JP2500270B2 - セラミックスの成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、押出成形で成形したセ
ラミック板状体を打抜加工することにより、形状精度の
よい多孔板状体を成形するセラミックスの成形方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来からセラミック板状体を成形する方
法として、一軸プレス成形、等方静水圧プレス成形など
の乾式成形法と、押出成形、鋳込成形などの湿式成形法
が知られている。一方、熱交換器の管板などの多孔のセ
ラミック板状体を成形する方法としては、ドクターブレ
ードによる打抜き加工法、機械加工による孔開け法、押
出成形法などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た乾式成形法や湿式成形法で多孔セラミック板状体を成
形しようとした場合、次に述べるような問題があった。
即ち、一軸プレス成形では穿孔の形を成さず、等方静水
圧プレス成形では所望の形状が得られない。また鋳込成
形では成形型の加工ができず、いずれも所望の形状が得
られない。

【０００４】押出成形の場合には、ハニカムのような高
密度で薄壁の成形体で実用化されているが、形状精度が
劣るという問題があった。一方、ドクターブレード法に
よつ打抜き加工法の場合には、成形後乾燥工程を経て打
抜加工品に剛性を付して打抜加工をしており、その厚さ
はせいぜい３００μｍ程度であり、孔径も１ｍｍφがせ
いぜいであり、厚さが大で孔径も大きな孔を成形体に形
成することはできなかった。

【０００５】また機械加工による孔開け法では、手間が
かかるためコスト高となるほか、孔の周辺にチッピング
又はクラックが発生し、歩留が低下する問題があった。
そこで本発明者は、上記従来の問題について鋭意検討を
行ったところ、押出成形と打抜加工を組み合わせること
により、孔形状精度のよい穿設孔を有するセラミック板
状体を成形することができることを見出し、本発明に到
達したものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】 即ち、本発明によれ
ば、押出成形で成形したセラミック板状体を打抜加工に
より多数の孔を同時に穿設するセラミックスの成形方法
であって、打抜加工工程において、下金型とセラミック
板状体の接触面に、予め孔を穿設したスペーサーを介在
させて打抜くことにより、多孔セラミック板状体を成形
することを特徴とするセラミックスの成形方法が提供さ
れる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て更に詳しく説明するが、本発明は本実施例に限定され
るものではない。まず、本発明を図３に示す工程図に基
づき説明する。窒化珪素原料に焼結助剤を添加して原料
粉末を調合する。この原料粉末に成形助剤および水を混
合・混練し、得られた混練物を土練して脱泡する。

【０００８】次いで混練物を所定形状の板状体に押出成
形する。次に得られた押出成形体を、後述の打抜加工機
を用いて所定数、所定位置に孔を打抜加工する。得られ
た成形体を乾燥後仮焼し、焼成することにより、所望の
多孔セラミック板状体（焼成体）を製造することができ
る。

【０００９】次に本発明の打抜方法の一例を説明する。
図１は、本発明における打抜方法の一例を示す断面説明
図であり、１０は打抜加工機を示し、押出成形体３を内
部に配置した下型２、押出成形体３を上方から押さえる
ための上型６、押出成形体３を打ち抜くための打抜ピン
１、及び打抜ピン１を可動させるための加工機可動盤５
とから構成されているものである。

【００１０】 図１において、下型２内に、押出成形に
より得られた所定形状の板状体である押出成形体３を配
置する。その際、下型２と押出成形体３との間には、予
め孔を穿設したスペーサーを介在させる。次いで、加工
機可動盤５を作動させることにより、上型６で押出成形
体３を上側から押さえつつ、打抜ピン１を下方に可動さ
せて押出成形体３の所定位置に多数の孔を穿設し、多孔
板状体を作製する。また図２は、本発明の打抜方法に用
いる打抜加工機の他の例を示す断面説明図で、多数の孔
を同時に穿設する例を示すものである。なお、図２にお
いて、７および８は位置決めピン、９は加工機固定盤を
示す。

【００１１】上記した打抜加工機に用いられる打抜ピン
１の形状としては、図４に示すようないずれの形状も用
いることができ、また打抜ピン１の材質としては金属
製、樹脂製のいずれも使用することができる。また打抜
孔形状としても、通常の円、楕円のほか、角形状など各
種の形状を採ることができる。更に、乾燥方法として
も、マイクロ波乾燥、恒温恒湿乾燥、送風乾燥など適宜
用いることができる。

