JPH03215343A - ファインセラミックスの成形方法及び成形装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明はファインセラミックスの成形方法及び成形装置
に関する。

従来の技術 従来、陶器や食器等は、工業生産においては粘土の可塑
性を利用して成形を行ってきた。

セラミック粉体に可塑性が発現するのは、粘土を含有し
ているからである。型としては、主に石こう型を用いて
きた。

ファインセラミックスの成形に石、こう型を使用すると
、不純物が成形品に混入しやすくなる。

他方、ファインセラミックスの成形方法としては、スプ
レードライヤー粉末を用いた一軸式プレス成形、ＣＩＰ
成形、スリップキャスティング成形、射出成形、押出し
成形などが採用されてきた。

発明が解決しようとする問題点 また、前述のような従来のファインセラミックス成形方
法には次のような問題があった。

１）一軸プレス成形 単一形状を多量生産するには有効であるが、現状では単
純形状に限られている。

と《にスプレードライヤー粉末を使用する場合には、製
品内の肉厚差が大きいと、充てん率を均一にすることが
難しく、均一な成形体が得られない。

さらに、型材に非多孔質材料を用いた場合、水分を含ん
だ練土では離型が困難であり、成形体が歪み、所定形状
の製品を得ることができない。

２）ＣＩＰ成形 比較的均一な成形体が得られるが、成形体の加工を必要
とするため、歩留まりが悪く、生産コストの上昇を招く
。

３）スリップキャスティング成形 均質性の良い成形体が得られるが、石こう型を用いた場
合、型の強度が低いため、自動化で取り扱うことが困難
であり、大量生産向きでない。

４）射出成形 比較的複雑な形状の大量生産に向いているが、成形後の
脱脂の問題がある。大型形状を作る場合に、装置が大が
かりになり、高価である等の問題もある。

５）押出し成形 大量生産は可能であるが、形状がパイプ、ハニカムや板
類の形状に制約される。

発明の目的 本発明の目的は、一軸プレスが可能で、高い生産効率を
確保でき、複雑形状でも適用できるファインセラミック
スの成形方法及び成形装置を提供することである。

発明の要旨 前述の目的を達成するために、本発明は、請求項１およ
び２に記載のファイシセラミックスの成形方法及び成形
装置を要旨としている。

問題点を解決するための手段 本発明において使用される練土に十分な可塑性が付与さ
れていなければ、本発明の成形方法を実施することが困
難な場合がある。

従って、使用される可塑性付与剤は、非可塑性無機粉体
に可塑性を付与し、プレス成形に適した十分な成形性を
有する練土を提供し得るものである。

例えば、微生物産生多糖類の有機パインダ−またはメチ
ルセルロース系有機バインターが挙げられる。

微生物産生多糖類の有機バインダーとはバインダー成分
として主に微生物産生多糖類を含有したものであり、メ
チルセルロース系有機ハインダーとは主にメチルセルロ
ースを含有したものである。

具体的には、微生物産生多糖類としては、デキストラン
、ジュランガム、キサンタンガム、プルラン、パラミロ
ン、カードラン、スクレノグルカンなどが挙げられる。

なかでも、グルカン系の多糖類が好ましく、パラミロン
、カードラン、スクレノグルカンなどのβ−１，３−グ
リコシドを有するβ一１．３−グルカンが保水性、可塑
性などの面から更に好ましい。

また、この微生物産生多糖類の有機バインダーは他の成
分と混合して使用することも可能である。

例えば、セルロース系化合物、多価ヒドロキシ化合物や
ポリビニル重合体などを含有していてもよい。

セルロース系化合物としては、メチルセルロース、エチ
ルセルロース、カルボキシメチルセルロース、カルボキ
シメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプ口ピルセ
ルロースなどが挙げられる。

多価ヒドロキシ化合物としては、グリセリンやエチレン
グリコールなどのアルキレングリコールや、ポリエチレ
ングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール等
が挙げられる。

ポリビニル重合体としては、ポリビニルアルコール、ポ
リビニルビロリドン、ポリアクリル酸樹脂などが挙げら
れる。

混合される他の成分はバインダー総重量の５０重量％以
下であるのが好ましい。

このように混合物として用いる場合は、特にβ−１，３
−グルカン、セルロース系化合物およびポリオキシアル
キレングリコールの混合物が、本発明の成形方法に適し
ている。

メチルセルロース系有機バインダーも同様に、メチルセ
ルロースの他に上記した成分などを含有した混合物とし
ても使用される。

このような可塑性付与剤はセラミック粉体に対して０．
１〜１０重量％、好ましくは０．５〜５重量％の割合で
配合される。

微生物産生多糖類の有機バインダーとファインセラミッ
ク粉末との混練は各種の方法を採用できるが、好ましく
は、ダルトンミキサーと真空土練機による二段混練法を
採用する。

