JP2906687B2 - Method of forming composite ceramics - Google Patents

Method of forming composite ceramics

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JP2906687B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は積層して使用することが
できるように複合セラミックスをテープ状に成形する成
形方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a forming method for forming a composite ceramic into a tape so that the ceramic can be used in a laminated state.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、複合セラミックス、特に、短繊
維、ウイスカー等を含有するスラリーないし混練物をテ
ープ状に成形する方法としては、押出し成形法、ドクタ
ーブレード法等が知られている。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a method of forming a slurry or kneaded material containing composite ceramics, especially short fibers, whiskers, etc. into a tape shape, an extrusion molding method, a doctor blade method and the like are known.

【0003】押出し成形法は、所要の断面積を有する流
路内を通してスラリーを押し出してテープ状に成形する
ものであり、ドクターブレード法は、スラリーをブレー
ドで所要の厚みにしてテープ状に成形するものである。
In the extrusion molding method, a slurry is extruded through a flow path having a required cross-sectional area to form a tape, and in the doctor blade method, the slurry is formed into a tape with a required thickness by a blade. Things.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
押出し成形法では、流路内をスラリーが押し出されると
き、流路の壁面に直接接触するスラリーの表面部のみに
剪断力が作用するので、スラリー中の短繊維は、剪断力
が作用するスラリー表面部のみで一軸方向へ配向させら
れるが、テープ状に成形されたものの断面中央部での短
繊維等の配向性は見られない。又、ドクターブレード法
では、ブレードが接触するスラリー表層部においてスラ
リー中の短繊維等の配向は見られるが、断面全体にわた
る配向は見られない。
However, in the above-mentioned conventional extrusion molding method, when the slurry is extruded in the flow channel, a shearing force acts only on the surface portion of the slurry that directly contacts the wall surface of the flow channel. Although the short fibers in the slurry are uniaxially oriented only at the surface of the slurry to which the shearing force acts, the short fibers and the like are not oriented at the center of the cross section of the tape-shaped one. In the doctor blade method, the orientation of short fibers in the slurry is seen at the surface layer of the slurry where the blade contacts, but the orientation is not seen over the entire cross section.

【0005】このように従来の押出し成形法及びドクタ
ーブレード法のいずれの方法も、表層部の剪断力が作用
するところでのみ配向できるが、配向が全体にわたるよ
うに積極的に配向させていないので、高強度、高靭性の
セラミック部品を得ることができなかった。
[0005] As described above, in both the conventional extrusion molding method and the doctor blade method, orientation can be performed only at the position where the shearing force acts on the surface layer. However, since the orientation is not positively oriented so as to cover the whole, High strength, high toughness ceramic parts could not be obtained.

【0006】そこで、本発明は、成形テープの全断面に
わたり短繊維等をその長手方向へ一軸配向できるように
成形する方法を提供しようとするものである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for forming a short fiber or the like so as to be uniaxially orientable in the longitudinal direction over the entire cross section of the formed tape.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、表面に幅方向へ波状の凹凸を有する配向
用ベルトを水平に配して一端側から他端側へ移動させ、
該配向用ベルトの表面には上流側よりスラリーを供給
し、この供給されたスラリーを予備乾燥させた後、表面
に軸心方向に波状の凹凸を有する配向用ロールを上記配
向用ベルトの移動速度とは異なる速度で回転させてスラ
リーをテープ状に成形加工し、しかる後、成形テープを
乾燥して取り出す方法とする。
According to the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, an orientation belt having wavy irregularities in the width direction on its surface is horizontally arranged and moved from one end to the other end.
The slurry is supplied from the upstream side to the surface of the alignment belt, and the supplied slurry is pre-dried, and then the alignment roll having wavy irregularities in the axial direction on the surface is moved at the moving speed of the alignment belt. Then, the slurry is formed into a tape shape by rotating the slurry at a different speed, and then the formed tape is dried and taken out.

