JP6721892B2 - Raw material composition for wet molding - Google Patents
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Description
本発明は、湿式成形用の結合剤に関する。 The present invention relates to a binder for wet molding.
例えばセラミックスのような焼結体を製造する場合、しばしば、成形工程、乾燥工程、および焼成工程が順次実施される。 When producing a sintered body such as ceramics, a molding step, a drying step, and a firing step are often sequentially performed.
このうち、成形工程では、原料粉末および結合剤を含む原料組成物から、成形体が作製される。なお、成形工程において、原料組成物が液体を含み、湿った状態で成形を行なう方法は、特に、「湿式成形法」と称される。「湿式成形法」には、例えば、鋳込み成形法、テープ成形法、および押出し成形法等がある。 Among them, in the molding step, a molded body is produced from the raw material composition containing the raw material powder and the binder. In addition, in the molding step, a method in which the raw material composition contains a liquid and is molded in a wet state is particularly referred to as a “wet molding method”. The “wet molding method” includes, for example, a casting molding method, a tape molding method, and an extrusion molding method.
乾燥工程は、そのような湿式成形法で作製された成形体を乾燥させるために実施される。 The drying step is carried out to dry the molded body produced by such a wet molding method.
なお、この乾燥工程において、しばしば、成形体に割れやクラックが生じることが観測されている。 It has been observed that cracks and cracks often occur in the molded body during this drying step.
そこで、乾燥工程において成形体に割れやクラックが生じることを抑制するため、各種対策が提案されている。 Therefore, various measures have been proposed in order to suppress the occurrence of cracks or cracks in the molded body in the drying step.
例えば、特許文献1には、乾燥工程における環境中の湿度を調整することにより、成形体の亀裂を防止する方法が記載されている。また、特許文献2には、ハニカム成形体を乾燥させる際に、該ハニカム成形体に対して所定の角度でマイクロ波を照射することの可能な乾燥装置を使用する方法が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a method of preventing cracks in a molded body by adjusting humidity in the environment in a drying process. Further, Patent Document 2 describes a method of using a drying device capable of irradiating the honeycomb molded body with microwaves at a predetermined angle when the honeycomb molded body is dried.
前述のように、乾燥工程において成形体に割れやクラックが生じること(以下、「乾燥割れ」という)を抑制するため、各種対策が提案されている。 As described above, various measures have been proposed in order to suppress the occurrence of cracks or cracks in the molded body in the drying step (hereinafter referred to as "dry cracking").
しかしながら、従来の乾燥割れ対策では、特殊で複雑な装置が必要となり、処理コストが増加してしまうという問題、および/またはプロセスが煩雑になるという問題がある。 However, the conventional measures against dry cracks have a problem that a special and complicated device is required, resulting in an increase in processing cost and/or a complicated process.
例えば、特許文献1に記載の方法では、スリップキャスト法で成形された成形体を乾燥させる際に、温度と湿度が制御された、第1次乾燥工程および第2次乾燥工程の2段階の乾燥工程を実施することが必要となる。 For example, in the method described in Patent Document 1, two-stage drying of a primary drying step and a secondary drying step in which temperature and humidity are controlled when drying a molded body molded by the slip casting method It is necessary to carry out the process.
また、特許文献2に記載の方法では、成形体の乾燥工程において、マイクロ波の照射角度を調整することが可能な、特殊な乾燥装置が必要となる。 Further, the method described in Patent Document 2 requires a special drying device capable of adjusting the microwave irradiation angle in the step of drying the molded body.
このように、従来の乾燥割れ対策は、未だ十分とは言い難く、成形体の割れやクラックを防止することができる、より簡便で低コストな乾燥工程が現在も要望されている。 As described above, the conventional measures against dry cracking cannot be said to be sufficient, and there is still a demand for a simpler and lower-cost drying process capable of preventing cracks and cracks in the molded body.
本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、乾燥工程において、特に特殊なおよび/または高額な装置を使用したり、煩雑な処置を実施したりしなくても、成形体の乾燥割れを有意に抑制することが可能な、湿式成形用の結合剤を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a background, and in the present invention, in the drying step, without using a special and/or expensive apparatus, or performing a complicated procedure, An object of the present invention is to provide a binder for wet molding which can significantly suppress dry cracking of a molded body.
本発明では、湿式成形用の原料組成物であって、
当該原料組成物は、原料粉末および結合剤を含み、
前記原料粉末は、異なる2種類のセラミックス粉末を含み、
前記結合剤は、
水と、
直径1nm以上10nm以下、長さ0.1μm以上10μm以下のナノセルロースファイバと、
有機成分(前記ナノセルロースファイバを除く)と、
を含有し、
前記ナノセルロースファイバの全長をLとし、前記原料粉末の平均粒径をRとしたとき、比L/Rは、2〜100の範囲である、原料組成物が提供される。
In the present invention, a raw material composition for wet molding,
The raw material composition includes a raw material powder and a binder,
The raw material powder contains two different types of ceramic powder,
The binder is
water and,
A nanocellulose fiber having a diameter of 1 nm to 10 nm and a length of 0.1 μm to 10 μm,
An organic component (excluding the nanocellulose fiber),
Containing
A raw material composition is provided in which the ratio L/R is in the range of 2 to 100, where L is the total length of the nanocellulose fiber and R is the average particle diameter of the raw material powder .
本発明では、乾燥工程において、特に特殊なおよび/または高額な装置を使用したり、煩雑な処置を実施したりしなくても、成形体の乾燥割れを有意に抑制することが可能な、湿式成形用の結合剤を提供することができる。 In the present invention, in the drying step, it is possible to significantly suppress the dry cracking of the molded body without using a special and/or expensive apparatus or performing a complicated procedure. A binder for molding can be provided.
まず、本願において使用される用語について説明する。 First, terms used in the present application will be described.
本願において、「成形体」とは、「原料組成物」を各種成形方法を用いて成形することにより作製されたものを意味する。特に、本願では、成形方法として、湿式成形法が使用される。また、湿式成形法には、鋳込み成形法、テープ成形法、および押出し成形法等が含まれる。 In the present application, the "molded body" means a product produced by molding the "raw material composition" using various molding methods. In particular, in the present application, a wet molding method is used as the molding method. Further, the wet molding method includes a casting molding method, a tape molding method, an extrusion molding method and the like.
