JP2000309008A - セラミックス板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックス板の固型鋳込み成形において、成
形体内部に巣やへこみ、乾燥切れが生じない吸水性鋳型
を用いた製造方法を提供する。 【解決手段】一辺の長さが１００ｍｍ以上、４００ｍｍ
以下の正方形、あるいは長方形のセラミックス板を鋳込
み成形する際に用いる吸水性鋳型の鋳込み口の位置及び
形状を図１及び図２に示し、図１及び図２において、鋳
込み口をセラミックス板の成形体の長い辺に設け、Ｚ＝
ｂ／Ｘ×１００に示されるＺの値が８５〜１００％、ｃ
＝ｄ／ｔ×１００に示されるｃの値が２００％以上、θ
≧２５°である吸水性鋳型を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス板に
関する。更に詳細には、炭化珪素質若しくは、酸化アル
ミニウム質の板に係わり、例えば、粉体熱処理用さやの
ふたや、焼成炉に用いられる台板等が挙げられる。

【０００２】

【従来の技術】従来、陶磁器の食器、花瓶などを製造す
る方法として鋳込み成形方法が知られていて、古くから
行われているが、現在ではセラミックス製品の成形方法
として採用されるに至った。鋳込み成形方法は二つのタ
イプに大別できる。ひとつは排泥鋳込み法で、壷、るつ
ぼ、パイプなど肉薄の中空品の成形に用いられている。
もう一つは固形鋳込み法で流し込まれたスラリーは型内
ですべて着肉され、排泥工程がなく、主に肉厚品の成形
に用いられている。セラミックス板のような形状のもの
を得るには、この固形鋳込み成形方法が一般的に用いら
れてきた。しかし、その吸水性鋳型の形状によっては、
中に巣ができてしまうとか、表面にへこみができると
か、乾燥切れというような問題点が発生し易く、歩留ま
りを悪くさせていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来の鋳込み
成形方法、特に吸水性鋳型の形状を改良して、上記の問
題点を解決しようとするものである。図４及び図５に従
来の一般的なセラミックス成形用鋳型の模式図を示す。
本鋳型形状による方法では、セラミックススラリー
（２）導入時に、鋳込み口（３）付近において、吸水性
鋳型に水分が吸収され、スラリーの硬化が生じ易く、す
なわち成形型全体にスラリー（２）が行き渡らず、充填
不足の為、製品内に巣や乾燥切れ等の問題が発生してい
た。また、鋳込み口（３）付近に、スラリー導入の圧力
により製品表面にへこみ等の変形が生じ易かった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記課題を
解決すべく、吸水性鋳型内でスラリーが水分を吸水され
硬化する際に、鋳込み口におけるスラリーの硬化を防ぐ
機能を具えた形状の鋳込み口を見出した。また、成形体
表面のへこみについては、鋳込み口と製品面との距離を
長くする事により、この問題を防止できる事が見出され
た。すなわち、本発明の吸水性鋳型の形状は、図１及び
図２において、鋳込み口（３）をセラミックス板の成形
体の長い辺に設け、Ｚ＝ｂ／Ｘ×１００に示されるＺの
値が８５〜１００％、ｃ＝ｄ／ｔ×１００に示されるｃ
の値が２００％以上、θ≧２５°であることを構成上の
特徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以上のように、本発明は吸水性鋳
型の鋳込み口を改良する事により、スラリーの吸水性鋳
型に対する、充填不良等の鋳込み不良をなくすことが出
来る。本発明の製造方法を図１につづいて更に説明す
る。図２は、本発明の成形法により、吸水性鋳型にスラ
リーを鋳込んだ状態の断面模式図である。更には、この
吸水性鋳型を２〜１０段積み重ねて加圧鋳込み成形を行
う事も可能である。図中、１は吸水性鋳型、２はスラリ
ー、３は鋳込み口である。図１において、Ｚ＝ｂ／Ｘ×
１００に示されるＺの値が８５〜１００％としたのは、
８５％未満であると、スラリー導入の際、全体に素早く
均一に充填されず、成形体に亀裂が生じ、成形できない
ためである。ｃ＝ｄ／ｔ×１００に示されるｃの値が２
００％以上としたのは、２００％未満であると、セラミ
ックス板の充填による硬化が完全に終わらないうちに、
鋳込み口付近の硬化が起きてしまい、スラリーの充填不
十分となり、亀裂が発生するからである。更には、θ≧
２５°にしたのは、θを２５°未満にすると、鋳込み口
と製品面との距離が近くなる為、圧力により製品面（圧
力がかかる部分）にへこみが生じる為である。本発明
は、セラミックス板の一辺の長さが１００ｍｍ以上、４
００ｍｍ以下の正方形に適用されるものである。セラミ
ックス板の一辺の長さ１００ｍｍ以下の成形には、この
加圧鋳込み成形は、不向きであり、４００ｍｍ以上で
は、吸水性鋳型の大きさ、重さのため、成形が困難にな
る為である。また、長方形のセラミックス板を鋳込み成
形する際に用いる吸水性鋳型において、その鋳込み口の
位置を辺の長い方に設けるが、これは、短い辺に設けた
場合、スラリー導入の際、全体に素早く均一に充填され
る事が難しく、その結果、成形体に亀裂が生じる等の問
題点が発生する確率が高い為である。セラミックス板の
成形方法としては、各種原料を混合した後、水分及びバ
インダーを加え、適当な大きさの顆粒を作製し、それを
吸水性鋳型内に流し込み充填させる。その時、圧力によ
る固形鋳込み成形法によって板形状に成形される。成形
圧力は、０．３〜１．０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲であること
が好ましい。それ以下であると、スラリーの充填速度が
遅くなり、均一に鋳型内に充填されない。また、それ以
上であると、吸水性鋳型の合わせ面から、スラリーの漏
れが生じてしまう場合が有る。本発明に係わるセラミッ
クス材料は、炭化珪素、酸化アルミニウム等が挙げら
れ、特に炭化珪素質にて好適に用いられる。炭化珪素質
セラミックス板については、使用する粗粒ＳｉＣ粉末の
粒径としては、１００〜５００μｍの範囲であることが
好ましく、微粒ＳｉＣ粉末の粒径は、０．１〜１０．０
μｍの範囲であることが好ましい。粗粒ＳｉＣ粉末が４
０〜５０重量％、微粒粉末が５０〜６０重量％を配合す
ることにより、セラミックス板用のスラリーが得られ、
それを吸水性鋳型に鋳込むことで成形が可能となる。

