JP2997180B2 - セラミックス製品の製造方法 - Google Patents
セラミックス製品の製造方法Info
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- 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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- C04B35/638—Removal thereof
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B1/00—Producing shaped prefabricated articles from the material
- B28B1/24—Producing shaped prefabricated articles from the material by injection moulding
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複雑な形状を有するセ
ラミックス製品の製造方法に係り、更に詳細には、キャ
ビティへ射出する成形用混合物の重量を制御した複雑形
状セラミックス製品の製造方法に関する。
ラミックス製品の製造方法に係り、更に詳細には、キャ
ビティへ射出する成形用混合物の重量を制御した複雑形
状セラミックス製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、セラミックス製品、特に複雑な形
状を有する製品の成形法として射出成形法が知られてい
る。近年、周辺技術の向上により、射出成形法を、複雑
形状を有し且つより大きな寸法を有するセラミック製
品、例えば、動翼、静翼等のガスタービン部品などに応
用することが検討されている。
状を有する製品の成形法として射出成形法が知られてい
る。近年、周辺技術の向上により、射出成形法を、複雑
形状を有し且つより大きな寸法を有するセラミック製
品、例えば、動翼、静翼等のガスタービン部品などに応
用することが検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の射出成形法においては、成形条件の検討によ
り脱脂性・焼結性の向上を目指したが、成形機の制御の
バラツキ・成形用混合物の流動性のバラツキ等により脱
脂性・焼結性に優れる最適な成形条件がつかめなかった
のが現状である。また、その他として脱脂工程で成形体
に亀裂や変形が発生することがあり、その原因として
は、成形条件が不適切なことによる成形体密度分布の増
大、脱脂スケジュールの不適切、成形体が多量の有機バ
インダーを含むことなどが挙げられているが、適切な解
決法が見出されていないのが実情である。また、上記脱
脂工程での亀裂等を防止すべく脱脂工程に長時間をかけ
ることも考えられるが、この場合、一の成形体を成形し
た結果得られた成形条件を、他の成形体に反映させて成
形条件を迅速に制御・改善することができず、好適な成
形条件を選定するのに長時間を要するという課題があっ
た。本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、脱脂
工程より前の段階で良好な成形条件を決定でき、成形欠
陥や脱脂欠陥が無く、形状精度に優れたセラミックス製
品を量産性良く得ることのできる射出成形法を提供する
ことにある。
うな従来の射出成形法においては、成形条件の検討によ
り脱脂性・焼結性の向上を目指したが、成形機の制御の
バラツキ・成形用混合物の流動性のバラツキ等により脱
脂性・焼結性に優れる最適な成形条件がつかめなかった
のが現状である。また、その他として脱脂工程で成形体
に亀裂や変形が発生することがあり、その原因として
は、成形条件が不適切なことによる成形体密度分布の増
大、脱脂スケジュールの不適切、成形体が多量の有機バ
インダーを含むことなどが挙げられているが、適切な解
決法が見出されていないのが実情である。また、上記脱
脂工程での亀裂等を防止すべく脱脂工程に長時間をかけ
ることも考えられるが、この場合、一の成形体を成形し
た結果得られた成形条件を、他の成形体に反映させて成
形条件を迅速に制御・改善することができず、好適な成
形条件を選定するのに長時間を要するという課題があっ
た。本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、脱脂
工程より前の段階で良好な成形条件を決定でき、成形欠
陥や脱脂欠陥が無く、形状精度に優れたセラミックス製
品を量産性良く得ることのできる射出成形法を提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は、射出成形条
件と成形体重量との関係について鋭意研究を重ねた結
