JPH05155657A - ゼオライトからの高密度リューサイト及び／又はポルサイトを主成分とするセラミックス - Google Patents
ゼオライトからの高密度リューサイト及び／又はポルサイトを主成分とするセラミックスInfo
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Landscapes
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- Dental Prosthetics (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は高い耐火性を有し、熱膨張率を制御
することが容易であるセラミックスを提供することを目
的とする。 【構成】 カリウム置換ゼオライト粉末を900〜1100℃
にか焼し、ゼオライトの構造がくずれ非結晶粉末を所定
形に成形し、1150〜1400℃で0.5〜12時間焼結したセラ
ミックス。
することが容易であるセラミックスを提供することを目
的とする。 【構成】 カリウム置換ゼオライト粉末を900〜1100℃
にか焼し、ゼオライトの構造がくずれ非結晶粉末を所定
形に成形し、1150〜1400℃で0.5〜12時間焼結したセラ
ミックス。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はリューサイトあるいは
ポルサイト、およびこれらの両方を主成分とするセラミ
ックス材で５％以下の気孔率を持ち実質的にクラックを
含まない材料を作る新しい方法に関するものである。
ポルサイト、およびこれらの両方を主成分とするセラミ
ックス材で５％以下の気孔率を持ち実質的にクラックを
含まない材料を作る新しい方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】セラミックス材の用途には触媒の固定
材、歯科用磁器製品、熱交換器、タービンの羽根、集積
回路の基板など、多数のものがある。ある定まった応用
に使われる特定のセラミックスはその応用に必要な性質
に依存する。例えば、リューサイト・セラミックスは歯
科用磁器製品として、あるいは金属同士や金属／セラミ
ックスの封着のための被覆材として使うことができる。
（リューサイトは白榴石とも呼ばれる。）歯科用セラミ
ックスの中のアルミノケイ酸カリウムの組成の重要さに
関する概説は C．Hahn と K.Teuchert によって、Ber．
Dt．Keram．Ges.，57,（1980) Nos．9-10，208-215 で
与えられている。歯科の分野での応用でリューサイトを
使う場合の弱点はこわれやすく、修理が難しいことであ
る。この理由から、義歯を入れる場合は通常金属のフレ
ームが必要である。したがって、リューサイト・セラミ
ックスが一段と強くなることが望まれている。また、高
温でのガラスの溶融、そしてそのフリット作り、そして
その粉砕の工程がなくなるようにリューサイト・セラミ
ックスをより低温で製造する方法の確立が必要となって
いる。米国特許4,798,536号はカリウム塩を様々な長石
に加えることによってリューサイト相を多量に含みね強
度が増加した磁器が作られることを示した。部分的に結
晶化したリューサイトガラス・セラミックスは本報告で
考案した方法で作り出され、その強度は'536番の文書で
報告されているものより強い。すなわち、カリウムで置
換したゼオライトＹ粉末を使い、それを1050℃で加熱す
ると非晶質の粉末になる。この非晶質粉末を所定の形に
成形し1150−1400℃で焼結させると、リューサイト・セ
ラミックス材となる。こうすると、ガラスの溶融とフリ
ット作りが不用となる。
材、歯科用磁器製品、熱交換器、タービンの羽根、集積
回路の基板など、多数のものがある。ある定まった応用
に使われる特定のセラミックスはその応用に必要な性質
に依存する。例えば、リューサイト・セラミックスは歯
科用磁器製品として、あるいは金属同士や金属／セラミ
ックスの封着のための被覆材として使うことができる。
（リューサイトは白榴石とも呼ばれる。）歯科用セラミ
ックスの中のアルミノケイ酸カリウムの組成の重要さに
関する概説は C．Hahn と K.Teuchert によって、Ber．
Dt．Keram．Ges.，57,（1980) Nos．9-10，208-215 で
与えられている。歯科の分野での応用でリューサイトを
使う場合の弱点はこわれやすく、修理が難しいことであ
る。この理由から、義歯を入れる場合は通常金属のフレ
ームが必要である。したがって、リューサイト・セラミ
ックスが一段と強くなることが望まれている。また、高
温でのガラスの溶融、そしてそのフリット作り、そして
その粉砕の工程がなくなるようにリューサイト・セラミ
ックスをより低温で製造する方法の確立が必要となって
いる。米国特許4,798,536号はカリウム塩を様々な長石
に加えることによってリューサイト相を多量に含みね強
度が増加した磁器が作られることを示した。部分的に結
晶化したリューサイトガラス・セラミックスは本報告で
考案した方法で作り出され、その強度は'536番の文書で
報告されているものより強い。すなわち、カリウムで置
換したゼオライトＹ粉末を使い、それを1050℃で加熱す
ると非晶質の粉末になる。この非晶質粉末を所定の形に
成形し1150−1400℃で焼結させると、リューサイト・セ
ラミックス材となる。こうすると、ガラスの溶融とフリ
ット作りが不用となる。
【０００３】以前の技術にもゼオライトからセラミック
スを製造する方法はあったが、緻密なリューサイト・セ
ラミックス材を作る手順に関する報告はない。例えば、
D．W．Breck は「ゼオライト分子篩（ふるい）」の著書
(John Wiley & Sons，New York（1974），p493-496）
で、「Mg-Xを加熱するとコージエライトが形成する」と
述べた。公表された工程Mg-Xを1500℃で加熱してガラス
を作り、それを1000℃以上で加熱してコージエライトを
製造するというもので、コージエライトを作るためには
２段階の工程が必要であった。コージエライト基セラミ
ックス材の作製法を示すもう１つの文献は Chowdryらの
米国特許4,814,303号である。Ｃhowdryは単結晶灰長
石、灰長石-コージエライト、あるいはコージエライト
基セラミックス材を作る方法として、ゼオライトＸ，-
Ｙおよび-ＡのCa，Ca/Mg，およびMg形を約900℃から135
0℃の温度範囲で加熱することを公表している。Chowdry
の33番の例はカリウムで置換したゼオライトＸの作製と
それを1000℃で焼結することによってほとんどがKAlSi2
O6である材料が形成され、それがリューサイトのＸ線回
折図形（JCPDSファイル15-47番）を示したに違いないと
された。最後に、ヨーロッパ特許広報298,701号（Taga
ら）はカルシウム・ゼオライトから、灰長石相を持つセ
ラミックス材の作製を述べている。その工程には非晶質
材を形成させるか焼操作が含まれ、その非晶質材が製品
の形に成形され、約850-950℃の温度で焼結される。
スを製造する方法はあったが、緻密なリューサイト・セ
ラミックス材を作る手順に関する報告はない。例えば、
D．W．Breck は「ゼオライト分子篩（ふるい）」の著書
(John Wiley & Sons，New York（1974），p493-496）
で、「Mg-Xを加熱するとコージエライトが形成する」と
述べた。公表された工程Mg-Xを1500℃で加熱してガラス
を作り、それを1000℃以上で加熱してコージエライトを
製造するというもので、コージエライトを作るためには
２段階の工程が必要であった。コージエライト基セラミ
ックス材の作製法を示すもう１つの文献は Chowdryらの
米国特許4,814,303号である。Ｃhowdryは単結晶灰長
石、灰長石-コージエライト、あるいはコージエライト
基セラミックス材を作る方法として、ゼオライトＸ，-
Ｙおよび-ＡのCa，Ca/Mg，およびMg形を約900℃から135
0℃の温度範囲で加熱することを公表している。Chowdry
の33番の例はカリウムで置換したゼオライトＸの作製と
それを1000℃で焼結することによってほとんどがKAlSi2
O6である材料が形成され、それがリューサイトのＸ線回
折図形（JCPDSファイル15-47番）を示したに違いないと
された。最後に、ヨーロッパ特許広報298,701号（Taga
ら）はカルシウム・ゼオライトから、灰長石相を持つセ
ラミックス材の作製を述べている。その工程には非晶質
材を形成させるか焼操作が含まれ、その非晶質材が製品
の形に成形され、約850-950℃の温度で焼結される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の工程は従来の
技術とは大きく異なっている。先ず、この発明の工程は
２段階であるのに対し Chouwdry の工程は２段階であ
る。実例を示したように、２段階工程は有用なセラミッ
クス材を作製するために決定的である。次に、この発明
の工程で使われるゼオライトの種類と焼結条件は Taga
文献のものとは全く異なるものである。この発明の工程
は主な結晶相がポルサイトであるセラミックス材の作製
のためにも使うことが出来る。ポルサイトは熱膨張率が
50-700℃の温度範囲で、２×10▲上付き−6▼以下であ
り、融点が1900℃以上であるために、ポルサイト・セラ
ミックス材は低い熱衝撃性と高い耐火性が必要な応用分
野に使うことができる。この種のセラミックス材は、カ
リウムで置換したゼオライトではなくセシウムで置換し
たゼオライトを用いて、約1250℃での焼結で作製するこ
とができる。
技術とは大きく異なっている。先ず、この発明の工程は
２段階であるのに対し Chouwdry の工程は２段階であ
る。実例を示したように、２段階工程は有用なセラミッ
