JPH0674178B2

JPH0674178B2 - 多孔質耐火物

Info

Publication number: JPH0674178B2
Application number: JP1223590A
Authority: JP
Inventors: 建記柏原; 鉄郎後藤; 昌夫遠山
Original assignee: Kikusui Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Kikusui Kagaku Kogyo KK
Priority date: 1989-08-30
Filing date: 1989-08-30
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2009-09-21
Also published as: JPH0388787A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、熱間強度及び耐熱衝撃性を要求される多孔質
耐火物に関するものである。

（従来の技術）従来より、ある高温酸化雰囲気下で使用できる耐火物と
しては、アルミナ系，ムライト系，ジルコニア系等の耐
火物があった。これらの耐火物は通常、密度が高く設定
されている為、熱容量が大きくなり、焼成炉に用いた場
合、炉の運転コストが、密度に比例し多く必要であっ
た。また、急熱、急冷に対する抵抗性に乏しく、炉の運
転速度を高めようとしても、該耐火物が破壊され、結局
生産性を上げることに貢献できなかった。その為、耐火
物に気泡を導入し、軽量化することで熱容量を下げる工
夫が成されてきたが、軽量化すると熱間強度が低下し、
例えば、棚板やセッター等に該耐火物を応用しようとし
ても、品物を荷載すると大方、1200℃以上の高温時に曲
がってしまい、高温使用には不可能であった。そこで、
高温強度を改善する目的でセラミックスファイバーを多
量に用いた耐火物が登場し、高温時の曲げ強度及び耐熱
衝撃性を大幅に改善することが可能となったが、反面、
次のような問題点が生ずることとなった。ファイバー
が針状の為、生産もしくは使用段階でファイバーが飛散
した場合、人間が吸入し体内に突き刺さりやすく危険で
ある。炉内で飛散すると他の製品に振りかかり汚染さ
せる。コストが極めて高い。ファイバー系ものは、
抄造法で製造するため、ファイバーが一方向に配向しや
すく、その為、曲げ強度は高い値を示しても、圧縮強度
が低くなる。

（目的）本発明は、こうした従来からの問題点を解消し、低比重
で熱損失が少なく、かつ、熱間曲げ強度が強く、その
上、高い安全性と低コストを実現せしめる多孔質耐火物
を提供するものである。

（問題点を解決するための手段）本発明は、結晶構造がムライトとαアルミナからなり、
そのうち、ムライト量がＸ線回折図中のアルミナのピー
クとの比率で0.5以上となるように含有され、かつ、沸
酸溶出分としてのガラス相が全体の２％以下である多孔
質耐火物において、気孔率が40〜80％で該気孔がセラミ
ック粒子の結合により生じた面求膜の三次元的構造の中
に取り込まれたように存在させることにより達成され
る。

以下に、本発明を詳細に説明する。

本発明の多孔質軽量耐火物の結晶構造がムライトとαア
ルミナより構成される為には、その出発原料がアルミナ
とシリカまたはムライトをも含むアルミナとシリカの化
合物で、かつその焼成後の組成物の中に、アルミニウム
と珪酸以外の不純物ができるだけ少ない高純度な原料が
好ましい。この純度は、上記した出発原料をもとに作成
した耐火物中に該耐火物を沸酸中に浸漬した時の溶出分
として、２％以下でなければならない。２％以上では10
00℃以上での熱間強度が著しく低下するばかりか熱衝撃
抵抗性も劣化し、急速昇温急速降温ができなくなる。ま
た、出発原料である上記セラミックス粒子は、ムライト
が均一に生成しやすくするため、その粒径はできるだけ
小さいものが好ましい。焼成温度はムライトの生成を促
進させることと、粒子間のシンタリングによる結合度合
を大きくするため、1600℃〜1800℃の範囲でなければな
らない。こうして得た焼成体中のムライト含有率は、Ｘ
線回折図における格子間距離3.381Åのムライトのピー
クと3.479Åのαアルミナのピークを計り、その比とし
のムライト／（ムライト＋αアルミナ）が0.5以上でな
ければならない。0.5以下では、熱間曲げ強度と耐熱衝
撃性が劣化する。

