JPH0729838B2

JPH0729838B2 - 陶板の製造装置

Info

Publication number: JPH0729838B2
Application number: JP5134387A
Authority: JP
Inventors: 隆一高橋; 敬鶴見
Original assignee: 株式会社アイジー技術研究所
Priority date: 1987-03-05
Filing date: 1987-03-05
Publication date: 1995-04-05
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: JPS63218532A

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
て成形された押出成形体の水分を変形しない程度まで短
時間で低減し、これを定尺に容易にカットし、この定尺
に切断された押出成形体を予熱機を経て焼成炉に送給し
て所定長さの陶板を短いラインで、かつ低コストで安価
に、高速度で連続的に陶板を製造できる装置に関するも
のである。

〔従来の技術〕

一般に、粘土を用いた内、外壁材、瓦は所定形状で押出
成形され、これを直ちに短尺、例えば10〜30cmの長さに
切断し、これを焼成炉の廃熱を利用する構造の乾燥装置
で約１〜３日間位で水分を１〜０％まで低減し、台車式
の焼成炉に供給する構成の装置が普通であった。

〔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の
と、特に、押出直後は柔らかいため短尺でないと大きく
変形等し乾燥装置まで運搬できないことが一定長さ、殊
に長めの成形体を形成できない主因となっていた。その
ため、広大な乾燥用の敷地、倉庫を必要とし、その上、
焼成炉は一度加熱すると火を消すことがコスト、生産性
のためにできず、24時間の３交替のスケジュールとなっ
ており、３倍の作業員を必要とし、かつエネルギー代も
生産性に比し、効率がよくなかった。また、従来装置で
は熱風で乾燥するため生地が表面から乾燥し、捩じれた
り、湾曲したり、クラックが生じたり、乾燥体は最大長
さでも60cm位が限度であり、かつ歩留りが極めて悪かっ
た。これは熱風に曝される表層が一番最初に、しかも端
部から乾燥し、内部の水分によって変形、反り、捩じ
れ、クラック等が生じる不利があった。特に、押出成形
体の変形は水分が５〜10％位までに大きく影響するた
め、この期間の乾燥をスムーズに、かつ上記の反り、ク
ラック等を生じさせずに乾燥することができなかった。
さらに、焼成時間は予熱、焼成、冷却をその温度曲線に
従って８〜10時間で完了するバッヂ式の炉、またはトン
ネルドライヤ炉であり、その温度コントロールは炉が大
型のため応答も遅く、上記のように長時間を要してい
た。その他、全工程のうち、一工程だけ時間を短縮して
みてもラインにおける生産能力は従前と変わらないもの
であった。