このうち、鋳込み成形法では、所望の形状の型に原料組成物(「スラリー」とも称される)が注入される。原料組成物が乾燥すると、原料組成物中の固形成分が型内側の表面部分に残留して、成形体を得ることができる。型としては、吸水性の型(吸水型)または非吸水性の型(非吸水型)が使用される。吸水型を使用した場合、原料組成物中の液体成分は、この吸水型によって吸収される。従って、この場合、成形体を比較的迅速に乾燥させることができる。 Among them, in the cast molding method, the raw material composition (also referred to as “slurry”) is poured into a mold having a desired shape. When the raw material composition is dried, the solid component in the raw material composition remains on the surface portion inside the mold, and a molded body can be obtained. As the mold, a water absorbing mold (water absorbing type) or a non-water absorbing mold (non-water absorbing type) is used. When the water absorption type is used, the liquid component in the raw material composition is absorbed by the water absorption type. Therefore, in this case, the molded body can be dried relatively quickly.
一方、テープ成形法では、通常、水平な非吸水性シートの表面に、原料組成物(「スラリー」とも称される)が薄く均一な状態に広げられる。原料組成物が乾燥すると、原料組成物中の固形成分がシート表面上にテープ状に残留し、成形体を得ることができる。 On the other hand, in the tape molding method, the raw material composition (also referred to as “slurry”) is usually spread on the surface of a horizontal non-water-absorbent sheet in a thin and uniform state. When the raw material composition is dried, the solid component in the raw material composition remains in a tape form on the surface of the sheet, and a molded body can be obtained.
また、押出し成形法では、特定構造の口金を有する容器内に、原料組成物(「ペースト」または「坏土」とも称される)が充填される。また、この原料組成物を、口金から押し出すことにより、所定の形状の成形体を得ることができる。 Further, in the extrusion molding method, a raw material composition (also referred to as “paste” or “kneaded clay”) is filled in a container having a die having a specific structure. Moreover, a molded product having a predetermined shape can be obtained by extruding the raw material composition from the die.
本願において、「原料組成物」とは、前述のような湿式成形法で処理される被処理体を意味する。「原料組成物」は、通常、原料粉末と、液体と、結合剤と、その他の添加剤とを含む。 In the present application, the “raw material composition” means the object to be processed by the wet molding method as described above. The "raw material composition" usually includes a raw material powder, a liquid, a binder, and other additives.
ここで、原料粉末とは、前述の焼結体の素となる粉末状の物質である。 Here, the raw material powder is a powdery substance that is the basis of the above-mentioned sintered body.
また、液体とは、前述の湿式成形法において、湿った状態で成形を行なうために添加されるものであり、例えば、水および/または有機溶媒である。 The liquid is added in the wet molding method described above to perform molding in a wet state, and is, for example, water and/or an organic solvent.
結合剤とは、成形工程において、成形体強度を発現させて所望の形状を保持するために添加する物質で、結合性を有する。 The binder is a substance added in the molding step in order to develop the strength of the molded body and maintain the desired shape, and has a binding property.
その他の添加剤とは、成形工程において、前述の結合剤が付与する結合性以外の機能、例えば、分散性、湿潤性、および可塑性等を付与するために添加する物質の総称である。 The other additive is a general term for substances added in the molding step for imparting functions other than the binding property imparted by the binder, such as dispersibility, wettability, and plasticity.
以下、本発明の一実施形態について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below.
本発明の一実施形態では、
湿式成形用の結合剤であって、
水と、
直径1nm以上100nm以下、長さ0.1μm以上500μm以下のナノセルロースファイバと、
有機成分(前記ナノセルロースファイバを除く)と、
を含有する、結合剤が提供される。
In one embodiment of the invention,
A binder for wet molding,
water and,
A nanocellulose fiber having a diameter of 1 nm or more and 100 nm or less and a length of 0.1 μm or more and 500 μm or less,
An organic component (excluding the nanocellulose fiber),
There is provided a binder containing
前述のように、成形体の乾燥工程において、しばしば、成形体に割れやクラックが生じることが問題となっている。また、この乾燥割れの問題に対処するために、各種方策が提案されている。しかしながら、従来の乾燥割れ対策では、乾燥工程において、特殊なおよび/または高額な装置を使用したり、煩雑な処置を実施したりする必要がある。 As described above, it often becomes a problem that cracks or cracks are generated in the molded body in the drying step of the molded body. In addition, various measures have been proposed to deal with the problem of dry cracking. However, in the conventional measures against dry cracking, it is necessary to use a special and/or expensive device or perform a complicated procedure in the drying process.
これに対して、本発明の一実施形態では、湿式成形用の原料組成物を調製する際に、水と、ナノセルロースファイバと、有機成分とを含む結合剤が使用される。 On the other hand, in one embodiment of the present invention, a binder containing water, nanocellulose fibers, and an organic component is used when preparing a raw material composition for wet molding.
ここで、ナノセルロースファイバは、直径が1nm以上100nm以下であり、長さが0.1μm以上500μm以下である。このような「微細な」ナノセルロースファイバを含む結合剤を使用して成形体を作製した場合、ナノセルロースファイバを、原料粉末の粒子同士の(隙間の)間に、十分に分散させることができる。 Here, the nanocellulose fiber has a diameter of 1 nm or more and 100 nm or less and a length of 0.1 μm or more and 500 μm or less. When a molded body is produced using a binder containing such "fine" nanocellulose fibers, the nanocellulose fibers can be sufficiently dispersed between (gap) of the particles of the raw material powder. ..
また、ナノセルロースファイバは、比較的アスペクト比(全長/直径の比)が大きい。このため、ナノセルロースファイバは、粒子と絡まり易く、これにより粒子同士を繋ぎ止める効果を発揮する。換言すれば、ナノセルロースファイバは、成形体中において、ランダムな配向で3次元的に分散され、原料粉末の粒子は、これらのナノセルロースファイバに絡まれた状態となる。その結果、粒子間の「結束」が強化される。 Further, the nanocellulose fiber has a relatively large aspect ratio (ratio of total length/diameter). For this reason, the nanocellulose fiber is easily entangled with the particles, thereby exerting the effect of holding the particles together. In other words, the nanocellulose fibers are three-dimensionally dispersed in the molded body in a random orientation, and the particles of the raw material powder are entangled with these nanocellulose fibers. As a result, the "cohesion" between the particles is strengthened.
なお、本願では、ナノセルロースファイバの断面の寸法を表す際に、「直径」と言う用語を使用する。ただし、これは、必ずしもナノセルロースファイバの断面形状が「円」に限定されることを意味するものではない。例えば、ナノセルロースファイバの断面形状が「楕円」の場合、「直径」と言う用語は、長軸の寸法を意味する。また、ナノセルロースファイバの断面形状がその他の形状の場合、「直径」と言う用語は、最大寸法を意味する。 In the present application, the term “diameter” is used when expressing the dimension of the cross section of the nanocellulose fiber. However, this does not necessarily mean that the cross-sectional shape of the nanocellulose fiber is limited to a “circle”. For example, when the cross-sectional shape of the nanocellulose fiber is "elliptical", the term "diameter" means the dimension of the major axis. In addition, when the cross-sectional shape of the nanocellulose fiber is any other shape, the term “diameter” means the maximum dimension.
