JPH02192475A - セラミックス発泡体及びその製造方法 - 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、異種の材料が積層されたセラミックス発泡体
及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

ＳｉＣ，カーボンブラック等の発泡剤を配合してＳｉＯ
２，ＣａＯ等の成分を含有するセラミックス原料を高温
で加熱すると、原料が軟化溶融し、発泡が始まる。更に
高温になると、発泡が活発となり、適度な発泡体が得ら
れる。更に高温で長時間加熱すると、発泡・膨張が過度
になるので、適度な溶融発泡温度が存在する。以下、こ
れを溶融発泡点という。この発泡現象により、得られた
製品に多数の気泡が存在する。そして、この気泡のため
に、屋根材、壁材等の建築用資材として好適な＄１ｆｆ
ｉ性、断熱性、遮音性、耐火性等に優れた製品となる。

たとえば、特開昭５６−１２２１９号公報では、高炉水
砕スラグ、珪酸含有物質２発泡剤等を配合した粉末原料
を型枠に充填し、加熱炉で９００〜１２００℃に加熱焼
成して発泡させた後、８００〜１１００℃の雰囲気温度
で発泡物の上面を連続成形している。このとき、型枠に
充填された粉末原料は、ローラコンベアによって炉内を
移動する。

このような方法によって製造された製品は、Ｓ　ｉ　Ｏ
ｘ、　Ｃａ　Ｏ等を含有するセラミックスからなるもの
であるため、耐火性に優れた建築用資材として使用され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、従来の方法によるとき、原料粉末を焼成する
温度が１１００℃近くまでの高温となる。そのため、原
料粉末を型枠に充填して炉中加熱を行う方式にあっては
、耐熱性に優れた型枠が必要となる。また、熱歪みが大
きくなることから、型枠の寿命も短い。他方、エンドレ
スベルトに原料粉末を載せた状態で焼成する方式にあっ
ては、高価な耐熱金属材料を使用することが必要になり
、製造コストを上昇させる原因になる。

この問題を解消するため、低温で焼成可能なように粉末
原料の成分・組成を調整し、型枠やベルトの耐久性を向
上させることが考えられる。しかし、単に原料の成分・
組成の調整によって焼成温度を下げただけでは、耐火度
が充分でない製品となる。

そこで、本発明は、異種のセラミックス材料を厚み方向
に積層させることにより、焼成時に型枠やベルトが受け
る熱疲労を緩和し、しかも必要とする耐火度をもつセラ
ミックス発泡体及びその製造方法を提供することを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のセラミックス発泡体は、その目的を達成するた
めに、軟化溶融点の高い組成をもつ発泡セラミックス層
と、軟化溶融点の低い組成をもつ発泡セラミックス層と
が積層されていることを特徴とする。

また、本発明の製造方法は、溶融発泡点が低い組成をも
つ発泡性セラミックス原料を焼成ベッド上に敷き、その
上に溶融発泡点が高い組成をもつ発泡性セラミックス原
料を層状に配置し、前記焼成ベッドの上層側が高温に下
層側が低温となるように炉内雰囲気に温度分布を付けた
状態で、前記発泡性セラミックス原料を焼成することを
特徴とする。

〔作用〕

屋根材、壁材等に要求される耐火性とは、外面側が高温
に曝されても、内面側にある可燃材を発火点以下に抑え
る機能をいう。この点から、外面側が高温で溶解して破
壊しない必要な耐火度をもった材料で出来ており、厚み
方向に関して断熱性が良好であれば、耐火性に優れた材
料であるといえる。

そこで、本発明のセラミックス発泡体においては、外面
側を軟化溶融点の高いセラミックス層とし、内面側の耐
熱性が若干低いセラミックス層で形成している。そして
、それぞれのセラミックス層が多数の気泡を含む発泡組
織をもつため、厚み方向に関する断熱性は、従来のセラ
ミックス発泡体と同等である。

このような層状構造にするとき、セラミックス発泡体の
製造が容易になる。すなわち、内層側に使用される溶融
発泡点の低いセラミックス原料組成物を下層として型枠
或いはベルト上に分配し、その上に外層側に使用される
溶融発泡点の高いセラミックス原料組成物を分配する。

そして、下層側温度よりも上層側温度を高くした温度分
布をもった加熱炉でセラミックス原料を焼成するとき、
型枠或いはベルトの温度を下層側原料の焼成温度に維持
される。そこで、この下層側温度が型枠或いはベルトの
臨界耐熱温度以下になるように、原料の成分・組成を調
整することによって、型枠或いはベルトの寿命を延ばす
ことができる。

