JPS63206367A - 軽量耐火物およびその製造法 - Google Patents

軽量耐火物およびその製造法

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JPS63206367A
JPS63206367A JP62033357A JP3335787A JPS63206367A JP S63206367 A JPS63206367 A JP S63206367A JP 62033357 A JP62033357 A JP 62033357A JP 3335787 A JP3335787 A JP 3335787A JP S63206367 A JPS63206367 A JP S63206367A
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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、高度の耐熱性を有する軽量耐火物に間するも
のであり、さらにくわしくは、各種セラミックス製品た
とえばセラミックス系電子部品（セラミックコンデンサ
、アルミナ基板、７エライト素子、サーミスタ、バリス
タ等）、セラミックス系摺動材料、一般用陶磁器等を製
造するに当り焼成工程で被焼成物を支持させるために使
用する匣鉢、敷台等の焼成補助具や、各種窯炉における
遮熱板、発熱体支持共等に適した、繰返し加熱冷却に耐
える軽量耐火物に関するものである。
従来の技術 上述の焼成補助具や窯炉構成材は、高温加熱と冷却の繰
返しに耐える高度の耐熱性と用途に応じた機械的強度を
備えていなければならないが、一方では、炉使用時にお
いてそれらが消費する熱エネルギーを少なくするととも
に昇温と冷却に要する時間を短くし、それによりエネル
ギーコストの低減と生産性の向上をはかるため、なるべ
く体積当りの熱容量の小さい軽量のものであることが望
まれる。特に焼成補助具の場合は、搬送その他の取扱を
容易にするためにも、軽量である二とが強く望まれる。
このような要望に答えるための軽量耐火物の一つとして
、特開昭５９・８８３７８号公報には、アルミナ質、ム
ライト質等の耐火材原料粉末９０〜５０ｗｔ％及びアル
ミナ質、ムライト質等の耐火材繊維１０〜５０ｕ＋ｔ％
からなる骨材１００重量部に対して無定形シリカを０．
５〜１０重量部添加したものを成形し次いで１４５０〜
１６００℃で焼成する二とにより得られる耐火物が記載
されている。しかしながら、この軽量耐火物は、熱膨張
率の大きい高アルミナ質のものであるため、耐スポーリ
ング性および耐クリープ性の点で改良の余地あるもので
ある。
発明が解　しようとする　照点 本発明の目的は、上述のような欠点のない軽量耐火物、
すなわち軽量かつ高強度でありながら高度の耐熱性と耐
久性を示す軽量耐火物およびその製造法を提供すること
にある。
問題点を解決するための手段 本発明が提供する軽量耐火物は、耐火性粉末および高ア
ルミナ質短ａａａがムライＦにより相互に結合されてな
る多孔質成形体であって、結晶構造においてムライトお
よびコランダムから主としてなり且つムライトの量がム
ライトとコランダムとの合計量の１２モル％以上であり
、遊離のシリカを実質的に含まないことを特徴とするも
のである。
本発明はまた、上記本発明の軽量耐火物の特に有利な製
造法、すなわち長さが２０〜２０００μになるまで切断
した多結晶質アルミナ繊維またはこれと等量以下の耐火
性粉末との混合物に１０〜３０重量％の無定形シリカを
加えて混合し、得られた混合物を成形し、次いでクリス
トバライトの存在が認められなくなるまで１４００〜１
６００℃で焼成することを特徴とする軽量耐火物の製造
法を提供するものである。
最初に上記製造法について説明すると、成形後の焼成工
程において、多結晶質アルミナ繊維はその表層部が無定
形シリカまたはそれから生成した結晶質シリカ・クリス
トバライトと反応してムライ）　　（３ＡＩ□０．・２
