JPH0782042A

JPH0782042A - セラミックス製品焼成炉用支柱及び棚組構造

Info

Publication number: JPH0782042A
Application number: JP5230254A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Hanzawa; 茂半澤; Naotaka Kato; 尚孝加藤
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1993-09-16
Filing date: 1993-09-16
Publication date: 1995-03-28

Abstract

(57)【要約】【目的】強度が高く軽量化が図れ、熱交換率及び被焼
成物の充填量を向上でき、酸化劣化に対して安定性が高
いセラミックス製品用焼成炉の支柱及び棚組構造を提供
する。【構成】Ｓｉ−ＳｉＣを含有する支柱である。平面形
状がほぼＬ字形をしており、両側面部３に切欠部３ａを
有する。この支柱１とＳｉ−ＳｉＣを含有する棚板とを
交互に積み上げて成る棚組構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セラミックス製品焼成
炉に用いる支柱に関し、更に詳細には、被焼成物を載置
する棚板等の治具を支持する支柱及び棚組構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、セラミックス製品の焼成工程で
は、焼成炉内において、被焼成物（成形体、仮焼体等）
を棚板に載置した後、この棚板に適数の支柱を立設し、
次いで、別の棚板をこの支柱に載置して支持し、被焼成
物をこの別の棚板に載置することを繰り返すようにし
て、棚組が行われていた。そして、上記棚板を支持する
支柱としては、ムライト製のものが用いられており、ま
た、その形状としては、焼成炉内に被焼成物を少しでも
多く充填すべく、平面形状がＬ字形の柱状体が用いられ
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のムライト製支柱においては、ムライト自体の
強度が弱いため（４点曲げ強度で、１００〜２００ｋｇ
／ｃｍ² 程度）、被焼成物及び棚板の重量等に耐え得る
ように、支柱の厚みを１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度にする必
要があり、その結果、支柱の体積・重量が大きくなり、
焼成炉の昇温や焼成時において熱効率が良くないという
課題があった

【０００４】また、その厚みも、上述の如く厚くせざる
を得ないため、焼成炉に充填する被焼成物の量が少なく
なり、焼成効率が低下するという課題があった。更に、
ムライトの強度や耐酸化性が十分でないことから、支柱
が棚組の際又は焼成中において破損したり、酸化劣化し
て脆化することがあった。また、支柱表面と被焼成物表
面とが焼成中に固着し、得られた焼結体を焼成炉から取
り出す際に、焼結体表面や支柱表面が剥離又は破損する
という課題があった。

【０００５】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、強度が高く軽量化が図れ、熱交換率及び被焼成物の
充填量を向上でき、酸化劣化等に対して安定性が高いセ
ラミックス製品焼成炉用の支柱及び棚組構造を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決すべく鋭意研究した結果、ＳｉとＳｉＣを用いるこ
とにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明
を完成するに至った。従って、本発明のセラミックス製
品焼成炉用支柱は、セラミックス製品焼成炉に用いる支
柱において、ＳｉとＳｉＣを含有して成ることを特徴と
する。また、本発明のセラミックス製品の焼成棚組構造
は、ＳｉとＳｉＣを含有して成る支柱と、ＳｉとＳｉＣ
を含有して成る焼成用治具とを用いることを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明においては、ＳｉとＳｉＣを含有する材
料を用いて支柱を製造することにした。ＳｉとＳｉＣを
含む材料は、比重が小さく、強度が高く、また、耐酸化
性等に優れ、安定性の高い材料である。これら材料のう
ち、特に、いわゆるＳｉ−ＳｉＣはＳｉＣを主体として
構成される耐火材粒間等に金属Ｓｉが存在する形態を有
するもので、上記性能に優れる材料であり、Ｓｉ−Ｓｉ
Ｃを用いて支柱を構成するのが好ましい。本発明におい
ては、上述の如き材料を用いるため、支柱の厚みを薄く
しつつ、焼成工程における所期の強度を維持することが
可能となる。よって、焼成炉内における支柱の占有率を
低減することができる。また、操炉時の燃費に大きな影
響を与える支柱や棚組材の体積・重量を低減できるの
で、焼成炉の昇温時や焼成時における熱効率を向上させ
ることもできる。更に、棚組の際等に支柱が破損したり
するのを防止することもできる。

【０００８】また、耐酸化性等に優れるところから、本
発明の支柱は脆化劣化し難く、長期に亘って繰り返し使
用できる。更に、Ｓｉ−ＳｉＣは反応性に乏しく、例え
ば、棚板表面との間で固着現象を発生しない。また、焼
成中に被焼成物から釉剤やバインダー等が飛散しても、
本発明の支柱はこれらのものに対して安定性が高い。

【０００９】一方、本発明の棚組構造は、上記ＳｉとＳ
ｉＣを含有する支柱の外に、ＳｉとＳｉＣを含有する棚
板等の治具を組み合わせて成るものである。従って、本
発明の棚組構造によれば、支柱のみならず、棚板につい
ても軽量化等を図ることができため、支柱の利点と治具
の利点とが相俟って、一層良好な被焼成物充填量の増大
等という作用効果を奏することができる。

