陶瓷烧成用窑工具板的制作方法

专利名称：陶瓷烧成用窑工具板的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轻量给定装置。尤其涉及使用在烧成蜂窝成型体时使用的梁结构 的组架中的轻量给定装置
背景技术：
以往，作为在烧成蜂窝成型体等被烧成物时所使用的陶瓷烧成用窑工具板，已知 有与被烧成物接触的陶瓷烧成用窑工具板由平板状(板状)构成的结构。然而，当在由平板状构成的陶瓷烧成用窑工具板上载置被烧成物来进行烧成时， 会存在以下问题一方面被烧成物中所含有的粘合剂气体的释放变差，制品内产生温度差， 从而产生热裂不良；另一方面由于烧成时的粘合剂残留而阻碍烧结，从而产生热裂不良。另外，除了由于接触面积大而使粘合剂气体的释放变差之外，又由于在烧成时与 氛围气体的接触不充分，产生氛围气体滞留，结果导致切割不良的产生。而且，也会产生以 下问题因烧结时的收缩而引起变形、产生热裂不良；由于烧结时的收缩而容易粘附在给 定装置上，产生缺口、热裂不良。针对这样的问题，存在以下的专利文献1 3。在专利文献1中，将具有孔径为0. 5 4mm左右的陶瓷多孔体作为支撑体，对于其 一个面，采用孔径在0. 5mm以下、形成面状的陶瓷多孔体的表面层的烧成用窑工具板，由此 确保轻量且确保由半成品所产生的分解气体等的气体透过性，防止制品的热变形。然而，在 专利文献1中，窑工具相对于制品重量所占比例大，在节能方面损失大。另外，在烧成时，粘 合剂气体的释放不充分，制品内依然容易产生温度差，此外，容易产生切割不良。另外，氛围 气体容易滞留，使得在烧成时与氛围气体的接触变得不充分，而且容易发生热裂不良。因 此，针对所述问题，其并没有给出具体的解决方法。在专利文献2中，由陶瓷制基板和多个 贯通支撑部构成，该贯通支撑部设置在陶瓷基板上，用于各自支撑一个电子零件，其特征在 于，各贯通支撑部的形状为剖面积从上表面向下表面变小的锥形形状，且各贯通支撑部的 剖面大小至少为电子零件无法通过的大小。在专利文献2的陶瓷制基板中，通过尝试采用 剖面积从上表面向下表面变小的锥形形状，以使氛围气体通过全部的支撑部，从而得到一 定的好评。然而，窑工具相对于制品重量所占比例大，在节能方面损失大，烧成时粘合剂气 体的释放也不充分。另外，由于与制品的接触面积大，因此存在由于烧结时的收缩而容易变 形且粘着在陶瓷制基板上的可能。此外，不可否认也会产生缺口、热裂不良等制造时的差
已在专利文献3中，在与被烧成物接触的陶瓷基体的表面上，形成凹凸结构的表面 载置部，从而可以使夹具上热风的流通均勻，从而使被烧成物均勻地烧成。采用这样的结 构，可以在某种程度上使夹具上的热风的流通均勻，因而得到一定的好评，但还不能说在烧 成时粘合剂气体的释放充分，且氛围气体也容易滞留。另外，窑工具相对于制品重量所占比 例大，在节能方面损失大。关于烧结时的收缩所引起的变形等也不能说是完善的。如以上这样，目前为止，对于所述的问题都没有充分的应对，存在要求进一步改善的地方。专利文献1 日本特开平5-17261号公报专利文献2 日本特开平6-45209号公报专利文献3 日本特开平6-281359号公报

发明内容
本发明用于解决上述问题点而做成，提供一种陶瓷烧成用窑工具板，其在载置被 烧成物的表面侧和反面侧至少附加有凹凸形状，且形成有开口部，通过这样的陶瓷烧成用 窑工具板，可以实现热容量的降低化和成本的削减化，通过减少与烧成物的接触面积，优化 气体的释放，而且由于氛围气体的均勻化，因此可以均勻地制造被烧成体，尤其是，该陶瓷 烧成用窑工具板在耐热冲击性、耐蠕变性、高温高强度性、耐氧化性上优良，且可以实现轻 量化。采用本发明，可提供以下的陶瓷烧成用窑工具板。[1], 一种陶瓷烧成用窑工具板，其在烧成被烧成物时使用，其特征在于，在该陶瓷烧成用窑工具板的背面侧和载置所述被烧成物的表面侧至少设有凹凸 形状，且所述表面侧和所述背面侧分别形成有开口部。[2],如技术方案[1]所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，所述开口部，在表 面侧所设有的凹凸形状的凹部上作为第1凹部而形成，且在背面侧所设有的凹凸形状的凹 部上作为第2凹部而形成，并且，使所述第1凹部和所述第2凹部各自的开口部连通而形 成。[3],如技术方案[1]或[2]所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，在所述表面 侧和所述背面侧上形成的所述凹凸形状，通过使棒状部平行分离地排列而形成。[4],如技术方案[3]所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，通过使所述表面 侧的所述棒状部和所述背面侧的所述棒状部的排列角度错开，从而使所述表面侧和所述背 面侧的凹凸形状相互错开地形成。[5],如技术方案[4]所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，所述棒状部被排列成相对于陶瓷烧成用窑工具板的长轴为30 60度的形状。[6],如技术方案[2] [5]的所述的陶瓷烧成用窑工具板，分别形成为所述第1 凹部和所述第2凹部的开口部，相互连通且错开地形成。[7],如技术方案[3] [6]的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，所 述棒状部的剖面形状能够选择四边形、梯形、曲面形、三角形中的任一种形状。[8],如技术方案[1] [7]的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，在 将所述陶瓷烧成用窑工具板的实际体积除以其基于最大外径尺寸的体积后的值作为实际 体积比率，将连通气孔的面积除以表面积作为连通开口率时，实际体积比率为5 80%，且 连通开口率为20 80%，而且，被烧成物与所述载置被烧成物的表面接触的接触面积除以 所述表面积为2 80%。[9],如技术方案[1] [8]的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，其 至少含有50质量％的3比。[10].如技术方案[1] [8]的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，其至少含有总量为90质量％的SiC和Si3N4。
