KR20130126617A - 소성체의 제조 방법 및 이것에 사용하는 소성로 - Google Patents

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오사무 야마니시
게이이치로 스즈키
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스미또모 가가꾸 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명에 관련된 소성체의 제조 방법은, 무기 화합물, 유기 바인더 및 용매를 함유하는 혼합물을 조제하는 원료 조제 공정과, 혼합물을 성형하여 그린 성형체를 얻는 성형 공정과, 노 본체 (1) 내에 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ 의 기체를 도입하면서 승온시켜 탄소 함유 물질이 잔존한 성형체를 얻는 제 1 가열 공정과, 제 1 가열 공정 후, 노 본체 (1) 내에 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ 의 기체를 도입하지 않고 추가로 승온시켜 소성체를 얻는 제 2 가열 공정을 구비하고, 산소가 존재하는 900 ℃ 의 분위기하에 제 1 가열 공정 후의 성형체를 방치하였을 때, 당해 성형체의 중심부의 온도가 노 본체 (1) 내의 분위기의 온도보다 20 ℃ 이상 높아지도록, 제 1 가열 공정의 처리 조건을 설정한다.

Description

소성체의 제조 방법 및 이것에 사용하는 소성로{METHOD FOR PRODUCING FIRED BODY AND FIRING FURNACE USED THEREFOR}
본 발명은, 소성체의 제조 기술에 관한 것이며, 보다 상세하게는 허니컴 형상의 그린 성형체로 당해 형상의 소성체를 제조하기 위한 방법 및 이것에 사용하는 소성로에 관한 것이다.
종래부터 허니컴 필터 구조체가 DPF (Diesel particulate filter) 용 등으로서 널리 알려져 있다. 이 허니컴 필터 구조체는, 압출기에 의해 제조되는 그린 성형체의 일부의 관통공의 일단측을 봉구재로 봉함과 함께, 나머지 관통공의 타단측을 봉구재로 봉한 후, 이것을 소성함으로써 제조된다. 특허문헌 1 에는, 세라믹 제품의 제조에 사용하는 연속 가열로가 개시되어 있다.
일본 공표특허공보 평9-502012호
그런데, DPF 용 허니컴 필터 구조체는 일반적으로 강성을 갖는 케이스에 수용된 상태로 사용된다. 허니컴 필터 구조체의 치수 정밀도가 낮으면 열 응력 등에 의해 허니컴 필터 구조체에 균열이 생기거나 하는 문제가 발생하기 쉬워진다. 그 때문에, 그린 성형체를 소성하는 과정에 있어서, 가능한 한 변형이 발생하지 않는 것이 요구된다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 허니컴 형상의 그린 성형체를 소성하는 과정에 있어서 성형체가 변형되는 것을 충분히 억제할 수 있어, 치수 정밀도가 높은 소성체를 제조할 수 있는 방법 및 이것에 사용하는 소성로를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은 허니컴 형상의 그린 성형체의 소성 조건에 대해 예의 검토를 거듭한 결과, 소성로 내를 승온시키는 과정에 있어서 비교적 고온 조건 (예를 들어, 900 ℃) 에 이를 때까지 성형체 내에 유기물을 잔존시켜도 바람직한 소성체가 얻어지는 것을 실험적으로 알아내어, 이하의 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
본 발명은, 허니컴 형상의 그린 성형체로 당해 형상의 소성체를 제조하는 방법으로서, 무기 화합물, 유기 바인더 및 용매를 함유하는 혼합물을 조제하는 원료 조제 공정과, 혼합물을 성형하여 그린 성형체를 얻는 성형 공정과, 그린 성형체가 수용된 노 내에 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ 의 기체를 도입하면서, 노 내의 온도를 승온시켜 탄소 함유 물질이 잔존한 성형체를 얻는 제 1 가열 공정과, 제 1 가열 공정 후, 노 내에 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ 의 기체를 도입하지 않고, 노 내의 온도를 추가로 승온시켜 소성체를 얻는 제 2 가열 공정을 구비하고, 산소가 존재하는 900 ℃ 의 분위기하에 제 1 가열 공정 후의 성형체를 방치하였을 때, 당해 성형체의 중심부의 온도가 노 내의 분위기의 온도보다 20 ℃ 이상 높아지도록, 제 1 가열 공정의 처리 조건을 설정하는 방법을 제공한다.
