(57)【要約】【課題】製品品質を向上させると共に、焼成治具の耐久性を向上させ、焼成炉操業時の安全性を確保する。【解決手段】セラミックス製耐火容器１の内底面２上に多孔質であり前記耐火容器１より通気性の高いセラミックス製耐火板材３を敷設固定し、高強度の耐火容器１により低強度の耐火板材３を支持させることによって、耐火板材３の破損を防止し、かかる耐火板材３に被焼成物Ｗを載置し、被焼成物Ｗの底面から発生するバインダーの蒸気等を耐火板材３を通じて、スムーズに大気中に蒸散させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス製耐火容器の内底面上に多孔質であり前記耐火容器より通気性の高いセラミックス製耐火板材を敷設し固定したことを特徴とする通気性焼成治具。
【請求項２】
耐火容器の内底面と耐火板材との間に大気中に連通させた通気経路を設けたことを特徴とする請求項１記載の通気性焼成治具。
【請求項３】
耐火容器の成形体の内底面上に耐火板材を敷設し、該耐火板材端部に対応した嵌合凹部を前記成形体の内側面に設け、かかる耐火板材収納済み成形体を焼成し、焼成収縮させることにより、前記嵌合凹部に耐火板材端部を嵌入させ固定したことを特徴とする請求項１又は２記載の通気性焼成治具。
【請求項４】
嵌合凹部に耐火板材端部を遊嵌し、摺動自在に設けたことを特徴とする請求項３記載の通気性焼成治具。
【請求項５】
焼成収縮後の耐火容器と耐火板材端面との間に空隙部を設けたことを特徴とする請求項４記載の通気性焼成治具。
【請求項６】
耐火容器は、シャモット質、ムライト質、コーディエライト質、若しくはムライト・コーディエライト質とし、耐火板材は、アルミナ質、ジルコニア質、マグネシア質、若しくはスピネル質としたことを特徴とする請求項１、２、３、４又５記載の通気性焼成治具。
【請求項７】
セラミックス製耐火容器の内底面上に多孔質であり前記耐火容器より通気性の高いセラミックス製耐火板材を敷設し固定する様にしたことを特徴とする通気性焼成治具の製造方法。
【請求項８】
耐火容器の内底面と耐火板材との間に大気中に連通させた通気経路を設ける様にしたことを特徴とする請求項７記載の通気性焼成治具の製造方法。
【請求項９】
耐火容器の成形体の内底面上に耐火板材を敷設し、該耐火板材端部に対応した嵌合凹部を前記成形体の内側面に設け、かかる耐火板材収納済み成形体を焼成し、焼成収縮させることにより、前記嵌合凹部に耐火板材端部を嵌入させ固定する様にしたことを特徴とする請求項７又は８記載の通気性焼成治具の製造方法。
【請求項１０】
嵌合凹部に耐火板材端部を遊嵌し、摺動自在に設ける様にしたことを特徴とする請求項９記載の通気性焼成治具の製造方法。
【請求項１１】
焼成収縮後の耐火容器と耐火板材端面との間に空隙部を設ける様にしたことを特徴とする請求項１０記載の通気性焼成治具の製造方法。
【請求項１２】
耐火容器は、シャモット質、ムライト質、コーディエライト質、若しくはムライト・コーディエライト質とし、耐火板材は、アルミナ質、ジルコニア質、マグネシア質、若しくはスピネル質とする様にしたことを特徴とする請求項７、８、９、１０又１１記載の通気性焼成治具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被成形原料微粉に可塑性を付与するための有機系バインダー、原料中の炭酸カルシウム等の様に加熱によりガス化し、消失する成分を多量に含有する被焼成物を焼成するのに有用な通気性焼成治具及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、セラミックス製品の製造時の焼成工程では、セラミックス製耐火物から成る匣鉢、サヤ、セッター等の焼成治具が利用されており、被焼成物はこれら焼成治具に載置された状態で焼成されていた。
