JPH08268764A - 焼成道具材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は気孔径の範囲が狭くて微細な気孔が
なくて気孔の目詰まりがなく、しかも大きい気孔も少な
くて強度が大きく、狭い範囲の所望の気孔が多くて非焼
成物を焼成した際に出るバインダーや不要セラミック成
分をよく吸収するようにした道具材を得ようとするもの
である。 【構成】複数の粒度分布からなるセラミック粒子を互い
に結合させた焼成道具材であって、各粒度分布の粒径範
囲をその範囲内の最大粒径を２の平方根で除した値の粒
径が次の粒径範囲の最大粒径となるようにして順次区分
した場合、最大の粒径範囲より連続して３〜１５区分の
粒度分布の粒径範囲に全セラミック粒子の９０体積％以
上が含まれ、かつ最大の粒径範囲より連続して３〜１５
区分の粒径範囲において互いに隣接する二つの粒径範囲
に含まれるセラミック粒子の体積比が、大きい方の粒径
範囲の体積を小さい方の粒径範囲の体積で除した値で
０．５〜１．８であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は焼成道具材に関し、強
度が大きく気孔径が所望の狭い範囲に分布した焼成道具
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】フエライトやセラミックコンデンサなど
の機能性セラミックの熱処理や焼成に用いる焼成道具材
は、被焼成物のセラミックから出るバインダーや余分な
セラミック成分を道具材の持つ気孔の部分で吸収するこ
とが必要である。

【０００３】従来の市販の道具材は、所定の範囲の粒度
分布をもつ耐火性セラミック粒子で同種または異種の２
種以上の粒度の原料を組み合わせて製造されていた。こ
うした従来の道具材ではその気孔率については多少考慮
することはあっても、気孔自体の大きさ、即ち気孔径に
ついては特に制御をしていなかったし、また気孔径を制
御する技術もこれまで知られていなかった。

【０００４】そのために、従来の道具材は気孔径の範囲
が広過ぎて、バインダー成分やセラミック成分の吸収に
殆ど寄与しないと考えられる１μｍ以下の細孔から、逆
に道具材の強度を低下させると思われる数百μｍ以上の
大きな気孔まであった。こうした道具材を使用すると、
細孔の部分で目詰まりを起こし非焼成物からの出る余分
な成分を吸収することが出来なかった。

【０００５】また、これを回避するために粗粒子を多く
配合してその空隙を確保し、粗粒の接触面不足に起因す
る強度の低下は細粒の添加で補う方法が考えられてきた
が、不連続な粒度分布は避けられず従って強度が十分で
なく道具材の耐用に問題を残していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、気孔径の
範囲が狭くて微細な気孔がなく気孔の目詰まりがなく、
しかも大きい気孔も少なくて強度が大きくて、狭い範囲
の所望の気孔が多くて非焼成物を焼成した際に出るバイ
ンダーや不要セラミック成分をよく吸収するようにした
道具材を得ようとするものである。

【０００７】

【課題解決するための手段】この発明は、複数の粒度分
布からなるセラミック粒子を互いに結合させた焼成道具
材であって、各粒度分布の粒径範囲をその範囲内の最大
粒径を２の平方根で除した値の粒径が次の粒径範囲の最
大粒径となるようにして順次区分した場合、最大の粒径
範囲より連続して３〜１５区分の粒度分布の粒径範囲に
全セラミック粒子の９０体積％以上が含まれ、かつ最大
の粒径範囲より連続して３〜１５区分の粒径範囲におい
て互いに隣接する二つの粒径範囲に含まれるセラミック
粒子の体積比が、大きい方の粒径範囲の体積を小さい方
の粒径範囲の体積で除した値で０．５〜１．８であるこ
とを特徴とする。以下にこの発明をさらに説明する。

【０００８】この発明は複数の粒度分布を有するセラミ
ック粒子を結合させた焼成道具材である。ここで用いる
セラミック粒子は、例えばアルミナ粉とムライト粉の混
合粒子からなり、これらの複数の粒度分布で構成されて
いる。

【０００９】これらの粒度分布の粒径範囲は、その粒径
範囲内での最大粒径を２の平方根で除した値が次の粒径
範囲の最大粒径となるようにして順次区分できるように
なっている。

【００１０】即ち、最大の粒度分布で区分される粒径範
囲は、その粒径範囲内での最大粒径を２の平方根で除し
た値が次に大きい粒度分布の粒径範囲の最大粒径となる
ようにする。さらに、次に大きい粒度分布の粒径範囲最
大粒径を２の平方根で除した値がその次に大きい粒度分
布の粒径範囲の最大粒径とする。以下、同様にして複数
の粒度分布に順次区分した場合、最大の粒径範囲より連
続して３〜１５区分の粒度分布の粒径範囲に全セラミッ
ク粒子の９０体積％以上が含まれるようにする。