[11].如技术方案[1] [8]的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于， 其含有85 90质量％的SiC、15 10质量％的Si02。采用本发明，具有以下优良效果可以提供一种陶瓷烧成用窑工具板，该陶瓷烧成 用窑工具板可以实现热容量的低减化和成本的削减化，通过减少与烧成物的接触面积，优 化气体的释放，而且由于氛围的均勻化，因此可以均勻地制造被烧成体，该陶瓷烧成用窑工 具板在耐热冲击性、耐蠕变性、高温高强度性、耐氧化性上尤其优良，且可以实现轻量化。


图1是示意地表示本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的图，为立体图。图2是示意地表示本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的图，为立体图。图3A是图2的局部放大图，是表示图2所示的凸部形状的其它例子的示意图。图3B是图2的局部放大图，是表示图2所示的凸部形状的其它例子的示意图。图3C是图2的局部放大图，是表示图2所示的凸部形状的其它例子的示意图。图3D是图2的局部放大图，是表示图2所示的凸部形状的其它例子的示意图。图3E是图2的局部放大图，是表示图2所示的凸部形状的其它例子的示意图。图4A是本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的示意图，是表示沿着图2所示的C-C’ 线的剖面的剖面图。图4B是表示图4A所示的凹凸形状的一个例子的示意图，为剖面图。图4C是表示图4A所示的凹凸形状的一个例子的示意图，为剖面图。图4D是表示图4A所示的凹凸形状的一个例子的示意图，为剖面图。图4E是表示图4A所示的凹凸形状的一个例子的示意图，为剖面图。图5A是表示配置在本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的背面侧的棒状部的配置 例的示意图。图5B是表示配置在本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的表面侧上的棒状部的配 置例的示意图。图6A是表示配置在本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的表面侧(或者背面侧) 上的棒状部的配置角度的一个例子的示意图。图6B是表示配置在本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的表面侧(或者背面侧) 上的棒状部的配置角度的一个例子的示意图。图7A是表示本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的其它实施形态的示意图，为立 体图。图7B是表示本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的其它实施形态的示意图，是表 示配置在表面侧的棒状部的配置例的俯视图。图8是表示本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的其它实施形态的示意图，是示意 地表示形成在表面侧和背面侧的开口部之间连通的状态的图。图9是表示本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的其它实施形态的示意图，是示意 地表示形成在表面侧和背面侧的开口部之间连通的状态的图。图IOA是示意地表示使用本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的组架的立体图。
图IOB是示意地表示使用本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的组架的其它形态的立体图，为配置有本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的图。图11是表示在图IOA所示的组架上载置有本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板且 载置有蜂窝烧成体的状态的示意图，为局部放大图。符号说明1、1A:陶瓷烧成用窑工具板，3 凹凸形状，4 凹部，5、5a、5b、5C、5d、5e 凸部，7、 7a、7b 开口部，9 棒状部，11 框，12 组架，13 支柱，14 载置台，15 架桥部件，16 组架， 17 支柱，18 载置台，100 蜂窝成型体，A (陶瓷烧成用窑工具板的)表面侧，B (陶瓷烧成 用窑工具板的)背面侧，Hl 表面开口率，H2 背面开口率，I :(连通气孔的)连通开口率， J 基准线，X、Xl 陶瓷烧成用窑工具板的短轴(宽度方向)，Y、Y2 陶瓷烧成用窑工具板的 长轴(长度方向)，Z 假想线。
