JP3364223B2 - 焼成用敷板及びそれを用いるセラミック成形体の焼成方法 - Google Patents

焼成用敷板及びそれを用いるセラミック成形体の焼成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、特にセラミックスを焼成するのに好適な焼
成用敷板及びそれを用いるセラミック成形体の焼成方法
に関するものである。
背景技術 従来から、例えば生素地セラミックスハニカム構造体
を焼成する際は、棚板上に構造体を載置してトンネル炉
や単独炉で焼成するのが一般的であるが、構造体のクラ
ックや構造体と棚板との什着を防止するため、生素地セ
ラミックスハニカム構造体を棚坂上に直接載せずに、ト
チと呼ばれている敷板を介して棚板上に載せて焼成する
方法が行われている。
敷板の一例として、本願人による特公平１−54636号
公報では、ハニカム構造のセラミックス板からなり、上
端縁に面取り部を有するトチが開示されている。そし
て、例えば主成分がコージエライトからなるハニカム構
造体を焼成する場合、収縮率を焼成すべきハニカム構造
体と同じにするため、同材質（コージエライト:100％）
の敷板を使用するのが一般的であった。
しかしながら、上述した従来の焼成用敷板では、トン
ネル炉の通窯回数の増加に従って熱による反りか生じた
り、シリカ成分の融出により表面か粗くなるため、ハニ
カム構造体の下端面か変形したり、ハニカム構造体のリ
ブよれあるいは構造体にクラックか発生する問題かあっ
た。特に、コージエライト:100％からなる敷板では、ト
ンネル炉で使用した場合、トンネル炉のバーナー直火に
対する耐火性が低いことにより、変形やシリカ成分の融
出による弊害が原著であった。さらに、以上の問題か
ら、敷板の寿命がトンネル炉の通窯回数で15〜20回と短
くなる問題もあった。
本発明の目的は上述した課題を解消して、熱変形がな
く長寿命であり、その結果これを使用して焼成を行えば
ハニカム構造体のリブよれや端面の変形さらにはクラッ
クの発生がなく、かつ変色のない焼成用敷板及びそれを
用いるセラミック成形体の焼成方法を提供しようとする
ものである。
発明の開示 本発明の第１の視点にかかる焼成用敷板は、結晶相の
主成分の組成が、コージエライト:55〜85重量％、ムラ
イト:15〜45重量％からなり、化学組成として、Fe2O3を
0.3〜1.0重量％含有することを特教とするものであり、
好ましくは、被焼成物の載置面の表面粗さか、Ra:10μ
ｍ以下である。
本発明の第２の視点にかかる焼成用敷板は、結晶相の
主成分の組成が、コージエライト:55〜85重量％、ムラ
イト:15〜45重量％からなり、化学組成として、TiO2を
0.2〜0.8重量％含有することを特教とするものであり、
好ましくは、被焼成物の載置面の表面粗さか、Ra:10μ
ｍ以下である。
また、本発明の敷板を用いるセラミック成形体の焼成
方法は、被焼成物である生素地セラミックスハニカム構
造体を、上記本発明の第１の視点または第２の視点の焼
成用敷板の上に載せて焼成することを特徴とするもので
ある。
上述した構成において、本発明者らは、主成分の組成
かコージエライト:55〜85重量％、ムライト:15〜45重量
％からなる敷板を使用して、例えば生素地セラミックス
ハニカム構造体を焼成すれば、敷板は熱変形せず長寿命
となることを見いだした。その結果、敷板の熱変形によ
るハニカム構造体のリブよれ、端面変形及びクラックの
発生を防止でき、さらには変色も発生しない。
ここで、ムライトの組成を15〜45重量％と限定したの
は、15重量％未満では15000℃以下で溶けが発生し、直
火での耐火度が低い不具合があるとともに、45重量％を
超えるとハニカム構造体の下端面が白色に変色する不具
合が生じるためである。
また、表面粗さを10μｍ以下とすると好ましいのは、
表面粗さが10μｍを超えると、焼成時の収縮摩擦抵抗に
より、ハニカム構造体下端面のリブヨレが発生する場合
があるためである。
さらに、本発明の第１の視点において、化学組成とし
てのFe2O3の含有量が0.3〜1.0重量％と限定したのは、
含有量が1.0重量％を超えると、ハニカム構造体下端面
が赤褐色に変色する場合があるとともに、0.3重量％未
満だと、ハニカム構造体に含まれるFe分がFe濃度の低い
敷板中に拡散してFe濃度が低下するため白色に変色する
