JP3303027B2

JP3303027B2 - 長尺な成形体の連続焼成方法および焼成装置

Info

Publication number: JP3303027B2
Application number: JP12437196A
Authority: JP
Inventors: 良享黛; 孝二星野; 通河野
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-05-20
Filing date: 1996-05-20
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2016-05-20
Also published as: JPH09310105A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粉末冶金法、セラ
ミックス焼結法などにおいて、板状に成形された乾燥成
形体（グリーンシート）を連続的に長尺のまま焼成する
製造方法および製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄・アルミニウム合金は、アルミニウム
の含有率が高いほど耐高温酸化性が向上する特徴を持っ
ている。この合金箔を作製するには、溶解法と粉末法が
知られている。前者は、インゴットを圧延して所定の厚
さの箔にする方法である。溶解法では、合金の組成に制
約があり、圧延も非常に高度の技術を要する。一方後者
は、原料粉末とバインダー、水、可塑剤等を混合・混練
し、スラリー状にして成形する方法である。組成の自由
度が高く、成形時に箔の厚さを制御できる利点がある。
しかし、金属粉末を焼結するときには収縮を伴ない、結
果として割れを発生させるという問題があり、連続長大
な箔を得ることは困難なことであった。

【０００３】また、本発明者らは、金属組成の自由度が
大きく、かつ比表面積が大きい多孔質金属板を得る方法
として、金属粉末を含有する発泡性スラリーを調製し、
これを成形、乾燥、焼成することでなる製造方法を開発
した。この方法においては、成形後乾燥した乾燥成形体
（グリーンシート）を焼結して多孔質焼結金属板を製造
するが、焼結時に全体が約２０％程度収縮し、その収縮
によって割れが生じる場合があるので、大面積の平板状
のものを得ることが困難である。

【０００４】従来、長尺の多孔質金属板を得る方法とし
ては、接合による方法が知られている。例えば金属多孔
体シートと別の金属多孔体シートの端部相互を熱可塑性
樹脂を介在させて重ね合せ、この熱可塑性樹脂の軟化点
以上の温度に加熱すると共に、シートの重ね合せ部を加
圧圧縮する方法がある（特公昭６１−６５０１号公
報）。

【０００５】また、接合すべき２個の発泡金属部材の被
接合端面相互を突き合せて、この突き合わせ部に溶融金
属を流し込んで相互の発泡金属部材を接合する方法があ
る（特公平４−６８０７１号公報）。さらに本発明者ら
は、金属粉末のグリーンシートの両面をセラミックス粉
末のグリーンシートで覆い、あるいはそれぞれを積層さ
せたものを金属粉末の焼結温度で焼結する方法を提唱し
ている（特開平７−０９７６０５号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公昭
６１−６５０１号公報に述べられる方法においては、接
合部では発泡金属の密度は２倍になってしまい、接合部
での気孔率が小さくなって、得られる接合体の細孔構造
が不均一化するという問題がある。また特公平４−６８
０７１号公報に述べられる方法でも、接合部で金属密度
が変化し、やはり接合部で構造が不均一化するという問
題がある。これら両者の方法によっては、いずれも接合
部ではその他の部分と構造が変化してしまい、接合部で
の性能の低下は避けられない。また、特開平７−０９７
６０５号公報に述べられるセラミックス粉末のグリーン
シートの積層方法では、高多孔性の金属板では強度不足
のため、焼結時に形状が崩れ、長尺の発泡金属を得るの
は困難である。

【０００７】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
で、粉末冶金法、セラミックス焼結法などの粉末焼結に
おいて、成形された乾燥成形体（グリーンシート）を連
続的に長尺のまま焼成することのできる製造方法および
製造装置を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る連続焼成方法は、所定断面形状を有す
る連続する長尺な成形体を、トンネル状焼成炉内を連続
的に移動させながら焼結して長尺な焼結体を得るにおい
て、前記焼成炉内の少なくとも一区間において、前記成
形体を、炉入口側から出口側に向かって上昇する傾斜面
によって支持しながら移動させることを特徴とする。

