JP2009298612A - セラミック体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】みかけ比重が小さくかつ高強度の軽量のセラミック体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】粘土と籾殻燻炭とを含む素地を焼成してなり、籾殻の殻形状が維持されたシリカ粒子を含むセラミック体であり、前記殻形状に由来する空洞を有するセラミック体である。さらに、粘土と籾殻燻炭とを含む坏土をプレスし乾燥して焼成するセラミック体の製造方法である。前記粘土はベントナイトを主成分とし得る。また、前記粘土は蛙目粘土を主成分とし得る。また、前記籾殻燻炭のかさ比重は０．１１〜０．１７であり得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、多孔質のセラミック体とその製造方法に関する。

多孔質のセラミック体の製造方法としては、焼失性の粒子を混入した坏土の成形物を焼成することが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。焼失性の粒子としては、パルプ、パルプスラッジ、天然繊維、化学繊維、い草、籾殻、おがくず、樹脂粒子、発泡プラスチックの粒子、石炭粒などが挙げられている。

しかし、これらの焼失性の粒子を用いた多孔質のセラミック体の製造方法においては、焼失性の粒子の混合率を大きくすると坏土の成形物がひび割れたりして成形性に問題を生じ、みかけ比重が小さくかつ高強度の軽量のセラミック体を得ることが難しかった。
特開２００７−２９７２５９号公報 特開２００７−６３１０４号公報

本発明の目的は、みかけ比重が小さくかつ高強度の軽量の耐熱性セラミック体およびその製造方法を提供しようとすることである。

本発明の要旨とするところは、粘土と籾殻燻炭とを含む素地を焼成してなり、籾殻の殻形状が維持されたシリカ粒子を含むセラミック体であることにある。

前記セラミック体は前記殻形状に由来する空洞を有し得る。

前記粘土と前記籾殻燻炭との比率は重量比で１００：３００〜４００であり得る。

前記粘土はベントナイトを主成分とし得る。

前記粘土は蛙目粘土を主成分とし得る。

前記籾殻燻炭のかさ比重は０．１１〜０．１７であり得る。

また、本発明の要旨とするところは、粘土と籾殻燻炭とを含む坏土を準備する工程、
該坏土をプレスするプレス工程、
プレスされた坏土を乾燥して素地を得る工程
該素地を焼成する焼成工程
を含むセラミック体の製造方法であることにある。

前記プレス工程のプレス圧は１〜１０ＭＰａであり得る。

前記プレス工程は前記坏土をフリクションプレスする工程を含み得る。

前記セラミック体の製造方法においては、前記粘土がベントナイトを主成分とし得、前記焼成工程の焼成温度が７８０〜８５０℃であり得る。

前記セラミック体の製造方法においては、前記粘土が蛙目粘土を主成分とし得、前記焼成工程の焼成温度が８８０〜９５０℃であり得る。

前記セラミック体の製造方法においては、前記籾殻燻炭のかさ比重が０．１１〜０．１７であり得る。

前記セラミック体の製造方法においては、前記坏土が前記籾殻燻炭１００重量部に対して１〜２重量部の糊剤を含み得る。

前記セラミック体の製造方法においては、前記坏土が前記籾殻燻炭１００重量部に対して０．５〜３重量部のワックス系バインダを含み得る。

前記セラミック体の製造方法においては、前記プレスされた坏土の水分含有量が該プレスされた坏土全量に対して３０〜５０重量％であり得る。

前記セラミック体の製造方法においては、前記プレスされた坏土の水分含有量が該プレスされた坏土全量に対して４０〜５０重量％であり得る。

本発明によると、みかけ比重が小さくかつ高強度の軽量で耐熱性のセラミック体およびその製造方法が提供される。

本発明のセラミック体は、粘土と、籾殻を焼成して燻炭となした籾殻燻炭と、を含む素地を焼成してなるセラミック体である。籾殻燻炭はこの素地の焼成過程で籾殻形状を維持しつつ焼成され、炭素成分が焼失して籾殻の殻形状を維持したシリカ粒子となり、この殻形状を維持したシリカ粒子と粘土とが焼結され、また、この殻形状を維持したシリカ粒子同士が焼結された粘土を介して焼結されて、多孔質のセラミック構造が得られる。本発明により、この殻形状に由来して軽量高強度の多孔質のセラミック体が得られる。

