JP2644841B2 - 板状無機物質焼結体及びその製法 - Google Patents
板状無機物質焼結体及びその製法Info
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- JP2644841B2 JP2644841B2 JP63227494A JP22749488A JP2644841B2 JP 2644841 B2 JP2644841 B2 JP 2644841B2 JP 63227494 A JP63227494 A JP 63227494A JP 22749488 A JP22749488 A JP 22749488A JP 2644841 B2 JP2644841 B2 JP 2644841B2
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- inorganic
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、板状無機物質焼結体及びその製法に関す
る。
る。
［従来の技術］ 板状のセラミックスは窯道具として陶磁器の素焼きや
絵付けの棚板としてあるいはトンネルキルンの耐火材料
として広く用いられている。これらと材料に共通して求
められる主な特性は耐熱性が高いこと、強度が大きいこ
と、熱衝撃に強いことである。これらの特性を満すた
め、材質としては炭化ケイ素、アルミナ、さらに熱膨脹
率の小さいコージェライトなどが用いられ、さらに、セ
ラミックスの組織を改善するために粗粒配合や球形粒子
を利用した最密充填配合などの方法がとられている。
絵付けの棚板としてあるいはトンネルキルンの耐火材料
として広く用いられている。これらと材料に共通して求
められる主な特性は耐熱性が高いこと、強度が大きいこ
と、熱衝撃に強いことである。これらの特性を満すた
め、材質としては炭化ケイ素、アルミナ、さらに熱膨脹
率の小さいコージェライトなどが用いられ、さらに、セ
ラミックスの組織を改善するために粗粒配合や球形粒子
を利用した最密充填配合などの方法がとられている。
しかし、これらの改質、改善が進められても従来使用
されている汎用の板状セラミックスは、その厚さを7mm
以下にすることは極めて困難と見られていた。
されている汎用の板状セラミックスは、その厚さを7mm
以下にすることは極めて困難と見られていた。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明はこうした実情に鑑み、薄く軽量で高温下での
強度が強く、熱衝撃性の優れた板状の無機物質焼結体及
びその製法を提供することを目的とするものである。
強度が強く、熱衝撃性の優れた板状の無機物質焼結体及
びその製法を提供することを目的とするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記課題を解決すべく従来より研究を
続けてきたが、焼結材料の無機物質を選択することによ
り目的とする焼結体を得ることができることを見出し、
又その好適な製造条件を見出し、本発明に至った。
続けてきたが、焼結材料の無機物質を選択することによ
り目的とする焼結体を得ることができることを見出し、
又その好適な製造条件を見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明は、（１）アスペクト比５以上の板
状無機物質及び長さと直径との比（L/D）が３以上の針
状あるいは柱状無機物質からなる群から選ばれた少くと
も一種の無機物質を全無機物質の30〜90重量％含む無機
物質を焼成してなり、かつ前記板状、針状、柱状無機物
質が平面に平行な一定方向に配向していることを特徴と
する板状無機物質焼結体、（２）アスペクト比５以上の
板状無機物質及び長さと直径との比（L/D）が３以上の
針状あるいは柱状無機物質からなる群から選ばれた少く
とも一種の無機物質を全無機物質の30〜90重量％含む無
機物質に水を加えて混練後、押出機で円筒状に押出し、
この円筒を切り開き、押出し方向に圧延した後、800〜1
200℃で焼結することを特徴とする板状無機物質焼結体
の製法である。
状無機物質及び長さと直径との比（L/D）が３以上の針
