JPH02275753A

JPH02275753A - 高強度長石質磁器

Info

Publication number: JPH02275753A
Application number: JP1324894A
Authority: JP
Inventors: Isao Oda; 功小田
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1985-01-18
Filing date: 1989-12-16
Publication date: 1990-11-09
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPH0768061B2

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、高強度長石質磁器に関するものであり、さら
に詳しくは大型高圧碍子及び耐酸磁器に用いると好まし
い、微細で均質な微構造を有する高強度長石質磁器に関
するものである。

（従来の技術）高圧碍子に用いられる長石質磁器には石英質原料、長石
質原料、及び粘土鉱物質原料から成る普通磁器、あるい
は石英質原料、長石質原料、アルミナ質原料、及び粘土
鉱物質原料から成るアルミナ含有磁器とがある。

第７図は石英質原料、長石質原料、及び粘土鉱物質原料
から成る普通磁器における原料調合物の粒度と強度の関
係を示し、縦軸は無釉曲げ強度を、横軸は１０μｍ以下
の有効径を有する粒子の重量百分率を示している。第７
図に認められるように磁器においては原料粒度が微細な
程、強度は増大する傾向にある。この理由は原料の微細
化により磁器の微構造組織がより均質になるためである
。このような傾向は普通磁器、アルミナ含有磁器のいず
れにも共通している。一方、磁器の製造工程においては
原料粒度が微細になればなる程、乾燥、焼成工程で切れ
が発生し易くなり、一般に１０μｍ以下の有効径を有す
る粒子が８５重量％（以下％という）以上になると、上
記工程で切れを発生することが経験的に知られている。

このため普通磁器あるいはアルミナ含有磁器の粒度は、
１０μｍ以下の有効径を有する粒子が８５％より少なく
なるように調整されている。

尚、乾燥、焼成時の切れとは、土練、押出し時の素材中
心と表面の粒子配向性の違いや密度差によって発生ずる
内在束、及び素材の切削、加工時に発生する表面の歪な
どが乾燥、焼成工程において磁器内部と表面の温度差に
よる膨張、収縮差によって発生するクラックのことであ
り、本発明では乾燥、焼成時に磁器内部、表面に発生す
るクラックのことを切れとしている。原料粒度が微細で
あったり、大型の高圧碍子では磁器内部、表面の温度差
がさらに大きくなりクラック発生率が高くなる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしこのような原料粒度の制限は、磁器の微構造の均
質性を制約し、強度を低いものとしている。例えば碍子
用磁器の１２ｎ＋ｍφ無釉テストピース３点曲げ強度は
、普通磁器で約１０００ｋｇ／ｃｆｆｌ、コランダムを
２０％含有するアルミナ含有磁器で約１４００ｋｇ　／
　ｃｆ程度である。原料粒度を微細にすると前述したよ
うに磁器の製造工程における乾燥、焼成工程で切れが発
生する。従って大型の高圧碍子のように高強度を必要と
する製品はコランダムを多量に含有させたり、素材を静
水圧加圧して緻密質にした後、碍子形状に削りだしたり
しなければならず、原料コストが高くなったり工程を複
雑としていた。

本発明の主たる目的は磁器にみられる上記の欠点を解消
することにあり、磁器の微構造の従来より均質にして磁
器の強度を増大せしめることにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は結晶の大きさが２０ａｍ以下であり、全結晶量
が４０重量％以上であって、４０μｍを超える欠陥をを
さず、無釉曲げ強度が１４００ｋｇ／ｃ１１１以上であ
ることを特徴とする高強度長石質磁器である。

このような高強度長石質磁器は、以下に述べる製造法に
て製造することができる。即ち出発原料を粉砕して、１
０μｍ以下の有効径を有する粒子を８５〜９５％含有す
る粒度分布とした後これを仮焼した原料と、粘土鉱物質
原料とを調合および／または粉砕して、１０μｍ以下の
有効径を有する粒子が８５％以下となるように調整後、
通常の磁器製造工程により成形、乾燥、焼成するもので
ある。

本発明の磁器の曲げ強度は、１２ｍｍφ無釉テストピー
ス３点曲げ強度が、普通磁器で１４００ｋｇ　／　ｃ＋
ｆｌ。

コランダムを２０％含有するアルミナ含有磁器で１８０
０ｋｇ　／　ｃ＋ｆｌ、コランダムを３０％含有するア
ルミナ含有磁器で２１００ｋｇ／ｃＴＡ、コランダムを
５０％含有するアルミナ含有磁器で２９００ｋｇ　／　
ｃ＋ｆｌの高強度を有しており、従来の同様な磁器に比
べ、強度が３０〜４０％向上する。

