JP5288736B2 - Ceramic composite - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂中にセラミック粉末、繊維、板状体を高濃度で含むセラミック複合体に関する。また、それを異形成形し高温で焼結成形した、セラミック成形体に関する。 The present invention relates to a ceramic composite containing a ceramic powder, a fiber, and a plate at a high concentration in a resin. The present invention also relates to a ceramic molded body that is formed into a different shape and sintered at high temperature.
昨今、セラミック複合体やセラミック成形体は各種の用途に使用され始めている。例えば、樹脂とセラミック材料との複合体においては、リチウムイオン2次電池(LIB)用セパレーター等の用途、耐熱性素材、電磁波絶縁材、熱伝導性フィルム等の用途に使用され始めている。また、樹脂とセラミック材料との複合体を高温で焼結成形したセラミック成形体はセラミックコンデンサー用途や、固体高分子形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の電解質膜用途、各種フィルター用途等、様様な用途への展開が期待されている。
これらの用途に広く適用されるには、平板やシート状ばかりでなく、パイプ形状やコルゲート形状等の異形成形体を低価格で経済的に提供できることが重要である。本発明では、このような平面でない形状を異形成形体とよぶこととする。
Recently, ceramic composites and ceramic compacts have begun to be used in various applications. For example, in a composite of a resin and a ceramic material, it has begun to be used for applications such as a separator for a lithium ion secondary battery (LIB), a heat resistant material, an electromagnetic wave insulating material, and a heat conductive film. In addition, ceramic compacts made by sintering and molding composites of resins and ceramic materials at high temperatures are used for ceramic capacitors, electrolyte membranes for polymer electrolyte fuel cells and solid oxide fuel cells, various filter applications, etc. Expansion to various uses is expected.
In order to be widely applied to these applications, it is important to be able to economically provide not only flat plate and sheet shapes but also deformed shapes such as pipe shapes and corrugated shapes at a low price. In the present invention, such a non-planar shape is referred to as a heteromorphic shape.
このような要求を実現する従来の技術としては、シリカやアルミナ等のセラミック粒子を、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂等のバインダー、および可塑剤等の溶剤を用いる方法が知られている。そのような方法には、たとえば、セラミック粉末、バインダー、溶剤を用いるグリーンシート積層法、射出成型法、スリッブキャスト法、溶剤を用いない粉末プレス法がある。また、これらの方法で成形したセラミック複合体をさらに加工する方法としては、たとえば、加圧により所望の形状を付与する静水圧プレス法や、機械加工後に脱脂し焼結する生成形加工法、焼結後のセラミック成形体を更に高精度に機械加工するマシナブルセラミック造形法等があげられる。 As a conventional technique for realizing such a requirement, a method using ceramic particles such as silica and alumina, a binder such as a thermoplastic resin such as polyethylene, and a solvent such as a plasticizer is known. Examples of such a method include a green sheet lamination method using ceramic powder, a binder, and a solvent, an injection molding method, a slip casting method, and a powder pressing method that does not use a solvent. Further, as a method for further processing the ceramic composite formed by these methods, for example, a hydrostatic press method for imparting a desired shape by pressing, a production processing method for degreasing and sintering after machining, For example, a machinable ceramic molding method for machining the formed ceramic body with higher accuracy can be used.
しかしこれらの成形付与方法は、基本的には金型等で成形する方法か、シート状またはブロック状の成形体を切削加工や、プレス加工で成形する方法である為、成形可能な成形体の形状や厚みに限界があった。前者の金型による方法では、同一の形状の製品しか取れず、また後者の後加工の方法では、セラミックスの脆さや高い硬度の為に、成形できる形状に制限があり、特に数十ミクロン厚みのセラミックをパイプ状に成形する等、複雑かつ薄膜化することは困難であった。
それを改良する手段として、特許文献1〜3には、まずセラミック材料を有機バインダーにて結合させ、セラミック/有機バインダー複合体を成形する方法が開示されている。
However, since these forming methods are basically a method of forming with a mold or the like, or a method of forming a sheet-like or block-like formed body by cutting or pressing, There were limits to shape and thickness. In the former method using a mold, only products having the same shape can be obtained. In the latter post-processing method, the shape that can be formed is limited due to the brittleness and high hardness of ceramics. It has been difficult to make a complex and thin film by forming a ceramic into a pipe shape.
As means for improving this, Patent Documents 1 to 3 disclose a method in which a ceramic material is first bonded with an organic binder to form a ceramic / organic binder composite.
しかしながら、これらの方法は、上述のグリーンシート法に類似の方法であり、たとえば支持フィルム無しで自立可能なセラミック複合体は成形できるものの、延伸等により薄膜化したり、それを異形成形したり、ましてそれを焼結して異形のセラミック成形体を得ることは非常に困難であるという問題を有していた。
また、焼結したセラミック成形体の空隙内に別の物質を担持させ複合機能を持たせ、高機能化を図ろうとした場合、例えば、シリカ等のセラミック粒子を焼結成形した多孔質セラミック成形体の空孔内に、有機物吸着剤等の機能性物質を担持させた水処理用フィルター等の場合であるが、このような用途では、異形成形が好ましい上に、空孔のサイズも制
御する必要があった。しかしながら、上述の従来の方法では、異形成形性と、空孔サイズを同時に制御することは不可能であった。
本発明は、特定の樹脂成分、セラミック成分、可塑剤成分を用い、更に好ましくは、特定の成型法を用いることで、押出成形および延伸成形により簡便に薄膜のセラミック複合体を成形出来、更には円筒やコルゲート状等の異形成形が簡便に実施でき、かつセラミック多孔質とした際に空孔サイズのコントロールが可能な新規なセラミック複合体を提供することを目的とする。
However, these methods are similar to the above-described green sheet method. For example, although a ceramic composite that can be self-supported without a support film can be formed, it can be formed into a thin film by stretching or the like, or it can be deformed. It had the problem that it was very difficult to obtain a deformed ceramic compact by sintering it.
In addition, when another material is supported in the voids of the sintered ceramic molded body so as to have a composite function to achieve high functionality, for example, a porous ceramic molded body in which ceramic particles such as silica are sintered and molded. This is the case of a filter for water treatment in which a functional substance such as an organic substance adsorbent is supported in the pores of this, but in such applications, it is necessary to control the size of the pores in addition to the heterogeneous shape. was there. However, with the conventional method described above, it has been impossible to simultaneously control the dysplasia and the pore size.
The present invention uses a specific resin component, a ceramic component, and a plasticizer component, and more preferably, by using a specific molding method, a thin-film ceramic composite can be easily formed by extrusion molding and stretch molding. It is an object of the present invention to provide a novel ceramic composite that can be easily formed in a different shape such as a cylinder or a corrugated shape and can control the pore size when it is made porous.
