JPS62105984A - セラミツク熱放射体の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は各種の物体を迅速かつ均一に加熱、乾怜すｚ、
σ）＋７ｂｔ；ζｂｔｒ−１ｎｚ！Ａｒト、、ｆ凌＊Ｋ
Ｎ？８！に放射するヤラミ・／り熱放射体を製造する方
法に関するものであり、特に各種物質の焼成や表面処理
後の乾燥、更には居間及び床などの面的暖房等に効率の
よいニエー七ラミ／２人からなる遠赤外線放射体を製造
する方法に関する。

（従来の技術） 従来上りヤラミック７−９１遠赤外線放射体は知られて
おり、石英系やジルコン系、酸化アルミニウム系などの
金属酸化物セラミックス又は炭素系のものなどがある。

更に、これらの外に遠赤外線放射塗料として、有機溶剤
系ど水系による焼イ・１屹燥タイプのものなどがある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこれらは、いづれも熱伝導率、誘電率やそ
の池の物理的、化学的性質が総合的な最適条件を有せず
、このため放躬波悦領域が広く、一定温度付近における
輻射エネルギー密度が小さい。　　したがって、一定条
件において、大きい放射強度を発生することは不可能な
ため、黒体の故射エネルギー強度から大軽く低下するこ
ととなっている。

そこで従来から、黒体の放射エネルギー強度に接近させ
るべく種々の研究が行なわれているが、それらはいづれ
も放射面を構成する物質が金属酸化物や金属更には有機
ポリマーであるために、熱の分布と吸収が平均的に行な
われず、しかも、加熱による物理的、化学的変化により
、組織劣化を生じたり表面組織や結晶等の質的変化が生
じ、エネルギー強度が急速に小さくなってしまう。

このような諸現象は使用温度が高温帯に至るにしたがっ
て使用時間と共に悪化し、このため乾燥用と高温焼成用
とでは使用放射体の種類を区分しなければならず、温度
範囲の広い単一体熱放射体の！ｉｌ造は不可能であった
。

更には、この原料により自由な形状のものを成形するこ
とはできなかった。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は、上記の点を解決するために鋭意研究した結
果、黒体の放射エネルギー強度に接近し、かつ、低温か
ら高温までの長時間加熱によっても、物性変化を起こさ
ない熱放射体を製造する方法を見出だした。

すなわち、本発明は、シャモット微粉末１０〜５０重量
％、炭化珪素５〜３０重量％、３〜１０重量％のカオリ
ナイト類を混有する有機結合剤０゜２〜５重量％からな
る配合物成形体を乾燥後、還元雰囲気中８００〜１３０
０℃で焼成して得られた焼成体表面に、熔融点が６５０
〜１ｏｏｏ℃の釉薬及び珪素単体粉末の混合物泥漿を薄
く塗布し、乾燥後、６５０〜ｉ　ｏ　ｏ　ｏ　’ｃで焼
結することを特徴とするセラミック熱放射体の製造方法
である。

本発明では熱放射体基材にシャモット（粘土質の焼結体
）の微粉末に炭化珪素を配合した物を用いる。本発明で
熱放射体基材に炭化珪素を配合したシャモット焼結体を
用いた理由は、熱伝導性の良好な熱放射体を取得するた
めである。シャモット微粉末は鉄分の多いもの（鉄化合
物が５％以上含有するもの）が望ましく、両者材料共に
粒径は７４〜５μ程度範囲であって、放射体の形状及び
大きさによってその中から適宜粒度が選ばれる。

更にこの材料に、ポリビニールアルコールやポリビニー
ルブチラールに少量のカオリナイト系粘土鉱物を加えた
ものを混合して可塑性材料とし、それを乾式又は湿式に
より所要形状に成形する。

カオリナイト類は常温時ないし昇温時に渡ってシャモッ
ト、炭化珪素粒子の結合材として作用し焼成体基材の強
度を高める。

有機結合剤は常温、成形時の結合剤、可塑剤として働き
、グリーン体の所望形状に成形することを容易とする。

釉薬組成物質として、ソーダ灰、石灰石、マグネサイト
、硼酸、カオリナイト、石英からなる配合組成物を選択
した理由は、シリコンを並列的に規則性のある配置をな
さしめ、日常的使用に際してシリコンの酸化を防止して
、放射面の効率を低減させずに放射体の強度と表面摩耗
を保全するためである。

