JP2006008427A - マイクロ波焼成炉用発熱体 - Google Patents

Abstract

【課題】 隣接する耐火断熱材の劣化が少なく、繰り返し使用しても良好な発熱機能を維持し、かつ、発熱体と耐火断熱材との境界面付近で発熱体が剥離しないという特性を併せ持つ発熱体と、それを設けた耐火断熱材と、そのための材料を提供する。
【解決手段】 マイクロ波を照射することによって発熱する発熱体が、電融アルミナおよびβ−アルミナを含む。電融アルミナは、平均粒径が１５μｍ以上１００μｍ以下である電融アルミナを含む。発熱体が、ＳｉＯ_２成分を含む無機結合材を含む。発熱体が、さらに補強繊維として無機繊維を含む。無機繊維がアルミナ繊維、ムライト繊維から選ばれる１種類以上である。前述の発熱体を形成する材料として、アルミナ、β−アルミナ、結合材、無機繊維に加えて、水および増粘剤が含まれている。基材の片面に発熱層が設けられており、基材は無機繊維質材料を主成分とし、発熱層が、前述の発熱体よりなる耐火断熱材。
【選択図】 図３

Description

本発明は、マイクロ波を照射することによって発熱する発熱体に関し、例えば、炉内にマイクロ波を照射することによってセラミックス材料を焼成するための発熱体、特に、アルミナ質材料を焼成する場合のように１６００℃以上の高温で焼成するのに適した発熱体に関するものである。

従来、セラミックス材料等の焼成には、電気炉やガス炉などが一般的に使用されている。しかしながら、省エネルギー、環境負荷低減などの観点から、マイクロ波による焼成法が有力な焼成法として注目されるようになってきている。

例えば、特許文献１や特許文献２には、マイクロ波の照射によって被焼成物を自己発熱させて焼成する場合、被焼成物と実質的に等価なマイクロ波吸収特性を有する発熱体（耐火断熱材）で被焼成物を囲むことにより、被焼成物と発熱体（耐火断熱材）との温度差を解消させて、被焼成物の均一な焼成を行うことを可能にしたマイクロ波焼成法が開示されている。

また、特許文献３には、上記技術をさらに発展させて、特に、１６００℃以上の高温で焼成されるアルミナ質材料の焼成に適した発熱体および耐火断熱材が開示されている。
特開２００２-１３０９６０号公報 特開２００３-２４０４５１号公報 特願２００４-０７０４６４号明細書

ファインセラミックス材料の代表的なものとして、アルミナ質セラミックスが挙げられる。このアルミナ質セラミックスは、一般に、１６００℃以上の高温で焼成される。

このようなアルミナ質セラミックス材料を、マイクロ波の照射により自己発熱させて焼成する場合、次のような問題点があった。

アルミナは、低温域において誘電損失が小さいため、マイクロ波を照射しても、それ自身のマイクロ波吸収による発熱が乏しい。したがって、特許文献１や特許文献２に開示される技術を適用して、被焼成物であるアルミナと等価なマイクロ波吸収特性を有する発熱体（例えば、被焼成物と同じアルミナ質の材料）で、被焼成物であるアルミナを囲んでマイクロ波を照射しても、目標とする焼成温度に昇温することは困難である。

また、アルミナは、何らかの外部手段によって、それ自身の温度が１０００℃以上の高温域まで上昇すると、アルミナ自身のマイクロ波吸収（誘電損失）が大きくなる。そして、アルミナは、いったん高温になれば、マイクロ波の吸収による自己発熱が顕著になり、それ以降は自己発熱により昇温して、最終的に焼成温度に達することができる。

したがって、被焼成物であるアルミナ質セラミックス材料を、それと等価なマイクロ波吸収特性を有する発熱体（例えば、被焼成物と同じアルミナ質の材料）で囲む方法でマイクロ波焼成をする場合、まず、被焼成物であるアルミナ質セラミックス材料とそれを囲む発熱体とからなるユニットを、別の加熱手段によって１０００℃以上まで昇温させた後でないと、前記ユニットを、マイクロ波吸収によって自己発熱させることができなかった。