果、成形用混合物のキャビティへ充填する重量を、成形
用混合物の理論密度とキャビティ容積との関係で適切に
制御することにより、安定的に脱脂性・焼結性に優れる
条件を見い出し、本発明を完成するに到った。従って、
本発明は、セラミックス粉末とバインダーとを混合・混
練して成形用混合物を得、得られた成形用混合物をキャ
ビティに射出成形した後成形体を離型し、次いで脱脂・
焼成工程を経て得られるセラミックス製品の製造方法に
おいて、上記成形体の重量Ｉが、次式 ０．９２×Ｄｉ×Ｖｃ≦Ｉ≦０．９８×Ｄｉ×Ｖｃ （式中のＤｉは成形用混合物の理論密度（ｇ／ｃｃ）、
Ｖｃはキャビティ容積（ｃｃ）を示す。）で表される関
係を満足するように制御することを特徴とする。この場
合、当該キャビティに基準線を設けることにより、充填
量たる成形体重量Ｉを制御・測定することが好ましい。
件と成形体重量との関係について鋭意研究を重ねた結
果、成形用混合物のキャビティへ充填する重量を、成形
用混合物の理論密度とキャビティ容積との関係で適切に
制御することにより、安定的に脱脂性・焼結性に優れる
条件を見い出し、本発明を完成するに到った。従って、
本発明は、セラミックス粉末とバインダーとを混合・混
練して成形用混合物を得、得られた成形用混合物をキャ
ビティに射出成形した後成形体を離型し、次いで脱脂・
焼成工程を経て得られるセラミックス製品の製造方法に
おいて、上記成形体の重量Ｉが、次式 ０．９２×Ｄｉ×Ｖｃ≦Ｉ≦０．９８×Ｄｉ×Ｖｃ （式中のＤｉは成形用混合物の理論密度（ｇ／ｃｃ）、
Ｖｃはキャビティ容積（ｃｃ）を示す。）で表される関
係を満足するように制御することを特徴とする。この場
合、当該キャビティに基準線を設けることにより、充填
量たる成形体重量Ｉを制御・測定することが好ましい。
【０００５】
【作用】本発明の製造方法においては、上述の如く、成
形用混合物のキャビティへ充填する重量を、成形用混合
物の理論密度とキャビティ容積との関係で適切に制御し
た。成形体の重量をこのように制御することにより、成
形体密度の均質性が向上し、得られる成形体に成形欠陥
や脱脂欠陥が発生するのを回避することができる。ま
た、上述のような制御は、脱脂工程に入る以前でのデー
タを基にして行うことができ、本発明の製造方法は、脱
脂工程後でなければ成形条件を調整できなかった従来の
射出成形法に比し成型体の量産性に優れる。
形用混合物のキャビティへ充填する重量を、成形用混合
物の理論密度とキャビティ容積との関係で適切に制御し
た。成形体の重量をこのように制御することにより、成
形体密度の均質性が向上し、得られる成形体に成形欠陥
や脱脂欠陥が発生するのを回避することができる。ま
た、上述のような制御は、脱脂工程に入る以前でのデー
タを基にして行うことができ、本発明の製造方法は、脱
脂工程後でなければ成形条件を調整できなかった従来の
射出成形法に比し成型体の量産性に優れる。
【０００６】以下、本発明の製造方法について詳細に説
明する。まず、成形原料として用いるセラミックス粉末
の種類は、特に限定されるものではないが、窒化珪素、
炭化珪素、サイアロン、ジルコニア及びアルミナを例示
できる。
明する。まず、成形原料として用いるセラミックス粉末
の種類は、特に限定されるものではないが、窒化珪素、
炭化珪素、サイアロン、ジルコニア及びアルミナを例示
できる。
【０００７】また、バインダーも特に限定されるもので
はなく、製造すべきセラミックス製品、使用するセラミ
ックス粉末の種類に応じて適宜変更できる。具体的に
は、バインダーとして、ワックス、樹脂、界面活性剤等
用いればよい。また、使用する射出成形機の形式は、特
に限定されるものではなく、プランジャー式、インライ
ンスクリュー式のいずれであってもよい。また、脱脂法
においても特に限定はなく、通常行われる常圧脱脂、加
圧脱脂、超臨界脱脂等が使用でき、雰囲気も大気中、不
活性ガス中、いずれでも良い。また、焼成についても使
用するセラミック粉末に応じて適宜選択すれば良い。
はなく、製造すべきセラミックス製品、使用するセラミ
ックス粉末の種類に応じて適宜変更できる。具体的に
は、バインダーとして、ワックス、樹脂、界面活性剤等
用いればよい。また、使用する射出成形機の形式は、特
に限定されるものではなく、プランジャー式、インライ
ンスクリュー式のいずれであってもよい。また、脱脂法
においても特に限定はなく、通常行われる常圧脱脂、加
圧脱脂、超臨界脱脂等が使用でき、雰囲気も大気中、不
活性ガス中、いずれでも良い。また、焼成についても使
用するセラミック粉末に応じて適宜選択すれば良い。
【０００８】次に、上記成形体の重量について説明す
る。この成形体の重量Ｉは、次式 ０．９２×Ｄｉ×Ｖｃ≦Ｉ≦０．９８×Ｄｉ×Ｖｃ （式中のＤｉは成形用混合物の理論密度（ｇ／ｃｃ）、
Ｖｃはキャビティ容積（ｃｃ）を示す。）で表される関
係を満足する。ここで、理論成形体重量（Ｉｗ）＝Ｄｉ
×Ｖｃとすると、上記成形体の重量Ｉは、理論成形体重