（作　用）以下本発明を一層詳細に説明する。

本発明は磁器の微構造を従来より均質にして強度を増大
せしめたものであり、１０μｍ以下の有効径を有する粒
子が８５％以上という微細な原料でも土練、押出し、乾
燥、焼成という磁器の製造工程を可能にするため、磁器
の原料のうち粘土鉱物質原料を除く微細な原料を一度仮
焼し、焼き固めた後、粘土鉱物質原料と調合および／ま
たは粉砕して磁器粒度が１０μｍ以下の有効径を有する
粒子が８５％より少なくなるように調整したものである
。

本発明の磁器の製造に用いる出発原料は珪砂のような石
英質原料、カリ長石のような長石質原料及びα−ＡＩ２
０ｆｆ系アルミナのようなアルミナ質原料である。この
出発原料を通常の磁器原料の粉砕方法に従い、１０μｍ以下の有効径を有する粒子を８５〜９５％含有
する粒度分布となるように粉砕する。尚、出発原料の粉
砕は、■各々出発原料を粉砕してから仮焼原料配合割合
にて調合する、■出発原料を仮焼原料配合割合にて調合
してから粉砕する、の方法が製造規模、製造設備に応じ
て適宜選択される。

粒度測定は沈降法で行い、粒子径はストークス径であっ
て一般には有効径と呼ばれている。本発明では沈降法で
測定した粒子径を有効径としている。

本発明の（ｍＷに用いた出発原料の粒度分布を第１図に
示す。又、本発明の磁器の出発原料の粒度分布と比較の
ため従来の普通磁器およびアルミナ含有磁器の原料とし
て使用されている石英質原料の粒度分布も併せて示しで
ある。継軸は有効径よりも細粒部の重量百分率、横軸は
粒子の有効径を示している。第１表は本発明に用いた出
発原料の粒度分布範囲であり、第１図中のＴ、−１２の
曲線に囲まれた範囲を示している。

第　　１　　表第１図においてｓ、−３ｚの曲線で囲まれた部分は碍子
用磁器原料として従来より用いられている一般的な石英
質原料の粒度分布範囲を示している。

ａ１〜ａ２の曲線で囲まれた部分は米国特許第３０９７
１０１号にて公知の石英質原料の粒度分布範囲を示して
いる。Ｐ１〜Ｐ２の曲線で囲まれた部分は特公昭４８−
２２８０７号にて公知の石英質原料の粒度分布範囲を示
している。これに対して本発明に用いた石英質原料、長
石質原料、及びアルミナ質原料は１１〜Ｉ２の曲線で囲
まれた範囲の粒度分布である。第１図から判るように本
発明に用いた石英質原料の粒度は一般に用いられている
石英質原料より微細である。又、長石質原料、アルミナ
質原料も通常の原料より微細である。

第２図は本発明に用いる石英質原料、長石質原料、及び
アルミナ質原料の仮焼原料配合割合の範囲を示している
。出発原料の粒度分布を第１図、及び第１表に示すよう
に、１０μｍ以下の有効径を有する粒子を８５〜９５％
含有する粒度分布となるように調整した後、第２図に示
す斜線内の配合割合、即ち、石英質原料８５％以下、長
石質原料１５〜７５％、アルミナ質原料８５％以下から
成る配合割合で調合し、該混合物を９００〜１４００°
Ｃで仮焼して、仮焼原料とする。

本発明で微細原料を仮焼するのは、磁器の微構造を均質
にするためであり、且つ仮焼後の粉砕で粒度コントロー
ルした二次粒子により、その後の工程で製品に切れを発
生させないためである。

仮焼した原料は粘土鉱物質原料と共に調合されるが、■
仮焼した原料を粉砕してから粘土鉱物質原料と混合する
、■仮焼した原料と粘土鉱物質原料とを調合して粉砕す
る、■仮焼した原料と一部の粘土鉱物質原料とを調合し
て粉砕後、粘土鉱物質原料の残部と混合する、の方法が
適宜選択される。

仮焼した原料４５〜８０％と、粘土鉱物質原料２０〜５
５％の混合物の粒度を１０μｍ以下の有効径を有する粒
子が８５％以上にならないように調整する。その後、通
常の磁器製造工程である押出し、成形、乾燥後１１００
〜１４００″Ｃの温度で焼成して高強度を有する磁器を
製造する。

