JPH02277606A - セラミックチューブの製造方法及び製造装置 - 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】 （発明の背景） （１）発明の分野 本発明は、セラミックチューブの製造に関し、特に、実
質的に連続してセラミックチューブを製造する方法及び
装置に関する。

（２Ｉ先行技術の説明 セラミックチューブは、腐食性液体またはガスを取扱う
熱交換器に、伝熱式熱交換器のような高温の用途に、成
る種の電解槽に、及び種々の他の用途に用いられる。近
年、セラミックチューブは、焼結アルファシリコンカー
バイド、焼結酸化アルミニウム、焼結ジルコニア、及び
その他の物質のようなセラミック材料から製造される。

セラミックチューブは種々の直径及び肉厚で製造され、
最近、成るものは表面積を増大させるための縦方向の内
部フィンを持つように製造される。

セラミックチューブは、現在、一連の別々の工程を個々
のチューブに対して行う、いわゆるバッチプロセスによ
って製造されている。都合の悪いことに、バッチ製造さ
れたチューブは、種々の設備上の制約、及び累積する長
さの収縮を含む処理上の制約のため、約４．２６７ｍよ
り長い長さに製造できない、もし長い（約４．２６７ｍ
以上）チューブを製造しようとするならば、チューブを
製造するのに必要な設備は極めて高価になってしまう、
また、チューブの長さが増大するにつれて、チューブの
一端から他端まで異なった特性を持つことがある。バッ
チプロセスの別の欠点は、チューブを頻繁に取扱わねば
ならないので、即ち、チューブを製造プロセス中、ステ
ーシヨンからステーションに移動させねばならないので
、チューブに損傷が生じる場合があることである。バッ
チ製造のセラミックチューブに関連するさらに別の欠点
としては、製造時間が長いこと、品質管理情報を完成チ
ューブから処理しようとしているチューブに迅速にフィ
ードバックすることができないこと、及び最適の製造品
質が欠けていること、がある。

セラミックチューブの製造のための種々のバッチプロセ
スを開示する特許には、ジョーンズ（Ｊｏｎｅｓ　）の
米国特許第３，９５０，４６３号及びダイアス（Ｄｉａ
ｓ　）等の米国特許第４．２６．５゜８４３号がある。

ジョーンズの特許は、一定の長さ、例えば、１８インチ
（４５，７２Ｃ１１）のチューブを均一の速度で開口端
付きの管形状の電気誘導炉を通す、ベータアルミナセラ
ミックチューブの製造を開示している。チューブの温度
は短い区域内で１６００−１９００℃の範囲内に昇温さ
れ、その結果、チューブは急速に焼結され、その後、急
速に冷却される。ダイアス等の特許は、同様に、一定長
さ、例えば、２０ｃｍのチューブを処理している。ダイ
アス等の特許は、一定長さの炭素を含む予備成形物を高
温で元素のシリコン粉末に接触させて炭素の少なくとも
大部分をシリコンカーバイドに変換することを開示して
いる。このことは反応結合として知られており、セラミ
ック分野の当業者によって焼結とは異なったものと考え
られている。ジョーンズ及びダイアス等の特許の製造プ
ロセスは、バッチ製造プロセスの欠点を持つばかつてな
く、比較的短い長さのチューブに制約される。

セラミックチューブの製造に適した別のバッチプロセス
が知られており、また、そのようなプロセスでの種々の
材料も知られている６例えば、米国特許第４，１２４．
６６７号、米国特許第４゜１７９．２９９号、米国特許
第４，３１２，９５４号及び米国特許第４，３４６，０
４９号（これらすべてはコボラ（（：ｏｐｐｏｌａ　）
に付与された）等は、バッチ態様で射出成形される焼結
アルファシリコンセラミック本体を開示しており、これ
らの開示は、参考としてこの明細書に取り入れである。

このセラミック本体は、シリコンカーバイド、炭素源、
ボロン源、−時結合剤、及び溶剤を含有する混合物から
製造される。

ストーム（Ｓシｏｒｍ　）の米国特許第４，２０７゜２
２６号は、射出成形及び焼結に適したセラミック組成物
を開示しており、その組成は、他の成分の中に、組成物
の粘性を集雪的に減少させる少量の有機チタネートを含
有している。オーンソルグ（Ｏｈｎｓｏｒｇ　）の米国
特許第４．１４４，２０７号及び米国特許第４，２３３
．２５６号は、特定のセラミック混合物が、他の成分中
に、熱可塑性樹脂、オイルまたはワックスの組合せを含
有する組成物と、セラミック材料を射出成形するプロセ
スとを開示している。ストーム及びオーンソルグの特許
は望ましい特性を持つセラミック組成物を開示するが、
バッチ製造プロセスの欠点を克服するなんらかの技術を
教示または提案するものでない。

望ましくは、本質的に無限の長さのチューブを製造し、
望まれるどんな長さにでも（例えば、１８．２９ｍまた
はそれ以上）に切断するようにセラミックチューブを多
少なりとも連続的に製造できることである。各段階でチ
ューブの処理に対して高度の対称性を与えることにより
、かつ最終製造品質のデータを製造プロセスの初期の段
階に迅速にフィードバックすることにより取扱いによる
損傷を減少させることによって、セラミックチューブを
製造することが有利である。

（発明の要約） 本発明は、先行技術の前述の欠点を克服し、セラミック
チューブを製造するための新規な改良した方法及び装置
を提供する。本発明はセラミック粉末を含有する混合物
からセラミックチューブを製造することを含むものであ
る。好ましい実施例では、セラミック粉末は、炭素源及
びボロン源に混合されてプレミックスを形成するアルフ
ァシリコンカーバイドである。水溶性可塑剤、好丈しく
は、メチルセルロースエーテルをプレミックスに添加す
る。水のような溶剤を、粘性を調整して押出可能な混合
物を形成するため、必要に応じて、添加する。この混合
物を圧縮し、排気して、押出機内に置く０次に、圧縮し
排気した混合物を中央のマンドレルを有するダイを通し
て押出し、所望の断面形状及び肉厚を持つチューブを製
造する。

混合物を連続的に押出している間に、チューブを開口端
付きの乾燥器、焼成器、移行区域、焼結炉、及び冷却器
を通す。冷却器を通過後、チューブを所定の長さに切断
する。

最初に、押出混合物を強力ミキサで混合し、次に、別個
のプレス内で円柱状「ビレット」に形成し、ビレット内
の多量の空気を、真空をビレット製造プレスに作用させ
ることによって排気する。

次に、このビレットを押出機に充填し、空気を押出機か
ら除去するため、再び真空を作用させる。

長い運転中、ライン全体を、必要なときに、新たなビレ
ットを加えるため、わずかな時間（１−２分）停止させ
る。別の方法としては、ねじ駆動式押出機を用い、新た
な出発材料を加えるためにライン全体を停止させる必要
をなくすことも考えられる。この別の方法の態様では、
押出混合物を圧縮せず、排気を、真空をねじ駆動式押出
機の投入手段に作用させることによって行うことができ
る。

チューブを、好ましくは、水平面内で押出し、好ましく
は、押出後で乾燥前に、エアクツションで支持する。乾
燥器を、水を除去するため、約１７５℃の入口温度で作
動させる。焼成器を、揮発物を蒸発させるため、出口端
で約５５０−６００℃で作動させる。焼結炉を、セラミ
ック粉末を焼結するため、約２２５０−２３００℃（他
のファクタ中のチューブの組成に依存する）で作動させ
る。焼成器と焼結炉の間の移行区域は焼成器内で放出さ
れた揮発物を焼結炉から分離する。

これらの揮発物を、チューブの内外面部に不活性ての部
分内で維持されねばなら°ない。

真直度を、主に、焼成器から冷却区域までの一連のぴっ
たりと嵌合するガイドチューブを用いて達成し、ガイド
チューブの中心線を互いに正確に一致させる。これらの
ガイドチューブの内径を、焼結中に生じる直径の減少に
適応させるため、焼結炉内で部分的に減少させる。また
、焼結区域にわたる適当なライン張力が真直度を維持す
るのに役立つ、張力を、乾燥器の下流に配置した第１ピ
ンチロールと冷却器の下流に配置した第２ピンチロール
によって、押出プロセス中、チューブに作用させる。ピ
ンチロール及びチューブに対するピンチロールの滑りを
適当に制御することによって、完成チューブは真っすぐ
であり、均一な肉厚及び外径を持つようになる。