【０００９】本発明の連続焼成方法は、前記焼結体が焼
結金属板、更には多孔質焼結金属板である場合に特に有
効である。また上記目的は、トンネル状炉体内を入口側
より出口側に向って連続的に移動する搬送体を備えてな
る連続焼成装置であって、前記炉体内の少なくとも一区
間において搬送体が、入口側から出口側に向かって上昇
する傾斜面を形成していることを特徴とする本発明に係
る連続焼成装置によっても達成される。

【００１０】前記搬送体は、連続ベルト式搬送手段であ
ることが好ましい。本発明においては、粉末冶金法、セ
ラミックス焼結法などの粉末焼結により、所定断面形状
を有する連続した長尺な成形体をトンネル状焼成炉内を
連続的に移動させながら焼結して長尺な焼結体を得るに
おいて、前記焼成炉内の少なくとも一区間において、前
記成形体を、炉入口側から出口側に向かって上昇する傾
斜面によって支持しながら移動させる、すなわち、焼成
炉入口側より出口側の位置を高く（角度をつける）し搬
送体が傾斜したものとして、成形体を重力の作用で入口
側にずらし戻すことにより、焼結の際に発生する収縮を
容易に吸収できるようにしふある。これにより収縮によ
る割れ等を発生させることなく、連続した長尺な焼結体
を永続的に得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態に基づ
き具体的に説明する。本発明の焼成装置を用いて多孔質
焼結金属板を製造する場合の手順を説明する。

【００１２】多孔質焼結金属板は、図２のフローチャー
トに示すように、発泡性スラリー調製工程、成形工程、
発泡工程、乾燥工程、脱脂工程、焼成工程により製造す
ることができる。この多孔質焼結金属板の製造方法は、
従来公知の一般的方法とは全く異なり、金属粉末を含有
する発泡性スラリーをスラリー調整手段で調製し、これ
を板状に成形し、この板状成形体を搬送手段で連続的に
後工程へ搬送しながら、発泡手段で発泡させた後、乾燥
手段で乾燥させ、最後に、この板状成形体を焼成するこ
とにより多孔質焼結金属板を得るものである。

【００１３】金属粉末は、発泡性スラリー中で微細な気
泡を構成する薄い液体壁に集まる。そして、これを乾燥
すると、水溶性樹脂結合剤（バインダー）と共に気泡の
形状を維持しながら固化する。これを焼成すると、結合
剤が消失すると共に、金属粉末同士が焼結し、気泡形状
を持った発泡状の三次元網状構造を有する多孔質焼結金
属板が得られる。

【００１４】従って、本発明で用いることができる金属
粉末としては、粉末化及び焼結可能な全ての金属が使用
可能であるので、多種類のものを選定できると共に、多
種類の金属を混合することも可能であり、組成の自由度
は非常に高い。また、多孔質焼結金属板を構成する三次
元網状構造体は、金属粉末が焼結したものであるので、
骨格自体が多孔性であり、このため、比表面積は非常に
大きいものとなる。

【００１５】まず、発泡性スラリーの調製は、例えば金
属粉末、水溶性樹脂結合剤、発泡剤、界面活性剤、液状
媒体としての水等を含有するスラリーを発泡性スラリー
混合機にて調製する。ここで、金属粉末の種類には限定
はなく、例えばニッケル、銅、鉄、ＳＵＳ、クロム、コ
バルト、金、銀等の焼結する金属及び合金全てが使用可
能である。金属粉末の粒径は、平均粒径が５００μｍ以
下、特に０．５〜１００μｍの範囲が好ましい。平均粒
径が０．５μｍより小さいと、スラリー調整時に水と反
応して着火するおそれがあり、一方、平均粒径が５００
μｍより大きいと、できあがる多孔質焼結金属板の強度
が弱くなりすぎる場合がある。金属粉末のスラリー中に
おける配合量は、５〜８０％（重量％、以下同様）、特
に３０〜８０％の範囲が望ましい。

【００１６】水溶性樹脂結合剤は、スラリーを乾燥させ
たときに多孔質成形体の形状を保持させる働きを有す
る。また、スラリーの粘度調整剤としても機能する。水
溶性樹脂結合剤としては、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、ヒドロキシエチルセルロ
ース、カルボキシメチルセルロースアンモニウム、エチ
ルセルロース、ポリビニルアルコール等を例示すること
ができる。水溶性樹脂結合剤の配合量は、０．５〜２０
％、特に２〜１０％の範囲が好ましい。０．５％より配
合量が少ないと、乾燥成形体の強度が弱く、ハンドリン
グに差し支える場合があり、一方、２０％より多いと、
粘度が高くなりすぎて成形が困難になる場合がある。