〔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
次に柔らかい押出成形体の連続帯を変形なく移送して電
気的加熱機でその水分を短時間で保形性が得られるまで
低減し、この半乾燥状態の連続押出成形体を定尺に走行
カッタを介して容易に切断し、そして変形の少ない時期
に焼成炉の廃熱、簡易加熱機を介して焼成炉に送給して
短尺から長尺まで、任意長さの陶板を短時間で、しかも
連続して製造しうる任意長さの陶板の製造装置を提供す
るものである。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明に係る陶板の製造装置の一
実施例について詳細に説明する。第１図は上記装置の代
表的な一例を示す説明図であり、1は押出成形機で粘土
を主材とする原料を例えば第２図（ａ）〜（ｄ）に示す
断面形状の押出成形体Ａを連続して押し出すものであ
り、例えば押出速度は厚さ、幅によって異なるが20〜20
00mm/min位である。なお、粘土は天然鉱物で、各産地に
より成分が異なるので、これら成分の長所、短所を相互
に相殺、相剰させ、しかもその他の鉱材を必要により添
加して所定の混合粘土を得るものである。その具体的な
１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たもの
などである。また、この粘土は必要によりマグネットで
除鉄するものである。２は口金部で図示しないが、押出
成形体Ａに対応した形状のもの、あるいは口金部２に中
子を介在させ、中空部Ｂを有する押出成形体Ａを押し出
すもの、もしくは第３図に示すように口金３に中子４を
配し、中子４に１本、もしくは多数本の気体の吸気ある
いは排気用の管５の一端を第４図（ａ）〜（ｄ）に示す
ように各格子4aに、もしくは共通部分4bに接続し、この
管５に他端から所要気体を中空部Ｂに供給したり、また
は押出成形体Ａの中空部Ｂ内の気体を外部へ排出したり
するものである。なお、中空部Ｂ内の気体は水蒸気、あ
るいは水分を含んだ空気であり、管５を介してこの中空
部Ｂにドライエア等を供給し、押出成形体Ａの内、外表
面の水分の含有度合をほぼ同じ水分の含有率に短時間
で、かつ後記する電気的加熱機との相乗効果によって水
分を低減するのに有用なものである。６は搬送機で例え
ばフリローラ７、あるいは押出速度に同調した駆動ベル
トコンベア８等の少なくとも１種、または２種を組み合
わせたものからなる。特に、搬送機６は押出成形体Ａを
押出速度のままで次工程に変形なくスムーズに送給する
ためのものであり、フリローラ７は押出成形体Ａを静摩
擦抵抗なしに押し出された状態で移送するのに役立ち、
駆動ベルトコンベア８は出口から0.5〜2m位離れた位置
では押出成形体Ａが押し出された時より幾分硬く、かつ
押し出し時の力が先に押し出された押出部の重さに抵抗
しきれずに圧縮され、縮むのを防止するために押し出し
時とほぼ同じ速度で押出成形体Ａを連続して次工程に移
送するのに役立つものである。9は電気的加熱機、例え
ば第５図（ａ）、（ｂ）に示すようなマイクロ波加熱
機、もしくは図示しない超音波加熱機、放電加熱機、レ
ーザ加熱機等の１種からなり、主に押出成形体Ａの内
部、表面を同時に加熱し水分を平均に低減するものであ
る。具体例としてマイクロ波加熱機を用いた際は、押出
成形体Ａの水分18〜15％を６〜10％に５〜30分位の短時
間で、半乾燥状態に水分を低減するものである。なお、
水分の含有率を６〜10％位に設定したのは水分が０〜２
％位の乾燥状態の連続半乾燥板Ａ′を定尺に切断するよ
りも上記水分の連続半乾燥板Ａ′は切断が極めて容易で
ある。特に、この工程では保形性を十分に維持でき、次
工程のカッタ、焼成に不具合がなければ切断しやすい半
乾燥状態が好ましいものである。ここで、マイクロ波加
熱機についてさらに説明すると、マイクロ波加熱機9は
オーブン連続方式構造であり、主に押出成形体Ａの内部
へ浸透して熱伝導にほとんど時間を要することなくマイ
クロ波Ｃを熱エネルギーに変換し、数秒から数分で発熱
して粘土内の水分の1/3、例えば５〜10％（重量％）を
蒸発せしめるためのものである。なお、水分が押出成形
体Ａにおいて重量比20〜15％位含有さており、そのうち
５〜10％を蒸発せしめるものである。特にこの種、押出
成形体Ａは水分が５〜８％位になるまで体積が大きく収
縮するが、それ以下の水分になると体積の収縮がほとん
ど生じないものである。そこで、マイクロ波加熱機9を
具体的に第５図（ａ）、（ｂ）を用いて説明すると、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Ｃ
を所要個所に案内する導波管10と、案内されたマイクロ
波Ｃを反射する反射板11と、反射さたマイクロ波Ｃを撹
拌する回転羽根12と、押出成形体Ａを押出速度で移動さ
せると共に、マイクロ波Ｃが押出成形体Ａの裏面からも
照射されるようにしたフリローラ13からなる搬送部14と
押出成形体Ａの入口、出口となると共に、マイクロ波Ｃ
が外部へ漏洩しないように減衰させるフィルター部15、
16と必要により供給するエア等Ｄを被加熱空間17に案内
する導入口18と、マイクロ波Ｃが被加熱空間17から外部
へ漏洩しないように囲んだ包囲体19とから構成したもの
である。また、押出成形体Ａの被加熱空間17の大きさは
目的に応じて異なるが、例えば長さが１〜5m位としたも
のである。さらに、搬送部14は押出成形体Ａが乾燥中に
約１割程度、体積収縮するため、これを無理なくフリロ
ーラ13で吸引するものである。また、導入口18はマイク
ロ波Ｄの加熱により水蒸気Ｅが大量に、短時間の間に放
出するのを入口、出口15a、16aから外部へ放出し、押出
成形体Ａの表面、包囲体19の内壁に結露が発生しないよ
うにして乾燥時の悪影響（クラック、爆裂）を防止し、
かつ押出成形体Ａ表面の水蒸気Ｅを風によって常時、吹
きとばし、より乾燥時間を短縮するのに役立つものであ
