JPS61209961A

JPS61209961A - セラミツク成形体焼成装置

Info

Publication number: JPS61209961A
Application number: JP60051096A
Authority: JP
Inventors: 片桐　太郎
Original assignee: TOKAI KONETSU KOGYO KK
Current assignee: TOKAI KONETSU KOGYO KK
Priority date: 1985-03-14
Filing date: 1985-03-14
Publication date: 1986-09-18

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〕この発明は、機械部材等として有用なセラミック成形体
焼成品を連続的に効率よく得るためのセラミック成形体
焼成装置に関する。

〔従来の技術〕

一般に、セラミックを射出成形等によシ成形して得られ
たセラミック成形体（グリーン）は、成形性を付与する
ために原料粉末に配合され九有機結合剤を加熱分解させ
て除去するための脱脂（脱バインダー）工程と、高温に
焼成することによシ粒子間の焼結を起させて材料本来の
強度をもたせるための焼結工程会経て所望の機械部材と
なしている。従来においては、この脱脂工程は、有機結
合材（例えば、ポリスチレン１、ｄ　ＩＪエチレン、ア
クリル樹脂等の熱可塑性樹脂、ジエチルフタレート、脂
肪酸エステル等の可塑剤およびステアリン酸アルミニウ
ム等の滑剤の混合物）の加熱分解を成形体表面で徐々に
進行させてワレ、フクレ等の発生を防止するために、加
熱炉中できわめて遅い速度で昇温させることによシおこ
なっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したように、従来は、脱脂工程を加熱炉中できわめ
て遅い速度で昇温させることによシおこなっているので
、前工程の射出成形工程が後工程の焼結工程に比較して
長時間を要し、所要時間で著しいアンバランスとなって
おり、機械部材用セラミックへ造において、経済性の点
からも設備上の点からも障害となっている。したがって
脱脂工程と焼結工程との著しい所要時間差をなくし、射
出成形体（グリーン）等の成形体から製品までを一貫し
たプロセスでおこない得て所定生産能力を有するような
焼成装置の出ｉが望まれていた。

また、従来においては、脱脂炉に使用する成形体をいれ
るトレーとしてステンレス製のものを用いているが、脱
脂後の焼結の際に焼結炉の温度と雰囲気に適合したＡｌ
２Ｏ３等の材質の匣鉢に移し替える必要があり、手数が
繁雑となるばかりでなく、強度的に弱い脱脂後の成形体
の破損の原因ともなっている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、脱脂工程と焼結工程との著しい所要時間差
をなくして一貫して射出成形体等の成形体から製品を効
率よく得るためのセラミック成形体焼成装置を提供する
ことを目的とする。

しかして、この発明のセラミック成形体焼成装置は、セ
ラミック成形体の脱脂をおこなうための脱脂炉と該成形
体の焼結をおこなうための焼成炉を連結してライン化し
てなるものである。

この発明の目的を達成するためには、脱脂炉として加圧
脱脂の手法を適用した加圧脱脂炉を用いるのが好ましい
。このような加圧脱脂炉としては、外部加熱式圧力容器
によって雰囲気調整と温度圧力のプログラム制御ができ
る加圧脱脂炉が好適であって、脱脂に要する時間を短縮
して焼結炉の能力とのバランスをはかることができる。

このような加圧脱脂炉としては、使用温度が最高６００
℃で耐圧が７ｋＦｌｌ譚２程度の圧力容器がその目的か
ら適当である。また加圧は処理する成形物によって大気
、Ｎ２、Ａｒなと適当な雰囲気を用いておこなうのがよ
い。この場合、昇温とともに排出される有機結合剤の分
解ガスが、雰囲気の気体に同伴して容器外に導かれるの
で、トラップその他適当な装置で処理すれば雰囲気と分
離することができて大気汚染を防止し得る。

さらに、この発明では脱脂炉に具備される成形体載置用
トレーを、ステンレス製のものから、焼結炉の温度と雰
囲気に適合した材質（例えばＡｌ２Ｏ３，ＳｉＣ、Ｓｔ
、Ｎ４．黒鉛など）の匣鉢に変えである。したがって脱
脂後、成形体の焼結のためにトレーから匣鉢に移し替え
る従来の手数の省略と、強度的に弱い脱脂後の成形体の
破損防止をおこなうことができる。

