JPS629181A - セラミックス焼成用軽量耐熱トレイの製造方法 - Google Patents

セラミックス焼成用軽量耐熱トレイの製造方法

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JPS629181A
JPS629181A JP61017622A JP1762286A JPS629181A JP S629181 A JPS629181 A JP S629181A JP 61017622 A JP61017622 A JP 61017622A JP 1762286 A JP1762286 A JP 1762286A JP S629181 A JPS629181 A JP S629181A
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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、各種金属酸化物の薄板
状成形物の焼成用の軽量耐熱トレイ及びその製造方法に
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、IC基板等の機能部品はセラミック化
へ移行している。中でもアルミナ質、窒化硅素等のファ
インセラミックやチタン醜バリウム弄の誘電素子や鉄、
バリウム又はストロンチウム等の磁性体等が有望視され
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、今後ますます、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
出成形法等により各種形状に成形された後、焼成トレイ
に載せて、焼成され製品化される。この焼成トレイは、
ムライト質、アルミナ質、ジルコニア質、コージェライ
ト質、炭化硅素質およびシリカ質の耐火物が使用されて
いる。
〔発明が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。しかしながら、従
来使用されている焼成用トレイはカサ密度が高いため、
そのもの自体を加熱するのに多量のエネルギーが必要で
ある事、また重いことから多段に積んで焼成する場合、
積み重ねるのに限界があった。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が困難であった。
さらに焼成スピードを上げるとか、冷熱サイクルを速く
すると、焼成用トレイが割れたりして、生産性が悪かっ
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、セビオライト等)を大量の
水で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
面の平滑性がないばかりか、無機バインダーが耐熱無機
質繊維の格子間に充填されているに子ぎないため(第1
図)、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、繊維自体が脱落して粉化
するため、精度のよいセラミックスを焼成するトレイと
しては不適であった。
また、特開昭EIO−231453号公報には、Sin
、。
A乞0.、A文、O,−S i O,繊維集合体中の繊
維の交差点をS i O,、B、0.から成る組成物で
融着させ、成形体の強度を向上させた多孔性耐火物につ
いて提案されている。しかしながら、この公報における
成形体は、繊維そのものの強度に依存しているため、従
来の耐火物に比較してまだ弱く、そのためトレイとして
使用中に軟化変形したり表面の耐摩耗性が低く粉化しや
すいという問題点があった。
さらに、特開昭59−128273号公報で提案されて
いる如き母相の焼成温度より高い再結晶化温度を有する
セラミックファイバーにより強化されてなる複合セラミ
ック成形体は気孔率の低いものであって、軽量で耐熱衝
撃性に優れたものではなく、本発明の目的とは全く異る
ものである。
以上のように、従来の耐火物から成る焼成用トレイおよ
び耐熱無機質繊維から成る焼成用トレイは、エネルギー
コストや消耗品コストが製品に対して大きなウェイトを
占めるばかりでなく、トレイそのものの強度が不足して
粉化し、作業環境を悪化させ、精密なセラミックスの焼
成用としては不適であった。
本発明はこれらの問題点を解決すべく、省エネルギータ
イプの軽量で強度があり、かつ極〈薄いしかも熱変化に
対して優れた精密セラミックス焼成用の軽量耐熱トレイ
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及び作用〕本発明は、多
数の空隙を有する耐熱無機質繊維と耐火性粉末と無機結
合剤とから成る成形体であって、前記耐熱無機質繊維に