本発明の磁器の結晶相は、コランダム、ムライト、クリ
ストバライト、及び石英から成るグループから選ばれた
少なくとも１種の結晶であり、結晶相が重量で、コラン
ダム：６０％以下、好ましくハ２０〜６０％、ムライト
＝５〜５０％、クリストバライｌ−：４０％以下、及び
石英：１０％以下である。

以下、本発明における限定理由について説明する。

磁器の主成分を構成する化学組成を重量で、５ｉＯｚ　
：　２２〜８５％、Ａｌｚ０３：　１０〜７３％、Ｋ２
ＯとＮａｎ。

の何れか１種又は２種：１．５〜６．５χに限定した理
由を以下に述べる。化学組成は目標とする磁器性能、主
に機械的特性、熱的特性、電気的特性、例えば曲げ強度
、熱膨張率、体積固有抵抗を得るために制限されており
、更に押出し、成形、焼成の可能な坏土を得るために制
限されている。ＳｉＯ□は、主に石英質原料と粘土鉱物
質原料から導入され、２２％未満、及び８５％を超える
と押出し、成形、焼成が困難となる。Ａｌ２Ｏ２は主に
粘土鉱物質原料から導入され、１０％未満では押出し、
成形が困難であり、７３％を超えると焼成温度が高くな
って焼成が困難となるためである。に２０５ＮａｚＯは
主に長石質原料から導入され、Ｋ２ＯとＮａｚＯの何れ
かＩｆｆｆｉ又は２種が１．５χ未満では焼成が困難で
あり、６．５％を超えると磁器中のガラス量が多くなっ
て焼成にて軟化し易（、複雑形状の磁器を安定して製造
できないためである。

結晶相がコランダム、ムライト、クリストバライト、石
英から成るグループから選ばれた少なくとも１種の結晶
であると限定した理由は、目標とする性能を有する磁器
を得るためである。

結晶量を重量で、コランダム二６０％以下、ムライト：
５〜５０％、クリストバライト：４０％以下、及び石英
：１０％以下に限定した理由は、コランダムは６０％を
超えると焼成が困難となり、ムライトは５％未満では磁
器強度が十分発現することができず、５０％を超えると
焼成が困難となるためである。クリストバライトは４０
％を超えると磁器の熱膨張率が高くなり、内在応力が過
大となるため磁器強度を十分発現することができず、石
英は１０％を超えると磁器強度を十分発現することがで
きないためである。

全結晶■を４０重世％以上に限定した理由は、全結晶量
が４０％に満たないと機械的特性、電気的特性の優れた
磁器を製造することができないためである。例えば結晶
量が多い程曲げ強度、タフネスの機械的特性が向上し、
体積固有抵抗、絶縁耐力の電気的特性が向上する。更に
本発明の磁器の原料粒度は１０μｍ以下の有効径を有す
る粒子が８５〜９５％と微細のため、全結晶量が４０％
に満たないと焼成時の変形量が大きくなり、とりわけ複
雑形状の高圧碍子を安定して製造できないためである。

尚、結晶量の測定は定量Ｘ線回折法により行い、定量に
用いた各結晶の回折ピークはコランダム（１１３）　、
ムライト（２２０）　、クリストバライト（１０１）、
石英（１００）であ。る。

結晶の大きさを２０μｍ以下に限定した理由は、結晶の
大きさが２０μｍを超えると磁器微構造を均質にするこ
とができず、高強度磁器を得ることができないためであ
る。本発明の磁器を製造するための原料粒度は１０μｍ
以下の有効径を有する粒子を８５〜９５％含有しており
、１０μｍ以上の粒子が５〜１５％であって、焼成過程
で溶融、反応して２０μｍを超える粒子は殆んど残留し
ない。磁器中の結晶の大きさは光学顕微鏡、走査型電子
顕微鏡により２０μｍ以下であることを確認している。

欠陥の大きさを４０μｍ未満に限定した理由は、欠陥の
大きさが４０μｍを超えると強度低下が生じ、高強度磁
器を得ることができないためである。ここで欠陥とは磁
器中の異物、気孔を意味しており、異物は磁器原料以外
の物であって主に型土工程で混入するが、本発明では仮
焼原料と粘土鉱物質原料の混合泥漿の最終篩を４４μｍ
としているので、磁器の焼成過程にて溶融し磁器中には
４０μｍより大きな異物が残留しない。又、気孔の大き
さは磁器製造法によって決り、本発明の製造法で製造し
た磁器中の気孔の大きさは４０μｍ以下である。磁器中
の異物、気孔の大きさは光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡
により４０μｍ以下であることを確認している。