量Ｉｗの９２〜９８％ということになる。また、成形体
の重量Ｉとしては、理論成形体重量Ｉｗの９３〜９７％
であるのが更に好ましい。
る。この成形体の重量Ｉは、次式 ０．９２×Ｄｉ×Ｖｃ≦Ｉ≦０．９８×Ｄｉ×Ｖｃ （式中のＤｉは成形用混合物の理論密度（ｇ／ｃｃ）、
Ｖｃはキャビティ容積（ｃｃ）を示す。）で表される関
係を満足する。ここで、理論成形体重量（Ｉｗ）＝Ｄｉ
×Ｖｃとすると、上記成形体の重量Ｉは、理論成形体重
量Ｉｗの９２〜９８％ということになる。また、成形体
の重量Ｉとしては、理論成形体重量Ｉｗの９３〜９７％
であるのが更に好ましい。
【０００９】成形体の重量Ｉが理論成形体重量Ｉｗの９
２％未満の場合には、充填率が不十分となり、得られる
成形体の表面に比し内部が低密度となるので、密度分布
が大きくなり、さらに充填率が下がると成形体に未充填
・ヒケ等の欠陥が発生する。また、脱脂工程においても
亀裂欠陥を生じ、製品の形状精度も不十分となるので好
ましくない。一方、９８％を超えると、充填過多とな
り、成形体表面に比し内部が高密度になるので、密度分
布が大きくなり、内部に残留応力が発生する。また、脱
脂工程でバインダーが溶融すると、該応力が開放され亀
裂欠陥を生じ、形状精度が悪化するので好ましくない。
上記成形体の重量Ｉを所定範囲内に制御すべき成形条件
としては、一般的な射出成形条件が選定でき、例えば、
混合物の温度（射出する材料の温度）、金型温度（キャ
ビティ表面の温度）、成形圧力、射出時間、保圧時間等
がある。（図２を参照）
２％未満の場合には、充填率が不十分となり、得られる
成形体の表面に比し内部が低密度となるので、密度分布
が大きくなり、さらに充填率が下がると成形体に未充填
・ヒケ等の欠陥が発生する。また、脱脂工程においても
亀裂欠陥を生じ、製品の形状精度も不十分となるので好
ましくない。一方、９８％を超えると、充填過多とな
り、成形体表面に比し内部が高密度になるので、密度分
布が大きくなり、内部に残留応力が発生する。また、脱
脂工程でバインダーが溶融すると、該応力が開放され亀
裂欠陥を生じ、形状精度が悪化するので好ましくない。
上記成形体の重量Ｉを所定範囲内に制御すべき成形条件
としては、一般的な射出成形条件が選定でき、例えば、
混合物の温度（射出する材料の温度）、金型温度（キャ
ビティ表面の温度）、成形圧力、射出時間、保圧時間等
がある。（図２を参照）
【００１０】このように、本発明では、長時間を要する
脱脂工程を経なければ成形条件の良否を判定できなかっ
た従来法に比し、成形条件設定に要する時間を大幅に短
縮することができ、成形効率を向上させることができ
る。また、本発明では、成形体の重量Ｉを所定範囲に制
御すれば、得られる成形品の形状を制御できるので、特
に成形用混合物の密度分布が大きくなり易い大型又は肉
厚の成形品の製造に好ましく適用することができる。
脱脂工程を経なければ成形条件の良否を判定できなかっ
た従来法に比し、成形条件設定に要する時間を大幅に短
縮することができ、成形効率を向上させることができ
る。また、本発明では、成形体の重量Ｉを所定範囲に制
御すれば、得られる成形品の形状を制御できるので、特
に成形用混合物の密度分布が大きくなり易い大型又は肉
厚の成形品の製造に好ましく適用することができる。
【００１１】なお、上述のように制御された充填量Ｉを
採用して行う本発明の射出成形法により得られた成形体
は、その後、通常の脱脂工程、焼成工程及び所要に応じ
て研削工程に供され、これによりセラミックス製品を得
ることができる。
採用して行う本発明の射出成形法により得られた成形体
は、その後、通常の脱脂工程、焼成工程及び所要に応じ
て研削工程に供され、これによりセラミックス製品を得
ることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を実施例により説明するが、本
発明はこれら実施例に限定されるものではない。 （実施例１）窒化珪素粉末及び焼結助剤（真比重３．５
６）とバインダー（真比重０．９４）とをそれぞれ容種
比４８：５２に調整した成形用混合物を作製した。得ら
れた成形用混合物の理論密度Ｄｉは２．２０ｇ／ｃｃで
ある。これに対して、使用する射出成形機のキャビティ
容積Ｖｃは４００ｃｃである。従って、理論成形体重量
Ｉｗは、２．２０×４００＝８８０ｇである。
発明はこれら実施例に限定されるものではない。 （実施例１）窒化珪素粉末及び焼結助剤（真比重３．５
６）とバインダー（真比重０．９４）とをそれぞれ容種
比４８：５２に調整した成形用混合物を作製した。得ら
れた成形用混合物の理論密度Ｄｉは２．２０ｇ／ｃｃで
ある。これに対して、使用する射出成形機のキャビティ
容積Ｖｃは４００ｃｃである。従って、理論成形体重量
Ｉｗは、２．２０×４００＝８８０ｇである。
【００１３】上記成形用混合物を、表１に示す条件、即
ち混合物温度、金型温度、射出圧力及び充填量Ｉなどを
