JPH08225805A - 焼成用治具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的活性度の高い金属材料や複雑形状の金
属材料等を焼成する場合において、被焼成物である金属
材料との反応を防止した上で、軽量で各種形状に容易に
対応させることができ、かつ急冷・急熱等に対して優れ
た耐性を有する焼成用治具を提供する。 【構成】 平均径が 0.1〜70μm の範囲で、長さが 0.1
〜 200mmの範囲のセラミックス繊維の結合体から焼成用
治具である。セラミックス繊維の結合体のかさ密度は 3
g/cm³ 以下である。セラミックス繊維間は、例えば高分
子無機化合物からなる結合部を介して結合されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料等の焼成用治
具に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高齢化社会の到来や住宅の高層化
等を背景として、安全性の点から電磁調理器が注目され
ている。電磁調理器用容器の構成材料としては、アルミ
ニウムやその合金のような熱伝導性に優れた金属材料
と、電磁加熱特性に優れた鉄やステンレス等の磁性金属
材料とを積層接合した複合材料を用いることが検討され
ている。すなわち、電磁波により磁性金属材料に誘起さ
れた熱を、軽量でかつ熱伝導性に優れるアルミニウムや
その合金により、被調理材料に有効に伝えようとするも
のであり、上記複合材料は電磁調理器の発熱体として機
能するものである。従来の電磁調理器用発熱体の作製方
法について説明すると、例えば特開平3-4440号公報に
は、アルミニウムやその合金と磁性金属材料とをロール
圧延によりクラッドし、このクラッド材に深絞り等のプ
レス成形加工を施して容器形状とすることが記載されて
いる。しかし、このようなクラッド材は、アルミニウム
やその合金と磁性金属材料との変形抵抗が大きく異なる
ために、圧延接合時に蛇行したり、しわが生じる等、加
工性に大きな問題を有していた。さらに、接合界面で剥
離が生じやいという欠点があり、これにより電磁調理器
用容器の熱効率を大きく低下させてしまうという問題が
あった。

【０００３】また、例えば特開平5-116244号公報には、
アルミニウムやその合金と磁性金属材料とを熱間等方向
加圧法により接合し、この複合材をプレス成形加工して
容器形状とすることが記載されている。しかし、このよ
うな方法においても、前述した方法と同様に、プレス成
形加工時に接合界面で剥離が生じる等の問題があった。
さらに、電磁調理器用容器に加熱・冷却工程が繰り返し
加えられると、アルミニウムやその合金と磁性金属材料
との熱膨張差によって容器が変形したり、クラッド材の
接合界面で剥離が生じる等の問題を有していた。

【０００４】上述したような従来の電磁調理器用発熱体
が有していた欠点に対処するために、本出願人は先に以
下に示すような電磁調理器用発熱体を提案している（特
願平4-295915号）。すなわち、ステンレス鋼板等の磁性
金属板上に鉄粒子の焼結層等からなる多孔質層（多孔性
中間層）を形成し、この多孔質層内にアルミニウムやそ
の合金等の一部を溶湯鍛造法等で含浸させつつ積層する
ことによって得られる、磁性金属材料と高熱伝導性金属
材料との複合材料である。このような複合材料は、変形
抵抗等が異なる異種の金属材料間を十分密着させると共
に、優れた接合強度が得られ、かつ接合界面の信頼性に
優れるため、熱効率や信頼性を大幅に向上させた電磁調
理器用発熱体を提供することができる。

【０００５】ところで、磁性金属板上への鉄粒子の多孔
質焼結層等の形成方法としては、例えば通常の焼結法を
適用することができる。具体的には、まず磁性金属板上
に有機バインダ等と混合した鉄粉等を塗布し、この鉄粉
の塗布層を有する磁性金属板を所望温度で焼成すること
によって、鉄粒子の多孔質焼結層等を形成する。この
際、生産性等を考慮して、鉄粉の塗布層を有する磁性金
属板を複数積層した状態で焼成することが一般的であ
る。また、被焼成物を積層する際には、通常、被焼成物
間の固着や変形等を防止するために、軽量で耐熱性に優
れ、かつ加工がしやすい黒鉛治具を介在させることが行
われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような黒鉛治具を介して被焼成物である鉄粉の塗布層
を有する磁性金属板を積層した場合、焼成時に鉄粒子等
と黒鉛治具とが反応して、多孔質層の精度（形状や多孔
度等）が低下したり、さらには黒鉛治具と被焼成物とが
溶着するというような問題を招いてしまう。また、黒鉛
治具の表面にBN粉等のセラミックス粉を塗布することも
考えられるが、セラミックス粉の均一塗布が困難である
と共に、有機溶剤ガス等が発生するような条件下では、
鉄粒子等と黒鉛治具との反応を十分に抑制することがで
きない。

