JPS60251173A - セラミック成形体の脱脂材，その製造方法及びその使用方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミック成形体の脱脂材、その製造方法、
その使用方法及びその性質を専ら利用した脱脂装置につ
いての技術分野に属する。

〔従来技術〕

例えば、セラミック製の自動車部品等（以下。

単にセラミック部品と言う）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。

セラミック部品は、射出成形によってその形が作られた
後（この中間製品を、以下セラミック成形体と言う）、
脱脂され次いで焼成することによって製品とされる。

なお、セラミック部品を構成しているセラミックの粉末
は１射出成形時、液状の樹脂といっしょに混合されて流
動性を持たせである（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
ってできたセラミッ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ック成形体を焼
成すると、セラミック成形体は割れてしまう。従って、
上記脱脂とは、セラミック成形体を焼成する前にセラミ
ッ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によって行われる。第２図においで、１は
、電熱ヒータ（図示しない）によっ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のなかにはセラミック成形体５が埋没さ
れている。脱脂［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１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１図示しない電熱ヒータによって脱脂罐２の温度を
上げることにより、セラミック成形体５のなかから射出
成形時に用いられた樹脂（アクツクチックポリプロピレ
ン、エハフレソクス、パラフィン、アントラセン等）が
液状になって滲み出してくる。斯かる液状の樹脂は、セ
ラミック成形体５の表面に７蓼み出ると２次から次へと
脱脂材４に吸い取られる。そのため、ますますセラミッ
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の温度が高くなって
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、セラミック成形体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２図示しない容器に脱脂材４が
セラミック成形体５もろともあけられる。斯かる容器か
らは、セラミック成形体５だけが取り出される。後に残
った脱脂材４は集められ、再び次のセラミ’７り成形体
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１０
μ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、セラミック粉末（シリコンナイ
トライド）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セラミック粉末その
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、比較的ゆっくりと摂氏４５０度程度迄
昇温される。なお、このようにゆっ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、セラミック成形体５が割れる虞があるからで
ある。これに関連して、セラミック成形体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がセラミック成形体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、セラミック粉末を−固
めているポリビニルアルコールが熱によって劣化する。

このため、セラミック粉末を固めている力が弱くなる。

従って、脱脂材４の一つ一つの粒子を構成しているセラ
ミック粒子は。

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、言うまでもなくセラミック粒子そのもので
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２次のよう
な問題があった。

■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がセラミック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。従って、セ
ラミック成形体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。従って、脱脂材４の充填作業性が低下する。

■更には、脱脂完了後セラミック成形体５を取り出した
とき、セラミック成形体５の表面に細かい脱脂材４が付
着する。この細かい粒子（セラミンク粒子そのもの）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８次の
問題があっ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。

従って、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った。従って、生産性
が良くなかった。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■の傾向があったた
め、脱脂罐２全体に脱脂材４を充填することが困難であ
ったためである。

〔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２本発明によれば２次のような構成をとるセ
ラミック成形体の脱脂材、その製造方法。

その使用方法及びその性質を専ら利用した脱脂装置によ
って達成される。

即ち１本発明に係るセラミック成形体の脱脂材というの
は、ベレット状の脱脂材であって、一つ一つのベレット
は少なくともセラミック粉末とアルミナ粉末とから構成
された焼結物であり、一つ一つのベレットについてアル
ミナの含有量は重量割合で１０％から９０％までの範囲
にあり、セラミック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２本発明に係るセラミック成形体の脱脂材の製造方
法というのは、セラミック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・ノドに造粒する第２の工程と、
上記ベレッ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・ノド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１本発明に係るセラミック成形体の脱脂材の使用方
法というのは、一つ一つのベレットは少な（ともセラミ
ック粉末とアルミナ粉末とから構成されている焼結物で
あって、一つ一つのベレッ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、セラ
ミック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％までの範囲にあるベレッ
ト状の脱脂材を多数集めて、そのなかにセラミック成形
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
前記セラミック成形体中の有機物を取り除くことを特徴
とする。

また２本発明に係るセラミック成形体の脱脂材の性質を
専ら利用した脱脂装置というのは、加熱装置を有する炉
と、該炉のなかに置かれた脱脂罐と、該脱脂罐のなかに
充填された多数のベレット状の脱脂材と、該脱脂材のな
かに埋没されているセラミック成形体と、不活性ガスを
前記脱脂罐のなかを通過させる不活性ガス通風装置とか
ら構成されており、前記脱脂材は、一つ一つのベレット
が少なくともセラミック粉末とアルミナ粉末とから構成
された焼結物であり、一つ一つのベレットについてアル
ミナの含有量は重量割合で１０％から９０％までの範囲
にあり、セラミック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
にあり、脱脂工程時前記脱脂罐のなかは前記加熱装置に
よって除々に加熱可能とされており２且つ、脱脂工程時
前記脱脂罐のなかは前記不活性ガス通風装置によって不
活性ガスが通風可能とされていることを特徴とする。

〔実施例〕

次に２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２本発明の一実施例に係るセラミック成形体の
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
っ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
）によっ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によって四つの部屋１３．１
４，１５．１６に区画されている。隔壁１２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ック成形体５が載せられている。四
つの部屋１３，１４゜１５．１６には全てベレット状の
脱脂材４が充填されている。従って、セラミック成形体
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９図示しない不活性ガス通風装
置によって不活性ガス（例えば、窒素ガス）６が流され
る。なお２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２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−ることによって、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
セラミック成形体５もろともあけられる。斯かる容器か
らは、セラミック成形体５だけが取り出される。後に残
った脱脂材４は集められ、再び次のセラミック成形体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ット状の脱脂材４
の一つ一つのベレットは、１２メソシユアンダ（直径が
約１ｍｍから２ｍｍ程度）の大きさのものである。また
、一つ一つのベレットは少なくともセラミック粉末とア
ルミナ粉末とから構成された焼結物でできている。一つ
一つのベレッ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、セラミックの含有
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４
０％、セラミ・ツク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。