본 발명에 관련된 소성체의 제조 방법은, 소정량의 탄소 함유 물질 (유기 바인더 또는 이것이 가열되어 생성되는 물질) 이 잔존한 성형체를 얻는 제 1 가열 공정을 구비한다. 제 1 가열 공정에 있어서, 노 내에 공기보다 산소 농도가 낮은 기체 (산소 농도 1 ∼ 5 체적％) 를 도입함으로써, 유기 바인더가 조기에 연소되는 것을 방지할 수 있고, 제 2 가열 공정에 있어서 무기 화합물의 소결이 일어나기 직전까지 성형체의 형상을 유지하기에 충분한 양의 탄소 함유 물질을 잔존시킬 수 있다. 이로써, 그린 성형체로부터 소성체를 얻는 과정에 있어서 성형체가 변형되는 것을 충분히 억제할 수 있어, 치수 정밀도가 높은 소성체를 제조할 수 있다.
상기 방법에 있어서, 노 내의 분위기 온도가 500 ∼ 900 ℃ 에 도달한 시점에서 노 내로의 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ 의 기체의 도입을 정지시켜, 노 내의 산소 농도 컨트롤을 종료하는 것이 바람직하다. 제 1 가열 공정을 종료하는 노 내 분위기의 온도는 500 ∼ 900 ℃ 의 범위에서 설정할 수 있다. 제 2 가열 공정에 있어서는, 성형체 내에 잔존하는 탄소 함유 물질을 연소시키기 위한 산소가 존재하고 있으면 되며, 특별히 노 내의 산소 농도를 컨트롤하지 않아도 된다.
본 발명은, 성형체를 수용하는 노 본체와, 노 본체 내의 분위기를 가열하는 제 1 가열 수단과, 탄소 함유 물질을 함유하는 기체를 가열하여 당해 물질을 연소시키는 제 2 가열 수단과, 노 본체의 기체 출구와 제 2 가열 수단을 연통시키는 제 1 배관과, 제 2 가열 수단과 노 본체의 기체 입구를 연통시키는 제 2 배관과, 노 본체 내의 기체에 함유되는 탄소 함유 물질의 양에 따라 제 1 배관을 통하여 제 2 가열 수단에 공급되는 기체의 유량을 제어하는 수단을 구비하는 소성로를 제공한다.
상기 소성로는, 노 본체 내의 기체를 제 1 배관 및 제 2 배관을 통하여 순환시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 배관에 의해 구성되는 순환로의 도중에 제 2 가열 수단이 배치 형성되어 있다. 이와 같은 순환로를 구비함으로써, 제 2 가열 수단에 의해 노 본체로부터 배출되는 기체에 함유되는 탄소 함유 물질이 연소된다. 이로써 당해 기체에 함유되는 산소가 소비되어 산소 농도를 1 ∼ 5 체적％ 의 범위로까지 저하시킬 수 있고, 이 기체를 제 2 배관을 통하여 노 본체 내로 반송할 수 있도록 되어 있다.
상기 연소로에 의하면, 제 2 가열 수단으로 얻어지는 공기보다 산소 농도가 낮은 기체 (산소 농도 1 ∼ 5 체적％) 를 제 2 배관을 통하여 노 본체 내로 반송함으로써, 유기 바인더가 조기에 연소되는 것을 방지할 수 있고, 무기 화합물의 소결이 일어나기 직전까지 성형체의 형상을 유지하기에 충분한 양의 탄소 함유 물질을 잔존시킬 수 있다. 이로써, 그린 성형체를 소성하는 과정에 있어서 성형체가 변형되는 것을 충분히 억제할 수 있어, 치수 정밀도가 높은 소성체를 제조할 수 있다. 또한, 예를 들어, 제 1 배관을 통하여 제 2 가열 수단에 공급하는 기체의 유량을 조절함으로써, 제 2 배관을 통하여 노 본체로 반송되는 기체의 산소 농도를 조정할 수 있다.
상기 연소로는, 노 본체 내의 기체에 함유되는 탄소 함유 물질의 양을 측정하는 수단을 추가로 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 수단을 채용함으로써, 그린 성형체를 이루는 원료의 조성을 변경한 경우에도, 제 2 가열 수단에 공급해야 하는 기체의 유량을 충분히 적확하게 파악할 수 있다.
