JPH02267170A - 耐火性支持体とその製造方法 - Google Patents

耐火性支持体とその製造方法

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JPH02267170A
JPH02267170A JP2078595A JP7859590A JPH02267170A JP H02267170 A JPH02267170 A JP H02267170A JP 2078595 A JP2078595 A JP 2078595A JP 7859590 A JP7859590 A JP 7859590A JP H02267170 A JPH02267170 A JP H02267170A
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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】 この発明は、耐火性支持体に関するものであり、例を挙
げればセラミック製品、例えばガラス製品の製造に用い
られる炉の付属品に関するものである。
セラミック製品は、その製造途中に高温で焼成されるも
のであって、例えばガラス製品は１００００Ｃから１４
５０°Ｃまでの範囲内の温度で焼成される。焼成作業中
には、製品を支持する支持体を設けることが必要であり
、公知の支持体の中には色々なタイプのものがあって、
その中にはセッタバット、プロップ、サガーが含まれて
いる。セッターは、例えば製品が熱処理中ガラス状の可
塑性段階を通るときに、製品が変形し撓むのを支持し、
保護するのに用いられる。
これまで、セッターその他の炉の付属品は、（約１２６
０°Ｃまでの温度のものでは）菫青石（マグネシウム、
アルミニウム、珪酸塩から成る材料）で作られ、また（
１２６０°Ｃ以上の温度のものでは）炭化珪素のような
耐火材で作られて来た。これらの材料は比較的密度が大
きく、熱伝導率の高いものである。従って、目的とする
セラミック製品を得るための焼成サイクルは、目的とす
るセラミック製品の素材の性質よりも、支持体の性質に
よって支配されることとなる。
最近の提案は、耐火性支持体を構成する組成物にセラミ
ックファイバーを添加し、適当な結合剤及び骨材ととも
にセラミックファイバーを使用して、製品の密度を低く
できるようにし、同時にまた材質の熱的性質を改良する
ことによって、この問題を解決するようにして来た。
しかし、これらの提案は、実際には満足なものでなく、
従ってブラッキングＵｐｌｕｃｋｉｎｇＪ　（むしり取
り）のような問題を起さないで、耐火性支持体として使
用でき、しかも軽量で熱伝導率の低い製品に対する要求
が、依然として残っている。
ブランキングはこの分野でよく知られた現象であって、
焼成されているセラミック製品と耐火性支持体との間の
接着によって惹起される現象である。
支持体から製品を取り除くと、支持体が部分的に剥がれ
て製品に固着し、欠陥を生じさせ不良品となる結果をも
たらすこととなる。この問題を避けるためには、例えば
耐火性支持体の上にジルコン又はアルミナの表面被覆を
施こすことが必要であると考えられて来た。
ところが、この発明者は、組成物中に特殊な組み合わせ
の結合剤を加えると、目的とする支持体の密度と熱伝導
率とを低く保持し、支持体として必要な強度を維持しな
から、ブラシキングの問題を解決することができ、従っ
て最後に分離表面の被覆作業を行う必要が解消できるこ
とを見出した。
従って、この発明は、−面では、セラミック製品が焼成
されている間、セラミック製品に対する耐火性支持体を
提供するものであって、その支持体は、焼成された成形
体であって、セラミック製品に必要な支持を与えるもの
であり、アルミノシリケート又はアルミナで作られたセ
ラミック繊維を粉砕された耐火性粒子状骨材と耐火性の
反応性結合剤とで結合して作られており、その結合剤は
、ともにコロイド状粒子大のアルミナとシリカとを含ん
でいることを特徴とするものである。
粉砕された耐火性粒子状骨材は、例えば粉砕等のような
機械的縮小化によって作られた粒子状材料であって、普
通、粒子の少なくとも９０％が、１０から１００ミクロ
ンの直径であるというような大きさのものである。
耐火性の反応性結合剤は、それよりも遥かに小さな大き
さのもので、機械的縮小化と対照的な化学的方法によっ
て作られるのが普通である。例えば、シリカの粒子大は
、１から１５０ナノメータまでであるのが好ましく、と
くに７−３０ナノメーターであるのが好ましい。アルミ
ナの粒子大は、１から２５０ナノメーターまでであるの
が好ましく、とくに２０−２００ナノメーターであるの
