WO2022123809A1 - 焼成治具 - Google Patents

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firing jig
frame body
cross
firing
notch
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靖久 井筒
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三井金属鉱業株式会社
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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
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D3/00—Charging; Discharging; Manipulation of charge
    • F27D3/12—Travelling or movable supports or containers for the charge

Definitions

  • the present invention relates to a firing jig on which ceramic products and the like are placed when firing.
  • the process of manufacturing ceramic products and the like includes a firing step of firing an object to be fired in a firing furnace.
  • the object to be fired is placed on a firing jig in a firing furnace and fired.
  • the firing jig is transported into the firing furnace and fired, and after firing, is carried out of the firing furnace. Therefore, the firing jig is placed in an environment with a large temperature difference, and has a structure thereof. Differences in thermal expansion are likely to occur inside and outside, and cracks and deformation (creep) are likely to occur.
  • the present invention is to provide a firing jig that is less likely to crack or deform (creep) even under a usage situation where a large temperature difference is large.
  • the firing jig of the present invention made to solve the above-mentioned problems has a frame body provided with a plurality of hollow portions and a cross-linked portion bridged over the hollow portions, and the cross-linked portion is used as the frame body. It is characterized in that a notch is formed in at least a part of the outer peripheral edge of the frame body extending toward the outer peripheral edge of the frame.
  • the firing jig of the present invention is less likely to cause a difference in thermal expansion inside and outside the structure of the firing jig even when used in a situation where the temperature difference is large, and can prevent cracks and deformation. It is possible to improve the polling resistance.
  • FIG. 1 is a sectional view taken along line AA of the firing jig according to the embodiment of the present invention shown in FIG. It is a partially enlarged view of the firing jig of the embodiment which concerns on this invention shown in FIG. (A) is a plan view of Example 1 of the firing jig of the embodiment according to the present invention, and (b) is a plan view of Example 2 of the firing jig of the embodiment of the present invention.
  • (A) is a plan view of Example 3 of the firing jig of the embodiment according to the present invention
  • (b) is a plan view of Example 4 of the firing jig of the embodiment of the present invention. It is a top view of Example 5 of the firing jig of the embodiment which concerns on this invention.
  • (A) is a plan view of Comparative Example 1 of the firing jig of the embodiment according to the present invention
  • (b) is a plan view of Comparative Example 2 of the firing jig of the embodiment of the present invention.
  • It is a front view which shows the state which the object to be fired is placed on the firing jig of the embodiment which concerns on this invention.
  • It is a front view which shows the state which the firing jig of the embodiment which concerns on this invention is laminated.
  • FIG. 1 is a plan view of a firing jig according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a front view of the firing jig according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a right side view of the firing jig according to the embodiment of the present invention.
  • the firing jig 10 of the present embodiment includes a frame body 11, a plurality of cross-linking portions 12 (two in FIG. 1), and a plurality of hollow portions 13 (four in FIG. 1). And have. Further, the cross-linked portion 12 is extended toward the outer peripheral edge of the frame body 11, and a notch portion 14 is formed in at least a part of the outer peripheral edge of the intersecting frame body 11.
  • the frame body 11 is formed in a rectangular shape in a plan view. Further, the frame body 11 is formed in a thin plate shape in front view and right side view. Here, for each side of the frame 11 in a plan view, the upper end side of the outer peripheral edge of the frame 11 is 11A, the lower end side is 11B, the right end side is 11C, and the left end side thereof. The side is 11D.
  • the frame 11 is not limited to the horizontally long rectangular shape as shown in FIG. 1, and may be a polygon such as a square or a triangle, or another shape such as a circle or an ellipse. ..
  • the frame body 11 is a separate body formed on a second surface 17 of the frame body 11 and a support portion 16 for supporting the frame body 11 formed on the first surface 15 of the frame body 11.
  • a receiving portion 18 capable of receiving the support portion 16 of the frame body 11 placed in the vertical direction may be provided.
  • six support portions 16 and six receiving portions 18 are provided.
  • the cross-linking portion 12 is continuously formed from the frame body 11 and is arranged so as to be bridged over the hollow portion 13 formed in the frame body 11.
  • a plurality of cross-linking portions 12 are continuously provided with the frame body 11 from the side 11A to the side 11B of the frame body 11.
  • the cross-linking portion 12 located on the left side is referred to as a cross-linking portion 12A
  • the cross-linking portion 12 located on the right side is referred to as a cross-linking portion 12B.
  • the minimum width dimension W of the cross-linking portion 12 sandwiched between the plurality of hollow portions 13 of the cross-linking portion 12 is 2 to 15 times the thickness dimension T of the cross-linking portion 12. Is preferable.
  • the minimum width dimension W of the crosslinked portion 12A sandwiched between the hollow portion 13A and the hollow portion 13B, which will be described later, is preferably 2 to 15 times the thickness dimension T of the crosslinked portion 12A.
  • the minimum width dimension W of the cross-linking portion 12A is twice or more the thickness dimension T of the cross-linking portion 12A, the cross-linking is performed by the setter placed on the cross-linking portion 12A and the object to be fired.
  • the load generated per unit area generated in the portion 12A is distributed. Further, when the minimum width dimension W of the cross-linking portion 12A is 15 times or less the thickness dimension T of the cross-linking portion 12A, the temperature distribution width generated in the cross-linking portion 12A due to the temperature change in the firing furnace can be reduced. Preferred in terms of points. Similarly, the minimum width dimension W of the crosslinked portion 12B sandwiched between the hollow portion 13C and the hollow portion 13D, which will be described later, is preferably 2 to 15 times the thickness dimension T of the crosslinked portion 12B.
