JP3493711B2 - セラミック成形体の焼成用支持体及びセラミック成形体の焼成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ハニカム構造のセラミ
ック成形体を焼成する際に、セラミック成形体を載置す
るセラミック成形体の焼成用支持体、及びこの焼成用支
持体を使用したセラミック成形体の焼成方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、押出成形されたハニカム状の
セラミック成形体を焼成する方法として、下記及び
の方法が知られている。即ち、 図５に示す様に、セラミック成形体Ｐ１と棚板Ｐ２の
間にトチＰ３を挟んで焼成する場合に、トチＰ３とし
て、ハニカム構造のアルミナセラミック板からなり、そ
の上縁部に面取部Ｐ４を有するものを使用する方法（特
公平１−５４６３６号公報参照）。

【０００３】アルミナのトチの代わりに、主成分が耐
熱性無機繊維からなるセラミック板（ファイバーボー
ド）を用い、このファイバーボードの上にセラミック成
形体を載置して焼成する方法（特開平５−８５８３４号
公報参照）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の技術では各々一長一短があり、必ずしも全て好ましい
ものではない。つまり、前記の技術では、トチＰ３が
薄板から構成されるハニカム構造であるので、焼成を繰
り返すにしたがって、トチＰ３の熱による変形（反り）
が大きくなり、そのため、トチＰ３の繰り返し寿命が短
いという問題がある。更に、セラミック成形体Ｐ１と棚
板Ｐ２との間に、正確にトチＰ３を挟む必要があるた
め、作業が複雑化するという問題もある。

【０００５】また、前記の技術では、耐熱性無機繊維
のファイバーボードを使用するので、使用しているうち
に、ハニカム構造のセラミック成形体の重みによって、
ファイバーボードに反りや窪み等の変形が生じることが
あり、そのため、セラミック成形体の下端面が変形した
りクラックが発生するという問題がある。また、その様
な変形やクラックの発生を防止するために、ファイバー
ボードを頻繁に交換しなければならず、ファイバーボー
ドの寿命が短いという問題もある。

【０００６】本発明は、前記課題を解決するためになさ
れたものであり、焼成の作業を簡易化でき、しかも、ト
チ（焼成用支持体）の寿命が長く、焼成品に変形を生じ
にくいセラミック成形体の焼成用支持体、及びその焼成
用支持体を使用するセラミック成形体の焼成方法を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の請求項１の発明は、ハニカム状のセラミック成形体を
焼成する際に、該セラミック成形体を載置する焼成用支
持体において、前記セラミック成形体の重量を支える複
数の耐熱性セラミック柱状体の周囲に、該セラミック柱
状体の動きを規制するとともに焼成時の熱衝撃を緩和す
る耐熱性支持層を設けたことを特徴とするセラミック成
形体の焼成用支持体を要旨とする。

【０００８】請求項２の発明は、前記セラミック柱状体
の全体又は大部分が、前記支持層に設けられた貫通孔に
埋め込まれたことを特徴とする前記請求項１記載のセラ
ミック成形体の焼成用支持体を要旨とする。

【０００９】請求項３の発明は、前記支持層の下側に耐
熱性セラミック基板が配設されるとともに、前記支持層
を貫通する前記セラミック柱状体の下端が、前記耐熱性
セラミック基板の嵌合部に嵌合していることを特徴とす
る前記請求項１又は請求項２記載のセラミック成形体の
焼成用支持体を要旨とする。

【００１０】請求項４の発明は、前記セラミック柱状体
の上端が、前記支持層の上面よりも上方に突出している
ことを特徴とする前記請求項１ないし請求項３のいずれ
か記載のセラミック成形体の焼成用支持体を要旨とす
る。

【００１１】請求項５の発明は、前記請求項１ないし請
求項４のいずれか記載の焼成用支持体を使用したセラミ
ック成形体の焼成方法であって、前記焼成用支持体の上
に生素地からなるハニカム状のセラミック成形体を載置
し、この載置した状態で加熱することによって該セラミ
ック成形体を焼成することを特徴とするセラミック成形
体の焼成方法を要旨とする。

