JPH0648812A

JPH0648812A - セラミック製品成形体の乾燥方法

Info

Publication number: JPH0648812A
Application number: JP4199421A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Hatano; 仁志羽田野
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1992-07-27
Filing date: 1992-07-27
Publication date: 1994-02-22
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: JP2598590B2

Abstract

(57)【要約】【目的】セラミック製品の成形体の乾燥時間の短縮化
を図ると共に、成形体の高品質を確保し、さらにコスト
上昇を抑える。【構成】恒率期間及び減率第１段においては、温風に
よる乾燥を採用し、減率第２段においては、遠赤外線に
よる乾燥もしくは遠赤外線と温風との併用による乾燥を
行う。減率第１段から減率第２段への移行は、成形体の
含水量が約８〜１０％となったところでなされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば懸垂碍子などの
セラミック製品の成形体を加熱して乾燥するセラミック
製品成形体の乾燥方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば懸垂碍子等のセラミック製品は、
プレス成形法等で成形体を形成し、この成形体を乾燥炉
にて加熱乾燥させた後、焼成炉にて焼成することにより
製造されている。この場合、成形体は、２０重量％程度
の水分を含んでおり、次の乾燥の工程において、雰囲気
温度５０〜１００℃にて湿度コントロールをしながら温
風乾燥を行うことにより、含水量が１％以下とされるよ
うにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように成形体乾燥の熱源として温風を使用した場合に
は、乾燥時間が長くかかるという問題点があった。例え
ば懸垂碍子の場合、従来の温風乾燥では、乾燥に約１５
時間と長時間を要しており、乾燥時間の短縮化が求めら
れている。

【０００４】そこで、遠赤外線を用いて成形体の乾燥を
行い、熱源から成形体への熱エネルギーの供給量を大き
くし、乾燥時間の大幅な短縮化を図る等の方法がとられ
ている。ところが、遠赤外線により乾燥を行った成形体
にあっては、特に肉厚で形状の複雑な成形体において、
焼成時に剥離状の切れがしばしば発生することがある。
また、遠赤外線による乾燥は、温風による乾燥に比べて
コスト高となる欠点もあった。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、乾燥時間の短縮化を図ると共に、成形
体の高品質を確保することができ、しかもコスト上昇を
抑えることができるセラミック製品の成形体の乾燥方法
を提供するにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のセラミック製品
の成形体の乾燥方法は、初期においては温風による乾燥
を行い、成形体の含水量が約８〜１０％となった後に遠
赤外線による乾燥に切換えるようにするところに特徴を
有する。

【０００７】

【作用】セラミック製品の成形体の乾燥にあっては、乾
燥が進行するに従い、恒率期間（与えられた熱エネルギ
ーが全て水分の蒸発に使用される期間）、減率第１段
（成形体温度が表面から上昇して行くが内部では未だ恒
率期間同様の蒸発が行われている期間）、減率第２段
（成形体全体が減率乾燥となる期間）の３つの期間が存
在することが知られている。また、この際、成形体の収
縮は減率第１段終了時において完了する。

【０００８】本発明者等が温風による乾燥において時間
がかかる要因を調べた結果、温風乾燥は対流による熱伝
達であるため、成形体と雰囲気との温度差が大きいとき
には、熱エネルギーの伝達効率が高く効率的な乾燥が行
われるが、減率第２段に入ると、熱エネルギーの伝達効
率が極めて悪くなり、減水率が極端に低下するためであ
ると推定された。

【０００９】一方、遠赤外線による乾燥は、輻射による
加熱であるため、成形体の温度に関係なく常に大きな熱
エネルギーを供給することができる。

【００１０】本発明者等は、上述のような温風乾燥及び
遠赤外線乾燥の特色に着目し、種々の実験，研究を重ね
た結果、恒率期間及び減率第１段においては、温風乾燥
を採用し、減率第２段へ移行されたときに、遠赤外線を
用いた乾燥に切換えるようにすれば、全体として効率的
な乾燥を行うことができることを確認した。そして、さ
らなる実験，研究を重ねた結果、成形体の含水量が約８
〜１０％となったところで、減率第１段から減率第２段
に移行されることを知見し、本発明を完成させたのであ
る。なお、成形体の乾燥過程における含水量は、初期の
成形体が２０重量％程度の水分を含んでいることから、
乾燥過程における成形体の重量を、初期重量と比較する
ことで容易に確認することができる。