  • the hollow portion 13 is composed of hollow portions 13A and 13B partitioned by the cross-linking portion 12A and hollow portions 13C and 13D partitioned by the cross-linking portion 12B. Further, it is preferable that the hollow portions 13A, 13B, 13C, and 13D have a semicircular shape, and the corners R are formed at the corner portions including the arc portion and the straight portion. As described above, since the corners are formed at the corners R, it is possible to prevent the load from being concentrated on the corners and to prevent cracks from occurring.
  • the cutout portion 14 is provided so as to form a pair at the intersection with the side 11A or the side 11B of the frame body 11 where the cross-linking portions 12A and 12B are extended and intersect.
  • the notch portion 14A and the notch portion 14B are provided so as to form a pair at the intersection of the side 11A or the side 11B of the frame body 11 where the cross-linking portion 12A is extended and intersects.
  • the notch portion 14C and the notch portion 14D are provided so as to form a pair at the intersection with the side 11A or the side 11B of the frame body 11 where the cross-linking portion 12B is extended and intersects.
  • the notch portions 14 may be provided on the side 11C or the side 11D so as to form a pair.
  • the shortest distance of the cross-linked portion 12 formed between the notch portion 14 and the hollow portion 13 is 0.5 to the minimum width dimension of the cross-linked portion 12 sandwiched between the plurality of hollow portions 13. It is preferably 1.2 times.
  • the shortest distance D of the cross-linked portion 12A formed between the cutout portion 14A and the hollow portion 13A is 0. It is 5 to 1.2 times.
  • the shortest distance D of the cross-linked portion 12A formed between the notch portion 14A and the hollow portion 13A is 0.5 times the minimum width dimension W of the cross-linked portion 12A sandwiched between the hollow portion 13A and the hollow portion 13B.
  • the region of the cross-linked portion 12A formed between the notch portion 14A and the hollow portion 13A is about 1/2 of the region of the cross-linked portion 12A sandwiched between the hollow portion 13A and the hollow portion 13B. It is preferable in that the above load resistance can be obtained. Further, the shortest distance D of the cross-linked portion 12A formed between the notch portion 14A and the hollow portion 13A is 1.2 times or less the minimum width dimension W of the cross-linked portion 12A sandwiched between the hollow portion 13A and the hollow portion 13B.
  • the region of the cross-linked portion 12A formed between the notch portion 14A and the hollow portion 13A has a temperature distribution equivalent to that of the region of the cross-linked portion 12A sandwiched between the hollow portion 13A and the hollow portion 13B. It is preferable in that the width can be obtained.
  • the shortest distance of the cross-linked portion 12A formed between the notch 14A and the hollow portion 13B is 0.5 to 1.2 times the minimum width dimension W of the cross-linked portion 12A sandwiched between the hollow portion 13A and the hollow portion 13B. ..
  • the shortest distance of the cross-linked portion 12B formed between the notch 14C and the hollow portion 13 is the cross-linking sandwiched between the hollow portion 13C and the hollow portion 13D. It is 0.5 to 1.2 times the minimum width dimension of the portion 12B.
  • the maximum notch dimension C of the notch portion 14A that is, the concave amount from the side 11A of the frame body 11 is 0.2 to 2 of the minimum width dimension W of the bridge portion 12A sandwiched between the plurality of hollow portions 13A and the hollow portions 13B. It is 0.0 times.
  • the maximum notch dimension C of the notch portion 14A is 0.2 times or more the minimum width dimension W of the crosslinked portion 12A sandwiched between the hollow portion 13A and the hollow portion 13B, it occurs on the side 11A of the frame body 11. It is advantageous in terms of alleviating the thermal strain.
  • the maximum notch dimension C of the notch portion 14A is 2.0 times or less the minimum width dimension W of the crosslinked portion 12A sandwiched between the hollow portion 13A and the hollow portion 13B, the hollow portion 13A and the hollow portion 13B are used. It is advantageous in that the concentration of mechanical and thermal stresses on the bridge portion 12A sandwiched between the two is dispersed.
  • the maximum notch dimension of the notch portion 14B is preferably 0.2 to 2.0 times the minimum width dimension W of the crosslinked portion 12A sandwiched between the hollow portion 13A and the hollow portion 13B.
  • the maximum notch size of the notch 14C and the maximum notch size of the notch 14D are 0.2 to 2.0 times the minimum width of the bridge portion 12B sandwiched between the hollow portion 13C and the hollow portion 13D. good.
  • the length dimension L of the notch portion 14A is preferably 1.0 to 5.0 times the minimum width dimension W of the cross-linking portion 12A.
  • the length dimension L of the notch 14A is 1.0 times or more the minimum width dimension W of the crosslinked portion 12A, the concentration of mechanical and thermal stresses on the notch 14A is dispersed. It is advantageous.
  • the length dimension L of the cutout portion 14A is 5.0 times or less the minimum width dimension W of the crosslinked portion 12A, it is advantageous to alleviate the thermal strain generated on the side 11A of the frame body 11.
  • the length dimension of the notch portion 14B is preferably 1.0 to 5.0 times the minimum width dimension W of the crosslinked portion 12A.
  • the outer peripheral portion of the hollow portion 13A facing the cutout portion 14A has a configuration in which the hollow portions 13A face each other with a convex curve, so that the effect of achieving both the two contradictory characteristics of stress dispersion and reduction of the temperature distribution width can be achieved. It will be further demonstrated.