【０００７】一方、鉄粒子等との反応性が低いセラミッ
クス製治具を介在させることも考えられが、通常のセラ
ミックス焼結体からなる治具は急冷等に弱く、焼成後の
冷却工程で破損しやすいという欠点を有している。ま
た、セラミックス焼結体製治具は比較的重いことから、
積層下部の被焼成物に変形が生じる等の不都合を招きや
すい。さらに、上述したような電磁調理器用発熱体は、
熱対流を生じさせるために湾曲させた形状とする場合が
あり、このような形状に合せてセラミックス焼結体製治
具を加工すると、治具の製造コストが大幅に増加してし
まう。

【０００８】上述したような従来の積層用治具による問
題点は、電磁調理器用発熱体素材の焼成時にのみ発生す
るものではなく、例えば比較的活性度の高い金属材料や
複雑形状の金属材料を積層して焼成するような場合にお
いても同様に生じている問題である。

【０００９】本発明は、このような課題に対処するため
になされたもので、比較的活性度の高い金属材料や複雑
形状の金属材料等を焼成する場合において、被焼成物で
ある金属材料との反応を防止した上で、軽量で各種形状
に容易に対応させることができ、かつ急冷・急熱等に対
して優れた耐性を有する焼成用治具を提供することを目
的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段と作用】本発明の焼成用治
具は、平均径が 0.1〜70μm の範囲で、長さが 0.1〜 2
00mmの範囲のセラミックス繊維の結合体からなり、前記
結合体のかさ密度が 3g/cm³以下であることを特徴とし
ている。

【００１１】本発明の焼成用治具に用いるセラミックス
繊維としては、Al₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維、 CaO-SiO₂ 系繊
維、 MgO-SiO₂ 系繊維、 SiC系繊維、BN系繊維、Si₃ N
₄ 系繊維、 AlN系繊維等が挙げられる。なお、Al₂ O ₃
-SiO₂ 系繊維、 CaO-SiO₂ 系繊維、 MgO-SiO₂ 系繊維に
おいては、 SiO₂ 組成を28〜69重量% の範囲とすること
が好ましく、さらに SiO₂ の一部を ZrO₂ に置き換える
こともできる。他のセラミックス繊維は、それぞれの材
料単独で構成可能であるが、添加剤が配合されているも
のであってもよい。

【００１２】上述したセラミックス繊維は、平均径が
0.1〜70μm の範囲で、長さが 0.1〜200mmの範囲のもの
を用いる。セラミックス繊維の平均径が 0.1μm 未満で
あっても、また70μm を超えても、いずれも後に詳述す
るセラミックス繊維による急冷等に対する耐性や適度な
かさ密度が得れない。セラミックス繊維の平均径は、低
密度を安定して得ることができる 1〜10μm の範囲とす
ることがより好ましく、さらに好ましくは 4〜 8μm の
範囲である。また、セラミックス繊維の長さが0.1mm未
満であると、セラミックス繊維としての機能が十分に得
られず、一方200mmを超えると、逆に結合体の強度低下
等を招く。セラミックス繊維の長さは実用的には80mm以
下であることが好ましく、さらに好ましくは 1〜50mmの
範囲である。なお、ここで言うセラミックス繊維の平均
径および長さは、電子顕微鏡による拡大写真および実物
から測定および算出した値を指すものとする。

【００１３】本発明の焼成用治具は、例えば以下のよう
にして作製する。

【００１４】すなわち、まずセラミックス繊維を結合剤
例えば高分子量無水珪酸のコロイド溶液と共に混合し、
これを 5〜 300メッシュ程度の網でシート状にすくい上
げた後、例えば円盤状に打ち抜いて予備成形体を作製す
る。ここで、セラミックス繊維間の結合は、通常の有機
結合剤を初期の結合剤として用い、セラミックス繊維間
の焼結を利用することも可能であるが、高分子量無水珪
酸のコロイド溶液のような高分子量無機化合物のコロイ
ド溶液を結合剤および分散剤として用いて、焼成により
形成される高分子量無機化合物からなる結合部を介して
セラミックス繊維間を結合させることが好ましい。例え
ば、高分子量無水珪酸のコロイド溶液を結合剤として用
いた場合、焼成によりセラミックス繊維間にシロキサン
結合を有する高分子量無機化合物が形成され、これがセ
ラミックス繊維間の結合部として機能する。このような
高分子量無機化合物を結合部として利用することによっ
て、比較的低温での焼成により所望強度のセラミックス
繊維結合体を容易に得ることができる。