具体实施例方式下面，对于用于实施本发明的陶瓷烧成用窑工具板的最佳形态进行具体说明。但 是，本发明广泛地包含具备其发明特征的陶瓷烧成用窑工具板，并不仅限于以下的实施形 态。[1]本发明的陶瓷烧成用窑工具板的结构本发明的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，如图1所示，烧成被烧成物时使用的 陶瓷烧成用窑工具板1，在载置被烧成物的表面侧A和背面侧B上至少附加有凹凸形状3， 且形成有开口部7。另外，在本实施形态中，陶瓷烧成用窑工具板作为组架的搁板而使用，用于在该搁 板上载置蜂窝结构体等被烧成物且用锅等进行烧成和制造(参照图10A、10B)。然而，并 不限于这种组架的使用，可以在载置蜂窝结构体等被烧成物且用锅等进行烧成时适当地使 用。另外，陶瓷烧成用窑工具板，除了用于烧成蜂窝结构体以外，也可以在烧成电容器、软性 铁素体(英文Soft Ferrite)、PTC等电子陶瓷或者金属粉等被烧成物时适当地使用。[1-1]表面本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的表面是陶瓷烧成用窑工具板的载置被烧成 物侧的面，该表面形成为具有凹凸形状。这样形成是为了在烧成时陶瓷烧成用窑工具板的 表面作为蜂窝结构体的所谓底盖能够不妨碍气体的释放。即，在本实施形态中，通过附加凹 凸形状，使该凹部成为所谓气体的释放通道(通路)，通过将气体向外部释放，可以将消除 这样的弊病。另外，当蜂窝结构体等与烧成用窑工具板的表面的接触面积变大时，由于烧成后 的温度变化，容易引起收缩变形，一旦过度地产生此收缩变形，会容易引起裂缝的产生以及 向烧成用窑工具板的粘着。而且所得的蜂窝的差异也变大。然而，在本实施形态中，由于可 以通过附加凹凸形状而使接触面积变小，因此可以防止收缩变形所引起的各处弊病。这里，所附加的凹凸形状由凸部和凹部的组合构成。凸部构成为从下方支撑被烧 成物的区域，凹部是所述被烧成物产生的气体的流出通路，构成为使氛围气体与被烧成物 接触的流路。此凸部和凹部最好从以下这样的形状中适当地选择。作为凸部的形状，例如如图3A 图3E所示，可以举出其剖面由四边形构成的凸部5a、其剖面由梯形构成的凸部5b、其剖面由曲面形构成的凸部5c、其剖面由三角形构成 的凸部5d、其剖面由多边形构成的凸部5e等。另外，图3A 图3E是图2所示的陶瓷烧成 用窑工具板的局部放大图，是表示图2所示的凸部形状的其它例子的示意图。
这里，虽然由于烧成收缩，被烧成物与凹凸部分的接触最好尽量少，但另一方面， 当与凹凸部分的接触少时，会存在被烧成体的非接触部分因自身重力而弯曲的可能。因此， 从这两方的平衡出发，作为凹凸部分的形状，最好采用凸部5b这样的梯形凸部最佳。作为凹部的形状，例如可以举出其剖面为V字形的槽或U字形的槽等槽的斜面的 斜度形成为锐角、钝角或直角的结构、或者在槽的斜面上形成有台阶部的结构、凹部的斜面 (斜度)为左右对称的结构或左右不对称的结构等。这样，根据需要适当选择凹凸形状来附加凹部和凸部，从而可以确保气体的释放 通道，且可以使蜂窝结构体与载置蜂窝结构体的表面的接触面积变小。而且，成为在耐热冲 击性、耐蠕变性、高温高强度性、以及耐氧化性上优良的结构，此外，也能够实现轻量化。而且，在本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板的表面侧形成有开口部。通过形成开 口部，与作为烧成时所产生气体的释放通道的凹部互相结合，容易将气体向蜂窝外部释放， 其结果，气体不会在蜂窝结构体内滞留。因此，可以控制烧成温度的上升，可以防止裂缝和 变形的破损。而且，氛围气体容易与被烧成物接触，也会使所得的蜂窝的差异变小。如图1所示，较佳的是在凹部的内底上形成开口部7。相比于在凸部上形成开口 部，在凹部的内侧底面上形成开口部较好，这是因为利用烧成时在凹部的所谓空间中产生 的对流现象等，粘合剂等气体易于向外部释放，气体难于在蜂窝内滞留。另外，可以较为平 衡地进行所谓传导传热、以及对流传热、辐射传热的各种传热，还具有使烧成时的升温或烧 成后的冷却的温度控制变得容易的优点。这里，凹部的内底是由排列在表面侧的部件和排列在背面侧的部件形成的部位， 是指由表面侧的凸部向陶瓷烧成用窑工具板的中心侧凹陷的凹坑，换句话说，是在将陶瓷 烧成用窑工具板的表面侧和背面侧的边界部分作为基准线时、向其基准侧凹陷的部位，是 指形成气体流路的部分。通过在此凹部的内底的一部分上设置开口部，从而当形成开口部 时会使气体容易释放，可以达到本申请的效果。具体来讲，如图1所示，在构成凹凸形状3的一部分的各个凸部5之间形成凹部4即可。而且最好使表面侧的开口部和背面侧的开口部连通地形成。即便形成在表面侧的 开口部和形成在背面侧的开口部各自不连通而独立地形成，也不是不能使蜂窝结构体等烧 成物内所含的粘合剂等气体向蜂窝外释放，但如果使分别形成在表面和背面的开口部连通 的话，则可以形成较大的开口部空间，容易引起在燃烧时产生的对流现象，且所产生的气体 变得容易释放。另外，由于可以使氛围气体均勻地与蜂窝接触，因而会使烧成温度均勻，从 而容易控制温度的过度上升。因此，可以防止变形，且可以减少所获得的蜂窝的差异，因而 较佳。例如，如图4A所示，当使表面侧的开口部7a和背面的开口部7b等连通地形成时， 可以进一步发挥本申请的效果，因而较佳。另外，在表面侧形成的凹凸形状最好使棒状部平行地分离而排列。这是因为，由棒 状部形成时，可以容易形成凹凸形状。