図1には、本発明の一実施形態による結合剤を用いて作製された成形体の微細構造の一例を、模式的に示す。 FIG. 1 schematically shows an example of a microstructure of a molded body produced by using the binder according to the embodiment of the present invention.
図1に示すように、成形体10は、原料粉末の粒子20を有し、これらの粒子の隙間には、液体30が存在している。液体30は、本発明の一実施形態による結合剤に含まれる水および有機成分の他、原料組成物に含まれるその他の添加剤を含んでも良い。 As shown in FIG. 1, the molded body 10 has the particles 20 of the raw material powder, and the liquid 30 exists in the gap between these particles. The liquid 30 may include water and an organic component contained in the binder according to the embodiment of the present invention, and other additives contained in the raw material composition.
また、成形体10は、本発明の一実施形態による結合剤に含まれるナノセルロースファイバ40を有する。ナノセルロースファイバ40は、粒子20の間の隙間に入り込んでおり、粒子20と絡み合った状態で成形体10内に分散されている。 Further, the molded body 10 has the nanocellulose fiber 40 included in the binder according to the embodiment of the present invention. The nanocellulose fiber 40 has entered the gaps between the particles 20, and is dispersed in the molded body 10 in a state of being entangled with the particles 20.
なお、図1においては、成形体10の形態の明確化、およびナノセルロースファイバ40の特徴を強調するため、ナノセルロースファイバ40は、粒子20とオーバーラップしないように(すなわち粒子20の輪郭に沿って)描かれている。しかしながら、実際には、ナノセルロースファイバ40は、成形体10内において、3次元的にランダムに分散されており、図1の方向から視認した場合、当然、一部のナノセルロースファイバ40は、粒子20と重なり合っている。 Note that in FIG. 1, in order to clarify the morphology of the molded body 10 and to emphasize the characteristics of the nanocellulose fiber 40, the nanocellulose fiber 40 does not overlap with the particles 20 (that is, along the contour of the particles 20). It is drawn. However, in reality, the nanocellulose fibers 40 are three-dimensionally randomly dispersed in the molded body 10, and when viewed from the direction of FIG. Overlapping with 20.
さらに、図1では、各ナノセルロースファイバ40は、相互に重ならないように描かれている。しかしながら、実際には、一部のナノセルロースファイバ40は、図1の方向から視認した場合、相互に交差している。 Further, in FIG. 1, the nanocellulose fibers 40 are drawn so as not to overlap each other. However, in reality, some of the nanocellulose fibers 40 intersect each other when viewed from the direction in FIG. 1.
このようなナノセルロースファイバ40を含む成形体10では、乾燥中も、粒子20同士がばらばらになりにくく、隣り合う粒子20同士の間の距離(すなわち粒子20間の隙間)を所定の範囲内に維持することができる。 In the molded body 10 including the nanocellulose fiber 40 as described above, the particles 20 are unlikely to come apart during drying, and the distance between adjacent particles 20 (that is, the gap between the particles 20) falls within a predetermined range. Can be maintained.
その結果、本発明の一実施形態による結合剤を含む原料組成物を使用して、成形体を作製した場合、乾燥工程において、成形体の乾燥割れを有意に抑制または回避することが可能になる。 As a result, when a raw material composition containing a binder according to an embodiment of the present invention is used to produce a molded body, it is possible to significantly suppress or avoid dry cracking of the molded body in the drying step. ..
(本発明の一実施形態による結合剤)
次に、前述のような特徴を有する本発明の一実施形態による結合剤(以下、「第1の結合剤」という)について、より詳しく説明する。
(Binder according to one embodiment of the present invention)
Next, the binder according to one embodiment of the present invention (hereinafter, referred to as “first binder”) having the above-described characteristics will be described in more detail.
(第1の結合剤)
第1の結合剤は、水と、該水中に分散されたナノセルロースファイバと、その他の有機成分とを有する。
(First binder)
The first binder has water, nanocellulose fibers dispersed in the water, and other organic components.
前述のように、従来の乾燥割れの対処法では、特殊で高額な装置および/または煩雑な乾燥処理が必要となる。 As described above, the conventional methods for dealing with dry cracks require special and expensive equipment and/or a complicated drying process.
しかしながら、第1の結合剤は、ナノセルロースファイバを含む。従って、前述の効果により、第1の結合剤を含む原料組成物から成形体を作製し、これを乾燥処理した際に、成形体の乾燥割れを有意に抑制することができる。 However, the first binder comprises nanocellulose fibers. Therefore, due to the above-mentioned effect, when a molded body is produced from the raw material composition containing the first binder and dried, the dried crack of the molded body can be significantly suppressed.
なお、このことは、第1の結合剤を含む成形体に対して、従来のような乾燥プロセスの適用が排除されることを意味するものではないことに留意する必要がある。すなわち、第1の結合剤を含む成形体を乾燥させる際に、自然乾燥の他、特許文献1に記載の2段階乾燥処理、または特許文献2に記載された乾燥装置の使用など、従来の各種乾燥プロセスを適用することも可能であることは、当業者には当然理解できる。 It should be noted that this does not mean that the conventional drying process is not applied to the molded body containing the first binder. That is, when the molded body containing the first binder is dried, in addition to natural drying, a conventional two-step drying process described in Patent Document 1 or the use of the drying device described in Patent Document 2 is used. The person skilled in the art will of course understand that it is also possible to apply a drying process.
以下、第1の結合剤に含まれる各成分について説明する。 Hereinafter, each component contained in the first binder will be described.
(ナノセルロースファイバ)
前述のように、結合剤に含有されるナノセルロースファイバは、直径が1nm〜100nmの範囲であり、長さが0.1μm〜500μmの範囲である。
(Nanocellulose fiber)
As mentioned above, the nanocellulose fiber contained in the binder has a diameter in the range of 1 nm to 100 nm and a length in the range of 0.1 μm to 500 μm.
ナノセルロースファイバの直径は、1nm〜10nmの範囲であることが好ましく、3nm〜4nmの範囲であることがより好ましい。一方、ナノセルロースファイバの長さは、0.5μm〜100μmの範囲であることが好ましく、1μm〜50μmの範囲であることがより好ましい。 The diameter of the nanocellulose fiber is preferably in the range of 1 nm to 10 nm, more preferably in the range of 3 nm to 4 nm. On the other hand, the length of the nanocellulose fiber is preferably in the range of 0.5 μm to 100 μm, more preferably in the range of 1 μm to 50 μm.
