JPS5864256A - 軽量性窯詰め道具の製造法 - 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】 この発明は軽量性窯詰め道具の製造法に関する。

陶磁器を窯の中で焼成するに際し種々の形状の窯詰め道
具が使用されている。たとえば、高級品で特に白色が要
求される乾燥生素地を施釉せずに高温で焼成する締焼に
おいては、火炎煙、灰などＫ　１ｒｆ、液接触しないよ
うにするために匣鉢（サヤ）が使用されている。また施
釉ｌ〜だ品物を焼成する釉焼においては、品物が互いに
接触１〜で粘着しないように配列するためにクランク、
シンプル、スティルト、支柱、断面五角形状のサドルや
ピンなどの形状の異なる種々の窯詰め道具が使用されて
いる。また棚板、セッターなどの敷台も広義の窯詰め道
具として広く使用されている。これらの窯詰め道具は、
窯内において陶磁器を焼成する際に陶磁器と同時に加熱
されるので熱の損失となり、１だ多数個の陶磁器を積み
重ねて焼成するにはそれらの荷重に耐えるだけの強度が
要求される。しかしながら従来から使用されている窯詰
め道具は、坏土を原料として焼成、成型されたものであ
るから、比重が大きく、また強度をもたすために形状が
大きくなるので、焼成時の熱エネルギーが多く消費され
る欠点があった。

一方、多孔質セラミックは、耐蝕性、耐熱性、強度がど
の性質が優れているので、炉材、イオン交換樹脂、隔膜
、吸着剤、触媒担体、もしくは耐火煉瓦、断熱材、建築
材などの多方面の用途に利用されている。上記多孔質セ
ラミック材料を製造するには種々の方法が知られている
が、セラミック原料を混合したポリウレタン発泡体を焼
成して、ポリウレタンを除去するとともにセラミック原
料を焼結させて多孔質セラミック成型品を得る方法は、
所望の形状の成型品が比較的容具に得られるの寸、優れ
た製造法として注目されている。

たとえば、耐火原と粉末１００重量部に対し水７５〜１
５０重量部を加えて泥状とし、この泥状セラミックに、
平均分子量１０００〜２００００のポリエチレンオキシ
ド化合物、あるいはエチレンオキシドと炭素数が３以上
のアルキレンオキシドが９５：５から７０：３０のポリ
エチレンオキシド・アルキレンオキシド共重合体と、末
端に２個以上のイソシアネート基を有するインシアネー
ト化合物とを反応させて得られる末端にイソシアネート
基を有する親水性ウレタンプレポリマーｋ、ｍｌ記ノ水
１００重量部に対し３〜３０重量部を添加混合して型に
注入し、乾燥、焼成する耐火断熱レンガの製造方法（特
公昭５４−１２９２７号公報参照）が知られている。し
かしながら上記公知の製造法は、耐火原料粉末、水およ
び親水性ウレタンプレポリマーを混合した混合組成物中
における水の含有量が多いために、耐火原料粉末が沈降
し易く、成型性が悪くなり、また型内で成型されたウレ
タン発泡体を型から取り出したのち乾燥する際に、ウレ
タン発泡体の収縮が大きく、成型品の形状をコントロー
ルすることが難かしく、かつ焼成の際にひび割れが生ず
るなどの欠点があり、またウレタン発泡体の強度が小さ
く、そのためウレタン発泡体を取り出し得るに至るまで
の時間（サイクルタイム）が長くかかり、かつ発泡体の
取扱い時に変形し易く、焼成時のひび割れを生ずる原因
となり、１だ発泡倍率が小さいために気孔率が小さく、
比重の小さいものが得にくい。さらに上記公知の方法は
断熱レンガを目的とするものであるから、断熱性向上の
ためには独立気泡の多いことが望ましい。従って上記公
知の方法で得られた多孔買上ラミック成型品に、熱エネ
ルギーの節減のために連続気泡網状を要求される窯詰め
道具としては不適当である。

