JP5424928B2 - Long hollow ceramic member - Google Patents
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Description
本発明は、液晶または半導体の製造装置または精密測定装置に用いられる大型の長尺中空状セラミック部材に関する。 The present invention relates to a large, long, hollow ceramic member used in a liquid crystal or semiconductor manufacturing apparatus or a precision measuring apparatus.
近年、液晶または半導体の製造装置または精密測定装置の大型化に伴い、これらの装置に用いるセラミックスからなる構造部品、例えば基板の支持部材も大型化されてきている。この大型化された支持部材には、長さが1mを超えるような長尺セラミック部材が用いられることがある。このような大型の長尺セラミック部材は、重いために取り扱いが困難であり、この長尺セラミック部材を組み付けた装置もその重さのために搬送や移動が困難であることから、長尺セラミック部材の中央部に長手方向に連続した中空部を形成して中空状とすることによって軽量化が行なわれている。 In recent years, with the increase in size of liquid crystal or semiconductor manufacturing apparatuses or precision measuring apparatuses, structural parts made of ceramics used in these apparatuses, such as support members for substrates, have also been increased in size. A long ceramic member having a length exceeding 1 m may be used for the enlarged support member. Since such a large long ceramic member is heavy, it is difficult to handle, and the apparatus assembled with the long ceramic member is also difficult to convey and move due to its weight. The weight is reduced by forming a hollow portion that is continuous in the longitudinal direction at the center of the tube to form a hollow shape.
従来から、1mを超える長尺中空状セラミック部材を得るための成形方法として、押出成形法が用いられている。押出成形法とは、粘土状に調製された成形原料である坏土を特定の出口形状を有する金型から押し出すことによって、特定の断面形状を有する成形体を連続的に成形する方法であり、棒状や筒状の長尺の成形体を得ることができる成形法である。この成形法で得られた成形体を乾燥した後に焼成することによって、長尺のセラミック焼結体が得られる。そして、この長尺セラミック焼結体を研削加工すれば、長尺セラミック部材を得ることができる。 Conventionally, an extrusion molding method has been used as a molding method for obtaining a long hollow ceramic member exceeding 1 m. The extrusion molding method is a method of continuously molding a molded body having a specific cross-sectional shape by extruding a clay, which is a molding raw material prepared in a clay shape, from a mold having a specific exit shape, This is a molding method capable of obtaining a rod-shaped or cylindrical long molded body. A long ceramic sintered body is obtained by drying and then firing the formed body obtained by this forming method. And if this long ceramic sintered compact is ground, a long ceramic member can be obtained.
このような長尺セラミック部材においては、乾燥工程における乾燥収縮の際に亀裂や曲がりを生じさせないことが必要である。 In such a long ceramic member, it is necessary not to cause cracks or bends during drying shrinkage in the drying process.
また、軽量化のために中空部を形成した長尺中空状セラミック部材の成形体では、乾燥工程において中空部内の空気が滞留してしまうので、成形体の中空部側(成形体の内面側)の乾燥が不十分となってしまうことから、中空部側の表面付近に亀裂が生じるという問題があった。 In addition, in a long hollow ceramic member formed with a hollow portion for weight reduction, air in the hollow portion is retained in the drying process, so the hollow portion side (the inner surface side of the formed body) of the formed body. Since the drying of the material becomes insufficient, there is a problem that cracks are generated in the vicinity of the surface on the hollow portion side.
ここで、図7は従来の長尺中空状セラミック部材の一例を示す部分破断斜視図である。図7に示す長尺中空状セラミック部材5は、長手方向に垂直な断面の外周31が四角形状であって、長手方向に貫通する四角形状の中空部32を有する長尺中空状セラミック部材5である。なお、図7においては、この長尺中空状セラミック部材5の4つの外周角部33を、斜線のハッチングを施して示している。
Here, FIG. 7 is a partially broken perspective view showing an example of a conventional long hollow ceramic member. The long hollow
このような長尺中空状セラミック部材5において中空部32側の表面付近に亀裂が生じるという問題を解決するために、特許文献1には、押出成形体を連続したままで、かつ押出速度で移動中にマイクロ波と遠赤外線ヒータの雰囲気中を通過させるとともに、特に中空部においては内部にドライエアを押出方向に平行に送給し、かつ中空部の水蒸気を外部へ排気するように押出成形体の裏面に排気口を穿設して水蒸気を外部へ排出させ、加熱時に水蒸気が中空部内に滞留して悪影響を与えるのを排除し、変形および亀裂が生じないように押出成形体をより迅速に同一レベルの直線ライン上で乾燥し、焼成してセラミック板を製造する方法が開示されている。これによれば、押出成形体の中空部裏面に多数の排気口を穿設し、押出成形機の口金に内蔵された中子にドライエア等を供給して押出成形体の中空部内の水蒸気を外部へ排気しつつ乾燥させることで、亀裂のない長尺の乾燥体を得ることができるというものである。
In order to solve the problem that cracks occur in the vicinity of the surface on the
しかしながら、近年求められている長尺セラミック部材は大型化しており、それに伴い軽量化するために中空状とした長尺中空状セラミック部材の肉厚も厚いものとなっているので、特許文献1に開示されている製造方法では、成形体を乾燥するときに中空部側と外周部側との乾燥速度に差が生じて成形体に歪みが生じ易いという課題があった。とりわけ、長尺中空状セラミック部材5の外周角部33は、他の部位に比べて対角線方向に肉厚が厚いので乾燥しづらく、中空部32側と外周部側との乾燥速度の差により生じた成形体の歪みによって、外周角部33に亀裂が生じるという課題があった。
However, since long ceramic members that have been demanded in recent years have become larger, and the thickness of the long hollow ceramic member that has been made hollow in order to reduce its weight has increased,
本発明はかかる課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、長尺中空状セラミック部材の外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる長尺中空状セラミック部材を提供することにある。 The present invention has been devised in order to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a long hollow ceramic member capable of suppressing the occurrence of cracks at the outer peripheral corners of the long hollow ceramic member. It is to provide.
本発明の長尺中空状セラミック部材は、長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることを特徴とするものである。 The long hollow ceramic member of the present invention is a long hollow ceramic member having a hollow portion penetrating in the longitudinal direction, the outer periphery of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is polygonal, and the wall thickness is the outer corner portion. It is characterized by being thinner as it approaches.