無釉曲げ強度を１４００ｋｇ　／　ｃ＋＋１以上に限定
した理由は、長石質磁器の強度を増大させるため化学組
成、結晶相、結晶量、微構造組織を制限する必要があり
、上述の限定理由で説明した磁器を構成する主成分の化
学組成が重量で、Ｓｉｎ、　：　２２〜８５％、Ａｌ２
Ｏ２：ｉｏ　〜７３％，Ｋ２ＯとＮａ２Ｏの何れか１種
又は２種：１．５〜６．５ｚより成り、結晶相がコラン
ダム、ムライト、クリストバライト、石英から成るグル
ープから選ばれた少なくとも１種の結晶であって、結晶
量が重量で、コランダム＝６０％以下、ムライト：５〜
５０％、クリストバライト：４０％以下、石英＝１０％
以下であり、全結晶量が４０％以上、結晶の大きさが２
０μｍ以下であって、４０μｍを超える欠陥を有さない
という条件を総て満たした時に長石質磁器を無釉曲げ強
度が１４００ｋｇ／ｃｆｆ１以上になるためである。本
発明における無釉曲げ強度とは、１２ｍｍφ無釉テスト
ピースを用い、スパン１００ｍｍの３点曲げにて荷重試
験機のクロスヘツドスピードが０．５ｍｍ／ｍｉｎで破
壊する曲げ応力である。

１８００ｋｇ／ｃｔ以上の高強度を有し、磁器を構成す
る主成分の化学組成が重量で、５ｉｎｔ：　３Ｑ〜６０
％、八ｈ（ｈ：３０〜７３％、ＰｅｚＯｓ：１．５％以
下、，ＴｉＯ２：１．５％以下、ＣａＯ：０．７％以下
、ＭｇＯ：０．５％以下、Ｋ、０とＮａｔＯの何れか１
種又は２種：１．５〜６．５χ、及び結晶相の内コラン
ダムを重量で、２０〜６０％に限定した理由は、大型の
高圧碍子のように電気絶縁性を必要とする磁器では、成
形性向上のためにＳｉｎ、　：　３Ｑ〜６０％、Ａｔｔ
ｏｓ：３０〜７３％が好ましく、電気絶縁性のためにＦ
ｅｚＯ：＋：１，５％以下、また大型製品の焼成を容易
にするために，ＴｉＯ２：１．５％以下、ＣａＯ：　０
　、７％以下、ＭｇＯ：０．５％以下が好ましい。Ｋ、
０とＮａ、０の何れか１種又は２種：１．５〜６．５χ
に限定した理由は、前述の通りである。又、コランダム
が２０％未満では１２ｍｍφ無釉テストピース３点曲げ
強度が１８００ｋｇ／ｃ＋ｆｌ以下となり、６０％を超
えると焼成が困難となるためである。

主としてＳｉｎ、、Ａ１２（ｈ、ＦｅｚＯ＝、Ｔｉｅ、
、ＣａＯ１Ｍｇ０１Ｋ２０　、Ｎａ、０から成る化学組
成の他にＴｉＯ２、ＢａＯ。

Ｚｒ０ｚｘ　ＢｚＯｉ、ＺｎＯから成るグループから選
ばれた少なくとも１種の組成を２０重量％まで含むと限
定した理由は、目標とする磁器性能を得るためであって
、石英質原料、長石質原料、アルミナ質原料、及び粘土
鉱物質原料の他にＴｉＯ□、ＲａＯ−、Ｚｒ０ｚ、Ｂ２
０１、ＺｎＯを含有する原料、又は試薬を適用するもの
であり２０％を超えると押出し、成形、焼成が困難とな
るためである。

本発明の磁器を製造するには、出発原料を石英質原料、
長石質原料、及びアルミナ質原料から成るグループから
選ばれた少なくとも１種の原料とする。この理由は、使
用する原料を選択し目的とする性能を有する磁器を得る
ためである。また出発原料の粒度を、１０μｍ以下の有
効径を有する粒子を８５〜９５％含有するものとすべき
である。この理由は、１０μｍ以下の有効径を有する粒
子が８５％未満では高強度磁器を得ることができず、９
５％を超えると粉砕時間を要するだけで磁器強度の増大
がないためである。