チューブを、冷却器の下流でチューブに隣接して配置し
たフライング切断機によって、所定の長さに切断する。

クランプがチューブを把持し、ダイヤモンド製の研削形
の切断ホイールがチューブを切断している間、チューブ
と共に切断機を移動させる。切断したチューブを、その
後検査及び包装を行うための心振れテーブルに入れる。

チューブを切断した後、取付具を備えた長いホースを製
造されるチューブの端に連結し、そのホースを用いて一
定流量の不活性ガスをチューブの内部に導入する。その
不活性ガスはチューブ内で上流に流れ、マンドレルの真
空ボートを通して吸引され、このようにして、チューブ
の内側がら水及び揮発物を除去し、それらが焼結炉に入
るのを防止する。

本明細書で用いる用語「不活性」は、窒素、またはアル
ゴンのようなガスがライン全体のどんな場所でもチュー
ブ材料と実質的に反応しないことを意味する。

前述の説明から明らかなように、本発明によると、極め
て長いセラミックチューブを多少なりとも連続して製造
できる。チューブは広範囲の直径及び肉厚を持つことが
できる。内部フィンを持つチューブも製造できる０本発
明は頻繁なチューブの取扱いによる損傷を最少にし、ま
たは、なくし、処理（伝熱及び物質移動）の対称性を改
善し、製造プロセスの一部として迅速なフィードバック
を可能にし、従来のチューブ製蓮設備の高い投資費用を
避けることができる。

前述の特徴及び利点は、添付図面を参照して、以下の説
明及び特許請求の範囲を読むことにより明らかとなる。

（好ましい実施例の説明） 第１図を参照すると、セラミックチューブ１゜の製造に
適した装置が概略的に示されてる。チューブ製造装置は
、押出機１２、チューブガイド１４、乾燥器１６、第１
ピンチロール１８、焼成器２０、移行チューブ２２、焼
結炉２４、冷却器２６、出口チューブガイド２８、第２
ピンチロール３０、切断機構３２、検査テーブル３４、
及び真空装置３５を有する。以下、チューブ製造装置を
、チューブ１０の構成を含めて、装置の個々の構成部分
毎に説明する。

立と二２１史 本明細書で用いられる用語「チューブ」は、元来、細長
い円筒形状を言うものである。しかしながら、本発明は
、円形または非円形断面の中実ロッド、外部フィン付の
中空形状または中実形状、及び内部フィン及び（又は）
外部フィン付の円形または非円形断面の中空形状のよう
な別の形状を形成するのに用いることができる。本発明
は、用語「チューブ」を用いることにより、すべてのそ
のような形状を包含するものである。

焼結したアルファ（α−）シリコンカーバイド製チュー
ブ１０は、高温の硫酸を含むほとんどどんな気体物質ま
たは液体物質の腐食作用及び侵食作用に対して耐性があ
る、硬質の、耐久性のある、不通気性のシリンダである
。完成形態のチューブは比較的脆いが、チューブは、他
の点では、優秀な構造上の一体性を持ち、かつ高温、高
圧、及び化学的作用に対して耐性がある。

チューブは、セラミック材料、好ましくは、アルファシ
リコンカーバイドから作られる。用いることのできる別
の種類のセラミック材料には、酸化アルミニウム及びジ
ルコニアがある。チューブ１０は焼結されるが、このな
め、セラミック粉末は、セラミック粉末を押出して、そ
の後焼結させることができる他の成分と混合されねばな
らない。

壁中に一定の気孔導を持つチューブも、炭素のような気
孔形成添加剤を用いて、製造できる。この添加剤は押出
用混合物に加えられ、後に完成チューブから除去される
。

チューブ１０は、最初にプレミックスを作ることによっ
て製造される。プレミックスは、アルファシリコンカー
バイドのような適当なセラミック粉末、ボロンカーバイ
ド（８４Ｃ）のような適当な焼結用助剤（ボロン源）、
及び好ましくはフェノール樹脂である１つ以上の有機結
合剤を含有する。結合剤はセラミック粉末の焼結を補助
する炭素源としても作用する。プレミックスは、なんら
の特殊な取扱い上の注意または貯蔵上の注意を必要とし
ない、微細な、粉末状の、均質混合物である。特に望ま
しいアルファシリコンカーバイド用プレミックスの組成
を知るには、米国特許第４゜１７９．２９９号及び米国
特許第４，３１２．９５４号を参照されたい。

可塑剤が押出プロセスを補助するためにプレミックスに
添加される。好ましい可塑剤はメチルセルロースエーテ
ルである。メチルセルロースエーテルはＷ１標［メトセ
ル（ＭＥＴＩＩＯＣＥＬ　）　Ｊで市販されている。

プレミックス−可塑剤の混合物は、押出のための所望の
粘性が得られるまで、水のような溶剤と混合される０代
表的な混合物の組成は、約７９゜６重量％のシリコンカ
ーバイドプレミックス、約２．１重量％のＡ−４Ｍ　　
ＭＥＴＨＯＣＥＬのメチルセルロースエーテル、及び約
１８．１重量％の脱イオン水である。初期混合物中の水
の量は、代表的には、約１７．０乃至２０．０重量％の
範囲内である。

もし水が氷の形態で添加されるか、または混合物が混合
中冷却されるならば、未処理のチューブ及見い出されて
いる。

この混合物は強力ミキサ中で混合され、次に別のプレス
で円柱状「ビレット」に形成され、ビレット中の多量の
空気がビレット製造プレスを真空にすることにより排気
される。代表的なビレットは少なくとも４．５ｋｇ＜１
０ボンド）の重量を持ち、１つまたは２つのビレットが
通常１回に押出機１２に充填される。

押１１上」− 第２図及び第３図を参照すると、押出ｆｉ１２は長手方
向に延びるボア３８を持つ容器３６を有する。ラム４０
がボア３８の上流部分に配置されている。このラム４０
は、直流駆動モータ及びギアボックスに、さらにねじジ
ヤツキ〈図示せず）に連結されており、ねじジヤツキが
、極めて遅い速度で、かつタコメータフィードバックで
正確に調節できる速度で、ラム４０を駆動する。

容器３６はゲージング４２に連結されている。

アダプタ４４が４６で示されたねじ（ζよってケーリン
グ４２の前面部分に固定されている。ダイ４８がリング
５ｏ及びボルト５２によってアダプタ４４２夕４４の最
前部に固定されている。複数の半径方向に延びるボルト
５４がアダプタ４４を貫通し、リング５０の外径と係合
している。ボルト５４はロックナツト５６によってアダ
プタ４４に対して定位置にロックされている。

このダイ４８は所望の断面の長手方向に延びるボア５８
を有する。図示のように、断面は円形であるが、前述し
たように、所望により非円形であってもよい、中空内部
６２を持つ細長いマンドレル６０がボア５８内に配置さ
れて、半径方向に延びる支持体６４によって定位置に固
定されている。

丸められた円錐体６５がマンドレル６０にねじ込まれ、
マンドレル６０を支持体６４に固着している。支持体６
４の１つは、マンドレル６０の内部６２とケーシング４
２に形成した流路６８とに連通ずる流路６６を有する。

内部フィンを持つチューブ１０が望ましい場合には、フ
ィンの反転形状のものがマンドレルの形状に組み込まれ
る。

第２１図を参照すると、流路６８は真空装置３５に連結
されている。この真空装置３５は真空計７０、液体及び
固体トラップ７２、流量計７４、及び真空ブロワ７６を
有する。絞り弁７８により、マンドレル６０から吸引さ
れた空気を希薄にするのに周囲空気を用いることができ
、この結果、ブロワ７６はブロワ７６を適当に冷却する
のに十分な空気の総量を受ける。