ナノセルロースファイバの直径が1nm未満では、ナノセルロースファイバの強度が弱いため、成形体の強度を向上させることが難しくなる。また、ナノセルロースファイバの直径が100nmより大きいと、成形体の焼成工程において、ナノセルロースファイバの焼失後の大きな空隙によって、原料粉末の焼結が阻害されてしまう。 When the diameter of the nanocellulose fiber is less than 1 nm, the strength of the nanocellulose fiber is weak and it is difficult to improve the strength of the molded body. Further, if the diameter of the nanocellulose fiber is larger than 100 nm, the sintering of the raw material powder is hindered by the large voids after the nanocellulose fiber is burnt in the firing step of the molded body.
また、ナノセルロースファイバの全長が0.1μm未満では、ナノセルロースファイバが原料粉末の粒子に十分に絡まることができなくなる。一方、ナノセルロースファイバの全長が500μmを超えると、ナノセルロースファイバが凝集してしまい、以降の成形体の焼成工程において、凝集したナノセルロースファイバの焼失後の大きな空隙によって、原料粉末の焼結が阻害されるおそれがある。 If the total length of the nanocellulose fiber is less than 0.1 μm, the nanocellulose fiber cannot be sufficiently entangled with the particles of the raw material powder. On the other hand, when the total length of the nanocellulose fibers exceeds 500 μm, the nanocellulose fibers are aggregated, and in the subsequent firing step of the molded body, the raw powder is sintered due to the large voids after the aggregated nanocellulose fibers are burned. May be disturbed.
なお、ナノセルロースファイバは、複数のナノセルロースファイバの集合体であっても良い。この集合体は、直径が1nm〜100nmの範囲であり、長さが0.1μm〜500μmの範囲であっても良い。また、集合体を構成する各ナノセルロースファイバは、直径が1nm〜100nmの範囲であり、長さが0.1μm〜500μmの範囲であっても良い。 The nanocellulose fiber may be an aggregate of a plurality of nanocellulose fibers. The aggregate may have a diameter in the range of 1 nm to 100 nm and a length in the range of 0.1 μm to 500 μm. Each nanocellulose fiber forming the aggregate may have a diameter in the range of 1 nm to 100 nm and a length in the range of 0.1 μm to 500 μm.
第1の結合剤中に含まれるナノセルロースファイバの含有量は、第1の結合剤の固形分の合計100重量部に対して、0.1重量部以上であることが好ましい。この場合、成形体中において、ナノセルロースファイバが密に分散され、粒子同士を繋ぎ止める効果がより高まる。 The content of the nanocellulose fiber contained in the first binder is preferably 0.1 parts by weight or more based on 100 parts by weight of the total solid content of the first binder. In this case, the nanocellulose fibers are densely dispersed in the molded body, and the effect of holding the particles together is further enhanced.
なお、第1の結合剤中に含まれるナノセルロースファイバの適正量は、成形体の成形プロセスなどによっても変化する。例えば、テープ成形法では、原料組成物の液だれを抑制するため、原料組成物の粘度を高くする必要があり、ナノセルロースファイバの添加量を比較的高めに設定することが好ましい。 The appropriate amount of nanocellulose fiber contained in the first binder also changes depending on the molding process of the molded body and the like. For example, in the tape molding method, it is necessary to increase the viscosity of the raw material composition in order to suppress dripping of the raw material composition, and it is preferable to set the addition amount of the nanocellulose fiber to be relatively high.
ただし、ナノセルロースファイバは、添加量が過剰になると、原料組成物の粘度が高くなりすぎて、気泡の除去が難しくなる可能性がある。そこで、作業性を考慮して、ナノセルロースファイバの添加量を調整することが好ましい。 However, if the amount of nanocellulose fiber added is excessive, the viscosity of the raw material composition becomes too high, and removal of air bubbles may be difficult. Therefore, it is preferable to adjust the addition amount of the nanocellulose fiber in consideration of workability.
なお、ナノセルロースファイバの全長をLとし、原料粉末の平均粒径をRとしたとき、比L/Rは、2〜100の範囲であることが好ましく、5〜50の範囲であることがより好ましい。比L/Rがこの範囲にある場合、ナノセルロースファイバと粒子がより強固に絡まり合い、乾燥割れの問題をよりいっそう軽減することが可能になる。 When the total length of the nanocellulose fiber is L and the average particle diameter of the raw material powder is R, the ratio L/R is preferably in the range of 2 to 100, and more preferably in the range of 5 to 50. preferable. When the ratio L/R is in this range, the nanocellulose fiber and the particles are more entangled with each other, and the problem of dry cracking can be further reduced.
ナノセルロースファイバは、約600℃以上まで加熱した際に熱分解し、焼失する。従って、第1の結合剤を含む原料組成物から構成された成形体を焼成する際には、600℃を超える焼成温度が選定されれば良い。 The nanocellulose fiber is thermally decomposed and burned when heated to about 600° C. or higher. Therefore, when firing the molded body composed of the raw material composition containing the first binder, a firing temperature exceeding 600° C. may be selected.
このような成形体の焼成により得られる焼結体は、比較的欠陥が少ないという特徴を有する。これは、成形体中に含まれるナノセルロースファイバは、微細なため、焼成の際にこのナノセルロースファイバが消失しても、焼結を阻害する大きな空隙は生じ難いからである。 The sintered body obtained by firing such a molded body is characterized by relatively few defects. This is because the nanocellulose fibers contained in the molded body are fine, and even if the nanocellulose fibers disappear during firing, large voids that hinder sintering are unlikely to occur.
(有機成分)
有機成分としては、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリビニルブチラール、および/またはエマルジョン系の物質等が挙げられる。エマルジョン系の物質としては、例えば、アクリル酸アルキルエステル、ウレタン系エマルジョン、アクリル系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、およびワックス等が挙げられる。
(Organic component)
Examples of the organic component include polyvinyl alcohol, methyl cellulose, polyvinyl butyral, and/or emulsion-based substances. Examples of emulsion-based substances include alkyl acrylates, urethane-based emulsions, acrylic-based emulsions, vinyl acetate-based emulsions, and waxes.
第1の結合剤中に含まれる有機成分の種類および量は、特に限られず、これらは、成形体の成形プロセス等に応じて適宜選定される。 The type and amount of the organic component contained in the first binder is not particularly limited, and these are appropriately selected according to the molding process of the molded body and the like.
例えば、テープ成形法では、原料組成物の粘度を高めるため、有機成分は、少なくともエマルジョン系の物質を含む。また、押出し成形法では、原料組成物の粘度をよりいっそう高めるため、有機成分は、少なくとも、ポリビニルアルコールおよび/またはメチルセルロースを含むことが好ましい。 For example, in the tape molding method, the organic component contains at least an emulsion-based substance in order to increase the viscosity of the raw material composition. Further, in the extrusion molding method, the organic component preferably contains at least polyvinyl alcohol and/or methyl cellulose in order to further increase the viscosity of the raw material composition.
