JPS6379748A - 中空陶板の連続製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は粘土を主成分とする原料を連続押し出しによっ
て中空状の連続体を形成し、これを短時間で乾燥し、こ
の連続体を走行カンタで定尺にカットした後に短時間で
焼成する焼成炉に送給して中空陶板を連続して製造する
装置に関するものである。

〔従来の技術〕

瓦、タイルは成形機から送出される連続成形帯を短尺に
切断し、さらにプレス加工等して成形し、これを乾燥、
焼成するか、型に材料を充填し、こ５れをプレスによっ
て成形し、次に乾燥、焼成するかのいずれかの方法によ
って製造していた。また、乾燥時間を短縮しようとマイ
クロ波加熱機、遠赤外線ヒータ装置を用いることも知ら
れていた。しかも焼成には温度コントロールが容易でな
いトンネルドライヤを使用していた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この種装置においては、乾燥、焼成工程に数日を要する
ため、生産性、コスト、場所の関係で連続体で乾燥し、
これを所定長さに切断して焼成することができなかった
。また、従来装置では未硬化の瓦、タイルを表面から乾
燥する方法のため乾燥、焼成途中に瓦、タイルが捩じれ
たり、クラックが入ったりする不利があった。さらに、
従来装置では押し出された直後の押出成形体が柔らかい
ため短尺に切断して乾燥しなければならず長尺体を形成
できず、かつ、均質な瓦、タイルも大幅な許容誤差の中
での生産しかできなかった。また、従来の製造方法、装
置では押出中空成形体を焼成炉の廃熱で乾燥するため、
押出中空成形体の表面から乾燥するので乾燥に数日を要
し、焼成に８時間位を費やす欠点があった。しかも、従
来のこの種方法では押出から乾燥、あるいは焼成炉まで
処置ラインに構成することができなかった。すなわち、
このラインを製作した場合は膨大な費用と広大な用地と
高額のエネルギー化を必要とする不利があった。また、
中空状の成形体を単にマイクロ波等で乾燥し、乾燥時間
を大幅に短縮しようとした場合は、中空部の水蒸気圧の
上昇と結露の発生、中空部内壁と外表面の乾燥度合のズ
レによって相当の肉厚がないと爆裂、クランクの発生、
反り、捩じれ等の変形が生じる欠点があった。しかも、
マイクロ波は押出成形体の含水分を１％以下にするため
に温度を１３０℃以上に上昇させる必要があるが、この
温度まで上昇させるのに相当の時間とエネルギーロスが
あった。その他、マイクロ波の代わりに遠赤外線を用い
て乾燥する方法もあるが、押出成形体を１３０℃以上に
昇温するのはマイクロ波よりはるかに短時間となる反面
、乾燥時間が長くなる弱点があった。その上、上記２装
置を用いた乾燥装置では乾燥時に発生する大量の水蒸気
の結露防止処理、被乾燥物の乾燥時における搬送構造に
も種々の問題点、例えば被乾燥物とコンベアベルト間の
摩擦抵抗による変形、長尺体に対するマイクロ波の不均
一加熱等があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明はこのような欠点を除去するため、押出成形機の
次に押出中空成形体をスムーズに次工程に移送する搬送
部と、次に連続帯状の押出中空成形体の含水分の１／３
位を短時間（５〜３０分位）で蒸発させるマイクロ波加
熱機、次にこの押出中空成形体の含水分を例えば５〜３
０分位の短時間で１％以下に低減する遠赤外線ヒータ装
置の順に配列すると共に、加熱時に中空部内部に滞溜す
る水蒸気を押出成形機の中子に設けた出口部から送風す
る風（エア、ドライエア）によって吹き払い、水蒸気圧
を低下し、かつ中空部内の加熱の効率を上げると共に、
中空部内に生ずる結露を排除して中空部内と押出中空成
形体表面層の含水比率を平均化し、またマイクロ波加熱
機空間内の水蒸気と押出中空成形体表面の水蒸気を外部
へ吹き払って上記表面への結露と被加熱空間内壁への結
露を防止してより一層、押出中空成形体の内外の壁面を
エアで常時、吹き払われた状態として乾燥効率、乾燥時
間を従前の１７１０〜３００位に短縮し、被乾燥物のク
ランク、反り、捩じれ等の変形、爆裂もなく連続体の中
空体を従前より大幅にコンパクト化した装置で連続して
乾燥でき、次にこの乾燥された連続体を所定長に切断し
て温度コントロールの容易なローラハースキルンに送給
して短時間に焼成してクランク、捩じれ、反り、曲げの
ない中空陶板を安価に、短時間に、大量に生産できる中
空陶板の連続製造装置を提供するものである。