  • the length dimensions of the cutout portions 14C and 14D are also preferably 1.0 to 5.0 times the minimum width dimension W of the cross-linked portion 12B, respectively.
  • the notch portion 14 has an arc-shaped portion.
  • the radius of the notch portion 14A may be 0.5 to 2.50 times the minimum width dimension W of the cross-linking portion 12A.
  • the thermal strain generated in the cutout portion 14A is dispersed, which is advantageous in improving the spalling resistance.
  • the radius of the cutout portion 14A is 2.5 times or less the minimum width dimension W of the bridge portion 12A, it is advantageous in that the mechanical and thermal stress generated on the side 11A of the frame body 11 is dispersed. be.
  • the radius of the notch portion 14B is preferably 0.5 to 2.50 times the minimum width dimension W of the cross-linking portion 12A. Further, the radii of the cutout portions 14C and 14D are preferably 0.75 to 2.50 times, more preferably 0.8 to 2.40 times, the minimum width dimension W of the cross-linked portion 12B.
  • the shape of the notch 14 is not limited to the arc shape shown in FIG. 1, but may be a shape in which curves are combined, and may be, for example, a shape in which a plurality of elliptical shapes are combined.
  • the firing jig 10 having the above-described configuration uses so-called press molding in which a powdery or clay-like refractory is poured into a mold (not shown) to pressurize it, or so-called cast molding in which it is poured into a plaster mold to solidify it. Is formed.
  • refractories include those mainly composed of alumina, mullite, zirconia, magnesia, cordierite , spinel, silicon carbide, silicon nitrogen, aluminum nitride, boron carbide and mixtures thereof, and examples thereof include those having a temperature of 1,200 ° C. or higher. Any material may be used, preferably a material capable of withstanding a high temperature of 1,300 ° C. or higher, more preferably 1,500 ° C. or higher.
  • the firing jigs according to Examples 1 to 6 and the firing jigs according to Comparative Examples 1 and 2 were subjected to an in-furnace leaving test and a spalling resistance evaluation test. ..
  • the configurations of Examples 1 to 5 are as shown in FIGS. 6 to 8. Since the configuration of the firing jig according to the sixth embodiment has the same shape as the firing jig according to the first embodiment except for the material and the thickness dimension T of the crosslinked portion 12A, the drawings are omitted.
  • the configuration of the firing jig according to Comparative Examples 1 and 2 is as shown in FIG.
  • the configurations of the firing jigs according to Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 and 2 are designated by the same reference numerals as the configurations in the firing jig 10 of the present embodiment described above, and the description thereof will be omitted.
  • Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 have coarse-grained mullite (average particle size: about 70 ⁇ m), fine-grained alumina (average particle size D 50 : 3 ⁇ m), and fine-grained silica (average particle size D 50 ).
  • raw material powder and organic binder polyvinyl alcohol, methyl cellulose, dextrin, etc.
  • organic binder polyvinyl alcohol, methyl cellulose, dextrin, etc.
  • Example 6 raw material powders of coarse-grained alumina (average particle size: about 70 ⁇ m), fine-grained alumina (average particle size D 50 : 3 ⁇ m), and fine-grained silica (average particle size D 50 : 5 ⁇ m) and an organic binder ( Polyvinyl alcohol, methyl cellulose, dextrin, etc.) are stirred and mixed using a high-speed mixer so as to have Al 2 O 3 : 95% by mass and SiO 2 : 5% by mass, and uniaxial pressure press molding (FIG. 6 (a)).
  • the firing jig according to Example 6 was produced by firing in an air atmosphere.
  • the apparent porosity of the above-mentioned sintered body accordinging to JISR2205: 1902 was 21% in Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, and 20% in Example 6.
  • a firing jig in which two 115 mm x 115 mm size pseudo-work (ceramic plate materials) are placed side by side on the entire surface of a horizontally long (290 mm x 120 mm) shaped firing jig so that the load is equal to 600 g / firing jig. are placed in an electric furnace in a state where three
  • the deformation is calculated by calculating the difference between the virtual lines connecting the corners located on the diagonal line of the frame of the firing jig as the amount of deflection.
  • the amount of deflection is 0.3 mm or more, it is defined as "deformed”.
  • the difference between the virtual lines connecting the corners and the center located on the diagonal of the frame of the firing jig may be calculated as the amount of deflection.
  • D / W in Table 1 refers to the bridge portion 12 sandwiched between the plurality of hollow portions 13 having the shortest distance D of the bridge portion 12 formed between the notch portion 14 and the hollow portion 13.
  • C / W indicates the magnification of the maximum notch dimension C of the notch portion 14A with respect to the minimum width dimension W of the bridge portion 12A sandwiched between the plurality of hollow portions 13A and the hollow portions 13B.
  • W / T indicates the magnification of the minimum width dimension W of the cross-linking portion 12 sandwiched between the plurality of hollow portions 13 of the cross-linking portion 12 with respect to the thickness dimension T of the cross-linking portion 12.
  • “L / W” indicates the magnification of the length dimension L of the notch portion 14A with respect to the minimum width dimension W of the cross-linking portion 12A.
  • “D / W”, “C / W”, and “L / W” were left blank.
  • ⁇ Spalling resistance evaluation test> A firing jig in which two 115 mm x 115 mm size pseudo-work (ceramic plate materials) are placed side by side on the entire surface of a horizontally long (290 mm x 120 mm) shaped firing jig so that the load is equal to 600 g / firing jig.
