(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることを特徴とする長尺中空状セラミック部材。
【請求項２】
前記断面において、前記外周の各辺と対向する前記中空部の外形の辺が弧形状であることを特徴とする請求項１に記載の長尺中空状セラミック部材。
【請求項３】
前記断面において、前記外周の各辺に対応する部分のそれぞれの前記肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が０．６〜０．９であることを特徴とする請求項１または２に記載の長尺中空状セラミック部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶または半導体の製造装置または精密測定装置に用いられる大型の長尺中空状セラミック部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶または半導体の製造装置または精密測定装置の大型化に伴い、これらの装置に用いるセラミックスからなる構造部品、例えば基板の支持部材も大型化されてきている。この大型化された支持部材には、長さが１ｍを超えるような長尺セラミック部材が用いられることがある。このような大型の長尺セラミック部材は、重いために取り扱いが困難であり、この長尺セラミック部材を組み付けた装置もその重さのために搬送や移動が困難であることから、長尺セラミック部材の中央部に長手方向に連続した中空部を形成して中空状とすることによって軽量化が行なわれている。
【０００３】
従来から、１ｍを超える長尺中空状セラミック部材を得るための成形方法として、押出成形法が用いられている。押出成形法とは、粘土状に調製された成形原料である坏土を特定の出口形状を有する金型から押し出すことによって、特定の断面形状を有する成形体を連続的に成形する方法であり、棒状や筒状の長尺の成形体を得ることができる成形法である。この成形法で得られた成形体を乾燥した後に焼成することによって、長尺のセラミック焼結体が得られる。そして、この長尺セラミック焼結体を研削加工すれば、長尺セラミック部材を得ることができる。
【０００４】
このような長尺セラミック部材においては、乾燥工程における乾燥収縮の際に亀裂や曲がりを生じさせないことが必要である。
【０００５】
また、軽量化のために中空部を形成した長尺中空状セラミック部材の成形体では、乾燥工程において中空部内の空気が滞留してしまうので、成形体の中空部側（成形体の内面側）の乾燥が不十分となってしまうことから、中空部側の表面付近に亀裂が生じるという問題があった。
【０００６】
ここで、図７は従来の長尺中空状セラミック部材の一例を示す部分破断斜視図である。図７に示す長尺中空状セラミック部材５は、長手方向に垂直な断面の外周31が四角形状であって、長手方向に貫通する四角形状の中空部32を有する長尺中空状セラミック部材５である。なお、図７においては、この長尺中空状セラミック部材５の４つの外周角部33を、斜線のハッチングを施して示している。
【０００７】
このような長尺中空状セラミック部材５において中空部32側の表面付近に亀裂が生じるという問題を解決するために、特許文献１には、押出成形体を連続したままで、かつ押出速度で移動中にマイクロ波と遠赤外線ヒータの雰囲気中を通過させるとともに、特に中空部においては内部にドライエアを押出方向に平行に送給し、かつ中空部の水蒸気を外部へ排気するように押出成形体の裏面に排気口を穿設して水蒸気を外部へ排出させ、加熱時に水蒸気が中空部内に滞留して悪影響を与えるのを排除し、変形および亀裂が生じないように押出成形体をより迅速に同一レベルの直線ライン上で乾燥し、焼成してセラミック板を製造する方法が開示されている。これによれば、押出成形体の中空部裏面に多数の排気口を穿設し、押出成形機の口金に内蔵された中子にドライエア等を供給して押出成形体の中空部内の水蒸気を外部へ排気しつつ乾燥させることで、亀裂のない長尺の乾燥体を得ることができるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭63−218533号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、近年求められている長尺セラミック部材は大型化しており、それに伴い軽量化するために中空状とした長尺中空状セラミック部材の肉厚も厚いものとなっているので、特許文献１に開示されている製造方法では、成形体を乾燥するときに中空部側と外周部側との乾燥速度に差が生じて成形体に歪みが生じ易いという課題があった。とりわけ、長尺中空状セラミック部材５の外周角部33は、他の部位に比べて対角線方向に肉厚が厚いので乾燥しづらく、中空部32側と外周部側との乾燥速度の差により生じた成形体の歪みによって、外周角部33に亀裂が生じるという課題があった。
【００１０】
本発明はかかる課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、長尺中空状セラミック部材の外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる長尺中空状セラミック部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の長尺中空状セラミック部材は、長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、好ましくは、前記断面において、前記外周の各辺と対向する前記中空部の外形の辺が弧形状であることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、好ましくは、前記断面において、前記外周の各辺に対応する部分のそれぞれの前記肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が0.6〜0.9であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の長尺中空状セラミック部材によれば、長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることから、中空部側の乾燥が促進されて中空部側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。