【００１２】

【作用】請求項１の発明では、セラミック成形体の重量
を支える複数の耐熱性セラミック柱状体の周囲に耐熱性
支持層を設けてあり、この支持層は焼成時の熱衝撃を緩
和するものであるので、焼成時にセラミック柱状体の熱
衝撃による折れや破損を防止できる。また、この支持層
はセラミック柱状体の動きを規制するものであるので、
仮に焼成時にセラミック柱状体が折れた場合でも、セラ
ミック柱状体の脱落を防止でき、焼成するセラミック成
形体の支持に支障を生ずることがない。更に、セラミッ
ク柱状体としては、高温強度にポイントをおいた材料及
び形状のものを使用できるので、焼成時における焼成用
支持体の変形を防止でき、よって、焼成用支持体の耐久
性を向上できる。

【００１３】請求項２の発明では、セラミック柱状体
が、支持層に設けられた貫通孔に埋め込まれているの
で、セラミック柱状体と支持層とがほぼ一体であり、よ
って、セラミック柱状体が折れた場合の保持能力が高
く、しかも、焼成用支持体の扱いが簡易化される。

【００１４】請求項３の発明では、セラミック柱状体
が、支持層の下側に設けられた耐熱性セラミック基板に
嵌め込まれているので、セラミック柱状体の位置決め及
び保持能力が高く、しかも、セラミック基板上にセラミ
ック柱状体及び支持層を載置した状態での焼成用支持体
の移動が簡易化される。

【００１５】請求項４の発明では、セラミック柱状体の
上端が、支持層の上面よりも上方に突出しているので、
載置されるセラミック成形体の底面側には隙間が形成さ
れる。そのため、焼成時に多くの空気が供給されるとと
もに、セラミック成形体の内部の温度分布が均一にな
り、しかも、セラミック成形体に含まれているバインダ
も消失し易いという焼成条件上の利点がある。また、こ
のセラミック柱状体の上端が突出していることにより、
セラミック成形体の焼成収縮等に対する自由度が大き
く、特にセラミック成形体の下面での変形やクラックの
発生を防止できる。

【００１６】請求項５の発明では、請求項１ないし請求
項４のいずれか記載の焼成用支持体の上にセラミック成
形体を載置し、この載置した状態で加熱することによっ
てセラミック成形体を焼成するので、セラミック成形体
の焼成条件が向上するだけでなく、焼成用支持体の耐久
性も向上する。つまり、従来の様に、例えば耐熱性無機
繊維板上に直接にセラミック成形体を載置して焼成する
のではないので、耐熱性無機繊維板の変形に起因するセ
ラミック成形体の変形やクラックの発生を防止でき、ま
た、焼成時にセラミック柱状体が破損してもセラミック
成形体の支持に影響を与えることがない。

【００１７】ここで、前記耐熱性セラミック柱状体とし
ては、アルミナやムライト等を主成分とするセラミック
を採用でき、その条件としては、高温（例えば１５００
℃）に耐えることができ、焼成品（例えばコージエライ
ト）と反応しないものが挙げられる。また、セラミック
柱状体の形状としては、断面が円形や多角形のものが挙
げられるが、円形の方が熱応力が均一にかかり破損が少
ないので好適である。また中空のパイプ状のものや中実
の柱状のものを採用できるが、中空の方が軽量であるの
で好適である。従って、円形の中空パイプが最も望まし
い。

【００１８】前記耐熱性支持層としては、耐熱性無機繊
維板や耐熱性発泡セラミック板等が挙げられるが、耐熱
性無機繊維板が軽量でしかも破損しにくいので好適であ
る。また、耐熱性無機繊維板や耐熱性発泡セラミック板
を一層だけ使用するよりも、薄いものを多層にして使用
する方が、破損した場合の交換が容易で寿命もそれだけ
長くなるので好適である。

【００１９】前記セラミック柱状体の配置としては、例
えば千鳥状や格子状や同心円状が挙げられるが、セラミ
ック成形体を支えることができれば、特に限定はない。
前記セラミック柱状体と支持層との関係は、セラミック
柱状体が支持層に緩やかに嵌まっていてもよいが、支持
層によってあまり動かない様に保持されていると、焼成
時にセラミック柱状体が折れた場合に脱落しにくく、し
かも焼成用支持体の扱いが容易であるので好適である。