さらに、本発明においては、この殻形状のシリカ粒子は籾殻の形状に由来する空洞を燒結後も焼結体中に維持することができる。

かかる構造を有する本発明のセラミック体は、シリカ粒子と粘土とが焼結されているため優れた耐熱性と強度を有し、かつ、焼成による炭素成分の焼失とシリカ粒子が殻形状を維持した状態でセラミック体中に存在することにより、きわめてかさだかとなり、見かけ比重が小さくかつ高強度の軽量セラミック体が得られる。

本発明においては、粘土と籾殻燻炭との配合比率は重量比で１００：３００〜５６０であることができる。籾殻燻炭が粘土に対してこの範囲をしたまわると、セラミック体の耐熱性が低くなる。籾殻燻炭が粘土に対してこの範囲を超えて多くなると、焼成前の成形体がハンドリングで崩れやすく製造工程の円滑な遂行に支障をきたす。とくに、配合比率を１００：３００〜４００にしたときには見かけ比重が０．４以下と極めて小さくかつ高強度の軽量で耐熱性を有するセラミック体が得られ好ましい。

なお、粘土と籾殻（生籾殻）とをかかる比率で配合したときには、その配合物は素地への成形の段階で圧縮すると、圧縮後の除重のときに成形体が籾殻の弾性回復により膨張して成形体がひび割れしたり崩れたりして所定の形状の成形体が得られず、フリクション成形法による成形が困難である。この圧縮を充分に行わないと素地の密度が過少となり、焼成後のセラミック体は充分な強度が得られない。

さらに、粘土に対する籾殻の比率を低くして、例えば粘土１００重量％に対して籾殻を１０〜４０重量部配合したとしても、籾殻は水分を加えると保水現象と膨張現象を起し、また、弾力性がありプレス後成形体がふくれ、この成形体を乾燥すると破損・分離現象を生じ形状が崩れる。さらに、この乾燥後の成形体を焼成すると籾殻の燃焼により成形体がバラバラになる傾向にある。焼成してセラミック体が得られたとしても、本発明のセラミック体に比べて高比重であり、耐熱性に劣る。

本発明においては、粘土と籾殻燻炭とは水を加えた混合物として調整して混練後、所定の圧力で加圧成形して成形体となし、その成形体を乾燥後焼成して本発明のセラミック体が得られる。

焼成は８００〜１１００℃で行なうことができる。８００〜９００℃であることが好ましい。焼成時間は８時間程度が好ましい。この焼成温度に達するまでの昇温速度は１００℃／時間程度が好ましい。このような焼成により、成形体の中心部の炭素成分を完全に燃焼させ、中心部の酸化を究極まで行わせることができる。

また、本発明においては、成形体の焼成後にスポーリングが生じないので、冷却速度を比較的短くでき、工程時間の短縮がなされる。

加圧成形における圧力は、１〜１０ＭＰａであることが比重が小さくかつ高強度のセラミック体を得るうえで好ましい。この圧力は通常の粘土の焼結体を得るとき、セラミック体が実用上充分な強度を得るうえで必要な加圧成形圧力よりも小さいが、本発明においては、シリカ粒子が殻形状を維持した状態でセラミック体中に存在するので、このような低い加圧成形でもセラミック体は実用上充分な強度が得られ、かつ、加圧成形圧力が低いことにより軽量セラミック体が得られる。この加圧成形の圧力が１０ＭＰａを超えて大きくなると、籾殻燻炭の殻構造がつぶされて、殻形状を維持した状態でセラミック体中に存在するシリカ粒子が少なくなる。加圧成形の圧力が１ＭＰａをしたまわると、セラミック体がもろくなる。加圧の方式は問わないが、フリクション成形法を用いて繰り返しの加圧により成形体を得ることが比重が小さくかつ高強度のセラミック体を得るうえで好ましい。また、プレス成形法は６面カットを要しないので成形工程の短縮が可能である。