【００１５】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材によれば、長手方向に垂直な断面において、外周の各辺と対向する中空部の外形の辺が弧形状であるときには、乾燥収縮の際に成形体に生じる応力が局部に集中するのを抑制することができるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材によれば、長手方向に垂直な断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が0.6〜0.9であるときには、外周角部の中央付近の乾燥をより効率よく促進させることができるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の一例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。
【図２】本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。
【図３】本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の長尺中空状セラミック部材の中空部の断面形状の例を示す断面図である。
【図５】本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。
【図６】本発明の長尺中空状セラミック部材を得るための押出成形機の例を示す概略断面図である。
【図７】従来の長尺中空状セラミック部材の一例を示す部分破断斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の例について図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
図１は本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の一例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。
【００２０】
図１（ａ）および（ｂ）に示す例の長尺中空状セラミック部材１は、長手方向に垂直な断面（以下、単に断面という）の外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外形の各辺が中央から直線的に傾斜した中空部11が形成されている。また、図１（ｂ）に示す点線12は、図７に示す、外形寸法が同じで肉厚がｔ０の従来の長尺中空状セラミック部材５の中空部32の外形を示す仮想の線である。
【００２１】
本発明の長尺中空状セラミック部材は、長手方向に貫通した中空部11を有する長尺中空状セラミック部材１であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることが重要である。
【００２２】
本例の長尺中空状セラミック部材１によれば、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることから、中空部11側の乾燥が促進されて中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。また、本例の長尺中空状セラミック部材１の最大肉厚ｔ０と同じ肉厚の従来の長尺中空状セラミック部材と比べて外周角部の対角線方向の肉厚がより薄くなるので、外周角部が乾燥しやすくなるのでさらに効果的である。さらに、ただ単に肉厚を薄くしただけの長尺中空状セラミック部材では、成形体の乾燥や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりすることがあるのに対して、本例の長尺中空状セラミック部材１は、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっているので、隣り合う外周角部間の中央付近は外周角部周辺に比べて厚くなっており、この中央付近の厚みが成形体が収縮するときに生じる応力を分散させる調整部として働くと考えられ、成形体の乾燥時や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりするのを抑制することができる。
【００２３】
次に、図２に、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す。図２において、図１に示した例と共通の部位を表す場合は同じ参照符号を用いて示す。
【００２４】
図２は、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。
【００２５】