ペレット状の脱脂材４は次のような工程で製造される。

（イ）セラミック　（シリコンナイトライド）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っ
てペレット状に造粒する第２の工程。なお、このとき、
ペレットの大きさが１２メ・ノシュアンダ程度（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）上記工程によって出来上がったペレ・７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。この工程によって、ペレッ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の工程と名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ットを完全脱水
する第３の工程。

（ホ）完全脱水されたペレットを不活性ガス（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、セラミック粉末にアルミナが混合さ
れているのは１次の理由による。

即ち、セラミックの焼成温度は高い（通常、摂氏約１８
００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）。従って、上記第４の工程
においてペレッ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。

焼成されたペレットのなかではセラミック粉末はアルミ
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、セラミックの含有
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１本出願人の実験によって次の三つの事実が明ら
かになっているからである。

（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９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
来上がったペレットは強度が小さくボロボロ崩れ易いか
らである。

（い）セラミックの含有量が重量割合で１０％よりも少
なくなるとなると、出来上がったペレットについて樹脂
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セラミックの含有量とが上記
範囲にあれば、アルミナがセラミック粉末を保持する力
もセラミック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、そのためペレット状に固まる力
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アルミナに変わっている。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１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９例えば大気中で焼成すると
シリコンナイトライドが分解してシリコン単体となって
しまうからである。

また２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ントリウムはセラミ
ック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、セラミック粉末と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、ベレッ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１本実施例においては、脱脂剤４として、
セラミック粉末とアルミナ粉末（と酸化イツトリウム粉
末）とから成るベレットを用いている。即ち、セラミッ
ク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、斯かるベレットは、摂氏約１
２００度から摂氏約１４００度の温度で焼成されたもの
である。従って５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１機械的強度も太きい。こ
のため、何度脱脂作業を繰り返しても、ベレットがバラ
バラのセラミック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２本実施例の脱脂材４は前記の通り１２メソシュア
ンダ程度の大きさのベレットであり、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。従って、充
填の際の作業性に優れている。

従って、上記（あ）のもたらす利点として１本実施例に
係る脱脂装置１１においては、セラミ’）り成形体５か
らＩＥみ出た樹脂が不活性ガスによって素早く持ち去ら
れることが挙げられる。言い換えれば５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が限度であっ
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１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
。従って、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２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・７トから成
るため１充填したとき通気性に優れている。従って、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、従って、生
産性が向上する。

■本発明の脱脂材は、適度な大きさのベレットから成る
ため、充填するとき空洞ができない。

従って、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。従って、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１作業性及び生産性が向上する。

■更には、脱脂完了後、セラミック成形体を取り出すと
きセラミック成形体の表面に脱脂材が付着しない。従っ
て、従来のように付着した脱脂材を取り除く手間がな（
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は９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。 １−一炉 ２−−−−−脱脂罐 ４−−−−脱脂材 ５−−−セラミック成形体 ６−−−一−−不活性ガス １１−−−−−−セラミック成形体の脱脂装置第１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベレット状の脱脂材であって、一つ一つのペレッ
   トは少なくともセラミック粉末とアルミナ粉末とから構
   成された焼結物であり、一つ一つのペレットについてア
   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、セラミック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ック成形体の脱脂材。
2. （２）セラミック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
   を多数のペレットに造粒する第２の工程と、上記ペレッ
   トを完全脱水する第３の工程と、完全脱水された上記ペ
   レットを不活性ガス中で摂氏約１２００度から摂氏約１
   ４００度の温度で焼成する第４の工程とから成ることを
   特徴とするセラミック成形体の脱脂材の製造方法。
3. （３）一つ一つのペレットは少なくともセラミック粉末
   とアルミナ粉末とから構成されている焼結物であって、
   一つ一つのペレッ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、セラミックの
   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ット状の脱
   脂材を多数集めて、そのなかにセラミック成形体を埋没
   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
   ミック成形体中の有機物を取り除くことを特徴とするセ
   ラミック成形体の脱脂材の使用方法。
4. （４）加熱装置を有する炉と、該炉のなかに置かれた脱
   脂罐と、該脱脂罐のなかに充填された多数のベレット状
   の脱脂材と、該脱脂材のなかに埋没されているセラミッ
   ク成形体と、不活性ガスを前記脱脂罐のなかを通過させ
   る不活性ガス通風装置とから構成されており、前記脱脂
   材は、一つ一つのベレットが少なり牛もセラミック粉末
   とアルミナ粉末とから構成された焼結物であり、一つ一
   つのペレットについてアルミナの含有量はｆｉ　Ｉ　ｉ
   ｌＪ合で１０％から９０％までの範囲にあり、セラミッ
   ク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％までの範囲にあり、脱脂工程
   時前記脱脂罐のなかは前記加熱装置によって除々に加熱
   可能とされており、且つ。 脱脂工程時前記脱脂罐のなかは前記不活性ガス通風装置
   によって不活性ガスが通風可能とされていることを特徴
   とするセラミック成形体の脱脂材の性質を専ら利用した
   脱脂装置。