JPH07232957A - セラミック長尺体の製造方法 - Google Patents
セラミック長尺体の製造方法Info
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- JPH07232957A JPH07232957A JP6022656A JP2265694A JPH07232957A JP H07232957 A JPH07232957 A JP H07232957A JP 6022656 A JP6022656 A JP 6022656A JP 2265694 A JP2265694 A JP 2265694A JP H07232957 A JPH07232957 A JP H07232957A
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- F27D5/00—Supports, screens, or the like for the charge within the furnace
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- B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28B11/00—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles
- B28B11/24—Apparatus or processes for treating or working the shaped or preshaped articles for curing, setting or hardening
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 セラミック未焼結体である長尺体１を、サヤ
４内で該サヤと直接接触しないよう吊り下げた状態と
し、焼結可能温度で焼結が完了するまで焼成した後、該
長尺体１の上下を反転して吊り下げ、焼結可能温度で再
び焼成を行う。 【効果】 変形の少ないセラミック長尺体が得られ、例
えばシェルアンドチューブ型熱交換器の伝熱管等の製造
方法として好適に用いることができる。
４内で該サヤと直接接触しないよう吊り下げた状態と
し、焼結可能温度で焼結が完了するまで焼成した後、該
長尺体１の上下を反転して吊り下げ、焼結可能温度で再
び焼成を行う。 【効果】 変形の少ないセラミック長尺体が得られ、例
えばシェルアンドチューブ型熱交換器の伝熱管等の製造
方法として好適に用いることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック長尺体の製
造方法に関し、例えば、シェルアンドチューブ型熱交換
器の伝熱管等として使用されるセラミック管状体の製造
方法などに用いることができる。
造方法に関し、例えば、シェルアンドチューブ型熱交換
器の伝熱管等として使用されるセラミック管状体の製造
方法などに用いることができる。
【０００２】
【従来の技術】従来、例えばセラミックス製シェルアン
ドチューブ型熱交換器の伝熱管等に使用することを目的
として長尺のセラミック部材（以下、「セラミック長尺
体」という）が製造されている。このようなセラミック
長尺体は、通常、原料粉末を各種成形法により所望の長
尺形状に成形して得た成形体を、必要に応じて仮焼し、
次いで、サヤ内で該サヤと直接接触しないよう吊り下げ
た状態として加熱焼成することにより製造される。
ドチューブ型熱交換器の伝熱管等に使用することを目的
として長尺のセラミック部材（以下、「セラミック長尺
体」という）が製造されている。このようなセラミック
長尺体は、通常、原料粉末を各種成形法により所望の長
尺形状に成形して得た成形体を、必要に応じて仮焼し、
次いで、サヤ内で該サヤと直接接触しないよう吊り下げ
た状態として加熱焼成することにより製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、セラミック
部材を製造する場合、成形体内部の僅かな密度差等によ
り、焼成過程で変形を生じやすく、上述した従来のセラ
ミック長尺体の製造方法においては、特に長尺体の下側
に反りが発生しやすという問題があった。このように特
に下側に反りが発生しやすいのは、長尺体を吊り下げた
状態で焼成した場合、長尺体の上側は自重によって下方
に引っ張る力が強く作用して反りが抑制されるのに対
し、下側ではこのような変形抑制力があまり作用しない
ためであると考えられる。最近、セラミックス製シェル
アンドチューブ型熱交換器の開発において、伝熱管の長
尺化が検討されているが、伝熱管として使用するセラミ
ック管状体の変形は、この長尺化を達成する上での障害
の一つとなっている。本発明は、上記のような従来技術
