JPS6026400Y2 - 耐火性サヤ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はエレクトロニクス用セラミックス、および絶縁
碍子、陶磁器からなるセラミックス素子、さらには各種
の粉末冶金物等の加熱焼成に伴う急速加熱、急速冷却に
対して耐スポーリング性が良好な耐火性サヤに関するも
のである。

エレクトロニクス技術の目覚ましい発展に伴うエレクト
ロニクス用セラミックスあるいは絶縁碍子、陶磁器から
造られる各種のセラミックス、また化学、金属、窯業等
の分野で使われる各種の磁器、粉末冶金等の加熱焼成条
件は以前と比べものにはならない程に著しく苛酷となり
、加熱焼成時間も大巾に短縮されてきている。

特にエレクトロニクス用セラミックスはセラミック製品
の示ス特性値が極め°Ｃ重要であり、この特性値を確保
するために急速な加熱昇温あるいは降温か必要とされる
。

また、製品の焼出量を増やす量産化のためにも詰量の増
加は勿論、加熱焼成時間を短縮する迅速＊戒が行われ、
加熱速度、冷却速度が２００℃／時間ないし５００℃／
時間と著しく速くなってきている。

上記エレクトロニクス用セラミックス、絶縁碍子や陶磁
器からなる各種セラミックス素子、各用途に一般的に使
われている各種の磁器類、さらには粉末冶金等の加熱焼
成には普通サヤ状の容器が使われている。

なかでも加熱温度が１０００℃を越える場合とか、製品
特性値または加熱炉の操業条件に制約がある場合には容
器として耐火性サヤが使われるのが一般的である。

従来、この種の耐火性サヤは熱伝導が大きく、熱膨張係
数が小さくて、機械的強度が高い、ヤング率の小さい炭
化けい素質、窒化けい素質（酸窒化けい素質も含む）、
窒化けい素結合炭化けい素質（酸窒化けい素結合炭化け
い素質）を材料としたものが使われている。

この種の条件を満足させる材料は下記（１）式に示す理
由から明らかなように耐スポーリング性に強いことは良
く知られた事実である。

ただし、 Ｒニスポーリング抵抗性 一方、一部には高アルミナ質、ムライト質、コーチライ
ト質、シャモツト質またはペタライト−スポジューメン
質等の上記（１）式を満足させられない材料も用途に応
じ、あるいは材料に適した条件で、あるいは耐火性サヤ
製品の組織的な改良で使われてきた。

このような従来の耐火性サヤで製品特性値を確保し、量
産上より多量の製品素地を詰めて迅速焼成を行うと、サ
ヤは使用回数の少ない段階で、引続き使用できない亀裂
や割れによる破損が著しく頻発する欠点がある。

また、この破損によって製品に歪、変形、亀裂９割れ等
が誘起されるばかりでなく製品の焼結不良も発生して、
製品不良率を大きくする原因となる。

このような欠点は耐火性サヤの材質を改良するのみでは
到底達威しがたい二とが多くの実験と実用の結果で確認
されている。

尚、実開昭５１−７１８４８号公報に示されるように、
耐火性棚板すなわち平板では一端が縁辺から始まり他端
は対向する縁辺には達しない長さの切り込み溝を設けた
ものが考えられているが、立上り枠部のあるサヤではサ
ヤの強度を保つ上でも重要な枠部を切り離してしまうこ
とは、サヤ本来の機能を失なわせてしまうので、このよ
うな構造を採用することはできなかった。

本考案はこれらの欠点を除去するためになされたもので
、同一材質で一体に形成された耐火性サヤの底部、立上
りの枠部の一方または双方に他面に貫通しない溝状の窪
みを耐火性サヤの内面、外面のいずれかの面またはこれ
らの両面に連続的または断続的に設けることを特徴とす
るものである。

溝状の窪みを耐火性サヤの底部にだけ設ける構造では、
この窪みは底部４辺の１辺から対辺に向つて、あるいは
隅角から隅角の方向に向って、底部と枠部との境から少
なくとも１０７７１ｍ離れた位置から連続的または断続
的に設けるとよい。

この溝状の窪みは耐火性サヤの内面と外面の一方のみに
設けてもよいし、両面に設けてもよい。

また、この窪みは必ずしも底部の中央部にある必要はな
く、両面に設ける構造では対称な位置でそれぞれ１列づ
つ設けることもできる。

溝状の窪みを耐火性サヤの枠部にだけ設ける構造では、
この窪みは底部と枠部との境、枠部上端のおのおのから
少なくとも１０ｍｍ１１１１ｍして設けることは底部に
溝状の窪みを設ける構造の場合と同様である。

