JPH0214140A - 多層構造耐熱板 - 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］ 本発明は耐火物、ファインセラミックス、陶磁器及び電
子セラミックス部品等の焼成により製品化される製造分
野に使用される多層構造耐熱板に関する。

［従来の技術］ 耐火物、ファインセラミックス、陶磁器及び電子セラミ
ックス部品等を焼成する場合、焼台または棚板と呼ばれ
る道具れんがを使用するのが一般的である。以下、この
道具れんがを棚板と呼称する。棚仮に要求される特性と
しては■製品と反応しない；■繰返し使用しても割れな
い（コスト面でメリットがある）：■変形しない：■熱
効率が良い等が挙げられ、焼成する製品の品質に適合し
た材質を選定する必要がある。棚板の材質としてはアル
ミナ−シリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物及び炭
素質の非酸化物が主流を占めているが、万能な特性をも
つ棚板は現状ではない。

すなわち、アルミナ−シリカ質の棚板は製品との反応及
び変形の問題で使用上限界がある。アルミナ質のものは
高温焼成が必要で、高価であり、更に、一部の製品とは
反応することがある。

ジルコニア質の棚板は製品との反応がなく、変形しにく
い等の長所をもっているが、比重が大きく重いために取
り扱いに手間がかかること、高価であること、熱伝導率
が低いこと及び繰り返し使用する場合にジルコニア変態
に起因する組繊脆化のためにボロボロになる等の短所が
ある。

炭素質の場合、変形には強いが、酸化による老化並びに
製品との反応防止のために高価なコーティングが必要と
なる。

上述の欠点を解消するために、アルミナ質棚板を製造す
る場合には、変形防止のため耐クリープ性の優れたＳｉ
Ｃ質を中心にして上下面をアルミナ質にした三層のサン
ドイッチ構造の棚板が製造されている。しかし、三層構
造の柵板は高価であり、均一に三層構造にすることが難
しく、更に、繰り返し使用すると、耐用性の面で問題が
あり、上述の欠点を有効に解消する手段とはなっていな
い また、実開昭６１−１９２３００号公報は耐熱容器の内
平面または真平面に、厚さ０．１〜５．０ｍｍのセラミ
ックシートを一層もしくは二層以上圧着らしくは貼着に
より張り付け、これら耐熱容器とセラミックシートとを
同時焼成して一体化してなるセラミックシート張り耐熱
容器を開示している。しかし、この耐熱容器は抄紙法に
よってシート化されたセラミックシートを使用したもの
であり、このようなセラミックシートが未焼成シートの
場合には、焼成温度付近で少なくとも１５％程度の収縮
があり、支持体となる耐熱容器に張り付けて焼成すると
シートの焼成収縮亀裂が生じて実用に供することができ
ず、また、焼成済の堅いシートを使用する場合には、支
持体となる耐熱容器に該シートを張り付けることが難し
く、もし、良好に張り付けることができた場合にも、そ
の後の焼成及び実用温度において、耐熱容器とシートの
間に熱膨張差に起因する剥離亀裂を生ずることがあり、
反復的な温度変化のある柵板としての使用には耐え難い
。

［発明が解決しようとする課題１ 上述の課題を解決するために、本出願人は支持体及び粒
子状表層部よりなる二重構造耐熱板を開発し、すでに特
許出願している（特願昭８２−５８７４０号）、この二
重構造耐熱板は上述のような層状構造の耐熱板の欠点と
なっていた支持体と表層部の熱膨張差に起因する剥離亀
裂及び表層部の亀裂を防止するために、支持体に粒子状
表層部を設けたものである。

この二重構造耐熱板が数十鋤−〜百数十−角程度の大き
さで製造される場合には、品質も安定しており、非常に
優れた棚板であるが、大型耐熱板の製造過程において、
支持体となる練土を粒子に表面全体にわたり均一な力で
成形することが難しくなるために、得られた二重構造耐
熱板の表面粒子の支持体への接着力にムラが生じて該粒
子が脱落することがあり、製品の歩留りが悪くなる。

従って、本発明の目的は大きな寸法でも安定な品質を存
する柵板として優れた性能を有する多層構造耐熱板を提
供するにある。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明は少なくとも支持体、粒子状表層部、及び
支持体の粒子状表層部の間に支持体または粒子状表層部
と同材質の微粉よりなる中間層の少なくとも三層よりな
ることを特徴とする多層構造耐熱板に係る。