【００１１】この発明で各粒度分布の粒径範囲内での最
大粒径を２の平方根で除した値がその次に大きい粒度分
布の粒径範囲の最大粒径となるように区分したのは、こ
れによって粒度分布の連続性を確認しやすくするためで
ある。２の平方根で除した値を超える粒径で区分すると
粒度分布が非連続となる場合でもその確認が難しくな
る。また２の平方根で除した値未満の粒子で粒径を区分
すると必要以上に粒度分布の刻みが細かくなり、その場
合は生産性の上から好ましくない。

【００１２】このように区分して最大の粒径範囲より連
続して３〜１５区分の粒度分布の粒径範囲に全セラミッ
ク粒子の９０体積％以上が含まれるようにする。残部は
任意の粒径の細粒とするが、これが１０％以下では製品
に悪影響を与えることはない。これによって目詰まりを
生じさせる微細な気孔や強度低下を引起こす大きな気孔
が形成されないようにし、同時に所定の範囲内の気孔径
が効率よく形成されるようにしたものである。

【００１３】粒度分布の区分は３区分未満では細かい粒
子が不足し、粒子の密な充填は出来ない。また粒度分布
が１５区分を超えると細粒が入って所定の範囲の狭い気
孔径を形成することが出来ない。

【００１４】更に、最大の粒径範囲より連続して３〜１
５区分の粒径範囲で互いに隣接する二つの粒径範囲に含
まれるセラミック粒子の体積比が、大きい方の粒径範囲
の体積を小さい方の粒径範囲の体積で除した値で０．５
〜１．８とする。大きい方の粒径範囲の体積を小さい方
の粒径範囲の体積で除した値で０．５未満、即ち大きい
方の粒径範囲の体積が小さい方の粒径範囲の体積の半分
未満であるか、或いは大きい方の粒径範囲の体積が小さ
い方の粒径範囲の体積の１．８倍を超えると、いずれも
気孔径にバラツキが生じて気孔径分布を狭い範囲に集約
して形成することが出来ない。上記の粒度分布のセラミ
ック粒子はミキサーなどで十分に混合した後、常法によ
って成形しこれを焼成して道具材とする。

【００１５】

【作用】この発明は、粒子の各粒度分布の粒径範囲を、
その範囲内の最大粒径を２の平方根で除した値の粒径が
次の粒径範囲の最大粒径となるようにして、３〜１５区
分に順次分け、最大の粒径範囲より連続して３〜１５区
分の粒度分布の粒径範囲に全セラミック粒子の９０体積
％以上が含まれ、かつ最大の粒径範囲より連続して３〜
１５区分の粒径範囲において互いに隣接する二つの粒径
範囲に含まれるセラミック粒子の体積比が、大きい方の
粒径範囲の体積を小さい方の粒径範囲の体積で除した値
で０．５〜１．８として、細粒の混入を回避するととも
に粒径の差を所定の範囲内に納めるようにして、気孔径
の範囲が狭く微細な気孔がなくて気孔の目詰まりがな
く、強度が大きくて焼成した際にバインダーや不要セラ
ミック成分をよく吸収するようにしたものである。

【００１６】

【実施例】

（実施例１及び比較例）アルミナ粉７２重量％とムライ
ト粉２８重量％からなるセラミック粉を、それぞれ表１
に示す粒度配合でサンドミキサーで十分混合して成形し
た。ここで用いたアルミナ粉とムライト粉の粒径は表２
に示す通りとした。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【表２】

【００１９】その後、これを１６４０℃で焼成してセラ
ミックの射出成型品の脱バインダー工程用道具材とし
た。この道具材は粗粒から細粒まで連続的に配置され、
また粒間の接触面も多く図１に示す模式図のようであっ
た。

【００２０】また、この道具材のセラミック粒子の粒径
と粒子の累積体積の関係、気孔径と累積気孔率の関係を
調べ結果を図２に示した。なお、気孔径の測定は水銀圧
入法でおこなった。

【００２１】図２に見られるように、これは気孔径分布
の幅は狭く気孔径が１５〜６０μｍの範囲に集中して気
孔径が均一であることが示されている。また、気孔径１
００μｍを超える気孔径の占める気孔率の割合も少なく
なっていることが認められる。

【００２２】比較例はセラミック粉として表３に示すも
のを用いた。これを実施例１と同様にしてサンドミキサ
ーで十分混合して成形した後、１６４０℃で焼成してセ
ラミックの射出成型品の脱バインダー工程用道具材とし
た。なお、セラミック粉のアルミナ粉とムライト粉の使
用割合は、実施例１と同じになるように調整した。

【００２３】

【表３】

【００２４】この道具材は大径の気孔と小径の気孔が混
在し接触面も少なく図７に示す模式図のようであった。
また、この道具材の粒径と粒子の累積体積の関係、気孔
径と気孔率の関係は図６の通りであった。図６に見るよ
うに、この従来の道具材では粒子は不連続な粒度分布で
あるとともに、気孔径にもバラツキのあることが認めら
れる。即ち、気孔径が１〜１００μｍの範囲で気孔率が
３０％から８％まで緩やかな曲線を示されるように減少
し、気孔径１００μｍ以上で約７％の気孔率が維持され
ている。 （実施例２）実施例１と同様の割合のアルミナ粉とムラ
イトのセラミック粉を、それぞれ表４に示す粒度配合で
実施例１と同様にして十分混合，成形したのち１６４０
℃で焼成してセラミックの射出成型品の脱バインダー用
道具材とした。この道具材は粗粒から細粒まで連続的に
配置されたものであった。

