JPH03121812A - セラミックス管の加圧成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業−にの利用分野］ 本発明は、セラミックス管の加圧成形方法に係り、さら
に詳しくはセラミックス管、特にナトリウム−硫黄電池
用ベータアルミナ管成形体を乾式にて静水圧加圧成形す
るに適した、原料粉体な成形型内に均一かつ緻密に充填
するようにしたセラミックス管の加圧成形方法に関する
。

［従来の技術］ 従来、例えばセラミックス管を用いる一例としてのナト
リウム−硫黄電池は、一方に陰極活物質である溶融金属
ナトリウム、他方には陽極活物質である溶融硫黄を配し
、両者をナトリウムイオンに対して選択的な透過性を有
するセラミックス管であるベータアルミナ固体電解質て
隔離し、３００〜３５０°Ｃて作動させる高温二次電池
である。

このようなセラミックス管を用いたナトリウム−硫黄電
池の構成は、例えば第４図に示すように、陽極活物質で
ある溶融硫黄Ｓを含浸したカーボンフェルト等の陽極用
導電材１を収容する円筒状の陽極容器２と、該陽極容器
２の上端部と例えばアルファアルミナ製の絶縁体リング
３を介して連結され、且つ溶融金属ナトリウムＮａを貯
留する陰極容器４と、前記絶縁体リング３の内周部に接
合され、且つセラミックス管であってナトリウムイオン
Ｎａ”を選択的に透過させる機能を有する有底円筒状の
ベータアルミナ管５とからなっている。また、前記陰極
容器４の上蓋６の中央部には、陰極容器４を通して下方
向にベータアルミナ管５の底部付近まて延びた陰極管７
か貫通支持されている。

以上のような構成を有するナトリウム−硫黄電池におい
て、放電時には溶融金属ナトリウムは電子を放出してナ
トリウムイオンとなり、これがセラミックス管であるベ
ータアルミナ固体電解質管中を透過して陽極側に移動し
、陽極の硫黄と外部回路を通ってきた電子と反応して多
硫化ナトリウムを生成し、２ｖ程度の電圧を発生する。

充電時には放電とは逆にナトリウム及び硫黄の生成反応
が起こる。

このようにナトリウム−硫黄電池の性能は、セラミック
ス管であるベータアルミナ固体電解質管中におけるナト
リウムイオンの透過能、いわゆるイオン伝導性（電気伝
導度）に依存するものである。

従来、このようなセラミックス管としてのベータアルミ
ナ管の製造方法の一つとして、原料粉末を混合・粉砕し
た後スラリー状とし、スプレードライヤー等を用いて造
粒後、乾式にて静水圧加圧成形（ＣＩＰ）によって成形
体を形成し、次いて焼成する方法が採用されているか、
」−記静水圧加圧成形における成形型へのセラミックス
粉体の充填を、従来においては、成形に必要な所定量の
粉体を秤量した後、これを漏斗を用いて成形型内に自然
充填することにより行なっていた。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、このようなセラミックス粉体の成形型中
への自然充填方法ては、成形型内へセラミックス粉体か
均一かつ緻密に充填されないため、成形体の焼成時に密
度不均一により反りか発生したり、成形体の嵩密度が低
いため、焼結体構造中に大きな気孔か点在し、強度か低
下するという問題かあった。また、成形体表面に脈流に
よる荒れやうねりが発生し、品質の良い製品が得られな
いという問題があった。

［課題を解決するための手段］ そこで、本発明者は、成形用粉体を成形型内に均一かつ
緻密に充填するため、鋭意検討を行なった結果、本発明
に到達したものである。

即ち、本発明によれば、セラミックス管の加圧成形型内
にセラミックス成形用粉体を充填し、次いでこれを加圧
成形する方法において、成形用粉体を周方向に散布しつ
つ成形型内に供給するとともに成形金型を振動させてセ
ラミックス成形用粉体な成形型内に充填することを特徴
とするセラミックス管の加圧成形方法、か提供される。

［作用コ 本発明に係るセラミックス管の成形方法においては、 ■セラミックス成形用粉体をロータ等を用いて周方向に
散布しながら成形型内に供給すること、および ■成形金型（マンドレル）を振動させて充填すること、 か重要である。

