JPH0148220B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミツク成形体の脱脂材、その製
造方法及びその使用方法についての技術分野に属
する。

〔従来技術〕

例えば、セラミツク製の自動車部品等（以下、
単にセラミツク部品と言う）を作る場合、大量生
産するため、射出成形が利用されている。即ち、
セラミツク部品は、射出成形によつてその形が作
られた後（この中間製品を、以下セラミツク成形
体と言う）、脱脂され次いで焼成することによつ
て製品とされる。

なお、セラミツク部品を構成しているシリコン
ナイトライトの粉末は、射出成形時、液状の樹脂
といつしよに混合されて流動性を持たせてある
（勿論、射出成形が完了すれば樹脂は固まり流動
性はなくなる）。このため、射出成形によつてで
きたセラミツク成形体のなかには樹脂がそのまま
含まれている。この場合、この樹脂を含んだまま
セラミツク成形体を焼成すると、セラミツク成形
体は割れてしまう。従つて、上記脱脂とは、セラ
ミツク成形体を焼成する前にセラミツク成形体の
なかから樹脂を取り除く作業のことである。

ところで、斯かる脱脂は、第２図に示されてい
るような脱脂装置１１によつて行われる。第２図
において、１は、電熱ヒータ（図示しない）によ
つてその内部が加熱される炉であり、２は、斯か
る炉１のなかに置かれた脱脂罐である。脱脂罐２
のなかには多数の坩堝３が配置されている。坩堝
３のなかには顆粒状の脱脂材４が充填されてい
る。斯かる脱脂材４のなかにはセラミツク成形体
５が埋没されている。脱脂罐２のなかには、脱脂
作業中、不活性ガス（例えば、窒素ガス）６が流
される。なお、図において矢印は不活性ガス６の
流れを示している。

第２図に示されている脱脂装置１１において脱
脂が行われるのは次の理由による。

即ち、図示しない電熱ヒータによつて脱脂罐２
の温度を上げることにより、セラミツク成形体５
のなかから射出成形時に用いられた樹脂（アタツ
クチツクポリプロピレン、エバフレツクス、パラ
フイン、アントラセン等）が液状になつて滲み出
してくる。斯かる液状の樹脂は、セラミツク成形
体５の表面に滲み出ると、次から次へと脱脂材４
に吸い取られる。そのため、ますますセラミツク
成形体５の内部から滲み出てくる。一方、脱脂材
４に吸着された液状の樹脂は、脱脂材４の温度が
高くなつているため、熱分解して気体となり不活
性ガス６に持ち去られる。斯くして、セラミツク
成形体５の脱脂が行われる。

なお、脱脂が完了すると、それぞれの坩堝３は
炉１の外へ取り出される。そして、図示しない容
器に脱脂材４がセラミツク成形体５もろともあけ
られる。斯かる容器からは、セラミツク成形体５
だけが取り出される。後に残つた脱脂材４は集め
られ、再び次のセラミツク成形体５を脱脂するの
に使用される。

第２図において用いられている脱脂材４は、直
径が10μから50μ程度の顆粒状の粒子である。こ
の一つ一つの粒子は、シリコンナイトライト粉末
がポリビニルアルコールで固められているもので
ある。一つ一つの粒子のなかのシリコンナイトラ
イト粉末そのものの大きさは約0.8μである。

また、第２図において、炉１の内部は一時間当
り摂氏４度の昇温速度で、比較的ゆつくりと摂氏
450度程度迄昇温される。なお、このようにゆつ
くりとした昇温速度がとられているのは、急激に
温度を上げると脱脂がそれに伴わず、セラミツク
成形体５が割れる虞があるからである。これに関
連して、セラミツク成形体５が、脱脂剤４のなか
に埋没されているのは、前記したように、脱脂剤
４がセラミツク成形体５から滲み出してくる樹脂
を吸い取る役目以外に、温度の急激な変化を緩和
する役目も果たすからである。

