JP3470126B2 - 陶土シートおよびセラミック板の製造方法 - Google Patents

陶土シートおよびセラミック板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセラミック板の素地など
に使用される陶土シートおよびセラミック板の製造方法
ならびに陶土シートの製造装置に関する。セラミック板
は、建材、電気絶縁板、フィルターなどの各種の用途に
利用される。
【0002】
【従来の技術】セラミック板は、一般的には抄紙法、す
なわち、パルプなどの繊維材料と粘土やアルミナなどの
セラミック材料とを、抄紙機で連続的に陶土紙に抄紙
し、これを焼成して製造する。抄紙法は、陶土紙を大量
生産するのに適した経済的な製造方法であるが、抄紙し
たままの状態では、空隙が多く空隙率換算で0.5を超
す陶土紙は、セラミック板に焼成すると、反りが出たり
変型しやすい欠点がある。この欠点を防止するために
は、スタンピングプレスなどを用い、陶土紙を単層また
は積層してプレスし、陶土シートの密度を大きくする方
法が採用されている。本発明者は、さきに、抄紙法によ
って薄い長尺の陶土紙を巻き取り、巻き取った複数の陶
土紙を引き出して重ね合わせ、プレスロールで連続的に
押圧しながら陶土シートを製造する方法を提案した(特
願平4−263680号明細書に記載)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】陶土紙を積層して品質
の優れた陶土シートを製造するのに重要な事柄は、陶土
紙を押圧し高密度化するとともに、陶土紙を相互に十分
に接着させ、陶土シートを焼成した後のセラミック板に
層間剥離を防止することである。前記のプレスロールを
用いる方法では、高い線圧を付与するとともに、プレス
ロールを加熱して陶土紙中の結合剤が作用する温度に到
達させ、高密度化、層間結合の強化および生産性の向上
を図ることができる。しかし、最近、さらなる生産性と
品質の向上とが要求されるようになり、前記の方法では
対応が困難になってきた。本発明者は、プレスロールを
用いた抄紙法において、生産性と品質の向上とを目的
に、問題点を解明し研究を進めた結果、本発明の陶土シ
ートおよびセラミック板の製造方法ならびに製造装置を
完成した。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者は、まず、従来
技術の問題点の解明を行った結果、積層した陶土紙の温
度分布に問題のあることがわかった。陶土シート製造の
生産性を向上する場合、プレスロールの加熱温度をあげ
て陶土紙の走行速度を速くすることができる。しかし、
陶土紙とプレスロールの接触時間が短いので、陶土紙中
に添加した結合剤が、陶土紙を相互に熱圧着させるのに
必要な温度に到達し難くなり、とくに中間に積層された
陶土紙の温度が上がり難く、焼成後のセラミック板の剥
離原因になるのである。陶土紙の温度を上げようとし
て、加熱プレスロールの温度を上げ過ぎると、表面層の
陶土シート中の結合剤が劣化し、かえって好ましくない
結果になる。
【0005】そこで前記の目的を達成するために、本発
明は、繊維質材料、セラミック材料及び50℃以上で可
塑性を有する結合材で構成された複数枚の長尺陶土紙
を、それぞれ連続的に少なくとも50℃に予備加熱した
後、重ね合わせてプレスロールを通して熱圧着し、積層
一体化して陶土シートにすることを特徴とする、陶土シ
ートの製造方法を提供する。本発明の陶土シートの製造
方法においては、繊維質材料、セラミック材料及び50
℃以上で可塑性を有する結合材で構成された原料を抄紙
装置で連続的に抄造して得た長尺陶土紙が好ましく用い
られる。プレスロールの表面は、300℃を超えない温
度で加熱することが好ましい。製造した陶土シートをさ
らに800〜1800℃で焼成することによって、層間
剥離しない高密度の品質のよいセラミック板を製造する
ことができる。
【0006】さらに、本発明は、長尺陶土紙の巻取ロー
ルから陶土紙を連続的に引出すための巻取ロール駆動装
置を有する複数の陶土紙引出手段と、引出した複数の陶
土紙を、相互の間隔を保ちながら連続的に加熱する予備
加熱手段と、加熱した複数の陶土紙を連続的に重ね合わ
せ、はさみ込んで熱圧着するプレスロールとからなるこ
とを特徴とする、陶土シートの製造装置を提供する。
【0007】