本発明においては、加圧成形圧力が低いことと籾殻燻炭の殻構造により、加圧成形後乾燥前の成形品の水分含有量は、通常の製陶工程の場合に比べ多くなっている。通常の乾式成形における加圧成形後乾燥前の成形品の水分率（成形品の全重量に対する水分の重量％）が７〜８重量％程であり、通常の湿式成形における加圧成形後乾燥前の成形品の水分率が１８〜２０重量％程であるのに対して、本発明においては、加圧成形後乾燥前の成形品の水分率は３０〜５０重量％ときわめて高くなっている。成形品の乾燥により水分が抜けて、かさだかな素地が得られ、この素地を焼成してかさだかなセラミック体が得られる。

また、粘土と籾殻灰とを混合した素地を焼成した焼成体は、焼成体中に殻形状のシリカ粒子はほとんど存在せず、本発明におけるような低比重のセラミック体は得られない。

本発明において用いる籾殻燻炭は、籾殻を燻焼したものである。燻焼における炭化温度は例えば６５０〜７００℃である。籾殻燻炭のシリカ含有量は約３０〜約５０重量％の範囲であり、炭素の含有量は約３０〜約４０重量％の範囲である。

本発明において用いられる籾殻燻炭は、籾殻の殻形状を部分的にでも維持しているものであれば使用可能であるが、炭素が４０〜７０重量％含有されていることが好ましい。また、籾殻燻炭の集合物としてのかさ比重が０．１０〜０．２５であることが好ましい。０．１１〜０．１７であることがさらに好ましい。０．１０から０．１２５であることが、軽量かつ高強度のセラミック体を得るうえでさらに好ましい。

籾殻燻炭は焼成の度合いによりかさ比重が異なり、本発明においては、かさ比重が０．１０〜０．２２のものが好適に用いられる。なかでも、かさ比重が０．１０〜０．１２のものが高気孔率のセラミック体が得られて好ましい。

本発明において用いる粘土は特に限定されないが、混練物（坏土）の成形性や耐熱性のうえでは蛙目粘土あるいはベントナイトが好ましい。蛙目粘土を用いる場合は、焼成工程の焼成温度が８８０〜９５０℃であることが耐圧強度、耐熱性、耐磨耗性のうえで好ましい。ベントナイトを用いる場合は、焼成工程の焼成温度が７８０〜８５０℃であることが耐圧強度、耐熱性、耐磨耗性のうえで好ましい。また、ベントナイトを用いる場合は、粘土中に２８０メッシュパス以上のベントナイトが３０重量％以内含まれていることが良好な成形性を得るうえで好ましい。ベントナイトの粒度が３６０メッシュパス未満の場合は、籾殻燻炭の分散性が良好とはいえず、プレス成形で成形体が固まらないことがある。

本発明においては、成形用の混練物（坏土）に中に添加物が含まれていてもよい。添加物としては糊剤、結合剤、離型剤、解膠剤などが例示されるがこれらに限定されず、通常の焼き物用に用いられる添加物であってもよい。結合剤としては、珪酸ソーダ、リン酸，リン酸ソーダ、リン酸アルミニウム、アルミナゾル、ワックス（油性）が例示される。

成形前の混練物（坏土）に糊剤を適切に配合することにより、籾殻燻炭表面に粘土と糊剤を均質にコートすることができる。これにより、プレス成形時の成形圧力による脱水が防止され、保水量が成形体全体の重量に対して３０重量％以上と極めて多いかさだかで均質な成形体を得ることができ、かつ、かさだかで高強度のセラミック体を得ることができる。糊剤の含有量は、成形用の混練物（坏土）に含まれる籾殻燻炭の量を１００重量部としたときに、１〜２重量部であることが好ましい。

さらに、成形前の混練物（坏土）にワックス系のバインダを含有させると、低圧でも均等にプレス成形されるので、成形圧力を低くすることができ、プレス成形時の成形圧力による脱水がさらに少なくなり、成形時の成形圧力による脱水が防止され、保水量が成形体全体の重量に対して４０重量％以上と極めて多いかさだかで均質な成形体を得ることができ、さらにかさだかで均質な成形体を得ることができる。これにより、さらにかさだかであるいはさらに高強度のセラミック体を得ることができる。ワックス系のバインダとしては例えば、中京油脂株式会社製のバインダー（商品名：セルナＷＦ−６１０）や、セルナＷＦ−６１０と同系統でワックス系成分の含有量の多いＰ−２２２などが例示される。ワックス系のバインダの含有量は、成形用の混練物（坏土）に含まれる籾殻燻炭の量を１００重量部としたときに、０．５〜３重量部であることが好ましい。