場合があるためにである。
さらにまた、本発明の第２の視点において、化学組成
とてのFe2O3の含有量が0.3〜1.0重量％と限定したの
は、含有量が0.8重量％を越えると、ハニカム構造体下
端面が赤褐色に変色する場合かあるとともに、0.2重量
％未満だと、ハニカム構造体に含まれるFe分かFe濃度の
低い敷板中に拡散してFe濃度か低下するため白色に変色
する場合かあるためである。
図１は本発明の焼成用敷板を製造する方法の一例を示
すフローチャートである。まず、焼成後の主成分の組成
が、コージエライト:55〜85重量％、ムライト:15〜45重
量％となる杯土を各々調整した後混合する。次に、混合
物に水:3重量％を添加し、ミキサーを使用して15分混練
して杯土を得る。次に混練した杯土を油圧プレス機に投
入し、400〜800kg/cm2の圧力が加圧成形する。その後、
成形体を90〜100℃の温度で４時間乾燥し、1360〜1420
℃の温度で１時間焼成することにより、本発明の敷板を
得ている。
尚、敷板の化学組成は、SiO2:35〜50重量％,Al2O3:40
〜55重量％,MgO:5〜15重量％,Fe2O3:0.3〜1.0重量％,Ti
O2:0.2〜0.8重量％である。Fe2O3の含有量が1.0重量％
を超えるとハニカム構造体下端面が赤褐色に変色する。
また、TiO2の含有量が0.8重量％を超えても同様の変色
が見られることから、Fe2O3は、1.0重量％以下、TiO
2は、0.8重量％以下とする。
本発明の敷板を用いて生素地セラミックスハニカム構
造体を焼成する際は、図２に示すように、棚板１の上に
本発明の敷板２を載せ、さらにこの敷板２の上に複数の
生素地セラミックスハニカム構造体３をその貫通孔か敷
板２に対して垂直方向になるように載せた状態で、トン
ネル炉、単独炉等の焼成炉を使用して生素地セラミック
スハニカム構造体３の焼成条件に従って焼成する。
発明を実施するための最良の形態 実施例１ 上述した方法に従って、以下の表１に示すように組成
を変え敷板を作製し、その製造過程における成形圧力と
嵩密するとともに、得られた焼成用敷板を利用して生素
地クスハニカム構造体を焼成炉で焼成した際の、ハニカ
の色、直火での溶け状態を目視で確認し、さらに溶けを
調べた。結果を表１に示す。また、溶け発生温度と重量
比率との関係を図３に示す。
表１の結果から、ムライトが15重量％で、溶けが発生
する温度が暁成炉で使用できる安全温度である1500℃以
上となり、耐熱性が向上する。一方、ムライトが45重量
％を超えるとハニカム構造体の下端面（敷板との接触
面）が白色に変色する不具合が生じる。そのため、ムラ
イトが15〜45重量％で、十分な耐熱性を有し、被煙成物
であるハニカム構造体の変色もない敷板を得られること
がわかる。
なお、変色については、ハニカム構造体に含まれるFe
分（Mgの一部と置換しているもの）が、Fe濃度の低い敷
板中に拡散し、Fe濃度が低下したため、白色に変色した
ものと推定する。すなわち、コージエライトの炉層的な
組成式はMg2Al4Si5O18であるが、天然物の多くはMgの一
部かFe2+イオンで置換されている。この原料中のFe分の
影響により、焼成後のハニカム構造体の色は乳白色を皇
すが、Fe濃度の低下により脱色されるためと推定する。
実施例２ 本発明の敷板を用いるセラミックスハニカム構造体の
焼成状態を調べるため、以下の表２に示す組成で種々の
特性を有する本発明の焼成用敷板と、特公平１−54636
号公報で開示されたトチとを使用し、実際に生素地セラ
ミックスハニカム構造体を焼成し、焼成後のハニカム構
造体の製品品質を調べるとともに、その際の敷板の品質
についても調べた。製品の品質は、クラックかあるかな
いかを目視で調べ、さらに寸法上下差および中凹量を測
定するとともに、敷板の品質は変形、クラック、変色の
それぞれか発生しているかいないかを目視で求めた。結
果を表２に示す。
表２の結果から、本発明の敷板は、比較例の敷板と比
べて、熱による変形も小さく、この敷板を使用して生素
地セラミックスハニカム構造体を焼成しても、ハニカム
構造体の下端面の変色も発生しないことかわかる。
実施例３ 本発明の敷板における表面粗さの影響について調べる
ため、以下の表３に示す組成で表面粗さを種々変えた本
発明の敷板を使用して、実際に生素地セラミックスハニ