耐火性サヤの枠部の高さはエレクトロニクス用セラミッ
クス、絶縁碍子や陶磁器からなる各種のセラミック素子
等では１００ｒＩｒＩＩＬを越える高さは稀れで、大部
分は５０ｍｍ以下の高さであるのが通常である。

従って、枠部に設ける溝状の窪みは高さ方向で連続的で
充分であり、断続的な窪みとする必然性はなく、溝状の
窪みの位置は枠部の１面の中央または隅角に設けるのが
普通である。

この窪みは枠部４面または４隅角のうち４面または４隅
角全部に設けるか、相対する２面または２隅角に設ける
かは耐火性サヤが使用される条件にて決定されるもので
ある。

耐火性サヤの底部と同様枠部でも内面、外面、この両面
のいずれに溝状の窪みを設けても効果は変らない。

溝状の窪みを耐火性サヤ底部と枠部の双方に連続的また
は断続的に設ける構造について説明する。

この構造では溝状の窪みの設は方は底部、枠部に設けた
と同様な構造とすることができることは勿論であるが、
ほかに耐火性サヤの相対する方向に枠部と底部の境から
底部の内矩寸法の６０％の長さまでの溝状の窪みを連続
的または断続的に耐火性サヤの中心に対称な形態で設け
ることもできる。

また、この構造では溝状の窪みは耐火性サヤの内面、外
面のいずれに設けても、１つは内面に他の１つは外面に
という形態で設けてもよい。

溝状の窪みの断面形状はｖ字型、Ｕ字型およびこれに類
似した形状とし、窪みの深さは耐火性サヤの底部または
枠部゛の厚みの３０％ないし７０％が好ましい。

また、窪みの巾は耐火性サヤに積載する製品によって異
なり、ＩＴＩｒ！ｎないし５ｒｒａｎの範囲が好ましい
が、この巾は積載する製品の大きさで制約を受ける。

断続的な溝状の窪みの数は耐火性サヤの大きさにもよる
が、２つ以上設けることが好ましい。

溝状の窪みの長さは耐火性サヤの大きさと設ける窪みの
数との関係に使用条件を考慮する必要があるため、長さ
と特定の範囲に限定できない。

窪みと窪みの距離も前述のような理由で制約を受けるこ
とがさけられないが、１ｏＴｒｒＩＩｔないし３蝕の範
囲が好ましい。

一方、連続的な溝状の窪みについてはこのような制約は
ない。

次に、前記した数値について説明する。

まず、数値とは直接には関係ないが、耐火性サヤに設け
た溝状の窪みを窪みとしたのは、耐火性サヤの内面、外
面へ貫通したスリット状の構造とすると、特にエレクト
ロニクス用セラミックス。

各種のセラミックス素子には細かくて小さな形状の製品
が多いことに加えて、セラミックス、セラミックス素子
の特性値の精度が高度化されているために、製品がスリ
ットの貫通孔から落ちたり、スリット孔から耐火性サヤ
内に流れ込む燃焼ガスや特性値確保のため強制的に吹き
込んだガスがスリット孔から流れ込んで耐火性サヤ内に
積載きれた製品に微妙な影響を与え、製品特性値が損な
われるということがあるためである。

溝状の窪みが耐火性サヤの底部と枠部との境、またはそ
の境と枠部上端のおのおのから少なくとも１０ｍ以上離
して設けるのは、亀裂の最も入り易いこれらの場所の強
度を厚みを薄くすることにより低くしないためであり、
１０ＴＩｒＩｎ未満の構造の耐火性サヤでは使用回数の
少ない段階で亀裂が入る。

断続的な溝状の窪みを設けた耐火性分ヤで、窪みと窪み
の距離を１０ｍｍないし３０ｒｒＩＩｎにするのは、１
−未満の窪み間距離とした構造の耐火性サヤでは、１ケ
の溝状の窪みに一旦入った亀裂が相隣接する窪みへ伝達
することを妨げることができず、耐火性サヤの破損を早
める原因になるからである。

一方、３０ＴＩｒＩｎを越える長さでは耐火性サヤの大
きさにもよるが、２ケ以上の窪みを設けることが製作上
できなくなるばかりでなく、３０ｒｒａｎを越える長さ
の間隔をおいて相隣接する窪みを設けてもさらに亀裂を
伸展させない好果は期待できないためである。