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、好ましくは、前記断面において、前記外周の各辺と対向する前記中空部の外形の辺が弧形状であることを特徴とするものである。 Further, the long hollow ceramic member of the present invention is preferably characterized in that, in the cross section, the outer side of the hollow portion facing each side of the outer periphery is arc-shaped.
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、好ましくは、前記断面において、前記外周の各辺に対応する部分のそれぞれの前記肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値が0.6〜0.9であることを特徴とするものである。 In the long hollow ceramic member of the present invention, preferably, in the cross section, the maximum thickness of each of the portions corresponding to each side of the outer periphery is t 0 and the minimum thickness is t 1 . In this case, the value of t 1 / t 0 is 0.6 to 0.9.
本発明の長尺中空状セラミック部材によれば、長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることから、中空部側の乾燥が促進されて中空部側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。 According to the long hollow ceramic member of the present invention, it is a long hollow ceramic member having a hollow portion penetrating in the longitudinal direction, the outer periphery of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is polygonal, and the wall thickness is the outer periphery Since it becomes thinner as it gets closer to the corner, the drying on the hollow part side is promoted, the difference in the drying speed between the hollow part side and the outer peripheral side is reduced, and the distortion generated in the molded body is reduced. It is possible to suppress the occurrence of cracks at the corners.
また、本発明の長尺中空状セラミック部材によれば、長手方向に垂直な断面において、外周の各辺と対向する中空部の外形の辺が弧形状であるときには、乾燥収縮の際に成形体に生じる応力が局部に集中するのを抑制することができるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。 Further, according to the long hollow ceramic member of the present invention, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction, when the side of the outer shape of the hollow portion facing each side of the outer periphery is an arc shape, the molded body is subjected to drying shrinkage. Since it can suppress that the stress which arises in a local is concentrated, it can suppress that a crack arises in an outer periphery corner | angular part.
また、本発明の長尺中空状セラミック部材によれば、長手方向に垂直な断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値が0.6〜0.9であるときには、外周角部の中央付近の乾燥をより効率よく促進させることができるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。 Further, according to the long hollow ceramic member of the present invention, in the cross section perpendicular to the longitudinal direction, the maximum thickness of each of the portions corresponding to the respective sides of the outer periphery is t 0 and the minimum thickness is t 1 . Then, when the value of t 1 / t 0 is 0.6 to 0.9, drying near the center of the outer peripheral corner can be promoted more efficiently, so that the occurrence of cracks in the outer peripheral corner can be suppressed. it can.
以下、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の例について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an example of an embodiment of a long hollow ceramic member of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の一例を示す、(a)は部分破断斜視図であり、(b)は(a)に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。 FIG. 1 shows an example of an embodiment of a long hollow ceramic member of the present invention, (a) is a partially broken perspective view, and (b) is a cross-sectional view of the long hollow ceramic member shown in (a). It is.
図1(a)および(b)に示す例の長尺中空状セラミック部材1は、長手方向に垂直な断面(以下、単に断面という)の外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外形の各辺が中央から直線的に傾斜した中空部11が形成されている。また、図1(b)に示す点線12は、図7に示す、外形寸法が同じで肉厚がt0の従来の長尺中空状セラミック部材5の中空部32の外形を示す仮想の線である。
The long hollow
本発明の長尺中空状セラミック部材は、長手方向に貫通した中空部11を有する長尺中空状セラミック部材1であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることが重要である。
The long hollow ceramic member of the present invention is a long hollow
本例の長尺中空状セラミック部材1によれば、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることから、中空部11側の乾燥が促進されて中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。また、本例の長尺中空状セラミック部材1の最大肉厚t0と同じ肉厚の従来の長尺中空状セラミック部材と比べて外周角部の対角線方向の肉厚がより薄くなるので、外周角部が乾燥しやすくなるのでさらに効果的である。さらに、ただ単に肉厚を薄くしただけの長尺中空状セラミック部材では、成形体の乾燥や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりすることがあるのに対して、本例の長尺中空状セラミック部材1は、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっているので、隣り合う外周角部間の中央付近は外周角部周辺に比べて厚くなっており、この中央付近の厚みが成形体が収縮するときに生じる応力を分散させる調整部として働くと考えられ、成形体の乾燥時や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりするのを抑制することができる。
According to the long hollow
次に、図2に、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す。図2において、図1に示した例と共通の部位を表す場合は同じ参照符号を用いて示す。 Next, FIG. 2 shows another example of the embodiment of the long hollow ceramic member of the present invention. In FIG. 2, the same reference numerals are used to denote the same parts as those in the example shown in FIG. 1.
図2は、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、(a)は部分破断斜視図であり、(b)は(a)に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。 FIG. 2 shows another example of the embodiment of the long hollow ceramic member of the present invention, (a) is a partially broken perspective view, and (b) is the long hollow ceramic member shown in (a). FIG.
図2に示す例の長尺中空状セラミック部材2は、断面の外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがってステップ状に薄くなるように、中空部11が形成されている。図2(b)においては、最大厚みt0の幅をW1,2段目の幅をW2,3段目の幅をW3として示している。また、図2(b)に示す点線12は、図7に示す例における、外形寸法が同じで肉厚がt0の従来の長尺中空状セラミック部材5の中空部32の外形を示す仮想の線である。
The long hollow
このように、図2に示す例の長尺中空状セラミック部材2の場合には、図1に示す例の長尺中空状セラミック部材1について説明したように、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることから、中空部11側の乾燥が促進されて中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。また、本例の長尺中空状セラミック部材1の最大肉厚t0と同じ肉厚の従来の長尺中空状セラミック部材と比べて外周角部の対角線方向の肉厚がより薄くなり、外周角部が乾燥しやすくなるのでさらに効果的である。さらに、ただ単に肉厚を薄くしただけの長尺中空状セラミック部材では、成形体の乾燥や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりすることがあるのに対して、本例の長尺中空状セラミック部材2は、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっているので、隣り合う外周角部間の中央付近は外周角部周辺に比べ厚くなっており、この中央付近の厚みが成形体が収縮するときに生じる応力を分散させる調整部として働くと考えられ、成形体の乾燥時や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりするのを抑制することができる。
As described above, in the case of the long hollow
本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の例を図1および図2に示したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば、断面における外周部の形状は適宜変更可能であり、例えば三角形状,四角形状,五角形状,六角形状,七角形状,八角形状の中から、断面における外周部の形状を適宜変更したり、外周角部の角を取るいわゆる面取りを行なうなどの変更を加えたりすることができることは言うまでもない。 Although the example of embodiment of the elongate hollow ceramic member of this invention was shown in FIG. 1 and FIG. 2, this invention is not limited to these. As long as it does not deviate from the gist of the present invention, the shape of the outer peripheral portion in the cross section can be changed as appropriate. For example, from the triangular shape, the quadrangular shape, the pentagonal shape, the hexagonal shape, the heptagonal shape, and the octagonal shape, It goes without saying that the shape of the outer peripheral portion can be changed as appropriate, or a change such as so-called chamfering can be performed to take the corner of the outer peripheral corner portion.