カム構造体を焼成し、焼成後のハニカム構造体の製品品
質としてリブヨレと変色を目視により調べた。結果を表
３に示す。
表３の結果から、表面粗さ（Ra）か10μｍを超える
と、焼成時の収縮摩擦抵抗によりハニカム構造体下端面
のリブヨレか発生するため、表面粗さ（Ra）か10μｍ以
下であると好ましいことかわかる。なお、表面粗さは、
コージエライト及びムライトの原料拉度を変えることに
より調整することかできる。
実施例４ 本発明の敷板におけるFe2O3の含有量の影響を調べる
ため、結晶相の主成分の組成かコージエライト:65重量
％、ムライト:35重量％の敷板中のFe2O3含有量を種々変
えたものを使用して、実際に生素地セラミックス構造体
の変色を目視により調べた。結果を表４に示す。
表４の結果から、Fe203の含有量が0.3〜1.0重量％で
あると、この敷板を使用して焼成したセラミックスハニ
カム構造体の変色かなく、好ましいことがわかる。
実施例５ 本発明の敷板におけるTiO2含有量の影響を調べるた
め、結晶相の主成分の組成かコージエライト:65重量
％、ムライト:35重量％の敷板中のTiO2含有量を種々変
えたものを使用して、実際に生素地セラミックス構造体
の変色を目視により調べた。結果を表５に示す。
表５の結果から、TiO2の含有量か0.2〜0.8重量％であ
ると、この敷板を使用して炊成したセラミックスハニカ
ム構造体の変色かなく、好ましいことがわかる。
産業上の利用可能性 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、敷
板の主成分の組成のコージエライト:55〜85重量％：ム
ライト:15〜45重量％となるようにしたことで、従来の
トチ等の敷板に比べて、耐熱性か向上し、敷板の熱変形
やシリカ成分の融出によるハニカム構造体の下端面の変
形、リプヨレやクラックの発生か抑止でき、さらにハニ
カム構造体下端面の変色を生じさせずに生素地セラミッ
クスハニカム構造体を焼成することができる。その結
果、敷板の寿命を従来のトチに比べて増加させることが
でき、また従来のトチの製造に比べて製造工数を大幅に
減少させることができる。
図面の簡単な説明 図21は、本発明の敷板の製造方法の一例の工程を示す
フローチャートである。
図２は、本発明の敷板を使用した生素地セラミックス
ハニカム構造体の焼成状態を示す図である。
図３は、本発明の実施例における溶け発生温度とムラ
イト重量比率との関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−19685（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−109254（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−65568（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/64

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】結晶相の主成分の組成が、コージエライ
    ト:55〜85重量％、ムライト:15〜45重量％からなり、化
    学組成として、Fe2O3を0.3〜1.0重量％含有することを
    特教とする焼成用敷板。
  2. 【請求項２】結晶相の主成分の組成が、コージエライ
    ト:55〜85重量％、ムライト:15〜45重量％からなり、化
    学組成として、TiO2を0.2〜0.8重量％含有することを特
    教とする焼成用敷板。
  3. 【請求項３】被焼成物の載置面の表面粗さが、Ra:10μ
    ｍ以下である請求の範囲１または２項に記載の焼成用敷
    板。
  4. 【請求項４】被焼成物である生素地セラミック成形体
    を、請求の範囲１〜３のいずれか１項に記載の焼成用敷
    板の上に載せて焼成することを特徴とするセラミック成
    形体の焼成方法。
JP51786694A 1993-02-02 1994-01-31 焼成用敷板及びそれを用いるセラミック成形体の焼成方法 Expired - Lifetime JP3364223B2 (ja)

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