［作　用］ 本発明の多層構造耐熱板は主に温度変化を伴う焼成炉の
棚板として使用するものであり、従来の層状構造の耐熱
板（棚板）において欠点となっていた支持体と表層部の
熱膨張差に起因する剥離亀裂及び表層部の亀裂を防止す
るために、支持体に粒子状表層部を設け、更に、支持体
へ粒子状表層部を安定に接着させるために支持体と粒子
状表層部の中間に粒子状表層部と同材質の微粉よりなる
中間層を設置したものである。すなわち、支持体と粒子
状表層部の材質の相違による熱膨張差を粒子間の間隙に
より吸収して剥離亀裂等を防止し、粒子状表層部の亀裂
を防止し、更に、中間層を介在させることにより棚板と
しての性能を低下させることなしに、大型耐熱板製造時
に支持体への粒子状表層部を構成する粒子の接着を完全
なものとして製品の歩留りを向上させるものである。

本発明の多層構造耐熱板に使用する支持体は焼成炉の温
度変化に対して安定であり、割れにくく、変形せず、熱
伝導率が高く、線膨張率が粒子状表層部及び中間層の材
質のそれに近いものであれば、その材質は特に限定され
るものではない、支持体の材質の若干例としてはマグネ
シア、スピネル（Ｍｇｏ・ＡＩ！２０ｓ）、ムライト、
ジルコニア（例えば天然バデライト、及びＭｇＯ１Ｃａ
ｏ　、Ｙ　２ｏ　ｓ等で安定化した合成ジルコニア）、
ジルコン、炭化珪素、コープイライト、シャモット、ム
ライト−アルミナ、ジルコン−ジルコニア等を挙げるこ
とができ、特に、マグネシア−スピネル及びマグネシア
−スピネル−ジルコニア系の支持体は高耐用性を示すた
めに好適である。なお、本発明の多層構造耐熱板に使用
する支持体は直接焼成する製品と接するものではなく、
製品との反応等の心配もないので、上述の条件を満たす
ものであれば、その純度等は特に限定されるものではな
く、焼成前の主支持体に中間層を介して粒子を接着する
ことができれば良い。

また、多層構造耐熱板は後述する中間層を有するために
、支持体が多孔質であっても粒子状表層部を均−且つ強
固に形成することができ、軽量化を図ることができる。

即ち、主支持体の練土中に焼成により燃焼して消失する
物質例えば炭、紙、プラスチック等を混合することがで
きる。該物質は０．１〜３輪−程度の粒径のものを前記
練土に混合することが好ましく、その混合量は練土１０
０重量部に対して５〜３０重量部程度である。このよう
な練土を使用して支持体を成形して焼成すれば、焼成時
に前記物質が消失して支持体を多孔質とすることができ
、多層構造耐熱板の軽量化することができ、製品焼成操
作の作業性を向上することができる。

本発明の多層構造耐熱板の粒子状表層部は焼成する製品
と直接接するものであり、その材質は焼成する製品の材
質に依存するが、製品との反応等の問題を鑑みて高純度
の材質を使用する必要がある０粒子状表層部の材質は製
品の材質に依存するが、例えばジルコニア（例えば天然
バデライト、及びＭｇＯ１ＣａＯ１Ｙ２０１等で安定化
した合成ジルコニア笠）、シリカ、アルミナ、スピネル
、マグネシア、スピネル、炭化珪素、窒化珪素、カーボ
ン、クロム等を使用することができる。なお、製品の品
質に依存して、これらの材質の１種または２種以上を使
用することができる０粒子状表層部は上述の材質よりな
る粒子を一列に配置した状態にある０粒子の粒度範囲は
多層構造耐熱板製造時の焼成温度、支持体との接着率、
焼成炉の使用温度、製品との反応性、製品の形状並びに
大きさ等に依存して微粉から粗粒までの範囲のものを使
用することができるが、０．１〜２１程度の粒度範囲を
もつ粒子を使用することが好適である０粒子の粒度範囲
がこの範囲内にあれば、粒子状表層部の材質と支持体の
線膨張率が異なっていても、接着厚が粒子寸法と等しく
、小さいので、熱膨張差による応力を吸収することがで
き、接着強度の低下が小さい。

