JPH1054672A

JPH1054672A - セラミックス焼成用セッター

Info

Publication number: JPH1054672A
Application number: JP8211169A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Okada; 勉岡田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-08-09
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1998-02-24

Abstract

(57)【要約】【課題】セッター上に置かれる被焼成物の温度分布の
均一化と、使用温度雰囲気下でのクリープ変形の抑制を
共に満足できるセッターを提供する。【解決手段】セラミックスを焼成する平板状のセッタ
ー１１であり、その内部に外部に対して開放されている
貫通孔１１ａを設けた構成である。この貫通孔１１ａは
上下対称となる位置に設けることが好ましく、また、天
板１１ｂ及び床板１１ｃの厚さｔ₂が９〜１６ｍｍ、天
板１１ｂと床板１１ｃを接続する支柱１１ｄの厚さＷ₂
が１７ｍｍ以下、支柱１１ｄの総厚さΣＷ₂がセッター
１１の幅Ｗ ₁の０．１４倍以上であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスを焼
成したり熱処理する際に使用するセッターに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】セラミックス焼成用のセッターは、被焼
成物の形状により形が異なるが、棒状あるいはパイプ状
の品物を焼成する場合を除いて、通常は平板状のものが
用いられる。また、セッター上に置いた被焼成物を焼成
炉内に窯詰めするに際しては、生産性向上の観点から、
一般的に多段に段積みされている。

【０００３】このような状態でセラミックスを焼成する
に際して問題となるのは、焼成時、被焼成物が不均一な
温度分布で焼成されることにより生じる熱応力割れと反
りである。このうち熱応力割れは被焼成物内の温度差が
主因であるが、反りは温度差だけでなく、セッターのク
リープ変形による要因も大きい。

【０００４】被焼成物はセッターの上に置かれた状態で
焼成されるが、図５に示す従来の平板状のセッター１を
用いた場合、当然ながら被焼成物の上面とセッターに接
する下面とで温度差が生じる。この温度差はセッターの
厚みが厚い程大きくなる。従って、温度差の面だけから
言えばセッターの厚みは薄い方が良い。しかし、焼成時
に発生する被焼成物の反りの要因の一つであるセッター
のクリープ変形の面から言えば、セッターは厚い方が望
ましい。

【０００５】従って、セッターには、セッター上に置か
れる被焼成物の温度分布を場所によらず均一にでき、か
つ、使用温度雰囲気下でのクリープ変形が小さいことが
要求される。そこで、これらの条件を満足させようとし
て、これまでに種々の考案が成されている。例えば実開
平１−１６７６００号では、被焼成物を支持する部分を
ハニカム状に形成したセッターが、また、実開平２−９
７９９号では、底部の外面に複数のリブを設けたセッタ
ーが、また、実開平４−１１７３９５号では、図６に示
すように、平板の上下面に互いに直交する方向の溝２
ａ，２ｂを設けたセッター２が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案されたセッターは、セッター上に置かれる被焼成物の
温度分布の均一化についてのみ考慮されたものであり、
使用温度雰囲気下でのクリープ変形を小さくすることに
ついては、何ら考慮されていない。

【０００７】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、セッター上に置かれる被焼成物の
温度分布の均一化と、使用温度雰囲気下でのクリープ変
形の抑制を共に満足できるセッターを提供することを目
的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】セッターには、被焼成物
内の温度分布を均一にできること、及び、クリープ変形
が小さいこと等の条件が要求される。また、セッター
は、段積みを前提とした棚板として用いられるものであ
るから、被焼成物及びセッターの重量はセッター下部の
周縁部に配置される耐火物製ブロックによって支えられ
ることになる。従って、焼成中に発生するセッターのク
リープ変形はセッターの剛性に直接依存することにな
る。

【０００９】以上の点から、焼成時のクリープ変形を抑
制するには、耐クリープ性に優れた材料を使用するか、
構造的な改良によって剛性を高めるしかない。しかし、
焼成が耐熱合金のような金属を使用できない１６００℃
を越える高温条件下では、セッターの材質は耐火物でな
ければ対応できない。