【００１２】下型２と押出成形体３との間に介在させる
スペーサー４としては、打抜加工機により打ち抜ける材
質であれば特に制限されず、例えば紙、塩化ビニール、
ポリプロピレン、テフロンでもよい。通常、打抜型は金
属製の金型が使用され、打抜ピンと下型貫通孔とに０．
０５mm〜０．１mm程度のクリアランスが設けられる。多
数の打抜ピンと下型貫通孔を機械加工する際に、打抜ピ
ンの外径寸法、下型貫通孔の内径寸法および打抜ピンと
下型貫通孔の位置精度にバラツキが生じ、クリアランス
にもバラツキが生ずる。クリアランスが大きくなると打
抜加工時、多孔板状体にバリが発生し、形状精度が悪く
なる。そこで、下型２と押出成形体３との間に介在させ
るスペーサー４をあらかじめ打抜加工機で打抜くことに
より、打抜ピンとスペーサーとのクリアランスが均一と
なり、多孔板状体の形状精度が向上する。スペーサーの
厚みは０．１〜１mm程度が好ましい。スペーサーの厚み
が０．１mmより薄いと耐久性がなくなり、また、１mmよ
り厚いとスペーサー自体にバリが発生して好ましくな
い。スペーサーはあらかじめ打抜き加工機を用いて作製
すれば良い。

【００１３】以下、さらに具体的な実施結果を説明す
る。 （実施例１−４））窒化珪素原料に焼結助剤を添加して
原料粉末を調合し、これに成形助剤および水を混合・混
練し、得られた混練物を真空土練機により土練して脱泡
した。なお、脱泡程度を変えて表１に示すような各種硬
度の混練物（坏土）を得た。次いで混練物（坏土）を１
５０×１５０×１５ｍｍの板状体に押出成形した。

【００１４】得られた押出成形体を、図２に示す打抜加
工機により、８mmφの孔を１８８個加工し、次に８０秒
間マイクロ波乾燥を行った上、５００℃で５時間仮焼し
た。続いて、Ｎ₂雰囲気中で１８００℃、２時間の焼成
を行って多孔板状体を得た。

【００１５】上記の打抜加工に際しては、下型と押出成
形体が接触する面に厚さ0.4mmの紙製スペーサーを介在
させない場合、および介在させる場合について行った。
得られた４種の多孔板状体について形状測定を行い、真
円度、孔径および外観を測定、観察した。結果を表１に
示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１に示すように、スペーサーを介在させ
て打抜した方がスペーサーなしの場合に比し仕上がりも
綺麗で、形状精度も良かった。 （比較例）なお、比較のため、一軸プレス成形、等方静
水圧プレス成形、鋳込成形および、押出成形により、実
施例と同一形状の板状体に８ｍｍφの孔を１８８個成形
することを試みた。その結果は以下の通りとなった。

【００１８】一軸プレス成形および等方静水圧プレス成
形では、圧力伝播が不均一なため、所望の形状が得られ
なかった。また、鋳込成形では、成形型の製造が不可能
であった。さらに、押出成形においては、成形、乾燥段
階では良好であるが、焼結体の形状精度が、実施例１に
比較して劣ることが判明した。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
形状精度のよい孔を同時に多数穿設することができ、こ
の方法により成形された多孔セラミック板状体は、形状
精度が良く、例えば多管型熱交換器用管板として適切に
使用することが可能である。また成形コストが安価であ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における打抜方法の一例を示す断面説明
図である。

【図２】本発明の打抜方法に用いる打抜加工機の他の例
を示す断面説明図である。

【図３】本発明の成形方法を用いた多孔板状体（焼成
体）の製造方法を示す工程図である。

【図４】打抜ピンの形状を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 打抜ピン ２ 下型 ３ 押出成形体 ４ スペーサー ５ 加工機可動盤 ６ 上型 ７ 位置決めピン ８ 位置決めピン ９ 加工機固定盤 １０ 打抜加工機

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出成形で成形したセラミック板状体を
   打抜加工により多数の孔を同時に穿設するセラミックス
   の成形方法であって、打抜加工工程において、下金型と
   セラミック板状体の接触面に、予め孔を穿設したスペー
   サーを介在させて打抜くことにより、多孔セラミック板
   状体を成形することを特徴とするセラミックスの成形方
   法。