JP2001031476A

JP2001031476A - セラミック・シートの焼成方法および焼成装置

Info

Publication number: JP2001031476A
Application number: JP11206431A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hirano; 裕司平野; Kenji Yano; 賢司矢野
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】未焼成シートから可撓性の高いセラミック・シ
ートを生成するための焼成方法および焼成装置を提供す
る。【解決手段】昇温速度が 50(℃／分) 程度と高い値に設
定されていることから、昇温過程において未焼成シート
１２に含まれる非晶質シリカ繊維からは種晶が生成し難
く、且つ生成した種晶も成長し難い。そのため、その非
晶質シリカ繊維が焼成過程で結晶化する割合を極めて少
なくできて、その大部分を非晶質に維持できることか
ら、セラミック・シート１０の可撓性や機械的強度が低
下し或いは失われることが好適に抑制される。したがっ
て、巻き取りが可能で取扱いが容易な連続セラミック・
シート１０を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質シリカ繊維
を含む無機繊維が結合された可撓性を有するセラミック
・シートの焼成方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば300(℃) 以上の高温においても電
気絶縁性や耐薬品性を備えた可撓性シートとして、アル
ミナ繊維、シリカ繊維、ガラス繊維などの無機繊維をそ
の接触点で結合させた可撓性セラミック・シートが知ら
れている。例えば、特願平９−３６５９１０号、特願平
１０−２２７２９号に記載されたセラミック・シートが
それである。これらの可撓性セラミック・シートは、柔
軟性を有しているにも拘らず、取扱いに充分な強度を備
えるとともに、厚みが100(μm)以下と極めて薄く製造さ
れ得るので、電池やキャパシタにおいて電極のセパレー
タなどとして用いられる場合には、小型且つ軽量となる
とともに、熱容量が低下して耐熱衝撃性が向上するなど
の利点がある。

【０００３】ところで、上記のような可撓性セラミック
・シートは、例えば非晶質シリカ繊維を含む無機繊維
と、その非晶質シリカ繊維の結晶化を抑制するとともに
それら無機繊維を結合する結晶化抑制剤（無機結合剤）
と、植物繊維などの有機結合剤とを含む材料からシート
状に薄く成形された未焼成シートを、無機繊維と無機結
合剤とが反応する例えば1200〜 1400(℃) 程度の最高温
度で焼成することにより製造される。この焼成処理には
種々の形式の焼成装置を用い得るが、例えば、ローラ・
ハース・キルン（ＲＨＫ）やプッシャ・キルン等の長手
状の焼成炉内を未焼成シートを搬送しつつ焼成する連続
焼成装置は、生産効率が高く且つ焼成のばらつきが少な
いことから有利と考えられる。特に、電極のセパレータ
用途等のような長さが数十(m) 以上のセラミック・シー
トを製造する場合には、回分（バッチ）式の焼成装置で
は焼成不可能であり、連続焼成が必須となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような連続焼成装置で焼成したセラミック・シートは所
期の柔軟性を失い且つ低強度になっており、焼成炉の出
口側で巻き取ることもできず取扱いが困難であった。本
発明者等は、この問題を解決すべく研究を重ねた結果、
昇温速度の低いことに起因する非晶質シリカ繊維の結晶
化が柔軟性低下の原因であることを見出した。すなわ
ち、連続式によると回分式によるとを問わず、セラミッ
ク・シートの所期の特性を得るためには焼成過程で急昇
温することが必要だったのである。因みに、有機物を含
む未焼成セラミックスの焼成では昇温過程でその有機物
を確実に除去することが必要であるため、連続焼成装置
においてその役割を果たす昇温部は比較的長く設けられ
る。一方、連続焼成装置では未焼成シートが例えばアル
ミナ製や炭化珪素製の板状の治具に載せられた状態で焼
成炉内を搬送されるため、その治具と炉体や搬送用ロー
ラ等とがそれらの温度差が大きいまま接触させられる
と、熱衝撃によってそれらが破損し得る。したがって、
搬送速度延いては昇温速度は治具の温度が炉内温度に追
随し得る速度が上限であり、上記のような治具は薄いも
のでも1(cm) 程度の厚さを有して熱容量が比較的大きい
ことから、昇温速度を比較的低くしなければならないの
である。