本発明者らは、窯詰め道具の製造法について鋭意研究Ｌ
、先に、セラミック原料１００重量部に対し水４０〜６
０重量部を加えて泥状とし、この泥状セラミックに、平
均分子量１５００〜５５００にしてエチレンオキシド含
有率７０〜９ｏ重量％のエチレンオキシド・プロピレン
オキシド共重合体と末端に２個以−ヒのイソシアネート
基を有するポリイソシアネート化合物とを反応させて得
られ遊離イソシアネート基４〜８％を含有する親水性ウ
レタンプレポリマー１０〜４０重量部を混合し、この混
合組成液を型に注入して反応発泡させたのち、該ウレタ
ン発泡体を乾燥、焼成してかさ比重０５〜２，４、気孔
率４０〜９０％、曲げ強度３０　ｋｇ／ｃ４以上、斥縮
強度６０　ｋｇ／１１−１１１以−Ｅの多孔質成型品を
得ることを特徴とする窯詰め道具の製造法を提案した（
特願昭５５−１４５４４０号明細書参照）。

上記提案の製造法によれば、型内に注入する混合組成液
中の水の量が少なく、壕だ親水性ウレタンプレポリマー
が特定の組成を有するために泥状セラミックとの分散性
が向上し、従って型内でのゲル化と泡化とのバランスが
良く、ウレタン発泡体の強度が大きく、かつ型のサイク
ルタイムが短くて生産性が向上され、またウレタン発泡
体の型からの取り出しが容易である。またウレタン発泡
体の乾燥時における収縮、変形または焼成時におけるひ
び割れ、変形が軽減される。従来のプレス法もしくは鋳
込み法によって得られ木棚板の製造においては、乾燥時
の割れやそりを防止するために、未乾燥品の含有水分を
徐々に蒸発させて乾燥していたが、−り記提案の発明に
おいては、連続気泡のウレタン発泡体であるため、乾燥
が発泡体の内外にわたって速やかに行なわれるので乾燥
が速く、乾燥時間を短縮することができる。更に製品の
比重の調整が容易である。更にまた得られた窯詰め道具
は、従来品に比べて重量が著しく軽く、窯詰め作業中の
取扱いが容易となり、かつ陶磁器等の焼成炉における熱
消費量が減少するなどの数々の利点を有している。

ところが、近時生産性向上のために焼成サイクルタイム
を短縮しているので、焼成時の温度は短時間で上昇およ
び下降され、かつ焼成品は高い温度域で焼成炉から取り
出される。従って焼成品は大きな熱衝撃を受けるので、
耐熱衝撃性、耐熱荷重変形性を向上させることが要望さ
れている。

本発明者らは、上記要望に応えるために、セラミック原
料の種類およびその粒度について鋭意研究した結果、こ
の発明を完成するに至った。

すなわちこの発明は、上記提案の製造法において、セラ
ミック原料の最大粒径は５００μ以下であラミック原料
は中心粒径が５０μ以下にしてマグネシウム成分ＣＭｇ
ｏ　）を２〜２０重量％含み、かつ得られた多孔質成型
品がムライト・コージライト質を主成分とすることを特
徴とする軽量性窯詰め道具の製造法である。

この発明に一使用されるセラミック原料は、高温に加熱
することによってムライト・コージライトイト）、藍晶
石（カイアナイト）、珪線石（シリマナイト）で例示さ
れる鉱物と、カオリン、粘土、シリカ、アルミナ、陶石
、タルク、炭酸マグネシウム彦どから選ばれた各種原料
とを混合したものである。また上記各種原料の仮焼物を
使用することができる。

従来、セラミック原料は、粗粉（最小粒子径１ｎ以上）
、中粉（最大粒子径１′ＩＩＭ以下）および微粉（最大
粒子径Ｑ、　ｌ　ｍｌ以下）の粒子径の異なる原料を適
宜に混合し、特に耐熱衝撃性を得るためには粗粉を必要
成分としていたのであるが、この発明に使用されるセラ
ミック原料はいずれもその最大粒子径ハ５００μ以下、
好ましくは１００μ以下である。最大粒子径が５００μ
より大きいと、ウレタン発泡体の乾燥時の収縮によって
表面平滑性が低下し、匣鉢もしくは棚板として使用する
には不適当であり、また窯詰め道具と１−ての強度が不
足する。

この発明のセラミック原料中には、焼成によって一部ま
たは全部がムライト化するシリマナイト族鉱物を含有す
るものであり、このシリマナイト族鉱物の中心粒径は５
〜８０μ、好ましくは１０〜３０μである。なお、中心
粒径とは、粒度分布を測定し、各粒度の重量累計の５０
重量％における粒子径をいう。シリマナイト族鉱物の中
心粒径が５μ未満であると焼成品の強度は大きくなるが
熱応力を分散させる効果が減少し、耐熱衝撃性は低下す
る。また８０μを越えると強度が低下し棚板などに使用
できない。

