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セラミック加工

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高温での特性安定化とは?課題と対策・製品を解説

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焼成技術における高温での特性安定化とは?

セラミック材料を製造する過程で、高温下での焼成は材料の結晶構造形成や緻密化に不可欠です。この「焼成技術の高温での特性安定化」とは、材料が本来持つべき機械的強度、電気的特性、熱的特性などの性能を、高温での焼成プロセスを経ても損なうことなく、一定の品質で安定して発現させる技術全般を指します。これにより、高性能セラミックス製品の信頼性と均一性を確保することが目的です。

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熱に強いガラスや、熱湯を注いでも割れにくいガラスといえば、一般的に
“耐熱ガラス”が思い浮かびます。

では“なぜ熱湯を入れても割れにくいのか?そもそもなぜ熱が加わると
割れてしまうのか”、と不思議に思われる方も多いと思います。

当記事では、そのような疑問点を分かりやすく解説。

代表的な耐熱ガラスについても複数ご紹介しております。

【掲載内容】
■耐熱ガラスの耐熱温度は?
■ガラスが割れてしまう理由
■耐熱ガラスが熱に強い理由
■代表的な耐熱ガラス
■まとめ

※記事の詳細内容は、関連リンクより閲覧いただけます。
 詳しくは、お気軽にお問い合わせ下さい。

耐熱ガラスの耐熱温度は?なぜ熱に強いのか徹底解説

『SYシリーズ』は、アルミナ製のパイプにヒーターを封入する事によって
炭素付着を防ぎ、ヒーターの断線を心配する事なく還元がかけられる
強還元電気炉です。

アルミナパイプは絶縁性も高い為、万が一の感電も防げます。

また、ヒーターに有害となる燃焼ガスにも有効ですので
加熱炉としてもお使い頂けます。

【特長】
■コイルヒーターをアルミナパイプに封入
■炭素、釉薬、アルカリ類からヒーターを守る
■アルミナパイプは絶縁性も高く感電も防止できる
■内側のセラミックボードが熱効率を高める
■バーナー口を正面にもできる

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせください。

強還元電気炉『SYシリーズ』

高温、高ワット密度が必要な、成形機などで使用されています。
王子商会が、長年にわたって蓄積してきた電熱線加工技術とその加工後特殊処理によって製作しています。
一味違ったセラミックバンドヒーターの安定感をお試しください。
サイズ
 内径:φ30以上なら製作可能
 幅:7.5の倍数+2mm と 7.5の倍数+5.5mmが可能

セラミックバンドヒーター

【概要】
スーパーエアヒーターSAHは、電圧とエアー量の調整によって安定的な温度が得られます。

【特長】
●金属ケースは組立式ですからヒーターが簡単に交換できます。
●石英管の組替が可能です。

★詳細は、資料請求もしくはカタログダウンロード下さい★

スーパーエアヒーター SAH

『短波長赤外線ヒーター』は、素早いON/OFFスピードと高出力が特長の
赤外線ヒーターです。

ハロゲンヒーターと出力波長範囲が似ていますが、
寿命、エネルギー強度、耐性などの点が異なり、
非常に優れた性能を発揮します。

高温加熱、PET延伸、CFRPのプリプレグ成形などに用いられています。

【特長】
■素早いON/OFFスピード
■高出力
■寿命、エネルギー強度、耐性に優れる

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

近赤外線ヒーター(短波長赤外線ヒーター)

Futaba のアニール炉は、高分子材料加熱で多くの実績を持つ弊社独自の遠赤外線ヒーターと、永年の研究開発から生まれた独自の照射機構によって最も効率の良いアニール処理ができます。
高速度、高信頼性の"Futabaのアニール炉"は、数多くのユーザー各社にご好評を頂いております。

遠赤外線加熱装置

■概要
ハロゲンラインヒーターNILは、ハロゲンランプをライン状に配していることにより長物のロール(樹脂)などを溶断する為の加熱、予熱や工場でのラインで一定時間、一定温度加熱する用途に適しています。

■特長
・ライン状に集光させ1200℃の高温を得るヒーターユニットNIL。
・長方形の高効率ミラーにハロゲンランプを組み合わせたものです。
・容易な温度コントロール、ガラス越しの加熱が可能等、ハロゲンランプの特徴を最大限活かしています。
・取扱いは簡単であらゆる目的にあわせた多用途にご使用できます。またコンパクト設計で取り付けスペースも小さくてすみます。

★詳細は、資料請求もしくはカタログをダウンロード下さい。★

ハロゲンラインヒーター NIL

赤外線(遠赤外線)とは可視光線の赤色より波長の長い光で人間の目には見えません。
赤外線コタツは赤色をしている為、赤外線は赤だと勘違いをし易い。
これは赤色を付けていないと点灯しているかどうか判らないためと赤色が店頭や室内で温かさを感じるためです。