クス材を作製するために決定的である。次に、この発明
の工程で使われるゼオライトの種類と焼結条件は Taga
文献のものとは全く異なるものである。この発明の工程
は主な結晶相がポルサイトであるセラミックス材の作製
のためにも使うことが出来る。ポルサイトは熱膨張率が
50-700℃の温度範囲で、２×10▲上付き−6▼以下であ
り、融点が1900℃以上であるために、ポルサイト・セラ
ミックス材は低い熱衝撃性と高い耐火性が必要な応用分
野に使うことができる。この種のセラミックス材は、カ
リウムで置換したゼオライトではなくセシウムで置換し
たゼオライトを用いて、約1250℃での焼結で作製するこ
とができる。
【０００５】リューサイトの応用で問題となるもう１つ
の欠点は、その熱膨張率が大きいことである。リューサ
イトは400と600℃の間で相変態（正方晶から立方晶へ
の）が起き、その結果単位格子の体積が５％程膨張す
る。この構造転移点より低い温度でも、リューサイトと
そのガラスセラミックスは比較的高い熱膨張率を示す。
これまでの技術書では、リューサイトガラス・セラミッ
クスの熱膨張は焼結セラミックス中のリューサイト結晶
と残りのガラスとの比率を変えることによっても割合狭
い範囲でしか変えられないとされている。熱膨張を変化
させるこの方法は米国特許4,604,366号で説明されてお
り、２種の異なるガラス・フリットと２種の異なるセラ
ミックス粉末をさまざまな比率で混ぜ合わせることによ
って、10×10▲上付き−6▼から19×10▲上付き−6▼ま
での範囲で調整できるとされている。リューサイトの熱
膨張率を50から700℃の温度範囲で２×10▲上付き−6▼
から27×10▲上付き−6▼まで変えることのできる新し
い工程が発明された。その熱膨張率の変化はポルサイト
相をリューサイト・セラミックスに導入することによっ
て実現される。ポルサイトは比較的低熱膨張のセシウム
-シリカ-アルミナ・セラミックスで、室温で立方晶の高
リューサイト構造を持ち、リューサイトと固相線以下の
温度範囲で固溶体を形成する。リューサイト・セラミッ
クス中のセシウムの割合が増加するとともに、熱膨張率
はリューサイト／ポルサイトが室温で高リューサイト立
方構造をとる点まで減少し、その後もセシウム組成が増
加するにしたがってさらに膨張率が減少し続ける。リュ
ーサイト／ポルサイト・セラミックス材は、ゼオライト
をカリウムとセシウムとでゼオライトＹのように置換
し、前述した工程を行なうことによって作製することが
できる。出発材のゼオライト中のカリウムとセシウムの
量を変化させ、前述の工程を行なうと、望むどのような
リューサイト／ポルサイト比の固溶体をも得ることがで
きる。出発材料として、カリウムとセシウムで置換した
ゼオライトを使うことはこれらの陽イオンの均一な分布
を生み、結果としてセラミックス材中のこれらの陽イオ
ンの均一さを実現する。出発材のゼオライト中のセシウ
ムとカリウムの量を変えることによって、セラミックス
材の熱膨張率を上記した値の範囲のどの値にでも調整で
きる。このように、新しい工程は従来の技術より熱膨張
率の制御を簡単にし、実現できる熱膨張率の範囲を広げ
た。
の欠点は、その熱膨張率が大きいことである。リューサ
イトは400と600℃の間で相変態（正方晶から立方晶へ
の）が起き、その結果単位格子の体積が５％程膨張す
る。この構造転移点より低い温度でも、リューサイトと
そのガラスセラミックスは比較的高い熱膨張率を示す。
これまでの技術書では、リューサイトガラス・セラミッ
クスの熱膨張は焼結セラミックス中のリューサイト結晶
と残りのガラスとの比率を変えることによっても割合狭
い範囲でしか変えられないとされている。熱膨張を変化
させるこの方法は米国特許4,604,366号で説明されてお
り、２種の異なるガラス・フリットと２種の異なるセラ
ミックス粉末をさまざまな比率で混ぜ合わせることによ
って、10×10▲上付き−6▼から19×10▲上付き−6▼ま
での範囲で調整できるとされている。リューサイトの熱
膨張率を50から700℃の温度範囲で２×10▲上付き−6▼
から27×10▲上付き−6▼まで変えることのできる新し
い工程が発明された。その熱膨張率の変化はポルサイト
相をリューサイト・セラミックスに導入することによっ
て実現される。ポルサイトは比較的低熱膨張のセシウム
-シリカ-アルミナ・セラミックスで、室温で立方晶の高
リューサイト構造を持ち、リューサイトと固相線以下の
温度範囲で固溶体を形成する。リューサイト・セラミッ
クス中のセシウムの割合が増加するとともに、熱膨張率
はリューサイト／ポルサイトが室温で高リューサイト立
方構造をとる点まで減少し、その後もセシウム組成が増
加するにしたがってさらに膨張率が減少し続ける。リュ
ーサイト／ポルサイト・セラミックス材は、ゼオライト
をカリウムとセシウムとでゼオライトＹのように置換
し、前述した工程を行なうことによって作製することが
できる。出発材のゼオライト中のカリウムとセシウムの
量を変化させ、前述の工程を行なうと、望むどのような
リューサイト／ポルサイト比の固溶体をも得ることがで
きる。出発材料として、カリウムとセシウムで置換した
ゼオライトを使うことはこれらの陽イオンの均一な分布
を生み、結果としてセラミックス材中のこれらの陽イオ
ンの均一さを実現する。出発材のゼオライト中のセシウ
ムとカリウムの量を変えることによって、セラミックス
材の熱膨張率を上記した値の範囲のどの値にでも調整で
きる。このように、新しい工程は従来の技術より熱膨張
率の制御を簡単にし、実現できる熱膨張率の範囲を広げ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は以下のような
工程と材料に関係している。すなわち、主な結晶相が正
方晶リューサイトであるセラミックス材を作製するため
の工程、主な結晶相がポルサイトであるセラミックス材
を作製するための工程、主な結晶相がルビジウム・リュ
ーサイトであるセラミックス材を作製するための工程、
主な結晶相がリューサイト／ポルサイト固溶体であるセ
ラミックス材を作製するための工程、およびリューサイ
ト／ポルサイト固溶体を含むセラミックス材に関係して
いる。したがって、発明の具体化の１つは、５％以下の
気孔率を持ち実質的にクラックの無いセラミックス材を
作製する工程であり、その主な結晶相は正方晶リューサ
イトである。その工程は、カリウムで置換したゼオライ
トの粉末を900°から1000℃の温度で、ゼオライトの格
子が崩れて非晶質の粉末になるに十分な時間だけか焼
し、その非晶質粉末を製品の形に成形し、それを1150か
ら1400℃の温度で0.5から12時間焼結させ、その結果、
前述のセラミックス材を得るというものである。ここで
ゼオライトとはSi02/Al2O3の比が3.5から7.5の物質であ
る。
工程と材料に関係している。すなわち、主な結晶相が正
方晶リューサイトであるセラミックス材を作製するため
の工程、主な結晶相がポルサイトであるセラミックス材
を作製するための工程、主な結晶相がルビジウム・リュ
ーサイトであるセラミックス材を作製するための工程、
主な結晶相がリューサイト／ポルサイト固溶体であるセ
ラミックス材を作製するための工程、およびリューサイ
ト／ポルサイト固溶体を含むセラミックス材に関係して
いる。したがって、発明の具体化の１つは、５％以下の
気孔率を持ち実質的にクラックの無いセラミックス材を
作製する工程であり、その主な結晶相は正方晶リューサ
イトである。その工程は、カリウムで置換したゼオライ
トの粉末を900°から1000℃の温度で、ゼオライトの格
子が崩れて非晶質の粉末になるに十分な時間だけか焼
し、その非晶質粉末を製品の形に成形し、それを1150か
ら1400℃の温度で0.5から12時間焼結させ、その結果、
前述のセラミックス材を得るというものである。ここで
ゼオライトとはSi02/Al2O3の比が3.5から7.5の物質であ
る。
【０００７】この発明のもう１つの具体化は実質的にク
ラックが無く気孔率が５％以下のセラミックス材を作製
する工程である。その主な結晶相はリューサイト／ポル
サイト固溶体であり、その工程はカリウムとセシウムで
同時置換したゼオライトの粉末か、カリウムのみで置換
したゼオライトとセシウムのみで置換したゼオライトの
粉末を900から1100℃のある温度でゼオライトの格子が
崩れて非晶質粉末になるために十分な時間だけか焼し、
その非晶質粉末を成形し、1150°から1400℃の温度で0.
5から12時間焼結し、上述したセラミックス材にするこ
とである。Si02/Al2O3の比で3.5から7.5であるゼオライ
トはここではそのイオン交換容量のゼロから100％のカ
リウム組成と、そのイオン交換容量のゼロから100％の
セシウム組成とその全イオン交換容量の少なくとも50％
の、カリウムとセシウムの合計組成を持っている。しか
しこの発明の別の具体化は実質的にクラックが無く気孔
率が5％以下のセラミックス材で、その主な結晶相がポ
ルサイトである材料を作製する工程である。その工程は
Si02/Al2O3の比で3.5から7.5で、セシウムで置換したゼ
オライトの粉末900から1100℃のある温度でゼオライト
の格子が崩れて非晶質粉末になるために十分な時間だけ
か焼し、その非晶質粉末を成形し、1150°から1400℃の
温度で0.5から12時間焼結し、上述したセラミックス材
にすることである。
ラックが無く気孔率が５％以下のセラミックス材を作製
する工程である。その主な結晶相はリューサイト／ポル
サイト固溶体であり、その工程はカリウムとセシウムで
同時置換したゼオライトの粉末か、カリウムのみで置換
したゼオライトとセシウムのみで置換したゼオライトの
粉末を900から1100℃のある温度でゼオライトの格子が
崩れて非晶質粉末になるために十分な時間だけか焼し、
その非晶質粉末を成形し、1150°から1400℃の温度で0.