なお、第1の結合剤中に含まれる有機成分(固形分)の量は、おおよそ、0.01〜40重量部の範囲である。 The amount of the organic component (solid content) contained in the first binder is approximately 0.01 to 40 parts by weight.
(本発明の一実施形態による結合剤の使用態様)
次に、本発明の一実施形態による結合剤(ここでは「第2の結合剤」と称する)の、想定される使用態様について説明する。なお、ここでは、特に、第2の結合剤が、前述の鋳込み成形法で作製される成形体に利用され、さらにこの成形体が焼成処理される場合について説明する。
(Aspects of using the binder according to one embodiment of the present invention)
Next, a possible usage mode of the binder according to the embodiment of the present invention (herein referred to as “second binder”) will be described. In addition, here, in particular, the case where the second binder is used for the molded body produced by the above-described casting molding method and the molded body is subjected to the firing treatment will be described.
この場合、まず、水中にナノセルロースファイバおよび有機成分が添加、混合され、第2の結合剤が調製される。有機成分は、例えば、アクリル酸アルキルエステル、ウレタン系エマルジョン、アクリル系エマルジョン、および酢酸ビニル系エマルジョンの少なくとも一つを含んでも良い。 In this case, first, the nanocellulose fiber and the organic component are added and mixed in water to prepare the second binder. The organic component may include, for example, at least one of alkyl acrylate, urethane emulsion, acrylic emulsion, and vinyl acetate emulsion.
次に、この第2の結合剤が、原料粉末、液体、および添加物と混合され、原料組成物(以下、「第2の原料組成物」という)が調製される。 Next, the second binder is mixed with the raw material powder, the liquid, and the additive to prepare a raw material composition (hereinafter, referred to as “second raw material composition”).
原料粉末は、特に限られない。原料粉末は、例えば、セラミックス(金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、もしくは複合酸化物)、金属、または合金等であっても良い。 The raw material powder is not particularly limited. The raw material powder may be, for example, ceramics (metal oxide, metal nitride, metal carbide, or composite oxide), metal, alloy, or the like.
このうち、セラミックスとしては、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化モリブデン、酸化タンタル、酸化タングステン、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム等の金属酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化チタン、窒化バナジウム、窒化クロム、窒化ジルコニウム、窒化ニオブ、窒化タンタル、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化バナジウム、炭化ジルコニウム、炭化ニオブ、炭化モリブデン、炭化タンタル、炭化タングステン、ムライト、スピネル、ディオプサイド、コージェライト、フォルステライト、およびサイアロンなどが例示できる。 Among them, ceramics include aluminum oxide, magnesium oxide, silicon oxide, calcium oxide, titanium oxide, vanadium oxide, chromium oxide, manganese oxide, iron oxide, cobalt oxide, copper oxide, zinc oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, and oxides. Metal oxides such as niobium, molybdenum oxide, tantalum oxide, tungsten oxide, barium titanate and strontium titanate, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride, vanadium nitride, chromium nitride, zirconium nitride, niobium nitride, tantalum nitride. , Silicon carbide, titanium carbide, vanadium carbide, zirconium carbide, niobium carbide, molybdenum carbide, tantalum carbide, tungsten carbide, mullite, spinel, diopside, cordierite, forsterite, and sialon.
また、金属としては、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、ガリウム、ゲルマニウム、イットリウム、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、銀、インジウム、ハフニウム、タンタル、タングステン、レニウム、オスミウム、イリジウム、白金、金、タリウム、および鉛などが例示できる。 Further, as the metal, aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, nickel, copper, zinc, gallium, germanium, yttrium, zirconium, niobium, molybdenum, silver, indium, hafnium, tantalum, tungsten, rhenium, Examples include osmium, iridium, platinum, gold, thallium, and lead.
さらに、合金としては、鉄合金、銅合金、アルミニウム合金、およびニッケル合金などが例示できる。 Further, examples of the alloy include iron alloy, copper alloy, aluminum alloy, nickel alloy and the like.
なお、原料粉末は、一種類のみの材料(単一粉末)であっても、2種類以上の材料の混合粉末であっても良い。 The raw material powder may be only one kind of material (single powder) or a mixed powder of two or more kinds of materials.
原料粉末の平均粒径Rは、特に限られない。例えば、原料粉末の平均粒径Rは、0.1μm〜10μmの範囲であっても良い。なお、前述のように、ナノセルロースファイバの全長Lと平均粒径Rの比L/Rは、2〜100の範囲であることが好ましい。 The average particle size R of the raw material powder is not particularly limited. For example, the average particle size R of the raw material powder may be in the range of 0.1 μm to 10 μm. In addition, as described above, the ratio L/R of the total length L of the nanocellulose fiber and the average particle diameter R is preferably in the range of 2 to 100.
一方、その他の添加物としては、例えば分散剤、潤滑剤、および可塑剤などが挙げられる。 On the other hand, examples of other additives include a dispersant, a lubricant, and a plasticizer.
次に、第2の原料組成物が、所望の形状の型に注入される。前述のように、型は非吸水型であっても、吸水型であっても良い。その後、第2の原料組成物が乾燥すると、第2の原料組成物中の固形成分が型の表面に残留して、成形体を得ることができる。 Next, the second raw material composition is poured into a mold having a desired shape. As described above, the mold may be a non-water absorbing type or a water absorbing type. Then, when the second raw material composition is dried, the solid component in the second raw material composition remains on the surface of the mold, and a molded body can be obtained.
ここで、従来の原料組成物を使用した場合、前述のような乾燥割れの問題が生じ得る。また、これを回避しようとした場合、特殊で高額な装置および/または煩雑な乾燥処理が必要となる。 Here, when the conventional raw material composition is used, the above-mentioned problem of dry cracking may occur. In order to avoid this, a special and expensive device and/or a complicated drying process are required.
これに対して、第2の結合剤、さらには第2の原料組成物には、前述のようにナノセルロースファイバが含有されている。このため、第2の原料組成物が乾燥する際に、乾燥割れの発生は、有意に抑制される。 On the other hand, the second binder and further the second raw material composition contain the nanocellulose fiber as described above. Therefore, when the second raw material composition is dried, the occurrence of dry cracks is significantly suppressed.
次に、乾燥された成形体が型から取り外される。また、この成形体が、所定の条件で焼成される。 Next, the dried molded body is removed from the mold. Further, this molded body is fired under predetermined conditions.
前述のように、ナノセルロースファイバの分解温度は、600℃程度であるため、焼成は、これを超える温度で実施される。焼成後に、原料粉末が焼結して、焼結体を得ることができる。 As described above, since the decomposition temperature of the nanocellulose fiber is about 600° C., the firing is performed at a temperature higher than this. After firing, the raw material powder is sintered to obtain a sintered body.