〔従来技術の問題点〕

第２図に示されているような従来のものにおい
ては、脱脂材４を繰り返し使用する間に、シリコ
ンナイトライト粉末を固めているポリビニルアル
コールが熱によつて劣化する。このため、シリコ
ンナイトライト粉末を固めている力が弱くなる。
従つて、脱脂材４の一つ一つの粒子を構成してい
るシリコンナイトライト粒子は、バラバラとな
り、脱脂材４は非常に細かい粒子になる。この粒
子は、言うまでもなくシリコンナイトライト粒子
そのものである。このような性質があるため、第
２図に示されているようなものにおいては、次の
ような問題があつた。

脱脂材４が非常に細かい粒子になる結果、不
活性ガスの通風性が悪くなり、樹脂が分解して
できたガスが排出されにくくなる。このため、
脱脂機能が低下する。

脱脂材４がシリコンナイトライト粒子一つ一
つに分解する結果、脱脂材４の樹脂吸着性能が
低下する。このため、脱脂材４の脱脂機能が低
下する。

前記及びのため、脱脂材４の再使用でき
る回数が少ない（通常三回程度が限度）。

また、脱脂材４が極めて細かくなる結果、脱
脂材４の粒子としての流動性がなくなる。従つ
て、セラミツク成形体５とともに斯かる脱脂材
４を坩堝３に充填しようとするとき、坩堝３の
なかに空洞が出来易くなる。従つて、脱脂材４
の充填作業性が低下する。

更には、脱脂完了後セラミツク成形体５を取
り出したとき、セラミツク成形体５の表面に細
かい脱脂材４が付着する。この細かい粒子（シ
リコンナイトライト粒子そのもの）を取り除く
には非常に手間がかかる。

なお、従来の脱脂材４自体、前記の通り、比
較的細かい顆粒状のもの（直径が10μから50μ
程度）であるため、ポリビニルアルコールが劣
化していなくても、次の問題があつたことは注
目すべきことである。

脱脂材４の通気性が良くないため、脱脂材４
の脱脂能力が低い。

脱脂材４を充填しようとするとき、空洞が出
来易い。従つて、脱脂材４の充填作業性が良く
ない。

例えば、上記のため、前記したように従来、
炉１の昇温速度は一時間当り摂氏４℃とされてお
り、それ以上大きくすることはできなかつた。従
つて、生産性が良くなかつた。また、第２図に示
されているように、脱脂材４は坩堝３のなかにそ
れぞれ分けて入れられているが、これは従来の脱
脂材４に上記の傾向があつたため、脱脂罐２全
体に脱脂材４を充填することが困難であつたため
である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前記従来技術の問題点の項で
述べた前記乃至の問題を解決することにあ
る。

〔発明の構成〕

この目的は、本発明によれば、次のような構成
をとるセラミツク成形体の脱脂材、その製造方法
及びその使用方法によつて達成される。

即ち、本発明に係るセラミツク成形体の脱脂材
というのは、ペレツト状の脱脂材であつて、一つ
一つのペレツトは少なくともシリコンナイトライ
ト粉末とアルミナ粉末とから構成された焼結物で
あり、一つ一つのペレツトについてアルミナの含
有量は重量割合で10％から90％までの範囲にあ
り、シリコンナイトライトの含有量は前記アルミ
ナの含有量にほぼ逆比例して重量割合で90％から
10％までの範囲にあることを特徴とする。

また、本発明に係るセラミツク成形体の脱脂材
の製造方法というのは、シリコンナイトライト粉
末と活性アルミナ粉末とを混合する第１の工程
と、斯かる混合物に水を加えながら該混合物を多
数のペレツトに造粒する第２の工程と、上記ペレ
ツトを完全脱水する第３の工程と、完全脱水され
た上記ペレツトを不活性ガス中で摂氏約1200度か
ら摂氏約1400度の温度で焼成する第４の工程とか
ら成ることを特徴とする。