本発明でシリコンを釉薬で包囲して、基材上に度に起因
するものであり、この放射率を完全魚体の０．１に近づ
け、更には、遠赤外線の波長範囲をでさるだけ収れんす
るためである。

製造に際してまず、シャモット−炭化珪素成形体は水分
２％以下に乾燥した後還元雰囲気中、８００〜１３００
℃の間で焼成する。

最適焼成温度は熱放射体としての用途及び必要とする基
材強度に応じて、前記温度範囲中から選択される。

次に、この焼成した基材の表面処理を行う材料として以
下のものが選ばれる。

ソーダ灰５〜１６％、石灰石９〜１５％、硼酸７〜３７
％、カオリン９〜２８％、石英１７〜２８％、マグネサ
イト７％内外、カリ長石１１％内外及び珪素単体（シリ
コン）５０〜５％、の微粉末（１００メツシユ以下）の
泥漿混合物。

これらはシリコンを混入させた一種の釉薬組成物であり
、熱放射体の発現目標の所望の物性と焼成温度に応じて
、上記範囲内から適宜数値を選択、歓Ｉグ罰人−ト１．
　　ζ７０１〜ノ各小咽楠Ｉ＋　卓石加郊の厚さと被加
熱物の物性に応じて決定され乙が、シリコンの粒度範囲
１よ　般ｉ、：　１００μ−・ｉ　ｃ）／Ｊ程度て゛あ
り、特にＴ？ｆ／ｖ！被膜作成の場合は、１　／ｊ　＋
宙後とする。なお１．：、れらの形状ははｌｒ球球形状
状形成させる。

これらの粒形と粒度及び被膜の厚さは遠赤外線放射体と
してのシリコンの表面での並び形状と発現させるエネル
ギー強度にともなう温度領域を考慮して形成される。

こうして遺られた表面処理材を基材上に塗布し、を−後
、乾燥１７、更に還元雰囲気で゛焼成温度６５０〜１０
００℃の範囲内加熱し、表面処理材を焼結して熱放射体
を製造する。

次１こ本発明方法における各種数値の限定理由について
説明する。

基材組、戒における原料の重量％はそれぞれ個別の原料
が基本４の物性を決定するのではな（、相互ｉ：　ｔ　
ｖを及ぼすことにより、これらが総合性をもって基材と
しての特性を発現するものである。

したがうて各別辱料の重量％が独立的１こ基材の物性を
決定する、：、と、はぐ外ないが、配合原料とその１Ｒ
墳％σ）相！−！二閃係１．ニー〕いて」よ−」９的に
１次の二とがいえる、 すなわち、ンヤモノト１〉粉末が１０％より少ないとス
ボ・−リングに弱く、５０％以上の重量％２Ｙり多いと
可塑性に乏しく成形能がきわめて悪い。

炭化珪素が５重量％より少ないとシャモ・スト中の鉄化
合物１．１月して炭化珪素の熱伝導性の影響に頴者な７
５．異が認められず、一方；（０重量％以上になると熱
伝導性の影）１、−は、に、氾なく、さらには成形能が
きわめて低くなる。

し、斧がって、−れら適切な物性の範囲におけるカオリ
ナイト類の重量％は有機結合剤をも考慮して最低３〜１
０％であり、これより少ないと成形能に影響し、さらに
多くなると熱伝導性が劣化し、当初の目的を達成し得な
い。

これらの場合の有機結合剤は少なくとも０．２重量％で
あり、５重量％以上になればカオリナイトの２０重量％
以」―の場合とともに焼成収縮が入さくなり、再加熱に
よる亀裂発生の原因となるため、望ましい配合率とはな
り得ない。