状あるいは柱状無機物質からなる群から選ばれた少くと
も一種の無機物質を全無機物質の30〜90重量％含む無機
物質を焼成してなり、かつ前記板状、針状、柱状無機物
質が平面に平行な一定方向に配向していることを特徴と
する板状無機物質焼結体、（２）アスペクト比５以上の
板状無機物質及び長さと直径との比（L/D）が３以上の
針状あるいは柱状無機物質からなる群から選ばれた少く
とも一種の無機物質を全無機物質の30〜90重量％含む無
機物質に水を加えて混練後、押出機で円筒状に押出し、
この円筒を切り開き、押出し方向に圧延した後、800〜1
200℃で焼結することを特徴とする板状無機物質焼結体
の製法である。
本発明の板状無機物質焼結体の微構造を板に直角に配
向方向に平行に切断した断面で見ると前記の板状、針
状、柱状の無機物質がその一部分で結合する層構造を取
っており、その層状物質の間隙をそれ以外の物質と空隙
が占めている。本発明はこのような構造をとる焼結体が
大きい強度、高い耐熱衝撃性を示すことを見出したもの
である。
向方向に平行に切断した断面で見ると前記の板状、針
状、柱状の無機物質がその一部分で結合する層構造を取
っており、その層状物質の間隙をそれ以外の物質と空隙
が占めている。本発明はこのような構造をとる焼結体が
大きい強度、高い耐熱衝撃性を示すことを見出したもの
である。
このような構造は、前記の板状、針状、柱状無機物質
から選ばれた少くとも一種の無機物質を30〜90重量％、
他の無機物質残部とを土練機で押出し、圧延することに
より配向させた後、適度な温度で焼結することによって
得ることができる。板状、針状、柱状の無機物質として
は熱膨脹率の小さなよく焼結した物質を使用することが
耐熱衝撃性を高める上からは特に望ましい。
から選ばれた少くとも一種の無機物質を30〜90重量％、
他の無機物質残部とを土練機で押出し、圧延することに
より配向させた後、適度な温度で焼結することによって
得ることができる。板状、針状、柱状の無機物質として
は熱膨脹率の小さなよく焼結した物質を使用することが
耐熱衝撃性を高める上からは特に望ましい。
本発明に使用する板状無機物質は、板状粒子の直径と
厚さの比であるアスペクト比が５以上、望ましくは７以
上、さらに大きい強度を得るためにより望ましくは10以
上である。このような板状無機物質としては、たとえば
ワラストナイト、コージエライト等を挙げることができ
る。とくに焼結されたコージエライトを板状に粉砕した
ものは、本発明において最も好ましい材料である。
厚さの比であるアスペクト比が５以上、望ましくは７以
上、さらに大きい強度を得るためにより望ましくは10以
上である。このような板状無機物質としては、たとえば
ワラストナイト、コージエライト等を挙げることができ
る。とくに焼結されたコージエライトを板状に粉砕した
ものは、本発明において最も好ましい材料である。
本発明に使用する前記L/Dが３以上の針状、あるいは
柱状である無機物質としては、たとえばアルミナ繊維、
ケイ灰石等を挙げることができる。
柱状である無機物質としては、たとえばアルミナ繊維、
ケイ灰石等を挙げることができる。
これら板状、針状あるいは柱状無機物質は、全無機材
料の30〜90重量％の範囲で使用することにより、得られ
る板状無機物質焼結体に大きな強度と高い耐衝撃性を発
現させることができるが、望ましい範囲は35〜60重量
％、さらにより望ましくは35〜60重量％の範囲である。
料の30〜90重量％の範囲で使用することにより、得られ
る板状無機物質焼結体に大きな強度と高い耐衝撃性を発
現させることができるが、望ましい範囲は35〜60重量
％、さらにより望ましくは35〜60重量％の範囲である。
前記板状、針状、柱状無機物質と共に使用する他の無
機物質としては、耐火性をもち、粒子が球形に近いもの
が用いられる。このようなものとしては、たとえばアル
ミナ、ムライト、粘土、タルク等を挙げることができ
る。これらの物質は、押出し成形の際可塑剤として作用
する。
機物質としては、耐火性をもち、粒子が球形に近いもの
が用いられる。このようなものとしては、たとえばアル
ミナ、ムライト、粘土、タルク等を挙げることができ
る。これらの物質は、押出し成形の際可塑剤として作用
する。
これらの無機物質に水と加えて土練機で混練した後、