図２に示す例の長尺中空状セラミック部材２は、断面の外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがってステップ状に薄くなるように、中空部11が形成されている。図２（ｂ）においては、最大厚みｔ０の幅をＷ１，２段目の幅をＷ２，３段目の幅をＷ３として示している。また、図２（ｂ）に示す点線12は、図７に示す例における、外形寸法が同じで肉厚がｔ０の従来の長尺中空状セラミック部材５の中空部32の外形を示す仮想の線である。
【００２６】
このように、図２に示す例の長尺中空状セラミック部材２の場合には、図１に示す例の長尺中空状セラミック部材１について説明したように、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることから、中空部11側の乾燥が促進されて中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。また、本例の長尺中空状セラミック部材１の最大肉厚ｔ０と同じ肉厚の従来の長尺中空状セラミック部材と比べて外周角部の対角線方向の肉厚がより薄くなり、外周角部が乾燥しやすくなるのでさらに効果的である。さらに、ただ単に肉厚を薄くしただけの長尺中空状セラミック部材では、成形体の乾燥や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりすることがあるのに対して、本例の長尺中空状セラミック部材２は、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっているので、隣り合う外周角部間の中央付近は外周角部周辺に比べ厚くなっており、この中央付近の厚みが成形体が収縮するときに生じる応力を分散させる調整部として働くと考えられ、成形体の乾燥時や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりするのを抑制することができる。
【００２７】
本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の例を図１および図２に示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、断面における外周部の形状は適宜変更可能であり、例えば三角形状，四角形状，五角形状，六角形状，七角形状，八角形状の中から、断面における外周部の形状を適宜変更したり、外周角部の角を取るいわゆる面取りを行なうなどの変更を加えたりすることができることは言うまでもない。
【００２８】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材においては、断面において、外周の各辺と対向する中空部の外形の辺が弧形状であることが好ましい。
【００２９】
図３は、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。
【００３０】
図３に示す例の長尺中空状セラミック部材３は、断面の外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外周の各辺と対向する外形の辺が弧形状の中空部11が形成されている。また、図３（ｂ）に示す点線12は、図７に示す例における、外形寸法が同じで肉厚がｔ０の従来の長尺中空状セラミック部材５の中空部32の外形を示す仮想の線である。
【００３１】
このように、図３に示す例の長尺中空状セラミック部材３の場合には、図１に示す長尺中空状セラミック部材１について説明したように、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることから、中空部11側の乾燥が促進され、中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる
歪みが小さくなる。また、外周の各辺と対向する中空部11の外形の辺が弧形状であるから、乾燥収縮の際に生じる応力が局部に集中するのを抑制することができるので、外周角部に亀裂が生じるのをさらに抑制することができる。
【００３２】
また、外周の各辺と対向する中空部11の外形の辺が弧形状であるから、成形体の乾燥時や焼成時の収縮のときに生じる応力が分散されるので、成形体の乾燥時や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりするのを抑制することができる。
【００３３】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材においては、中空部11の外形の各辺のなす角が鋭角に交わる場合（例えば、長尺中空状セラミック部材１および長尺中空状セラミック部材３）には、長尺中空状セラミック部材を支持部材として用いたときに自重または積載物の重さによって中空部11の外形の各辺のなす角周りに曲げ応力が集中する傾向があるから、中空部11の外形の各辺の両端部を向かい合う外周の辺と平行になるように形成するか、または中空部11の外形の角を取るいわゆる面取りを行なうことが好ましい。
【００３４】
図４は、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっている本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の例における外周および中空部の形状を示す、（ａ）は中空部11の外形の各辺の両端部が向かい合う外周の辺と平行になるように形成する場合の２つの例の断面図であり、（ｂ）は中空部の外形の角を取るいわゆる面取りを行なう場合の２つの例の断面図である。
【００３５】
図４（ａ）は、断面の外周の形状が四角形状で、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっている例の長尺中空状セラミック部材Ａ１およびＡ２を示す断面図である。