【００１７】発泡剤は、ガスを発生して気泡を形成する
ことができればよく、一定の温度で分解してガスを発生
する化合物や、揮発性の有機溶剤などを選択することが
できる。揮発性の有機溶剤としては、例えば炭素数５〜
８の炭化水素系有機溶剤を挙げることができる。このよ
うな有機溶剤は常温で液体であり、揮発性で、スラリー
中においては界面活性剤の作用でミセルを形成し、常温
又は加熱下で気化して微細な気泡を形成する。炭素数５
〜８の炭化水素系有機溶剤としては、例えばペンタン、
ネオペンタン、ヘキサン、イソヘキサン、イソヘプタ
ン、ベンゼン、オクタン、トルエン等を挙げることがで
きる。発泡剤の配合量は、０．０５〜１０％、特に０．
５〜５％の範囲が好ましい。０．０５％より少ない配合
量では、気泡の発生が不十分になり、気孔率が高くなら
ない場合があり、一方、１０％より配合量を多くする
と、ミセルが大径化し、これに伴い成形体中に形成され
る気泡も大径化するため、得られる成形体及び焼結体の
強度が低下する場合がある。なお、発泡剤を使用する代
わりに、空気などの気体を激しく混合させる方法によっ
て、発泡性スラリーを調整することも可能である。

【００１８】界面活性剤は、発泡状態を安定化し、発泡
剤のミセルを形成する作用があり、アルキルベンゼンス
ルホン酸塩、α−オレフィンスルホン酸塩、アルキル硫
酸エステル塩、アルキルエーテル硫酸エステル塩、アル
カンスルホン酸塩等のアニオン系界面活性剤、ポリエチ
レングリコール誘導体、多価アルコール誘導体等の非イ
オン系界面活性剤等を例示することができる。界面活性
剤の配合量は、０．０５〜５％、特に０．５〜３％の範
囲が好ましい。０．０５％より配合量が少ないとミセル
の形成が不安定となり、微細な気泡を保つことが困難に
なる場合があり、一方、５％より多いとそれ以上の効果
が見られない場合がある。

【００１９】スラリー調製に用いられる液状媒体として
は、高温加熱により大気中に揮散でき、かつ少なくとも
前記発泡剤よりも低揮発性で高沸点の、常温で液状を呈
するものであれば特に限定されるものではないが、コス
ト面、安全性等の観点から通常は水が用いられる。

【００２０】本発明に係る発泡性スラリーには、以上の
成分以外に、可塑剤、気孔形成促進用可燃剤等を配合す
ることができる。可塑剤は、成形体に可塑性を付与する
ためのもので、エチレングリコール、ポリエチレングリ
コール、グリセリンなどの多価アルコール、鰯油、菜種
油、オリーブ油などの油脂、石油エーテル等のエーテル
類、フタル酸ジエチル、フタル酸ジＮブチル、フタル酸
ジエチルヘキシル、フタル酸ジオクチル、ソルビタンモ
ノオレート、ソルビタントリオレエート、ソルビタンパ
ルミテート、ソルビタンステアレートなどのエステル類
等を例示することができる。可塑剤の配合量は、０．１
〜１５％、特に２〜１０％の範囲が好ましい。配合量が
０．１％より少ないと、可塑作用が不十分になる場合が
あり、一方、１５％より多いと、成形体の強度が不十分
になる場合がある。

【００２１】また、気孔形成促進用可燃剤は、乾燥成形
体の焼成時に、消失させることによって、気孔の形成を
促進するためのものである。従って、粉末、繊維状など
の形状を保ち、焼成時に消失するものを選定することが
できる。具体的には、０．１〜２００μｍ程度の粉末状
のもの、長さが２００μｍ以下、好ましくは３０〜１２
０μｍ程度の繊維状のものがよい。材料としては、パル
プ、綿、糸くず、コーンスターチ、カルボキシメチルセ
ルローズ、非水溶性セルロース繊維、ポリビニルブチラ
ル樹脂、ポリビニル樹脂、アクリル樹脂、ポリエチレン
樹脂などを例示することができる。