仮焼原料である石英質原料、長石質原料、及びアルミナ
質原料の配合割合の範囲を石英質原料８５重量％以下、
長石質原料１５〜７５重量％、アルミナ質原料８５重量
％以下とすべきである理由は、長石質原料の配合量にあ
り、長石質原料が１５％未満であると仮焼原料と粘土鉱
物質原料を混合し、焼成しても焼締った磁器が得られず
、長石質原料が７５％より多いと焼成中に磁器が軟化し
易′く、とりわけ大型の高圧碍子を安定して製造するこ
とができないためである。また坏土の可塑性に十分な量
の粘土鉱物質原料を仮焼原料の粉砕物と混合するならば
、１０μｍ以下の有効径を有する粒子が８５％以上とな
る粒度分布を有する粘土鉱物質原料、及び他の化学物質
、例えばＴｉ０ｚ、ＢａＯ、Ｚｒ０ｚ、Ｂ２０１、Ｚｎ
Ｏ等を仮焼原料に加えても磁器の微構造の均質性を損な
わない限り問題はない。

仮焼温度を９００〜１４００°Ｃとすべきであり、この
理由は、９００″Ｃより低いと焼締りが悪く均質な微構
造を有する仮焼原料が得られず、１４００’Ｃより高い
と発泡が認められるだけで微細、均質な微構造を有する
仮焼原料が得られないためである。

仮焼原料の粉砕物と粘土鉱物質原料の配合割合を仮焼原
料４５〜８０重量％、粘土鉱物質原料２０〜５５重量％
とすべきであり、この理由は、粘土鉱物質原料の配合量
にあり、粘土鉱物質原料が２０％未満あるいは５５％よ
り多いと押出し成形する時の坏土の可塑性が十分でなく
、成形性が悪くなるためである。

仮焼原料の粉砕物と粘土鉱物質原料の混合物の焼成温度
は１１００〜１４００”Ｃとすべきであり、この理由は
、１１００’Ｃより低いと焼締まった磁器が得られず、
１４００″Ｃより高いと発泡し磁器を安定して製造でき
ないためである。

（実施例）以下本発明の実施例について説明する。

１施皿上石英質原料として珪砂、長石質原料としてカリ長石、ア
ルミナ質原料としてα−ＡｌｚＯｚ系アルミナ、及びボ
ーキサイト、粘土鉱物質原料として蛙目粘土を使用し、
珪砂、カリ長石、α−ＡＩ２０３系アルミナ、及びボー
キサイトを各々ボールミルにて湿式粉砕した。尚、蛙目
粘土は水ひ物であり、１０％ｍ以下の有効径を有する粒
子が９５％であるので粉砕を必要としない。粉砕した原
料の粒度分布曲線を第３図に示し、粒度分布を第２表に
示す。

これら粉砕原料を第４図のアルミナ質原料、石英質原料
、長石質原料の仮焼原料配合割合を示す斜線内のＡ−１
までの９組成点について調合し、ボールミルにて湿式混
合して電気乾燥機にて乾燥後、エレマ電気炉にて１１５
０〜１３００’Ｃの温度で仮焼した。

尚、サンプルＣ゛は、サンプルＣの仮焼原料配合割合に
ＺｎＯを外挿で５％添加し、仮焼した磁器である。

前記仮焼原料と粘土鉱物質原料である蛙目粘土を後述す
る第３表に示す磁器配合割合で調合し、１０μｍ以下の
有効径を有する粒子が８０％になるようボールミルにて
湿式粉砕した。この仮焼原料と蛙目粘土の混合泥漿をフ
ェロフィルターにて脱鉄し、４４μｍ篩へ通して、フィ
ルタープレスで脱水後、真空土練機で土練、押出しを行
なった。土練後、１２ｍｍφテストピースを成形、乾燥
し、連続焼成窯にて１３００〜１３５０°Ｃの温度で焼
成して第３表に示す特性を有するＡ〜■の１０種類の磁
器を製造した。