5から12時間焼結し、上述したセラミックス材にするこ
とである。Si02/Al2O3の比で3.5から7.5であるゼオライ
トはここではそのイオン交換容量のゼロから100％のカ
リウム組成と、そのイオン交換容量のゼロから100％の
セシウム組成とその全イオン交換容量の少なくとも50％
の、カリウムとセシウムの合計組成を持っている。しか
しこの発明の別の具体化は実質的にクラックが無く気孔
率が5％以下のセラミックス材で、その主な結晶相がポ
ルサイトである材料を作製する工程である。その工程は
Si02/Al2O3の比で3.5から7.5で、セシウムで置換したゼ
オライトの粉末900から1100℃のある温度でゼオライト
の格子が崩れて非晶質粉末になるために十分な時間だけ
か焼し、その非晶質粉末を成形し、1150°から1400℃の
温度で0.5から12時間焼結し、上述したセラミックス材
にすることである。
【０００８】この発明のさらに別の具体化はクラックが
無く気孔率が５％以下のセラミックス材で、その主な結
晶相がリュ−サイト／ポルサイト固溶体である材料を作
製する工程であるが、その材料が金属酸化物として表わ
す経験式で、 xK2O：yCs20：zSiO2：Al2O3 であるような場合である。ここで、ｘは0.01から0.99ま
で、ｙも0.01から0.99まで、ｚは3.5から7.5まで変化す
る。例外的にｚが7.5の時はｙは0.19より大きい。この
セラミックスは50°から700℃の範囲で２×10▲上付き
−6▼から27×10▲上付き−6▼の熱膨張率を持ってい
る。
無く気孔率が５％以下のセラミックス材で、その主な結
晶相がリュ−サイト／ポルサイト固溶体である材料を作
製する工程であるが、その材料が金属酸化物として表わ
す経験式で、 xK2O：yCs20：zSiO2：Al2O3 であるような場合である。ここで、ｘは0.01から0.99ま
で、ｙも0.01から0.99まで、ｚは3.5から7.5まで変化す
る。例外的にｚが7.5の時はｙは0.19より大きい。この
セラミックスは50°から700℃の範囲で２×10▲上付き
−6▼から27×10▲上付き−6▼の熱膨張率を持ってい
る。
【０００９】この発明の工程に不可欠の成分がゼオライ
トである。ゼオライトはよく知られた微小孔のある3次
元格子構造を持つ。一般に結晶性ゼオライトはAlO2とSi
O2の四面体で配分されるコ−ナ−から形成され、一様な
大きさの微小孔を持つこと、大きなイオン交換容量があ
ること、および微小孔あるいは結晶のボイドの内部に分
散した吸着相を（結晶構造の基礎を構成する原子を変位
させることなしに）可逆的に脱離させることができるこ
となどの特徴を持っている。ゼオライトは無水物とし
て、 M2/nAl2O3：xSiO2 の式で表わすことができる。ここでＭは原子価ｎを持つ
陽イオンであり、ｘは一般に２に等しいかそれより大き
い。自然に生じるゼオライトでは、ＭはＬi，Ｎa，Ｃ
a，Ｋ，ＭgそしてＢaである。Ｍ陽イオンは結晶構造に
緩やかに結合しており、通常のイオン交換技術で他の陽
イオンと全面的に、あるいは部分的に交換される。この
発明で使われるゼオライトは、Si02/Al2O3の比で3.5と
7.5の間で合成できるすべてのゼオライトを含んでい
る。また、ゼオライト中の陽イオンの必要条件はカリウ
ム、セシウム、ルビジウム、あるいはカリウム・セシウ
ムの混合物と置換が可能であることである。この特徴を
持ったゼオライトの実例は、ゼオライトＹ，ゼオライト
Ｌ，ゼオライトＬＺ-210，ゼオライトＢ，ゼオライト・
オメガ、ゼオライトＬＺ-202，およびゼオライトＷであ
る。ゼオライトＬＺ-210は、ゼオライトＹのケイ素の組
成をフルオロケイ酸アンモニア（(NH4)2SiF6）水による
処理で増加させたものである。このゼオライトの作製と
特性付けは米国特許4,503,023号に添付された文書に記
述されている。ゼオライトＬＺ-202はテンプレ−ト剤な
しで作製されたオメガ型のゼオライトであり、その製法
は米国特許4,840,779号に添付された文書に記述されて
いる。これらのゼオライトの内、ゼオライトＹ，Ｌ，
Ｂ，Ｗおよびオメガが適当である。
トである。ゼオライトはよく知られた微小孔のある3次
元格子構造を持つ。一般に結晶性ゼオライトはAlO2とSi
O2の四面体で配分されるコ−ナ−から形成され、一様な
大きさの微小孔を持つこと、大きなイオン交換容量があ
ること、および微小孔あるいは結晶のボイドの内部に分
散した吸着相を（結晶構造の基礎を構成する原子を変位
させることなしに）可逆的に脱離させることができるこ
となどの特徴を持っている。ゼオライトは無水物とし
て、 M2/nAl2O3：xSiO2 の式で表わすことができる。ここでＭは原子価ｎを持つ
陽イオンであり、ｘは一般に２に等しいかそれより大き
い。自然に生じるゼオライトでは、ＭはＬi，Ｎa，Ｃ
a，Ｋ，ＭgそしてＢaである。Ｍ陽イオンは結晶構造に
緩やかに結合しており、通常のイオン交換技術で他の陽
イオンと全面的に、あるいは部分的に交換される。この
発明で使われるゼオライトは、Si02/Al2O3の比で3.5と
7.5の間で合成できるすべてのゼオライトを含んでい
る。また、ゼオライト中の陽イオンの必要条件はカリウ
ム、セシウム、ルビジウム、あるいはカリウム・セシウ
ムの混合物と置換が可能であることである。この特徴を
持ったゼオライトの実例は、ゼオライトＹ，ゼオライト
Ｌ，ゼオライトＬＺ-210，ゼオライトＢ，ゼオライト・
オメガ、ゼオライトＬＺ-202，およびゼオライトＷであ
る。ゼオライトＬＺ-210は、ゼオライトＹのケイ素の組
成をフルオロケイ酸アンモニア（(NH4)2SiF6）水による
処理で増加させたものである。このゼオライトの作製と
特性付けは米国特許4,503,023号に添付された文書に記
述されている。ゼオライトＬＺ-202はテンプレ−ト剤な
しで作製されたオメガ型のゼオライトであり、その製法
は米国特許4,840,779号に添付された文書に記述されて
いる。これらのゼオライトの内、ゼオライトＹ，Ｌ，
Ｂ，Ｗおよびオメガが適当である。
【００１０】以下の記述ではゼオライトＹが工程の実例
として使われるが、この発明がゼオライトＹに限られる
という意味では決してない。ゼオライトＹはNa2O：Al2O
3：xSiO2の式で表わされる合成ゼオライトで、ｘは３か
ら６の範囲の値である。ゼオライトの合成法は米国特許
3,130,007号に添付された文書に記述されている。この
合成法は基本的にはアルミン酸ナトリウム、ケイ酸ナト
リウム、コロイド・シリカ、および水酸化ナトリウムの
混合物の作製を必要とし、この混合物を20°から175℃
のある温度で、自生的な圧力の下で完全な結晶化が確か
められるに十分な時間だけ、通常は16から40時間程度加
熱し、生成物を取り出すことである。
として使われるが、この発明がゼオライトＹに限られる
という意味では決してない。ゼオライトＹはNa2O：Al2O
3：xSiO2の式で表わされる合成ゼオライトで、ｘは３か
ら６の範囲の値である。ゼオライトの合成法は米国特許
3,130,007号に添付された文書に記述されている。この
合成法は基本的にはアルミン酸ナトリウム、ケイ酸ナト
リウム、コロイド・シリカ、および水酸化ナトリウムの
混合物の作製を必要とし、この混合物を20°から175℃
のある温度で、自生的な圧力の下で完全な結晶化が確か
められるに十分な時間だけ、通常は16から40時間程度加
熱し、生成物を取り出すことである。
【００１１】一般に２つの技術がナトリウム陽イオン、
あるいはその他の陽イオンを取除き、それをカリウム、
セシウム、ルビジウム、あるいはカリウム・セシウム混
合物と交換するために使われている。その１つはカリウ
ム陽イオンと多種のイオンとを交換する方法であり、も
う１つはまずゼオライトをＮＨ4▲上付き＋▼のような
陽イオンと交換しておき、次にカリウムイオンとイオン
交換する方法である。イオン交換はゼオライトを交換す
べき金属イオンの水溶液に触れさせることにより効果的
に実行できる。例えば、塩化カリウムあるいは硝酸カリ
ウムの薄い水溶液（約１モル）を用意し、その溶液のpH
を水酸化カリウムで約8.5に調整する。用意するべき溶
液の体積はゼオライト中のナトリウム、あるいは不必要
なアルカリ金属を全面的にイオン交換するに必要なカリ
ウム量の約５倍から10倍を供給できる量である。カリウ
ム塩溶液をゼオライトと接触させるためにバッチ工程が
効果的に使われる。したがって、その溶液はゼオライト
粉末と混合され、約２時間環流される。次にその混合液
はろ過されゼオライト粉末が取り出される。カリウム組
成がゼオライトのイオン交換容量の少なくとも50％，な
るべくなら少なくとも90％になるまで、新しい溶液によ
るバッチ処理が行なわれ、この手順が繰返される。モル
/ｇの単位でのゼオライトのイオン交換容量の定義は、
一価の陽イオンがゼオライトに置換される時のそのゼオ
ライト下部構造中のアルミニウムのモル/ｇである。カ
リウム交換の別の方法として、筒の中にゼオライトを入
れ、その筒を通してカリウム溶液を流すか、バスケット
遠心分離機を用いるような、よく知られた連続的な方法
を使うこともできる。連続的な方法はカリウム溶液をよ
り効果的に使える点で有利である。
あるいはその他の陽イオンを取除き、それをカリウム、
セシウム、ルビジウム、あるいはカリウム・セシウム混
合物と交換するために使われている。その１つはカリウ
ム陽イオンと多種のイオンとを交換する方法であり、も
う１つはまずゼオライトをＮＨ4▲上付き＋▼のような
陽イオンと交換しておき、次にカリウムイオンとイオン
交換する方法である。イオン交換はゼオライトを交換す
べき金属イオンの水溶液に触れさせることにより効果的
に実行できる。例えば、塩化カリウムあるいは硝酸カリ
ウムの薄い水溶液（約１モル）を用意し、その溶液のpH
を水酸化カリウムで約8.5に調整する。用意するべき溶
液の体積はゼオライト中のナトリウム、あるいは不必要
なアルカリ金属を全面的にイオン交換するに必要なカリ
ウム量の約５倍から10倍を供給できる量である。カリウ
ム塩溶液をゼオライトと接触させるためにバッチ工程が
効果的に使われる。したがって、その溶液はゼオライト
粉末と混合され、約２時間環流される。次にその混合液
はろ過されゼオライト粉末が取り出される。カリウム組
成がゼオライトのイオン交換容量の少なくとも50％，な
るべくなら少なくとも90％になるまで、新しい溶液によ
るバッチ処理が行なわれ、この手順が繰返される。モル
/ｇの単位でのゼオライトのイオン交換容量の定義は、
一価の陽イオンがゼオライトに置換される時のそのゼオ
ライト下部構造中のアルミニウムのモル/ｇである。カ
リウム交換の別の方法として、筒の中にゼオライトを入
れ、その筒を通してカリウム溶液を流すか、バスケット
遠心分離機を用いるような、よく知られた連続的な方法
を使うこともできる。連続的な方法はカリウム溶液をよ
り効果的に使える点で有利である。
【００１２】次にカリウムで置換したゼオライトＹは90
0から1100℃で、なるべくなら1000から1075℃の温度
で、0.5から２時間程度か焼される、すなわち大気中で
加熱される。このか焼によってゼオライトの構造が崩
れ、非晶質粉末となるが、それをセラミックス材の形に