这里，所谓“使棒状部平行地分离而排列”的意思是使凸部平行地排列且使相邻的 凸部之间相分离地排列，该“平行地排列”的意思是不在上下方向而是在水平方向排列。这 样形成是因为，当凸部在不分离而紧贴的状态下形成(配置)时，不会形成凹部，或者即使 形成凹部，作为气体的释放通道也不具有足够的尺寸，气体滞留在蜂窝内，氛围气体无法到 达被烧成物。而且，当凸部互相紧贴而没有充分分离时，在其上载置烧成物时的接触面积也 会变大，容易引起烧成物变形。另外，所述的水平方向并不要求严格意义上的水平状态，只 要具有稳定载置被烧成品的程度的水平性即可。在使棒状部平行地分离而排列时，最好按照棒状部的尺寸适当地选择相邻的棒状 部之间的距离。例如，如果是一般的尺寸为长300 700mmX宽300 700mmX厚度5 IOmm的搁板的话，则最好使棒状部相离5 IOmm左右(与板厚相同的程度)而配置。另 夕卜，并不仅限于这样的尺寸，可以按照需要采用适当的尺寸。 例如，作为使棒状部平行地分离而排列的例子，可举出图5A、5B所示的配置方法。 如图5A所示，将背面侧的棒状部9横向等间隔地平行排列，然后后，在该图5A之上，如图5B 所示的那样，将棒状部9纵向等间隔平行地并列排列在表面侧，利用模具成型为一体，从而 成为接合结构，这样就可以使如图1所示的陶瓷烧成用窑工具板成型。另外，这里的成型模 具，可以是将石膏质等用于一般的泥浆浇铸的结构在板厚方向一分为二的模具，在要求更 高精度的情况下也可以采用多孔质塑料。另外，成型方法、接合方法并不仅限于所述这样的方法，也可以通过浇铸成型等使 陶瓷烧成用窑工具板成型。此棒状部的剖面形状最好能够选择四边形、梯形、曲面形、三角形中的任一种形 状。这是因为，由于能够从四边形、梯形、曲面形、三角形的形状中适当选择棒状部，因此可 以容易地使本实施形态成型，并且一方面达到了本申请的效果，另一方面使按照所获得的 被烧成物的特性的应对成为可能。具体来讲，在棒状部为所述这样的剖面形状的情况下，作为形成凹凸形状的一部 分的凸部的形状，可举出如图3A 3E所示的凸形状，而且，作为凹部的形状，其剖面可举 出V字形的槽或U字形的槽等槽的斜面的斜度形成为锐角或钝角的结构、或者在槽的斜面 上形成有阶梯部的结构、在凹部的内底上形成有开口部或孔等的结构、凹部的斜面(斜度) 为左右对称的结构或左右不对称的结构等。通过能够从所述那样的形状中选择棒状部的剖 面，可以容易成型为所希望的凹凸形状，因而较佳。[1-2]背面本实施形态的背面是形成在烧成用窑工具板的表面的相反侧的面，而且形成有开 口部。由于施加有烧成用窑工具板的自重以及被烧成物的载荷，该背面要求下支撑的容易 性和稳定性，而且要求对载荷和冲击的耐久性等。但是，关于此下支撑的容易性和稳定性， 由于通过公知的固定件或者固定方法就可补足，因此并不要求严格的下支撑容易性和稳定 性。另外，最好在本实施形态的背面附加凹凸形状。通过在背面附加(形成)凹凸形 状，与表面侧的凹凸形状相互结合，可以将窑工具相对于被烧成物等的制品重量所占比例 抑制为较小，可以在节能方面使损失变小。另外，氛围气体难以滞留，在烧成时施加的热可 以向蜂窝等被烧成物整体充分传导，可以抑制差异。
作为构成该凹凸形状的凹部，同形成在表面侧的凹部一样，例如可举出V字形的 槽或U字状的槽等槽的斜面的斜度形成为锐角或钝角的结构、或者在槽的斜面上形成阶梯 部的结构、在凹部的内底上形成开口部或孔等的结构、凹部的斜面(斜度)为左右对称的结 构或左右不对称的结构等。另外，作为凸部，同形成在表面侧的凸部一样，例如可举出由三 角形、四边形、圆形、椭圆形等形状构成的凸部等。如此，在背面侧，通过按照需要地适当选 择凹部和凸部而附加凹凸形状，可以将窑工具相对于制品重量所占的比例抑制为较低，可 以在节能方面使损失变小。而且，氛围气体难以滞留，烧成时所施加的热易于向蜂窝等被烧 成物整体充分地传导。
例如，作为凹凸形状的凸部，可举出如图3A 3E所示的四边形、梯形、三角形、椭 圆形、多边形等。另外，背面形成有开口部。同表面侧一样，通过在背面侧形成开口部，当在烧成时 产生粘合剂等的气体时，在所述表面侧的释放通道的基础上增加了新的气体释放通道，与 所述的表面侧的开口部相互结合，可以促进气体释放，且可以使氛围气体与蜂窝充分接触。较佳的是在凹部上形成开口部，且最好是在凹部的内底上形成开口部。与在凸部 上形成开口部相比，在凹部上形成开口部可以在烧成时使凹部的空间变大，通过在该空间 中产生的对流现象等，容易向蜂窝的外部释放气体。此外，可以较为平衡地进行所谓传导传 热、以及对流传热、辐射传热的各种传热，可以达到本申请的效果。而且，最好使形成在背面侧的开口部与形成在表面侧的开口部连通地形成。即，当 形成在背面侧的开口部与形成在表面侧的开口部连通地形成时，具体来讲，在像图4A所示 的开口部7a和开口部7b这样连通地形成时，表面侧和背面侧的开口部形成为所谓的相连 空间，例如，在燃烧时产生从表面侧的凹部到背面侧的凹部的对流等，通过该对流容易促进 气体向外部释放。因此，气体不会滞留在蜂窝内，可以将温度控制均勻，且可以使接触面积 变小，可以防止变形。而且，容易将氛围气体提供到蜂窝结构体等烧成物上。另外，图4A所 示的符号5a表示凸部。另外，除此之外，作为使形成在背面侧的开口部与形成在表面侧的开口部连通地 形成的具体例子，可举出如图4B 4E所示的例子。但是，并不仅限于这样的结构，只要是 使形成在背面侧的开口部与形成在表面侧的开口部连通地形成的结构，当然都包含在本申 请内。另外，图4B 4E所示的符号5b、5c、5d、5e表示凸部。例如，如图4A所示，当将由四边形构成的凹凸形状(凸部5a形成为如图4A所示 的形状的凹凸形状)附加在背面上、且在凹部上形成开口部7b时，形成在表面侧的由四边 形构成的凹凸形状(凸部5a形成为如图4A所示的形状的凹凸形状)和开口部7a相互结 合，气体就不会滞留在蜂窝内，可以控制温度过度上升。另外由于也具有了冷却效果，因此 不易引起收缩变形。而且可以实现轻量化。另外，形成在背面侧的凹凸形状，最好使棒状部平行地分离而排列。这是因为，通 过使棒状部平行地排列且使棒状部相分离地排列，可以容易形成凹凸形状。