【０００５】本発明は以上の知見に基づいて為されたも
のであり、その目的とするところは、未焼成シートから
可撓性の高いセラミック・シートを生成するための焼成
方法および焼成装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための第１の手段】斯かる目的を達成
するための第１発明のセラミック・シートの焼成方法の
要旨とするところは、非晶質シリカ繊維を含む無機繊維
と、無機結合剤と、有機結合剤とを含む未焼成シートを
焼成することによりその無機繊維が結合された可撓性を
有するセラミック・シートを生成するための焼成方法で
あって、(a) 1100(℃) 以下の温度域において 20(℃／
分) 以上の速度で昇温することにある。

【０００７】

【第１発明の効果】このようにすれば、 20(℃／分) 以
上の速度で急昇温されることによって、非晶質シリカ繊
維から種晶（核或いは結晶核）が生成し更に成長し得る
1100(℃)程度以下の温度域を極めて短時間で通過する
ため、その種晶が成長し延いては非晶質シリカ繊維が結
晶化することが抑制される。そのため、その結晶化に起
因してセラミック・シートの柔軟性や可撓性が失われる
ことが抑制されることから、可撓性の高いセラミック・
シートを得ることができる。因みに、非晶質材料の結晶
化は、種晶の生成および結晶成長の二段階で進行する。
種晶の生成速度はガラス転移温度よりも少し高い温度で
最大値に達し、それよりも高温になると急激に小さくな
るが、結晶成長はガラス転移温度よりも極めて高い温度
で著しい。セラミックスの焼成においては、粒子や繊維
等が拡散や熔融によって相互に結合させられるように、
結晶成長が生じ得る程度の最高温度、すなわち種晶生成
温度よりも極めて高い温度で焼成する必要がある。した
がって、最高温度の近傍の温度では種晶は生成しないた
め、非晶質シリカ繊維においてはそのような結晶成長が
著しくなる 1100(℃) 程度以下の温度まで急昇温すれば
種晶の生成を十分に抑制できるのである。

【０００８】

【第１発明の他の態様】ここで、好適には、前記の温度
域における昇温速度は 50(℃／分) 以上である。このよ
うにすれば、昇温速度が一層高いことから、非晶質シリ
カ繊維の結晶化が一層確実に抑制され、一層可撓性の高
いセラミック・シートを得ることができる。

【０００９】

【課題を解決するための第２の手段】また、上記焼成方
法を好適に実施するための装置発明の要旨とするところ
は、非晶質シリカ繊維を含む無機繊維と、無機結合剤
と、有機結合剤とを含む未焼成シートを焼成することに
よりその無機繊維が結合された可撓性を有するセラミッ
ク・シートを生成するための焼成装置であって、(a) ト
ンネル型焼成炉と、(b)そのトンネル型焼成炉を通して
前記未焼成シートを搬送するための耐熱材料製の搬送ベ
ルトとを、含むことにある。

【００１０】

【第２発明の効果】このようにすれば、未焼成シートは
トンネル型焼成炉内を耐熱材料製の搬送ベルトに載せら
れて搬送されるが、その搬送ベルトは、従来連続炉にお
いて未焼成シートを載せるために用いられていた板状の
治具に比較して薄いことから熱容量が小さいため、搬送
ベルトの温度上昇が搬送方向における炉内温度変化に容
易に追随する。すなわち、搬送ベルトは搬送方向におい
て一定の張力を付与された状態で用いられることから、
その張力に耐え得る厚みを有していれば十分であるた
め、比較的薄いものを用いることができるのである。そ
のため、炉体と搬送ベルトとの温度差に起因する熱衝撃
延いてはそれらの破損が抑制されることから、搬送速度
を高くして前述したような高い昇温速度（大きな温度勾
配）で未焼成シートを焼成することができる。したがっ
て、非晶質シリカ繊維から種晶が生成し得る温度域を十
分に短時間で通過させてその種晶の成長延いては非晶質
シリカ繊維の結晶化を抑制できるため、その結晶化に起
因してセラミック・シートの柔軟性や可撓性が失われる
ことが好適に抑制されて可撓性の高いセラミック・シー
トを得ることができる。