また、本発明の長尺中空状セラミック部材においては、断面において、外周の各辺と対向する中空部の外形の辺が弧形状であることが好ましい。 Moreover, in the elongate hollow ceramic member of this invention, it is preferable in the cross section that the edge | side of the external shape of the hollow part facing each edge | side of an outer periphery is an arc shape.
図3は、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の他の例を示す、(a)は部分破断斜視図であり、(b)は(a)に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。 FIG. 3 shows another example of the embodiment of the long hollow ceramic member of the present invention, (a) is a partially broken perspective view, and (b) is the long hollow ceramic member shown in (a). FIG.
図3に示す例の長尺中空状セラミック部材3は、断面の外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外周の各辺と対向する外形の辺が弧形状の中空部11が形成されている。また、図3(b)に示す点線12は、図7に示す例における、外形寸法が同じで肉厚がt0の従来の長尺中空状セラミック部材5の中空部32の外形を示す仮想の線である。
The long hollow ceramic member 3 of the example shown in FIG. 3 has a rectangular outer periphery in cross section, and a side of the outer shape facing each side of the outer periphery so that the thickness becomes thinner as it approaches the outer peripheral corner. An arc-shaped
このように、図3に示す例の長尺中空状セラミック部材3の場合には、図1に示す長尺中空状セラミック部材1について説明したように、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていることから、中空部11側の乾燥が促進され、中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる
歪みが小さくなる。また、外周の各辺と対向する中空部11の外形の辺が弧形状であるから、乾燥収縮の際に生じる応力が局部に集中するのを抑制することができるので、外周角部に亀裂が生じるのをさらに抑制することができる。
Thus, in the case of the long hollow ceramic member 3 of the example shown in FIG. 3, as described for the long hollow
また、外周の各辺と対向する中空部11の外形の辺が弧形状であるから、成形体の乾燥時や焼成時の収縮のときに生じる応力が分散されるので、成形体の乾燥時や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりするのを抑制することができる。
In addition, since the outer side of the
また、本発明の長尺中空状セラミック部材においては、中空部11の外形の各辺のなす角が鋭角に交わる場合(例えば、長尺中空状セラミック部材1および長尺中空状セラミック部材3)には、長尺中空状セラミック部材を支持部材として用いたときに自重または積載物の重さによって中空部11の外形の各辺のなす角周りに曲げ応力が集中する傾向があるから、中空部11の外形の各辺の両端部を向かい合う外周の辺と平行になるように形成するか、または中空部11の外形の角を取るいわゆる面取りを行なうことが好ましい。
Further, in the long hollow ceramic member of the present invention, when the angle formed by each side of the outer shape of the
図4は、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっている本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の例における外周および中空部の形状を示す、(a)は中空部11の外形の各辺の両端部が向かい合う外周の辺と平行になるように形成する場合の2つの例の断面図であり、(b)は中空部の外形の角を取るいわゆる面取りを行なう場合の2つの例の断面図である。 FIG. 4 shows the shape of the outer periphery and the hollow part in the example of the embodiment of the long hollow ceramic member of the present invention whose thickness becomes thinner as it approaches the outer peripheral corner, (a) shows the hollow part It is sectional drawing of two examples in the case where it forms so that the both ends of each side of 11 external shapes may become parallel to the outer peripheral side which faces, (b) is the case where what is called chamfering which takes the corner of the external shape of a hollow part It is sectional drawing of these two examples.
図4(a)は、断面の外周の形状が四角形状で、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっている例の長尺中空状セラミック部材A1およびA2を示す断面図である。 FIG. 4A is a cross-sectional view showing the long hollow ceramic members A 1 and A 2 of an example in which the outer periphery of the cross section is a quadrangle and the thickness becomes thinner as it approaches the outer peripheral corner. is there.
図4(a)に示す第1の例の長尺中空状セラミック部材A1の場合は、外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外形の各辺が中央から直線的に傾斜した中空部11が形成されている。また、中空部11の外形の各辺の両端部が、向かい合う外周の辺と平行になるように形成されている。
In the case of the long hollow ceramic member A1 of the first example shown in FIG. 4 (a), each outer shape has a quadrangular outer periphery and becomes thinner as the wall becomes closer to the outer peripheral corner. A
また、図4(a)に示す第2の例の長尺中空状セラミック部材A2の場合は、外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外周の各辺と対向する外形の辺が弧形状の中空部11が形成されている。また、中空部11の外形の各辺の両端部が、向かい合う外周の辺と平行になるように形成されている。
Further, in the case of the long hollow ceramic member A2 of the second example shown in FIG. 4A, the outer periphery has a quadrangular shape, and the outer periphery is thinned so that the wall thickness becomes closer to the outer peripheral corner. A
図4(b)に示す第1の例の長尺中空状セラミック部材B1の場合は、外周が四角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外形の各辺が中央から直線的に傾斜した中空部11が形成されている。また、中空部11の外形の角を取るいわゆる面取りを行なっている。
In the case of the long hollow ceramic member B 1 of the first example shown in FIG. 4B, each outer shape has a quadrangular outer periphery and becomes thinner as the wall becomes closer to the outer peripheral corner. A
このように、図4に示す例の長尺中空状セラミック部材A1,A2,B1およびB2の場合には、中空部11の外形の各辺の両端部を、向かい合う外周の辺と平行になるように形成しているので、または中空部11の外形の角を取るいわゆる面取りを行なっているので、曲げ応力が生じた場合に中空部11の外形の各辺のなす角周りに集中する曲げ応力を分散させることができる。
As described above, in the case of the long hollow ceramic members A 1 , A 2 , B 1 and B 2 in the example shown in FIG. 4, both ends of each side of the outer shape of the
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材について、複数の中空部11を設け、それぞれの中空部11の間のセラミックス部分を補強部とした場合の例を説明する。
Next, an example in which a plurality of
図5は、本発明の長尺中空状セラミック部材の実施の形態の一例を示す、(a)は部分破断斜視図であり、(b)は(a)に示す長尺中空状セラミック部材の断面図である。 FIG. 5 shows an example of an embodiment of the long hollow ceramic member of the present invention, (a) is a partially broken perspective view, and (b) is a cross section of the long hollow ceramic member shown in (a). FIG.
