JPH0729833B2 - 中空陶板の連続製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粘土を主成分とする原料を連続押し出しによっ
て中空状の連続体を形成し、これを短時間で乾燥し、こ
の連続体を走行カッタで定尺にカットした後に短時間で
焼成する焼成炉に送給して中空陶板を連続して製造する
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

瓦、タイルは成形機から送出される連続成形帯を短尺に
切断し、さらにプレス加工等して成形し、これを乾燥、
焼成するか、型に材料を充填し、これをプレスによって
成形し、次に乾燥、焼成するかのいずれかの方法によっ
て製造していた。また、乾燥時間を短縮しようとするマ
イクロ波加熱機、遠赤外線ヒータ装置を用いることも知
られていた。しかも焼成には温度コントロールが容易で
ないトンネルドライヤを使用していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種装置においては、乾燥、焼成工程に数日を要する
ため、生産性、コスト、場所の関係で連続体で乾燥し、
これを所定長さに切断して焼成することができなかっ
た。また、従来装置では未硬化の瓦、タイルを表面から
乾燥する方法のため乾燥、焼成途中に瓦、タイルが捩じ
れたり、クラックが入ったりする不利があった。さら
に、従来装置では押し出された直後の押出成形体が柔ら
かいため短尺に切断して乾燥しなければならず長尺体を
形成できず、かつ、均質な瓦、タイルも大幅な許容誤差
の中での生産しかできなかった。また、従来の製造方
法、装置では押出中空成形体を焼成炉の廃熱で乾燥する
ため、押出中空成形体の表面から乾燥するので乾燥に数
日を要し、焼成に８時間位を費やす欠点があった。しか
も、従来のこの種方法では押出から乾燥、あるいは焼成
炉まで一貫ラインに構成することができなかった。すな
わち、このラインを製作した場合は膨大な費用と広大な
用地と高額のエネルギー代を必要とする不利があった。
また、中空状の成形体を単にマイクロ波等で乾燥し、乾
燥時間を大幅に短縮しようとした場合は、中空部の水蒸
気圧の上昇と結露の発生、中空部内壁と外表面の乾燥度
合のズレによって相当の肉厚がないと爆裂、クラックの
発生、反り、捩じれ等の変形が生じる欠点があった。し
かも、マイクロ波は押出成形体の含水分を１％以下にす
るために温度を130℃以上に上昇させる必要があるが、
この温度まで上昇させるのに相当の時間とエネルギーロ
スがあった。その他、マイクロ波の代わりに遠赤外線を
用いて乾燥する方法もあるが、押出成形体を130℃以上
に昇温するのはマイクロ波よりはるかに短時間となる反
面、乾燥時間が長くなる弱点があった。その上、上記２
装置を用いた乾燥装置では乾燥時に発生する大量の水蒸
気の結露防止処理、被乾燥物の乾燥時における搬送構造
にも種々の問題点、例えば被乾燥物とコンベアベルト間
の摩擦抵抗による変形、長尺体に対するマイクロ波の不
均一加熱等があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような欠点を除去するため、押出成形機の
次に押出中空成形体をスムーズに次工程に移送する搬送
部と、次に連続帯状の押出中空成形体の含水分の1/3位
を短時間（５〜30分位）で蒸発させるマイクロ波加熱
機、次にこの押出中空成形体の含水分を例えば５〜30分
位の短時間で１％以下に低減する遠赤外線ヒータ装置の
順に配列すると共に、加熱時に中空部内部に滞溜する水
蒸気を押出成形機の中子に設けた出口部から送風する風
（エア、ドライエア）によって吹き払い、水蒸気圧を低
下し、かつ中空部内の加熱の効率を上げると共に、中空