ところで、例えば高純度アルミナ、安定化ジルコニア等のファインセラミックス製品を成形する際には、ファインセラミックス微粉のみでは可塑性が極めて低く、成形困難であることから、ファインセラミックス微粉にステアリン酸、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等の有機系のバインダーを配合して混練し、これを成形するのが一般的である。
上記バインダーは、焼成前の脱脂工程にて加熱されて蒸散し消失するが、脱脂工程にて得られた脱脂体は非常に脆い状態となり、移載困難であることから、成形後、先ず焼成治具に成形体を載置し、そのままの状態で脱脂工程、焼成工程へと順次進められる。
【０００３】
しかし、成形体の底面、つまり焼成治具と接触する部位では、他の部位よりバインダーの脱け具合が悪く、それ故製品（焼結体）の底面側において、極微細の内包閉気孔や、表面ピンホール等の欠点が発生した。
又、バインダーの脱け具合の不均一から、焼成収縮量が部位間にて異なったり、焼結体の緻密度が不均一になって、焼結体が歪む等の問題も発生した。
【０００４】
そこで、被焼成物中のバインダーを迅速に蒸散させるために、多孔質のセラミック素材からなるセッターや、かかるセッターの厚み方向に通気孔を複数貫設したもの（例えば、特許文献１を参照）が提供された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２６５２８１号公報（特許請求の範囲、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、多孔質のセッターや、通気孔を貫設したセッターは、強度不足のため、繰り返し使用により、断裂し、また欠損し易く、耐久性に問題があった。
又、トンネル炉内でセッターが破損すると、炉内搬送の障害となり、運転中断等のトラブルが発生し、歩留りの低下を招くだけではなく、高温下で突然の運転中断、搬送停止は非常に危険であり、大きな問題であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、セラミックス製耐火容器の内底面上に多孔質であり前記耐火容器より通気性の高いセラミックス製耐火板材を敷設固定し、高強度の耐火容器により低強度の耐火板材を支持させることによって、耐火板材の破損を防止し、かかる耐火板材に被焼成物を載置し、被焼成物の底面から発生するバインダーの蒸気等を耐火板材を通して、スムーズに大気中に蒸散させる様にして、上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００８】
要するに本発明は、セラミックス製耐火容器の内底面上に、多孔質であり前記耐火容器より通気性の高いセラミックス製耐火板材を敷設したので、高強度の耐火容器により低強度の耐火板材を支持させることにより、耐火板材の破損を防止し、耐久性を向上させることが出来る。
又、例え使用中に耐火板材が破損しても、耐火板材の破損片および被焼成物は、耐火容器に支持され、耐火容器内に留まり、落下しないことから、焼成炉の操業に支障がなく、安全性の確保を図ることが出来る。
又、耐火板材を耐火容器に固定したので、例えば、製品（焼成品）を焼成治具から取り出す際、機械により焼成治具を逆さにしても、耐火板材が剥落せず、製品のみ取り出しできることから、製造ラインを自動化し、煩わしい手間を省いて、作業負荷の軽減、製造効率の向上を図ることが出来る。
そして、耐火板材が多孔質で通気性の高いものであることから、脱脂時および焼成時に被焼成物の底面から発生するバインダーの蒸気を耐火板材の気孔を通して、スムーズに大気中に蒸散させ、バインダーの脱け具合を良好にすることにより、欠点のない良質の製品を得ることが出来る。
【０００９】
耐火容器の内底面と耐火板材との間に、大気中に通じる通気経路を設けたので、耐火板材を通過した後のバインダーの蒸気は、通気経路を通って大気中に放散されることから、バインダーの脱け具合が更に良好となって、バインダー含有量の更に多い被焼成物にも、充分に対応することが出来る。
