JP2010216756A - Method of burning test of ceramics molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、セラミックス製品の製造の焼成工程において、セラミックス成形体に経過させるための理想的なヒートカーブの探索に用いる、セラミックス成形体の焼成試験の方法に関する。 The present invention relates to a method for a firing test of a ceramic molded body, which is used for searching for an ideal heat curve for passing through a ceramic molded body in a firing step of manufacturing a ceramic product.
セラミックスは、金属、プラスチックなどにはないユニークな特性がある。例えば、セラミックスは、自在な形状に成形できる優れた成形性と、その内部に無数の細孔が網目状に存在する多孔性とを備えられるため、ミクロンオーダーの薄さの隔壁から構成されるハニカム構造体として排ガス浄化触媒用担体や排ガスフィルター等に使用されている。 Ceramics have unique properties not found in metals and plastics. For example, ceramics are provided with excellent formability that can be formed into any shape and porosity with countless fine pores in a network, so that the honeycomb is composed of micron-order thin partition walls. As a structure, it is used for an exhaust gas purification catalyst carrier, an exhaust gas filter, and the like.
セラミックス製品を製造するには、セラミックス原料や有機バインダなどを混練して坏土を調製し、この坏土から押出成形や射出成形などによって所望の形状を有するセラミックス成形体が作られ、次いでセラミックス成形体が高温で焼成される、という一連の工程を経過する。これら工程のうち、本明細書が焦点をあてる、セラミックス成形体を焼成する工程、いわゆる焼成工程は、炉内が高温にされている窯炉を用いる。窯炉については、例えば非特許文献1に詳しく紹介されている。
In order to manufacture ceramic products, ceramic raw materials and organic binders are kneaded to prepare a clay, and a ceramic molded body having a desired shape is made from this clay by extrusion molding or injection molding. A series of steps in which the body is fired at a high temperature passes. Among these steps, the step in which the present specification focuses, the step of firing the ceramic molded body, the so-called firing step, uses a kiln having a high temperature inside the furnace. The kiln is introduced in detail in Non-Patent
焼成工程では、温度変化により反応・焼結及び膨張・収縮をするセラミックスの特性に対処するため、セラミックス成形体に理想的なヒートカーブ(温度カーブ)を経過させることが望まれる。ヒートカーブには、最高温度・最低温度、昇温・降温など温度の起伏に加え、昇温速度・降温速度、特定温度にてこれを維持する時間の長さなど、セラミックス成形体の焼成に影響を及ぼす多数の要因が内在している。 In the firing step, it is desirable to cause an ideal heat curve (temperature curve) to pass through the ceramic molded body in order to cope with the characteristics of ceramics that react, sinter, and expand / contract due to temperature changes. The heat curve affects the firing of ceramic compacts such as maximum temperature / minimum temperature, temperature fluctuation such as temperature increase / decrease, temperature increase / decrease rate, and length of time to maintain it at a specific temperature. There are a number of factors that affect
理想的なヒートカーブは、セラミックス成形体の形状、及び材料となる坏土の組成に応じてそれぞれ異なる。そのため、セラミックス成形体の形状、及び材料となる坏土の組成などは、セラミックス成形体の焼成の成否に影響を及ぼす。 The ideal heat curve differs depending on the shape of the ceramic molded body and the composition of the kneaded material used as the material. Therefore, the shape of the ceramic molded body and the composition of the clay used as a material influence the success or failure of firing of the ceramic molded body.
バッチ式の単独窯炉は、炉内の温度を自在に変化できるため、微妙な温度の変化があるヒートカーブにも対応できる利点がある反面で、単独窯炉に収容できる個数のセラミックス成形体しか一度に焼成できないため、大量生産には適さない。 The batch-type single kiln has the advantage of being able to adapt to heat curves that have subtle temperature changes because the temperature inside the kiln can be changed freely, but only the number of ceramic compacts that can be accommodated in a single kiln. Since it cannot be fired at once, it is not suitable for mass production.
連続式のトンネル炉では、セラミックス成形体を載置した台車などがトンネル炉内を移動することにより、セラミックス成形体を連続的に焼成できるため、セラミックス製品の製造現場で好適に採用されている。トンネル炉を用いる焼成工程において、トンネル炉内の各所の温度設定は、セラミックス成形体が入口から出口まで移動を完了すると、一連のヒートカーブ(温度カーブ)を経過できるようになされている。 The continuous tunnel furnace is suitably used at the manufacturing site of ceramic products because the ceramic molded body can be continuously fired by moving a carriage on which the ceramic molded body is placed in the tunnel furnace. In the firing process using the tunnel furnace, the temperature setting in each place in the tunnel furnace is such that a series of heat curves (temperature curves) can be passed when the ceramic molded body completes the movement from the inlet to the outlet.
トンネル炉内の温度を設定する際には、トンネル炉の出入口の開閉、加熱のための燃焼バーナーの配置、及び排気の方法など、多くの要因が考慮されている。特許文献1には、トンネル炉内を移動するセラミックス成形体が所望のヒートカーブを経過するように、燃焼バーナー、及び燃焼ガスの排気手段を所定の形態にて備えるトンネル炉が開示されている。特許文献2には、仕切板によって炉内が小部屋に分割され、各小部屋の温度変化が連動しているトンネル炉が開示されている。
When setting the temperature in the tunnel furnace, many factors are taken into consideration, such as opening / closing of the entrance / exit of the tunnel furnace, arrangement of a combustion burner for heating, and an exhaust method.
