JP3942149B2 - 多孔質セラミック燒結体の焼成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、従来の原始的な焼成方法でしかできなかった多孔質セラミック燒結体を、同時に多数個製造し、かつこの多孔質セラミック燒結体の品質を確保しつつ、しかも歩留まりよく製造が可能な多孔質セラミック燒結体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の多孔質セラミック燒結体の焼成方法は、竹炭窯を利用し、竹炭の燃焼ガスで燻化されながら、無酸素状態で、昇温（略８００℃）後、略１時間練らし、焼結（略１０００℃）する焼成方法では、品質の安定性、量産化に難点があった。従って、多孔質セラミック燒結体が画期的な機能を持つ商品でも、量産化への対応が図れないことから、当該多孔質セラミック燒結体の利用範囲・自然治癒力の拡充、環境、自然界又は人への貢献度等において限界があった。また一部で、電気炉、ガス炉、真空炉、炭化炉、等で焼成し、この多孔質セラミック燒結体の量産化を図ったが、品質の安定性と、形状の確保等の面で解決すべき課題が、多く残ったのが現況である。
【０００３】
この課題を解決する一環として、次のような文献が挙げられる。文献（１）は、特開平１１−１７９３７４号の有機塩素化合物分解剤、その製法及び用途がある。その内容は、金属シリコン粒子と、銀ゼオライト粒子と、チタン粉末、無水珪酸ナトリウムと、トルマリン粉末の配合物に、加水し、混捏して放置すると常温で型枠固化させて多孔質成形体が生成される。この多孔質成形体を燻煙焼処理する。その方法は、竹炭用の窯（竹炭窯）を用い、窯内温度を７５０〜９００℃で３日間保ち、その後、１日かけて１５０〜２５０℃まで降温した後、降温のまま３日間保持する。この処理により、金属シリコンの少なくとも１部は炭化珪素となり、多孔質体には煤乃至活性炭素が含浸する多孔質焼成体を構成する。この多孔質焼成体は、有機塩素化合物分解剤として使用することができ、又は破砕乃至粉砕して使用することもできる。文献（２）は、特開２００１−２０５０２４号の焼結濾過材の製造方法であり、その内容は、焼結濾過材は１０〜４０ＷＴ％のシリコン粉末と、１０〜３０ＷＴ％の酸化チタン又は酸化鉄粉末と、２０〜４０ＷＴ％の竹炭粉末と、１０〜３０ＷＴ％の結合剤と、５〜１５ＷＴ％の凝固剤とからなる焼結体と、木質系燃料及び竹材から生じる煤と、この焼結体の表面に付着したセラミック膜とから構成されており、河水、湖水、生活排水等における有害な有機物、農薬類、有機塩類、重金属、油分等の水圏汚染物質を分解、除去することを意図する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記文献（１）は、竹炭窯を利用する方法であり、窯内の燻煙の流れの確保、温度の均一化、等の面での配慮に欠けることから、竹炭窯内の多孔質セラミック燒結体の煤及び／又は活性炭素の含有量の確保と、その品質・形状の安定性の確保、等が図れない課題がある。この課題は、本発明者は、文献（１）の発明者との指導及び／又は取引の打合せの際、知得している。更に文献（１）は、製造に略１週間要することから、量産化の面で課題が残る。
【０００５】
また文献（２）は、木質系燃料及び竹材から生じる燻煙を利用して燻化する構成である。従って、煤乃至活性炭素の含有量と、多孔質セラミック燒結体としての機能等の面において、解決すべき課題が考えられる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、多孔質セラミック燒結体の煤及び／又は活性炭素の含有量の確保と、その品質・形状の安定性の確保等を図ること、又は高品質の多孔質セラミック燒結体を、短期間に製造して、量産化を図ること、等を意図する。