なお、下層側原料と上層側原料は、明確な境界をもった
ものに限らず、焼成温度が上層に向けて漸次高くなるよ
うに、成分・組成を連続的に変化させたものでも良い。

また、焼成温度は、セラミックス原料に配合される融材
の種類や配合量を上層と下層とで異ならせる方法、セラ
ミックス原料自体の成分・組成を変更する方法等がある
。

〔実施例〕

エンドレスベルトを使用して、セラミックス発泡体を製
造するとき、第１図の概略図で示す設備構成を採用した
。すなわち、加熱炉１の内部を通過する無限軌道に沿っ
て、耐熱ステンレス鋼製のエンドレスベルト２を走行可
能に配置する。加熱炉１の内部は、仕切り壁３によって
加熱帯４及び徐冷帯５に区画されている。加熱帯４及び
徐冷帯５のそれぞれに搬送ロール６が配置されてふり、
これら搬送ロール６によってエンドレスベルト２は炉内
を走行する。

エンドレスベルト２０入側部には、発泡剤を含有する２
種のセラミックス組成物Ａ及びＢをエンドレスベルト２
上に供給するため、ホッパー７及び８がエンドレスベル
ト２０走行方向に関して直列に配置されている。ホッパ
ー７に収容されているセラミックス原料組成物Ａは、比
較的低温で溶融発泡する成分に調整されている。他方、
ホッパー８のセラミックス原料組成物Ｂは、比較的高温
で溶融発泡する成分に調整されている。

これらのホッパー７．８からエンドレスベルト２上に供
給されたセラミックス原料組成物Ａ、旧は、第２図に示
すように、セラミックス原料組成物Ａが下層となり、セ
ラミックス原料組成物Ｂが上層となった２層状にエンド
レスベルト２上で分配サレる。そこで、エンドレスベル
ト２の下部をセラミックス原料組成物への溶融発泡点に
見合った温度ｔ、に維持し、充填層の上層部をセラミッ
クス原料組成物Ｂの溶融発泡点に見合った温度ｔ。

に設定しても、セラミックス原料組成物Ａ、Ｂ全体の焼
成・発泡を均一に行わせることができる。

このとき、エンドレスベルト２に接するセラミックス原
料組成物Ａの温度１．　は、セラミックス原料組成物Ｂ
の温度ｔ２よりも５０〜１５０℃程度低くすることがで
きるため、エンドレスベルト２が受ける熱損傷が大幅に
抑制され、エンドレスベルト２の耐久性を向上させるこ
とができる。また、比較的低級の耐熱材料を使用するこ
とも可能となるため、設備費の節減が図られる。

たとえば、第１表に示した成分・組成及び造粒径をもつ
セラミックス原料組成物Ａ、Ｂを、それぞれ層厚２０ｍ
ｍ及び２０關でエンドレスベルト２上に供給した。また
、温度ｔ１を１０００℃に、温度ｔ２を９００　℃に設
定してセラミックス原料組成物Ａ、　　Ｂを一度に焼成
・発泡させた。なお、キラ粘土は、Ｓ　ｉ　０２８０％
、　　Ａｊ！ｔｏａ１２％のものを使用した。また、硼
酸系融材は、セラミックスの溶融軟化点を調整する成分
であり、硼砂、各種硼酸塩等が知れられているが、ここ
ではウレキサイトを使用した。

第１表　各層の成分　組成及び粒径 このように温度勾配を付けた雰囲気で加熱・′された既
発泡セラミックス９は、徐冷帯５人側に設けた成形ロー
ル１０で６０Ｍの厚みに成形された後、エンドレスベル
ト２に乗って徐冷帯５から１５０℃の温度で送り出され
た。そして、カッター１１で９００ｍｍｘ１２００ｓの
サイズに裁断して、セラミックス発泡体１２（製品）と
した。

製造されたセラミックス発泡体１２は、上層及び下層共
に均一な発泡組織をもち、それぞれの嵩比重は０．５及
び０．５５であった。また、両層間の界面では、層間剥
離が生じることなく、焼成されたセラミックスＩ！Ａ、
Ｂが強固に溶着していた。

他方、セラミックス発泡体１２が取り出された後のエン
ドレスベルト２は、周回軌道に沿ってロールコータ１３
に送られる。ここで、エンドレスベルト２の表面が離型
剤１４でコーティングされた後、エンドレスベルト２は
、前述したホッパー７．８下方に搬送される。

エンドレスベルト２上に供給されるセラミックス原料組
成物は、連続的に溶融発泡点が変わるように供給するこ
ともできる。第３図は、そのための手段の一例を示す。

すなわち、エンドレスベルト２の上方に傾斜シェード１
５を配置し、成分・組成に応じて各種粒径に調整した発
泡性セラミックス原料１６をホッパー１７から傾斜シュ
ート１５を経てエンドレスベルト２に供給する。

発泡性セラミックス原料１６は、傾斜シニート１５を滑
降する過程でパーコレーション作用を受け、下層が粗く
上層が細かな粒度偏析をもった層状として傾斜シ、−）
１５を流下する。この粒度偏析をもってエンドレスベル
ト２に発泡性セラミックス原料１６が供給されるため、
エンドレスベルト２上では、下層から上層に向けて粒径
が小さくなる。

