JPH01148765A - 軽量耐火物およびその製造法 - Google Patents

軽量耐火物およびその製造法

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JPH01148765A
JPH01148765A JP62307453A JP30745387A JPH01148765A JP H01148765 A JPH01148765 A JP H01148765A JP 62307453 A JP62307453 A JP 62307453A JP 30745387 A JP30745387 A JP 30745387A JP H01148765 A JPH01148765 A JP H01148765A
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金森 雄二
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智彦 原
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達雄 高木
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 C産業上の利用分野〕 本発明は、高度の耐熱性を有する軽量耐火物に関するも
のであり、さらにくわしくは、各種セラミックス製品た
とえばセラミックス系電子部品(セラミックコンデンサ
、アルミナ基板、7エライト素子、サーミスタ、バリス
タ等)、セラミックス系摺動材料、一般用陶磁器等を製
造するに当り焼成工程で被焼成物を支持させるために使
用する匣鉢、敷台等の焼成補助具や、各種窯炉における
遮熱板、発熱体支持具、壁面構成材等に適した、繰返し
加熱冷却に耐える軽量耐火物に関するものである。
〔従来の技術〕
上述の焼成補助具や窯炉構成材は、高温加熱と冷却の繰
返しに耐える高度の耐熱性と用途に応じた機械的強度を
備えていなければならないが、一方では、炉側用時にお
いてそれらが消費する熱エネルギーを少なくするととも
に昇温と冷却に要する時間を短くし、それによりエネル
ギーコストの低減と生産性の向上をはかるため、なるべ
く比熱の小さい軽量のものであることが望まれる。特に
焼成補助具の場合は、搬送その他の取扱を容易にするた
めにも、軽量であることが強く望まれる。
このような要望に答えるための軽量耐火物の一つとして
、特開昭59−88378号公報には、アルミナ質、ム
ライト質等の耐火材原料粉末90〜50vL%及びアル
ミナ質、ムライト質等の耐火材繊維10〜5゜W【%か
らなる骨材100重量部に対して無定形シリカを0.5
〜10重量部添加したものを成形し、次いで1450〜
1600°Cで焼成することにより得られる耐火物が記
載されている。しかしながら、この耐火物は、シリカ分
が多いため、シリカと反応しやすいセラミックス半製品
の焼成補助具として使用すると化学反応を起こし、セラ
ミックス製品を融着させたり変性させたりするばかりか
、耐火物自体も、強度や耐久性の劣化が避けられない。
また、高温の還元性雰囲気や不活性雰囲気で使用すると
シリカが揮発し易く、それによる強度低下が著しい。さ
らに、シリカは通常クリストバライトの形で残るが、こ
れが200℃付近で急激な体積変化を起こすので、これ
を含む製品は耐スポーリング性(急熱・急冷に対する耐
久性)の点でも改良の余地がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明の目的は、上述のような欠点のない軽量耐火物、
すなわちいかなる使用条件においても化学的に不活性で
あり、しかも高度の耐熱性と耐久性を示す軽量耐火物、
およびその製造法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明が提供する軽量耐火物は、長さが2000μ以下