部内に生ずる結露を排除して中空部内と押出中空成形体
表面層の含水比率を平均化し、またマイクロ波加熱機空
間内の水蒸気と押出中空成形体表面の水蒸気を外部へ吹
き払って上記表面への結露と被加熱空間内壁への結露を
防止してより一層、押出中空成形体の内外の壁面をエア
で常時、吹き払われた状態として乾燥効率、乾燥時間を
従前の1/10〜300位に短縮し、被乾燥物のクラック、反
り、捩じれ等の変形、爆裂もなく連続体の中空体を従前
より大幅にコンパクト化した装置で連続して乾燥でき、
次にこの乾燥された連続体を所定長に切断して温度コン
トロールの容易なローラハースキルンに送給して短時間
に焼成してクラック、捩じれ、反り、曲げのない中空陶
板を安価に、短時間に、大量に生産できる中空陶板の連
続製造装置を提供するものである。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明に係る中空陶板の連続製造
装置の一実施例について詳細に説明する。第１図
（ａ）、（ｂ）は上記装置の代表的な一例を示す説明図
である。図において、１は押出成形機で粘土を主材とし
た原料を第２図（ａ）、（ｂ）に示すような口金２と中
子３を介して例えば第３図（ａ）〜（ｎ）に示す中空部
を有する断面形状の押出中空成形体Ａを連続して押し出
すものであり、例えば押出速度は押出中空成形体Ａの厚
さ、幅によって異なるが200〜2000mm/min位である。さ
らに説明すると、中子３は多数個の出口部４と共通部５
に外部からエアを供給、もしくは内部からエア、水蒸気
を排気するための連結管６とから形成したものであり、
出口部４は押出中空成形体Ａの中空部ａの断面形状と同
じ断面となる中空体に形成し、これを押出中空成形体Ａ
の中空部ａの配列に対応するように共通部５と一体に形
成したものである。しかも、中子３は押出成形機１の押
出口１′から押し出される粘土を支障なくその口金２か
ら所定形状の中空部ａを有する連続体で押し出しできる
ように先端3aから末端3bに亘って例えば流線形状に形成
したものである。また、中子３の中空部3cには外部に設
置したポンプ７からホース８を介してエア、ドライエ
ア、ウェットエア、温風等の１種以上を所要量供給、も
しくは中空部ａの水蒸気を排出したりして押出中空成形
体Ａの乾燥しにくい中空部ａの乾燥を促進すると共に、
その際の変形等の悪影響を排除するように機能するもの
である。なお、前記した粘土は天然物であり、各産地に
より成分が異なるものであり、これらの長所、短所を相
互に相殺させて所定の混合粘土を得るものである。その
一具体例としては陶石、長石、カオリンナイト、ハロサ
イト、メタハロサイト、木節粘土、蛙目粘土、信楽粘
土、シャモットなどを打ち砕き、水を加えて練り上げる
ものである。また、この粘土は必要によりマグネットに
よって除鉄されることもある。9は板送部で例えばフリ
ローラ10、あるいは図示しないが押出装置に同調した駆
動ベルト11等少なくとも１種、または図示するようにそ
の組合わせからなるものであり、押出中空成形体Ａを押
出速度のままで次工程に変形なく送給するためのもので
ある。12はマイクロ波加熱機でオーブン連続方式構造と
したものであり、主に押出中空成形体Ａの内部へ浸透し
て熱伝導に時間を要することなくマイクロ波Ｂを熱エネ
ルギーに変換し、数秒から数分で発熱して粘土内の水分
を蒸発せしめるためのものである。なお、水分が押出中
空成形体Ａにおいて重量比で22〜15％位含有されてお
り、そのうちの例えば５〜10％を蒸発する能力を有する
ものである。特にこの種、押出中空成形体Ａは水分が５
〜８％位になるまで体積が収縮するが、それ以下の水分
になると体積の収縮が生じないものとなる。そこで、マ
イクロ波加熱機12を具体的に説明すると、図示しないマ
イクロ波発振器から発振されたマイクロ波Ｂを所要個所