  • the presence or absence of cracks in the jig was examined.
  • the presence or absence of cracks was visually checked by the tester.
  • the predetermined temperature (T 1 ) of the electric furnace is set to 275 ° C., and if cracks do not occur in the firing jig, the temperature inside the electric furnace is raised in increments of 25 ° C., and the above-mentioned cooling step is performed. It refers to the temperature inside the electric furnace when it is used. Then, when the firing jig was cracked, the spalling resistance evaluation test was completed.
  • the firing step is carried out as follows.
  • a setter 20 is placed on the surface of the firing jig 10 of the present embodiment, and the object X to be fired is placed on the upper surface 21 of the setter 20 in a firing furnace (not shown). Arranged and the object X to be fired is fired.
  • the setter 20 is formed of a highly breathable refractory material. Since the setter 20 has high air permeability, the hot air in the firing furnace easily passes through the setter 20 and reaches the lower surface side of the object X to be fired, so that the object X to be fired can be fired efficiently. can. As a refractory with high air permeability, there is a porous plate shape in which many pores are formed.
  • the firing jig 10 of the present embodiment since the plurality of hollow portions 13 are formed, the hot air in the firing furnace passes through the setter 20 and easily reaches the lower surface side of the object X to be fired. Therefore, the firing of the object X to be fired can be performed more efficiently.
  • the plurality of firing jigs 10 on which the object to be fired X is placed can be in a laminated state.
  • the firing jigs 10 are stacked in three stages, but the present invention is not limited to this, and may be two stages or four or more stages. In this way, by stacking the firing jigs 10 in a plurality of stages, it is possible to fire more objects X to be fired at one time than in the case of one stage.
  • the invention disclosed in the present specification is specified by changing these partial configurations to other configurations disclosed in the present specification to the extent applicable, in addition to the configurations of the inventions and embodiments, or these. Includes those specified by adding other configurations disclosed in the present specification to the configurations of the above, or those specified by deleting these partial configurations to the extent that partial effects can be obtained.