実際の製造現場では、トンネル炉内における、燃焼バーナーの点火や制御、送風制御、及び台車の移動の制御などの全てを、製造ラインが休止する短期間のうちに行わなければならない。この要望に応える技術として、特許文献3には、トンネル炉内の温度の立ち上げを自動的に行う、トンネル炉の自動昇温方法が開示されている。
In an actual manufacturing site, all of the ignition and control of the combustion burner, the air flow control, and the movement control of the carriage in the tunnel furnace must be performed within a short period of time during which the production line is stopped. As a technique that meets this demand,
トンネル炉を用いたセラミックス成形体の焼成に関し、特許文献1〜3が示すようなトンネル炉の構造や温度設定の方法に関するもの、あるいはセラミックス成形体を載置する台車、焼成温度判定方法など、これまでに多くの技術が開示されている。しかしながら、高品質の製品を製造するために、ハニカム成形体に経過させる、理想的なヒートカーブを効率よく探索する方法に関しては開示されていない。
Regarding firing of ceramic molded bodies using a tunnel furnace, those relating to tunnel furnace structure and temperature setting methods as shown in
バッチ式の単独窯炉では、1つの理想的なヒートカーブを探索するために、ほぼ無限に近いヒートカーブの候補を逐一検証しなければならず、また1回の焼成に数十時間を費やす場合もあることを考慮すると、製品の短いライフサイクルへの対応が求められる今日の生産事情には応えられない。 In batch-type single furnaces, in order to search for one ideal heat curve, nearly infinite heat curve candidates must be verified one by one, and several tens of hours are spent on one firing In view of this, it is not possible to meet today's production situation that requires the product to respond to a short life cycle.
一方、特許文献3にも述べられているように、トンネル炉では、既知のヒートカーブのためにトンネル炉内の温度を設定するだけでも、熟練した作業者の経験と勘に頼らざるえない現状がある。よって、稼動中のトンネル炉の温度設定をそのまま用い、理想的なヒートカーブを探索する方法の開発が望まれる。また、1つの施設にあるトンネル炉の数は限られ、ヒートカーブ探索専用のトンネル炉を設けられないため、製造ラインの休止期間などの短期間に理想的なヒートカーブを探索することが望まれている。
On the other hand, as described in
例えば、ミクロンオーダーの薄さの隔壁から構成されるハニカム形状のセラミックス成形体を焼成する場合、昇温速度や所定温度に維持する時間などの許容範囲は狭く、理想的なヒートカーブは、これら複数の条件の微妙なバランスの上に築かれている。よって、このハニカム形状のセラミックス成形体の焼成では、ヒートカーブが少しずれると、不良品の発生率が高まるときもしばしばある。 For example, when firing a honeycomb-shaped ceramic molded body composed of partition walls of micron order thickness, the allowable range such as the rate of temperature rise and the time for maintaining at a predetermined temperature is narrow, and the ideal heat curve is Built on a delicate balance of conditions. Therefore, in firing this honeycomb-shaped ceramic molded body, the occurrence rate of defective products often increases when the heat curve slightly shifts.
このようなケースにおいて、トンネル炉の温度の設定が既に変更できないときには、材料となる坏土に添加物を加える、あるいはセラミックス成形体の形状を変更することによって対処するときもある。しかし、このような対処は、本来望んでいる製品が製造できないことを意味するため、理想的なヒートカーブを的確に見つけ出す方法が求められていた。 In such a case, when the temperature setting of the tunnel furnace cannot be changed, it may be dealt with by adding an additive to the clay as a material or changing the shape of the ceramic molded body. However, such a measure means that a product that is originally desired cannot be manufactured, and thus a method for accurately finding an ideal heat curve has been demanded.
上記の問題に鑑みて、本発明の課題は、短時間のうちに、互いにずれているヒートカーブを経過したセラミックス成形体が多数得られる、セラミックス成形体の焼成方法を提供することにある。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for firing a ceramic molded body in which a large number of ceramic molded bodies that have passed heat curves that are shifted from each other can be obtained in a short time.
上記課題を解決するため、本発明者等は、トンネル炉を用いるセラミックス成形体の焼成試験の方法について鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明によれば、以下に示すセラミックス成形体の焼成試験の方法が提供される。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have intensively studied a method for firing a ceramic molded body using a tunnel furnace, and as a result, completed the present invention. That is, according to the present invention, a method for firing test of a ceramic molded body shown below is provided.
[1] 入口から出口に向かう複数のセラミックス成形体の移動方向に沿った各々の位置に所定の温度が保持されているトンネル炉を設け、前記トンネル炉の内部に、前記複数のセラミックス成形体を前記移動方向に沿って並べて前記入口から前記出口まで移動させ、さらに、前記セラミックス成形体の前記移動が、前記移動方向の前後に並ぶ他の前記セラミックス成形体との距離を同一に保ちながら同時に速度を変更させて行われ、前記セラミックス成形体の経過した温度の履歴であるヒートカーブが、各々の前記セラミックス成形体について互いにずれるように前記セラミックス成形体を焼成する工程を有する、セラミックス成形体の焼成試験の方法。 [1] A tunnel furnace in which a predetermined temperature is maintained at each position along the moving direction of the plurality of ceramic molded bodies from the inlet toward the outlet is provided, and the plurality of ceramic molded bodies are disposed inside the tunnel furnace. The ceramic molded body is moved along the moving direction from the inlet to the outlet, and the ceramic molded body moves at the same time while maintaining the same distance from the other ceramic molded bodies arranged before and after the moving direction. The ceramic molded body is fired by a step of firing the ceramic molded body so that a heat curve that is a history of the elapsed temperature of the ceramic molded body is shifted from each other for each ceramic molded body. Test method.