成形した時（未焼結材の段階）、か焼しないゼオライト
を使って成形した場合に比べてより高密度となる。この
か焼処理の効果は、仕上がったセラミックス材に含まれ
るクラックやその形状のひずみを最小にする、あるいは
除去することになり、仕上り材は実質的にクラックや歪
みの無いものになる。か焼している間にゼオライトの塊
状化がおこるだろう。したがって、か焼された（非晶
質）粉末はふるいにかけ、60メッシュ（米国規格、250
μの穴径）を通った粉末だけを使う方が望ましい。もち
ろん、粉末粒径を60メッシュかそれ以下にするためにボ
ールミル、アトリションミル、衝撃ミル、などの通常の
粉砕機を使ってか焼粉末をさらに粉砕するすることもで
きる。粒径の小さい粉末を使うことにより、クラックの
より少ないセラミックス材が作製され、また作業が円滑
となる。非晶質粉末を使って希望する形に成形するには
既によく知られた技術を使えばよい。典型的な成形法は
ゼオライト粉末を金属ダイスに装てんし、500から50,00
0psi（3,440から約344,000kPa）の圧力で加圧すること
である。
0から1100℃で、なるべくなら1000から1075℃の温度
で、0.5から２時間程度か焼される、すなわち大気中で
加熱される。このか焼によってゼオライトの構造が崩
れ、非晶質粉末となるが、それをセラミックス材の形に
成形した時（未焼結材の段階）、か焼しないゼオライト
を使って成形した場合に比べてより高密度となる。この
か焼処理の効果は、仕上がったセラミックス材に含まれ
るクラックやその形状のひずみを最小にする、あるいは
除去することになり、仕上り材は実質的にクラックや歪
みの無いものになる。か焼している間にゼオライトの塊
状化がおこるだろう。したがって、か焼された（非晶
質）粉末はふるいにかけ、60メッシュ（米国規格、250
μの穴径）を通った粉末だけを使う方が望ましい。もち
ろん、粉末粒径を60メッシュかそれ以下にするためにボ
ールミル、アトリションミル、衝撃ミル、などの通常の
粉砕機を使ってか焼粉末をさらに粉砕するすることもで
きる。粒径の小さい粉末を使うことにより、クラックの
より少ないセラミックス材が作製され、また作業が円滑
となる。非晶質粉末を使って希望する形に成形するには
既によく知られた技術を使えばよい。典型的な成形法は
ゼオライト粉末を金属ダイスに装てんし、500から50,00
0psi（3,440から約344,000kPa）の圧力で加圧すること
である。
【００１３】その成形を助ける目的でこの粉末にバイン
ダーを加えるとよい。バインダーとして、よく知られた
ポリビニルアルコールやポリエチレングリコールのよう
なものの中から選ぶことになる。バインダーを加える場
合、その量はゼオライト粉末の15重量パーセントまでで
ある。カリウムで置換したゼオライトの成形が終ると、
その成形材は1150°から約1400℃で、なるべくなら1200
°から1300℃の温度で、２から６時間の間焼結される。
焼結後得られるセラミックス材は主な結晶相として正方
晶リューサイトを持つことが見出されている。「主に」
という表現は結晶相の少なくとも90％がリューサイトで
あることを意味する。得られたセラミックス材は実質的
にクラックが無く、気孔率は５％以下である。「実質的
にクラックが無い」ということは、目で見てクラックが
ないことを意味する。気孔率は走査電子顕微鏡、あるい
は透過電子顕微鏡による微細組織解析のような通常技術
で測定可能である。
ダーを加えるとよい。バインダーとして、よく知られた
ポリビニルアルコールやポリエチレングリコールのよう
なものの中から選ぶことになる。バインダーを加える場
合、その量はゼオライト粉末の15重量パーセントまでで
ある。カリウムで置換したゼオライトの成形が終ると、
その成形材は1150°から約1400℃で、なるべくなら1200
°から1300℃の温度で、２から６時間の間焼結される。
焼結後得られるセラミックス材は主な結晶相として正方
晶リューサイトを持つことが見出されている。「主に」
という表現は結晶相の少なくとも90％がリューサイトで
あることを意味する。得られたセラミックス材は実質的
にクラックが無く、気孔率は５％以下である。「実質的
にクラックが無い」ということは、目で見てクラックが
ないことを意味する。気孔率は走査電子顕微鏡、あるい
は透過電子顕微鏡による微細組織解析のような通常技術
で測定可能である。
【００１４】ポルサイトを主な結晶相として含むセラミ
ックス材はリューサイト・セラミックス材について述べ
たことと類似の方法で作製できる。ゼオライトはセシウ
ム塩、すなわち硝酸セシウムを、カリウム置換に関して
前述したことと同様な手順で置換される。置換されるべ
きセシウム量はゼオライトのイオン交換容量の少なくと
も50％、なるべくなら少なくとも90％である。セシウム
で置換したゼオライトは上述したカリウム置換ゼオライ
トと同様な方法で、ポルサイトを主な結晶相とするセラ
ミックス材を作製するために処理される。同様の方法
で、ゼオライトはカリウムやセシウムの代わりにルビジ
ウムで置換できる。ルビジウム置換は塩化ルビジウム、
あるいは硝酸ルビジウムが使われること以外はカリウム
やセシウム置換と同一の方法で行なわれる。次に、ルビ
ジウムで置換されたゼオライトは、ルビジウム・リュー
サイト相を主な結晶相として持つセラミックス材を作製
するために、カリウム置換のゼオライトに関して述べた
のと同じ方法で処理される。
ックス材はリューサイト・セラミックス材について述べ
たことと類似の方法で作製できる。ゼオライトはセシウ
ム塩、すなわち硝酸セシウムを、カリウム置換に関して
前述したことと同様な手順で置換される。置換されるべ
きセシウム量はゼオライトのイオン交換容量の少なくと
も50％、なるべくなら少なくとも90％である。セシウム
で置換したゼオライトは上述したカリウム置換ゼオライ
トと同様な方法で、ポルサイトを主な結晶相とするセラ
ミックス材を作製するために処理される。同様の方法
で、ゼオライトはカリウムやセシウムの代わりにルビジ
ウムで置換できる。ルビジウム置換は塩化ルビジウム、
あるいは硝酸ルビジウムが使われること以外はカリウム
やセシウム置換と同一の方法で行なわれる。次に、ルビ
ジウムで置換されたゼオライトは、ルビジウム・リュー
サイト相を主な結晶相として持つセラミックス材を作製
するために、カリウム置換のゼオライトに関して述べた
のと同じ方法で処理される。
【００１５】この発明はまた主な結晶相がリューサイト
／ポルサイトの固溶体であるセラミックス材を作製する
工程にも関係がある。そのセラミックス材中のポルサイ
トの量を変えることによって、50から700℃までの温度
範囲でその熱膨張率を２×10▲上付き−6▼から27×10
▲上付き−6▼℃まで変えることができる。リューサイ
ト／ポルサイト固溶体でできたセラミックス材を作製す
る際、例えばゼオライトＹのようなゼオライトが、先ず
置換され、上述したようにカリウム形が得られ、塩化セ
シウム、水酸化セシウム、あるいは硝酸セシウムのよう
なセシウム塩と交換される。カリウムとセシウムの両方
がゼオライト中にある場合、つまり同時に置換された場
合、カリウム組成はゼオライトのイオン交換容量のゼロ
から100％の間にあり、セシウム組成もそのイオン交換
容量のゼロから100％の間にあり、カリウムとセシウム
組成の合計がイオン交換容量の少なくとも50％で、なる
べくなら90％以上である。ゼオライト中のセシウムの量
が増加するにつれて、熱膨張率が減少する。したがっ
て、カリウムとセシウムの濃度を変化させることは、リ
ューサイト／ポルサイト固溶体を含むセラミックス材の
熱膨張率を制御する工程を得たことになる。カリウムと
セシウムを含むゼオライトが一旦得られると、前述した
ような方法で、主な相としてリューサイト／ポルサイト
固溶体を含むセラミックス材を得るためにそのゼオライ
トが処理される。カリウムとセシウムの両方で置換され
たゼオライトを使う代わりに、２種類のゼオライト粉末
（同じ構造型でも異なる構造型でもよい）を使ってもよ
い。すなわち、１つはカリウムだけで置換したもの、も
う１つはセシウムだけで置換したもので、その２種のゼ
オライト粉末を望ましいカリウム-セシウム比を生み出
すように混ぜ合わせ、やがてそれが望ましいリューサイ
トとポルサイトの比を導くことになる。カリウムとセシ
ウムの存在量は同時置換の場合に等しい。両方の方法が
使えるが、それらは必ずしも同じ結果を与えない。それ
で、カリウムとセシウムを共に含むようなゼオライト粉
末を使う方が望ましい。
／ポルサイトの固溶体であるセラミックス材を作製する
工程にも関係がある。そのセラミックス材中のポルサイ
トの量を変えることによって、50から700℃までの温度
範囲でその熱膨張率を２×10▲上付き−6▼から27×10
▲上付き−6▼℃まで変えることができる。リューサイ
ト／ポルサイト固溶体でできたセラミックス材を作製す
る際、例えばゼオライトＹのようなゼオライトが、先ず
置換され、上述したようにカリウム形が得られ、塩化セ
シウム、水酸化セシウム、あるいは硝酸セシウムのよう
なセシウム塩と交換される。カリウムとセシウムの両方
がゼオライト中にある場合、つまり同時に置換された場
合、カリウム組成はゼオライトのイオン交換容量のゼロ
から100％の間にあり、セシウム組成もそのイオン交換
容量のゼロから100％の間にあり、カリウムとセシウム
組成の合計がイオン交換容量の少なくとも50％で、なる
べくなら90％以上である。ゼオライト中のセシウムの量
が増加するにつれて、熱膨張率が減少する。したがっ
て、カリウムとセシウムの濃度を変化させることは、リ
ューサイト／ポルサイト固溶体を含むセラミックス材の
熱膨張率を制御する工程を得たことになる。カリウムと
セシウムを含むゼオライトが一旦得られると、前述した
ような方法で、主な相としてリューサイト／ポルサイト
固溶体を含むセラミックス材を得るためにそのゼオライ
トが処理される。カリウムとセシウムの両方で置換され
たゼオライトを使う代わりに、２種類のゼオライト粉末
（同じ構造型でも異なる構造型でもよい）を使ってもよ
い。すなわち、１つはカリウムだけで置換したもの、も
う１つはセシウムだけで置換したもので、その２種のゼ
オライト粉末を望ましいカリウム-セシウム比を生み出
すように混ぜ合わせ、やがてそれが望ましいリューサイ
トとポルサイトの比を導くことになる。カリウムとセシ
ウムの存在量は同時置換の場合に等しい。両方の方法が
使えるが、それらは必ずしも同じ結果を与えない。それ
で、カリウムとセシウムを共に含むようなゼオライト粉
末を使う方が望ましい。
【００１６】リューサイト／ポルサイトのセラミックス
材は次の経験式で金属酸化物として記述できる。 xK20:yCs20:zSi02:Al203 ここで、ｘは0.01から0.99まで、ｙは0.99から0.01へ変
化し、ｚは3.5から7.5の間で変化する。ｚが7.5の時、
ｙは0.19より大きい。このセラミックス材は50°から70
0℃の間で、その熱膨張率が２×10▲上付き−６▼７×1
0-▲上付き−６▼℃まで変わるという特徴を持ってい
る。５％以下の気孔率を持ち、非常に高い耐火性、1450
℃以上の融点を持っている。最後に、セラミックス材の
主な結晶相はリューサイト／ポルサイト固溶体で、リュ