本発明者等は前記課題を解決する為、特定組成の樹脂成分、セラミック粒子、可塑剤を用いることで、前記課題を解決できることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、
1.樹脂成分(A)1〜30重量部、セラミック成分(B)70〜99重量部(但し、(A)と(B)の合計は100重量部)、樹脂成分(A)の可塑剤(C)を(A)と(B)の合計重量100重量部に対して50〜300重量部を、溶融混練後シート化する工程、該シートから、可塑剤(C)を抽出除去する工程、かつ前記可塑剤(C)抽出前及び/又は抽出後に少なくとも1軸方向に面積倍率で3倍以上200倍以下に延伸してセラミック複合体を作製する工程、
および得られた前記セラミック複合体を異形に成形し、それを800℃以上の温度で焼結成形する工程を含むセラミック成形体の製造方法であって、前記樹脂成分(A)が粘度平均分子量Mvが60万以上のポリオレフィンを含有すること、前記樹脂成分(A)の重量部表示の含有量W(A)と前記樹脂成分(A)の粘度平均分子量Mv(A)が下記式(1)を満たすこと、前記セラミック成分(B)の平均粒子径が0.005〜10μmであることを特徴とするセラミック成形体の製造方法。
式(1) W(A)×Mv(A)/1,000,000≧7
2.前記異形が、円筒、角錐、ハニカム、およびコルゲート状からなる群から選ばれる上記1に記載のセラミック成形体の製造方法。
3.前記樹脂成分(A)がポリエチレンを含み、該ポリエチレンが粘度平均分子量Mv200万以上である樹脂を前記樹脂成分(A)の全体の量に対して10wt%以上含み、かつ前記樹脂成分(A)中のGPCチャートにおける分子量Mwが1000以下である成分が8wt%以下であり、かつ前記セラミック成分(B)が、平均粒子径の異なる2種以上の粒子からなることを特徴とする上記1又は2に記載のセラミック成形体の製造方法。
4.前記セラミック成分(B)の最も大きな粒子(B1)の平均粒子径(ΦB1)が、0.05〜10μmの範囲内であり、最も小さな粒子(B2)の平均粒子径(ΦB2)が、0.005〜0.1μmの範囲内であり、かつΦB1>ΦB2であり、さらに両者の重量混合比率(B1/(B2+B1))が0.99〜0.50の範囲内であることを特徴とする上記1〜3のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法。
5.前記セラミック成分(B)がジルコニア、シリカ、アルミナ、チタニアからなる群より選ばれた少なくとも一種であることを特徴とする上記1〜4のいずれかに記載のセラミック成形体の製造方法である。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by using a resin component, ceramic particles, and plasticizer having a specific composition, and have reached the present invention.
That is, the present invention
1. 1 to 30 parts by weight of resin component (A), 70 to 99 parts by weight of ceramic component (B) (however, the total of (A) and (B) is 100 parts by weight), plasticizer (C) of resin component (A) 50 to 300 parts by weight of the total weight of 100 parts by weight of (A) and (B), a step of forming a sheet after melt-kneading, a step of extracting and removing the plasticizer (C) from the sheet, and the plastic Agent (C) before and / or after extraction, a step of producing a ceramic composite by stretching at least in the axial direction at an area magnification of 3 to 200 times,
And the resulting molded into irregular the ceramic composite, it comprising the step of sinter molding at 800 ° C. or higher temperature process for producing a free Muse ceramic molded body, the resin component (A) is a viscosity average It contains a polyolefin having a molecular weight Mv of 600,000 or more, the content W (A) expressed in parts by weight of the resin component (A) and the viscosity average molecular weight Mv (A) of the resin component (A) are represented by the following formula (1 ), And the ceramic component (B) has an average particle size of 0.005 to 10 μm .
Formula (1) W (A) × Mv (A) / 1,000,000 ≧ 7
2. 2. The method for producing a ceramic molded body according to 1 above, wherein the deformed shape is selected from the group consisting of a cylinder, a pyramid, a honeycomb, and a corrugated shape.
3 . The resin component (A) contains polyethylene, and the polyethylene contains a resin having a viscosity average molecular weight Mv of 2 million or more in an amount of 10 wt% or more based on the total amount of the resin component (A), and in the resin component (A) In the above 1 or 2, wherein the component having a molecular weight Mw of 1000 or less in the GPC chart is 8 wt% or less, and the ceramic component (B) is composed of two or more kinds of particles having different average particle diameters. The manufacturing method of the ceramic molded object of description.
4 . The average particle diameter (ΦB1) of the largest particles (B1) of the ceramic component (B) is in the range of 0.05 to 10 μm, and the average particle diameter (ΦB2) of the smallest particles (B2) is 0.00. 005 to 0.1 μm, ΦB1> ΦB2, and the weight mixing ratio (B1 / (B2 + B1)) of both is in the range of 0.99 to 0.50 The manufacturing method of the ceramic molded body in any one of 1-3 .
5 . 5. The method for producing a ceramic molded body according to any one of 1 to 4 , wherein the ceramic component (B) is at least one selected from the group consisting of zirconia, silica, alumina, and titania.
本発明のセラミック複合体、セラミック成形体は、円筒やハニカム、コルゲート状等の異形成形が経済的に可能であり、なおかつ多孔体に成形した場合、空孔のサイズをコント
ロールできるため、空孔内に第3の機能性物質等を効果的に担持できる等の、優れた特徴を有する。
The ceramic composite and ceramic molded body of the present invention can be economically formed into a different shape such as a cylinder, honeycomb, corrugated shape, etc., and when formed into a porous body, the size of the pores can be controlled. In addition, it has excellent characteristics such as being able to effectively carry a third functional substance and the like.
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明においては、セラミック成分だけでなく、樹脂成分や可塑剤を含むものをセラミック複合体とよび、実質的にセラミックのみを主要構成材料とし、樹脂成分や可塑剤等を実質的に含まないもの、例えば、セラミック複合体を1200℃程度で焼結成形したもの等をセラミック成形体と呼ぶこととする。
本発明における、樹脂成分(A)とセラミック成分(B)は(A)と(B)の合計を100重量部としたときに、樹脂成分(A)は1〜30重量部、セラミック成分(B)70〜99重量部であることが必要である。この範囲内であると、セラミック複合体とした場合に、セラミック粒子の滑落がなく、また焼結成形時に良好な強度のセラミック成形体が得られる。樹脂成分(A)が1重量部未満であると、セラミック粒子の連結が不十分であり、セラミック複合体とした場合に、粒子の剥離が多くなる。また、30重量部を超えると、焼結成形時の収縮が大きくなり、焼結性が悪化する。好ましくは樹脂成分(A)は2〜25重量部、更に好ましくは3〜20重量部である。
The present invention will be specifically described below.
In the present invention, not only ceramic components but also those containing resin components and plasticizers are called ceramic composites, and only ceramics are the main constituent material, and resin components and plasticizers are not substantially contained. For example, a ceramic composite body sintered at about 1200 ° C. is referred to as a ceramic molded body.
In the present invention, the resin component (A) and the ceramic component (B) are 1 to 30 parts by weight of the resin component (A) and the ceramic component (B) when the total of (A) and (B) is 100 parts by weight. ) 70 to 99 parts by weight. Within this range, when a ceramic composite is used, the ceramic particles do not slide down, and a ceramic molded body with good strength can be obtained during sintering molding. When the resin component (A) is less than 1 part by weight, the connection of the ceramic particles is insufficient, and the separation of the particles increases when a ceramic composite is obtained. Moreover, when it exceeds 30 weight part, the shrinkage | contraction at the time of sintering molding will become large, and sinterability will deteriorate. Preferably the resin component (A) is 2 to 25 parts by weight, more preferably 3 to 20 parts by weight.