成形体中に含まれるナノセルロースファイバは、微細な形態を有する。このため、焼成の際にこのナノセルロースファイバが消失しても、焼結体中には、焼結を阻害する大きな空隙は生じ難い。 The nanocellulose fiber contained in the molded body has a fine morphology. Therefore, even if this nanocellulose fiber disappears during firing, large voids that hinder sintering are unlikely to occur in the sintered body.
従って、このような方法では、欠陥の少ない焼結体を製造することができる。 Therefore, with such a method, a sintered body with few defects can be manufactured.
(本発明の一実施形態による結合剤の別の使用態様)
次に、本発明の一実施形態による結合剤(ここでは「第3の結合剤」と称する)の、想定される使用態様について説明する。なお、ここでは、特に、第3の結合剤が、前述の押出し成形法で作製される成形体に利用され、さらにこの成形体が焼成処理される場合について説明する。
(Another mode of use of the binder according to an embodiment of the present invention)
Next, a possible usage mode of the binder according to the embodiment of the present invention (herein referred to as “third binder”) will be described. In addition, here, in particular, a case where the third binder is used in a molded body produced by the above-described extrusion molding method and the molded body is subjected to a firing treatment will be described.
この場合、まず、水中にナノセルロースファイバおよび有機成分が添加、混合され、第3の結合剤が調製される。有機成分は、例えば、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ポリビニルブチラールの少なくとも一つを含んでも良い。 In this case, first, nanocellulose fiber and an organic component are added and mixed in water to prepare a third binder. The organic component may include, for example, at least one of polyvinyl alcohol, methyl cellulose, and polyvinyl butyral.
次に、この第3の結合剤が、原料粉末および添加物と混合され、原料組成物(以下、「第3の原料組成物」という)が調製される。 Next, the third binder is mixed with the raw material powder and the additive to prepare a raw material composition (hereinafter, referred to as “third raw material composition”).
原料粉末は、例えば、前述の材料群から選定されても良い。また、添加物は、例えば前述の材料群から選定されても良い。 The raw material powder may be selected from the above-mentioned material group, for example. Further, the additive may be selected from the above-mentioned material group, for example.
次に、第3の原料組成物が、特定形状の容器内に充填される。また、原料組成物が、所定の構造を有する口金から押し出され、これにより、所望の形態の成形体を得ることができる。 Next, the third raw material composition is filled in a container having a specific shape. Further, the raw material composition is extruded from a die having a predetermined structure, whereby a molded product having a desired shape can be obtained.
次に、この成形体が乾燥処理される。 Next, this molded body is dried.
ここで、従来の原料組成物を使用した場合、前述のような乾燥割れの問題が生じ得る。また、これを回避しようとした場合、特殊で高額な装置および/または煩雑な処理が必要となる。 Here, when the conventional raw material composition is used, the above-mentioned problem of dry cracking may occur. In order to avoid this, a special and expensive device and/or complicated processing are required.
これに対して、第3の結合剤、さらには第3の原料組成物には、前述のようにナノセルロースファイバが含有されている。このため、第3の原料組成物が乾燥する際に、乾燥割れの発生は、有意に抑制される。 On the other hand, the third binder and further the third raw material composition contain the nanocellulose fiber as described above. Therefore, when the third raw material composition is dried, the occurrence of dry cracks is significantly suppressed.
次に、乾燥された成形体が、所定の条件で焼成される。前述のように、焼成は、600℃を超える温度で実施される。焼成後に、原料粉末が焼結して、焼結体を得ることができる。 Next, the dried molded body is fired under predetermined conditions. As mentioned above, the firing is carried out at temperatures above 600°C. After firing, the raw material powder is sintered to obtain a sintered body.
成形体中に含まれるナノセルロースファイバは、微細な形態を有する。このため、焼成の際にこのナノセルロースファイバが消失しても、焼結体中には、大きな空隙は生じ難い。 The nanocellulose fiber contained in the molded body has a fine morphology. Therefore, even if the nanocellulose fiber disappears during firing, large voids are unlikely to occur in the sintered body.
従って、このような方法では、欠陥の少ない焼結体を製造することができる。 Therefore, with such a method, a sintered body with few defects can be manufactured.
以上、本発明の一実施形態による結合剤の、想定される使用態様について説明した。 The possible usage of the binder according to the embodiment of the present invention has been described above.
しかしながら、これらは単なる一例であって、本発明の一実施形態による結合剤は、その他の態様で使用されても良い。 However, these are merely examples and the binder according to one embodiment of the invention may be used in other ways.
例えば、上記例では、本発明の一実施形態による結合剤を含む原料組成物は、鋳込み成形法または押出し成形法によって、成形体に成形された。 For example, in the above example, the raw material composition containing the binder according to one embodiment of the present invention was molded into a molded body by a cast molding method or an extrusion molding method.
しかしながら、これとは別に、本発明の一実施形態による結合剤を含む原料組成物は、テープ成形法を用いて、成形体に成形されても良い。この場合も、前述の場合と同様の効果、すなわち、乾燥割れの抑制効果、および焼結体の欠陥抑制効果を得ることができる。 However, separately from this, the raw material composition containing the binder according to one embodiment of the present invention may be molded into a molded body using a tape molding method. In this case as well, it is possible to obtain the same effects as those described above, that is, the effect of suppressing dry cracking and the effect of suppressing defects in the sintered body.
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
(実施例1)
まず、水12.1重量部、ナノセルロースファイバ0.2重量部、およびポリビニルアルコール(固形分)0.2重量部を混合して、結合剤を調製した。ナノセルロースファイバには、(レオクリスタ(RHEOCRYSTA):第一工業製薬社製)中のナノセルロースファイバを使用した。このナノセルロースファイバは、直径が10nm、全長が約10000nmである。
(Example 1)
First, 12.1 parts by weight of water, 0.2 parts by weight of nanocellulose fiber, and 0.2 parts by weight of polyvinyl alcohol (solid content) were mixed to prepare a binder. As the nanocellulose fiber, the nanocellulose fiber in (RHEOCRYSTA: manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) was used. This nanocellulose fiber has a diameter of 10 nm and a total length of about 10,000 nm.
図2には、使用したナノセルロースファイバの走査型電子顕微鏡(SEM)像を示した。 FIG. 2 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the used nanocellulose fiber.
次に、調製した結合剤12.5重量部に、アルミナ粉末(中心粒径0.6μm)100重量部、水15重量部、および水溶性アクリル酸系分散剤1重量部を混合し、原料組成物(スラリー)を調製した。 Next, 12.5 parts by weight of the prepared binder was mixed with 100 parts by weight of alumina powder (center particle size: 0.6 μm), 15 parts by weight of water, and 1 part by weight of a water-soluble acrylic acid-based dispersant to prepare a raw material composition. The thing (slurry) was prepared.
