ビニルエステルおよびビニルエステルとラジカル
    共重合可能な(メタ)アリル基を有する非イオン性単量
    体との共重合体をけん化して得られる、ビニルアルコー
    ル単位が20〜90モル%であるポリビニルアルコール
    系水溶性共重合体から成ることを特徴とするセラミック
    ス成形用水溶性バインダー。
  2. (2)ビニルエステルが酢酸ビニルである特許請求の範
    囲第1項記載のセラミックス成形用水溶性バインダー。
  3. (3)(メタ)アリル基を有する非イオン性単量体が酢
    酸(メタ)アリルである特許請求の範囲第1項記載のセ
    ラミックス成形用水溶性バインダー。
  4. (4)ポリビニルアルコール系水溶性共重合体中の(メ
    タ)アリル基を有する非イオン性単量体単位の含量が0
    .5〜30モル%である特許請求の範囲第1項記載のセ
    ラミックス成形用水溶性バインダー。
  5. (5)ポリビニルアルコール系水溶性共重合体中の(メ
    タ)アリル基を有する非イオン性単量体単位の含量が2
    〜20モル%である特許請求の範囲第4項記載のセラミ
    ックス成形用水溶性バインダー。
JP60211588A 1985-09-24 1985-09-24 セラミツクス成形用水溶性バインダ− Expired - Lifetime JPH066504B2 (ja)

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EP1099672A2 (en) 1999-11-11 2001-05-16 Kuraray Co., Ltd. Ceramic-molding binder

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