본 발명에 의하면, 허니컴 형상의 그린 성형체를 소성하는 과정에 있어서 성형체가 변형되는 것을 충분히 억제할 수 있어, 치수 정밀도가 높은 소성체를 제조할 수 있다.
도 1 의 (a) 는 허니컴 구조체용 그린 성형체의 일례를 나타내는 사시도, (b) 는 그린 성형체의 부분 확대도이다.
도 2 는 본 발명에 관련된 소성로의 바람직한 실시형태를 나타내는 구성도이다.
도 3 은 노 내의 분위기 온도를 900 ℃ 까지 승온시킨 후, 일정 시간에 걸쳐서 900 ℃ 로 유지하고, 그 후 강온시킨 경우의 성형체의 중심부의 온도 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명한다.
＜그린 성형체＞
도 1 에 나타내는 그린 성형체 (70) 는, 원료 조성물을 압출 성형함으로써 얻어진 것이다. 도 1 의 (a) 에 나타내는 바와 같이, 그린 성형체 (70) 는 다수의 관통공 (70a) 이 거의 평행하게 배치된 원기둥체이다. 관통공 (70a) 의 단면 형상은, 도 1 의 (b) 에 나타내는 바와 같이 정방형이다. 이들 복수의 관통공 (70a) 은, 그린 성형체 (70) 에 있어서, 단면 (端面) 에서 봤을 때 정방형 배치, 즉, 관통공 (70a) 의 중심축이 정방형의 정점에 각각 위치하도록 배치되어 있다. 관통공 (70a) 의 단면의 정방형의 사이즈는, 예를 들어, 한 변 0.8 ∼ 2.5 ㎜ 로 할 수 있다. 관통공 (70a) 의 일단을 적절히 봉공한 후, 그린 성형체 (70) 를 소정의 온도에서 소성함으로써 허니컴 구조체가 제조된다.
그린 성형체 (70) 의 관통공 (70a) 이 연장되는 방향의 길이는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 40 ∼ 350 ㎜ 로 할 수 있다. 또, 그린 성형체 (70) 의 외경도 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 100 ∼ 320 ㎜ 로 할 수 있다.
그린 성형체 (70) 를 이루는 원료 조성물은 특별히 한정되지 않지만, DPF 용 허니컴 구조체를 제조하는 경우에 있어서는, 세라믹스 원료인 무기 화합물원 분말, 및 메틸셀룰로오스 등의 유기 바인더, 및 필요에 따라 첨가되는 첨가제를 함유한다. 허니컴 구조체의 고온 내성의 관점에서, 바람직한 세라믹스 재료로서, 알루미나, 실리카, 멀라이트, 코디어라이트, 유리, 티탄산알루미늄 등의 산화물, 실리콘카바이드, 질화규소 등을 들 수 있다. 또한, 티탄산알루미늄은 추가로 마그네슘 및/또는 규소를 포함할 수 있다.
예를 들어, 티탄산알루미늄의 그린 성형체를 제조하는 경우, 무기 화합물원 분말은 α 알루미나 분말 등의 알루미늄원 분말, 및 아나타제형이나 루틸형의 티타니아 분말 등의 티타늄원 분말을 포함하고, 필요에 따라 추가로 마그네시아 분말이나 마그네시아 스피넬 분말 등의 마그네슘원 분말 및/또는 산화규소 분말이나 유리 프릿 등의 규소원 분말을 포함할 수 있다.
유기 바인더로는, 메틸셀룰로오스, 카르복실메틸셀룰로오스, 하이드록시알킬메틸셀룰로오스, 나트륨카르복실메틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스류 ; 폴리비닐알코올 등의 알코올류 ; 리그닌술폰산염을 들 수 있다.
첨가물로는, 예를 들어, 조공제, 윤활제 및 가소제, 분산제, 용매를 들 수 있다.
조공제로는, 그래파이트 등의 탄소재 ; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리메타크릴산메틸 등의 수지류 ; 전분, 너트 껍질, 호두 껍질, 콘 등의 식물 재료 ; 얼음 ; 및 드라이아이스 등을 들 수 있다.