しかし、大型耐熱板の製造時に前記支持体を前記粒子と
接着させるために、１軸成形のような方法により成形圧
を掛けても、支持体と粒子の間に均一に成形圧が伝達せ
ず、ムラが生じ、粒子が練土に完全に埋め込まれて強固
に接着した状態の箇所と、練土に完全に埋め込まれず、
粒子が脱落する箇所が生ずる。これを防止するために、
支持体と粒子の間に中間層を設置する。

該中間層は支持体または粒子状表層部の粒子と同じ材質
よりなる微粉である。ここで、支持体と同じ材質の微粉
を使用する場合に、粒子表面にはみ出る微粉が焼成され
る製品と反応する可能性があるので、支持体と同材質の
微粉を使用する場合には焼成される製品の材質に依存し
て材質を選択する必要がある。微粉の粒度範囲は０．８
３ｍｍ（２０メツシユ）以下が好ましく、更に０．０７
４ｍｍ（２００メツシユ）以下が全体の５０重量％以上
であることが好ましい０．このような微粉を支持体と粒
子の間に介在させることにより成形圧が均一に伝達しに
くい大型耐熱板製造時に、該微粉が粒子と支持体の間で
クツションとして作用し、各粒子へ成形圧を均一に伝達
することができない場合でも、粒子と支持体を均一に接
着することができ、粒子状表層部の部分的な脱落等を防
止することができる。

中間層の厚さは中間層の材質に依存し、中間ｌの材質が
支持体と同材質の場合には０．１〜４．Ｏ１程度が好ま
しい、また、中間層の材質が粒子と同材質の場合には０
．１〜２，０輪輪程度が好ましい。

ここで、中間層の厚さが下限より薄いと、中間層のクツ
ションとしての作用が顕著でなくなるために好ましくな
く、また、上限より厚くなると、支持体と粒子状表層部
の間の熱膨張差による応力を吸収することができなくな
り、粒子状表層部が支持体から剥離することがあるため
に好ましくない。

なお、この中間層は本発明の多層構造耐熱板を製造する
際の焼成、及び使用時の焼成、冷却の反復的操作により
微細な亀裂を生じて粒子状表層部の各粒子と共に前記応
力を吸収することができる。

また、この中間層は支持体とは焼結により比較的強固に
接着する。

本発明の多層構造耐熱板の断面図を第１図に示す、第１
図から明らかなように、粒子状表層部を構成する粒子（
３）は中間層（２）に埋め込まれた一列に配置された状
態にある。この中間層（２）を介して粒子（３）は支持
体（１）に接着している。

このような構造の粒子状表層部は例えば所定の形状の主
支持体すなわち線上の上に所定の材質の微粉を一定の厚
さに被覆し、更に、その上に粒子を均一に一列に配置し
、−列に配置した粒子を備える主支持体を成形する等の
種々の耐火物成形方法を使用して得ることができる。

次に、粒子状表層部及び中間層を備える主支持体を焼成
すれば、本発明の多層構造耐熱板が得られる。焼成温度
及び焼成時間は支持体、中間層及び粒子の材質並びに粒
子の粒度範囲により種々変化させることができ、特に限
定されるものではないが、焼成炉での実用温度より高い
温度で焼成する必要があり、通常１０００〜１６００℃
程度の温度を使用して焼成する。

しかし、焼成温度は粒子状表層部及び中間層を構成する
粒子並びに微粉が全て溶融してガラス状となり、粒子状
表層部並びに中間層が緻密化して一体化するような温度
を使用してはならない、これは、上述のように、本発明
の多層構造耐熱板の作用・効果が粒子状表層部の各粒子
の間隙並びに中間層の微細亀裂により得られるものと思
われ、全ての粒子や微粉がガラス状に溶融して緻密にな
ると、従来の二層構造耐熱板と同様の欠点が現れるため
である。しかし、局部的にある程度の粒子が溶融して緻
密化しても、他の粒子間に間隙が存在すれば、剥離状亀
裂等を防止することができる。

また、中間層の微粉はかなり緻密化しても、粒子が緻密
化していなければ、中間層自体に微細亀裂が生ずること
により剥離等を防止することができる。理想的には、各
粒子がそれぞれ単独に中間層を介して支持体に支持され
ていることが好ましい。