  • the cross-linking portion 12 of the firing jig 10 of the present embodiment is provided continuously with the frame body 11 from the side 11A to the side 11B of the frame body 11, but is not limited to this, and the frame body 11 is not limited to this. It may be provided continuously with the frame body 11 from the side 11C to the side 11D. That is, the cross-linked portions 12 may be provided so as to form a cross shape, or may be formed so as to intersect each other in the hollow portion 13. By forming the cross-linking portion 12 in a cross shape, when the setter 20 is placed on the firing jig 10, the setter 20 can be supported in a more stable state.

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Abstract

温度差が激しい状況下での使用であっても、焼成治具の構造の内外における熱膨張の差が生じにくく、ひび割れや、変形を防止できる焼成治具を提供する。 複数の中空部と、前記中空部に架け渡された架橋部とが設けられた枠体を有し、前記架橋部を前記枠体の外周縁に向かって延長し、交わった前記枠体の外周縁の少なくとも一部に切欠部が形成されている。

Description

焼成治具
　本発明は、セラミックス製品などの焼成の際、それらを載置する、焼成治具に関する。
　従来、セラミックス製品などを製造する過程には、焼成炉内で被焼成物を焼成する焼成工程が含まれる。当該焼成工程では、被焼成物が焼成炉内の焼成治具に載置されて焼成される。
　そして、特許文献１に開示されるような中空部が形成された枠体を有する焼成治具を用いることにより、焼成治具の通気性、軽量化、又は熱容量の低減を図っている。
特許第６２７４４５４号公報
　しかしながら、焼成治具は、焼成工程において、焼成炉内へ搬送されて焼成され、また焼成後、焼成炉外へ搬出されることから、温度差が激しい環境におかれることになり、その構造の内外で、熱膨張の差が生じ易く、ひび割れや、変形（クリープ）が発生しやすい状態となっていた。
　本発明は、上記課題に鑑みて、温度差が激しい使用状況下であっても、ひび割れや、変形（クリープ）が発生しにくい、焼成治具を提供することである。
　上記課題を解決するためになされた本発明の焼成治具は複数の中空部と、前記中空部に架け渡された架橋部とが設けられた枠体を有し、前記架橋部を前記枠体の外周縁に向かって延長し、交わった前記枠体の外周縁の少なくとも一部に切欠部が形成されていることを特徴とする。
　この構成により、温度差が激しい状況下での使用であっても、焼成治具の構造の内外における熱膨張の差が生じにくく、ひび割れや、変形を防止することができ、スポーリング耐性を向上させることができる。
　本発明の焼成治具は、温度差が激しい状況下での使用であっても、焼成治具の構造の内外における熱膨張の差が生じにくく、ひび割れや、変形を防止することができ、スポーリング耐性を向上させることができる。
本発明に係る実施形態の焼成治具の平面図である。 本発明に係る実施形態の焼成治具の正面図である。 本発明に係る実施形態の焼成治具の右側面図である。 図１に示す本発明に係る実施形態の焼成治具のA-A線断面図である。 図１に示す本発明に係る実施形態の焼成治具の部分拡大図である。 （ａ）は、本発明に係る実施形態の焼成治具の実施例１の平面図であり、（ｂ）は、本発明に係る実施形態の焼成治具の実施例２の平面図である。 （ａ）は、本発明に係る実施形態の焼成治具の実施例３の平面図であり、（ｂ）は、本発明に係る実施形態の焼成治具の実施例４の平面図である。 本発明に係る実施形態の焼成治具の実施例５の平面図である。 （ａ）は、本発明に係る実施形態の焼成治具の比較例１の平面図であり、（ｂ）は、本発明に係る実施形態の焼成治具の比較例２の平面図である。 本発明に係る実施形態の焼成治具に被焼成物を載置した状態を示す正面図である。 本発明に係る実施形態の焼成治具が積層された状態を示す正面図である。
　以下、本発明に係る実施形態の焼成治具を、添付図面に基づいて説明する。
　先ず、本発明に係る実施形態の焼成治具を、添付図面に基づいて、以下説明する。図１は、本発明に係る実施形態の焼成治具の平面図である。また、図２は、本発明に係る実施形態の焼成治具の正面図である。さらに、図３は、本発明に係る実施形態の焼成治具の右側面図である。
　図１に示す通り、本実施形態の焼成治具１０は、枠体１１と、複数の架橋部１２（図１では、２つ）と、及び複数の中空部１３（図１では、４つ）とを有している。また、架橋部１２が枠体１１の外周縁に向かって延長されて、交わった枠体１１の外周縁の少なくとも一部に切欠部１４が形成されている。
　枠体１１は、平面視において矩形状に形成されている。また、枠体１１は、正面視、及び右側面視において、薄板状に形成されている。ここで、枠体１１の平面視における各辺について、枠体１１の外周縁の内、その上端の辺を１１Ａとし、その下端の辺を１１Ｂとし、その右端の辺を１１Ｃとし、その左端の辺を１１Ｄとする。なお、枠体１１は、図１に示したような横長の矩形状に限定されるものではなく、例えば正方形、三角形などの多角形、または円形、楕円形などのその他の形状であってもよい。
　図２に示すように、枠体１１は、枠体１１の第１面１５に形成された枠体１１を支持する支持部１６と、枠体１１の第２面１７に形成された別体の枠体１１が積層される場合に鉛直方向に載置された枠体１１の支持部１６を受けることが可能な受け部１８とが設けられてもよい。例えば、図１に示すように、支持部１６、及び受け部１８は、それぞれ６つ設けられている。
　架橋部１２は、枠体１１から連続して形成されるとともに、枠体１１に形成された中空部１３に架け渡されるようにして配置される。本実施形態の焼成治具１０では、架橋部１２は、枠体１１の辺１１Ａから辺１１Ｂに向かって、枠体１１と連続して複数設けられている。具体的には、左側に位置した架橋部１２を、架橋部１２Ａとし、右側に位置した架橋部１２を架橋部１２Ｂとする。