第２図及び第３図を見て明らかなように、ボア５８とマ
ンドレル６０の間の間隔がチューブ１０の肉厚を決める
。ダイ４８は、優れた同心性を達成して、押出チューブ
１０の肉厚を均一にするため、マンドレル６０に対して
調節できる。この調節は、リング５０に当接しているボ
ルト５４を適当に締付ける、または緩めることにより行
われる。

ボルト５４の試行錯誤の調節を通して、ダイ４８は最終
的にはマンドレル６０に対して心出しされる。次に、ロ
ックナツト５６が、調節を変えないように、締付けられ
る。

ユーブ　イド１４ 第４Ａ図及び第４Ｂ図を参照すると、チューブガイド１
４はダイ４８のすぐ下流に配置した長手方向に延びるチ
ューブ８０を有する。導管８２が、供給源（図示せず）
から加圧空気をチューブ８０に供給するため、チューブ
８０に連結されている。

複数の多孔性プラグ８４がチューブ８０の上面に形成し
た開口を通って延びている。これらのプラ°グ８４によ
り、加圧空気は、チューブ１０を支持できるクツション
を形成するように、プラグを通して拡散できる。チュー
ブ８０は、拡がって、直線状に側面を形成した側壁８８
を持つ長手方向に延びるトラフ８６によって囲まれてい
る。側壁８８は約９０度の角度で拡がっている。

チューブガイド１４は新たに押出されたチューブ１０を
支持し、チューブ１０の垂れ下がりを防ぐ、プラグ８４
を通って拡散される空気は、新たに押出されたチューブ
１０を支持できるエアクツションを作る。チューブ１０
が下がるのを防止することに加えて、チューブ１０を支
持するエアクツションの使用により、チューブ１０が湿
っていて容易に損傷を受けやすいときに、かき傷を含む
面の変形が防止される。

１１ＬＬ 第５図を参照すると、乾燥器１６は中空の円筒状シェル
（外板）９０を有する。断熱材９２がシェル９０のまわ
りに配置されている。一対のエンドプレート９４．９６
がこのシェル９０を支持している。エンドプレート９４
はシェル９０に固定されているが、エンドプレート９６
は膨張に適応するため、シェル９０に緩く連結されてい
る。

一対のＯリング嵌め込み形黄銅プラグ９８がシェル９０
の両端に配置されている。プラグ９８はサポート１００
によってシェル９０に対して同心的に支持されている。

プラグ９８及びサポート１００はシェル９０の両端を包
囲し、それによってチャンバ１０２を形成している。

多孔性グラファイトチューブ１０４がチャンバ１０２内
に配置され、プラグ９８によって支持されている。この
チューブ１０４は、チューブ１０４の長さに沿って間隔
をおいた複数の半径方向に延びる開口１０６を有する。

導管１０８がシェル９０を通って延び、取付具１０９に
よってシェルに連結されている。この導管１０８により
、高温の空気が供給源（図示せず）からチャンバ１０２
に入れられる。

新たに押出されたチューブ１０の外径とチューブ１０４
の内径の間のすきまはかなり小さい６例えば、もし新た
に押出されたチューブ１０が１５．６２’＋ｍの公称外
径を持つならば、チューブ１０４は、−最に、１９．０
５）の公称内径を持つ、適当な空気の流れを確保するな
めに、開口１０６は、約１．０１６＋ｓｍの直径を持ち
、４個の穴が３６０°のパターンでチューブ１０４の長
さに沿って約３０．４８ｃｍ毎にあるように、間隔を置
いて配置されている。導管１０８はチャンバ１０２の長
さの約６２％の軸方向位置でチャンバ１０２に入ってい
る。したがって、チャンバ１０２に向けられた高温空気
はチャンバ１０２の入口端より出口端を一層温める傾向
にある。

第５図を見て明らかなように、チャンバ１０２に向けら
れた加熱空気は開口１０６を通って通過し、密接してチ
ューブ１０を囲む。加熱空気はチューブ１０４の両端で
乾燥器１６から放出される。

チューブ１０４に入る加熱空気は、チューブガイド１４
と同様に、エアクツションでチューブ１０を支持する傾
向にある。

ｌ　１ビン　ロール１８ 第６図−第８図を参照すると、第１ピンチロール１８は
上部ロール１１０及び下部ロール１１２を有する。ロー
ル１１０．１１２の各々は外面に軟質ゴム製コーティン
グ１１４を持つ。このコーティング１１４は７０のジュ
ロメータ−硬度値を持つ、ロール１１０は、チューブ１
０の外径にほぼ一致するようになっている周囲溝１１３
を有する。下部ロール１１２は、チューブ１０の外径に
一致するようにやはりなっている周囲？１１１１５を有
する。

シャフト１１６がロール１１０を回転させるように支持
している。空気圧シリンダ１１８がロッド１２０によっ
てシャフト１１６に連結されている。下部ロール１１２
は、直流歯車モータ１２４から突出する駆動シャフト１
２２によって回転するように支持されている。この歯車
モータ１２４はタコメータ速度制御装置を備えており、
調節可能な極めて正確な速度を維持できる。所望により
、タコメータ速度制御装置は、押出速度をピンチロール
速度と自動的に相関させるため、押出機１２に連結でき
る。

第６図−第８図を見て明らかなように、下部ロール１１
２は水平に固定されている。空気圧シリンダ１１８は、
最初にチューブ１０を通すために、ロール１１０をロー
ル１１２からかなりの距離離して置くように作動できる
。その後、シリンダ１１８が作動されて、ロール１１０
をチューブ１０に近すけ、チューブ１０を押して下部ロ
ールに接触させる。空気圧シリンダ１１８は、チューブ
１０に作用する圧力を所望の低圧力に維持できるように
、調節可能な空気供給源を有する。下部ロール１１２は
所望の低速度で歯車モータ１２４によって駆動されてわ
ずかな張力をチューブ１０に付与する。

１１１Ｌ更 第９図及び第９Ａ図を参照すると、焼成器２０は、円筒
状シェル１３０と、シェル１３０内に同心的に配置した
ライナ１３２と、シェル１３０及びライナ１３２の中間
に配置した断熱材１３４とを有する。一対のエンドプレ
ート１３６．１３８が焼成器２０の両端を閉じている。

細長い、円筒状の、ステンレススチール製チューブ１４
０がライナ１３２内に同心的に配置されている。このチ
ューブ１４０は半径方向に延びるサポート１４２によっ
てライナ１３２内で定位置に維持されている。複数の電
気加熱素子１４４がライナ１３２のまわりに配置されて
いる。間開を置いて配置された導管１４６がシェル１３
０の底部でシェル１３０に開口しており、かつ取付具１
４８によってシェル１３０に連結されている。

リード線１５０が、電流を加熱器（加熱素子）１４４に
供給するために、導管１４６を通ってシェル１３０の内
部に延びている。

図示のように、２組の別々加熱素子１４４が設けられて
いる。焼成器２０の温度は可変であり、温度制御器及び
サーモカップル（図示せず）によって制御される。ヒユ
ームフード（図示せず）が、チューブ１０が焼成器２０
に入る箇所でエンドプレート１３６に接近して位置決め
されている。このヒユームフードは焼成器２０の内部か
らガスを吸引し、別の場所に廃棄する。

後述するが、不活性雰囲気が焼成器２０に維持されてい
る。酸素３帯びたガスが焼結炉２４に入ることがないよ
うに、ガスが出口端から入口端に向かって焼成器２０を
通って流れることが重要である。

王多９−チューブに之 移行チューブ２２は、エンドプレート１３８に連結され
たものとして第９図に示されている。移行チューブ２２
は約６０．９ｃｍ（２４インチ）の長さを持ち、チュー
ブ１０の外径よりわずかに大きな内径を持つ。もし５例
えば、チューブ１０が１５．８７５ｎ＋ｍの外径を持つ
ならば、移行チューブ２２の内径は１７．４６２５ｍｍ
程度であるべきである。

移行チューブ２２は加熱されない。したがって、チュー
ブ１０は移行チューブ３２を通過中冷却されることにな
る。移行チューブ２２は焼成中に発生した酸素を帯びた
ガスを一層高温の焼結炉２４から分離する。

