JPH04154673A - セラミック成形体の焼成方法 - 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焼成方法及びその方法に
使用するトチ部材に関し、詳しくは、ナトリウム−硫黄
電池や熱電変換等に利用されるベータ・アルミナ管のセ
ラミック成形体やアルミナ、マグネシア、ジルコニア、
窒化けい素、炭化けい素等の長尺セラミックのルツボ、
熱電対保護管、炉芯管等のセラミック成形体を焼成する
方法、及び焼成炉中でセラミック成形体を載置するため
に用いられるトチ部材に関する。

【従来の技術】

従来、セラミック成形体の焼成方法として次のものが知
られている。例えばセラミック成形体（被焼成物）がベ
ータ・アルミナの直管である場合で説明する。ひとつの
方法は、焼成炉の炉床に直接、或いは炉床に耐火物から
なる平坦な合板を置きその上に被焼成物を垂直に立てて
焼成するというものである。 また第９図に示すように、前記の技術において、炉床１
あるいは台板５の上に、アルミナ等の耐火物で棒状に形
成され、被焼成物２を載置するために用いるいわゆる棒
状トチ１３（トチ棒ともいう［を複数個適宜の間隔で横
たえて配置し、敷板６を載せその上に被焼成物２を、要
すれば収縮に起因する歪を防ぐために同質の材料で作ら
れた共トチ９を介在させたり、マグネシア製の円筒状の
容器７でカバーしたりして焼成する技術が知られている
。

【発明が解決しようとする課題］ 前者の方法においては、被焼成物を垂直に立て易いので
、焼成過程における曲りやツブシ等の変形の発生を防止
し易い反面法のような問題がある。 すなわち、炉床等の上に直接被焼成物を載せると、炉床
あるいは合板は熱容量が大きいから、熱が炉床等に無駄
に吸収されてしまう。これにより炉床等に接触している
部位の近傍の焼成温度は相対的に低く、したがって被焼
成物のこの部分の密度は他の部位に比較して小さくなっ
てしまう。 つまり、この方法では均一な組織から成る安定した品質
、性能を有するセラミックが得られないという問題があ
る。 ：　　　これに対し、炉床１等と被焼成物２との間にト
チ棒１Ｂ、１Ｂを配置し、被焼成物２を炉床１や台板５
から持ち上げて空隙（断熱ゾーン）を保持して焼成する
という後者の技術においては、熱効率がよく、比較的均
一な品質のセラミックが得られるものの、次の問題があ
る。 まず、焼成の度に作業者はトチ棒１Ｂ、１３を一本づつ
所定の位置や間隔で台板５に慎重に配置しなければなら
ず、面倒で作業手間が掛かるという問題がある。また、
使用するトチ棒１３個々の、　精度誤差や焼成時の収縮
の差等により、その上に、　敷板６を載せてもガタッキ
が生じ易く平行度（水平度）が出しに＜＜、被焼成物２
を垂直（鉛直）に立てるためのセットが容易でないとい
う問題がある。このために、とりわけ前記したような直
管（棒）状のものの場合には、傾斜し、変形が生じ易く
寸法不良を起し易いという問題があった。 また、トチ棒１３個々の収縮の差が大きいため、単一セ
ットのトチ棒で焼成できる回数は少ない。 したがって、トチ棒の消耗が多くなり、その分コスト高
を招いている。 本発明は、被焼成物のセットを容易とするとともに、焼
成時の熱が炉床等に無駄に吸収されるのを有効に防止し
、焼成が均一で高品質、高精度のセラミック製品を得る
ことができるセラミック成形体の焼成方法、及びその方
法に好適なトチ部材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】 上記の目的を達成するために、本発明は、焼成炉内に配
置し、断熱空間を設けるためのトチ部材の上にセラミッ
ク成形体を載置して焼成する方法において、上記トチ部
材が、貫通孔もしくは凹部等の断熱空間と、一平面内で
ほぼ水平となるよう形成された載置面とを一体的に備え
ていることである。

【作用】

上記の構成により、焼成炉中にトチ部材を置くことでそ
の上面であるセラミック成形体の載置される側の面がほ
ぼ水平となるから、そのセットを容易とする。そして、
焼成過程においては、トチ部材の備える断熱空間により
、焼成するセラミック成形体と焼成炉の内面との間に空
隙が保持され、この空隙が断熱作用を果たす。