　ここで、図１、４に示す通り、架橋部１２の複数の中空部１３に挟まれた架橋部１２の最小幅寸法Ｗは、架橋部１２の厚さ寸法Ｔに対して、２～１５倍であると好ましい。本実施形態では、後述する中空部１３Ａと中空部１３Ｂとに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗは、架橋部１２Ａの厚さ寸法Ｔに対して、２～１５倍であると好ましい。ここで、架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗが、架橋部１２Ａの厚さ寸法Ｔに対して、２倍以上である場合、架橋部１２Ａ上に載置されたセッター、及び被焼成物により、架橋部１２Ａに生じる単位面積当たりの荷重が分散される点で有利である。また、架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗが、架橋部１２Ａの厚さ寸法Ｔに対して、１５倍以下である場合、焼成炉内における温度変化によって架橋部１２Ａに発生する温度分布幅を低減できる点で好ましい。同様に、後述する中空部１３Ｃと中空部１３Ｄとに挟まれた架橋部１２Ｂの最小幅寸法Ｗは、架橋部１２Ｂの厚さ寸法Ｔに対して、２～１５倍であると好ましい。
　図１に示すように、中空部１３は、架橋部１２Ａにより区画された中空部１３Ａ、１３Ｂと、架橋部１２Ｂにより区画された中空部１３Ｃ、１３Ｄとから構成される。また、中空部１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、及び１３Ｄは、半円形状であり、円弧部と直線部とからなる角部に、角Ｒが形成されていると好ましい。このように、角部が角Ｒに形成されていることから、角部に負荷が集中することを回避し、ひび割れが生じにくい形状となっている。
　切欠部１４は、架橋部１２Ａ、１２Ｂが延長されて交わった枠体１１の辺１１Ａ、又は辺１１Ｂとの交点に、一対となるように設けられていると好ましい。本実施形態では、切欠部１４Ａと切欠部１４Ｂとが、架橋部１２Ａが延長されて交わった枠体１１の辺１１Ａ、又は辺１１Ｂとの交点に、一対となるように設けられている。また、切欠部１４Ｃと切欠部１４Ｄとが、架橋部１２Ｂが延長されて交わった枠体１１の辺１１Ａ、又は辺１１Ｂとの交点に、一対となるように設けられている。
　このように、切欠部１４が一対となるように設けられているため、焼成炉内の熱気を滞りなく移動させることができ、焼成治具１０、及び焼成治具１０上に載置されたセッターや、被焼成物の温度を均一化することができるため、焼成治具１０の構造内における熱膨張の差を小さくすることができる。なお、切欠部１４は、辺１１Ｃ、又は辺１１Ｄに、一対となるように設けてもよい。
　図５に示すように、切欠部１４と中空部１３との間に形成された架橋部１２の最短距離が、複数の中空部１３に挟まれた架橋部１２の最小幅寸法の０．５～１．２倍であると好ましい。本実施形態では、切欠部１４Ａと中空部１３Ａとの間に形成された架橋部１２Ａの最短距離Ｄが、中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの０．５～１．２倍である。ここで、切欠部１４Ａと中空部１３Ａとの間に形成された架橋部１２Ａの最短距離Ｄが、中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの０．５倍以上であれば、切欠部１４Ａと中空部１３Ａとの間に形成された架橋部１２Ａの領域が、中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの領域に対して、１/２程度以上の荷重耐性を得られる点で好ましい。また、切欠部１４Ａと中空部１３Ａとの間に形成された架橋部１２Ａの最短距離Ｄが、中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの１．２倍以下であれば、切欠部１４Ａと中空部１３Ａとの間に形成された架橋部１２Ａの領域が、中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの領域に対して、同等程度の温度分布幅を得られる点で好ましい。
　また、切欠部１４Ａと中空部１３Ｂとの間に形成された架橋部１２Ａの最短距離、切欠部１４Ｂと中空部１３Ａとの間に形成された架橋部１２Ａの最短距離、及び切欠部１４Ｂと中空部１１Ｂとの間に形成された架橋部１２Ａの最短距離も、同様に、中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの０．５～１．２倍である。さらに、切欠部１４Ｃと中空部１３Cとの間に形成された架橋部１２Bの最短距離、切欠部１４Ｃと中空部１３Dとの間に形成された架橋部１２Bの最短距離、切欠部１４Dと中空部１３Cとの間に形成された架橋部１２Bの最短距離、及び切欠部１４Dと中空部１３Dとの間に形成された架橋部１２Bの最短距離は、中空部１３Cと中空部１３Dに挟まれた架橋部１２Bの最小幅寸法の０．５～１．２倍である。
　切欠部１４Ａの最大切欠寸法Ｃ、すなわち、枠体１１の辺１１Ａからの凹量は、複数の中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの０．２～２．０倍である。ここで、切欠部１４Ａの最大切欠寸法Ｃが、中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの０．２倍以上であれば、枠体１１の辺１１Ａに発生する熱歪みが緩和される観点で有利となる。また、切欠部１４Ａの最大切欠寸法Ｃが、中空部１３Ａと中空部１３Ｂとに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの２．０倍以下であれば、中空部１３Ａと中空部１３Ｂとに挟まれた架橋部１２Ａに対する機械的、及び熱的な応力の集中が分散されるという点で有利である。
　同様に、切欠部１４Ｂの最大切欠寸法は、中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの０．２～２．０倍であるとよい。また、切欠部１４Ｃの最大切欠寸法、及び切欠部１４Ｄの最大切欠寸法は、中空部１３Cと中空部１３Dに挟まれた架橋部１２Bの最小幅寸法の０．２～２．０倍であるとよい。
