JPH0320441B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、金属あるいはセラミツクスの微粒子
とバインダからなる焼結用グリーン体（green
body）から、その内部の空〓中でバインダ系の
膨潤を起こさせずにバインダを急速に除去すると
ともに、バインダ除去の間に熱分解または他の理
由で生じた炭素を殆ど完全に除去するためのバイ
ンダ除去装置に関する。該装置はその内部に適切
な雰囲気流路を形成する手段を含む。

［従来の技術］ 金属及び／又はセラミツクスの微粒子材料から
焼結体を作る技法はよく知られており、例えば、
ストリブンス（Strivens）の米国特許第2939199
号、カーリー（Curry）の米国特許第4011291号、
ウイーチ（Wiech）の米国特許第4404166号、ウ
イーチの欧州特許出願第81100209.6号（1981年７
月22日公開）、ウイーチの米国特許出願第829306
号（1986年２月14日出願）等に記載されている。
上記の特許や特許出願に開示されている方法にお
いては焼結前にグリーン体からバインダを除去す
ることが要件であり、バインダ除去装置の負荷能
力に比較して被処理物の量が少ない場合には、バ
インダ除去の速度に差異はあるものの、バインダ
除去とその後の焼結は大きな問題を起こさずに達
成される。

［発明が解決しようとする問題点］ 然し、上記ウイーチの米国特許出願に記載のご
とく、大量のグリーン体の脱バインダ処理におい
ては、グリーン体の内部のみならずその表面にも
炭素の付着及び蓄積が起こることが判明した。前
記ウイーチの米国特許出願によれば、従来のバイ
ンダ除去装置を使用する際に、装置内に水を供給
することにより、この問題は最小限に抑えられバ
インダ除去の速度も早くなる。然し、詳細に検討
すると、バインダ除去装置内において循環する雰
囲気の流路から離れた個所に置かれたグリーン体
は、流動する雰囲気の通路に置かれたものと比較
すると、炭素の減少度やバインダ除去速度の向上
度がかなり低いことが判明した。これは収率ある
いは生産性の面で好ましくない。従つて、不都合
な問題を派生することなく生産性を改善できるバ
インダ除去装置、方法の開発が待望されている。

［問題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記の従来の問題は最小限に
抑えられ、本発明が提供するバインダ除去装置
（雰囲気流路を含む）を用いれば装置内の殆ど全
ての個所にあるグリーン体からバインダが急速に
除去され、装置容量単位当りの生産性がこれまで
に提案された除去装置で得られるよりも遥かに高
くなる。

要約すると、本発明のバインダ除去装置は複数
のグリーン体を置くための数段の棚板付きのオー
ブン状の装置で、各棚板の両端部に通気孔を設け
て棚板とその上に置かれたグリーン体の周囲を雰
囲気が乱流となつて高速で流れるようにしてあ
る。必要に応じて例えば空気の如き外部雰囲気が
開閉可能な開口部から装置内に導入され、内部の
循環する雰囲気と混合する。混合雰囲気は容器内
の水面及び滝状に落下する水の表面に沿つて流
れ、その結果水蒸気で殆ど飽和される。

［作用］ 水で飽和された雰囲気は、ブロワーによつて高
速の乱流になるとともにヒーターを通つて加熱さ
れ、棚板の間を水平方向に横切つて流れてグリー
ン体と充分に接触してバインダを吸収した後に棚
板から離れ、必要に応じて更に外気を取り込み再
び水槽と水落下装置上を循環する。

水落下装置に付属の上部水槽には外部水源から
水が流れ込む。その水温はバインダの各成分の沸
点より低く、また、バインダの分解による生成物
の一部あるいは全ての点よりも低いことが好まし
い。上部水槽の側壁の一面が低く作られており、
溢れた水がそこを越えてそれに繋がる傾斜面に沿
つて下部水槽に落下する。循環雰囲気は両水槽内
の水面と傾斜面に沿つて流れて落下中の水の殆ど
全量を蒸発させる。水槽内の水温は、気化したバ
インダ及びその分解物の一部あるいは全てを水中
に凝縮させるに充分な低温であり、凝縮物は必然
的に下部水槽の底に溜まる。これらの凝縮物は、
液相あるいは固相のまま、外部に設けられたブロ
ワーの作用で幾分かの水及び雰囲気とともに下部
水槽からバインダ除去装置の外部にある密封型容
器へ移動する。外部ブロワーは外部容器内の気圧
を低めて、バインダ除去装置内から若干の水と雰
囲気とともに液化したバインダを吸引する。バイ
ンダ除去装置のオーブン部は金属製ハウジングに
収納されており、例えば1260℃程度の耐熱性セラ
ミツクス繊維製断熱材「カオウール（Kawool）」
をハウジングとオーブン部の間に充填してある。

