JPH03260591A - 連続焼結炉 - 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、焼結性セラミックス粉末と有機質バインダー
との混合物を成形したグリーン体を連続して脱脂、焼結
する連続焼結炉に関する。

〔従来の技術〕

セラミ、クス焼結体の成形品を製造するには、焼結性セ
ラミクラス粉末と有機質とを主体とする混合物を、粉末
プレス法、ドクターブレード法、押出法、射出成形法、
スリップキャスト法などで各種形状のセラミックスグリ
ーン体をつくり、これをパッチ式、或いは連続式の焼結
炉によって焼結している。

バッチ式焼結炉を用いた場合、被焼結物の量が多くなる
と、炉内への搬入、搬出に人手を要し効率が悪いため、
電子部品や自動車部品などの工業部品のように多量の焼
結体を生産するには、効率よく脱脂、焼結することが出
来る内壁がアルミナ質耐火物でつくられた連続焼結炉が
用いられる。

連続焼結炉によって焼結する場合には、各種方法によっ
て成形されたセラミックスグリーン体を、アルミナ質や
シリカ質によって造られた板状セ。

り上に載置し、これをこう鉢にそれぞれ収納する。

これらこう鉢を多段に積重ね、この積重ねたものを炉の
入口において、ブツシャ−によって押して、一つづつ炉
内に送り込んで、連続焼結炉内に敷設されたレール上を
移動せしめ、脱脂ゾーン、焼結ゾーンにおいて、それぞ
れの温度で加熱焼結した後、冷却ゾーンで冷却する方法
が行われている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、スチレン系、アクリル系、ワックス系、
プロピレン系オリゴマー等の熱可塑性有機物質をバイン
ダーとし、セラミックス粉末と混合して成形されたセラ
ミックスグリーン体を連続焼結炉を用いて脱脂、焼結し
た場合、グリーン体中にバインダーとして用いた有機質
が大量に台材されているため、脱脂ゾーンでは、炉壁に
有機質分解物が大量に付着する。この付着物は、炉壁土
部などから溶融滴下するとともに、脱脂ゾーンの排気孔
に分解物が堆積し、継目などから洩れ出すという問題が
あった。

また、炉壁材として使用されているアルミナ質耐火材の
表面に付着した有機質分解物はタール状物質であるため
、定期的な清掃時においても除去が困難で、さらに、レ
ール上に滴下すると、レール上を移動するこう鉢を積重
ねたものがスムースに移動されなくなる欠点を生ずる。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、上記セラ
ミックスグリーン体を連続焼結炉によって脱脂、焼結す
る場合、セラミックスグリーン体から発生する有機物質
分解物によって汚染された炉壁の清掃を容昌にし、かつ
、レール上に有機物質の分解物が滴下してこう鉢を積重
ねたものの移動がスムースに行なわれなくなることのな
い、連続焼結炉を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の連続焼結炉においては、 脱脂ゾーンの最内面を構成する炉壁材としてステンレス
質の耐熱金属板を用い、焼結ゾーンおよび冷却ゾーンの
炉壁材としてアルミナ質からなる耐火材を用いることを
解決手段とした。

〔実施例〕

第１図は、本発明に係るトンネル状の連続焼結炉ｌの一
実施例を示す縦断面図で、入口１ａから出口１ｂに向か
って、脱脂ゾーン２、焼結ゾーン３、冷却ゾーン４が順
次形成されいる。

連続焼結炉ｌ内部には、セラミックスグリーン体を収納
し、多段に積重ねたこう鉢（図示せず）を、順次プッシ
ャー５によって押して移動させるレール６が入口１ａか
ら出口ｌｂにわたって敷設されている。

上記脱脂ゾーン２は、第２図に横断面図を示すように、
最内面を構成する炉壁材として、ステンレス質の耐食、
耐熱合金板７が取付けられ、合金板７の外側には、断熱
、補強のためのアルミナ質耐火材８が設けられている。