【００２２】本発明に係る発泡性スラリーは、上記成分
を混合することによって得ることができる。この場合、
混合順序に制限はないが、混合中はできる限り発泡を制
限するために、発泡剤は最後に混合することが好まし
い。なお、スラリーが発泡するとスラリーの粘度が低下
して成型性が悪くなるが、発泡剤を添加してからスラリ
ーが発泡するまでの時間は、発泡剤の種類、添加量、及
び温度でコントロールが可能であり、これを適度にコン
トロールし、流動性があるうちに成形することができ
る。また、スラリーの粘度は、２０℃で、２００００ｃ
ｐｓ〜７００００ｃｐｓの範囲、特に、３００００〜５
５０００ｃｐｓの範囲が好ましい。２００００ｃｐｓよ
り粘度が低いと、乾燥時に発泡構造が崩壊する場合があ
り、一方、７００００ｃｐｓより粘度が高いと、粘性が
大きくなりすぎて成形が困難になる場合がある。

【００２３】次に、このように調製した発泡性スラリー
を板状に成形する。成形方法には、特に制限はないが、
ドクターブレード法が適している。このドクターブレー
ド装置を有する連続成形装置の構成の一例を図３に示
す。この装置は、第１ロール２０と駆動装置を備えた第
２ロール２１とに掛け渡されたベルトから成るキャリア
シート１０を有する。このシート１０の上に、発泡性ス
ラリーが塗布される。そして、第１ロール２０側から第
２ロール２１側へ、順に、スラリー溜３０、発泡ゾーン
４０、乾燥ゾーン５０が設けられている。

【００２４】スラリー溜３０は、第１ロール２０近傍の
キャリアシートの上面に接して四角箱状であり、このス
ラリー溜３０のキャリアシート進行方向側の壁は、キャ
リアシートと調整可能な間隙を持って離間するドクター
ブレード６０が設けられ、成形体１Ａの厚さは、このド
クターブレード６０とキャリアシート１０との間の間隙
で調整される。スラリー溜３０に調製した発泡性スラリ
ーＳを入れ、キャリアーシート１０を搬送させると、発
泡性スラリーＳは、ドクターブレード６０とキャリアシ
ート１０の間隙から押し出されて所定の厚さを持った板
状成形体１Ａに成形され、この板状成形体１Ａはキャリ
アシート１０に運ばれて次の発泡ゾーン４０に移動す
る。なお、スラリーを展開する前に、キャリアシート１
０の表面にウレタン塗料等の離型剤を塗布乾燥させて離
型剤塗膜を形成しておくことも可能である。

【００２５】また、ドクターブレード６０として、図４
に示すような、二枚刃のブレード６０Ａ，６０Ｂを用い
ることがより好ましい。これは、２枚の刃６０Ａ，６０
Ｂの間隙から大きい空気泡が除かれ、２枚目のブレード
６０Ｂとキャリアシート１０との間隙から押し出されて
くる板状成形体１Ａに大きな泡が入らないこと、発泡性
スラリーＳの液面の高低に拘わらず成形体１Ａの厚さを
均一にできるからである。この場合、キャリアシート１
０下流側の１枚目の第１ブレード６０Ａの刃先とキャリ
アシートとの間隙Ｇ１は、第２ブレード６０Ｂの刃先の
キャリアシートとの間隙Ｇ２より大きくすることがより
好ましい。また、第１ブレード６０Ａと第２ブレード６
０Ｂの隙間Ｄは、例えば５〜２０ｍｍ程度とすることが
より好ましい。更に、第２ブレード６０Ｂのキャリアシ
ート１０との間隙Ｇ２は、０．２〜２ｍｍの範囲が適当
である。

【００２６】発泡ゾーンは、成形体を乾燥させる前に十
分に発泡を完了させる工程である。成形直後に乾燥させ
ると、成形体表面が先に乾燥され、表皮が生じた状態に
なり、成形体内部の発泡や水分の蒸発が妨げられて、発
泡が不均一になる場合がある。このため、成形ゾーンと
乾燥ゾーンの間に、発泡ゾーンを設けることが好まし
い。