１１Ｆ２支 第１０図−第１２図を参照すると、焼結炉２４は、両端
に半径方向に延びるフランジ１６２を持つ大きな円筒状
シェル１６０を有する。長方形断面（第１２図）を持つ
グラファイト製ボックス１６４がシェル１６０内で中央
に配置されている。

このボックス１６４は、上部プレート１６６と、底部プ
レート１６８と、側部プレート１７０と、チューブガイ
ド１７２と、チューブガイドサポート１７４と、を有す
る。

ボックス１６４は複数のグラファイト製抵抗加熱素子１
７６を囲んでいる。これらの加熱素子１７６はチューブ
ガイド１７２の長さに沿ってチューブガイド１７２の両
側に配置されている。加熱素子１７６はその上端でグラ
ファイト製コネクタ１７８によって連結されており、ま
た、コネクタ１７８はグラファイト製電カロット１８０
に連結されている。この電力ロット１８０は加熱素子１
７６に給電する電流、源（図示せず）に連結されている
。一対の光学高温計用観測ボート１８１が、ボックス１
６４の内部温度を監視しかつ不活性ガスをボックス１６
４に入れるため、シェル１６０及びボックス１６４に形
成した開口を通って延びている。

一対の断熱形のエンドキャップ１８２が、ボックス１６
４の両端を閉じるように、ボックスに設けられている。

これらのエンドキャップ１８２は断熱形のサポート部材
１８４によってシェル１６０内に支持されている。シェ
ル１６０の両端は、エンドキャップ１８２及びサポート
部材１８４の端に係合する断熱く絶縁）隔壁１８６によ
って閉じられている。エンドキャップ１８２及び断熱隔
壁１８６は、小さい長平方向に延びる開口１８７を有し
、これらの開口により、チューブ１０が焼結炉２４に入
り、また焼結炉２４から出ることができる。断熱形のエ
ンドキャップ１８２、サポート部材１８４、及び隔壁１
８６は、グラファイト発泡材料、または同様な材料から
作られる。

シェル１６０の内部は、約１　、２９８ｇｍ／ｃボの密
度を持つ高純度のアセチレンブラックで充填されている
。このアセチレンブラックは参照番号１８８で示されて
いる。断熱面壁１９０が、電力ロット］８０及び観測ボ
ート１８１が上部プレート１６６からシェル１６０の上
面に形成した開口に延びている箇所で、電力ロット１８
０及び観測ボート１８１のため設けられている。特に、
第１１図を参照すると、チューブガイド１７２は、大き
な直径部分１９２と、小さな直径部分］９４と、テーバ
状の移行領域１９６と、を持っ細長い「微粒子」グラフ
ァイト製部材である。この移行領域１９６は斜めのショ
ルダの形態であり、このショルダは焼結炉２４のほぼ中
央に配置されている。チューブガイド１７２の中心線は
、焼結炉２４を通って移動しているチューブ１０の中心
線と一致している。

チューブ１０は、焼結されると、収縮する。線収縮は、
前述した好ましいアルファシリコンカーバイドのセラミ
ック粉末では、約１８％である。

チューブガイド１７２の長手方向軸線をチューブ１０の
軸線に一致させ、かつ前述したようにチューブガイド１
７２の内径を絞ることにより、チューブ１０は、焼結炉
を通過している間ずつと、適当に支持される。直径上約
１．５２４ｍ＋ｍの一定の小さなすきまがチューブガイ
ド１７２とチューブ１０の間に維持される。チューブ１
０は十分支持され、かつその長手方向の中心線が焼結中
真っすぐに保たれているので、完成チューブ１０の真直
度が著しく高められる。

立回１−λＬ− 第１３図及び第１４図を参照すると、冷却器２６は円筒
状シェル２００を有し、そのシェル内に第２の小さい円
筒状シェル２０２が同心的に配置されている。小さいチ
ャンバ２０３がシェル２００．２０２の間に形成されて
いる。エンドプレート２０４．２０６がシェル２００．
２０２を閉じ、チャンバ２０３の両端を形成している。

エンドキャップ２０７がプレート２０４．２０６によっ
て支持され、シェル２０２内に同心的に長手方向に延び
るグラファイト製チューブガイド２０８を支持している
。エンドキャップ２０７はグラファイト発泡体のような
強い断熱材料で作られている。

導管２０９がシェル２００に連結されており、水のよう
な冷却流体源に連結されるようになっている取付具２１
０を有する。第２の導管２１２がシェル２００に連結さ
れており、流体放出溜め（図示せず）に連結するための
取（寸具２１４をやはり有する。第２シエル２０２の内
径は比較的大きく、チューブガイド２０８が貫通する、
細長い、大径のチャンバ２１６を形成している。

垂直に延びるスリーブ２１８が導管２０９内に同心的に
配置されている。同様に、垂直に延びるスリーブ２２０
が導管２１２内に同心的に配置されている。スリーブ２
１８．２２０はチャンバ２１６に開口している。導管２
０９．２１２の端とスリーブ２１８．２２０の端の間の
ギャップはフランジ形のリング２２２のよって閉じられ
ている。フランジ形のリング２２２はスリーブ２１８．
２２０によって形成された開口を密閉している。

第１３図を見て明らかなように、導管２０９に入れられ
る冷却流体はチャンバ２０３を満たし、導管２１２を通
って放出される。シェル２０２が冷却され、次に、チュ
ーブガイド２０８を通る加熱されたチューブ１０が、主
に、輻射により冷却される。

ロ　ユーブ′イド２８ 出口チューブガイド２８はエンドプレート２０６の下流
に配置されている。出口チューブガイド２８は、押出機
１２の一部であるダイ４８用の調節機構と実質的に同一
であってよい。出口チューブ２８はチューブ１０にぴっ
たりと嵌合される（約１．６０ｎ＋ｓのすきま）。この
出口チューブガイド２８は、チューブ１０に小さい偏向
力を加えるため、チューブ１０の中心線に対して半径方
向に調節できるものであってもよい。出口チューブガイ
ド２８は最大の真直度を持つチューブ１０を形成するた
め、試行錯誤により調節される。りＬ結炉２４の一部で
あるチューブガイド１７２に関連して出口チューブガイ
ド２８を用いると、優れた真直度特性が完成チューブ１
０に得られる。

水平に延びるスリーブ２２４（第１５図）が出口チュー
ブガイド２８から下流に突出している。

スリーブ２２４の端は、中央に小さい開口を持つゴム製
ブーツシール２２６によって閉じられており、小さい開
口を通して、チューブ１０がぴったりと嵌合する関係で
通過する。アルゴンまたは窒素のような不活性ガスが加
圧状態で出口チューブガイド２８に導入され、冷却器２
６を通って上流に流れる。このガスは焼成器２０からエ
ンドプレート１３６に隣接して配置したヒユームフード
に放出される。このように、不活性ガスは、デユープ１
０が昇温で処理されている間、チューブ１０を囲む。

第２ピンチロール３０ 第１５図及び第１６図を参照すると、第２ピンチロール
３０は第１ロール２３０及び第２ロール２３２を有する
。第１ロール２３０は駆動シャフト２３４によって垂直
軸線を中心に回転するように支持されている。ロール２
３０は、キー２３５によって、駆動シャフト２３４に対
して回転するのを阻止されている。シャフト２３４は軸
受２３６によって回転するように支持されており、軸受
２３６はブラケット２３７によって支持されている。シ
ャフト２３４は磁粉クラッチ２３８によって駆動される
。このクラッチ２３８は歯車減速装置２４０によって駆
動され、歯車減速装置２４０は直流歯車モータ２４２に
よって駆動される。歯車減速装置２４０はブラケット２
４１によって支持され、一方歯車モータ２４２はブラケ
ット２４３によって支持されている。