しかしながら、被焼成物であるアルミナ質セラミックス材料とそれを囲む発熱体からなるユニットを、マイクロ波吸収によって自己発熱する温度まで昇温させるために、別の加熱手段を設けることは、焼成炉の設計を複雑にさせるばかりでなく、操炉中の温度制御を煩雑にさせるという欠点をもたらす。

したがって、アルミナのように低温でのマイクロ波吸収が小さい材質であっても、別の加熱手段を設けることなく、焼成温度域において、被焼成物と実質的に等価に発熱する発熱体１種類のみの使用によって、被焼成物であるアルミナ質セラミックス材料を均一に焼成する技術が要求されていた。

別の加熱手段を設けることなく、被焼成物であるアルミナ質セラミックス材料と実質的に等価に発熱する発熱体１種類のみの使用によって、マイクロ波吸収による自己発熱によりアルミナ質材料を焼成するためには、前記発熱体が、マイクロ波照射によって、室温から１０００℃まで自己発熱し、且つ、１０００℃以上では、被焼成物であるアルミナと実質的に等価に発熱する、という２つの特性を併せ持つことが要求されていた。

本願発明者は、検討を重ねた結果、発熱体を骨材および無機結合材より形成し、骨材をアルミナ粒子とし、無機結合材を、Ｎａ_２Ｏ成分を含む無機結合材とすれば、上記２つの特性を併せ持つ発熱体が得られることを見出し、特許文献３の出願を行った。特許文献３に開示される発熱体は、Ｎａ_２Ｏ成分を含む好適な無機結合材として、ケイ酸ソーダを挙げている。この無機結合材中のＮａ_２Ｏ成分の存在が、上記の特性、すなわち、室温から１０００℃までの自己発熱特性を発熱体に発現させている。

しかしながら、ケイ酸ソーダ中のＮａ_２Ｏ成分は、高温に曝されると、１）発熱体と隣接する耐火断熱材と反応し、該耐火断熱材を劣化させることがある、２）繰り返し使用すると、ケイ酸ソーダ中のＮａ_２Ｏが蒸発し、結果として、発熱体の発熱機能が低下する、ことが判明した。さらに、３）発熱体の加熱収縮が、発熱体と一体化されている耐火断熱材の加熱収縮よりも大きいため、繰り返し使用すると、発熱体と耐火断熱材との境界面付近で発熱体が剥離することがあることが判明した。

本発明の目的は、上記の特性に加え、隣接する耐火断熱材の劣化が少なく、繰り返し使用しても良好な発熱機能を維持し、かつ、発熱体と耐火断熱材との境界面付近で発熱体が剥離しないという特性を併せ持つ発熱体を提供することである。

本願発明者は上記の問題点に鑑み検討を行った結果、まず、室温から１０００℃までの自己発熱特性を発熱体に発現させるためには、Ｎａ_２Ｏ成分は不可欠であるとの結論に達した。そして、発熱体のＮａ_２Ｏ成分を、β−アルミナとして含有させれば、隣接する耐火断熱材と発熱体が反応せず、かつ、高温で繰り返し使用しても、発熱体の良好な発熱機能を維持することが可能となることを見出した。さらに、多くの種類が存在するアルミナのうち、特に、電融アルミナを、発熱体を構成する主成分とすれば、発熱体と耐火断熱材との境界面付近での発熱体の剥離を解消することができることを見出した。本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。

本発明の解決手段を例示すると、次のとおりである。

（１） マイクロ波を照射することによって発熱する発熱体であって、該発熱体は、電融アルミナおよびβ−アルミナを含むことを特徴とする発熱体。

（２） 前記電融アルミナは、平均粒径が１５μｍ以上１００μｍ以下である電融アルミナを含むことを特徴とする前述の発熱体。

（３） 発熱体が、ＳｉＯ_２成分を含む無機結合材を含むことを特徴とする前述の発熱体。

（４） 発熱体が、さらに補強繊維として無機繊維を含むことを特徴とする前述の発熱体。

（５） 無機繊維がアルミナ繊維、ムライト繊維から選ばれる１種類以上であることを特徴とする前述の発熱体。

（６） 前述の発熱体を形成する材料として、アルミナ、β−アルミナ、結合材、無機繊維に加えて、水および増粘剤が含まれていることを特徴とするコート材。

（７） マイクロ波焼成炉用耐火断熱材であって、基材の片面に発熱層が設けられており、基材は無機繊維質材料を主成分とし、発熱層が、前述の発熱体よりなることを特徴とする耐火断熱材。