また、樹脂成分(A)とセラミック成分(B)の合計を100重部としたときの可塑剤(C)は50〜300重量部の範囲内であることが必要である。この範囲内であるとセラミック複合体の成形性と、空孔のサイズの制御性を両立できる。可塑剤量が50重量部未満であると、セラミック複合体の成形性が悪化し、特に押出成形性が悪化する。300重量部をこえると、セラミック複合体中のセラミック同士が離れすぎ、その後の焼結性に劣る。好ましくは、可塑剤(C)50〜250重量部の範囲内、更に好ましくは、75〜200重量部の範囲内である。
樹脂成分(A)は粘度平均分子量Mvが60万以上のポリオレフィンを含有し、該樹脂成分(A)の重量部表示の含有量W(A)と該樹脂成分(A)の粘度平均分子量Mv(A)が下記式(1)を満たすことが必要である。
式(1) W(A)×Mv(A)/1,000,000≧7
Further, the plasticizer (C) when the total of the resin component (A) and the ceramic component (B) is 100 parts by weight needs to be in the range of 50 to 300 parts by weight. Within this range, both the moldability of the ceramic composite and the controllability of the pore size can be achieved. When the amount of the plasticizer is less than 50 parts by weight, the moldability of the ceramic composite deteriorates, and in particular, the extrusion moldability deteriorates. When the amount exceeds 300 parts by weight, the ceramics in the ceramic composite are too separated from each other, and the subsequent sinterability is poor. Preferably, it is in the range of 50 to 250 parts by weight of the plasticizer (C), more preferably in the range of 75 to 200 parts by weight.
The resin component (A) contains a polyolefin having a viscosity average molecular weight Mv of 600,000 or more, the content W (A) in parts by weight of the resin component (A) and the viscosity average molecular weight Mv of the resin component (A) ( It is necessary for A) to satisfy the following formula (1).
Formula (1) W (A) × Mv (A) / 1,000,000 ≧ 7
例えば、樹脂成分(A)としてMvが600万の超高分子量ポリエチレンが10重量部(セラミック成分(B)は90重量部)含まれる場合は、上記式(1)の左辺の値は60となる。この範囲内であると、セラミック複合体の強度が向上し、セラミック複合体を円筒等の異形形状に成形が容易にできるようになる。上記式(1)の値は、好ましくは10以上であり、特に好ましくは10〜300の範囲内であり、更に好ましくは10〜150の範囲内である。7未満では、ポリオレフィンによるセラミック同士の結着性が不足し異形成形性が低下する。上限値は特に限定はないが、あまり高くなりすぎると強度が低下し、異形成形がやや難しくなる傾向となるため、上記の範囲内が好ましい。 For example, when the resin component (A) contains 10 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene having an Mv of 6 million (the ceramic component (B) is 90 parts by weight), the value on the left side of the above formula (1) is 60. . Within this range, the strength of the ceramic composite is improved, and the ceramic composite can be easily formed into an irregular shape such as a cylinder. The value of the above formula (1) is preferably 10 or more, particularly preferably in the range of 10 to 300, and more preferably in the range of 10 to 150. If it is less than 7, the binding property between the ceramics by polyolefin is insufficient, and the dysplasia is lowered. The upper limit is not particularly limited, but if it becomes too high, the strength tends to decrease and the deformed shape tends to be somewhat difficult, so the above range is preferred.
また樹脂成分(A)は、粘度平均分子量Mvが60万以上のポリオレフィンを含有することが必要である。セラミック複合体の強度、異形成形性の点から、樹脂成分(A)全体を100wt%とした際に、少なくとも粘度平均分子量Mvが60万以上のポリオレフィンを、30wt%以上含むことが好ましい。より好ましくは50wt%以上である。30wt%未満であると、異形成形性が低下する。更に、強度向上の観点からは、樹脂成分(A)は好ましくは粘度平均分子量Mvが100万以上、更に好ましくは200万以上である樹脂を10wt%以上含むことが好ましい。更に好ましくは30wt%以上である。Mvが200万以上の樹脂の利用により、セラミック複合体の強度は更に強化され、異形成形性が向上する。 Further, the resin component (A) needs to contain a polyolefin having a viscosity average molecular weight Mv of 600,000 or more. From the viewpoint of the strength and dysplasia of the ceramic composite, it is preferable to contain at least 30 wt% of polyolefin having a viscosity average molecular weight Mv of 600,000 or more when the entire resin component (A) is 100 wt%. More preferably, it is 50 wt% or more. If it is less than 30 wt%, the dysplasia is reduced. Furthermore, from the viewpoint of improving the strength, the resin component (A) preferably contains 10 wt% or more of a resin having a viscosity average molecular weight Mv of 1 million or more, more preferably 2 million or more. More preferably, it is 30 wt% or more. By using a resin having an Mv of 2 million or more, the strength of the ceramic composite is further strengthened, and the deformability is improved.
また、樹脂成分(A)中のGPCにおける分子量Mw≦1000の成分が8wt%以下
であることが好ましい。Mw≦1000の成分量は樹脂成分(A)全体のGPCチャートから求められる。8wt%以下であると、セラミック複合体の強度が更に強化され、異形成形性がより一層向上する。
使用できるポリオレフィン樹脂は特に制限はないが、例えば、一般のポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)、等が用いられる。
ポリエチレンの例としては、低圧法高密度ポリエチレン(HDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)等が、好ましくは利用できる。これらは、エチレンとプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、1−オクテン、4−メチルペンテン等のαオレフィンとの共重合体や、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン−アクリル酸共重合体(EAA)、エチレン−アクリル酸エチル共重合体(EEA)、エチレン−アクリル酸メチル共重合体(EMA)、エチレンーメタアクリル酸メチル共重合体(EMMA)等でもよい。またこれらの樹脂同士を混合しても良い。
Moreover, it is preferable that the component of molecular weight Mw <= 1000 in GPC in a resin component (A) is 8 wt% or less. The component amount of Mw ≦ 1000 is obtained from the GPC chart of the entire resin component (A). When the content is 8 wt% or less, the strength of the ceramic composite is further strengthened, and the deformability is further improved.
The polyolefin resin that can be used is not particularly limited, and, for example, general polyethylene (PE), polypropylene (PP), and the like are used.
Examples of polyethylene that can be preferably used include low-pressure high-density polyethylene (HDPE), linear low-density polyethylene (LLDPE), high-pressure low-density polyethylene (LDPE), and ultrahigh molecular weight polyethylene (UHMWPE). These include copolymers of ethylene and α-olefins such as propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene, 4-methylpentene, ethylene-vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene-acrylic acid copolymer. A polymer (EAA), an ethylene-ethyl acrylate copolymer (EEA), an ethylene-methyl acrylate copolymer (EMA), an ethylene-methyl methacrylate copolymer (EMMA), or the like may be used. Further, these resins may be mixed.