シリマナイト族鉱物以外のセラミック原料中には、マグ
ネシウム成分（ＭＪζＯ）が２〜２０重量％、好ましく
＃−１ｌＯ〜１５重量％を含有１−でいる。マグネシウ
ム成分が２重量％未満であると、得られた多孔質成型品
の耐熱衝撃性が低くなり、これに反して２０重量％を越
えると、耐熱荷重変形性が低下し、また泥状セラミック
の粘度が上昇し水ケ多く必要とするので実用的でない。

なお上記耐熱荷重変形性とは、窯道具として使用した場
合に熱負荷荷重によってそりの発生する程度をいう。

低下する傾向がみられる。この発明においては、セラミ
ック原料の中心粒径と、マグネシウム成分の含有量とを
組合せることによって、耐熱衝撃性と耐荷重軟化特性の
双方が優れた窯詰め道具を得ることができたのである。

シリマナイト族鉱物以外のセラミック原料の中心粒径ば
５０μ以下、好ましくは１０μ以下であり、５０μを越
えると機械的強度が低下し、所望の機械的強度を得るた
めには焼成温度が高くなつを１０〜９０重量％含有する
ものであり、シリマ重量％を越えると、機械的性能が低
下し、所望の機械的性能を得るためには焼成温度が高く
なって経済的でない。

上記セラミック原料を泥状とするために混合する水の量
は、セラミック原料１００重量部に対し４０〜６０重量
部であり、水の量が４０重量部未満の場合は泥状スラリ
ーの粘度が高くなって作業が困難になり、反対に６０重
量部を越えると泥状スラリーの分散安定性が悪くなって
セラミック原料が沈降し易く、またウレタン発泡体中の
水分が多くなって発泡体成型品を乾燥する際にその収縮
が大きく、また得られる成型品は独立λ泡となり１易い
。上記水の混合量は、セラミック原料に仮焼物を使用す
る場合は比較的に少なくてよく、その結果、ウレタン発
泡体の乾燥または焼成時の収縮、変形が小さくなる。な
お、この泥状セラミックには、一般窯業関係で利用され
ているピ「１リン酸ソーダ、炭酸ソニダなどの解こう剤
や、タンニン酸、リグニンなどの保護コロイド、その他
の添加剤を使用する場合がある。

次に親水性ウレタンプレポリマーは、平均分イ量１５０
０〜５５００、好ましくは２５００〜５０００にしてエ
チレンオキシド含有率が７０〜９０重量％のエチレンオ
キシド・プロピレンオキシド共重合体と、末端に２個以
上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合
物とを反応させて得られ、その遊離イソシアネート基が
４〜８％を有するものである。

一ヒ記エチレンオキシド・プロピレンオキシド共重合体
の平均分子量が１５００未満の場合は、得られるウレタ
ンプレポリマーの親水性が低くなり、またウレタンプレ
ポリマーのゲル化、発泡化のバランスが悪くなって所望
の気泡度のものが得られない。これに反して、平均分子
量が５５００を越え発泡体の強度が低下する。

上記エチレンオキシド拳プロピレンオキシド共重合体中
のエチレンオキシド含有率が７０重＠、％未満であると
ウレタンプレポリマーの親水性が小さくなって泥状スラ
リーに対して不均一に分散し、ウレタン発泡体の焼成時
にひび割れや変形を生じ、その反対に９０重量％を越え
るとウレタンプレポリマーの粘度が高くなってその取扱
いが困難となる。

末端に２個以上のイソシアネート基を有するポリイソシ
アネート化合物は、トリレンジイソシアネートが好適で
あり、このトリレンジイソシアネートに親水性を低下し
ない範囲で他のポリイソシアネート化合物、たとえばメ
チレンビス（フェニレンジイソシアネート）を配合した
ものでもよい。

ｐ６られたウレタンプレポリマーの遊離インシアネート
基含量は、４〜８％の範囲であり、４％未満では発泡し
難く、ウレタン発泡体の強度が小さく、また型からの取
出しが困難である。−上記に反し８％を越えると型内で
の反応が激化して制御が困難であり、泡が崩壊して俄泡
が均一なウレタン発泡体が？８難くなる。