【００２５】

【表４】

【００２６】また、この道具材のセラミック粒子の粒径
と粒子の累積体積の関係、気孔径と累積気孔率の関係を
実施例１と同様にして調べ結果を図３に示した。図３に
見られるように、気孔径分布の幅は狭く気孔径が１０〜
３０μｍの範囲に集中して気孔径が均一であることが示
されている。また、気孔径１００μｍを超える気孔径の
占める気孔率の割合も少なくなっていることが認められ
る。 （実施例３）実施例１と同様の割合のアルミナ粉とムラ
イトのセラミック粉を、それぞれ表５に示す粒度配合で
実施例１と同様にして十分混合，成形したのち１６４０
℃で焼成してセラミックの射出成型品の脱バインダー工
程用道具材とした。この道具材は粗粒から細粒まで連続
的に配置されたものであった。

【００２７】

【表５】

【００２８】また、この道具材のセラミック粒子の粒径
と粒子の累積体積の関係、気孔径と累積気孔率の関係を
実施例１と同様にして調べ結果を図４に示した。図４に
見られるように、気孔径分布の幅は狭く気孔径が７〜２
０μｍの範囲に集中して気孔径が均一であることが示さ
れている。また、気孔径１００μｍを超える気孔径の占
める気孔率の割合も少なくなっていることが認められ
る。

【００２９】なお、図５は、実施例１ないし３に示すも
のの気孔径と気孔率の関係を示したものである。実施例
１ないし３で得られた道具材及び比較例１で得られた道
具材についてその圧縮強度を測定した。その結果は表６
の通りであった。表６から明らかなように、この発明の
焼成道具材は、バインダー、成形圧力、焼成温度などの
製造条件を同じくしても比較例と比べて大幅に優れてい
ることが分かる。

【００３０】

【表６】

【００３１】

【発明の効果】以上のように、この発明の道具材によれ
ば最小径から最大径まで粒度分布が連続して実質的にむ
らがなく高い強度が得られる。また、気孔を多くした場
合でも従来のように微粉を減少して強度の低下を引起こ
すといった問題を起こさないようにすることができる。

【００３２】そのために、高強度で道具材に要求される
各種機能を具備することができるようなった。即ち、脱
バインダー熱処理にバインダーや余分なセラミック成分
をよく吸着してセラミック製品の機能向上や道具材の歩
留まり向上に寄与するようになった。さらに、従来の道
具材では、通常新品を３回以上使用しないとその特性が
得られなかったが、この発明による道具材では粒度調整
を行うことによって最初から使用することが出来るよう
になったので、こうした無駄もさけることが出来るよう
になった。

【００３３】なお、この発明では使用する原料を多種併
用しても、体積換算するので応用が可能である。また、
使用する原料はできるだけ球形に近い方が理論値に近
く、シャープで分布範囲の狭い気孔径が得られる。しか
し通常の焼結或いは電融法により製造した原料を粉砕し
た原料でも十分な特性が得られる。さらに、この発明で
はセラミックフイルターとしても応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明になる焼成道具材の粒子の焼結状態を
示す説明図。

【図２】この発明になる焼成道具材の粒径と粒子の累積
体積及び気孔径と気孔率の関係を示す線図。

【図３】この発明になる他の焼成道具材の粒径と粒子の
累積体積及び気孔径と気孔率の関係を示す線図。

【図４】この発明になる他の焼成道具材の粒径と粒子の
累積体積及び気孔径と気孔率の関係を示す線図。

【図５】この発明の実施例になる焼成道具材の気孔径と
気孔率の関係を示す線図。

【図６】従来の焼成道具材の粒径と粒子の累積体積及び
気孔径と気孔率の関係を示す線図。

【図７】従来の焼成道具材の粒子の焼結状態を示す説明
図。 １…大粒子、２…中粒子、３…小粒子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 利幸 愛知県刈谷市小垣江町南藤１番地 東芝セ ラミックス株式会社刈谷製造所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の粒度分布からなるセラミック粒子
   を互いに結合させた焼成道具材であって、各粒度分布の
   粒径範囲をその範囲内の最大粒径を２の平方根で除した
   値の粒径が次の粒径範囲の最大粒径となるようにして順
   次区分した場合、最大の粒径範囲より連続して３〜１５
   区分の粒度分布の粒径範囲に全セラミック粒子の９０体
   積％以上が含まれ、かつ最大の粒径範囲より連続して３
   〜１５区分の粒径範囲において互いに隣接する二つの粒
   径範囲に含まれるセラミック粒子の体積比が、大きい方
   の粒径範囲の体積を小さい方の粒径範囲の体積で除した
   値で０．５〜１．８であることを特徴とする焼成道具
   材。