【００１１】即ち、成形体の含水量が約８〜１０％とな
るまでの初期において、言換えれば恒率期間及び減率第
１段においては、従来通りの温風による乾燥を行う。

【００１２】そして、成形体の含水量が約８〜１０％と
なった後に、遠赤外線を用いた乾燥に切換えるようにす
れば、成形体に大きな熱エネルギーを供給することがで
きるので、効率的な乾燥を行うことができ、乾燥時間の
短縮化を図ることができる。そして、本法により乾燥し
た成形体は、焼成しても剥離や割れも起こりにくく、成
形体の高品質を確保することができる。さらに、遠赤外
線は、後期の減率第２段のみに使用するだけであるか
ら、全体に遠赤外線を使用した場合に比べ、低コストで
済ませることができる。

【００１３】尚、後期の減率第２段において、遠赤外線
と温風との併用による乾燥を行なえば、高品質の確保は
もちろん、より一層低コストにすることもできる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を、厚肉で複雑形状を有する懸
垂碍子の成形体の乾燥に適用した一実施例について、図
面を参照して説明する。

【００１５】まず、懸垂碍子の成形体１について簡単に
述べる。図２に示すように、懸垂碍子の成形体１は、笠
状の基部１ａの中央部に上方に突出する円筒状の頭部１
ｂを一体に備え、さらに前記基部１ａの下面側に複数の
ひだ部１ｃを備える、いわば厚肉で複雑な形状を有して
構成されている。

【００１６】この成形体１は、所定粒度の原石原料と粘
土原料とを混合，脱水した後、真空土練機で指定径に押
出し、さらにある大きさに切断し、この後プレス成形す
ることにより製造される。また、この成形により、成形
体１の含水量は２０％程度とされている。

【００１７】次に掲げる表１は、本実施例における成形
体１の焼成後の磁器組成を示すものである。ここでは、
ａ，ｂ，ｃの３種類の素地が用いられているが、総合的
には、γ−アルミナが０〜４０％、ムライトが１０〜３
０％、石英が０〜３０％、クリストバライトが０〜４０
％、ガラス相が３０〜７０％の組成とされ、また磁器の
熱膨張率が、０．２〜０．５％（ａｔ６５０℃）の範囲
とされている。

【００１８】

【表１】

【００１９】次に、図２は、上記成形体１を乾燥するた
めの乾燥装置の概略を示すものであり、本実施例におい
ては、トンネル状の乾燥炉２が使用される。即ち、図２
（ｂ）に示すように、断熱材により構成された矩形トン
ネル状の乾燥室３は、左右方向に延びて設けられ、途中
部に設けられた隔壁３ａにより、その内部が入口側（図
で左側）の温風乾燥部４と、出口側（右側）の遠赤外線
乾燥部５とに区画されている。

【００２０】この乾燥炉２には、上記成形体１を乾燥室
３内を搬送するための搬送機構６が設けられている。詳
しく図示はしないが、この搬送機構６は、網状の搬送ベ
ルト７を、乾燥室３を左右に貫通するように入口部と出
口部との間に掛渡し、該搬送ベルト７を矢印Ａ方向に駆
動するように構成されている。この場合、搬送ベルト７
は乾燥室３の床部から浮上がった位置に設けられてい
る。

【００２１】これにて、前記成形体１は、有孔状のセッ
ター８に載置された状態で、前記搬送ベルト７に例えば
３列に載置され、搬送機構６により、乾燥室３内の高さ
方向中間部分を、温風乾燥部４，遠赤外線乾燥部５の順
に所定速度にて送られるようになっている。

