JPH0839530A - セラミック生成形体の製造装置 - Google Patents

セラミック生成形体の製造装置

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JPH0839530A
JPH0839530A JP7093063A JP9306395A JPH0839530A JP H0839530 A JPH0839530 A JP H0839530A JP 7093063 A JP7093063 A JP 7093063A JP 9306395 A JP9306395 A JP 9306395A JP H0839530 A JPH0839530 A JP H0839530A
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Takenori Kashiwabara
建記 柏原
Tetsuro Goto
鉄郎 後藤
Yukari Niwa
由佳理 (2) 丹羽
Yasuhiko Suzuki
靖彦 鈴木
Masao Toyama
昌夫 遠山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 セラミック製品を製造する時、その焼成前の
成形体である板状の生成形体を連続生産できるようにす
る。 【構成】 一対の無端ベルトコンベアを適当な空間を取
って、搬送面が地面と垂直になるように設置し、搬送面
においては原材料である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加熱する
手段を有し、セラミックスラリーの供給装置と併せて、
セラミック生成形体を連続生産できるようにしたもの。 【効果】 セラミックスラリーを無加圧の状態におい
て、硬化体あるいはゲル化体となすことができ、厚み方
向の歪みあるいはムラが生じない。密実体または気泡を
含ませた多孔体の両者の生産が可能である。板状体の厚
みは数十μから数十mmまで生産可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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)を製造する装置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。
【0002】
【従来の技術】従来、板状のセラミックを得るための連
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たおいても供給する
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のような可塑性のないもでは、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。
【0003】また、,の方法では多孔質体を連続的
に製造するためには、あらがじめ焼失材と称する、セラ
ミック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、この様な異物が
混入すると成形そのものが不安定になったり、たとえ成
形できたとしても、その焼成体は著しくセラミックの強
度を低下せしめる原因ともなっていた。
【0004】更に、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。
【0005】
【課題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。
【0006】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。
【0007】セラミック粉末、バインダー、溶媒の例を
以下に説明する。
【0008】セラミック粉末としては、窒化ホウ素,窒
化アルミニウム,窒化硅素,窒化チタン等の窒化物系の
もの、炭化硅素,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,酸化硅素,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、本発明の思想を損な
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。
【0009】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。
【0010】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の役割は終
了しているものである。
【0011】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。
【0012】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。
【0013】図1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前後に対向して設けられた無
端ベルトコンベアである。このベルトコンベアは、搬送
面が垂直に並ぶように設置している。一対のベルトコン
ベア間の空隙がセラミックスラリーのキャビティーとな
り成形の型となる。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。
【0014】この縦流し型の前後一対のベルトコンベア
1,2の、右側コンベアの始端7と左側のコンベアの始
端8はほぼ同一高さとし、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、粘度を100〜5000cps(20℃)程度
に調整する。
【0015】前記の右側コンベア始端7の右方と、左側
コンベア始端の左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、コンベアの終端の右方あるいは左方に架けてある
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。
【0016】前後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。
【0017】さて、この製造装置を用いて成形体を作成
するには、混練器において、セラミック粉末をスラリー
状となし、吐出口より両側コンベア間の隙間上に押し出
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。
【0018】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。焼成体では、バインダーあるいは溶媒は、焼失
あるいは逸散,分解してしまったものとなり、純度の高
いセラミック製品となる。
【0019】図2では、異なった離型手段を持った縦流
し型のコンベアによる成形装置を示している。図中2
0,21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ベルトコンベアである。図中、
上方より、セラミック粉末13,バインダー14,バイ
ンダー溶媒15を混練器31において十分混練した後、
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、
ヒーター28,29より熱供給を受けて、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
ーパー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。
【0020】
【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。セラミックスラリーは、無加
圧の状態において成形体となるので歪を発生することが
なく、厚み方向においても、重力の影響を受けてセラミ
ック粉が沈降しても密度差を生じることがなく、板状体
の板厚方向にムラのない成形体となすことができる。
【0021】縦流し型の製造装置であることの利点とし
て、緻密体を成形する際、セラミックスラリーを注入す
る時に泡の巻き込みを少なくすることができる。ベルト
の移動と共に気泡を巻き込んだ場合でも、気泡は開放空
間である上部へ逃げ易くしている。この為、ピンホール
等の欠陥も生じ難くなる。
【0022】
【実施例】加熱によりゲル化するセラミックスラリーと
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
【0023】以上の混合物をボールミルで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。
【0024】一方、耐熱ゴムベルトを使用した図2に図
示される製造装置において、前後のベルト間隔15m
m,ヒーターによって加熱されるベルト表面の温度を1
00℃,加熱領域40cm,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×300mmの大き
さに切断し、炉にて1600℃・3時間の焼成を行った
ところ、平坦度は対角線で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、焼成物の嵩
比重は1.5,常温曲げ強度は150Kg/cm2であ
った。
【0025】
【発明の効果】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。焼
成体とした時も、密度ムラがない為に、製品に反り等の
問題が生じることがない。
【0026】また、この発明に給するセラミックスラリ
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
セラミック板状体を成形することができるという効果を
もっている。
【0027】この発明の装置では、使用されるセラミッ
クスラリーの流動性のある性質および無加圧な状態で成
形するので大掛りな装置でなくとも成形が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施例を示す概略図である。
【図2】この発明の別の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
1,2 ベルトコンベア 3,4 支持板 5,6 ヒーター 7,8 始端 9 スラリー吐出口 10 混練器 11,12 離型紙 13 セラミック粉末 14 バインダー 15 バインダー溶媒 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 28,29 ヒーター 30 成形体 31 混練器
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 靖彦 愛知県犬山市大字羽黒新田字不二見坂1の 3 菊水化学工業株式会社技術開発部内 (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の 3 菊水化学工業株式会社技術開発部内

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上方より下方へ垂
    直に搬送できるように設定してなる前後一対の無端ベル
    トコンベアを有し、この開放端入口に連続的にスラリー
    を注入できるようにし、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
    る手段を有すると共に、このベルトコンベア内にて所要
    厚みに規制しながら成形し、硬化あるいはゲル化したセ
    ラミック生成形体となした後、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せるようにした
    ことを特徴とするセラミック生成形体の製造装置。
  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たことを特徴とする
    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
    装置。
  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バーを設け
    た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装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008279776A (ja) * 2008-07-18 2008-11-20 Kikusui Chemical Industries Co Ltd セラミック薄板、セラミック薄板の生成形体の成形方法及び成形装置
JP2009030061A (ja) * 2000-03-22 2009-02-12 Ngk Insulators Ltd 粉体成形体の製造方法

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