　切欠部１４Ａの長さ寸法Ｌ、すなわち枠体１１の辺１１Ａ上の切欠部１４Ａの長さ寸法Ｌは、架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの１．０～５．０倍が好ましい。ここで、切欠部１４Ａの長さ寸法Ｌが架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの１．０倍以上であれば、切欠１４Ａに対する機械的、及び熱的な応力の集中が分散されるという点で有利である。また、切欠部１４Ａの長さ寸法Ｌが架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの５．０倍以下であれば、枠体１１の辺１１Ａに発生する熱歪みを緩和するのに有利である。また、切欠部１４Bの長さ寸法は、架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの１．０～５．０倍が好ましい。ここで、切欠部１４Ａに対向する中空部１３Ａの外周部は、互いに凸状の曲線で対向する構成により、応力の分散と温度分布幅の低減とする２つの相反する特性を両立される効果がより一層発揮されることになる。なお、切欠部１４C、及び１４Ｄの長さ寸法も、それぞれ架橋部１２Bの最小幅寸法Ｗの１．０～５．０倍が好ましい。
　さらに、切欠部１４は、円弧状の部位を有している。ここで、切欠部１４Ａが円弧状である場合、切欠部１４Ａの半径は、架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの０．５～２．５０倍であるとよい。切欠部１４Ａの半径が架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの０．５倍以上であれば、切欠部１４Ａに生じる熱歪みが分散され、スポーリング耐性を向上させる点で有利である。また、切欠部１４Ａの半径が架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの２．５倍以下であれば、枠体１１の辺１１Ａに生じる機械的、及び熱的な応力が分散される点で有利である。また、切欠部１４Ｂの半径は、架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗの０．５～２．５０倍であるとよい。さらに、切欠部１４C、及び１４Ｄの半径は、架橋部１２Ｂの最小幅寸法Ｗの０．７５～２．５０倍、より好ましくは、０．８～２．４０倍であるとよい。
　なお、切欠部１４の形状は、図１に示された円弧状に限定されるものではなく、曲線を組み合わせた形状であればよく、例えば複数の楕円形状を組み合わせた形状であってもよい。
　上述した構成を有する焼成治具１０は、粉状、または粘土状の耐火物を図示しない金型に流し込んで加圧する、いわゆるプレス成形、又は石膏型に流し込んで固化させる、いわゆる鋳込み成形などを用いて形成される。耐火物は、例えばアルミナ、ムライト、ジルコニア、マグネシア、コージエライト、スピネル、炭化ケイ素、窒素ケイ素、窒化アルミ、炭化ホウ素及びそれらの混合物等を主とするものがあげられ、例えば１，２００℃以上、好ましくは１，３００℃以上、より好ましくは１，５００℃以上の高温に耐えることが可能な素材であればよい。
　上述した本実施形態の焼成治具１０に関し、実施例１～６に係る焼成治具、比較例１、２に係る焼成治具について、炉内放置試験と、スポーリング耐性評価試験とを行った。実施例１～５の構成は、図６～図８に示された通りである。なお、実施例６に係る焼成治具の構成は、材質と、架橋部１２Ａの厚さ寸法Ｔ以外、実施例１に係る焼成治具と同一形状であるから、図面は省略する。また、比較例１、２に係る焼成治具の構成は、図９に示された通りである。実施例１～６、及び比較例１、２に係る焼成治具の構成については、上述した本実施形態の焼成治具１０における構成と同一の符号を付し、説明は省略する。
　具体的には、実施例１～５、比較例１、２は、粗粒ムライト（平均粒径：約７０μｍ）、微粒アルミナ（平均粒径D５０：３μｍ）、微粒シリカ（平均粒径D５０：５μｍ）の原料粉末と有機バインダー（ポリビニルアルコール、メチルセルロース、デキストリン等）を、Aｌ２O３：７８質量％、ＳｉＯ２：２２質量％となるように、高速ミキサーを用いて撹拌混合し、撹拌混合物を生成した。このようにして得られた撹拌混合物を、一軸加圧プレス成形することにより、それぞれ図６～図８、９に示された形状に成形した、成形体を得た。そして、これらの成形体を、大気雰囲気下で焼成し（到達温度：１７００℃、キープ時間：８時間）、焼結体を得ることによって、実施例１～５、比較例１，２に係る焼成治具を作製した。同様に、実施例６は、粗粒アルミナ（平均粒径：約７０μｍ）、微粒アルミナ（平均粒径D５０：３μｍ）、微粒シリカ（平均粒径D５０：５μｍ）の原料粉末と有機バインダー（ポリビニルアルコール、メチルセルロース、デキストリン等）を、Aｌ２O３：９５質量％、ＳｉＯ２：５質量％となるように、高速ミキサーを用いて撹拌混合し、一軸加圧プレス成形（図６（ａ）を参照）、及び大気雰囲気下で焼成を行うことにより、実施例６に係る焼成治具を作製した。ここで、上述した焼結体の見掛け気孔率（ＪＩＳＲ２２０５：１９０２に準拠）は、実施例１～５及び比較例１、２は２１％、実施例６は２０％であった。
〈炉内放置試験〉
　炉内放置試験は、次のように試験を行った。横長（２９０ｍｍ×１２０ｍｍ）形状の焼成治具上の全面に、６００ｇ／焼成治具の均等荷重となるように、１１５ｍｍ×１１５ｍｍサイズの疑似ワーク（セラミック板材）２枚を並べて載置した焼成治具を３段積層した状態で、電気炉内に載置する。そして、電気炉内を最高温度１，４００℃まで加熱したまま、３時間保持した後、常温まで冷却する熱処理を実施し、焼成治具のひび割れや、変形の有無を調べた試験結果を表１に示す。ここで、ひび割れは、試験者の目視で行った。一方、変形は、焼成治具の枠体の対角線上に位置する角部同士を結んだ仮想線間の差をたわみ量として算出する。そして、たわみ量が０．３ｍｍ以上の場合、「変形あり」と定義する。なお、焼成治具の枠体の対角線上に位置する角部と中央部とを結んだ仮想線間の差をたわみ量として算出してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　ここで、表１中の「Ｄ／Ｗ」は、切欠部１４と中空部１３との間に形成された架橋部１２の最短距離Ｄの、複数の中空部１３に挟まれた架橋部１２の最小幅寸法Ｗに対する倍率を示す。「Ｃ／Ｗ」は、切欠部１４Ａの最大切欠寸法Ｃの、複数の中空部１３Ａと中空部１３Ｂに挟まれた架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗに対する倍率を示す。「Ｗ／Ｔ」は、架橋部１２の複数の中空部１３に挟まれた架橋部１２の最小幅寸法Ｗの、架橋部１２の厚さ寸法Ｔに対する倍率を示す。「Ｌ／Ｗ」は、切欠部１４Ａの長さ寸法Ｌの、架橋部１２Ａの最小幅寸法Ｗに対する倍率を示す。なお、比較例１、２は、図１１に示す通り、切欠部１４が形成されていないため、「Ｄ／Ｗ」、「Ｃ／Ｗ」、及び「Ｌ／Ｗ」は空欄とした。