【００２７】発泡の条件は、発泡と同時に乾燥させる
と、成形体表面に亀裂が生じやすいので、発泡中はでき
る限り乾燥を防止するため、高湿度の雰囲気下で行うこ
とが好ましい。具体的には、例えばスラリー粘性が３５
０００ｃｐｓ以上の時、湿度は７０％以上、好ましくは
湿度は９０％以上である。湿度が７０％より低いと、成
形体内部で発泡が均一に進行しなかったり、乾燥時に成
形体表面に割れが入るおそれがある。発泡温度は、使用
する発泡剤によっても左右されるが、通常、１５〜６５
℃、特に２８〜４０℃の範囲が好ましい。発泡温度が１
５℃より低いと、発泡に例えば２時間以上かかる場合が
あり、６５℃を超えると成形体が発泡しすぎて成形体が
崩壊する場合がある。発泡時間は、通常１０〜４５分の
範囲である。

【００２８】発泡ゾーン４０において発泡した発泡成形
体１Ｂは、乾燥機が設けられた乾燥ゾーン５０に搬送さ
れ、ここで乾燥されることにより乾燥成形体１Ｃが得ら
れる。乾燥前の気泡は、水膜が存在することによって維
持されている。このとき、スラリーは気泡と気泡との界
面に凝集し、骨格構造（発泡体構造）を形成する。その
ままの状態で水膜が割れると骨格を形成しているスラリ
ーが流動し、骨格構造が崩壊してしまう。そのような崩
壊が起こらないように乾燥すれば、発泡体構造の成形体
を得ることができる。できる限り骨格構造の崩壊を生じ
させないように乾燥するためには、速やかに乾燥させる
ことが必要である。これには遠赤外線乾燥が適してい
る。また、できる限り骨格構造の崩壊を生じさせること
なく所望の発泡体構造を有する乾燥成形体を得る上で、
スラリー中の水分がほんの少し蒸発すると粘性が著しく
増大するようなスラリー組成としておくことが好まし
い。

【００２９】乾燥ゾーンの具体的な条件は、例えば遠赤
外線を用い、ヒーター温度１２０〜１８０℃、雰囲気温
度４０〜８０℃、乾燥時間２０〜１２０分の条件を採用
することができる。これにより、板状の乾燥成形体１Ｃ
を得ることができる。この乾燥成形体１Ｃの厚さは、発
泡により、通常、図４中Ｇ２の高さの３〜８倍の厚さに
なる。

【００３０】図３に示した製造装置では、乾燥成形体１
Ｃを乗せたキャリアシート１０を下側直角方向に折曲さ
せながら搬送させることで、乾燥成形体（グリーンシー
ト）１Ｃとキャリアシート１０とを分離している。続い
て乾燥成形体は、本発明に係る焼成装置を備えてなる焼
成工程に送られる。

【００３１】図１は本発明に係る連続焼成装置の構成を
模式的に示す図面である。この連続焼成装置は、第１ロ
ール７０と駆動装置を備えた第２ロール７１とに掛け渡
された耐熱金属ベルトからなるキャリアーシート１５を
有する。これら第１ロール７０と第２ロール７１との間
を搬送するキャリアシート１５がいわばベルトコンベヤ
ー（搬送手段）の働きをする。そして、第１ロール７０
側から第２ロール７１側へ、脱脂ゾーン８０と、焼結ゾ
ーン９０が設けられている。さらに、この焼成装置の第
２ロール７１の後方には、キャリアシート１５から解離
された焼結金属板１Ｅを圧延搬送するための圧延ロール
１００および焼結金属板を巻き取る巻取装置１０１が配
置してある。

【００３２】脱脂ゾーン８０は、キャリアシート１５の
上方に閉塞空間を形成する矩形のトンネル状炉体８８を
有しており、炉体の第１ロール７０側壁面には、キャリ
アシートの搬送入口８４が設けられ、一方第２ロール７
１側壁面には、搬送出口８５が設けられている。また、
焼結ゾーン９０も同じく、キャリアシート１５の上方に
閉塞空間を形成する矩形のトンネル状炉体９８を有して
おり、炉体の第１ロール７０側壁面には、キャリアシー
トの搬送入口９４が設けられ、一方第２ロール７１側壁
面には、搬送出口９５が設けられているが、搬送入口９
４より搬送出口９５の方が高い位置に配置されており、
傾斜炉とされている。そして、この炉体９０の内部は、
炉体の内壁上面部および側面部に一体的に接続された隔
壁９６Ａ，９６Ｂにより、搬送方向に沿って３つのブー
ス９１，９２，９３に区画されている。なお、隔壁９６
Ａ，９６Ｂの下端は、キャリアシート１５の搬送路より
も若干上方にて終っており、ブース間通路９７Ａ．９７
Ｂを形成している。なお本発明に係る焼成装置におい
て、焼結ゾーンはこの図１に示す例におけるように、３
つ以上のブースに区画されていることが好ましく、各ブ
ースの設定温度を順に高くしていくことにより、徐々に
成形体の焼結が進行するようにしている。