窪みの深さを耐火性サヤの底部、枠部の厚みの７０％を
越えて薄くすると、窪み部の機械的強度が著しく低下し
、作業上の取扱いによる耐火性サヤの破損発生率が高く
なるばかりでなく、この部分が亀裂の発生源となり易い
。

これに対し３０％より厚くすると、機械的強度は向上す
るが耐熱スポーリング性の効果が小さくなる。

溝状の窪みの巾を１ＴＩｒ！ｎないし５ｍｍにするのは
、ＩＭＦ１未満の狭い巾で底部、枠部の厚みの３０％な
いし７０％の深さで製作することが製作上多くの困難を
伴い経済的でないことによる。

また、５ＴｒｒＩｎを越えると窪み上に積載された製品
に変形、歪９曲り等が発生し、製品不良率を高めるので
好ましくない。

本考案の耐火性サヤは急速な加熱、冷却によって発生す
る耐火性サヤの内面と外面との間の大きな温度勾配に起
因する大きな表面熱歪応力と、耐火性サヤが直接加熱を
受ける面と受けない面との間に発生する熱応力が耐火性
サヤに設けた溝状の窪みによって分散され、緩和、吸収
されて亀裂の発生を抑制し、耐熱スポーリング性とする
ものであり、従来使用されてきている溝状の窪みかない
同形状、同材質の耐火性サヤと比べ優れた耐熱スポーリ
ング性を発揮する。

さらに、耐火性サヤの枠部上端、枠部と底部との境まで
窪みを設けないことにより、機械的強度をあまり低下さ
せない構造としたことは耐熱スポーリング性効果に寄与
しているばかりでなく、作業上の取扱い破損を従来形状
の耐火性サヤと同等にしている。

次に、本考案の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

炭化けい素質、高アルミナ質、ムライト質からなる３種
の材料を使って、それぞれ叩き込みまたはプレス成形機
により外矩寸法が２４０ ｘ ２４０ｘ ４０問、底部
の厚み１１ＴＩｒＩｎ１枠部の厚み１０ｒｒｒｒｆｔの
耐火性サヤを造った。

第１図〜第３図は本考案の第１の実施例を示している。

第１図〜第３図において、１は耐火性サヤであり、この
耐火性サヤ１は底部２と立上りの枠部３とから構成され
ている。

４，４′はそれぞれ耐火性サヤ１の底部２の上面および
下面に位置をずらして平行に形成された断続的な溝状の
窪みである。

第４図、第５図は第２の実施例を示している。

本実施例は耐火性サヤ１の底部２の上面および下面に位
置をずらして連続した溝状の窪み５，５′を形成したも
のである。

第６図、第７図は第３の実施例を示している。

第６図、第７図において、６，６′は耐火性サヤ１の底
部２の上面に、枠部３の対向辺のそれぞれより平行に形
成された断続的な溝状の窪み、７゜７′は上記窪み６，
６′の延長部で枠部３の内面に形成された溝状の窪みで
ある。

第８図は第４の実施例を示しており、第６図。

第７図に示す実施例の一方の窪み６，７を耐火性サヤ１
の内面に形成し、他方の窪み６’、？’を外面に形成し
たものである。

第９図、第１０図は第５の実施例を示している。

本実施例は耐火性サヤ１の底部２の下面に交差する窪み
８，８′を形成したものである。

第１１図、第１２図は第６の実施例を示しており、本実
施例は耐火性サヤ１の底部２の下面中央に１本の連続し
た溝状の窪み９を形成したものである。

第１３図、第１４図は本考案の耐火性サヤ１に形成する
窪みの形状を示しており、第１３図に示すようなＵ字状
の窪みでも、第１４図に示すｖ字状の窪みでもよいもの
である。

第１５図は溝状の窪みが形成されていない従来の耐火性
サヤの形状を示している。

下記の表は炭化けい素質、高アルミナ質、ムライト質か
らなる本考案および従来の耐火性サヤ各３０（固を用い
、チタン酸バリウム素子、アルミナ基板、ステアタイト
磁器を加熱焼成した場合の、耐天性サヤに亀裂が発生し
た個数を示している。