【０００７】
請求項１は、耐火物の容器に、金属シリコン粒子と、銀ゼオライト粒子と、チタン粉末と、無水珪酸ナトリウムとトルマリン粉末との混合物でなる多孔質セラミック燒結素材と、生竹等の竹、木材の燻化材料を略密封状態に収容する工程と、
この該多孔質セラミック燒結素材と燻化材料とが収容された容器を、連続焼成炉、バッチ炉等の焼成炉内に多数個設け、この焼成炉内に多数個の容器を略密封状態に収容する工程と、
この焼成炉内の炉温度を、ガス、灯油等の燃料の燃焼を利用して、昇温した後、焼成炉内の多数個の容器を高温の雰囲気下で所定の時間練らしを行う焼成工程と、
この焼成工程後、直ちに、密閉して、不活性ガス、ＬＰＧガス等の燻化ガスを注入し、前記焼成炉内を無酸素状態にし、この無酸素状態の前記多数個の容器内にある前記燻化材料及び該多孔質セラミック燒結体全部を略均一な還元状態にする燻化工程と、
この燻化工程で生成された該多孔質セラミック燒結体を、無酸素状態で冷却して、前記焼成炉から取出す工程と、
で構成される該多孔質セラミック燒結体の焼成方法である。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施態様を、連続焼成炉（燻瓦焼成用トンネル炉）を利用して行う製造方法の一例を説明する。
【００１３】
多孔質セラミック燒結素材を入れるための耐火容器は、例えば、鉱物素材で構成されたセラミック容器とする。この鉱物素材としては、コージライト、シリカ、ムライト、アンダリュウサイト等を採用する。略１２５０℃に対応できる。気孔率は２６．２％とする。この容器内に、多孔質セラミック燒結素材と、生竹等の竹、木材、油脂とを入れ、段積みし台車に積載する。その後、随時燻し瓦の焼成用トンネル炉に操車する別添図の様なヒートカーブで昇温、練らし（焼結）をする。その工程の一例としては、
略２時間（３〜４台車）、略２５０℃
略４時間（４〜６台車）、略４００℃で竹酸液を収集する
略９時間（６〜１４台車）、略１０５０℃
略１０時間（１５〜１６台車）、略１０５０℃で、略１時間、焼結する
焼結後、台車を切り離し密閉しＬＰガスを注入して、完全還元（無酸素状態）にした後、密閉した炉内で、竹炭、多孔質セラミック燒結体が酸化しない温度まで冷却する。
【００１４】
この多孔質セラミック燒結体は、ダム、河川、沼、池、水槽、プール、畜産汚水等の水質汚濁及び／又は浄化処理、工場煤煙、排気ガス、燃焼ガス等の汚染空気の濾過、土地の有機化、改良等と農業・山林・森への貢献、収穫量の拡大、又は地球環境の確保、等の広い分野での利用が可能であり、当該多孔質セラミック燒結体に、処理物を噴射、照射等を利用して衝突することで、昼夜の区別なく、磁気や圧力のエネルギーにより、電気分極を起し、電流を生成する電気的作用と、酸素、水酸基等を生成した化学的作用との相乗効果も期待できると考えられている。
【００１５】
尚、燻し瓦の焼成用トンネル炉等の窯は、容器内の略密閉状態が確保される構成であれば、限定されない。またこの燻し瓦の焼成用トンネル炉の如く、瓦、陶器等焼成用の窯を使用して、瓦等の焼成と兼用できれば、経済性、省設備化、低コスト化等に役立つ実益がある。
【００１６】
【実施例】