【００１０】
耐火容器の成形体の内底面上に耐火板材を敷設し、該耐火板材端部に対応した嵌合凹部を前記成形体の内側面に設け、かかる耐火板材収納済み成形体を焼成し、焼成収縮させることにより、前記嵌合凹部に耐火板材端部を嵌入させ固定したので、耐火板材を耐火容器に機械的に固定することにより、かかる耐火板材は焼成治具の使用を反復しても剥離することなく、耐久性の高い焼成治具とすることが出来る。
【００１１】
嵌合凹部に耐火板材端部を遊嵌し、摺動自在に設けたので、耐火容器と耐火板材の熱膨張係数が相違しても、使用時の昇温降温に伴い、耐火容器と耐火板材は、何ら規制されずに、夫々個別に膨張収縮することが出来る。
従って、使用を繰り返すことで、耐火板材が凹又は凸に屈曲せず、焼成治具の耐久性が更に向上する。
【００１２】
焼成収縮後の耐火容器と耐火板材端面との間に空隙部を設けたので、例えば、素材の選択により、耐火板材の熱膨張係数が耐火容器の熱膨張係数より大となる場合であっても、使用時の熱間膨張時の耐火板材端部は、空隙部内に収まり、耐火容器の内側面を押圧したり、膨張が規制されることがないため、焼成治具に不要な応力がかからず、焼成治具の損傷を防止することが出来る。
【００１３】
耐火容器は、シャモット質、ムライト質、コーディエライト質、若しくはムライト・コーディエライト質とし、耐火板材は、アルミナ質、ジルコニア質、マグネシア質、若しくはスピネル質としたので、耐火板材に耐蝕性に優れたものを使用することで、耐火板材にて耐火容器を保護し、強い侵食性成分を含有する被焼成物にも対応することが出来る。
又、入手が容易な原料で焼成治具を製造して安定供給することが出来、大部分を占める耐火容器を安価な原料で形成し、高価な原料を一部にのみ使用することにより、焼成治具にかかるコストを低く抑えることが出来る等その実用的効果甚だ大である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の焼成治具の概略縦断面図である。
【図２】実施例２の耐火板材収納済み成形体の焼成前の概略縦断面図である。
【図３】同上耐火板材収納済み成形体の焼成後の概略縦断面図である。
【図４】図３の焼成治具の変形例を正面側にて示した概略縦断面図である。
【図５】図４の焼成治具を側面側にて示した概略縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の通気性焼成治具は、被成形原料微粉に可塑性を付与するための有機系バインダー、原料中の炭酸カルシウム等の様に加熱によりガス化し、消失する成分を多量に含有する被焼成物を焼成するのに有用なものであり、セラミックス製耐火容器にセラミックス製耐火板材を収納し、該耐火板材上に被焼成物を載置し、焼成炉に搬入され、使用されるものである。
以下、本発明の通気性焼成治具について実施例を示し詳述する。
【実施例１】
【００１６】
図１に示す様に、実施例１の焼成治具は、セラミックス製耐火容器１の内底面２上にセラミックス製耐火板材３を敷設しており、該耐火板材３は、その底面と耐火容器１の内底面２との間に設けた無機系の耐火接着剤４（例えば、粘土、ベントナイト、窯炉の吹き付け補修に用いられるキャスタブル耐火物等）の融着により、耐火容器１に接着固定されている。
又、耐火板材３は、多孔質で耐火容器１より通気性の高いものであり、耐火容器１および耐火板材３は、粘土、カオリン、陶石、長石、ろう石、珪石、石灰等の窯業原料を適宜配合して、シャモット質、ムライト質、コーディエライト質、又はムライト・コーディエライトとしたものである。
使用時には、耐火板材３の上面上に被焼成物Ｗを載置し、そのまま脱脂炉、焼成炉に搬入し、焼成する。
【００１７】
この焼成治具によれば、被焼成物Ｗがバインダーを多く含有していても、脱脂時および焼成時に被焼成物Ｗの底面から発生するバインダーの蒸気は、耐火板材３の気孔を通してスムーズに大気中に蒸散する。