【実施態様例と作用】本発明の実施態様例をあげなが
ら、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の
陶土シートの製造方法の実施態様例を示す模式図であ
る。まず、陶土シートの原料となる繊維質材料として
は、天然パルプ、合成繊維ステープル、グラスウールな
どの有機繊維および無機繊維があげられる。セラミック
材料としては、アルミナ、けい石、長石、ジルコニア、
カオリンや粘土などが用いられる。これらの原料に水と
結合剤を添加し、パルパーなどで撹拌混合して混合スラ
リーにする。結合剤としては、通常、SBR、NBRな
どの合成ゴム、アクリル樹脂、エチレン−酢酸ビニル共
重合体などの熱可塑性高分子を使用するが、アルミナゾ
ルやシリカゾルなどの無機結合剤を用いることもでき
る。調合した混合スラリーは、たとえば、長網式や丸網
式などの抄紙機を用いて、陶土紙に抄紙し長尺陶土紙と
して、一旦、巻芯に巻き取り巻取ロールにする。抄紙法
以外では、押出機やドクターナイフを利用する方法など
を利用することができるが、製造した陶土紙の強度や厚
さの点を考えると抄紙法が好ましい。
【0008】巻取った巻取ロール1は、複数をまとめて
陶土紙2を同時に引出し、重ね合わせる。具体的な引出
手段としては、たとえば、引出した各陶土紙2を重ねら
れるように、巻取ロール1の巻軸を平行にし間隔をおい
て、架台3に取付けた把持装置4にセットする。陶土紙
2は引張強度が弱いので、無理に引張って引き出すと、
切断したり厚さが薄くなるおそれがある。従って、把持
装置4には駆動装置5を結合し、巻取ロール1を引出し
方向に回転駆動しながら、陶土紙2にかかる引張力を最
少限に、かつ均一化するようにして引出すことが好まし
い。各陶土紙2にかかる引張力を均一化することによっ
て、陶土シートや陶土シート焼成後のセラミック板に発
生しやすい反りを防止できる。駆動装置5は、各把持装
置4ごとに個別制御しても一括制御してもよいが、各陶
土紙2にかかる引張力は必ずしも同じでないので、個別
制御できるほうが好ましい。
【0009】引出した陶土紙2は、それぞれ連続的に予
備加熱した後、重ね合わせてプレスロール8に導く。陶
土紙2をしかるべき加熱手段、たとえば加熱炉6を用い
て予熱することは、中間層の陶土紙の温度不足を防止
し、焼成したセラミック板の層間剥離を防止する作用が
ある。陶土紙2の予熱温度は、添加する結合剤の特性に
もよるが一般的には、積層加圧時に50〜250℃に維
持することが望ましい。温度が低すぎると結合剤の可塑
性が不充分であり、高すぎると劣化することがあるので
注意が必要である。加熱手段の形式や熱源に格別の制限
はない。赤外線加熱炉、強制対流加熱炉などを状況に応
じて選択することができる。複数の陶土紙を単一の加熱
炉で加熱する場合には、とくに各陶土紙が均一に加熱さ
れるように設計しておく。加熱炉内の搬送には、たとえ
ばローラやメッシュベルトを使用することができる。加
熱炉の入口と出口とには通常、ガイドロール7を設け、
陶土紙2の走行を安定化する。
【0010】予熱した陶土紙2は、重ね合わせてプレス
ロール8を通して熱圧着し、複数枚の長尺陶土紙を積層
一体化して陶土シート9にする。プレスロール8の主た
る機能は、積層した陶土紙を相互に圧着一体化し、高密
度化して、所定の厚さの陶土シート9を製造することで
ある。プレスロール8の線圧は、通常、100〜100
0kg/cmにする。プレスロール8は、加熱または無
加熱のいずれであってもよいが、表面温度が高すぎる
と、結合剤の作用を劣化させることがあるので、注意を
要する。通常、300℃以下、50〜200℃に維持す
ることが望ましい。プレスロール8を加熱する熱源は、
電気、スチームなどを使用できる。
【0011】加圧する陶土紙には、アルミナなどの硬質
のセラミック材料が含まれているので、プレスロール
は、ショワ硬度が少なくとも30(JIS−B7727
に準拠)の耐磨耗性の表面であることが望ましい。具体
的には、セラミックやタングステン溶射、ハードクロム
めっきなどを施す。上記のようにして製造した陶土シー
トは、たとえば、ローラハースキルンなどを用い、80
0〜1800℃、好ましくは1000〜1300℃で焼
成することにより、優れた品質のセラミック板を製造で
きる。
【0012】
【実施例】実施例をあげて本発明を具体的に説明する。