この発明の装置の中の焼結炉としては常圧焼結炉が好ま
しく、一般にブツシャ型トンネル炉が好適である。

この発明の実施態様を図面にしたがって説明する。

第１図はこの発明のセラミック成形体焼成装置によるセ
ラミック成形体焼成品の製造を略示的に示す図であって
、処理すべき成形体を載置した匣鉢１は金枠棚２にのせ
られた状態で加圧脱脂炉３に送シこまれる。成形体は必
要に応じてバッキングの粉体に埋められて匣鉢に入れら
れる。加圧脱脂炉３は、腐蝕防止のためにステンレス（
ＳＵＳ　３１６など）製からなる横型の圧力容器４を主
体とした構造のものである。容器４の入口側および出口
側に夫々蓋５および５ａが設けられている。金枠棚２の
移動の便宜上、容器内部の下部には耐熱性ローラー６が
設けられている。加熱は、容器の外周を囲うように設け
られたニクロム線のブロックヒーターのような加熱用ヒ
ータ７でおこない、炉内の温度分布の均一化をはかるた
めに回路数と容量とを選定して制御する。ま几加圧は前
記したように大気、Ｎ２、Ａｒなどの雰囲気でおこない
３，０〜５．０ｋｇ／ｃＩｎ２程度で通常加圧する。

成形体が脱脂炉３内に入口側よシ送シ込まれた後、入口
側蓋５を閉じ、成形体の原料粉とその配合有機結合剤に
適したプログラムにより脱脂炉３の昇温加圧と、降圧冷
却がおこなわれる。

昇温は、通常、最高温度が６００℃程度になるようにお
こなう。成形体が一般の射出成形体の場合、上記の昇温
加圧と降圧冷却との操作すイクルは２４時間ないし４８
時間であってこれによシ脱脂を完了することができる。

なお、加圧脱脂炉の能力は、つぎの焼結炉と見合って決
められるが、主として長さによって規定する。これは温
度分布、雰囲気調整と有機結合剤の分解ガスの排出、成
形体？埋めるノ９ノキング粉末の飛散防止ならびに安全
性の見地からして、経験上内径を大きくするよシ長くし
たほうが有利なことがわかっているためである。

加圧脱脂の完了した成形体の入りた匣鉢ｌは金枠棚２に
のせられたまま加圧脱脂炉３から出され、次工程にある
焼結炉の入口側にあるストックコンベヤ８上に順次兼べ
られる。金枠棚２から焼結炉入口側ストックコンベヤ８
に匣鉢１を移動する際に、匣鉢の把持と移動をおこなう
には匣鉢移載用ロボット９によっておこなうのがよい。

また匣鉢１ｔストツクコンベヤ８上に並べた後、このコ
ンベヤ上で成形体に付着しているバッキング粉末の除去
を吸引装ｆｔ１Ｏでおこなうことができる。ストックコ
ンベヤ８上に並べられた匣鉢１は、ついで焼結炉１１の
入口の前に置かれ、プッシャー１２を用いて順次焼結炉
１１内に送りとまれる。なお匣鉢１は、前記し友ように
Ａｔ２０．　、　ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｎ４．黒鉛などの材質
からなるもの用いているので、脱脂炉３から焼結炉１１
へ厘鉢を移動させる際に、成形体を他の匣鉢へ移し替え
る操作は下狭である。

焼結炉としては、一般的にはグツシャー型トンネル焼結
炉を用い、抵抗発熱体１３を使用して温度制御と自動搬
送を行う。また、雰囲気焼成をおこなうために入口側と
出口側に夫々ガス置換室１４および１４ｈ１に通常設け
る。なお、焼結温度は通常１２００℃〜２０００℃であ
る。

焼結炉１１で焼結の完了した成形体は冷却されて、匣鉢
１にのせられたまま、順次焼結炉１１からで、焼結炉の
出口側のストックコンベヤ８ａ上に匣鉢１に入れられた
状態で並べられる。ついで成形体は匣鉢１から取出され
て製品とされるが、この成形体は強度も大きく、変形の
心配のないものであるので取扱いは容易である。

なお、脱脂炉３から出て匣鉢１を移載し終りたあとの金
枠棚２と、焼結炉１１からでて焼結成形体を取去ったあ
との匣鉢１は共に第１図の矢印に示されるように、脱脂
炉３の入力側に戻されて再使用されることは通常の炉の
場合と同様である。

〔作　用〕

この発明のセラミック成形体焼成装置は脱脂炉と焼結炉
が連結されてライン化されており。

かつ脱脂炉の能力が著しく向上され両炉の能力がバラン
スしている。こΩことによシ、両炉による処理時間の差
がなく、脱脂炉と焼結炉とが一貫して作動するものであ
る。

〔実施例〕

第１図に示す加圧脱脂炉３として内径６０〇−有効長４
ｍの炉、金枠棚２として棚が４段で金枠の１台の長さ１
．２ｍのものおよび匣鉢ｌとしてアルミナ製で長さ２５
０■、幅２５０ｍ。