【００３６】
図４（ａ）に示す第１の例の長尺中空状セラミック部材Ａ１の場合は、外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外形の各辺が中央から直線的に傾斜した中空部11が形成されている。また、中空部11の外形の各辺の両端部が、向かい合う外周の辺と平行になるように形成されている。
【００３７】
また、図４（ａ）に示す第２の例の長尺中空状セラミック部材Ａ２の場合は、外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外周の各辺と対向する外形の辺が弧形状の中空部11が形成されている。また、中空部11の外形の各辺の両端部が、向かい合う外周の辺と平行になるように形成されている。
【００３８】
図４（ｂ）に示す第１の例の長尺中空状セラミック部材Ｂ１の場合は、外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外形の各辺が中央から直線的に傾斜した中空部11が形成されている。また、中空部11の外形の角を取るいわゆる面取りを行なっている。
【００３９】
このように、図４に示す例の長尺中空状セラミック部材Ａ１，Ａ２，Ｂ１およびＢ２の場合には、中空部11の外形の各辺の両端部を、向かい合う外周の辺と平行になるように形成しているので、または中空部11の外形の角を取るいわゆる面取りを行なっているので、曲げ応力が生じた場合に中空部11の外形の各辺のなす角周りに集中する曲げ応力を分散させることができる。
【００４０】
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材について、複数の中空部11を設け、それぞれの中空部11の間のセラミックス部分を補強部とした場合の例を説明する。
【００４１】
図５は、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の一例を示す、（ａ）は部分破断斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。
【００４２】
図５（ａ）および（ｂ）に示す例の長尺中空状セラミック部材４は、断面において、２つの中空部11が設けてあり、外周が四角形状であり、肉厚が、外周角部および２つの中空部11の間にあるセラミックス部分からなる補強部13に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11が形成されている。また、図５（ｂ）に示す点線12は、図７に示す、外形寸法が同じで肉厚がｔ０の従来の長尺中空状セラミック部材５の中空部32の外形を示す仮想の線である。
【００４３】
この例のように、長尺中空状セラミック部材に、断面において、複数の中空部11が設けてあり、それら中空部11と中空部11との間のセラミックス部分が補強部13となり、長手方向の曲げ強度を強化した長尺中空状セラミック部材４を得ることができる。
【００４４】
このように複数の中空部11を設けた本例の長尺中空状セラミック部材４は、肉厚が、外周角部および補強部13に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11が形成されている。このように中空部11を形成すれば、中空部11側の乾燥が促進されて中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。また、本例の長尺中空状セラミック部材４の最大肉厚ｔ０と同じ肉厚の従来の長尺中空状セラミック部材と比べて外周角部の対角線方向の肉厚がより薄くなり、外周角部が乾燥しやすくなるのでさらに効果的である。さらに、ただ単に肉厚を薄くしただけの長尺中空状セラミック部材では、成形体の乾燥時や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりすることがあるのに対して、本例の長尺中空状セラミック部材４は、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が、外周角部および補強部13に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11が形成されているので、隣り合う外周角部間の中央付近、および外周角部と補強部13との間の中央付近が外周角部周辺に比べて厚くなり、この中央付近の厚みが成形体が収縮するときに生じる応力を分散させる調整部として働くと考えられ、成形体の乾燥や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりするのを抑制することができる。
【００４５】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、図１〜５に示す、断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が0.6〜0.9であることが好ましい。
【００４６】
本発明者は、長尺中空状セラミック部材１〜４，Ａ１，Ａ２，Ｂ１およびＢ２の成形体の中空部11側の乾燥を促進させ、中空部11側と外周側との乾燥速度の差を小さくし、外周角部に亀裂が生じるのを抑制するためには、断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が0.6〜0.9であればよいことを見出した。
【００４７】
断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が0.6〜0.9の範囲であれば、長尺中空状セラミック部材１〜４，Ａ１，Ａ２，Ｂ１およびＢ２の成形体からの中空部11側付近の水分などの溶媒成分の蒸発速度を最適化して、外周角部において亀裂が生じるのをより効果的に抑制することができて好ましい。