〔実施例〕

以下に、図面を用いて本発明に係る中空陶板の連続製造
装置の一実施例について詳細に説明する。

第１図（ａｌ、（ｂ）は上記装置の代表的な一例を示す
説明図である。図において、１は押出成形機で粘土を主
材とした原料を第２図（ａ）、（ｂｌに示すような口金
２と中子３を介して例えば第３図（ａ）〜（ｎ）に示す
中空部を有する断面形状の押出中空成形体Ａを連続して
押し出すものであり、例えば押出速度は押出中空成形体
Ａの厚さ、幅によって異なるが２００〜２０００ｎ／　
ｗｉｎ位である。さらに説明すると、中子３は多数個の
出口部４と共通部５に外部からエアを供給、もしくは内
部からエア、水蒸気を排気するための連結管６とから形
成したものであり、出口部４は押出中空成形体Ａの中空
部ａの断面形状と同じ断面となる中空体に形成し、これ
を押出中空成形体Ａの中空部ａの配列に対応するように
共通部５と一体に形成したものである。しかも、中子３
は押出成形機１の押出口１′から押し出される粘土を支
障なくその口金２から所定形状の中空部ａを有する連続
体で押し出しできるように先端３ａから末端３ｂに亘っ
て例えば流線形状に形成したものである。また、中子３
の中空部３ｃには外部に設置したポンプ７からホース８
を介してエア、ドライエア、ウェットエア、温風等の１
種以上を所要量供給、もしくは中空部ａの水蒸気を排出
したりして押出中空成形体Ａの乾燥しにくい中空部ａの
乾燥を促進すると共に、その際の変形等の悪影響を排除
するように機能するものである。なお、前記した粘土は
天然物であり、各産地により成分が異なるものであり、
これらの長所、短所を相互に相殺させて所定の混合粘土
を得るものである。

その−具体例としては陶石、長石、カオリンナイト、ハ
ロサイト、メタハロサイト、末節粘土、蛙目粘土、信楽
粘土、シャモットなどを打ち砕き、水を加えて練り上げ
るものである。また、この粘土は必要によりマグネット
によって除鉄されることもある。ｉは搬送部で例えばフ
リローラ１０、あるいは図示しないが押出速度に同調し
た駆動ベルト１１等の少なくとも１種、または図示する
ようにその組合わせからなるものであり、押出中空成形
体Ａを押出速度のままで次工程に変形なく送給するため
のものである。■はマイクロ波加熱機でオーブン連続方
式構造としたものであり、主に押出中空成形体Ａの内部
へ浸透して熱伝導に時間を要することなくマイクロ波Ｂ
を熱エネルギーに変換し、数秒から数分で発熱して粘土
内の水分を蒸発せしめるためのものである。なお、水分
が押出中空成形体Ａにおいて重量比で２２〜１５％位含
有されており、そのうちの例えば５〜１０％を蒸発する
能力を有するものである。特にこの種、押出中空成形体
Ａは水分が５〜８％位になるまで体積が収縮するが、そ
れ以下の水分になると体積の収縮が生じないものとなる
。そこで、マイクロ波加熱機■を具体的に説明すると、
図示しないマイクロ波発振器から発振されたマイクロ波
Ｂを所要個所に案内する導波管１３と、案内されたマイ
クロ波Ｂを反射する反射板１４と、反射されたマイクロ
波Ｂを攪拌する回転羽１１５と、押出中空成形体Ａを押
出速度で移動させる誘電はするがスパークしない構成の
フリローラ搬送部１６と、押出中空成形体Ａの入口、出
口！７．１８とエア等Ｃを大量に被加熱空間１９から、
吸引したり、被加熱空間１９へ供給したりするエア出入
口２０と、マイクロ波Ｂが外部へ漏洩しないように囲ん
だ包囲体２１とから構成したものである。なお、入口、
出口１７．１８はマイクロ波Ｂが外部へ漏洩しないフィ
ルターとしても機能する構造、長さに形成したものであ
る。また、押出中空成形体Ａを加熱する被加熱空間１９
は目的に応じて異なるが、例えば約１〜５ｍ位としたも
のである。

