JP3944952B2

JP3944952B2 - グリーンシート成形金型

Info

Publication number: JP3944952B2
Application number: JP15774097A
Authority: JP
Inventors: 泰庸藤田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1997-05-30
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2017-05-30
Also published as: JPH10329118A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は粉流体（キャピラリ）のグリーンシートを成形する金型、特にセラミックグリーンシートを押し出し成形するのに適したグリーンシート成形金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、セラミック部品を製造する際にセラミックグリーンシートが用いられる。薄肉なセラミックグリーンシートを作製する場合には、セラミック原料粉末とバインダ溶液とを互いに混合することによってセラミックスラリを得た後、ドクターブレード法やリバースロールコータと呼ばれる転写式シート成形機などを用いてセラミックスラリをシート成形し、セラミックグリーンシートを得るのが通例である。一方、１ｍｍ以上の比較的厚肉なグリーンシートを作製するには、バインダ量を少なくして粉流体（キャピラリ）とし、成形金型で押し出し成形するのが一般的である。なお、キャピラリとはスラリとは異なりバインダ量が少なく、保形性を持つものを言う。
【０００３】
図１は一般的なセラミックグリーンシート成形金型１を示し、始端側にテーパ状の導入部２、中間部にストレート部３と厚み方向の絞り部４、終端側に成形口部５がそれぞれ設けられている。ストレート部３から成形口部５までは、その幅寸法は一定している。金型１に押し込まれたセラミック粉流体は、導入部２で厚さ方向に絞られる。この時点で、幅方向は成形シートの寸法となる。この後、成形完了までは厚さ方向のみ寸法が変化し、成形口部５からグリーンシートが押し出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような成形金型１を用いて成形する際、粉流体の流れが定常状態であっても、側壁との摩擦によって中央部と側端部の流速に差が生じるため、成形口部５から押し出されたグリーンシートは中央部が厚肉で、側縁部が薄肉となるという問題がある。そのため、ストレート部３の中央部に抵抗板６を配置し、中央部の流速を抑えることで速度差を軽減し、グリーンシートの厚みの均一化を図っている。
【０００５】
しかしながら、上記のような抵抗板６を入れても厚みのバラツキを根本的に解決できず、しかも抵抗板６の僅かな動きでグリーンシートの肉厚分布が大きく変化するため、その挿入深さを調整する労力と熟練が必要であるという問題があった。また、抵抗板６によって粉流体の流れが乱れるため、成形されたグリーンシートに密度のバラツキが出るという不具合もあった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、金型内部を流れる粉流体の中央部と側端部との流速の差を小さくし、成形シートの肉厚分布のバラツキと密度バラツキを小さくできるグリーンシート成形金型を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、粉流体のグリーンシートを押し出し成形する金型において、粉流体が通過する厚みの一定な成形部を形成し、この成形部の両側壁に、先方に向かって内側に傾斜または湾曲した幅方向の絞り部を形成したものである。
【０００８】
一定の厚みを有する成形部の中を流れた粉流体は、成形部の側壁部の摩擦によって中央部の流れが速く、両側端部の流れが遅くなる。しかし、成形部の両側壁に先方にむかって内側に傾斜または湾曲した幅方向の絞り部を形成してあるので、両側端部付近を流れる粉流体の圧力が高くなり、流速が増す。そのため、中央部と両側端部の流速の差が小さくなり、成形シートの肉厚分布のバラツキも少なくなる。また、抵抗板を挿入する場合のように通路に妨害物が存在しないので、粉流体の流れの乱れが少なく、密度バラツキを少なくできる。
なお、上記成形部は、成形金型の中間部に設けてもよいし、グリーンシートを押し出す成形口部に設けてもよい。
【０００９】
成形に用いる粉流体の種類を変更した場合には、その粘度も変化するので、成形部を流れる粉流体の速度分布も変化する。そこで、上記絞り部を幅方向に移動または揺動可能とし、この絞り部を駆動手段によって移動または揺動させるのが望ましい。この場合には、成形部の側壁の角度あるいは間隔を変更することで、一種類の金型で複数種類の粉流体の成形に用いることができる。
【００１０】
さらに、押し出されたグリーンシートの厚み分布を測定する肉厚測定センサを設け、この測定センサによって測定されたグリーンシートの厚み分布に応じて駆動手段を作動させ、上記絞り部の間隔または角度を制御するのが望ましい。この場合には、絞り部の可動を自動化でき、肉厚測定センサと連動させることで、成形中の肉厚分布を自動的に補正できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図２は本発明にかかるグリーンシート成形金型の一例を示す。この金型１０は、始端側にテーパ状の導入部１１、中間部に成形部１２、厚み方向の絞り部１３、終端側に成形口部１４がそれぞれ設けられている。成形部１２以外の構成は、従来の成形金型（図１参照）と同様であるので、説明を省略する。
【００１２】
上記成形部１２は図３に示すように略筒形に形成されており、その上下壁１２ａは互いに平行に形成され、両側壁には先方にむかって内側に傾斜した幅方向の絞り部１２ｂが形成されている。この実施例では、成形部１２の上下壁１２ａの間隔Ｄ＝６ｍｍ、成形部１２の前後長さＬ＝６５ｍｍ、絞り部１２ｂの傾斜角度θ＝５°、先端側の開口幅Ｗ＝１３５ｍｍに設定されている。
【００１３】
次に、本発明にかかる金型と従来の金型とを用いて成形したグリーンシートの肉厚バラツキの測定結果を示す。なお、ここでは次表のような粘度（単位：ｐｏｉｓｅ）を有する粉流体を使用した。
【００１４】
【表１】