这里，所谓“使 棒状部平行地分离而排列”的意思是使凸部平行地排列且使相邻的凸部之间相分离地排 列，该“平行地排列”的意思是不在上下方向而是在水平方向排列。这样地形成是因为，当 凸部在不分离而紧贴的状态下形成(配置)时，由此就不能将窑工具相对于被烧成物等的 制品重量所占的比例抑制为较低，从节能的方面来看损失较大。另外，不能使氛围气体充分达到蜂窝整体，无法使烧成时的温度保持均勻。而且，难以发挥与设置在表面侧的凹凸形状的协同作用。因此，为了进一步发挥本申请的效果，最好使棒状部平行地分离而排列。另外，所述的水平方向并不要求严格意义上的水平状态，只要具有稳定载置被烧 成品程度的水平性即可。此棒状部的剖面形状最好能够选择四边形、梯形、曲面形、三角形中的任一种形 状。这是因为，由于能够从四边形、梯形、曲面形、三角形的形状中适当选择棒状部，因此可 以容易地使本实施形态成型，且可以适当选择所希望的凹凸形状。作为棒状部取得所述这样的剖面形状时的凸部的剖面形状，可举出如图3A 3E 所示的凸形状。而且，作为凹部的剖面形状，可举出v字形的槽或U字形的槽等槽的斜面 的斜度形成为锐角或钝角的结构、或者在槽的斜面上形成阶梯部的结构、在凹部的内底上 形成开口部或孔等的结构、凹部的斜面(斜度)为左右对称的结构或左右不对称的结构等。 这样，如果能够可选择地将棒形状的剖面形成为所希望的形状的话，则由于可以简单形成 所希望的凸部或者凹部，因而较佳。[1-3]表面和背面的关系开口部，形成为表面侧所形成的凹形的第1凹部，且还形成为背面侧所形成的凹 形的第2凹部，并且最好形成有连通孔，以使所述第1凹部和所述第2凹部连通。这是因 为，使凹部的开口部在表面侧和背面侧连通，利用在凹部的空间中燃烧时所产生的对流现 象等，使气体更容易释放。另外，可以使温度均勻，可以使接触面积变小，且可以防止变形。 而且，由于可以容易将氛围气体提供到蜂窝结构体等烧成物上，也可以期待烧成后的冷却 效果，因而较佳。另外，最好通过使棒状部的排列角度错开，而使表面侧的凹凸形状和背面侧的凹 凸形状互相错开地形成。这里，所谓“使棒状部的排列角度错开”是指使排列在表面侧的棒 状部和排列在背面侧的棒状部在上下方向不相对应，或者说使表面侧和背面侧的位于上下 方向的凸部之间，不处于所谓的表和背背靠背的状态。即，意味着在将陶瓷烧成用窑工具板 的表面侧和背面侧的边界部分设为基准线C-C’的情况下，当基于此基准线C-C’而折返时， 在表面侧和背面侧形成的凹凸形状不重叠(参照图4A)。作为其它的例子，例如可举出如图 4B 4D所示的表面侧和背面侧的凹凸形状的关系。换言之，如果使表面侧和背面侧的各自的凹凸形状上下方向相对应地形成时，由 此陶瓷烧成用窑工具板的厚度增加，难以将窑工具相对于被烧成物等的制品重量所占比例 抑制为较低。另外，在节能方面损失大。而且，氛围气体不能充分到达而难于滞留，烧成时 所施加的热量不能充分向蜂窝等被烧成物整体传导，所得的蜂窝的差异也变大。另外，在耐 热冲击性、耐蠕变性、高温高强度性的方面变差。因此，最好采用上述那样的结构。另外，不使棒状部的排列角度交错而例如使配置在表面侧的棱状部材和配置在背 面侧的棱状部材的形状、宽度尺寸、长度尺寸不同且分别排列而形成的陶瓷烧成用窑工具 板，也是较佳形态之一。这是因为，当采用这样的结构时，表面侧和背面侧的凹凸形状不同， 各自形成的开口部也可以错开地形成。但是，除了在成型时花费工夫以外，还会使部件件数 增加，且容易使成型成本提高，因此通过使棒状部的排列角度错开，而使表面侧凹凸形状和 背面侧的凹凸形状互相错开地形成，在方便性这一点上较佳。较佳的是使棒状部形成为排列在相对陶瓷烧成用窑工具板的长轴呈30 60度的位置。当将棒状部配置成相对陶瓷烧成用窑工具板的长轴呈所希望的角度时，可实现轻量 化且耐久性也不会降低，而且，可以同时具备耐热冲击性、耐蠕变性、高温高强度性。
这里，“相对陶瓷烧成用窑工具板的长轴呈30 60度的位置”的意思是以陶瓷烧 成用窑工具板的长度方向的长边的一个边作为基准轴，距离该基准轴30 60度的范围的 位置。例如，图6A是表示棒状部9在表面侧(或者背面侧)平行地排列的状态的示意图。 图6A中的符号X表示陶瓷烧成用窑工具板的短轴(宽度方向)。符号Y表示陶瓷烧成用窑 工具板的长轴(长度方向)。如此图6A所示，在使棒状部9沿着短轴X和长轴Y平行地排 列时，可以将棒状部9配置在如图6A所示的位置。另一方面，如图6B所示，如果沿着长轴Y2且相对于该长轴将图示的α角调整为 上述的所希望的角度地进行配置的话，如图6Β所示，可以使各棒状部9在所希望的位置进 行所谓倾斜而平行地排列，可以达到本申请的效果。另外，在将棒状部配置在相对于陶瓷烧成用窑工具板的长轴呈30 60度的位置 时，(1)并不限于配置成表面和里面各自所配置的棒状部双方都位于上述所希望的角度，也 可以配置成(2)仅仅表面或者(3)仅仅背面位于上述的所希望的角度。而且，如图7Α所示，在由具有框11的棒状部9构成的情况下，可以如下这样来调 整成所希望的配置角度。例如，如图7Β所示，以长轴Υ3为基准，引出与短轴Χ3平行的假想 线Ζ，通过将棒状部(倾斜)配置成为与该假想线Z呈所希望的角度α 2，可得到陶瓷烧成 用窑工具板1Α。另外，最好使分别形成为第1凹部和第2凹部的开口部互相连通且错开地形成。当 使各自的开口部连通且使开口部相互错开地连通时，可实现轻量化且耐久性也不会降低， 另外，能够使所谓传导传热、对流传热、以及辐射传热的各种的传热较为平衡地进行。此外， 温度控制变得容易，在耐热冲击性、耐蠕变性、高温高强度性这几点上也可以广泛地实现本 申请的效果。另外，由于也具有冷却效果，也不易引起收缩变形。作为使分别形成为第1凹部和第2凹部的开口部相互连通且错开地形成的具体例 子，可举出例如图8所示的例子。