【００１０】以下、本発明の支柱について詳細に説明す
る。本発明の支柱は、ＳｉとＳｉＣを含有して構成され
ているが、その形状は特に限定されるものではなく、円
筒状、角筒状、円柱状、角柱状等が例示できる。但し、
通常、焼成炉内の空間が直方体状であるか又は棚板の形
状が矩形であることが多いので、被焼成物を多く充填す
るため、平面形状がＬ字形の柱状体を使用するのが好ま
しい。また、このＬ字形支柱の側面に、１又は２以上の
切欠及び／又は孔部を設けることにより、焼成炉内ガス
の流通を円滑に行うことができ、得られる焼結体特性の
均一化が図れるので、このような切欠等を設けるのが好
ましい。

【００１１】ここで、本発明の支柱の厚みは、この支柱
の形状、充填する被焼成物の重量、使用する棚板の重量
及び寸法等により適宜変更することができるが、通常は
３〜１０ｍｍ程度とするのが好ましく、代表的に棚板
が、２５〜８０ｃｍ×２５〜８０ｃｍ×５〜１５ｍｍ
（厚み）の場合には、約３〜５ｍｍとするのが好まし
い。なお、従来のムライト製Ｌ字形支柱では、上記寸法
の棚板に対し、その厚みを約１０〜２０ｍｍとする必要
があり、本発明の支柱によれば、その厚みを１／２〜１
／６程度に低減することができる。

【００１２】次に、本発明の支柱のうち、Ｓｉ−ＳｉＣ
を含有する支柱の製造方法の一例について説明する。こ
の支柱の製造方法としては、まず、所定量のＣ粉末、Ｓ
ｉＣ粉末、バインダー、水又は有機溶媒を混練し、成形
して所望形状の成形体を得る。次いで、この成形体を、
金属Ｓｉ雰囲気下、減圧の不活性ガス又は真空中に置
き、成形体中に金属Ｓｉを含浸させる方法を挙げること
ができる。

【００１３】また、上記支柱の他の製造方法としては、
グラファイトシートやカーボンシートを、金属Ｓｉを充
填したルツボ等の中に配置し、加熱して金属Ｓｉを溶融
させ、キャピラリ効果を利用して、上記シートを構成す
るＣとＳｉとを反応させてＳｉＣを生成するとともに、
過剰のＳｉを残存させる方法が挙げられる。

【００１４】なお、上記の製造方法においては、予め支
柱の所望形状を付与しているが、例えば、Ｌ字形の支柱
を製造する場合には、Ｓｉ−ＳｉＣ製の板体を２個作製
し、これら２個の板体を接合させることにより、Ｌ字形
の支柱を製造することもできる。また、この接合に使用
する接合剤としては、特に限定されるものではないが、
Ｃ粉末とＳｉＣ粉末との混合物を例示できる。

【００１５】次に、本発明の棚組構造について説明す
る。本発明の棚組構造においては、ＳｉとＳｉＣを含有
する支柱と、ＳｉとＳｉＣを含有する棚板とを交互に積
み重ねて使用する。即ち、例えば、焼成炉内の底部に支
柱を４本立設し、この支柱の頂部により棚板の４隅が支
持されるように、棚板を支柱頂部に載置する。そして、
棚板に被焼成物を載置した後、上記と同様にして、棚板
の４隅に別の支柱を立設し、この支柱頂部に別の棚板を
載置するということを繰り返し、棚組を完了する。な
お、この棚組構造において、使用する支柱の数は、棚板
の形状等により適宜変更することができる。

【００１６】本発明の棚組構造においては、ＳｉとＳｉ
Ｃ、好ましくは、Ｓｉ−ＳｉＣ含有棚板を使用するた
め、棚板の厚みを、代表的には、２５〜５０ｃｍ×２５
〜５０ｃｍ×５ｍｍ（厚み）程度に薄くすることがで
き、また、上述の如く、この棚板及び支柱の双方とも、
耐酸化性等に優れるため、焼成炉内に充填する被焼成物
の量を一層向上でき、また、支柱と棚板との固着を確実
に回避でき、熱効率や焼成効率も一層向上させることが
できることになる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。図１は、本発明の支柱の一実施例を示す斜視図であ
る。同図において、支柱１は、その平面形状がほぼＬ字
形をなしている。また、支柱１の両側面部３には、切欠
部３ａが設けられており、この３ａにより、焼成炉内の
ガスの流通を円滑に行うことができ、得られる焼結体の
特性を均一にすることができる。

【００１８】なお、本実施例において、切欠部３ａは１
つの側面部３につき１個設けられているが、２個以上と
してもよい。また、切欠部３ａの代わりに、１又は２以
上の孔部（図示せず）を側面部３に設けてもよく、更
に、切欠部３ａと孔部とを併設してもよい。

