JPS62191485A

JPS62191485A - 多孔性耐火物

Info

Publication number: JPS62191485A
Application number: JP3316186A
Authority: JP
Inventors: 長屋　邦男; 淳伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1986-02-17
Publication date: 1987-08-21

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、セラミックス、ガラス、各種金属酸化物等の
焼成において、炉の内張、棚板、およびトレイ等として
使用することのてきる軽にで耐熱性のある多孔性耐火物
に関するものである。

（従来の技術）最近の情報、エレクトロニクス産業において、センサー
、コンデンサー、ＩＣＪ５板茅の機能部品°はセラミッ
ク化へ移行している。中てもアルミナ質、窒化硅素質等
のファインセラミックやチタン酸バリウム等の誘′屯素
子や、鉄、バリウム又はストロンチウム等の複合酸化物
の磁性体か有望視されている。これらのセラミックおよ
び、金属酸化物は、電気絶縁性、半導性、耐熱性、耐摩
耗性高強度、高磁力性の性質にすぐれ、今後ますまず、
用途は拡大されつつある。これらの機能部品は原料混合
後、押し出し成形法、射出成形法、鋳込成形状、プレス
成形法等により各種形状に成形された後、断熱レンカで
組んである炉て、棚板、焼成トレイに載せて、製品化さ
れる。これら炉の内張、棚板、焼成トレイ等は、ムライ
ト質、アルミナ質、ジルコニア質、コージェライト質、
炭化硅漏賀等およびシリカ質の耐火物か使用されている
。

（発明か解決しようとする問題点）従来、前記セラミックス等の機能部品の焼成用トレイは
いずれも、プレス等の方法で成形され、さらに高温で焼
成されたものである。これらのセラミックス等機能部品
の単価の値下がりは著しく、生産コストの低減か急務と
なってきた。しかしながら、従来使用されている焼成炉
中に用いられている各部材は、カサ密度か高いため、そ
のもの自体を加熱するのに多量のエネルギーか必要であ
った。また、トレイに関して言えば眠いことから多段に
積んて焼成する場合、ａみ重ねるのに限界かあった。ま
た炉内において上段と下段では温度分布を均一にするこ
とか困難てあった。さらに焼成スピードをヒげるとか、
冷熱サイクルを翳くすると焼成用トレイか割れたりして
生産性か悪かった。さらに焼成ゾーンを小さくして熱効
率を高めるため、焼成用トレイの占める体積を小さくし
ようと思っても、従来の焼成用トレイではソリ等の問題
のため、ある一定の厚み以下では製造出来なかった。こ
れに対して、セラミックファイバー等の耐熱無機質繊維
と無機バインダー（例えばシリカゾル、粘土、セピオラ
イト等）を大量の木てスラリー状となし湿式抄造法によ
り成形した軽量な成形品が知られている。しかしながら
この成形品は表面の平滑性かないばかりか、無機バイン
ダーか耐熱無機質繊維の格子間に充填されているにすぎ
ないため、繊維自体の熱間軟化もしくは収縮により、そ
りを生じたり、強度的に弱かったり、繊維自体か脱落し
て粉化するため、精度のよい高純度のセラミックスの焼
成炉内部での使用は不適であった。

また、バリウム、ストロンチウムのチタン酸塩等のよう
に、アルミナやシリカあるいはチタニア等の金属酸化物
との高温における反応性か高いものは、ジルコニア粉末
を棚板もしくはトレイヒに敷いたり、ジルコニア板を置
いて焼成されていた。さらに、散粉や敷板の取持による
作業の繁雑さや、コストの低減のためにジルコニアコー
ティングを施した耐火物性のトレイが考えられている。

しかしながら、従来のジルコニアコーティングはジルコ
ニア粉末のみでコーテイング膜が形成されているため、
極めて緻密な構造となっており、コーテイング膜とトレ
イの基材との熱膨張率の差によって膜にクラックが入っ
たり剥離か生じたりして被焼成物がトレイに付着したり
、被焼成物にピンホールか生ずる等の問題があった。

以１のように従来の耐火断熱レンガおよび棚板、＋１熱
トレイは、エネルギーコストや消耗品コストに対して大
きなウェイトを占め、また、耐火無機質繊維から成る成
型品は１強度が不足して粉化し、作業環境を態化させ、
精密で高純度のセラミックスの焼成用として不適てあり
、ジルコニアコーティングも割れやすく被焼成物との反
応を防Ｉヒするにはいたらなかった。

本発明はこれらの問題点を解決すべく、省エネルギータ
イプの軽量で強度かあり、かつ熱変化に対して優れ、被
焼Ｉ＆物との反応の防市および作業環境を改善した精密
で高純度のセラミックス焼成用の多孔性耐火物を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

