JP2003508340A - 磁器の製造方法、磁器並びにセラミックス製絶縁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 磁器、特に高強度の磁器の製造方法並びにセラミックス絶縁体を提供する。本発明の磁器の製造ではアルミナに代えて焼成ボーキサイト（ＣＢ）を使用する。各々５重量％以上の異種金属酸化物分を含む粘土（Ｔ）及びカオリン（Ｋ）を同時に添加することにより、同じ機械的強度のアルミナ磁器に比べて極めて有利に製造可能である磁器が得られる。この磁器は、特に機械的に著しく負荷される電気絶縁技術で使用される絶縁体の構成素子に特に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 本発明は、特に電気絶縁技術で使用する、ボーキサイトを出発材料とした磁器
の製造方法に関する。以後この種磁器をボーキサイト磁器と記載する。更に本発
明は、ボーキサイト磁器と該磁器からなるセラミックス絶縁体に関する。

【０００２】 電気絶縁技術で使用する工業用セラミックスとして、今日一般にアルミナ磁器
が挙げられる。この場合アルミナ磁器とは、アルミナ、粘土、カオリン、長石並
びに場合によっては焼結補助剤及び融剤からなる焼結混合物である。アルミナは
高純度の酸化アルミニウムであり、バイヤ法による費用を要する方法で原料のボ
ーキサイトから得られる。アルミナを、特に通常二次鉱床に含まれる長石含有岩
石の風化産物として知られている粘土と混同してはならない。またカオリンは、
一次鉱床に残留する長石含有岩石の風化産物のことである。

【０００３】 特に強度を要求される高電圧絶縁体には、高い引張り強さ、曲げ強さ及び内圧
強さを有するアルミナ磁器が使用される。その際高強度のアルミナ磁器は、標準
規格のアルミナ磁器製の釉薬を施した曲げ棒で計って１７０Ｎ／ｍｍ²以上の曲
げ強さを示す。この場合所望の曲げ強さに応じ、添加すべきアルミナの量は２７
〜５５重量％の間で変動し、アルミナ分が増すにつれその強度は増大する。

【０００４】 高強度のアルミナ磁器は、例えば欧州特許第０１８９２６０号、英国特許出願
公開第２０５６４３１号、米国特許第４１８３７６０号及び欧州特許第０５２２
３４３号明細書から公知である。

【０００５】 しかしアルミナは比較的高価な原料であり、上述したようにまず費用を要する
方法で、例えばボーキサイトのような天然の酸化アルミニウム鉱脈から得ねばな
らない。このため、特に高強度のアルミナ磁器は高価であり、これは電気絶縁技
術で使用するため量産する場合、その欠点を露わにする。アルミナの価格に応じ
て、製造コスト及び製品コストが著しく増大する。

【０００６】 本発明の課題は、特に電気絶縁技術において機械的に著しい負荷を担う構成素
子に使用可能な磁器の有利な製造方法を提供することにある。また本発明の課題
は、同じ機械的特性なら従来技術によりもなお好適な磁器を提供するにある。更
に本発明の課題は、同じ機械的特性において、従来技術によるこれ迄の絶縁体と
比べ、より好適なセラミックス絶縁体を提供することにある。

【０００７】 第１の課題は、本発明に従って、焼成ボーキサイト、５重量％以上の異種金属
酸化物成分を含有する粘土、５重量％以上の異種金属酸化物分を含有するカオリ
ン、長石、ケイ酸マグネシウムを混合し、粉砕し、泥状物質に加工し、この泥状
物質を成形可能な出発コンパウンドに更に加工し、この出発混合物を乾燥し、引
続き磁器に焼結する磁器の製造方法により解決される。

【０００８】 場合により、必要に応じて通常の補助剤を添加してもよい。

【０００９】 換言すればこの方法では、完全にアルミナの使用を回避する。アルミナに代え
て、アルミナより価格的に極めて有利に入手できる焼成ボーキサイトを使う。焼
成ボーキサイトは、焼成工程に至る迄天然の素材のままである。焼成によりボー
キサイトに含まれる水酸化アルミニウムの一部が酸化アルミニウムに変わる。ア
ルミナに代えて、焼成ボーキサイトを使用すると製造コストは激減する。