また、本発明に係るセラミツク成形体の脱脂材
の使用方法というのは、一つ一つのペレツトは少
なくともシリコンナイトライト粉末とアルミナ粉
末とから構成されている焼結物であつて、一つ一
つのペレツトについてアルミナの含有量は重量割
合で10％から90％までの範囲にあり、シリコンナ
イトライトの含有量は前記アルミナの含有量にほ
ぼ逆比例して重量割合で90％から10％までの範囲
にあるペレツト状の脱脂材を多数集めて、そのな
かにセラミツク成形体を埋没させ、これらを不活
性ガスの気流中で一時間当り摂氏４℃より大きい
昇温速度で昇温させることにより前記セラミツク
成形体中の有機物を取り除くことを特徴とする。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るセラミツク
成形体の脱脂装置の縦断面図である。

第１図において、１は、電熱ヒータ（図示しな
い）によつてその内部が加熱される炉であり、２
は、斯かる炉１のなかに置かれた脱脂罐である。
脱脂工程時、脱脂罐２のなかは電熱ヒータ（図示
しない）によつて除々に加熱可能とされている。
脱脂罐２のなかは隔壁１２によつて四つの部屋１
３，１４，１５，１６に区画されている。隔壁１
２には多数のパンチ孔１７が穿設されている。そ
れぞれの隔壁１２の上には数個のセラミツク成形
体５が載せられている。四つの部屋１３，１４，
１５，１６には全てペレツト状の脱脂材４が充填
されている。従つて、セラミツク成形体５は斯か
る脱脂材４のなかに埋没されている。脱脂罐２の
なかには、脱脂工程中、図示しない不活性ガス通
風装置によつて不活性ガス（例えば、窒素ガス）
６が流される。なお、図において矢印は不活性ガ
ス６の流れを示している。２０，２１は、それぞ
れ不活性ガスの取り入れ口及び排出口である。

第１図の脱脂装置１１においては、不活性ガス
を流しながら、一時間当り摂氏８度の昇温速度で
摂氏約450度まで加熱することによつて、脱脂が
行われる。脱脂が完了すると、脱脂罐２から図示
しない容器に脱脂材４がセラミツク成形体５もろ
ともあけられる。斯かる容器からは、セラミツク
成形体５だけが取り出される。後に残つた脱脂材
４は集められ、再び次のセラミツク成形体５を脱
脂するのに使用される。

脱脂罐２のなかに充填されているペレツト状の
脱脂材４の一つ一つのペレツトは、12メツシユア
ンダ（直径が約１mmから２mm程度）の大きさのも
のである。また、一つ一つのペレツトは少なくと
もシリコンナイトライト粉末とアルミナ粉末とか
ら構成された焼結物でできている。一つ一つのペ
レツトについてアルミナの含有量は重量割合で10
％から90％までの範囲にあり、シリコンナイトラ
イトの含有量は前記アルミナの含有量にほぼ逆比
例して重量割合で90％から10％までの範囲にある
ように調整されている。本実施例の場合、アルミ
ナの含有量は重量割合で40％、シリコンナイトラ
イトの含有量は重量割合で59％とされている。残
りの１％は、酸化イツトリウムとされている。

ペレツト状の脱脂材４は次のような工程で製造
される。

(イ) シリコンナイトライトの粉末にρアルミナの
粉末と酸化イツトリウムの粉末とを加えＶ型混
粉機で約30分混合する第１の工程。なお、この
混合割合は前記の通りとされている。

(ロ) 上記混合物に水を噴霧しながら皿型造粒機に
よつてペレツト状に造粒する第２の工程。な
お、このとき、ペレツトの大きさが12メツシユ
アンダ程度（直径約１mmから２mm程度）になる
ように皿型造粒機は調節されている。

(ハ) 上記工程によつて出来上がつたペレツトを摂
氏約150度の水蒸気中で約15時間完全水和反応
させる工程。この工程によつて、ペレツト自体
に更により強度がでてくる。なお、この工程は
敢えてなくてもよいため、ここでは、特に第３
の工程と多付けられてはいない（この工程を第
３の工程と呼ぶとすると以下の工程を第４の工
程と呼ばなければならず、前記特許請求の範囲
第２項における工程番号との対応関係に混乱が
生じるため）。