以上説明した装置内では水分で飽和された循環
雰囲気が作り出され、それが高速で流れて装置内
の殆ど全てのグリーン体の周囲を均等に通過す
る。その結果、装置内の全グリーン体について均
等で高度のバインダ除去が達成され、更に、バイ
ンダの熱分解或いは別の原因で生じる炭素と水の
間の高度な化学反応が全グリーン体について進行
する。

［実施例］ 図面は本発明によるバインダ除去装置の一実施
例を略図的に示したものである。装置の鋼製ハウ
ジング１とその内部のオーブン５の間のスペース
には断熱材３を詰めてある。断熱材はオーブン内
の温度に耐えるものであれば特に性質を問わな
い。好ましい断熱材は「カオウール（Kawool）」
の名称で市販されているセラミツクス繊維断熱材
で、約1260℃までの温度に耐える。オーブン５の
鋼板製外面９にオーブン内に通じる開閉口７が設
けられている。オーブン５と装置全体の形状は箱
型が好ましいが、それが絶対条件ではなく、例え
ば球形や卵形でもよい。

オーブン５の内部にある棚板支持枠１３に複数
の棚板１１を上下方向に間隔をあけて取り付けて
ある。支持枠１３には棚板の両端部にあたるとこ
ろに雰囲気通気孔１５を開けてあり、オーブン内
を循環する雰囲気は棚板支持枠１３の一端から他
端に向つて棚板とほぼ並行に流れる。従つて雰囲
気流が棚板上に置かれたグリーン体を包み込んで
グリーン体からバインダを除去する。ヒーター１
７がオーブン内に設けられ、その位置は雰囲気の
流通路上にあつて雰囲気流が棚板支持枠１３内部
に流入する直前の個所が望ましい。オーブン５内
にブロワー１９が設置されており、水分で飽和さ
れた雰囲気をヒーター１７に向かつて流動させる
とともに、オーブン内に雰囲気を流通させ、その
流速を高めて棚板上のグリーン体上を通過する際
に乱流となるようにしている。

装置のハウジング１の外部に水源２１を用意
し、弁２３を経由してオーブン内底部で雰囲気の
流れが直接当たる位置に設けられた上部水槽２５
へ水を供給する。その水は、後述のように、その
中でバインダ及びバインダ熱分解の反応生成物の
凝縮を起こすに充分な低温である。

上部水槽２５は、その低側壁面３７（雰囲気の
流れに関して上流側の壁面）から水が流れ出るよ
うに作られており、溢れ出た水が水槽壁面から延
びる傾斜面２７を伝つて流れ落ち、それに繋がる
下部水槽２９に流入するよう工夫されている。傾
斜面２７も下部水槽２９も雰囲気の流通路上に位
置して、通過する雰囲気を水分で飽和するか、少
なくとも湿りを与える。上下の水槽２５，２９内
と傾斜面２７の水に接触する雰囲気は、通常揮発
したバインダ及びバインダの熱分解反応生成物を
含んでおり、それらの揮発物は、適当な条件下、
水中で凝縮して液相又は固相として水と共に流れ
て下部水槽２９の底に徐々に溜まる。

下部水槽２９の底部に取付けた排出管３１によ
つて、外部容器３３へ液相や固相のバインダ及び
反応生成物を排出する。また、オーブン内の雰囲
気や水分も幾分かは排出管３１を通つて外部容器
３３に流れ出す。ブロワー３５がこの容器３３に
付属し、容器内圧を下げて排出管内を流れる前記
物質を容器３３内に吸引する。従つてこの外部容
器３３はグリーン体から抽出したバインダ及びバ
インダの熱分解による反応生成物を溜める容器と
なる。排出管３１を経由して容器３３に流入する
揮発性物質はブロワーにより外界に排出される。
排出管３１を通つて流出する微粒子物は殆ど全量
が容器内の水中に留まる。