の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、変形をできるだけ小さく抑えたセラミック長
尺体を製造することにある。
部材を製造する場合、成形体内部の僅かな密度差等によ
り、焼成過程で変形を生じやすく、上述した従来のセラ
ミック長尺体の製造方法においては、特に長尺体の下側
に反りが発生しやすという問題があった。このように特
に下側に反りが発生しやすいのは、長尺体を吊り下げた
状態で焼成した場合、長尺体の上側は自重によって下方
に引っ張る力が強く作用して反りが抑制されるのに対
し、下側ではこのような変形抑制力があまり作用しない
ためであると考えられる。最近、セラミックス製シェル
アンドチューブ型熱交換器の開発において、伝熱管の長
尺化が検討されているが、伝熱管として使用するセラミ
ック管状体の変形は、この長尺化を達成する上での障害
の一つとなっている。本発明は、上記のような従来技術
の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とする
ところは、変形をできるだけ小さく抑えたセラミック長
尺体を製造することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、セラミック未焼結体である長尺体
を、サヤ内で該サヤと直接接触しないよう吊り下げた状
態として焼成することによりセラミック長尺体を製造す
る方法において、長尺体を焼結可能温度で焼結が完了す
るまで焼成した後、該長尺体の上下を反転して吊り下
げ、焼結可能温度で再び焼成を行うことを特徴とするセ
ラミック長尺体の製造方法、が提供される。
め、本発明によれば、セラミック未焼結体である長尺体
を、サヤ内で該サヤと直接接触しないよう吊り下げた状
態として焼成することによりセラミック長尺体を製造す
る方法において、長尺体を焼結可能温度で焼結が完了す
るまで焼成した後、該長尺体の上下を反転して吊り下
げ、焼結可能温度で再び焼成を行うことを特徴とするセ
ラミック長尺体の製造方法、が提供される。
【０００５】なお、本発明において「セラミック未焼結
体」とは、セラミックスの成形体（生素地）又は仮焼体
（仮焼素地）をいうものとする。また、「焼結が完了す
る」とは、セラミック未焼結体の収縮量（割掛）が、該
未焼結体が相対密度１００％の焼結体になるまでの収縮
量（割掛）の９８％以上に達することをいう。更に、
「セラミック長尺体」とは、棒状、管状あるいはそれら
を組み合わせた形状（一つの部材内に棒状の部分と管状
の部分の両方を有する形状）のセラミック部材をいうも
のとする。
体」とは、セラミックスの成形体（生素地）又は仮焼体
（仮焼素地）をいうものとする。また、「焼結が完了す
る」とは、セラミック未焼結体の収縮量（割掛）が、該
未焼結体が相対密度１００％の焼結体になるまでの収縮
量（割掛）の９８％以上に達することをいう。更に、
「セラミック長尺体」とは、棒状、管状あるいはそれら
を組み合わせた形状（一つの部材内に棒状の部分と管状
の部分の両方を有する形状）のセラミック部材をいうも
のとする。
【０００６】
【作用】本発明においては、まず従来法と同様にセラミ
ック未焼結体である長尺体を、サヤ内において吊り下げ
た状態として、焼結可能温度で焼結が完了するまで焼成
を行う（以下、この焼成を「一次焼成」という）。この
一次焼成により得られた焼結体は、特にその下側に大き
な反りが生じた形状を呈している。次いで、長尺体の上
下を反転して、焼結可能温度で再び加熱焼成を行う（以
下、この焼成を「二次焼成」という）。すなわち、反り
の大きな下側を反転して逆に上側として吊り下げ、再び
塑性変形可能な焼結可能温度で二次焼成を施すことによ
り、一次焼成で生じた下側の反り（二次焼成においては
上側）が、長尺体の自重で下方に引っ張られることで修
正される。
ック未焼結体である長尺体を、サヤ内において吊り下げ
た状態として、焼結可能温度で焼結が完了するまで焼成
を行う（以下、この焼成を「一次焼成」という）。この
一次焼成により得られた焼結体は、特にその下側に大き
な反りが生じた形状を呈している。次いで、長尺体の上
下を反転して、焼結可能温度で再び加熱焼成を行う（以
下、この焼成を「二次焼成」という）。すなわち、反り
の大きな下側を反転して逆に上側として吊り下げ、再び
塑性変形可能な焼結可能温度で二次焼成を施すことによ
り、一次焼成で生じた下側の反り（二次焼成においては
上側）が、長尺体の自重で下方に引っ張られることで修
正される。
【０００７】また、一次焼成にて焼結を完了させておく
ことにより、二次焼成での収縮がほとんどないため、収
縮による変形を抑えることができる。焼結可能温度（保
持温度）までの昇温速度は、できるだけ遅い方が好まし
く、２００℃／hr以下が好ましい。昇温速度が速いと、
急激な収縮が起こり、変形が増大するだけでなく、残留
