JPH0747518A - セラミック中空品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミック中空品を能率的に製造する。 【構成】 得ようとするセラミック中空品の外形状に相
関する内面を規定するキャビティ５を備える金型６内
に、セラミック中空品の内形状に相関する外形状を有す
る中子９をインサートする。中子９は水溶性樹脂部分１
０と芯棒１１とを備える。キャビティ５内にセラミック
コンパウンド１２を射出することによって、成形品１３
を得てから、成形品１３を中子９とともにキャビティ５
から取出す。次いで、芯棒１１を引抜き、それによって
水溶性樹脂部分１０に残された貫通孔に水を通すことに
より、水溶性樹脂部分１０を除去し、その後、成形品１
３を脱脂・焼成して所望のセラミック中空品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、セラミック中空品の
製造方法に関するもので、特に、射出成形技術を適用し
たセラミック中空品の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この発明にとって興味あるセラミック中
空品の一例が図４に示されている。ここに示したセラミ
ック中空品１は、たとえばナトリウムランプまたはメタ
ルハライドランプのための発光管として用いられるもの
であり、耐熱性が要求されることから、セラミックから
構成される。このようなセラミック中空品１は、両端に
開口２および３が設けられるとともに中空部４が開口２
および３に連通するように設けられている。中空品１を
構成するセラミックとしては、たとえば高純度のアルミ
ナが用いられ、水素雰囲気中で焼結させるか、または、
ＨＩＰ（ホット・アイソスタティック・プレス）処理す
ることによって、結晶粒が成長し、透光性が与えられ
る。さらに、それが肉薄・均肉化されることによって透
光性が向上する。

【０００３】上述したようなセラミック中空品１を得る
ため、典型的には、次のような方法が採用されている。

【０００４】すなわち、図５に示すように、押出し成形
によって得られた筒状成形品２１を加熱軟化させるとと
もに、この筒状成形品２１を型２２で挟む。型２２は、
筒状成形品２１の長手方向中央部において、筒状成形品
２１の外径より大きな内径を規定するキャビティ２３を
備える。筒状成形品２１の内部には、矢印２４で示すよ
うに圧力気体が導入されると同時に、キャビティ２３内
が減圧され、それによって、筒状成形品２１の中央部が
膨張される。このように所望の形状とされた筒状成形品
２１は次いで脱脂・焼成され、図４に示すようなセラミ
ック中空品１とされる。しかし、この方法は、筒状成形
品２１の中央部を膨張させることができる径に制約があ
る。

【０００５】また、図６に示すように、押出し成形によ
って得られた筒状成形品２５の両端に、この筒状成形品
２１と同じ材質よりなり筒状成形品２５の内径よりも小
さな穴２６を有する端末部品２７を嵌合させ接合した
後、脱脂・焼成することによって、セラミック中空品を
製造することも行なわれている。しかし、この製造方法
では、得ようとするセラミック中空品の形状に制約があ
るばかりでなく、筒状成形品２５と端末部品２７との接
合部分の気密性に乏しい、という問題がある。

【０００６】また、上述した図５および図６にそれぞれ
示した方法は、いずれも、製造の能率性に劣る、という
問題を有している。

【０００７】他方、このような中空品１をより能率的に
製造するため、近年、一体的な射出成形を適用する試み
がなされている。すなわち、中空品１の外形状に相関す
る内面を規定するキャビティを備える金型が用意され、
このキャビティ内に、セラミック粉末および熱可塑性樹
脂を含むセラミックコンパウンドが射出される。この射
出工程は、セラミックコンパウンドがキャビティを満た
さない段階で終了される。次に、セラミックコンパウン
ドが未だ固化しないうちに、セラミックコンパウンドの
内部に窒素ガスのような流体が注入される。この流体の
注入により、セラミックコンパウンドの内部に中空部が
形成されるとともに、セラミックコンパウンドはキャビ
ティの内面に沿う状態にされる。次に、セラミックコン
パウンドが固化したとき、それがキャビティから取出さ
れ、その後、焼成される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た射出成形に基づくセラミック中空品の製造方法は、未
だ実用段階には至っていない。なぜなら、セラミックコ
ンパウンドの射出後において、適正な中空部を形成すべ
く、流体を注入する工程において、流体を制御すること
が極めて困難であり、肉厚の均一な中空品を良好な再現
性をもって得ることが難しく、また、中空品の内面に平
滑性を与えることも困難であった。さらに、中空品の肉
厚を任意に設定することも極めて困難である。