【００１０】また、被焼成物の温度分布を均一化するこ
とは、それによって焼成速度を高めることができると共
に、反りを低減できることから、セッターの被焼成物に
直接接触する部分の肉厚は極力薄いことが望まれる。

【００１１】そこで、本発明は、耐火物製セッターに構
造的な改良を加えて剛性を高めつつ、処理能力の点から
高さをできるだけ低くして、焼成時のクリープ変形を抑
制するとともに、被焼成物の温度分布を均一化すること
としている。曲げ剛性の高い構造としてよく知られてい
るのはＩ型断面構造であり、その思想は、極力中立線か
ら遠い位置に材料を配置させることにある。そこで、本
発明ではこの思想を平板形状に適用し、内部をくり抜い
た中空断面を持つ形状としている。そしてその際、くり
抜いた内部の空間は密閉するのではなく、外部に対して
開放させることにより、対流熱伝達及び輻射熱でセッタ
ーを内面から加熱でき、その結果、薄い肉厚のセッター
を用いたときと同様の効果が期待でき、温度差の少ない
焼成が可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明のセラミックス焼成用セッ
ターは、平板状のセッターの内部に空間を形成し、か
つ、その空間は側面において外部に対して開放させたも
のである。ところで、セッターは一度使用するとクリー
プ変形するので、焼成する毎に上下を逆にして使用す
る。従って、繰り返し使用の観点からセッターの形状は
上下対称であることが望ましいので、上記空間は上下対
象となる位置に設けることが好ましい。

【００１３】また、上記した本発明のセッターにおい
て、天板及び床板の厚さｔ₂は９〜１６ｍｍ、天板と床
板を接続する支柱の厚さＷ₂は１７ｍｍ以下、支柱の総
厚さΣＷ₂はセッターの幅Ｗ₁の０．１４倍以上である
ことが好ましい。

【００１４】天板及び床板の厚さｔ₂が９ｍｍ未満であ
ると、セッターとして使用した際に、セッターの中心部
付近に発生する最大応力が大きくなってクリープ変形を
抑制できなくなる。また、１６ｍｍを越えると被焼成物
の上下面の温度差が大きくなって反りが大きくなる。そ
こで、本発明では天板及び床板の厚さｔ₂は９〜１６ｍ
ｍとしているのである。

【００１５】また、天板と床板を接続する支柱の厚さＷ
₂が１７ｍｍを越えると、この支柱上に置かれた被焼成
物部分の、特に支柱の中心部における上下面の温度差が
大きくなる。そこで、本発明では天板と床板を接続する
支柱の厚さＷ₂を１７ｍｍ以下としている。この支柱の
厚さＷ₂は小さい程、支柱上に置かれた被焼成物部分の
上下面の温度差が小さくなって、反りの観点からは好ま
しい。しかし、あまり小さくなりすぎると、曲げ剛性が
低くなる。そこで、本発明では、支柱の総厚さΣＷ₂を
セッターの幅Ｗ₁の０．１４倍以上としている。

【００１６】なお、支柱の総厚さΣＷ₂はセッターの幅
Ｗ₁の０．１４倍以上であればその上限は特に限定しな
いが、総厚さΣＷ₂が大きくなりすぎると、必然的に重
量増となり、また、支柱上に置かれた被焼成物部分の上
下面の温度差が大きくなるので、支柱の総厚さΣＷ₂は
セッターの幅Ｗ₁の０．４０倍以下が好ましいことを本
発明者は実験によって確認している。

【００１７】

【実施例】以下、本発明のセラミックス焼成用セッター
を図１〜図４に示す実施例に基づいて説明する。図１〜
図４は本発明のセラミックス焼成用セッターの第１〜第
４実施例を示すもので、それぞれ（ａ）は斜視図、
（ｂ）は平面方向からみた断面図である。

【００１８】図１に示す本発明のセラミックス焼成用セ
ッター１１は、前面から後面に向けて矩形の貫通孔１１
ａを、上下対称の位置に複数個、平行に設けた構造であ
る。このような構造のセラミックス焼成用セッター１１
では、同じ重量で作製した図５に示したような平板状の
セッターと比べて格段に高い曲げ剛性を有することにな
る。そして、焼成時にはこれらの貫通孔１１ａ内を高温
雰囲気が対流及び輻射するので、図５に示したような平
板状のセッターと比べて、セッター１１に置かれた被焼
成物の上下面の温度差が少なくなる。