【００１５】上記したような高分子量無機化合物のコロ
イド溶液からなる結合剤の配合量は、目的とする焼成用
治具のかさ密度等によっても異なるが、 3〜15重量% 程
度とすることが好ましい。結合剤の配合量が少なすぎる
と、セラミックス繊維間の結合を十分に行うことができ
ないおそれがあり、また結合剤の配合量が多すぎると、
得られるセラミックス繊維結合体のかさ密度が高くなり
すぎるおそれがある。次に、セラミックス繊維と結合剤
との混合物の予備成形体を、例えば 0.4〜 5MPa 程度の
圧力で加圧成形した後、 373〜523K程度の温度で 1〜 3
時間乾燥させ、この乾燥体をセラミックス繊維および結
合剤の種類等に応じた温度、例えば1023〜1173K 程度の
温度で 1〜 5時間焼成することによって、セラミックス
繊維間を結合させて焼成用治具を得る。上記加圧成形
は、例えば被焼成物の形状に応じた形となるように実施
してもよい。

【００１６】ここで、上記セラミックス繊維結合体のか
さ密度は 3g/cm³ 以下とする。このセラミックス繊維結
合体のかさ密度は、結合剤の配合量やセラミックス繊維
形状等により調整することができる。セラミックス繊維
結合体のかさ密度が 3g/cm³を超えると、治具重量が重
くなるために、積層下部の被焼成物の変形等を招くこと
になる。さらに、セラミックス繊維結合体のかさ密度が
大きくなりすぎると、その変形能が低下し、積層時に被
焼成物形状を転写させることができなくなる。言い換え
ると、セラミックス繊維結合体を用いることによって、
軽量でかつ積層時に被焼成物形状に応じて変形する治具
が得られ、特に機械加工等を施すことなく、焼成時に被
焼成物の形状を容易に維持することが可能となる。セラ
ミックス繊維結合体のかさ密度は、上記被焼成物形状に
応じた変形能をより良好に得ることができる 1.5g/cm³
以下とすることがより好ましく、さらに好ましくは 1.0
g/cm³ 以下であり、特に好ましいセラミックス繊維結合
体のかさ密度は 0.6g/cm³ 以下である。また、セラミッ
クス繊維結合体の空隙率は 70%以上とすることが好まし
い。空隙率が 70%未満であると、上記かさ密度の規定理
由と同様に、被焼成物形状に応じた変形能を十分に得ら
れないおそれがある。セラミックス繊維結合体の空隙率
は、特に良好な変形能が得られることから 80%以上とす
ることが好ましい。

【００１７】上述した本発明の焼成用治具は、さらに比
較的活性な金属材料とも焼成時に反応等を起こすことが
なく、またセラミックス繊維の結合体であるために急冷
等に対して優れた耐性を示す。このように、セラミック
ス繊維結合体からなる焼成用治具は、軽量、変形能が高
い（被焼成物の形状維持能に優れる）、焼成時に被焼成
物と反応等を起こすことがない、急冷等に対して優れた
耐性を示す、等の優れた特性を有するものである。

【００１８】本発明の焼成用治具は、上記したような特
性を有することから、特に金属材料を積層して焼成する
際に、被焼成物間に介在させる治具として有効である。
さらに被焼成物が、その表面に活性な粉末、粒状体、繊
維等が配置されている金属材料や複雑形状の金属材料等
である場合に、より一層有効である。また、金属材料自
体が材料特性として活性であるような場合においても同
様である。ただし、金属材料以外、例えばセラミックス
材料の焼成用治具等に用いることもでき、さらに積層時
の治具に限らず、載置用の治具等に利用することもでき
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２０】実施例１ まず、平均径が 3〜 6μm で、長さが80mm以下のAl₂ O
₃ -SiO₂ 系繊維（Al₂O₃ =48%,SiO₂ =52%）を用意し、こ
れに15重量% の高分子量無水珪酸のコロイド溶液を加え
て十分に混合した。この混合物を60メッシュの網ですく
い上げて、1000×1000×10mmのシート状とした後、この
シート状物を直径 160mmの円盤状に打ち抜いて予備成形
体を作製した。なお、上記Al₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維の平均
径および長さは、電子顕微鏡による拡大写真および実物
から測定および算出した値である。

【００２１】次に、上記予備成形体を0.5MPaの成形圧力
で、後述する被焼成物の形状に応じた形状に成形した。
そして、この成形体を450Kで 2時間乾燥させた後、大気
中で1000Kで 3時間焼成し、Al₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維間に
適当量の高分子量Si-O化合物（シロキサン結合を有す
る）からなる結合部を形成することによって、図１に示
すように円周状に凹部１ａを設けた焼成用治具１を得
た。