【００１５】
表２は、上記の粘度を有する粉流体を従来の金型および本発明にかかる金型を用いて成形したグリーンシートの肉厚バラツキを示す。なお、従来のグリーンシートは平均肉厚＝１．５ｍｍ，幅寸法＝１３５ｍｍ、本発明のグリーンシートは平均肉厚＝１．８ｍｍ，幅寸法＝１３５ｍｍに成形した。
【００１６】
【表２】

表２から明らかなように、本発明では従来に比べてグリーンシートの肉厚バラツキが約半分に低下したことが分かる。
【００１７】
図４〜図７は本発明にかかる金型の第２〜第５実施例を示す。
図４は成形部２０の両側壁に凸曲面よりなる絞り部２１を形成したもの、図５は成形部２２の両側壁に複数の傾斜面によって全体として凸曲面よりなる絞り部２３を形成したもの、図６は成形部２４の両側壁に凹曲面よりなる絞り部２５を形成したもの、図７は成形部２６の両側壁に複数の傾斜面によって全体として凹曲面よりなる絞り部２７を形成したものである。いずれの場合も、図３の実施例と同様な作用効果を有する。
【００１８】
図８は本発明にかかる金型の第６実施例を示す。
この実施例は、成形部３０の絞り部３１を軸３２を支点として幅方向に揺動可能に設け、これら絞り部３１をアクチュエータ３３によって揺動させるように構成したものである。成形口部の出口側には幅方向に複数の肉厚測定センサ３４が設けられており、これらセンサ３４で検出されたグリーンシートの厚みデータはコンピュータ３５へ送られる。コンピュータ３５は予め設定された目標値と測定された厚みデータとを比較演算し、駆動信号をドライバ３６を介して各アクチュエータ３３に送り、グリーンシートの肉厚バラツキが少なくなる方へ絞り部３１を揺動させる。
この実施例の場合には、絞り部３１を粉流体の性質に応じた最適な角度に設定でき、肉厚バラツキを自動的に補正できるという特徴がある。
【００１９】
図９は本発明にかかる金型の第７実施例を示す。
この実施例は、図８の実施例の変形例であり、成形部４０の両絞り部４１をガイド面４２によって左右方向にスライド自在に設け、絞り部４１をアクチュエータ４３によってスライド駆動させるように構成したものである。なお、成形口部の出口側に設けられる肉厚測定センサ，コンピュータ，ドライバなどの構成は図８と同様であるため、省略する。
この実施例の場合も、絞り部４１の間隔を粉流体の性質に応じた最適な距離に設定でき、グリーンシートの肉厚バラツキを自動的に補正できる。
【００２０】
なお、上記実施例では、厚み方向の絞り部より上流側の成形部に幅方向の絞り部を設けた例を示したが、これに限るものではなく、厚み方向の絞り部より下流側の成形口部に幅方向の絞り部を設けてもよい。
また、成形部が可動式の絞り部を有する場合、コンピュータとアクチュエータとを用いて自動制御する場合に限らず、手動で調整してもよいことは勿論である。
さらに、絞り部を駆動する駆動手段としては、図８のような電気信号によって作動されるアクチュエータに限らず、空圧シリンダや油圧シリンダを用いることも可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、粉流体が通過する厚みの一定な成形部の両側壁に、先方に向かって内側に傾斜または湾曲した幅方向の絞り部を形成したので、粉流体の中央部と側端部との流速の差を小さくでき、成形シートの肉厚分布のバラツキを小さくできる。しかも、抵抗板のように粉流体の流れを乱さないので、グリーンシートの密度バラツキを小さくできる。
さらに、絞り部の移動量に対する厚みの変化が、抵抗板で制御する場合に比べて小さいので、制御が簡単であるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のグリーンシート成形金型の一例の斜視図である。
【図２】本発明にかかるグリーンシート成形金型の一例の斜視図である。
【図３】図２の成形金型の成形部の斜視図である。
【図４】成形部の第２実施例の斜視図である。
【図５】成形部の第３実施例の斜視図である。
【図６】成形部の第４実施例の斜視図である。
【図７】成形部の第５実施例の斜視図である。
【図８】本発明にかかる成形金型の第６実施例の構成図である。
【図９】本発明にかかる成形金型の第７実施例の構成図である。
【符号の説明】
１０成形金型
１２成形部
１２ｂ絞り部

Claims

粉流体のグリーンシートを押し出し成形する金型において、
粉流体が通過する厚みの一定な成形部を形成し、この成形部の両側壁に、先方に向かって内側に傾斜または湾曲した幅方向の絞り部を形成したことを特徴とするグリーンシート成形金型。
上記絞り部は幅方向に移動または揺動可能に設けられ、この絞り部を移動または揺動させる駆動手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のグリーンシート成形金型。
押し出されたグリーンシートの厚み分布を測定する肉厚測定センサを設け、この測定センサによって測定されたグリーンシートの厚み分布に応じて駆動手段を作動させ、上記絞り部の間隔または角度を制御することを特徴とする請求項２に記載のグリーンシート成形金型。