より空隙が形成され、かつ前記耐熱無機質繊維が再結晶
化あるいは結晶転移する温度以上で焼成せしめ、前記耐
熱無機質繊維と前記耐火性粉末と前記無機結合剤とを強
固に焼結せしめて成ることを特徴とするセラミックス焼
成用軽量耐熱トレイに関するものであり、次の (a)
〜(d)の工程から成るセラミックス焼成用軽量耐熱ト
レイの製造方法に関するものである。
(a)耐熱無機質繊維20〜85重量%と前記耐火粉末
15〜80重量%と無機結合剤1〜30@量%に必要に
応じて有機質・無機質の成形助剤を添加して水中に分散
しスラリー溶液とする工程。
(b)前記スラリー溶液を型真空吸引又は抄造により成
形体となす工程。
(c)前記成形体を湿潤状態でプレスにより圧縮する工
程。
(d)前記圧縮成形体を乾燥後1200〜1600℃の
範囲で焼成する工程。
本発明の構成要因とそれぞれの作用について以下に説明
する。主な作用は以下の如くである。
(1)耐熱無機質繊維を耐火性粉末や易焼結性助剤等の
無機結合剤に分散させて、均一で微細な空隙を形成させ
、軽量で耐熱衝撃性に優れた構造物と  ゛する。
(2)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、チタニア質の耐火性粉末を耐熱無機質
繊維の間隙に充填して焼結させ高強度の構造物とする。
(3)耐熱無機質繊維の再結晶化や結晶の転移を利用し
て、M&維間に充填された耐火性粉末の焼結を促進させ
、高強度で軽量な構造物とする。
本発明における耐熱無機質繊維は、非晶質のシリカ◆ア
ルミナ1@維(以下CFと略す)、アルミナ結晶質繊維
(以下AFと略す)の少なくとも一種が有効である。C
Fは通常A交、0.が40〜fltOwt%SiOが4
0〜130wt%とから成るものであり900℃付近で
ムライトの結晶が、1200℃付近ではクリストバライ
トの結晶が析出して粒成長を生ずるので本発明において
は特に好ましいものである。また、AFはAn、O,が
70〜99wt%、S i O,が1〜30wt%とか
ら成るものであり、γ−1η−1δ−1θ−形の遷移状
のアルミナやα−形の安定なアルミナで構成されている
。前記遷移状のアルミナは1400℃付近の焼成により
α−形へと転移し粒成長を生ずるので本発明において好
ましいものである。
また、CFの方が低コストで繊維が細いのでより微細な
空隙を形成できるため最適なものである・ただし、これ
らの耐熱無機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重くなるため、本発明
の軽量耐熱トレイを得るためには20重量%以下にする
必要がある。これらの耐熱無機質繊維は少なくとも20
〜85重量%が必要で望ましくは30〜60重量%が好
適である。20重量%未満の場合、相対的に無機結合剤
が多くなって空隙が少なくなって重く、割れが生じやす
くなる。また、85重量%を越えると軽くはなるが強度
的には小さく変形も発生する。
本発明の耐火性粉末は、アルミナ質、アルミナ・シリカ
賀、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種以上が耐火温度が高く好適
である。具体的にはアルミナ、ムライト、カオリナイト
、木節粘土、蛙目粘土、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
、チタニア等が好ましく、配合量は15〜80重量%が
好適である。15重量%未満だと成形体の結合力が弱く
なり、80重量%を越えると重くて割れやくなり好まし
くない。
さらに、本発明の無機結合剤はシリカOソーダ系1、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、ペタライト、ガラス粉
、砕石等が好ましく、配合量は1〜30重量%が好適で
ある。1重量%未満だと結合剤としての作用を失い、ま
た30重量%を越えると成形体の耐火温度が低くなって
好ましくない。
これらの耐火性粉末と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のち、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。
前記耐熱無機質繊維と前記耐火性粉末および前記無機結
合剤は従来通り混練するか、水中に分散させてスラリー
溶液とした後、型真空吸引、鋳込成形、抄造等の方法に
より成形されるが・好ましくはスラリー溶液とした後、
型真空吸引、又は抄造により成形する方法が繊維を均一
に分散できて好ましいものである。′ 前記耐熱無41賀繊維と前記耐火性粉末と前記無機結合
剤とからなる組成物を型真空吸引又は抄造する際にその
歩留を向上させるため、一般的なポリアクリルアミド系
、もしくは多価塩基性アルミ等の凝集剤を添加する。ま
た室温におけるハンドリング強度を向上するため一般の