本発明のセラミック体は低比重、高耐熱であり断熱性に優れ、高温炉の炉材として好適に使用できる。

実施例における圧縮強さは、ＪＩＳ Ｒ２６１５に準拠して測定した。曲げ強さはＪＩＳ Ｒ２６１９に準拠して測定した。セラミック体のかさ比重はＪＩＳ Ｒ２６１４に準拠して測定した。

実施例、実験例、比較例における成形体のサイズはＪＩＳ並型寸法に準拠して２３０×１１５×６５（ｍｍ）とした。

［比較例１］
籾殻（生籾殻）３０乾燥重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）７０重量部、化学糊（ＣＭＣ）１重量部に、水４０重量部を混合して混練し坏土を得た。この坏土を４ＭＰａでフリクションプレス成形した。プレス成形後、籾殻の反撥により成形体にクラックが入った。

［比較例２］
籾殻２０乾燥重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）８０重量部、化学糊１重量部、水６０重量部を混合して混練し坏土を得た。この坏土を４ＭＰａでフリクションプレス成形した。プレス成形後、籾殻の反撥により成形体にクラックが入った。

［比較例３］
籾殻１０乾燥重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）９０重量部、化学糊１重量部、水６０重量部を混合して混練し坏土を得た。この坏土を４ＭＰａでフリクションプレス成形した。プレス成形後、籾殻の反撥により成形体にクラックが入った。

［比較例４］
籾殻３０乾燥重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）７０重量部、化学糊１重量部に、水４０重量部を準備し、籾殻を水に１２時間浸漬したのち水簸蛙目粘土と化学糊と合わせ混練後４ＭＰａでフリクションプレス成形した。この成形体を１週間室内放置乾燥したら、籾殻に保水された水分がしみ出して乾燥時に成形体にクラックが入った。

［比較例５］
籾殻２０乾燥重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）８０重量部、化学糊１重量部に、水５０重量部を準備し、籾殻を水に１２時間浸漬したのち水簸蛙目粘土と化学糊と合わせ混練後４ＭＰａでフリクションプレス成形した。この成形体を１週間室内放置乾燥したら、籾殻に保水された水分がしみ出して乾燥時に成形体にクラックが入った。

［比較例６］
籾殻１０乾燥重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）９０重量部、化学糊１重量部に、水６０重量部を準備し、籾殻を水に１２時間浸漬したのち水簸蛙目粘土と化学糊と合わせ混練後４ＭＰａでフリクションプレス成形した。この成形体を１週間室内放置乾燥したら、籾殻に保水された水分がしみ出して乾燥時に成形体にクラックが入った。

［比較例７］
籾殻（生籾殻）３０重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）７０重量部、化学糊１重量部に、水６０重量部を混合して混練し坏土を得た。この坏土を４ＭＰａでフリクションプレス成形した。生籾殻は水分を加えると保水現象と膨張現象を起した。また、弾力性がありプレス後成形体がふくれ所定の形状に成形できなかった。

［比較例８］
生籾殻１０重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）９０重量部、化学糊１重量部に、水４０重量部を混合して混練し坏土を得た。この坏土を４ＭＰａでフリクションプレス成形した。生籾殻は水分を加えると保水現象と膨張現象を起した。また、弾力性がありプレス後成形体がふくれたが所定の形状に成形は可能であった。しかし、成形体を１週間室内放置乾燥すると破損・分離現象を生じ形状が崩れた。さらに、この乾燥後の成形体を８００℃で２時間焼成したら籾殻の燃焼により成形体がバラバラになった。

［実験例１］
籾殻燻炭（かさ比重０．１１）５０重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）５０重量部、化学糊１重量部に、水７０重量部を混合して混練し坏土を得た。この坏土を４ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体を１週間室内放置乾燥し、次いで１５０℃で２４時間乾燥してクラックのない乾燥成形体を得た。