まず、丸網式抄紙機を用い固形分として、パルプなどの
繊維材料を約10重量%、けい石粉末などのセラミック
原料を約90重量%含み、これらの固形分100重量部
に対して約5重量部のSBRを結合剤として添加した、
厚さが約2mm、幅が約100cmの陶土紙を抄紙しロ
ールに巻いた。このロール7本からそれぞれ陶土紙を引
取り、通過長さが約5mの空気強制循環加熱炉を通して
予熱した後重ね合わせ、加熱したプレスロールを通して
線圧400kg/cmで熱圧着し、厚さ10mmにした
後、長さ1mごとに切断して陶土シートを製造した。
【0013】本実施例では、好ましい陶土シートを製造
するために、積層時の陶土紙の温度、予熱炉温度、プレ
スロールの加熱温度および陶土紙の走行速度の関係を実
験で求めた。まず、一般的に、プレスロールにおける積
層加圧時の陶土紙の温度が50℃未満であると、積層陶
土紙間の一体化が難しく、200℃を超えると、通常の
結合剤は劣化し易くなって、焼成後の陶板が層間剥離し
易くなることがわかった。次に、陶土紙の走行速度を1
0m/minとし、プレスロール表面の設定温度を15
0℃にすると、陶土紙の温度を130℃に保持するのに
必要な予熱炉内の温度は230℃であった。予熱炉の設
定温度をプレスロールの加熱温度150℃よりも高く設
定しておくと、中間部に積層された陶土紙の温度は、少
なくとも90℃まで上昇していて好結果が得られた。前
記の温度条件で、陶土紙の走行速度を5m/minにし
たところ、中間部に積層された陶土紙の温度は140
℃、外層部の温度は150℃となり、内外層の温度が大
きく均一化された。この処理速度では、予熱炉を180
℃、プレスロールの加熱温度120℃に設定しても、良
好な陶土シートを製造することができた。
【0014】
【発明の効果】本発明の利用すると、積層された陶土紙
の温度が中間層まで均一化され、かつ、プレスロールの
加熱温度を低く設定することができるので、陶土紙中に
添加した結合剤が有効に作用し、層間剥離を生じない優
れた品質のセラミック板を製造できる。また、積層した
陶土紙をプレスロールで高速熱圧着できるので、生産性
の向上に極めて有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の陶土シートの製造方法の実施態様例
を示す模式図。
【符号の説明】
1:巻取ロール 2:陶土紙 3:架台 4:把持装置 5:駆動装置 6:加熱炉 7:
ガイドロール 8:プレスロール 9:陶土シート
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B28B 1/00 - 23/22

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】繊維質材料、セラミック材料及び50℃以
    上で可塑性を有する結合材で構成された複数枚の長尺陶
    土紙を、それぞれ連続的に少なくとも50℃に予備加熱
    した後、重ね合わせてプレスロールを通して熱圧着し、
    積層一体化して陶土シートにすることを特徴とする、陶
    土シートの製造方法。
  2. 【請求項2】繊維質材料、セラミック材料及び50℃以
    上で可塑性を有する結合材で構成された原料を抄紙装置
    で連続的に抄造して得た複数枚の長尺陶土紙を、陶土シ
    ートにすることを特徴とする、請求項1に記載の陶土シ
    ートの製造方法。
  3. 【請求項3】プレスロールの表面を、300℃を超えな
    い温度で加熱することを特徴とする、請求項1または2
    に記載の陶土シートの製造方法。
  4. 【請求項4】請求項1、2または3に記載の陶土シート
    の製造方法を用いて製造した陶土シートを、800〜1
    800℃で焼成することを特徴とする、セラミック板の
    製造方法。
  5. 【請求項5】長尺陶土紙の巻取ロールから陶土紙を連続
    的に引出すための巻取ロール駆動装置を有する複数の陶
    土紙引出手段と、 引出した複数の陶土紙を、相互の間隔を保ちながら連続
    的に加熱する予備加熱手段と、 加熱した複数の陶土紙を連続的に重ね合わせ、はさみ込
    んで熱圧着するプレスロールとからなることを特徴とす
    る、陶土シートの製造装置。
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