【実施例】

次に本発明を具体化した実施例について、第１図ないし
第４図を参照して詳細に説明する。 図中、１は、焼成炉の炉床である。また、本例において
被焼成物２は、ベータ・アルミナ製の有底管（外径約５
ｃｍ５長さ約５０ｃｍ）としている。 一方、本例で使用するトチ部材３は、均一厚さの円板状
（直径約１０（１）、厚さ約１ｃｍ）で複数の上下の貫
通孔３ａからなる空間４を備え、蓮根の薄い輪切り形状
を呈するアルミナ製の多孔質体である。ただし、貫通孔
３ａは中央に１個とその周りにほぼ等角度間隔で６箇所
配設され、答礼の大きさは約２０翻とされている。 まず、炉床１に配置されたアルミナ製の合板５の所定の
位置にトチ部材３を置き、その上面である、セラミック
成形体の載置される側の面を水平に設定する。その後は
、マグネシア製の敷板６（厚さ約５關）を置き、その上
に、本例では、マグネシア製の円筒の容器７に収容した
状態で被焼成物２をセットする。このとき、被焼成物２
は鉛直に立てておく。なお本例では、上端部に蓋８を取
付けて密封状態とし、また敷板６と被焼成物２の間には
、円板状の共トチ９が介在されている。 また、トチ部材３は、合板５の上に置いたが炉床１に直
接置くこともできるし、被焼成物２についてもトチ部材
３に直接置くことも可能である。 こうして、セットされた状態においては、トチ部材３の
備える空間４により被焼成物２と炉床１ないし合板５と
の間に空隙（断熱ゾーン）が保持されている。 次にこの状態のもと、常法に従い、１６００℃で３０分
間焼成する。 そして、所定の時間の経過後、被焼成物２を取出せば、
所望とするセラミックスが得られる。 本例では１０個のサンプルについて順次焼成すると同時
に、上記のトチ部材３に代え、３本のトチ棒（１ｃｍ角
、長さ約１０ｃｍ）とした点のみ条件を変えた従来の焼
成方法（第９図参照）も併せて実施し、焼成後の両波焼
成物（製品）の変形（曲り）の度合を比較してみた。そ
の結果を表１に示す。 表　　１ Ａ：本実施例のトチ部材を用いた場合。 Ｂ：従来のトチ棒（３本）を用いた場合。 （０２曲り殆ど無し、○：やや曲り有り、×二曲り大） この結果からも解るように、従来のトチ棒１３を使用し
た場合（Ｂ）は４個目の被焼成物（４回目の焼成）から
大きな曲りを生じてしまったのに対し、本例のトチ部材
３を使用した場合（Ａ）には、１０回繰返し焼成しても
大きな曲り、すなわち不良品を生じなかった。 さて次に、本例のトチ部材３に代え、同質の材料で貫通
孔３ａによる空間４の無い、いわば一体ムクのトチ部材
（図示しない）とした点のみ条件を変えて焼成し、製品
の上部、中央部、及び下部の各部位について密度および
圧環強度を比較した。 その結果をそれぞれ表２および表３に示す。なおこの場
合は、第４図に示すように、被焼成物２は円筒の容器７
の代わりにルツボ１７に入れ、上下を逆として実施した
。 表　２（密度：ｇ／（７）） Ａ：本実施例のトチ部材を用いた場合。 Ｃ：空間のないトチ部材を用いた場合。 この結果、密度については、空間のないムクのトチ部材
による場合（Ｃ）は下部が他の部位に比べて１％以上小
さいのに対し、本例のトチ部材３による場合（Ａ）は空
間４の断熱効果により下部と上部とに差はなく、中央部
と比べても僅か０．３％程度小さいにすぎず、はぼ均一
に焼成されていることが解る。 表　３（圧環強度　Ｍ　Ｐａ） この圧環強度の結果は、サンプルの上部、中央部、下部
の各部位から２．５ｍｍ幅で環状の試験片を各々１０個
とり、直径方向に圧縮した時の破壊強度の平均値である
が、空間のないトチ部材による場合（Ｃ）、下部が他の
部位に比べて８０％程度の強度しかないのに対し、本例
のトチ部材３による場合（Ａ）は、強度低下も殆ど無く
全体が同等の強さを有している。 以上の結果からも実証されるように、本例によるトチ部
材３を使用する技術によれば、比較的多く繰返し焼成し
ても曲り等の変形が生じることがないし、高品質のセラ
ミックスを得ることができる。 トチ部材は本例では、−様厚さの円板としたが、焼成炉
中に置かれたときにセラミック成形体の載置される側の
面、つまり上面がほぼ水平となる形態を有するものであ
ればこの外形に限定されるものではなく、被焼成物に応
じ適宜の形状のものとし得る。 また、断熱ゾーンとなる空間４について本例では貫通孔
３ａとしたが、断熱効果が発揮され、被焼成物の全体を
ほぼ均一に加熱し得る作用を果たすものであれば、貫通
されていない孔、つまり凹部であってもよいし、内部に
中空部分を設けたものでもよい。また、これらを複合し
た構造のものでもよい。被焼成物の材質や大きさ、ない
し形状により適宜の空間を備えていればよい。また貫通
孔とするときでもその大きさ、個数、配置も適宜に選定
できるし、貫通の方向も別設上下に限定されるものでな
い。ただし、この空間はトチ部材の成形や強度上の問題
のないかぎり、なるべく大きく形成するのが好ましい。 第５図ないし第８図は、トチ部材の他の実施例を示す。 第５図は横方向に貫通孔３ｂを設けることで空間１４を
形成したトチ部材１３である。また、第６図は、トチ部
材２３の上面（又は下面）に複数の四部３Ｃを設け、さ
らに第７図はトチ部材３３の上面及び下面に凹部３ｄ、
３ｄを設け、それぞれ空間３４．３４を形成した例であ
る。第８図に示すよう多数の気孔状の空間（中空部）４
４を形成したトチ部材４３ともし得る。 なおトチ部材の材質は、被焼成物等に応じて適宜の耐火
性を有する耐火物を選択することとなるが、アルミナ、
マグネシア、ジルコニア、窒化けい素を例示できる。ま
た、被焼成物としては、管（棒）状以外の各種の形状に
広く適用できる。

