JPH04104933A - セラミックス製品の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明はセラミックス製品の製造方法に関するものであ
り、特に、コストの低減に関するものである。

従来の技術 セラミックス製品は、アルミナ、ジルコニウム等を原料
として種々の方法で製造される。例えば、特開昭６４−
５６３６１号公報に記載の製造方法では、セラミックス
原料にバインダとしてエチルシリケートを混合し、射出
成形し、硬化後、焼成するようにされている。セラミッ
クス成形体を得るためのバインダとして金属アルコキシ
ドの一種であるエチルシリケートを使用すれば、その粘
結作用により原料を結合し得るとともに、メチルセルロ
ース、エチルセルロース等をバインダとして使用する場
合のように脱脂工程を必要とせず、迅速に成形を行うこ
とができる。メチルセルロースやエチルセルロース等は
、加熱により分解、気化し、硬化後の成形体の焼成中に
セラミックス内部に熱歪や気体の発生による膨張歪が発
生してセラミックスにクラックや変形もしくは不均一な
収縮を引き起こすため、焼成に先立って除去すべ（脱脂
工程を設けることが必要であるのに対し、エチルシリケ
ートは焼成時に上記のような不都合を生じないため脱脂
工程を省略することができ、複雑な脱脂条件を設定する
必要がなくなって成形時間を短くすることができるので
ある。

発明が解決しようとする課題 しかし、射出成形を行う場合には、原料を加圧しつつ型
内に注入するため、成形型を金属等、耐圧性を有する材
料により作ることが必要であって製造コストが高くなる
。特に、少量多品種の成形を行う場合のように多数の型
を必要とする場合には、製造コストが高くなることを避
は得ない。また、型は成形体を取り外し得るものとする
ことが必要であるが、耐圧性を有する材料で作られた型
は一般に変形性がなく、成形し得る成形体の形状が制限
され、あるいは型を多数に分割することが必要であって
コストが高くなる問題もあった。

本発明は、セラミックス製品の形状に制限が少なく、安
価に製造することができる製造方法を提供することを課
題として為されたものである。

課題を解決するための手段 本発明のセラミックス製品の製造方法は、上記の課題を
解決するために、（ａ）セラミックス原料に金属アルコ
キシドを加えて成る泥漿を真空中で脱泡する脱泡工程と
、ｂ）脱泡された泥漿を真空中でゴム型に注入し、成形
体を成形する成形工程と、（Ｃ）上記成形体を水中に浸
漬する浸漬工程と、（ｄ）浸漬後の成形体を乾燥する乾
燥工程と、（ｅ）乾燥後の成形体を焼成する焼成工程と
を含むことを特徴とする。

作用 泥漿を真空中で脱泡すれば泥漿中の気泡が除去され、ま
た、ゴム型への注入も真空中で行われるため、ゴム型内
に充填された泥漿中に気泡は含まれない。また、金属ア
ルコキシドは、前記公報に記載されているように、焼成
に先立つ脱脂を必要としないのみならず、自硬性を有す
るため、ゴム型は吸水性を有しないが、注入された泥漿
は硬化して成形体となる。この成形体には金属アルコキ
シドに溶媒として含まれるアルコール分が残っているが
、浸漬工程において水中へ逸散し、水に置換される。こ
の水分は乾燥工程において蒸発し、さらに焼成を経て所
望の形状のセラミックス製品が得られる。

発明の効果 このように泥漿の型への注入により成形体を成形する場
合には、射出成形におけるように注入時に圧力を加える
必要がなく、型を耐圧性を有するものとする必要がなく
なってゴム型を使用することが可能となるのであり、コ
ストを低減させることができ、少量多品種の成形も安価
に行うことができる。しかも、ゴムは弾性を有し、変形
させることができるため、成形体の脱型が容易となり、
脱型時における亀裂の発生を防止することができ、成形
体の品質を向上させ得るとともに、複雑な形状のもので
あっても成形が可能となる効果が得られる。

また、脱泡により泥漿中の気泡が除去されるため、成形
体内に気泡が残ることがなく、この点においても成形体
の品質を向上させることができる。

さらに、成形体内に残ったアルコール分が水中浸漬によ
って除去されることにより、乾燥時に亀裂が生ずること
が回避される。アルコール分を水分に置換することなく
成形体を乾燥すれば、アルコール分が象、速に蒸発して
亀裂が生ずるのに対し、水の蒸発は遅く、亀裂が生ずる
ことはなく、強度の高いセラミックス製品を得ることが
できる。