歯車モータ２４２及び歯車減速装置２４０はカップリン
グ２４４によって連結されている。歯車減速装置２４０
及びクラッチ２３８はカップリング２４６によって連結
されている。クラッチ２３８は、２４８で示すスプライ
ン連結部によって駆動シャフト２３４に連結されている
６ロール２３２はシャフト２５０によって支持された軸
受（図示せず）によって回転するように支持されている
。シャフト２５０は上部及び下部の軸受２５２によって
支持され、これらの軸受は横方向に延びるスロット２５
５を持つ支持ブラケット２５４によって支持されている
。軸受２５２は上部及び下部の作動ロッド２５６に＃キ
＝モ係合している。ロッド２５６の他の端はヘッダプレ
ート（前立板）２６０に連結されており、ヘッダプレー
ト２６０は空気圧シリンダ２６２に連結されている。

フレーム２６４がブラケット２３７．２４１を支持して
いる０反対側のフレーム２６６がブラケット２４３及び
ロッド２５６を支持している。第１５図を参照すると、
ピンチロール支持ブラケット２６８が横方向に延びる調
節ロッド２７０を支持している。ロッド２７０は、一端
がフレーム２６　ｔｌに固定されており、他端がヘッダ
プレート２６０？貫通している。調節ノブ２７２がロッ
ド２７０に設けられている。

第１５図及び第１６図を見て明らかなように、第１ロー
ル２３０は駆動されるが、第２ロール２３２は駆動され
ない。第１ロール２３０はフレーム２６４．２６６に対
して静止しているが、第２１″′７−ル２３２はフレー
ムに対して（及びチューブ１０に対して）横方向に移動
できる。調節ロッド２７０は、被動ロール２３０を、し
たがって、フレーム全体を、焼結チューブ１０の中心線
に対して横方向に移動させ、かくして、波動ロール２３
０をチューブの種々の直径に対して所望通り位置決めで
きる。

ロール２３０．２３２の回転は、クラッチ２３８の電圧
調節により第１ピンチロール１８に対して慎重に制御さ
れる。ロール２３０．２３２は、約２６．７−３１．１
５Ｎ＜ニュートン）の一定の張力を任意の所望のライン
速度においてチューブ１０に加えるように、作動される
。この−定の張力の値は、チューブの真直度をかなり高
めるものであると共に、ライン全体の牽擦を克服する手
段であることが見い出されている。

艷【ｔｌ工に 第１７図、第１８図、第１９図を参照すると、切断機構
３２は長方形フレーム、即ちキャリッジ２８０を有する
。キャリッジ２８０は、一対の、間隔を隔てた、ボック
ス状の、横方向に延びるフレーム部材２８２を有し、こ
れらのフレーム部材は、一対の、間隔を隔てた、軸線方
向に延びるフレーム部材２８４によって連結されている
。フレーム２８２，２８４はガセット２８５の助けによ
って共に溶接されて堅固な構造物を形成している。

キャリッジ２８０は管状レール２８６に沿って移動する
ように取付けられている。レール２８６はチューブ１０
の移動方向と一致している。キャリッジ２８０は、フレ
ーム部材２８２の一部である低摩擦ボール軸受２８８に
よってレール２８６に取付けられている。弱い力のばね
（１７Ｉ示せず）が、第１７図で見て、キャリッジ２８
０を右方に押している。

一対のクランプ２９０が、チューブ１０が切断機ｉ３２
を通過している間、チューブ１０を把持するために設け
られている。特に、第１８図を参照すると、各クランプ
２９０は下部チューブサポート２９２と、上部チューブ
サポート２９４と、空気圧シリンダ２９６と、シリンダ
２９６から突出するロッド２９８と、を有し、ロッド２
９８に上部チューブザボート２９４が取付けられている
。

シリンダ２９６はブラケット３００によってフレーム部
材２８２に連結されている。

ダイヤモンド製切断ホイール３０２がチューブ１０の下
方に配置されている。ホイール３０２は、シャフト３０
４によって、チューブ１０の長手方向軸線に平行な軸線
を中心に回転するように支持されている。シャフト３０
４は、ハウジング３０８に取付けられた軸受３０６によ
って回転すうように支持さている。ハウジング３０８は
ガード（保護枠）有し、このガードはホイール３０２が
通るスロット３１２を持つ。シャフト３０４には駆動ベ
ルｌ−３１６が掛けられた駆動プーリ３１４が設けられ
ている。駆動モータ（図示せず）がハウジング３０８の
外部に連結されている。駆動ベルト３１６は、ハウジン
グ３０８の下部部分に形成したスロット３１８を通り、
駆動モータに連結されている。

可変速直流歯車モータ３２０が、ハウジング３０８を（
モータ及びホイール３０２と共に）上下に駆動するため
、設けられている。モータ３２０は取付はブラケット３
２２によって支持されている。ボールねじ３２４がモー
タ３２０に連結されている。このボールねじ３２４は、
ハウジング３０８に連結されたブラケット３２６を貫通
している。複数の垂直に延びるガイドチューブ３２８（
第１７図及び第１９図）がブラケット３３０によってハ
ウジング３０８に連結されている。チューブ３２８は、
フレーム部材２８２に固着されたガイドブラケット３３
２に嵌合している。

前述の説明から明らかなように、チューブ１０を切断し
たいと望むときにはいつでも、クランプ２９０が、チュ
ーブ１０を把持するように、作動される。軸受２８８の
極めて低い京擦と保持ばねの弱い力のため、キャリッジ
２８０は、第１７図で見て、左方に移動し始める。キャ
リッジ２８０を駆動するのに要する力は約４．４５−８
．９ＯＮにュートン）である。この力は、瞬間的に、第
２ピンチロール３０によってチューブ１０に加えられて
いる力を減じるが、チューブ１０に加えられる張力のこ
の瞬間的な変化は害がないことが見い出されている。

キャリッジ２８０がチューブ１０によって与えられる軸
線方向の力により移動させられているとき、切断ホイー
ル用モータが作動され、歯車モータ３２０がハウジング
３０８を非常に遅い速度で上方に駆動するように作動さ
れる（全上方行程に対して約４５秒）。チューブ１０は
ハウジング３０８の上方の移動中ホイール３０２によっ
て切断される。チューブ１０を切断するのに約１５秒か
かる。チューブ１０が切断された後、モータ３２０がハ
ウジング３０８を迅速に後退させ、クランプ２９０が解
放されてチューブ１０の全切断された端を自由にする。

キャリッジ２８０は復帰ばねの作用の下でその静止位置
に戻される。

査テーブル３４ 第２０図を参照すると、検査デープル３４は複数の水平
に配置したローラ３４０′！！：有する。第１の、細長
いホース３４２がリール３４４に巻かれている６図示の
ように、ホース３４２はローラ３４０を横切って延びて
おり、クランプ（図示せず）によってチューブ１０の端
に連結されている。

第２ホース３４６が、また、設けられており、別のリー
ル（図示せず）に巻かれている。これらのホース３４２
．３４６により、アルゴン、または窒素のような不活性
ガスが加圧状態でチューブ１０の内部に供給できる。な
お、ガスの供給源は図示していない。

ホース３４２，３４６は、それぞｈ、アイドラプーリ３
４８．３５０に巻かれている。可変速モータ３５２が、
プーリ３４８．３５０の上を通るホース３４２．３４６
に接触している駆動シャフ１〜３５４ｆ！：有する。ポ
ースのリールは、ホース３４２．３４６を常に後退させ
ようとするように、ばねを設けている。モータ３５２及
びその駆動シャフト３５４は、ホース３４２．３４６の
後退速度を切断機構３２から出るチューブ１０の速度に
合わせるように、プーリ３４８．３５０の回転を制御す
る。望ましくは、ホース３４２．３４６は、ホースのリ
ールからチューブ１０にばね張力を加えることなく、チ
ューブ１０の速度に等しい速度で後退させられる。かく
して、ボース３４２．３４６はチューブ１０に軸線方向
の力をほとんど加えないか、全く加えない。

検査テーブル３４は、スペースの制約により、または、
成る一定の長さを持つチューブ１０を製造する希望によ
り限定されるが、所望の長さを持つことができる。例え
ば、テーブル３４は］、８．２９ｍ、またはそれ以上の
実長を持つことができる。しかしながら、大部分の目的
に対して、テーブル３４は長さが約６．１ｍあればよい
。