【００４８】
図１〜図５に示す各例の長尺中空状セラミック部材１〜４，Ａ１，Ａ２，Ｂ１およびＢ２の断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が0.6未満であると、断面において、肉厚の
最大厚みｔ０と最小厚みｔ１との差が相対的に大きくなり、中空部11側付近において、外周角部付近と隣り合う外周角部間の中央付近とで乾燥の速度に差が相対的に大きくなるため、成形体に歪みが生じやすくなり、外周角部に亀裂が生じるのを抑制する効果が減少す
る傾向がある。
【００４９】
また、図１〜図５に示す各例の長尺中空状セラミック部材１〜４，Ａ１，Ａ２，Ｂ１およびＢ２の断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が0.9を超えると、断面において、外
周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みｔ０と最小厚みｔ１との差が相対的に小さくなり、中空部11側付近と外周側付近の乾燥速度の差が相対的に小さくならないので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制する効果が減少する傾向がある。
【００５０】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、成形体が収縮外周の各辺と向かい合う中空部の辺との間の厚みの変化が対称的である方が、成形体が乾燥して収縮するときに生じる歪みが小さくなるので好ましい。
【００５１】
本発明の長尺中空状セラミック部材は、構造部品の大型化に求められる、長尺で強度が高く、かつ軽量であるとの要求に応えるために、図１〜５に示す長さＬが0.5ｍ以上であ
り、中空部11を有して強度を保つための最大厚みｔ０が10ｍｍ以上40ｍｍ以下であり、最小厚みｔ１が６ｍｍ以上36ｍｍ以下であるものに好適に適用できる。
【００５２】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材に用いるセラミックスには、アルミナ，ジルコニアなどの酸化物セラミックス、または窒化珪素，炭化珪素などの非酸化物セラミックスを適用することが可能である。その中でも特に、液晶および半導体の製造工程や精密測定で用いられる薬品や腐食性ガスに対して良好な耐食性を有し、かつ適度な機械的強度を有するとともに他のセラミック材料と比較して安価である、アルミナセラミックスを用いるのが好ましい。
【００５３】
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材の製造方法について説明する。
【００５４】
図６は、本発明の長尺中空状セラミック部材を得るための押出成形機の例を示す概略断面図である。
【００５５】
図６に示すスクリュー式の押出成形機20は、坏土投入口22および坏土を混練するパッグスクリュー23を有するパッグミル部21と、真空引きして坏土中の気泡を排出する真空室24と、坏土を押し出すオーガスクリュー26を有するオーガ部25と、坏土を分断する複数の整流はねを放射状に備えた坏土整流部28および坏土剪断部29を備えて坏土を特定形状に成形する押し出し金型部27とから構成されている。
【００５６】
また、図示していないが、パッグスクリュー23およびオーガスクリュー26は、それぞれ片方を軸受けに接続固定されて、動力源に接続されている。さらに、真空室24にはその内部を真空引きするための真空ポンプ（図示せず）が接続されている。
【００５７】
この押出成形機20を用いる本発明の長尺中空状セラミック部材の製造方法では、アルミナ原料を主としたセラミック材料、バインダおよび溶媒を混合して坏土とし、この坏土を、複数の整流はねを放射状に備えた坏土整流部28と、長尺中空状成形体を得るための坏土剪断部29とを有するスクリュー式の押出成形機20を用いて押し出し成形し、得られた長尺中空状成形体を焼成する。なお、坏土剪断部29の坏土の出口側の外周形状が中空部11の外形の形状に対応するので、坏土剪断部29の坏土の出口側の外周形状を変えることによって中空部11の外形の形状を任意に変更することが可能である。
【００５８】
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材の製造方法の詳細について説明する。
【００５９】
まず、アルミナ原料としては、工業製品として多く利用されている市販のα−アルミナ原料で純度が99.5％以上，平均粒子径が１μｍ以上３μｍ以下のものが好ましく、さらにソーダ成分（Ｎａ２Ｏ）が0.1質量％以下のものであれば、焼成した際にソーダ成分（Ｎ
ａ２Ｏ）が飛散して焼成炉内を汚染する心配が少なくて、なお好ましい。ここで、このアルミナ原料の平均粒子径とは、レーザ回折式粒度分布測定法により測定された50％粒子径Ｄ５０を表す。また、焼結助剤としては例えばマグネシア（ＭｇＯ），シリカ（ＳｉＯ２），カルシア（ＣａＯ）などを用いる。その添加総量は、アルミナ質焼結体のアルミナの純度が95質量％以上になるように焼結助剤の総量を５質量％以下にするのが、焼結体の剛性を高める上でよい。なお、予めアルミナ原料と焼結助剤とは水などの溶媒と混合してスラリー状にし、それを噴霧乾燥法（スプレードライ）により顆粒に造粒したものを用いても何ら差し支えない。
【００６０】