る。20は走行カッタで、半乾燥された連続帯状の連続半
乾燥板Ａ′を所定寸法に走行中に切断するものである。
21は取り出し機構で、定尺に切断された定尺半乾燥板
Ａ″を駆動ローラ、ベルト等の１種、もしくはその組み
合わせからなる機構で、押出成形機1から送出される速
度より速い速度で次工程に送り出すものである。22はプ
レヒータで半乾燥状態の定尺の連続半乾燥板Ａ′を焼成
炉23の廃熱を利用したヒータや、簡易な加熱機、例えば
遠赤外線ヒータを焼成炉23の前に設置したものであっ
て、主にエネルギーの有効活用を図ると共に、焼成時間
の短縮、急激加熱による連続半乾燥板Ａ′への不具合を
排除するものである。23は焼成炉でローラハースキル
ン、トンネル型焼成炉の１種からなり、その構成は入口
23aから出口23bに亘って山状の温度分布となり、予熱領
域24、焼成領域25、冷却領域26の順に一応区分して構成
し、予熱領域24の温度は150〜400℃、焼成領域25は400
〜1300℃、冷却領域26は600〜100℃位までとしたもので
ある。勿論、粘土の種類、組成によっては結晶変態点も
異なるものであり、各領域間の温度設定が異なるもので
ある。そして上記温度、搬送速度は任意に各区間で可変
できるものである。なお、上記各領域間の温度は明確に
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23について説明すると、焼成炉23は可
燃ガス、例えばLPGガスを燃焼させて定尺半乾燥板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23内の定尺半乾燥板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
ミナローラ等の１種を各温度域に応じて使用するが、特
に焼成領域25の範囲は1400℃位まで温度が上昇するの
で、例えば第６図（ａ）、（ｂ）に示すように図示しな
いチェーンにより駆動される金属主軸27、28間にアルミ
ナローラ29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23の焼成領域
25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、例えば押し出し能力100〜150l/hr
の型名MV-FM-A-1型（宮崎鉄工社製）を用い、口金部２
は第３図に示す形状とし、第２図（ａ）に示す形状を形
成するものを使用し、管５としてはドライエアを送給す
ると仮定する。また、搬送機６としてはフリローラ７、
駆動ベルトコンベア８の順に配列したものである。ま
た、マイクロ波加熱機9としては周波数2450MHz、出力5k
w、被加熱空間17の長さは3mとし、必要によりエア等Ｄ
を被加熱空間17に大量に包囲体19の一壁面から送給さ
れ、入、出口15a、16aから加熱時に発生する水蒸気を外
部へ放出し、被加熱空間17内の水蒸気圧を低下し、被加
熱物、包囲体19の内壁に結露水が発生するのを防止でき
る構成としたものであり、搬送部14はテフロン製パイプ
からなるフリローラとした。なお、マイクロ波加熱機9
では押出成形体Ａの水分18％（重量％）を７％（重量
％）まで蒸発させ、残りの水分を焼成炉23の予熱領域24
で０〜１％（重量％）位まで蒸発させるように設定し
た。さらに押出成形機1の押出速度は100〜1000mm/minで
あり、ここでは400mm/minとした。その他、押出成形体
Ａ（ここでは連続成形体状である）のパスラインは同一
高さとし、押出成形体Ａは押出成形機1の押出速度をそ
のまま搬送機６を介してマイクロ波加熱機9に送給し、
マイクロ波加熱機9内の搬送部14のフリローラ13で水分
蒸発による体積収縮による速度の差を吸収するようにし
たものである。走行カッタ20は押出速度に同調し、ライ
ンを止めずに回転刃等で連続半乾燥板Ａ′を定尺に切断
し、これを取り出し機構21、プレヒータ22を経て焼成炉
23に送給する。なお、取り出し機構21は走行カッタ20で
切断された定尺半乾燥板Ａ″を走行カッタ20から切り離
すことのできる速度、所謂押出速度より幾分速い速度で
回転し、定尺半乾燥板Ａ″同士の木口が衝突しないよう
にしたものである。また、焼成炉23は予熱領域24が150
〜800℃位までを10m位間で上昇させ、焼成領域25が800
〜1300℃まで5m位で上昇させ、冷却領域26で1300〜300
℃位まで10m位で低下する構成である。なお、その搬送
速度は種々設定できるが、例えば300〜30mm/min位であ
る。そこで押出成形機1に供給された粘土はその出口か
ら第２図（ａ）に示す断面の連続体で送出され次工程に
送給すると仮定する。そして送出された押出成形体Ａは
搬送機６を介して電気的加熱機9のマイクロ波加熱機に
送給され、マイクロ波加熱機の被加熱空間17を通過中に
押出成形体Ａの水分を８％（重量％）まで10分間で平均
に低減し、その出口から走行カッタ20に送給し、例えば
600〜3000mm位に切断した。その結果、押出成形機1の出
口から走行カッタ20までを連続帯として押出成形体Ａを
約５〜10分位で半乾燥体として走行カッタ20に送給し、
所定寸法に切断し定尺半乾燥板Ａ″を得る。これを取り
出し機構21によってプレヒータ22に送給し、次に焼成炉
23に供給する。なおプレヒータ22は焼成炉23の廃熱を利
用したものであって、約200〜400℃に１〜3m位を加熱す
るようにしたものである。なお、プレヒータ22の搬送手
段としては一部駆動ローラを介在したフリローラ、駆動
ローラ、あるいは第６図（ａ）、（ｂ）に示したような
構成の１種からなり、その搬送速度は焼成炉23のローラ
の回転速度と同一である。焼成炉23は予熱−焼成−冷却
して出口23bから陶板Ａとして例えば300mm/minの速度
で送出するものである。なお、焼成時間は40分位であ
り、焼成時の最高温度を1300℃としたものである。この
場合、押出成形体Ａの板厚によっては１〜２時間の焼成
時間となることもある。