［実験例２］
籾殻燻炭（かさ比重０．１１）６０重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）４０重量部、化学糊１重量部に、水９５重量部を混練後４ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体を実験例１と同様に乾燥してクラックのない乾燥成形体を得た。

［実験例３］
籾殻燻炭（かさ比重０．１１）６５重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）３０重量部、化学糊１重量部に、水１００重量部を混練後４ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体を実験例１と同様に乾燥してクラックのない乾燥成形体を得た。

［実験例４］
籾殻燻炭（かさ比重０．１１）８０重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）２０重量部、化学糊１重量部に、水１００重量部を混練後４ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体を実験例１と同様に乾燥してクラックのない乾燥成形体を得た。

［実験例５］
籾殻燻炭（かさ比重０．１１）９０重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）３０重量部、化学糊１重量部に、水１００重量部を混練後４ＭＰａでフリクションプレス成形したが成形体のかたちが崩れた。この成形体を実験例１と同様に乾燥したがクラックが入った。

比較例１〜６、実験例１〜５における坏土の配合（重量部）と成形体の成形性を表１に示す。

［実施例１］
籾殻燻炭（かさ比重０．１１）７０重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）３０重量部、化学糊１重量部に、水１００重量部を混練し坏土を得た。この坏土を４ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体を１週間室内放置乾燥し、次いで１５０℃で２４時間乾燥してクラックのない乾燥成形体を得た。乾燥成形体を８００℃で酸化雰囲気中で８時間焼成し、セラミック体を得た。

［実施例２］
籾殻燻炭としてかさ比重０．１３の籾殻燻炭を用いたほかは実施例１と同様にしてセラミック体を得た。乾燥成形体にクラックはなかった。

［実施例３］
籾殻燻炭としてかさ比重０．１６の籾殻燻炭を用いたほかは実施例１と同様にしてセラミック体を得た。乾燥成形体にクラックはなかった。

実施例１〜３における籾殻燻炭のかさ比重と成形体の成形性、セラミック体のかさ比重を表２に示す。

［実施例４］
粘土としてベントナイト（３００メッシュパス）を用いたほかは実施例１と同様にしてセラミック体を得た。乾燥成形体にクラックはなかった。

［実施例５］
粘土としてニュージランドカオリンを用いたほかは実施例１と同様にしてセラミック体を得た。

［実施例６］
粘土としてベトナムカオリンを用いたほかは実施例１と同様にしてセラミック体を得た。

［実施例７］
粘土として中国カオリンを用いたほかは実施例１と同様にしてセラミック体を得た。

実施例１、４〜７における成形性（素地への成形性と乾燥成形体の特性）、セラミック体の耐圧強度、耐磨耗性を表３に示す。成形性は実施例１、４〜７とも良好でひび割れも認められなかった。耐圧強度は実施例１、４が特に優れていた。耐磨耗性は実施例４が特に優れていた。総合的には実施例４が特に優れていた。

［実施例８］
乾燥成形体の焼成温度・時間を９００℃・８時間、１０００℃・８時間、１１００℃・８時間の３ケースとしたほかは実施例１と同様にしてセラミック体を得た。これら温度に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。焼成温度９００℃のセラミック体はかさ比重が０．５であり、実施例１のものと同等の耐圧強度を有していた。焼成温度１０００℃、１１００℃のセラミック体は、焼成温度９００℃のセラミック体に比べ耐圧強度が増加したものの、耐熱性が低下した。また、焼成温度１０００℃、１１００℃のセラミック体は、焼成によるかなりの収縮が発生した。

［実験例２］
乾燥成形体の焼成温度・時間を９００℃・８時間、１０００℃・８時間、１１００℃・８時間の３ケースとしたほかは実施例４と同様にしてセラミック体を得た。これら温度に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。焼成温度９００℃、１０００℃のセラミック体は実施例４のものより耐圧強度が増加していたものの、満足な耐熱性が得られなかった。焼成温度９００℃のセラミック体はかさ比重が０．４と軽量であったが焼成時に熱による形状変化がみられた。焼成温度１０００℃のセラミック体は焼成時に熔化がみられ、焼成温度１１００℃のセラミック体は熔化による変形が著しかった。