の高アルミナ質短繊維または該短繊維とアルミナ質耐火
性粉末との混合物がアルミナ質結合剤により相互に結合
されてカサ比重0.5〜1.5の多孔質成形体を形成し
てなり、遊離のシリカを実質的に含まないものである。
本発明はまた、上記本発明の軽量耐火物の特に有利な製
造法、すなわち長さが20〜2000μの多結晶質アル
ミナ質短繊維または該短繊維に等1以下のアルミナ質耐
火性粉末を加えた混合物に2〜30重量%のアルミナ質
結合剤を加えて混合し、得られた混合物を成形し、次い
で多結晶質アルミナ質短繊維に由来する遊離のシリカの
存在が認められなくなるまで1400〜1600°Cで
焼成することを特徴とする製造法を提供するものである
。
最初に上記製造法について説明すると、前述の従来法と
比較した場合、この製造法の特色は、多結晶質アルミナ
質繊維を微細に切断し、粉体に近いものにしてこれを主
原料としたこと、および、ケイ酸質の原料をまったく用
いず、多結晶質アルミナ質繊維に由来する少量のシリカ
分以外にはシリカが入り込まないようにしたことである
。
主原料である2000μ以下の多結晶質アルミナ質短繊
維は、多結晶質アルミナ質繊維を湿式または乾式の適当
な粉砕機等を用いて切断することにより調製する。粉体
に近い性質を示すこの繊維は、きわめて容易に他の粉体
原料と均一に混じり合う。2000μをこえる繊維長の
ものは、特に繊維径が小さい場合、原料混合工程におい
てもつれ易く、その中に耐火性粉末や結合剤が入り難い
。そのため、強度や耐久性の点で劣るものとなり易い。
ただし、繊維長があまり小さいと、低比重でしかも強度
や耐久性に優れている製品を得ることは難しくなるので
、約20μを下限とすることが望ましい。特に好ましい
繊維長は約50〜500μ、平均約200μである。繊
維の太さは特に制限されるものではないが、約1〜5μ
の範囲にあることが望ましい。
アルミナ質耐火性粉末としては、焼成アルミナ粉末、電
融アルミナ粉末、水酸化アルミニウムなどの、高純度ア
ルミナ粉末を用いることが望ましい。アルミナ質粉末の
使用量は、多くてもアルミナ繊維と等量とする。
過剰量の使用は製品を緻密にし、断熱性および耐久性の
悪いものにする。
アルミナ質結合剤として適当なものには、コロイダルア
ルミナ、アルミスラッジ(アルマイト地理で生成する水
酸化アルミニウムゲル)、硫酸アルミニウムにアルカリ
を作用させて得られる水酸化アルミニウムゲルなどがあ
る。この結合剤の使用量(AI□03換算量)は、アル
ミナ繊維および耐火性粉末の混合物に対して2〜30重
量%とすることが望ましく、過剰量の使用は耐火性粉末
の過剰使用と同様の弊害がある。
これらの原料を上述の比率で混合し、さらに混合の前後
において適量の水を加えて、全体を湿潤状態ないしスラ
リー状にする。次いで原料混合物を脱水成形の常法によ
り成形するが、成形は、最終製品のカサ比重が約0.5
〜1.5になるような条件で行うことが望ましい。得ら
れた成形体を乾燥したのち、約1400〜1600°C
で、遊離のシリカが実質的に認められなくなるまで焼成
して結合剤を硬化させる。この過程で、アルミナ質短繊
維は、その中に少量(通常1〜5重量%程度)含まれて
いるシリカが周囲のアルミナと反応してムライト化する
が、残りのアルミナ部分はコランダムの状態で安定化し
、繊維状形態に実質的な変化を起こすことなく製品中に
残る。焼成が不充分で遊離のシリカをクリストバライト
の形で残したものは、前述のようなシリカ含有量の欠点
を示す。遊離のシリカの消失は、通常の粉末X線回折法
により確認することができる。
上述のようにして得られる本発明の軽量耐火物では、短
いとはいえ繊維形状を有する2000μ以下のコランダ
ム質繊維が(またはこれとアルミナ質耐火性粉末とが)
、それらの接点においてアルミナにより結合されており
、多量の微細空隙部を持つ。標準的かつ好ましい気孔率
は約50〜80%であり、それによりこの耐火物は0.