バインダとしては、一般に押し出し成形用の坏土に用いられるメチルセルロース（ＭＣ），カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ），ヒドロキシプロピルセルロ−ス（ＨＰＣ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ），ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）などを用いる。バインダの添加総量は、アルミナ原料と焼結助剤とを含むセラミック材料100質量部に対し
て固形分で２質量部以上８質量部以下を添加すれば、押し出し成形時の流動性や成形体の保形性が高くてよい。さらに、潤滑剤として、ワックス，グリセリン，ステアリン酸などを固形分で１質量部以上８質量部以下の量で適宜添加してもよい。また、溶媒としては水が好適であり、特にイオン交換水が不純物の量が少ないため好ましい。そして、アルミナ原料を主とした焼結助剤を含むセラミック材料，バインダおよび溶媒を秤量して混合して、万能混合機や３本ロールなどを用いて混練する。この混練により、アルミナ原料および焼結助剤からなるセラミック材料の表面をバインダや溶媒が均一に包み込んで、可塑性を持った坏土となる。
【００６１】
次いで、この坏土を押出成形機20の坏土投入口22より投入する。投入された坏土は、パッグスクリュー23の回転によって混練され、パッグスクリュー23とパッグミル部21の内壁との隙間を通って、真空室24へと押し出される。真空室24へと押し出された成形原料は、真空室24に接続された真空ポンプによって内部の気泡が排出される。その後、オーガスクリュー26の回転により、オーガスクリュー26とオーガ部25との隙間を通って押し出し金型部27の方向へと押し出される。
【００６２】
次に、押し出し成形により得られた長尺中空状セラミック部材の成形体を乾燥機に入れて、大気雰囲気にて室温付近の20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥させる。その後、アルミナ原料の純度や焼結助剤の種類に応じて、大気雰囲気の焼成炉を用いて1550℃以上1650℃以下の焼成温度で焼成を行なう。
【００６３】
最後に、得られた焼結体に所望の寸法となるように仕上げ加工を施すことにより、長尺中空状セラミック部材を得る。
【００６４】
以上のような製造方法により、長尺中空状セラミック部材１〜３，Ａ１，Ａ２，Ｂ１およびＢ２の肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11を設け、また長尺中空状セラミック部材４の場合は、肉厚が、外周角部および２つの中空部の間にあるセラミックス部分からなる補強部13に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11を設け、好ましくは断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値を0.6〜0.9とすることで、長尺中空状セラミック部材の成形体の乾燥工程において中空部11側の乾燥が促進され、中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部の亀裂の発生を抑制して長尺中空状セラミック部材１〜４，Ａ１，Ａ２，Ｂ１およびＢ２を得ることができる。
【００６５】
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００６６】
本発明の長尺中空状セラミック部材と従来の長尺中空状セラミック部材とを同様の製造工程を用いて製造し、長尺中空状セラミック部材の外周角部の乾燥収縮に起因する亀裂が生じるかどうか確認する試験を実施した。以下、試験の詳細および結果について説明する。
【００６７】
（実施例１）
まず、アルミナ原料の純度が99.8％でありソーダ成分（Ｎａ２Ｏ）が0.05質量％である低ソーダのα−アルミナ原料を96質量％と、マグネシア，カルシア，シリカを含む焼結助剤の総量が４質量％とを混合して100質量％として、この混合したセラミック材料100質量部に対し、バインダにはメチルセルロースを４質量部とポリビニルアルコールを２質量部と、潤滑剤にはワックスを２質量部と、そしてイオン交換水を14質量部とを秤量して混合し、さらに３本ロールミルにて混練して、押し出し成形用の坏土とした。
【００６８】
作製した坏土を用いて、図６に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図１に示す例の長尺中空状セラミック部材１の形状で、最大厚みｔ０が10ｍｍ，最小厚みｔ１が７ｍｍ，長さＬが１ｍ，幅が85ｍｍ，高さが85ｍｍの寸法とした本発明の長尺中空状セラミック部材となる実施例の成形体Ｐを30本作製した。なお、隣り合う外周角部の間の中央が肉厚の最大厚みｔ０となるようにして、外周角部に近くなるにしたがって肉厚が薄くなるように中空部11を設けた。さらに、その成形体Ｐを20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥させた。また、長尺中空状セラミック部材１と同様の外周形状で、厚みが10ｍｍ，長さＬが１ｍ，幅が85ｍｍ，高さが85ｍｍの寸法とした、図７に示す従来の長尺中空状セラミック部材５となる比較例の成形体Ｏを30本作製し、同条件で乾燥させた。その後、作製した成形体Ｐおよび成形体Ｏの中から無作為にそれぞれ20本選択し、外周角部に亀裂が生じなかったものの数を良品数として、それぞれの良品数を確認した。確認には、それぞれの成形体Ｐおよび成形体Ｏを長手方向に垂直に複数箇所切断して、外周角部の亀裂の有無を目視で調べた。
【００６９】
その結果、本発明の実施例の成形体Ｐは、同じ寸法の比較例の成形体Ｏよりも、良品数が多かった。