【００１０】 本発明は、アルミナやボーキサイトからなる磁器の焼成時に生じるコランダム
（α−Ａｌ₂Ｏ₃）が、磁器の機械的強度を保つ上で重要な役割を果たすとの認識
から出発する。アルミナは焼成ボーキサイト（ボーキサイトは未だ不純物を含ん
でいる）より多くのコランダムを生じるので、アルミナを焼成ボーキサイトに替
えた際、同じ機械的強度を達成するため、より多くのボーキサイトの添加が必要
になる。しかし比較的多量の焼成ボーキサイトが必要なため、アルミナ磁器に比
べ可塑性成分のカオリンと粘土及びガラス相を形成する長石を減量せねばならな
くなる。しかし、これも磁器の機械的特性の著しい変化を引き起こす。

【００１１】 広範な研究から、可塑性成分として５重量％以上の異種金属酸化物成分を含有
する粘土及びカオリンを使用し、かつ付加的にケイ酸マグネシウムを出発材料に
添加すると、長石及び可塑性成分を減らすことに伴う、磁器の機械的強度に対す
るマイナスの影響を補償できることが判明した。

【００１２】 粘土及びカオリンでは、異種金属酸化物は所謂粘土鉱物中に含まれている。粘
土鉱物は、例えばカオリナイト、イライト又はモンモリロナイトのような層状ケ
イ酸である。

【００１３】 驚くべきことに、粘土又はカオリン中に含まれた異種金属酸化物（不純物）が
磁器焼結中に共晶の融解相の形成を促すことが判った。この混合物の融解相は、
個々の成分の融解相よりも低温で起こる。磁器の焼結温度を低下させることがで
き、これがまた製造コストを下げる。その際、粘土鉱物の格子中に組込まれた異
種金属酸化物が、極めて好ましい影響を有利な又は活発な融解相の形成に及ぼす
ことは特筆に値する。

【００１４】 低温で生じる活発な融解相により、長石及びカオリンから石英のガラス相への
ほぼ完全な融解と移行が達成される。これに対し従来のアルミナ磁器には、常に
一定量の残留石英分が含まれている。含有石英は、磁器組織中の欠陥個所を意味
し、磁器の破損は埋め込まれた石英粒子の箇所にしばしば起こる。即ち、石英粒
子は磁器の組織自体に好ましくないものである。従って、有害な石英をガラス相
に完全に移行させれば、磁器の機械的強度を著しく高まる。この改善された組織
特性により、強度のバラツキを局限できる。この比較的高い耐損傷性は、この組
織を長期にわたり強化し、これは高圧用絶縁体にとり特に重要なことである。

【００１５】 即ち、５重量％以上の異種金属酸化物を含む粘土とカオリンの使用により活発
な融解相が生じ、これが完成磁器中に殆ど石英粒子が存在しないようにする。含
まれる二酸化ケイ素の殆どは、専らガラス相の形で存在する。かくして石英の主
な供与体である可塑性成分及び長石の分量の減少に伴い、磁器の機械的強度に悪
影響を及ぼすことなく、出発物質中のコランダム、そしてまた機械的強度の主な
供与体であるボーキサイト分を著しく高めることが可能になる。その際重要な副
次的効果として焼結温度を降下させ、これが付加的に既に述べたように製造コス
トを低下させ、費用を要する炉の設備及び燃焼補助手段を節約させられる。

【００１６】 これ迄の専門家の見解に対抗して、本発明は高い機械的強度を有する磁器の製
造に、アルミナの代わりに極めて有利な焼成ボーキサイトを使用できる方法を提
示する。本発明は、必要な可塑性成分及び長石の分量の削減が磁器の組織にマイ
ナスの影響を及ぼすことなく、コランダムの主な供与体であるボーキサイトの分
量を増量できる方法を提供する。

【００１７】 活発な融解相の形成にとって、異種金属酸化物として酸化鉄Ｆｅ₂Ｏ₃、酸化マ
グネシウムＭｇＯ、酸化カリウムＫ₂Ｏ、酸化ナトリウムＮａ₂Ｏ及び酸化カルシ
ウムＣａＯが特に有利であることが判明した。従って、粘土又はカオリンに各々
異種金属酸化物成分が合計して５重量％以上含まれていると有利である。

【００１８】 本発明のもう１つの有利な実施態様では、８０〜９０重量％の酸化アルミニウ
ムＡｌ₂Ｏ₃を含む焼成ボーキサイトを使用する。こうして主な強度の担い手であ
る極めて多量のコランダムをボーキサイト分の比較的少ない磁器中に入れること
ができる。このようなボーキサイトは自由に入手可能であり、例えばFrank＆Sch
ulte社（エッセン）から販売されている。