なお、各粒子並びに微粉の溶融温度は材質及び粒度等に
より変化する。

また、使用する粒子の粒度を整えることによっても、粒
子状表層部の緻密化を防止することができる。これは粒
子状表層部を構成する粒子に大小があると、大きい粒子
の間隙に小さい粒子が入り込み、この小さい粒子が大き
い粒子よりも低温で溶融して大きい粒子間の間隙を閉塞
して実質上粒子状表層部を緻密化するためである。

本発明の多層構造耐熱板は用途に応じて種々の形状の支
持体、中間層及び粒子状表層部を組み合わせることがで
き、それによってコスト面などで種々の利点を得ること
ができる０例えば、従来使用されているアルミナ質の棚
板は１８００”Ｃ前後の温度で焼成することにより耐ク
リープ性の向上が図られていたが、本発明により粒子状
表層部及び中間層だけをアルミナ質とし、支持体をムラ
イト系の耐クリープ性の良好なものにすることにより、
焼成温度を１６００℃程度に低下させることができ、経
済的に棚板を製造することができる。

また、支持体を多孔質にすることにより本発明の多層構
造耐熱板は軽量化を図ることができ、製品焼成工程での
作業性を改善することができる。

更に、本発明の多層構造耐熱板は第１図に示すような片
面にのみ粒子状表層部を有する耐熱板だけではなく、支
持体を芯材として両面に粒子状表層部を有し、両面を使
用可能な形態とすることができる。

［実　施　例］ 以下に実施例を挙げて本発明の多層構造耐熱板を更に説
明する。

υ１１Ｖ まｆ、２５０ｍｍ口ＸＩＣ１＋ｍの形状の金枠に以下の
第１表に記載する材質及び平均粒径の粒子を均一に一列
にならし、次に、第１表に記載する材質の微粉（０，８
３ｍ−以下）を振り掛けて均一にならした後、第１表に
記載する材質の支持体を形成する練土を投入し、１軸成
形し、脱枠後、１６００℃で焼成することにより本発明
の多層構造耐熱板を得た。

２５０輪−口Ｘ１０＋＊ｍの形状の金枠に以下の第１表
に記載する材質及び平均粒径の粒子を均一に一列になら
し、以下の第１表に記載する材質の支持体を形成する練
土を投入し、１軸成形し、脱枠後、１６００℃で焼成す
ることにより比較品を得た。

実施例１及び比較例で得られた耐熱板の諸特性を第１表
に併記する。

え１λｉ 支持体を形成する練土として平均粒径２−のパルプを７
重量部添加配合したものを使用した以外は実施例１の本
発明品と同様にして軽量タイプの本発明の多層構造耐熱
板を得た。

得られた多層構造耐熱板の諸特性を以下の第１表に併記
する。

え１１１ 両面に粒子状表層部を有する耐熱板を実施例１と類似の
方法で製造して五層構造耐熱板を得た。

得られた五層構造耐熱板の諸特性を以下の第１表に併記
する。

［発明の効果］ 本発明の多層構造耐熱板は支持体を耐割れ性とし、粒子
状表層部を耐反応性とし、更に、大型耐熱板の製造の際
に問題となる粒子状表層部の脱落分防止するために中間
層を配した少なくとも三層よりなる耐熱板であり、用途
に応じた形状の耐熱板を効率的に製造することができる
。

また、粒子状表層部と支持体の間に中間層を設けること
により支持体を多孔質としても均−且つ強固な粒子状表
層部を形成することができるので、耐熱板の軽量化を図
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の多層構造耐熱板の断面図である０図中
、１・・・支持体、２・・・中間層、３・・・粒子状表
層部。 特許出願人　品川白煉瓦株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．支持体、粒子状表層部、及び支持体と粒子状表層部
   の間に支持体または粒子状表層部と同材質の微粉よりな
   る中間層の少なくとも三層よりなることを特徴とする多
   層構造耐熱板。
2. ２．耐熱板が粒子状表層部、中間層、支持体、中間層並
   びに粒子状表層部の五層構造を有する請求項１記載の多
   層構造耐熱板。
3. ３．支持体が多孔質である請求項１または２記載の多層
   構造耐熱板。