【００１１】

【第２発明の他の態様】ここで、好適には、前記の搬送
ベルトはセラミック繊維を素材とするものである。この
ようにすれば、セラミック繊維を素材とする搬送ベルト
は未焼成シートの焼成温度においてもそれと反応し難い
ため、金属製搬送ベルトが用いられる場合に比較して一
層高品質のセラミック・シートを製造することができ
る。

【００１２】一層好適には、搬送ベルトは、非晶質セラ
ミック繊維を含むセラミック製布から成るものである。
このようにすれば、非晶質セラミック繊維は結晶質セラ
ミック繊維に比較して可撓性に富むことから、搬送ベル
トの耐久性が高められる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて詳細に説明する。

【００１４】図１のセラミック・シート１０は、100(μ
m)程度の比較的薄い厚みを有するとともに、数 (μm)φ
程度の無機繊維が無機結合剤によって結合されることに
より、可撓性と、例えば 60(体積％) 以上の気孔率およ
び0.15(g/cm³) 以下の嵩密度とを有し、量産性や均質性
を高めるために連続焼成および巻取りが可能な長手状と
されている。このセラミック・シート１０は、無機繊維
の相互の近接点付近が無機結合剤によって結合されるた
め、焼成後においても全体として可撓性を備えていると
考えられている。

【００１５】図２は、上記セラミック・シート１０の製
造工程を説明する図である。図２において、原料調合工
程１４では、上記セラミック・シート１０の原料となる
無機繊維および無機結合剤と、成形時の結合剤および気
孔形成剤として機能する有機繊維とが予め設定された調
合比で水中で混合され、分散液とされる。

【００１６】上記無機繊維は、例えば、Ｘ線回折により
結晶が確認できないために実質的に非晶質と認められる
非晶質シリカ繊維、またはその非晶質シリカ繊維および
多孔質のアルミナ繊維を主成分とし、必要に応じて、ア
ルミノシリケート繊維、アルミノボロシリケート繊維の
ような、非晶質シリカ繊維を補強することができる無機
質補強繊維を含む。また、上記無機結合剤は、例えば窒
化硼素の粉末、ジルコニウムの窒化物、硝酸塩、炭酸
塩、および硼化物の粉末、イットリウムの窒化物、硝酸
塩、炭酸塩、および硼化物の粉末、バナジウムの窒化
物、硝酸塩、炭酸塩、および硼化物の粉末、ランタニド
系元素の窒化物、硝酸塩、炭酸塩、および硼化物の粉末
のうちから選択された１または２以上のものである。こ
の無機結合剤は、上記無機繊維の全重量に対して例えば
3〜 50(％) 程度の割合で添加される。なお、セラミッ
ク・シート１０中には、上記無機結合剤と上記無機繊維
との反応生成物、好ましくはそれらの界面に生成した反
応生成物が含まれており、その無機結合剤の未反応部分
およびその反応生成物によって無機繊維が相互に結合さ
れている。

【００１７】また、上記有機繊維は、針葉樹、広葉樹な
どの樹木から得られる木材パルプ、みつまた、こうぞな
どの和紙用繊維、麻、綿などの植物繊維、ビニロン、ナ
イロン、アクリル、ポリエステル、ＰＶＡなどの合成繊
維であり、無機繊維と無機結合剤（例えば窒化硼素）の
全重量に対して 5〜 40(％) 程度添加される。この混合
比は、焼成後のセラミック・シート１０の空隙率と未焼
成シート１２の強度とから設定される。通常、上記有機
繊維の平均径は無機繊維のそれよりも１／２以下とされ
る。

【００１８】続く成形工程１６では、原料調合工程１４
で得られた分散液から紙を抄くためのよく知られた湿式
抄紙法またはそれに類似する方法を用いて、厚みが100
(μm)程度のシート状成形体の成形が連続的に行われ、
長手状の未焼成シート１２が得られる。例えば、帯状、
円形状、角形状の濾過網、濾過布若しくは濾過板などの
ような濾過媒体の上に分散液を流して均一の厚みを有し
たシート状に成形した後、減圧或いは挟圧などにより濾
過媒体を通して脱水させることにより上記シート状成形
体が得られるのである。次いで、乾燥工程１８では、そ
の長手状の未焼成シート１２が例えば80乃至110(℃) 程
度の温度で乾燥された後にロール状に巻回される。