上記合金板７は、付着した有機質分解物の滴下を防止し
、分解物が側面を伝わって流下するように先端がやや尖
ったアーチ状に形成されている。

また合金板の両側外側には焼結ゾーン３から高温の空気
を送風し、炉内温度を保持するための通風孔９が設けら
れている。この通風孔９は脱脂ゾーン２の上部および下
部にも形成することが出来るが、この場合有機質分解物
の滴下に対する対策が必要となる。

上記合金板の側方外側には内部加熱用の電熱ヒータ１０
が設けられている。この電熱ヒータ１０の代りに通風孔
９にバーナを取付けて炉内を加熱することも可能である
。

焼結ゾーン３は、第３図に横断面図を示すように、炉壁
は、従来のものと同様、アルミナ質耐火材８によってつ
くられている。また内部を加熱するには電熱ヒータｌＯ
′および／または、通風孔９′に取付けられたバーナ１
１が用いられる。

冷却ゾーン４は第４図に示すように、内面を構成する材
料としては、従来のものと同様アルミナ質の耐火材が用
いられる。また廃熱を回収して脱脂ゾーン２の補助熱源
とするため通風孔９′を設けてもよい。

また、使用されるセラミックスとしては、融点、分解温
度が８００″Ｃ以上であり、ｔｏｏｏ°Ｃ以上が好まし
く、特に１４００℃以上の物が好適である。融点、分解
温度、または昇華温度が８００″Ｃ未満では、脱脂時に
変形やふくれが生じる。

使用されるセラミックスとしては、例えば、アルミナ、
シリカ、炭化けい素、窒化ケイ素、ジルコニア、コージ
ライト、窒化アルミニウム等があげられる。さらに焼結
助剤として、ホウ素、ベリリウム、炭素、酸化イツトリ
ウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化リチウム
などを少量添加してもよい。この焼結助剤の添加量は、
通常セラミックス１００重量部に対して２０重量部以下
である。

上記セラミックスの粒度は、平均粒径が０．　１〜２０
０μｍのものが用いられるが、０．１〜１５０μｍのも
のが好ましく、特に０．１〜１００μｍのものが好適で
ある。平均粒径が０．１μｍ未満では、混練する際、均
一分散が困難であり、２００μｍを越えると、焼結の際
の保形性が悪くなると共に、焼結後の密度が小さくなり
、その機械的強度が低下する。

また、バインダーとしては、エチレン系重合体、スチレ
ン系重合体、プロピレン系重合体エチレン−酢酸ビニル
共重合体、アルキル（炭素数６以下）メタアクリレート
を主成分（５０ｗ　ｔ％以上）とする共重合体く例えば
、ポリメチルメタアクリレート、ポリエチルメタアクリ
レート、ポリブチルメタアクリレート）、アルキル（炭
素数６以下）アクリレートを主成分（５Ｑｗ　ｔ％以上
）とする共重合体（例えば、ポリメチルアクリレート、
ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート）が
あげられる。但し、「系重合体」とは、該モノマーの単
独重合体、及びモノマーを主成分（少なくとも５０ｗｔ
％）とした、他のモノマーとの共重合体を意味する。こ
れら合成樹脂バインダーの数平均分装置〔蒸気圧浸透法
（ｖａｐｏｒ　　ｐｒｅｓｓｕｒｅ　　ｏｓｍｏｍｅｔ
ｅｒ）によって測定〕は、通常２０００−５０万、特ニ
４０００−５０万が好ましい。

上記セラミックスおよびバイダーを用いてグリーン体を
成形するには、セラミックス粉末とバインターとを所定
の割合（通常セラミックスの粉末１００重量部に対して
バインダーを５〜４０重量部）で混合し、粉末プレス法
、ドクターブレード法、或いはペレット状とした後射出
成形法等によってセラミックスグリーン体を成形する。

これらセラミックスグリーン体を連続焼結炉１によって
焼結するには、多数のグリーン体をこう鉢に入れ、さら
に多段に積重ね、これを入口より連続焼結炉内にブツシ
ャ−５を用いて一個ずつ押込んで、出口１ｂ方向にむか
って一定速度で移動させ脱脂ゾーン２、焼結ゾーン３、
冷却ゾーン４を通過せしめる。