【００２２】このようにして得たAl₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維
結合体からなる焼成用治具のかさ密度は 0.6g/cm³ であ
り、また空隙率は 78%であった。

【００２３】上記実施例１によるAl₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維
結合体からなる焼成用治具を、電磁調理器用発熱体素材
の製造工程に使用し、その特性を評価した。

【００２４】すなわち、まず容器底部形状のフェライト
系ステンレス鋼板と、平均粒径が 3〜 6μm の鉄粉(C≦
0.1重量%,その他 1.5重量% ／平均粒径はレーザ法によ
る測定結果である）および平均粒径が40〜60μm の鉄粉
(C≦ 0.1重量%,その他 1.5重量% ／平均粒径は篩分けに
よる測定結果である）とを用意した。 2種類の鉄粉は、
それぞれＰＶＡと混合してスラリー状とした。

【００２５】次いで、容器底部形状のステンレス鋼板の
内面に、平均粒径 3〜 6μm の鉄粉スラリーを焼成後の
厚さが40〜 150μm となるように塗布し、さらにその上
に平均粒径40〜60μm の鉄粉スラリーを焼成後の厚さが
60〜 200μm となるように塗布した。このようにして、
2層構造の鉄粉層を形成した容器底部形状のステンレス
鋼板を1000枚用意した。次に、図２に示すように、被焼
成物２である 2層構造の鉄粉層を形成したステンレス鋼
板を、上記Al₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維結合体からなる焼成用
治具１を介して積層した。積層した際に、上記焼成用治
具にはステンレス鋼板の重さによって、その形状が良好
に転写されていた。

【００２６】この後、焼成用治具を介して積層したステ
ンレス鋼板を真空加熱炉内に配置して、炉内を非酸化性
ガス（窒素ガス）で置換した後に 0.1Paまで減圧し、こ
の状態で 1400K× 120分の条件で焼成した。なお、焼成
後は約7K/minで室温まで冷却した。この焼成によって、
容器底部形状のステンレス鋼板上に 2層構造の鉄粒子の
多孔質焼結層を形成した電磁調理器用発熱体素材を作製
した。

【００２７】上述した積層状態での焼成により得た各電
磁調理器用発熱体素材の状態を観察・評価したところ、
変形不良、治具との反応による不良、溶着不良等は発生
しておらず、全て健全な電磁調理器用発熱体素材であっ
た。これは、Al₂ O ₃ -SiO₂系繊維結合体からなる焼成
用治具が軽量であるため、積層下部においても変形等が
生じないと共に、積層時に焼成用治具にステンレス鋼板
の形状が良好に転写されるためであり、さらには焼成時
に焼成用治具と鉄粒子との反応が起こらないためであ
る。また、焼成処理後のAl₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維結合体か
らなる焼成用治具を観察したところ、亀裂や破損等は生
じておらず、複数回の使用に十分に耐えられる状態であ
った。このように、実施例１のAl₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維結
合体からなる焼成用治具は、電磁調理器用発熱体素材の
製造工程（積層焼成工程）に好適な積層用治具であると
いえる。

【００２８】なお、上述したような電磁調理器用発熱体
素材は、上述した鉄粒子の多孔質焼結層内にAlやその合
金等の高熱伝導性金属材料の一部を含浸させつつ積層す
ることによって、電磁調理器用発熱体として用いられ
る。多孔質層（中間層）内に高熱伝導性金属材料を含浸
させる方法としては、当該金属材料の溶湯を含浸させる
方法や、当該金属材料の粉末を充填した後に加熱して含
浸させる方法等が例示される。また、上記溶湯含浸法と
しては、加圧含浸（溶湯鍛造）、ダイキャスト、低圧鋳
造、遠心鋳造等を適用することができる。また、粉末を
用いる方法としては、液相焼結、粉末鍛造、ホットプレ
ス等が挙げられる。

【００２９】上述した電磁調理器用発熱体は、例えば電
磁調理器用容器の底部に用いられるものであるが、前述
したように磁性金属板と高熱伝導性金属材料との密着性
および接合強度に優れ、かつこれら金属材料間の熱膨張
差に起因する応力を緩和しているため、熱衝撃が印加さ
れた場合においても界面剥離等を招くおそれが極めて少
ない。また、接合面積の拡大によって、熱伝達効率をよ
り一層向上させることができる。従って、電磁調理器用
容器の熱効率および信頼性を大幅に向上させることがで
きる。