有機バインダー例えばでんぷん、ラテックス等が好適で
あり、さらに有機質繊維例えばバルブ、麻等を用いる事
も出来る。更に、混練物を作成する場合には、 CMC
,アルギン酸ソーダ等の増粘剤を少量添加することも出
来る。
上記組成物は油圧シリンダーを持つ平板プレスによりお
よそ30〜60%圧縮するプレス成形法により、成形さ
れ、乾燥後0,4〜1.5g/Cm’のカサ密度を持つ
復元性が小さく寸法精度に優れた成形体とする。この成
形体を発熱体もしくはバーナーを具備した加熱炉内で1
200〜1600℃の温度で2時間以上焼成して、冷却
後第1図に示す本発明の軽量耐°熱トレイを得る事が出
来る。なお、焼成温度は無機結合剤の配合割合によって
任意に変えることが出来るが、実際セラミックス焼成用
として使用する温度と同等かそれ以上、あるいは、前記
耐熱無機質繊維の再結晶化あるいは転移温度より高いこ
とが必要であり、少なくとも1200℃以上が必要であ
る。望ましくは1400〜1500℃の焼成温度が経済
的にも好適であるが、配合により1600℃の焼成温度
を必要とする事もある。
以下実施例にて本発明のセラミックス軽景耐熱トレイを
詳細に説明する。
〔実施例〕
実M例」。
焼成アルミナ粉225gとホウ酸カルシウム40gを混
合し、市販のボールミル粉砕機で24時間粉砕して、J
 I S Z−8801に規定の標準ふるい250 メ
ツシュを通過したものを無機結合剤にAFを400gと
アクリルニトリルブタジェンラテックス(42%溶液)
  30mMとを20文の水中にて混合攪拌した0次い
で硫酸バンド(10%溶液) 240m1をi加して、
スラリー状の混合液とした。このスラリー液を35X 
40cmの角型の抄造機へ移しナツシュポンプで余剰の
水を脱水して厚さおよそ10厘mの成形板を得た、この
成形板を油圧式の平板プレスに挿入して20kg/cr
n’の圧力でプレスして厚さ6■の成形体とした。その
成形体の乾燥後のカサ密度は0.80g/am’であっ
た。この成形体の表面を研磨vk1400℃の炉内で2
4時間焼成を行った。得られた成形体の諸物性は第1表
に示すとおりであった。
支ム1」 焼成アルミナ300gとカオリン185g 、ガラスフ
リッ) 115gからなる混合物を実施例1と同様な方
法で粉砕選別して無機結合剤とした。これとは別にあら
かじめ水洗により非繊維物置有量を18%に処理した、
CF400gとカチオン化でんぷん(20%溶液)40
m文とを20文の水中へ混合し攪拌した0次いでポリア
クリルアミド系凝集剤(0,5%溶液)を投入し凝集さ
せてスラリー状混合液とした。このスラリー状況合液を
実施例1と同様な手順で抄造・プレスをして厚さ6xm
の成形体を得た。この成形体を表面研磨後1300℃の
炉内で24時間焼成を行った。得られた成形体の諸物性
は第1表に示すとおりであった。
災崖遺」 実施例1と同様に無機バインダーをカオリン110g、
石英60g、ソーダ長石95gの混合物の粉砕品として
A F 200gと実施例2で使用したC F 200
gとスチレンブタジェンゴムラテックス(固形分42%
)30slとを20文の水中にて混合攪拌した。ついで
ポリアクリルアミド液(15%溶液)80mMと硫酸ア
ルミニウム溶液(10%溶液)を200m1添加して、
スラリー状の混合液とした。このスラリー状混合液から
実施例1と同様な手順で抄造・プレスをして厚さ5■の
成形体を得た。この成形体へ表面研猶後1350℃の炉
内で24時間焼成を行った。得られた成形体の諸物性は
第1表に示すとおりであった。
実Ju性A 実施例1と同様に無機結合剤として焼成アルミナ微粉2
00g、末節粘土120g、ホウ酸カルシウム80gの
混合物の粉砕品とAF400gとカチオン化でんぷん(
20%溶液)40+JLを21の水中へ混合し攪拌した
。次いでポリアクリルアミド系凝集剤180mM(0,
5%溶液)を添加して、スラリー混合液となし、実施例
1と同様な手順で抄造・プレスを行い厚さ6■の成形体
とした。この成形体を1400℃の炉内で10時間焼成
後の諸物性は第1表に示すとおりであった・ 支蓋遺」 実施例1と同様に無機結合剤としてカオリン75g、モ
ンモリロナイトlog、ホウ酸カルシウム35gの混合
粉砕したものを使用して、実施例2と同様に得られたC
 F 400gとニトリルブタジェンラテックス(42
%溶液)  30ra!2.とを20文の水中に分散さ
せて混合攪拌した0次いで硫酸アルミニウム(10%溶
液) 240m文を添加してスラリー状混合液となした
後、実施例1と同様な手順で6Hの成形体を得た。この
成形体を1350℃の炉内で焼成した後に第1表に示す
ような物性の成形体を得た。
支亙A」 実施例1と同様に無機結合剤としてアルミナ粉355g
、末節粘土270g、ホウ酸カルシウム70gの粉砕品
と実施例2で使用したC F 450gとスチレンブタ