【０００９】それゆえに、この発明の目的は、射出成形
技術を基本的に用いながら、均一な肉厚を良好な再現性
をもって与えることができ、平滑な内面および外面を与
えることができ、さらに肉厚を任意に設定することがで
きる、セラミック中空品の製造方法を提供しようとする
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、たとえば図
４に示したセラミック中空品１のように、両端に開口が
設けられるとともに中空部が前記開口に連通するように
設けられているセラミック中空品の製造方法に向けられ
るものであって、上述した技術的課題を解決するため、
次のような工程を備えることを特徴としている。

【００１１】すなわち、この発明に係るセラミック中空
品の製造方法は、まず、得ようとするセラミック中空品
の外形状に相関する内面を規定するキャビティを備える
金型と、前記セラミック中空品の内形状に相関する外形
状を有しかつ水溶性樹脂を含む中子と、セラミック粉末
および熱可塑性樹脂を含むセラミックコンパウンドとを
それぞれ用意する工程を備える。前記中子が前記キャビ
ティ内にインサートされた状態で、前記キャビティ内に
前記セラミックコンパウンドが射出され、それによっ
て、得ようとするセラミック中空品の形状を有するセラ
ミックコンパウンドからなる成形品が得られる。次い
で、前記セラミックコンパウンドが固化した後、前記成
形品を前記中子とともに前記キャビティから取出し、前
記中子の前記水溶性樹脂を水に接触させて溶解させるこ
とにより、前記成形品から前記中子を除去し、次いで、
前記成形品を脱脂・焼成することが行なわれる。

【００１２】このような製造方法は、ランプのための発
光管の製造に有利に適用されることができる。

【００１３】好ましい実施例では、前記中子は、前記セ
ラミック中空品の内形状に相関する外形状を有する水溶
性樹脂部分と、前記水溶性樹脂部分を貫通しかつ前記セ
ラミック中空品の両端の開口を貫通する芯棒とを備え
る。そして、前記中子を除去する工程は、前記水溶性樹
脂部分から前記芯棒を除去する工程と、前記芯棒の除去
により前記水溶性樹脂部分に残された貫通孔に水を通す
工程とを備える。

【００１４】別の好ましい実施例では、前記中子は、前
記セラミック中空品の内形状に相関する外形状を有する
とともに、前記セラミック中空品の両端の開口内にそれ
ぞれ位置する開口を形成する中空構造を有し、かつ全体
として水溶性樹脂から構成される。そして、前記中子を
除去する工程は、前記中子の一方の開口から他方の開口
に向かって水を通す工程を備える。

【００１５】

【作用】この発明によれば、金型のキャビティの内面と
中子の内形状とによって、得ようとするセラミック中空
品の形状が与えられる。また、得ようとするセラミック
中空品の形状を有するセラミックコンパウンドからなる
成形品に残された中子は、そこに含まれる水溶性樹脂を
水に接触させて溶解させることにより、成形品から容易
に除去することができる。

【００１６】

【発明の効果】したがって、この発明によれば、射出成
形により得られたセラミックコンパウンドからなる成形
品の外形状は、キャビティの内面にて与えられ、内形状
は、中子の外形状によって与えられるので、確実にかつ
良好な再現性をもって、成形品の肉厚を均一にすること
や、成形品の内面を平滑にすることが可能となる。した
がって、この成形品を焼成して得られたセラミック中空
品においても、均一な肉厚および内面の平滑性が保証さ
れる。

【００１７】また、同様に、成形品ないしはセラミック
中空品の肉厚を任意に設定することができる。なお、当
然のことながら、キャビティの内面の形状および中子の
外形状を変更することにより、得られた成形品ないしは
セラミック中空品の外形状および内形状をそれぞれ任意
に変更することができる。

【００１８】また、この発明によれば、得ようとするセ
ラミック中空品の形状を有する成形品が、基本的に射出
成形により能率的に製造されることができる。また、成
形品に残された中子は、水溶性樹脂が水と接触すること
により溶解する性質を利用して容易に除去することがで
きる。その結果、所望の形状を有するセラミック中空品
を能率的に製造することができる。

【００１９】なお、前述したように、中子として、セラ
ミック中空品の内形状に相関する外形状を有する水溶性
樹脂部分と、水溶性樹脂部分を貫通しかつセラミック中
空品の両端の開口を貫通する芯棒とを備えるものを用い
れば、芯棒の存在により中子の剛性が高められる。その
ため、キャビティ内にセラミックコンパウンドを射出し
たとき、中子が変形したり振動したりすることが防止さ
れ、そのため、所望の形状の成形品を高い信頼性をもっ
て得ることができる。また、水溶性樹脂部分から芯棒を
除去することにより、水溶性樹脂部分に貫通孔を形成す
ることができる。この貫通孔は、中子を除去する工程に
おいて水を通すための通路として有利に用いることがで
き、このように流れる水を水溶性樹脂部分に接触させる
と、水溶性樹脂部分の溶解をより能率的に行なうことが
できる。したがって、中子を能率的に除去することがで
きる。