5〜1.5のカサ比重を有し、単位体積当りでは緻密質
アルミナ系耐火物の約1/3の熱容量を示す。
本発明の軽量耐火物は、そのまま、あるいは必要に応じ
て切削加工や耐熱性表面コーティング(たとえばジルコ
ニアコーティング)を施して、前述のような焼成補助具
や窯炉構成材として利用することができる。
〔発明の効果〕
本発明による軽量耐火物は、反応性や揮発性を有する点
で好ましくない遊離のシリカを実質的に含まないことに
より、また、きわめて微細に切断されたアルミナ質繊維
を特徴とする特殊な構成により、従来のシリカ含有アル
ミナ質軽量耐火物よりも使用可能範囲が広く、シかもす
ぐれた高温耐久性を示す。そしてカサ比重が約1.0以
下でも実用上充分な強度を示すものが容易に得られ、切
削加工も容易であるという特長がある。
〔実施例〕
以下、実施例および比較例を示して本発明を説明する。
なお、各側において用いた原料は次のとおりである。
多結晶質アルミナ質繊維 無処理品:繊維径3μ、平均繊維長約50mmA1□0
395%、Si0.5%のもの。
極短小化品二上記無処理品をパルパーで開繊および切断
して約50〜500μの繊維長にしたもの。
耐火性粉末:焼結アルミナ 結合剤:コロイダルアルミナ ただし比較例4.5においてはコロイダルシリカを用い
た。
以上の原料のうち、まずアルミナ質繊維および耐火性粉
末を水に分散させ、次いで結合剤を加えて攪拌したのち
、吸引脱水成形する。得られた成形体を、熱風で乾燥後
、1300〜1500°Cで3時間焼成する。
上記製法において原料配合比率および処理条件を種々変
更して行なった実験の結果を、第1表に示した。
なお、表中に示した特性値の試験法は次のとおりである
。
曲げ強さ:厚さ6 mm、幅25mm、長さ75mmの
試験片について、スパン50mm、荷重速度0 、2 
mm/ min。
常温で測定。
平均クラック発生温度: 100mmX 100mmX
 4mmの板状に切り出した試験片を用意する。その5
枚を、板間の四隅にスペーサーとして1辺6mmの立方
体状アルミナ焼結体を置きながら積み重ね、その上下に
さらに、試験片と同様の板(ダミー)を同様にして1枚
ずつ配置する。上述のように組み合わせた試験片を30
0 ’Oの電気炉に入れ、40分間加熱する。
その後、炉から取り出し、放冷後、クラック発生の有無
を目視により検査する。電気炉の温度を50°C高くし
て、再度同様の試験を行う。全試験片にクランクが発生
するまで、50°Cずつ温度を高くしながらこれを繰り
返し、次式により平均クラック発生温度T、、(’O)
を求める。
51°0 ここでX、は温度T +℃(300+ 501)におい
てクランクが発生した試験片の数、nは全数タラソ夕が
発生するまでの加熱繰り返し数である。
また、実施例1および比較例4の製品の結晶構造を示す
X線回折チャートを第1図および第2図に示した。
さらに、実施例1および比較例4の各製品について、還
元性雰囲気(水素75%十窒素25%)で1500°C
に5時間加熱する試験を行なった。加熱後の物性は次の
とおりであった。
実施例1  比較例4 かさ比重       1,05   1.12曲げ強
さ(kgf/cm2)   102    45
【図面の簡単な説明】
第1図:実施例1による耐火物の結晶構造を示すX線回
折チャート 第2図:比較例4による耐火物の結晶構造を示すX線回
折チャート

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)長さが2000μ以下の高アルミナ質短繊維また
    は該短繊維とアルミナ質耐火性粉末との混合物が、アル
    ミナ質結合剤により相互に結合され、カサ比重0.5〜
    1.5の多孔質成形体を形成してなり、遊離のシリカを
    含まないことを特徴とする軽量耐火物。
  2. (2)アルミナ質耐火性粉末の含有率が高アルミナ質短
    繊維の含有率より高くはない特許請求の範囲第1項記載
    の軽量耐火物。
  3. (3)長さが20〜2000μの多結晶質アルミナ質短
    繊維または上記短繊維に等量以下のアルミナ質耐火性粉
    末を加えた混合物に2〜30重量%のアルミナ質結合剤
    を加えて混合し、得られた混合物を成形し、次いで多結
    晶質アルミナ質短繊維に由来する遊離のシリカの存在が
    認められなくなるまで、1400〜1600℃で焼成す
    ることを特徴とする軽量耐火物の製造法。
JP62307453A 1987-12-07 1987-12-07 軽量耐火物およびその製造法 Granted JPH01148765A (ja)

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