JPH055784B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はカプセルを使用してセラミツクス成型
体を連続的に焼成するセラミツクス焼成方法およ
びセラミツクス焼成装置に関する。

（従来技術） 一般に、セラミツクス成型体の焼成には、従来
より、トンネル炉と呼ばれる横型の電気炉やガス
炉が使用されている。

この種のトンネル炉は、第３図ａに示すよう
に、トンネル炉の炉体１が水平に配置されたもの
で、炉体１の内部には予熱ゾーン１ａ、焼成ゾー
ン１ｂおよび冷却ゾーン１ｃに区画され、これら
予熱ゾーン１ａ、焼成ゾーン１ｂおよび冷却ゾー
ン１ｃは夫々第３図ｂに折れ線h₁で示すような温
度分布を有している。

上記のような構成を有するトンネル炉でセラミ
ツクス成型体を焼成する場合、第４図に示すよう
に焼成するセラミツクス成型体２を箱体状の焼成
匣３にたて詰め、もしくは横詰めする。この焼成
匣３を第３図ａに示すように台板４上に積載し、
図示しないプツシヤにより、先ず、炉体１の予熱
ゾーン１ａ内に矢印A₁で示すように自動的にプ
ツシユする。この予熱ゾーン１ａ内にてセラミツ
クス成型体２中のバインダ（成形助剤）を燃焼さ
せた（脱バインダ工程）後、上記台板４を炉体１
の焼成ゾーン１ｂにプツシユしてセラミツクス成
型体２を1200℃〜1350℃の温度で20時間ないし30
時間焼成する。この焼成が完了すると、セラミツ
クス成型体２は炉体１の冷却ゾーン１ｃにプツシ
ユされて冷却された後、炉体１から矢印A₂で示
すように引き出される。

上記焼成匣３はアルミナもしくはムライト質の
材料からなり、セラミツクス成型体２と反応性が
ある場合は、上記焼成匣３にジルコニアセツタも
しくはジルコニアパウダが敷かれ、その上にセラ
ミツクス成型体２が上記のようにたて詰め、もし
くは横詰めされる。

ところで、上記のようなセラミツクス焼成装置
では、焼成匣３内のセラミツクス成型体２は、焼
成匣３に詰め込まれたまゝの形状を保つて熱処理
されるが、焼成匣３の中心部と外周部とでは温度
差が生じ、焼成匣３の異なつた位置に詰め込まれ
たセラミツクス成型体は夫々異なつた熱履歴を受
ける。この熱履歴の差は、焼成匣３にセラミツク
ス成型体２を多段多列に詰め込んだり、焼成匣３
を多段に積み重ねて焼成する場合に顕著であり、
焼成後のセラミツクス成型体の特性に大きなばら
つきが生じるという問題があつた。

（発明の目的） 本発明はセラミツクスの焼成における上記問題
点に鑑みてなされたものであつて、多量のセラミ
ツクス成型体を連続的に高効率で均一に焼成する
ようにしたセラミツクス焼成方法およびセラミツ
クス焼成装置を提供することを目的としている。

（発明の構成） このため、本願の第１の発明は、所定の温度分
布を有する炉心管の内部を一端開口から他端開口
に、その回転に伴つてセラミツクス成型体を収容
したカプセルを回転させつつ通過させることによ
り、この通過の過程でカプセル内のセラミツクス
成型体を連続的に焼成することを特徴としてい
る。すなわち、本願の第１の発明は、所定の温度
分布を有する炉心管を通過する過程で、カプセル
内の被焼成物をカプセルの回転によつて均一に混
合させつつ焼成し、焼成するセラミツクス成型体
に均一な熱履歴を与えるようにしたもので、均一
な特性を有するセラミツクス成型物を得ることが
できる。

また、本願の第２の発明は、前蓋および後蓋の
少なくとも一方の中心部に空気流通孔を備え、内
部にセラミツクス成型体が収容されてなる筒状の
カプセルを、炉体の内部に水平に回転可能に配設
されて回転駆動される炉心管内に順次プツシヤで
押し込むようにしたことを特徴としている。すな
わち、本願の第２の発明は、炉体の内部に水平方
向に回転可能に配設されて回転駆動される炉心管
を設け、この炉心管内を内部にセラミツクス成型
体を収容したカプセルを回転させつつ通過させ、
カプセル内のセラミツクス成型体に均一に熱が与
えられるようにしたもので、各セラミツクス成型
体にはほぼ同一の熱履歴を与えることができる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説
明する。