【００２０】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１はハニカム状セラミック成形体の製造方法の説
明図である。図１に示す様に、棚板１の上には焼成用支
持体（トチ）３が配置されており、この焼成用支持体３
の上に、円柱形状の複数のハニカム状セラミック成形体
５が載置されている。このハニカム状セラミック成形体
５は、押出成形によって得られた生素地からなるもので
あり、そのセル端面が上下方向を向く様に配置されてい
る。そして、この状態で図示しない炉内で、例えば１４
００℃以上に加熱されて焼成される。

【００２１】この焼成に使用される焼成用支持体３は、
セラミック基板７の上に耐熱性繊維からなるファイバー
ボード９が配置されたものであり、このファイバーボー
ド９を貫いて多数のセラミックパイプ１１が立設されて
いる。このうち、前記セラミック基板７は、縦５００ｍ
ｍ×横５００ｍｍ×厚さ９０ｍｍの直方体状の基板であ
り、図２（ｃ）に示す様に、その表面には、セラミック
パイプ１１の下端が嵌合する（内径略１０ｍｍ×深さ１
８ｍｍの）嵌合孔１３が、所定の間隔ｄ（５０ｍｍ）を
保って千鳥状に多数形成されている。

【００２２】また、前記ファイバーボード９は、図２
（ｂ）に示す様に、縦横寸法及びセラミックパイプ１１
が貫挿される貫通孔１５の寸法が、前記セラミック基板
７と同様に形成されているものである。このファイバー
ボード９は全体の厚さが１６０ｍｍであるが、これは、
各々厚さ４０ｍｍの４枚のファイバーボード９ａ〜９ｄ
（図１参照）が積層されたものである。

【００２３】尚、このファイバーボード９は、下記の特
性を有している。 化学組成；アルミナ；５５〜９５重量％，シリカ；５〜
４５重量％ 耐熱性 ；１４００℃以上 かさ密度；１．０［ｇ／ｃｍ²］以上 常温での曲げ強度；４０［ｋｇ／ｃｍ²］以上 更に、前記セラミックパイプ１１は、図２（ａ）に示す
様に、長さ１８０ｍｍ×外形１０ｍｍ×内径５ｍｍの中
空円筒状のアルミナを主成分とする耐熱性パイプであ
り、１４００℃以上でも変形することなく、ハニカム状
セラミック成形体５を支持できる様な高温強度を有して
いる。

【００２４】本実施例では、図１に示す様に、このセラ
ミックパイプ１１がファイバーボード９の貫通孔１５に
多数嵌め込まれており、この貫通孔１５より下方に突出
したセラミックパイプ１１の下端が、セラミック基板７
の嵌合孔１３に嵌合することによって、セラミックパイ
プ１１の位置決め及び固定がなされる。そして、この様
にセラミックパイプ１１が固定されることによって、フ
ァイバーボード９もずれない様に固定されることにな
る。尚、セラミック基板７とファイバーボード９とは接
合されておらず、セラミックパイプ１１によって、セラ
ミック基板７とファイバーボード９とセラミックパイプ
１１とが一体に組み合わされている。

【００２５】また、セラミックパイプ１１の上端がファ
イバーボード９の上面より約２ｍｍ程度突出しているの
で、ハニカム状セラミック成形体５を焼成用支持体３上
に載置すると、ハニカム状セラミック成形体５の下面と
ファイバーボード９の上面との間には、わずかな隙間１
６が形成されることになる。

【００２６】尚、本実施例では、ハニカム状セラミック
成形体５の重みは、セラミックパイプ１１で支えること
になるので、ハニカム状セラミック成形体５の変形を最
小限に抑えるために、セラミックパイプ１１の高さを揃
えるとともに、一本当りにかかる荷重を均等にする。そ
して、セラミックパイプ１１一本当りにかかる荷重をハ
ニカム状セラミック成形体５が変形しない程度以下にす
るために、ハニカム状セラミック成形体５の重量及び下
部面積から、セラミックパイプ１１の間隔を決定してい
る。