（８） マイクロ波焼成炉用耐火断熱材であって、基材の片面に発熱層が設けられており、基材は無機繊維質材料を主成分とし、発熱層が、前述のコート材よりなることを特徴とする耐火断熱材。

（９） 前記無機繊維質材料が、無機繊維質ブランケットまたは無機繊維質ブロックを含んでなることを特徴とする前述の耐火断熱材。

本発明によれば、低温におけるマイクロ波吸収が小さく、自己発熱によって焼成することが困難な材質の被焼成物であっても、別の加熱手段を設けることなく、１種類の発熱体のみで、被焼成物を均一に焼成することが可能となる。

したがって、マイクロ波焼成炉の構成が複雑にならず、また、操炉中の温度制御も容易に行うことができる。

さらに、発熱体中のＮａ_２Ｏ成分による耐火断熱材の劣化がなく、また、高温で繰り返し使用しても、発熱体の良好な発熱機能を維持することが可能となり、さらに、発熱体と耐火断熱材との境界付近での剥離が解消されるため、炉の耐久性を大幅に向上させることができる。

本発明の発熱体は、電融アルミナおよびβ−アルミナを含んでなる。本発明の発熱体では、被焼成物と同じ材質であるアルミナと、β−アルミナを含んでなり、重要な点は、アルミナとして、数多くの種類の中から、特に電融アルミナが選ばれていることであり、また、発熱体のＮａ_２Ｏ成分が、β−アルミナとして含有されていることである。

発熱体が、高温において被焼成物であるアルミナと等価に発熱する必要があることを考えると、発熱体は、被焼成物と同じ材質であるアルミナの粒子を含んでなることが好ましい。しかしながら、発熱体の加熱収縮が、発熱体と一体化されている耐火断熱材の加熱収縮よりも大きいため、繰り返し使用すると、発熱体と耐火断熱材との境界面付近で発熱体が剥離することがあることを究明した。この問題点に鑑み鋭意検討を重ねた結果、上記の剥離は、使用するアルミナの種類に大きく依存することが判明した。そして、アルミナ粒子は、その製造方法によって、焼成アルミナ、電融アルミナ等数多<の種類が存在するが、特に、電融アルミナを選ぶことが好適であることを見出した。発熱体を構成するアルミナ粒子として、電融アルミナを用いると、発熱体の加熱収縮を抑制することが可能となり、繰り返し使用によって生じることがある発熱体と耐火断熱材との境界付近での剥離を解消することができる。

使用するアルミナ粒子には、平均粒径（ＪＩＳ Ｒ １６９２（１９９７）「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定法」により測定した平均粒径。以下、同じ。）が、１５〜１００μｍの範囲の電融アルミナを含ませることが、より好適である。

発熱体を構成する電融アルミナの平均粒径が１５μｍ以上であると、マイクロ波吸収による発熱体の発熱機能を、より安定に保つことができる。

また、発熱体を構成する電融アルミナの平均粒径が１００μｍ以下であれば、後述するように、発熱体をコート材として形成したときに、そのコート材の塗布性・作業性をより良好に保つことができる。

前述のように、発熱体は、アルミナ粒子を含んでなる。アルミナは、１０００℃以上の高温になると、誘電損失が急激に増大して（マイクロ波吸収が大きくなり）自己発熱をするようになる。しかしながら、これよりも低温においては、アルミナ自身のマイクロ波吸収が小さいため、アルミナ自身の自己発熱によって温度を上昇させることは困難である。