ジェンゴムラテックス(固形分42%)80層文とを2
0見の水中にて混合攪拌した。ついでポリアクリルアミ
ド液(7,5%溶液) floom文と硫酸アルミニウ
ム溶液870+1!;Lを添加して、スラリー状の混合
液とした。このスラリー状混合液から実施例1と同様な
手順で抄造・プレスをして厚さ10mmの成形体を得た
。この成形体を表面研磨後1400℃の炉内で24時間
焼成を行なった。得られた成形体の諸物性は第1表に示
すとおりである・ 1亙に 実施例1と同様に無機結合剤として易焼結性アルミナ粉
1270gの粉砕品と実施例2で使用したCFをあらか
じめ粉砕して短繊維化したC F 545gを20文の
水中にて混合攪拌した。ついでポリアクリルアミド液(
7,5%溶液)97070層文酸アルミニウム溶液(1
0%溶液)を1090m!;L添加して、スラリー状の
混合液とした。このスラリー状混合液から実施例1と同
様な手段で抄造・プレスをして厚さlhmの成形体を得
た。この成形体の乾燥後のカサ密度は1.3であった。
この成形体を表面研磨後14oo℃の炉内で24時間焼
成を行なった。得られた成形体の諸物性は第1表に示す
とおりであった。
支息遺」 実施例1と同様に無機結合剤として易焼結性アルミ・す
粉925gの粉砕品と実施例7で使用したCF615g
を20文の水中にて混合攪拌した。ついでボ′リアクリ
ルアミド液(7,5%溶液) 820m1と硫酸アルミ
ニウム溶液(10%溶液)を925層文添加して、スラ
リー状の混合液とした。このスラリー状混合液から実施
例1と同様な手段で抄造・プレスをして厚さ10■の成
形体を得た。この成形体の乾燥後のカサ密度は1.1で
あった。この成形体を表面研磨後1400℃の炉内で2
4時間焼成を行なった。得られた成形体の諸物性は第1
表に示すとおりである。
瓜笠遺」 焼成アルミナ微粉13重量%、カオリン48重量%滑石
38重量%からなる混合物2kgにメチルセルロース粉
20gおよび水120gを添加して土練機にかけて十分
混練する。このようにして得られた混練物をセフコラで
あらかじめ作られた型の中へ移し、プレス形成を行い乾
燥後厚さ10mmの成形品を得た、この成形品を135
0℃の炉内で24時間加熱して室温まで十分徐冷して焼
成用トレイを得た。このようにして得られた成形品の諸
物性は第1表に示すとおりであった。
塩較1」 焼成アルミナ微粉13重量%、カオリン48重量%滑石
38重量%からなる混合物1kgにメチルセルロース粉
10g、十分に細かいおが粉160gおよび水540g
を添加して混練機にかけて十分混練する。このようにし
て得られた混練物をセラコラであらかじめ作られた型の
中へ移し、プレス形成をおこない乾燥後厚さlhmの成
形品を得た。この成形品を1350℃の炉内で24時間
hr加熱して室温まで十分徐冷して焼成用トレイを得た
。このようにして得られた成形品の諸物性は第1表に示
すとおりであった。以下に第1表を示す。
(以下余白) 以上のように実施例1で得られた、セラミックス軽量耐
熱トレイの表面に酸化ジルコニアを主体とするコーティ
ングを施したトレイと比較例1で得られたトレイを用い
てチタン酸バリウムを主成分として若干の有機バインダ
ーを添加してホットプレスによって成形された電子用セ
ラミック部品を炉内温度1350℃の電気炉にて10時
間焼成した。
その結果を第2表に示す。
同様にアルミナ粉末に若干のマグネジ・アならびに有機
結合剤等を添加してなる泥漿よりドクターブレード法に
よって成形されたアルミナ基板を炉内温度1400℃の
電気炉にて12時間焼成した。その結果を第2表に示す
、この結果、従来の耐熱トレイに比較して、軽量化によ
り1回当りの焼成量は3.3〜1.4倍と増える。ざら
にトレイ自体の持ち出す熱量はおよそ115となり省エ
ネルギーにも効果があり、トレイ1枚当りおよそ1.1
〜2.8倍も製品が出来る事から消耗品としてのコスト
ダウンがはかれるものである。
以下に第2表を示す。
(以下余白) 〔発明の効果〕 以上のように、本発明によれば以下の如き効果が生じる
。
(1)セラミックス焼成耐熱トレイが軽量化されて熱容
量が小さくなり、焼成コストが低減される(2)セラミ
ックス焼成耐熱トレイの耐熱衝撃性が向上して寿命が延
長し、消耗品コストが低減される。
(3)セラミックス焼成耐熱トレイの粉化を防いで作業
環境を改善し、かつ精密なセラミックスの焼成が可使と
なる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明のセラミックス焼成用軽量耐熱トレイの
成形板の高温焼成後の繊維と耐火性粉末及び無機結合剤
の結合状態を示す模式図、第2図は従来の耐8繊維成形
板の繊維と結合剤との混合状態を示す模式図である。 符号の説明 l・・・・・・耐熱無機質繊維 2・・・・・・無機又は有機の結合剤 3・・・・・・焼結結合した無機結合剤4・・・・・・
