JPS63218531A - 陶板の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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焼成炉に直接に送給して所定
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１０〜３０ｃｓ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〜θ％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、かつエネルギー化
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６０ａ１位が限度であった。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、クランク等が生じる
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、クランク等を生じさせずに乾燥することが
できなかった。しかも、急激な加熱は種々の不利、不都
合を招来するものであった。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、かつ変形が少なくなった
押出成形体を焼成炉に送給して急激に加熱し短尺から長
尺まで、任意長さ、例えば２００ｍｍ以上の陶板を短時
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、上は押出成形機で粘土
を主材とする原料を例えば第２図（ａｌ〜（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２０〜２
０００ｍ／＋ｓｉｎ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、相刺させ、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、末節粘土、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。叢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
部主に中子を介在させ、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（ａｌ〜（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。互は搬
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、搬送機工は押出
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０．５〜２
ｍ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、遠赤外線ヒータ等の１種から
なり、主に押出成形体への内部、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７〜１０％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＾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
機工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、そのうちの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
イクロ波加熱機工を具体的に第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１）と、反射
さたマイクロ波Ｃを攪拌する回転羽根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
出成形体へ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一部１５．１６と必要により供給
するエア等りを被加熱空間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で吸収するものである。

また、導入口１８はマイクロ波Ｃ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（クランク、爆裂）を防止し、かつ押出成形体へ表
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、半乾燥された連続体状の連続半乾燥板にを所定寸
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Ｘ′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、押出成形機上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。Ｕ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２２ａから出口２２ｂに亘って山状の温度分布とな
り、予熱領域２３、焼成領域２４、冷却領域２５の順に
一応区分して構成し、予熱領域２３の温度は１５０〜４
００℃、焼成領域２４は４００〜１３００℃、冷却領域
２５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η
について説明すると、焼成炉ηは可燃ガス、例えばＬＰ
Ｇガスを燃焼させて定尺半乾燥板Ｘ′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η内の定
尺半乾燥板ＡＴの搬送手段としてはメツシュベルト、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２４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等で
駆動された金属主軸２６．２７間にアルミナローラ２８
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ηの焼成領域２４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、押出成形機上としては、例えば押し出し
能力１００〜１５０ｊ２／ｈｒの型名ＭＶ−ＦＭ−Ａ−
１型（宮崎鉄工社製）を用い、口金部ｌは第３図に示す
形状とし、第２図ｆａ）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、搬送機工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
熱機工としては周波数２４５０ＭＨｚ、出力５ｋｗ、被
加熱空間１７の長さは３ｍとし、必要によりエア等りを
被加熱空間１７に大量に包囲体１９の一壁面から送給さ
れ、人、出口１５ａ、１６ａから加熱時に発生する水蒸
気Ｅ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
クロ波加熱機工では押出成形体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
ηの予熱領域２３で０〜１％（重量％）位まで蒸発させ
るように設定した。さらに押出成形機上の押出速度は１
００〜１０００ｍ／ｌｌｌ１ｎであり、ここでは４００
ｍ／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
機上の押出速度をそのまま搬送機工を介してマイクロ波
加熱機工に送給し、マイクロ波加熱機ユ内の搬送部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を
介して焼成炉共に送給する。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にを走行カッ
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Ｘ′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ηは予熱領域２３が１５０〜８００℃位ま
でを１０ｍ位間で上昇させ、焼成領域２４が８００〜１
３００℃まで５ｍ位で上昇させ、冷却領域２５で１３０
０〜３００℃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〜
３０ｍ／ｌｌｌ１ｎ位である。そこで押出成形機上に供
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は搬送機工を介して電気的加熱
機ユ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６００〜３０００ｍ位
に切断した。その結果、押出成形機上の出口から走行カ
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＾′を得る。これを取り出し機
構２１によって焼成炉Ｕに送給する。焼成炉競では予熱
−焼成→冷却して出口２２ｂから陶板Ａとして例えば３
００ｍ／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。

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ηや廃熱を電気的加熱機主に利用し
てさらに効率よく乾燥させたり、走行カッタ２０の後に
複数本の焼成炉Ｕを形成したり、あるいは走行カッタ２
０と直列でなく図示しない方向変換機を介して焼成炉Ｕ
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、生産性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　／１０
に短縮でき、全生産工程としては従前に比し、約１）５
０〜１　／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（ａｌ〜（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ーイ線断面図、第６図（ａｌ、
（ｂｌ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。 上・・・押出成形機、工・・・電気的加熱機、２０・・
・走行カッタ、２２・・−焼成炉、Ａ・・・押出成形体
、Ａ′・・・連続半乾燥板、Ａ・・・陶板。 第２図 １３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Ｂ第３
図 第十図 ｃ月 （ら） 第十図 （°′　　　　　　≦牛 （帽 第５図 に）　　　　〜１ 第６図 （ａ２　　　　　　　　　　　　　　　　　　５′　ネ
？２＋ 第′７ｖＡ （幻 ５へ し くし）　　　　　　　　　　　　ｒ＾ （Ｃ）　　　　　　　　　　　ダヘ ｒｄ）　　　　　　　　　　　　　、ｐ。 ■塾面匡＝票の可啄 第　　　ｑ　　　図 ｒｅ）　　　　　　　／Ａ （５Ｊ　　　　　　／　Ａ （＞）　　　　　　／　Ａ （鴎　　　　　　　　　ｆ八 １イｌ　　　　　　　　　　　　　　　／へ第７図 （ま− 【八 ｒｋＪ（八 （ツノ　　　　　　　　　　　　　（＾Ｃ声ノ ／Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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
   分を、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
   燥板を焼成炉の廃熱等で加熱し、その水分を０〜５％位
   まで低、減する予熱領域、焼成する焼成領域、冷却する
   冷却領域からなる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。