ポリプロピレンの例としては、アイソタクチックポリプロピレン、アタクチックポリプロピレン、シンジオタクティクポリプロピレン等が用いられる。また、結晶性はホモのPPでもよいし、エチレンとランダム共重合体、ブロック共重合体でも良い。
ポリオレフィンの触媒は一般のチーグラー触媒や、クロム系触媒、メタロセン系触媒等が好ましく用いられる。重合は単段重合でも良いし、多段重合でもよい。また、本発明の主旨を損なわない範囲で、ポリスチレン、ポリエステル、ポリアミド等の異樹脂やエラストマーをブレンドしても良いし、その他のフィラー、熱安定剤、スリップ剤、帯電防止剤、顔料、等の添加剤を混合しても良い。
Examples of polypropylene include isotactic polypropylene, atactic polypropylene, syndiotactic polypropylene, and the like. The crystallinity may be homo PP or ethylene and a random copolymer or block copolymer.
As the polyolefin catalyst, a general Ziegler catalyst, a chromium catalyst, a metallocene catalyst, or the like is preferably used. The polymerization may be single stage polymerization or multistage polymerization. In addition, different resins and elastomers such as polystyrene, polyester and polyamide may be blended within the range not impairing the gist of the present invention, and other fillers, heat stabilizers, slip agents, antistatic agents, pigments, etc. Additives may be mixed.
本発明において、セラミック成分(B)の平均粒子径が0.005〜10μmであることが必要である。この範囲内であると、セラミック複合体の成形性、異形成形性、焼結性を良好に満足する。また、セラミック成分(B)は、平均粒子径の異なる2種以上の粒子からなることが好ましい。このうち、最も大きな粒子(B1)の平均粒子径(ΦB1)が、0.05〜10μmの範囲内であり、最も小さな粒子(B2)の平均粒子径(ΦB2)が0.005〜0.1μmの範囲内であることが好ましく、更には ΦB1が0.1〜2μmの範囲内であり、ΦB2が0.005〜0.05μm(更には0.01〜0.05μm)の範囲内であることが好ましい。さらに両者の重量混合比率(B1/(B2+B1))が0.99〜0.50の範囲内であることが好ましい。上記の範囲内であると、大きなB2の隙間に、小さなB2が入り込んだ構造をとることが出来、B2によりセラミック複合体の強度や、それを焼結した成形体の強度を上げることができる。
ここで本発明における、最も大きな粒子(B1)、最も小さな粒子(B2)とは、混合前の最も大きな平均粒子径、又は最も小さな平均粒子径を有する粒子材料と定義する。例えば、平均粒子径が0.5μmで粒度分布を持つシリカ粒子材料(B1)と、平均粒子径が0.05μmで粒度分布を持つシリカ粒子材料(B2)を、用いる場合は、ΦB1=0.5μmであり、ΦB2=0.05μmとなる。混合後の粒度分布は、混合する粒子の粒子径や、混合量、粒子種類等にも寄るが、ブロードな1つのピークが発現したり、複数のピークが発現する場合もある。
In the present invention, the ceramic component (B) needs to have an average particle size of 0.005 to 10 μm. Within this range, the moldability, deformability, and sinterability of the ceramic composite are satisfactorily satisfied. Moreover, it is preferable that a ceramic component (B) consists of 2 or more types of particle | grains from which an average particle diameter differs. Among these, the average particle diameter (ΦB1) of the largest particle (B1) is in the range of 0.05 to 10 μm, and the average particle diameter (ΦB2) of the smallest particle (B2) is 0.005 to 0.1 μm. Preferably, ΦB1 is in the range of 0.1 to 2 μm, and ΦB2 is in the range of 0.005 to 0.05 μm (more preferably 0.01 to 0.05 μm). Is preferred. Furthermore, the weight mixing ratio (B1 / (B2 + B1)) of both is preferably in the range of 0.99 to 0.50. Within the above range, it is possible to adopt a structure in which a small B2 enters a large B2 gap, and the strength of the ceramic composite and the formed body obtained by sintering it can be increased by B2.
Here, in the present invention, the largest particle (B1) and the smallest particle (B2) are defined as the particle material having the largest average particle diameter before mixing or the smallest average particle diameter. For example, when a silica particle material (B1) having an average particle size of 0.5 μm and a particle size distribution and a silica particle material (B2) having an average particle size of 0.05 μm and a particle size distribution are used, ΦB1 = 0. 5 μm, and ΦB2 = 0.05 μm. The particle size distribution after mixing depends on the particle diameter, mixing amount, particle type, and the like of the particles to be mixed, but there may be a single broad peak or a plurality of peaks.
更にセラミック成分(B1)の粒子系分布は、狭い方が好ましく、2<D90/D50であるのが、均一なセラミック複合体および成形体が得られるので好ましい。ここでいう、D50とは数平均粒子径であり、D90は小粒径のものから90%の部分の粒子径である。
本発明で用いられるセラミック成分としては、特に限定はされないが、ジルコニア、シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレー、マイカ、ゼオライト等を用いることが出来る。特に好ましくは、ジルコニア、シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、である。ジルコニアの場合はイットリア等で安定化
したものが、セラミック複合体の強度の向上や、電解質用途にはイオン伝導性が向上するので好適である。また、シリカの場合は、より好ましくは、ポリオレフィンの可塑剤への分散性の観点からシリカ表面を疎水処理したものであり、使用する可塑剤に対する吸油量が150ml/100g以上が好ましい。さらには150ml/100g以上1000ml/100g以下が好ましい。よりさらに好ましくは150ml/100g以上500ml/100g以下である。吸油量が150ml/100g以上の場合、セラミック粒子を溶融混練、押出しシート化すると、シート中に凝集物が生じにくく製膜性が良好で、高強度かつ薄膜を達し得る。また1000ml/100g以下の場合、セラミック粒子の嵩密度が大きいために生産時における扱いが容易であることに加え、凝集物が生じにくい。
Further, the particle system distribution of the ceramic component (B1) is preferably narrow, and 2 <D90 / D50 is preferable because a uniform ceramic composite and molded body can be obtained. As used herein, D50 is the number average particle size, and D90 is the particle size from 90% to the smallest particle size.
The ceramic component used in the present invention is not particularly limited, and zirconia, silica, alumina, titania, magnesia, calcium carbonate, barium sulfate, talc, clay, mica, zeolite and the like can be used. Particularly preferred are zirconia, silica, alumina, titania, and magnesia. In the case of zirconia, the one stabilized with yttria or the like is preferable because it improves the strength of the ceramic composite and improves the ionic conductivity for electrolyte applications. In the case of silica, more preferably, the silica surface is subjected to a hydrophobic treatment from the viewpoint of dispersibility of polyolefin in a plasticizer, and the oil absorption with respect to the plasticizer used is preferably 150 ml / 100 g or more. Furthermore, 150 ml / 100g or more and 1000ml / 100g or less are preferable. More preferably, they are 150 ml / 100g or more and 500 ml / 100g or less. When the oil absorption is 150 ml / 100 g or more, when the ceramic particles are melt-kneaded and formed into an extruded sheet, aggregates are not easily formed in the sheet, the film-forming property is good, and high strength and a thin film can be achieved. Moreover, in the case of 1000 ml / 100 g or less, since the bulk density of the ceramic particles is large, the handling at the time of production is easy, and in addition, aggregates are hardly generated.