本発明の実施に使用する装置例の概略を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１、図２は、燻し瓦の焼成用トンネル炉Ａを略示したものであり、１は台車、２は台車１に積み込まれた多孔質セラミック燒結素材を乾燥させるドライヤー、３は台車１を当該焼成用トンネル炉Ａの入口Ａ’から出口Ａ”に向かって移動させるラインで、このライン３は、例えば、予熱ゾーン４、焼成ゾーン５、後述する燻化ゾーンとなり、この予熱ゾーン４、焼成ゾーン５等には、それぞれ加熱用のバーナー６がある。７は扉で区切られた燻化ゾーン、８は外気と遮断されている冷却ゾーン、９は外気を遮断するために扉で仕切られたゾーン、１０は焼成後の台車を移動させるライン、１１は多孔質セラミック燒結体の積み卸しのラインである。尚、図３は燻し瓦の焼成用トンネル炉Ａの温度の推移及び／又は変化の一例を示す。
【００１８】
次に、本例装置をつかって本発明の焼成方法の一例を説明する。
【００１９】
容器２０内に、生竹等の竹、木材、油脂等の燻化材料２１（以下、生竹等２１とする。）と、多孔質セラミック燒結素材１２とを詰めて台車１上に積載した後、焼成用トンネル炉Ａに入れられる。予熱ゾーン４に入ると、焼成ゾーン５からの余熱で加熱される、その後、生竹等２１から出る水分等で、多孔質セラミック燒結素材１２は、還元状態になる。焼成ゾーン５に近づくと、容器２０内の温度が高くなり、生竹等２１が、熱分解とともに炭化していく。この時、生竹等２１からでる成分ガス（煤）が、多孔質セラミック燒結素材１２を燻化する。焼成ゾーン５で略１０５０℃まで昇温すると、略生竹等２１が炭化を終えると思われる。その後、一時間程度焼結し、略８５０℃に維持されている燻化ゾーン７に入れる、扉で仕切られた燻化ゾーン７でＬＰガスを注入し、瞬時に、完全還元にする。尚、この場合、酸素を遮断することが目的であるので、炭酸ガス等の不活性ガスでも良い。略１０〜４０分程度ＬＰガスを注入すると、容器２０の中の多孔質セラミック燒結体１２−１と、炭化された生竹等２１は、完全に無酸素状態になるので、この燻化ゾーン７から、冷却ゾーン８に移り冷却工程に入る。この時は、無酸素状態を保持するためと、体積変化からの進入空気を防ぐためと、又は冷却を促進させるために、水、炭酸ガス、窒素ガス等を冷却ゾーン８に注入する。この際に、予熱ゾーン４において竹酢の摂取と、焼成用トンネル炉Ａのガスの放出を行い、安定状態で燻化するとともに、竹炭２２を生成する。そして、空気にふれても酸化しない温度、略３００℃に冷却して、台車１を焼成用トンネル炉Ａより出して、一連の作業が終了する。
【００２０】
本発明の焼成方法の特徴は、段積み、又は他の手段により各容器２０を、略密閉状態として、この容器２０内に、多孔質セラミック燒結体１２−１と生竹等２１を混載させて焼成することが、大きな特徴である。従って、複数の元素の化合物でできること、及び多数の多孔質セラミック燒結体１２−１が、生竹等２１の成分で、略均等に焼成・燻化され、燃焼ガス等の作用を全く受けず、生竹等２１、竹炭２２からでる成分と反応し、多数の多孔質セラミック燒結体１２−１が同時に多数個又は品質・形状・焼成寸法・物性等の均一な形態により形成される。尚、現段階では、生竹等２１からでる成分ガスと、多孔質セラミック燒結体１２−１に含まれる元素等が有効に反応すると思われる。今後の研究と、製造を繰返すことで、確実かつ正確なメカニズムが究明される。
【００２１】
