专利名称：烧成用垫板及使用该烧成用垫板的蜂窝成形体的烧成方法
技术领域：
本发明涉及一种烧成用垫板、以及使用该烧成用垫板其的蜂窝成形体的烧成方法。
背景技术：
以往在例如烧成作为生坯的蜂窝成形体(陶瓷蜂窝构造体)时，一般是例如图2所示，将烧成用垫板6放置在搁板10上，进而在其上放置蜂窝成形体20，用隧道式炉或分批装料炉烧成。但是，蜂窝成形体在烧成工序中发生烧成收缩及热膨胀，届时，在陶瓷成形体与烧成用垫板所接触的接触面会由于与烧成用垫板的烧成收缩差和热膨胀差而发生摩擦。由于该摩擦，会有如下问题在接触面，烧成后的蜂窝成形体(蜂窝烧成体)上产生裂缝，或即便没有裂缝，在接触面也不能按期望收缩，烧成后的蜂窝成形体(蜂窝烧成体)会变形。
为了解决上述问题，以往，在烧成烧成收缩大的蜂窝成形体时使用的烧成用垫板，是使用基体材料与蜂窝成形体相同的成形体或烧成体，进而还使用切成规定厚度并进行倒角加工而制作的将蜂窝成形体。
尤其是作为烧成用垫板，如果使用与蜂窝成形体同样的生坯，由于烧成中的膨胀、收缩状况与蜂窝成形体相同，所以，能够防止因膨胀、收缩状况不一致而造成的烧成碎裂、小室歪扭、裂缝和变形的发生。另外，通过使用上述烧成用垫板，有如下优点不会发生异质组成物进入并污染烧成后的蜂窝成形体(蜂窝烧成体)这样的反应不良情况。
但是，上述烧成用垫板，当使用与蜂窝成形体同样的生坯的情况，在烧结时，蜂窝成形体与烧成用垫板就会粘附，在其后的烧成中和冷却中，将烧成后的蜂窝成形体(蜂窝烧成体)从粘附了的烧成用垫板上剥离时，有时会在作为产品的蜂窝烧成体上发生小室碎裂或小室缺损。
本发明就是鉴于上述现有技术中存在的问题而进行的，其目的在于提供一种烧成用垫板，由于能够大幅度地抑制作为产品的蜂窝烧成体与烧成用垫板的粘附，所以，作为产品的蜂窝烧成体不会发生小室碎裂和小室缺损，且不会发生由于膨胀、收缩状况不一致而产生的烧成碎裂、小室歪扭、裂缝、变形和反应不良，能够防止制造作为产品的蜂窝烧成体时的成品合格率降低。本发明还提供使用上述烧成用垫板的蜂窝成形体的烧成方法，发明内容为了实现上述目的，本发明提供以下的烧成用垫板以及使用该烧成用垫板的蜂窝成形体的烧成方法。
即，根据本发明，提供的烧成用垫板是烧成后的结晶相的主成分与被烧成体相同的烧成用垫板，与被烧成体的接触面的表面粗糙度Ra为8～50μm。
这时，本发明的烧成用垫板，优选由陶瓷成形体构成，该陶瓷成形体是开口率为50～90％的蜂窝构造体。
另外，本发明的烧成用垫板优选为，在与被烧成体同时烧成时的烧成后的结晶相的主要组成是下述(1)、(2)、(3)中的任一个(1)85～100质量％的堇青石、(2)50～100质量％的碳化硅、(3)50～100质量％的钛酸铝。
进而，本发明的烧成用垫板与被烧成体同时烧成时的烧成后的气孔率优选为20～70％。
另外，本发明的烧成用垫板优选满足(1)～(3)的条件中的任一个以上。
(1)为被烧成体的直径±10％的大小，且其厚度为5～50mm。
(2)将与被烧成体的接触面的外周角部在3～30mm范围进行了倒角处理。
(3)被烧成体的形状是直径140～400mm、高度150～400mm。
另外，根据本发明，可提供使用了以上的烧成用垫板的蜂窝成形体的烧成方法。
图1(a)是显示烧成用垫板的一例的重要部位剖视图。
图1(b)是显示烧成用垫板的一例的示意立体图。
图2是显示烧成蜂窝成形体时的搁板、烧成用垫板及蜂窝成形体的配置状态的说明图。
图中，1是本发明的烧成用垫板；6是以往的烧成用垫板；10是搁板；20是蜂窝成形体。
具体实施例方式
以下详细说明本发明的烧成用垫板以及使用该烧成用垫板的蜂窝成形体的烧成方法，但本发明并不仅被解释限定于此，只要不脱离本发明的范围，则能够基于本领域技术人员的知识进行各种变更、修正、改良。