したがって、１０００℃以下の低温域では、発熱体を構成するアルミナ粒子は自己発熱によって発熱しないので、発熱体を構成するアルミナのマイクロ波吸収が小さい低温域でも、発熱体を自己発熱により発熱させる必要がある。そこで、本願発明者は、先に、発熱体を構成するアルミナ粒子同士を結合する無機結合材を、ケイ酸ソーダとすれば、得られる発熱体が、アルミナが自己発熱しない前記の低温域においても、マイクロ波吸収によって優れた自己発熱特性を発現することを見出した（特許文献３）。

しかしながら、無機結合材としてケイ酸ソーダを含む発熱体を、高温で繰り返し使用し続けると、高温において、ケイ酸ソーダ中のＮａ_２Ｏ成分により発熱体と隣接する耐火断熱材と反応し、該耐火断熱材を劣化させることがあることを究明した。また、高温で繰り返し使用すると、Ｎａ_２Ｏ成分が蒸発し、結果として、発熱体の発熱機能が低下することがあることを究明した。

このような問題点に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、低温域での自己発熱特性に、Ｎａ_２Ｏ成分は不可欠であるが、発熱体のＮａ_２Ｏ成分をβ−アルミナとして含有させれば、Ｎａ_２Ｏ成分と耐火断熱材との反応による耐火断熱材の劣化を解消することができることを究明した。さらに、発熱体のＮａ_２Ｏ成分をβ−アルミナとして添加すると、発熱体を高温で繰り返し使用しても、発熱体は安定した発熱機能を発現することを見出したのである。

β−アルミナとは、広義には、一般式Ｒ_２Ｏ・１１Ａｌ_２Ｏ_３（Ｒはアルカリ金属）で表され、狭義には、アルカリ金属ＲがＮａであるナトリウム−β−アルミナのことを指す。理想化学組成はＮａ_２Ｏ・１１Ａｌ_２Ｏ_３であるが、一般にＮａ_２Ｏを過剰に含んでいる。さらに、化学組成がＮａ_２Ｏ・７Ａｌ_２Ｏ_３で表されるβ’−アルミナ、化学組成がＮａ_２Ｏ・５〜６Ａｌ_２Ｏ_３で表されるβ”−アルミナなどが存在することが知られている。

本明細書中では、β−アルミナの他に、上記のβ’−アルミナやβ”−アルミナをも含めて、一括して「β−アルミナ」と表現する。

本発明では、理想化学組成からずれたβ−アルミナはもちろん、β’−アルミナやβ”−アルミナをも含めて使用することが可能であり、本発明でいうβ−アルミナは狭義のβ−アルミナに限定されない。

β−アルミナは、二次元すなわち層状の伝導パスをもつイオン導電体であり、その結晶構造は、Ｎａ^＋イオンが存在する面とスピネル型構造に類似した構造の酸素層から成り立つ層状構造である。Ｎａ^＋イオンは、この層に沿って容易に移動することができるため、非常に高いＮａ^＋イオン導電性を示す。電気伝導に寄与するイオンを持った物質は、誘電損による発熱とは別に伝導電流による電力損失によっても発熱する。このような理由から、１０００℃以下の低温域において、わずかなＮａ_２Ｏ含有量で発熱体に優れた発熱機能を発現させるためには、β−アルミナは有効であると考えることができる。

使用するβ−アルミナ粒子の平均粒径（ＪＩＳ Ｒ １６９２（１９９７）「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定法」により測定した平均粒径。以下、同じ。）は、１〜１００μｍの範囲であることが、より好適である。β−アルミナの平均粒径が上記の範囲内であると、後述するように、発熱体を不定形のコート材として形成したとき、そのコート材の塗布性・作業性をより良好に保つことができる。

本発明の発熱体の密度は、好ましくは１０００〜１５００ｋｇ／ｍ^３である。

さらに、発熱体に、ＳｉＯ_２成分よりなる無機結合材を添加することが好適である。無機結合材の添加により、発熱体の強度が増大する。さらに、高温において、無機結合材のＳｉＯ_２成分と電融アルミナの一部が反応して、少量のムライトが生成するが、このムライトの生成は、体積膨張を伴う反応であるため、結果として、発熱体の加熱収縮が相殺される。したがって、加熱収縮による発熱体と耐火断熱材との境界付近の剥離をより効果的に解消することができる。ただし、必要以上にムライトが生成してしまうと、高温での発熱体の発熱機能を低下させることがある。