応力が発生し易く、強度的にも好ましくない。また、二
次焼成の昇温速度は一次焼成のそれと同等かそれ以下が
好ましい。一次焼成と二次焼成の焼成温度は、ともに長
尺体の焼結が可能な温度であればよく、両者の温度が同
一である必要はない。
ことにより、二次焼成での収縮がほとんどないため、収
縮による変形を抑えることができる。焼結可能温度（保
持温度）までの昇温速度は、できるだけ遅い方が好まし
く、２００℃／hr以下が好ましい。昇温速度が速いと、
急激な収縮が起こり、変形が増大するだけでなく、残留
応力が発生し易く、強度的にも好ましくない。また、二
次焼成の昇温速度は一次焼成のそれと同等かそれ以下が
好ましい。一次焼成と二次焼成の焼成温度は、ともに長
尺体の焼結が可能な温度であればよく、両者の温度が同
一である必要はない。
【０００８】なお、長尺体を吊り下げる方法としては、
例えば長尺体の端部に予め透孔を設けておき、該透孔に
通した針状の吊りピンの両端をサヤの上端面に架け渡す
方法や、長尺体の端部にくびれ部を設け、該くびれ部を
支えとして吊り下げる方法等が挙げられる。本発明にお
いて、長尺体の素材に使用されるセラミックスとして
は、酸化物及び非酸化物のいずれのセラミックスを用い
てもよく、その使用条件に応じ適宜選択すればよい。例
えば、セラミックス製シェルアンドチューブ型熱交換器
の伝熱管として使用する場合には、高強度・高耐熱性の
窒化珪素が主に用いられる。長尺体の長さや、長尺体が
管状の場合におけるその孔径等も特に制限されず、使用
目的、使用条件等にあわせて適宜選択すればよい。
例えば長尺体の端部に予め透孔を設けておき、該透孔に
通した針状の吊りピンの両端をサヤの上端面に架け渡す
方法や、長尺体の端部にくびれ部を設け、該くびれ部を
支えとして吊り下げる方法等が挙げられる。本発明にお
いて、長尺体の素材に使用されるセラミックスとして
は、酸化物及び非酸化物のいずれのセラミックスを用い
てもよく、その使用条件に応じ適宜選択すればよい。例
えば、セラミックス製シェルアンドチューブ型熱交換器
の伝熱管として使用する場合には、高強度・高耐熱性の
窒化珪素が主に用いられる。長尺体の長さや、長尺体が
管状の場合におけるその孔径等も特に制限されず、使用
目的、使用条件等にあわせて適宜選択すればよい。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。
【００１０】（実施例１〜８、比較例１〜３）：Ｓｉ3
Ｎ4粉末１０００ｇに、焼結助剤としてＹ2Ｏ3 １０ｇ、
ＭｇＯ １０ｇ、ＺｒＯ2 ５ｇ、有機バインダーとして
ポリビニルアルコール１ｇを添加し、更に水１０００ｇ
を加え、Ｓｉ3Ｎ4玉石（φ５mm）を用いてアトライタに
より４時間粉砕・混合を行った。得られた微粉砕混合物
を、スプレイドライヤーによって乾燥・造粒して得た粉
末を原料として、押出成形により長尺の成形体を作製
し、１１０℃で１０時間乾燥させた。乾燥後５００℃で
５時間バインダー仮焼を行い、仮焼体を得た。なお、仮
焼体にはその両端部に吊りピンを挿通するための透孔を
設けた。
Ｎ4粉末１０００ｇに、焼結助剤としてＹ2Ｏ3 １０ｇ、
ＭｇＯ １０ｇ、ＺｒＯ2 ５ｇ、有機バインダーとして
ポリビニルアルコール１ｇを添加し、更に水１０００ｇ
を加え、Ｓｉ3Ｎ4玉石（φ５mm）を用いてアトライタに
より４時間粉砕・混合を行った。得られた微粉砕混合物
を、スプレイドライヤーによって乾燥・造粒して得た粉
末を原料として、押出成形により長尺の成形体を作製
し、１１０℃で１０時間乾燥させた。乾燥後５００℃で
５時間バインダー仮焼を行い、仮焼体を得た。なお、仮
焼体にはその両端部に吊りピンを挿通するための透孔を
設けた。
【００１１】次いで、図１に示すように仮焼体１をサヤ
４内にセットし、窒素雰囲気中、表１に示す条件で一次
焼成を行った。図１(ａ)は焼成状態を示す側面図、図１
(ｂ)はその上面図である。すなわち、有底筒状のサヤ４
の上端面に、２本の角柱状の支え棒３を所定の間隔をも
たせて略平行に架け渡し、仮焼体１の端部に設けた透孔
に針状の吊りピン２を貫通させ、該吊りピン２の両端を
前記２本の支え棒３に架け渡して、仮焼体１をサヤ４内
に吊り下げた状態にて一次焼成を行った。
４内にセットし、窒素雰囲気中、表１に示す条件で一次
焼成を行った。図１(ａ)は焼成状態を示す側面図、図１
(ｂ)はその上面図である。すなわち、有底筒状のサヤ４
の上端面に、２本の角柱状の支え棒３を所定の間隔をも
たせて略平行に架け渡し、仮焼体１の端部に設けた透孔
に針状の吊りピン２を貫通させ、該吊りピン２の両端を
前記２本の支え棒３に架け渡して、仮焼体１をサヤ４内
に吊り下げた状態にて一次焼成を行った。
【００１２】一次焼成後、得られた焼結体の上下を反転
させて吊り下げ、表１に示す条件で二次焼成を行った
（ただし、比較例３は除く）。一次焼成及び二次焼成の