윤활제 및 가소제로는, 글리세린 등의 알코올류 ; 카프릴산, 라우르산, 팔미트산, 아라키드산, 올레산, 스테아르산 등의 고급 지방산 ; 스테아르산 Al 등의 스테아르산 금속염, 폴리옥시알킬렌알킬에테르 등을 들 수 있다.
분산제로는, 예를 들어, 질산, 염산, 황산 등의 무기산 ; 옥살산, 시트르산, 아세트산, 말산, 락트산 등의 유기산 ; 메탄올, 에탄올, 프로판올 등의 알코올류 ; 폴리카르복실산암모늄 등의 계면 활성제 등을 들 수 있다.
용매로는, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 프로판올 등의 알코올류 ; 프로필렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜 등의 글리콜류 ; 및 물 등을 사용할 수 있다.
그린 성형체 (70) 에 함유되는 유기 성분의 합계량은, 그린 성형체 (70) 의 질량 100 질량부에 대하여 10 ∼ 25 질량부인 것이 바람직하고, 15 ∼ 20 질량부인 것이 보다 바람직하다. 유기 성분의 양이 10 질량부 미만이면, 그린 성형체 (70) 의 성형성이 불충분해지거나 소성 후의 기공률이 작아지기 쉽다. 한편, 유기 성분의 양이 25 질량부를 초과하면 소성체에 크랙이 발생하기 쉽다.
＜소성로＞
도 2 를 참조하면서 본 발명에 관련된 소성로의 실시형태에 대해 설명한다. 도 2 에 나타내는 소성로 (10) 는, 그린 성형체 (70) 를 수용하는 노 본체 (1) 와, 노 본체 (1) 내의 버너 (제 1 가열 수단) (1a) 와, 노 본체 (1) 로부터 배출되는 기체에 함유되는 탄소 함유 물질을 연소시키는 애프터 버너 (제 2 가열 수단) (2) 와, 노 본체 (1) 의 기체 출구 (1b) 와 애프터 버너 (2) 를 연통시키는 제 1 배관 (P1) 과, 애프터 버너 (2) 와 노 본체 (1) 의 기체 입구 (1c) 를 연통시키는 제 2 배관 (P2) 과, 제 1 배관 (P1) 의 도중에 배치 형성된 유량 조정 밸브 (5) 를 구비한다.
노 본체 (1) 는 노 내 분위기를 1500 ℃ 이상으로까지 승온시킬 수 있는 것이 바람직하다. 노 본체 (1) 내에는 LPG 등을 연료로 하는 버너 (1a) 가 설치되어 있고, 연소열에 의해 노 내 온도를 승온시킬 수 있도록 되어 있다. 온도 조건이나 노 본체 (1) 의 구조에 따라 다르기도 하지만, 연료의 연소에 의해 노 내의 산소가 소비됨으로써 제 1 배관 (P1) 으로부터 배출되는 기체의 산소 농도는 4 ∼ 15 체적％ 정도로까지 저하된다. 또한, 여기서는 노 본체 (1) 내에 버너 (1a) 가 설치된 가스로를 예시하였지만, 가스로 대신에 전기로를 사용해도 된다.
애프터 버너 (2) 는, 제 1 및 제 2 배관 (P1, P2) 으로 이루어지는 순환로의 도중에 형성되어 있다. 제 1 배관 (P1) 을 통하여 노 본체 (1) 내의 기체를 애프터 버너 (2) 에 공급함으로써, 이 기체 중에 함유되는 탄소 함유 물질을 연소시킬 수 있다. 이 기체에 함유되는 탄소 함유 물질은 그린 성형체의 원료에 함유되는 유기 바인더나 첨가물에서 유래하는 것이다. 애프터 버너 (2) 의 연료 및 탄소 함유 물질의 연소에 의해 순환로 내의 기체의 산소가 소비된다. 제 1 배관 (P1) 내의 기체 유량이나 애프터 버너 (2) 의 연소 조건을 조절함으로써, 제 2 배관 (P2) 을 통하여 노 본체 (1) 로 반송되는 기체의 산소 농도를 1 ∼ 5 체적％ 로 조정할 수 있도록 되어 있다.
