JPH01246177A - 超耐熱衝撃性セラミックス材 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は超耐熱衝撃性リチア系セラミックス材に関し
、特に従来到達できなかった温度差８００°Ｃ以上の耐
熱＃撃性を有するセラミックス材に関する。

（従来の技術） 従来、耐熱衝撃性の材料として知られているものに（イ
）石英ガラスセラミックス、　（ａ）石英ガラス製品、
（ハ）コープイエティトセラミックス。

（ニ）リチア系セラミックス等がある。このうち（イ）
の石英ガラスセラミックスは、熱膨張係数が殆どＯであ
る石英ガラスの粉末を成形・焼結したもので、多くの化
学物質に対して安定であるなどの利点を有している。ま
た（ｆｆ）の石英ガラス製品は、石英ガラスを溶融状態
で成形したものであって、（イ）の場合と同様化学的に
安定であり、電気絶縁性にも優れているなど利点がある
。一方（ハ）のコーディエライトセラミックスは、Ｍｇ
Ｏ−＾１２（ｈ　　５ｉ０２系素地中に主としてα−コ
ーディエライト（２ＭｇＯ−２ＡＩ２０３・　５Ｓｉ（
１２）を析出させたものであって、高温における電気絶
縁性に優れ、また使用する原料の入手が容易であり、比
較的安価に製造できるなどの利点を有している。

最後に（ニ）のリチア系セラミックスは。

１１２０　　Ａｌ２Ｏｚ　　５ｉＯｚ系素地中に主とし
てβ−スボシュメン（Ｌｉ２０・Ａｌ２Ｏ：Ｉ・４Ｓｉ
Ｏ２）、β−ユークリプタイト（Ｌｉ、Ｏ・Ａ１□０：
ｌ・２ＳｉＯ□）等を析出させたものある。

（発明か解決しようとする課題） ところで、このような耐熱衝撃性材料は各種用途に供さ
れているか、近時電気調理器の天板としての用途か考え
られている。１４しこのＴＩｔ％調理器の天板として用
いる場合には、比較的安価に製造てきること１表面か汚
れた場合にもその汚れを容易に拭き取ることかできるこ
と、容易に成形できること、安定した品質のものを簡単
に製造できること等の条件を満たすことが必要であり、
とりわけ電気調理器の天板は８００〜１ｏｏｏ°Ｃ近く
にも加熱され、しかも鍋等から水かこぼれ落ちた場合に
は加熱部か急激に冷却されることから、温度差８００°
Ｃ以上の耐熱衝撃性を有することが必要とされる。

これらの点についてみると、上記した従来の耐熱衝撃性
材料は何れも不充分てあって、実用に供し得ないもので
あった。

例えば（イ）の石英ガラスセラミックスの場合、石英ガ
ラスそのものの熱膨張係数は０に近いものの、この石英
ガラスは溶融温度が１７００℃程度と高いために、これ
を焼結したときに簡単に粒子が焼き締らず、得られる焼
結体は石英ガラス粉末を軽く焼結し、た程度の、いわば
ガサガサの構造のものであって、気孔率が８〜１５％と
大きく、このために曲げ強度は１００−１８０ｋｇｆ／
ｃ鳳２程度と弱く、結果として天板としての使用に耐え
るような充分な耐熱衝撃性を得ることができなかった。

またこの石英ガラスセラミックスは、その多孔質構造の
ために汚れ易く、吸水性も高い等の問題もある。

また（０）の石英ガラス製品の場合には、上記したよう
に石英ガラスの溶融温度が１７００℃と高温であり、し
かも溶融されたときに粘度が下がらず高粘性のままの状
態であって、気泡が抜は難いために成形が難しいことの
外、奇麗な製品が得られ難く、加えてその製造が困難で
あることからコストが非常に高くなり、一般消費相とし
て実用に供するには困難がある。またこの石英ガラス製
品は、所詮はガラスであるから機械的強度が低く（５０
０〜６００ｋｇ４／ｃ＋＊２）　、壊れ易いなどの問題
もある。

次に（ハ）のコーディエライトセラミックスの場合には
、溶化温度範囲が狭いために工業的に安定して緻密な焼
結体を得ることが難しく、またかかる緻密な焼結体とし
た場合に熱膨張係数を２×１０−６以下にすることが困
難であって、耐熱衝撃性がせいぜい温度差で５００℃ど
まりであり、これも上記天板としての用途には供し得な
いものである。

最後に（ニ）のリチア系セラミックスの場合、これも溶
化温度範囲が狭くて工業的に安定して′Ｉ＆密な焼結体
を得ることが難しい問題がある。即ち原料成形体を焼結
しても各粒子がなかなか焼き締らず、このために析出す
る結晶はβ−スボジュメン、β−ユークリプタイト等熱
膨張係数の極めて小さいものであっても、焼結体の構造
がガサガサの多孔質のものとなって汚れ易い外、強度か
不足して結果的に十分な耐熱衝撃性が得られない。