図5(a)および(b)に示す例の長尺中空状セラミック部材4は、断面において、2つの中空部11が設けてあり、外周が四角形状であり、肉厚が、外周角部および2つの中空部11の間にあるセラミックス部分からなる補強部13に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11が形成されている。また、図5(b)に示す点線12は、図7に示す、外形寸法が同じで肉厚がt0の従来の長尺中空状セラミック部材5の中空部32の外形を示す仮想の線である。
The long hollow
この例のように、長尺中空状セラミック部材に、断面において、複数の中空部11が設けてあり、それら中空部11と中空部11との間のセラミックス部分が補強部13となり、長手方向の曲げ強度を強化した長尺中空状セラミック部材4を得ることができる。
As in this example, the long hollow ceramic member is provided with a plurality of
このように複数の中空部11を設けた本例の長尺中空状セラミック部材4は、肉厚が、外周角部および補強部13に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11が形成されている。このように中空部11を形成すれば、中空部11側の乾燥が促進されて中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができる。また、本例の長尺中空状セラミック部材4の最大肉厚t0と同じ肉厚の従来の長尺中空状セラミック部材と比べて外周角部の対角線方向の肉厚がより薄くなり、外周角部が乾燥しやすくなるのでさらに効果的である。さらに、ただ単に肉厚を薄くしただけの長尺中空状セラミック部材では、成形体の乾燥時や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりすることがあるのに対して、本例の長尺中空状セラミック部材4は、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が、外周角部および補強部13に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11が形成されているので、隣り合う外周角部間の中央付近、および外周角部と補強部13との間の中央付近が外周角部周辺に比べて厚くなり、この中央付近の厚みが成形体が収縮するときに生じる応力を分散させる調整部として働くと考えられ、成形体の乾燥や焼成時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じたりするのを抑制することができる。
Thus, the long hollow
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、図1〜5に示す、断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値が0.6〜0.9であることが好ましい。
Moreover, in the cross-section shown in FIGS. 1 to 5, the long hollow ceramic member of the present invention has a maximum thickness of each thickness of a portion corresponding to each side of the outer periphery as t 0 and a minimum thickness as t 1 . when the value of
本発明者は、長尺中空状セラミック部材1〜4,A1,A2,B1およびB2の成形体の中空部11側の乾燥を促進させ、中空部11側と外周側との乾燥速度の差を小さくし、外周角部に亀裂が生じるのを抑制するためには、断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値が0.6〜0.9であればよいことを見出した。
The inventor promotes drying of the hollow hollow
断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値が0.6〜0.9の範囲であれば、長尺中空状セラミック部材1〜4,A1,A2,B1およびB2の成形体からの中空部11側付近の水分などの溶媒成分の蒸発速度を最適化して、外周角部において亀裂が生じるのをより効果的に抑制することができて好ましい。
In the cross section, when the maximum thickness of each thickness of the portion corresponding to each side of the outer periphery is t 0 and the minimum thickness is t 1 , if the value of t 1 / t 0 is in the range of 0.6 to 0.9, By optimizing the evaporation rate of solvent components such as moisture near the
図1〜図5に示す各例の長尺中空状セラミック部材1〜4,A1,A2,B1およびB2の断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値が0.6未満であると、断面において、肉厚の
最大厚みt0と最小厚みt1との差が相対的に大きくなり、中空部11側付近において、外周角部付近と隣り合う外周角部間の中央付近とで乾燥の速度に差が相対的に大きくなるため、成形体に歪みが生じやすくなり、外周角部に亀裂が生じるのを抑制する効果が減少す
る傾向がある。
In the cross sections of the long hollow
また、図1〜図5に示す各例の長尺中空状セラミック部材1〜4,A1,A2,B1およびB2の断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値が0.9を超えると、断面において、外
周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みt0と最小厚みt1との差が相対的に小さくなり、中空部11側付近と外周側付近の乾燥速度の差が相対的に小さくならないので、外周角部に亀裂が生じるのを抑制する効果が減少する傾向がある。
In addition, in the cross sections of the long hollow
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、成形体が収縮外周の各辺と向かい合う中空部の辺との間の厚みの変化が対称的である方が、成形体が乾燥して収縮するときに生じる歪みが小さくなるので好ましい。 Further, in the long hollow ceramic member of the present invention, the molded body dries and shrinks when the thickness change between the side of the hollow portion facing each side of the contracted outer periphery is symmetrical. This is preferable because the distortion generated sometimes is small.
本発明の長尺中空状セラミック部材は、構造部品の大型化に求められる、長尺で強度が高く、かつ軽量であるとの要求に応えるために、図1〜5に示す長さLが0.5m以上であ
り、中空部11を有して強度を保つための最大厚みt0が10mm以上40mm以下であり、最小厚みt1が6mm以上36mm以下であるものに好適に適用できる。
The long hollow ceramic member of the present invention has a length L shown in FIGS. 1 to 5 of 0.5, in order to meet the demand for long, high strength and light weight required for the enlargement of structural parts. m is greater than or equal to m, the maximum thickness t 0 for maintaining the strength with the
また、本発明の長尺中空状セラミック部材に用いるセラミックスには、アルミナ,ジルコニアなどの酸化物セラミックス、または窒化珪素,炭化珪素などの非酸化物セラミックスを適用することが可能である。その中でも特に、液晶および半導体の製造工程や精密測定で用いられる薬品や腐食性ガスに対して良好な耐食性を有し、かつ適度な機械的強度を有するとともに他のセラミック材料と比較して安価である、アルミナセラミックスを用いるのが好ましい。 Moreover, oxide ceramics such as alumina and zirconia, or non-oxide ceramics such as silicon nitride and silicon carbide can be applied to the ceramic used for the long hollow ceramic member of the present invention. In particular, it has good corrosion resistance against chemicals and corrosive gases used in liquid crystal and semiconductor manufacturing processes and precision measurement, and has moderate mechanical strength and is inexpensive compared to other ceramic materials. It is preferable to use certain alumina ceramics.