実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第２図は本発明の一実施例であるセラミックス製品の製
造に使用する真空注型装置を示す図である。この真空注
型装置には、真空ポンプが収容された真空ポンプ室１０
と、セラミックス原料粉体等の脱泡を行う脱泡室１４と
、セラミックス原料粉体と硬化剤とを混合する混合室１
６と、混合された泥漿の型への注入が行われる作業室１
８とが設けられており、これら室１４．１６および１８
はいずれも真空ポンプにより真空状態とされるようにな
っている。脱泡室１４には、第３図に示すように、第−
脱泡器２ｏおよび第二脱泡器２２が設けられており、そ
れぞれ開閉弁２４．２６を備えた供給管２８．３０によ
り、混合室１６に設けられた混合容器３２に接続されて
いる。混合容器３２内には、回転により撹拌を行う撹拌
器が設けられており、その混合により得られた泥漿は、
開閉弁３６を有する注入管３８により、作業室１８に設
けられたゴム型４０に供給される。ゴム型４０はシリコ
ンゴムにより作られており、その成形時にマスクモデル
を取り外すため２個に割られるため、図示は省略するが
、板、ゴム輪、締結具等により締め付けられてキャビテ
ィを形成するとともに、注入口４２が設けられる。

上記真空注型装置により成形された成形体は、第１図乙
こ示す乾燥器５０によって乾燥される。乾燥器５０は容
器状のフレーム５２の開口が透明のビニール５４で覆わ
れて成り、ビニール５４には複数の穴５６が開けられて
いる。

以下、上記真空注型装置の使用によるセラミックス成形
体の成形の実験例を示す。なお、成形するのは、ｉ、Ｏ
Ｘｌ、ＯＸｌ、　４　（ｃｍ）のテストピースである。

〈実験例１） 泥景二■人 ムライト原料粉末ＭＦ−２００ （丸ス釉薬合資会社製）・・・１００重量部エチルシリ
ケートバインダＨＡ　Ｓ　−６（コルコート株式会社製
）・・３３．３重量部硬化剤Ａ−３（コルコート株式会
社製）・・・１．０重量部 ムライトはアルミナと酸化珪素との混合粉体であり、３
Ａ！２０ｚ２ｓｉｏ２で表される。また、コルコート株
式会社製のＨＡ　Ｓ　−６は、次のような組成および特
徴を有する。

エチルシリケー１−ＲＡＳ−６は、アルコール溶剤中に
５ｉｎ２がコロイド状に分散したものと考えられ、ゾル
状を成し、粉粒体が混合されれば１、粉粒体を包み込む
か、あるいはその隙間を埋める形で５ｉｎｔの膜を形成
し、粉粒体同士を固める造形作用を成す。また、硬化剤
は、ｐＨ９程度の塩類の液体アンモニア溶液である。

次に、成形工程を第１図に従って説明する。セラミック
ス原料粉体であるムライト粉末とエチルシリケートとを
ボールミルに入れて混合し、混合から５時間程経った後
、計量して第−脱泡器２゜に入れる。一方、硬化剤は計
量後、第二脱泡器２２に入れる。脱泡室１４は真空状態
とされているため、ムライト粉末−エチルシリケート混
合体および硬化剤内にそれぞれ含まれる気泡が除去され
る。気泡除去後、開閉弁２４．２６を開いて混合容器３
２に供給し、混合して泥漿を作る。ムライト粉末、エチ
ルシリケートおよび硬化剤は撹拌器により撹拌し、撹拌
終了後、開閉弁３６を開いてゴム型４０に注入する。撹
拌ならびに注入も真空状態で行うため、泥漿中に気泡が
入ることはない。

注入後、作業室１８を大気圧に戻し、それにより泥漿は
キャビティの隅々まで行き渡る。

ゴム型４０に注入された泥漿は２０〜６０分程で硬程度
て成形体となる。成形体は、脱型後、水中に２４時間浸
漬する。それによりエチルシリケートの溶剤であるエタ
ノールが水と置換されて成形体からエタノール分が除去
される。浸漬後、水から取り出した成形体は乾燥器５０
に入れて２４時間日陰に置き、自然乾燥する。乾燥した
成形体は図示しない焼成炉により１６００℃で２時間焼
成する。

このようにして製造したテストピースは、真空状態で脱
泡、泥漿の注入を行うため、内部に気泡を含まず、高い
強度が得られる。また、ゴム型４０の使用により脱型時
における亀裂の発生を回避することができる上、水中浸
漬によりエタノール分を水分に置換することによっても
亀裂の発生を防止し得る。エタノールを水分に置換する
ことなく乾燥すれば、急激に蒸発し、亀裂が生ずるのに
対し、水分の蒸発速度は遅いため、亀裂が生じ難いので
ある。その上、乾燥器５０の開口は穴５６の設けられた
ビニール５４．によって覆われているため、成形体に含
まれる水分はゆっくり蒸発し、徐々に乾燥して亀裂の発
生が一層良好に防止される。