【００１９】そして、焼成工程２０では、図３に示す焼
成装置２２を用いて、例えば1200〜1400(℃) 程度の温
度、好適には1250〜 1350(℃) の範囲の最高温度で10〜
60(分間) 、好適には20〜 40(分) の間未焼成シート１
２が連続的に焼成され、長手状のセラミック・シート１
０が得られる。上記焼成装置２２は、トンネル型の加熱
機すなわち焼成炉２４と、その焼成炉２４内を水平方向
に貫通し、且つ駆動装置２６によって一定の速度で図に
矢印で示す駆動方向に連続的に駆動される耐熱金属或い
は無機材料製の無端ベルト２８と、上記未焼成シート１
２が巻回された未焼成シート・ロール３０を備えたもの
である。本実施例においては、無端ベルト２８が搬送ベ
ルトに相当する。

【００２０】上記の無端ベルト２８は、例えば白金−ロ
ジウム線等の耐熱金属繊維や無機繊維を織った布から構
成されるものであり、好適には、非晶質セラミック繊維
を含むアルミナ繊維、シリカ繊維、ムライト繊維等を織
ったセラミック織布が用いられる。セラミック織布は、
例えば厚さが1(mm) 程度と薄く、柔軟性および可撓性が
優れていることから、適当な幅寸法および長さ寸法を有
する織布の長手方向の両端をセラミック繊維等から成る
糸で縫い合わせることにより無端ベルト２８を構成する
ことができる。

【００２１】上記未焼成シート・ロール３０から引き出
された長手状未焼成シート１２は、上記無端ベルト２８
上に連続的に送り込まれてそれに載せられた状態で焼成
炉２４内を通過させられ、焼成炉２４の出口から搬出さ
れたセラミック・シート１０がセラミック・シート・ロ
ール３４に連続的に巻き取られる。これにより、未焼成
シート１２は、その焼成炉２４内を通過させられる過程
で例えば図４に示される焼成温度プロファイルに従って
加熱され、可撓性を有する連続セラミック・シート１０
が生成される。

【００２２】図４のプロファイルにおいて、昇温工程で
は、例えば 50(℃／分) 程度の昇温速度を以て24〜 28
(分) 程度の短時間で、炉内温度が室温から前述した最
高温度まで上昇させられる。続く保持工程では、例えば
全工程の 40(％) 程度の期間である 24(分) 程度の時間
だけその最高温度で炉内温度が保持される。このように
加熱される過程で、未焼成シート１２中の有機成分が除
去されると共に、それに含まれる無機繊維と無機結合剤
との反応生成物がそれらの界面等に生成されてその無機
繊維が相互に結合され、セラミック・シート１０が得ら
れるのである。そして、冷却工程においては、その最高
温度から室温まで 8〜 12(分) 程度の短時間で炉内温度
が下降させられる。

【００２３】このとき、本実施例においては、昇温速度
が 50(℃／分) 程度と高い値に設定されていることか
ら、昇温過程において未焼成シート１２に含まれる非晶
質シリカ繊維からの種晶の生成が抑制され、且つ生成し
た種晶も成長し難い。そのため、その非晶質シリカ繊維
が焼成過程で結晶化する割合を極めて少なくできて、そ
の大部分を非晶質に維持できることから、セラミック・
シート１０の可撓性や機械的強度が低下し或いは失われ
ることが好適に抑制される。したがって、巻き取りが可
能で取扱いが容易な連続セラミック・シート１０を得る
ことができる。すなわち、昇温速度を例えば 20(℃／
分) 程度未満の低い値に設定すると、微細であることか
ら相転移し易い非晶質シリカはクリストバライトに転移
して結晶化し、無機結合剤の結晶化抑制機能は殆ど作用
しない。結晶化したシリカ繊維は可撓性を殆ど有してい
ないことから、巻き取りが困難になると共に機械的強度
も著しく低下する。これに対して、上記のように昇温速
度が高い場合には、種晶の生成し得る温度域を速やかに
通過するため、結晶化を抑制できて可撓性が失われない
のである。