［実施例９］
乾燥成形体の焼成温度・時間を９００℃・８時間、１０００℃・８時間、１１００℃・８時間の３ケースとしたほかは実施例５と同様にしてセラミック体を得た。これら温度に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。焼成温度９００℃のセラミック体は実施例５のものより耐圧強度が増加し耐熱性は同等であった。焼成温度１０００℃、１１００℃のセラミック体は、焼成温度９００℃のセラミック体に比べ耐圧強度が増加したものの、耐熱性が低下した。また、焼成温度１０００℃、１１００℃のセラミック体は、焼成によるかなりの収縮が発生した。

［実施例１０］
乾燥成形体の焼成温度・時間を９００℃・８時間、１０００℃・８時間、１１００℃・８時間の３ケースとしたほかは実施例６と同様にしてセラミック体を得た。これら温度に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。焼成温度９００℃のセラミック体は実施例６のものより耐圧強度が増加し耐熱性は同等であった。焼成温度１０００℃、１１００℃のセラミック体は、焼成温度９００℃のセラミック体に比べ耐圧強度が増加したものの、耐熱性が低下した。また、焼成温度１０００℃、１１００℃のセラミック体は、焼成によるかなりの収縮が発生した。

［実施例１１］
乾燥成形体の焼成温度・時間を９００℃・８時間、１０００℃・８時間、１１００℃・８時間の３ケースとしたほかは実施例７と同様にしてセラミック体を得た。これら温度に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。焼成温度９００℃のセラミック体は実施例７のものより耐圧強度が増加し耐熱性は同等であった。焼成温度１０００℃、１１００℃のセラミック体は、焼成温度９００℃のセラミック体に比べ耐圧強度が増加したものの、耐熱性が低下した。また、焼成温度１０００℃、１１００℃のセラミック体は、焼成によるかなりの収縮が発生した。
実施例８〜１１、実験例２の結果を表４に示す。

実施例８〜１１、実験例２より、焼成温度９００℃のケースでは蛙目粘土使いが特に優れていることがわかった。

［実施例１２］
籾殻燻炭（かさ比重０．１１）７５重量部、ベントナイト２５重量部、化学糊１重量部に、水１００重量部を混練し坏土を得た。この坏土を４ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体の水分含有量は、成形体全量に対して４０重量％であった。この成形体を１週間室内放置乾燥し、次いで１５０℃で２４時間乾燥してクラックのない乾燥成形体を得た。乾燥成形体を９００℃で酸化雰囲気中で８時間焼成し、ハンドリングに必要な強度を有する良好なセラミック体を得た。９００℃に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。

［実施例１３］
籾殻燻炭（かさ比重０．１２２）８０重量部、ベントナイト２０重量部としたほかは実施例１２と同様にして、セラミック体を得た。このセラミック体の耐磨耗性は極めて良好であり、耐圧強度が良好であった。

［比較例９］
籾殻燻炭（かさ比重０．１２２）８５重量部、ベントナイト１５重量部としたほかは実施例１２と同様にして４ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体は移動させるための強度が不足して次の工程にのせることができなかった。

［実施例１４］
ベントナイトに代えて水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）を用いたほかは実施例１２と同様にしてハンドリングに必要な強度を有する良好なセラミック体を得た。

［実施例１５］
ベントナイトに代えて水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）を用いたほかは実施例１３と同様にしてセラミック体を得た。熱処理温度を９００℃にすることにより、成形体内の炭素成分の酸化が促進され、焼成後の残留炭素がほとんどなくなり、かさ比重を小さく抑えるのに効果的であった。このセラミック体を再加熱したときの収縮率は８００℃で−０．２３％であり、かさ比重は０．３６、圧縮強さは０．１８０ＭＰａであり、熱伝導率（６００℃）は、０．１６Ｗ／ｍ・ｋ（０．１３８ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）であった。図１に示すこのセラミック体の顕微鏡写真（１０倍）により、このセラミック体が、籾殻から炭素成分が酸化により散逸して残留したシリカ成分からなるシリカ粒子（Ｂ）と、焼成された粘土とを含み、このシリカ粒子と粘土とが焼結され、また、このシリカ粒子に籾殻の殻形状が維持されて殻形状に由来する空洞（Ａ）を有することが確認された。