【００１９】 活発な融解相の形成と焼結温度の低下のため、製造に混合層−粘土鉱物の豊富
なイライト粘土及び／又は粘土を使用すると特に有利である。ここでイライト粘
土とは、粘土鉱物内にイライト分の多い粘土のことである。ここに混合層−粘土
鉱物とは、カオリナイトに比べ整然とした格子構造を形成せず、むしろ格子欠陥
を特色とし、その格子構造中に、融剤の作用をするアルカリとアルカリ土類イオ
ンの分量が多く組込まれている粘土鉱物のことである。イライト粘土の商品名と
しては“イライト”そのものがよく用いられる。混合層−粘土鉱物の豊富な粘土
には、例えば“Ball Clay Hymod KC”の名称で得られる粘土がある。

【００２０】 粘土の場合と同様、活発な融解相の形成にとって、イライト分の豊富なカオリ
ン及び／又は混合層−粘土鉱物の豊富なカオリンを製造に使用すると特に有利で
ある。イライトの豊富なカオリンには、例えばドイツのオーベルビンタ鉱床で採
れるカオリンがある。混合層−粘土鉱物の豊富なカオリンは、例えばドイツのザ
イリッツ鉱床で得られるものがある。酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化カリウム
及び酸化ナトリウム成分の合計は１１．７重量％のイライト、６．１重量％のBa
ll Clay hymod KC、６．４重量％のオーベルビンタのカオリン及び５．７重
量％のザイリッツのカオリンである。組成の詳細は種々のカオリン及び粘土の、
上述の異種金属酸化物の含有量を示す表１から読み取れる。

【表１】

【００２１】 本発明の特に有利な実施態様では、この製造方法の出発材料として、全重量に
対し焼成ボーキサイト４８〜５８重量％、混合層−粘土鉱物の豊富な粘土１０〜
２０重量％、イライト粘土４〜１２重量％、長石７〜１５重量％、ケイ酸マグネ
シウム０．５〜３重量％、混合層−粘土鉱物の豊富なカオリン８〜１６重量％及
びイライト分の豊富なカオリン８〜１６重量％を使用する。出発材料のこの組成
（磁器の場合を配合物ともいう）を使って、その耐久性の劣化しない機械的特性
及び熱膨張に対する高い要求に応え、また特に機械的に著しく負荷され、温度変
化に曝される大型の絶縁体に適するボーキサイト磁器を製造できる。その際機械
的強度は、焼成ボーキサイトの分量により制御可能である。特に上述の配合によ
り高強度のボーキサイト磁器を製造できる。

【００２２】 長石として霞石−閃長岩を使用するとよい。この石はカリウムとナトウムの不
安定成分を含み総計式ＫＮａ₃（ＡｌＳｉＯ₄）₄の準長石の鉱物である。霞石−
閃長岩は、緊密な焼結に必要な温度の降下に特に良好に作用する。

【００２３】 更に、ケイ酸マグネシウムの製造に滑石を使用するとよい。滑石は他の公知の
ケイ酸マグネシウム（例えばタルカム）に比べボーキサイト磁器の製造に最適な
特性を示す。

【００２４】 焼成ボーキサイトは通常粗粒状で供給されるため、焼成ボーキサイトを他の成
分と混合する前に分離して予備粉砕すると有利である。その際、焼成ボーキサイ
トを粘土分と一緒に予備粉砕すると一層有利であることが判った。粉砕には通常
ボールミルを使用し、焼成ボーキサイトを、通常使用するアルミナが粒状化する
程度迄粉砕する。

【００２５】 コランダムの含有量、そしてまた完成磁器の機械的強度は、焼結温度により決
定的な影響を受ける。磁器の機械的特性に対して１１５０〜１３００℃、特に１
１９０〜１２２０℃の温度で焼結すると有利である。この温度は従来のアルミナ
磁器に一般的な温度よりも低い焼結温度である。

【００２６】 焼結後に冷風を用いて冷却プロセスを促進させると、本発明にとり更に有利な
ことが判明した。このような形式で、焼結炉内で磁器の急冷を達成できる。この
急冷により、コランダムがムライトに移行するのを阻止し、ムライト結晶を小さ
い儘にする。このような組織も、磁器の機械的特性にとって有利である。

