JPH0788004B2 - セラミック生成形体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、ファインセラミック製品を製造するに当た
り、その生成形体（焼成前の成形体）を製造する方法に
関するものである。

従って、その利用分野としては、直接的には窯業界とい
える。

（従来の技術） 従来、板状セラミックスを得るための連続的成形方法と
しては、ドクターブレード成形法，押し出し成形法
の２種があった。の方法では、板厚を大きく取ること
が不可能であるばかりでなく、ドクターブレードのクリ
アランスを一定にしておいても供給するスラリーの粘度
が変化すると、厚みに変化が起こるため、その厚み管理
は繁雑なものであった。の方法では薄い板厚のものを
製造することが困難であるばかりか、ファインセラミッ
クスのような可塑性のないものでは、そもそも押し出し
に供給する坏土を作成することが困難であった。また、
，の方法では多孔質体を連続的に製造するために
は、あらかじめ焼失材と称する、セラミックスの焼成過
程で焼けて空孔を発生せしめるような物質を混合してお
かねばならなかったが、そうすると著しくセラミックス
の強度を低下せしめる原因ともなっていた。また、両者
の方法とも精度面でも問題点を有していた。の方法で
は、搬送シートに接触する板の下面と乾燥のために開放
されていた上面とで、若干の密度差が生じ、その為、焼
成後にソリが発生する危険があった。また、の方法で
も押し出し方向に対して縦方向と横方向では、押し出し
圧が違う為、密度ムラになり焼成すると、やはりソリが
生じ易いものであった。

（問題点を解決するための手段） この発明では、板状のセラミック生成形体を得るため
に、熱硬化あるいは熱ゲルするバインダーを含んだセラ
ミックスラリーを用いた上で、コンベア間にて成形しよ
うとするものである。

この発明に用いられるセラミックスラリーとは、セラミ
ックス粉末とバインダー、それとこれらに流動性を与え
るためのバインダー溶媒からなる。勿論、バインダー自
体が希釈されていてセラミック粉末とバインダーを合わ
せただけで流動性を有していれば更に加える必要はな
い。

セラミック粉末、バインダー、溶媒の例を以下説明す
る。

セラミック粉末としては、窒化ホウ素，窒化アルミニウ
ム，窒化珪素，窒化チタン等の窒化物系のもの、炭化珪
素，炭化チタン，炭化ホウ素，タングステンカーバイト
等の炭化物系のもの、酸化アルミニウム，酸化ジルコニ
ウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化イットリウ
ム，酸化バリウム，酸化銅，酸化バナジウム，酸化鉄等
の酸化物系のもの等、本発明の思想を損わないかぎりい
ずれのものも使用可能である。また、上記した物の複数
の混合物あるいは固溶物も当然適用できる。さらには各
種金属及び金属粉末を使用することも可能である。

バインダーとしては、熱硬化性を持つものにはエポキシ
樹脂，ポリエステル，フェノール樹脂，メラミン樹脂，
ポリイミド，シアン酸エステル樹脂，ジアリルフタレー
ト樹脂，シリコーン樹脂，イソシアネート樹脂もしくは
これらの変性樹脂などがある。また、これらの樹脂をエ
マルション化したものも用いられる。そして、熱ゲル性
を持つものとして、タンパク質デンプンなどがある。

これらバインダーは生成形体となるまでは溶媒とともに
流動性を示し、生成形体となったあと焼成されるまでは
セラミック製品前駆体として形状を保持することに機能
し、焼成時には焼失してしまう。即ち、セラミック製品
となった時には結合剤として役割は終了しているもので
ある。

溶媒として、熱硬化性の樹脂には芳香族溶剤，脂肪族溶
剤の混合物を用いればよく、エステル，ケトン系溶剤を
加えることもある。エマルション，タンパク質，デンプ
ンなどには水を溶媒とすればよく、セラミックの湿潤，
分散をよくするための界面活性剤を用いるのもよい。

一方、これらの混練したセラミックスラリーを用い成形
する装置について以下図面とともに説明する。

第１図において、1,2はセラミック成形体の厚み程度の
間隔をあけて上下に対向して設けられた無端のベルトコ
ンベアである。各コンベアは搬送速度を同期させるよう
にしている。無端ベルトの内側かつ、成形体に当たる側
には、厚み規制用の支持板3,4と熱供給用のヒーター5,6
を設置し、支持板，ベルトを通して熱を供給するように
している。ベルトコンベアのベルトの種類としては、ス
チール，ゴム，テフロン等を用いることができる。そし
て、ヒーターには、電熱ヒーター，高周波発生ヒータ
ー，石油あるいはガスによるヒーターを用いてもよい。

この横置型の上下一対のベルトコンベア1,2のうち、上
側コンベアの始端７は下側コンベアの始端８より後方に
位置させてあり、両始端7,8の間にスラリー吐出口９が
コンベア面に向けて設けてある。吐出口は混練器10に通
じていて、混練器においてセラミックス粉末13,バイン
ダー14,要すればバインダー溶媒15を加えて1000〜5000c
ps（20℃）程度に調整する。

前記上側コンベア始端７の手前上方と、下側コンベア始
端の手前下方とにロール状に巻かれたポリエチレン製の
離型紙11,12が架けてあり、それぞれのコンベアの回転
により繰り出され、搬送面に沿って移動した後は、コン
ベアの終端の上方あるいは下方に架けてあるロールに巻
き取られるようにしている。巻き取る前にブラシ等を用
い離型紙の清掃を行うようにするのも１つの方法であ
る。