[2] 前記セラミックス成形体の前記移動は、前記セラミックス成形体を載置して移動させる運搬手段を用いる、前記[1]に記載のセラミックス成形体の焼成試験の方法。 [2] The ceramic molded body firing test method according to [1], wherein the movement of the ceramic molded body is performed by using a conveying unit that places and moves the ceramic molded body.
[3] 前記セラミック成形体の前記移動は、1つの前記運搬手段に複数の種類の前記セラミックス成形体を載置して行うことにより、前記複数の種類の前記セラミックス成形体についての前記ヒートカーブの分布を同時に得る、前記[2]に記載のセラミックス成形体の焼成試験の方法。 [3] The movement of the ceramic molded body is performed by placing a plurality of types of ceramic molded bodies on one of the transporting means, whereby the heat curve of the plurality of types of ceramic molded bodies is changed. The method for firing a ceramic molded article according to [2], wherein the distribution is obtained simultaneously.
本発明のセラミックス成形体の焼成試験の方法は、短時間のうちに、互いにずれているヒートカーブを経過したセラミックス成形体を多数得ることができる。 According to the method for firing test of a ceramic molded body of the present invention, a large number of ceramic molded bodies that have passed heat curves that are shifted from each other can be obtained in a short time.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiments, and changes, modifications, and improvements can be added without departing from the scope of the present invention.
1.本発明のハニカム成形体の焼成試験の方法の基本的な実施形態:
本発明のセラミックス成形体の焼成試験の方法(以下、「本発明の焼成試験の方法」)は、トンネル炉内に複数のセラミックス成形体を連続的に移動させて焼成する工程を有し、特に、各々のセラミックス成形体が経過するヒートカーブが互いにずれるように焼成されるものである。
1. Basic embodiment of method for firing test of honeycomb formed body of the present invention:
The method for firing test of the ceramic molded body of the present invention (hereinafter referred to as “method of firing test of the present invention”) includes a step of continuously moving and firing a plurality of ceramic molded bodies in a tunnel furnace. The heat curves in which the respective ceramic molded bodies elapse are fired so that they deviate from each other.
ここでいう「ヒートカーブ」とは、トンネル炉内の移動時にセラミックス成形体が経過した温度の履歴を意味し、温度カーブ、あるいは温度履歴とも呼ばれる。また、「ヒートカーブ分布」とは、1種類のハニカム成形体を複数個焼成したとき、各ハニカム成形体についてのヒートカーブを集合させたものをいうことにする。 The “heat curve” here means a history of the temperature at which the ceramic compact has passed during movement in the tunnel furnace, and is also called a temperature curve or a temperature history. Further, the “heat curve distribution” refers to a collection of heat curves for each honeycomb formed body when a plurality of one type of honeycomb formed body is fired.
1−1.トンネル炉:
図1の上段には、トンネル炉1の一例を模式的に表す。トンネル炉1には、入口2と出口3があり、トンネル炉1内をセラミックス成形体11が入口2から出口3まで移動する。
1-1. Tunnel furnace:
An example of the
図1の下段には、トンネル炉1内の温度分布の一例をグラフにて示す。トンネル炉1内において、入口2から出口3に向かう移動方向4に沿った各位置には、それぞれ所定の温度が保持されている。
In the lower part of FIG. 1, an example of the temperature distribution in the
本発明の焼成試験の方法において、トンネル炉1内の温度の最高値と最低値は、セラミックス成形体11が経過するヒートカーブの最高温度及び最低温度に対応する。また、トンネル炉1内における入口2から出口3への方向に沿った温度の高低の起伏は、セラミックス成形体11が経過するヒートカーブの時間軸に沿った温度の高低の起伏に対応する。図1の下段に示すようなトンネル炉1内の温度分布のときには、低温−高温−低温、という順に起伏するヒートカーブが得られる。あるいは、温度が、低温−高温−低温−高温−低温、という順に起伏するヒートカーブを得たい場合には、トンネル炉1内の温度分布は、入口2から出口3に向かって、低温−高温−低温−高温−低温、と定める。トンネル炉1内での最高温度と最低温度、及び温度の高低の起伏は、焼成試験の対象となるセラミックス成形体が理想とする、ヒートカーブの最高温度や最低温度、及び温度の高低の起伏に対応させておくことが好ましい。
In the firing test method of the present invention, the maximum value and the minimum value of the temperature in the