さらに、フリローラ搬送部１６はマイクロ波Ｂ、エア等
Ｃが押出中空成形体Ａに表面、裏面、側面からも均一に
照射もしくは送風されることと、押出中空成形体Ａが乾
燥する際に１割程度、全体が収縮するため、これを吸収
しなから押出中空成形体Ａを搬送できる構成としたもの
である。その−例を図示すると、第４図（ａ）、（ｂ）
に示すように、固定された８棒２２とテフロンからなる
パイプ状のフリローラ２３と第５図に示すような８捧支
持具２４と必要に応じて設ける遮蔽板２５とから構成し
たものである。さらに説明すると第４図（ａ）において
フリローラ２３は幅を３分割し、押出中空成形体Ａ通過
時の抵抗をより小さくした構成、Ｃｂ１図は一本で構成
したフリローラ２３′である。また、８棒支持具２４は
マイクｄ波Ｂが押出中空成形体Ａの裏面がらも照射され
るように通過孔２４ａを穿設したものである。

なお、遮蔽板２５は押出中空成形体Ａが長尺体の場合、
物理的に上部の、かつ長手方向の両側端のマイクロ波Ｂ
の照射が高密度となるのを抑制して均一加熱となるのに
有用なものである。また、エア出入口２０はコンプレッ
サ、リングプロア等のエア（ドライエア、温風、熱風、
空気も含む）の送風、もしくは吸引可能なエアサイクル
用ポンプ７に連結されている。並は遠赤外線ヒータ装置
で押出中空成形体Ａの水分を１〜０％まで低減するため
に押出中空成形体Ａを１３０℃以上まで昇温させるもの
であり、その構成はフリローラ、駆動ベルトの１種以上
からなる搬送機構２７と遠赤外線ヒータ２８と保温箱２
９とからなり、加熱ゾーンは約２〜１（１ｍ位である。

勿論、加熱ゾーンは半乾燥体となった押出中空成形体Ａ
の厚さ、幅、押出速度によって異なるものである。３０
は走行カッタであり乾燥された押出中空成形体Ａを所定
長さに切断するものである。３１は取り出し機構で、乾
燥され所定長さに切断された中空乾燥板Ａ′を次工程に
送給するためであり、押出速度より速い速度で搬送でき
るものである。共は焼成炉でローラハースキルンからな
り、中空乾燥板Ａ′を連続して短時間に焼成するもので
あり、温度、スピードのコントロールが容易で、かつ従
前のトンネルドライヤに較べ大幅にコンパクト化したも
のである。すなわち、焼成炉用は入口３２ａから出口３
２ｂに亘って山状の温度分布となり、予熱領域３３、焼
成領域３４、冷却領域３５の順に一応区分して構成し、
予熱領域３３の温度は１５０〜７００℃、焼成領域３４
は８００〜１３００℃、冷却領域３５は６００〜１００
℃位までとしたものである。

勿論、粘土の種類、組成によっては各領域間の温度設定
が異なるものであり、かつ、各領域間の温度も明確に区
分するものではなく連続焼成の中での一応の区分である
。さらに、焼成炉井について説明すると、焼成炉共は可
燃ガス、例えばＬＰＧガスを燃焼させて中空乾燥板Ａ′
を焼成するものであり、そのためのバーナ（図示せず）
の配列は前記各領域に対応して設けるものである。また
、焼成炉社内の中空乾燥板Ａ′の搬送手段としてはメツ
シュベルト、金属ローラ、セラミックローラ、アルミナ
ローラ等を使用するが、特に焼成領域３４の範囲は１３
００℃位まで温度が上昇するので例えば第６図に示すよ
うに金属主軸３６．３７間にアルミナローラ３８を載置
して熱伝導を駆動源に伝達しないようにして搬送するも
のである。なお、焼成炉共の焼成領域３４は耐火レンガ
等で炉を形成し、その中を直線的に連続して通過させる
ものであり、各機器、領域間には排気ダンパー（図示せ
ず）を配設しておくものである。