【００２７】 磁器に関する課題は、本発明による上述の製造方法で得た磁器により解決され
る。この種ボーキサイト磁器は、アルミナ磁器とその気孔サイズ及び気孔分布に
おいて異なる。即ち、ボーキサイト磁器はアルミナ磁器に比べ気孔は多いが、気
孔サイズは極めて一定しており、その気孔は均等に分散している。これは破壊挙
動にとり、またボーキサイト磁器の強度にとり明らかに有利である。更にボーキ
サイト磁器中のコランダム結晶は、アルミナ磁器中の結晶と別の形をとる。アル
ミナ磁器中のコランダム結晶は、長く、平板な形をしており、それに対しボーキ
サイト磁器中の結晶は、主に丸い形をしている。更にボーキサイト磁器中のコラ
ンダム結晶はアルミナ磁器中のほぼ２倍の大きさがあり、一部例えば酸化チタン
のような添加物と入れ替わっている。この相違は電子顕微鏡写真による組織の比
較により容易に確認できる。更にボーキサイト磁器には残留石英分が殆どなく、
従って長期特性においてアルミナ磁器を凌駕している。

【００２８】 磁器に関する課題は、本発明により、ムライト１２〜２１重量％、コランダム
３０〜４６重量％、ガラス相４０〜５０重量％及び石英０〜２重量％を含む磁器
により解決される。この種の磁器は、上述の方法で焼成ボーキサイトを用いて製
造でき、従って従来のアルミナ磁器に比べ価格的に有利な代替物である。僅かな
石英分により、この磁器は極めて良好な機械的特性と安定した長期特性を示す。
従来のアルミナ磁器では、石英分は６重量％迄になる高いものである。

【００２９】 ＤＩＮ−ＩＥＣ６０６７２に基づき釉薬を施した曲げ棒で測定して１７０Ｎ／
ｍｍ²から２００Ｎ／ｍｍ²を越える程の曲げ強さを有する高強度の磁器は、特に
ムライト１２〜１５重量％、コランダム３８〜４６重量％、ガラス相４４〜４７
重量％及び石英０〜１重量％を含む磁器である。

【００３０】 本発明のもう１つの有利な実施態様では、含まれる石英粒子の粒径が２０〜４
０μmであり、磁器の断面１ｍｍ²当たり１０個未満の石英粒子が入っている。か
かる磁器は、同様に上述の製造方法で容易に得られる。この磁器が殆ど石英を含
まないことで、高い機械的強度と長期安定性を説明できる。この種磁器は、機械
的に大きく負荷される大型の絶縁体に対する極めて高度の要求を充足する。

【００３１】 セラミックス絶縁体に関する課題は、本発明によれば、その絶縁材料が上述の
磁器から成る絶縁体により解決される。

【００３２】 本発明の実施例を、図面に基づき以下に詳述する。

【００３３】 図１は、ボーキサイト磁器、特にボーキサイト磁器製のセラミックス絶縁体の
製造方法を概略的に示す。それには出発材料１として焼成ボーキサイトＣＢ、粘
土Ｔ、カオリンＫ、長石Ｆ及びケイ酸マグネシウムＭを用いる。この場合約８５
重量％の酸化アルミニウムを含む焼成ボーキサイトを使用する。このボーキサイ
トは約１５００℃焼成したものである。粘土としてはBall Clay Hymod KC並
びにハンガリーのイライトを使用する。更に長石と霞石−閃長岩を使用する。カ
オリンとしてはオスモーゼ−カオリン、ザイリッツのカオリン並びにオーベルビ
ンタのカオリンを用いる。ケイ酸マグネシウムとしては滑石を使用する。

【００３４】 投入材料の重量比は、表２から読み取ることができる。その際、これらの成分
を貯蔵容器から適切に計量して取り出す。

【表２】

【００３５】 この製造方法は、総体的に出発材料１を成形可能な出発コンパウンドに加工２
し、該コンパウンドを、遮蔽物を備えた中空円筒形の成形片に成形３し、この成
形片を焼結４し、焼結した成形片をボーキサイト磁器の完成高電圧絶縁体に最終
加工５することから成る。出発材料１の成形可能な出発コンパウンドへの加工２
は、出発材料の混合７、粉砕球を備えたドラムミル内で材料に水を加えながら行
う、泥漿又は泥状物質への粉砕１１Ａ、１１Ｂ、この泥漿に加えた水を圧搾しつ
つ分離する圧搾分離１３からなる。その場合、焼成ボーキサイトＣＢは別個に４
重量％のBall Clay Hymod KC分を加えながら、１５時間水で予備粉砕する。
引続き全ての原料を一緒に混合し、更に２．５時間粉砕する。

【００３６】 圧搾濾過１３した後、原料１の成形可能な出発コンパウンドが生じ、これを引
続き成形処理３により成形体に加工する。

【００３７】 成形処理３は、原料コンパウンドから成る中空円筒の未完成品を圧縮するため
の押出成形１５、それに次ぐ未完成品の乾燥１７及び旋盤仕上げによりこの中空
円筒の未完成品に皿形の遮蔽物を設ける旋盤加工１９から成る。その結果ボーキ
サイト磁器製の高電圧絶縁体が得られる。