如该图所示，通过使形成为表面侧的第1凹部的开口部7a 与形成为背面侧的第2凹部的开口部7b相互连通且不完全一致而错开地形成，可以发挥本 申请的效果。另外，当将实际体积除以基于最大外径尺寸的体积后的值作为实际体积比率、将 连通气孔的面积除以表面或背面的面积作为连通开口率时，最好实际体积比率为5 80质 量％、连通开口率为20 80%、与被烧成物接触的一个面的接触面积为2 80%。具体来 讲，如图9所示，将形成在表面侧的开口部7a除以表面侧的面积的结果作为表面开口率H1， 将形成在背面侧的开口部7b除以背面侧的面积的结果作为背面开口率H2，且将表面侧开 口部7a与背面侧开口部7b连通而形成的通气孔的面积除以表面或背面的面积的结果作为 连通开口率I的情况下，最好使实际体积除以基于最大外径尺寸的体积后而求得实际体积 比率、表面开口率HI、背面开口率H2、连通开口率I分别在上述所希望的范围内。作为将该实际体积比率、开口率、接触面积比率、棒状部角度调整在所希望的数值 内的方法，有以下的方法。在设定实际体积比率、开口率、接触面积比率、以及棒状部角度时，正确的是，鉴于 被烧成体的重量/尺寸、水分量、有机粘合剂量、脱脂时间、烧成所需的最高温度和其保持时间、热面积等，根据本申请所使用的材料的每一温度下的应力-应变速度和氧化速度设 定。作为简单方法，最好将实际体积比率、开口率、接触面积比率、棒状部角度值设定为，具 有本申请的窑工具形状且最高烧成温度时的破坏强度X是被烧成体的重量和本申请的窑 工具板的重力所引起的应力值Y的3倍以上(X>3Y)。由此，能够抑制为表1 3所示的 范围的窑工具的弯曲(例如，在如后述的实施例3、4、5、11、12、13、16、17、18所示的30次的 烧成中蠕变变形(弯曲)量不足3_)。
这里，使X值极大时会使窑工具的弯曲变小，但会妨碍本发明的目的之一即轻量 化(多孔化)。研究以一定范围含有SiC的窑工具板的材料特性尤其是每一温度下的应 力-应变速度和窑工具板的形状，结果发现，当将体积除以基于最大外径尺寸的体积后的 值作为实际体积比率、将连通气孔的面积除以表面或背面的面积作为连通开口率时，如果 采用实际体积比率为5 80%且连通开口率为20 80%、此外与被烧成物接触的一个面 的接触面积为2 80%的陶瓷烧成用窑工具板的话，可以设计出能够在20Υ > X > 3Υ的范 围内良好地进行被烧成体的烧结的窑工具板。另外，作为陶瓷烧成用窑工具板的材料，至少含有50质量％ WSiC较佳，更佳的是 含有75质量％的3比。陶瓷烧成用窑工具板要求由压缩强度变高且耐热性高的耐熔物质等 材料构成，由于SiC的红外线放射率高，耐氧化性、耐蠕变性也优良，是一种高温高强度材 料，因此可以达到本申请的效果。而且，作为其它的材料，含有85 90质量％的SiC、15 10质量％的SiO2较佳， 更佳的是含有80 90质量％的SiC、5 20质量％的SiO2。由于SiC的红外线放射率高， 耐氧化性、耐蠕变性也优良，是一种高温高强度材料，因此，可以说是适合作为在高温中使 用的窑工具材料的原料。此外，向SiO2和C的粉末中通以大电流、在2000°C以上的高温中 合成的SiC，是产生较多CO2和电力消耗大的原料，从节能的观点出发，使用量以少为佳。因 此，通过使用这样的所希望的材料，可以消减SiC的使用量，因而较佳。另外，作为其它的材料，至少含有总量为90质量％ WSiC和Si3N4较佳，更佳的是 含有95质量％以上。通过这样构成，可以耐受被烧成体等的负荷，另外，可以耐受烧成炉内 的高温烧成。陶瓷烧成用窑工具板要求由压缩强度高且耐热性高的耐火物质等材料构成， 由于SiC的红外线放射率高，耐氧化性、耐蠕变性也优良，是一种高温高强度材料，因此可 以达到本申请的效果。另外，作为其成型方法，首先，将规定量的SiC粉末、Si粉末、粘合剂、水或者有机 溶剂进行混炼，浇铸成型而得到所希望的形状的成型体。接着，可以举出如下的方法将 此成型体在90°c下进行干燥，之后在氮气氛围下进行烧成，利用Si和氮气的反应来生成 Si3N4，从而制造碳化硅和氮化硅的合成材料。[1-4]其它的陶瓷烧成用窑工具板的结构陶瓷烧成用窑工具板的尺寸并没有特别的限定。最好根据所载置的蜂窝的重量的 需要，选择适当的尺寸。例如，一般的搁板的尺寸为长300 700mmX宽300 700mmX厚 5 IOmm的结构可以较佳地使用，但是并不仅限于该尺寸的结构，可以根据需要采用适当 的尺寸。[2]使用方法如图10AU0B所示，本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板可作为组架的一部分来使用。但是，并不仅限于这样的组架，只要是易于从下方支撑本实施形态的陶瓷烧成用窑工具 板的结构，也可以使用公知的组架。例如，如果使用图IOA所示的组架的话，其组架12具有支柱13，根据需要，还具有 架桥部件15，本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板载置在形成在该支柱上的载置台14(参照 图11)之上来使用。另外，图IOA是表示安装陶瓷烧成用窑工具板前的状态的示意图。而 且，如果使用图IOB所示的组架的话，该组架16具有支柱13，且根据需要在支柱上还具有载 置台18，在该载置台上载置本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板而使用。另外，在图IOA所示 的组架中、在图IOB所示的组架中，也可以将本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板和支柱交 互地累叠而构成组架。而且，当根据需要使用公知的固定件、公知的固定方法等时，由于可 以稳定地载置，因而较佳。