次に動作について説明する。

まず、信楽粘土とシャモットと減水剤と水からなる粘土
を原料として準備する。なお、その重量％は例えば信楽
粘土６１．５％、シャモット１８％、減水剤０．５％（
商品名：セルフロー、第一工業製薬社製）、水２０％を
土練機（ＭＰ−１００型宮崎鉄工社製）で混練したもの
である。また、押出成形機１としては押し出し能力１０
０〜１５０１　／ｈｒの型名ＭＶ−ＦＭ−Ａ−１型（宮
崎鉄工社製）を用いた。ポンプ７はリングブロアで２０
〜５０℃に送風時の圧縮により加温されたドライエアを
ホース８を介して口金２の外部へ露出させた連結管６に
連結し、もう１つのホース８　（−点鎖線に示す）をマ
イクロ波加熱機旦のエア出入口２０に連結した構成とし
た。また、遠赤外線ヒータ装置酋は遠赤外線ヒータ２８
を１０メートル間に１０個配列し、押出中空成形体Ａ内
部の水分を表面に拡散して脱水を迅速化し、水分を１％
以下まで低減しうるものである。さらに押出成形機１の
押出速度は２００ｍ／ｎ＋ｉｎで第３図（ａ）に示す断
面で押し出すものとし、長さ９００ｍｍ、　３０３０＋
ｕに押出中空成形体Ａを切断するとし、かつ口金２から
走行カッタ３０までのラインの直線距離は１５ｍとした
。勿論、このラインの長さは押出中空成形体Ａの形状、
大きさ、厚さに対応して設定するものである。また、焼
成炉ηは組成に合致した温度曲線に設定されている。な
お、押出中空成形体Ａのパスラインは同じ高さにあり、
かつ、搬送部主の移動速度は押出速度に同調するように
設定した。

そこで、粘土を主材とした原料は押出成形機１から第３
ｄｔａ＋に示す断面で連続して搬送部ユ上に押し出され
る。押し出された押出中空成形体Ａは前記速度でマイク
ロ波加熱機旦に送給され、マイクロ波加熱機肥の被加熱
空間１９を通過中にマイクロ波Ｂとエア等Ｃによって押
出中空成形体Ａの中空部ａと外表面に送給されるエア等
Ｃによってマイクロ波加熱により発生する大量の水蒸気
を中空部ａの内外とも同時に吹き払って常に蒸発しやす
い環境にし、結露の発生を排除すると共に、柔らかい押
出成形体Ａを短時間の間に剛性を平均に上昇させ、クラ
ンク、反り、変形、オーバヒートによる爆裂のないよう
にし、かつ押出中空成形体Ａの含水分の１／３位を５〜
１０分位で蒸発させ、その出口１８から遠赤外線ヒータ
装置並に送給し、含水分を１％以下に乾燥させ、走行力
フタ３０に送給し、乾燥した連続帯状の押出中空成形体
Ａを所定長さに切断した。そして、押出中空成形体Ａは
押し出しから切断まで約１５〜３０分位の短時間に、か
つ連続体のまま乾燥した。なお、単にマイクロ波Ｂを用
いて押出中空成形体Ａを加熱した際は短時間の間に内部
から急加熱されるため爆裂と結露による悪影響がひどく
、実用とならなかった。次に、所定長さ、例えば６０６
〜７２７２ｍｍ位に切断された中空乾燥板Ａ′を取り出
し機構３１を介して焼成炉用に送給し、予熱−焼成−冷
却して出口３２ｂから中空陶板Ａ”として送出し、製品
としたものである。なお、焼成時間は中空乾燥板Ａ′の
板厚、大きさ、長さによって異なるが、送り、温度コン
トロール等で約３０分〜３時間位である。また、この装
置で製造した中空陶板Ａ″はクランク、反り、捩じれ、
爆裂もなく、所定長さとなっていた。