即ち、未発明は、耐熱無機質＃ｊ＆誰を主成分とし、多
数の空隙を有する成形体の表面に、ｌａ維径径１〜６４
ｍアスペクト比１０〜２０００のジルコニア繊維２〜２
０毛階％と粒径０．５〜１０用ｍのジルコニア粉末９８
〜８０重量％とからなり、その合計量が１００重量％と
なる膜厚５０〜１１００ＵＩＬのジルコニアコーディン
グを施した多孔性耐火物゛Ｃある。

（作　川）本発明において、多孔性耐火物は、ｐｉｆ記耐熱無機質
ｍ！ｉを主成分とするため、成形体中に多数の空隙か存
在し、その軽ｒ１１″化を実現することかできる。又、
多孔性耐火物は、耐熱焦機賀繊維の繊維間に耐火粉末及
び、または無機結合剤を充填し、これらの耐火性粉末及
び、または無機結合剤を焼結せしめることにより、より
強固な構造物たる成形体を得ることができ、萌述した如
き従来の耐火性のレンガ、棚板、トレイ等の問題点を解
決することかできる。

さらに、多孔性耐火物は、成形体の表面に繊維径１〜６
ｇｍ、アスペクト比１０〜２０００のジルコニア繊維２
〜２０３景：％と粒径０．５〜１０鉢ｍのジルコニア粉
末９８〜８０重量％とからなり、その合計量か１００屯
量％となる膜厚５０〜１０００ルｍのジルコニアコーチ
インクを施すことにより被焼成物との反応を完全に防１
＃−，することがてきる。

すなわち、多孔性耐入物は、ジルコニア繊維雅をジルコ
ニア粉末に混入せしめることにより連続的な空隙か形成
され、この空隙により加熱・冷却時に生ずる熱応力を緩
和せしめコーチインク層の剥離やクラックの発生を防【
ヒし、結果として被焼成物との反応を防Ｗてきるもので
ある。さらに、厚膜化か回走となるため耐久性を飛躍的
に向−りできるムのである。

前記ジルコニア繊維は、繊ｉａ径１〜６ルｍ、アスペク
ト比１０〜２０００が好適てあり、繊維径３〜５ｇｍ、
アスペクト比５０〜１５００か最適である。繊維径がｌ
ルｍ未満だと充分な空隙を形成てきず、また６ＬＬｍを
越えると粒子間の結合か不充分となって好ましくない。

さらに、アスペクト比か１０未満であるとＭ＆繊維間絡
みか弱くなって空隙形成能力不充分となり、２００１１
を越えるとコーチインク層表面に繊維か露出しやすくな
って平滑性か損なわれることとなり好ましくない。前記
ジルコニア繊維の配合量は２〜２０重祉％か好適であり
、４〜１０重敲％か最適である。配合量が２重量％未満
だと形成される空隙が少なくなって不充分であり、２０
重量％を越えると繊維のかたまりが偏在するようになっ
てコーティングが不均一となったり表面の平滑性が損な
われることとなり好ましくない。

前記ジルコニア粉末は、粒径０．５〜ｌｏｐｍか好適で
あり　０．８〜５ルｍが最適である０粒径が０．５用ｍ
未満だと焼結性が向上して熱応力を緩和することができ
ずクラックか発生しやすくなって好ましくなく、１０ｐ
ｍを越えると焼結性が不足して強固な結合が形成されず
粉化しやすくなるので好ましくない。前記ジルコニア粉
末は、汎用されている各種粉末や、塩基性塩化ジルコニ
ウム、塩基性酢酸ジルコニウム、あるいは塩基性蟻酸ジ
ルコニウム等の様に水溶液または水性ゾルあるいは各種
アルコレートの形で利用され、加熱後ジルコニア粒子へ
と変化するものも使用することかできる。

前記ジルコニア粉末の配合量は８０〜９８重針％か好適
であり、９０〜９６屯州％か最適である。８０正量％未
満だと取扱に充分なコーティング層の強度を得ることか
できず、９８屯埴％を越えると、クラ・ンクの発生や剥
離を防ＩＦすることかできず好ましくない。

また、前記ジルコニアコーティング層の厚みは５０〜１
０００　ｇ　ｍか好適であり　１５０〜：１００ｇｍか
最適である。膜厚か５Ｊｔｍ未満だと、被焼成物との反
応を防止することが充分にてきす、１０００＃Ｌｍを越
えると不経済となって好ましくない。

