JPS61205673A - セラミツクス成形体の脱脂・焼成方法 - 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】 〔発明の属する技術分野〕 本発明は各種セラミックスの成形体を脱脂・焼成する方
法に関する。

〔従来技術とその問題点〕

一般にセラミックスを製造するには、セラミックスの原
料粉末を成形体とし、この成形体を焼成するという方法
がとられる。この過程でセラミックス原料粉から必要な
形状をもった成形体をつくるとき、セラミックス原料が
粘土分を含んでいれば、原料の粒子同志を水だけで適当
に結合させることができるが、可塑性をもたない原料の
場合は。

有機質のバインダーを混合し原料粒子を結合させて、所
要の形状に固めなければならない。このバインダーは、
原料を成形する際に原料に潤滑性と結合力を与え、成形
体とした後の取シ扱い中や、引続き行われる焼成の工程
に入る前に機械加工を施すことができる程度の強度と靭
性が付与されるものが好ましく、有機質バインダーとし
て通常例、ｌ−Ｌ’［リビニルアルコール、メチルセル
ローズ。

澱粉あるいはワックス、アクリル、ゴムなどのエマルシ
ョンなど多種類のものが用いられておシ、原料粉への添
加量は０５〜３０重量％の範囲である。

次にこのような有機質バインダーを混合したセラミック
ス原料からつくられた成形体を焼成するには、焼成初期
の段階で、有機質バインダーを完全に除去しておく必要
がある。セラミックス成形体中に含まれる有機質バイン
ダーを除去する工程を脱脂工程とも称し、一般に成形体
が低温から徐々に昇温する温度上昇過程を経ることによ
って脱脂が行われる。すなわち、有機質バインダーは。

１５０℃附近から揮発成分の加熱分解が始まり、　３０
０℃附近から揮発性の炭化水素と炭素量の多い残査に加
熱分解し、さらに温度が高くなると炭素残査は；（に 酸化されてガス化の一酸化炭素や炭酸ガスとして取り除
くことができる。しかし有機バインダーが原料中に多−
１１に混合されたセラミックス成形体を。

急激に温度上昇させて脱脂を行うと、有機質バインダー
は黒鉛質の炭素に変化して成形体中に残り。

次工程で行われる成形体の焼結の進行を阻害するばかり
か、焼成体中に黒鉛の存在に起因する気中の発生まだは
焼成体に亀裂が生ずるなどの不都合が多い。したがって
有機質バインダーの脱脂は。

低温領域でしかも換気が十分行われる酸化雰囲気中で長
時間処理し、有機質バインダーを完全に追い出すととも
に、加熱分解した揮発成分が再び成形体に附着すること
がないようＫしなければならない。

実際に有機質バインダーが多く含まれたセラミックス成
形体を脱脂するときは、焼成を行う前に焼成炉とは別の
脱脂炉を用いて成形体を６００℃程度まで加熱すること
によシ脱脂し、しかる後成形体を脱脂炉から焼成炉に移
して焼成を行うのが一般的である。すなわち脱脂と焼成
とはそれぞれ専用の炉を備えた独立する二つの工程によ
シ行われる。

しかし脱脂工程と焼成工程とを完全に分離した製造過程
によると、脱脂後の成形体はまだ十分な強度をもってい
ないから、これを焼成炉に移動させる作業中に成形体を
破損してしまうという事故が屡々生ずる。そのため焼成
炉のみを用いて脱脂から焼成までを連続して行うという
方法も行われている。

第２図および第３図はこの方法における成形体の炉中へ
の装入状態を説明するための斜視図であシ１両図に共通
な成形体を同一符号で表わしである。第２図は単に成形
体１を耐火材の台板２の上に並べただけであり、そのま
ま炉に入れればよいので最も簡単である。この方法は成
形体１が完全に開放状態になっているから、脱脂過程の
換気の点では十分であるが脱脂後さらに温度をあげ焼成
過程に入ｐ　、　８００℃以上の高温領域に達すると、
焼成炉の熱源である抵抗体、ガスまたはオイルバーナな
どからの熱を成形体１が直接受ける周辺部などと、直接
熱源からの放射熱などに曝されることのない中央部など
との間の温度差が大きく、この温度差に起因する焼成体
の歪が拡大されて変形や割れなどを生ずる。そのほか炉
中の不純物が成形体１に附着し、得られる焼成体の外観
が損なわれるという欠点もある。

この欠点を解決するために％第３図に示したように、側
面上部に開口部を有する耐火材の匣箱３の中に成形体１
を収容した後、匣箱３の上部に耐火材の蓋４を載せる。

蓋４を用いる代シに匣箱３を重ねて多段積みとすれば多
数個の成形体ｌを同時処理することができるので効率も
よい。

しかしながら、このようＫしても開口部により通気は行
われるので脱脂過程における有機質バインダーを除去す
ることは可能であり、匣箱３によって成形体１は直接熱
源からの加熱を避けることはできるが、その反面焼成体
１の温度分布に関しては匣箱３が密閉されていないため
に、均一にならず得られる焼成体もなお炉内位置に基づ
く変形や割れなどの欠陥の発生に対する問題を残す。

以上のように有機質バインダーを混合したセラミックス
成形体を焼成する過程を通して有機質バインダーを除去
する脱脂工程では成形体を取り巻く雰囲気に換気が必要
であり、焼成過程にあっては成形体は直接加熱を受ける
ことなく、しかも雰囲気の移動が生じない密閉状態にあ
るのがよいという相反する条件を満足するようにし、し
かも成形体は脱脂炉と焼成炉とに分離して処理するので
はなく、一つの炉だけを用いてこれらの処理過程を済ま
せることが望ましい。