また、焼成後、成形体にはエチルシリケートに含まれる
５ｉＣｈ（シリカ）が残るが、ムライト粉末はＳｉＯ□
を成分とするため支障はない。エチルシリケートに含ま
れるシリカ分が成形体の組成分となるのであり、エチル
シリケートの量を泥漿の粘度の高さの点から設定するこ
とが可能となる。エチルシリケートは液状を成し、その
量が多いほど泥漿の粘度が低くなり、成形性が良くなる
のであり、本実験例では３３．３重量部使用したが、２
０〜６０重量部の範囲であれば使用することができる。

２０重量部より少ない場合には、十分な流動性を得るこ
とができず、６０重量部を越えれば強度が不足するとと
もに硬化時間が長（なり、また、乾燥に支障を来す恐れ
があるからである。

流動性と強度との両方を確保するためには、３０〜４０
重量部とすることが望ましく、３４重量部前後が最も望
ましい。

〈実験例２〉 実験例１で得たセラミックス製品には若干の軟化が見ら
れた。そのため本実験例では、ムライト粉末の量を減ら
し、その分アルミナ粉末を添加した。

支ｉ■■底 ムライト粉末ＭＦ−２００・・・８４．７重量部アルミ
ナ粉末ＡＥＳ−１１（住友化学工業株式会社製）・・１
５．３重量部 エチルシリケートバインダＨＡＳ−６ ・・・３３．３重量部 硬化剤Ａ−３・・・・・・・・・・１．０重量部ムライ
ト粉末、アルミナ粉末およびエチルシリケートは、前記
実験例と同様にボールミルによって混合し、脱泡後、硬
化剤と混合してゴム型４０に注入し、脱型後、水中浸漬
、乾燥および焼成を行った。このようにアルミナ粉末を
加えた場合にはセラミックス製品に軟化が全く見られず
、亀裂のない堅固なセラミックス製品が得られた。ムラ
イト粉末の量を減らせばシリカ分が減るが、エチルシリ
ケートに含まれるシリカ分が成形体の組成となるため、
ムライト粉末を減らしても支障はなく、代わりにアルミ
ナを加えて軟化のない良好なセラミックス製品を得るこ
とができるのである。ムライト粉末は、本来、耐熱温度
が高く、高い強度を有するため、このように軟化の発生
を防止することにより、亀裂がなくムライト粉末の特徴
を十分に生かした堅固なセラミックス製品を得ることが
できる。

〈実験例３〉 本実験例においては、原料としてアルミナ粉末を使用し
、バインダとしてエチルシリケートを使用した。なお、
硬化剤は添加しなかった。

皿ｉ夏凪底 アルミナ粉末ＡＥＳ−１１・・・１００重量部エチルシ
リケートバインダＲＡＳ−６ ・・・・３４重量部 アルミナ粉末とエチルシリケートとを混合して作った泥
漿を脱泡後、混合容器３２を経てゴム型４０に注入した
。この際、硬化は約２分間で進行し、硬化後、ゴム型４
０から取り出した成形体に水中浸漬、乾燥および焼成を
施した。

なお、上記各実験例においてセラミックス原料としてム
ライト粉末あるいはアルミナ粉末を使用し、高い耐熱性
ならびに高強度を有するセラミックス製品を得ることが
できたが、ムライト粉末以外のセラミックス原料を使用
することも可能であり、また、バインダとしてエチルシ
リケート以外の金属アルコキシドを使用することも可能
である。

さらに、上記各実験例においてはセラミックス原料とし
て粉体を使用したが、フィルタプレスケーキ等、他の形
態のセラミックス原料を使用してもよい。

その他、特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者の
知識に基づいて種々の変形、改良を施した態様で本発明
を実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセラミックス製品の製造方法を示
すフローチャートである。第２図は上記製造方法の実施
に使用される真空注型装置を示す概略図である。第３図
は上記真空注型装置の脱泡室、混合室および作業室を概
略的に示す図である。 第４図は上記製造方法の実施に使用される乾燥器を示す
斜視図である。 １０：真空ポンプ室　　１４：脱泡室 １６：混合室　　　　　１８二作業室 ４０：ゴム型　　　　　５０：乾燥品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　セラミックス原料に金属アルコキシドを加えて成る泥
   漿を真空中で脱泡する脱泡工程と、脱泡された泥漿を真
   空中でゴム型に注入し、成形体を成形する成形工程と、
   前記成形体を水中に浸漬する浸漬工程と、浸漬後の成形
   体を乾燥する乾燥工程と、乾燥後の成形体を焼成する焼
   成工程とを含むことを特徴とするセラミックス製品の製
   造方法。