本発明における耐熱無機′ｅｉｍ誰は、非晶質のシリカ
・アルミナ繊維、アルミナ結品質繊維の少なくとも−・
種か有効である。前記シリカ・アルミナ繊維は通常ＡＭ
、０１か４０〜６０ｗｔ％、Ｓｉｎ、か４（１〜５０ｗ
Ｌ％とから成るものてあり９００℃付近゛Ｃムライトの
結晶が、１２００℃付近てクリストバライトの結晶か析
出して粒ＩＪ、長か生し、耐火性粉末および、または無
機結合剤との焼結を促進させるので本発明においては特
に好ましいものである。また、前記アルミナ結晶質Ｗ＆
誰はへ愛、０３か７０〜９９ｗｔ％、ＳｉＯ□か１〜：
１０ｗｔ％とから成るものてあり、η−９γ−１δ−２
０−形の遷移状のアルミナやα−形の安定なアルミナあ
るいはムライトて構成されている。＋ｉｉｆ記遷移状の
アルミナは１４００°Ｃ付近の焼成によりα−形へと転
移して粒成長を生じ、またα−型アルミナやムライトも
粒成長を生ずるので、前記シリカ・アルミナ繊維雄と同
様に焼結促進剤としての働きか期待てき好ましいもので
ある。たたし、これらの耐熱ｆｉＪ＆質繊維中の非繊維
状物は成形体表面の平滑性をなくすばかりでなく重量的
に玉くなるため、２０重着％以ドにする必要かある。

前記の耐火性粉末は、アルミナ質、アルミナ・シリカ質
、ジルコニア質、マグネシア質、チタニア質とから選ば
れるいずれか１種又は２種以上か耐火温度か高く好適で
ある。具体的には、アルミナ、ムライト、カオリナイト
、木箇粘ト、蛙「１粘上、シリマナイト、ステアタイト
、フォルステライト、ジルコニア、マグネシア、スピネ
ル、チタニア等か好ましい。

さらに、前記の無機結合剤はシリカ・ソーダ系、ホウ酸
カルシウム系、シリカ系のフリットから選ばれるいずれ
か１種又は２種以上が好適である。たとえば、長石、マ
イカ粉末、ホウ酸、石灰石、ベタライト、ガラス粉末、
砕石等が好ましい。

これらの耐火性粉末及び、または無機結合剤はあらかじ
め所定の温度で焼結する配合に混合された後、ボールミ
ル等の粉砕機でおよそ５０ｇｍまで粉砕して使用する。

また、前記ｔＩ４熱無機質繊維と前記耐火性粉末及び、
または前記無機結合剤とを所定贋配合後、混練あるいは
水中に分散させてから成形し、その後焼成するか、また
はコーティングを施してから焼成することにより本発明
の多孔性耐火物を形成することがてきる。

前記多孔性耐火物へのジルコニア繊維混入のコーティン
グは、以下のような種々の方法に従って得られる。（＋
）ジルコニアｍｉｘとジルコニア粉末を所定の割合で、
メチルセルロース、酢ビ等の有機バインダー中にヒ分に
分散させ、その溶液を塗布、スプレー、浸漬等の方法に
より、前記多孔性耐火物表面に接着せしめ、乾燥後、　
１２００〜１６００℃て焼成することにより得られる。

所謂、ジルコニアゾルと呼ばれるＺｒ（ＯＡｃ）４溶液
、Ｚｒ（Ｏｔｌ）ｘ　（ＣＭ　）Ｙ等の溶液中にジルコ
ニア繊維を分散せしめ、また必要に応じてメチルセルロ
ース、酢ビ、ラテックス等の有機バインターを混合し、
その溶液を塗布、スプレー等の方法により前記多孔性耐
火物表面に接着せしめ、乾燥後、１２００〜．１６００
℃で焼成することにより得られる。（３）前記ジルコニ
ア繊維と前記（１）　（２）で示したジルコニア粉末及
びジルコニアゾルの混合液と必要に応じて有機バインダ
ー゛を用いることにより前記（１）　（２）と同様にし
て得られる。（４）不活性雰囲気中にてジルコニア繊維
とアルキルジルコネートとの混合液を前記多孔性耐火物
表面にスプレー、浸漬等の方法にて塗布せしめたのち、
水蒸気もしくは霧状の水を用いてアルキルジルコネート
の加水分解な生ぜしめたのち焼成することによって得ら
れる。この場合、加水分解の１稈を省いて前記アルキル
ジルコネートの熱分解による方法を用いることもてきる
。前記（２）　（：ｌ）　（４）においては、加水分解
の温度、速度や屹燥、焼成のスピード等の制御により粒
度の調整をすることかてきる７　以下本発明の実施例に
ついてＬｔ較例と合せて現用する。