【００２４】また、焼成炉２４は図３に示される搬送方
向において順に設けられた３つの部分、全行程の 43
(％) 程度の昇温ゾーン３６、 40(％) 程度の保持ゾー
ン３８、および 17(％) 程度の冷却ゾーン４０に区分さ
れており、上記の各工程は無端ベルト２８で搬送される
未焼成シート１２が、これら３ゾーン３６、３８、４０
内を連続的に移動させられる期間に対応する。すなわ
ち、昇温ゾーン３６では、搬送方向において炉内温度が
室温から最高保持温度まで連続的に高くなるようにヒー
タ出力が設定されており、保持ゾーン３８はその全体が
その最高温度に設定されており、更に、冷却ゾーン４０
では出口に向かって最高温度から室温まで炉内温度が連
続的に低くなるようにヒータ出力或いは冷却機が設定さ
れている。そのため、未焼成シート１２が焼成炉２４内
を一定速度で搬送されると前記図４に示されるプロファ
イルで焼成されるのである。本実施例においては、前述
のように未焼成シート１２が耐熱材料製の無端ベルト２
８で搬送されることから、その熱容量が小さいため、上
記のような昇降温の急激な温度プロファイルで焼成処理
を行っても、無端ベルト２８は炉内温度に略一致する温
度に維持される。炉体や無端ベルト２８が損傷すること
はない。

【００２５】また、本実施例においては、セラミック・
シート１０が連続式の焼成装置２２を用いて焼成され、
且つ、未焼成シート１２を搬送する搬送体として薄く熱
容量の小さいセラミック織布から成る無端ベルト２８が
用いられる。したがって、未焼成シート１２の搬送速度
を高くするだけで昇温速度を高くできるため、容易に非
晶質シリカ繊維の結晶化を十分に抑制し得る高い昇温速
度で焼成できる。因みに、回分炉では昇降温時に炉壁の
温度変化を伴うことからその熱容量が昇温速度を律速す
る。そのため、例えば300(mm□) 程度の以上の実用的な
大きさのセラミック・シートが焼成可能な焼成炉では、
比較的小型の実験炉でも 30(℃／分) 程度以下の昇温速
度が限界であり、前述したような急昇温は困難である。

【００２６】また、本実施例においては、無端ベルト２
８はその長手方向の両端を縫い合わされることにより構
成されて中間部に継ぎ目（隙間や段差）が存在しないた
め、その継ぎ目に起因してセラミック・シート１０に段
差や亀裂が発生することもない。因みに、板状の治具に
未焼成シート１２を載せて焼成する従来のＲＨＫ等の連
続炉では、長い連続シートを焼成する場合にはその板状
治具を搬送方向に継ぎ足して順次送る必要がある。この
ように継ぎ足される治具は相互の間に隙間やずれが生じ
ることを避けるのが困難であるため、セラミック・シー
ト１０の歩留りが著しく低くなる問題があった。

【００２７】ここで、本発明者等の実験した具体例を更
に説明する。無機繊維として非晶質シリカ繊維を53.0
(g) 、アルミナ繊維を13.3(g) 、無機結合剤として窒化
硼素を2.0(g)、有機結合剤としてパルプを29.5(g) を、
1250(g) のイオン交換水に分散するという割合で分散液
を作成し、その分散液から湿式抄紙法を用いて、幅が10
0(mm) 、長さが10(m) 、厚さが 60(μm)となるように未
焼成シート１２を成形し、100(℃) で乾燥した。これ
を、全行程の 40(％) が最高温度域とされ、無端ベルト
２８がセラミック織布（例えば３Ｍ製 Nextal AF62）か
ら成り、昇温速度が50(℃／分) である前述の図３の焼
成装置２２で 1300(℃) にて焼成し、60φの円筒状ロー
ル３４に巻き取ったところ、亀裂および切断の全くない
セラミック・シート１０が得られた。