第３表に示したサンプルＪ、にの磁器は、第２図および
第４図に示す、本発明の磁器を製造するための仮焼原料
配合割合範囲外の組成であり、使用した原料、製造設備
、及び製造条件はサンプルＡ−１と同一であって本発明
の磁器の製造法に従い製造した。また第３表に示した比
較サンプルＬ〜Ｎ、３種類の磁器は従来の製造法で製造
したものであり、使用した原料は石英質原料として珪砂
、長石質原料としてソーダ長石、アルミナ質原料として
α−八へ□０．系アルミナ、粘土鉱物質原料として水ひ
蛙目粘土であり、蛙目粘土を除く珪砂、ソーダ長石、α
−Δ１２０．系アルミナを第３表に示す磁器配合割合に
て調合し、ボールミルにて湿式粉砕して、蛙目粘土混合
時に１０μｍ以下の有効径を有する粒子が７０〜８０％
になるようボールミルにて湿式粉砕した。該粉砕物と蛙
目粘土とをボールミルで湿式混合し、フェロフィルター
にて脱鉄した。篩は８８μｍを用い、フィルタープレス
で脱水後、真空土練機にて土練、押出しを行い１２ｍｍ
φテストピースを成形、乾燥し、連続焼成窯にて１３０
０−１３５０°Ｃの温度で焼成した。

第３表に示した特性の試験方法として、結晶量の測定は
定量Ｘ線回折法により行い、化学組成の測定は湿式化学
定量分析法により行った。結晶及び欠陥の大きさは光学
顕微鏡、走査型電子顕微鏡にて観察し、１２１φ無釉テ
ストピース曲げ強度は荷重試験機を用い、荷重速度とし
てクロスヘツドスピード０．５ｍｍ／ｍｉｎでスパン１
００ｍｍの３点曲げ法にて測定した。熱膨張率は光でこ
の原理を応用したミラー式熱膨張計を用い、試料形状４
ｍｍφＸ５０．００ｍｍにて測定した。電気特性の内、
体積固有抵抗、誘電率、誘電正接はＪＩＳ　Ｃ２１４１
、絶縁耐力はＶＤＥ−０３３５ニ従い測定した。耐酸度
はＪＩＳ　Ｒ１５０３のＪＩＳ粉末法で測定した。

第３表において認められるように本発明のサンプルＡ−
１は、結晶の大きさが１５〜１８μｍ１欠陥の大きさが
２６〜３８μｍであり、化学組成が、ＳｉＯ２：３３〜
８０％、八１ｚｏｉ：１６〜６３％、Ｋ２ＯとＮａｚＯ
のイ可れか１種又は２種−２，２〜５．１′１、結晶量
が、コランダム：５０％以下、ムライト：８〜３５％、
クリストバライト：３２％以下、石英＝９％以下、全結
晶量：４２〜６６％であった。又、曲げ強度は１４２０
〜２９４０ｋｇ／ｃ＋ｆｌであり、コランダムを１８．
８％含有するサンプルＥの曲げ強度が１９５０ｋｇ　／
　ｃＡ　、コランダムを４９．２％含有するサンプルＩ
の曲げ強度が２９４０ｋｇ／ｃｆｆｌであって、コラン
ダム含有量が同量の従来の磁器と比較して３０〜４０％
の強度増大を示した。

本発明の仮焼原料配合割合範囲外の組成である比較サン
プルＪは、仮焼原料のカリ長石配合量が１０％のため磁
器中のに２０とＮａ　、０の何れか１種又は２種が１．
２えとなり、焼純り状態が悪（、欠陥の大きさが５５μ
ｍであって、曲げ強度が５７０ｋｇ／ｃ＋ｆｌであった
。また比較サンプルには、仮焼原料のカリ長石配合量が
８０％のため磁器中のに、０とＮａ２Ｏの何れか１種又
は２種が７．３え、全結晶量が１６．１％となり、曲げ
強度が１２１０ｋｇ／ｃｉであった。

従来のサンプルＬ−Ｎは、結晶の大きさが２５〜５０μ
ｍ、全結晶量が３４〜３８％、欠陥の大きさが５２〜８
６μｍであり、曲げ強度が９５０〜１３８０ｋｇ／Ｃｆ
ｌ！であった。

本発明のサンプルＣ゛は仮焼原料である石英質原料、長
石質原料、及びアルミナ質原料の他に高強度、低熱膨張
を狙いＺｎＯを５χ外挿添加して仮焼した磁器であり、
ＺｎＯの添加により曲げ強度が１００ｋｇ　／　ｃ艷増
大し、６５０°Ｃにおける熱膨張率が０．０９％低下し
た。