組み合わせることにより得られる種々の成形条件をもっ
て射出した。なお、目的とする成形体はφ１２０ｍｍの
ラジアルタービンロータとした。次いで、得られた成形
体のバリ取りを行った後、電子天秤により成形体重量を
測定した。この際、充填量Ｉを正確に制御・測定すべ
く、上記キャビティに基準線を設けておき、この基準線
からはみ出した成形用混合物をバリとして除去した。
ち混合物温度、金型温度、射出圧力及び充填量Ｉなどを
組み合わせることにより得られる種々の成形条件をもっ
て射出した。なお、目的とする成形体はφ１２０ｍｍの
ラジアルタービンロータとした。次いで、得られた成形
体のバリ取りを行った後、電子天秤により成形体重量を
測定した。この際、充填量Ｉを正確に制御・測定すべ
く、上記キャビティに基準線を設けておき、この基準線
からはみ出した成形用混合物をバリとして除去した。
【００１４】上述のように重量を測定した後、成形体を
加圧脱脂炉に入れ１０日間脱脂し、次いで、７ｔ／ｃｍ
2でＣＩＰ処理し、しかる後、窒素雰囲気中１７００℃
で３時間焼成して、セラミックス製品を得た。成形状
態、脱脂状態、形状精度を観察し、得られた結果を表１
に示した。また、充填量Ｉと脱脂状態との関係を、図１
に示した。
加圧脱脂炉に入れ１０日間脱脂し、次いで、７ｔ／ｃｍ
2でＣＩＰ処理し、しかる後、窒素雰囲気中１７００℃
で３時間焼成して、セラミックス製品を得た。成形状
態、脱脂状態、形状精度を観察し、得られた結果を表１
に示した。また、充填量Ｉと脱脂状態との関係を、図１
に示した。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
成形体の重量を、成形用混合物の理論密度とキャビティ
容積との関係で適切に制御することとしたため、脱脂工
程より前の段階で良好な成形条件を決定でき、安定した
成形性・脱脂性・焼結性が得られることにより、成形欠
陥や脱脂欠陥が無く、形状精度に優れたセラミックス製
品を量産性良く得ることができる。
成形体の重量を、成形用混合物の理論密度とキャビティ
容積との関係で適切に制御することとしたため、脱脂工
程より前の段階で良好な成形条件を決定でき、安定した
成形性・脱脂性・焼結性が得られることにより、成形欠
陥や脱脂欠陥が無く、形状精度に優れたセラミックス製
品を量産性良く得ることができる。
【図１】充填量と脱脂状態との関係を示すグラフであ
る。
る。
【図２】成形条件の名称の説明図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−336204（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−147904（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−3303（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−156006（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B28B 1/24
Claims (2)
- 【請求項１】セラミックス粉末とバインダーとを混合・
混練して成形用混合物を得、得られた成形用混合物をキ
ャビティに射出成形した後成形体を離型し、次いで脱脂
・焼成工程を経て得られるセラミックス製品の製造方法
において、上記成形体の重量Ｉが、次式 ０．９２×Ｄｉ×Ｖｃ≦Ｉ≦０．９８×Ｄｉ×Ｖｃ （式中のＤｉは成形用混合物の理論密度（ｇ／ｃｃ）、
Ｖｃはキャビティ容積（ｃｃ）を示す。）で表される関
係を満足するように制御することを特徴とするセラミッ
クス製品の製造方法。 - 【請求項２】当該キャビティに基準線を設けることによ
り、充填量たる成形体重量Ｉを制御・測定する請求項１
記載のセラミックス製品の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7069261A JP2997180B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | セラミックス製品の製造方法 |
| DE19612184A DE19612184C2 (de) | 1995-03-28 | 1996-03-27 | Verfahren zur Herstellung eines keramischen Formkörpers |
| US09/233,105 US6051181A (en) | 1995-03-28 | 1999-01-19 | Process for production of ceramic product |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7069261A JP2997180B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | セラミックス製品の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08267422A JPH08267422A (ja) | 1996-10-15 |