上記基材の焼成温度が８００　’Ｃより低いと、焼結が
進まず焼成体の強度が使用に耐えなくなり、１３００℃
より高いと基材表面の一部は〃う入化現宋をわ起し、再
加熱時における亀裂発生の原因となる。珪素単体粉末混
入の泥漿を塗布し、それを乾燥後、焼結温度を６５０　
”ＣよＹ）低くすると、ｎｉｆ記泥漿組成物ががラス化
し難く、ｉ　ｏ　ｏ　ｏ　”ｃを越えると、熔融して流
下してしまい、前記セラミック基村上に、珪素単体粉末
を包囲するようにして、釉薬とのシンター相を形成する
ことは困難となる。

（実施例） 実施例１ ５００μ以下に微粉砕した粘土類焼成物４０％、ｊＸ化
ＵＬＪ２０％、ポリビニールアルコール１％、ポリビニ
ールブチラール４％、３２５メツシュ以丁のカオリン２
０％とからなる配合物から１００Ｘ２００Ｘ１０Ｉ１１
ｂ＋の板状体を成形したいこの成形体を乾燥した後９０
０　’Ｃ″Ｃ焼成してセラミ９．り基材とした。

この基材の表面に次の原料からなる泥漿を塗布した。　
ソーブ灰１５％、石灰石ｉ　４％、マグネサイト６％、
硼酸３６％、カオリン９％、石英１７％、５ｉ３０％、
珪素単体粉末１５％（基材の配合比率による）。

この塗布泥漿のＦ４さが約１０　Ｏμとなるように表面
調整処理し、乾燥後８５０’Ｃで焼成して熱放射体を遣
ってテストした結果は次の通りであった。

圧縮強度８０　Ｋｇｌｃ論２、カサ止車１．３、表面熱
伝導率７．０、透電率（３００’Ｃ）平均０．９以−ヒ
実施例２ ５００μ以下に微粉砕しも一、粘土類焼成物２５％、炭
化珪素３０％、ポリビニールブチラール５％、３２５メ
ツシエ以下のカオリン１０％からなる配合から１００　
Ｘ　２００　Ｘ　１０　［＾饋の板状体を成形した。　
この成形体を乾燥した後１１　Ｏ０℃で焼成してセラミ
ック基材とし九−０この基材の表面に次の原料を用いて
泥漿をつくり塗布１−な。

カリ長石１１％、ソーブ灰５％、石灰石１０％、マグ、
本サイト８％、硼酸１３％、カオリナイト２８％、石英
２７％、５ｉ３０％、珪素単体粉末３０％（基々（の配
合比率に、Ｌる） この泥漿のＪｒＩ−さは約１０μとなるよう表面、１！
４整処理し、乾燥後９５０’Ｃで焼成して熱放射体を遺
ってテストした結果次の通りであった。

圧縮強度：　１３０　Ｋ１ｇ／ａｍ２、比重：１，５、
ｉｉ熱伝導率ニア、５、誘電車重８．０以上、化学的反
応二連続５００℃加熱１０時間で表面変化なし、放射率
（３００℃）：平均０．９以上。

（発明の効果） 本発明により得られたらのは、シャモット及１炭化珪素
を基材としているため、強度が高く、熱伝導性も良く、
耐熱衝撃性も良い。そして表面塗布層の作用により、黒
体に近い放射エネルギー強度が得られ、遠赤外線の放射
効率が非常に良いので、屋内暖房、食物の加熱′１４埋
、各種材料の乾燥などに有利である。

なお、通電による加熱調理に本発明のセラミック熱放熱
体を坩いる場合には、その誘電率が高いため特に有利で
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シャモット微粉末１０〜５０重量％、炭化珪素５〜３０
   重量％、３〜２０重量％のカオリナイト類を混有する有
   機結合剤０．２〜５重量％からなる配合物成形体を乾燥
   後、還元雰囲気中、８００〜１３００℃で焼成して得ら
   れた焼成体表面に、熔融点が６５０〜１０００℃の釉薬
   及び珪素単体粉末（シリコン）の混合物泥漿を薄く塗布
   し、乾燥後、６５０〜１０００℃で加熱焼結することを
   特徴とするセラミック熱放射体の製造方法。