JP2818945B2 - セラミックス製造用治具のための繊維質成形体 - Google Patents
セラミックス製造用治具のための繊維質成形体Info
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- JP2818945B2 JP2818945B2 JP1041666A JP4166689A JP2818945B2 JP 2818945 B2 JP2818945 B2 JP 2818945B2 JP 1041666 A JP1041666 A JP 1041666A JP 4166689 A JP4166689 A JP 4166689A JP 2818945 B2 JP2818945 B2 JP 2818945B2
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- jig
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- ceramics
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
- C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
- C04B41/50—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials
- C04B41/5025—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements with inorganic materials with ceramic materials
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- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、セラミックスを製造するにあたり焼成工程
において使用する治具のための繊維質成形体に関するも
のである。
において使用する治具のための繊維質成形体に関するも
のである。
セラミックスを製造するに当たり、焼成工程において
被焼成物を支持する治具として早くから使われてきたマ
グネシア質またはジルコニア質の重質耐火物からなるも
のは耐スポーリング性に問題があり、また熱容量が大き
いから焼成サイクルが長くなって焼成能率が悪いばかり
か熱エネルギー消費が大であるという欠点があり、さら
に、重くて取り扱いが容易でないなどの欠点があった。
そこで、焼成用治具自身が消費する熱エネルギーを少な
くし、焼成工程の昇温、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、より軽量で断熱性の良いものが求められ、その
結果、耐火性粉末と耐熱性無機質繊維との混合物を無機
質結合剤を用いて成形して製造される軽量耐火物（特開
昭63−206367号、特開昭59−88378号など）が焼成用治
具として提案された。
被焼成物を支持する治具として早くから使われてきたマ
グネシア質またはジルコニア質の重質耐火物からなるも
のは耐スポーリング性に問題があり、また熱容量が大き
いから焼成サイクルが長くなって焼成能率が悪いばかり
か熱エネルギー消費が大であるという欠点があり、さら
に、重くて取り扱いが容易でないなどの欠点があった。
そこで、焼成用治具自身が消費する熱エネルギーを少な
くし、焼成工程の昇温、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、より軽量で断熱性の良いものが求められ、その
結果、耐火性粉末と耐熱性無機質繊維との混合物を無機
質結合剤を用いて成形して製造される軽量耐火物（特開
昭63−206367号、特開昭59−88378号など）が焼成用治
具として提案された。
しかしながら、セラミックス焼成用治具には、上述の
ような要件のほかに、焼成するセラミックスと反応しな
いことが要求される。すなわち、治具と被焼成物が接触
部分において反応してしまうと、融着、組成変化による
製品性能劣化を招くばかりか治具の寿命も短くなるか
ら、治具と被焼成物とは焼成時にいかなる反応も生じな
いことが望ましい。この要件を満たし得るか否かは否焼
成物の化学組成によっても異なり、したがって、上記の
繊維質軽量耐火物は多くの用途においてすぐれた性能を
示すものの、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）、
チタン酸バリウム（BT）などからなる圧電素子を製造す
る場合には、反応による融着、変性が著しく、使用困難
であった。
ような要件のほかに、焼成するセラミックスと反応しな
いことが要求される。すなわち、治具と被焼成物が接触