が好ましい。従って、反応性結合剤は、コロイド溶液の
形で与えられるのが好ましいが、他の粒子形状でも充分
に小さな粒子大として得られるならば、適当である。
何か特定な理論に限定されるのは望ましいことではない
が、反応性結合剤は、製品を焼成する間に、互いに反応
してムライ）（ｍｕｌｌｉｔｅ）のような安定な化合物
を形成するように思われる。従って、「遊離の」反応性
シリカは、上に述べたブラッキングの問題の主な原因で
あると思われるので、結合剤の相対的割合は、反応性シ
リカをできるたけ多く結合させるよう０こ選ぶのが好ま
しい。ムライト生成のためには、理想的には約２８重量
部のシリカに対して約７２重量部のアルミナが必要とさ
れるが、この比率以外の割合でも、適当に強くてブラッ
キングのない製品を得ることができる。
従って、アルミナよりもシリカを多くすべきでないこと
は明らかであり、その割合はアルミナ対シリカが、重量
で、例えば５０対５０から９０対１０まで変化すること
ができる。その割合は、反応性アルミナ結合剤対反応性
シリカ結合剤が、重量で６０対４０から８５対１５まで
であることが好ましい。
反応性結合剤は、焼成された製品中に例えば１から４５
重量％までの量含めることができ、その中では２０％か
ら３０％であることが好ましい。
セラミック繊維は、焼成された製品中に例えば５０から
８０重量％までの量含めることができる。
アルミナ繊維は、いわゆるハイアルミナ繊維であって、
すなわち約６０％以上のアルミナ含有量のものである。
使用される繊維がアルミノシリケート繊維である場合に
は、繊維は２０重量％まてのジルコニアを含んでいても
よい。また、アルミノシリケート繊維は、５０重量％ま
でのハイアルミナ繊維と混合することができる。
ハイアルミナ繊維が存在すると、製品の温度抵抗カ増大
スる。従って、ビトレアスホテルウエア（ｖｉｔｒｅｏ
ｕｓ　ｈｏｔｅｌｗａｒｅ）やボーンチャイナ（ｂｏｎ
ｅ　ｃｈｉｎａ）の焼成では、約１１５０°Ｃから１２
５０°Ｃまての焼成温度が必要とされるので、支持体中
にハイアルミナ繊維を含めることは必要でない。しかし
、ボーセリンの焼成では、卜■０°Ｃ以上の温度が必要
とされるので、支持体中にハイアルミナ繊維の存在が必
要となる。
粒子状の耐火性骨材は、焼成された製品中に、例えば４
９重量％まで含めることができ、その中では５ないし３
０％であることが好ましい。耐火性骨材は、約７５ミク
ロン以下の太き、−であるのが好ましい。
粒子状の耐火性骨材は、アルミナであることが好ましい
が、例えば、ジルコン、酸化ジルコニウム、炭化珪素、
窒化珪素、アルミノシリケート、熔融シリカ又は窒化硼
素であってもよい。
耐火性骨材は、密度上昇剤として作用するだけでなく、
強度と耐火度に貢献するものである。
他の成分、例えばクレー結合剤も必要により含めること
ができる。
この発明に係る製品は、繊維含有製品の望ましいすぐれ
た密度と、熱材料特性とを持っているが、それに加えて
ブランキング問題を起こさないで、すぐれた強度を持っ
ている。
この発明のもう１つの面では、ともにコロイド粒子大の
シリカ及びアルミナを含んだ反応性結合剤と、粉砕され
た耐火性粒子状骨材とを用いて、アルミノシリケート又
はアルミナ繊維の水性スラリーを作り、スラリーを予備
成形体に成形し、予備成形体を最終の所望形状にプレス
しその後製品を焼成することにより、耐火性支持体が作
られる。
予備成形体は、スラリーを真空成形することによって作
るのが好ましいが、他の方法例えばインジェクション成
形法を用いることもできる。
スラリーは、成る割合のハイアルミナ繊維と、上に詳述
したような他の任意成分を含むことができるが、成形段
階の前に凝集剤を添加することが好ましい。凝集剤は、
これまで用いられて来たどのような有機物であってもよ
く、例えばカチオン性澱粉、又はカチオン性若しくはア
ニオン性のポリアクリルアミドであってもよい。
成形段階の前のスラリーの固体含有割合は、５０重量％
以下であり、１０％以下が好ましく、例えば２ないし５
％がとくに好ましい範囲である。
成形段階の後では、予備成形体の固体含有量は、例えば
約３０ないし８０重量％に増加しており、その結果子で
取り扱うことができるが、なお、高割合の水を含んでい
ることは言うまでもない。
必要ならば、真空成形段階とプレス段階とに、２部分か
ら成る組み合わせ器具を用いることができる。例えば、
器具の上部が予備成形体の型であって、真空を通し且つ
水を排出するための孔を持っており、下部が必要なシー
ルを形成するものであってもよい。真空成形の後、下部
が取り除かれ、予備成形体は上部にまだ残っていてプレ