【００３８】 旋盤加工１９で得た成形体の焼結４は、成形体の再乾燥２２、乾燥した成形体
への釉薬がけ２４及びそれに次ぐ釉薬を施した成形体の燃焼炉や焼結炉内での焼
成２５から成る。その際成形体を１１５０〜１３００℃の温度で焼結する。

【００３９】 ボーキサイト磁器製の、焼結した成形体を引続き最終加工５する。切断加工２
６で成形体を所望の長さに切断し、装着工程２８で適切な接続片を設ける。かく
して、ボーキサイト磁器製絶縁体を持つ高電圧絶縁体、即ち碍子が得られる。

【００４０】 図２は、化学エッチングしたアルミナ磁器を１０００倍に拡大した電子顕微鏡
写真である。見当識のため２０μmの基準寸法も示す。このアルミナ磁器を１２
３０〜１２５０℃の温度で焼結した。その際、配合物中のアルミナ成分は２７重
量％であった。この配合物中の残りの成分は、粘土とカオリン４２重量％並びに
長石２７重量％及び残り焼結補助剤であった。ムライト（針状結晶）とガラス相
から成る組織マトリックスＡを明確に認識できる。気孔Ｃ（黒色）も容易に見出
せる。付加的に、コランダム粒子Ｂと石英粒子Ｄも識別し易くしてある。

【００４１】 これとの対比で、図３は化学エッチングしたボーキサイト磁器の電子顕微鏡写
真を同様に１０００倍の拡大率で示す。この場合、配合は酸化アルミニウム８５
％を含む焼成ボーキサイト５２重量％を含んでいた。他の成分は表２に挙げた配
合物に相応して添加している。焼結温度は１２３０℃であった。またこの図３に
おいてもムライトＡ₁とガラス相Ａ₂から成る組織マトリックスＡが明らかに認識
できる。更にコランダム粒子Ｂと気孔Ｃも認識できる。

【００４２】 図２、３の双方を比較すると、図３のボーキサイト磁器には石英粒子がもはや
含まれていないことが明らかに見て取れる。それに対し図２の従来のアルミナ磁
器では、組織中にコランダム、ムライト及びガラス相の他に、機械的強度にとっ
て有害な残留石英分Ｄが全般に分布している。これに対しボーキサイト磁器中で
は、残留石英分Ｄは完全に融解しており、もはや認められない。

【００４３】 またボーキサイト磁器中のコランダム粒子Ｂが、アルミナ磁器中のそれより大
きいことも明示している。更にボーキサイト磁器中のコランダム粒子Ｂは丸形で
あり、それに対しアルミナ磁器中のコランダム粒子Ｂはむしろ長い形である。

【００４４】 図４は、図３の工程で製造した高強度ボーキサイト磁器の破壊確率に関するワ
イブル分布を示す。横座標は破壊応力（ＭＰａ）３０、縦座標は破壊確率（％）
３１である。セラミックス材料の異なる組織品質が、ワイブル統計によりよく描
かれている。ワイブル係数ｍは、この係数を算出した個々の値の散乱幅を特徴付
けることから、重要な材料定数である。この散乱は材料特性の結果として、また
巨視的欠陥個所の頻度と分布の関数として生ずる。ワイブル係数ｍが高い程、散
乱幅は低下する。図４は高強度のボーキサイト磁器のワイブル分布を示し、これ
から４５．１のワイブル係数ｍが算出される。ワイブル統計をセラミックス組織
の品質を判定する方法として適宜参照できるので、比較的高いワイブル係数ｍが
高強度のボーキサイト磁器に極めて良好な組織の一様性を保証する。

【００４５】 図５は、アルミナ磁器とボーキサイト磁器のＸ線スペクトル分析結果を比較
している。粘土とカオリン４２重量％、長石１４重量％、アルミナ４０重量％、
残り焼結補助剤の組成の配合物からアルミナ磁器を製造し、１２３０〜１２５０
℃で焼結した。その際、アルミナ磁器は釉薬を施した曲げ棒で測定して２０９Ｎ
／ｍｍ²の曲げ強さを示した。このボーキサイト磁器を、粘土とカオリン３５重
量％、長石８重量％、焼成ボーキサイト５２重量％、残り焼結補助剤の組成の配
合物で製造し、１１９０〜１２２０℃で焼結した。このボーキサイト磁器は、釉
薬を施した曲げ棒で測定して１９９．６Ｎ／ｍｍ²の曲げ強さを示した。