【００７０】
さらに、作製した残りの乾燥した成形体Ｐおよび成形体Ｏを、大気雰囲気の焼成炉を用いて1600℃の温度で焼成して焼結体を作製し、成形体Ｐおよび成形体Ｏと同様に長手方向に垂直に複数箇所切断して、良品数を確認した。
【００７１】
その結果、本発明の実施例の長尺中空状セラミック部材１は、同じ寸法の比較例の長尺中空状セラミック部材よりも、良品数が多かった。
【００７２】
また、同様の試験を図２および図３に示す例の長尺中空状セラミック部材２および３でも行なった。
【００７３】
作製した坏土を用いて、図６に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図２に示す例の長尺中空状セラミック部材２の形状で、最大厚みｔ０が10ｍｍ，最小厚みｔ１が７ｍｍ，長さＬが１ｍ，幅が85ｍｍ，高さが85ｍｍの寸法した本発明の長尺中空状セラミック部材となる実施例の成形体Ｑを30本作製し、成形体Ｐおよび成形体Ｏと同条件で乾燥させた。なお、隣り合う外周角部の間の中央を肉厚の最大厚みｔ０とし、外周角部に近
づくにしたがって肉厚が１ｍｍずつステップ状に薄くなるように中空部11を設けた。また、最大厚みｔ０の幅Ｗ１が20ｍｍ，２段目の幅Ｗ２が30ｍｍ，３段目の幅Ｗ３が40ｍｍとなるようにした。
【００７４】
そして、作製した坏土を用いて、図６に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図３に示す例の長尺中空状セラミック部材３の形状で、最大厚みｔ０が10ｍｍ，最小厚みｔ１が７ｍｍ，長さＬが１ｍ，幅が85ｍｍ，高さが85ｍｍの寸法とした本発明の長尺中空状セラミック部材となる実施例の成形体Ｒを30本作製した。なお、隣り合う外周角部の中央が肉厚の最大厚みｔ０となり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外周の各辺と対向する外形の辺が弧形状の中空部11を設けた。
【００７５】
その後、作製した成形体Ｑおよび成形体Ｒの中から無作為にそれぞれ20本選択し、外周角部に亀裂が生じなかったものの数を良品数として、それぞれの良品数を確認した。確認には、それぞれの成形体Ｙを長手方向に垂直に複数箇所切断して、外周角部の亀裂の有無を目視で調べた。
【００７６】
その結果、本発明の実施例の成形体Ｑおよび成形体Ｒは、同じ寸法の比較例の成形体Ｏよりも、良品数が多かった。
【００７７】
さらに、作製した残りの乾燥した成形体Ｑおよび成形体Ｒを、大気雰囲気の焼成炉を用いて1600℃の温度で焼成して焼結体を作製し、成形体Ｐおよび成形体Ｏと同様に長手方向に垂直に複数箇所切断して、良品数を確認した。
【００７８】
その結果、本発明の実施例の長尺中空状セラミック部材２は、同じ寸法の比較例の長尺中空状セラミック部材よりも、良品数が多かった。
【００７９】
また実施例の成形体Ｐ，成形体Ｑおよび成形体Ｒの良品数を比較したところ、成形体Ｒが最も良品数が多かった。
【００８０】
この結果から、本発明の長尺中空状セラミック部材は、長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていれば、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができることがわかった。
【００８１】
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、断面において、外周の各辺と対向する中空部の外形の辺が弧形状のときには、外周角部に亀裂が生じるのをさらに抑制することができることがわかった。
【００８２】
（実施例２）
次に、長尺中空状セラミック部材の中空部11の外形の形状が、長尺中空状セラミック部材の曲げ応力に対する強度に対して影響するかどうか確認する試験を実施した。
【００８３】
実施例１で作製した坏土を用いて、成形体Ｐと同じ寸法で、中空部11の外形の各辺の両端部のうち端から５ｍｍの部分が向かい合う外周の辺と平行になる成形体Ｐ１を作製し、実施例１と同様の乾燥，焼成条件で実施例の焼結体Ｐ１を５本作製した。
【００８４】
また、成形体Ｐと同じ寸法で、中空部11の外形の角を取って、曲率半径２ｍｍの曲面をもたせた成形体Ｐ２を作製し、実施例１と同様の乾燥，焼成条件で実施例の焼結体Ｐ２を５本作製した。
【００８５】
また、成形体Ｒと同じ寸法で、中空部11の外形の各辺の両端部のうち端から５ｍｍの部分が向かい合う外周の辺と平行になる成形体Ｒ１を作製し、実施例１と同様の乾燥，焼成条件で実施例の焼結体Ｒ１を５本作製した。
【００８６】
また、成形体Ｒと同じ寸法で、中空部11の外形の角を取って、曲率半径２ｍｍの曲面をもたせた成形体Ｒ２を作製し、実施例１と同様の乾燥，焼成条件で実施例の焼結体Ｒ２を５本作製した。
【００８７】
そして、実施例１と同様に成形体Ｐおよび成形体Ｒの比較例の焼結体Ｐおよび焼結体Ｒをそれぞれ５本作製した。
【００８８】
次に、大型の曲げ試験機（株式会社鷺宮製作所製  ＢＭＨ203）を用いて、作製した実
施例の焼結体Ｐ１，焼結体Ｐ２，焼結体Ｒ１，および焼結体Ｒ２と比較例の焼結体Ｐおよび焼結体Ｒを、外周面に対して垂直な荷重がかかるように固定し、３点曲げ強度（以下、強度という）を５回測定して、平均値を各焼結体の強度とした。
【００８９】
その結果、実施例の焼結体Ｐ１，Ｐ２，Ｒ１，およびＲ２の焼結体は、比較例の焼結体Ｐおよび焼結体Ｒの強度に比べて大きかった。
【００９０】
この結果から、本発明の長尺中空状セラミック部材は、中空部11の外形の各辺の両端部を、向かい合う外周の辺と平行になるように形成しているので、または中空部11の外形の角を取るいわゆる面取りを行なっているので、曲げ応力が生じた場合に中空部11の外形の各辺のなす角周りに集中する曲げ応力を分散させることができ、曲げ強度を強化できることが分かった。