泥状セラミックに対する親水性ウレタンプレポリマーの
混合量は、上記セラミック原料１００重量部に対し１０
〜４０重量部である。ウレタンプレポリマーの混合量が
１０重量部未満であると、ポリウレタン反応時の発泡力
が小さくてう（孔率が小さく、比重が大きくなってこの
発明の多孔質窯詰め道具としての特長を失い、またウレ
タン発泡体の強度が小さくなる。反対に４０市量部を越
えると（ａ泡倍率が大きくなり、ウレタン発泡体の乾燥
時に収縮および変形が大きく、かつ窯詰め道具としての
強度が小さくなる。

上記の泥状セラミック捷たは親水性ウレタンプレポリマ
ーには、ウレタン発泡時に広く利用されている触媒、例
えばジブチルチンジラウレートやトリエタノールアミン
などを添加してもよい。

上記に説明した泥状セラミックと親水性ウレタンプレポ
リマーを混合１〜で十分に攪拌した混合組成液は、型に
注入され、型内で反応、発泡させてウレタン発泡体を得
る。型内での反応は常温〜５０℃、３〜５分で行なわれ
る。

型内で成型されたウレタン発泡体は、型から取り出した
のち、８０〜１００℃、１５〜２４時間乾燥してウレタ
ン発泡体に含有する水分を除去する。

次いで、乾燥されたウレタン発泡体は、高温の加熱炉中
で加熱される。この加熱は、ポリウレタンの熱分解とセ
ラミック原料の焼結を行なうもσ〕であり、前者の工程
は常温から４００℃の範囲に上昇されて行なわれ、その
間にポリウレタンが徐々に酸化分解するか、もしくは酸
素が不十分な雰囲気での熱分解が生じ、また後者の工程
はセラミック原料によって異なるが通常１　］　００　
’ｔ：以］二、好ましくは１３００〜１５００℃の温度
にて行なわれる。焼結後は、徐々に放冷ｊ−たのち加熱
炉から取り出て。

上記のようにして得られた多孔質成型品は、ムシイト・
コージライト質を主成分とするものであり、かさ比重０
．８〜１，６、曲げ強度７０　ｋｇ／ｃ−以上、圧縮強
度１００　ｋｇ／ｃｄ以上である。かさ比重が０．８未
満では強度が小さくて実用的ではなく、１．６を越える
と熱効率の点で窯詰め道具として不適当である。曲げ強
度および圧縮強度が上記の数値未満では、窯詰め道具と
しての強度が不足して実用的ではない。

この発明の方法によれば、上記先願発明で述べたような
優れた効果を有すると共に、耐熱衝撃性、耐熱荷重変形
性が向上し、その結果、生産時間を短縮しても窯詰め道
具が熱衝撃によって損傷されることがない。

以下にこの発明の詳細な説明する。

実施例１ 紅柱石をボールミルで中心粒径が３０μになるまで粉砕
し、この際、１００メツシユのふるいを通過したものの
みを使用した。この紅柱石粉砕物１２０重量部に、木簡
粘土（中心粒径３μ）４００重量部、アルミナ（中心粒
径４．３μ）５００重量部才よびタルク（中心粒径１０
μ）４００重量部を混合し、さらに水１５００重量部を
添加して均一に攪拌、混合して泥状セラミックを製造す
る。一方、エチレンオキシド・プロピレンオキシド共重
合体（ｑｉ均分子１３４００．エチレンオキシド含有率
７０重量％）３００重量部とトリレンジイソシアネート
７５重量部とを反応させて親水性ウレタンプレポリマー
（遊離イソシアネート基７％）を製造する。次いで前記
泥状セラミック４０００重量部に上記親水性ウレタンプ
レポリマー３００電縫部を均一に混合攪拌したのち、こ
の混合組成物を、あらかじめ内面にシリコーン系離型剤
を塗布１〜だ縦３５０朋、横３５０鶴、深さ１７朋の型
内に注入し、常温で５分間反応させる。このウレタン発
泡体を型から取り出したのち乾燥器内で８０℃、３日間
乾燥し、この乾燥ウレタン発泡体をガス炉内にて１（１
時間、１３６０℃に昇温し、昇温状態で３時間保持した
のち、徐冷して焼成品を得た。

実施例２ 珪線石をボールミルで中心粒径１０μに粉砕し、この粉
砕物１７５０重量部に、あらかじめボールミルで中心粒
径が５μ以下に粉砕されたカオリン２３０重量部、アル
ミナ（中心粒径４．３μ）２９０市ｈ１一部、タルク（
中心粒径１０μ）２３０３０重量よび水１５００重危部
を均一に攪拌、混合して泥状セラミックを聯造する。こ
の泥状セラミック４０００重量部に、実施例１と同様の
親水性ウレタンプレポリマー３００重量部を均一に攪拌
、混合したのち型（４００Ｘ３００Ｘ］６絹）に注入反
応させ、発泡後７分で離型したのち８０℃、３日間乾燥
し、しかるのちウレタン発泡体をガス炉にて１０時間、
１３６０℃に昇温後、３時間保持１７たのち徐冷して焼
成品を得た。