【００２２】そして、前記温風乾燥部４の室壁の外部に
は、図示しない温風供給装置及び加湿装置が設けられ、
図２（ａ）に矢印Ｂで示すように、室壁の周囲部から温
風乾燥部４内に温風及び湿気を供給するようになってい
る。このとき、温風乾燥部４には、室内の雰囲気温度及
び雰囲気湿度を検出する図示しない温度検出センサ及び
湿度検出センサが設けられている。これにて、温風乾燥
部４においては、雰囲気温度及び湿度を所定値に保った
状態で、成形体１の温風による乾燥を実行することがで
きるようになっている。

【００２３】一方、前記遠赤外線乾燥部５には、天井部
及び床部に多数個の遠赤外線ヒータ９が設けられてい
る。また、室内の雰囲気温度を検出する図示しない温度
検出センサが設けられている。これにて、遠赤外線乾燥
部５においては、雰囲気温度を所定値に保った状態に
て、成形体１の遠赤外線による乾燥を実行することがで
きるようになっている。

【００２４】さて、本実施例では、上記のように構成さ
れた乾燥炉２を使用して、以下のような乾燥の工程が実
行される。即ち、上述のように成形された成形体１は、
搬送機構６により送られつつ、まず、温風乾燥部４にお
いて温風による乾燥が行われる。このときには、雰囲気
温度及び湿度の制御が行われ、例えば雰囲気温度が７０
℃、雰囲気湿度が７０％、温風の風速は１ｍ／ｓに設定
される。

【００２５】成形体１は、所定の時間（例えば４時間）
をかけて温風乾燥部４を通った後、遠赤外線乾燥部５に
移送される。この遠赤外線乾燥部５において、成形体１
は、遠赤外線ヒータ９からの遠赤外線による乾燥が行わ
れる。この遠赤外線乾燥部５では、雰囲気温度が７０℃
以上に保たれるが、湿度の制御は不要とされている。成
形体１は、遠赤外線乾燥部５を通って含水量が１％以下
となるまで乾燥され、乾燥炉２から排出される。

【００２６】上記工程において、成形体１の移動の速度
は、温風乾燥部４から遠赤外線乾燥部５に移る時期、言
換えれば温風乾燥から遠赤外線乾燥に切換えられる時期
が、成形体１の含水量が約８〜１０％まで減少したとこ
ろに一致するように予め設定されている。これにより、
乾燥工程全体にわたって効率的な乾燥を行うことがで
き、乾燥時間が例えば８時間と短く済んだのである。

【００２７】図１（ａ）は、本発明者等の実験による、
温風乾燥による成形体１（初期含水量１９．４０重量
％）の乾燥時間と含水量と関係を調べた結果を示すもの
である。また、図１（ｂ）は、その結果に基づいて乾燥
時間と乾燥速度との関係をプロットしたものである。図
中、黒丸は雰囲気温度５０℃にて温風乾燥した場合、黒
三角は雰囲気温度６０℃にて温風乾燥した場合、黒四角
は雰囲気温度７０℃にて温風乾燥した場合を夫々示して
いる。

【００２８】ここで、周知のように、セラミック製品の
成形体１の乾燥においては、恒率期間、減率第１段、減
率第２段の３段階の期間が順に存在する。例えば、温風
７０℃で乾燥している図１の曲線Ａについて説明する
と、乾燥時間０〜１Ｈは昇温、１〜２Ｈは恒率期間、２
〜３Ｈは減率第１段、３Ｈ以降が減率第２段で、この減
率第２段移行時の成形体１の水分は、図１（ａ）より
８．５％となる。同様に、曲線Ｂでは９％、曲線Ｃでは
９．５％となった。

【００２９】また、この際、成形体１の収縮は減率第１
段終了時において完了する。図１に示すように、乾燥温
度により減水量が異なって減率第１段から減率第２段に
移行される時期が異なるが、どの温度の場合でも、減率
第１段から減率第２段に移行される時期は、成形体１の
含水量が約８〜１０％の範囲まで減少したところに存在
することが判明した。