に案内する導波管13と、案内されたマイクロ波Ｂを反射
する反射板14を、反射されたマイクロ波Ｂを撹拌する回
転羽根15と、押出中空成形体Ａを押出速度で移動させる
誘電はするがスパークしない構成のフリローラ搬送部16
と、押出中空成形体Ａの入口、出口17、18とエア等Ｃを
大量に被加熱空間19から、吸引したり、被加熱空間19へ
供給したりするエア出入口20と、マイクロ波Ｂが外部へ
漏洩しないように囲んだ包囲体21とから構成したもので
ある。なお、入口、出口17、18はマイクロ波Ｂが外部へ
漏洩しないフィルターとしても機能する構造、長さに形
成したものである。また、押出中空成形体Ａを加熱する
被加熱空間19は目的に応じて異なるが、例えば約１〜5m
位としたものである。さらに、フリローラ搬送部16はマ
イクロ波Ｂ、エア等Ｃが押出中空成形体Ａに表面、裏
面、側面からも均一に照射もしくは送風されることと、
押出中空成形体Ａが乾燥する際に１割程度、全体が収縮
するため、これを吸収しながら押出中空成形体Ａを搬送
できる構成としたものである。その一例を図示すると、
第４図（ａ）、（ｂ）に示すように、固定された芯棒22
とテフロンからなるパイプ状のフリローラ23と第５図に
示すような芯棒支持具24と必要に応じて設ける遮蔽板25
とから構成したものである。さらに説明すると第４図
（ａ）においてフリローラ23は３分割し、押出中空成形
体Ａ通過時の抵抗をより小さくした構成、（ｂ）図は一
本で構成したフリローラ23′である。また、芯棒支持具
24はマイクロ波Ｂが押出中空成形体Ａの裏面からも照射
されるように通過孔24aを穿設したものである。なお、
遮蔽板25は押出中空成形体Ａが長尺体の場合、物理的に
上部の、かつ長手方向の両側端のマイクロ波Ｂの照射が
高密度となるのを抑制して均一加熱となるのに有用なも
のである。また、エア出入口20はコンプレッサ、リング
ブロア等のエア（ドライエア、温風、熱風、空気も含
む）の送風、もしくは吸引可能なエアサイクル用ポンプ
７に連結されている。26は遠赤外線ヒータ装置で押出中
空成形体Ａの水分を１〜０％まで低減するために押出中
空成形体Ａを130℃以上まで昇温させるものであり、そ
の構成はフリローラ、駆動ベルトの１種以上からなる搬
送機構27と遠赤外線ヒータ28と保温箱29とからなり、加
熱ゾーンは約２〜10m位である。勿論、加熱ゾーンは半
乾燥体となった押出中空成形体Ａの厚さ、幅、押出速度
によって異なるものである。30は走行カッタであり乾燥
された押出中空成形体Ａを所定長さに切断するものであ
る。31は取り出し機構で、乾燥され所定長さに切断され
た中空乾燥板Ａ′を次工程に送給するためであり、押出
速度より速い速度で搬送できるものである。32は焼成炉
でローラハースキルンからなり、中空乾燥板Ａ′を連続
して短時間に焼成するものであり、温度、スピードのコ
ントロールが容易で、かつ従前のトンネルドライヤに較
べ大幅にコンパクト化したものである。すなわち、焼成
炉32は入口32aから出口32bに亘って山状の温度分布とな
り、予熱領域33、焼成領域34、冷却領域35の順に一応区
分して構成し、予熱領域33の温度は150〜700℃、焼成領
域34は800〜1300℃、冷却領域35は600〜100℃位までと
したものである。勿論、粘土の種類、組成によっては各
領域間の温度設定が異なるものであり、かつ、各領域間
の温度も明確に区分するものではなく連続焼成の中での
一応の区分である。さらに、焼成炉32について説明する
と、焼成炉32は可熱ガス、例えばLPGガスを燃焼させて
中空乾燥板Ａ′を焼成するものであり、そのためのバー
ナ（図示せず）の配列は前記各領域に対応して設けるも
のである。また、焼成炉32内の中空乾燥板Ａ′の搬送手
段としてはメッシュベルト、金属ローラ、セラミックロ