可塑剤としては、ポリオレフィンと混合した際に、その融点以上において相溶することのできる有機化合物が望ましい。このような可塑剤として、例えば流動パラフィンやパラフィンワックスなどの炭化水素類、ジエチルヘキシルフタレート、ジヘプチルフタレート、ジブチルフタレートなどのフタル酸エステル類、その他、セバシン酸エステル類、ステアリン酸エステル類、アジピン酸エステル類、リン酸エステル類が挙げられる。これらの可塑剤を単独で使用しても、2種以上混合して使用してもかまわない。
また、本発明のセラミック複合体から、可塑剤を抽出除去したものも本発明の範囲内のものである。特に形状がシート状であり、厚みが5μm〜3mm、気孔率が40%以上、かつ突刺強度(g)と厚み(μm)の関係が下記式(2)を満たすことを特徴とする多孔性セラミック複合体が、高強度で、異形成形性がよい。突刺し強度が弱いと、異形成形時例えば、円筒に成形する際に崩れてしまう傾向となる。
式(2) 突刺し強度(g)>厚み(μm)/2
As the plasticizer, an organic compound that is compatible at the melting point or higher when mixed with polyolefin is desirable. Examples of such plasticizers include hydrocarbons such as liquid paraffin and paraffin wax, phthalates such as diethylhexyl phthalate, diheptyl phthalate, and dibutyl phthalate, other sebacic acid esters, stearic acid esters, and adipic acid. Examples include esters and phosphate esters. These plasticizers may be used alone or in combination of two or more.
Further, the plastic composite extracted and removed from the ceramic composite of the present invention is also within the scope of the present invention. Particularly, the porous ceramic is characterized in that the shape is a sheet, the thickness is 5 μm to 3 mm, the porosity is 40% or more, and the relationship between the puncture strength (g) and the thickness (μm) satisfies the following formula (2). The composite has high strength and good dysplasia. If the piercing strength is weak, it tends to collapse when it is formed into a cylinder, for example, in the case of an irregular shape.
Formula (2) Puncture strength (g)> Thickness (μm) / 2
このようなセラミック複合体の製造法の一例を、以下に示す。
本発明においてポリオレフィン樹脂とセラミック粒子と可塑剤を溶融混練する方法は、あらかじめポリオレフィン樹脂とセラミック粒子と可塑剤をヘンシェルミキサー等で所定の割合で混練したものを押出機に投入し、加熱溶融させながら任意の比率で可塑剤を導入し、さらに混練することが挙げられる。具体的には、ポリオレフィン樹脂とセラミック粒子と所定可塑剤添加量の全量または一部の量の可塑剤とをヘンシェルミキサー等で予備混練した原料を二軸押出機に投入し、所定可塑剤添加量の残り分を押出機内で、例えばバレル中にサイドフィードすることで、よりセラミック粒子の分散性が良好なシートを得ることができ、例えば、破膜することなく高倍率の延伸を実施することもできる。 原料の押出機への投入は、通常のフィーダーを用いる公知の方法でよいが、ベルトフィーダーを用いると、広い原料組成に対応でき好ましい。溶融混練は、一軸押出機や二軸押出機などを用いる方法が挙げられる。溶融混練の温度は160℃以上300℃以下が好ましい。
押出成形は、スリットダイやTダイなどのシートダイから押出しキャストロールなどで冷却する方法や、インフレーション法により行い、これによりセラミック複合体のゲルシートを得る。押出は、単層押出でも、多層押出でも良い。多層の場合は共押出法やゲルシートをそれぞれ押出して、それらを重ね合わせて熱融着する方法のいずれでも作製できるが、共押出法を用いると、高い層間接着強度を得やすく、生産性にも優れているため好ましい。
An example of a method for producing such a ceramic composite is shown below.
In the present invention, the method of melt-kneading polyolefin resin, ceramic particles and plasticizer is a method in which polyolefin resin, ceramic particles and plasticizer are previously kneaded at a predetermined ratio by a Henschel mixer or the like, put into an extruder, and heated and melted. For example, a plasticizer may be introduced at an arbitrary ratio and further kneaded. Specifically, a raw material obtained by pre-kneading a polyolefin resin, ceramic particles, and a total amount of a predetermined amount of plasticizer or a part of a plasticizer with a Henschel mixer or the like is put into a twin screw extruder, and a predetermined amount of plasticizer is added. A sheet with better dispersibility of the ceramic particles can be obtained by side-feeding the remaining amount in the extruder, for example, into the barrel, and for example, high-stretching can be performed without film breakage. it can. The raw material can be charged into the extruder by a known method using a normal feeder, but a belt feeder is preferable because it can cope with a wide raw material composition. The melt kneading includes a method using a single screw extruder or a twin screw extruder. The melt kneading temperature is preferably 160 ° C. or higher and 300 ° C. or lower.
Extrusion molding is performed by a method of cooling with an extrusion cast roll or the like from a sheet die such as a slit die or a T die, or by an inflation method, whereby a ceramic composite gel sheet is obtained. The extrusion may be single layer extrusion or multilayer extrusion. In the case of multiple layers, it can be produced by either coextrusion method or gel sheet extruding method, and superimposing them and heat-sealing them. However, using coextrusion method makes it easy to obtain high interlayer adhesion strength and productivity. It is preferable because it is excellent.
押出成形で得られたセラミック複合体のゲルシートを、薄膜化や強度付与の為に延伸しても良い。延伸方法としては、縦横の物性バランスに優れる二軸延伸が好ましい。好ましくは同時二軸延伸、逐次二軸延伸である。延伸温度は、好ましくは100℃以上から135℃以下である。延伸倍率は、好ましくは面積倍率で3倍以上から200倍以下である。膜強度の観点で延伸倍率は10倍以上から60倍以下が好ましい。
可塑剤は抽出しても良い。抽出する場合は、延伸または未延伸のゲルシートを抽出溶媒に浸漬することにより行い、その後膜を十分乾燥させる。抽出溶媒は、ポリオレフィンに対して貧溶媒であり、かつ可塑剤に対しては良溶媒であり、沸点がポリオレフィンの融点
よりも低いことが望ましい。このような抽出溶媒として、例えば塩化メチレンなどの塩素系溶剤、メチルエチルケトン、アセトンなどのケトン類、ヒドロフルオロカーボン、ヒドロフルオロエーテル、環状ヒドロフルオロカーボン、ペルオロカーボン、ペルフルオロエーテルなどのハロゲン系有機溶剤、ジエチルエーテルなどのエーテル類、ヘキサンなどの低沸点炭化水素、メタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類が挙げられる。またこれらの抽出溶媒を二種類以上使用してもよい。この中では特に塩化メチレンが好ましい。
The ceramic composite gel sheet obtained by extrusion may be stretched for thinning or strength. As the stretching method, biaxial stretching that is excellent in the balance of physical and longitudinal properties is preferable. Preferred are simultaneous biaxial stretching and sequential biaxial stretching. The stretching temperature is preferably from 100 ° C to 135 ° C. The draw ratio is preferably 3 to 200 times in terms of area magnification. From the viewpoint of film strength, the draw ratio is preferably from 10 times to 60 times.