【0008】[0008]

【作用】配向用ベルトの移動速度と配向用ロールの回転
速度を相対的に変化させると、配向用ベルト上のスラリ
ーは、配向用ロールでテープ状に成形加工される際、ス
ラリーの全断面にわたって剪断作用が生じる。この剪断
作用と、配向用ベルトの表面に形成してある長手方向に
一連の凹凸面とこれに対応するよう表面に形成してある
凹凸面との間での成形加工とにより、スラリー中に混合
されている短繊維等はスラリーの流れ方向と同一軸に配
向して成形される。
When the moving speed of the orientation belt and the rotation speed of the orientation roll are relatively changed, the slurry on the orientation belt is formed into a tape shape by the orientation roll over the entire cross section of the slurry. Shearing action occurs. This shearing action and the forming process between a series of uneven surfaces formed on the surface of the orientation belt in the longitudinal direction and the corresponding uneven surface formed on the surface correspond to the mixing in the slurry. The short fibers or the like are oriented and formed in the same axis as the flow direction of the slurry.

【0009】[0009]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0010】図1は本発明の複合セラミックスの成形方
法を実施するための装置の一例を示すもので、図1
(A)の如く駆動ロール1と従動ロール2に掛けた無端
状の配向用ベルト3を、図1(B)に示す如く、表面に
幅方向へ波状の凹凸3aを有するような断面形状のもの
とし、表面の凹凸3aが長手方向へ筋状に連続するよう
にする。上記駆動ロール1と従動ロール2との間のベル
ト3の上方位置には、図1(A)の如く上流側より下流
側へ順にスラリー供給装置4と、スラリーを予備乾燥さ
せるためのドライヤ5と、表面を図1(B)に示す如く
ベルト3表面の凹凸3aに対応するような波状の凹凸6
aを軸心方向に有する形状とした配向用ロール6と、配
向用ロール6で成形加工されたテープ9を乾燥するドラ
イヤ7とを配置する。上記スラリー供給装置4より配向
用ベルト3に供給されるスラリー8は、短繊維又はウイ
スカーが混合された複合セラミックス原料である。
FIG. 1 shows an example of an apparatus for carrying out the method of forming a composite ceramic according to the present invention.
As shown in FIG. 1 (A), an endless orienting belt 3 hung on a driving roll 1 and a driven roll 2 has a cross-sectional shape having corrugations 3a in the width direction on the surface as shown in FIG. 1 (B). And the surface irregularities 3a are continuous in the longitudinal direction in a streak shape. At a position above the belt 3 between the driving roll 1 and the driven roll 2, a slurry supply device 4 and a dryer 5 for pre-drying the slurry are arranged in order from the upstream side to the downstream side as shown in FIG. As shown in FIG. 1B, the surface of the belt 3 has corrugations 6 corresponding to the irregularities 3a on the surface.
An orientation roll 6 having a shape in the axial direction and a dryer 7 for drying the tape 9 formed by the orientation roll 6 are arranged. The slurry 8 supplied to the orientation belt 3 from the slurry supply device 4 is a composite ceramic material mixed with short fibers or whiskers.

【0011】駆動ロール1を駆動して配向用ベルト3を
速度UV で運転し、配向用ロール6をUV より高速の速
度UR で回転させ、UR −UV =ΔUの速度差で運転さ
せる。
The driving roll 1 is driven to drive the orientation belt 3 at a speed U V , and the orientation roll 6 is rotated at a speed U R higher than U V , with a speed difference of U R -U V = ΔU. Drive.

【0012】上記の運転条件において、スラリー供給装
置4よりスラリー8を配向用ベルト3上に供給すると、
供給されたスラリー8は配向用ベルト3の移動により下
流側へ運ばれる。この間にスラリー8はドライヤ5で予
備乾燥されることによって流動性をなくした状態にされ
る。本発明の成形方法では、配向用ベルト3上のスラリ
ー8の流動性をなくした状態にしておくことは、後のテ
ープ成形時の短繊維等の一軸配向上重要なことである。
Under the above operating conditions, when the slurry 8 is supplied from the slurry supply device 4 onto the orientation belt 3,
The supplied slurry 8 is carried to the downstream side by the movement of the orientation belt 3. During this time, the slurry 8 is preliminarily dried by the dryer 5 so as to be in a state where fluidity is lost. In the molding method of the present invention, it is important for the uniaxial orientation of the short fibers and the like in the subsequent tape molding that the fluidity of the slurry 8 on the orientation belt 3 be eliminated.