ーラ、アルミナローラ等を使用するが、特に焼成領域34
の範囲は1300℃位まで温度が上昇するので例えば第６図
に示すように金属主軸36、37間にアルミナローラ38を載
置して熱伝導を駆動源に伝達しないようにして搬送する
ものである。なお、焼成炉32の焼成領域34は耐火レンガ
等で炉を形成し、その中を直線的に連続して通過させる
ものであり、各機器、領域間には排気ダンパー（図示せ
ず）を配設しておくものである。

次に動作について説明する。

まず、信楽粘土とシャモットと減水剤と水からなる粘土
を原料として準備する。なお、その重量％は例えば信楽
粘土61.5％、シャモット18％、減水剤0.5％（商品名：
セルフロー、第一工業製薬社製）、水20％を土練機（MP
-100型宮崎鉄工社製）で混練したものである。また、押
出成形機１としては押し出し能力100〜150l/hrの型名MV
-FM-A-l型（宮崎鉄工社製）を用いた。ポンプ７はリン
グブロアで20〜50℃に送風時の圧縮により加温されたド
ライエアをホース８を介して口金２の外部へ露出させた
連結管６に連結し、もう１つのホース８（一点鎖線に示
す）をマイクロ波加熱機12のエア出入口20に連結した構
成とした。また、遠赤外線ヒータ装置26は遠赤外線ヒー
タ28を10メートル間に10個配列し、押出中空成形体Ａ内
部の水分を表面に拡散して脱水を迅速化し、水分を１％
以下まで低減しうるものである。さらに押出成形機１の
押出速度は200mm/minで第３図（ａ）に示す断面で押し
出すものとし、長さ900mm、3030mmに押出中空成形体Ａ
を切断するとし、かつ口金２から走行カップ30までのラ
インの直線距離は15mとした。勿論、このラインの長さ
は押出中空成形体Ａの形状、大きさ、厚さに対応して設
定するものである。また、焼成炉32は組成に合致した温
度曲線に設定されている。なお、押出中空成形体Ａのパ
スラインは同じ高さにあり、かつ、搬送部9の移動速度
は押出速度に同調するように設定した。そこで、粘土を
主材とした原料は押出成形機１から第３図（ａ）に示す
断面で連続して搬送部9上に押し出される。押し出され
た押出中空成形体Ａは前記速度でマイクロ波加熱機12に
送給され、マイクロ波加熱機12の被加熱空間19を通過中
にマイクロ波Ｂとエア等Ｃによって押出中空成形体Ａの
中空部ａと外表面に送給されるエア等Ｃによってマイク
ロ波加熱により発生する大量の水蒸気を中空部ａの内外
とも同時に吹き払って常に蒸発しやすい環境にし、結露
の発生を排除すると共に、柔らかい押出成形体Ａを短時
間の間に剛性を平均に上昇させ、クラック、反り、変
形、オーバヒートによる爆裂のないようにし、かつ押出
中空成形体Ａの含水分の1/3位を５〜10分位で蒸発さ
せ、その出口18から遠赤外線ヒータ装置26に送給し、含
水分を１％以下に乾燥させ、走行カッタ30に送給し、乾
燥した連続帯状の押出中空成形体Ａを所定長さに切断し
た。そして、押出中空成形体Ａは押し出しから切断まで
約15〜30分位の短時間に、かつ連続体のまま乾燥した。
なお、単にマイクロ波Ｂを用いて押出中空成形体Ａを加
熱した際は短時間の間に内部から急加熱されるため爆裂
と結露による悪影響がひどく、実用とならなかった。次
に、所定長さ、例えば606〜7272mm位に切断された中空
乾燥板Ａ′を取り出し機構31を介して焼成炉32に送給
し、予熱→焼成→冷却して出口32bから中空陶板Ａ″と
して送出し、製品としたものである。なお、焼成時間は
中空乾燥板Ａ′の板厚、大きさ、長さによって異なる
が、送り、温度コントロール等で約30分〜３時間位であ
る。また、この装置で製造した中空陶板Ａ″はクラッ
ク、反り、捩じれ、爆裂もなく、所定長さとなってい
た。

以上説明したのはに係る装置の一実施例にすぎず、走行