【００２７】この様に、本実施例では、セラミック基板
７とファイバーボード９とセラミックパイプ１１とが一
体に組み合わされた焼成用支持体を使用しているので、
従来の様にハニカム状セラミック成形体５を正確にトチ
の上に載置する作業が軽減され、焼成の作業が簡易化で
きる。

【００２８】また、従来の様なハニカム状のトチを用い
ず、高温強度にポイントをおいた材料及び形状のセラミ
ックパイプ１１を複数立設して使用するので、焼成用支
持体３の変形が生じにくく、よって、焼成品にも変形を
生じにくいという効果がある。そして、この焼成用支持
体３自身の変形が生じにくいという理由で、焼成用支持
体３の耐久性が大きいという顕著な効果を奏する。

【００２９】更に、前記ファイバーボード９は焼成時の
熱衝撃を緩和するものであるので、焼成時にセラミック
パイプ１１の折れや破損を防止できる。その上、このフ
ァイバーボード１１の貫通孔１５は、セラミップパイプ
１１の外形とほぼ同一であるので、仮に焼成時にセラミ
ックパイプ１１が折れた場合でも、セラミックパイプ１
１の脱落を防止でき、焼成するハニカム状セラミック成
形体５の支持に支障を生ずることがない。

【００３０】また、セラミックパイプ１１はセラミック
基板７に嵌め込まれているので抜けにくく、しかもファ
イバーボード９の動きがセラミックパイプ１によって規
制されている構造であるので、焼成用支持体５を一体の
ものとして扱うことが容易である。

【００３１】更に、セラミックパイプ１１の上端がファ
イバーボード９の上面よりも上方に配置されて、載置さ
れるハニカム状セラミック成形体５の底面側には隙間１
６が形成されている。そのため、焼成時に多くの空気が
供給され、ハニカム状セラミック成形体５の内部の温度
分布が均一になるので、焼成が好適に行なわれ、しか
も、ハニカム状セラミック成形体５に含まれているバイ
ンダも消失し易いという効果もある。その上、このセラ
ミックパイプ１１の上端が突出しているので、ハニカム
状セラミック成形体５の焼成収縮等に対する自由度が大
きく、特にハニカム状セラミック成形体５の下面での変
形やクラックの発生を防止できるという利点もある。

【００３２】また、本実施例で使用するファイバーボー
ド９は、４枚のファイバーボード９ａ〜９ｄを積層した
ものであるので、各劣化したファイバーボード９ａ〜９
ｄのみを取り替えるだけでよく、ファイバーボード９の
寿命が長くなるという特長がある。

【００３３】尚、本発明は前記実施例に何等限定される
ことなく、本実施例の要旨を逸脱しない範囲内におい
て、各種の態様で実施できることは勿論である。例え
ば、図３（ａ）に示す様に、焼成用支持体２１として、
セラミック基板を使用することなく、ファイバーボード
２３にセラミックパイプ２５を貫挿させた構成としても
よい。これによって、構成を一層簡易化できるが、その
場合は、セラミックパイプ２５が容易に抜け落ちない様
に、ファイバーボード２３の貫通孔２７の内径を小さめ
に設定することが望ましい。

【００３４】また、図３（ｂ）に示す様に、セラミック
パイプ３１の上端とファイバーボード３３との上面を略
同一面に設定してもよい。これによって、ハニカム状セ
ラミック成形体の荷重を分散して、焼成時のハニカム状
セラミック成形体３４の変形を一層減じることが可能で
あり、ハニカム状セラミック成形体３４の保持力も向上
するという利点がある。

【００３５】更に、セラミックパイプ４１，４３の配置
としては、図４（ａ）に示す様な同心円状や、図４
（ｂ）に示す様に格子状の配置を採用できる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した様に、請求項１の発明で
は、耐熱性セラミック柱状体の周囲に設けてある耐熱性
支持層は、焼成時の熱衝撃を緩和するものであるので、
焼成時にセラミック柱状体の折れや破損を防止できる。
また、この支持層はセラミック柱状体の動きを規制する
ものであるので、仮に焼成時にセラミック柱状体が折れ
た場合でも、セラミック柱状体の脱落を防止でき、焼成
するセラミック成形体の支持に支障を生ずることがな
い。また、セラミック柱状体としては、高温強度にポイ
ントをおいた材料及び形状のものを使用できるので、焼
成時における焼成用支持体の変形がなく、よって、焼成
用支持体の耐久性が極めて高いという顕著な効果があ
る。