さらに、本発明の発熱体に、補強材として無機繊維を含ませると、得られる発熱体の耐熱衝撃性が向上して、より好ましい。補強材の役割を果たす無機繊維としては、アルミナシリカ繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維が好ましい。アルミナの焼成温度は１６００℃以上と非常に高温であるため、この中でも、より高温での耐熱性に優れたアルミナ繊維、ムライト繊維をより好ましく使用することができる。

本発明の発熱体は、スラリーまたはセメント状の、不定形のコート材によって形成することがより好適である。コート材によって発熱体を形成する場合、電融アルミナ、β−アルミナ、必要に応じて無機結合材、無機繊維の他に、増粘剤および水を適宜使用することができる。

また、無機繊維質材料を基材とし、その基材の片面に前記発熱体を設けた構造は、マイクロ波焼成炉用耐火断熱材として好適である。

前記発熱体が設けられる基材は、マイクロ波の透過が可能であり、且つ、優れた断熱性を有している材料が好適である。マイクロ波が基材に吸収されて、基材によるマイクロ波の消費が大きくなってしまうと、結果として、被焼成物の焼成に必要なエネルギー量が増大してしまう。また、放射冷却による発熱体の温度降下を抑制するために、基材は高い断熱性を有することが好ましい。特に、アルミナの焼成温度は１６００℃以上と高温であり、発熱した発熱体の放射冷却をより低く抑えるためには、基材の断熱性は重要である。さらに、マイクロ波焼成では、高速昇温および高速冷却が行われるために、基材は、耐熱衝撃性に優れていることが好ましい。

このような特性を満たす基材としては、例えば、アルミナ繊維、ムライト繊維、アルミナシリ力繊維を主成分としたセラミックファイバー質のブランケット、ブロック、ボード等の無機繊維質材料を挙げることができる。セラミックファイバー質の耐火断熱材は、マイクロ波の透過が可能であるとともに、優れた断熱性、耐熱性に加え、優れた耐熱衝撃性を有しており、好ましく使用することができる。特に、前記のブランケットおよびブロックは、弾力性に優れているため、発熱体が結合・接着される部分には、より好ましく使用することができる。発熱体が結合・接着される部分に弾力性に優れる前記ブランケット、ブロックを使用すれば、発熱体の加熱収縮を前記ブランケット、ブロックで緩和することができるため、繰り返し使用による発熱体と耐火断熱材との境界付近の剥離を解消するのに、より効果的である。

本発明に係る耐火断熱材の実施態様の模式図を図１〜図３に示す。

図１は、発熱体（コート材）１をセラミックファイバー質ボード２に結合（塗布）して得られる耐火断熱材を示す。

図２は、発熱体（コート材）１をセラミックファイバー質ブランケット３に結合（塗布）して得られる耐火断熱材を示す。なお、図２は、セラミックファイバー質ブランケット３がセラミックファイバー質ボード２に結合されている例を示している。

図３は、発熱体（コート材）１をセラミックファイバー質ブロック４に結合（塗布）して得られる耐火断熱材を示す。なお、図３は、ブロック４がボード２に結合されている例を示している。

次に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

表１に示す配合組成に基づき、原料を所定量配合し、これをミキサーにて撹絆・混練して発熱体を形成するための不定形コート材を得た。

なお、表１に示す粉体の平均粒径は、ＪＩＳ Ｒ １６９２（１９９７）「ファインセラミックス原料のレーザ回折・散乱法による粒子径分布測定法」によって測定した。配合量は、重量部で示してある。