トンネル炉1については、長さや幅などの形状、及び加熱や冷却の設備など、構造及び機能についての具体的な形態に限定はない。すなわち、トンネル炉1の形態そのものは、その内部においてハニカム成形体11を移動させて、ハニカム成形体11を連続的に焼成する、トンネル炉のカテゴリーに属するものであればよい。
About the
1−2.セラミックス成形体:
本発明の焼成試験の方法では、セラミックス成形体11の形状や材質などは特に限定されず、あらゆるものが対象となる。例えば、本発明の焼成試験の方法は、次に説明するように互いに僅かにずれているヒートカーブを経過したセラミックス成形体11が多く得られるため、焼成の際にひび割れや変形などが生じ易い、薄い隔壁から構成されるハニカム形状のセラミックス成形体11の焼成試験に優れている。
1-2. Ceramic compact:
In the firing test method of the present invention, the shape, material, and the like of the ceramic molded
1−3.セラミックス成形体の移動:
図1上段に示すように、本発明の焼成試験の方法では、トンネル炉1の内部に、複数のセラミック成形体11を、移動方向4に沿って並べて入口2から出口3まで移動させることにより、セラミックス成形体11を焼成する。なお、セラミックス成形体11を移動させる装置については、特に限定されない。図2には、セラミックス成形体11を移動させる形態の一例として、セラミック成形体11を載置した台車22が、移動方向4に沿って移動する様子を模式的に表す。図2に示すように、前後に隣接する台車22同士を連結させると、これに載置されたセラミックス成形体11間の距離は一定に保たれる。
1-3. Movement of ceramic compact:
As shown in the upper part of FIG. 1, in the firing test method of the present invention, by moving a plurality of ceramic molded
セラミックス成形体11の移動は、移動方向4の前後に並ぶ他のセラミック成形体11との距離を同一に保ちながら、同時に速度を変更させて行う。言い換えれば、全てのセラミックス成形体11が同時期には同じ速度にて移動し、この移動する速度の変更は、全てのセラミックス成形体11について同時になされる。例えば、複数のセラミックス成形体11が、はじめは全て5m/hrで移動し、ある時点から一斉に10m/hrで移動する、というように速度の変更がされる。このようなセラミックス成形体11の移動の様式によって、各々のセラミックス成形体11が経過するヒートカーブは、互いにずれているものになる。
The ceramic molded
セラミックス成形体11の移動には、例えば、次に説明する、連続的な移動と間欠的な移動がある。
The movement of the ceramic molded
1−3−1.連続的な移動:
連続的な移動とは、字義どおり、停止時を除き、セラミックス成形体11の位置が変化し続ける移動様式である。連続的な移動のときには、セラミックス成形体11が移動する速度は、単位時間あたりにハニカム成形体11が移動する距離とすればよい。
1-3-1. Continuous movement:
The continuous movement is a movement mode in which the position of the ceramic molded
1−3−2.間欠的な移動:
間欠的な移動とは、所定の時間間隔をおいて定められている移動時のみ、セラミックス成形体11の位置が変化する移動様式である。トンネル炉1を用いたセラミックス成形体11の焼成工程では、セラミックス成形体11を匣鉢に収め、この匣鉢をトンネル炉1内の入口2から出口3まで連ね、新たな匣鉢を所定の時間間隔をおいて順にトンネル炉1内へ押し込む手法を用いる場合がある。このような手法では、セラミックス成形体11は、所定の時間間隔にて移動方向4に沿った匣鉢の長さの分だけ前進する、間欠的な移動を行うことになる。
1-3-2. Intermittent movement:
The intermittent movement is a movement mode in which the position of the ceramic molded
間欠的な移動のときには、セラミックス成形体11が移動する速度は、時間間隔をおいて行われる1回の移動での移動距離を、その移動の前回の移動から今回の移動までの時間間隔によって除することにより算出されるものとして規定できる。例えば、セラミックス成形体11の1回目の移動に続く2回目の移動が、1回目の移動から30分後に行われ、この2回目の移動の移動距離が3mのとき、この2回目の移動についてのセラミックス成形体11が移動する速度は、6m/hr(0.1m/min)となる。
During intermittent movement, the speed at which the ceramic molded
例えば、ハニカム成形体11の移動において、1〜3回目の移動が、30分間隔にて3mのペースで行われ、4〜6回目の移動が60分間隔にて3mのペースで行われる場合、1〜3回目の移動での速度は6m/hr、4〜6回目の移動での速度は、3m/hrとなる。この場合には、ハニカム成形体11が移動する速度の変更は、3回目の移動直後、次の4回目の移動前の時間間隔のカウントが始まる時点に生じるものと規定できる。次に、ヒートカーブのずれについて詳しく説明する。
For example, in the movement of the honeycomb molded
1−4.互いにずれているヒートカーブ分布の形成:
トンネル炉1内での移動方向4に沿った温度の変化の様式ごとに、セラミックス成形体11が経過するヒートカーブのずれについて説明する。ここでは、図1下段に示す、トンネル炉1内の一部領域である、領域A、B、及びCでの移動によってセラミックス成形体11が経過するヒートカーブについて説明する。
1-4. Forming heat curve distributions that are offset from each other:
The shift of the heat curve in which the ceramic molded
1−4−1.温度が一定の領域:
図3には、図1下段に示す、トンネル炉1内の領域Aにおける温度分布を線グラフとして表す。領域Aでは、温度が一定である。さらに、図3中には、ある時点でのセラミックス成形体11a〜11cそれぞれの位置及び表面温度が、線グラフ上にプロットされている。
1-4-1. Temperature constant range:
In FIG. 3, the temperature distribution in the region A in the
1−4−1−1.低速−高速の速度の変更:
図4には、領域Aにおいて、セラミックス成形体11a〜11cが、図3中にプロットされた位置まで同一の低速にて移動後、同時に同一の高速にて移動した場合、セラミックス成形体11a〜11cが経過したヒートカーブを表す。高速にて移動する距離、すなわち図3にプロットにされた位置から領域Aの終点までの距離の長さに比例して、領域Aの移動にかかる時間は短くなる。よって、領域Aを経過するときのヒートカーブは、図3に示す時点にて領域Aの終点に近いものから遠いものの順番、すなわち、セラミックス成形体11a、11b、11cの順に短くなっていくように互いにずれる。
1-4-1-1. Low speed to high speed change:
In FIG. 4, in the region A, when the ceramic molded
1−4−1−2.低速−高速−低速の速度の変更:
なお、図示しないが、セラミックス成形体11a〜11cが図3中にプロットされた位置まで同一の低速にて移動後、同一の高速にて移動するように速度を同時に変更し、出口3に最も近いセラミックス成形体11aが領域Aの終点に至る前に先の低速で移動するように速度を同時に変更した場合、領域Aにおいて、高速での移動時間及び低速での移動時間それぞれは、セラミックス成形体11a〜11c全てについて同じである。このときには、セラミックス成形体11a〜11c全てが領域Aにて経過するヒートカーブは同じである。
1-4-1-2. Changing the speed between low speed-high speed-low speed:
Although not shown, the ceramic molded
1−4−2.断続的に昇温・降温する領域:
図5は、図1下段に示す、トンネル炉1内の領域Bにおける温度分布を線グラフにて表す。領域Bでは、断続的に温度が上昇する。線グラフ上には、領域Bを移動中のセラミックス成形体11a〜11cの位置及び表面温度がプロットされている。ここでは、断続的に昇温する領域Bを例に挙げて説明するが、断続的に降温する領域においても、同じ考え方で理解することができる。
1-4-2. Areas where temperature rises and falls intermittently:
FIG. 5 is a line graph showing the temperature distribution in the region B in the
1−4−2−1.途中で一時停止する速度の変更:
図6には、領域Bにおいて、セラミックス成形体11a〜11cが、図5中にプロットされた位置まで一定速度にて移動後、一時停止し、再び先と同じ一定の速度にて一斉に移動した場合、セラミックス成形体11a〜11cが経過したヒートカーブを表す。このようなセラミックス成形体11a〜11cが同時に一時停止する移動様式のとき、領域Bの通過に要する時間は、セラミックス成形体11a〜11c全てについて同じとなる。また、図5中にプロットされている時点において高温の位置にあったセラミックス成形体11aと、同時点において低温の位置にあったハニカム成形体11b、11cとの間でヒートカーブがずれる。
1-4-2-1. Changing the speed at which to pause:
In FIG. 6, in the region B, the ceramic molded
図6中に示すハニカム成形体11b及び11cのケースように、移動方向4において前後に並ぶセラミックス成形体11の間でも同じヒートカーブを経過するものが一部に得られるときもある。このように同じヒートカーブを経過するものが一部に得られる場合でも、本発明の焼成試験の方法の技術的範囲に属するものとする。
As in the case of the honeycomb molded
1−4−2−2.低速−高速−低速の速度の変更:
図7には、領域Bにおいて、セラミックス成形体11a〜11cが、図5中にプロットされた位置まで同一の低速にて移動後、同一の高速にて移動するように速度を同時に変更し、かつ出口3に最も近いセラミックス成形体11aが領域Bの終点に至る前に先の低速で移動するように速度を同時に変更した場合、セラミックス成形体11a〜11cが経過したヒートカーブを表す。このケースでは、セラミックス成形体11の高速での移動が、低温の箇所又は高温の箇所に限られるのか、あるいは低温及び高温双方の箇所双方にわたるのかによって、ヒートカーブが異なる。図7に示すケースにおいて、高速での移動は、セラミックス成形体11aが高温の箇所に限られ、セラミックス成形体11bが低温の箇所及び高温の箇所の双方にわたり、セラミックス11cが低温の箇所に限られている。よって、セラミックス成形体11a〜11cそれぞれが経過するヒートカーブは互いにずれる。
1-4-2-2. Changing the speed between low speed-high speed-low speed:
In FIG. 7, in the region B, the
なお、図7のケースからの変形形態として、具体的に図示しないが、例えば高速から再び低速へ速度の変更する前にセラミックス成形体11aが領域Bの終点に至った場合、セラミックス成形体11aは、セラミックス成形体11b、11cと比較し、高速にて移動する距離が短くなる分だけ低速にて移動する距離が長くなるため、ヒートカーブの経過時間が長くなる。
Although not specifically illustrated as a modified form from the case of FIG. 7, for example, when the ceramic molded
1−4−3.連続的に昇温・降温する領域:
図8には、図1下段に示す、トンネル炉1内の領域Cにおける温度分布を線グラフにて表す。領域Cでは、連続的に温度が上昇する。線グラフ上には、領域Cを移動中のセラミックス成形体11a〜11cの位置及び表面温度がプロットされている。ここでは、連続的に昇温する領域Cを例に挙げて説明するが、連続的に降温する領域においても、同じ考え方で理解することができる。
1-4-3. Area where temperature rises and falls continuously:
In FIG. 8, the temperature distribution in the region C in the
1−4−3−1.途中で一時停止する速度の変更:
図9には、図6に示す速度変更の形態と同様に、セラミックス成形体11a〜11cが、図8中にプロットされた位置まで一定速度にて移動後、一時停止し、再び先と同じ速度にて一斉に移動した場合、セラミックス成形体11a〜11cが経過したヒートカーブを表す。図9に示すヒートカーブは、基本的には、これに対比する図6に示すヒートカーブに傾きを与えたものとして考えると理解できる。
1-4-3-1. Changing the speed at which to pause:
In FIG. 9, the
ただし、図5に示す領域Bでは、低温から高温に切り替わる位置Xを境に、その前後の部分はそれぞれ温度が一定のため、図6に示すハニカム成形体11b及び11cにように同一のヒートカーブを経過しうる。対して、図8に示す領域Cでは、移動方向4に沿って温度が連続的に上昇しているため、セラミックス成形体11a〜11cが異なる位置において同時に速度の変更した時点から、前に並ぶセラミックス成形体11が経過したヒートカーブからは必然的に逸脱する。よって、図8中にプロットされた位置にて一時停止した時点において、図9に示すようにセラミックス成形体11a〜11c全てのヒートカーブは互いにずれる。