The plasticizer may be extracted. In the case of extraction, it is performed by immersing a stretched or unstretched gel sheet in an extraction solvent, and then the membrane is sufficiently dried. The extraction solvent is a poor solvent for the polyolefin and a good solvent for the plasticizer, and the boiling point is desirably lower than the melting point of the polyolefin. Examples of such extraction solvents include chlorine-based solvents such as methylene chloride, ketones such as methyl ethyl ketone and acetone, halogen-based organic solvents such as hydrofluorocarbon, hydrofluoroether, cyclic hydrofluorocarbon, perocarbon, and perfluoroether, diethyl ether. And ethers such as hexane, low-boiling hydrocarbons such as hexane, and alcohols such as methanol and isopropyl alcohol. Two or more of these extraction solvents may be used. Of these, methylene chloride is particularly preferred.
また抽出前または後に、膜厚、透気度などの膜物性を調整のため必要に応じて延伸を加えてもよい。該延伸は一軸延伸、同時二軸延伸、逐次二軸延伸が挙げられ、好ましくは同時二軸延伸、逐次二軸延伸である。延伸温度は、好ましくは100℃以上から135℃以下である。延伸倍率は、好ましくは面積倍率で1倍を越えて10倍以下である。
熱処理は、高温雰囲気下での膜収縮を低減するために、例えばテンター、一軸延伸機、あるいは両方を用いて、80℃以上、好ましくは100℃以上かつポリオレフィンの融点以下の温度範囲で、幅方向、長さ方向、あるいは両方向に収縮応力を緩和することにより行う。
上記のように作製したセラミック複合体は、孔が三次元的に入り組んでいる三次元網目構造をとっていることが好ましい。三次元網目構造とは、表面が葉脈状であり、三方向からの断面の膜構造がスポンジ状である構造である。葉脈状とはフィブリルが網状構造を形成している状態である。これらは走査型電子顕微鏡で表面および断面を観察することにより確認できる。三次元網目構造のフィブリル径は0.01μm以上0.3μm以下であることが好ましく、走査型電子顕微鏡で観察できる。
Further, before or after extraction, stretching may be added as necessary for adjusting film physical properties such as film thickness and air permeability. Examples of the stretching include uniaxial stretching, simultaneous biaxial stretching, and sequential biaxial stretching, preferably simultaneous biaxial stretching and sequential biaxial stretching. The stretching temperature is preferably from 100 ° C to 135 ° C. The draw ratio is preferably more than 1 time and 10 times or less in terms of area magnification.
In order to reduce film shrinkage in a high-temperature atmosphere, the heat treatment is performed in the width direction at a temperature range of 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher and lower than the melting point of polyolefin using, for example, a tenter, a uniaxial stretching machine, or both. , By reducing the contraction stress in the length direction or in both directions.
The ceramic composite produced as described above preferably has a three-dimensional network structure in which holes are three-dimensionally complicated. The three-dimensional network structure is a structure in which the surface is vein-like and the film structure of a cross section from three directions is sponge-like. Leaf vein is a state in which fibrils form a network structure. These can be confirmed by observing the surface and cross section with a scanning electron microscope. The fibril diameter of the three-dimensional network structure is preferably 0.01 μm or more and 0.3 μm or less, and can be observed with a scanning electron microscope.
また、上述のようにして得られた本発明によるセラミック複合体を、例えば、円筒や角錐、ハニカム、コルゲート状等の異形に成形し、それを800℃以上の温度、好ましくは1100℃以上で焼結成形することで、異形セラミック成形体を容易に製造することが可能となる。
この様にして得られたセラミック成形体は、孔内に光触媒や、水浄化機能を持つ第3物質を担持することも出来る。
Further, the ceramic composite according to the present invention obtained as described above is formed into a deformed shape such as a cylinder, a pyramid, a honeycomb, or a corrugated shape, and is fired at a temperature of 800 ° C. or higher, preferably 1100 ° C. or higher. It becomes possible to manufacture a deformed ceramic molded body easily by forming.
The ceramic molded body thus obtained can carry a photocatalyst or a third substance having a water purification function in the pores.
以下実施例にて本発明を説明する。
[測定法]
1. 粘度平均分子量
ASTM D4020に基づき、デカリン溶媒における135℃での極限粘度[η]を求める。ポリエチレンのMvは次式により算出した。
[η]=6.77×10−4Mv0.67
2. GPCによる分子量
分子量ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(日本ウォーターズ社製、商品名 150−GPC)を使用し、カラムとしてSHODEX AT−807Sを一本と、TOSO TSK−GEL GMH−6Hを2本つないで使用した。さらに、溶媒として1,2,4−トリクロルベンゼンを使用して、カラム温度140℃で測定した。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.
[Measurement method]
1. Viscosity average molecular weight Based on ASTM D4020, the intrinsic viscosity [η] at 135 ° C. in a decalin solvent is determined. Mv of polyethylene was calculated by the following formula.
[Η] = 6.77 × 10 −4 Mv 0.67
2. Molecular weight by GPC Molecular weight gel permeation chromatography (trade name 150-GPC, manufactured by Nippon Waters Co., Ltd.) was used, and one SHODX AT-807S and two TOSO TSK-GEL GMH-6H were used as columns. . Further, measurement was performed at a column temperature of 140 ° C. using 1,2,4-trichlorobenzene as a solvent.
3.セラミック粒子径 (μm)
島津製作所(株)製レーザー回折/散乱式粒度分布測定器「SALD−3000」(商標)を用いて下記条件で測定した。 測定溶媒として、工業用アルコール(日本アルコール販売(株)製 エキネンF−8(商品名)、組成はエタノール86.4%、メタノール7.3%、水分6.3%)を用いた。
分散条件は200rpmで攪拌しながら40Wの超音波を10分の照射後に測定した。シリカ屈折率の設定値は実数部を1.40、虚数部を0、温度は25℃で測定し、求めた
メディアン径を分散平均粒子径とした。
4. セラミック複合体の気孔率
10cm×10cm角の試料を微多孔膜から切り取り、その体積(cm3 )と質量(g)を求め、それらと膜密度(g/cm3 )より、次式を用いて計算した。
気孔率=(体積−質量/膜密度)/体積×100
なお、膜密度はASTMーD1505に準拠し、密度勾配管法(23℃)により測定した。
3. Ceramic particle size (μm)
The measurement was performed under the following conditions using a laser diffraction / scattering particle size distribution analyzer “SALD-3000” (trademark) manufactured by Shimadzu Corporation. As a measurement solvent, industrial alcohol (Echinen F-8 (trade name) manufactured by Nippon Alcohol Sales Co., Ltd., ethanol 86.4%, methanol 7.3%, moisture 6.3%) was used.