【００３０】比較例１ 上記実施例１のAl₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維結合体からなる焼
成用治具に代えて、同一形状のステンレス製金属治具を
用意した。そして、ステンレス製金属治具を用いる以外
は、実施例１と同様に、 2層構造の鉄粉層を形成したス
テンレス鋼板を積層し、実施例１と同一条件で焼成し
た。なお、ステンレス製金属治具には、被焼成物との直
接接触を防ぐように、セラミックス粉（BN粉）を塗布し
た。この積層状態で焼成した電磁調理器用発熱体素材の
状態を評価したところ、ステンレス製金属治具の凹凸部
分にはセラミックス粉を均一に塗布することができなか
ったことから、ステンレス製金属治具と鉄粉もしくはス
テンレス鋼板との癒着による不良が15〜 30%程度発生し
た。

【００３１】比較例２ 上記実施例１のAl₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維結合体からなる焼
成用治具に代えて、100× 100× 3mmのモリブデン製金
属治具とリング状のアルミナ製スペーサ（外径20mm×内
径15mm×厚さ 5mm）とを用意した。そして、これらを用
いる以外は、実施例１と同様に、 2層構造の鉄粉層を形
成したステンレス鋼板をモリブデン製金属治具およびリ
ング状アルミナ製スペーサを介して積層し、実施例１と
同一条件で焼成した。なお、モリブデン製金属治具と被
焼成物との直接接触を防ぐように、それらの間にはそれ
ぞれリング状アルミナ製スペーサを配置した。この積層
状態で焼成した電磁調理器用発熱体素材の状態を評価し
たところ、ステンレス鋼板が熱により変形し、全て不良
となった。

【００３２】比較例３ まず、セラミックス粉末としてAl₂ O ₃ 粉末（平均粒径
0.3μm)を用意し、このAl₂ O ₃ 粉末に有機結合剤と分
散媒とを加え、十分に混合してスラリー状とした。この
Al₂ O ₃ スラリーを用いて、射出成形法により実施例１
と同一形状の成形体を作製した。次に、この成形体を非
酸化性雰囲気中にて 1350K×60分の条件で焼結させるこ
とによって、通常のAl₂ O ₃ 焼結体からなる焼成用治具
を得た。このAl₂ O ₃ 焼結体製治具の密度は 3.2g/cm³
であり、ほぼ相対密度100%のAl₂O₃ 焼結体からなること
を確認した。また、Al₂ O ₃ 焼結体製治具の寸法精度は
±0.8%であった。

【００３３】次に、実施例１のAl₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維結
合体からなる焼成用治具に代えて、上記Al₂ O ₃ 焼結体
製治具を用いる以外は、実施例１と同様に、 2層構造の
鉄粉層を形成した容器底部形状のステンレス鋼板を積層
し、実施例１と同一条件で焼成した。この積層状態で焼
成した電磁調理器用発熱体素材の状態を評価したとこ
ろ、積層下部の電磁調理器用発熱体素材にAl₂ O ₃ 焼結
体製治具との部分接触による変形が生じ、 5〜 10%程度
の不良が発生した。また、一部のAl₂ O ₃ 焼結体製治具
に亀裂が生じていることを確認した。

【００３４】なお、実施例１のAl₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維結
合体からなる焼成用治具の寸法精度も± 1〜0.8%であっ
たが、前述したように被焼成物であるステンレス鋼板の
重さで焼成用治具自体がその形状に応じて変形するため
不良発生原因とはならない。 比較例４ 上記実施例１のAl₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維結合体からなる焼
成用治具に代えて、同一形状にＮＣ加工した黒鉛治具を
用意した。そして、この黒鉛治具を用いる以外は、実施
例１と同様に、 2層構造の鉄粉層を形成したステンレス
鋼板を積層し、実施例１と同一条件で焼成した。なお、
黒鉛治具には、被焼成物との直接接触を防ぐように、セ
ラミックス粉（BN粉）を塗布したが、比較例１と同様に
凹凸部には均一に塗布することはできなかった。

【００３５】この積層状態で焼成した電磁調理器用発熱
体素材の状態を評価したところ、セラミックス粉の塗布
されていない部分で黒鉛治具と鉄粒子との溶着が認めら
れ、さらに一部で鉄粒子のバインダとして用いたＰＶＡ
の分解ガスによって、黒鉛治具の表面粗れが発生し、そ
のような部分でも黒鉛治具と鉄粒子との溶着が認められ
た。このような黒鉛治具と鉄粒子との溶着により 5〜 1
0%程度の不良が発生した。なお、上記黒鉛治具と鉄粒子
との溶着が積層下部で発生すると、積層物の倒壊等を招
くおそれがあり、被焼成物および炉共に損傷を受けるこ
とがある。