実際の作業では、先行技術文献に開示されてい
るタイプのグリーン体を上記のように棚板１１の
上に置き、予め定めた温度プロフアイルに従つて
ヒーター１７を働かせ、ブロワー１９を運転して
雰囲気をヒーター１７を経由して棚板１１に沿つ
て流動させる。流動する雰囲気はグリーン体の周
囲を高速の乱流となつて流れ、グリーン体表面で
液化しているバインダ及びバインダの熱分解生成
物を除去する。棚板部分を流通した雰囲気は、排
出管３１を通つて流出する際の損失を補うため空
気取入口７から空気を取込む。その後雰囲気の流
れは上下の水槽２５，２９と傾斜面２７から水を
吸収する。その際、水温で凝縮する揮発性物質は
水のある個所で凝縮して水中に移行する。吸湿し
た空気は円形に近い循環通路を流れ続け、一周毎
に水分を吸収して次第に高湿度になり、遂には殆
ど飽和した状態に達する。微粒子、凝縮した揮発
物、水及び空気も排出管３１を通つて外部容器３
３へと流れるのでオーブン５からバインダ及びそ
の反応生成物が速やかに且つ連続的に除去され
る。上述の如く微粒子物は全て外部容器３３内の
水の中に留まる。

オーブン内に空気以外の雰囲気が要求される場
合には、空気入口７を閉鎖し、代りに適当な雰囲
気供給装置を取付ければよい。例えば、不活性雰
囲気が必要な場合は空気取入口７に代えて弁付き
のアルゴン・タンクを装置外に設置すればよい。
還元雰囲気を望む場合にはアルゴン・タンクと弁
に水素タンクと弁を補えばよい。

以上の説明によつて理解されるように、本発明
によればバインダ除去装置内で雰囲気を強制的に
高速乱流化し、それをグリーン体の表面に接触さ
せ、しかも処理されるグリーン体の全てに殆ど均
等に雰囲気を接触させるので、従来の装置、方法
による場合と比較すると製品の均質性及び生産性
が著しく向上する。

【図面の簡単な説明】

図は、本発明によるバインダ除去装置の一実施
例の概略図である。 １はハウジング、３は断熱材、５はオーブン、
７は空気取入口、１１は棚板、１３は棚板支持
枠、１７はヒーター、１９はブロワー、２５は上
部水槽、２７は傾斜面、２９は下部水槽、３１は
排出管、３３は外部容器、３５はブロワーを示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内部に所望の雰囲気を保持するハウジング内
   に前記雰囲気を加熱する手段を設けるとともにハ
   ウジング内を循環するように連続した一定の雰囲
   気流通路を形成し、前記雰囲気流通路中に前記雰
   囲気に水を供給する給水手段及び焼結可能な粒子
   状材料とバインダから成るグリーン体の支持手段
   を設け、更に、前記雰囲気を前記流通路にそつて
   充分に高い速度で流動させて前記支持手段の位置
   では乱流を生じさせる手段を備え、前記給水手段
   が前記雰囲気の流れに関して前記雰囲気を加熱す
   る手段の上流側に配置した第１の水槽、前記雰囲
   気の流れに関して第１の水槽の上流側で第１の水
   槽より低い位置に配置した第２の水槽、第１の水
   槽から溢れ出る水を第２の水槽に導くために第１
   の水槽と第２の水槽の間に形成されて前記雰囲気
   に対して露出している傾斜面および第１の水槽に
   水を供給する手段を含むことを特徴とするバイン
   ダ除去装置。 ２ 前記支持手段が、該手段を通過する前記雰囲
   気を所定の複数の支流通路にそつて流れるように
   方向づける手段を含む特許請求の範囲第１項に記
   載のバインダ除去装置。 ３ 前記支持手段が上下方向に間隔をあけて平行
   に配置した複数の棚板及び前記雰囲気を前記棚板
   の各々を横切つて同一方向に流通させる手段を含
   む特許請求の範囲第２項に記載のバインダ除去装
   置。 ４ 前記給水手段と係合して、該給水手段内で凝
   縮した物質を前記ハウジングの外へ導く排出手段
   を備えた特許請求の範囲第１項から第３項までの
   何れかに記載のバインダ除去装置。 ５ 前記排出手段が前記ハウジングの外部に設置
   した容器、前記給水手段と前記容器を連結する通
   路、及び前記の凝縮した物質を前記給水手段から
   除去して前記通路を経て前記容器に移行させるた
   め前記容器内及び前記通路を減圧状態にする手段
   を含む特許請求の範囲第４項に記載のバインダ除
   去装置。