The dispersion condition was measured after irradiation with 40 W ultrasonic waves for 10 minutes while stirring at 200 rpm. The set value of the silica refractive index was measured at 1.40 for the real part, 0 for the imaginary part, and 25 ° C. for the temperature.
4). The porosity of the ceramic composite A 10 cm × 10 cm square sample was cut from the microporous membrane, its volume (cm 3 ) and mass (g) were determined, and from these and the membrane density (g / cm 3 ), the following equation was used: Calculated.
Porosity = (volume−mass / film density) / volume × 100
The film density was measured by a density gradient tube method (23 ° C.) in accordance with ASTM-D1505.
5. セラミック複合体の突刺し強度
カトーテック製KES−G5ハンディー圧縮試験器を用いて、針先端の曲率半径0.5mm、突刺速度2mm/secの条件で突刺試験を行うことにより、最大突刺荷重として生の突刺強度(N)が得られる。これに20(μm)/膜厚(μm)を乗じることにより20μm膜厚換算突刺強度(N/20μm)を算出した。
6. セラミック複合体の異形成形性
セラミック複合体のシートを、直径10mm、長さ100mmの円筒に折り曲げ、焼結成形した後のセラミック成形体を、強さで下記の如く判定し、◎、○を合格とした。
◎:焼結後、強固に結合している。
○:焼結後、手でもっても崩れず、実用上問題ない。
△:焼結後、一見形状は維持しているが、手で持つと崩れてもてない。
×:焼結後、手で触れなくても既に崩れている。または、焼結前に既に崩れて
いる。
5. Puncture strength of ceramic composite
By using a Kato Tech KES-G5 handy compression tester and performing a piercing test under the conditions of a radius of curvature of the needle tip of 0.5 mm and a piercing speed of 2 mm / sec, the raw piercing strength (N) is obtained as the maximum piercing load. can get. By multiplying this by 20 (μm) / film thickness (μm), a 20 μm film thickness equivalent puncture strength (N / 20 μm) was calculated.
6). Atypical formability of ceramic composite The ceramic composite sheet after bending the ceramic composite sheet into a cylinder with a diameter of 10mm and a length of 100mm, and forming by sintering, is judged as follows according to strength. It was.
A: Strongly bonded after sintering.
○: After sintering, it does not collapse even by hand, and there is no practical problem.
Δ: After sintering, the apparent shape is maintained, but it does not collapse when held by hand.
X: After sintering, it is already broken even if it is not touched by hand. Or already collapsed before sintering
Yes.
[実施例1]
ポリオレフィン樹脂として、粘度平均分子量Mv600万の超高分子量ポリエチレンUHMWPE1(GPCチャートにおける分子量Mw≦1000の成分が0wt%)10重量部、セラミック粒子1としてイットリア安定化ジルコニア(東ソー株式会社製 TZ−8Y 平均粒径0.2μm) 90重量部、酸化防止剤としてテトラキス−[メチレン−(3‘、5‘−ジ−t−ブチル4‘−ヒドロキシフェニル)プロピオネート]メタンを0.3質量部、金属不活性剤としてステアリン酸カルシウムを0.2重量部、可塑剤として流動パラフィン(37.78℃における動粘度75.90cSt)を50重量部加えた後、ミキサーで攪拌し原料を調整した。この原料をスクリュー径25mm、L/D=48の二軸押出機にベルトフィーダーを介して投入した。さらに押出機中で流動パラフィン50重量部をサイドフィードで注入した。押出量は15kg/hr、押出温度200℃の条件で混練した後、押出機先端に取り付けたTダイから押出した。ただちに25℃に冷却したキャストロールで冷却固化させ、厚さ 1mmのシートを成形した。このシートを同時二軸延伸機で124℃の条件で2.5×3倍に延伸した後、この延伸フィルムを塩化メチレンに浸漬し、流動パラフィンを抽出除去後乾燥し、物性の調整をテンター延伸機により125℃の条件で横方向に1.5倍延伸して行った後、130℃で7%幅方向に緩和して熱処理を行い、厚み100μmのセラミック複合体の平面シートを得た。このセラミック複合体はロール巻きしても、シートが破れたり、セラミック粒子が滑落することはなかった。次にこのセラミック複合体シートを、直径10mm、長さ100mmの円筒に折り曲げ、電気炉で1200℃で焼結成形後、冷却し、円筒状の薄膜セラミック成形体を得た。この円筒状薄膜セラミック成形体は、手で持っても割れることはなく、充分なハンドリング性を有していた。セラミック複合体および成形体の特徴を表1に示す。
[Example 1]
As a polyolefin resin, 10 parts by weight of ultra high molecular weight polyethylene UHMWPE1 having a viscosity average molecular weight Mv of 6 million (component of molecular weight Mw ≦ 1000 in the GPC chart is 0 wt%), yttria stabilized zirconia as ceramic particles 1 (TZ-8Y average manufactured by Tosoh Corporation) 90 parts by weight, 0.3 parts by weight of tetrakis- [methylene- (3 ′, 5′-di-t-butyl4′-hydroxyphenyl) propionate] methane as an antioxidant, metal inert After adding 0.2 parts by weight of calcium stearate as an agent and 50 parts by weight of liquid paraffin (kinematic viscosity at 37.78 ° C.) as a plasticizer, the mixture was stirred with a mixer to prepare a raw material. This raw material was charged into a twin screw extruder having a screw diameter of 25 mm and L / D = 48 via a belt feeder. Further, 50 parts by weight of liquid paraffin was injected by side feed in the extruder. The mixture was kneaded at an extrusion rate of 15 kg / hr and an extrusion temperature of 200 ° C., and then extruded from a T die attached to the tip of the extruder. Immediately, the sheet was cooled and solidified with a cast roll cooled to 25 ° C. to form a sheet having a thickness of 1 mm. This sheet was stretched 2.5 × 3 times at 124 ° C. with a simultaneous biaxial stretching machine, then this stretched film was immersed in methylene chloride, and liquid paraffin was extracted and dried, followed by tenter stretching to adjust the physical properties. The film was stretched 1.5 times in the horizontal direction under a condition of 125 ° C. using a machine, and then heat treated by relaxing in the width direction by 7% at 130 ° C. to obtain a flat sheet of a ceramic composite having a thickness of 100 μm. Even when the ceramic composite was rolled, the sheet was not torn and the ceramic particles did not slide down. Next, this ceramic composite sheet was bent into a cylinder having a diameter of 10 mm and a length of 100 mm, sintered and molded at 1200 ° C. in an electric furnace, and then cooled to obtain a cylindrical thin film ceramic molded body. This cylindrical thin film ceramic molded body did not break even when held by hand, and had sufficient handling properties. Table 1 shows the characteristics of the ceramic composite and the molded body.