【００２８】なお、上記セラミック織布は、例えばγ−
アルミナが62(wt%) 、非晶質シリカ繊維が24(wt%) 、お
よびボリアが14(wt%) から成る結晶構造が「 9Al₂O₃:2B
₂O₃+ 非晶質SiO₂」である直径10〜 12(μm)程度のセラ
ミック繊維を縦糸および横糸として、例えば二重織で10
00(g/m²)程度の目付となるように織ったものである。こ
のセラミック繊維は、引張強度が 1720(MN/m³)程度、引
張弾性係数が 152000(MN/m³)程度の高い機械的特性と、
短期的には 1400(℃) 以上の温度にも耐えるだけの高い
熱的特性とを有している。そのため、このようなセラミ
ック繊維を素材とする無端ベルト２８が用いられること
により、無端ベルト２８が未焼成シート１２の焼成温度
においてもそれと反応し難いため、金属製ベルトが用い
られる場合に比較して一層高品質のセラミック・シート
１０を製造することができる。

【００２９】また、上記のセラミック織布は非晶質シリ
カ繊維を含むセラミック製布から成るが、非晶質シリカ
繊維は結晶質シリカ繊維に比較して可撓性に富むことか
ら、全体が結晶質セラミック繊維から成る場合に比較し
て無端ベルト２８の耐久性が高められる利点がある。

【００３０】また、他の実験例として図５に示すような
ＲＨＫのセラミック製搬送ローラ４２上で前記の無端ベ
ルト２８と同材質の搬送ベルト４４を搬送するように焼
成装置を構成し、その搬送ベルト４４上に上記の未焼成
シート１２を載せて焼成炉内を搬送した。焼成温度プロ
ファイルは上記の実験と同様である。搬送ベルト４４の
幅方向の両端部には、例えばアルミナ、ジルコニア、炭
化珪素、窒化珪素等の耐火物から成る重し治具４６が載
せられている。このようにしても、セラミック・ローラ
４２および搬送ベルト４４を損傷することなく亀裂およ
び切断の全くないセラミック・シート１０が得られた。

【００３１】上記の重し治具４６の構成材料は、例えば
1200〜 1400(℃) 程度の温度に耐え且つ搬送ベルト４４
との化学反応が生じ難いものから選択されている。ま
た、重し治具４６は、搬送方向に垂直な断面が比較的小
さな面積の角柱状を成すものであり、長さが10(cm)程度
と比較的短いものが図に矢印で示す搬送方向に沿って僅
かな間隔を以て縦に並ぶように載せられている。長さを
短くしているのは個々の重し治具４６内の温度勾配を十
分に小さくして内部に発生する熱応力を小さい値に留め
るためである。また、小断面積の角柱状のものを用いて
いるのは、未焼成シート１２を載せ得る有効幅寸法を可
及的に大きく残すためである。このような重し治具４６
が載せられることにより、搬送ローラ４２と搬送ベルト
４４との摩擦力がそれらの滑りが生じない程度に十分に
大きくなって、その搬送ベルト４４が弛むこと無く一定
速度で搬送方向に送られる。重し治具４６は搬送ローラ
４２に直接接触させられておらず搬送ベルト４４が断熱
材の役割を果たすことから、焼成用棚板をローラ４２に
搬送する場合と異なり、それら重し治具４６および搬送
ローラ４２が熱衝撃で破損することはない。なお、重し
治具４６の搭載および除去は、焼成炉の入口および出口
で手作業或いは自動機にて行われる。

【００３２】また、比較例として、上記の未焼成シート
１２を、前記の焼成装置２２を用いて昇温速度が 15(℃
／分) 程度である他は同様な条件で焼成した。しかし、
未焼成シート１２中の非晶質シリカ繊維が結晶化して亀
裂や切断が発生し、セラミック・シート１０の長尺体を
得ることができなかった。すなわち、 15(℃／分) 程度
の昇温速度では非晶質シリカ繊維の結晶化を抑制できな
いため、可撓性の高いセラミック・シート１０が得られ
ない。