(ニ) 摂氏約150度の乾燥炉内でペレツトを完全脱
水する第３の工程。

(ホ) 完全脱水されたペレツトを不活性ガス（例え
ば、窒素ガス）中で摂氏約1200度から摂氏約
1400度の範囲の温度で焼成する第４の工程。

本実施例において、シリコンナイトライト粉末
にアルミナが混合されているのは、次の理由によ
る。

即ち、シリコンナイトライトの焼成温度は高い
（通常、摂氏約1800度）のに対して、アルミナの
焼成温度は比較的低い（通常、摂氏約1300度）。
従つて、上記第４の工程においてペレツトを焼成
するとき焼成温度が低くて済むからである。な
お、焼成されたペレツトのなかではシリコンナイ
トライト粉末はアルミナ粉末に保持されている。

また、前記したように、アルミナの含有量は重
量割合で10％から90％までの範囲にあり、シリコ
ンナイトライトの含有量は前記アルミナの含有量
にほぼ逆比例して重量割合で90％から10％までの
範囲にあるように制限されているのは、本出願人
の実験によつて次の三つの事実が明らかになつて
いるからである。

（あ） アルミナの含有量が重量割合で10％より
も少なくなるとなると、皿型造粒機で造粒しよ
うとしても、造粒が困難である。また、たとえ
造粒できたとしても、出来上がつたペレツトは
強度が小さくボロボロ崩れ易いからである。

（い） シリコンナイトライトの含有量が重量割
合で10％よりも少なくなるとなると、出来上が
つたペレツトについて樹脂を吸着する力が実用
上満足できない程度に弱くなる。

（う） アルミナの含有量とシリコンナイトライ
トの含有量とが上記範囲にあれば、アルミナが
シリコンナイトライト粉末を保持する力もシリ
コンナイトライトが樹脂を吸着する力も両方と
も実用上満足できる程度のものが得られる。

また、アルミナとしてρアルミナが用いられて
いるのは、ρアルミナが最も活性が強い、即ち、
水を吸う力が最も強く、そのためペレツト状に固
まる力が強いからである。なお、斯かるρアルミ
ナは、焼成後にはαアルミナに変わつている。本
実施例においてはたまたまρアルミナが用いられ
ているが、その他例えばρアルミナ以外の活性ア
ルミナを用いてもよい。なぜなら、ρアルミナ以
外の活性アルミナ（例えばγアルミナ等）は、ρ
アルミナ程ではないにしても同様に活性を有する
からである。

また、本実施例において、不活性ガス中で焼成
が行われる（第４の工程参照）のは、大気中で焼
成するとシリコンナイトライトが分解してシリコ
ン単体となつてしまうからである。

また、本実施例において酸化イツトリウムが混
入されているのは、アルミナと同じく酸化イツト
リウムはシリコンナイトライト粉末の結合剤とな
る性質があるからである。

なお、第１の工程において、シリコンナイトラ
イト粉末とρアルミナの粉末と酸化イツトリウム
の粉末とを混合するのにＶ型混粉機以外のものを
用いてもよい。第２の工程において、ペレツトを
作るのには皿型造粒機を使わなくてもその他の機
械でもよい。また、完全水和反応させるのには水
蒸気以外のものを用いても良い。

上記のように、本実施例においては、脱脂剤４
として、シリコンナイトライト粉末とアルミナ粉
末（と酸化イツトリウム粉末）とから成るペレツ
トを用いている。即ち、シリコンナイトライト粒
子の結合剤としてアルミナ（と酸化イツトリウ
ム）を用いており、従来のように、ポリビニルア
ルコールを用いてはいない。しかも、斯かるペレ
ツトは、摂氏約1200度から摂氏約1400度の温度で
焼成されたものである。従つて、脱脂のときの温
度（前記の通り、最大で摂氏450度）程度では劣
化しない。また、焼成済みであるため必然的に、
機械的強度も大きい。このため、何度脱脂作業を
繰り返しても、ペレツトがバラバラのシリコンナ
イトライトの粉末に戻ることはない。斯くして、
前記従来技術の問題点の項で述べた乃至の問
題は生じない。

また、本実施例の脱脂材４は前記の通り12メツ
シユアンダ程度の大きさのペレツトであり、従来
のように顆粒ではない。このため、 （あ） 充填したとき通気性に優れている。