そしてダルトンミキサーと真空土練機による二段混線を
行う際に、充てん密度を６０％にすると、最良の結果が
得られる。

プレス成形は、多孔質型を用いて行う。多孔質の型とし
てよく知られているのは、従来から陶磁器や食器の湿式
成形に用いられてきた石こう型であるが、石こう型は機
械的強度が低いため、耐久性及び成形体へのコンタミネ
ーション（石こう型材などが不純物として成形体へ混入
する）等の問題がある。そのため機械的強度が高く、耐
摩耗性に優れ、通気性の高い多孔質型を用いるのが好ま
しい。その一例として合成樹脂製の型が挙げられる。

一般的に合成樹脂型は石こう型の約１０倍以上の強度を
有し、その耐摩耗性は耐用回数にして５０〜１００倍で
ある。

また、５０〜２００μｍの粗い連通孔を有した下面層と
１０μｍ以下の微細孔を有する成形面層の二層構造にす
ると圧損が少なくなる。

型材が多孔性である効用としては、練土の水分を真空減
圧により脱水したり、圧縮空気により成形体の離型を効
率良く行ったりすることが挙げられる。

実　　施　　例 第１図に示す可塑成形の工程により実験を行った。実験
に用いた材質はＡｌ２０３−Ｚｒ　Ｏ　２質である。ま
ずＡｌ２０３とＺ　ｒ　Ｏ　２を所定の割合で秤量し、
ＡＡ’２０３製のポットとＡ１２０３製のボールを用い
て１８時間混合処理を行った。その際に、水を２５ｖｊ
％加え、かつ分散剤としてポリカルボン酸アンモニウム
塩を０．３ｗｊ％加えた。添加量と水分量については、
混合が効率良く行える範囲内で最も高い粘度を採用した
。分散剤の添加量については見掛粘度の最も低くなる点
を採用した。その後、原料を乾燥し、解砕により０．５
ｍｍ以下に整粒した。この原料にバインダーおよび水を
加え、ダルトンミキサーにて一次混練を行った。その後
、真空土練機で二次混練を行い練土とした。

前述の練土を第２〜５図に示すようにプレス成形した。

まず第２図に示すように練土１を前述の型材で作られた
多孔質の下型２の成形面の中央にセットする。ついで、
同じ型材で作った多孔質の上型３をセットする。上型３
と下型２に真空吸引を行いながら第３図に示すようにそ
れらの成形面で加圧成形して成形体４を作る。成形後、
下型２の真空吸引を停止し、第４図に示すように、圧縮
空気を下型２の成形面に送り込みながら上型３を上昇さ
せ下型２の成形面から成形体４を離型させる。その後、
上型３の真空吸引を停止し、第５図に示すように、圧縮
空気を上型３の成形面に送り込みながら成形体４を上型
３の成形面から離型させ、取板５にのせる。その後、成
形体４を４０℃〜１００℃で十分乾燥させる。ついで焼
成を１６００℃で２時間行う。

前述の実験によって得られた成形体のサンプルについて
水分の添加効果、保水性、可塑性、成形後の保形性を評
価した。

保水性については、常温，４０℃，１００℃でそれぞれ
恒量になるまで乾燥を行い、重量減少を測定し、算出し
た。

可塑性については、直径５０ｍｍ，長さ６０ｍｍのサン
プルを作製し、オートグラフを用いて長さの変形比が２
の値を示す範囲の間の最大荷量により評価をした。第１
表はその試験結果と、本発明の成形法で作製したサンプ
ルの特性値と他の成形法との比較を示す。本発明の成形
法で作製したサンプルの焼結体密度は、従来のスリップ
キャスティング成形法やＣＩＰ成形法に比べて同等又は
それ以上であり、有用であると考えられる。

発明の効果 １）本発明ではファインセラミックスの成形に微生物産
生多糖類の有機バインダーを用いるので、低圧力で可塑
性を十分有する練土を得ることができる。

２）本発明の成形法を用いることにより、従来のファイ
ンセラミックスの成形法に比べて大幅なリードタイムの
短縮やコストダウンが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の好適な成形工程の一例を示すフロ
ー図、第２〜５図は本発明方法により成形体をつくる一
連の工程を示す説明図である。 １・・・・・・・・・練　土 ２・・・・・・・・・下　型 ３・・・・・・・・・上　型 ４・・・・・・・・・成形体 ５・・・・・・・・・取 板 Ｆｉｇ．１ 手 続 補 正 書 （自発）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．ファインセラミック粉末に可塑性付与 剤として微生物産生多糖類の有機バインダー又はメチル
   セルロース系バインダーを加えて混練して練土をつくり
   、その練土を多孔質型によってプレス成形することを特
   徴とするファインセラミックスの成形方法。
2. ２．上型と下型を組合わせて、それらの上 型の成形面と下型の成形面との間でプレスしてファイン
   セラミックスの練土を成形してファインセラミックスの
   成形体をつくる成形装置において、上型と下型を多孔質
   の型材で作り、型材を介して成形面を真空減圧して成形
   面から練土の水分を脱水したり、型材を介して成形面に
   圧縮空気を送って成形面から成形体を離型する構成にし
   たファインセラミックスの成形装置。