スに入れられ、適当な形状の非脱水具を使用して、必要
な最終形状にプレスされる。その代わりに、全く別々の
器具を使用して、真空成形とプレス作業とを行うことが
できるが、その場合には最終プレス器具が水の排出を行
うことが、勿論必要とされる。
プレス作業は、比較的低い圧力で、例えば５０から２０
０　ｐ、ｓ、ｉ、ｇ、で行うことができる。最終成形体
を作ることのほかに、さらにプレス作業は製品を圧密に
し高密度にする。
プレスされた支持体をプレスから取り出し、次いで焼成
前に乾燥する。例えば、支持体を約１２０１８０°Ｃの
オーブン中で空気乾燥することができる。
普通の焼成温度は、８００°Ｃから１４００°Ｃまでの
範囲内にある。
予備成形体の形は、勿論、プレス段階で必要とされる最
終の正確な形によって決定される。例えば、かりに最終
形状が、平坦な形状から非常に大きく曲がり又は中窪み
のものでなければ、平坦な円板状予備成形体が適してい
る。しかし、著しい中富みその他の形状変化が必要なら
ば、平坦な予備成形体は、その後の変形で裂けたり亀裂
を生したりするから、不適当であることとなる。従って
、予備成形体は、例えば完全に中の窪んだ最終製品を作
り上げるためには、少なくとも部分的に中の富んだ形を
持つことが必要である。どのような特定の最終形状に対
しても、予備成形体を作るのに実際に必要とされる量は
、平均的な当業者によって容易に決定することができる
。
この発明は、ガラス製品用の改良されたセッターを提供
するのにとくに使用できるものであるから、便宜上その
具体例を参照してさらに詳しく以下に記載する。
焼成されるべき各個のガラス製品は、そのガラス状態の
間、ガラスに必要な支持を与えるために、それ自身特別
な形状をしたセッターを特徴とする特定のガラス製品の
ために個々のセンターを設計する手段は、当業界でよく
知られている。そのため、ガラス製品の製造業者は、特
殊なセッターの大量在庫を抱えなければならず、このこ
とは、従来のセッターが象速な焼成サイクルにおいて、
衝撃破壊を起こしやすく、従ってそのような条件下では
非常に短い有効寿命サイクルを持っているという事実と
混在している。この発明によるセンターは、現存する同
一の幾何学的設計要件に従って作ることができるが、迅
速な焼成条件下でのより大きな寿命期待を持っている。
さらに大きく改良された熱材質特性のために、−層迅速
で有効な焼成サイクルが達成できる。またこの発明の製
品は、従来品よりも著しく低密度であって、例えばコー
ディエライトの場合２．０から２．３　ｇ　／　ｃｃで
あり、炭化珪素の場合には２．５ｇ／ｃｃ以上であるの
に比べると、この発明の製品は普通０．２から］、２ｇ
／ｃｃである。
この発明のセンターは、軽量であって丈夫であるから、
焼成、輸送及び貯蔵のために積み重ねるのにとくに適し
ている。このセック−は、その目的のために垂下する円
形フランジを備えた形に成形することができる。
実施例 下記の成分から成る水性スラリーを作って、１５ｃｍの
ボーンチャイナ板層のセッターを作った。
アルミナシリケート繊維　　　　　３７．９重量部水中
３０χＩＪ／Ｗのコロイド状シリカ　　１４．７水中３
０訃ハのコロイド状アルミナ　３７．９粒子状アルミナ
　　　　　　　　　９．５スラリーは、繊維重量を基準
にして２％の固形分を含むようにされた。すなわち、１
ｋｇの繊維に対して５０リンドルの水が用いられた。
スラリーは、撹拌されて固体を懸濁状態に維持し、撹拌
を継続している間に、充分な凝集剤が添加されて液体が
透明になった。
こうして得られた凝集されたスラリーは、予備成形体に
必要な大きさの造形器具が入れられた造形タンク内に流
入された。水銀圧２２インチの真空が適用されて予備成
形体が得られたが、それは約６０％の水を含んでいた。
その後、予備成形体を１００　ｐ、ｓ、ｉ、ｇ、　（６
，８バ）でプレス成形した。得られセッターを１３００
°Ｃで焼成し、その後、セック−は０．８　ｇ　／　ｃ
ｃの密度を持った非常に満足な製品であることがわかっ
た。

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. １．セラミック製品の焼成中、セラミック製品を支持す
    るための耐火性支持体であつて、支持体は焼成された成
    形体であつて、セラミック製品に必要な支持を与えるも
    のであり、粉砕された耐火性粒子状骨材と、耐火性の反
    応性結合剤とを用いて、アルミノシリケート又はアルミ
    ナから成るセラミック繊維を結合したものから成り、結
    合剤は何れもコロイド状粒子大のアルミナとシリカとを
    含んだものであることを特徴とする耐火性支持体。