【００９１】
（実施例３）
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材の最大厚みｔ０と最小厚みｔ１とが、外周角部に生じる亀裂に対して影響するのかどうか確認する試験を実施した。
【００９２】
実施例１で作製した坏土を用いて、図６に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図１に示す例の長尺中空状セラミック部材１の形状で、長さＬが１ｍ，幅が85ｍｍ，高さが85ｍｍの寸法で、最大厚みｔ０が10ｍｍとして、最小厚みｔ０を、表１に示す値にそれぞれ変更した成形体Ｎｏ．１〜６をそれぞれ20本作製した。なお、隣り合う外周角部の間の中央が肉厚の最大厚みｔ０となるようにして、外周角部に近くなるにしたがって肉厚が薄くなるように中空部11を設けた。
【００９３】
また、作製した坏土を用いて、図６に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図２に示す例の長尺中空状セラミック部材２の形状で、長さＬが１ｍ，幅が85ｍｍ，高さが85ｍｍの寸法で、最大厚みｔ０が10ｍｍとして、最小厚みｔ０を、表１に示す値にそれぞれ変更した成形体Ｎｏ．１〜６をそれぞれ20本作製した。なお、隣り合う外周角部の間の中央を肉厚の最大厚みｔ０とし、外周角部に近づくにしたがって肉厚がステップ状に均等に薄くなるように中空部11を設けた。また、最大厚みｔ０の幅Ｗ１が10ｍｍ，２段目の幅Ｗ２が20ｍｍ，３段目の幅Ｗ３が30ｍｍとした。
【００９４】
また、作製した坏土を用いて、図６に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図３に示す例の長尺中空状セラミック部材３の形状で、長さＬが１ｍ，幅が85ｍｍ，高さが85ｍｍの寸法で、最大厚みｔ０を10ｍｍとして、最小厚みｔ０を、表１に示す値にそれぞれ変更した成形体Ｎｏ．１〜６をそれぞれ20本作製した。なお、隣り合う外周角部の中央が肉厚の最大厚みｔ０となり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外周の各辺と対向する外形の辺が弧形状の中空部11を設けた。
【００９５】
そして、作製した坏土を用いて、図６に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、厚みが10ｍｍ，長さＬが１ｍ，幅が85ｍｍ，高さが85ｍｍの寸法とした図７に示す従来の長尺中空状セラミック部材５となる比較例の成形体Ｎｏ．７を20本作製した。
【００９６】
次に、作製した成形体Ｎｏ．１〜７を20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥し、良品数を確認した。確認には、それぞれの成形体Ｎｏ．１〜７を長手方向に垂直に複数箇所切断して、外周角部の亀裂の有無を目視で調べた。なお、外周角部に亀裂が無くても乾燥時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じた成形体は不良品として数えた。
【００９７】
その結果を表１に示す。
【００９８】
【表１】
0005424928.tif 000002
【００９９】
表１に示す結果から分かるように、図１〜３に示す例の長尺中空状セラミック部材１〜３の形状のいずれの場合でも、成形体Ｎｏ．１〜６は、従来の長尺中空状セラミック部材となる成形体Ｎｏ．７に比べて良品数が多かった。
【０１００】
また、図１〜３に示す例の長尺中空状セラミック部材１〜３の形状いずれの場合でも、成形体Ｎｏ．６〜９のような、肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が0.6〜0.9となる成形体では、作製した20本の成形体のうち８割以上の成形体が良品であった。この範囲以外のｔ１／ｔ０の値となる成形体では、良品数が作製した20本の成形体の８割以上となるものはなかった。
【０１０１】
この結果、本発明の長尺中空状セラミック部材のうち、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっている長尺中空状セラミック部材では、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをｔ０とし、最小厚みをｔ１としたとき、ｔ１／ｔ０の値が0.6〜0.9であることが好適であることが分かった。
【符号の説明】
【０１０２】
１〜４，Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２：長尺中空状セラミック部材
11：中空部
13：補強部
Ｌ：長尺中空状セラミック部材の長さ
ｔ０：最大厚み
ｔ１：最小厚み
【図１】
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【図２】
0005424928.tif 000004
【図３】
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【図４】
0005424928.tif 000006
【図５】
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【図６】
0005424928.tif 000008
【図７】
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