Ｓｉ（Ｌ）を生成し、このムライトが結合剤となって、
強固な成形体が形成される。
前述の従来法と比較した場合、この製造法の特色は、多
結晶質アルミナ繊維を微細に切断することに上り原料混
合工程において繊維がもつれ合わず他の粉体原料（特に
無定形シリカ）と均一に混合されるようにしたうえで、
繊維および無定形シリカの配合比率を高くしたことにあ
る。そして高い繊維比率は製品強度の向上に役立ち、無
定形シリカの配合比率を高くしこれをアルミナと完全に
反応させる（つまりムライト化させる）ようにしたこと
は、製品中のアルミナの比率を下げ、製品耐熱性の向上
に役立っている。
多結晶質アルミナ繊維の切断は、湿式または乾式の適当
な粉砕機等を用いて行う、２０００μをこえるＭＩＬ維
長のものがあると、原料混合工程でもつれ合い、その中
に他の粉体原料が入り難い。そのため、無定形シリカの
配合量が多いと、無定形シリカ（またはそれが焼成工程
でクリストバライト化したもの）とアルミナ繊維との均
一な反応が行われず、シリカの一部が未反応の＊まクリ
スＦバライＦの状態で製品中に残り、製品の耐久性を悪
くする（クリストバライト自体の耐熱性は良好であるが
、約２５０℃を境にする高温領域と低温領域で安定な結
晶形を異にし、それら二つの結晶形の間を転位する過程
で体積変化を起こすから、耐火物中にクリストバライト
が存在すると加熱−冷却による亀裂発生の原因となる。
）。
一方、繊維長が２０μ未満になると、短かすぎて補強作
用が不充分になる。特に好ましい繊維長は、約５０〜５
００μ、平均的２００μである。
無定形シリカは、アルミナ繊維と耐火性粉末との合計量
の１０〜３０重量％とする。無定形シリカの配合率が１
０重量％未溝の場合は、焼成後に遊離のシリカが残る恐
れは少ないが、製品が高アルミナ質のものとなってしま
う０反対に無定形シリカ配合率が３０重量％をこえると
、アルミナａ維を切断して均一混合を達成し且つ焼成を
充分に行なっても、無定形シリカの一部が未反応のまま
クリストバライトの形で製品中に残り、耐熱性不良の原
因になり易い。無定形シリカの配合率は、更に、耐火性
粉末の形で導入されるアルミナまたはムライトをも考慮
した場合における全Ａｌ２０ｚ／５ｉＯｚ重量比が、７
０／３０〜９０／１０になるようにすることが望ましい
。
耐火性粉末としては、アルミナ粉末、ムライト粉末、ア
ルミナムライト粉末などの、高純度結晶質のものを用い
ることが望ましいが、ほかに、約５重量％までならば、
フージラ、イト、シャモット、耐火粘土、カオリン等を
併用してもよい。
無定形シリカとしては、たとえばシリカゾルを用いるこ
と力Ｃできる。
これらの原料を上述の比率で混合し、さらに混合の前後
において適量の水を加えて、全体を湿潤状態ないしスラ
リー状にする。次いで原料混合物を脱水成形の常法によ
り成形するが、成形は、最終製品のカサ比重が約０．８
〜１．２になるような条件で行うことが望ましい、得ら
れた成形体を乾燥後約１４００〜１６００’Ｃで焼成す
ると、アルミナ繊維は、繊維状形態を保ったまま、前述
のように表層部の一部が、無定形シリカまたはそれから
生成したクリストバライトと反応してムライト化するが
、残りの部分はコランダムの状態で安定化する。この反
応によってクリストバライトが完全に消費されるまで、
約１〜１０時間を要して焼成を行うと、結晶構造として
はほぼコランダムおよびムライトからなりそのうちムラ
イトが約１２〜９０モル％を占める製品が得られる。焼
成が不充分でクリストバライトを残したものは、前述の
ようなりリストパライト含有品の欠点を示す。クリスト
バライトの消失は、通常の粉末Ｘ線回折法により確認す
ることができる。
上述のようにして得られる本発明の軽量耐火物では、補
強材として充分な長さを持つコラングム質短ａ維と耐火
性粉末とがそれらの接点においてムライトにより結合さ
れており、多量の微細空隙部を持つ、標準的かつ好まし
い気孔率は約６０〜８０％であり、それによりこの耐火
物は０．８〜１．２のカサ比重を有し、単位体積当りで