再加熱収縮率は、モトヤマ製高温電気炉ＳＨＶ−３５３ＧＩを用いＪＩＳ Ｒ２６１３（１９８８）に準じて行った。加熱条件は室温から７５０℃が５℃／ｍｉｎ，７５０℃から８００℃が１℃／ｍｉｎであり、８００℃の保持時間は１２時間である。

熱伝導率は京都電子工業製熱伝導率測定装置ＴＣ−５１を用いＪＩＳ Ｒ２６１６の非定常熱線法で測定した。

［比較例１０］
ベントナイトに代えて水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）を用いたほかは比較例９と同様にして４ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体は移動させるための強度が不足して次の工程にのせることができなかった。

実施例１、４、１２〜１４、比較例９、１０における坏土の配合（重量部）と成形体の成形性を表５に示す。

［実施例１６］
焼成温度・時間を８００℃・８時間としたほかは実施例１３と同様にしてセラミック体を得た。８００℃に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。このセラミック体の耐圧強度、耐熱性は極めて良好であり耐磨耗性は良好であった。このセラミック体を再加熱したときの収縮率は８００℃で−０．２２％であり、かさ比重は０．４２、圧縮強さは０．２１ＭＰａ、曲げ強さは０．１９ＭＰａであり、熱伝導率（６００℃）は、０．１９Ｗ／ｍ・ｋ（０．１６ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）であった。

［実施例１７］
焼成温度・時間を８５０℃・８時間としたほかは実施例１３と同様にしてセラミック体を得た。８５０℃に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。

［実施例１８］
焼成温度・時間を９５０℃・８時間としたほかは実施例１３と同様にしてセラミック体を得た。９５０℃に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。

［実施例１９］
焼成温度・時間を８００℃・８時間としたほかは実施例１５と同様にしてセラミック体を得た。８００℃に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。

［実施例２０］
焼成温度・時間を８５０℃・８時間としたほかは実施例１５と同様にしてセラミック体を得た。８５０℃に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。

［実施例２１］
焼成温度・時間を９５０℃・８時間としたほかは実施例１５と同様にしてセラミック体を得た。９５０℃に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。

実施例１３、１５〜２１における焼成温度と耐熱性、耐磨耗性、耐圧強度との関係を表６に示す。
耐熱性：セラミック体を焼成温度で再加熱したときの収縮やソリの状態で評価し、◎：ほとんど収縮やソリがない。○：収縮やソリが少なく断熱炉材として実用上問題ない。△：収縮やソリが生ずるが断熱炉材として実用上許容できる程度である。×：収縮やソリが断熱炉材として実用上問題である。
耐磨耗性：セラミック体を手でこすったときの磨耗状態で評価し、◎：ほとんど磨耗がない。○：磨耗が少なく断熱炉材として実用上問題ない。△：磨耗が生ずるが断熱炉材として実用上許容できる程度である。×：磨耗が断熱炉材として実用上問題である。
耐圧強度：セラミック体を手で押したときのへこみ状態で評価し、◎：ほとんどへこみがない。○：へこみが少なく断熱炉材として実用上問題ない。△：へこみが生ずるが断熱炉材として実用上許容できる程度である。×：へこみが断熱炉材として実用上問題である。

［実施例２２］
籾殻燻炭（かさ比重０．１１）８０重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）２０重量部、化学糊１重量部、水１００重量部、第三リン酸アルミニウム１重量部を混練後４ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体の水分含有量は、成形体全量に対して４５重量％であった。この成形体を１週間室内放置乾燥し、次いで１５０℃で２４時間乾燥した乾燥成形体を９００℃で酸化雰囲気中で８時間焼成し、セラミック体を得た。９００℃に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。
このセラミック体の耐熱性、耐磨耗性は良好であり、耐圧強度は極めて良好であった。このセラミック体を再加熱したときの収縮率は８００℃で−０．１１％であり、かさ比重は０．３６、圧縮強さは０．２ＭＰａ、曲げ強さは０．１３ＭＰａであり、熱伝導率（６００℃）は、０．１７Ｗ／ｍ・ｋ（０．１４６ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・℃）であった。