ーサイト／ポルサイトである。この発案のリューサイト
／ポルサイト・セラミックス材は歯科用磁器や、金属と
セラミックスの間の遷移域で熱膨張率が等級分けされる
ところの金属／セラミックス・シールなどを含むいくつ
かの用途を持っている。
材は次の経験式で金属酸化物として記述できる。 xK20:yCs20:zSi02:Al203 ここで、ｘは0.01から0.99まで、ｙは0.99から0.01へ変
化し、ｚは3.5から7.5の間で変化する。ｚが7.5の時、
ｙは0.19より大きい。このセラミックス材は50°から70
0℃の間で、その熱膨張率が２×10▲上付き−６▼７×1
0-▲上付き−６▼℃まで変わるという特徴を持ってい
る。５％以下の気孔率を持ち、非常に高い耐火性、1450
℃以上の融点を持っている。最後に、セラミックス材の
主な結晶相はリューサイト／ポルサイト固溶体で、リュ
ーサイト／ポルサイトである。この発案のリューサイト
／ポルサイト・セラミックス材は歯科用磁器や、金属と
セラミックスの間の遷移域で熱膨張率が等級分けされる
ところの金属／セラミックス・シールなどを含むいくつ
かの用途を持っている。
【００１７】〔実施例１〕この実施例はNaYゼオライト
からカリウム置換ゼオライトＹを作製するものである。
容器の中でKCl223.7ｇを３リッターの蒸留水に溶かし、
溶液のpHはKOHを少量加えることによって8.5に調整され
た。この溶液に、NaYを150ｇを加え、米国特許3,130,00
7号の手順に従って作製することにより、化学組成が19,
52wt.％Al203,41.45wt.％Si02，12.82wt.％Na2O，そし
て26.21wt.％LOIであるようにする。無水物を基礎に酸
化物の比として表わした化学式では、 1.08Na2O：1.00Al203：3.61Si02 であった。出来たスラリーは２時間撹拌しながら環流・
加熱された。ゼオライト粉末はろ過によって取り出さ
れ、さらに３回にわたって置換作業がいつも等量の新鮮
なKCl溶液（pHは8.5に調整されている）を使って繰返さ
れた後、最終ろ過作業となる。そしてこの粉末は９リッ
ターの蒸留水で洗われる。こうして取り出された粉末は
室温で乾燥される。成分分析により、20.2wt.％Al203，
41.0wt.％Si02，0.188wt.％Na2O，17.0wt.％K2O,そして
22.2wt.％LOIとなっていることが示された。無水酸化物
の比として表わす化学式は 0.02Na2O：0.91K2O：1.0Al203：3.4Si02 であった。
からカリウム置換ゼオライトＹを作製するものである。
容器の中でKCl223.7ｇを３リッターの蒸留水に溶かし、
溶液のpHはKOHを少量加えることによって8.5に調整され
た。この溶液に、NaYを150ｇを加え、米国特許3,130,00
7号の手順に従って作製することにより、化学組成が19,
52wt.％Al203,41.45wt.％Si02，12.82wt.％Na2O，そし
て26.21wt.％LOIであるようにする。無水物を基礎に酸
化物の比として表わした化学式では、 1.08Na2O：1.00Al203：3.61Si02 であった。出来たスラリーは２時間撹拌しながら環流・
加熱された。ゼオライト粉末はろ過によって取り出さ
れ、さらに３回にわたって置換作業がいつも等量の新鮮
なKCl溶液（pHは8.5に調整されている）を使って繰返さ
れた後、最終ろ過作業となる。そしてこの粉末は９リッ
ターの蒸留水で洗われる。こうして取り出された粉末は
室温で乾燥される。成分分析により、20.2wt.％Al203，
41.0wt.％Si02，0.188wt.％Na2O，17.0wt.％K2O,そして
22.2wt.％LOIとなっていることが示された。無水酸化物
の比として表わす化学式は 0.02Na2O：0.91K2O：1.0Al203：3.4Si02 であった。
【００１８】〔実施例２〕LZ-Ｙ62（通常2.7wt.％残留N
a2OでSi02/Al203比が約５のアンモニウムで置換された
Ｙゼオライト）の53.3 lb.の試料が360 lb.のH20と40 l
b.のNH4Clを使ってスラリーにされる。この混合物を1時
間環流し、フィルタープレスでろ過し、その粉末はイオ
ン交換のためにフィルタープレス機内に残される。40 l
b.のNH4Clと360 lb.のH20の新しい溶液がパイプを通っ
てフィルタープレス機に送られ、釜の中で加熱され環流
される。この溶液にゼオライト粉末を加え２時間の間、
フィルタープレスを通して循環され、また環流温度にな
るべく近付けるために加熱された釜をも通過させる。３
回の交換作業が上記の循環経路で実行され、その都度等
量の新鮮なNH4Cl溶液が使われる。最後にフィルタープ
レス機に残されたゼオライト粉末が75ガロンのH20で洗
浄される。その湿った粉末はフィルタープレス機から取
り出され、100℃で一晩乾燥される。成分分析では17.8w
t.％Al203,51.7wt.％Si02,8.7wt.％(NH4)2O,0.31wt.％N
a2O、そして29.7wt.％LOIがあることがわかった。無水
酸化物の比として表わす化学式は 0.03Na2O：1.0Al203：4.9Si02：0.96(NH4)2O であった。
a2OでSi02/Al203比が約５のアンモニウムで置換された
Ｙゼオライト）の53.3 lb.の試料が360 lb.のH20と40 l
b.のNH4Clを使ってスラリーにされる。この混合物を1時
間環流し、フィルタープレスでろ過し、その粉末はイオ
ン交換のためにフィルタープレス機内に残される。40 l
b.のNH4Clと360 lb.のH20の新しい溶液がパイプを通っ
てフィルタープレス機に送られ、釜の中で加熱され環流
される。この溶液にゼオライト粉末を加え２時間の間、
フィルタープレスを通して循環され、また環流温度にな
るべく近付けるために加熱された釜をも通過させる。３
回の交換作業が上記の循環経路で実行され、その都度等
量の新鮮なNH4Cl溶液が使われる。最後にフィルタープ
レス機に残されたゼオライト粉末が75ガロンのH20で洗
浄される。その湿った粉末はフィルタープレス機から取
り出され、100℃で一晩乾燥される。成分分析では17.8w
t.％Al203,51.7wt.％Si02,8.7wt.％(NH4)2O,0.31wt.％N
a2O、そして29.7wt.％LOIがあることがわかった。無水
酸化物の比として表わす化学式は 0.03Na2O：1.0Al203：4.9Si02：0.96(NH4)2O であった。
【００１９】〔実施例３〕実施例２で作製したアンモニ
ウム置換ゼオライトＹ500ｇは次のように置換する。容
器内で1011.1ｇのKNO3を10リッターのH20に溶かし、そ
のpHを少量のKOHで約９に調整する。ゼオライト粉末は
溶液の中でスラリーとなり、その混合物は加熱され、撹
拌され、２時間の間環流される。そして、ゼオライト粉
末はフィルターで分離され、さらに３回のイオン交換操
作が実施され、その都度等量の新鮮なKNO3溶液（pH９に
調整されている）が使われる。最後に、その粉末は15リ
ッターの蒸留水で洗浄され、室温で乾燥される。成分分
析は16.4wt.％Al203，48.0wt.％Si02，14.5wt.％K2O、
そして21.0wt.％LOIであり、無水酸化物の比で表わす
と、0.96K2O：1.0Al203：5.0Si02となった。
ウム置換ゼオライトＹ500ｇは次のように置換する。容
器内で1011.1ｇのKNO3を10リッターのH20に溶かし、そ
のpHを少量のKOHで約９に調整する。ゼオライト粉末は
溶液の中でスラリーとなり、その混合物は加熱され、撹
拌され、２時間の間環流される。そして、ゼオライト粉
末はフィルターで分離され、さらに３回のイオン交換操
作が実施され、その都度等量の新鮮なKNO3溶液（pH９に
調整されている）が使われる。最後に、その粉末は15リ
ッターの蒸留水で洗浄され、室温で乾燥される。成分分
析は16.4wt.％Al203，48.0wt.％Si02，14.5wt.％K2O、
そして21.0wt.％LOIであり、無水酸化物の比で表わす
と、0.96K2O：1.0Al203：5.0Si02となった。
【００２０】〔実施例４Ａ〕この実施例は実施例３で使
ったカリウム置換のゼオライトＹを用いてセラミックス
のペレットを作製する方法である。２個のペレットは、
カリウム置換ゼオライトＹの約１ｇを0.5インチ（1.27c
m）直径の鋼製ダイスに入れられ、10,000psi（68950kP
a）で圧縮することによって形成される。２個のペレッ
トは6℃/minで1050℃まで加熱され，1050℃で4時間保持
される。加熱されたペレットは白く、チョークのよう
で、明らかに焼結していない段階で、その密度は1.55と
1.55ｇ/ccであった。ペレットの1個は細かい粉末に粉砕
され、Ｘ線回折を実施し、このペレットは非晶質である
ことが示された。
ったカリウム置換のゼオライトＹを用いてセラミックス
のペレットを作製する方法である。２個のペレットは、
カリウム置換ゼオライトＹの約１ｇを0.5インチ（1.27c
m）直径の鋼製ダイスに入れられ、10,000psi（68950kP
a）で圧縮することによって形成される。２個のペレッ
トは6℃/minで1050℃まで加熱され，1050℃で4時間保持
される。加熱されたペレットは白く、チョークのよう
で、明らかに焼結していない段階で、その密度は1.55と
1.55ｇ/ccであった。ペレットの1個は細かい粉末に粉砕
され、Ｘ線回折を実施し、このペレットは非晶質である
ことが示された。
【００２１】〔実施例４Ｂ〕この実施例は実施例3で使
ったカリウム置換のゼオライトＹを用いてセラミックス
のペレットを作製する方法である。2個のペレットは、
カリウム置換ゼオライトＹの約１ｇを0.5インチ（1.27c
m）直径の鋼製ダイスに入れられ、10,000psi（68950kP
a）で圧縮することによって形成される。2個のペレット
は６℃/minで1150℃まで加熱され、1150℃で4時間保持
される。焼結したペレットはガラス質で、薄い灰色とな
り、その密度は12.31と2.32ｇ/ccであった。ペレットの
１個は細かい粉末に粉砕された後、Ｘ線回折を実施した
結果、このペレットは非晶質であることがわかった。
ったカリウム置換のゼオライトＹを用いてセラミックス
のペレットを作製する方法である。2個のペレットは、
カリウム置換ゼオライトＹの約１ｇを0.5インチ（1.27c
m）直径の鋼製ダイスに入れられ、10,000psi（68950kP
a）で圧縮することによって形成される。2個のペレット
は６℃/minで1150℃まで加熱され、1150℃で4時間保持
される。焼結したペレットはガラス質で、薄い灰色とな
り、その密度は12.31と2.32ｇ/ccであった。ペレットの
１個は細かい粉末に粉砕された後、Ｘ線回折を実施した
結果、このペレットは非晶質であることがわかった。
【００２２】〔実施例４Ｃ〕上記の実施例４Ａのペレッ
トと同様なものを同じカリウム置換ゼオライト粉末を使
って作製した。このペレットを6℃/minで1150℃まで加
熱し、1150℃で12時間保持した。焼結した2個のペレッ