【００４６】 アルミナ磁器のＸ線スペクトルをＸで、またボーキサイト磁器のＸ線スペクト
ルをＹで示している。コランダムＢ、ムライトＡ₁及び石英Ｄの相応するＸ線ス
ペクトルのピークはＢ、Ａ₁、Ｄで記してある。

【００４７】 ボーキサイト磁器では、同じ機械的強度のアルミナ磁器に比べて石英分が減少
し、ムライト分が増加していることが判る。

【００４８】 図６は、図５のＸ線スペクトルＸ、Ｙをもう１度別の一連の測定で示す。付加
的に別のボーキサイト磁器で取ったＸ線スペクトルＺをも図示する。このスペク
トルは、焼成ボーキサイト５６％を含み、残りの組成は、粘土とカオリン３３．
５重量％、長石と滑石１０．５重量％の配合物から得たものである。焼結温度は
１１９０〜１２２０℃であった。

【００４９】 同様にコランダムＢ、ムライトＡ₁及び石英ＤのＸ線ピークを各々示す。図６
から、配合物中に高強度アルミナ磁器のコランダム含有量を超える、５６重量％
の焼成ボーキサイトの添加に成功し、両コンパウンドは機械的強度に関し同等の
特性を示すことが明白である。これは従来予想されなかったことである。

【００５０】 図７は、高電圧絶縁体として形成したセラミックス絶縁体４０の一部を切断し
て示す。この絶縁体４０は、ボーキサイト磁器４１製の絶縁体本体４２並びに接
続のための接続キャップ４４及び／又は電流を通す導線を有する。絶縁体の基本
体４２は、それに取り付けた一群の皿形のリブ４６を持つほぼ円筒状の幹部とし
て形成されている。この磁器４１の表面には、釉薬を施してある（図示せず）。
図示の絶縁体４０は、特にＤＩＮ４８００６に基づく鉄道用絶縁体に適する。

【００５１】 例 １ アルミナを当量の焼成ボーキサイトと交換して実験した。これについてコンパウ
ンドＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶ及びＶを比較した。

【００５２】 コンパウンドＩ及びＶは、アルミナ磁器である。その配合物は２７重量％もし
くは４０重量％のアルミナ成分を有する。更にコンパウンドＩの配合物は粘土及
びカオリン４３．５重量％、長石２７．５重量％並びに残り焼結補助剤又は融剤
を含んでいた。コンパウンドＶの配合物は粘土とカオリン４３．３重量％、長石
１２．１重量％及び残り焼結補助剤又は融剤を含んでいた。コンパウンドＩ及び
Ｖの焼結温度は１２３０〜１２５０℃であった。

【００５３】 コンパウンドＩＩとＩＶはボーキサイト磁器であり、コンパウンドＩＩではコ
ンパウンドＩの配合物であるアルミナ２７重量％を当量の２７重量％の焼成ボー
キサイトと入れ替えた。コンパウンドＩＶの配合物では、コンパウンドＶの４０
重量％のアルミナを当量の４０重量％の焼成ボーキサイトで入れ替えた。コンパ
ウンドＩＩとコンパウンドＩＶの焼結温度は１２３０〜１２５０℃であった。

【００５４】 コンパウンドＩＩＩはアルミナ／ボーキサイト磁器に相当し、配合物中にアル
ミナ１３．５重量％とボーキサイト１３．５重量％を含有する。このコンパウン
ドＩＩＩの配合物の他の組成は、コンパウンドＩもしくはＩＩに相当する。

【００５５】 使用した焼成ボーキサイトの組成は表４から読み取れる。この焼成ボーキサイ
トは市販されている。

【表４】

【００５６】 使用した焼成ボーキサイトの場合、可溶性のＮａ₂Ｏ含有量は０．０３重量％
と極めて僅かである。γ−Ａｌ₂Ｏ₃は確認できず、従って酸化アルミニウムはコ
ランダム（α−Ａｌ₂Ｏ₃）として存在する。この材料自体は篩分けして４５μm
以上の残分を９．１％含み、４５μm以上のものを最高で１％含むアルミナより
も明らかに粗いものである。そのＣｉｌａｓ−Ｄ₅₀値又は粒子の微細度は、６〜
８μmであるアルミナの２倍の１４．８μmである。従ってこのボーキサイトは配
合物を計量して入れる前に、アルミナの微細度に達するため、８時間予備粉砕し
たものである。