本発明のサンプルＡ−１の電気特性、耐酸性は、従来製
造法で製造した従来のサンプルＬ−Ｎより優れていた。

第５図（ａ）に本発明のサンプルＦの微構造組織を透過
式光学顕微鏡写真で示す。第５図℃）に従来製造法で製
造した比較サンプルＭの微構造組織を透過式光学顕微鏡
写真で示す。第５図の（ａ）と（ｂ）を比較して認めら
れるように、本発明の磁器の微構造組織は、従来の製造
法により製造された磁器の微構造組織より微細、均質で
ある。

実１１１４本発明は、とりわけ大型高圧碍子製造への適用に特徴が
あるため、第６図に示す胴径１４５ｍｍφ、等径２３０
ｍｍφ、全長１１５０＋ｙｍの笠付中実碍子と胴径１６
５ｍｍφ、全長１１５０ｍｍ、及び胴径１８５ｍｍφ、
全長１１５０ｍｍの丸棒中実碍子製造の実施例を以下に
述べる。

適用した磁器は実施例１のサンプルＦであり、使用した
原料は石英質原料として珪砂、長石質原料としてカリ長
石、アルミナ質原料としてα−Ａ１２０３系アルミナ、
粘土鉱物質原料として水ひ蛙目粘土であり、珪砂、カリ
長石、α−Ａ１．０３系アルミナを第３表に示すサンプ
ルＦの仮焼原料配合割合にて調合し、１０μｍ以下の有
効径を有する粒子が９０％になるよう、トロンメルにて
湿式粉砕した。該粉砕物をフェロフィルターにて脱鉄し
、４４μｍ篩へ通して、フィルタープレスで脱水後、蒸
気乾燥機で乾燥した。該乾燥機をロールクラッシャーに
て１０μｍ以下になるよう解砕し、タイル焼成用ローラ
ーハースキルンで１１５０°Ｃの温度で連続的に仮焼し
て、ロールクラッシャーにて２ｍｍ以下となるよう粗粉
砕した。第３表に示す磁器配合割合に従い仮焼原料を６
９％と蛙目粘土３１％の内１５％を調合してトロンメル
へ仕込み、残りの蛙目粘土を混合した時の粒度が１０μ
ｍ以下の有効径を有する粒子が８０％になるよう湿式粉
砕し、粉砕後、残りの蛙目粘土１６％をトロンメルへ仕
込んで混合した。仮焼原料と蛙目粘土の混合泥漿をフェ
ロフィルターにて脱鉄し、４４μｍ篩へ通して、フィル
タープレスで脱水後、径が２９０〜３１０　ｍｍφ、全
長１８００ｍｍの素材を真空土練機で押出し、胴径１４
５■φ、等径２３０ｍＩＩｌφ、全長１１５０ｍｍの差
付中実碍子と胴径１６５ｍｍφ、全長１１５０ｍｍ、及
び胴径１８５１φ、全長１１５０ｍｍの丸棒中実碍子を
各々３０本成形し、乾燥した。乾燥後の全数観察におい
て、胴部、筒部の乾燥切れが全く発生していないことを
確認した。

乾燥後、釉薬を施釉し、連続焼成窯にて１３００〜１３
５０°Ｃの温度で焼成した。焼成した差付中実碍子、丸
棒中実碍子の総てが焼成切れを生じることなく、焼純り
状態が良好であることを確認した。尚、乾燥切れの観察
は肉眼による外観検査、焼成切れの観察は肉眼による外
観検査とＸ線透過による内部検出法、そして焼純り状態
は中心部切出し品の吸湿テストにて評価した。

本発明の大型の高圧碍子である胴径１４５ｍｍφ笠付中
実碍子、胴径１６５ｍｍφ丸棒中実碍子、及び胴径１８
５ｍｍφ丸棒中実碍子は、従来製造法と同様、乾燥切れ
、焼成切れを生じることなく安定して製造することがで
きた。

（発明の効果）以上詳細に説明したところから明らかなように、本発明
によれば、微細原料の使用により磁器の微構造を均質に
し、磁器の機械的強度を増大せしめることができる。即
ち、従来の長石質磁器とは全く異なり、結晶の大きさが
２０ａｍ以下であって４０μｍを超える欠陥を有さない
高強度の長石質磁器を現実に提供できる。