■の手段により、セラミックス成形用粉体は成形型内に
偏りなく均一に充填され、一方、■の手段により、セラ
ミックス成形用粉体は成形型内に緻密に充填される。

従って、このように充填された後、乾式静水圧加圧成形
して得られる成形体は、充填密度差が小さくて嵩密度が
高く、焼成して得られる焼結体中の気孔サイズが小さく
均一となり、強度のバラツキが少なく、かつ強度増大に
よって信頼性の高い製品を得ることができる。

［実施例］ 以下、本発明を図示の実施例に基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られるものではない
。

第１図は本発明の成形方法における粉体充填を示す断面
説明図である。

１１はマンドレル（成形金型）であって治具１２により
固定されており、この治具１２の下部には振動子１４が
取付けられている。マンドレル１１の周りには所定のク
リアランス（間隙）１６を設けてゴム型１３が配置され
ている。マンドレル１１の上方にはセラミックスの成形
用粉体１７の供給用漏斗１５が設置され、この漏斗１５
より成形用粉体１７かゴム型１３とマンドレル１１との
間のクリアランス１６中に供給、投入される。

漏斗１５には、例えば、第２図に示すように、漏斗１５
から落下する成形用粉体をマンドレル１１の周囲に均一
に分散、散布するための回転円盤１８が取付けられてい
る。ここで、１９は回転軸、２０はモーターである。ま
た、漏斗１５の他の例として、第３図に示すように、成
形用粉体１７か回転軸１９の内部を通って回転ノズル２
１から排出され、マンドレル１１の周囲に均一に分散、
散布されるような構造としてもよい。

以ｌ二において、漏斗１５内に供給された成形用粉体１
７は、回転円盤１Ｂ、、Ｉｍに落下し、遠心力によって
マンドレル１１の周囲に均一分散され、クリアランス（
成形型内）１６に投入される。同時に、マンドレル１１
の固定治具１２下部に取り付けた振動子１４を作動させ
て、マンドレル１１に所定の振動を付与する。

このように、セラミックスの成形用粉体１７は成形型内
に均一に供給されると同時に、マンドレル１１に振動か
与えられるのて充填か緻密なものとなる。

振動子１４に付与する振動の種類としては、例えば、周
波数か８０〜１００Ｈｚ、振幅か１０〜２０ｇｍの範囲
の低周波振動やエアーバイブレータ−による振動等があ
る。

低周波振動の周波数としては特に限定されるものではな
いか、超音波領域程度以上の周波数（振動数）になると
、成形型にガタが発生ずる等の悪影響かあり、また周波
数が小さずぎると振幅が大きくなり、均一成形か困難と
なることから、８０〜１００Ｈｚの範囲の周波数か好ま
しい。

また、エアーバイブレータ−による振動の場合、エアー
圧か１〜２　ｋｇ／ｃｍ２で１０００〜２０００打数／
分が好ましい。

一方、漏斗１５に取り付けた回転円盤１８の回転数も特
に限定はないが、１００〜２００回転／分程度で使用さ
れる。

［発明の効果］ 以上説明したように、セラミックス管の加圧成形方法に
よれば、セラミックスの成形用粉体を周方向に均一に散
布しつつ成形型内に供給するとともに成形金型を振動さ
せて充填しているため、成形用粉体は成形型内に偏りな
く均一に、かつ緻密に充填され、その結果、得られるセ
ラミックス成形体は嵩密度が高く、また得られる焼結体
もその中の気孔か小さく均一となり、強度のバラツキか
少なく、かつ強度増大によって信頼性の高い製品か得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の成形方法における粉体充填を示す断面
説明図、第２図〜第３図はそれぞれ成形用粉体の供給用
漏斗の異なる具体例の構造を示す断面説明図、第４図は
セラミックス管の一使用例であるナトリウム−硫黄電池
の断面構成図である。 １１・・・マンドレル（成形金型）、１２・・・治具、
１４・・・振動子、１５・・・漏斗、１６・・・クリア
ランス（間隙）、１７・・・成形用粉体、１８・・・回
転円盤、１９・・・回転軸、２０・・・モーター、２１
・・・回転ノズル。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）セラミックス管の加圧成形型内にセラミックス成
   形用粉体を充填し、次いでこれを加圧成形する方法にお
   いて、セラミックス成形用粉体を周方向に散布しつつ成
   形型内に供給するとともに成形金型を振動させてセラミ
   ックス成形用粉体を成形型内に充填することを特徴とす
   るセラミックス管の加圧成形方法。