第２０図を見て明らかなように、ホース３４２は、押出
されているチューブ１０が切断機ｉ３２を通過するにつ
れて、後退させられる。チューブ１０が切断された後に
は、第２ホース３４６が伸ばされて新たに切断したチュ
ーブ１０に連結される。チューブ１０を通る不活性ガス
の流れが、ホース３４６が連結されている間、１分また
は２分だけ止められることが予想される。したがって、
不活性ガスがチューブ１０を通らない時間を最少にする
ため、連結をできるだけ迅速に行う必要がある。

チューブ１０がテーブル３４にわたって完全に延ばされ
て、ローラ３４０によって支持された後、ホース３４２
を分離する。かくして、チューブ１０は試験を行うこと
ができる状態になっている。

テーブル３４は水平に延びる台３５６を有し、この台３
５６から、短い、垂直に延びる壁３５８が直角に突出し
ている。台３５６と壁３５８は、正確な直定規を作るよ
うに、互いに対して慎重に位置決めされている。チュー
ブ１０を台３５６に置き、壁３５８に対して押し付ける
。真直線からのどんな偏差も容易に測定できる。チュー
ブ１０は、もし真直線からの偏差が６．１ｍの長さのチ
ューブに対して２．５４ｃｍの横方向のたわみに等しい
ならば、一般に、大部分の商業上の目的に対しては許容
されるものと考えられる。

チューブ１０の真直度が決められ後、チューブ１０は圧
力試験を行える状態である。トラフ３６０が台３５６に
隣接して配置されている。このトラフ３６０は、断面が
ほぼＵ形状である。逆止弁に連結されたホース３６２が
トラフ３６０の一端に配置されている。ポンプ３６４が
チューブ１０の他端に隣接して配置され、ホース３６６
によってチューブ１０に連結される。チューブ１０に水
を充填した後、チューブに加えられる所望の引張フープ
応力、チューブの外径、及びチューブの肉厚に基づく圧
力値まで水をポンプ３６４により加圧する。直径が１２
．７ｍ＋ｎであり、１．５２４ｍｍの肉厚を持つ、焼結
アルファシリコンカーバイドのチューブでは、約１８３
ｋｇ／ｃｎ（の圧力試験が適切である。この圧力を約３
０秒間維持する。この試験圧力は、使用中出合うかもし
れない圧力を少なくとも５０パーセントはど越えたもの
である。もしチューブ１０が規定の時間の間試験圧力に
耐えることができたならば、チューブ１０は包装して取
引先に出荷できる状態になる。

１制 本発明によるチューブ製造装置の全体の操作は前述の説
明から明らかであるけれども、装置を操作する際には、
成るガイドラインに従う−ｅ要がある。一般に、チュー
ブ１０の直径が小さければ小さいほど、またチューブ１
０の肉厚が薄ければ薄いほど、ラインを一層早く操作で
きる。逆に、大きなチューブ及び（又は）厚い肉厚のチ
ューブは一層長い処理時間を必要とする。１２．７ｎ＋
ｍの完成公称外径及び１．５２４ｍｍの側部の肉厚を持
つチューブを製造するためには、以下の条件が適用され
る。

１、チューブ１０の押出は１分当たり１２．４５ｃｍ程
度であるべきである。所望に応じて、１分当たり約３０
．４８ｃｍ’までの押出速度と得ることが期待できる。

チューブ１０の公称外径は、新たに押出されたとき、約
１５．６２ｍｍである。

２、テーバ状のグラファイト別道しプラグを、ラインを
通るチューブ１０の案内を補助するため、チューブ１０
の前方端に挿入する。焼成器２０、のような前述した要
素の各々は、チューブ１０をチューブ製造装置に最初に
通すのを補助するため、円錐状入口ガイド（図示せず）
を有する。

３、　チューブガイド１４内に適当なエアクツションを
与えるため、多孔性プラグ８４の開口は正確に寸法法め
されねばならない。もし開口が大き過ぎると、極めて多
量の流量が適当な性能に対して必要となる。もし開口が
小さ過ぎると、チューブ１０の一部が支持されないか、
チューブ壁になんらかの穴が形成されてしまう。プラグ
８４は最良の性能に対して５ミクロン程度の直径を持つ
開口を有すべきである。

４、図示のように、乾燥器１６は約２６１．６２ｃｍの
長さである。空気供給温度は約０．３５）５−０　、７
０３ｋｇ／ｃｒＡの圧力で約１７５℃である。加熱空気
の流量は約１４．１６ｒｒｌ／ｈである。第２２図に示
すように、乾燥器１６の入口温度は約８０℃である。温
度は約１７５℃の出口温度まで滑らかに上昇する。

もし乾燥器１６の温度が高過ぎると、チューブ１０はふ
くれてしまう。もし温度が低過ぎると、チューブ１０は
乾燥されず、ピンチロール］８によって損傷を受ける。

乾燥器１６の長さは所望のライン速度とチューブ１０の
肉厚の関数である。もし乾燥ガスの流量が多ずぎると、
チューブの壁に穴を形成してしまう。もし流量が少な過
ぎると、チューブ１０はエアクツション上に浮かず、引
きずられてしまう。

５、第１ピンチロール１８は極めて小さい軸線方向の張
力をチューブ１０に加える。第１ピンチロール１８が、
新たに押出されたチューブ１０の座屈を防止するため、
チューブ１０が乾燥器１６から出るとき、チューブ１０
の速度より約２％速い面速度を持つべきでることが見い
出されている。しかしながら、このピンチロール１８の
速度は、チューブ１０が約６％の過速度で破損してしま
うので、慎重に制御されねばならない、もしピンチロー
ル１８が適切に制御されるならば、ピンチロール１８は
チューブ１０の直径をわずかに調節するためにも用いる
ことができる。

６、焼成器２０は約２１３．３６ｃｍの長さである。

加熱素子１４４により、下流の高温区域の中央のライナ
温度は約６００℃となる。この温度で、デユープ１０内
の有機物質が分解し、蒸発される。焼成器２０の約３０
．４８ｃｍの内側で、温度は約２００−２２５℃に達す
る。焼成器２０内の温度勾配（第２２図参照）が高温区
域と焼成器２０の入口の室内雰囲気との間の距離を増加
することによってチューブ１０の酸化を防止する。この
温度勾配は、また、チューブ１０のふくれを避けるため
比較的徐々に変化するものである。

もし焼成温度が高温過ぎると、チューブ１０は焼成器内
で加速的な酸化を受け、最終的な品質は悪くなる。もし
焼成温度が低過ぎると、不完全な焼成になる。乾燥器１
６の場合と同様に、焼成器２０の長さは、チューブの肉
厚とライン速度に関連する。

７、チューブ１０が焼結炉２４に入るにつれて、温度は
、チューブの約３０．４８ｃｍの移動中に、約４００℃
から約２２５０−２３００℃の最高温度まで急速に上昇
する。最高温度は、焼結されるチューブ１０の組成と用
いられる不活性カスとの関数として選ばれる。（シリコ
ンカーバイドチューブの場合）、アルゴンでは低い温度
でよいが、窒素では高い温度が要求される。チューブ１
０の過度の粒子成長を防止するために、チューブ１０を
長い時間かけて低い温度で焼結することが好ましい。

定期的に、即ち、約２−４週間毎に、焼結炉２４のボッ
クス１６４の底部に、粉末ボロンカーバイドを充填する
。ボロン含有ガスが焼結温度で形成され、チューブ１０
を囲んで焼結を助ける。

１分当なり１２．４５ｃｍのライン速度で、最高温度が
３分以内に得られる。チューブ１０が最高温度に達する
と、チューブは焼結される。

チューブ１０は長さが約１８パーセント収縮する。チュ
ーブガイド１７２がチューブ１０との適当な接触を維持
し、焼結プロセス中チューブの真直度を確保する。

チューブ１０が適当な焼結作用を確保するのに十分長い
時間最高温度に維持されることが重要である。適当な焼
結作用を得るのに適していると思われる最少の時間は約
６−１０分である。