以上説明したのは本発明に係る装置の一実施例にすぎず
、走行カッタ、焼成炉間に施釉機を設けたり、第１図（
ａｌにおいて、二点鎖線で示すようにマイクロ波加熱機
肥にポンプ７と併用、もしくはポンプ７の代わりにエア
供給装置を独立して設けたり、−点鎖線で示すように遠
赤外線ヒータ装置並に温風、または熱風を焼成炉用より
送給し、より乾燥時間を短縮するように構成することも
できる。勿論、図示しないがマイクロ波加熱機旦に温風
、熱風等の１種以上を供給することも可能である。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明に係る中空陶板の連続製造装置
によれば、粘土の押し出し、水分の低減、乾燥、焼成、
冷却を直線ラインで、かつ、短時間内に、しかも高速で
連続帯として製造しうる大きな特徴がある。また、本発
明では水分を２２〜１５％位（重量比）含有した中空押
出成形体を２段階の加熱と押出中空成形体の中空部、露
出面、被加熱空間にエア等を送風する等することにより
加熱時に大量に発生する水蒸気、結露水等を押出中空成
形体の内外、雰囲気から排除し、より乾燥しやすい環境
とすることにより乾燥時のクラック、反り、捩じれ、爆
裂もなく、かつ連続体で迅速に乾燥できる特徴がある。

また、生産性は従前の数日を要したスピードに対し、１
０〜６０分で乾燥し、′次に所定長さに連続体を切断し
、これを３０分〜３時間位で焼成できる特徴がある。さ
らに、押出中空成形体の体積は乾燥時に押出時に比べ１
割以上収縮するが、それによる押出中空成形体への悪影
響をフリローラ等で吸収し製造できる利点がある。また
、本発明では押し出しから乾燥までを直列に配列したた
め、長尺体、連続体を迅速に乾燥できる特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂｌは本発明に係る中空陶板の連続製
造装置の一実施例を示す構成略図とそのイーイ線断面図
、第２図（ａ）は押出成形機の出口部を示す説明図、（
１））図は中子を抽出して示す説明図、第３図（ａ）〜
（ｎ）は押出中空成形体の一例を示す断面図、第４図（
ａｌ、（ｂ）、第５図はマイクロ波加熱機のフリローラ
搬送部の主要構成材を示す説明図、第６図は焼成炉の一
例を示す説明図である。 １・・・押出成形機、３・・・中子、７・・・ポンプ、
工・・・搬送部、１２−・・マイクロ波加熱機、並・・
・遠赤外線ヒータ装置、３０・・・走行カッタ、井・・
・焼成炉。 第２図 （代） 第３図 （幻　　〜Ａ （′ｂ） 〜Ａ α （Ｃ） 、−Ａ α （ｄ　）、−Ａ 第３図 （ｅり　　　　　　　　〜八 ζ ’ｌ）、、、Ａ へ 電；） 〆＾ 第３図 Ｃハ 〜＾ 第十図 （ｂ） 第５図 第　６　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粘土を主材とした原料を中空部を有する所定形状
   で連続して押し出す中子付きの押出成形機と、該押出成
   形機から連続して押し出される押出中空成形体をスムー
   ズに次工程に移送する搬送部と、該搬送部から送出され
   る押出中空成形体の水分を短時間で低減するオーブン連
   続方式のマイクロ波加熱機と、該マイクロ波加熱機を通
   過した押出中空成形体の水分低減と温度上昇を図る遠赤
   外線ヒータ装置と、該ヒータ装置から送出される乾燥状
   態で連続体状の押出中空成形体を定尺にカットする走行
   カッタと、該カッタで定尺に切断された中空乾燥板を搬
   送する取り出し機構と、該中空乾燥板を連続して短時間
   に焼成する焼成炉とを配列してなり、また前記押出成形
   機の口金に設置した中子に外部から気体を押出中空成形
   体の中空部に支障を与えることなく送給するポンプと、
   前記マイクロ波加熱機の出入口以外の被加熱空間内壁に
   エア等を供給し、もしくは上記空間内の水蒸気、エアを
   排出するエア出入口を穿設したことを特徴とする中空陶
   板の連続製造装置。