また前述の例の燻し瓦の焼成用トンネル炉Ａに対して、図４、図５に示す燻し瓦の焼成用バッチ炉Ａ−１等の窯を利用して同様な方法で、多数の多孔質セラミック燒結体１２−１が同時に多数個又は品質・形状・焼成寸法・物性等の均一な形態により形成される。図中３０は窯、３１はバーナー、３２は棚、３３はガス等の注入口、３４は煙突を示す。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１の発明は、耐火物の容器に、金属シリコン粒子と、銀ゼオライト粒子と、チタン粉末と、無水珪酸ナトリウムとトルマリン粉末との混合物でなる多孔質セラミック燒結素材と、生竹等の竹、木材、の燻化材料とを略密封状態に収容する工程と、この該多孔質セラミック燒結素材と燻化材料とが収容された容器を、連続焼成炉、バッチ炉等の焼成炉内に多数個設け、この焼成炉内に多数個の容器を略密封状態に収容する工程と、この焼成炉内の炉温度を、ガス、灯油等の燃料の燃焼を利用して、昇温した後、焼成炉内の多数個の容器を高温の雰囲気下で所定の時間練らしを行う焼成工程と、この焼成工程後、直ちに、密閉して、不活性ガス、ＬＰＧガス等の燻化ガスを注入し、前記焼成炉内を無酸素状態にし、この無酸素状態の前記多数個の容器内にある前記燻化材料及び該多孔質セラミック燒結体全部を略均一な還元状態にする燻化工程と、この燻化工程で生成された該多孔質セラミック燒結体を、無酸素状態で冷却して、前記焼成炉から取出す工程と、で構成される該多孔質セラミック燒結体の焼成方法。従って、多孔質セラミック燒結体の煤及び／又は活性炭素の含有量の確保と、その品質・形状の安定性の確保等が図れること、又は高品質の多孔質セラミック燒結体を、短期間に製造して、量産化が図れること、低コストで提供できること、等の特徴がある。
【００２３】
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 燻し瓦の焼成用トンネル炉の平面模式図
【図２】 図１の側面模式図
【図３】 図１の温度変化を示す図
【図４】 燻し瓦の焼成用バッチ炉の側面模式図
【図５】 図４の正面模式図
【図６】 容器に収容した多孔質セラミック燒結素材と生竹等との関係を示す拡大斜視 図
【図７】 図６の使用状態を示す模式図
【図８】 図６の他の使用状態を示す模式図
【符号の説明】
１ 台車
２ ドライヤー
３ ライン
４ 予熱ゾーン
５ 焼成ゾーン
６ バーナー
７ 燻化ゾーン
８ 冷却ゾーン
９ ゾーン
１０ ライン
１１ ライン
１２ 多孔質セラミック燒結素材
１２−１ 多孔質セラミック燒結体
２０ 容器
２１ 生竹等
２２ 竹炭
３０ 窯
３１ バーナー
３２ 棚
３３ 注入口
３４ 煙突
Ａ 燻し瓦の焼成用トンネル炉
Ａ’ 入口
Ａ” 出口
Ａ−１ 燻し瓦の焼成用バッチ炉

Claims (1)

1. 耐火物の容器に、金属シリコン粒子と、銀ゼオライト粒子と、チタン粉末と、無水珪酸ナトリウムとトルマリン粉末との混合物でなる多孔質セラミック燒結素材と、生竹等の竹、木材の燻化材料を略密封状態に収容する工程と、
   この該多孔質セラミック燒結素材と燻化材料とが収容された容器を、連続焼成炉、バッチ炉等の焼成炉内に多数個設け、この焼成炉内に多数個の容器を略密封状態に収容する工程と、
   この焼成炉内の炉温度を、ガス、灯油等の燃料の燃焼を利用して、昇温した後、焼成炉内の多数個の容器を高温の雰囲気下で所定の時間練らしを行う焼成工程と、
   この焼成工程後、直ちに、密閉して、不活性ガス、ＬＰＧガス等の燻化ガスを注入し、前記焼成炉内を無酸素状態にし、この無酸素状態の前記多数個の容器内にある前記燻化材料及び該多孔質セラミック燒結体全部を略均一な還元状態にする燻化工程と、
   この燻化工程で生成された該多孔質セラミック燒結体を、無酸素状態で冷却して、前記焼成炉から取出す工程と、
   で構成される該多孔質セラミック燒結体の焼成方法。

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