【００３６】実施例２ まず、実施例１と同様に、平均径が 5μm で長さが80mm
以下の CaO-SiO₂ 系繊維(CaO=48%,SiO₂ =52%）と10重量
% の高分子量無水珪酸のコロイド溶液との混合物を、60
メッシュの網ですくい上げて1000×1000×10mmのシート
状とした。このシート状物を直径 160mmの円盤状に打ち
抜いて予備成形体とした後、0.5MPaの成形圧力で実施例
１と同一形状に成形した。そして、この成形体を450Kで
1.5時間乾燥させた後、大気中で 1100Kで 3時間焼成
し、CaO-Si O₂ 系繊維間に適当量の高分子量Si-O化合物
（シロキサン結合を有する）からなる結合部を形成する
ことによって、実施例１と同一形状の CaO-SiO₂ 系繊維
結合体からなる焼成用治具を得た。

【００３７】このようにして得た CaO-SiO₂ 系繊維結合
体からなる焼成用治具のかさ密度は0.7g/cm³ であり、
また空隙率は 80%であった。

【００３８】上記実施例２による CaO-SiO₂ 系繊維結合
体からなる焼成用治具を用いて、実施例１と同一条件下
で電磁調理器用発熱体素材の製造（ 2層構造の鉄粉層を
形成したステンレス鋼板の積層焼成）を行い、焼成用治
具の特性を評価した。すなわち、実施例１と同一条件下
で焼成した各電磁調理器用発熱体素材の状態を評価した
ところ、変形不良、治具との反応による不良、溶着不良
等は発生しておらず、全て健全な電磁調理器用発熱体素
材であった。これは、 CaO-SiO₂ 系繊維結合体からなる
焼成用治具が軽量であるため、積層下部においても変形
等が生じないと共に、積層時に焼成用治具にステンレス
鋼板の形状が良好に転写されるためであり、さらには焼
成時に焼成用治具と鉄粒子等との反応が起こらないため
である。また、焼成処理後の焼成用治具を観察したとこ
ろ、亀裂や破損等は生じておらず、複数回の連続使用に
十分に耐えられる状態であった。

【００３９】実施例３ まず、実施例１と同様に、平均径が 4μm で長さが80mm
以下の MgO-SiO₂ 系繊維(MgO=48%,SiO₂ =52%）と 8重量
% の高分子量無水珪酸のコロイド溶液との混合物を、80
メッシュの網ですくい上げて1000×1000×10mmのシート
状とした。このシート状物を直径 160mmの円盤状に打ち
抜いて予備成形体とした後、0.4MPaの成形圧力で実施例
１と同一形状に成形した。そして、この成形体を440Kで
2時間乾燥させた後、大気中で 1050Kで 4時間焼成し、
MgO-Si O₂ 系繊維間に適当量の高分子量Si-O化合物（シ
ロキサン結合を有する）からなる結合部を形成すること
によって、実施例１と同一形状の MgO-SiO₂ 系繊維結合
体からなる焼成用治具を得た。

【００４０】このようにして得た MgO-SiO₂ 系繊維結合
体からなる焼成用治具のかさ密度は0.5g/cm³ であり、
また空隙率は 80%であった。

【００４１】上記実施例３による MgO-SiO₂ 系繊維結合
体からなる焼成用治具を用いて、実施例１と同一条件下
で電磁調理器用発熱体素材の製造（ 2層構造の鉄粉層を
形成したステンレス鋼板の積層焼成）を行い、焼成用治
具の特性を評価した。すなわち、実施例１と同一条件下
で焼成した各電磁調理器用発熱体素材の状態を評価した
ところ、変形不良、治具との反応による不良、溶着不良
等は発生しておらず、全て健全な電磁調理器用発熱体素
材であった。これは、 MgO-SiO₂ 系繊維結合体からなる
焼成用治具が軽量であるため、積層下部においても変形
等が生じないと共に、積層時に焼成用治具にステンレス
鋼板の形状が良好に転写されるためであり、さらには焼
成時に焼成用治具と鉄粒子等との反応が起こらないため
である。また、焼成処理後の焼成用治具を観察したとこ
ろ、亀裂や破損等は生じておらず、複数回の連続使用に
十分に耐えられる状態であった。