【００３３】また、別の比較例として、前記の図５に示
すＲＨＫの搬送ローラ４２でアルミナ製棚板を搬送する
ように焼成装置を構成し、その棚板上に上記の未焼成シ
ート１２を載せて焼成炉内を搬送して、 50(℃／分) の
昇温速度で焼成した。ローラ４２、棚板共に熱衝撃によ
って損傷し、セラミック・シート１０を得ることはでき
なかった。すなわち、棚板を用いた搬送方法では、この
ような急昇温は困難である。

【００３４】また、前記の図３に示す焼成装置２２にお
いて、無端ベルト２８にＳＣブランケット１６００Ｍ
（新日化サーマルセラミックス株式会社製耐火性セラ
ミック織布）を用い、その他は第１の実験例と同様な条
件で未焼成シート１２を 50(℃／分) の昇温速度で焼成
した。このようにしても60φの円筒に巻き取り可能な可
撓性の高いセラミック・シート１０を得ることができ
た。なお、上記のセラミック織布は、主として結晶質セ
ラミック繊維から成るものであるが、このような織布を
用いても非晶質セラミック繊維を含むセラミック織布を
用いた場合と同様に焼成が可能である。但し、前述した
ような非晶質セラミック繊維を含む織布の方がこのよう
な主として結晶質セラミック繊維から成る織布に比較し
て可撓性に富むため、耐久性に優れる利点がある。

【００３５】また、前記の図３に示す焼成装置２２を用
いて、昇温速度を 70(℃／分) とする他は第１の実験例
と同様な条件で未焼成シート１２を焼成した。この昇温
速度でも無端ベルト２８および炉体に何ら損傷を与える
ことなく、可撓性の高いセラミック・シート１０を得る
ことができた。

【００３６】なお、第１の実験例の未焼成シート１２に
ついて、昇温速度の上限値を確かめるために100(℃／
分) から800(℃／分) までの昇温速度範囲について焼成
実験を実施した。結果を下記の表１に示す。昇温速度40
0(℃／分) 以下では亀裂および切断の全くないセラミッ
ク・シート１０を得ることができたが、500(℃／分) を
越える昇温速度ではセラミック・シート１０が破損し
た。著しく急激に温度上昇させると、未焼成シート１２
中の有機成分が燃え抜ける際の焼成収縮が急激に生じる
ため、有機成分が燃え抜けた部分と残存する部分との間
に歪みが生じ、セラミック・シート１０が破損するもの
と考えられる。したがって、昇温速度は500(℃／分) 未
満に設定する必要がある。［表１］昇温速度 (℃／分) 焼成体の破損の有無 100 無 400 無 500 有 600 有800 有

【００３７】また、反対に昇温速度の下限値を確かめる
ために 10(℃／分) から 45(℃／分) の昇温速度範囲で
同様に焼成実験を実施し、巻き取り径を変更して可撓性
を確かめた。結果を下記の表２に示す。表において、
「×」はロール３４に巻きつけたときにセラミック・シ
ート１０が完全に破損したことを、「△」は部分的に破
損したことを、「○」は破損しなかったことをそれぞれ
表す。昇温速度 20(℃／分) 以上とすれば10φ程度の小
径にも巻き取り可能であるが、それよりも昇温速度を低
くすると次第に結晶化が進んで可撓性が低下し、巻き取
り可能径が大きくなる。［表２］昇温速度巻き取り可能径(mm)(℃／分) 10 60 150 300 10 × × × △ 15 × △ △ △ 20 ○ ○ ○ ○ 25 ○ ○ ○ ○40 ○ ○ ○ ○

【００３８】なお、焼成炉２４内の温度分布は、前記図
４の温度プロファイルに従って設定されているが、昇温
ゾーン２６および冷却ゾーン４０は、最高温度に保持さ
れている保持ゾーン３８との境界部分において、そこか
ら放射される熱の影響を受ける。そのため、昇温ゾーン
２６および冷却ゾーン４０の実際の温度は、その境界部
においては図４に破線で示すようになだらかに変化す
る。この温度変化がなだらかな温度範囲は、昇温ゾーン
２６側においては例えば最高保持温度からΔＴ＝100
(℃) 程度低い温度までであり、その範囲［最高保持温
度が1200〜 1400(℃)の場合には、1100〜 1300(℃) 以
上の温度範囲］では、昇温速度は設定された 50(℃／
分) 程度よりも低くなる。すなわち、前述したような昇
温速度が要求されるのは、最高保持温度よりも100(℃)
程度以下低い 1100(℃) 以下の温度範囲であり、それよ
りも高温域では極めて低い昇温速度としても、非晶質シ
リカ繊維の結晶化が進んでセラミック・シート１０の可
撓性が低下することはない。