は緻密質アルミナ系耐火物の約１／３の熱容量を示す二 本発明の軽量耐火物は、・そのまま、あるいは必要に応
じて切削加工や耐熱性表面コーティング（たとえばジル
フェアコーティング）を施して、前述のような焼成補助
具や窯炉構成材として利用することができる。
発明の効果 本発明による軽量耐火物は、熱的特性がアルミナよりも
すぐれているムライトの量が多く、且つ遊離のシリカを
実質的に含まないことにより、アルミナ繊維を原料とし
て得られるものでありながら従来の高アルミナ質軽量耐
火物よりもはるかにすぐれた耐久性を示す、また、切断
されたアルミナ繊維による補強の効率がよいため、カサ
比重が約１．０以下でも実用上充分な強度を示すものが
容易に得られ、切削加工も容易であるという特長がある
。
３１男 以下、実施例および比較例を示して本発明を説明する。
なお、各側において用いた原料は次のとおりである。
多結晶質アルミナ繊維二繊維径３μ、平均繊維長５０１
１１１ＩＩ、Ａ１□０．含有率９５％のもの。
“処理品”は、これをパルパーで開繊および切断して約
５０〜５００μの繊維長の切断繊維にしたもの。
耐火性粉末：焼結アルミナ 無定形シリカ：シリカゾル 以上の原料のうち、まず多結晶質アルミナ繊維および耐
火性粉末を水に分散させ、次いで無定形シリカを加えて
攪拌したのち、吸引脱水成形する。得られた成形体を、
熱風で乾燥後、１５００〜１６００℃で３時間焼成する
。
上記製法において原料配合比率および処理条件を種々変
更して行なった実験の結果を、第１表に示した。なお、
表中に示した特性値の試験法は次のとおりである。
曲げ強さ：厚さ６關、幅２５ａ＋ｍ、長さ７５輪ｍ０試
験片について、スパン５０Ｉ６１１、荷重速度０．２ｍ
ｍ／ｗｉｎ、温度常温または１４００℃の条件で測定。
耐久ポーリング性：厚さ６關、幅２００ｍｍ％長さ２０
０ｍ＋６の試験片を６００℃の炉内に入れ、１時間加熱
したのち空冷し、クラックの有無を調べる。クラックが
ない場合、再Ｖ同様の操作を、最高３０サイクルまで繰
返す。
耐クリープ性：厚さ６１１１ｍ１幅２００ｍ＋＊、長さ
２００１の試験片をその四隅において支持体（支持面１
５　ｍｍＸ　１５１１１１１１を高さ２０ｍｍ）で支持
し、さらに試験片上に等分布の荷重（３ｋｇ）を載せて
から、１４００℃の炉内に入れて２４時間加熱する。そ
の後、試験片の最大たわみ量を測定する。
また、実施例１お上り比較例３の製品の結晶構造を示す
Ｘ線回折チャートを第１図および第２図に示した。
【図面の簡単な説明】
ｗ＆１図：実施例１による耐火物の結晶構造を示すＸ線
回折チャート 第２図：比較例３による耐火物の結晶構造を示すＸ線回
折チャート

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）耐火性粉末および高アルミナ質短繊維がムライト
    により相互に結合されてなる多孔質成形体であって、結
    晶構造においてムライトおよびコランダムから主として
    なり且つムライトの量がムライトとコランダムとの合計
    量の１２モル％以上であり、遊離のシリカを実質的に含
    まないことを特徴とする軽量耐火物。
  2. （２）耐火性粉末が粉末状のアルミナ、ムライトまたは
    アルミナムライトである特許請求の範囲第１項記載の軽
    量耐火物。
  3. （３）長さが２０〜２０００μになるまで切断した多結
    晶質アルミナ繊維またはこれと等量以下の耐火性粉末と
    の混合物に１０〜３０重量％の無定形シリカを加えて混
    合し、得られた混合物を成形し、次いでクリストバライ
    トの存在が認められなくなるまで１４００〜１６００℃
    で焼成することを特徴とする軽量耐火物の製造法。
  4. （４）耐火性粉末として粉末状のアルミナ、ムライトま
    たはアルミナムライトを用いる特許請求の範囲第３項記
    載の製造法。
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