【００３０】従って、上記乾燥方法によれば、成形体１
と雰囲気との温度差が大きい恒率期間及び減率第１段に
おいては、温風乾燥により、熱エネルギーの伝達効率が
高く効率的な乾燥が行われる。そして、減率第２段へ移
行された後は、遠赤外線を用いた乾燥に切換えられてい
るので、減率第２段に移行して成形体１の温度が高いも
のとなっていても、温風乾燥に比べて成形体１に大きな
熱エネルギーを供給することができ、やはり効率的な乾
燥が行われるのである。

【００３１】ところで、遠赤外線による乾燥は、輻射に
よる加熱であるため、成形体１に常に大きな熱エネルギ
ーを供給することができ、後に掲示する表２にも示すよ
うに、この遠赤外線による乾燥を初期からずっと使用す
れば、乾燥時間をより短縮化することが可能となるので
ある。

【００３２】ところが、遠赤外線のみで急乾燥した成形
体１を後工程で焼成した場合に表面剥離や切れが発生す
る問題点がある。この傾向は、特に本実施例のように成
形体１が厚肉で複雑形状の場合に顕著となっていた。こ
れに対し、減率第２段のみを遠赤外線で急乾燥した本実
施例の乾燥方法では、後工程で焼成しても剥離，切れは
発生しなかった。

【００３３】次に示す表２は、熱源及び加熱条件を異な
らせて上述の成形体１（初期含水量１９．４０％）を乾
燥させたときの、実験結果を示すものである。ここで、
試験番号１及び２は、従来の温風乾燥であり、試験番号
３及び４は、減率第２段で遠赤外線を用いた本実施例の
乾燥であり、試験番号５，６，７は、遠赤外線による乾
燥である。尚、表中、「＊」印は湿度のコントロールが
不要であることを示している。

【００３４】

【表２】

【００３５】この表２からも明らかなように、乾燥工程
の途中で遠赤外線乾燥に切換えた試験番号３及び４（本
実施例）では、試験番号１，２と比較して成形体１の水
分が１％に達するまでの乾燥時間が大幅に短縮されるこ
とが理解できる。

【００３６】このように本実施例によれば、乾燥工程全
体にわたって効率的な乾燥を行うことができ、従来に比
べて乾燥時間の短縮化を図ることができる。そして、厚
肉で複雑形状を有する成形体１にあっても、焼成時の剥
離や切れも起こりにくく、成形体１の高品質を確保する
ことができる。さらに、遠赤外線は、後期の減率第２段
のみに使用するだけであるから、全体に遠赤外線を使用
した場合に比べ、低コストで済ませることができるもの
である。

【００３７】尚、上記実施例では、トンネル状の乾燥炉
２を使用するようにしたが、単独式の乾燥炉によっても
実施し得ることは勿論である。また、成形体の磁器組成
としても、上記した実施例に限定されるものではなく、
例えば懸垂碍子に限らず種々のセラミック製品に適用で
きる等、本発明は要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更
が可能である。

【００３８】

【発明の効果】以上の説明にて明らかなように、本発明
のセラミック製品の成形体の乾燥方法によれば、初期に
おいては温風による乾燥を行い、成形体の含水量が約８
〜１０％となった後に遠赤外線による乾燥に切換えるよ
うにしたので、乾燥時間の短縮化を図ると共に、成形体
の高品質を確保することができ、しかもコスト上昇を抑
えることができるという優れた実用的効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、乾燥時間と含
水量（ａ）及び乾燥速度（ｂ）との関係を縦に並べて示
す図

【図２】乾燥炉を概略的に示すもので、縦断正面図
（ａ）と縦断側面図（ｂ）とを横に並べて示す図

【符号の説明】

図面中、１は成形体、２は乾燥炉、４は温風乾燥部、５
は遠赤外線乾燥部、９は遠赤外線ヒータを示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック製品の成形体を加熱して乾燥
する方法において、初期においては温風による乾燥を行
い、前記成形体の含水量が約８〜１０％となった後に遠
赤外線による乾燥に切換えるようにすることを特徴とす
るセラミック製品成形体の乾燥方法。