【００１９】図１に示すような本発明のセラミックス焼
成用セッター１１の各部の寸法は、被焼成物の大きさと
重量に応じて最適値となるように設計する必要がある。
従って、天板１１ｂ及び床板１１ｃの厚さや、天板１１
ｂと床板１１ｃを接続する支柱１１ｄの厚さＷ₂もそれ
によって異なる。但し、繰り返し使用の観点からセッタ
ー１１の形状は上下対称であることが望ましいので、貫
通孔１１ａは図１に示すように、上下対称となる位置に
設け、また、天板１１ｂと床板１１ｃの厚さｔ ₂も同じ
であることが好ましい。

【００２０】下記表１は図１に示す形状のセッター１１
（長さ６００ｍｍ、幅６００ｍｍ、厚さ３８ｍｍ、材
質：Al₂O₃８５重量％、 SiO₂１４重量％）上に、直径
が５００ｍｍで厚さが３０ｍｍの円板状のアルミナ製品
を載せ、１７００℃で１０時間焼成する実験を、各部寸
法を変化させて行った場合の結果を示したものである。
なお、表１には同じ寸法の図５に示す平板状のセッター
１を使用した場合の結果も併せて示す。

【００２１】

【表１】注１）応力、温度差はNo12の従来例と比較した値で表示
した。注２）最大応力は中心部付近の下面に作用し、その向き
は貫通孔に直角である。注３）総支柱厚さが薄い時の最大応力は支柱の根元に作
用し、向きは貫通孔に直角の方向である。注４）床板の厚さは天板の厚さと同じである。

【００２２】表１より明らかなように、天板１１ｂ及び
床板１１ｃの厚さｔ₂が９〜１６ｍｍの場合（No２〜４
及びNo７〜１０）には、セッター１１の中心部付近に発
生する最大応力が小さいので、必然的にクリープ変形も
小さくなる。加えて、この場合には、被焼成物の上下面
の温度差も少なくなるので、発生する熱応力割れや反り
も小さかった。

【００２３】これに対して天板１１ｂ及び床板１１ｃの
厚さｔ₂が８ｍｍの場合（No１）には、セッター１１の
中心部付近に発生する最大応力が大きくなったので、そ
れに従ってクリープ変形も大きくなった。すなわち、こ
の場合には、寿命が短くなるので実用性はない。反対
に、天板１１ｂ及び床板１１ｃの厚さｔ₂が１７ｍｍの
場合（No５）には、被焼成物の上下面の温度差が大きく
なったので、それに従って発生する熱応力割れや反りも
大きくなった。

【００２４】また、天板１１ｂと床板１１ｃを接続する
支柱１１ｄの厚さＷ₂が１７ｍｍ以下の場合（No２〜４
及びNo７〜１０）には、被焼成物の上下面の温度差も少
なくなるので、発生する熱応力割れや反りも小さかっ
た。これに対して支柱１１ｄの厚さＷ₂が１８ｍｍの場
合（No１１）には、被焼成物の上下面の温度差が大きく
なったので、それに従って発生する熱応力割れや反りも
大きくなった。

【００２５】また、天板１１ｂと床板１１ｃを接続する
支柱１１ｄの総厚さΣＷ₂がセッター１１の幅Ｗ₁の
０．１４倍以上、すなわち本実施例では８４ｍｍ以上の
場合（No２〜４及びNo７〜１０）には、セッター１１の
中心部付近に発生する最大応力が小さいので、必然的に
クリープ変形も小さくなる。これに対して支柱１１ｄの
総厚さΣＷ₂がセッター１１の幅Ｗ₁の０．１４倍未
満、例えば本実施例で７２ｍｍの場合（No６）には、セ
ッター１１の中心部付近に発生する最大応力が大きくな
ったので、それに従ってクリープ変形も大きくなった。
すなわち、この場合には、寿命が短くなるので実用性は
ない。