【００３３】本発明に係る焼成装置において、少なくと
も一区間において、キャリアシートが炉入口側から出口
側に向かって上昇する傾斜面を形成しているものであれ
ば良いが、好ましくは、この傾斜角度が搬送方向に沿っ
て順に大きくなることが好ましい。図１に示す焼成装置
では、焼結ゾーン９０の３つのブースのうち、搬送方向
後方の２つのブース９２，９３において、キャリアシー
ト１５が、水平面から所定の角度α，βだけ出口側に向
かって上昇する傾斜を有するものとされている（α＜
β）。もちろん、焼成装置のすべての区間において、キ
ャリアシートが傾斜面を形成してなる構成とすることは
可能であり、また傾斜面の傾斜角度がその全長にわたり
同じものとすることも、あるいはまたより曲線的に漸次
傾斜角度が変化するようなものとすることも可能であ
る。

【００３４】なお、キャリアシート１５を構成する耐熱
金属としては、焼結金属の種類にもよるが、例えば、ス
テンレス鋼、Ｎｉ基耐熱合金、モリブデン合金等が用い
られる。また、本発明に係る焼成装置において、搬送体
としては、図１に示すようなベルト方式のものに限定さ
れるものではなく、例えば、搬送体を一定の周速度で回
転する複数の搬送ローラ群によって構成することも可能
であり、またこのようなローラ方式とベルト方式を組合
せて構成することもできる。なお、ローラ方式において
は、成形体に対する各ローラの接線部が複数並列して存
在することにより支持面（仮想平面）を形成するもので
あるため、このローラ方式において、支持面を傾斜面と
するには、搬送方向上流側に位置する搬送ローラより下
流側に位置する搬送ローラを順次高い位置に配置すれば
よい。

【００３５】また、脱脂ブース、焼成ブースに配置され
る加熱源としては、特に限定されるものではなく、焼結
しようとする金属種等に応じて、例えば、ニクロム線ヒ
ータ、Ｍｏヒータ、カンタル線ヒータ、タングステンヒ
ータなどから適宜選択できる。

【００３６】このような焼成装置を用いて行なわれる金
属焼結体の焼成工程は、２段階の工程とすることが好ま
しい。第１段階は脱脂と呼ばれ、有機物（バインダー
等）を揮散させる工程であり、第２段階は、金属粉末を
焼結させる工程である。また、これらの工程は同一平面
上で連続的に行うことにより脱脂後の非常にもろい状態
時間を短くし、安定した品質の焼結体を得ることができ
る。

【００３７】脱脂工程は、例えば空気雰囲気下、窒素雰
囲気下、あるいは水素ガス（窒素ガスを含んでも良い）
などの還元ガス雰囲気下で、３００〜９００℃程度（多
孔質金属板を形成する場合には、７００〜９００°Ｃ）
の温度で１０〜６０分の時間焼成することができる。ま
た、焼結工程は、製造する金属の種類に応じて、アンモ
ニア分解ガス雰囲気、水素ガス（窒素ガスなどを含んで
も良い）のような還元性雰囲気下、あるいは真空中、さ
らには空気中の雰囲気、または窒素ガス雰囲気下で、８
００〜１４００℃程度の温度（多孔質金属を形成する場
合には１０００〜１３００°Ｃ）で２０〜１２０分間焼
成することが好ましい。