〔発明の目的〕

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり。

その目的は有機質バインダーを混合したセラミックス原
料から得られた成形体を匣箱に収容して同一炉を用いて
脱脂と焼成との連続処理を行う際に。

脱脂過程では換気され、焼成過程においては密閉状態と
なり、有機バインダーは完全に除去されるとともに均一
な温度分布のもとに焼成され欠陥が生ずることのないセ
ラミックスの製造方法を提供することにある。

〔発明の要点〕

本発明は成形体を入れた固相とその蓋との間に炭素材料
からなるスペーサーを介在させることにより、脱脂過程
ではスペーサーにより形成される空間を通して、固相に
通気されるので有機質バインダーは完全に揮発除去され
、ついで焼成過程では炭素スペーサーガ５００℃以上で
消失するためＫ。

固相の測面上端部に蓋が沈下して固相を密閉された状態
とするものである。

〔発明の実施例〕

以下本発明を実施例に基づき説明する。

第１図は本発明によるセラミックス成形体を入れた固相
の処理前の状態を示した斜視図であり。

第３図と共通部分を同一符号で表わしである。

第１図においてセラミックス成形体１を収容した固相３
ａの壁面上端部に複数個のスペーサー５を載置し、これ
らスペーサー５の上に蓋４をのせるようにする。スペー
サー５は黒鉛または炭素の粉末を適当な厚さを有するブ
ロック状に成形したものであって、第１図では固相３ａ
の上端各角部に合計４個のスペーサー５を配置した場合
を示したが。

スペーサー５を配置する位置は角の部分に限ることなく
固相３ａの壁面上端で任意に選択することができる。第
１図が第３図と異なる所は固相３ａの各側面に切シ欠き
をつけて開口部を設けることなく。

スペーサー５を固相３ａと蓋４との間に介在させて蓋４
を固相３ａの上端面から浮かすことにより、固相３ａに
通気が行われるようにした点にある。

このようにしてセラミックス成形体１を入れた匣箱３ａ
、炭素材料からなる数個のスペーサー５゜蓋４をこの順
に重ねて焼成炉に装入し、温度を徐々にあげると有機質
バインダーの脱脂はスペーサー５を置いたために形成さ
れた固相３ａと蓋４との空間から雰囲気の空気が固相３
ａ内に流通し成形体１の有機質バインダーを酸化させる
ことにより５００℃に至るまでに十分に行われる。さら
に炉温か上昇し、８００℃程度になったとき、黒鉛や炭
素粉末からつくられたスペーサー５は燃焼してその形を
失い遂には焼失する。これに伴って蓋４は次第に沈下し
、有機質バインダーの完全に除去された成形体１の焼結
される温度１０００℃以上に保持されるときは、固相３
ａは蓋４によって上部が覆われて、固相３ａ全体は隙間
のない密閉箱となシ、成形体１はその中で焼成されるこ
とになる。したがって焼成過程で密閉箱の中にある成形
体１は熱源からの放射熱や対流熱を直接受けることなく
、各成形体１の間の温度は均一化するとともに炉中に存
在する不純物の侵入からも保護される。かくして得られ
たセラミックス焼成体は空孔、変形９割れもしくは外観
汚染などの欠陥を発生することがない。

なお以上の過程において蓋４の代りに固相３ａを積み重
ねても同様の効果を得ることができ量産方式である。固
相３ａの形状は成形体１の大きさや数量などに応じて定
めればよく、スペーサー５を適当な数だけ載置できるこ
とが必要である。炭素材料の粉末を成形してつくるスペ
ーサー５の形状についても固相３ａや成形体ｌの脱脂粂
件など実状に応じて厚さ９面積などを決めるのがよい。

またセラミックス材料は有機質バインダーを混合した成
形体を酸化雰囲気中で脱脂し、次いで焼成して製造する
ことができるセラミックスの全てに適用できる。

〔発明の効果〕

原料粉末に有機質のバインダーを混合した成形体を焼成
するセラミックスの製造過程において演従来開口部を設
けた固相に成形体を収容して焼成炉に装入し、低温域で
成形体の有機質バインダーを除去した後、さらに高温に
して焼成したとき。

固相に開口部があるために焼成体に温度分布の不均一を
生じて変形や割れなどの欠陥を生ずることが多かったの
に対し１本発明の方法によれば実施例で説明したように
、固相自体には開口部を設けることなく固相の壁の上端
面に炭素材料粉末を成形したスペーサーを置き、このス
ペーサーの上に蓋を載せて固相と蓋との間に隙間を形成
して焼成炉中で加熱するようにしたために、低温域の脱
脂過程で成形体中の有機質バインダーは完全に酸化除去
され、高温域の焼成過程に昇温するまでにスペーサーが
燃焼して失われて固相上に蓋が沈下し成形体は自動的に
密閉状態の容器の中で焼成されるようになるので温度分
布の均一性が良好となり。

その結果最終的に欠陥のない緻密なセラミックス焼成体
が得られるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明するための固相の斜視図、
第２図、第３図は従来の成形体焼成方法を示した炉へ装
入する状態の斜視図である。 １・・・セラミックス成形体、　　３，３ａ・・・固相
、４・・・蓋。 ５・・・スペーサー。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）有機質バインダーを混合したセラミックス成形体を
   焼成炉を用いて脱脂し引続き焼成する際に、前記成形体
   を匣箱に収容し、該匣箱の上端面に炭素材料からなる複
   数個のスペーサーを置き、さらに該スペーサーの上に蓋
   を置いて行うことを特徴とするセラミックス成形体の脱
   脂・焼成方法。