【００２６】なお、従来例の場合（No１２）には、貫通
孔１１ａがないので、被焼成物の上下面の温度差が大き
くなり、それに従って発生する熱応力割れや反りも大き
くなる。加えて、重量も重たくなる。

【００２７】本発明のセラミックス焼成用セッター１１
は、その内部に空間を形成し、かつ、その空間は側面に
おいて外部に対して開放されているものであれば、図１
に示す実施例に限らないことは言うまでもない。

【００２８】例えば図２のように、中央部に前面から後
面に向けて貫通孔１１ａを、両側にはそれぞれ側面から
中央部の貫通孔１１ａに向けて穴１１ｅを設けたもので
もよい。この場合、貫通孔１１ａと穴１１ｅとは開口１
１ｆで連通させておくことが望ましい。

【００２９】また、図３のように、貫通孔１１ａを斜め
に設けたものでもよい。さらに、図４のように、中央部
に斜めに設けた貫通孔１１ａを配置し、両側にはこの貫
通孔１１ａに向けて穴１１ｅを設けたものでもよい。こ
の場合、貫通孔１１ａと穴１１ｅとは開口１１ｆで連通
させておくことが望ましいことは、図２に示す実施例と
同様である。

【００３０】ところで、本発明のセラミックス焼成用セ
ッター１１に形成する空間の形状については特に限定さ
れないが、図１及び図４に示すような矩形状や、図３に
示す矩形状の四隅に小さなアールをつけたもの等が望ま
しい。

【００３１】なお、図１〜図４に示す実施例では、繰り
返し使用が可能なように上下の対称位置に貫通孔１１
ａ、穴１１ｅを設けたものを示したが、繰り返し使用を
考慮しないのであれば、貫通孔１１ａ、穴１１ｅは必ず
しも上下の対称位置に設けなくても良い。また、この場
合、天板１１ｂと床板１１ｃの厚さは同じでなくてもよ
い。

【００３２】本発明のセラミックス焼成用セッター１１
を製造するに際しては、例えばAl₂O ₃と SiO₂の混合物
（Al₂O₃： SiO₂＝４：１）を鋳込み成形した後、焼成
して製造する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のセラミッ
クス焼成用セッターによれば、焼成時のクリープ変形が
少なくなる。また、被焼成物の上下面における温度差も
小さくなるので、熱応力を低減できて、反りが低減す
る。さらに、軽量化が図れ、ハンドリング性が向上する
とともに、焼成時のエネルギーロスも低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミックス焼成用セッターの第１実
施例を示すもので、それぞれ（ａ）は斜視図、（ｂ）は
平面方向からみた断面図である。

【図２】本発明のセラミックス焼成用セッターの第２実
施例を示すもので、それぞれ（ａ）は斜視図、（ｂ）は
平面方向からみた断面図である。

【図３】本発明のセラミックス焼成用セッターの第３実
施例を示すもので、それぞれ（ａ）は斜視図、（ｂ）は
平面方向からみた断面図である。

【図４】本発明のセラミックス焼成用セッターの第４実
施例を示すもので、それぞれ（ａ）は斜視図、（ｂ）は
平面方向からみた断面図である。

【図５】従来の平板状のセッターを示す斜視図である。

【図６】実開平４−１１７３９５号で提案されたセッタ
ーを示す斜視図である。

【符号の説明】

１１セッター１１ａ貫通孔１１ｂ天板１１ｃ床板１１ｄ支柱１１ｅ穴

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックスを焼成する平板状のセッタ
ーにおいて、その内部に空間を形成し、かつ、その空間
は側面において外部に対して開放されていることを特徴
とするセラミックス焼成用セッター。
【請求項２】空間を上下対称となる位置に設けたこと
を特徴とする請求項１記載のセラミックス焼成用セッタ
ー。
【請求項３】天板及び床板の厚さｔ₂が９〜１６ｍ
ｍ、天板と床板を接続する支柱の厚さＷ₂が１７ｍｍ以
下、支柱の総厚さΣＷ₂がセッターの幅Ｗ₁の０．１４
倍以上であることを特徴とする請求項２記載のセラミッ
クス焼成用セッター。