焼成時間（焼成温度での保持時間）はそれぞれ１時間ず
つとした。こうして得られた外径８mm、内径６mm、長さ
６００mmの管状体（実施例８は棒状体）について、各実
施例及び比較例につきそれぞれ１０本ずつ真直度を測定
し、その平均値を表１に示した。なお、ここでいう真直
度とは、図２に示すような、焼結後の長尺体５の曲がり
量Δをいい、具体的には、図３(ａ)〜(ｄ)のように、斜
線で示すレーザービーム６の投光部７と受光部８との間
で、支持台９に載せた長尺体５を回転させ、変形部位が
最も高くなる位置（位置Ａ）と最も低くなる位置（位置
Ｂ）でのレーザービーム６下端からの距離Ｄ、ｄより、
下記数１を用いて求めた。
させて吊り下げ、表１に示す条件で二次焼成を行った
（ただし、比較例３は除く）。一次焼成及び二次焼成の
焼成時間（焼成温度での保持時間）はそれぞれ１時間ず
つとした。こうして得られた外径８mm、内径６mm、長さ
６００mmの管状体（実施例８は棒状体）について、各実
施例及び比較例につきそれぞれ１０本ずつ真直度を測定
し、その平均値を表１に示した。なお、ここでいう真直
度とは、図２に示すような、焼結後の長尺体５の曲がり
量Δをいい、具体的には、図３(ａ)〜(ｄ)のように、斜
線で示すレーザービーム６の投光部７と受光部８との間
で、支持台９に載せた長尺体５を回転させ、変形部位が
最も高くなる位置（位置Ａ）と最も低くなる位置（位置
Ｂ）でのレーザービーム６下端からの距離Ｄ、ｄより、
下記数１を用いて求めた。
【００１３】
【数１】真直度：Δ＝（Ｄ−ｄ）／２
【００１４】
【表１】
【００１５】表１より、本発明の範囲内にある実施例１
〜８は、一次焼成の焼成温度が低く一次焼成で焼結が完
了していなかった比較例１、２、及び上下を反転して二
次焼成を行わなかった従来法による比較例３と比べて、
真直度が小さく寸法・形状精度に優れたものであること
がわかる。また、実施例３、５及び６は、それぞれ一次
焼成と二次焼成を同一の条件（昇温速度、焼成温度）で
行ったものであるが、昇温速度が小さいものほど好まし
い結果を示した。更にまた、二次焼成の昇温速度が一次
焼成の昇温速度より小さい実施例４の方が、二次焼成の
昇温速度が一次焼成の昇温速度より大きい実施例７よ
り、変形が小さいことがわかる。
〜８は、一次焼成の焼成温度が低く一次焼成で焼結が完
了していなかった比較例１、２、及び上下を反転して二
次焼成を行わなかった従来法による比較例３と比べて、
真直度が小さく寸法・形状精度に優れたものであること
がわかる。また、実施例３、５及び６は、それぞれ一次
焼成と二次焼成を同一の条件（昇温速度、焼成温度）で
行ったものであるが、昇温速度が小さいものほど好まし
い結果を示した。更にまた、二次焼成の昇温速度が一次
焼成の昇温速度より小さい実施例４の方が、二次焼成の
昇温速度が一次焼成の昇温速度より大きい実施例７よ
り、変形が小さいことがわかる。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
変形の少ないセラミック長尺体が得られ、例えばシェル
アンドチューブ型熱交換器の伝熱管等の製造方法として
好適に用いることができる。
変形の少ないセラミック長尺体が得られ、例えばシェル
アンドチューブ型熱交換器の伝熱管等の製造方法として
好適に用いることができる。
【図１】セラミック長尺体の焼成方法を示す説明図であ
る。
る。
【図２】真直度の説明図である。
【図３】真直度の測定方法の説明図である。
１…仮焼体（セラミック未焼結体）、２…吊りピン、３
…支え棒、４…サヤ、５…長尺体、６…レーザービー
ム、７…投光部、８…受光部、９…支持台
…支え棒、４…サヤ、５…長尺体、６…レーザービー
ム、７…投光部、８…受光部、９…支持台
Claims (1)
- 【請求項１】 セラミック未焼結体である長尺体を、サ
ヤ内で該サヤと直接接触しないよう吊り下げた状態とし
て焼成することによりセラミック長尺体を製造する方法
において、長尺体を焼結可能温度で焼結が完了するまで
焼成した後、該長尺体の上下を反転して吊り下げ、焼結
可能温度で再び焼成を行うことを特徴とするセラミック
長尺体の製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6022656A JP2877681B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | セラミック長尺体の製造方法 |
| US08/371,873 US5514313A (en) | 1994-02-21 | 1995-01-12 | Method for producing ceramic long body |