图1(a)是显示烧成用垫板的一例的重要部位剖视图，图1(b)是显示烧成用垫板的一例的示意立体图，图2是显示蜂窝成形体的烧成时的搁板、烧成用垫板及蜂窝成形体的配置状态的说明图。
本发明涉及的烧成用垫板的主要特征在于烧成后的结晶相的主要成分与被烧成体相同，与被烧成体的接触面的表面粗糙度Ra为8～50μm(更优选10～30μm)(参照图1(a)(b))。
这是因为，在与被烧成体(蜂窝成形体)的接触面的表面粗糙度Ra为不到8μm的情况，在将作为产品的蜂窝烧成体从烧成用垫板上取下时，作为产品的蜂窝烧成体会与烧成用垫板粘附，对作为产品的蜂窝烧成体的损伤(特别是肋碎裂)变大。另一方面是因为，在与被烧成体(蜂窝成形体)的接触面的表面粗糙度Ra超过50μm的情况，作为产品的蜂窝烧成体的接触面会粗糙。
由此，本发明的烧成用垫板能够大幅度抑制作为产品的蜂窝烧成体与烧成用垫板的粘附，所以，不会发生作为产品的蜂窝烧成体的小室碎裂和小室缺损，且不会发生由于膨胀、收缩状况的不一致而产生的烧成碎裂、小室歪扭、裂缝、变形和反应不良，能够防止制造作为产品的蜂窝烧成体时的成品合格率降低。
在此，本发明的烧成用垫板优选由如下的陶瓷成形体构成，所述陶瓷成形体是烧成后的结晶相的主要成分与被烧成体(即蜂窝成形体)相同，且开口率为50～90％(更优选55～85％)的蜂窝构造体。这是因为，在开口率不到50％的情况，在将作为产品的蜂窝烧成体从烧成用垫板上取下时，作为产品的蜂窝烧成体会与烧成用垫板粘附，作为产品的蜂窝烧成体的一部分端面会破损。另一方面，在开口率超过90％的情况，由于烧成用垫板的强度较弱，所以，在将作为产品的蜂窝烧成体从烧成用垫板上取下时，烧成用垫板会破碎损坏，所以，需要去除(研磨)作为产品的蜂窝烧成体的下端面附着的碎片和清洗窑内。由此生产率降低。
另外，在与蜂窝构造体的流路垂直的方向的截面积为S、该面上的开口面积为A时，开口率由A/S×100来表达。
进而，本发明的烧成用垫板优选为，与被烧成体(即蜂窝成形体)同时烧成时的烧成后的结晶相的主要组成是下述(1)、(2)、(3)中的任一个(1)85～100质量％堇青石、(2)50～100质量％碳化硅、(3)50～100质量％钛酸铝。这是因为，由于与作为产品的蜂窝烧成体的结晶相主要组成相同，所以能够防止由于膨胀、收缩状况的不一致而产生的烧成碎裂、小室歪扭、裂缝和变形的发生，同时能够防止异质组成物进入并污染烧成后的蜂窝成形体(蜂窝烧成体)这样的反应不良发生。
另外，本发明的烧成用垫板优选与被烧成体(即蜂窝成形体)同时烧成时的烧成后的气孔率为20～70％。这是因为，如果上述气孔率不到20％，作为产品的蜂窝烧成体容易与烧成用垫板粘附。另一方面，在烧成用垫板的气孔率超过70％的情况，作为产品的蜂窝烧成体虽然不易被烧成用垫板粘住，但烧成用垫板的强度也变弱，在将作为产品的蜂窝烧成体从烧成用垫板上取下时，烧成用垫板会破碎损坏，由此，需要进行附着在作为产品的蜂窝烧成体的下端面的碎片的去除(研磨)和窑内清洗，由此，生产率降低。
另外，本发明的烧成用垫板优选为被烧成体(即蜂窝成形体)的直径±10％的大小，且其厚度为5～50mm(更优选10～40mm)。这是因为，在超过被烧成体(即蜂窝成形体)的直径+10％的大小的情况，可装窑的(被烧成体)件数减少，生产率降低。另一方面，在不到被烧成体(即蜂窝成形体)的直径-10％的大小的情况，由于蜂窝成形体不接触烧成用垫板，所以，烧成后的蜂窝构造体(产品)的下端面会下垂。另外，在厚度超过50mm的情况，由于粘合剂燃烧时的发热变多，所以在作为产品的蜂窝烧成体内部会发生碎裂。另一方面，在厚度不到5mm的情况，由于垫板的强度变弱，所以垫板易破裂，出窑时需要清扫窑内。