유량 조정 밸브 (5) 는 제 1 배관 (P1) 의 도중에 배치 형성되어 있고, 노 본체 (1) 내 또는 제 1 배관 (P1) 내를 흐르는 기체에 함유되는 탄소 함유 물질의 농도에 따라 개도를 조절할 수 있도록 되어 있다. 기체 중의 탄소 함유 물질의 양을 측정하는 수단으로는, 하이드로카본계나 CO 계 등을 이용할 수 있다. 이들의 측정값에 기초하여 수동으로 유량 조정 밸브 (5) 의 개도를 조정해도 되고, 자동 제어 시스템에 의해 유량 조정 밸브 (5) 의 개도를 조정해도 된다. 자동 제어 시스템으로는, 예를 들어, 애프터 버너 (2) 에 공급해야 할 기체의 유량을 산출하는 컴퓨터와, 노 본체 (1) 내 또는 제 1 배관 (P1) 내를 흐르는 기체의 탄소 함유 물질의 농도 측정값을 컴퓨터에 보내는 수단과, 컴퓨터로부터 출력되는 신호에 기초하여 유량 조정 밸브 (5) 의 개도를 조정하는 수단을 구비하는 것을 사용하면 된다.
＜소성체의 제조 방법＞
소성로 (10) 를 사용하여 그린 성형체 (70) 를 소성하여 허니컴 필터 구조체 (소성체) 를 얻는 공정을 구비하는 소성체의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태에 관련된 방법은, 원료 조제 공정, 성형 공정, 제 1 가열 공정 및 제 2 가열 공정을 구비한다.
원료 조제 공정은, 무기 화합물원 분말 (무기 화합물), 유기 바인더 및 용매를 함유하는 원료 조성물을 조제하는 공정이다. 성형 공정은, 원료 조성물을 성형하여 그린 성형체 (70) 를 얻는 공정이다.
제 1 가열 공정은, 그린 성형체 (70) 가 수용된 노 본체 (1) 내에 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ (바람직하게는 1.5 ∼ 3.0 체적％) 의 기체를 도입하면서, 노 본체 (1) 내의 온도를 승온시켜 탄소 함유 물질이 잔존한 성형체를 얻는 공정이다. 제 1 가열 공정에 있어서는, 1 ∼ 30 ℃/시의 승온 속도로 노 내 분위기를 500 ∼ 900 ℃ 로까지 승온시키는 것이 바람직하다.
산소가 존재하는 900 ℃ 의 분위기하에 제 1 가열 공정 후의 성형체를 방치하였을 때, 소성 중의 성형체의 중심부의 온도가 노 내 분위기의 온도보다 20 ℃ 이상 높아지도록, 제 1 가열 공정의 처리 조건을 설정한다. 이 온도차는 보다 바람직하게는 20 ∼ 50 ℃ 이다. 이 온도차가 20 ℃ 미만이라는 것은, 성형체 내에 잔존하고 있는 탄소 함유 물질의 양이 적은 것을 의미하여, 소성 과정에 있어서 성형체의 형상을 충분히 유지할 수 없게 되고, 한편, 50 ℃ 를 초과하면 소성 과정에 있어서 이 발열에 의해 성형체가 균열된다는 문제가 발생하기 쉬워진다. 또한, 노 본체 (1) 내의 분위기의 온도 및 소성 중의 성형체의 중심부의 온도는, 예를 들어 열전쌍을 사용하여 측정할 수 있다.
제 1 가열 공정에 있어서의 처리 조건 (예를 들어, 산소 농도, 승온 속도 및 제 2 가열 공정으로의 이행 온도) 은, 그린 성형체 (70) 와 동일한 조성 및 형상으로 이루어지는 그린 성형체를 시료로서 준비하고, 이 시료를 소정의 조건으로 900 ℃ 까지 승온시킨 후, 900 ℃ 로 유지하며 시료 내에 잔존하는 탄소 함유 물질을 연소시키는 승온 테스트를 실시함으로써 결정하면 된다. 900 ℃ 로 온도를 유지하고 있는 단계에 있어서, 시료의 중심부의 온도 T1 과 노 내의 분위기의 온도 T2 (＝ 900 ℃) 의 차이 ΔT (＝ T1 － T2) 가 20 ℃ 보다 작은 경우, 산소 농도를 보다 작게 하거나, 승온 속도를 보다 높게 하거나 하여 다시 승온 테스트를 하면 된다. 한편, ΔT 가 50 ℃ 를 초과하는 경우, 산소 농도를 보다 크게 하거나, 승온 속도를 보다 낮게 하거나 하여 다시 승온 테스트를 하면 된다.