【００２０】また、前述したように、中子として、セラ
ミック中空品の内形状に相関する外形状を有するととも
に、セラミック中空品の両端の開口内にそれぞれ位置す
る開口を形成する中空構造を有し、かつ全体として水溶
性樹脂からなるものを用いたとしても、中子の一方の開
口から他方の開口に向かって水を通すことができるの
で、この場合においても、中子を能率的に除去すること
ができる。

【００２１】

【実施例】図１および図２は、この発明の一実施例によ
るセラミック中空品の製造方法に含まれる幾つかの工程
を示している。この実施例は、前述の図４に示したセラ
ミック中空品１を得ようとするものである。

【００２２】図１（１）に示すように、得ようとするセ
ラミック中空品１の外形状に相関する内面を規定するキ
ャビティ５を備える金型６が用意される。金型６は、キ
ャビティ５に連通するランナ７およびゲート８を備え
る。また、セラミック中空品１の内形状に相関する外形
状を有する中子９が用意される。この実施例では、中子
９は、セラミック中空品１の内形状に相関する外形状を
有する水溶性樹脂部分１０と、水溶性樹脂部分１０を貫
通しかつセラミック中空品１の両端の開口２および３
（図４参照）を貫通する芯棒１１とを備える。水溶性樹
脂部分１０は、たとえばポリビニルアルコールのような
水溶性樹脂から構成される。他方、芯棒１１は、たとえ
ば金属のような比較的高い剛性を有する材料から構成さ
れる。

【００２３】上述した中子９は、図１（１）に示すよう
に、キャビティ５内にインサートされる。

【００２４】次に、図１（２）に示すように、セラミッ
クコンパウンド１２が、ランナ７およびゲート８を介し
てキャビティ５内に射出される。セラミックコンパウン
ド１２は、たとえばアルミナのようなセラミック粉末お
よび熱可塑性樹脂を含むものである。上述のように、セ
ラミックコンパウンド１２がキャビティ５内に射出され
ることによって、得ようとするセラミック中空品１の形
状を有するセラミックコンパウンド１２からなる成形品
１３が得られる。

【００２５】次に、上述したセラミックコンパウンド１
２が固化した後、図１（３）に示すように、成形品１３
が、中子９とともにキャビティ５から取出される。そし
て、成形品１３が、ゲート８の部分でカットされる。

【００２６】次に、図２（１）に示すように、中子９に
備える芯棒１１が、水溶性樹脂部分１０から除去され
る。この芯棒１１の除去は、たとえば、芯棒１１を水溶
性樹脂部分１０から引抜くことにより達成される。この
とき、芯棒１１の引抜きを容易にするため、芯棒１１に
超音波振動が与えられたり、芯棒１１が加熱されたりし
てもよい。このように、芯棒１１が除去されることによ
り、水溶性樹脂部分１０には、貫通孔１４が残される。

【００２７】次に、図２（２）に示すように、成形品１
３の一方端にチューブ１５が接続され、このチューブ１
５を介して貫通孔１４内に水１６が供給される。水１６
は、貫通孔１４内を通って、成形品１３の他方端から排
出される。このとき、水１６が水溶性樹脂部分１０に接
触することにより、水溶性樹脂部分１０が溶解する。こ
の溶解をより促進するため、水１６として適当に加熱さ
れたものを用いてもよい。

【００２８】上述のようにして水溶性樹脂部分１０が除
去された後の成形品１３が、図２（３）に示されてい
る。成形品１３は、破線で示す切断線１７に沿ってその
端部が切り落とされたとき、図４に示したセラミック中
空品１と同様の形状を与えるようになる。図２（３）に
おいて、図４に示した部分に相当する部分には、同様の
参照符号が付されている。

【００２９】次に、図２（３）に示した成形品１３は脱
脂・焼成され、それによって、図４に示したセラミック
中空品１が得られる。

【００３０】以上述べた実施例では、水溶性樹脂部分１
０と芯棒１１とを備える中子９が用いられたため、セラ
ミックコンパウンド１２の射出時において中子９自身の
剛性を高めることができるとともに、芯棒１１を引抜く
ことにより、水１６のための通路を水溶性樹脂部分１０
に与えることができる。しかしながら、この後者の利点
のみを望むならば、中子９全体を水溶性樹脂で構成し、
成形品１３を中子９とともにキャビティ５から取出した
後、たとえばドリルで中子９に貫通孔１４を設けるよう
にしてもよい。また、中子９の除去をそれほど能率的に
行なう必要がないのであれば、上述したような貫通孔１
４を設けることなく、中子９を構成する水溶性樹脂を水
と接触させて溶解させるようにしてもよい。また、中子
として、図３に示すようなものを用いてもよい。