蜂窝成型体等被烧成物载置在此陶瓷烧成用窑工具板上而烧成。具体来讲，如图 11所示，载置蜂窝成型体100来进行烧成。这里，由于在本实施形态的陶瓷烧成用窑工具板 上形成有凹凸形状而确保通气性，因此，即使将该蜂窝成型体100载置在陶瓷烧成用窑工 具板上来烧成，由蜂窝成型体产生的气体G也不会滞留而向蜂窝的外部释放。另外，蜂窝成 型体与陶瓷烧成用窑工具板1的底面的接触面积小，由于在烧成中收缩时摩擦阻力减少， 因此可以将蜂窝成型体的尺寸变形控制为较小，而且，可以提高被烧成物的封堵效率。[3]成型方法在陶瓷烧成用窑工具板由一块板状部件形成的情况下，也可以在表面侧形成所希 望的凹凸形状且在背面侧附加(形成)所希望的凹凸形状而成型。而且，只要用钻孔机等 工具使表面侧的开口部和背面侧的开口部连通地贯通形成即可。-另外，在陶瓷烧成用窑工具板的表面侧为一块平板状部件、背面侧为一块平板状 部件、由共计两块部件结合而形成的情况下，在表面侧附加所希望的凹凸形状，并且在背面 侧附加所希望的凹凸形状，之后，将表面侧的平板状部材和背面侧的平板状部件以所述开 口部连通的状态粘合在一起，形成陶瓷烧成用窑工具板。在这样形成的情况下，由于可以形 成能够使所谓传导传热、以及对流传热、辐射传热的传热较为平衡地进行的开口部形状，因 此，可以进一步实现本申请的效果。另外，在预先形成设置在表面侧和背面侧的开口部的情 况下，最好相互连通地对所希望的部位进行定位而形成。另外，在陶瓷烧成用窑工具板的表面侧为一块平板状部件、背面侧为一块平板状 部件、由共计两块部件结合而形成的情况下，也可以在表面侧和背面侧附加凹凸形状，将它 们粘合后，形成开口部。在这样形成的情况下，由于可以容易地进行表面侧和背面侧上的开 口部的连通，因此可以使成型工序简化、减少差异，因而较佳。另外，陶瓷烧成用窑工具板的结构，并不限定于表面侧为一块平板状部件、背面侧 为一块平板状部件、由共计两块部件组成的结构，只要是达到本申请的效果的结构，也可以 使表面侧为一块平板状部件、背面侧除了一块平板状部件以外还在表面侧与背面侧之间将 其它的部材作为中间层设置。作为在陶瓷烧成用窑工具板的表面和背面上形成凹凸形状的方法，可以通过浇铸 成型来得到所希望的形状的成型体。在采用浇铸成型的情况下，可以由表面和背面构成立 体结构。使用浇铸成型，其特征为，平板去除部位的板厚方向去除面，具有1至2个从板表面向中心的倾斜，这样的话，可以容易作成适合分模的形状，且可以提高浇铸后的材料强度。另外，在表面侧和背面侧的结构相同的情况下，最好无论在哪个面上，无论在表面 上或背面上都能够使用。可以与表背无关地载置蜂窝，由于可提高便利性，因而较佳。
实施例下面，通过实施例对本发明进行具体的说明，但本发明并不限定于此。另外，以下 的实施例和比较例的“ % ”只要没有特别的限定均意味着质量％。另外，实施例的各种评价、 测定通过下述方法来实施。[1-1]松装密度松装密度，在将材料在80°C的干燥室中进行12小时的干燥之后，测定干燥质量 W1。之后，将材料在100°C的水中煮沸一个小时，在水中冷却到常温，之后测量水中质量W2， 在用潮湿的纱布轻轻擦拭材料整体之后，测量含水重量W3，通过这些W1、W2、W3来计算松装
也/又。[1-2]弯曲强度基于JIS R1601，通过间距为380mm的3点弯曲试验(滑块速度为0. 5mm/分)测 定破坏载荷，测定烧成后的陶瓷烧成用窑工具板的弯曲强度。[1-3]烧成后制品强度测定蜂窝成型体的烧成后制品强度。具体来讲，从蜂窝烧成体切出规定形状 (0. 3X4X40mm)，通过以JIS R1601为依据的3点弯曲试验进行测定。[1-4]烧成成品率测定蜂窝成型体的蜂窝成型体的烧成成品率。具体来讲，通过目视或放大镜等观 察蜂窝成型体是否产生裂纹，将无裂纹的成型体的频率作为成品率。[1-5]其它的陶瓷烧成用窑工具板的烧成情况而且，调查陶瓷烧成用窑工具板的烧成情况，且重复30次烧成而对蠕变变形率进 行测定。具体来讲，通过测隙规来测量陶瓷烧成用窑工具板的对角处的弯曲量。[2-1]实施例1 20的陶瓷烧成用窑工具板的做成分别预先准备有以下陶瓷烧成用窑工具板(1)含有75质量％的SiC、24质量％ 的Si3N4、质量的SiO2，松装密度为2. 8g/CC，弯曲强度为200MPa，由长边方向的长度为 400mm、短边方向的长度为100mm、板厚为8mm的尺寸构成，实际体积比率、开口率、接触面积 比率、棒状部剖面形状、棒状部角度为表1、2所示的实施例1 10的陶瓷烧成用窑工具板； (2)含有90 85质量％的SiC、10 15质量％的SiO2,松装密度为2. 8 2. 75g/CC，弯 曲强度为150 50MPa，由长边方向的长度为400mm、短边方向的长度为100mm、板厚为8mm 的尺寸构成，实际体积比率、开口率、接触面积比率、棒状部剖面形状、棒状部角度为2表所 示的实施例11 15的陶瓷用窑工具板；(3)含有95 80质量％的SiC、5 20质量％的 Si、松装密度为3g/CC，弯曲强度为250MPa，由长边方向的长度为400mm、短边方向的长度为 100mm、板厚为8mm的尺寸构成，实际体积比率、开口率、接触面积比率、棒状部剖面形状、棒 状部角度为表3所示的实施例16 20的陶瓷烧成用窑工具板。[2-2]比较例1 4的陶瓷烧成用窑工具板的制作分别预先准备有以下比较例1 4的陶瓷烧成用窑工具板，其含有75质量％的SiC、24质量％的Si3N4U质量％的SiO2，松装密度为2. 8g/CC、弯曲强度为200MPa，由长边方向的长度为400mm、短边方向的长度为100mm、板厚为8mm的尺寸构成，实际体积比率、开 口率、接触面积比率、棒状部剖面形状、棒状部角度如表3所示。[3]组架的制造预先分别准备有碳化硅75%、氮化硅25%、松装密度2. 