部分において反応してしまうと、融着、組成変化による
製品性能劣化を招くばかりか治具の寿命も短くなるか
ら、治具と被焼成物とは焼成時にいかなる反応も生じな
いことが望ましい。この要件を満たし得るか否かは否焼
成物の化学組成によっても異なり、したがって、上記の
繊維質軽量耐火物は多くの用途においてすぐれた性能を
示すものの、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛（PZT）、
チタン酸バリウム（BT）などからなる圧電素子を製造す
る場合には、反応による融着、変性が著しく、使用困難
であった。
本発明の目的は、セラミックス焼成用治具として使用
したときの反応性が低くしたがって耐久性のよい繊維質
軽量成形体を提供することにあり、特に、よい治具が無
かった上記チタン酸化合物系セラミックス製造用軽量治
具にも十分使用可能な繊維質成形体を提供することにあ
る。
したときの反応性が低くしたがって耐久性のよい繊維質
軽量成形体を提供することにあり、特に、よい治具が無
かった上記チタン酸化合物系セラミックス製造用軽量治
具にも十分使用可能な繊維質成形体を提供することにあ
る。
本発明が提供するセラミックス製造用治具のための繊
維質成形体は、アルミナ繊維質多孔質成形体を基材と
し、該多孔質成形体を構成するアルミナ繊維の表面が、
該多孔質成形体の多孔性を損なわない範囲の量の、マグ
ネシア、スピネル、コーディエライトおよびジルコニア
からなる群から選ばれた金属酸化物で被覆されているこ
とを特徴とするものである。
維質成形体は、アルミナ繊維質多孔質成形体を基材と
し、該多孔質成形体を構成するアルミナ繊維の表面が、
該多孔質成形体の多孔性を損なわない範囲の量の、マグ
ネシア、スピネル、コーディエライトおよびジルコニア
からなる群から選ばれた金属酸化物で被覆されているこ
とを特徴とするものである。
この繊維質成形体の中でも特に優れた特性のものは、
本発明者らによる特願昭62−307453号の発明の成形体す
なわち長さが2000μｍ以下の高アルミナ質短繊維または
該短繊維とアルミナ質耐火性粉末との混合物がアルミナ
質結合剤により相互に結合されてなり遊離のシリカを含
まない多孔質成形体を基材とし、その多孔性を損なわな
い範囲で繊維表面に上記金属酸化物の被覆を施してなる
ものである。
本発明者らによる特願昭62−307453号の発明の成形体す
なわち長さが2000μｍ以下の高アルミナ質短繊維または
該短繊維とアルミナ質耐火性粉末との混合物がアルミナ
質結合剤により相互に結合されてなり遊離のシリカを含
まない多孔質成形体を基材とし、その多孔性を損なわな
い範囲で繊維表面に上記金属酸化物の被覆を施してなる
ものである。
本発明の耐火物を製造するには、まず基材とするアル
ミナ繊維質軽量成形体を任意の方法により製造する。典
型的には、アルミナ繊維を適量の耐火性粉末（たとえば
アルミナ、アルミナシリカ、ジルコニア、マグネシア、
チタニア等）および無機結合剤（たとえばシリカゾル、
アルミナゾル）とよく混合し、最終的に嵩密度0.5〜2.0
の成形体が得られるような条件で成形して800〜1500℃
で焼成する。
ミナ繊維質軽量成形体を任意の方法により製造する。典
型的には、アルミナ繊維を適量の耐火性粉末（たとえば
アルミナ、アルミナシリカ、ジルコニア、マグネシア、
チタニア等）および無機結合剤（たとえばシリカゾル、
アルミナゾル）とよく混合し、最終的に嵩密度0.5〜2.0
の成形体が得られるような条件で成形して800〜1500℃
で焼成する。
前述の、長さが2000μｍ以下の高アルミナ質短繊維か
らなる成形体を基材として用いる場合は、これを次の製
法により製造する。主原料である2000μｍ以下の多結晶
質アルミナ質短繊維は、多結晶質アルミナ質繊維を湿式
または乾式の適当な粉砕機等を用いて切断することによ
り調製する。なお、繊維長があまり小さいと、低比重で
しかも強度や耐久性にすぐれている製品を得ることは難
しくなるので、約20μｍを下限とすることが望ましい。
特に好ましい繊維長は約50〜500μｍ、平均約200μｍで
ある。繊維の太さは特に制限されるものではないが、約
１〜５μｍの範囲にあることが望ましい。これに、必要
ならば焼成アルミナ粉末、電融アルミナ粉末、水酸化ア
ルミニウムなどの、高純度アルミナ粉末を配合する。ア
ルミナ質長繊維を長さ１〜40mmに切断したものを少量配
合してもよい。過剰量の使用は製品を緻密にし、断熱性
および耐久性の悪いものにする。成形用の結合剤もアル
ミナ質結合剤を用いることが望ましく、適当なものには
コロイダルアルミナ、アルミスラッジ（アルマイト処理
で生成する水酸化アルミニウムゲル）、硫酸アルミニウ
ムにアルカリを作用させて得られる水酸化アルミニウム
ゲルなどがある。この結合剤の使用量（Al2O3換算量）
は、アルミナ繊維および耐火性粉末の混合物に対して２