第１図ａにおいて、ベース１１上に載置された
炉体１２内には、円筒状の炉心管１３が回転可能
に配置されている。この炉心管１３は、焼成後の
セラミツクス成型体２への銀焼付等の低温処理用
のものでは、ステンレスもしくはインコネル等の
材料からなり、セラミツクス成型体２の本焼成の
ような高温処理用のものでは、ムライトもしくは
アルミナ質、さらには炭化硅素質の材料からなる
ものを使用する。

上記炉心管１３は、その一端開口１３ａの外周
部に配置された支持ローラ１４ａと、他端開口１
３ｂの外周部に配置された支持ローラ１４ｂとに
より支持されている。上記支持ローラ１４ａは、
その支軸１５に設けられたプーリ１５ａと駆動モ
ータ１６のプーリ１６ａとの間にベルト１７が張
り渡され、駆動モータ１６により回転駆動され
る。

炉体１２は、充分な断熱効果を得るため、肉厚
がたとえば150mmないし200mmのセラミツクスボー
ド等の高断熱材料をその壁材として使用してい
る。上記炉体１２の長さは、炉心管１３の長さか
ら支持ローラ１４ａ，１４ｂを設置するための長
さを差引いた長さよりもやや短くなつている。

炉体１２の内部には、炉心管１３を取り囲むよ
うにヒータ１８が配置されている。このヒータ１
８は、セラミツクス成型体の熱処理のパターンに
対応し、炉心管１３がたとえば第１図ｂに示すよ
うな温度分布を呈するように配置されている。

上記炉心管１３内には、その一端開口１３ａよ
り、第１図ａに示すように、セラミツクス成型体
２を収容してなるカプセル１９をプツシヤ２０に
よつて順次押し込むようにしている。

カプセル１９は、焼成完了後のセラミツクス成
型体２への銀焼付等の低温処理を行うものでは、
ステンレスもしくはインコネル等の材料からな
り、また、セラミツクス成型体２の本焼成等の高
温熱処理を行うものでは、ムライト、アルミナ質
もしくは炭化硅素質等の材料からなる。

カプセル１９は、第２図ａおよび第２図ｂに示
すように、前蓋１９ａおよび後蓋１９ｂを有する
円筒形状のもので、前蓋１９ａおよび後蓋１９ｂ
の中心部には夫々空気流通孔１９ｃおよび１９ｄ
が形成されている。

上記前蓋１９ａはカプセル１９の側壁１９ｅの
前端面よりもたとえば10mmないし20mm内側に形成
され、上記前端面と前蓋１９ａとの間に位置する
カプセル１９の側壁１９ｅには、カプセル１９内
のセラミツクス成型体２の焼成中に、バインダ等
の燃焼により発生するガスを炉心管１３内へ排出
するための切欠き１９ｆを設けている。

上記カプセル１９内へのセラミツクス成型体２
の充填は、たとえば、後蓋１９ｂに形成された空
気流通孔１９ｄを封じ、前蓋１９ａに形成された
空気流通孔１９ｃより、漏斗（図示せず。）を利
用して注入する。セラミツクス成型体２の充填量
は、空気流通孔１９ｃ，１９ｄからのセラミツク
ス成型体２２が漏出するのを防止するため、カプ
セル１９を水平にしたときにセラミツクス成型体
２のレベルが空気流通孔１９ｃ，１９ｄの周縁よ
りも、たとえば10mm程度、下に位置していること
が好ましい。

カプセル１９の寸法は、本実施例では、炉心管
１３の内径が140mm、外径が155mmないし160mm、
長さが1800mmないし2600mmの場合、外径が100mm
で長さが100mmないし300mmとし、空気流通孔１９
ｃ，１９ｄの径を10mmないし20mmとしている。

カプセル１９の外径は、炉心管１３の内径の1/
１．３以上ではカプセル１９内から空気流通孔１９
ｃ，１９ｄおよび切欠き１９ｆを通して炉心管１
３内に排ガスが充分に排出されず酸素不足となり
易く、1/1.5以下では炉心管１３内での対流が激
しくなり、熱損失が大きくなると同時に、スペー
ス生産性が低くなる。このため、カプセル１９の
外径は、炉心管１３の内径1/1.3ないし1/1.5とす
ることが好ましい。

また、上記排ガスの排出が不充分であつたり、
カプセル１９内が酸素不足となる恐れのある場合
は、炉心管１３とカプセル１９との間に金属もし
くはセラミツクス製の外径が10mmφ程度のパイプ
を挿入し、400℃程度のバインダ燃焼域に空気を
導入するようにすることが好ましい。また、カプ
セル１９の後端１９ｂの空気流通孔１９ｄを介し
てパイプよりカプセル１９内に空気を導入し、バ
インダ燃焼を行わせてもよい。