【００３７】請求項２の発明では、セラミック柱状体
が、支持層に設けられた貫通孔に埋め込まれているの
で、セラミック柱状体と支持層とがほぼ一体であり、よ
って、セラミック柱状体が折れた場合の保持能力が高
く、しかも、焼成用支持体の扱いが簡易化されるという
効果がある。

【００３８】請求項３の発明では、セラミック柱状体
が、支持層の下側に設けられた耐熱性セラミック基板に
嵌め込まれているので、セラミック柱状体の位置決め及
び保持能力が高く、しかも、セラミック基板上にセラミ
ック柱状体及び支持層を載置した状態での焼成用支持体
の移動が簡易化されるという効果がある。

【００３９】請求項４の発明では、セラミック柱状体の
上端が、支持層の上面よりも上方に突出しているので、
載置されるセラミック成形体の底面側には隙間が形成さ
れる。そのため、焼成時に多くの空気が供給されるとと
もに、セラミック成形体の内部の温度分布が均一にな
り、しかも、セラミック成形体に含まれているバインダ
も消失し易いという効果がある。このセラミック柱状体
の上端が突出しているので、セラミック成形体の焼成収
縮等に対する自由度が大きく、特にセラミック成形体の
下面での変形やクラックの発生を防止できるという利点
もある請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４の
いずれか記載の焼成用支持体の上にセラミック成形体を
載置し、この載置した状態で加熱することによってセラ
ミック成形体を焼成するので、セラミック成形体の焼成
条件が向上するだけでなく、焼成用支持体の耐久性も大
きく向上する。しかも、単に焼成用支持体の上にセラミ
ック成形体を載置するだけでよいので、その作業性も向
上するという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の焼成方法を示す説明図
である。

【図２】 焼成用支持体を示し、（ａ）はそのセラミッ
クパイプの拡大した平面図、（ｃ）はそのファイバーボ
ードの平面図、（ｃ）はそのセラミック基板を示す平面
図である。

【図３】 他の実施例の焼成用支持体を示す説明図であ
る。

【図４】 セラミックパイプの配置例を示す説明図であ
る。

【図５】 従来技術を示す説明図である。

【符号の説明】

３，２１…焼成用支持体（トチ） ５，３４…ハニカム
状セラミック成形体 ７…セラミック基板 ９，２３，３３…フ
ァイバーボード １１，２５，３１，４１，４３…セラミックパイプ

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハニカム状のセラミック成形体を焼成す
   る際に、該セラミック成形体を載置する焼成用支持体に
   おいて、 前記セラミック成形体の重量を支える複数の耐熱性セラ
   ミック柱状体の周囲に、該セラミック柱状体の動きを規
   制するとともに焼成時の熱衝撃を緩和する耐熱性支持層
   を設けたことを特徴とするセラミック成形体の焼成用支
   持体。
2. 【請求項２】 前記セラミック柱状体の全体又は大部分
   が、前記支持層に設けられた貫通孔に埋め込まれたこと
   を特徴とする前記請求項１記載のセラミック成形体の焼
   成用支持体。
3. 【請求項３】 前記支持層の下側に耐熱性セラミック基
   板が配設されるとともに、前記支持層を貫通する前記セ
   ラミック柱状体の下端が、前記耐熱性セラミック基板の
   嵌合部に嵌合していることを特徴とする前記請求項１又
   は請求項２記載のセラミック成形体の焼成用支持体。
4. 【請求項４】 前記セラミック柱状体の上端が、前記支
   持層の上面よりも上方に突出していることを特徴とする
   前記請求項１ないし請求項３のいずれか記載のセラミッ
   ク成形体の焼成用支持体。
5. 【請求項５】 前記請求項１ないし請求項４のいずれか
   記載の焼成用支持体を使用したセラミック成形体の焼成
   方法であって、 前記焼成用支持体の上に生素地からなるハニカム状のセ
   ラミック成形体を載置し、この載置した状態で加熱する
   ことによって該セラミック成形体を焼成することを特徴
   とするセラミック成形体の焼成方法。