| JP2997180B2 true JP2997180B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=13397597
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7069261A Expired - Fee Related JP2997180B2 (ja) | 1995-03-28 | 1995-03-28 | セラミックス製品の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6051181A (ja) |
| JP (1) | JP2997180B2 (ja) |
| DE (1) | DE19612184C2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005067998A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-17 | Murata Mfg Co Ltd | 光学的立体造形用スラリー、光学的立体造形物の製造方法及び光学的立体造形物 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59174575A (ja) * | 1983-03-18 | 1984-10-03 | 日本曹達株式会社 | 炭化ケイ素成形体の製造方法 |
| JPS60195062A (ja) * | 1984-03-16 | 1985-10-03 | 日本碍子株式会社 | セラミツクス成形体の脱脂方法 |
| JPH064502B2 (ja) * | 1988-12-23 | 1994-01-19 | 日本碍子株式会社 | セラミックスの製造方法 |
| JPH02302357A (ja) * | 1988-12-24 | 1990-12-14 | Ngk Insulators Ltd | セラミックス射出成形材料及びこれを用いた射出成形方法 |
| US5340516A (en) * | 1989-07-28 | 1994-08-23 | Engelhard Corporation | Thermal shock and creep resistant porous mullite articles prepared from topaz and process for manufacture |
| JP2730766B2 (ja) * | 1989-08-08 | 1998-03-25 | 住友金属鉱山株式会社 | 射出成形粉末冶金製品の製造方法 |
| US5238986A (en) * | 1990-08-22 | 1993-08-24 | Praxair S.T. Technology, Inc. | Nonaqueous composition for slip casting or cold forming refractory material into solid shapes |
| DE4129952C2 (de) * | 1991-09-10 | 1995-02-09 | Bayer Ag | Formmassen zur Herstellung von anorganischen Sinterformteilen sowie Verfahren zur Herstellung von anorganischen Sinterformteilen |
-
1995
- 1995-03-28 JP JP7069261A patent/JP2997180B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-03-27 DE DE19612184A patent/DE19612184C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-01-19 US US09/233,105 patent/US6051181A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19612184A1 (de) | 1996-10-02 |
| JPH08267422A (ja) | 1996-10-15 |
| DE19612184C2 (de) | 1999-09-09 |
| US6051181A (en) | 2000-04-18 |
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