【００５７】 表３には、コンパウンドＩ〜Ｖの化学分析及び測定値をまとめてある。測定値
の調査はＤＩＮ ＶＤＥ０３３５に基づき行った。

【表３】

【００５８】 表３から、この磁器の強度は、アルミナと焼成ボーキサイトを１：１の割合で
置換した場合、明らかに低下することが判る。その際、焼成ボーキサイトをアル
ミナ含有量の高いコンパウンド中に使用すると、アルミナ含有量の低いものより
も強度は明らかに低下する。即ち、４０重量％のアルミナ分を含むコンパウンド
ＩＩは、焼成ボーキサイト２１．５重量％と交換すると強度は低下する。２７重
量％のアルミナ分を含むコンパウンドＩＩは焼成ボーキサイト１１．５重量％と
交換すると強度は低下する。

【００５９】 更に表３から、アルミナを焼成ボーキサイトと交換した場合、撓み値が上がる
ことが判る。更にボーキサイトは明らかに焼結開始、燃焼収縮及び熱膨張率（Ｗ
ＡＫ）を低下させる効果を有する。

【００６０】 例 ２ 表２による配合物の調合によりコンパウンドＶＩを製造した。表５は使用した
焼成ボーキサイトの組成の化学分析及び粒径の測定結果を示す。

【表５】

【００６１】 焼成ボーキサイトはアルミナよりも極めて粗いため、ボールミル内で１５時間
水及び４％のBall Clay Hymod KCと共に予備粉砕した。こうして９．７μmの
Ｃｉｌａｓ−Ｄ₅₀値が得られた。引続き残りの原料を添加し、更に２．５時間粉
砕した。こうして０．２６％の６３μm以上の濾過残渣ＳＲ及び７．４μmのＣｉ
ｌａｓ−Ｄ₅₀値に調整した。焼結温度は１２２０℃であった 。

【００６２】 表６はコンパウンドＶＩのボーキサイト磁器の化学組成を示す。

【表６】

【００６３】 コンパウンドＶＩの曲げ棒の破片で、ＤＩＮ ＶＤＥ ０３３５Ｔ．２に基づ
きフクシン透過度テストを行った。破片のどれにもテスト中に色素が入ることは
なかった。従って、このボーキサイト磁器はフクシンを通さないと判定した。

【００６４】 ＤＩＮ５１０６５に基づき、浮力法で測定して、コンパウンドＩの総密度２．
６９ｇ／ｃｍ³、コンパウンドＶの総密度２．７７ｇ／ｃｍ³に対し、コンパウン
ドＶＩの総密度は２．７４ｇ／ｃｍ³であった。

【００６５】 表７において、コンパウンドＶＩのボーキサイト磁器の別の特性をアルミナ磁
器コンパウンドＶ及びＩと比較した。

【表７】

【００６６】 コンパウンドＶＩのボーキサイト磁器が、アルミナ磁器の機械的強度に対比し
得るものであることは明らかである。

【００６７】 表８は、コンパウンドＶＩ、Ｉ及びＶの組織中の結晶成分を対比させている。

【表８】

【００６８】 ボーキサイト磁器ＶＩは、アルミナを使用していないにも拘わらず、ムライト
及びコランダム結晶の高い含有量を示した。石英は活発な融解相中に完全に溶解
しており、Ｘ線スペクトル分析で石英は確認されなかった。

【００６９】 例 ３ ボーキサイト磁器のコンパウンドＶＩ組織の組成に対する焼結温度の影響を調
査した。結果を表９にまとめてある。

【表９】

【００７０】 焼結温度がコンパウンド組織中のコランダム含有量、そしてまたこの磁器の機
械的強度に著しい影響を及ぼすことが明らかに読み取れる。即ち焼結温度を１１
９０℃から１３４０℃に上げると、コランダムの含有量は４３重量％から３２重
量％に減少した。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明によるボーキサイト磁器の製造方法の概略工程図。