进而，本发明的烧成用垫板优选将与被烧成体(即蜂窝成形体)的接触面的外周角部(参照图1的t)在3～30mm(更优选5～20mm)的范围进行倒角处理。这是因为，在上述倒角不到3mm的情况，烧成后的蜂窝构造体(产品)的最外周部的小室会变形。另一方面，在上述倒角超过30mm的情况，由于蜂窝成形体不接触烧成用垫板，所以，烧成后的蜂窝构造体(产品)的下端面会下垂。
另外，本发明的烧成用垫板能够很好地适用于被烧成体(即蜂窝成形体)的形状为直径140～400mm、高度150～400mm的被烧成体(即蜂窝成形体)。
基于实施例进一步详细说明本发明，但本发明并不限于这些实施例。(测定方法)(1)表面粗糙度Ra用テ一ラ一ホブソン社制的FTS-S4C型表面粗糙度测定机，使前端2μmR的探针以前端角度90°沿着垫板的产品接触面接触2.5mm长度，从得到的烧成用垫板的接触面的轮廓得到表面粗糙度Ra。本发明的表面粗糙度Ra的值是由根据上述测定方法在10个地方测定的平均值计算出来的。
(2)开口率用光学显微镜在20个地方测定肋厚和小室间距，分别计算出平均值。从由这些值计算出的每1小室的开口面计算出开口率。
(3)气孔率由用マイクロメリテイツクス社制的水银压入式孔率计测定所得到的全细孔容积的值与堇青石的真比重2.52g/cc，计算出气孔率。
(实施例1～13、比较例1～3)按40质量％滑石、20质量％高岭土、15质量％氧化铝、15质量％氢氧化铝、10质量％熔融硅石的比例，混合平均粒径的滑石(平均粒径25μm)、高岭土(平均粒径5μm)、氧化铝(平均粒径5μm)、氢氧化铝(平均粒径5 μ m)及熔融硅石(平均粒径30μm)，调制了堇青石形成用原料(参照表1)。
接着，如表1所示，相对于100质量份的该堇青石形成用原料，将发泡树脂(由丙烯腈-甲基丙烯酸甲酯共聚物构成的已发泡的发泡树脂)、粘合剂(羟基丙基甲基纤维素)及表面活性剂(月桂酸钾皂)按各自的比例投入、混合使其成为可塑性，将得到的可塑性的原料(批料No.1～3)用真空捏土机成形为圆筒状的坯土，投入于挤压成形机，成形为蜂窝状。这时，各自成形为具有表2所示的直径(垫板直径)的蜂窝成形体。
※()内是表示原料的平均粒径对得到的蜂窝成形体进行介电干燥后，用热风干燥使其干透，用2片粘附金属砂轮按表2所示的厚度(垫板厚度)平行截断。将截断面中与蜂窝成形体的接触面用表2所示的砂纸精加工后，如表2所示，用砂轮切削外周部(参照图2的t)进行倒角处理(取倒角)，由此，分别制作了烧成用垫板(参照图1(a)(b))(实施例1～13、比较例1～3)。
另一方面，准备作为被烧成体的蜂窝成形体，用由同样组成的堇青石形成用原料构成的浆料，在贯通孔开口的两端面将贯通孔相互错开封孔而成(批料No.1～3)。
接着，如图2所示，将烧成用垫板1载放在搁板10上，并在其上载放蜂窝成形体20后，在最高温度1420℃保持5小时进行烧成，从而分别得到尺寸φ280mm×L305mm、肋厚300μm、小室间距1.47mm(小室数300小室/平方英寸)的蜂窝构造体(产品)各10个(实施例1～13、比较例1～3)。对得到的蜂窝构造体(产品)分别进行评价。其结果如表2所示。
(考察实施例1～13、比较例1～3)从表2的结果可以得知，在实施例1～4及实施例6中，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品端面状态)良好，没有发生问题。
另一方面，在实施例5中，蜂窝构造体(产品)没有碎裂和破损，在实际使用中没有问题，但由于烧成用垫板的气孔率大，所以，在蜂窝构造体的端面附着有很多烧成用垫板的碎片，需要用砂纸研磨蜂窝构造体的端面。
在实施例7中，蜂窝构造体(产品)没有碎裂和破损，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品端面状态)也良好，但垫板的开口率小，与产品接触的面积变大，垫板和产品的粘附变大。因此，在将垫板从产品上取下时比通常花费时间。