However, in the region B shown in FIG. 5, since the temperature is constant at the portions before and after the position X where the temperature is switched from the low temperature to the high temperature, the same heat curve as in the honeycomb formed
1−4−3−2.低速−高速−低速の速度の変更:
図10には、領域Cにおいて、セラミックス成形体11a〜11cが、図8中にプロットされた位置まで同一の低速にて移動後、同一の高速にて移動するように速度を同時に変更し、再び先の低速にて移動するように速度を同時に変更した場合、セラミックス成形体11a〜11cが経過したヒートカーブを表す。図10のヒートカーブは、基本的には、これに対比する図7に示すヒートカーブに傾きを与えたものとして考えると理解できる。また、領域Cでは、移動方向4に沿って温度が連続的に上昇しているため、セラミックス成形体11a〜11cが異なる位置において同時に速度の変更した時点から、前に並ぶセラミックス成形体11が経過したヒートカーブからは必然的に逸脱する。そのため、図10に示すようにセラミックス成形体11a〜11c全てのヒートカーブは互いにずれる。
1-4-3-2. Changing the speed between low speed-high speed-low speed:
In FIG. 10, in the region C, the
ここまでに述べたセラミックス成形体11が移動する速度を変更する様式は、あくまでも具体例の一部であり、実際の焼成試験の際には、状況に応じて様々な速度の変更の様式を採用できる。
The mode of changing the moving speed of the ceramic molded
以上から理解できるように、本発明の焼成試験の方法によれば、互いにずれているヒートカーブを経過したセラミックス成形体11が同時に多数得られる。よって、本発明の焼成試験の方法では、製造ラインの休止期間などなど限られた短期間のうちに、高品質の製品を得るための理想的なヒートカーブを効率よく探索できる。
As can be understood from the above, according to the firing test method of the present invention, a large number of ceramic molded
また、僅かなヒートカーブのずれがセラミックス成形体11の焼成の成否に重大な影響を及ぼすときには、セラミックス成形体11同士の移動方向4に沿った間隔を短くして、セラミックス成形体11を移動させると好ましい。これによって、前後に並ぶセラミックス成形体11の間では、これらが経過するヒートカーブのずれの幅が小さくなる。
Further, when a slight shift in the heat curve has a significant effect on the success or failure of firing of the ceramic molded
2.運搬手段にてセラミックス成形体を移動させる実施形態:
本発明の焼成試験の方法では、セラミックス成形体11を載置して移動させる運搬手段21を用いることができる。図2には、運搬手段21の一実施形態として、セラミックス成形体11を載置して移動可能な台車22を示す。
2. Embodiments in which the ceramic molded body is moved by a transportation means:
In the firing test method of the present invention, a conveying means 21 for placing and moving the ceramic molded
さらに、運搬手段22にてセラミックス成形体11を移動させる実施形態では、1つの運搬手段21に複数の種類のセラミックス成形体11を載置して移動させることが好ましい。これにより、複数の種類のセラミックス成形体11についてのヒートカーブ分布を同時に得られる。例えば図10に示すヒートカーブ分布のケースにおいて、セラミックス成形体11の形状や材質によっては、セラミックス成形体11aが経過するヒートカーブが理想的なものもあれば、セラミックス成形体11bが経過するヒートカーブが理想なものもありうるからである。
Further, in the embodiment in which the ceramic molded
3.セラミックス成形体の焼成試験の方法の形態:
3−1.セラミックス成形体:
(実施例1〜3)
焼成によってコージェライト化するように配合されたタルク、アルミナ、カオリン、及びシリカからなるセラミックス材料、水、並びに有機造孔材などを混練して坏土とし、この坏土を金属製の金型を用いて押し出し、長手方向に複数のセルが貫通しており、円柱形状の外観を備える、ハニカム形状のセラミックス成形体11(以下、「ハニカム成形体11」)を作製した。実施例1〜3のハニカム成形体11における、隔壁の厚さ、気孔率、セルの貫通方向に垂直な断面1インチ四方あたりのセル数、外径、及び全長は、表1〜3に表す。さらに、ハニカム成形体11を貫通するセルの両端のうちいずれか一方を、セラミックスを主成分とするスラリーにて目封止した。この目封止は、ハニカム成形体を一方の端面からみたとき、目封止されているセル端部と目封止されていないセル端部とが交互に配置されるようにした。なお、実施例3に用いた坏土は、実施例1及び2に用いた坏土に、500℃弱において燃焼する易燃性コークスを、さらに添加したものとした。
3. Form of method of firing test of ceramic molded body:
3-1. Ceramic compact:
(Examples 1-3)
A ceramic material composed of talc, alumina, kaolin, and silica, water, and an organic pore former compounded so as to be converted into cordierite by firing is kneaded into a clay, and this clay is made into a metal mold. A honeycomb-shaped ceramic molded body 11 (hereinafter referred to as “honeycomb molded
3−2.トンネル炉:
トンネル炉1は、入口2から出口3までの長さ、すなわち炉長が150mのものを用いた。トンネル炉1内の温度分布は、温度計測器を装備した台車22を、一定の速度1m/hrにて移動させて測定した。図11は、トンネル炉1内の温度分布を表す。