上下コンベアが並行して搬送作業を行う搬送面には、図
示されていないが成形体の巾規制とモレ防止用のガイド
を搬送方向に２本設け、板状の成形体の横巾を調整し、
スラリーのモレを防止している。

さて、この製造装置を用いて成形体を作成するには、混
練機において、セラミックス粉末をスラリー状となし、
吐出口より下側コンベア上に押し出せば、押し出された
スラリーはコンベアに入る時には成形板の断面状とな
る。そして、コンベア内を移動する間に、バインダーを
含むスラリー自体が硬化あるいはゲル化し、成形体とな
る。

最終製品としての焼成体は、この成形体を適宜の位置で
切断した後、炉にて焼成することにより得られる。

第２図では、縦流し型のコンベアによる成形装置を示し
ている。図中20,21は、前図と同様に成形体の厚み分の
間隔をあけて対向し設けてある無端のベルトコンベアで
ある。図中、上方より、セラミックスラリーを供給する
ようにしている。ベルト間に注がれたスラリーはコンベ
ア中を搬送される間に硬化あるいはゲル化して成形体と
なる。この第２の例では、離型紙を用いず、コンベア始
端以前においてベルトに離型剤を供給するようにしてい
る。22,23は、この離型剤供給用のロールであり、24,25
は離型剤である。また、コンベア終端から離型剤を供給
するまでの間に、スクレイパー26,27を設けベルト上に
付着している異物を取り除くようにしている。この装置
例においても、図示されていないが成形体の横巾規制と
スラリーのモレ防止用にガイドを設けるようにしてい
る。

（作 用） この発明の装置では、ベルト間を調節することにより、
所望の厚みのセラミック成形体となすことができる。セ
ラミックスラリーは混練されているバインダーの性質と
相まって、ヒーターが組み込まれたベルトコンベアによ
り成形体となる。

（実施例） 加熱によりゲル化するセラミックススラリーとして、下
記の配合物を作成した。

水 100重量部 分散剤 ２重量部 エポキシ樹脂 15重量部 自己乳化型ポリアミド樹脂 ８重量部 99.9％アルミナ（0.6μ） 600重量部 以上の混合物をポールミルで24時間処理した後、上記組
成物100重量部に対して起泡剤１重量部を加え、機械的
撹拌により気泡を連行することによりスラリーの比重を
1.2に調整したものを、発泡セラミックスラリーとし
た。

一方、耐熱ゴムベルトを使用した第２図に図示される製
造装置において、前後のベルト間隔15mm,ヒーターによ
って加熱されるベルト表面の温度を100℃，加熱領域40c
m,ラインスピード50cm/分として、上記セラミックスラ
リーを供給したところ、厚さ15mmの発泡成形体を連続的
に生産することができた。この発泡成形体を300mm×300
mmの大きさに切断し、炉にて1600℃・３時間の焼成を行
なったところ、平坦度は対角線0.1mm以下の精度の良い
発泡セラミックを得ることができた。なお、焼成物の崇
比重は1.5,常温曲げ強度は150Kg/cm²であった。

（効 果） この発明によって、板状のセラミックであればほぼ任意
の厚み（数十μから数十mm）で成形体を得ることができ
る。また、その厚み精度も成形途上で全く圧力がかから
ない為、成形体に密度ムラがなく従来法によって得られ
る成形体に比べ格段に向上する。

また、この発明に給するセラミックススラリーを起泡剤
等を用いた適当な手段で、あらかじめ発泡せしめておけ
ば、焼失体を混合せしめなくとも、多孔質なセラミック
ス板状体を成形することができるという効果を持ってい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の横置型の製造装置例を示す概略図で
ある。第２図は縦流し型の製造装置例を示す概略図であ
る。 1,2……ベルトコンベア、3,4……支持板、 5,6……ヒーター、９……スラリー吐出口、 10……混練器、11,12……離型紙、 20,21……ベルトコンベア、 22,23……離型剤供給用ロール、 24,25……離型剤、26,27……スクレーパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 遠山 昌夫 愛知県犬山市大字羽黒新田字不二見坂１― ３ 菊水化学工業株式会社技術開発部内 審査官 小島 隆 (56)参考文献 特開 昭63−62706（ＪＰ，Ａ) 浜野健也編「ファインセラミックスハン ドブック」（株）朝倉書店（1984−12− 20）566頁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱により硬化あるいはゲル化するバイン
   ダーを含んだセラミックスラリーを原材料とし、この原
   材料を適当な空間をおいて連続的に運転できるように設
   定してなる上下一対あるいは前後一対の無端ベルトコン
   ベアの開放端入口に連続的に注入し、ベルトコンベア内
   の上記空間内にてバインダーの硬化あるいはゲル化温度
   前後に加温すると共に、このベルトコンベア内にて所要
   厚みに成形し、硬化あるいはゲル化したセラミック生成
   形体を上記一対の無端ベルトコンベアの開放端出口より
   連続的に取り出すことを特徴とするセラミック生成形体
   の製造方法。
2. 【請求項２】ベルトコンベアの開放端入口手前より開放
   端出口後方へ、コンベア空間内のベルトに沿って搬送さ
   れる離型紙を張架できる、ロール状に巻いた離型紙の供
   給装置と巻き取り装置を対に設け、離型紙間にセラミッ
   クスラリーを注入することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のセラミック生成形体の製造方法。
3. 【請求項３】ベルトコンベアの開放端入口手前におい
   て、セラミックスラリーとの接触側ベルト面に離型剤供
   給装置を対に設け、開放端出口と離型剤供給装置との間
   にベルト面上の異物を除去する為のスクレーパーを設け
   たなかでセラミック生成形体を得ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のセラミック生成形体の製造方
   法。