このように従来知られている耐熱衝撃性の材料は、何れ
も耐熱衝撃温度差がせいぜい８００°Ｃどまりであり、
それ以上の耐熱衝撃性を要求される用途には供し得ない
ものであった。

尚、耐熱衝撃性材料としては以上の他に結晶化ガラス質
のものもあるが、かかる結晶化ガラス質の材料において
も、１０００℃での連続使用に耐え、しかも耐熱衝撃温
度差が８００°Ｃを保証されているものは提供されてい
ない。

（課題を解決するための手段） そこで本発明者は従来到達できなかった温度差８００°
Ｃ以上の耐熱衝撃性の材料を得るべく鋭意研究を重ねる
過程で、（功のリチア系セラミックスに注目し、これを
改良することで温度差８００°Ｃ以」二の耐熱衝撃性の
得られることを知得し、本発明を完成した。而して本発
明の要旨とするところは、一部原料としてリチア系のガ
ラス粉か用いられるとともに、主成分としてのＬｉ２Ｏ
・Ａ１２Ｃｈ・ｎ　５ｉｎ２を原料の総量に対して９６
屯ｊコ一％以−にて含有するように、■［つｎか１．８
〜１２．５て。

］、１２０とＡｌｚ（Ｌ＋との比率ＬｉＪ／　Ａｌ２Ｏ
３か２．０〜０．５の範囲となるように調製された原料
粉を成形・焼結して８耐熱衝撃性セラミツクス材となす
ことにある。

即ち本発明ては原料の一部として回じリチア系（Ｌｉ２
Ｏ−Ａ１２０１１−　ＳｉＯ□系）のガラス粉末を用い
、そして原料の最終組成を、１．ｉ２ｏ、　Ａ１２０ｉ
　、　５ｉｎ２等の成分か上記特定範囲内で含まれるよ
うに調整するようにしたのである。ここでｎの数値は）
、１２０゜Ａｌ２Ｏ３の係数を１とした場合の数値てあ
り、また１゜ｉ、０とＡｌ２０ｆｆとの量比（１，ｉ、
０／　Ａｔ２０．　）は】、■であるのか望ましいか、
−に記したようにその量比は２．０〜０．５の範囲内で
あれば本発明の効果を奏し得る。尚、Ｌｉ２Ｏ，Ａｔ□
Ｏ，、ＳｉＯ□のｔ記量比を重量％で示すと、Ｌｉ２Ｑ
か５〜１５重量％、　Ａｌ２Ｏ。

か１０〜４５重量％、　Ｓｉｎ、か４５〜８５重量％で
ある。

一部ガラス粉の添加量は適宜変更可能であるか原料の総
酸に対して５〜７０重埴％の範囲内に抑えることが望ま
しい。

かかる本発明によると、８００℃以上の、ｔｆｌ耐熱衝
撃性の得られることが確認されているが、その正確な理
由については解っていない、推察される理由としては、
（ａ）従来溶化温度範囲が狭く、焼結性の悪かったリチ
ア系セラミックス原料の一部として、同じリチア糸のガ
ラス粉を用いることにより、かかるガラス粉が比較的低
温で溶融して反応性を高め、以て粒子間の焼結性を高め
ること、（ｂ）溶融したガラスが粒子間の孔隙を埋めて
全体として焼結体のｊ＆密性が高まること、（Ｃ）ガラ
スとじてリチア系のものを用いることにより且つ原料全
体としての組成を上記特定範囲に調製することにより、
析出する結晶並びに残存するガラス相が何れも熱膨張係
数の極めて低いもののみとなること、などが考えられる
。またこの外、得られる結晶の種類は従来のリチア系セ
ラミックスと同じであったとしても、納品の配列構造、
形態等が従来のものと異なっていることが予想される。

何れにしても本発明によりリチア系セラミックスの耐熱
衝撃温度差が８００℃以上に高められることが再現性の
ある事実として確認されており。

その正確な理由の解明については今後の研究に待つもの
である。

（実施例） 次に本発明をより具体的に明らかにするため、以下その
実施例につき説明する。

［実施例１］ Ｂ１表に組成を示すベタライト９０部、ガラス１０部を
ボールミルを用いて側層混合し、成形用原料を作成した
。これを１０１００ＸＬＯＯＸ４の板状体に成形した後
１２２５℃で２時間焼成した。焼成後再度昇温し、１ｏ
ｏｏ℃から水中に投入したが焼結体にはクラック等の欠
点は発生しなかった。尚この焼結体は緻密であって曲げ
強度が１２００　ｋｇｆ／ｃ腸ンと高強度を示した。

［実施例２］ ペタライト（第１表）７０部、ガラス２０Ｂ。

蛙目粘土（第１表）１０部をボールミルを用いて側層混
合し、成形用原料を作成した。これを第１の実施例と同
じ形状の成形体に成形後、１１５０℃で２時間焼成した
。得られた焼結体は１０００℃からの水中投入で異常を
生じなかった。尚この焼結体は第１の実施例と同様に緻
密体であり１曲げ強度はｌ　３００　ｋｇｆ／ｃｍ２で
あった。