【００４２】実施例４ まず、実施例１と同様に、平均径が 4μm で長さが80mm
以下の SiC系繊維と 8重量% の高分子量無水珪酸のコロ
イド溶液との混合物を、80メッシュの網ですくい上げて
1000×1000×10mmのシート状とした。このシート状物を
直径 160mmの円盤状に打ち抜いて予備成形体とした後、
0.4MPaの成形圧力で実施例１と同一形状に成形した。そ
して、この成形体を440Kで 2時間乾燥させた後、 CO-CO
₂ 雰囲気中で 1050Kで 4時間焼成し、 SiC系繊維間に適
当量の高分子量Si-O化合物（シロキサン結合を有する）
からなる結合部を形成することによって、実施例１と同
一形状の SiC系繊維結合体からなる焼成用治具を得た。

【００４３】このようにして得た SiC系繊維結合体から
なる焼成用治具のかさ密度は 0.5g/cm³ であり、また空
隙率は 80%であった。

【００４４】上記実施例４による SiC系繊維結合体から
なる焼成用治具を用いて、実施例１と同一条件下で電磁
調理器用発熱体素材の製造（ 2層構造の鉄粉層を形成し
たステンレス鋼板の積層焼成）を行い、焼成用治具の特
性を評価した。すなわち、実施例１と同一条件下で焼成
した各電磁調理器用発熱体素材の状態を評価したとこ
ろ、変形不良、治具との反応による不良、溶着不良等は
発生しておらず、全て健全な電磁調理器用発熱体素材で
あった。これは、 SiC系繊維結合体からなる焼成用治具
が軽量であるため、積層下部においても変形等が生じな
いと共に、積層時に焼成用治具にステンレス鋼板の形状
が良好に転写されるためであり、さらには焼成時に焼成
用治具と鉄粒子等との反応が起こらないためである。ま
た、焼成処理後の焼成用治具を観察したところ、亀裂や
破損等は生じておらず、複数回の連続使用に十分に耐え
られる状態であった。

【００４５】実施例５ まず、実施例１と同様に、平均径が 4μm で長さが80mm
以下のBN系繊維と 8重量% の高分子量無水珪酸のコロイ
ド溶液との混合物を、80メッシュの網ですくい上げて10
00×1000×10mmのシート状とした。このシート状物を直
径 160mmの円盤状に打ち抜いて予備成形体とした後、0.
4MPaの成形圧力で実施例１と同一形状に成形した。そし
て、この成形体を440Kで 2時間乾燥させた後、窒素雰囲
気中で1050Kで 4時間焼成し、BN系繊維間に適当量の高
分子量Si-O化合物（シロキサン結合を有する）からなる
結合部を形成することによって、実施例１と同一形状の
BN系繊維結合体からなる焼成用治具を得た。

【００４６】このようにして得たBN系繊維結合体からな
る焼成用治具のかさ密度は 0.5g/cm³ であり、また空隙
率は 80%であった。

【００４７】上記実施例５によるBN系繊維結合体からな
る製の焼成用治具を用いて、実施例１と同一条件下で電
磁調理器用発熱体素材の製造（ 2層構造の鉄粉層を形成
したステンレス鋼板の積層焼成）を行い、焼成用治具の
特性を評価した。すなわち、実施例１と同一条件下で焼
成した各電磁調理器用発熱体素材の状態を評価したとこ
ろ、変形不良、治具との反応による不良、溶着不良等は
発生しておらず、全て健全な電磁調理器用発熱体素材で
あった。これは、BN系繊維結合体からなる焼成用治具が
軽量であるため、積層下部においても変形等が生じない
と共に、積層時に焼成用治具にステンレス鋼板の形状が
良好に転写されるためであり、さらには焼成時に焼成用
治具と鉄粒子等との反応が起こらないためである。ま
た、焼成処理後の焼成用治具を観察したところ、亀裂や
破損等は生じておらず、複数回の連続使用に十分に耐え
られる状態であった。

【００４８】実施例６ まず、実施例１と同様に、平均径が 4μm で長さが80mm
以下のSi₃ N ₄ 系繊維と 8重量% の高分子量無水珪酸の
コロイド溶液との混合物を、80メッシュの網ですくい上
げて1000×1000×10mmのシート状とした。このシート状
物を直径 160mmの円盤状に打ち抜いて予備成形体とした
後、0.4MPaの成形圧力で実施例１と同一形状に成形し
た。そして、この成形体を440Kで 2時間乾燥させた後、
窒素雰囲気中で 1050Kで 4時間焼成し、Si₃ N ₄ 系繊維
間に適当量の高分子量Si-O化合物（シロキサン結合を有
する）からなる結合部を形成することによって、実施例
１と同一形状のSi₃ N ₄ 系繊維結合体からなる焼成用治
具を得た。