【図２】 化学エッチングしたアルミナ磁器の断面の電子顕微鏡写真。

【図３】 化学エッチングしたボーキサイト磁器の断面の電子顕微鏡写真。

【図４】 高強度のボーキサイト磁器の破壊確率に関するワイブル分布を示す線図。

【図５】 アルミナ磁器とボーキサイト磁器を比較のためＸ線スペクトルにより成分分析 した線図。

【図６】 もう１つのアルミナ磁器とボーキサイト磁器を比較のためＸ線スペクトルによ る成分分析の線図。

【図７】 一群の特有な遮蔽物を有するセラミックス高電圧絶縁体の部分断面図。

【符号の説明】

１ 出発材料 ２ 加工 ３ 成形 ４ 焼結 ５ 最終加工 ７ 混合 １１Ａ、１１Ｂ 粉砕 １３ 圧搾濾過 １５ 押出成形 １７ 乾燥 １９ 旋盤加工 ２２ 再度の乾燥 ２４ 釉薬がけ ２５ 焼成 ２６ 切断加工 ２８ 装着工程 ４０ 絶縁体 ４１ ボーキサイト磁器 ４２ 碍子本体 ４４ 接続キャップ ４５ 円筒状の幹部 ４６ 皿形リブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G030 AA03 AA04 AA07 AA27 AA36 AA37 BA12 CA01 GA27 HA01 HA05 HA08 HA15 HA25 5G303 AA10 AB12 AB15 BA12 CA01 CB01 CB06 CB13 CB14 CB17 CB20 CB30 CB35

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼成ボーキサイト（ＣＢ）、５重量％以上の異種金属酸化物
   成分を含む粘土（Ｔ）、５重量％以上の異種金属酸化物分を含むカオリン（Ｋ）
   、長石（Ｆ）、ケイ酸マグネシウム（Ｍ）を混合し、粉砕し、泥状物質に加工し
   、この泥状物質を成形可能の出発コンパウンド（素地）に更に加工し、この出発
   混合物を乾燥し、引続き磁器に焼結することを特徴とする磁器製造方法。
2. 【請求項２】 Ｆｅ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｋ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ及びＣａＯの群族から異
   種金属酸化物を選択することを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 ８０〜９０重量％のＡｌ₂Ｏ₃成分を含む焼成ボーキサイト
   （ＣＢ）を使用することを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
4. 【請求項４】 イライト粘土（Ｔ）及び／又は混合層−粘土鉱物の豊富な粘
   土（Ｔ）を使用することを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. 【請求項５】 イライト分の豊富なカオリン（Ｋ）及び／又は混合層の粘土
   鉱物の豊富なカオリン（Ｋ）を使用することを特徴とする請求項１乃至４の１つ
   に記載の方法。
6. 【請求項６】 全重量に対し、焼成ボーキサイト（ＣＢ）４８〜５８重量％
   、混合層−粘土鉱物の豊富な粘土（Ｔ）１０〜２０重量％、イライト粘土（Ｔ）
   ４〜１２重量％、長石（Ｆ）７〜１５重量％、ケイ酸マグネシウム（Ｍ）０．５
   〜３重量％、混合層−粘土鉱物の豊富なカオリン（Ｋ）８〜１６重量％及びイラ
   イト分の豊富なカオリン（Ｋ）８〜１６重量％を互いに混合することを特徴とす
   る請求項１乃至５の１つに記載の方法。
7. 【請求項７】 長石（Ｆ）として霞石−閃長岩を使用することを特徴とする
   請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. 【請求項８】 ケイ酸マグネシウム（Ｍ）として滑石を使用することを特徴
   とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
9. 【請求項９】 焼成ボーキサイト（ＣＢ）を、粘土（Ｔ）分と別個に又は一
   緒に予備粉砕することを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
10. 【請求項１０】 出発コンパウンドを１１５０〜１３００℃の温度で焼結す
    ることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
11. 【請求項１１】 出発コンパウンドを１１９０〜１２２０℃の温度で焼結す
    ることを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 【請求項１２】 焼結後の冷却プロセスを、冷気を使用して促進させること
    を特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の方法。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至１２の１つに記載の方法により形成したこと
    を特徴とする磁器。
14. 【請求項１４】 ムライト（Ａ₁）１２〜２１重量％、コランダム（Ｂ）３
    ０〜４６重量％、ガラス相（Ａ₂）４０〜５０重量％及び石英（Ｄ）０〜２重量
    ％を含むことを特徴とする請求項１３記載の磁器。
15. 【請求項１５】 ムライト（Ａ₁）１２〜１５重量％、コランダム３８〜４
    ６重量％、ガラス相（Ａ₂）４４〜４７重量％及び石英（Ｄ）０〜１重量％を含
    むことを特徴とする請求項１４記載の磁器。
16. 【請求項１６】 含まれる石英粒子（Ｄ）の粒径が２０〜４０μmであり、
    １ｍｍ²の断面積に１０個以下の石英粒子が入っていることを特徴とする請求項
    １４又は１５記載の磁器。
17. 【請求項１７】 請求項１３乃至１６の１つに記載の磁器（４１）から成る
    絶縁コンパウンドを含み、特に高電圧を絶縁することを特徴とするセラミックス
    絶縁体。