そして、こうした高強度長石質磁器は、磁器原料のうち
石英質原料、長石質原料、及びアルミナ質原料の微粉砕
物の混合物を仮焼して均質な微構造を有する仮焼原料と
し、粘土鉱物質原料を加えて適当な粒度に調整すること
により製造でき、その際、磁器の製造工程である土練、
押出し、成形、乾燥、焼成の各製造工程にて製造可能な
成形性を坏土にもたせ、乾燥、焼成工程における切れの
発生を防止することができる。

とりわけ本発明の磁器を大型高圧碍子に用いると一層そ
の特徴を発揮し、高強度でコンパクト、且つ耐アーク性
能等の電気的特性に優れた高圧碍子を提供することがで
き、更に耐酸性等の耐薬品性に優れた磁器を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の磁器の製造時における原料の粒度分
布との比較のため、従来の普通磁器、及びアルミナ含有
磁器の原料として使用されている石英質原料の粒度分布
を示した図、第２図は、石英質原料、長石質原料、及びアルミナ質原
料の配合割合を示す組成図、第３図は、本発明の磁器に使用した石英質原料、長石質
原料、及びアルミナ質原料粒度分布を示した図、第４図は、石英質原料、長石質原料、及びアルミナ質原
料の配合割合を示す組成図、第５図（ａ）は、本発明の実施例１のサンプルＦの微構
造組織を示す透過式光学顕微鏡写真、第５図（ｂ）は、
従来製造法で製造した実施例１のサンプルＭの微構造組
織を示す透過式光学顕微鏡写真、第６図は、差付中実碍子の概略図、第７図は、石英質原料、長石質原料、及び粘土質原料か
ら成る普通磁器における原料調合物の粒度とテストピー
ス曲げ強度の関係を示した図である。 ÷鷲％旧栄＋（諌）第３図イ１効イ蚤０１りｎ）Ｙルミｆ９１Ｎ木↓ （ｈ１菅第５図第６図第７図１０）ｒｔｎ夙７：Ｑ４幼怪２膚す３社子の費量百分牽
（２２手続補正書彷幻１．明細書第３２頁第５行および同頁第７行の［機構造組織」を「結晶の構造」と訂正する。平成２年５月１１日

Claims

【特許請求の範囲】

１．磁器を構成する主成分の化学組成が重量で、ＳｉＯ
＿２：２２〜８５％，Ａｌ＿２Ｏ＿３：１０〜７３％，
Ｋ＿２ＯとＮａ＿２Ｏの何れか１種又は２種：１．５〜
６．５％より成り、結晶相がコランダム，ムライト，ク
リストバライト，石英から成るグループから選ばれた少
なくとも１種の結晶であって、結晶量が重量で、コラン
ダム：６０％以下，ムライト：５〜５０％，クリストバ
ライト：４０％以下，石英：１０％以下，全結晶量が４
０％以上であり、結晶の大きさが２０μｍ以下であって
４０μｍを超える欠陥を有さず、無釉曲げ強度が１４０
０ｋｇ／ｃｍ＾２以上であることを特徴とする高強度長
石質磁器。
２．磁器を構成する主成分の化学組成が重量で、ＳｉＯ
＿２：３０〜６０％，Ａｌ＿２Ｏ＿３：３０〜７３％，
Ｆｅ＿２Ｏ＿３：１．５％以下，ＴｉＯ＿２：１．５％
以下，ＣａＯ：０．７％以下，ＭｇＯ：０．５％以下，
Ｋ＿２ＯとＮａ＿２Ｏの何れか１種又は２種：１．５〜
６．５％であり、結晶相の内コランダムが重量で２０〜
６０％であって、無釉曲げ強度が１８００ｋｇ／ｃｍ＾
２以上である特許請求の範囲第１項記載の高強度長石質
磁器。
３．主としてＳｉＯ＿２，Ａｌ＿２Ｏ＿３，Ｆｅ＿２Ｏ
＿３，ＴｉＯ＿２，ＣａＯ，ＭｇＯ，Ｋ＿２Ｏ，Ｎａ＿
２Ｏから成る化学組成の他にＴｉＯ＿２，ＢａＯ，Ｚｒ
Ｏ＿２，Ｂ＿２Ｏ＿３，ＺｎＯから成るグループから選
ばれた少なくとも１種の組成を２０重量％まで含む特許
請求の範囲第２項記載の高強度長石質磁器。
４．該磁器が碍子用磁器である特許請求の範囲第１項乃
至第３項のいずれかに記載の高強度長石質磁器。
５．該磁器が耐酸磁器である特許請求の範囲第１項乃至
第３項のいずれかに記載の高強度長石質磁器。