［実施例２３］
第三リン酸アルミニウムの量を２重量部としたほかは実施例２２と同様にしてセラミック体を得た。このセラミック体のかさ比重は０．４５であり、実施例２２で得られたセラミック体より熱伝導度が大きくなった。耐熱性、耐磨耗性は良好であり、耐圧強度は極めて良好であった。、

［実験例６、７］
粘土として、ベントナイト（２５０メッシュパス）、ベントナイト（２００メッシュパス）の２ケースとしたほかは、実施例４と同様にして坏土を得た。この坏土を成形のため４ＭＰａでフリクションプレスした。表７に成形結果を示す。

［実施例２4］
籾殻燻炭（かさ比重０．１２２）８０重量部、水簸蛙目粘土（２５０メッシュ通過）２０重量部、化学糊１重量部、水１００重量部、第三リン酸アルミニウム１重量部、ワックス系バインダ（中京油脂株式会社製：タイプＰ２２２（固型分２０重量％））１０重量部、を混練後３．５ＭＰａでフリクションプレス成形し成形体を得た。この成形体の水分含有量は、成形体全量に対して５０重量％であった。この成形体を１週間室内放置乾燥し、次いで１５０℃で２４時間乾燥した乾燥成形体を９００℃で酸化雰囲気中で８時間焼成し、セラミック体を得た。９００℃に達するまでの昇温速度は１００℃／時間とした。このセラミック体の耐熱性、耐磨耗性は良好であり、耐圧強度は極めて良好であった。このセラミック体を再加熱したときの収縮率は８００℃で−０．１７％であり、かさ比重は０．３３、圧縮強さは０．１３ＭＰａ、曲げ強さは０．０８ＭＰａであり、熱伝導率（６００℃）は、０．１６Ｗ／ｍ・ｋであった。

その他、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

本発明のセラミック体の構造を示す顕微鏡写真である。

Claims (14)

1. 粘土と籾殻燻炭とを含む素地を焼成してなり、籾殻の殻形状が維持されたシリカ粒子を含むセラミック体。
2. 前記殻形状に由来する空洞を有する請求項１に記載のセラミック体。
3. 前記粘土と前記籾殻燻炭との比率が重量比で１００：３００〜４００である請求項１または２に記載のセラミック体。
4. 前記粘土がベントナイトを主成分とする請求項３に記載のセラミック体。
5. 前記粘土が蛙目粘土を主成分とする請求項３に記載のセラミック体。
6. 前記籾殻燻炭のかさ比重が０．１１〜０．１７である請求項１から５のいずれかに記載のセラミック体。
7. 粘土と籾殻燻炭とを含む坏土を準備する工程、
   該坏土をプレスするプレス工程、
   プレスされた坏土を乾燥して素地を得る工程、
   該素地を焼成する焼成工程、
   を含むセラミック体の製造方法。
8. 前記プレス工程のプレス圧が１〜１０ＭＰａである請求項７に記載のセラミック体の製造方法。
9. 前記粘土がベントナイトを主成分とし、前記焼成工程の焼成温度が７８０〜８５０℃である請求項７または８に記載のセラミック体の製造方法。
10. 前記粘土が蛙目粘土を主成分とし、前記焼成工程の焼成温度が８８０〜９５０℃である請求項７から９のいずれかに記載のセラミック体の製造方法。
11. 前記坏土が前記籾殻燻炭１００重量部に対して１〜２重量部の糊剤を含む請求項７から１０のいずれかに記載のセラミック体の製造方法。
12. 前記坏土が前記籾殻燻炭１００重量部に対して０．５〜３重量部のワックス系バインダを含む請求項７から１１のいずれかに記載のセラミック体の製造方法。
13. 前記プレスされた坏土の水分含有量が該プレスされた坏土全量に対して３０〜５０重量％である請求項７から１２のいずれかに記載のセラミック体の製造方法。
14. 前記プレスされた坏土の水分含有量が該プレスされた坏土全量に対して４０〜５０重量％である請求項７から１３のいずれかに記載のセラミック体の製造方法。
    

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