JP2813127B2 - セラミック成形体の乾燥方法 - Google Patents
セラミック成形体の乾燥方法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
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- C04B35/632—Organic additives
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ゲル化バインダーを含
むセラミック成形体の乾燥方法に関するものである。
むセラミック成形体の乾燥方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】セラミック製品の製造において、坏土を
調製する際に、坏土に可塑性を付与し流動性や成形性を
向上させることなどを目的に配合される有機バインダー
の一種として、所定の温度以上に加熱することによりゲ
ル化する性質を有するゲル化バインダーが知られてい
る。ゲル化バインダーは、薄壁部等の乾燥収縮により変
形し易い部分を有する成形体に、保形性を持たせるため
に用いられる。このようなゲル化バインダーを配合した
坏土を所望形状に成形して得られた成形体は、乾燥工程
において一般的には熱風乾燥法により乾燥された後、次
工程に供される。
調製する際に、坏土に可塑性を付与し流動性や成形性を
向上させることなどを目的に配合される有機バインダー
の一種として、所定の温度以上に加熱することによりゲ
ル化する性質を有するゲル化バインダーが知られてい
る。ゲル化バインダーは、薄壁部等の乾燥収縮により変
形し易い部分を有する成形体に、保形性を持たせるため
に用いられる。このようなゲル化バインダーを配合した
坏土を所望形状に成形して得られた成形体は、乾燥工程
において一般的には熱風乾燥法により乾燥された後、次
工程に供される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来一
般的に行われていた熱風乾燥法においては、ゲル化バイ
ンダーのゲル化が完了する前、すなわち、ゲル化途中の
未だ成形体が塑性変形しやすい段階で、低湿の乾燥空気
（熱風）を当てて成形体中の水分を蒸発させ、成形体中
の水分の蒸発とゲル化バインダーのゲル化を同時進行さ
せるため、乾燥収縮に伴う変形を生じ易い。更に、熱風
乾燥法の場合、成形体に吹きつける熱風に方向性がある
ため、成形体全体を均一に乾燥することが困難で、成形
体に乾燥ムラができ易く、これが焼成過程において製品
に変形を生じさせる大きな要因の１つとなっていた。本
発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもの
であり、ゲル化バインダーを含む成形体の乾燥収縮に伴
う変形や、乾燥ムラが発生しにくい乾燥方法を提供する
ことをその目的とする。
般的に行われていた熱風乾燥法においては、ゲル化バイ
ンダーのゲル化が完了する前、すなわち、ゲル化途中の
未だ成形体が塑性変形しやすい段階で、低湿の乾燥空気
（熱風）を当てて成形体中の水分を蒸発させ、成形体中
の水分の蒸発とゲル化バインダーのゲル化を同時進行さ
せるため、乾燥収縮に伴う変形を生じ易い。更に、熱風
乾燥法の場合、成形体に吹きつける熱風に方向性がある
ため、成形体全体を均一に乾燥することが困難で、成形
体に乾燥ムラができ易く、これが焼成過程において製品
に変形を生じさせる大きな要因の１つとなっていた。本
発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもの
であり、ゲル化バインダーを含む成形体の乾燥収縮に伴
う変形や、乾燥ムラが発生しにくい乾燥方法を提供する
ことをその目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、ゲル化
バインダーを含むセラミック成形体を、湿度が７０％以
上、温度が上記ゲル化バインダーのゲル化温度以上に調
湿された環境下に１時間以内保持した後、該セラミック
成形体中の水分を乾燥させることを特徴とするセラミッ
ク成形体の乾燥方法、が提供される。なお、本発明にお
いて「ゲル化バインダー」とは、所定の温度（ゲル化温
度）以上に加熱することによりゲル化する性質を有する
有機バインダーを意味する。
バインダーを含むセラミック成形体を、湿度が７０％以
上、温度が上記ゲル化バインダーのゲル化温度以上に調
湿された環境下に１時間以内保持した後、該セラミック
成形体中の水分を乾燥させることを特徴とするセラミッ
ク成形体の乾燥方法、が提供される。なお、本発明にお
いて「ゲル化バインダー」とは、所定の温度（ゲル化温
度）以上に加熱することによりゲル化する性質を有する
有機バインダーを意味する。
【０００５】
【作用】本発明の乾燥方法においては、上記のように、
まず、ゲル化バインダーを含む成形体を、湿度が７０％
以上、好ましくは８０％以上、温度がゲル化バインダー
のゲル化温度以上に調湿された環境下に１時間以内保持
する。このように成形体中の水分が蒸発しにくい多湿環
境下にて、ゲル化温度以上の温度とすることにより、水
分が蒸発する前にまずゲル化バインダーのゲル化を完了
して、成形体にある程度の保形性を付与する。
まず、ゲル化バインダーを含む成形体を、湿度が７０％
以上、好ましくは８０％以上、温度がゲル化バインダー
のゲル化温度以上に調湿された環境下に１時間以内保持
する。このように成形体中の水分が蒸発しにくい多湿環
境下にて、ゲル化温度以上の温度とすることにより、水
分が蒸発する前にまずゲル化バインダーのゲル化を完了
して、成形体にある程度の保形性を付与する。
【０００６】湿度を７０％以上としたのは、７０％未満
ではゲル化バインダーのゲル化が完了する前に乾燥が進