【発明の効果】

本発明は、以上のように構成されているので、以下に記
載する効果を有する。 焼成炉中にトチ部材を置くことで、その上面であるセラ
ミック成形体の載置される側の面がほぼ水平となるから
、被焼成物を略鉛直に立て易く、変形の防止に効果的で
ある。また、そのセットが簡単容易となるので、作業性
の向上ひいてはコストの低減が期待される。 さらに、本発明のトチ部材の備える断熱空間により、セ
ラミック成形体と焼成炉の内面（炉床）との間に空隙が
保持され、この空隙が断熱作用を果たすので、全体的に
ほぼ均一な焼成を行うことができ、熱効率とともに品質
の向上に有効である１とりわけ、長尺物といわれるセラ
ミックスの焼成において効果的である。 また、本発明のトチ部材によれば焼成の繰返しにより生
ずる収縮も、従来の棒トチがその複数の個々について異
なっていたのに°対し、一体で作れるからほぼ均等に生
ずる。この結果、トチ部材を繰返し使用できる回数（ト
チ部材の寿命ないし耐久性）の向上にも効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第４図は、本発明に係るセラミック成形体
の焼成方法の実施例を示すもので、第１図は焼成状態の
要部の概略破断面図、第２図は使用したトチ部材の平面
図、第３図は同中央縦断面図、第４図は空間のないトチ
部材を珀いた場合と密度および圧環強度を比較したとき
の概略破断面図、第５図ないし第８図は、トチ部材の他
の実施例を示す中央縦断面図、そして第９図は従来の技
術を示す焼成状態の要部の概略破断面図である。 。　　１・・・炉床 ２・・・セラミック成形体（被焼成物）３．１３．２３
．３３．４３・・・トチ部材４．１４．２４，３４．４
４・・・空間（断熱空間）特許出願人　日本特殊陶業株
式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）焼成炉内に配置し、断熱空間を設けるためのトチ
   部材の上にセラミック成形体を載置して焼成する方法に
   おいて、上記トチ部材が、貫通孔もしくは凹部等の断熱
   空間と、一平面内でほぼ水平となるよう形成された載置
   面とを一体的に備えていることを特徴とするセラミック
   成形体の焼成方法。
2. （２）焼成炉内に配置されて、セラミック成形体を載置
   し、セラミック成形体と焼成炉の内面との間に空隙を設
   けるためのトチ部材において、貫通孔もしくは凹部等の
   断熱空間と、一平面内でほぼ水平となるよう形成された
   載置面とを一体的に備えていることを特徴とするトチ部
   材。