【0013】ドライヤ5で予備乾燥されたスラリー8
は、配向用ロール6によりテープ状に成形加工される。
この際、配向用ロール6の回転速度UR が配向用ベルト
3の移動速度UV よりも速くしてあるので、スラリーの
全断面にわたって図2に示す矢印aの如く剪断力が作用
する。このスラリー8に作用する剪断力と、配向用ベル
ト3の表面の凹凸と配向用ロール6の表面の凹凸による
波状形状の作用とにより、スラリー中に混合されている
BR>短繊維等は、流れ方向と同一の方向に並ばされ、全
断面にわたり一軸配向が達成される。この場合に、配向
用ベルト3の表面及び配向用ロール6の表面に形成した
凹凸は、短繊維等がベルト幅方向に移動するのを防止で
きることから一軸配向性をより良好にすることができる
効果がある。
The slurry 8 pre-dried by the dryer 5
Is formed into a tape shape by the orientation roll 6.
At this time, since the rotation speed U R of the orientation roll 6 is higher than the moving speed U V of the orientation belt 3, a shearing force acts on the entire cross section of the slurry as shown by an arrow a in FIG. Due to the shearing force acting on the slurry 8 and the corrugated action of the irregularities on the surface of the orientation belt 3 and the irregularities on the surface of the orientation roll 6, the slurry 8 is mixed in the slurry.
BR> short fibers and the like are arranged in the same direction as the flow direction, and a uniaxial orientation is achieved over the entire cross section. In this case, the irregularities formed on the surface of the alignment belt 3 and the surface of the alignment roll 6 can prevent short fibers and the like from moving in the belt width direction, and thus can improve the uniaxial orientation. There is.

【0014】配向用ロール6で成形加工されたテープ9
は、ドライヤ7で乾燥されて外部へ取り出される。取り
出されたテープ9は図3のように短繊維等が全断面にわ
たり一軸配向されたものである。図3中10は短繊維で
ある。このテープ9は素材であり、成形品を成形すると
きは、テープ9を適宜切断して積層して任意の形状のも
のに成形する。積層されたテープ9には短繊維等が一軸
に配向されているので、成形品自体は高強度、高靭性の
ものが得られる。
Tape 9 formed by orientation roll 6
Is dried by a dryer 7 and taken out. The tape 9 taken out has short fibers or the like uniaxially oriented over the entire cross section as shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 10 denotes a short fiber. The tape 9 is a material, and when forming a molded product, the tape 9 is appropriately cut, laminated, and formed into an arbitrary shape. Since short fibers and the like are uniaxially oriented in the laminated tape 9, the molded product itself has high strength and high toughness.

【0015】上記の配向用ロール6による成形加工にお
いて、配向用ロール6の回転速度UR と配向用ベルト3
の移動速度UV との速度差ΔUの大きさは、スラリー8
の粘度により加減すべきであるが、一般に高濃度スラリ
ー(混練物)ほどΔUを大きくすれば効果的である。
又、テープ9の厚みは、一般には短繊維等の長さに関係
すると考えられているが、本発明の成形方法では、全断
面に剪断力を作用させて短繊維等を一軸に並べてしまう
ので、厚みの制限はない。
In the forming process using the above-described orientation roll 6, the rotation speed U R of the orientation roll 6 and the orientation belt 3
Of the speed difference ΔU from the moving speed U V of the slurry 8
The viscosity should be adjusted depending on the viscosity of the slurry. Generally, it is effective to increase ΔU for a slurry of high concentration (kneaded material).
The thickness of the tape 9 is generally considered to be related to the length of the short fibers and the like. However, in the molding method of the present invention, the short fibers and the like are arranged uniaxially by applying a shearing force to the entire cross section. There is no restriction on the thickness.