行し、成形体に変形が生じるおそれがあるからである。
なお、このような湿度７０％以上という多湿の環境下に
あまり長時間保持すると、ゲル化バインダーが偏析する
おそれがあるので、湿度７０％以上での保持時間は１時
間以内とする。
ではゲル化バインダーのゲル化が完了する前に乾燥が進
行し、成形体に変形が生じるおそれがあるからである。
なお、このような湿度７０％以上という多湿の環境下に
あまり長時間保持すると、ゲル化バインダーが偏析する
おそれがあるので、湿度７０％以上での保持時間は１時
間以内とする。
【０００７】次いで、成形体を乾燥させるが、好ましく
は湿度を３０％以下、より好ましくは２０％以下に減湿
し、水分が蒸発し易い低湿環境下で乾燥を行うのが好ま
しい。このとき、成形体中のゲル化バインダーは既にゲ
ル化を完了しており、成形体に有る程度の保形性（耐変
形性）を与えているため、成形体は乾燥収縮に伴う変形
を受けにくい。なお、この際の湿度を３０％以下が好ま
しいとしたのは、３０％を超える環境下では、成形体が
乾燥しにくく乾燥に時間がかかるからである。減湿後の
温度は、成形体の乾燥に適した温度であればよく、減湿
前の温度と一致させる必要はない。
は湿度を３０％以下、より好ましくは２０％以下に減湿
し、水分が蒸発し易い低湿環境下で乾燥を行うのが好ま
しい。このとき、成形体中のゲル化バインダーは既にゲ
ル化を完了しており、成形体に有る程度の保形性（耐変
形性）を与えているため、成形体は乾燥収縮に伴う変形
を受けにくい。なお、この際の湿度を３０％以下が好ま
しいとしたのは、３０％を超える環境下では、成形体が
乾燥しにくく乾燥に時間がかかるからである。減湿後の
温度は、成形体の乾燥に適した温度であればよく、減湿
前の温度と一致させる必要はない。
【０００８】更に、本発明のように調湿された環境下で
乾燥を行った場合は、熱風乾燥法などによる場合と比較
して、成形体全体が均一に乾燥され易いため、成形体内
部に乾燥ムラが生じにくく、したがって、本発明の方法
で乾燥された成形体は乾燥ムラに起因する焼成過程での
変形も起こりにくい。
乾燥を行った場合は、熱風乾燥法などによる場合と比較
して、成形体全体が均一に乾燥され易いため、成形体内
部に乾燥ムラが生じにくく、したがって、本発明の方法
で乾燥された成形体は乾燥ムラに起因する焼成過程での
変形も起こりにくい。
【０００９】本発明の乾燥方法の対象となるセラミック
成形体の形状は特に限定されないが、従来特に変形の抑
制が困難であった管状の成形体やハニカム状の成形体等
の比較的肉薄な部分を有する成形体の乾燥に好適に用い
ることができる。また、成形体の材質に関しても特に限
定されないが、Ｓｉ3Ｎ4材料からなるものが好適であ
る。したがって、例えば、セラミックガスタービンの要
素機器の一つとして現在開発が行われているシェル＆チ
ューブ型熱交換器の伝熱管のように、Ｓｉ3Ｎ4質の管状
体で高い形状精度が求められるセラミック部材の成形体
乾燥法としては極めて有用である。
成形体の形状は特に限定されないが、従来特に変形の抑
制が困難であった管状の成形体やハニカム状の成形体等
の比較的肉薄な部分を有する成形体の乾燥に好適に用い
ることができる。また、成形体の材質に関しても特に限
定されないが、Ｓｉ3Ｎ4材料からなるものが好適であ
る。したがって、例えば、セラミックガスタービンの要
素機器の一つとして現在開発が行われているシェル＆チ
ューブ型熱交換器の伝熱管のように、Ｓｉ3Ｎ4質の管状
体で高い形状精度が求められるセラミック部材の成形体
乾燥法としては極めて有用である。
【００１０】本発明の対象となるセラミック成形体に含
まれるゲル化バインダーの種類としては、メチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルメチルセルロース等が挙げられるが、このうち
メチルセルロースが最も一般的に用いられる。これらゲ
ル化バインダーのゲル化温度は、その種類により異なる
が、５０〜８０℃程度であり、例えば、メチルセルロー
スの場合は約５５℃である。また、異種のゲル化バイン
ダーを混合して用いることも可能である。
まれるゲル化バインダーの種類としては、メチルセルロ
ース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキ
シエチルメチルセルロース等が挙げられるが、このうち
メチルセルロースが最も一般的に用いられる。これらゲ
ル化バインダーのゲル化温度は、その種類により異なる
が、５０〜８０℃程度であり、例えば、メチルセルロー
スの場合は約５５℃である。また、異種のゲル化バイン
ダーを混合して用いることも可能である。
【００１１】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではない。
【００１２】実施例１：窒化珪素粉末１０００ｇに、焼
結助剤としてＹ2Ｏ3 １０ｇ、ＭｇＯ １０ｇ、ＺｒＯ2
５ｇ、有機バインダーとしてポリビニルアルコール１ｇ
を添加し、更に水１０００ｇを加え、窒化珪素玉石（φ
５ｍｍ）を用いてアトライタにより４時間粉砕・混合を
行った。得られた微粉砕混合物をスプレードライヤーに
よって乾燥・造粒して得た粉末に、ゲル化バインダーで
あるメチルセルロース（商品名ＳＭ−４０００(信越化
学工業製)、ゲル化温度５５℃）５０ｇと潤滑剤を混
合、調製し、これを原料として、押出成形により管状の
成形体を作製した。
結助剤としてＹ2Ｏ3 １０ｇ、ＭｇＯ １０ｇ、ＺｒＯ2
５ｇ、有機バインダーとしてポリビニルアルコール１ｇ
を添加し、更に水１０００ｇを加え、窒化珪素玉石（φ
５ｍｍ）を用いてアトライタにより４時間粉砕・混合を
行った。得られた微粉砕混合物をスプレードライヤーに
よって乾燥・造粒して得た粉末に、ゲル化バインダーで