在实施例8及实施例9中，蜂窝构造体(产品)没有碎裂和破损，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品端面状态)也良好，但在实施例8的情况，由于垫板直径比蜂窝构造体(产品)小，所以，蜂窝构造体的下端面下垂，在实施例9的情况，由于垫板直径过大，可装窑的件数减少，生产率降低。
在实施例10中，蜂窝构造体(产品)没有碎裂和破损，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品端面状态)也良好，但由于垫板的厚度过薄，所以，在出窑时烧成用垫板破碎，由此，需要清洗窑内，在实施例11的情况，蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品端面状态)良好且产品端面没有碎裂和破损，但由于垫板厚度过厚，所以在蜂窝构造体(产品)中，10个烧成中的4个在产品内部发生了碎裂(内部碎裂)。
在实施例12及实施例13中，蜂窝构造体(产品)没有碎裂和破损，在实际使用中没有问题，但在实施例12的情况，蜂窝构造体(产品)的最外周部的小室变形，在实施例13的情况，由于烧成用垫板的倒角部过大，蜂窝成形体没有接触烧成用垫板，所以，烧成后的蜂窝构造体(产品)的下端面下垂。
在比较例1及比较例2中，由于表面粗糙度Ra不到8μm，所以，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品端面状态)在允许范围之外，在蜂窝构造体(产品)上不仅发生肋碎裂，而且还发生很多垫板与产品的粘附。
在比较例3中，由于表面粗糙度Ra大于50μm，所以，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品端面状态)在允许范围之外，蜂窝构造体(产品)的端面为用肉眼可确认程度的粗糙。
(实施例14～22、比较例4及比较例5)在碳化硅粉末中添加有机粘合剂(甲基纤维素、羟基丙基甲基纤维素)，进而添加表面活性剂及水，制作可塑性的坯土。将该坯土挤压成形，从而分别得到蜂窝构造的成形体。
对得到的蜂窝成形体进行介电干燥后，用热风干燥使其干透，用2片粘附金属砂轮按表3所示的厚度(垫板厚度)将其平行截断。将截断面中的与蜂窝成形体的接触面用表3所示的砂纸精加工后，如表2所示，将其外周部(参照图2的t)用砂轮切削进行倒角处理(取倒角)，分别制作烧成用垫板(参照图1(a)(b))(实施例14～22、比较例4及比较例5)。
另一方面，作为被烧成体的碳化硅蜂窝成形体是准备了用同样组成的浆料在贯通口开口的两端面将贯通口相互错位封孔之物。
接着，如图2所示，通过将烧成用垫板放置1在搁板10上并在其上放置蜂窝成形体20后，在最高温度1420℃保持5小时进行烧成，由此分别得到尺寸φ280mm×L305mm、肋厚300μm、小室间距1.47mm(小室数300小室/平方英寸)的蜂窝构造体(产品)各10个(实施例14～22、比较例1～3)。对得到的碳化硅蜂窝构造体(产品)分别进行评价。其结果如表3所示。
(考察实施例14～22、比较例4及比较例5)从表3的结果可以得知，在实施例14中，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)尚可，但垫板的开口率小，与产品接触的面积变大，发生了一些垫板与产品粘附的现象。
另一方面，在实施例15及实施例16中，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态良好。尤其是在实施例16中，虽然粗糙度比实施例15粗糙，但没有发生问题。