1 회 또는 복수 회의 승온 테스트에 의해 제 1 가열 공정에 있어서의 처리 조건을 일단 결정하면, 승온 테스트는 그린 성형체 (70) 를 배치식으로 소성할 때마다 실시할 필요는 없다. 예를 들어, 그린 성형체 (70) 의 조성을 변경한 경우 등에 상기 승온 테스트를 다시 실시하고 제 1 가열 공정에 있어서의 처리 조건을 조정하면 된다.
제 2 가열 공정으로의 이행 온도는, 그린 성형체 (70) 에 함유되는 무기 화합물의 소결성에 기초하여 결정하면 된다. 예를 들어, 소결되기 쉬운 무기 화합물을 사용한 경우에는 비교적 낮은 온도 (500 ℃ 이상 700 ℃ 미만) 에서 제 2 가열 공정으로 이행하면 된다. 한편, 잘 소결되지 않는 무기 화합물을 사용한 경우에는 비교적 높은 온도 (700 ℃ 이상 900 ℃ 이하) 에서 제 2 가열 공정으로 이행하면 된다. 또한, 이 이행 온도가 900 ℃ 미만인 경우, 상기 승온 테스트에 있어서 이행 온도로부터 가능한 한 신속하게 900 ℃ 까지 승온시키는 것이 바람직하고, 승온 속도는 80 ∼ 100 ℃/시로 하면 된다.
제 2 가열 공정은, 제 1 가열 공정 후, 노 본체 (1) 내에 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ 의 기체를 도입하지 않고, 노 본체 (1) 내의 온도를 추가로 승온시켜 소성체를 얻는 공정이다. 상기 기체의 도입을 정지시키려면, 유량 조정 밸브 (5) 를 닫으면 된다. 또한, 제 2 가열 공정에 있어서는, 성형체 내에 잔존하는 탄소 함유 물질을 연소시키기 위한 산소가 존재하고 있으면 되며, 특별히 노 본체 (1) 내의 산소 농도를 컨트롤하지 않아도 되다. 제 2 가열 공정에 있어서는, 50 ∼ 100 ℃/시의 승온 속도로 노 내 분위기를 1300 ∼ 1650 ℃ 로까지 승온시키고, 이 온도로 10 분 ∼ 24 시간에 걸쳐서 유지하는 것이 바람직하다.
제 2 가열 공정 후, 1 ∼ 500 ℃/시의 강온 레이트로 노 내 온도를 낮추고, 실온 정도가 된 시점에서 노 본체 (1) 내의 소성체를 회수한다.
본 실시형태에 관련된 방법에 의하면, 노 본체 (1) 내에 공기보다 산소 농도가 낮은 기체 (산소 농도 1 ∼ 5 체적％) 를 도입함으로써, 유기 바인더가 조기에 연소되는 것을 방지할 수 있고, 제 2 가열 공정에 있어서 무기 화합물의 소결이 일어나기 직전까지 성형체의 형상을 유지하기에 충분한 양의 탄소 함유 물질을 잔존시킬 수 있다. 이로써, 그린 성형체 (70) 로부터 소성체를 얻는 과정에 있어서 성형체가 변형되는 것을 충분히 억제할 수 있어, 치수 정밀도가 높은 소성체를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 상세하게 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 실시형태에 있어서는, 원기둥체의 그린 성형체 (70) 를 예시하였지만, 성형체의 형상이나 구조는 이것에 한정되지 않는다. 그린 성형체 (70) 의 외형 형상은, 예를 들어, 사각기둥 등의 각기둥이나 타원기둥이어도 된다. 또, 관통공 (70a) 의 배치도 정방형 배치가 아니어도 되며, 예를 들어, 대략 삼각 배치, 대략 육각 배치 등이어도 상관없다. 또한, 관통공 (70a) 의 형상도 정방형이 아니어도 되며, 예를 들어, 대략 삼각형, 대략 육각형, 대략 팔각형, 대략 원형이어도 된다.