| DE19503412A DE19503412A1 (de) | 1994-02-21 | 1995-02-02 | Verfahren zur Herstellung eines Keramiklangkörpers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6022656A JP2877681B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | セラミック長尺体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07232957A true JPH07232957A (ja) | 1995-09-05 |
| JP2877681B2 JP2877681B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=12088891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6022656A Expired - Lifetime JP2877681B2 (ja) | 1994-02-21 | 1994-02-21 | セラミック長尺体の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5514313A (ja) |
| JP (1) | JP2877681B2 (ja) |
| DE (1) | DE19503412A1 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5701578A (en) * | 1996-11-20 | 1997-12-23 | Kennametal Inc. | Method for making a diamond-coated member |
| JPH10182243A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-07-07 | Ngk Insulators Ltd | セラミック長尺体の製造方法 |
| JPH10231178A (ja) * | 1997-02-18 | 1998-09-02 | Ngk Insulators Ltd | セラミック長尺体の製造方法 |
| US5993985A (en) * | 1998-04-09 | 1999-11-30 | Siemens Westinghouse Power Corporation | Fuel cell tubes and method of making same |
| US6126887A (en) * | 1999-07-30 | 2000-10-03 | General Electric Company | Method of manufacture of ceramic ARC tubes |
| US10486332B2 (en) | 2015-06-29 | 2019-11-26 | Corning Incorporated | Manufacturing system, process, article, and furnace |
| CN107848892B (zh) | 2015-06-29 | 2021-06-01 | 康宁股份有限公司 | 生产线、方法、以及烧结制品 |
| US10766165B2 (en) | 2015-06-29 | 2020-09-08 | Corning Incorporated | Manufacturing line, process, and sintered article |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE8417579U1 (de) * | 1984-10-31 | Norton Co., Worcester, Mass. | Stütz- und Führungseinrichtung für das Brennen hohler Hochspannungsisolatoren | |
| US1513617A (en) * | 1924-02-11 | 1924-10-28 | Litt Max | Method of firing rack bars |
| DE720924C (de) * | 1937-01-05 | 1942-05-19 | Koppers Gmbh Heinrich | Verfahren und Einrichtung zum Brennen von keramischen Rohren, Staeben o. dgl. |
| US2912741A (en) * | 1957-04-05 | 1959-11-17 | Pacific Clay Products | Method of burning sewer pipe and the like |
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