高さ９０ｍのものを用いた。なお、匣鉢１を金枠棚２の
１段あたり４個並べた。脱脂炉３中に金枠棚２を３台並
べ、処理すべき成形体（８５ｍ　Ｘ　３０■Ｘ１２議の
大きさの紅２０３材質のカッターブレード）を１匣鉢あ
た９２個づつ入れてアルミナ粉末に埋没し第２図に示す
ようなプログラム（実線は温度、点線は圧力の時間によ
る変化を示す）で脱脂をおこなった。

なお、処理すべき成形体は、原料のＡｔ２０．粉末８５
重ｔチと有機結合材（エチレン−酢酸ビニルコポリマー
、ポリブチルメタクリレートおよびワックスの混合物）
１５重量％との配合物を射出成形したものである。また
加圧雰囲気としては空気雰囲気にてお゛こなった。

このようにして脱脂された成形体は外観異常なく、アル
ミナ粉末を除去したのち、第１図に示す焼結炉１１内で
空気雰囲気のもとで焼結をおこなった。焼結炉は、有効
炉長１０ｍ、炉室寸法＠３２０　ｗａｇ、高さ１５０ｍ
、送シ速度毎時ル２５０■および常用温度１６５０℃の常〆焼結炉であっ
て、発熱体としてＭｏＳｉ２　ｔ’使用したものである
。この焼結炉内で成形体を第４図に示すプログラム（最
高温度１６５０℃）で焼結し。

製品？得た。

ま比処理すべき成形体として原料の５１３Ｎ４粉末８２
重量％と有機結合材（ｆ！Ｉ）ビニルアルコール樹脂、
低分子量ポリエチレンおよびワックスの混合物）１８重
量％との配合物を射出成形して得られたＳ　ｉ　３Ｎ４
材質の上記カッターブレードおよび５１３Ｎ４材質のタ
ー♂ロータ（直径６４■、長さ７２　ｍ　）を、ｌ匣鉢
に２個づつ入れ、アルミナ粉末に埋没し、窒素雰囲気中
で第３図に示すようなプログラム（実線は温度、点線は
圧力の時間による変化を示す）で脱脂をおこなった。脱
脂された底形体は外観異常なく、アルミナ粉末を除去し
たのち、焼結炉１１内で窒素雰囲気下、１７５０℃の温
度で常圧焼結をおこない、製品を得た。

上記のようにしてセラミック成形体の脱脂および焼結を
おこなり友場合、４８時間で脱脂を完了し、連結する焼
結炉の能力とバランスさせることができた。すなわち、
脱脂炉に送入される匣鉢の数は４個×４段×３台＝４８
個であるのでその能力は１個／時間である。これに対し
焼結炉中の匣鉢の個数は１０ｍ÷０．２５　ｍ＝４０で
あり、一方送シ速度が２５０＋ｍ／時間であって炉中の
時間が４０時間となるから、焼結炉の能力は１個／時間
となり、これは上記の脱脂炉の能力と対応するものであ
る。

これに対して上記に示すＡｔ２０３材質のカッターブレ
ードにつき、従来の常圧脱脂炉により念場合、上記と同
一パターンのプログラムでは、ワレ、７クレが発生し実
用にならなかった。ワレ、フクレのないものを得るため
には１〜ｂ時間の昇温・リーンを必要とし、その結果１
８６時間の長時間を脱脂に要した。

〔発明の効果〕

上記の実施例の結果からも明らかのようにこの発明のセ
ラミック成形体焼成装置によると、成形体の脱脂および
焼結に要する時間の著しい差ｔなくすることができてき
わめて効率よく焼成底形体の製品を得ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のセラミック成形体焼成装置によるセ
ラミック成形体焼成品の製造を略示的に示す図、１ｇ２
図はこの発明の装置中の脱脂炉に適用される加圧脱脂プ
ログラムの一例を示す図、第３図は脱脂炉に適用される
加圧脱脂プログラムの他の例を示す図および麩４図はこ
の発明の装置中の焼結炉に適用される焼結プログラムの
一例を示す図である。 ′　　　１・・・匣鉢、２・・・金枠棚、３・・・加圧
脱脂炉、８．８１・・・ストックコンイア、１１・・・
プッシャー型トンネル焼結炉、１２・・・プッシャー、
１４゜７４ｍ・・・ガス置換基。出−人代理人　　弁理士　鈴　木　武　彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）セラミック成形体を脱脂するための脱脂炉と焼結
するための焼結炉とを連結してライン化してなるセラミ
ック成形体焼成装置。
（２）脱脂炉が加圧脱脂炉である特許請求の範囲第１項
記載のセラミック成形体焼成装置。
（３）装置に具備されるセラミック成形体載置用の匣鉢
が、Ａｌ＿２Ｏ＿３、ＳｉＣ、Ｓｉ＿３Ｎ＿４および黒
鉛から選ばれた材質からなるものである特許請求の範囲
第１項記載のセラミック成形体焼成装置。