トの外観は実施例4Ｂと同様であり、その密度は2.32と
2.29ｇ/ccであった。ペレットの1個は細かい粉末に粉砕
された後、Ｘ線回折を実施した結果、このペレットには
正方晶のリューサイト（JCPDSファイル番号15-47）が含
まれることが示された。
トと同様なものを同じカリウム置換ゼオライト粉末を使
って作製した。このペレットを6℃/minで1150℃まで加
熱し、1150℃で12時間保持した。焼結した2個のペレッ
トの外観は実施例4Ｂと同様であり、その密度は2.32と
2.29ｇ/ccであった。ペレットの1個は細かい粉末に粉砕
された後、Ｘ線回折を実施した結果、このペレットには
正方晶のリューサイト（JCPDSファイル番号15-47）が含
まれることが示された。
【００２３】〔実施例４Ｄ〕カリウム置換のゼオライト
Ｙ約25ｇを、実施例３に示したように2.25インチ（57m
m）直径の鋼製ダイスに入れ、3000psi（20685kPa）で圧
縮することによってそのペレットを作製した。その段階
で、ペレットの直径は57.15mmであった。そのペレット
は10℃/minで1050℃まで、ついで４℃/minで1250℃まで
加熱され、1250℃で4時間保持された。その焼結後のペ
レットにはひどくクラックが入った。小さなクラックの
ない部分で測定した直径は39.3mmであり、ペレットの直
径で31％の収縮を示した。
Ｙ約25ｇを、実施例３に示したように2.25インチ（57m
m）直径の鋼製ダイスに入れ、3000psi（20685kPa）で圧
縮することによってそのペレットを作製した。その段階
で、ペレットの直径は57.15mmであった。そのペレット
は10℃/minで1050℃まで、ついで４℃/minで1250℃まで
加熱され、1250℃で4時間保持された。その焼結後のペ
レットにはひどくクラックが入った。小さなクラックの
ない部分で測定した直径は39.3mmであり、ペレットの直
径で31％の収縮を示した。
【００２４】〔実施例４Ｅ〕実施例３で作製したと同様
な方法でカリウム置換のゼオライトＹの小さい長方形
で、長さが0.26"（6.6mm）のペレットを水平型の熱膨張
計に、最大長さの方向が収縮の測定軸になるようにセッ
トした。そのペレットを６℃/minで1400℃まで加熱し
た。焼結したペレットは最終長さが0.19"（4.8mm）とな
り、27％の線収縮を示した。ペレットは細かく粉末に砕
かれてＸ線回折実験がなされた結果、実施例４Ｂと同様
に正方晶リューサイトの存在が示された。実施例４Ａか
ら４Ｅは、1段操作でセラミックス材を作製する方法で
は非常に不満足な結果しか得られないことを示した。リ
ューサイトは1150℃で12時間加熱した後にしか、形成し
始めない。それから、成形材（ペレット）は焼結によっ
て、かなり収縮する（少なくとも27％の収縮）ことがわ
かった。
な方法でカリウム置換のゼオライトＹの小さい長方形
で、長さが0.26"（6.6mm）のペレットを水平型の熱膨張
計に、最大長さの方向が収縮の測定軸になるようにセッ
トした。そのペレットを６℃/minで1400℃まで加熱し
た。焼結したペレットは最終長さが0.19"（4.8mm）とな
り、27％の線収縮を示した。ペレットは細かく粉末に砕
かれてＸ線回折実験がなされた結果、実施例４Ｂと同様
に正方晶リューサイトの存在が示された。実施例４Ａか
ら４Ｅは、1段操作でセラミックス材を作製する方法で
は非常に不満足な結果しか得られないことを示した。リ
ューサイトは1150℃で12時間加熱した後にしか、形成し
始めない。それから、成形材（ペレット）は焼結によっ
て、かなり収縮する（少なくとも27％の収縮）ことがわ
かった。
【００２５】〔実施例５Ａ〕実施例３におけると同様
に、カリウム置換ゼオライトＹ約５ｇを粉末のまま成形
せずに1050℃で１時間加熱した。６個のペレットは一旦
か焼した粉末を0.5インチ（12.7mm）の鋼製ダイスの中
で10,000psi（68950kＰa）で加圧して成形した。以下の
実験で使った加熱速度は４℃/minであった。ペレットの
３つのペアは４時間、1150°，1250°，そして1350℃で
それぞれ加熱された。３つの処理温度で焼結したペレッ
トの平均密度はそれぞれ2.31,2.345,および2.39ｇ/ccで
あった。それぞれのペレットペアから1個ずつ取り出
し、粉末にし、Ｘ線回折を行なった。３種の粉末のＸ線
回折測定は次のような結晶相を示した。それぞれの焼結
温度に対応させて、1150℃では正方晶リューサイト、12
50℃では正方晶リューサイト、1350℃では正方晶リュー
サイトであった。1250℃で処理したリューサイトガラス
が最も高い結晶性を示した。
に、カリウム置換ゼオライトＹ約５ｇを粉末のまま成形
せずに1050℃で１時間加熱した。６個のペレットは一旦
か焼した粉末を0.5インチ（12.7mm）の鋼製ダイスの中
で10,000psi（68950kＰa）で加圧して成形した。以下の
実験で使った加熱速度は４℃/minであった。ペレットの
３つのペアは４時間、1150°，1250°，そして1350℃で
それぞれ加熱された。３つの処理温度で焼結したペレッ
トの平均密度はそれぞれ2.31,2.345,および2.39ｇ/ccで
あった。それぞれのペレットペアから1個ずつ取り出
し、粉末にし、Ｘ線回折を行なった。３種の粉末のＸ線
回折測定は次のような結晶相を示した。それぞれの焼結
温度に対応させて、1150℃では正方晶リューサイト、12
50℃では正方晶リューサイト、1350℃では正方晶リュー
サイトであった。1250℃で処理したリューサイトガラス
が最も高い結晶性を示した。
【００２６】〔実施例５Ｂ〕実施例３におけると同様
に、カリウム置換ゼオライトＹ約100ｇを粉末のまま成
形せず10℃/minで1050℃まで加熱し、1050℃で１時間保
持した。か焼した粉末約45ｇは57.15mm径の円形鋼製ダ
イスに詰められ、3000psi（20685kPa）で圧縮成形し
た。同様にか焼した粉末約９ｇは82.55mm径、深さ9.5mm
のダイスに詰められ、4000psi（27580kPa）で圧縮成形
された。ペレットは電気炉内で10℃/minにて1050℃ま
で、４℃/minで1250℃まで加熱し、1250℃で4時間保持
した。この加熱計画は実施例４Ｄで使ったものと同一で
ある。この熱処理の結果は最小のひずみで、クラックも
見当らなかった。円形ペレットは44.95mmの直径があ
り、密度は2.37であった。一方、断面が長方形で棒状の
場合には長さが66mmで、密度が2.26ｇ/ccであった。焼
結の間に生じる線収縮は か焼処理した粉末で20-21％
で、か焼していない粉末の場合に比べて大幅に小さい。
後者では、典型的な場合として27-33％の収縮を示し
た。か焼していない粉末を成形したものの収縮の程度は
実際上、クラックが無くひずみも無いセラミックスの作
製を不可能にしている。一方、か焼処理した粉末を使え
ば強固で欠陥の無い製品の円滑な作製が可能である。
に、カリウム置換ゼオライトＹ約100ｇを粉末のまま成
形せず10℃/minで1050℃まで加熱し、1050℃で１時間保
持した。か焼した粉末約45ｇは57.15mm径の円形鋼製ダ
イスに詰められ、3000psi（20685kPa）で圧縮成形し
た。同様にか焼した粉末約９ｇは82.55mm径、深さ9.5mm
のダイスに詰められ、4000psi（27580kPa）で圧縮成形
された。ペレットは電気炉内で10℃/minにて1050℃ま
で、４℃/minで1250℃まで加熱し、1250℃で4時間保持
した。この加熱計画は実施例４Ｄで使ったものと同一で
ある。この熱処理の結果は最小のひずみで、クラックも
見当らなかった。円形ペレットは44.95mmの直径があ
り、密度は2.37であった。一方、断面が長方形で棒状の
場合には長さが66mmで、密度が2.26ｇ/ccであった。焼
結の間に生じる線収縮は か焼処理した粉末で20-21％
で、か焼していない粉末の場合に比べて大幅に小さい。
後者では、典型的な場合として27-33％の収縮を示し
た。か焼していない粉末を成形したものの収縮の程度は
実際上、クラックが無くひずみも無いセラミックスの作
製を不可能にしている。一方、か焼処理した粉末を使え
ば強固で欠陥の無い製品の円滑な作製が可能である。
【００２７】〔実施例５Ｃ〕実施例５Ｂで作製した断面
が長方形の棒はダイアモンド・カッターで2.0in（50.8m
m）の長さで切断した。小さい試験片は微粉中で研磨
し、Ｘ線回折用とした。Ｘ線回折測定は唯一の結晶相と
して正方晶リューサイトがあることを明らかにした。2.
0inの試験片は熱膨張計に装てんされ、およそ４℃/min
で800℃まで加熱・測定された。計算で求めた50°−700
℃の範囲での平均熱膨張率は、標準Al203を基準に補正
され、26.7×10▲上付き−６▼℃▲上付き−１▼であっ
た。正方晶から立方晶（低温リューサイトから高温リュ
ーサイト）への変態は熱膨張曲線からおよそ410℃で生
じた。
が長方形の棒はダイアモンド・カッターで2.0in（50.8m
m）の長さで切断した。小さい試験片は微粉中で研磨
し、Ｘ線回折用とした。Ｘ線回折測定は唯一の結晶相と
して正方晶リューサイトがあることを明らかにした。2.
0inの試験片は熱膨張計に装てんされ、およそ４℃/min
で800℃まで加熱・測定された。計算で求めた50°−700
℃の範囲での平均熱膨張率は、標準Al203を基準に補正
され、26.7×10▲上付き−６▼℃▲上付き−１▼であっ
た。正方晶から立方晶（低温リューサイトから高温リュ
ーサイト）への変態は熱膨張曲線からおよそ410℃で生
じた。
【００２８】〔実施例６Ａ〕実施例１で作製したカリウ
ム置換のゼオライトＹに関し、小さな長方形ペレットが
その粉末を長方形ダイスに5000psi（34475kPa）で加圧
して作製された。ペレットの長さは0.272in（6.9mm）で
あった。そのペレットを長さ方向が測定軸に平行になる
ように熱膨張計に装てんし、６℃/minで1350℃まで加熱
した。焼結ペレットは最終長さが0.181in（4.6mm）とな
り、33％の線収縮が生じた。このペレットを微粉に砕き
Ｘ線回折を実施した結果、唯一の結晶成分は正方晶リュ
ーサイトであることがわかった。
ム置換のゼオライトＹに関し、小さな長方形ペレットが
その粉末を長方形ダイスに5000psi（34475kPa）で加圧
して作製された。ペレットの長さは0.272in（6.9mm）で
あった。そのペレットを長さ方向が測定軸に平行になる
ように熱膨張計に装てんし、６℃/minで1350℃まで加熱
した。焼結ペレットは最終長さが0.181in（4.6mm）とな
り、33％の線収縮が生じた。このペレットを微粉に砕き
Ｘ線回折を実施した結果、唯一の結晶成分は正方晶リュ
ーサイトであることがわかった。
【００２９】〔実施例６Ｂ〕実施例１で作製したカリウ
ム置換のゼオライトＹを約15ｇを粉末のまま1000℃まで
１時間加熱した。実施例５Ａにおけるように長さ88.55m
mで断面が長方形の棒を、か焼した粉末から鋼ダイスを
使って作製した。その棒を10℃/minで1000℃まで、次い
で４℃/minで1250℃まで加熱し、1250℃で４時間保持し
た。その加熱を施した棒をダイヤモンド・カッターで2.