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材の製造方法について説明する。 Next, the manufacturing method of the elongate hollow ceramic member of this invention is demonstrated.
図6は、本発明の長尺中空状セラミック部材を得るための押出成形機の例を示す概略断面図である。 FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing an example of an extruder for obtaining a long hollow ceramic member of the present invention.
図6に示すスクリュー式の押出成形機20は、坏土投入口22および坏土を混練するパッグスクリュー23を有するパッグミル部21と、真空引きして坏土中の気泡を排出する真空室24と、坏土を押し出すオーガスクリュー26を有するオーガ部25と、坏土を分断する複数の整流はねを放射状に備えた坏土整流部28および坏土剪断部29を備えて坏土を特定形状に成形する押し出し金型部27とから構成されている。
A screw type
また、図示していないが、パッグスクリュー23およびオーガスクリュー26は、それぞれ片方を軸受けに接続固定されて、動力源に接続されている。さらに、真空室24にはその内部を真空引きするための真空ポンプ(図示せず)が接続されている。
Although not shown, one of the
この押出成形機20を用いる本発明の長尺中空状セラミック部材の製造方法では、アルミナ原料を主としたセラミック材料、バインダおよび溶媒を混合して坏土とし、この坏土を、複数の整流はねを放射状に備えた坏土整流部28と、長尺中空状成形体を得るための坏土剪断部29とを有するスクリュー式の押出成形機20を用いて押し出し成形し、得られた長尺中空状成形体を焼成する。なお、坏土剪断部29の坏土の出口側の外周形状が中空部11の外形の形状に対応するので、坏土剪断部29の坏土の出口側の外周形状を変えることによって中空部11の外形の形状を任意に変更することが可能である。
In the method for producing a long hollow ceramic member of the present invention using this
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材の製造方法の詳細について説明する。 Next, the detail of the manufacturing method of the elongate hollow ceramic member of this invention is demonstrated.
まず、アルミナ原料としては、工業製品として多く利用されている市販のα−アルミナ原料で純度が99.5%以上,平均粒子径が1μm以上3μm以下のものが好ましく、さらにソーダ成分(Na2O)が0.1質量%以下のものであれば、焼成した際にソーダ成分(N
a2O)が飛散して焼成炉内を汚染する心配が少なくて、なお好ましい。ここで、このアルミナ原料の平均粒子径とは、レーザ回折式粒度分布測定法により測定された50%粒子径D50を表す。また、焼結助剤としては例えばマグネシア(MgO),シリカ(SiO2),カルシア(CaO)などを用いる。その添加総量は、アルミナ質焼結体のアルミナの純度が95質量%以上になるように焼結助剤の総量を5質量%以下にするのが、焼結体の剛性を高める上でよい。なお、予めアルミナ原料と焼結助剤とは水などの溶媒と混合してスラリー状にし、それを噴霧乾燥法(スプレードライ)により顆粒に造粒したものを用いても何ら差し支えない。
First, as the alumina raw material, a commercially available α-alumina raw material that is widely used as an industrial product, preferably having a purity of 99.5% or more and an average particle diameter of 1 μm to 3 μm, and a soda component (Na 2 O) If it is 0.1% by mass or less, the soda component (N
There is little concern that a 2 O) will scatter and contaminate the inside of the firing furnace, and it is still preferable. Here, the average particle diameter of the alumina raw material represents a 50% particle diameter D 50 measured by a laser diffraction particle size distribution measuring method. As the sintering aid, for example, magnesia (MgO), silica (SiO 2 ), calcia (CaO) or the like is used. The total amount of addition of the sintering aid may be 5% by mass or less so that the alumina purity of the alumina sintered body is 95% by mass or more in order to increase the rigidity of the sintered body. The alumina raw material and the sintering aid may be mixed with a solvent such as water to form a slurry and granulated into granules by a spray drying method (spray drying).
バインダとしては、一般に押し出し成形用の坏土に用いられるメチルセルロース(MC),カルボキシメチルセルロース(CMC),ヒドロキシプロピルセルロ−ス(HPC),ポリビニルアルコール(PVA),ポリビニルブチラール(PVB)などを用いる。バインダの添加総量は、アルミナ原料と焼結助剤とを含むセラミック材料100質量部に対し
て固形分で2質量部以上8質量部以下を添加すれば、押し出し成形時の流動性や成形体の保形性が高くてよい。さらに、潤滑剤として、ワックス,グリセリン,ステアリン酸などを固形分で1質量部以上8質量部以下の量で適宜添加してもよい。また、溶媒としては水が好適であり、特にイオン交換水が不純物の量が少ないため好ましい。そして、アルミナ原料を主とした焼結助剤を含むセラミック材料,バインダおよび溶媒を秤量して混合して、万能混合機や3本ロールなどを用いて混練する。この混練により、アルミナ原料および焼結助剤からなるセラミック材料の表面をバインダや溶媒が均一に包み込んで、可塑性を持った坏土となる。
As the binder, methyl cellulose (MC), carboxymethyl cellulose (CMC), hydroxypropyl cellulose (HPC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB) and the like generally used for extrusion molding clays are used. The total amount of binder added can be determined by adding 2 parts by weight or more and 8 parts by weight or less in solid content to 100 parts by weight of ceramic material containing alumina raw material and sintering aid. Good shape retention. Furthermore, as a lubricant, wax, glycerin, stearic acid or the like may be appropriately added in an amount of 1 part by mass or more and 8 parts by mass or less in terms of solid content. Further, water is preferable as the solvent, and ion-exchanged water is particularly preferable because the amount of impurities is small. Then, a ceramic material containing a sintering aid mainly composed of an alumina raw material, a binder, and a solvent are weighed and mixed, and then kneaded using a universal mixer or a three-roller. By this kneading, the surface of the ceramic material made of the alumina raw material and the sintering aid is uniformly wrapped with a binder and a solvent, and a plastic clay is obtained.