以上説明したのは本発明に係る陶板の製造装置の一実施
例にすぎず、焼成炉23の廃熱を電気的加熱機9に利用し
てさらに効率よく乾燥させ、走行カッタ20の後に複数本
の焼成炉23を形成したり、あるいは走行カッタ20と直列
でなく図示しない方向変換機を介して焼成炉22を別途方
向に設置することもできる。さらに、押出成形体Ａは第
７図（ａ）〜（ｎ）に示す形状の断面とすることもでき
る。

〔発明の効果〕上述したように本発明に係る陶板の製造装置によれば、
水分を20〜15％位（重量％）含有する粘土押出成形体
（短尺、長尺、連続体）の水分1/3位を電気的加熱機に
よって短時間に、かつ平均に蒸発させて歪なく半乾燥さ
せて、半乾燥時間を従前より短縮し、かつ走行カッタで
容易に、しかも損傷なく美しく切断できる特徴がある。
また、押出成形体は押出後、電気的加熱機を経て走行カ
ッタに送給したため、ラインの長さを短く形成できる
し、生産製が高くなる利点がある。さらに、半乾燥状態
の定尺成形体をほぼ直接的に焼成炉に送給して焼成して
も、乾燥した状態の押出成形体とほぼ同一条件で焼成で
きる特徴がある。また、押出成形体の体積は押出時に比
べ半乾燥体は１割位収縮するがそれによる搬送速度への
悪影響をフリローラ等で吸収して走行カッタに送給でき
る特徴がある。さらに、乾燥工程、焼成工程はローラを
使用する構造のため長尺体でも製造できる特徴がある。
また、焼成炉は従前の窯と異なり温度、搬送速度を任意
に、かつ短時間に可変できるため、焼成時間を1/8〜1/1
0に短縮でき、全生産工程としては従前に比し、約1/50
〜1/400位に短縮できる特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る陶板の製造装置の一実施例を示す
構成略図、第２図（ａ）〜（ｄ）は押出成形体の断面を
示す説明図、第３図は口金部の一例を示す説明図、第４
図（ａ）〜（ｄ）は中子の一例を示す説明図、第５図
（ａ）、（ｂ）は電気的加熱機、例えばマイクロ波加熱
機の一例を示す説明図とイ−イ線断面図、第６図
（ａ）、（ｂ）は焼成炉内のローラの構成の一例を示す
説明図、第７図（ａ）〜（ｎ）は押出成形体のその他の
一例を示す断面図である。1 ……押出成形機、9……電気的加熱機、20……走行カッ
タ、22……プレヒータ、23……焼成炉、Ａ……押出成形
体、Ａ′……連続半乾燥板、Ａ……陶板。

───────────────────────────────────────────────────── 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 33/32 Ｌ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粘土を主材とした原料を連続して所定形状
で押し出す押出成形機と、該成形機の出口に押出成形体
の押出速度に対応して次工程に押出成形体を変形させず
に移送する搬送機と、該搬送機から送出された押出成形
体の水分、保形しうる含水率まで低減する電気的加熱機
と、該加熱機から送出される半乾燥の連続半乾燥板を定
尺に切断する走行カッタと、該カッタで切断された定尺
半乾燥板を予熱し、その水分を６〜10％位に低減するプ
レヒータと、該水分が低減された押出成形体を予熱−焼
成−徐冷するローラハースキルンタイプの焼成炉とから
構成したことを特徴とする陶板の製造装置。