耐火性粉末

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)多数の空隙を有する耐熱無機質繊維と耐火性粉末
    と無機結合剤とから成る成形体であって、前記耐熱無機
    質繊維により空隙が形成され、かつ前記耐熱無機質繊維
    が再結晶化あるいは結晶転移する温度以上で焼成せしめ
    、前記耐熱無機質繊維と前記耐火性粉末と前記無機結合
    剤とを強固に焼結せしめて成ることを特徴とするセラミ
    ックス焼成用軽量耐熱トレイ。
  2. (2)前記耐熱無機質繊維は、Al_2O_3が40〜
    80wt%、およびSiO_2が40〜60wt%とか
    ら成る非晶質のシリカ、アルミナ繊維、あるいは、Al
    _2O_3が70〜99wt%、およびSiO_2が1
    〜30wt%とから成り、その結晶がγ−、η−、δ−
    、θ−形の遷移型のアルミナから成る結晶質アルミナ繊
    維のいずれか1種又は2種であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のセラミックス焼成用軽量耐熱ト
    レイ。
  3. (3)前記耐火性粉末は、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種以上であることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項および第2項記載のセラミッ
    クス焼成用軽量耐熱トレイ。
  4. (4)前記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種以上であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項〜第3項記載のセラミックス焼成用軽量耐熱トレ
    イ。
  5. (5)前記耐熱無機質繊維20〜85重量%と前記耐火
    性粉末15〜80重量%と前記無機結合剤1〜30重量
    %とから成りこれらの合計量が100重量%となること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項〜第4項に記載のセ
    ラミックス焼成用軽量耐熱トレイ。
  6. (6)次の(a)〜(d)の工程から成ることを特徴と
    するセラミックス焼成用軽量耐熱トレイの製造方法。 (a)耐熱無機質繊維20〜85重量%と耐火性粉末1
    5〜80重量%と無機結合剤1〜30重量%に必要に応
    じて有機質・無機質の成形助剤を添加して水中に分散し
    スラリー溶液とする工程。 (b)前記スラリー溶液を型真空吸引又は抄造により成
    形体となす工程。 (c)前記成形体を湿潤状態でプレスにより圧縮する工
    程。 (d)前記圧縮成形体を乾燥後1200〜1600℃の
    温度範囲で焼成する工程。
  7. (7)前記耐熱無機質繊維が、40〜60wt%のAl
    _2O_3ぉょび40〜60wt%のSiO_2とから
    なる非晶質のシリカ・アルミナ繊維、あるいは、70〜
    99wt%のAl_2O_3、ぉよび1〜30wt%の
    SiO_2とから成り、その結晶がγ−、η−、δ−、
    θ−形の遷移型のアルミナから成る結晶質アルミナ繊維
    のいずれか1種又は2種であることを特徴とする特許請
    求の範囲第6項記載のセラミック焼成用軽量耐熱トレイ
    の製造方法。
  8. (8)前記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
    ばれるいずれか一種又は二種以上であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第6項および第7項記載のセラミック
    焼成用軽量耐熱トレイの製造方法。
  9. (9)前記無機結合剤は、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種以上であることを特徴とする特許請求の範
    囲第6項〜第8項記載のセラミック焼成用耐熱トレイの
    製造方法。
JP61017622A 1985-03-05 1986-01-28 セラミックス焼成用軽量耐熱トレイの製造方法 Expired - Lifetime JPH0718661B2 (ja)

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JP60-43016 1985-03-05
JP4301685 1985-03-05

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