押出し機により円筒状に押出す。この際の押出し圧は10
〜50kg/cm2が適当である。又、この土練機や押出し機は
公知のものを使用することができる。次いで円筒状押出
し成形物を切り開き、押出し方向に圧延する。圧延後、
板状体を焼成する。
押出し機により円筒状に押出す。この際の押出し圧は10
〜50kg/cm2が適当である。又、この土練機や押出し機は
公知のものを使用することができる。次いで円筒状押出
し成形物を切り開き、押出し方向に圧延する。圧延後、
板状体を焼成する。
焼成温度は高すぎると粒子間の結合が進み過ぎ本発明
の意図とした構造が失われ、逆に低く過ぎると粒子間の
結合が不十分となり、十分な強度が得られない。焼成は
使用する原料に合わせて適度な温度が選択されるが、通
常800〜1200℃の温度が選択される。焼結を完全には行
わず、焼結体中に５〜30％の空隙を残留させるのが好ま
しい。
の意図とした構造が失われ、逆に低く過ぎると粒子間の
結合が不十分となり、十分な強度が得られない。焼成は
使用する原料に合わせて適度な温度が選択されるが、通
常800〜1200℃の温度が選択される。焼結を完全には行
わず、焼結体中に５〜30％の空隙を残留させるのが好ま
しい。
前記した本発明のような構造をとる物質が何故大きい
強度と高い耐熱衝撃性を示すかという理由については現
在のところ明確ではないが、板状、針状、柱状の無機物
質で形成される骨格の層構造で大きい強度が発現され、
この層構造の間にある物質と空隙で熱膨脹が吸収される
ので結果として高い耐熱衝撃性が示されるものと考えら
れる。たとえば、板状無機物質に熱膨脹率の小さなコー
ジエライトを用い、熱膨脹率の大きな粘土物質を配合し
た場合、配合比率から計算された熱膨脹率の値より実際
に得られる熱膨脹率の値が小さい傾向にあることも前述
した考え方を裏付けている。
強度と高い耐熱衝撃性を示すかという理由については現
在のところ明確ではないが、板状、針状、柱状の無機物
質で形成される骨格の層構造で大きい強度が発現され、
この層構造の間にある物質と空隙で熱膨脹が吸収される
ので結果として高い耐熱衝撃性が示されるものと考えら
れる。たとえば、板状無機物質に熱膨脹率の小さなコー
ジエライトを用い、熱膨脹率の大きな粘土物質を配合し
た場合、配合比率から計算された熱膨脹率の値より実際
に得られる熱膨脹率の値が小さい傾向にあることも前述
した考え方を裏付けている。
［実施例） 以下に、実施例を挙げ本発明をさらに詳細に説明す
る。
る。
実施例１ 平均粒子径0.53mm、平均アスペクト比12のコージエラ
イト40％、147ミクロン全通に粉砕され角状の粒子径を
もつ合成ムライト粉20％、豊徳粘土40％の組成物に水を
加えて混練後、20kg/cm2の圧力で円筒に押し出し、この
円筒を切り開き、多段階で圧延して、400mm×600mm×50
mmの板を製造した。この板をローラーハースキルンを用
いて1180℃で焼成した。得られた耐火材料の性質は次の
通りであった。
イト40％、147ミクロン全通に粉砕され角状の粒子径を
もつ合成ムライト粉20％、豊徳粘土40％の組成物に水を
加えて混練後、20kg/cm2の圧力で円筒に押し出し、この
円筒を切り開き、多段階で圧延して、400mm×600mm×50
mmの板を製造した。この板をローラーハースキルンを用
いて1180℃で焼成した。得られた耐火材料の性質は次の
通りであった。
容積比重 2.01 見掛気孔率 22.1％ 熱膨脹係数 3.4×10-6/℃ 曲げ強度 155kgf/cm2 熱間曲げ強度 800℃ 121kgf/cm2 1000℃ 178kgf/cm2 実施例２ 実施例１のコージエライト30％、ムライト粉10％に米国
産ケイ灰石20％、タルク粉５％、豊徳粘土35％の組成物
を実施例１と同一の方法で耐火材料板とした。性質は次
の通りであった。
産ケイ灰石20％、タルク粉５％、豊徳粘土35％の組成物
を実施例１と同一の方法で耐火材料板とした。性質は次
の通りであった。
容積比重 1.92 見掛気孔率 27.6％ 熱膨脹係数 4.2×10-6/℃ 曲げ強度 210kgf/cm2 熱間曲げ強度 800℃ 112kgf/cm2 1000℃ 212kgf/cm2 比較例１ 実施例１においてコージエライトのみを平均粒子径0.