【００１９】（実施例１）３０重量部のα−ＳｉＣ粉末
（平均粒径１００μｍ）、４０重量部のα−ＳｉＣ粉末
（平均粒径３０μｍ）、３０重量部のα−ＳｉＣ（平均
粒径１μｍ）を混合した。得られた混合物１００重量部
に対し、５重量部のＣ粉末（平均粒径３μｍ）、５重量
部のバインダー（メチルセルロース）及び３重量部の水
分を加えてプリミックスを作成した。次いで、このプリ
ミックスを、金型を用い２０００ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力
で加圧して５０×５０×５ｍｍ（厚み）の成形体を得
た。得られた成形体を真空中で金属Ｓｉに接触させなが
ら１６００℃で２時間保持し、緻密なＳｉ−ＳｉＣ焼結
体を得た。

【００２０】得られた焼結体から、３×４×４０ｍｍの
試験片を切り出し、ＪＩＳＲ１６０１に準拠して４
点曲げ強度を測定した。この結果、この試験片の４点が
曲げ強度は、２４００ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００２１】（比較例１）試験片をムライトで作成した
以外は、実施例１と同様の操作を行った。この結果、４
点曲げ強度は、２５０ｋｇｆ／ｃｍ² であった。

【００２２】（実施例２）実施例１で得られた成形体か
ら、５０×２５×５ｍｍ（厚み）と、５０×２５×５ｍ
ｍ（厚み）の板体を切り出し、更に、それぞれ長手辺の
一部に、底辺１５ｍｍ×高さ３０ｍｍの２等辺三角形状
の切欠きを設けた。これら両板体をカーボン（Ｃ）と炭
化珪素（ＳｉＣ）との混合ペーストを用いて接合し、次
いで、実施例１に示す条件で焼成し、図１に示すような
支柱を４本得た。得られた支柱を焼成炉内の四隅に立設
し、この上に４００×３５０×１０ｍｍ（厚み）のＳｉ
Ｃ質棚板を載置した。次いで、この棚板に、１個当たり
の重量が１５０ｇ、体積が４００のコップ状成形体を９
個載置した。

【００２３】このように、支柱と棚板を用いて、１０段
重ねに構成し、棚組を行った。次いで、焼成炉を昇温
し、１２５０℃で３時間の焼成を１０回繰り返した。こ
の際、支柱の形状変化や、棚板との固着の有無、得られ
た焼結体の外観等を検査し、得られた結果を表１に示
す。

【００２４】（比較例２）支柱をムライトで作成した
（一体型）以外は、実施例２と同様の操作を繰り返し、
得られた結果を表１に示す。

【００２５】（実施例３）実施例１において、プリミッ
クスを、押出ダイの形状が、厚さ５ｍｍ、１辺が５０ｍ
ｍのＬ字形をなす押出成形機を用い、４０ｋｇ／ｃｍ²
の圧力で押出成形した。次いで、得られた成形体に上記
と同様にして切欠部を設け、１６００℃で２時間焼成し
て、全体形状が実施例２の支柱と同様の支柱を得た。そ
して、実施例２と同様の棚組で焼成を行い、得られた結
果を表１に示す。

【００２６】（実施例４）４００×３５０×５ｍｍ（厚
み）のＳｉ−ＳｉＣ製棚板を用いた以外は、実施例２と
同様の操作を行い、得られた結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、本発明の支柱及
び棚組構造によれば、支柱と棚板との固着がなく、従っ
て、棚板から支柱を取り外す際にカケ等の破損も発生せ
ず、長期間安定して使用できる耐久性の高い焼成炉用の
支柱及び棚組構造が提供される。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＳｉとＳｉＣを用いることとしたため、強度が高く軽量
化が図れ、熱交換率及び被焼成物の充填量を向上でき、
酸化劣化等に対して安定性が高いセラミックス製品焼成
炉用の支柱及び棚組構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の支柱の一実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１支柱、３側面部、３ａ切欠部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス製品焼成炉に用いる支柱に
おいて、ＳｉとＳｉＣを含有して成ることを特徴とする
セラミックス製品焼成炉用支柱。
【請求項２】Ｓｉ−ＳｉＣを含有して成ることを特徴
とする請求項１記載の支柱。
【請求項３】平面形状がＬ字形をなし、その側面に１
又は２以上の切欠部を有することを特徴とする請求項１
又は２記載の支柱。
【請求項４】平面形状がＬ字形をなし、その側面に１
又は２以上の孔部を有することを特徴とする請求項１又
は２記載の支柱。
【請求項５】請求項１記載の支柱と、ＳｉとＳｉＣを
含有して成る焼成用治具とを用いて成ることを特徴とす
るセラミックス製品の焼成棚組構造。
【請求項６】Ｓｉ−ＳｉＣを含有する支柱と、Ｓｉ−
ＳｉＣを含有して成る焼成用治具とを用いて成ることを
特徴とする請求項５記載の棚組構造。