【００３８】焼結を行なうと、金属板は最大約２０％程
度収縮（Ｎｉ多孔質金属を１２００℃で焼成した場合）
するので、従来のベルト炉においては、数十センチ程度
の長さの多孔質焼結金属板しか得られない。本発明に係
る連続焼成装置においては、図１に示すように、焼結ゾ
ーン９０のキャリアシート１５を水平面から任意の角度
（α，β）だけ出口側を高くしている。焼結ゾーンは、
３ブース以上であることが好ましく、昇温速度は２〜２
０℃／ｍｉｎ、特に５〜１０℃／ｍｉｎが好ましい。キ
ャリアシート１５の傾斜角度は、搬送方向に沿って順に
大きくなるのが良い。図１に示すように、焼結ゾーンが
３つのブースである場合、傾斜角は、例えば、１°＜α
＜２０°、５°＜β＜３５°の範囲で設定するのが好ま
しい。なお、傾斜角は、多孔質焼結金属板の種類、肉
厚、気孔率、多孔質焼結金属板の表面状態とキャリアシ
ート１５に塗布されている滑剤の種類等により異なるの
で、適宜調整可能なものであることはもちろんである。

【００３９】キャリアシート１５には、乾燥成形体１Ｃ
の搬送に先立ち、滑剤として、グラファイト、シリコ
ン、窒化硼素（ボロンナイトライド）、ワックス等を液
体あるいは固体粉末状にして塗布しておくことが望まし
い。図３に示されるような成形装置において成形乾燥さ
れた成形体１Ｃが、図１に示されるような焼成装置へと
搬入され、キャリアシート１５に搬送されてまず脱脂ゾ
ーン８０へと運ばれて上記したような所定の条件におい
て処理される。次に、脱脂された脱脂体１Ｄは焼結ゾー
ン９０へと運ばれる。第１ブース９１、第２ブース９
２、第３ブース９３という順番に温度を高く設定してい
るため、搬送が進むにつれ焼結が進んでいく。このとき
生じる収縮量とキャリアシートを傾けて生じる滑り量を
一致させることにより、収縮割れを防止できるので、長
尺な多結晶焼結金属板１Ｅを得ることが可能である。

【００４０】さらに、焼結された金属板１Ｅは、必要に
応じて、スキンパス圧延などで厚さを変えても良い。こ
の目的のために配置される圧延ロール１００は、同時に
得られた焼結金属板１Ｅを巻取装置１０１に搬送する役
割も担っている。焼結金属体の最終収縮率をＳ、焼成装
置のキャリアシートの移動速度をＶ₁ とすれば、圧延ロ
ール３０の回転周速度Ｖ₂ は以下のようになる。

【００４１】Ｖ₂ ＝Ｖ₁ ×（１００−Ｓ）／１００かくして表面積の大きい、三次元網状骨格構造を有する
スポンジ状の多孔質焼結金属板を得ることができる。多
孔質焼結金属板は、図５に示すように、スラリーの調製
方法、発泡方法、乾燥方法、焼成方法等の違いにより、
例えば図５（Ａ）に示すような泡一層、（Ｂ）に示すよ
うな閉気孔構造、（Ｃ）に示すような表面が閉口した構
造、（Ｄ）に示すような表面が開口した構造など種々の
細孔構造とすることが可能である。

【００４２】多孔質焼結金属板は、三次元網状骨格が金
属粉末の焼結体であるので、骨格自体が多孔質である。
このため、表面積が非常に大きく、例えばＢＥＴ比表面
積が３００〜１５００ｃｍ² ／ｃｍ³ の範囲である。ま
た、発泡体の孔径が非常に小さく、１００μｍ未満の孔
径を有するものを容易に得ることができ、具体的には、
平均孔径が６０〜６００μｍの範囲のもので、気孔率が
９０〜９８容量％のものを製造することができる。

【００４３】このようにして得られる多孔質焼結金属板
は、上記特徴を有するため、例えばアルカリ二次電池の
電極の活物質保持材、水電解電極、石油暖房機器の灯油
噴霧化部材、磁気シールドパッキン、爆薬を使用するエ
アクッションの気体膨張緩衝材、吸音材、浄化機の水電
解フィルター、空気浄化機の静電フィルター、エンジン
排ガスのオイルミストフィルター、石油ストーブなどの
燃焼機器の脱臭触媒、高温排気集塵フィルター、アルミ
ニウムを気孔中に高圧充填した複合材（ＣＲＭ）の基
材、工業用触媒、坦体等の有用な用途を有する。