比較例１ 上記実施例１において、紅柱石を中心粒径が１５０μに
なるまで粉砕して中心粒径の大きいａｔ村石を使用した
以外は実施例１と同様にして焼成品を得た。

比較例２ 上記実施例１において、紅柱石１７０重量部に、本節粘
土７２０重量部、アルミナ８９０重量部、タルク７２０
重量部を混合して紅柱石の割合を少なくした以外は実施
例１と同様にして焼成品を得た。

比較例３ 上記実施例２において、カオリン３１５重量部、アルミ
ナ３９５重量部、タルク４０重量部としてシリマナイト
鉱物以外のセラミック原料のマグネシウム成分を少なく
した以外は、実施例２と同様にして焼成品を得た。

上記各実施例および各比較例の焼成品の性能を下表に示
す。なお下表に併記ｌ−だ市販品はムライト・コージラ
イト質の棚板である。

下表中の耐熱衝撃性は、上記焼成品を切断１−た１５０
Ｘ７５Ｘｌｆｌｊｌの試料を７００シの電気炉に投入し
て昇温後３０分間保持したのち、電気炉から取り出した
試料を即時に室温の鉄板上に載置して冷でひび割れの生
じないものを良好、５回目でひび割れを生じたものを稍
不良、３回目でひび割れを生じたものを不良とした。ま
た耐熱荷重変形性は、縦３００×横１５０×厚み１５酊
の試料全１縦方向の間隔２００１Ｍにして横方向の両端
部に配置した４個の支柱上に載置し、該試料の中央部に
縦１２０×横１２０１８、重さ５００ｇの荷重を掛けた
状態で電気炉に投入し、６時間で１３５０℃に昇温して
２時間保持し、しかるのち徐冷し、試料の中央部が加熱
荷重によって厚み方向に変形したそりの寸法を示した。

　　　　　　　　　　　　　　Ｃ以下空白）上表にみら
れるように、実施例１．２は市販品である。比較例１は
紅柱石の中心粒径が大きいために曲げ強度が小さく、か
つそりが大きくて耐熱荷重変形性が劣り、また比較例２
は紅柱石の混合割合が小さいために曲げ強度は大きいが
耐熱衝撃性、耐熱荷重変形性が低下し、さらに比較例３
は珪線石以外のセラミック原料中のマグネシウム成分が
小さいために耐熱衝撃性、耐熱荷重変形性が劣っている
。

特許出願人　　東洋ゴム工業株式会社 代理人　弁理士　　坂　野　威　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕セラミック原料１００重量部に対し水４０〜６０
   重量部を加えて泥状とし、この泥状セラミックに、平均
   分子量１５００〜５５００にしてエチレンオキシド含有
   率７０〜９０重量％のエチレンオキシド−・プロピレン
   オキシド共重合体と末端に２個以上のイソシアネート基
   を有するポリイソシアネート化合物とを反応させて得ら
   れ遊離イソシアネート基４〜８％を含有する親水性ウレ
   タンプレポリマー１０〜４０重量部を混合し、この混合
   組成液を型に注入して反応発泡させたのち、該ウレタン
   発泡体を乾燥、焼成して多孔質成型品を得る方法におい
   て、上記セラミック原料の最大粒子径は５００μ以下で
   蔦り、セラミック原料中に中心粒径５〜８０μのシリマ
   ナイト族鉱物を１０〜９０重量％含み、他のセラミック
   原料は中心粒径が５０μ以下にしてマグネシウム成分（
   ＭＰ：Ｏ）を２〜２０重量％含み、かつ得られた多孔質
   成型品がムライト・コージライト質を主成分とすること
   を特徴とする軽量性窯詰め道具の製造法。 〔２〕シリマナイト鉱物以外のセラミック原料がカオリ
   ンもしくは粘土と、アルミナ、タルクの混合物である特
   許請求の範囲第１項記載の軽量性窯詰め道具の製造法。 〔３〕ウレタン発泡体の焼成温度が１３００〜１５００
   １】である特許請求の範囲第１項または第２項記載の軽
   量性窯詰め道具の製造法。