あるメチルセルロース（商品名ＳＭ−４０００(信越化
学工業製)、ゲル化温度５５℃）５０ｇと潤滑剤を混
合、調製し、これを原料として、押出成形により管状の
成形体を作製した。
【００１３】この成形体を湿度７０％、温度８０℃に調
湿された環境下に１時間保持してバインダーをゲル化
し、次いで湿度を３０％まで減湿するとともに温度を８
５℃に上げて７時間乾燥した。乾燥後５００℃で５時間
バインダー仮焼を行い、更に１６５０℃で１時間焼成し
て、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６００ｍｍの管状体
を得た。得られた焼成体の真円度及び真直度を測定し、
その結果を表１に示した。
湿された環境下に１時間保持してバインダーをゲル化
し、次いで湿度を３０％まで減湿するとともに温度を８
５℃に上げて７時間乾燥した。乾燥後５００℃で５時間
バインダー仮焼を行い、更に１６５０℃で１時間焼成し
て、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６００ｍｍの管状体
を得た。得られた焼成体の真円度及び真直度を測定し、
その結果を表１に示した。
【００１４】実施例２：上記実施例１と同様にして作製
した成形体を、湿度８０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を３０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
した成形体を、湿度８０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を３０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
【００１５】実施例３：上記実施例１と同様にして作製
した成形体を、湿度７０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を２０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
した成形体を、湿度７０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を２０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
【００１６】実施例４：上記実施例１と同様にして作製
した成形体を、湿度７０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を４０％まで減湿するとともに温度を室温に降ろして
４８時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダ
ー仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ
６００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及
び真直度を測定し、その結果を表１に示した。
した成形体を、湿度７０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を４０％まで減湿するとともに温度を室温に降ろして
４８時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダ
ー仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ
６００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及
び真直度を測定し、その結果を表１に示した。
【００１７】比較例１：上記実施例１と同様にして作製
した成形体を、１１０℃で１０時間熱風乾燥した。乾燥
後、実施例１と同様にバインダー仮焼及び焼成を行い、
外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６００ｍｍの管状体を得
た。得られた焼成体の真円度及び真直度を測定し、その
結果を表１に示した。
した成形体を、１１０℃で１０時間熱風乾燥した。乾燥
後、実施例１と同様にバインダー仮焼及び焼成を行い、
外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６００ｍｍの管状体を得
た。得られた焼成体の真円度及び真直度を測定し、その
結果を表１に示した。
【００１８】比較例２：上記実施例１と同様にして作製
した成形体を、湿度６０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を３０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
した成形体を、湿度６０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を３０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
【００１９】比較例３：上記実施例１と同様にして作製
した成形体を、湿度６０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を４０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
した成形体を、湿度６０％、温度８０℃に調湿された環
境下に１時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を４０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