【００４４】なお、本発明は、上述した実施の形態に限
定されず、本発明の範囲内で種々に改変することができ
る。たとえば上述した実施の形態では、本発明に係る焼
成方法を、多孔質焼結金属板の製造に適用したが、多孔
質焼結金属板以外にも、緻密な金属板ないし金属箔の連
続ストリップの製造に用いることも可能である。さら
に、このような板状ないし箔状のものに限られず、棒状
ないし管状などといった長さ方向における任意位置の断
面形状が概略同じものであるような長尺な焼結体の製造
にも適用することが可能である。さらに、焼結金属のみ
ならず、長尺なセラミックス焼結体の製造の製造にも適
用可能である。なお、焼成に先立ち、原料粉末をこのよ
うな所望形状に賦形する成形法としても、上記したよう
なドクターブレード法に限られるものでなく、押出法、
コーティング法等の各種公知の成形方法を用いることが
できる。

【００４５】また上述した実施の形態では、本発明に係
る焼成装置が、脱脂ゾーンと焼成ゾーンとを別々の炉体
として有するものとしたが、これらの内部雰囲気を同じ
ものとできる場合には１つの炉体において隔壁等により
区画して設けることも可能である。また上記した実施の
形態では、焼成ゾーンを１つの炉体により構成し、この
内部を３つのブースに区画したものとしたが、各ブース
を別個の炉体により構成することも可能である。さら
に、脱脂ゾーンを有しない焼成装置とすることもでき
る。

【００４６】

【実施例】以下、具体的に本発明の実施例について説明
する。実施例１〜９および比較例１〜５金属粉末、バインダー（メチルセルロース）、界面活性
剤、可塑剤、水を混合し、スラリー状にした。さらに気
孔率を制御するために、揮発性物質（ヘキサン）を添加
した。ドクターブレード成形法により、長尺な薄板状の
成形体を作成した。表１に各組成における金属粉末の種
類および粒径と、得られた成形体の気孔率および肉厚を
示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】得られた成形体を図１に示すような構成を
有する焼成装置に搬送した。なお、焼成する金属種類に
応じて、使用する最高温度、キャリアシートのベルト材
質、ヒータ種類は表２に示すようなものとした。

【００４９】

【表２】

【００５０】そして、図１に示す焼成装置を表３に示す
条件にて操作し、成形体を焼結した。得られた焼結体の
目視による評価結果を表４に示す。

【００５１】

【表３】

【００５２】

【表４】

【００５３】表４に示される結果に示されるように、焼
結ゾーンを傾斜させた本発明の実施例において得られた
金属板は、割れの発生が無く、切断することも無かっ
た。つまり本発明による方法によって、収縮を伴なう金
属板を連続する長尺なものとして永続的に焼結できるこ
とがわかる。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、粉
末冶金法などにおいて、連続する長尺な焼結体を、容易
にかつ確実に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の実施の形態である連続焼結装置
を示す断面図である。

【図２】図２は多孔質焼結金属板の製造工程を示すフロ
ーチャートである。

【図３】図３は多孔質焼結金属板の成形装置を示す断面
図である。

【図４】図４は２枚刃のドクターブレードを示す要部断
面図である。

【図５】図５は本発明の製造装置により得られた多孔質
焼結金属の発泡構造の例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１Ｃ乾燥成形体１Ｄ脱脂体１Ｅ焼結体１５キャリアシート（搬送手段）８０脱脂ゾーン９０焼結ゾーン９１，９２，９３焼結ゾーンの各ブース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B22F 3/10 K B22F 7/04 D

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】所定断面形状を有する連続する長尺な成形
体を、トンネル状焼成炉内を連続的に移動させながら焼
成して長尺な焼結体を得る方法であって、前記焼成炉内
の少なくとも一区間において、前記成形体を、炉入口側
から出口側に向かって上昇する傾斜面によって支持しな
がら移動させることを特徴とする長尺な成形体の連続焼
成方法。
【請求項２】前記焼結体が焼結金属板である請求項１に
記載の連続焼成方法。
【請求項３】トンネル状炉体内を入口側より出口側に向
って連続的に移動する搬送体を備えてなる連続焼成装置
であって、前記炉体内の少なくとも一区間において搬送
体が、入口側から出口側に向かって上昇する傾斜面を形
成していることを特徴とする連続焼成装置。
【請求項４】前記搬送体が、連続ベルト式搬送手段であ
る請求項１に記載の焼成装置。