【0016】なお、本発明は上記実施例のみに限定され
るものではなく、たとえば、スラリー8を予備乾燥させ
るドライヤ5は、スラリー8の流動性をなくすためのも
のであるため、どのようなものでもよいが、熱風を吹き
付けるものはスラリー8を泡立たせることになって好ま
しくなく、伝熱ヒータ型式のものが有効であること、
又、ドライヤ5は配向用ベルト3の下側に設けてもよい
こと、配向用ベルト3は無端状のものでなくてもよいこ
と、配向用ロールの周速よりも配向用ベルト3の移動速
度の方を速くしてもよいこと、等は勿論である。
The present invention is not limited to only the above embodiment. For example, the dryer 5 for pre-drying the slurry 8 is for eliminating the fluidity of the slurry 8, However, it is not preferable that the hot air is blown because the slurry 8 is foamed, and the heat transfer heater type is effective.
Further, the dryer 5 may be provided below the orientation belt 3, the orientation belt 3 may not be endless, and the moving speed of the orientation belt 3 may be higher than the peripheral speed of the orientation roll. Of course, it may be faster.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の複合セラミッ
クスの成形方法によれば、表面に幅方向へ波状に凹凸を
有する断面形状とした配向用ベルト上に供給したスラリ
ーを、ドライヤで予備乾燥させて流動性をなくした後、
表面に軸心方向へ波状の凹凸を形成した配向用ロールの
回転速度と上記配向用ベルトの移動速度との間に速度差
をつけてテープ状に成形加工させ、テープを乾燥させて
取り出すようにするので、次の如き優れた効果を奏し得
る。 (i) 成形された複合セラミックスのテープとして、全断
面にわたり短繊維等が一軸に配向されているものが得ら
れる。 (ii)配向用ベルトと配向用ロールとの間でテープ状に成
形することから、大きな幅のテープ成形が可能である。 (iii) 広域の粘度のスラリーに適用できる。 (iv)得られたテープを切断して積層して任意形状の成形
品を成形することができ、セラミックス部品化が容易と
なると共に、セラミックス部品は高強度、高靭性のもの
が得られる。
As described above, according to the method for forming a composite ceramic of the present invention, the slurry supplied onto the alignment belt having a cross-sectional shape having corrugations on the surface in the width direction is preliminarily dried by a dryer. After the liquidity is lost
Applying a speed difference between the rotation speed of the alignment roll having wavy irregularities in the axial direction on the surface and the moving speed of the alignment belt, forming the tape into a tape shape, and drying and removing the tape Therefore, the following excellent effects can be obtained. (i) As a molded composite ceramic tape, a tape in which short fibers and the like are uniaxially oriented over the entire cross section is obtained. (ii) Since a tape is formed between the alignment belt and the alignment roll, a tape having a large width can be formed. (iii) Applicable to slurries with a wide range of viscosities. (iv) The obtained tape is cut and laminated to form a molded article having an arbitrary shape, which facilitates the formation of a ceramic component, and provides a ceramic component having high strength and high toughness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の成形方法を実施する装置の一例を示す
もので、(A)は側面図であり、(B)は部分の正面図
である。
FIG. 1 shows an example of an apparatus for carrying out a molding method of the present invention, wherein (A) is a side view and (B) is a front view of a part.

【図2】配向用ベルトと配向用ロールとの間に生じる剪
断力を示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating a shearing force generated between an orientation belt and an orientation roll.

【図3】本発明により得られたテープの図である。FIG. 3 is a diagram of a tape obtained according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 配向用ベルト 3a 凹凸 4 スラリー供給装置 5 ドライヤ 6 配向用ロール 6a 凹凸 7 ドライヤ 8 スラリー 9 テープ 3 Orientation Belt 3a Irregularity 4 Slurry Supply Device 5 Dryer 6 Orientation Roll 6a Irregularity 7 Dryer 8 Slurry 9 Tape

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−168001(JP,A) 特開 昭63−214405(JP,A) 特開 昭62−297107(JP,A) 特開 昭54−43227(JP,A) 実開 昭54−47810(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B28B 1/52 B28B 1/30 101 B28B 3/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-4-168001 (JP, A) JP-A-63-214405 (JP, A) JP-A-62-297107 (JP, A) JP-A-54-214 43227 (JP, A) Japanese Utility Model Showa 54-47810 (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B28B 1/52 B28B 1/30 101 B28B 3/16

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 表面に幅方向へ波状の凹凸を有する断面
形状とした配向用ベルトを水平に配して一端側から他端
側へ移動させ、該配向用ベルト上に供給したスラリーを
予備乾燥させた後、表面に軸心方向へ波状に凹凸を有す
る配向用ロールを上記配向用ベルトの移動速度とは異な
る速度で回転させてスラリーをテープ状に成形加工し、
しかる後、成形テープを乾燥して取り出すことを特徴と
する複合セラミックスの成形方法。
1. An alignment belt having a cross-sectional shape having wavy irregularities in the width direction on its surface is horizontally arranged, moved from one end to the other end, and the slurry supplied on the alignment belt is pre-dried. After that, the orientation roll having irregularities in the form of a wave in the axial direction on the surface is rotated at a speed different from the moving speed of the orientation belt to form the slurry into a tape,
Thereafter, a molding tape is dried and taken out to obtain a composite ceramics molding method.
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