次いで、この坏土を押出成形機20の坏土投入口22より投入する。投入された坏土は、パッグスクリュー23の回転によって混練され、パッグスクリュー23とパッグミル部21の内壁との隙間を通って、真空室24へと押し出される。真空室24へと押し出された成形原料は、真空室24に接続された真空ポンプによって内部の気泡が排出される。その後、オーガスクリュー26の回転により、オーガスクリュー26とオーガ部25との隙間を通って押し出し金型部27の方向へと押し出される。
Next, this clay is introduced from the
次に、押し出し成形により得られた長尺中空状セラミック部材の成形体を乾燥機に入れて、大気雰囲気にて室温付近の20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥させる。その後、アルミナ原料の純度や焼結助剤の種類に応じて、大気雰囲気の焼成炉を用いて1550℃以上1650℃以下の焼成温度で焼成を行なう。 Next, the molded body of the long hollow ceramic member obtained by extrusion molding is put in a dryer, and dried by raising the temperature gradually from 20 ° C. near room temperature to near 80 ° C. in an air atmosphere. Thereafter, firing is performed at a firing temperature of 1550 ° C. or higher and 1650 ° C. or lower using a firing furnace in an air atmosphere according to the purity of the alumina raw material and the type of sintering aid.
最後に、得られた焼結体に所望の寸法となるように仕上げ加工を施すことにより、長尺中空状セラミック部材を得る。 Finally, a long hollow ceramic member is obtained by finishing the obtained sintered body so as to have a desired dimension.
以上のような製造方法により、長尺中空状セラミック部材1〜3,A1,A2,B1およびB2の肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11を設け、また長尺中空状セラミック部材4の場合は、肉厚が、外周角部および2つの中空部の間にあるセラミックス部分からなる補強部13に近くなるにしたがって薄くなるように中空部11を設け、好ましくは断面において、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値を0.6〜0.9とすることで、長尺中空状セラミック部材の成形体の乾燥工程において中空部11側の乾燥が促進され、中空部11側と外周側との乾燥速度の差が小さくなり、成形体に生じる歪みが小さくなるので、外周角部の亀裂の発生を抑制して長尺中空状セラミック部材1〜4,A1,A2,B1およびB2を得ることができる。
By the manufacturing method as described above, the
以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 Examples of the present invention will be specifically described below, but the present invention is not limited to these examples.
本発明の長尺中空状セラミック部材と従来の長尺中空状セラミック部材とを同様の製造工程を用いて製造し、長尺中空状セラミック部材の外周角部の乾燥収縮に起因する亀裂が生じるかどうか確認する試験を実施した。以下、試験の詳細および結果について説明する。 Whether the long hollow ceramic member of the present invention and the conventional long hollow ceramic member are manufactured using the same manufacturing process, and cracks are caused due to drying shrinkage of the outer peripheral corners of the long hollow ceramic member. A test was conducted to confirm whether this was the case. Hereinafter, details and results of the test will be described.
(実施例1)
まず、アルミナ原料の純度が99.8%でありソーダ成分(Na2O)が0.05質量%である低ソーダのα−アルミナ原料を96質量%と、マグネシア,カルシア,シリカを含む焼結助剤の総量が4質量%とを混合して100質量%として、この混合したセラミック材料100質量部に対し、バインダにはメチルセルロースを4質量部とポリビニルアルコールを2質量部と、潤滑剤にはワックスを2質量部と、そしてイオン交換水を14質量部とを秤量して混合し、さらに3本ロールミルにて混練して、押し出し成形用の坏土とした。
Example 1
First, the total amount of sintering aid including 96% by mass of low-soda α-alumina material having a purity of 99.8% alumina raw material and 0.05% by mass soda component (Na 2 O), and magnesia, calcia and
作製した坏土を用いて、図6に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図1に示す例の長尺中空状セラミック部材1の形状で、最大厚みt0が10mm,最小厚みt1が7mm,長さLが1m,幅が85mm,高さが85mmの寸法とした本発明の長尺中空状セラミック部材となる実施例の成形体Pを30本作製した。なお、隣り合う外周角部の間の中央が肉厚の最大厚みt0となるようにして、外周角部に近くなるにしたがって肉厚が薄くなるように中空部11を設けた。さらに、その成形体Pを20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥させた。また、長尺中空状セラミック部材1と同様の外周形状で、厚みが10mm,長さLが1m,幅が85mm,高さが85mmの寸法とした、図7に示す従来の長尺中空状セラミック部材5となる比較例の成形体Oを30本作製し、同条件で乾燥させた。その後、作製した成形体Pおよび成形体Oの中から無作為にそれぞれ20本選択し、外周角部に亀裂が生じなかったものの数を良品数として、それぞれの良品数を確認した。確認には、それぞれの成形体Pおよび成形体Oを長手方向に垂直に複数箇所切断して、外周角部の亀裂の有無を目視で調べた。
Using the produced clay, extrusion molding is performed by an
その結果、本発明の実施例の成形体Pは、同じ寸法の比較例の成形体Oよりも、良品数が多かった。 As a result, the molded product P of the example of the present invention had more non-defective products than the molded product O of the comparative example having the same dimensions.
さらに、作製した残りの乾燥した成形体Pおよび成形体Oを、大気雰囲気の焼成炉を用いて1600℃の温度で焼成して焼結体を作製し、成形体Pおよび成形体Oと同様に長手方向に垂直に複数箇所切断して、良品数を確認した。 Further, the remaining dried formed body P and formed body O are fired at a temperature of 1600 ° C. using a firing furnace in an air atmosphere to produce a sintered body, and similarly to the formed body P and the formed body O. The number of non-defective products was confirmed by cutting a plurality of locations perpendicular to the longitudinal direction.