【００４９】このようにして得たSi₃ N ₄ 系繊維結合体
からなる焼成用治具のかさ密度は0.5g/cm³ であり、ま
た空隙率は 80%であった。

【００５０】上記実施例６によるSi₃ N ₄ 系繊維結合体
からなる製の焼成用治具を用いて、実施例１と同一条件
下で電磁調理器用発熱体素材の製造（ 2層構造の鉄粉層
を形成したステンレス鋼板の積層焼成）を行って、焼成
用治具の特性を評価した。すなわち、実施例１と同一条
件下で焼成した各電磁調理器用発熱体素材の状態を評価
したところ、変形不良、治具との反応による不良、溶着
不良等は発生しておらず、全て健全な電磁調理器用発熱
体素材であった。これは、Si₃ N ₄ 系繊維結合体からな
る焼成用治具が軽量であるため、積層下部においても変
形等が生じないと共に、積層時に焼成用治具にステンレ
ス鋼板の形状が良好に転写されるためであり、さらには
焼成時に焼成用治具と鉄粒子等との反応が起こらないた
めである。また、焼成処理後の焼成用治具を観察したと
ころ、亀裂や破損等は生じておらず、複数回の連続使用
に十分に耐えられる状態であった。

【００５１】実施例７ まず、実施例１と同様に、平均径が 4μm で長さが80mm
以下の AlN系繊維と 8重量% の高分子量無水珪酸のコロ
イド溶液との混合物を、80メッシュの網ですくい上げて
1000×1000×10mmのシート状とした。このシート状物を
直径 160mmの円盤状に打ち抜いて予備成形体とした後、
0.4MPaの成形圧力で実施例１と同一形状に成形した。そ
して、この成形体を440Kで 4時間乾燥させた後、窒素雰
囲気中で1050Kで 4時間焼成し、 AlN系繊維間に適当量
の高分子量Si-O化合物（シロキサン結合を有する）から
なる結合部を形成することによって、実施例１と同一形
状の AlN系繊維結合体からなる焼成用治具を得た。

【００５２】このようにして得た AlN系繊維結合体から
なる焼成用治具のかさ密度は 0.5g/cm³ であり、また空
隙率は 80%であった。

【００５３】上記実施例７による AlN系繊維結合体から
なる焼成用治具を用いて、実施例１と同一条件下で電磁
調理器用発熱体素材の製造（ 2層構造の鉄粉層を形成し
たステンレス鋼板の積層焼成）を行い、焼成用治具の特
性を評価した。すなわち、実施例１と同一条件下で焼成
した各電磁調理器用発熱体素材の状態を評価したとこ
ろ、変形不良、治具との反応による不良、溶着不良等は
発生しておらず、全て健全な電磁調理器用発熱体素材で
あった。これは、 AlN系繊維結合体からなる焼成用治具
が軽量であるため、積層下部においても変形等が生じな
いと共に、積層時に焼成用治具にステンレス鋼板の形状
が良好に転写されるためであり、さらには焼成時に焼成
用治具と鉄粒子等との反応が起こらないためである。ま
た、焼成処理後の焼成用治具を観察したところ、亀裂や
破損等は生じておらず、複数回の連続使用に十分に耐え
られる状態であった。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の焼成用治
具は、金属材料等からなる被焼成物との反応を防止する
ことができる上に、軽量で各種形状に容易に対応可能で
あると共に、急冷・急熱等に対して優れた耐性を有す
る。従って、本発明の焼成用治具を治具を用いることに
よって、例えば比較的活性度の高い金属材料や複雑形状
の金属材料等を積層した状態に良好に焼成することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例によるセラミックス繊維製
の焼成用治具の形状を示す断面図である。

【図２】 本発明の一実施例による焼成用治具を電磁調
理器用発熱体素材の製造工程に用いた際の被焼成物と焼
成用治具との積層状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１……セラミックス繊維結合体からなる焼成用治具 ２……被焼成物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均径が 0.1〜70μm の範囲で、長さが
   0.1〜 200mmの範囲のセラミックス繊維の結合体からな
   り、前記結合体のかさ密度が 3g/cm³ 以下であることを
   特徴とする焼成用治具。
2. 【請求項２】 請求項１記載の焼成用治具において、 前記セラミックス繊維は、Al₂ O ₃ -SiO₂ 系繊維、 CaO
   -SiO₂ 系繊維、MgO-SiO₂ 系繊維、BN系繊維、 SiC系繊
   維、Si₃ N ₄ 系繊維および AlN系繊維から選ばれた少な
   くとも 1種からなることを特徴とする焼成用治具。
3. 【請求項３】 請求項１記載の焼成用治具において、 前記セラミックス繊維間は、高分子無機化合物からなる
   結合部を介して結合されていることを特徴とする焼成用
   治具。