さらに、カプセル１９の送りを円滑にするた
め、炉心管１３は、その一端開口１３ａが他端開
口１３ｂよりも高くなるように５度程度傾斜させ
て炉体１２内に設置されるようにすることが好ま
しい。

カプセル１９はその前蓋１９ａを前方に向け
て、第１図ａに示すように、プツシヤ２０によ
り、炉心管１３の一端開口１３ａより押し込ま
れ、同様に、他のカプセル１９がプツシヤ２０に
より炉心管１３に押し込まれる毎に、順次、炉心
管１３の回転に伴つて回転しつつその他端１３ｂ
に向つて移動する。

この過程で、カプセル１９内のセラミツクス成
型体２は、カプセル１９の回転に伴つて絶えず流
動し、炉心管１３から均等に熱を受け、ほゞ等し
い熱履歴を経て炉心管１３の他端から取り出され
ることになる。

カプセル１９の炉心管１３内での総滞留時間
は、焼成の完了したセラミツクス成型体２への銀
焼付では３時間ないし５時間であり、セラミツク
ス成型体２の本焼成では、そのバインダを燃焼さ
せていないときは５時間ないし10時間であり、バ
インダが既に燃焼しているときは、３時間ないし
５時間である。また、炉心管１３の回転数は
0.1rpmないし5rpmとする。

本発明では、セラミツク成型体２は、積層コン
デンサや肉厚の大きな板状のセラミツクスの焼成
に適しているが、炉心管１３の回転速度を調整
し、カプセル１９の空気流通孔１９ｃ，１９ｄを
大きくすることにより直径が20mmφ、肉厚が0.3
mm程度のものまで熱処理可能である。

（発明の効果） 以上、詳述したことからも明らかなように、本
発明は、焼成するセラミツクス成型体をカプセル
内に収容し、所定の温度分布を有する炉心管内を
その回転に伴つて回転させつつ通過させてセラミ
ツクス成型体の焼成を行うようにしたので、カプ
セルの回転によつてその内部のセラミツクス成型
体が流動して炉心管から均一に加熱され、セラミ
ツクス成型体をむらなく均一に焼成することがで
き、カプセルの使用によりロツト管理も容易とな
る。

また、本発明は、炉心管を回転させてセラミツ
クス成型体を焼成するようにしたので、カプセル
内のセラミツクス成型体に効率的に熱が与えら
れ、セラミツクス成型体の焼成時間を短縮するこ
とができ、セラミツクス成型体の焼成に要する熱
エネルギーも節約することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明に係るセラミツクス焼成装置
の概略を示す説明図、第１図ｂは第１図ａのセラ
ミツクス焼成装置の炉心管の温度分布図、第２図
ａはカプセルの縦断面図、第２図ｂはカプセルの
斜視図、第３図ａは従来のセラミツクス焼成装置
の説明図、第３図ｂは第３図ａのセラミツクス焼
成装置の炉体内の温度分布図、第４図は第３図ａ
のセラミツクス焼成装置に使用される焼成匣の斜
視図である。 ２……セラミツクス成型体、１２……炉体、１
３……炉心管、１３ａ……一端開口、１３ｂ……
他端開口、１４ａ，１４ｂ……支持ローラ、１６
……モータ、１８……ヒータ、１９……カプセ
ル、１９ａ……前蓋、１９ｂ……後蓋、１９ｃ，
１９ｄ……空気流通孔、１９ｆ……切欠き。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼成するセラミツクス成型体を軸心のまわり
   に回転し得る筒状のカプセル内に収容し、所定の
   温度分布を有する筒状の炉心管の内部をその一端
   開口から他端開口に向つて上記カプセルを炉心管
   の回転に伴つて回転させつつ通過させ、この通過
   の過程でカプセル内のセラミツクス成型体を撹拌
   しつつ連続的に焼成することを特徴とするセラミ
   ツクス焼成方法。 ２ 炉体の内部に水平方向に回転可能に配設され
   て回転駆動される炉心管と、この炉心管の内径よ
   りも小さい外径を有するとともに前蓋および後蓋
   を有し、内部にセラミツクス成型体が収容されて
   軸心のまわりに回転し得る複数個の筒状のカプセ
   ルと、これらカプセルを順次上記炉心管の一端開
   口より他端開口に向つて押し込むプツシヤとを備
   え、セラミツクス成型体がカプセルの回転に伴つ
   て撹拌されつつ連続的に焼成されるようにしたこ
   とを特徴とするセラミツクス焼成装置。