表１に示す配合組成によって得られる発熱体を用いて、マイクロ波焼成炉において、アルミナ質磁器を焼成する実験を行った。

図３に示すように、セラミックファイバ質ボード２（サンゴバン・ティーエム製ＦＭＸ−１７ＲＢ、厚さ２５ｍｍ）の片面に複数のセラミックファイバー質ブロック４（サンゴバン・ティーエム製１６Ｄブロック、厚さ２５ｍｍ）を結合させ、そのセラミックファイバ質ボード２上のブロック４の面に、前記の配合にて作製したコート材１を２ｍｍの厚さで塗布した（図３の模式図に示される態様である）。その後、それを１００℃で３時間乾燥させ、１０００℃で１時間仮焼して、本発明の発熱体を設けた耐火断熱材Ａを得た。

また、図１に示すように、前記の配合にて作製したコート材１を、セラミックファイバ質ボード２（サンゴバン・ティーエム製ＦＭＸ−１７ＲＢ、厚さ２５ｍｍ）の片面に、２ｍｍの厚さで塗布した（図１の模式図に示される態様である）。その後、それを１００℃で３時間乾燥させ、１０００℃で１時間仮焼して、本発明の発熱体を設けた耐火断熱材Ｂを得た。

次に、この耐火断熱材Ａ、Ｂを用いて、発熱体を設けた面を内側にして、２００×２００×２００ｍｍの炉内空間を作成した。このとき、上記の耐火断熱材Ａを炉内天井部および側壁に、上記の耐火断熱材Ｂを炉内底面部に設置した。作製した炉内閉空間をさらに断熱するために、その外側に、肉厚２５ｍｍｍのセラミックファイバ質ボード２（サンゴバン・ティーエム製ＦＭＸ−１６ＣＶおよび１４Ｒ）の層を配置して断熱層を設けた。

次に、被焼成物として、１００×５０×３５ｍｍの寸法を有する、アルミナ粉体に力ルボキシメチルセルロースおよび水を適量加えて成形したアルミナ質成形品の素地を用意した。このアルミナ質成形品の素地２個を、前述の閉空間内において、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射し、炉内温度を放射温度計により測定した。

表１において、４種類の電融アルミナ１〜４と、２種類の焼成アルミナ１〜２と、１種類のβ−アルミナを使用した。

実施例１は、電融アルミナ粉体２（平均粒径１５μｍ）８０重量部、電融アルミナ３（平均粒径７μｍ）１０重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）１０重量部、ムライト繊維９重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例２は、電融アルミナ粉体２（平均粒径１５μｍ）６０重量部、電融アルミナ３（平均粒径７μｍ）３０重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）１０重量部、ムライト繊維９重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例３は、電融アルミナ粉体１（平均粒径６７μｍ）８５重量部、電融アルミナ４（平均粒径２μｍ）５重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）１０重量部、ムライト繊維９重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例４は、電融アルミナ粉体１（平均粒径６７μｍ）８０重量部、電融アルミナ４（平均粒径２μｍ）１０重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）１０重量部、ムライト繊維９重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例５は、電融アルミナ粉体１（平均粒径６７μｍ）７０重量部、電融アルミナ４（平均粒径２μｍ）２０重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）１０重量部、ムライト繊維９重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例６は、電融アルミナ粉体２（平均粒径１５μｍ）８０重量部、電融アルミナ３（平均粒径７μｍ）１０重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）１０重量部、ムライト繊維９重量部、シリカゾル（固形分４０重量％）５重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例７は、電融アルミナ粉体２（平均粒径１５μｍ）８０重量部、電融アルミナ３（平均粒径７μｍ）１０重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）１０重量部、ムライト繊維９重量部、シリカゾル（固形分４０重量％）１２重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例８は、電融アルミナ粉体２（平均粒径１５μｍ）８０重量部、電融アルミナ３（平均粒径７μｍ）１０重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）１０重量部、ムライト繊維９重量部、シリカゾル（固形分４０重量％）２５重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例９は、電融アルミナ粉体２（平均粒径１５μｍ）８５重量部、電融アルミナ３（平均粒径７μｍ）１５重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）５重量部、ムライト繊維９重量部、シリカゾル（固形分４０重量％）２５重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例１０は、電融アルミナ粉体２（平均粒径１５μｍ）８５重量部、電融アルミナ３（平均粒径７μｍ）１５重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）５重量部、ムライト繊維９重量部、シリカゾル（固形分４０重量％）３７重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例１１は、電融アルミナ粉体２（平均粒径１５μｍ）８５重量部、電融アルミナ３（平均粒径７μｍ）１５重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）５重量部、ムライト繊維９重量部、シリカゾル（固形分４０重量％）５０重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