[実施例2]
セラミック粒子1として実施例1で使用したイットリア変性ジルコニア 80重量部と、セラミック粒子2として平均粒子径 0.02μmの疎水性シリカ10重量部の混合物を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、セラミック複合体および成形体を得た。この成形体は、実施例1のものより更に、突き刺し強度、焼結後の強度が強かった。
[実施例3]
ポリエチレン樹脂として実施例1で使用した超高分子量ポリエチレン6重量部と粘度平均分子量Mv30万の高密度ポリエチレンHDPE(GPCチャートにおける分子量Mw≦1000の成分が1wt%)4重量部を使用した以外は、実施例2と同様の方法でセラミック複合体および成形体を得た。この樹脂組成では、押出成形性が優れていた。
[Example 2]
The same method as in Example 1 except that 80 parts by weight of yttria-modified zirconia used in Example 1 as ceramic particles 1 and 10 parts by weight of hydrophobic silica having an average particle size of 0.02 μm were used as ceramic particles 2. Thus, a ceramic composite and a molded body were obtained. This molded body had higher piercing strength and strength after sintering than those of Example 1.
[Example 3]
Except for using 6 parts by weight of the ultra-high molecular weight polyethylene used in Example 1 and 4 parts by weight of high-density polyethylene HDPE having a viscosity average molecular weight Mv of 300,000 (a component having a molecular weight of Mw ≦ 1000 on the GPC chart is 1 wt%) as used in Example 1. A ceramic composite and a molded body were obtained in the same manner as in Example 2. With this resin composition, the extrusion moldability was excellent.
[実施例4]
ポリオレフィン樹脂として、粘度平均分子量Mv70万の超高分子量ポリエチレンUHMWPE2(GPCチャートにおける分子量Mw≦1000の成分が0wt%) 12重量部を用いた以外は、実施例1と同様の方法で、セラミック複合体および成形体を得た。結果を表1に示す。
[実施例5〜9]
表1に示す組成で、実施例1と同様の方法でセラミック複合体および成形体を得た。結果は表1に示す。
[Example 4]
In the same manner as in Example 1 except that 12 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene UHMWPE2 having a viscosity average molecular weight Mv of 700,000 (component of molecular weight Mw ≦ 1000 on the GPC chart is 0 wt%) was used as the polyolefin resin. And a molded body was obtained. The results are shown in Table 1.
[Examples 5 to 9]
Ceramic composites and molded bodies having the compositions shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.
[比較例1〜4]
表1に示す組成で、実施例1と同様の方法でセラミック複合体および成形体を得た。結果は表1に示す。いずれも、焼結成形が不可能であるか、焼結できても非常に脆く実用に供しえなかった。
[比較例5]
ポリオレフィン樹脂として、粘度平均分子量Mv240万の超高分子量ポリエチレンUHMWPE3(GPCチャートにおける分子量Mw≦1000の成分が0wt%)5重量部と粘度平均分子量5万の低密度ポリエチレンLDPE(GPCチャートにおける分子量Mw≦1000の成分が1wt%)2重量部、セラミック粒子3としてチタン酸バリウム(平均粒径0.5μm) 93重量部を用いた以外は、表1に示す組成で、実施例1と同様の方法でセラミック複合体および成形体を得た。結果は表1に示す。焼結はできたものの非常に脆く実用に供しえなかった。
[Comparative Examples 1-4]
Ceramic composites and molded bodies having the compositions shown in Table 1 were obtained in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1. In either case, sintering molding was impossible, or even if sintered, it was very brittle and could not be put to practical use.
[Comparative Example 5]
As the polyolefin resin, 5 parts by weight of ultrahigh molecular weight polyethylene UHMWPE3 having a viscosity average molecular weight Mv of 2.4 million (components having a molecular weight Mw ≦ 1000 in the GPC chart are 0 wt%) and low density polyethylene LDPE having a viscosity average molecular weight of 50,000 (molecular weight Mw ≦ in the GPC chart) The composition shown in Table 1 was used in the same manner as in Example 1 except that 2 parts by weight of 1000 component (1 wt%) and 93 parts by weight of barium titanate (average particle size 0.5 μm) were used as ceramic particles 3. A ceramic composite and a molded body were obtained. The results are shown in Table 1. Although sintered, it was very brittle and could not be put to practical use.
本発明は、セラミックの簡便に異形成形を実施できる為、セラミックコンデンサー用途や、固体高分子形燃料電池および固体酸化物形燃料電池の電解質膜用途、各種フィルター用途等、様様な用途への利用が可能である。
例えば、非焼結のセラミック複合体では、LIB(リチウムイオン2次電池)用セパレーター、熱伝導性フィルム、ガラスグリーンシート、実装用基板、研磨剤等の用途があげられ、焼結成形したセラミック成形体では、水、排ガス等の浄化用途、全固体LIB、セラミックコンデンサー電極、EDLC電極、熱電素子、LED基板、透明パネル材等への応用が可能である。
Since the present invention can be easily formed with different shapes of ceramic, it can be used for various applications such as ceramic capacitor applications, electrolyte membrane applications of solid polymer fuel cells and solid oxide fuel cells, and various filter applications. Is possible.
For example, non-sintered ceramic composites can be used for LIB (lithium ion secondary battery) separators, thermal conductive films, glass green sheets, mounting substrates, abrasives, and so on. The body can be used for purification of water, exhaust gas, etc., all solid LIB, ceramic capacitor electrode, EDLC electrode, thermoelectric element, LED substrate, transparent panel material, and the like.
Claims (5)
および得られた前記セラミック複合体を異形に成形し、それを800℃以上の温度で焼結成形する工程を含むセラミック成形体の製造方法であって、前記樹脂成分(A)が粘度平均分子量Mvが60万以上のポリオレフィンを含有すること、前記樹脂成分(A)の重量部表示の含有量W(A)と前記樹脂成分(A)の粘度平均分子量Mv(A)が下記式(1)を満たすこと、前記セラミック成分(B)の平均粒子径が0.005〜10μmであることを特徴とするセラミック成形体の製造方法。
式(1) W(A)×Mv(A)/1,000,000≧7 1 to 30 parts by weight of resin component (A), 70 to 99 parts by weight of ceramic component (B) (however, the total of (A) and (B) is 100 parts by weight), plasticizer (C) of resin component (A) 50 to 300 parts by weight of the total weight of 100 parts by weight of (A) and (B), a step of forming a sheet after melt-kneading, a step of extracting and removing the plasticizer (C) from the sheet, and the plastic Agent (C) before and / or after extraction, a step of producing a ceramic composite by stretching at least in the axial direction at an area magnification of 3 to 200 times,
And the resulting molded into irregular the ceramic composite, it comprising the step of sinter molding at 800 ° C. or higher temperature process for producing a free Muse ceramic molded body, the resin component (A) is a viscosity average It contains a polyolefin having a molecular weight Mv of 600,000 or more, the content W (A) expressed in parts by weight of the resin component (A) and the viscosity average molecular weight Mv (A) of the resin component (A) are represented by the following formula (1 ), And the ceramic component (B) has an average particle size of 0.005 to 10 μm .
Formula (1) W (A) × Mv (A) / 1,000,000 ≧ 7
ック成形体の製造方法。 The method for producing a ceramic molded body according to any one of claims 1 to 4 , wherein the ceramic component (B) is at least one selected from the group consisting of zirconia, silica, alumina, and titania.
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