尚、上記炭化けい素質およびムライト質の耐火性サヤは
１４００℃で、高アルミナ質の耐火性サヤは１６００℃
の温度で加熱焼成したものである。

ここで、上記試験条件をさらに詳細に説明すれば、耐火
性サヤにチタン酸バリウム素子とアルミナ基板を積載で
きるだけ積載し、積載物量は各耐火性サヤとも同一とし
た。

この耐火性サヤを２段に重ね、一定温度に加熱されてい
るプッシャ一式電気炉へ昇温速度４５０°Ｃ／時間の速
さ、最高加熱焼成保持温度を１時間、降温冷却速度４０
０℃／時間の設計設定条件で挿入し加熱焼成した。

チタン酸バリウム素子の場合、最高加熱焼成温度は１３
６０℃とし、アルミナ基板の場合は１６００℃とした。

ただし、ムライト質の耐火性サヤでは、チタン酸バリウ
ム素子を１３６０℃の温度でステアタイト磁器を１２０
０’Ｃの焼成温度で加熱した。

この加熱焼成を５０回繰り返し実施した結果は次表の通
りであった。

尚、炭化けい素質の耐火性サヤの内面には使用前、アル
ミナ粉末を軟らかいペースト状としたものを塗布した。

これは使用時の製品と耐火性サヤとの反応および製品へ
の影響を防止するためである。

ただし、ステアタイト磁器の場合は製品特性上ムライト
質の耐火性サヤの内面にマグネシウムペーストを塗布し
て使用した。

上記実施例で詳細に説明した通り、本考案の耐火性サヤ
は、同一材質で一体に形成された底部お゛よび立上りの
枠部の少なくとも一方の外面および内面の少なくとも一
方に貫通しない溝状の窪みを上記底部と枠部との境また
はそれら境と枠部上端のおのおのから少なくとも１０ｍ
ｍ離れた位置から連続的または断続的に形成するととも
に、窪みの巾を１１ｒｒＩｎ〜５ｍｍ、窪みの深さを底
部または枠部の厚みの３０％〜７０％、窪みの間の距離
を１ｏｒｒｒＩｎ〜３０Ｔｒｒ！ＩＬとしているので、
従来の溝状の窪みのない耐火性サヤに比べて迅速焼成に
伴う苛酷な加熱焼成条件でも充分使用に耐えることがで
きるばかりでなく、使用回数がふえてもその寿命の延長
を図ることができ、さらにその軽量化も可能となるもの
である。

また、本考案の耐火性サヤは上述のように底部と枠部と
の境、またはそれら境と枠部上端にまで窪みを設けてい
す、また窪みの寸法を特定することにより、亀裂の最も
入り易いこれらの場所の機械的強度をあまり低下させな
い構造とし、それによって耐熱スポーリング性向上に寄
与しているばかりでなく、作業上の取扱い破損を防ぐ効
果をも有しているものである。

さらに、本考案になる耐火性サヤのこれらの効果は製造
原価の低減、資源の節約は勿論のこと、迅速焼成技術の
促進と将来的発展を可能とした点で工業的価値は極めて
大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例における耐火性サヤの斜視図
、第２図は同平面図、第３図は第２図のＡ−Ａ’断面図
、第４図は本考案の第２の実施例の斜視図、第５図は第
４図の１３−Ｂ’断面図、第６図は本考案の第３の実施
例の斜視図、第７図は同平面図、第８図は本考案の第４
の実施例の断面図、第９図は本考案の第５の実施例の斜
視図、第１０図は同底面図、第１１図は本考案の第６の
実施例の斜視図、第１２図は同平面図、第１３図。 第１４図はそれぞれ本考案の耐火性サヤに形成する溝状
の窪みの形状を示す図、第１５図は従来の耐火性サヤの
斜視図である。 １・・・・・・耐火性サヤ、２・・・・・・底部、３・
・・・・・立上りの枠部、４．４’、５，５’、６，６
’、？、７’。 ８．８’、９・・・・・・溝状の窪み。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 同一材質で一体に形成された底部および立上りの枠部か
   らなり、上記底部、枠部の少なくとも一方の外面および
   内面の少なくとも一方に貫通しない溝状の窪みであって
   、窪みの巾を１ｒＩｒｂ窪みの深さを底部または枠部の
   厚みの３０％〜７０％、窪み間の距離を１０ｍｍ〜３０
   ７ｒａｎとした窪みを上記底部と枠部との境またはそれ
   ；、ｔＵと枠部上端のおのおのから少なくとも１０７１
   ＥＩ７１離した位置から連続的または断続的に少なくと
   も２個以上互いに位置をずらして形成した耐火性サヤ。