本発明において、最も重要な該耐火物中の気泡構造につ
いて以下に記す。例えば、従来からの気孔の構造は、セ
ラミックス粒子を予め造粒しておくなどして、一次粒子
または二次粒子間を点接着により結合せしめ、その時生
ずる粒子間の空隙を気孔とした構造を成したものや、三
次元網目構造を有する有機体を焼失媒体として用い、そ
こにセラミックスを含有せしめ、同時に焼成することに
より連続的気孔を導入する方法等が取られていたが、前
者では、粒子間が点接合の為、強度がでない。また後者
では、気孔を形成させている支持体が一次元的線構造と
なっているため、強度がやはり低いものであった。

本発明では、気孔を形成している支持体が二次元的面構
造となっているため、一層強度を大きく発現させること
ができる。これは、丁度泡の集団のような構造となって
いるものであり、気泡と気泡の間に存在する膜が強く結
合したセラミックス粒子より成り立っていることから、
強い構造を形成せしめることができる。しかし、この気
泡膜があまり厚過ぎると強度がでても、熱衝撃性が低下
するという問題を生ずるため該気泡構造を得るために
は、以下のような製造方法を取ることが望ましい。

すなわち、バインダーとしての熱硬化性樹脂を含有した
セラミックススラリーを起泡剤を用いて発泡せしめ、型
内に注入し固化せしめてから、焼成工程に移し、多孔質
耐火物を得る方法が望ましい。

二次元的面構造を支持体とする耐火物は、セラミックス
中に有機系粒子を混在せしめてから、焼成したもので
も、一応得ることができるが、この場合、気泡間の膜
厚が大きくなる、気孔間の分技する個所の膜厚が特に
大きくなる、との理由で熱衝撃抵抗性が悪くなり、か
つ、気孔率もあまり高くすることができない。また、気
孔率は真気孔率として40〜80％に調整されていなければ
ならない。40％以下では、重量が大きくなり、熱間強度
は得られるようになるが、熱容量が増加し、多孔質耐火
物としての特性を犠牲にする。また、80％以上では、熱
間強度が悪くなり、実用性が損なわれる。

上記した多孔質耐火物、従来の多孔質耐火物もしくはセ
ラミックスファイバーを使用した耐火物に比較して、熱
間強度と熱衝撃抵抗性が高く、しかも安全で安価なもの
として提供することができる。次に実施例にて、本発明
の方法を詳述する。

実施例１ムライトのピーク比0.7,ガラス相0.2％，気孔率50％の
多孔質耐火物を得るため、純度99.9％のアルミナ粉末を
85重量部，純度99.9％のシリカ粉末を15重量部加え、分
散剤存在下の水溶媒中で充分粉砕・混合を行い、後に起
泡剤及び水溶性エポキシ樹脂を加え、上記混合物に微細
な気泡を機械撹拌法で導入し、発泡せしめてから、型内
に注入し成形した。硬化後、乾燥せしめてから、該成形
体を1650℃にて焼成した。その焼成体の特徴を第１表に
記載する。

実施例２〜４および比較例１〜３を、実施例と同様な要
領で、ピーク比，ガラス相，気孔率，気孔の構造を変化
させて試験体を作成し、その結果を第１表にまとめて記
載する。なお、気孔の構造を変化せしめるために実施例
１と異なった方法で作成したものは、注意書きの項の通
りである。

試験方法耐熱衝撃性:100×100×10mmの試験体を1000℃の炉中よ
り水中に浸漬。50サイクル以上を○,10サイクル以下を
×とした。

1300℃熱間曲げ強度:JIS R1601に準じた方法で1300℃
炉中で３点曲げ強さとして算出した。

（発明の効果）この発明によれば、熱容量が小さく、熱衝撃性，熱間曲
げ強度もある耐火物が得られる。得られる耐火物を用い
ることにより、高温酸化雰囲気となる炉焼成の運転コス
トを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例３によるＸ線回析図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−73665（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−76910（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−151664（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−69776（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】結晶構造がムライトとαアルミナからな
り、Ｘ線回折図中の格子間距離3.381Åにおけるムライ
トのピーク（Ａ）と3.479Åにおけるアルミナのピーク
（Ｂ）が、A/（Ａ＋Ｂ）の比率において0.5以上となる
ようにムライトが含有され、かつ沸酸溶出物としてのガ
ラス相が全体の２％以下である多孔質耐火物において、
気孔率が40〜80％であり、該気孔がセラミック粒子の結
合により生じた膜が泡の集団となった気泡構造により存
在していることを、特徴とする多孔質耐火物。