JPH066504B2 - 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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JPH066504B2
JPH066504B2 JP60211588A JP21158885A JPH066504B2 JP H066504 B2 JPH066504 B2 JP H066504B2 JP 60211588 A JP60211588 A JP 60211588A JP 21158885 A JP21158885 A JP 21158885A JP H066504 B2 JPH066504 B2 JP H066504B2
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寿昭 佐藤
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Description

【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明はセラミツクス成形用水溶性バインダーに関する
ものである。
通常セラミツクスの製造に際しては、セラミツクス粉体
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。ポリビニルアルコール系重合体は
セラミツ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、セラミツクス
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 セラミツ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、ポリビニルアルコール(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、そのマイグレーシヨン及び湿度感受
性が大きいことが問題になつている。
C.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。
D.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ール系水溶性共重合体を用いる
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
完成させるに至つた。
すなわち本発明は、セラミツクス成形体を製造するに際
し使用される水溶性有機バインダーであつて、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ツクス成形用水溶
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(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)加熱により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系共重合体とりわけ平均重合度が2000以下好ま
しくは1000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0.5モル%〜30モル%、より好ましくは2〜2
0モル%、更に好ましくは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り過ぎるため
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モル%を
超えるものでは硬くなり過ぎるために、20モル%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。さらに(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ール含量との兼合いがある
が、30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、酢酸ビニル、
プロピオン酸ビニル、バーサテイツ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バ
ーサテイツ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な(メタ)
アリル基を有する非イオン性単量体としては、具体的に
は、(メタ)アリルアルコール、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、アリルグリシ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、ジメチルアリルアルコールがより好ましく、と
りわけ酢酸(メタ)アリルが最も好ましく用いられる。
また、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−オレフイン、(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(塩を含
む)、(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()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3
0℃で測定し、 から計算した値である。
本発明は上記PVA系共重合体をセラミツクス成形用水
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
あるいはイソブテ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、ポリオキシエチレンノニル
フエノールエーテル等があげられる。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
等天然ワツクス、パラフインワツクス、マイクロクリス
タリンワツクス、低分子ポリエチレン及びその誘導体等
合成ワツクス、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、ステアリン酸カルシウム等脂
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つていてもよい。
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ツク成
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
エマルジヨ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、マンニツト、ソルビツト等の多価アル
コール類およびそれらの誘導体、フタル酸ジエチル等エ
ステル類等が使用できる。
本発明のPVA系共重合体が適用できるセラミツクス粉
末としては、セラミツ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
成り立つていてもよく、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、K、Be、Mg、B、Al、Si、Cu、Ca、Br、B
a、Zn、Cd、Ga、In、ランタニド、アクチニド、Ti、Z
r、Hf、Bi、V、Nb、Ta、W、Mn、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さ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、Sr
ZrO3、PbZrO3、SrTiO3、BaZrO3、PbTiO3、BaTiO3等が、
スピネル型構造をとるものとしてMgAl2O4、ZnAl2O4、Co
Al2O4、NiAl2O4、MgFe2O4等が、イルメナイト型構造を
とるものとしてはMgTiO3、MnTiO3、FeTiO3等が、ガーネ
ツト型構造をとるものとしてはGdGa5O12、Y3Fe5O12等が
挙げられる。
これらのセラミツクス粉末のうち、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PV
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により、金属ま
たは非金属の酸化物または非酸化物になりうる前駆体に
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
属のアルコラート、およびそれらから加水分解して得ら
れる水酸化物のゾル、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ツクス粉末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ツク
スの種々の成形方法において好適に使用される。
E.作用および発明の効果 本発明は、セラミツ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
如く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PVA系共
重合体を用いることによつてはじめて、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)セラミツクスのプレス成形においては、低プレス圧
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
軟なシー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
ネス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り詳しく説明するが、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り「重量
部」「重量%」を示す。
(イ)ポリビニルアルコール系共重合体の合成例 酢酸ビニル(以下VAcと略記)1125部、酢酸アリル(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65℃にあげ内
温が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VAc、AAc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
−ヘキサン系で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%であつた。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であつた。続いて(VAc−AAc)共重合体のメタノ
ール溶液の一部をとり、濃度60%、〔NaOH〕/〔VAc
+AAc〕=0.0060、40℃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ル/メタノール=70/30(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%であつ
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コール系
共重合体を重合体1A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、
90時間分散した後バインダーとして重合体1A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20mm、
長さ100mm、厚さ10mmの直方体を金型で加圧(1.2t
on/cm2)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〜4A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。
比較例1〜3 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ヨ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。
実施例5 微粉タイプの高純度アルミナ(平均粒径0.6μ、Al2O3
量99.9%)100部、脱イオン処理水25部、解膠剤(第
一工業製薬製セラモCD−14)0.75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
1Aの25%水溶液40部(固型分10部)を添加し、
充分混練して水性スリツプを得た。真空脱泡装置でスリ
ツプ内の気泡を除去し均質なスリツプとした。所定の関
隙をもつ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。
水性スリツプは流動性が良く、得られたグリーンシート
は可焼性、弾力性に富み強靭であつて取扱い易く、タラ
ツ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のバインダーの代りに重合体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。
比較例6〜8 表−1に示した重合体1A〜4Aの合成法に準じて、重
合体9〜11を合成し、これをけん化することにより重合
体9A〜11Aを得た。重合体9(9A)〜11(11A)の詳細
を表−4に示す。
実施例1をバインダーの代りに重合体9A〜11A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−5に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山内 淳之介 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内 (72)発明者 岡谷 卓司 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社クラ レ内 (56)参考文献 特開 昭59−156959(JP,A) 特開 昭59−128265(JP,A) 特開 昭58−41758(JP,A)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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
    ミツクス成形用水溶性バインダー。
  2. 【請求項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項記載のセラミツクス成形用水溶性バイン
    ダー。
  3. 【請求項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
    載のセラミツクス成形用水溶性バインダー。
  4. 【請求項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
    載のセラミツクス成形用水溶性バインダー。
  5. 【請求項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
    セラミツ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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US07/275,502 US5034451A (en) 1985-09-24 1988-11-23 Water-soluble binder and hot-melt binder for ceramics molding

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001199772A (ja) * 1999-11-11 2001-07-24 Kuraray Co Ltd セラミックス成形用バインダー

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