そこで、溶融発泡点の高いセラミックス原料を小径粒に
造粒し、溶融発泡点の低いセラミックス原料を大粒径に
造粒し、これら原料を混合してホッパ−１７に収容して
おくとき、エンドレスベルト２上で下層から上層に向け
て溶融発泡点が高くなるセラミックス充議層１８が形成
される。

たとえば、粒径の異なるセラミックス原料として、第２
表に示す３種類を削整した。そして、これらセラミック
ス原料Ｃ，Ｄ、Ｅを、４０：３０：４０の重量比で混合
してホッパー１７に収容し、筒型などの特殊な傾斜シニ
ート１５を介してエンドレスベルト２に供給し、厚みが
６０薗のペレット充填層１８を形成した。

第２表　セラミックス原料の成分・組成エンドレスベル
ト２上に形成されたセラミックス充填層１８は、前述し
たようにパーコレーション作用を受けて、下層から上層
に向けて粒径が小さくなった粒度偏析をもつものであっ
た。そして、この粒度偏析に応じて、上層はどセラミッ
クス原料Ｃが占める割合が多く、下層はどセラミックス
原ＭＥが占める割合が多いものであった。この成分変動
に応じて、セラミックス充填ＦＪ１８の溶融発泡点は、
下層で９１０℃、上層で１０００℃であり、厚み方向に
連続的に高くなっていた。、 このセラミックス充填層１８を、第３図に示すような温
度勾配をもった雰囲気で焼成した。得られたセラミック
ス発泡体の嵩比重を厚み方向に沿って調べたところ、は
ぼ一定した値になっていた。

この場合、比較的溶融発泡の高い小粒径のものが少量で
はあるが下層に混在するが、小粒径のため大粒径のもの
と混合溶融して発泡するので、局部的な未発泡部も存在
しなかった。

なお、以上の例にあっては、エンドレスベルト２を使用
して、セラミックス発泡体１２を連続的に製造する方法
を説明した。しかし、本発明は、これに拘束されるもの
ではなく、たとえば互いに連結された複数の型枠に発泡
性セラミックス原料を順次装入して焼成を行う場合にも
同様に適用されることは勿論である。この場合にも、型
枠の最高到達温度が低くなるため、型枠寿命を延長させ
ることができる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、エンドレス
ベルト、型枠等の焼成ベッド上に溶融発泡点の低い発泡
性セラミックス原料を敷き、その上に溶融発泡点の高い
発泡性セラミックス原料を分配し、その溶融発泡点に対
応した温度勾配をもった雰囲気で焼成・発泡させている
。このように製造されたセラミックス発泡体を、溶融発
泡点の低いセラミックスで出来た部分を内層とし、溶融
発泡点の高い原料で出来た部分を外層として使用すると
き、従来の製品と比較して遜色のない耐火度をもつ建築
用資材として使用される。また、焼成ベッドの最高到達
温度を下げることができるので、エンドレスベルトや型
枠等の焼成ベッドの耐久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の異種のセラミックス組成物を２層状に
供給して焼成・発泡させる実施例を説明するための図で
あり、第２図は該実施例においてエンドレスベルト上に
形成されたセラミックス層と焼成温度との関係を示し、
第３図は溶融発泡点が連続的に変化するようにセラミッ
クス組成物をエンドレスベルト上に供給する実施例を説
明するための図であり、第４図は該実施例における焼成
時の温度分布及び得られたセラミックス発泡体の嵩比重
を厚み方向に沿って表したグラフである。 ｌ：加熱炉２：エンドレスベルト ３：仕切り壁　　　　　　４：加熱帯 ５：徐冷帯　　　　　　　６：搬送ロール７．８：ホッ
パ−９：既発泡セラミックス１０：成形ロール　　　　
　１１：カッター１２：セラミックス発泡体　１３：ロ
ールコータ１４：離型剤　　　　　　　１５：傾斜シュ
ート１６：発泡性セラミックス原料 １７：ホッパー　　　　　　１８：セラミックス充填層
Ａ：下層のセラミックス組成物 Ｂ：上層のセラミックス組成物

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軟化溶融点の高い組成をもつ発泡セラミックス層と
   、軟化溶融点の低い組成をもつ発泡セラミックス層とが
   積層されていることを特徴とするセラミックス発泡体。 ２、溶融発泡点が低い組成をもつ発泡性セラミックス原
   料を焼成ベッド上に敷き、その上に溶融発泡点が高い組
   成をもつ発泡性セラミックス原料を層状に配置し、前記
   焼成ベッドの上層側が高温に下層側が低温となるように
   炉内雰囲気に温度分布を付けた状態で、前記発泡性セラ
   ミックス原料を焼成することを特徴とするセラミックス
   発泡体の製造方法。