〔実施例〕

耐熱％、機機織繊維して非晶質のシリカ・アルミナ繊維
を、耐火性粉末としてアルミナおよび木簡粘１；を、さ
らに無機結合剤としてホウ酸カルシウムを配合後焼結さ
せて得たかさ密度１．０ｇ／ｃｍ″の平板状の成形体表
面に、本発明のジルコニアコーティングと本発明によら
ない場合のジルコニアコーチインクをそれぞれ施し、１
４００℃で２４時間空気中て焼成してコーティング層の
変化を観察した。観察結果を第１表に記した。

第１表において、比較例１〜１０は本発明によらない場
合のジルコニアコーティングに関するものて、比較例１
と２はジルコニア繊維の配合量が不適切てあり、比較例
３と４はジルコニア繊維の繊ｌａ径か好適でなく、繊維
を配合した意味か充分に発揮されていない。また、比較
例５と６は、アスペクト比か、比較例７と８はジルコニ
ア粉末０粒径か不適切てあり、比較例９と１０はコーチ
インク厚みか好適でなかったものである。

このように、第１表の結果から本発明のジルコニアコー
ティングによれば、非常に安定な膜か彫成されることが
わかる。

以ドに第１表を示す。　　（以−ド余白゛）次にチタン
酸バリウムをＬ成分とする電子用セラミック部品との反
応性をＪ＋価した。

実施例１１非晶質のシリカ・アルミナ繊！１４００ｇ、焼成アルミ
ナ微粉３００ｇ、木箇粘モ２４０ｇ、ホウ酸カルシウム
６（）ｇおよびカチオン化でんぷん（２０％溶液）１１
１０　ｍ　ｌとを３０文の水中へ添加し攪拌した。続い
てポリアクリルアミド系凝集剤（０，５％溶液）を添加
して、スラリー混合液となし、吸引成形後プレスして、
かさ密度１．０ｇ／ｃゴの平板状の成形体を得た。

この成形体に、繊維径３ｐｍ、アスペクト比コ００のジ
ルコニア繊Ｍ４！Ｉｆ量％と粒径４．５１Ｌｍのジルコ
ニア粉末９６電縫％を１％メチルセルロース溶液へ分散
後塗布し、続いて１４００℃で５時間焼成して膜厚２５
０Ｂｍのジルコニアコーティング層を有する軽量耐熱ト
レイを得た。

この軽針耐熟トレイの表面にチタン酸バリウムを主成分
とし若干の有機バインダーを添加して成形された電子用
セラミック部品を１３５０°Ｃの温度て１０時間焼成し
た。

焼成後の結果は良好であり、コーティング層の割れや剥
離、およびチタン酸バリウムの付着、ピンホール等不良
の発生も皆無であった。

比較例１１実施例１１と同様にしてかさ密度１．０ｇ／ｃｒｎ’の
平板状の成形体を得た。この成形体にジルコニアコーテ
ィングを施さずに直接チタン酸バリウムを主成分とし若
干の有機バインターを添加して成形された電子用セラミ
ック部品を戎せ１３５０°Ｃの温度て１０時間焼成した
。

焼成後、チタン酸バリウムと前記成形体とか融着してお
り、チタン醜バリウム成形体を回収することかてきなか
った。

〔発明の効果〕

以上のように本発明のジルコニアコーティングによれば
強固て安定な膜が形成されるのて以下の如き効果か現わ
れる。

■　セラミ・ソクス焼成時の作業が簡略化でき、焼成コ
ス［−を低減できる。

■　被焼成物との反応か防止され、製品収率が向トする
。

■　棚板・トレイ等のライフが延長され、消耗品コスト
を低減できる。

■　棚板・トレイ等の粉化な防ぎ、作業環境の改善およ
び高純度・高精度セラミックスを焼成できる。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐熱無機質繊維を主成分とし、多数の空隙を有す
る成形体の表面に、繊維径１〜６μｍ、アスペクト比１
０〜２０００のジルコニア繊維２〜２０重量％と粒径０
．５〜１０μｍのジルコニア粉末９８〜８０重量％から
なり、その合計量が１００重量％となる膜厚５０〜１０
００μｍのジルコニアコーティングを施した多孔性耐火
物。
（２）前記耐熱無機質繊維は、Ａｌ＿２Ｏ＿３が４０〜
６０ｗｔ％、およびＳｉＯ＿２が４０〜６０ｗｔ％とか
らなる非晶質のシリカ・アルミナ繊維、あるいは、Ａｌ
＿２Ｏ＿３が７０〜９０ｗｔ％、およびＳｉＯ＿２が１
〜３０ｗｔ％とからなるアルミナ、ムライト結晶質繊維
のいずれか１種または２種であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の多孔性耐火物。