3-2. Tunnel furnace:
The
3−3.台車:
運搬手段21として、移動方向4の長さが1.25mである台車22を用いた(図2参照)。
3-3. Dolly:
As the transport means 21, a carriage 22 having a length of 1.25 m in the moving
3−4.台車の移動:
トンネル炉1内でのハニカム成形体11の移動は、上述の台車22に載置して行った。台車22は、移動方向4に沿って9台を並べ、前後に隣接する台車22同士を連結させてトンネル炉1内を移動させた。移動方向4の最前にある台車22から後側に向かって順に、1号台車22ないし9号台車22と名づける。1〜9号台車22それぞれには、実施例1〜3のハニカム成形体11(試料1〜27)を載置した。前後に隣接する台車22同士が連結させているため、1号台車22〜9号台車22に載置されたハニカム成形体11は、移動する速度の変更が同時に行われた。なお、比較を明確にするため、試料1〜27は、各台車の同じ場所に置いた。例えば、試料1は、1〜9号台車それぞれの最前部に載置することにより、1号台車22と2号台車22それぞれに載置された試料1のハニカム成形体11の間の距離は、1.25mに保たれた。
3-4. Dolly movement:
The movement of the honeycomb formed
3−5.セラミックス成形体の移動する速度の変更:
1〜9号台車22の移動は、上述の間欠的な移動の様式を採用した。概略を述べえると、1〜9号台車22の移動は、所定の時間間隔ごとに1.25mずつ前進させる工程1〜17により実施した。表4には、工程1〜19の詳細を示す。
3-5. Changing the moving speed of the ceramic compact:
The movement of the 1st to 9th carriages 22 adopts the above-mentioned intermittent movement pattern. Briefly, the movement of the No. 1-9 bogie 22 was carried out by Steps 1-17, which were advanced 1.25 m at predetermined time intervals. Table 4 shows details of
表4の用語について説明する。移動時間は、1号台車22が入口2からトンネル炉1内に入ったときを起点とする。時間間隔とは、1.25m前進後、次に1.25m前進させるまでの時間(分(min)、又は時間(hr)にて表記)である。移動速度(m/hr)は、1回の移動での移動距離1.25mを時間間隔(hr)により除して算出する。累積移動回数は、1号台車22が入口2からトンネル炉1内に入るときを1回目として、以降の所定の時間間隔にて1.25m前進する回数を積算したものである。工程毎の移動回数は、工程1〜19それぞれにおいて、1.25mごとの前進をした回数である。表4の「1号台車の位置」の欄には、工程1〜19それぞれについての開始時及び終了時における、1号台車22から入口2までの距離を記述している。
The terms in Table 4 will be described. The moving time starts when the first truck 22 enters the
工程1において、1〜9号台車22の移動は、1号台車22から順に、75分(1.25時間)の間隔にて、入口2からトンネル炉1内に入れてゆくことから始めた。まず、0時間のときに、累積移動回数1回目として、1号台車22を入口2から1.25m進めてトンネル炉1内に入れた。続いて移動時間1.25時間のとき、累積移動回数2回目として、2号台車22を、既にトンネル炉1内にある1号台車22を押し込ませながら、2号台車22の最前部がトンネル炉1の入口2より1.25mの位置に来るように置いた。3号台車22以降がトンネル炉1内に入るときも、既にトンネル炉1内にある台車22を押し込みながら同様に行った。そして、移動時間10時間のとき、累積移動回数8回目において、最後の9号台車22が入口2からトンネル炉1内に入れられた。
In
さらに、工程1では、累積移動回数25回目まで、75分(1.25時間)ごとに1.25m前進する移動を行った。なお、1〜9号台車22は連結されて同時に移動させた。工程1の最後の移動である累積移送回数25回目の移動時、移動時間が31.25時間であった。
Furthermore, in the
続く、工程2では、時間間隔70分(1.17時間)にて、1回のみの移動をした。具体的には、移動時間31.25時間から70分(1.17時間)おいて、移動時間32.42時間のとき、累積移動回数26回目の移動を行った。以降、工程3〜19まで同様にして、表4に示すスケジュールにて1〜9号台車22を移動させた。
In
工程19における累積移動回数120回目のとき、まず1号台車22が出口3からトンネル炉1外へ出て、ここに載置されたハニカム成形体11の焼成が終了した。さらに、75分(1.25時間)間隔にて、累積移動回数121回目以降、2号台車22から順に出口3からトンネル炉1外へ出た。そして、累積移動回数128回目のとき、最後の9号台車22が出口3からトンネル炉1外へ出た。
At the 120th cumulative number of movements in Step 19, the first truck 22 first exited the
1〜9号台車22に載置されたハニカム成形体11は、上述のように入口2から出口3に向かってトンネル炉1内を移動している間に焼成された。この焼成工程を経たハニカム成形体11を、ハニカム焼成体ということにする。
The honeycomb formed
表4から理解できるように、1〜9号台車22の移動する速度の変更は、工程1から工程2に移るときのように、ある工程から次の別の工程に移るときになされる。
As can be understood from Table 4, the moving speed of the No. 1 to 9 carts 22 is changed when moving from one process to the next, as when moving from
4.結果及び評価:
4−1.ヒートカーブ:
図12には、1〜9号台車22それぞれに載置したハニカム成形体11が経過した、ヒートカーブを表す。最初の移動する速度の変更時である工程1から工程2に移るとき、及び、最後の移動する速度の変更時である工程18から工程19に移るときは、いずれも1〜9号台車22全てがトンネル炉1内にあった。また最初の工程1及び最後の工程19の時間間隔は、いずれも同じ70分(1.25時間)である。これらのことから、1〜9号台車22は、トンネル炉1内での滞在時間が全て同じである。図12からも、1〜9号台車22それぞれに載置したハニカム成形体11が経過したヒートカーブの所要時間は同じであることがわかる。また、図12には、ヒートカーブの中間部分において、1〜9号台車22それぞれが経過したヒートカーブがずれていることが示されている。