カッタ、焼成炉間に旋釉機を設けたり、第１図（ａ）に
おいて、二点鎖線で示すようにマイクロ波加熱機12にポ
ンプ７と併用、もしくはポンプ７の代わりにエア供給装
置を独立して設けたり、一点鎖線で示すように遠赤外線
ヒータ装置26に温風、または熱風を焼成炉32より送給
し、より乾燥時間を短縮するように構成することもでき
る。勿論、図示しないマイクロ波加熱機12に温風、熱風
等の１種以上を供給することも可能である。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明に係る中空陶板の連続製造装置
によれば、粘土の押し出し、水分の低減、乾燥、焼成、
冷却を直線ラインで、かつ、短時間内に、しかも高速で
連続帯として製造しうる大きな特徴がある。また、本発
明では水分を22〜15％位（重量比）含有した中空押出成
形体を２段階の加熱と押出中空成形体の中空部、露出
面、被加熱空間にエア等を送風する等することにより加
熱時に大量に発生する水蒸気、結露水等を押出中空成形
体の内外、雰囲気から排除し、より乾燥しやすい環境と
することにより乾燥時のクラック、反り、捩じれ、爆裂
もなく、かつ連続体で迅速に乾燥できる特徴がある。ま
た、生産性は従前の数日を要したスピピードに対し、10
〜60分で乾燥し、次に所定長さに連続体を切断し、これ
を30分〜３時間位で焼成できる特徴がある。さらに、押
出中空成形体の体積は乾燥時に押出時に比べ１割以上収
縮するが、それによる押出中空成形体への悪影響をフリ
ローラ等で吸収し製造できる利点がある。また、本発明
では押し出しから乾燥までを直列に配列したため、長尺
体、連続体を迅速に乾燥できる特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明に係る中空陶板の連続製
造装置の一実施例を示す構成略図とそのイ‐イ線断面
図、第２図（ａ）は押出成形機の出口部を示す説明図、
（ｂ）は中子を抽出して示す説明図、第３図（ａ）〜
（ｎ）は押出中空成形体の一例を示す断面図、第４図
（ａ）、（ｂ）、第５図はマイクロ波加熱機のフリロー
ラ搬送部の主要構成材を示す説明図、第６図は焼成炉の
一例を示す説明図である。 １……押出成形機、３……中子、７……ポンプ、9……
搬送部、12……マイクロ波加熱機、26……遠赤外線ヒー
タ装置、30……走行カッタ、32……焼成炉。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 33/30 Ｌ 33/32 Ｌ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粘土を主材とした原料を中空部を有する所
   定形状で連続して押し出す中子付きの押出成形機と該押
   出成形機から連続して押し出される押出中空成形体をス
   ムーズに次工程に移送する搬送部と、該搬送部から送出
   される押出中空成形体の水分を短時間で低減するオーブ
   ン連続方式のマイクロ波加熱機と、該マイクロ波加熱機
   を通過した押出中空成形体の水分低減と温度上昇を図る
   遠赤外線ヒータ装置と、該ヒータ装置から送出される乾
   燥状態で連続体状の押出中空成形体を定尺にカットする
   走行カッタと、該カッタで定尺に切断された中空乾燥板
   を搬送する取り出し機構と、該中空乾燥板を連続して短
   時間に焼成する焼成炉とを配列してなり、また前記押出
   成形機の口金に設置した中子に外部から気体を押出中空
   成形体の中空部に支障を与えることなく送給するポンプ
   と、前記マイクロ波加熱機の出入口以外の被加熱空間内
   壁にエア等を供給し、もしくは上記空間内の水蒸気、エ
   アを排出するエア出入口を穿設したことを特徴とする中
   空陶板の連続製造装置。