【００３１】図３は、この発明の他の実施例を示してい
る。図３において、図１に示す要素に相当する要素に
は、同様の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
なお、図３（１）は図１（２）に対応する工程を示し、
図３（２）は図２（２）に対応する工程を示している。

【００３２】図３（１）に示すように、この実施例で
は、中子１８として、得ようとするセラミック中空品１
（図４）の内形状に相関する外形状を有するとともに、
セラミック中空品１の両端の開口２および３内にそれぞ
れ位置する開口１９および２０を形成する中空構造を有
するものが用いられ、この中子１８は、全体として水溶
性樹脂から構成される。

【００３３】図３（１）に示した工程において、セラミ
ックコンパウンド１２からなる成形品１３を得た後、セ
ラミックコンパウンド１２が固化してから、成形品１３
が中子１８とともにキャビティ５から取出される。

【００３４】そして、図３（２）に示すように、成形品
１３の一方端部にチューブ１５が接続され、これによっ
て、水１６が中子１８の一方の開口２０から他方の開口
１９に向かって流される。中子１８は、この水１６と接
触することにより溶解され、最終的に、成形品１３から
除去される。

【００３５】以上、この発明を図示した各実施例に関連
して説明したが、この発明は、図４に示すようなセラミ
ック中空品１だけでなく、両端に開口が設けられるとと
もに中空部がこれら開口に連通するように設けられてい
るものであれば、他のセラミック中空品の製造にも適用
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるセラミック中空品の
製造方法に含まれる前半の幾つかの工程を示す断面図で
ある。

【図２】図１に示した製造方法の後半に含まれる幾つか
の工程を示す断面図である。

【図３】この発明の他の実施例によるセラミック中空品
の製造方法に含まれる幾つかの工程を示す断面図であ
る。

【図４】この発明にとって興味あるセラミック中空品１
を示す斜視図である。

【図５】従来のセラミック中空品の製造方法を説明する
ための断面図である。

【図６】従来のセラミック中空品の他の製造方法を説明
するための断面図である。

【符号の説明】

１ セラミック中空品 ２，３ 開口 ４ 中空部 ５ キャビティ ６ 金型 ９ 中子 １０ 水溶性樹脂部分 １１ 芯棒 １２ セラミックコンパウンド １３ 成形品 １４ 貫通孔 １６ 水 １８ 中子 １９，２０ 開口

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に開口が設けられるとともに中空部
   が前記開口に連通するように設けられているセラミック
   中空品の製造方法であって、 得ようとするセラミック中空品の外形状に相関する内面
   を規定するキャビティを備える金型と、前記セラミック
   中空品の内形状に相関する外形状を有しかつ水溶性樹脂
   を含む中子と、セラミック粉末および熱可塑性樹脂を含
   むセラミックコンパウンドとをそれぞれ用意し、 前記中子を前記キャビティ内にインサートした状態で、
   前記キャビティ内に前記セラミックコンパウンドを射出
   し、それによって、得ようとするセラミック中空品の形
   状を有するセラミックコンパウンドからなる成形品を
   得、 前記セラミックコンパウンドが固化した後、前記成形品
   を前記中子とともに前記キャビティから取出し、 前記中子の前記水溶性樹脂を水に接触させて溶解させる
   ことにより、前記成形品から前記中子を除去し、 次いで、前記成形品を脱脂・焼成する、各工程を備え
   る、セラミック中空品の製造方法。
2. 【請求項２】 前記セラミック中空品は、ランプのため
   の発光管である、請求項１に記載のセラミック中空品の
   製造方法。
3. 【請求項３】 前記中子は、前記セラミック中空品の内
   形状に相関する外形状を有する水溶性樹脂部分と、前記
   水溶性樹脂部分を貫通しかつ前記セラミック中空品の両
   端の開口を貫通する芯棒とを備え、 前記中子を除去する工程は、前記水溶性樹脂部分から前
   記芯棒を除去する工程と、前記芯棒の除去により前記水
   溶性樹脂部分に残された貫通孔に水を通す工程とを備え
   る、請求項１または２に記載のセラミック中空品の製造
   方法。
4. 【請求項４】 前記中子は、前記セラミック中空品の内
   形状に相関する外形状を有するとともに、前記セラミッ
   ク中空品の両端の開口内にそれぞれ位置する開口を形成
   する中空構造を有し、かつ全体として水溶性樹脂からな
   り、 前記中子を除去する工程は、前記中子の一方の開口から
   他方の開口に向かって水を通す工程を備える、請求項１
   または２に記載のセラミック中空品の製造方法。