この際脱脂シー７２の温度は３００〜６００　’Ｃ特に
３００〜５００℃が好ましい。温度が６００℃を越える
と、合金板が劣化し、また３００′ｃ未満では、脱脂体
の残存バインダーの量が多くなり焼結ゾーンにおいてふ
くれやクラックが発生する。

焼結ゾーン３の温度は、それぞれ使用するセラミックス
の種類によって異なり、７００〜１８００°Ｃの範囲の
温度が用いられる。

また、連続焼結炉の長さは、１０〜３０ｍで、脱脂ゾー
ン、焼結ゾーン、冷却ゾーンの長さの割合は、７０：２
０：１０〜５０　：　２５　：　２５の範囲である。ま
た、ブツシャ−によって押される、積重ねられたこう鉢
の移動速度は、０．２５〜２ｍ／時、特に０．２５〜１
ｍ／時が好ましい。速度が２ｍ／時を越えると、焼結体
に有害な変形や、ふくれ、クラックが発生する。また速
度が０．　２５ｍ／時未満では、焼結に時間を要し経済
性を失なう。

上記ブツシャ−５により移動されるこう鉢中のグリーン
体は、脱脂ゾーンにおいて含有するバインターが熱分解
されて揮散する。

この揮散されたバインダーの熱分解物は炉壁に付着する
が、脱脂ゾーンの炉壁はステンレス質の耐食、耐熱合金
板７によって形成されているので、付着物は壁面に沿っ
て下方に流下し、壁面に浸透したり、壁面を膨潤させた
りすることがない。さらに定期点検時に壁面の付着物を
除去することは容易であり、炉内を一定の条件に保持す
ることが出来る。脱脂されたグリーン体は焼結ゾーンに
おいて焼結され冷却ゾーンで冷却されるが、バインダー
の揮散は、脱脂ゾーンで行われるので、焼結ゾーン、冷
却ゾーンではバインダーの揮散はたく、炉壁材として、
従来のアルミナ質耐火物が用いられる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明の連続焼結炉は、殆ど全部の
有機質バインダーが揮散される脱脂ゾーンの内面が、ス
テンレス質よりなる耐食、耐熱性の合金板によって形成
されているので、付着した有機質分解物は、流下除去さ
れ、清掃も容易である。また、焼結ゾーン、冷却ゾーン
の内面はアルミナ質の耐火物によって形成されているが
、有機質分解物は脱脂ゾーンで揮散されているので、焼
結ゾーン、冷却ゾーンにおける揮散は殆どないので、付
着物が付着することもない。そのため連続焼結炉の内面
は、はぼ定常に保持され、炉の温度調整が行い易く、さ
らにレール上に分解物が滴下しない。したがって炉を移
動するこう鉢の移動速度が一定速度に維持され、製品に
むらを生ずることなく品質の管理が容易になる等の多く
の長所を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の連続焼結炉の一実施例を示す縦断面
図、第２図は、第１図の■−■線矢視断面図、第３図は
、第１図のｍ−■線矢視断面図、第４図は第１図の■−
■線矢視断面図である。 １・・・・・・連続焼結炉。１ａ・・・・・・入口、ｌ
ｂ・・・・・・出口、２・・・・・・脱脂ゾーン、３・
・・・・・焼結ゾーン、４・・・・・・冷却ゾーン、５
・・・・・・ブツシャ−６・・・・・・レール、７・・
・・・・合金板、８・・・・・・アルミナ質耐火材、９
・９′　・９′・・・・・・通風孔、１０・１０′・・
・・・・電熱ヒータ、１１・・・・・・バーナ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 有機物質を主成分とするバインダーとセラミックスとか
   らなる混合物を成形したグリーン体を、脱脂ゾーン、焼
   結ゾーンおよび冷却ゾーンを順次通して脱脂、焼結する
   連続焼結炉において、脱脂ゾーンの最内面を構成する炉
   壁材としてステンレス質の耐熱合金板を用い、焼結ゾー
   ンおよび冷却ゾーンの炉壁材としてアルミナ質よりなる
   耐火材を用いることを特徴とする連続焼結炉。