選択したライン速度で、焼結炉２４内の適当な残留時間
を達成するために、焼結炉２４内の加熱区域は約１．２
７．０ｃｍの長さである。

焼結炉２４内の酸素レベルを操作巾約７１５ｐｐｍに維
持する。焼結炉の定常状態の概算の電力消費は約２８６
．８Ｋｃａｌ／分であり、昇温時間は不活性ガスのプレ
バージ（予備排気）サイクル後約２時間である。加熱素
子１７６を約５５ボルトの交流最大値で機能させる。

必要に応じて、または所望に応じて、チューブ１０は、
損傷を生じさせることなく、約２時間最高温度に維持で
きる。もし損傷が生じるならば、望ましくない粒子成長
が生じる。チューブ１０を長時間最高温度に維持できる
という事実は、必要ならば、１２．７ｃｍ／分程度の極
めて遅い速度に、または、−層遅い６．３５ｃｍ／分程
度の極めて遅い速度にまでラインを遅くすることができ
ることを意味している。

焼結炉２４の入口で、シリコンとＳ　ｉ　０２の遅い凝
結の成長が焼結炉２４内に発生したシリコンを帯びたガ
スから生じる。この凝結は、ガスが焼結炉２４からでる
とき冷却されて生じるものと思われ、チューブ１０を囲
むボアからときどき（はぼ毎週、または２週毎に）除去
する必要がある。

チューブガイド１７２はほとんど摩耗を受けないことが
見い出されている。このことは、チューブ１０によって
与えられる低摩擦と、チューブガイド１７２の内径に形
成する耐京耗付着物の作用によるものと思われる。

チューブ１０が焼結炉２４から出ると、チューブ１０は
収縮のためより遅い速度で移動するようになる。出口速
度は、一般に、約１０．１６ｃｍ／分である。チューブ
１０は冷却器２８を通過するとき、チューブ１０は約４
０℃まで急速に冷却される。チューブ１０のこの急速な
冷却がチューブ１０にとって害となるものでないことが
見い出されている。

８、　チューブ１０が出口チューブガイド２８を通過す
るとき、チューブガイド２８を、チューブをできるだけ
真っすぐにするため、前述のように調節する。チューブ
の真直度が、焼結炉のチューブガイド１７２の形状と、
出口チューブガイド２８の調節と、第２ピンチロール３
０によって加えられる張力と、によって主に決められる
ことが見い出されている。出口チューブガイド２８は、
必要なとき、チューブ１０を曲げるための長いモーメ、
ントアームを確保するため、焼結炉２４の端から比較的
遠くに（約１．５２４ｍ）置くべきである。

９、切断操作中、真空ブロワ７６を、空気をチューブ１
０内に吸引するのを避けるため、止める。

チューブ１０が切断機構３２を通過するとき、ホース３
４２．３４６の１つをチューブ１０の端に連結する。不
活性ガスを加圧状態でチューブ１０内に吐出させる。同
時に、真空ブロワ７６を、不活性ガスとチューブ１０に
よって発生した揮発物をチューブ１０の内部、マンドレ
ル６０を通して吸込み、押出機１２がら出して廃棄する
ため、作動させる。真空計７０の読みは約０．０２０−
０．０３８ｋｇ／ｃｎ！のゲージ圧に維持すべきである
。流量計７４によって測定される流量は約０．５６６４
−１．１３３ポ／ｈであるべきである。プロ７７６が、
装置の全圧力降下を克服するためには、少なくとも０゜
１２７ｋｇ／ｃｎｆの定格を持つ必要があることが見い
出されている。

絞り弁７８を、トラップ７２が液体及び固体を蓄積する
につれて、所望の読みを維持するため、ときどき調節す
る。希薄用空気を、ブロワ７６を冷却し、かつ所望の真
空レベルの制御を行うために必要なとき、加える。（１
，５２４ｍｍの焼結肉厚に対して）例えば８８．９σの
水柱圧のような高過ぎる真空レベルが押出機１２のすぐ
下流でチューブ１０を押し潰すことがあることが見い出
されている。

完全に充填された押出機１２は、前述の寸法を持つ、直
線的４２．６７ｍの完成チューブを製造することができ
る。約６．１ｍのセラミック完成チューブが、１時間当
たり製造できる。

約１．３６ｋｇの押出用混合物が前述の寸法の約６．１
ｍのセラミック完成チューブを生産する。

チューブ１０の一部が使用される内部不活性ガスの不足
により廃棄されねばならない。それにもかかわらず、長
尺物の先端及び後端で生じる廃棄物を考慮したとしても
、高品質のセラミックチューブの９０％またはそれ以上
の程度の極めて良好な生産が得られる。

本発明は、図示のように、製造される単一のチューブ１
０だけを示すものであるが、もし、例えば、５Ｍ径また
はそれ以上の比較的大きなスペースが個々のストランド
間にあるならば、多数の小さいチューブ１０を、多数同
時にストランドを形成するように、製造することが期待
できる。

チューブ製造装置には適当な制御装置が設けられている
が、そのような自動制御装置は当業者にとって公知であ
り、既に説明した以上の詳細な説明は本明細書では必要
ない。新たなビレットを押出機１２に充填する際、新た
に充填されたビレットがボア３８内の前のビレットにそ
れ自体融着することが予想される。新たなセラミックビ
レッＩ・の再充填は１分または２分だけチューブ１０の
押出を止めることを必要とし、これは押出されるチュー
ブ１０の品質に影響を及さない。

もし好ましいアルファシリコンカーバイドに代えて酸化
物セラミックからチューブを製造することが望まれるな
らば、以下の２つの選択が可能である。即ち、（１）装
置を前述のままにしておき、操作パラメータ、主に、焼
結炉の温度を処理される材料に合うように調節する。ま
たは（ｚ焼結炉２４を、約１７００℃までの加熱に用い
られるＭＯ３ｉ２加熱素子、または約１５００℃までの
加熱に用いられるシリコンカーバイド加熱素子のいずれ
かと、酸化物セラミック繊維断熱材と、を持つ従来の比
較的長いチューブ用の焼結炉と交換する。第２の選択で
は、空気がチューブの内外の両方で使用でき、約１７０
０℃以下で焼結できる酸化物セラミックチューブのため
に用いることができる本発明の一層簡単で低コストの変
形例が得られる。こられの酸化物セラミック材料には、
ジルコニア、アルミナ、またはムライトがある。第２の
選択を選ぶ場合には、約１６００℃までの空気中で作動
するのに適した焼結炉用ライナチューブを用いることが
でき、その適当な材料は焼結シリコンカーバイドである
。

本発明によるチューブ製造装置により、極めて長いセラ
ミックチューブが多少なりとも連続して製造できる。チ
ューブは広範囲の断面形状及び肉厚を持つことができる
。チューブは、対称性と肉厚に対する優れた制御の下で
、非常に真っすぐに製造できる。本発明は、頻繁にチュ
ーブを取扱うことから生じる損傷を最少にし５、または
、なくし、処理上の対称性を改良し、製造プロセスの一
部として迅速なフィードバックを可能にし、従来のチュ
ーブ製造装置の高い資本コストを避けるものである。