［実施例３］ シリマナイト（第１表）３５部、ガラス６５部を第１．
第２の実施例と同様に処理して原料を作成し、これを成
形後焼結した。得られた焼結体は１０００℃からの水中
投入で異常を示さなかった。尚この焼結体は上記実施例
と同様に緻密体であり、曲げ強度はｌ　２５０　ｋｇｆ
／ｃ履２を示した。

［実施例４］ 珪酸アルミニウム（Ａｌ２Ｏ２・５ｉ０２）２５部、ガ
ラス４０部及びスボジュメン（第１表）３５部を用いて
その原料成形体を上記実施例と同様に焼結した。得られ
た焼結体は１０００℃からの水中投入で異常を生じなか
った。尚この焼結体は緻密体であり、曲げ強度は１３０
０　ｋｇｆ／ｃ層２であった。

このように上記実施例の何れの場合にも、得られた焼結
体は極めて優れた耐熱衝撃性を示した。

尚、炭酸リチウム、粘土、フリント系を１０２０〜１１
２０℃で焼成して吸水率１％以下のものが得られている
が１曲げ強度は４２２　ｋｇｆ／Ｃ鳳２と弱いものであ
る。また耐熱衝撃性材料として知られているスポジュメ
ン析山結晶化ガラス（例えば商品名ネオセラム（日本電
気ガラス■））の場合１曲げ強度は１５００　ｋｇｆ／
ｃ膳２と強いが耐熱衝撃温度差はΔＴ＝６００℃までし
か保証されていない（サンプルサイズは１００Ｘ１００
Ｘ３１層）　。

以上本発明について詳述したが、本発明のセラミックス
材は上記電気調理器用の天板としての用途のみならず、
超耐熱衝撃性の要求される各種用途に供し得るものであ
ることは言うまでもない。

（発明の効果） 上に述べたように、本発明によれば従来到達できなかっ
た温度差８００℃以上の超耐熱衝撃性を有するリチア系
セラミックス材が得られる。しかも本発明のセラミック
ス材は工業的に安価に製造でき、その品質信頼性も高い
外、緻密な構造体であるから汚れが付いても容易に拭き
取ることができる。更に加えられたガラス成分によって
表面に光沢があって外観的にも優れる外、曲げ強度が高
い（１２００−１５００ｋｇｆ／Ｃｍ２（７）ものが容
易に得られる）ために、機械的な衝撃に対しても良く酎
えることができる。

かかるセラミックス材は過酷な熱衝撃を受ける各種部品
、材料として好適に使用することができる。

特許出願人　　株式会社　　イナックス代　理　人　　
弁理士　　吉　１Ｂ　　　和　夫手続補正書（自発） 昭和乙づ年／７月２日 昭和６３年特許願第７２５４０号 ２、発明の名称 、ｔｆｌ耐熱衝撃性セラミックス材 ３、補正をする者 ｊｊＧ件との関係　　特許出願人 住　所　　　゛愛知県常滑市鯉江木町３丁目６番地名　
称　　　（０４７）　　株式会社　イナックス代表者　
伊　奈　輝　三 ４、代理人　　　電話０５２−４５１−９３００住所　
　名占屋市中村区椿町１番３吋 第−地産ビル９０４号−〒４５３ ５　袖ｉ［の対象 （１）明細書の発明の詳細な説明の欄 （２）明細書の図面の簡単な説明の欄 （３）図面 ６、補正の内容 （１）明細書第１２頁１５行目の［のみならず、超耐熱
衝撃性の」とあるのを「のみならず、例えば第１図に示
すようにガス用のクツキング板１として用いたり、その
他ａ１耐熱衝撃性の」と補正する。

（２）明細書第１３頁１０〜１１行目の「使用すること
ができる。」の後に下記の文章を挿入する。

記

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−・適用例を説明する説明図である。 １：カス川クツキング板 （３）図面補止として別紙の通り第１図を追加する。　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以
　　−１−第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一部原料としてリチア系のガラス粉が用いられる
   とともに、主成分としてのＬｉ＿２Ｏ・Ａｌ＿２Ｏ＿３
   ・ｎＳｉＯ＿２を原料の総量に対して９６重量％以上て
   含有するように、且つｎが１．８〜１２．５で、Ｌｉ＿
   ２ＯとＡｌ＿２Ｏ＿３との比率Ｌｉ＿２Ｏ／Ａｌ＿２Ｏ
   ＿３が２．０〜０．５の範囲となるように調製された原
   料粉を成形・焼結して成る超耐熱衝撃性セラミックス材
   。
2. （２）前記リチア系ガラスの添加量が５〜７０重量％の
   範囲である請求項（１）に記載の超耐熱衝撃性セラミッ
   クス材。