【特徴】
○加熱方式に関わらず殆どが表面からの加熱となる
○遠赤外の内部への浸透はミクロン単位でしかない
○遠赤加熱も物体の表面を加熱し内部へは熱伝導で熱移動する
○他の加熱方式と比較して表面での熱の授受が大きく違うため、
 内部への熱流が大きく表面と内部への温度差がほとんどなく加熱させる
○塗料の乾燥では表面と内部の溶剤が同時に抜けていくので
 強熱しても発泡やクラックは起きにくい

詳しくはお問い合わせ、またはカタログをダウンロードしてください。

技術資料 遠赤外線(赤外線)への誤解について

『NNH バンドヒーター』は、薄型円筒型、または角型のヒーターです。

発熱体であるニクロム線を耐熱マイカ板で絶縁。ステンレス、ボンデ鋼板などの
金属でまわりを覆うことで強固にし、堅牢性を高めています。

また、ヒーターとバンドが一体化されているので、シリンダーへの装着が
とても簡単。密着して被加熱物に熱を加え、主にプラスチック成型機や押出機、
パイプラインの加熱に使用されています。

【特長】
■円筒状または角型の自在な形
■ヒーター表面最高使用温度350℃
■穴加工や切り欠きも可能
■ヒーターとバンドが一体化
■シリンダーへの装着が簡単

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

NNH バンドヒーター

塗料やプラスチック被加熱物(金属以外)の吸収波長は3μ以上である。
遠赤外ヒーターの放射波長は3μ以上である。
従って3μ以上の吸収体と放射体であるので加熱するには非常に効率的である。
すなわち物体表面でほとんどのエネルギーが吸収される。

【特徴】
○ヒーター温度を自由に変えることができる
○昇温ゾーン、キープゾーンが容易に設定できるため、連続搬送加熱ができる
○被加熱物の温度分布の均一化ができるため品質の向上になる
○効率が良いので省スペース(小型化)装置となる

詳しくはお問い合わせ、またはカタログをダウンロードしてください。

技術資料 遠赤外加熱の特徴

「単孔GAOバーナ」は、GAタイプより高温の火炎が必要な場合に使用
する製品です。

空気に酸素を混合することによって燃焼温度が上昇し、硬質ガラスや
石英ガラスの加工に使用可能。

酸素を混合することによって火炎速度が速くなるので内炎長も短くなる
ため、主に封止機やブラウン管製造等の局部加熱用に適しています。

【特長】
■硬質ガラスや石英ガラスの加工に使用可能。
■主に封止機やブラウン管製造等の局部加熱用に好適

※詳しくはPDFをダウンロードしていただくか、お気軽にお問い合わせください。

単孔GAOバーナ

『バッチ式オーブン』は、高分子化学工業用機械の製造販売を行う、株式会社市金工業社の製品です。

当製品は、優れた温度精度と500℃までの高温対応により各種の乾燥・焼成が行えます。

炭素繊維用耐炎化炉、樹脂成形焼成炉、ガラス基盤熱処理炉などの用途に最適です。

【ラミネート装置・その他装置ラインアップ】
■ラミネート装置
■マイクロ波熱処理装置
■コード処理設備
■バッチ式オーブン

※詳しくはカタログをご覧頂くか、お気軽にお問い合わせ下さい。

『バッチ式オーブン』

ガラス材加熱方法見直し試験の事例についてご紹介します。

現在使用しているバーナーで加熱すると、水分とCO2による揮発が発生するため
品質を安定させたいという課題がありました。

ガス加熱から電気加熱への置き換えを行う事で、初期的な問題は殆どクリア。
今後、バーナー加熱以上の条件出しを目指し、さらに抱えている課題を
一つずつクリアしていきます。

【事例】
■課題:現在使用しているバーナーで加熱すると、水分とCO2による揮発が
    発生するため品質を安定させたい
■提案:ガス加熱から電気加熱への置き換え
■結果
・初期的な問題は殆どクリア
・今後、バーナー加熱以上の条件出しを目指し、さらに抱えている課題を
 一つずつクリアしていく

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

熱処理の技術試験事例集【ガラス材加熱方法見直し試験】

当社が取り扱う『スプリットバンドヒーター』をご紹介します。

一般的なノズルバンドヒーターより高出力であり、
加熱対象物を短時間で昇温が可能。

製品サイズは従来品と同等クラスで有る為、省スペースでの
設置ができます。

【製作ラインアップ】
■SPBH φ40×30 220V 340W(抵抗値:142Ω)
■SPBH φ40×40 220V 450W(抵抗値:107Ω)
■SPBH φ40×50 220V 560W(抵抗値:86Ω)