0in（50.8mm）の長さに切断した。棒の測定密度は2.36
ｇ/ccであった。同じ棒の短い試験片を微粉に砕き、Ｘ
線回折を行なった結果、正方晶リューサイトがあること
がわかった。その棒を自記熱膨張計に装てんし、４℃/m
inで900℃まで加熱した。計算で求めた50°−700℃の範
囲での平均熱膨張率は、標準Al203を基準に補正され、2
8.0×10▲上付き−６▼℃▲上付き−１▼であった。正
方晶から立方晶（低温リューサイトから高温リューサイ
ト）への変態このセラミックス組成では明瞭ではない
が、500゜から650℃の間で熱膨張曲線にわずかな傾きの
変化がありその存在が暗示された。
ム置換のゼオライトＹを約15ｇを粉末のまま1000℃まで
１時間加熱した。実施例５Ａにおけるように長さ88.55m
mで断面が長方形の棒を、か焼した粉末から鋼ダイスを
使って作製した。その棒を10℃/minで1000℃まで、次い
で４℃/minで1250℃まで加熱し、1250℃で４時間保持し
た。その加熱を施した棒をダイヤモンド・カッターで2.
0in（50.8mm）の長さに切断した。棒の測定密度は2.36
ｇ/ccであった。同じ棒の短い試験片を微粉に砕き、Ｘ
線回折を行なった結果、正方晶リューサイトがあること
がわかった。その棒を自記熱膨張計に装てんし、４℃/m
inで900℃まで加熱した。計算で求めた50°−700℃の範
囲での平均熱膨張率は、標準Al203を基準に補正され、2
8.0×10▲上付き−６▼℃▲上付き−１▼であった。正
方晶から立方晶（低温リューサイトから高温リューサイ
ト）への変態このセラミックス組成では明瞭ではない
が、500゜から650℃の間で熱膨張曲線にわずかな傾きの
変化がありその存在が暗示された。
【００３０】〔実施例７〕この実施例はセシウムとカリ
ウムで置換したゼオライトの製造を示すものである。実
施例３で示した方法で製造したカリウム置換のゼオライ
トＹは、次のようにセシウムと置換される。容器内で33
1.35ｇの硝酸セシウムを1.7リッターの水に溶解し、少
量のCsCO3を用いてpHを８に調整した。100ｇのゼオライ
ト粉末をその溶液の中入れてスラリーにし、その混合物
を２時間かくはんしながら加熱・環流した。粉末はろ過
で分離された。このようなイオン交換操作がさらに２
回、その都度新たに作られpHを調整した等量のCsN03溶
液を用いて繰返された。最終の粉末はろ過で分離され15
リッターの脱イオン水で洗浄され、室温の空気中で乾燥
させた。成分分析の結果は、14.1wt.％Al203，41.4wt.
％Si02，3.01wt.％K2O，27.2wt.％Cs20および15.8wt.％
LOIであった。これを無水酸化物の比で表わすと、0.70C
s20：0.23K2O：1.0Al203：4.95Si02となる。
ウムで置換したゼオライトの製造を示すものである。実
施例３で示した方法で製造したカリウム置換のゼオライ
トＹは、次のようにセシウムと置換される。容器内で33
1.35ｇの硝酸セシウムを1.7リッターの水に溶解し、少
量のCsCO3を用いてpHを８に調整した。100ｇのゼオライ
ト粉末をその溶液の中入れてスラリーにし、その混合物
を２時間かくはんしながら加熱・環流した。粉末はろ過
で分離された。このようなイオン交換操作がさらに２
回、その都度新たに作られpHを調整した等量のCsN03溶
液を用いて繰返された。最終の粉末はろ過で分離され15
リッターの脱イオン水で洗浄され、室温の空気中で乾燥
させた。成分分析の結果は、14.1wt.％Al203，41.4wt.
％Si02，3.01wt.％K2O，27.2wt.％Cs20および15.8wt.％
LOIであった。これを無水酸化物の比で表わすと、0.70C
s20：0.23K2O：1.0Al203：4.95Si02となる。
【００３１】〔実施例８Ａ〕実施例７で作られたセシウ
ムとカリウムで置換したゼオライトＹの約５ｇを成形せ
ずにそのまま1050℃まで1時間加熱した。６個のペレッ
トが、か焼処理した粉末を0.5in（12.7mm）の鋼製ダイ
スの中で10,000psi（68950kPa）で加圧成形された。以
下の実験で用いた加熱速度は４℃/minである。３つのペ
レットのペアは４時間、1150°，1250°そして1350℃の
それぞれの温度に保持された。３つの熱処理温度による
焼結ペレットの平均密度はそれぞれ2.71，2.76，2.77ｇ
/ccであった。それぞれのペアの１試験片を微粉に砕
き、Ｘ線回折を行なった結果、次の結晶相が示された。
各焼結温度に対して、1150℃-非晶質、1250℃-ポルサイ
ト（立方晶リューサイト)、1350℃-ポルサイト（立方晶
リューサイト）であった。
ムとカリウムで置換したゼオライトＹの約５ｇを成形せ
ずにそのまま1050℃まで1時間加熱した。６個のペレッ
トが、か焼処理した粉末を0.5in（12.7mm）の鋼製ダイ
スの中で10,000psi（68950kPa）で加圧成形された。以
下の実験で用いた加熱速度は４℃/minである。３つのペ
レットのペアは４時間、1150°，1250°そして1350℃の
それぞれの温度に保持された。３つの熱処理温度による
焼結ペレットの平均密度はそれぞれ2.71，2.76，2.77ｇ
/ccであった。それぞれのペアの１試験片を微粉に砕
き、Ｘ線回折を行なった結果、次の結晶相が示された。
各焼結温度に対して、1150℃-非晶質、1250℃-ポルサイ
ト（立方晶リューサイト)、1350℃-ポルサイト（立方晶
リューサイト）であった。
【００３２】〔実施例８Ｂ〕実施例７で作られたセシウ
ム・カリウム置換のゼオライトＹ約５ｇを成形せずにそ
のまま1050℃まで１時間か焼した。その粉末を規格60メ
ッシュのふるい（穴径0.21mm）を通して大きな塊を取除
き、その粉末を鋼製ダイス中で長さが82.55mmで断面の
長方形の１辺が9.5mmの棒に成形した。その棒を10℃/mi
nで1050℃まで、次いで４℃/minで1250℃まで加熱し、1
250℃で4時間保持した。その加熱処理を施した棒をダイ
ヤモンド・カッターで2.0in（50.8mm）の長さに切断し
た。棒の測定密度は2.73ｇ/ccであった。同じ棒の短い
試験片を微粉に砕き、Ｘ線回折を行なった結果、立方晶
リューサイトがあることがわかった。その棒を自記熱膨
張計に装てんし、４℃/minで875℃まで加熱した。計算
で求めた50°−700℃の範囲での平均熱膨張率は、標準A
l203を基準に補正され、4.47×10▲上付き−６▼℃▲上
付き−１▼であった。熱膨張曲線では何の構造変態の兆
候も見られなかった。
ム・カリウム置換のゼオライトＹ約５ｇを成形せずにそ
のまま1050℃まで１時間か焼した。その粉末を規格60メ
ッシュのふるい（穴径0.21mm）を通して大きな塊を取除
き、その粉末を鋼製ダイス中で長さが82.55mmで断面の
長方形の１辺が9.5mmの棒に成形した。その棒を10℃/mi
nで1050℃まで、次いで４℃/minで1250℃まで加熱し、1
250℃で4時間保持した。その加熱処理を施した棒をダイ
ヤモンド・カッターで2.0in（50.8mm）の長さに切断し
た。棒の測定密度は2.73ｇ/ccであった。同じ棒の短い
試験片を微粉に砕き、Ｘ線回折を行なった結果、立方晶
リューサイトがあることがわかった。その棒を自記熱膨
張計に装てんし、４℃/minで875℃まで加熱した。計算
で求めた50°−700℃の範囲での平均熱膨張率は、標準A
l203を基準に補正され、4.47×10▲上付き−６▼℃▲上
付き−１▼であった。熱膨張曲線では何の構造変態の兆
候も見られなかった。
【００３３】〔実施例９〕実施例３におけるように製造
されたカリウム置換のゼオライトＹ50ｇは次のようにし
て（セシウムとカリウム置換のゼオライトＹに）置換さ
れた。容器内で7.14ｇの塩化セシウムを212.5mlの水に
溶解し、少量のCsCO3を用いてpHを7.5に調整した。ゼオ
ライト粉末をその溶液の中入れてスラリーにし、その混
合物を２時間かくはんしながら加熱・環流した。粉末は
ろ過で分離され、塩化物が無くなるまで脱イオン水で洗
浄され、室温の空気中で乾燥させた。成分分析の結果
は、15.18wt.％Al203，10.9wt.％K2O，8.9wt.％Cs20で
あり、置換ゼオライト中の陽イオン比は78％Ｋと22％Cs
であった。
されたカリウム置換のゼオライトＹ50ｇは次のようにし
て（セシウムとカリウム置換のゼオライトＹに）置換さ
れた。容器内で7.14ｇの塩化セシウムを212.5mlの水に
溶解し、少量のCsCO3を用いてpHを7.5に調整した。ゼオ
ライト粉末をその溶液の中入れてスラリーにし、その混
合物を２時間かくはんしながら加熱・環流した。粉末は
ろ過で分離され、塩化物が無くなるまで脱イオン水で洗
浄され、室温の空気中で乾燥させた。成分分析の結果
は、15.18wt.％Al203，10.9wt.％K2O，8.9wt.％Cs20で
あり、置換ゼオライト中の陽イオン比は78％Ｋと22％Cs
であった。
【００３４】〔実施例１０〕実施例９で作られたカリウ
ム・セシウム置換のゼオライトＹ約10ｇを成形せずにそ
のまま10℃/minで1050℃まで１時間か焼した。その粉末
を鋼製ダイス中で長さが82.55mmで断面の長方形の１辺
が9.5mmの棒に成形した。その棒を10℃/minで1050℃ま
で、次いで４℃/minで1250℃まで加熱し、1250℃で4時
間保持した。その加熱処理を施した棒にはクラックがな
かった。その棒をダイヤモンド・カッターで2.0in（50.