その結果、本発明の実施例の長尺中空状セラミック部材1は、同じ寸法の比較例の長尺中空状セラミック部材よりも、良品数が多かった。
As a result, the long hollow
また、同様の試験を図2および図3に示す例の長尺中空状セラミック部材2および3でも行なった。
A similar test was also performed on the long hollow
作製した坏土を用いて、図6に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図2に示す例の長尺中空状セラミック部材2の形状で、最大厚みt0が10mm,最小厚みt1が7mm,長さLが1m,幅が85mm,高さが85mmの寸法した本発明の長尺中空状セラミック部材となる実施例の成形体Qを30本作製し、成形体Pおよび成形体Oと同条件で乾燥させた。なお、隣り合う外周角部の間の中央を肉厚の最大厚みt0とし、外周角部に近
づくにしたがって肉厚が1mmずつステップ状に薄くなるように中空部11を設けた。また、最大厚みt0の幅W1が20mm,2段目の幅W2が30mm,3段目の幅W3が40mmとなるようにした。
Extrusion molding is performed by using the produced clay by the
そして、作製した坏土を用いて、図6に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図3に示す例の長尺中空状セラミック部材3の形状で、最大厚みt0が10mm,最小厚みt1が7mm,長さLが1m,幅が85mm,高さが85mmの寸法とした本発明の長尺中空状セラミック部材となる実施例の成形体Rを30本作製した。なお、隣り合う外周角部の中央が肉厚の最大厚みt0となり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外周の各辺と対向する外形の辺が弧形状の中空部11を設けた。
Then, using the clay prepared, subjected to extrusion molding by
その後、作製した成形体Qおよび成形体Rの中から無作為にそれぞれ20本選択し、外周角部に亀裂が生じなかったものの数を良品数として、それぞれの良品数を確認した。確認には、それぞれの成形体Yを長手方向に垂直に複数箇所切断して、外周角部の亀裂の有無を目視で調べた。 Thereafter, 20 samples were randomly selected from the produced molded product Q and molded product R, and the number of products with no cracks at the outer peripheral corners was determined as the number of good products, and the number of good products was confirmed. For confirmation, each molded body Y was cut at a plurality of positions perpendicular to the longitudinal direction, and the presence or absence of cracks at the outer peripheral corners was examined visually.
その結果、本発明の実施例の成形体Qおよび成形体Rは、同じ寸法の比較例の成形体Oよりも、良品数が多かった。 As a result, the molded product Q and the molded product R of the example of the present invention had more non-defective products than the molded product O of the comparative example having the same dimensions.
さらに、作製した残りの乾燥した成形体Qおよび成形体Rを、大気雰囲気の焼成炉を用いて1600℃の温度で焼成して焼結体を作製し、成形体Pおよび成形体Oと同様に長手方向に垂直に複数箇所切断して、良品数を確認した。 Further, the remaining dried formed body Q and formed body R are fired at a temperature of 1600 ° C. using a firing furnace in an air atmosphere to produce a sintered body, and similarly to the formed body P and the formed body O. The number of non-defective products was confirmed by cutting a plurality of locations perpendicular to the longitudinal direction.
その結果、本発明の実施例の長尺中空状セラミック部材2は、同じ寸法の比較例の長尺中空状セラミック部材よりも、良品数が多かった。
As a result, the long hollow
また実施例の成形体P,成形体Qおよび成形体Rの良品数を比較したところ、成形体Rが最も良品数が多かった。 Further, when the number of good products of the molded product P, the molded product Q, and the molded product R of the example was compared, the molded product R had the highest number of good products.
この結果から、本発明の長尺中空状セラミック部材は、長手方向に貫通した中空部を有する長尺中空状セラミック部材であって、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっていれば、外周角部に亀裂が生じるのを抑制することができることがわかった。 From this result, the long hollow ceramic member of the present invention is a long hollow ceramic member having a hollow portion penetrating in the longitudinal direction, the outer periphery of the cross section perpendicular to the longitudinal direction is polygonal, and thick It has been found that cracks can be suppressed in the outer peripheral corners if the thickness of the outer peripheral corners becomes thinner.
また、本発明の長尺中空状セラミック部材は、断面において、外周の各辺と対向する中空部の外形の辺が弧形状のときには、外周角部に亀裂が生じるのをさらに抑制することができることがわかった。 In addition, the long hollow ceramic member of the present invention can further suppress the occurrence of cracks at the outer peripheral corner when the outer side of the hollow part facing each side of the outer periphery has an arc shape in the cross section. I understood.
(実施例2)
次に、長尺中空状セラミック部材の中空部11の外形の形状が、長尺中空状セラミック部材の曲げ応力に対する強度に対して影響するかどうか確認する試験を実施した。
(Example 2)
Next, a test was conducted to check whether the shape of the outer shape of the
実施例1で作製した坏土を用いて、成形体Pと同じ寸法で、中空部11の外形の各辺の両端部のうち端から5mmの部分が向かい合う外周の辺と平行になる成形体P1を作製し、実施例1と同様の乾燥,焼成条件で実施例の焼結体P1を5本作製した。
Using the clay prepared in Example 1, the molded body P has the same dimensions as the molded body P, and is parallel to the outer peripheral side facing the 5 mm portion from both ends of each side of the outer shape of the
また、成形体Pと同じ寸法で、中空部11の外形の角を取って、曲率半径2mmの曲面をもたせた成形体P2を作製し、実施例1と同様の乾燥,焼成条件で実施例の焼結体P2を5本作製した。
Further, the same size as molded body P, taking the corners of the outer shape of the
また、成形体Rと同じ寸法で、中空部11の外形の各辺の両端部のうち端から5mmの部分が向かい合う外周の辺と平行になる成形体R1を作製し、実施例1と同様の乾燥,焼成条件で実施例の焼結体R1を5本作製した。
Further, the same size as molded body R, and a molded body R 1 to 5mm portion from among ends of both end portions of each side of the outer shape of the
また、成形体Rと同じ寸法で、中空部11の外形の角を取って、曲率半径2mmの曲面をもたせた成形体R2を作製し、実施例1と同様の乾燥,焼成条件で実施例の焼結体R2を5本作製した。
Further, the same size as molded body R, taking the corners of the outer shape of the
そして、実施例1と同様に成形体Pおよび成形体Rの比較例の焼結体Pおよび焼結体Rをそれぞれ5本作製した。 Then, in the same manner as in Example 1, five sintered bodies P and five sintered bodies R as comparative examples of the molded body P and the molded body R were produced.
次に、大型の曲げ試験機(株式会社鷺宮製作所製 BMH203)を用いて、作製した実
施例の焼結体P1,焼結体P2,焼結体R1,および焼結体R2と比較例の焼結体Pおよび焼結体Rを、外周面に対して垂直な荷重がかかるように固定し、3点曲げ強度(以下、強度という)を5回測定して、平均値を各焼結体の強度とした。
Next, the sintered body P 1 , the sintered body P 2 , the sintered body R 1 , and the sintered body R 2 of the produced examples were obtained using a large bending tester (BMH203 manufactured by Kinomiya Seisakusho Co., Ltd.) The sintered body P and the sintered body R of the comparative example are fixed so that a load perpendicular to the outer peripheral surface is applied, and a three-point bending strength (hereinafter referred to as strength) is measured five times. The strength of the sintered body was used.