【００３９】以上、本発明の一実施例を図面を用いて説
明したが、本発明はその他の態様においても適用され
る。

【００４０】例えば、前述の実施例の焼成装置２２にお
いては、昇温速度が 50(℃／分) 程度或いは 70(℃／
分) 程度等に設定されている場合について説明したが、
昇温速度は焼成装置２２の加熱能力や未焼成シート１２
の構成材料等に応じて適宜変更される。

【００４１】また、前述の実施例では、連続炉である焼
成炉２４等を用いて未焼成シート１２を焼成する場合に
ついて説明したが、セラミック・シート１０の長さを要
求されない場合には、回分炉を用いて焼成することもで
きる。

【００４２】また、前述の実施例においては、無端ベル
ト２８を構成する無機繊維に非晶質無機繊維として非晶
質シリカ繊維が含まれている場合について説明したが、
アルミナ・シリカ・ファイバー（Al₂O₃/SiO₂＝50/50 ）
等の他の非晶質無機繊維をこれに代えて含む無機繊維も
好適に用いられる。

【００４３】また、実施例においては、非晶質シリカ繊
維とアルミナ繊維等とを含むセラミック・シート１０を
製造する場合について説明したが、非晶質シリカ繊維の
他にＥガラス繊維（Electrical resistance Glass ）や
Ｃガラス繊維（Chemical resistance Glass ）等の非晶
質無機繊維が含まれてもよい。また、結晶質繊維は、ア
ルミナ繊維の他に炭化珪素繊維や窒化珪素繊維等を用い
ることができる。

【００４４】なお、上述したのはあくまでも本発明の一
実施例であり、本発明はその主旨を逸脱しない範囲にお
いて種々の変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のセラミック・シートを示す
斜視図である。

【図２】図１のセラミック・シートの製造工程を説明す
る工程図である。

【図３】図１の焼成工程に用いられる焼成装置の構成を
説明する図である。

【図４】図３の焼成装置の温度プロファイルの一例を示
す図である。

【図５】本発明の焼成方法に適用される他の焼成装置の
要部構成を説明する図である。

【符号の説明】

１０：セラミック・シート１２：未焼成シート２２：焼成装置２４：焼成炉２８：無端ベルト（搬送ベルト）

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 35/80 Ａ (72)発明者矢野賢司愛知県名古屋市西区則武新町三丁目１番36 号株式会社ノリタケカンパニーリミテド内Ｆターム(参考） 4G030 AA17 AA35 AA36 AA37 AA48 AA49 AA50 AA53 AA66 AA67 CA08 GA27 4K050 AA04 BA07 CA07 CF06 CF16 CG09 4K055 AA08 HA02 HA29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非晶質シリカ繊維を含む無機繊維と、無
機結合剤と、有機結合剤とを含む未焼成シートを焼成す
ることによりその無機繊維が結合された可撓性を有する
セラミック・シートを生成するための焼成方法であっ
て、 1100(℃) 以下の温度域において 20(℃／分) 以上の速
度で昇温することを特徴とするセラミック・シートの焼
成方法。
【請求項２】非晶質シリカ繊維を含む無機繊維と、無
機結合剤と、有機結合剤とを含む未焼成シートを焼成す
ることによりその無機繊維が結合された可撓性を有する
セラミック・シートを生成するための焼成装置であっ
て、トンネル型焼成炉と、そのトンネル型焼成炉を通して前記未焼成シートを搬送
するための耐熱材料製の搬送ベルトとを、含むことを特
徴とするセラミック・シートの焼成装置。
【請求項３】前記搬送ベルトは、非晶質セラミック繊
維を含むセラミック製布から成るものである請求項２の
セラミックシートの焼成装置。