※詳しくはPDF資料をご覧いただくか、お気軽にお問い合わせ下さい。

スプリットバンドヒーター

1. NHW(ステンレス製絶縁被覆リード線タイプ)及びNHL(ファイバーグラス絶縁被覆リード線タイプ)のハイワット密度のバンドヒータです。MAX温度:450℃、推奨ワット密度:8.5W/cm2以下 2. 最小内径22mm~最大内径70mmまでの豊富な規格品をメーカ標準在庫品として保持しています。 3. 締め付けバンドネジ部がコンパクトな設計となっている為、金型掘り込みサイズも小さくすみます。 4. 特注サイズも製作可能ですので、お問い合わせください

マイカノズルバンドヒーター TEMPCO

特長 シンプルでコンパクト、かつ樹脂かぶりに強い。 大きなワット数が得られる。 熱むらが少ない。 耐蝕性に優れ、被加熱物へのくいつきが少ない。 輸出用(定格240V)にも対応出来ます。 種類 FS型とFL型が御座います。下記参照下さい。 ・完全筒型熱電対付き。 ・完全筒型熱電対無し。

リングヒータ

熱の伝達方式の一つ放射伝熱(遠赤外線加熱)は、熱源である遠赤外線ヒーターと物体は接触しないので、物体の設定温度よりかなり高い温度にしても物体の表面温度は急上昇しません。
3μ以上に吸収体がある有機物や高分子物・セラミック等は3μ以上の波長を放射する遠赤外加熱により表面での熱吸収が非常に効率よく行われ、物体内部への熱流が昇温時間中ほぼ一定で供給できます。
つまり物体全体が温度上昇することになります。
表面で受けた熱エネルギーがほとんど内部へ流れるので表面温度だけが上昇することなく目標温度までほぼ直線的に昇温します。

【豆知識:熱の伝達方式と遠赤外線加熱】
○伝導伝熱
→直接被加熱物を熱源と接触させて伝熱する方法
○対流伝熱
→強制的に熱源に接触し昇温した空気やガスを炉内に送り込み、
 内部に置いた被加熱物を加熱する方式
○放射伝熱(遠赤外線加熱)

詳しくはお問い合わせ、またはカタログをダウンロードしてください。

【○熱の伝達方式と遠赤外線加熱○~豆知識NO.4】

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焼成技術における高温での特性安定化

焼成技術における高温での特性安定化とは?

セラミック材料を製造する過程で、高温下での焼成は材料の結晶構造形成や緻密化に不可欠です。この「焼成技術の高温での特性安定化」とは、材料が本来持つべき機械的強度、電気的特性、熱的特性などの性能を、高温での焼成プロセスを経ても損なうことなく、一定の品質で安定して発現させる技術全般を指します。これにより、高性能セラミックス製品の信頼性と均一性を確保することが目的です。

課題

高温下での相変態制御の困難さ

焼成温度の上昇に伴い、セラミック材料内部で意図しない相変態が発生し、特性がばらつくことがあります。これを精密に制御することが難しいです。

熱応力による微細亀裂の発生

急激な温度変化や不均一な加熱により、材料内部に熱応力が発生し、微細な亀裂が生じることで強度低下を招きます。

粒成長の過度な進行

高温での長時間焼成は、セラミック粒子の過度な成長を引き起こし、緻密性や表面平滑性を損なう可能性があります。

不純物の拡散と偏析

高温環境下では、原料や雰囲気中の不純物が拡散・偏析しやすく、これが材料の電気的・光学的特性に悪影響を与えることがあります。

​対策

精密温度制御プロファイルの最適化

昇温・保持・冷却の各段階における温度変化率や保持時間を細かく調整し、材料の特性変化を最小限に抑えます。

添加剤による粒成長抑制

焼結助剤や粒成長抑制剤を適切に添加することで、高温下でも均一な粒子径を維持し、緻密化を促進します。

雰囲気制御による化学反応抑制

不活性ガスや還元雰囲気などを利用し、高温下での酸化や不純物との不要な化学反応を抑制します。

熱応力緩和構造の導入

焼成炉の設計や治具の工夫により、加熱・冷却時の温度勾配を低減し、熱応力によるダメージを防ぎます。

​対策に役立つ製品例

高精度温度管理システム

複雑な温度プロファイルを忠実に再現し、焼成プロセス全体の温度均一性と再現性を高めることで、特性の安定化に貢献します。

機能性添加剤

特定のセラミック材料の焼結挙動や結晶成長を制御する目的で開発された添加剤で、高温での特性発現を助けます。

特殊雰囲気制御装置

高純度ガス供給や精密な流量制御により、焼成雰囲気の組成を厳密に管理し、材料の化学的安定性を向上させます。

耐熱性・低熱膨張性治具

焼成時に材料を保持する治具で、材料との熱膨張率の差を小さくし、熱応力による変形や亀裂を防ぎます。

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