　表１に示された炉内放置試験の結果より、実施例１～６に係る焼成治具は、切欠部１４が設けられていることにより、ひび割れや、変形は見られなかった。一方、比較例１、２に係る焼成治具は、ひび割れを確認した。
〈スポーリング耐性評価試験〉
　横長（２９０ｍｍ×１２０ｍｍ）形状の焼成治具上の全面に、６００ｇ／焼成治具の均等荷重となるように、１１５ｍｍ×１１５ｍｍサイズの疑似ワーク（セラミック板材）２枚を並べて載置した焼成治具（以下、焼成セットという）を３段積層した状態で、室温状態（Ｔ０＝２５℃）から、所定温度（Ｔ１）に保持した電気炉内に搬送し、１時間保持する。焼成セットを、当該電気炉内で１時間保持した後、更に電気炉の外へ取り出して、再度室温（Ｔ０＝２５℃）まで冷却する冷却工程により、冷却工程で生じる急激な温度変化による焼成治具のひび割れの有無を調べた。ひび割れの有無は、試験者による目視で行った。ここで、電気炉の所定温度（Ｔ１）は、２７５℃を開始温度とし、焼成治具にひび割れが発生しなければ、電気炉内の温度を２５℃刻みで上昇させ、上述した冷却工程を行った際の電気炉内の温度をいう。そして、焼成治具にひび割れが生じた時点でスポーリング耐性評価試験を終了した。
　ひび割れの評価は、以下の通りである。ここで、ΔＴは、上述した急加熱＋急冷却処理を実施した場合に、焼成治具にひび割れが発生しない電気炉の所定温度（Ｔ１）と室温（Ｔ０）との温度差（ΔＴ＝Ｔ１－Ｔ０）の上限のことである。
　◎（最良）：ΔＴ≧４７５［℃］
　○（良）：４２５＜ΔＴ≦４７５［℃］
　△（可）：４００＜ΔＴ≦４２５［℃］
　×（不良）：ΔＴ＜４００［℃］
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示されたスポーリング耐性評価試験の結果より、実施例１～６に係る焼成治具は、全てΔＴ＝４００℃までひび割れが確認されず、スポーリング耐性評価は良好であった。実施例１～６に係る焼成治具は、上述したように優れたスポーリング耐性を有することから、電気炉から取り出した後、急速に冷却させることが可能となり、短時間での製品取り出しを可能とする。これにより、焼成治具の組み上げ作業、及び組み外し作業のスピードアップを図ることができることから、焼成工程の高速化を可能とする。一方、比較例１、２に係る焼成治具は、かなり低い温度であっても、ひび割れを確認し、スポーリング耐性評価は不良であった。
　上述した本実施形態の焼成治具１０は、以下のように被焼成物Ｘが載置されて、焼成工程が実施される。
　図１０に示すように、本実施形態の焼成治具１０の表面にセッター２０が載置され、そのセッター２０の上面２１に被焼成物Ｘが載置された状態で、図示しない焼成炉内に配置されて、被焼成物Ｘが焼成される。
　また、セッター２０は、通気性が高い耐火物から形成される。セッター２０が高い通気性を有することにより、焼成炉内の熱風が、セッター２０を通過して被焼成物Ｘの下面側に到達しやすくなり、被焼成物Ｘの焼成を効率よく実施することができる。通気性が高い耐火物としては、多くの気孔が形成された多孔質板状がある。
　ここで、本実施形態の焼成治具１０は、複数の中空部１３が形成されていることにより、焼成炉内の熱風が、セッター２０を通過して被焼成物Ｘの下面側により到達しやすくなることから、被焼成物Ｘの焼成がより一層効率よく実施することができる。
　また、図１１に示すように、被焼成物Ｘが載置された、複数の焼成治具１０は、積層させた状態とすることができる。図１１では、焼成治具１０を３段積みとしたが、これに限定されるものではなく、２段、又４段以上であってもよい。このように、焼成治具１０を複数段積層させた状態とすることにより、１段の場合より、多くの被焼成物Ｘを一度に焼成させることができる。
　本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含む。
　本実施形態の焼成治具１０の架橋部１２は、枠体１１の辺１１Ａから辺１１Ｂに向かって、枠体１１と連続して設けられているが、これに限定されず、枠体１１の辺１１Cから辺１１Dに向かって、枠体１１と連続して設けられてもよい。すなわち、架橋部１２を十字状となるように設けてもよく、中空部１３において互いに交差する形状としてもよい。架橋部１２が十字状に形成することにより、焼成治具１０上にセッター２０を載置した場合、セッター２０をより安定した状態で支持することができる。
１０…焼成治具
１１…枠体
１１A、１１B、１１C、１１D…辺
１２、１２A、１２B…架橋部
１３、１３A、１３B、１３Ｃ、１３Ｄ…中空部
１４、１４A、１４B、１４C、１４D…切欠部
１５…第１面
１６…支持部
１７…第２面
１８…受け部
２０…セッター
Ｘ…被焼成物

Claims (7)

  1. 　複数の中空部と、前記中空部に架け渡された架橋部とが設けられた枠体を有し、
    　前記架橋部を前記枠体の外周縁に向かって延長し、交わった前記枠体の外周縁の少なくとも一部に切欠部が形成されていることを特徴とする焼成治具。
  2. 　前記切欠部は、一対として設けられていることを特徴とする請求項１に記載の焼成治具。
  3. 　前記切欠部と前記中空部との間に形成された前記架橋部の最短距離が、前記複数の中空部に挟まれた前記架橋部の最小幅寸法の０．５～１．２倍であることを特徴とする請求項１、又は２に記載の焼成治具。
  4. 　前記中空部は、前記架橋部の最短距離を確保した形状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の焼成治具。
  5. 　前記切欠部の前記枠体の外周縁からの最大切欠寸法は、前記複数の中空部に挟まれた前記架橋部の最小幅寸法の０．２～２．０倍であることを特徴とする請求項１～４の何れか一つに記載の焼成治具。
  6. 　前記切欠部は、円弧状の部位を有していることを特徴とする請求項１～５の何れか一つに記載の焼成治具。
  7. 　前記枠体の第１面に形成され、前記枠体を支持する支持部と、
    　前記枠体の第２面に形成され、別体の前記枠体が積層される場合に鉛直方向に載置された前記枠体の前記支持部を受ける受け部と、
    　を有することを特徴とする請求項１～６の何れか一つに記載の焼成治具。
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