このスラリーを、非吸水性の皿状容器に注入し、自然乾燥により乾燥させた。乾燥後に、得られた成形体を観察したところ、乾燥割れは生じていないことがわかった。 The slurry was poured into a non-water absorbent dish-shaped container and dried by natural drying. After drying, the obtained molded body was observed, and it was found that no dry cracking occurred.
また、成形体を割り、破面の観察を行なった。 In addition, the molded body was cracked and the fracture surface was observed.
図3には、成形体の破面の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。 FIG. 3 shows a scanning electron microscope (SEM) image of the fractured surface of the molded body.
図3から、粒子同士の間には、3次元的に、ランダムな配向で、ナノセルロースファイバが存在することがわかる。また、ナノセルロースファイバは、粒子に絡まるように分散されており、これにより近接粒子同士が繋がれた状態となっていることがわかる。 From FIG. 3, it can be seen that the nanocellulose fibers exist in a three-dimensional, random orientation between the particles. Further, it can be seen that the nanocellulose fiber is dispersed so as to be entangled with the particles, whereby the adjacent particles are connected to each other.
次に、この成形体を、大気中、1600℃で2時間保持し、焼成処理を行った。焼成後に、相対密度95%以上の緻密な焼結体が得られた。焼結体に割れは認められなかった。 Next, this molded body was held in the atmosphere at 1600° C. for 2 hours to perform a firing treatment. After firing, a dense sintered body having a relative density of 95% or more was obtained. No cracks were found in the sintered body.
(比較例1)
実施例1と同様の方法により、結合剤を含むスラリーを調製し、成形体を作製した。なお、この比較例1では、結合剤中に、ナノセルロースファイバは添加しなかった。すなわち、水12.1重量部、およびポリビニルアルコール(固形分)0.4重量部を混合して、結合剤を調製した。
(Comparative Example 1)
A slurry containing a binder was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare a molded body. In this Comparative Example 1, no nanocellulose fiber was added to the binder. That is, 12.1 parts by weight of water and 0.4 parts by weight of polyvinyl alcohol (solid content) were mixed to prepare a binder.
その結果、成形体の乾燥工程において、成形体に乾燥割れが生じた。 As a result, dry cracking occurred in the molded body in the drying process of the molded body.
(実施例2)
実施例1と同様の方法により、結合剤を含むスラリーを調製し、成形体を作製した。ただし、この実施例2では、成形型として、吸水性の石膏型を使用した。スラリーを吸水性の石膏型に注入した後、型に吸水させることにより成形体を得た。この成形体を70℃の乾燥機内に設置して、乾燥を行った。
(Example 2)
A slurry containing a binder was prepared in the same manner as in Example 1 to prepare a molded body. However, in Example 2, a water absorbing gypsum mold was used as the mold. After the slurry was poured into a water-absorbent gypsum mold, the mold was made to absorb water to obtain a molded body. This molded body was placed in a dryer at 70° C. and dried.
乾燥後に、得られた成形体を観察したところ、乾燥割れは認められなかった。 When the obtained molded product was observed after drying, no dry cracks were observed.
(比較例2)
実施例2と同様の方法により、結合剤を含むスラリーを調製し、成形体を作製した。なお、この比較例2では、結合剤中に、ナノセルロースファイバは添加しなかった。すなわち、水12.1重量部、およびポリビニルアルコール(固形分)0.4重量部を混合して、結合剤を調製した。
(Comparative example 2)
A slurry containing a binder was prepared in the same manner as in Example 2 to prepare a molded body. In addition, in this Comparative Example 2, nanocellulose fiber was not added to the binder. That is, 12.1 parts by weight of water and 0.4 parts by weight of polyvinyl alcohol (solid content) were mixed to prepare a binder.
その結果、成形体の乾燥工程において、成形体に乾燥割れが生じた。 As a result, dry cracking occurred in the molded body in the drying process of the molded body.
(実施例3)
まず、水14.2重量部、ナノセルロースファイバ0.2重量部、およびウレタン系エマルジョン(固形分)5.6重量部を混合して、結合剤を調製した。ナノセルロースファイバには、前述の実施例1と同様のものを使用した。
(Example 3)
First, 14.2 parts by weight of water, 0.2 parts by weight of nanocellulose fiber, and 5.6 parts by weight of urethane emulsion (solid content) were mixed to prepare a binder. The same nanocellulose fiber as in Example 1 was used.
次に、調製した結合剤20重量部に、アルミナ粉末(中心粒径0.6μm)100重量部、水20重量部、および水溶性アクリル酸系分散剤1重量部を混合し、原料組成物(スラリー)を調製した。 Next, 20 parts by weight of the prepared binder was mixed with 100 parts by weight of alumina powder (center particle size: 0.6 μm), 20 parts by weight of water, and 1 part by weight of a water-soluble acrylic acid-based dispersant to prepare a raw material composition ( Slurry) was prepared.
このスラリーを、テープ成形のため、非吸水性のシート上に薄く引き延ばした。その後、自然乾燥によりスラリーを乾燥させた。乾燥後に、得られた成形体を観察したところ、乾燥割れは生じていないことがわかった。 The slurry was thinly spread on a non-water absorbent sheet for tape molding. Then, the slurry was dried by natural drying. After drying, the obtained molded body was observed and found to have no dry cracks.
次に、この成形体を、大気中、1600℃で2時間保持し、焼成処理を行った。焼成後に、厚さが0.5mmで相対密度95%以上の緻密なシート状焼結体が得られた。焼結体に割れは認められなかった。 Next, this molded body was held in the atmosphere at 1600° C. for 2 hours to perform a firing treatment. After firing, a dense sheet-like sintered body having a thickness of 0.5 mm and a relative density of 95% or more was obtained. No cracks were found in the sintered body.
(比較例3)
実施例3と同様の方法により、結合剤を含むスラリーを調製し、成形体を作製した。なお、この比較例3では、結合剤中に、ナノセルロースファイバは添加しなかった。すなわち、水14.2重量部、およびウレタン系エマルジョン(固形分)5.8重量部を混合して、結合剤を調製した。
(Comparative example 3)
A slurry containing a binder was prepared in the same manner as in Example 3 to prepare a molded body. In addition, in this Comparative Example 3, the nanocellulose fiber was not added to the binder. That is, 14.2 parts by weight of water and 5.8 parts by weight of urethane emulsion (solid content) were mixed to prepare a binder.
その結果、成形体の乾燥工程において、成形体に乾燥割れが生じた。 As a result, dry cracking occurred in the molded body in the drying process of the molded body.