【０００６】

【実施例】次に本発明を実施例を用いて詳細に説明す
る。 （実施例１）セラミックスのスラリーとして次のような
配合のものを用いた実施例を以下に説明する。 上記材料１０ｋｇを混合ミルで１６時間混練してスラリ
ーを得た。スラリーの水素指数（ＰＨ）は、７〜１０に
調整する事が望ましい。次にスラリー中の空気を取り除
く為に減圧撹拌処理を真空度７５．０ｃｍＨｇの雰囲気
で１０分間行った。このスラリーを板成形型の開口部
（３）より加圧力１．０ｋｇ／ｃｍ^２で加圧鋳込みし、
型内に充填させた。図２はスラリーを充填した成形型の
縦断面図を示す。上記の図において、１は吸水性鋳型、
２はスラリー、３は鋳込み口である。尚、使用吸水性鋳
型は、図１及び図２の吸水性鋳型である。ここで、Ｘと
Ｙは同じ長さで、θ＝３５°、Ｚ＝８５％、ｃ＝２００
％である。スラリーを成形型に充填後、加圧したまま１
時間静置し、水分を吸水性鋳型に吸水させ固化させた。
その後、吸水性鋳型から成形体を離型し、セラミックス
板の成形体とした。次に、この成形体の水分を取り除く
ために乾燥し、終了後バリ取り、切断等の仕上げを行っ
て、焼成することによって製品となる。 （実施例２，３）実施例１と同様のスラリー、同様の鋳
込み方法で、セラミックス板の成形を行った。ここで、
Ｚの値、及び図１中のθの角度を変化させた吸水性鋳型
を用いた。そして、実施例１と同様にして、スラリーを
加圧鋳込みした。尚、使用吸水性鋳型の形状は、図１及
び図２である。 （実施例４）実施例１と同様のスラリー、同様の鋳込み
方法で、セラミックス板の成形を行った。ここで、Ｚの
値、及び図１中のθの角度を変化させた吸水性鋳型を用
いた。また、ＸをＹの半分の長さにした。そして、実施
例１と同様にして、スラリーを加圧鋳込みした。尚、使
用吸水性鋳型の形状は、図１及び図２である。 （比較例１，２，３，４，５，６，７，８）実施例１と
同様のスラリー、同様の鋳込み方法で、セラミックス板
の成形を行った。ここで、Ｚの値、及び図１中のθの角
度、及びｃの大きさを変化させた吸水性鋳型を用いた。
そして、実施例１と同様にして、スラリーを加圧鋳込み
した。また、ＸとＹは同じ長さである。尚、使用吸水性
鋳型の形状は、図１、図２、図３、図４、図５、図６、
図７である。 （比較例９，１０，１１，１２）実施例１と同様のスラ
リー、同様の鋳込み方法で、セラミックス板の成形を行
った。ここで、図１中のθの角度を変化させた吸水性鋳
型を用いた。そして、実施例１と同様にして、スラリー
を加圧鋳込みした。また、Ｙの長さをＸの１．５倍、２
倍の長さにした。尚、使用吸水性鋳型の形状は、図１、
図２、図３、図４、図５、図６、図７である。これらの
各実施例及び比較例における、吸水性鋳型の形状、位
置、鋳込み口の深さを表１に示す。なお、総合評価とし
て、大変良好なもの、良好なもの、成形できなかったも
のを○、△、×で示した。