  2. ２．粉砕された耐火性粒子状骨材は、粒子の少なくとも
    ９０％が、１０から１００ミクロンの直径のものである
    ような大きさを持つている、特許請求の範囲第１項に記
    載する耐火性支持体。
  3. ３．反応性シリカ結合剤の粒子の大きさが、１から１５
    ０ナノメートルである、特許請求の範囲第１項に記載す
    る耐火性支持体。
  4. ４．反応性アルミナ結合剤の粒子の大きさが、１から２
    ５０ナノメートルである、特許請求の範囲第１、２又は
    ３項に記載する耐火性支持体。
  5. ５．反応性結合剤中のアルミナ対シリカの割合が、重量
    で５０対５０から９０対１０までである、特許請求の範
    囲第１−４項の何れか１つの項に記載する耐火性支持体
    。
  6. ６．反応性結合剤中のアルミナ対シリカの割合が、重量
    で６０対４０から８５対１５までである、特許請求の範
    囲第５項に記載する耐火性支持体。
  7. ７．耐火性反応性結合剤が、焼成された製品中に１から
    ４５重量％の量含まれている、特許請求の範囲第１−６
    項の何れか１つの項に記載する耐火性支持体。
  8. ８．耐火性反応性結合剤が、焼成された製品中に、２０
    から３０重量％の量含まれている、特許請求の範囲第７
    項に記載する耐火性支持体。
  9. ９．セラミック繊維が、焼成された製品中に５０から８
    ０重量％の量含まれている、特許請求の範囲第１−８項
    の何れか１つの項に記載する耐火性支持体。
  10. １０．繊維が、５０重量％までのハイアルミナ繊維と混
    合されたアルミノシリケート繊維から成る、特許請求の
    範囲第１−９項の何れか１つの項に記載する耐火性支持
    体。
  11. １１．粉砕された耐火性粒子状骨材が、焼成された製品
    中に４９重量％までの量含まれている、特許請求の範囲
    第１−１０項の何れか１つの項に記載する耐火性支持体
    。
  12. １２．粉砕された耐火性粒子状骨材が、焼成された製品
    中に５から３０重量％の量含まれている、特許請求の範
    囲第１−１１項の何れか１つの項に記載する耐火性支持
    体。
  13. １３．０．２ないし１．２ｇ／ｃｃの密度を持つている
    、特許請求の範囲第１−１２項の何れか１つの項に記載
    する耐火性支持体。
  14. １４．垂下する円形フランジを持つている、特許請求の
    範囲第１−１３項の何れか１つの項に記載する耐火性支
    持体。
  15. １５．コロイド状粒子大のシリカ及びアルミナを含んだ
    反応性結合剤と、粉砕された耐火性粒子状骨材とを用い
    て、アルミノシリケート又はアルミナ繊維の水性スラリ
    ーを作り、スラリーを予備成形体に成形し、予備成形体
    を最終の所望形状にプレスし、その後それを焼成するこ
    とを特徴とする耐火性支持体の製造方法。
  16. １６．予備成形体が真空成形によつて作られる特許請求
    の範囲第１５項に記載する製造方法。
  17. １７．スラリー中に凝集剤を添加する、特許請求の範囲
    第１５又は１６項に記載する製造方法。
  18. １８．成形段階前におけるスラリーの固体含有量を５０
    重量％以下とする、特許請求の範囲第１５、１６又は１
    ７項に記載する製造方法。
  19. １９．固体含有量を２から５重量％までとする、特許請
    求の範囲第１８項に記載する製造方法。
  20. ２０．成形後で焼成前の固体含有量を３０から８０重量
    ％までとする、特許請求の範囲第１５−１９項の何れか
    １つの項に記載する製造方法。
  21. ２１．真空成形を２部分から成る器具中で行い、第１部
    分が予備成形体の成形器を構成していて、真空を通し且
    つ水を排出させるための孔を備えており、第２部分が真
    空成形が終了したあとで取り除かれ、第１部分が予備成
    形体を収容しており、その後プレスに入れられてそこで
    最終の所望形状に賦形される、特許請求の範囲第１６−
    ２０項の何れか１つの項に記載する製造方法。
  22. ２２．プレスされた支持体を１２０ないし１８０℃で空
    気乾燥する、特許請求の範囲第１５−２１項の何れか１
    つの項に記載する製造方法。
  23. ２３．予備成形体を中窪みの形状に成形する、特許請求
    の範囲第１５−２２項の何れか１つの項に記載する製造
    方法。
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