(実施例4)
まず、水9.8重量部、ナノセルロースファイバ0.2重量部、およびメチルセルロース(固形分)2重量部を混合して、結合剤を調製した。ナノセルロースファイバには、前述の実施例1と同様のものを使用した。
(Example 4)
First, 9.8 parts by weight of water, 0.2 parts by weight of nanocellulose fiber, and 2 parts by weight of methylcellulose (solid content) were mixed to prepare a binder. The same nanocellulose fiber as in Example 1 was used.
次に、調製した結合剤12重量部に、アルミナ粉末(中心粒径0.6μm)100重量部、および水17重量部を混合し、原料組成物(アルミナ坏土)を調製した。 Next, 12 parts by weight of the prepared binder was mixed with 100 parts by weight of alumina powder (center particle size: 0.6 μm) and 17 parts by weight of water to prepare a raw material composition (alumina kneaded clay).
このアルミナ坏土を、底部に直径3mmの口金を有する金型に充填した。また、万能試験機を使用して、アルミナ坏土を口金から押出した。これにより、直径3mmの麺状形状の成形体が連続して押出された。その後、成形体を70℃の乾燥機内に設置して、乾燥を行った。 This alumina kneaded material was filled in a mold having a die with a diameter of 3 mm at the bottom. Moreover, the alumina kneaded material was extruded from the die using a universal testing machine. As a result, a noodle-shaped molded body having a diameter of 3 mm was continuously extruded. Then, the molded body was placed in a dryer at 70° C. and dried.
乾燥後に、得られた成形体を観察したところ、乾燥割れは認められなかった。 When the obtained molded product was observed after drying, no dry cracks were observed.
(比較例4)
実施例4と同様の方法により、結合剤を含むアルミナ坏土を調製し、成形体を作製した。なお、この比較例4では、結合剤中に、ナノセルロースファイバは添加しなかった。すなわち、水9.8重量部、およびメチルセルロース(固形分)2.2重量部を混合して、結合剤を調製した。
(Comparative Example 4)
By the same method as in Example 4, an alumina kneaded material containing a binder was prepared and a molded body was produced. In addition, in this Comparative Example 4, no nanocellulose fiber was added to the binder. That is, 9.8 parts by weight of water and 2.2 parts by weight of methyl cellulose (solid content) were mixed to prepare a binder.
その結果、成形体の乾燥工程において、成形体に乾燥割れが生じた。 As a result, dry cracking occurred in the molded body in the drying process of the molded body.
(実施例5)
まず、水16.8重量部、ナノセルロースファイバ0.2重量部、およびウレタン系エマルジョン(固形分)9重量部を混合して、結合剤を調製した。ナノセルロースファイバには、前述の実施例1と同様のものを使用した。
(Example 5)
First, 16.8 parts by weight of water, 0.2 parts by weight of nanocellulose fiber, and 9 parts by weight of urethane emulsion (solid content) were mixed to prepare a binder. The same nanocellulose fiber as in Example 1 was used.
次に、調製した結合剤26重量部に、窒化ケイ素粉末(中心粒径1.1μm)90重量部、酸化イットリウム粉末5重量部、アルミナ粉末(中心粒径0.8μm)5重量部、水20重量部、および水溶性アクリル酸系分散剤1.4重量部を混合し、原料組成物(スラリー)を調製した。 Next, to 26 parts by weight of the prepared binder, 90 parts by weight of silicon nitride powder (center particle size 1.1 μm), 5 parts by weight of yttrium oxide powder, 5 parts by weight of alumina powder (center particle size 0.8 μm), and water 20 By weight, 1.4 parts by weight of a water-soluble acrylic acid-based dispersant were mixed to prepare a raw material composition (slurry).
このスラリーを、非吸水性の皿状容器に注入した後、この皿状容器を80℃の乾燥機内に設置して、乾燥を行った。乾燥工程後に、得られた成形体を観察したところ、乾燥割れは生じていないことがわかった。 After injecting this slurry into a non-water-absorbing dish-shaped container, the dish-shaped container was placed in a dryer at 80° C. for drying. After observing the obtained molded body after the drying step, it was found that no dry cracks occurred.
次に、この成形体を、0.9MPaの圧力の窒素ガス雰囲気中、1800℃で6時間保持し、焼成処理を行った。焼成後に、相対密度95%以上の緻密な焼結体が得られた。焼結体に割れは認められなかった。 Next, this molded body was held at 1800° C. for 6 hours in a nitrogen gas atmosphere having a pressure of 0.9 MPa to perform a firing treatment. After firing, a dense sintered body having a relative density of 95% or more was obtained. No cracks were found in the sintered body.
(比較例5)
実施例5と同様の方法により、結合剤を含むスラリーを調製し、成形体を作製した。なお、この比較例5では、結合剤中に、ナノセルロースファイバは添加しなかった。すなわち、水16.8重量部、およびウレタン系エマルジョン(固形分)9.2重量部を混合して、結合剤を調製した。
(Comparative example 5)
A slurry containing a binder was prepared in the same manner as in Example 5 to prepare a molded body. In addition, in this Comparative Example 5, nanocellulose fiber was not added to the binder. That is, 16.8 parts by weight of water and 9.2 parts by weight of a urethane emulsion (solid content) were mixed to prepare a binder.
その結果、成形体の乾燥工程において、成形体に乾燥割れが生じた。 As a result, dry cracking occurred in the molded body in the drying process of the molded body.
10 成形体
20 粒子
30 液体
40 ナノセルロースファイバ
10 molded body 20 particles 30 liquid 40 nanocellulose fiber
Claims (4)
当該原料組成物は、原料粉末および結合剤を含み、
前記原料粉末は、異なる2種類のセラミックス粉末を含み、
前記結合剤は、
水と、
直径1nm以上10nm以下、長さ0.1μm以上10μm以下のナノセルロースファイバと、
有機成分(前記ナノセルロースファイバを除く)と、
を含有し、
前記ナノセルロースファイバの全長をLとし、前記原料粉末の平均粒径をRとしたとき、比L/Rは、2〜100の範囲である、原料組成物。 A raw material composition for wet molding, comprising:
The raw material composition includes a raw material powder and a binder,
The raw material powder contains two different types of ceramic powder,
The binder is
water and,
A nanocellulose fiber having a diameter of 1 nm to 10 nm and a length of 0.1 μm to 10 μm,
An organic component (excluding the nanocellulose fiber),
Containing
A raw material composition in which the ratio L/R is in the range of 2 to 100, where L is the total length of the nanocellulose fiber and R is the average particle diameter of the raw material powder .
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016206291A JP6721892B2 (en) | 2016-10-20 | 2016-10-20 | Raw material composition for wet molding |
Applications Claiming Priority (1)
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