その結果、実施例の焼結体P1,P2,R1,およびR2の焼結体は、比較例の焼結体Pおよび焼結体Rの強度に比べて大きかった。 As a result, the sintered bodies of the sintered bodies P 1 , P 2 , R 1 , and R 2 of the example were larger than the strengths of the sintered body P and the sintered body R of the comparative example.
この結果から、本発明の長尺中空状セラミック部材は、中空部11の外形の各辺の両端部を、向かい合う外周の辺と平行になるように形成しているので、または中空部11の外形の角を取るいわゆる面取りを行なっているので、曲げ応力が生じた場合に中空部11の外形の各辺のなす角周りに集中する曲げ応力を分散させることができ、曲げ強度を強化できることが分かった。
From this result, the long hollow ceramic member of the present invention is formed so that both end portions of each side of the outer shape of the
(実施例3)
次に、本発明の長尺中空状セラミック部材の最大厚みt0と最小厚みt1とが、外周角部に生じる亀裂に対して影響するのかどうか確認する試験を実施した。
(Example 3)
Next, a test was conducted to confirm whether the maximum thickness t 0 and the minimum thickness t 1 of the long hollow ceramic member of the present invention have an effect on cracks occurring at the outer peripheral corners.
実施例1で作製した坏土を用いて、図6に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図1に示す例の長尺中空状セラミック部材1の形状で、長さLが1m,幅が85mm,高さが85mmの寸法で、最大厚みt0が10mmとして、最小厚みt0を、表1に示す値にそれぞれ変更した成形体No.1〜6をそれぞれ20本作製した。なお、隣り合う外周角部の間の中央が肉厚の最大厚みt0となるようにして、外周角部に近くなるにしたがって肉厚が薄くなるように中空部11を設けた。
Using the clay produced in Example 1, extrusion molding is performed by the
また、作製した坏土を用いて、図6に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図2に示す例の長尺中空状セラミック部材2の形状で、長さLが1m,幅が85mm,高さが85mmの寸法で、最大厚みt0が10mmとして、最小厚みt0を、表1に示す値にそれぞれ変更した成形体No.1〜6をそれぞれ20本作製した。なお、隣り合う外周角部の間の中央を肉厚の最大厚みt0とし、外周角部に近づくにしたがって肉厚がステップ状に均等に薄くなるように中空部11を設けた。また、最大厚みt0の幅W1が10mm,2段目の幅W2が20mm,3段目の幅W3が30mmとした。
Further, the produced clay is extruded by the
また、作製した坏土を用いて、図6に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、図3に示す例の長尺中空状セラミック部材3の形状で、長さLが1m,幅が85mm,高さが85mmの寸法で、最大厚みt0を10mmとして、最小厚みt0を、表1に示す値にそれぞれ変更した成形体No.1〜6をそれぞれ20本作製した。なお、隣り合う外周角部の中央が肉厚の最大厚みt0となり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなるように、外周の各辺と対向する外形の辺が弧形状の中空部11を設けた。
Further, using the prepared clay, extrusion molding is performed by the
そして、作製した坏土を用いて、図6に示す押出成形機20によって押し出し成形を行ない、厚みが10mm,長さLが1m,幅が85mm,高さが85mmの寸法とした図7に示す従来の長尺中空状セラミック部材5となる比較例の成形体No.7を20本作製した。
Then, using the prepared clay, extrusion molding is performed by the
次に、作製した成形体No.1〜7を20℃から徐々に80℃付近まで昇温して乾燥し、良品数を確認した。確認には、それぞれの成形体No.1〜7を長手方向に垂直に複数箇所切断して、外周角部の亀裂の有無を目視で調べた。なお、外周角部に亀裂が無くても乾燥時の収縮で成形体に歪みや捻れなどの変形が生じた成形体は不良品として数えた。 Next, the produced compact No. 1 to 7 were gradually heated from 20 ° C. to near 80 ° C. and dried, and the number of good products was confirmed. For confirmation, each molded body No. 1-7 were cut | disconnected several places perpendicularly | vertically to the longitudinal direction, and the presence or absence of the crack of an outer periphery corner | angular part was investigated visually. In addition, even if there were no cracks in the outer peripheral corners, the molded body in which deformation such as distortion or twist occurred due to shrinkage during drying was counted as a defective product.
その結果を表1に示す。 The results are shown in Table 1.
表1に示す結果から分かるように、図1〜3に示す例の長尺中空状セラミック部材1〜3の形状のいずれの場合でも、成形体No.1〜6は、従来の長尺中空状セラミック部材となる成形体No.7に比べて良品数が多かった。
As can be seen from the results shown in Table 1, in any case of the shape of the long hollow
また、図1〜3に示す例の長尺中空状セラミック部材1〜3の形状いずれの場合でも、成形体No.6〜9のような、肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値が0.6〜0.9となる成形体では、作製した20本の成形体のうち8割以上の成形体が良品であった。この範囲以外のt1/t0の値となる成形体では、良品数が作製した20本の成形体の8割以上となるものはなかった。
In any case of the shape of the long hollow
この結果、本発明の長尺中空状セラミック部材のうち、長手方向に垂直な断面の外周が多角形状であり、肉厚が外周角部に近くなるにしたがって薄くなっている長尺中空状セラミック部材では、外周の各辺に対応する部分のそれぞれの肉厚の最大厚みをt0とし、最小厚みをt1としたとき、t1/t0の値が0.6〜0.9であることが好適であることが分かった。 As a result, among the long hollow ceramic members of the present invention, the long hollow ceramic member whose outer periphery of the cross section perpendicular to the longitudinal direction has a polygonal shape and whose thickness becomes thinner as it approaches the outer peripheral corner. Then, it is preferable that the value of t 1 / t 0 is 0.6 to 0.9, where t 0 is the maximum thickness of the portion corresponding to each side of the outer periphery, and t 1 is the minimum thickness. I understood that.
1〜4,A1,A2,B1,B2:長尺中空状セラミック部材
11:中空部
13:補強部
L:長尺中空状セラミック部材の長さ
t0:最大厚み
t1:最小厚み
1~4, A 1, A 2,
11: Hollow part
13: reinforcing portion L: length t of the long hollow ceramic member 0: maximum thickness t 1: Minimum Thickness
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