56mm、平均アスペクト比4.5のものに替えた以外は実施
例１と同一の方法で耐火板とした。性質は次の通りであ
った。
56mm、平均アスペクト比4.5のものに替えた以外は実施
例１と同一の方法で耐火板とした。性質は次の通りであ
った。
容積比重 2.06 見掛気孔率 17.6％ 熱膨脹係数 3.8×10-6/℃ 曲げ強度 87kgf/cm2 熱間曲げ強度 800℃ 62kgf/cm2 1000℃ 89kgf/cm2 比較例２ コージエライトとして平均粒子径0.53mm、平均アスペ
クト比12のものを25％、147ミクロン全通に粉砕され角
状の粒子形をもつ合成ムライト粉20％、豊徳粘土55％の
組成物を実施例１と同一の方法で耐火材料板とした。性
質は次の通りであった。
クト比12のものを25％、147ミクロン全通に粉砕され角
状の粒子形をもつ合成ムライト粉20％、豊徳粘土55％の
組成物を実施例１と同一の方法で耐火材料板とした。性
質は次の通りであった。
容積比重 1.92 見掛気孔率 20.8％ 熱膨脹係数 6.2×10-6/℃ 曲げ強度 96kgf/cm2 熱間曲げ強度 800℃ 78kgf/cm2 1000℃ 96kgf/cm2 比較例３ 実施例１においてコージエライト50％、豊徳粘土８
％、米国産ケイ灰石42％の組成物を実施例１と同一の方
法で耐火板としたが、圧延後の板にクラックが入り、不
良であった。
％、米国産ケイ灰石42％の組成物を実施例１と同一の方
法で耐火板としたが、圧延後の板にクラックが入り、不
良であった。
比較例４ 実施例１の組成物を造粒し、200kg/cm2の圧力にて加
圧成形し、100mm×100mm×5mmの板を製造し、実施例１
と同一の方法で耐火板とした。性質は次の通りであっ
た。
圧成形し、100mm×100mm×5mmの板を製造し、実施例１
と同一の方法で耐火板とした。性質は次の通りであっ
た。
容積比重 2.22 見掛気孔率 9.8％ 熱膨脹係数 5.3×10-6/℃ 曲げ強度 92kgf/cm2 熱間曲げ強度 800℃ 63kgf/cm2 1000℃ 70kgf/cm2 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の板状無機物質焼結体
は、強度及び耐熱衝撃性にきわめて優れており、従来の
耐火材料ではつくることができなかった薄い棚板や炉床
材の製作が可能となる等耐火材料として応用範囲を拡大
することができる。
は、強度及び耐熱衝撃性にきわめて優れており、従来の
耐火材料ではつくることができなかった薄い棚板や炉床
材の製作が可能となる等耐火材料として応用範囲を拡大
することができる。
Claims (2)
- 【請求項１】アスペクト比５以上の板状無機物質及び長
さと直径との比（L/D）が３以上の針状あるいは柱状無
機物質からなる群から選ばれた少くとも一種の無機物質
を全無機物質の30〜90重量％含む無機物質を焼成してな
り、かつ前記板状、針状、柱状無機物質が平面に平行な
一定方向に配向していることを特徴とする板状無機物質
焼結体。 - 【請求項２】アスペクト比５以上の板状無機物質及び長
さと直径との比（L/D）が３以上の針状あるいは柱状無
機物質からなる群から選ばれた少くとも一種の無機物質
を全無機物質の30〜90重量％含む無機物質に水を加えて
混練後、押出機で円筒状に押出し、この円筒を切り開
き、押出し方向に圧延した後、800〜1200℃で焼結する
ことを特徴とする板状無機物質焼結体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63227494A JP2644841B2 (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | 板状無機物質焼結体及びその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63227494A JP2644841B2 (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | 板状無機物質焼結体及びその製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0280379A JPH0280379A (ja) | 1990-03-20 |
| JP2644841B2 true JP2644841B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=16861768
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63227494A Expired - Lifetime JP2644841B2 (ja) | 1988-09-13 | 1988-09-13 | 板状無機物質焼結体及びその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2644841B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8148297B2 (en) | 2009-11-30 | 2012-04-03 | Corning Incorporated | Reticular cordierite composition, article and manufacture thereof |
-
1988
- 1988-09-13 JP JP63227494A patent/JP2644841B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0280379A (ja) | 1990-03-20 |
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