8mm）の長さに切断した。棒の測定密度は2.49ｇ/ccであ
った。同じ棒の短い試験片を微粉に砕き、Ｘ線回折を行
なった結果、高温正方晶リューサイトがあることがわか
った。その棒を自記熱膨張計に装てんし、４℃/minで77
5℃まで加熱した。計算で求めた50°−700℃の範囲での
平均熱膨張率は、標準Al203を基準に補正され、14.1×1
0▲上付き−６▼℃▲上付き−１▼であった。熱膨張曲
線では何の構造変態の兆候も見られなかった。
ム・セシウム置換のゼオライトＹ約10ｇを成形せずにそ
のまま10℃/minで1050℃まで１時間か焼した。その粉末
を鋼製ダイス中で長さが82.55mmで断面の長方形の１辺
が9.5mmの棒に成形した。その棒を10℃/minで1050℃ま
で、次いで４℃/minで1250℃まで加熱し、1250℃で4時
間保持した。その加熱処理を施した棒にはクラックがな
かった。その棒をダイヤモンド・カッターで2.0in（50.
8mm）の長さに切断した。棒の測定密度は2.49ｇ/ccであ
った。同じ棒の短い試験片を微粉に砕き、Ｘ線回折を行
なった結果、高温正方晶リューサイトがあることがわか
った。その棒を自記熱膨張計に装てんし、４℃/minで77
5℃まで加熱した。計算で求めた50°−700℃の範囲での
平均熱膨張率は、標準Al203を基準に補正され、14.1×1
0▲上付き−６▼℃▲上付き−１▼であった。熱膨張曲
線では何の構造変態の兆候も見られなかった。
【００３５】〔実施例１１〕カリウムゼオライトＬは製
品番号3069で識別され、成分分析による無水酸化物比は
1.1K2O：1.0Al203：6.4Si02であった。この試料約５ｇ
を成形せずにそのまま1050℃まで1時間加熱した。６個
のペレットが、か焼処理されたこの粉末を0.5in（12.7m
m）の鋼製ダイスの中で10,000psi（68950kPa）で加圧成
形された。以下の実験で用いた加熱速度は４℃/minであ
る。３つのペレットのペアは４時間、1150°，1250°そ
して1350℃のそれぞれの温度に保持された。３つの焼結
ペレットの密度は焼結中のかなり激しい粘性流のため測
定できなかった。それぞれのペアの１試験片を微粉に砕
き、Ｘ線回折を行なった結果、次の結晶相が示された。
各焼結温度に対して、1150℃-正方晶リューサイト、125
0℃-正方晶リューサイト、1350℃-正方晶リューサイト
であった。
品番号3069で識別され、成分分析による無水酸化物比は
1.1K2O：1.0Al203：6.4Si02であった。この試料約５ｇ
を成形せずにそのまま1050℃まで1時間加熱した。６個
のペレットが、か焼処理されたこの粉末を0.5in（12.7m
m）の鋼製ダイスの中で10,000psi（68950kPa）で加圧成
形された。以下の実験で用いた加熱速度は４℃/minであ
る。３つのペレットのペアは４時間、1150°，1250°そ
して1350℃のそれぞれの温度に保持された。３つの焼結
ペレットの密度は焼結中のかなり激しい粘性流のため測
定できなかった。それぞれのペアの１試験片を微粉に砕
き、Ｘ線回折を行なった結果、次の結晶相が示された。
各焼結温度に対して、1150℃-正方晶リューサイト、125
0℃-正方晶リューサイト、1350℃-正方晶リューサイト
であった。
【００３６】
【発明の効果】本発明のポルサイトを主成分とするセラ
ミックスは高い耐火性を有し、金属とセラミックシール
などの分野に有用に使用できる。また、本発明の方法に
よるセラミックは熱膨張率を制御することが簡単である
工業的効果を有する。
ミックスは高い耐火性を有し、金属とセラミックシール
などの分野に有用に使用できる。また、本発明の方法に
よるセラミックは熱膨張率を制御することが簡単である
工業的効果を有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エディット エム．フラニガン アメリカ合衆国，10603 ニューヨーク, ホワイトプレインズ，ウッドランド ヒル ス ロード 502番地
Claims (10)
- 【請求項１】 事実上クラックが無く、５％以下の気孔
率しか持たず、主な結晶相が正方晶リュ−サイトである
セラミックス製造の工程。それは、カリウム置換ゼオラ
イトの粉末を900°から1100℃の温度で、ゼオライトの
構造がくずれて非晶質の粉末になるに十分な時間だけか
焼し、そしてその非晶質粉末を所定の形に成形し、1150
°から1400℃の温度で0.5から12時間焼結して上記のセ
ラミックス材にする工程である。ここでゼオライトとは
SiO2/Al2O3の比が3.5から7.5の物質である。 - 【請求項２】 出発材料のゼオライトがゼオライトＹ，
ゼオライトＢ，ゼオライトＬ，ゼオライトＷ，そしてゼ
オライト・オメガのグル−プから選択された場合の、請
求項１の工程。 - 【請求項３】 カリウム置換ゼオライト中のカリウム量
がゼオライトのイオン交換容量の少なくとも50％である
場合の、請求項１，あるいは２の工程。 - 【請求項４】 事実上クラックが無く、５％以下の気孔
率しか持たず、主な結晶相がリュ−サイト／ポルサイト
固溶体であるセラミックス製造の工程。それは、カリウ
ムとセシウムで置換された陽イオンを含むゼオライトの
粉末を、900°から1100℃の温度で、ゼオライトの構造
がくずれて非晶質の粉末になるに十分な時間だけか焼す
る。ここでゼオライトはSiO2/Al2O3の比が3.5から7.5の
物質であリ、カリウム組成はゼオライトのイオン交換容
量のゼロから100％の間にあり、セシウム組成もそのイ
オン交換容量のゼロから100％の間にあり、カリウムと
セシウム組成の合計がイオン交換容量の少なくとも50％
である。次にその非晶質粉末を所定の形に成形し、1150
°から1400℃の温度で0.5から12時間焼結して上記のセ
ラミックス材にする工程である。 - 【請求項５】 ゼオライト粉末がカリウムとセシウムの
陽イオンと同時に置換される場合の請求項４の工程。 - 【請求項６】 ゼオライト粉末がカリウム置換のゼオラ
イトとセシウム置換のゼオライトの混合物であるような
場合の請求項４の工程。 - 【請求項７】 出発材料のゼオライトがゼオライトＹ，
ゼオライトＢ，ゼオライトＬ，ゼオライトＷ，そしてゼ
オライト・オメガのグル−プから選択された場合の、請
求項４，５，あるいは６の工程。 - 【請求項８】 事実上クラックが無く、５％以下の気孔
率しか持たず、主な結晶相がルビジウム・リュ−サイト
であるセラミックス製造の工程。それは、ルビジウムで
置換したゼオライトの粉末を900°から1100℃の温度
で、ゼオライトの構造がくずれて非晶質の粉末になるに
十分な時間だけか焼し、そしてその非晶質粉末を所定の
形に成形し、1150°から1400℃の温度で0.5から12時間
焼結して上記のセラミックス材にする工程である。ここ
でゼオライトとはSiO2/Al2O3の比が3.5から7.5の物質で
ある。 - 【請求項９】 事実上クラックが無く、５％以下の気孔
率しか持たず、主な結晶相がポルサイトであるセラミッ
クス製造の工程。それは、セシウム置換ゼオライトの粉
末を900°から1100℃の温度で、ゼオライトの構造がく
ずれて非晶質の粉末になるに十分な時間だけか焼し、そ
してその非晶質粉末を所定の形に成形し、1150°から14
00℃の温度で0.5から12時間焼結して上記のセラミック
ス材にする工程である。ここでゼオライトとはSiO2/Al2
O3の比が3.5から7.5の物質である。 - 【請求項１０】 事実上クラックが無く、５％以下の気
孔率しか持たず、主な結晶相がリュ−サイト／ポルサイ
ト固溶体であるセラミックスで、金属酸化物として表わ
す実験式では、 xK2O：yCs20：zSiO2：Al2O3 であるようなセラミックス。ここで、ｘは0.01から0.99
まで、ｙも0.01から0.99まで、ｚは3.5から7.5まで変化
する。ｚが7.5の時はｙは0.19より大きい。このセラミ
ックスは50°から700℃の範囲で2×10▲上付き−6▼か
ら27×10▲上付き−6▼の熱膨張率を持っている。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32481391A JPH0764615B2 (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | ゼオライトからの高密度リューサイト及び／又はポルサイトを主成分とするセラミックス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32481391A JPH0764615B2 (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | ゼオライトからの高密度リューサイト及び／又はポルサイトを主成分とするセラミックス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05155657A true JPH05155657A (ja) | 1993-06-22 |
| JPH0764615B2 JPH0764615B2 (ja) | 1995-07-12 |
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ID=18169965
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32481391A Expired - Fee Related JPH0764615B2 (ja) | 1991-12-09 | 1991-12-09 | ゼオライトからの高密度リューサイト及び／又はポルサイトを主成分とするセラミックス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0764615B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003517420A (ja) * | 1999-12-13 | 2003-05-27 | ジュート−ヒェミー アクチェンゲゼルシャフト | 小プレート状プレス体 |
| JP2007223868A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Yoshiyuki Suzuki | セラミック固形物の製造方法 |
| JP2010189236A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 高熱膨張率及び低熱伝導率を有する絶縁基板 |
| JP2014147858A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Cataler Corp | 排ガス浄化用触媒 |
-
1991
- 1991-12-09 JP JP32481391A patent/JPH0764615B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003517420A (ja) * | 1999-12-13 | 2003-05-27 | ジュート−ヒェミー アクチェンゲゼルシャフト | 小プレート状プレス体 |
| JP4814469B2 (ja) * | 1999-12-13 | 2011-11-16 | ジュート−ヒェミー アクチェンゲゼルシャフト | 小プレート状プレス体 |
| JP2007223868A (ja) * | 2006-02-27 | 2007-09-06 | Yoshiyuki Suzuki | セラミック固形物の製造方法 |
| JP2010189236A (ja) * | 2009-02-19 | 2010-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 高熱膨張率及び低熱伝導率を有する絶縁基板 |
| JP2014147858A (ja) * | 2013-01-31 | 2014-08-21 | Cataler Corp | 排ガス浄化用触媒 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0764615B2 (ja) | 1995-07-12 |
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