（い） また、充填するとき空洞ができない。従
つて、充填の際の作業性に優れている。

従つて、上記（あ）のもたらす利点として、本
実施例に係る脱脂装置１１においては、セラミツ
ク成形体５から滲み出た樹脂が不活性ガスによつ
て素早く持ち去られることが挙げられる。言い換
えれば、従来よりも脱脂速度が早くなる。斯くし
て、脱脂罐２の温度の昇温速度を従来よりも大き
くすることが可能となる（前記の通り、昇温速度
については、従来は４℃／Hrが限度であつたが、
本実施例は８℃／Hrでも可能）。

また、上記（い）のもたらす利点として、本実
施例に係る脱脂装置１１においては、脱脂材４を
従来のように坩堝３に分けて充填する必要はなく
なることが挙げられる。従つて、坩堝３が不要と
なるので、この分コストダウンとなる。また、当
然ながら作業性及び生産性も向上する。

〔発明の効果〕

上記実施例の説明から分るように、本発明は、
次の効果を奏する。

脱脂材が劣化することがないため、脱脂機能
が低下することがない。

脱脂材の機械的強度が高く、細かくならない
ため、脱脂機能が低下することがない。

前記及びのため、脱脂材の再使用できる
回数が格段に向上する（本出願人の実験によれ
ば、30回まで可能であることが確認されてい
る）。

本発明の脱脂材は、適度な大きさのペレツト
から成るため、充填したとき通気性に優れてい
る。従つて、従来のものよりも脱脂能力に優れ
ている。この結果、昇温速度を従来よりも上げ
ることが可能となり、従つて、生産性が向上す
る。

本発明の脱脂材は、適度な大きさのペレツト
から成るため、充填するとき空洞ができない。
従つて、充填の際の作業性に優れている。その
ため従来のような坩堝が不要となる。従つて、
その分コストダウンを図ることが可能となる。
また、当然ながら、作業性及び生産性が向上す
る。

更には、脱脂完了後、セラミツク成形体を取
り出すときセラミツク成形体の表面に脱脂材が
付着しない。従つて、従来のように付着した脱
脂材を取り除く手間がなくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る脱脂装置の
縦断面図、第２図は、従来の脱脂装置の縦断面図
である。 １……炉、２……脱脂罐、４……脱脂材、５…
…セラミツク成形体、６……不活性ガス、１１…
…セラミツク成形体の脱脂装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ペレツト状の脱脂材であつて、一つ一つのペ
   レツトは少なくともシリコンナイトライト粉末と
   アルミナ粉末とから構成された焼結物であり、一
   つ一つのペレツトについてアルミナの含有量は重
   量割合で10％から90％までの範囲にあり、シリコ
   ンナイトライトの含有量は前記アルミナの含有量
   にほぼ逆比例して重量割合で90％から10％までの
   範囲にあることを特徴とするセラミツク成形体の
   脱脂材。 ２ シリコンナイトライト粉末と活性アルミナ粉
   末とを混合する第１の工程と、斯かる混合物に水
   を加えながら該混合物を多数のペレツトに造粒す
   る第２の工程と、上記ペレツトを完全脱水する第
   ３の工程と、完全脱水された上記ペレツトを不活
   性ガス中で摂氏約1200度から摂氏約1400度の温度
   で焼成する第４の工程とから成ることを特徴とす
   るセラミツク成形体の脱脂材の製造方法。 ３ 一つ一つのペレツトは少なくともシリコンナ
   イトライト粉末とアルミナ粉末とから構成されて
   いる焼結物であつて、一つ一つのペレツトについ
   てアルミナの含有量は重量割合で10％から90％ま
   での範囲にあり、シリコンナイトライトの含有量
   は前記アルミナの含有量にほぼ逆比例して重量割
   合で90％から10％までの範囲にあるペレツト状の
   脱脂材を多数集めて、そのなかにセラミツク成形
   体を埋没させ、これらを不活性ガスの気流中で一
   時間当り摂氏４℃より大きい昇温速度で昇温させ
   ることにより前記セラミツク成形体中の有機物を
   取り除くことを特徴とするセラミツク成形体の脱
   脂材の使用方法。