4). Results and evaluation:
4-1. Heat curve:
FIG. 12 shows a heat curve in which the honeycomb formed
図13は、図12中の枠A内を拡大して表す。図13から明らかなように、1〜9号台車22それぞれに載置されたハニカム成形体11は、互いにずれているヒートカーブを経過していた。
FIG. 13 is an enlarged view of the inside of the frame A in FIG. As is clear from FIG. 13, the honeycomb formed
4−2.ハニカム焼成体の品質の評価:
実施例1〜3の試料1〜27について、1〜9号台車22それぞれに載置されていたハニカム焼成体の隔壁におけるキレの発生の有無を検査した。この検査結果は、表1〜3に示し、キレが発生しないときにはサークル(○)、キレが発生していないときにはクロス(×)にて表示する。
4-2. Evaluation of honeycomb fired body quality:
About the samples 1-27 of Examples 1-3, the presence or absence of generation | occurrence | production of the crack in the partition of the honeycomb fired body mounted in each No. 1-9 bogie 22 was inspected. The inspection results are shown in Tables 1 to 3, and are displayed with a circle (◯) when no sharpness occurs, and with a cross (×) when no sharpness occurs.
4−2−1.ハニカム成形体の形状とヒートカーブとの関係:
例えば、実施例2において、外径が150mmにて共通し、全長が異なる試料10〜12について考察すると、キレが生じた台車22とキレが生じなかった台車22との境目は、試料10では1号台車22と2号台車22との間、試料11では2号台車22と3号台車22との間、試料12では3号台車22と4号台車22との間にあった。すなわち、ハニカム成形体11の全長が異なることにより、それぞれのハニカム成形体11が理想とするヒートカーブも異なることがわかった。本焼成試験の方法は、このようなハニカム成形体11の形状の変化に起因する、ハニカム成形体11の理想的なヒートカーブのずれを的確に把握できることが判明した。
4-2-1. Relationship between shape of honeycomb molded body and heat curve:
For example, in the second embodiment, when considering the
4−2−2.ハニカム成形体の材質とヒートカーブとの関係:
実施例2の試料10〜12と、実施例3の試料19〜21とは、それぞれ形状は同じであるが、実施例3の試料19〜21のハニカム成形体11は、易燃性コークスが追加的に添加された材質からなる。実施例2の試料10〜12の群と実施例3の試料19〜21の群とを比較すると、両群の間で対比する、試料10と試料19、試料11と試料20、及び試料12と試料21それぞれの間では、キレが生じた台車22とキレが生じなかった台車22との境目がずれていた。すなわち、ハニカム成形体11の材質が異なることにより、それぞれのハニカム成形体11が理想とするヒートカーブも異なることがわかった。本焼成試験の方法は、このようなハニカム成形体11の材質の変化に起因する、ハニカム成形体11の理想的なヒートカーブのずれを的確に把握できることが判明した。
4-2-2. Relationship between material of honeycomb formed body and heat curve:
本発明は、セラミックス製品の製造の焼成工程において、セラミックス成形体に経過させるための理想的なヒートカーブの探索に用いる、セラミックス成形体の焼成試験の方法にとして利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a method for firing a ceramic molded body, which is used for searching for an ideal heat curve for passing through a ceramic molded body in a firing step of manufacturing a ceramic product.
1:トンネル炉、2:入口、3:出口、4:移動方向、11:セラミックス成形体(ハニカム成形体)、11a〜11c:セラミックス成形体、21:運搬手段、22:台車。 1: tunnel furnace, 2: inlet, 3: outlet, 4: moving direction, 11: ceramic molded body (honeycomb molded body), 11a to 11c: ceramic molded body, 21: transport means, 22: carriage.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009065883A JP2010216756A (en) | 2009-03-18 | 2009-03-18 | Method of burning test of ceramics molding |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014512320A (en) * | 2011-02-28 | 2014-05-22 | コーニング インコーポレイテッド | Method for producing a porous ceramic article with reduced shrinkage |
JP2018146522A (en) * | 2017-03-08 | 2018-09-20 | 日本碍子株式会社 | Temperature measurement method of honeycomb molding, and temperature measurement device |
-
2009
- 2009-03-18 JP JP2009065883A patent/JP2010216756A/en not_active Withdrawn
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US9464004B2 (en) | 2011-02-28 | 2016-10-11 | Corning Incorporated | Method for manufacturing ceramic honeycombs with reduced shrinkage |
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