本発明を成る程度特定した好ましい形態で説明してきた
が、種々の変形及び変更を特許請求の範囲に記載の本発
明の精神及び範囲を逸脱することなく、行うことができ
ることが明らかである。特許はそのような変形及び変更
のすべてを包含するものである。また、特許は、特許請
求の範囲内の適切な表現により、開示した発明に存在す
る特許性のある新規などのような特徴も包含するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、セラミックチューブ製造に用いられる装置を
示すフローチャートである。 第２図は、チューブを形成するのに用いられるダイ及び
マンドレルを含む、本発明の構成部分として用いられる
押出機の断面図である。 第３図は、第２図で左側から見た、第２図の押出機の端
面図である。 第４Ａ図は、本発明の構成部分として用いられるチュー
ブガイドの断面図である。 第４Ｂ図は、第４Ａ図の線４Ｂ−４Ｂで示す面に沿った
、第４Ａ図のチューブガイドの断面図である。 第５図は、本発明の構成部分として用いられる乾燥器の
断面図である。 第６図は、本発明の構成部分として用いられる第１ピン
チロールの概略側面図である。 第７図は、第６図の線７−７で示す面に沿ったピンチロ
ールの断面図である。 第８図は、第６図の線８−８で示す面に沿った、ピンチ
ロールの端面図である。 第９図は、本発明の構成部分として用いられる焼成器の
断面図である。 第９Ａ図は、第９図の線９Ａ−９Ａで示す面に沿った、
第９図の焼成器の断面図である。 第１０図は、本発明の構成部分として用いられる焼結器
の断面図である。 第１１図は、本発明の構成部分として用いられるチュー
ブガイドの部分を示す、第１０図の焼結炉の一部の拡大
図である。 第１２図は、第１０図の線１２−１２で示す面に沿った
、第１０図の焼結炉の断面図である。 第１３図は、本発明の構成部分として用いられる冷却器
の断面図である。 第１４図は、第１３図の冷却器の立面図である。 第１５図は、成る部分を点線で示す、本発明の構成部分
として用いられる第２ピンチロールの平面図である。 第１６図は、第１５図の線１６−１６で示す面に沿った
、第２ピンチロールの断面図である。 第１７図は、本発明の構成部分として用いられるチュー
ブ切断機構の平面図である。 第１８図は、第１７図の線１８−１８で示す面に沿った
第１７図の切断機構の断面図である。 第１９図は、第１８図の線１９−１９で示す面に沿った
第１７図の切断機構の断面図である。 第２０図は、本発明の構成部分として用いられる検査テ
ーブルの概略平面図である。 第２１図は、本発明の構成部分として用いられる真空装
置の概略図である。 第２２図は、製造プロセス中のチューブの位置の関数と
して、本発明により製造されるチューブの温度を示すグ
ラフである。 １０・・・セラミックチューブ、 １２・・・押出機、 １４・・・チューブガイド、 １６・・・乾燥器、 １８・・・第１ピンチロール、 ２０・・・焼成器、 ２２・・・移行チューブ、 ２４・・・焼結炉、 ２６・・・冷却器、 ２８・・・出口チューブガイド、 ０・・・第２ピンチロール、 ２・・・切断機構、 ４・・・検査テーブル、 ５・・・真空装置。 Ｆｉｇ、１７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）所望の断面を持つダイ（４８）を設け、混合物を
   ダイ（４８）を通して押出してチューブ（１０）を形成
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を乾燥
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を焼成
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を焼結
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を冷却
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を所定
   の長さに切断する、 ことからなる、セラミック粉末を含有する混合物からセ
   ラミックチューブ（１０）を製造する方法。 （２）乾燥、焼成及び焼結の工程中、チューブ（１０）
   内に不活性雰囲気を維持する工程をさらに有する、請求
   項（１）記載の方法。 （３）焼結中の収縮に適応するように寸法決めした円筒
   状チューブガイド（１７２）を設け、チューブガイド（
   １７２）を加熱し、かつチューブ（１０）をチューブガ
   イド（１７２）を通すことによって焼結する工程を行う
   、請求項（１）記載の方法。 （４）所望の断面を持つダイ（４８）を設け、真空を混
   合物に作用し、 ダイ（４８）を通して混合物を押出してチューブ（１０
   ）を形成し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を支持
   し、 混合物を継続して押出しながら約１７５℃でチューブ（
   １０）を乾燥し、 混合物を継続して押出しながら約５５０−６００℃でチ
   ューブ（１０）を焼成し、 混合物を継続して押出しながら約２２５０−２３００℃
   でチューブ（１０）を焼結し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を冷却
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を所定
   の長さに切断し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）に張力
   を付与し、該張力付与の工程を、第１ピンチロール（１
   ８）を設けて乾燥工程後チューブ（１０）を第１ピンチ
   ロール（１８）に係合させ、第２ピンチロール（３０）
   を設けて冷却工程後チューブ（１０）を第２ピンチロー
   ル（３０）に係合させ、第１ピンチロール（１８）の上
   流で張力をチューブ（１０）に付与するように第２ピン
   チロール（３０）を作動させる、ことにより行い、 焼成及び焼結工程中チューブ（１０）のまわりに不活性
   雰囲気を維持し、 焼成及び焼結工程中チューブ（１０）内に不活性雰囲気
   を維持する、 ことからなる、セラミック粉末を含有する混合物からセ
   ラミックチューブを製造する方法。 （５）チューブ（１０）内に不活性雰囲気を維持する工
   程を、一定流量の不活性ガスを冷却区域の下流でチュー
   ブ（１０）の開口端に導入し、不活性ガスをチューブ（
   １０）の移動方向とは反対の方向に流し、かつ不活性ガ
   スをチューブ（１０）からダイ（４８）を通して除去す
   る、ことにより行う、請求項（４）記載の方法。 （６）混合物を受入れるようになっており、混合物を押
   出してチューブ（１０）を形成する所定断面のダイ（４
   ８）を有し、チューブ（１０）の移動により移動経路を
   構成する押出機（１２）と、 押出機（１２）の下流に配置され、チューブ（１０）を
   通す開口を持つ乾燥器（１６）と、乾燥器（１６）の下
   流に配置され、チューブ（１０）を通す開口を持つ焼成
   器（２０）と、焼成器の下流に配置され、チューブ（１
   ０）を通す開口を持つ焼結炉（２４）と、 焼結炉（２４）の下流に配置され、チューブ（１０）を
   通す開口を持つ冷却器（２６）と、冷却器（２６）の下
   流に配置された、チューブ（１０）を切断する手段と、 からなるセラミック粉末を含有する混合物からセラミッ
   クチューブ（１０）を製造する装置。 （７）チューブ（１０）の形状にほぼ一致した円周溝（
   １１３）を持ち、軟質の外面（１１４）を持つ第１ロー
   ル（１１０）と、 チューブ（１０）の形状にほぼ一致した円周溝（１１５
   ）を持ち、軟質の外面（１１４）を持つ第２ロール（１
   １２）と、を有し、 第１ロール（１１０）及び第２ロール（１１２）が、溝
   （１１３、１１５）を互いに隣接させ、かつチューブ（
   １０）を両方のロール（１１０、１１２）に接触させて
   溝の間を通過させるように、互いに対して配置されてお
   り、第１ロール（１１０）及び第２ロール （１１２）を互いに向けて圧縮してチューブ（１９）を
   これらの間で圧縮させる手段と、第２ロール（１１２）
   を回転させる手段と、をさらに有する、押出されるセラ
   ミックチューブ（１０）に軸線方向の力を付与するピン
   チロール。 （８）焼結されるチューブ（１０）の断面形状にほぼ一
   致する細長いチューブ（１７２）を有し、該細長いチュ
   ーブ（１７２）が、比較的大きな上流部分（１９２）と
   、比較的小さな下流部分（１９４）と、大きな部分及び
   小さな部分（１９２、１９４）を接続する移行部分（１
   ９６）を持つ、焼結炉（２４）を通過中セラミックチュ
   ーブ（１０）を指示するためのチューブガイド。 （９）不活性ガス源に連結され、回転可能なリール（３
   ４４）に巻かれた第１ホース（３４２）と、不活性ガス
   源に連結され、回転可能なリールに巻かれた第２ホース
   （３４６）と、 第１ホース（３４２）をチューブ（１０）の端に連結す
   る手段と、 ほとんど、または全く軸線方向の力をチューブ（１０）
   に作用させないように、チューブ（１０）が押出されて
   いるとき第１ホース（３４２）を後退させる手段と、 第２ホース（３４６）をチューブ（１０）の端に連結す
   る手段と、 ほとんど、または全く軸線方向の力をチューブ（１０）
   に作用させないように、チューブ（１０）が押出されて
   いるとき第２ホース（３４６）を後退させる手段と、 からなるチューブ（１０）の押出中、押出されたセラミ
   ックチューブ（１０）の内部に不活性ガスを導入する装
   置。 （１０）所望の断面を持つダイ（４８）を設け、混合物
   をダイ（４８）を通して押出してチューブ（１０）を形
   成し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を乾燥
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を焼成
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を焼結
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を冷却
   し、 混合物を継続して押出しながらチューブ（１０）を所定
   の長さに切断する、 工程によつて製造された、セラミック粉末を含有する混
   合物から製造されたセラミックチューブ。