実施例１〜１１のうちの代表的な例として、特に、実施例１０の発熱体の発熱特性を図４に示す。炉内温度を１６００℃まで昇温するのに要する時間は、第１回目の昇温では１４０分であり、第２回目以降の昇温では、第１回目の昇温よりもわずかに多くの時間を要するものの、昇温時間は１８０±２０分の範囲にあり、発熱特性が安定することを見出すことができる。他の実施例も同様であった。

なお、図４の炉内の昇温カーブにおいて、８００℃付近で段差のような形状を呈する部分が見られるが、これは、マイクロ波焼成炉の炉内温度を測定するときに使用する放射温度計が低温用から高温用に切り替わるために生じるものであり、操炉には何ら問題は生じない。

また、実施例１〜１１では、すべて、炉内を繰り返し１６００℃まで昇温させても、発熱体と耐火断熱材の境界付近での剥離が生じなかった。さらに、発熱体と耐火断熱材とが反応して、耐火断熱材が劣化することもなかった。

比較例１は、焼成アルミナ粉体１（平均粒径５μｍ）１００重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）５重量部、ムライト繊維９重量部、シリカゾル（固形分４０重量％）５０重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

比較例２は、焼成アルミナ粉体２（平均粒径１３μｍ）１００重量部、β−アルミナ（平均粒径１５μｍ）５重量部、ムライト繊維９重量部、シリカゾル（固形分４０重量％）５０重量部で構成したコート材より作製した発熱体である。

比較例１および２の発熱体では、発熱特性は実施例１〜１１と同様に良好であった。しかしながら、炉内を繰り返し昇温させると、特に、炉内天井部において、発熱体と耐火断熱材の境界付近での剥離が顕著となり、耐久性に劣っていた。

発熱体（コート材）をセラミックファイバー質ボードに結合（塗布）して得られる耐火断熱材の端面を示す。 発熱体（コート材）をセラミックファイバー質ブランケットに結合（塗布）して得られる耐火断熱材の端面を示す。 発熱体（コート材）をセラミックファイバー質ブロックに結合（塗布）して得られる耐火断熱材の端面を示す。 本発明の実施例１０に係る、放射温度計を用いて測定された炉内の昇温特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 発熱体（コート材）
２ セラミックファイバー質ボード
３ セラミックファイバー質ブランケット
４ セラミックファイバー質ブロック

Claims (9)

1. マイクロ波を照射することによって発熱する発熱体であって、該発熱体は、電融アルミナおよびβ−アルミナを含むことを特徴とする発熱体。
2. 前記電融アルミナは、平均粒径が１５μｍ以上１００μｍ以下である電融アルミナを含むことを特徴とする請求項１に記載の発熱体。
3. 発熱体が、ＳｉＯ_２成分を含む無機結合材を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の発熱体。
4. 発熱体が、さらに補強繊維として無機繊維を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の発熱体。
5. 無機繊維がアルミナ繊維、ムライト繊維から選ばれる１種類以上であることを特徴とする請求項４に記載の発熱体。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発熱体を形成する材料として、アルミナ、β−アルミナ、結合材、無機繊維に加えて、水および増粘剤が含まれていることを特徴とするコート材。
7. マイクロ波焼成炉用耐火断熱材であって、基材の片面に発熱層が設けられており、基材は無機繊維質材料を主成分とし、発熱層が、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の発熱体よりなることを特徴とする耐火断熱材。
8. マイクロ波焼成炉用耐火断熱材であって、基材の片面に発熱層が設けられており、基材は無機繊維質材料を主成分とし、発熱層が、請求項６に記載のコート材よりなることを特徴とする耐火断熱材。
9. 前記無機繊維質材料が、無機繊維質ブランケットまたは無機繊維質ブロックを含んでなることを特徴とする請求項７または８に記載の耐火断熱材。
   
   

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