在实施例17中，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)尚可，但由于垫板直径比蜂窝构造体(产品)小，所以，蜂窝构造体的下端面下垂，在实施例18的情况，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)良好，但由于垫板直径过大，所以可装窑的件数减少，生产率降低。
在实施例19及实施例20中，在垫板厚度为3～60mm的范围内，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)尚可，没有发生问题。
在实施例21及实施例22中，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)尚可，但在实施例21的情况，由于烧成用垫板上没有倒角面，所以，蜂窝构造体(产品)的最外周小室变形，在实施例22的情况，由于烧成用垫板的倒角部过大，蜂窝成形体没有接触烧成用垫板，所以，烧成后的蜂窝构造体(产品)的下端面下垂。
在比较例4中，由于表面粗糙度Ra不到8μm，所以，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)超出了允许范围，在蜂窝构造体(产品)上不仅发生肋碎裂，而且发生了很多垫板与产品粘附的现象。
在比较例5中，由于表面粗糙度Ra大于50μm，所以，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)超出了允许范围，蜂窝构造体(产品)的端面为肉眼可确认程度的粗糙。
(实施例23～31、比较例6及比较例7)通过调和、混合α-氧化铝(平均粒径5.0μm、BET比表面积0.8m2/g)、勃姆石(平均粒径0.1μm、BET比表面积163m2/g)、氧化钛(平均粒径0.2μm)、高纯度高岭土(平均粒径3μm)，调制了钛酸铝形成用原料(AT形成用原料)。相对于100质量份所调制的AT形成用原料添加1.5质量份的有机粘合剂(甲基纤维素、羟基丙基甲基纤维素)，进一步进行混合、真空除气。用石膏模对得到的真空除气后的混合物进行浇铸成形，分别得到了成形体。
对得到的蜂窝成形体进行介电干燥后，用热风干燥使其干透，用2片粘附金属砂轮按表4所示的厚度(垫板厚度)将其平行截断。用表4所示的砂纸将截断面中的与蜂窝成形体的接触面进行精加工后，如表4所示，用砂轮切削外周部(参照图2的t)进行倒角处理(取倒角)，分别制作烧成用垫板(参照图1(a)(b))(实施例23～31、比较例6及比较例7)。
另一方面，作为被烧成体的钛酸铝蜂窝成形体是准备了用同样组成的浆料在贯通孔开口的两端面将贯通孔相互错位封孔之物。
接着，如图2所示，将烧成用垫板1放置在搁板10上并在其上放置蜂窝成形体20后，通过在最高温度1420℃保持5小时进行烧成，分别得到了尺寸φ280mm×L305mm、肋厚度300μm、小室间距1.47mm(小室数300小室/平方英寸)的蜂窝构造体(产品)各10个(实施例14～22、比较例1～3)。对得到的钛酸铝蜂窝构造体(产品)分别进行评价。其结果如表4所示。
(考察实施例23～31、比较例6及比较例7)从表4的结果可以得知，在实施例23中，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)尚可，但垫板的开口率小，与产品接触的面积变大，发生了一些垫板与产品的粘附。
另一方面，在实施例24及实施例25中，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态良好。特别是在实施例25中，虽然表面粗糙度比实施例15粗糙，但没有发生问题。