又、耐火板材３が、耐火容器１に固定されていることから、焼成後に製品を焼成治具から取り出す際、焼成治具を逆さにしても、耐火板材３は、剥落しない。
【００１８】
耐火板材３は、耐火容器１より耐蝕性の高い素材、例えば、高純度アルミナ、安定化ジルコニア、マグネシア、スピネル等で形成したものであっても良く、この焼成治具は、被焼成物Ｗがリチウム等の浸蝕性成分を含有していても、耐火容器１は、耐火板材３により保護され、焼成治具は傷まない。
又、被焼成物Ｗ中の浸蝕性成分が、耐火板材３との化学反応によって、消費されないため、被焼成物Ｗの組成は変動せず、製品品質が安定する。
【実施例２】
【００１９】
実施例２の焼成治具は、図２に示す様に、耐火容器の成形体５の内底面２上に耐火板材３を敷設し、内側面６の下端に溝７を設け、該溝７を耐火板材３の端部に対応した嵌合凹部７として、かかる耐火板材３を収納済みの成形体５を焼成し、図３に示す様に、成形体５を焼成収縮させることにより、前記嵌合凹部７に耐火板材３の端部を嵌入させたものである。
又、耐火板材３の端部は、嵌合凹部７に遊嵌されて、摺動自在に設けられており、耐火容器１と耐火板材２の端面との間には、空隙部８が設けられている。
【００２０】
尚、成形体５に収納した耐火板材３は、焼成済みの焼結体であり、一般に成形体を焼成する際、成形体は収縮して焼結し、一方、焼結体を再焼成しても、その焼結体の軟化、溶融温度未満であれば、熱間時に膨張はするが、再度収縮し、焼成前後の冷間時の寸法は、殆ど変わらない。
従って、本発明のものでは、焼成により、成形体５が収縮し、耐火板材３の寸法は殆ど変化ないため、耐火板材３の端部は嵌合凹部７に嵌入する。
【００２１】
この焼成治具は、耐火板材３が耐火容器１に機械的に固定されるが、耐火板材３が耐火容器１に対し、摺動自在であり、且つ、耐火容器１と耐火板材２の端面との間に空隙部９が在ることから、耐火容器１と耐火板材３の熱膨張係数が相違しても、両熱膨張係数の大小関係に依存することなく、使用時の温度変化に伴い、何ら規制されずに、夫々個別に膨張収縮する。
【００２２】
次に、実施例２の変形例について説明する。
上記の嵌合凹部７は、図２および図３に示した溝の形態に限定されるものではなく、例えば、図４および図５に示す様に、成形体５（図中では耐火容器１）の対向する一対の内側面６の下端寄りに突条９、9aを設け、該突条９、9aを内底面２に平行させ、かかる突条９、9aと内底面２との間隙部を嵌合凹部７としても良い。
【００２３】
尚、図４および図５中、符号10、10ａ…を付した部位は、成形体５（図中では耐火容器１）の内底面２に設けた溝であり、該溝10、10ａ…を設けることで、内底面２と耐火板材３との間に、通気経路10、10ａ…を形成し、図５に示す様に、通気経路10、10ａ…の終始端側では、耐火板材３を内底面２より幾分短くして、通気経路10、10ａ…上部を開放し、通気経路10、10ａ…を大気中に連通させる様にしている。
この焼成治具によれば、脱脂時および焼成時に被焼成物Ｗの底面から発生するバインダーの蒸気等は、耐火板材３の気孔を通じて、耐火板材３の側面だけではなく、耐火板材３の下面から通気経路10、10ａ…へも排出され、更にスムーズに大気中に蒸散する。
【符号の説明】
【００２４】
１          耐火容器
２          内底面
３          耐火板材
４          耐火接着剤
５          成形体
６          内側面
７          嵌合凹部
８          空隙部
９、9a      突条
10、10ａ…  通気経路
Ｗ          被焼成物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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