【００２０】比較例４：上記実施例１と同様にして作製
した成形体を、湿度７０％、温度８０℃に調湿された環
境下に２時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を３０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
した成形体を、湿度７０％、温度８０℃に調湿された環
境下に２時間保持してバインダーをゲル化し、次いで湿
度を３０％まで減湿するとともに温度を８５℃に上げて
７時間乾燥した。乾燥後、実施例１と同様にバインダー
仮焼及び焼成を行い、外径８ｍｍ、内径６ｍｍ、長さ６
００ｍｍの管状体を得た。得られた焼成体の真円度及び
真直度を測定し、その結果を表１に示した。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１に示すとおり、従来の熱風乾燥法によ
る比較例１、湿度７０％未満でバインダーをゲル化した
比較例２、湿度７０％未満でバインダーをゲル化し、更
に湿度３０％を超える比較的多湿の乾燥条件にもかかわ
らず乾燥時間が短い比較例３、及びゲル化の際の多湿環
境下での保持時間が１時間を超える比較例４により得ら
れた焼成体に比して、実施例１〜４により得られた焼成
体は、いずれも変形が少なく形状精度に優れたものであ
った。更に、比較例４により得られた焼成体について
は、目視によりバインダーの偏析も確認された。
る比較例１、湿度７０％未満でバインダーをゲル化した
比較例２、湿度７０％未満でバインダーをゲル化し、更
に湿度３０％を超える比較的多湿の乾燥条件にもかかわ
らず乾燥時間が短い比較例３、及びゲル化の際の多湿環
境下での保持時間が１時間を超える比較例４により得ら
れた焼成体に比して、実施例１〜４により得られた焼成
体は、いずれも変形が少なく形状精度に優れたものであ
った。更に、比較例４により得られた焼成体について
は、目視によりバインダーの偏析も確認された。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の乾燥方法
によれば、水分が蒸発する前に成形体中のゲル化バイン
ダーがゲル化されるので、乾燥収縮に伴う変形を受けに
くくなる。更に、従来の熱風乾燥法と比較して成形体の
乾燥がムラなく均一に行われるので、本方法にて乾燥さ
れた成形体を用いれば、乾燥ムラに起因する焼成過程で
の変形も生じにくく、形状精度に優れた焼成品が得られ
る。
によれば、水分が蒸発する前に成形体中のゲル化バイン
ダーがゲル化されるので、乾燥収縮に伴う変形を受けに
くくなる。更に、従来の熱風乾燥法と比較して成形体の
乾燥がムラなく均一に行われるので、本方法にて乾燥さ
れた成形体を用いれば、乾燥ムラに起因する焼成過程で
の変形も生じにくく、形状精度に優れた焼成品が得られ
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 ゲル化バインダーを含むセラミック成形
体を、湿度が７０％以上、温度が上記ゲル化バインダー
のゲル化温度以上に調湿された環境下に１時間以内保持
した後、該セラミック成形体中の水分を乾燥させること
を特徴とするセラミック成形体の乾燥方法。 - 【請求項２】 上記セラミック成形体中の水分の乾燥を
３０％以下の湿度にて行う請求項１記載のセラミック成
形体の乾燥方法。 - 【請求項３】 上記セラミック成形体が管状の成形体で
ある請求項１又は２に記載のセラミック成形体の乾燥方
法。 - 【請求項４】 上記セラミック成形体がＳｉ3Ｎ4材料か
らなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のセラミ
ック成形体の乾燥方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6040218A JP2813127B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | セラミック成形体の乾燥方法 |
| US08/387,564 US5513447A (en) | 1994-03-11 | 1995-02-13 | Method for drying ceramic compact |
| DE19508012A DE19508012A1 (de) | 1994-03-11 | 1995-03-07 | Verfahren zur Trocknung eines Keramikpreßlings |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6040218A JP2813127B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | セラミック成形体の乾燥方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07246613A JPH07246613A (ja) | 1995-09-26 |
| JP2813127B2 true JP2813127B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=12574642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6040218A Expired - Fee Related JP2813127B2 (ja) | 1994-03-11 | 1994-03-11 | セラミック成形体の乾燥方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
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