【０００７】

【表１】 表１からわかるように、ｃの値が１００％では、製品の
厚みと同じである為に、鋳込み口付近の硬化が起きてし
まい、吸水性鋳型全体にスラリーが行き渡らなくなる。
よって、中に巣ができてしまうとか、表面にへこみがで
きるとか、乾燥切れといったことが起き、所望の成形体
を得る事ができなかった。また、ｃの値が１５０％で
は、成形は可能であったが、亀裂の入るものもあり、成
形体得率は１〜２割程度であった。これは、前期の原因
同様に、鋳込み口付近の硬化が起きてしまい、吸水性鋳
型全体にスラリーが行き渡らなくなる所も出てくるから
である。更に、Ｚの値が８５％未満では、スラリーの導
入の際、吸水性鋳型全体に素早く均一にスラリーが充填
していかず、その為、斑ができ、板の角にへこみや亀裂
が発生した。更に、θの値が２５°未満では、鋳込み口
とセラミックス板面との距離が近くなる為、圧力により
セラミックス板面（圧力がかかる部分）にへこみが生じ
た。ＹをＸの１．５倍にしたものは、成形は可能であっ
たが、成形体の成形体得率が１〜２割程度であった。こ
れは、スラリー導入の充填の際、鋳型全体に素早く均一
に充填されなかった為に、成形体に亀裂が生じたのであ
る。以上の事より、表１に示した如く本発明によれば、
鋳込み口の硬化を防ぎ、吸水性鋳型全体に素早く均一に
スラリーが充填され、むら、亀裂のないセラミックス板
の成形体が得られることが実証された。

【０００８】

【発明の効果】以上説明したように、泥しょう圧力鋳込
み法によるセラミックス板の成形方法において、吸水性
鋳型の鋳込み口及び流れ道を成形体の厚みよりも厚く
し、また、鋳込み口の距離及びスラリーの流れ道を広げ
ることで、亀裂、へこみの発生が無いセラミックス板の
成形体を、容易に成形する事が可能になり、従来のよう
な成形不良品が発生することなく、セラミックス板の成
形体が大量に効率良く経済的に製造できるなど、産業上
にもたらす効果は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミックス板の吸水性鋳型を示す図
である。

【図２】本発明のセラミックス板の吸水性鋳型にスラリ
ーを充填した成形型の縦断面図である。

【図３】セラミックス板の吸水性鋳型鋳込み口の厚みを
従来と同様の厚みにした吸水性鋳型にスラリーを充填し
た成形型の縦断面図である。

【図４】従来のセラミックス板の吸水性鋳型を示す図で
ある。

【図５】従来のセラミックス板の吸水性鋳型にスラリー
を充填した成形型の縦断面図である。

【図６】従来のセラミックス板の吸水性鋳型の鋳込み口
の厚みを成形体厚みの２倍にした吸水性鋳型にスラリー
を充填した成形型の縦断面図を示す図である。

【図７】従来のセラミックス板の吸水性鋳型の鋳込み幅
を大きくした成形型を示す図である。

【符号の説明】

１．吸水性鋳型 ２．スラリー ３．鋳込み口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一辺の長さが１００ｍｍ以上、４００ｍ
   ｍ以下の正方形、あるいは長方形のセラミックス板を鋳
   込み成形する際に用いる吸水性鋳型の鋳込み口の位置及
   び形状を図１及び図２に示し、図１及び図２において鋳
   込み口をセラミックス板の成形体の長い辺に設け、Ｚ＝
   ｂ／Ｘ×１００に示されるＺの値が８５〜１００％、ｃ
   ＝ｄ／ｔ×１００に示されるｃの値が２００％以上、θ
   ≧２５°である吸水性鋳型を使用することを特徴とする
   セラミックス板の製造方法。