＜성형체의 내부 온도의 측정＞
도 1 에 나타내는 형상의 그린 성형체를 준비하고, 제 1 가열 공정 후의 성형체 내에 잔존하고 있는 탄소 함유 물질의 양을 확인하는 시험을 실시하였다. 표 1 에 본 시험에서 준비한 그린 성형체의 원료 조성을 나타낸다. 또한, 표 중의 POAAE 는 폴리옥시알킬렌알킬에테르이고, 유니루브 (등록 상표, 니치유 주식회사 제조) 를 사용하였다.
Figure pct00001
노 내 분위기 온도가 실온에서 600 ℃ 까지의 사이는 승온 속도를 10 ℃/시로 하며, 산소 농도 2 ％ 의 기체를 제 2 배관을 통하여 노 내에 도입하였다. 노 내 분위기 온도가 600 ℃ 에 도달한 후에는 승온 속도를 80 ℃/시로 하며, 산소 농도 2 ％ 의 기체는 도입하지 않고 노 내의 산소 농도의 컨트롤을 실시하지 않았다. 본 시험에서는 노 내 분위기 온도를 약 5 시간에 걸쳐서 900 ℃ 로 유지한 후, 성형체의 소결은 실시하지 않고 노 내를 냉각시켰다.
도 3 은 노 내 분위기의 온도 변화 및 성형체의 중심부의 온도 변화를 나타내는 그래프이다. 노 내 분위기의 온도를 900 ℃ 로 유지하고 있는 단계에 있어서의 성형체의 중심부의 온도의 최대값은 975 ℃ 이고, 최대의 온도차는 75 ℃ 였다.
산업상 이용가능성
본 발명에 의하면, 허니컴 형상의 그린 성형체를 소성하는 과정에 있어서 성형체가 변형되는 것을 충분히 억제할 수 있어, 치수 정밀도가 높은 소성체를 제조할 수 있다.
1 … 노 본체, 1a … 버너 (제 1 가열 수단), 1b … 기체 출구, 1c … 기체 입구, 2 … 애프터 버너 (제 2 가열 수단), 5 … 유량 조정 밸브, 10 … 소성로, 70 … 그린 성형체, P1 … 제 1 배관, P2 … 제 2 배관.

Claims (4)

  1. 허니컴 형상의 그린 성형체로 당해 형상의 소성체를 제조하는 방법으로서,
    무기 화합물, 유기 바인더 및 용매를 함유하는 혼합물을 조제하는 원료 조제 공정과,
    상기 혼합물을 성형하여 상기 그린 성형체를 얻는 성형 공정과,
    상기 그린 성형체가 수용된 노 내에 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ 의 기체를 도입하면서, 상기 노 내의 온도를 승온시켜 탄소 함유 물질이 잔존한 성형체를 얻는 제 1 가열 공정과,
    상기 제 1 가열 공정 후, 상기 노 내에 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ 의 기체를 도입하지 않고, 상기 노 내의 온도를 추가로 승온시켜 소성체를 얻는 제 2 가열 공정을 구비하고,
    산소가 존재하는 900 ℃ 의 분위기하에 상기 제 1 가열 공정 후의 상기 성형체를 방치하였을 때, 당해 성형체의 중심부의 온도가 노 내의 분위기의 온도보다 20 ℃ 이상 높아지도록, 상기 제 1 가열 공정의 처리 조건을 설정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 노 내의 분위기 온도가 500 ∼ 900 ℃ 에 도달한 시점에서 상기 노 내로의 산소 농도 1 ∼ 5 체적％ 의 기체의 도입을 정지시켜, 상기 노 내의 산소 농도 컨트롤을 종료하는 방법.
  3. 성형체를 수용하는 노 본체와,
    상기 노 본체 내의 분위기를 가열하는 제 1 가열 수단과,
    탄소 함유 물질을 함유하는 기체를 가열하여 당해 물질을 연소시키는 제 2 가열 수단과,
    상기 노 본체의 기체 출구와 상기 제 2 가열 수단을 연통시키는 제 1 배관과,
    상기 제 2 가열 수단과 상기 노 본체의 기체 입구를 연통시키는 제 2 배관과,
    상기 노 본체 내의 기체에 함유되는 탄소 함유 물질의 양에 따라 상기 제 1 배관을 통하여 상기 제 2 가열 수단에 공급되는 기체의 유량을 제어하는 수단을 구비하는 소성로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 노 본체 내의 기체에 함유되는 탄소 함유 물질의 양을 측정하는 수단을 추가로 구비하는 소성로.
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