在实施例26中，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)尚可，但由于垫板直径比蜂窝构造体(产品)小，所以，蜂窝构造体的下端面下垂，在实施例27的情况，虽然与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品端面状态)良好，但由于垫板直径过大，所以能装窑的件数减少，生产率降低。
在实施例28及实施例29中，在垫板厚度为3～60mm的范围内，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品端面状态)良好，没有发生问题。
在实施例30及实施例31中，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)尚可，但在实施例30的情况，由于在烧成用垫板上没有倒角面，所以，蜂窝构造体(产品)的最外周小室变形，在实施例31的情况，由于烧成用垫板的倒角部过大，蜂窝成形体没有接触烧成用垫板，所以，烧成后的蜂窝构造体(产品)的下端面下垂。
在比较例6中，由于表面粗糙度Ra不到8μm，所以，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)超出了允许范围，不仅在蜂窝构造体(产品)上发生了肋碎裂，而且还发生很多垫板与产品的粘附。
在比较例7中，由于表面粗糙度Ra大于50μm，所以，与烧成用垫板的接触面上的蜂窝构造体(产品)的表面状态(产品断面状态)超出了允许范围，蜂窝构造体(产品)的端面为肉眼可确认程度的粗糙。
产业上的利用可能性本发明的烧成用垫板以及使用该烧成用垫板的蜂窝成形体的烧成方法能够有助于提高制造作为产品的蜂窝烧成体时的产品合格率。
权利要求
1.一种烧成用垫板，烧成后的结晶相的主要成分与被烧成体相同，其特征在于与被烧成体的接触面的表面粗糙度Ra为8～50μm。
2.根据权利要求1所述的烧成用垫板，其特征在于由陶瓷成形体构成，所述陶瓷成形体是开口率为50～90％的蜂窝构造体。
3.根据权利要求1或2所述的烧成用垫板，其特征在于与所述被烧成体同时烧成时的烧成后的结晶相的主要组成为下述(1)、(2)、(3)中的任一个(1)85～100质量％的堇青石、(2)50～100质量％的碳化硅、(3)50～100质量％的钛酸铝。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的烧成用垫板，其特征在于与所述被烧成体同时烧成时的烧成后的气孔率为20～70％。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的烧成用垫板，其特征在于烧成用垫板的大小为被烧成体的直径±10％，且其厚度为5～50mm。
6.根据权利要求5所述的烧成用垫板，其特征在于与所述被烧成体的接触面的外周角部在3～30mm的范围内被进行倒角处理。
7.根据权利要求5或6所述的烧成用垫板，其特征在于所述被烧成体的形状为直径140～400mm、高度150～400mm。
8.一种蜂窝成形体的烧成方法，其特征在于使用了权利要求1～7中的任一项所述的烧成用垫板。
全文摘要
本发明提供一种烧成用垫板，烧成后的结晶相的主要成分与被烧成体相同，且与被烧成体的接触面的表面粗糙度Ra为8～50μm。根据本发明的烧成用垫板，作为产品的蜂窝烧成体不会发生小室碎裂和小室缺损，且不会发生由于膨胀、收缩状况不一致而产生的烧成碎裂、小室歪扭、裂缝、变形和反应不良，能够防止制造作为产品的蜂窝烧成体时的成品合格率的降低。
文档编号C04B35/18GK101027265SQ20058003237
公开日2007年8月29日 申请日期2005年9月22日 优先权日2004年9月27日
发明者野口康, 末信宏之, 中村知雄, 渡边武彦 申请人:日本碍子株式会社