5 3. Og/CC,由长60X 宽40(80) X全长1800mm(所述括号内的数值，是包含用于载置第1架桥部件的载置台(载 置有第1架桥部件的支柱的突出部分)的尺寸)的尺寸构成的支柱；碳化硅75%、氮化硅 25%、松装密度2. 5 3. Og/CC,由长40 X宽40mmX全长1300的尺寸构成的棱柱状的第 1架桥部件以及长40 X宽40mmX全长1700mm尺寸构成的棱柱状的第2架桥部件。而且， 在左右分别平行地配置一根尺寸为1300mm的角柱，接着将六根尺寸为1700mm的棱柱排列 成在与左右两边的尺寸为1300mm的棱柱垂直的方向上组成井字形。这里，为了排列尺寸 为400mmX IOOmm的实施例和比较例的烧成用窑工具板，六根尺寸为1700mm的棱柱(剖面 40 X 40mm)的位置关系为棱柱(1) 40mm+间隔(1) 200mm+棱柱(2) 40mm+间隔(2) 20mm+棱柱 (3) 40mm+间隔(3) 200mm+棱柱(4) 40mm+间隔(4) 20mm+棱柱(5) 40mm+间隔(6) 200mm+棱 柱(6) 40mm，与1300mm左右的棱柱端部保持IOmm的间隙地制作组架。另外，这些支柱通过对规定量的SiC粉末、Si粉末、粘合剂、水或者有机溶剂进行 混炼并浇铸成型而得到所希望的形状的成型体。接着，可以举出方法为，将此成型体在90°C 进行干燥，之后在氮气氛围下烧成，利用Si和氮气的反应生成Si3N4，从而制造碳化硅和氮 化硅的合成材料。[4]烧成前的蜂窝成型体(生蜂窝结构体)的制造作为原料，在滑石粉、高岭土、氧化铝为主要原料的堇青石化原料中，调和水和粘 合剂，通过混砂机将分散混合、混炼后的成型原料挤压成圆柱状，利用挤压成型机将其挤 压成型，从而得到0320mmXL300mm的并排设置在轴方向的具有多个隔室的生蜂窝结构体 (蜂窝成型体)。将上述的生蜂窝成型体干燥后，使用实施例1 20、比较例1 4的陶瓷烧成用窑 工具板，烧成上述的生蜂窝结构体，从而得到蜂窝烧成体。其结果如表1 3所示。另外， 表1 表3所示的“给定装置烧成30次后的蠕变变形量”的测定结果，对于3mm以下的结 构用“_”表示，不进行实测。表1
权利要求
一种陶瓷烧成用窑工具板，其在烧成被烧成物时使用，其特征在于，在该陶瓷烧成用窑工具板的背面侧和载置所述被烧成物的表面侧至少设有凹凸形状，且所述表面侧和所述背面侧分别形成有开口部。
2.如权利要求1所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，所述开口部，在表面侧所设 有的凹凸形状的凹部上作为第1凹部而形成，且在背面侧所设有的凹凸形状的凹部上作为 第2凹部而形成，并且，使所述第1凹部和所述第2凹部各自的开口部连通而形成。
3.如权利要求1或2所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，在所述表面侧和所述背 面侧上形成的所述凹凸形状，通过使棒状部平行分离地排列而形成。
4.如权利要求3所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，通过使所述表面侧的所述 棒状部和所述背面侧的所述棒状部的排列角度错开，从而使所述表面侧和所述背面侧的凹 凸形状相互错开地形成。
5.如权利要求4所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，所述棒状部被排列成相对 于陶瓷烧成用窑工具板的长轴为30 60度的形状。
6.如权利要求2 5的所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，分别形成为所述第1 凹部和所述第2凹部的开口部，相互连通且错开地形成。
7.如权利要求3 6的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，所述棒状部的 剖面形状能够选择四边形、梯形、曲面形、三角形中的任一种形状。
8.如权利要求1 7的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，在将所述陶瓷 烧成用窑工具板的实际体积除以其基于最大外径尺寸的体积后的值作为实际体积比率，将 连通气孔的面积除以表面积作为连通开口率时，实际体积比率为5 80%，且连通开口率 为20 80%，而且，被烧成物与所述载置被烧成物的表面接触的接触面积除以所述表面积 为2 80%。
9.如权利要求1 8的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，其至少含有 50质量％的SiC0
10.如权利要求1 8的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，其至少含有 总量为90质量％的SiC和Si3N40
11.如权利要求1 8的任一项所述的陶瓷烧成用窑工具板，其特征在于，其含有85 90质量％的SiC、15 10质量％的Si02。
全文摘要
本发明的陶瓷烧成用窑工具板(1)，其在烧成被烧成物时使用，在载置被烧成物的表面侧(A)和背面侧(B)至少附加有凹凸形状(3)，且形成有开口部(7)。可以实现热容量的减化和成本削减化，通过减少与烧成物的接触面积，优化了气体的释放，而且通过氛围气体的均匀化可以使被烧成体均匀地制造，尤其是，在耐热冲击性、耐蠕变性、高温高强度性、耐酸化性上优良，且能够实现轻量化。
文档编号C04B35/64GK101960245SQ200980107969
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月2日 优先权日2008年3月5日
发明者半泽茂, 古宫山常夫 申请人:日本碍子株式会社