〜30重量％とすることが望ましく、過剰量の使用は耐火
性粉末の過剰使用と同様の弊害がある。成形後の焼成
は、1400〜1800℃で、遊離のシリカが実質的に認められ
なくなるまで行い、結合剤を硬化させる。この過程で、
アルミナ質短繊維は、その中に少量（通常１〜５重量％
程度）含まれているシリカが周囲のアルミナと反応して
ムライト化するが、残りのアルミナ部分はコランダムの
状態で安定化し、繊維状形態に実質的な変化を起こすこ
となく製品中に残る。
らなる成形体を基材として用いる場合は、これを次の製
法により製造する。主原料である2000μｍ以下の多結晶
質アルミナ質短繊維は、多結晶質アルミナ質繊維を湿式
または乾式の適当な粉砕機等を用いて切断することによ
り調製する。なお、繊維長があまり小さいと、低比重で
しかも強度や耐久性にすぐれている製品を得ることは難
しくなるので、約20μｍを下限とすることが望ましい。
特に好ましい繊維長は約50〜500μｍ、平均約200μｍで
ある。繊維の太さは特に制限されるものではないが、約
１〜５μｍの範囲にあることが望ましい。これに、必要
ならば焼成アルミナ粉末、電融アルミナ粉末、水酸化ア
ルミニウムなどの、高純度アルミナ粉末を配合する。ア
ルミナ質長繊維を長さ１〜40mmに切断したものを少量配
合してもよい。過剰量の使用は製品を緻密にし、断熱性
および耐久性の悪いものにする。成形用の結合剤もアル
ミナ質結合剤を用いることが望ましく、適当なものには
コロイダルアルミナ、アルミスラッジ（アルマイト処理
で生成する水酸化アルミニウムゲル）、硫酸アルミニウ
ムにアルカリを作用させて得られる水酸化アルミニウム
ゲルなどがある。この結合剤の使用量（Al2O3換算量）
は、アルミナ繊維および耐火性粉末の混合物に対して２
〜30重量％とすることが望ましく、過剰量の使用は耐火
性粉末の過剰使用と同様の弊害がある。成形後の焼成
は、1400〜1800℃で、遊離のシリカが実質的に認められ
なくなるまで行い、結合剤を硬化させる。この過程で、
アルミナ質短繊維は、その中に少量（通常１〜５重量％
程度）含まれているシリカが周囲のアルミナと反応して
ムライト化するが、残りのアルミナ部分はコランダムの
状態で安定化し、繊維状形態に実質的な変化を起こすこ
となく製品中に残る。
得られた軽量成形体を必要に応じて切断、切削、研磨
などして形状を整え、基材成形体とする。
などして形状を整え、基材成形体とする。
その後、マグネシウム塩、マグネシウムアルコキシ
ド、ジルコニウム塩、ジルコニウムアルコキシドなど、
マグネシウム化合物またはジルコニウム化合物の溶液中
に基材成形体を浸漬して引き上げ、適宜脱液後、乾燥
し、さらに800〜1500℃で焼成する。これにより、繊維
表面に付着したマグネシウム化合物やジルコニウム化合
物が酸化物に変換され、繊維表面に酸化物からなる被覆
が完成する。この過程で、アルミナ繊維表面の一部はマ
グネシウム化合物とともにスピネル（MgAl2O4）または
コーディエライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）を生じるこ
とがあるが、差し支えない。
ド、ジルコニウム塩、ジルコニウムアルコキシドなど、
マグネシウム化合物またはジルコニウム化合物の溶液中
に基材成形体を浸漬して引き上げ、適宜脱液後、乾燥
し、さらに800〜1500℃で焼成する。これにより、繊維
表面に付着したマグネシウム化合物やジルコニウム化合
物が酸化物に変換され、繊維表面に酸化物からなる被覆
が完成する。この過程で、アルミナ繊維表面の一部はマ
グネシウム化合物とともにスピネル（MgAl2O4）または
コーディエライト（2MgO・2Al2O3・5SiO2）を生じるこ
とがあるが、差し支えない。
本発明による軽量成形体は、基材がアルミナ繊維から
なるため本質的に高度の耐熱性を示す。そして、セラミ
ックス特にPZT系のもののようにアルミナ繊維と反応し
易い被焼成物の治具として使用しても、マグネシア系ま
たはジルコニア系の被覆が被焼成物との反応を防止す
る。したがって、従来のこの種軽量成形体よりも被焼成
物を変質させにくく、成形体自身も劣化を起こしにく
い。微細化アルミナ繊維からなる成形体が基材であるも
のは特にすぐれた高温耐久性を示す。
なるため本質的に高度の耐熱性を示す。そして、セラミ
ックス特にPZT系のもののようにアルミナ繊維と反応し
易い被焼成物の治具として使用しても、マグネシア系ま
たはジルコニア系の被覆が被焼成物との反応を防止す
る。したがって、従来のこの種軽量成形体よりも被焼成
物を変質させにくく、成形体自身も劣化を起こしにく
い。微細化アルミナ繊維からなる成形体が基材であるも
のは特にすぐれた高温耐久性を示す。
多結晶アルミナ繊維（Al2O395％,SiO25％のもの）60
重量部、アルミナ粉末30重量部、シリカ質結合剤10重量
部の混合物を常法により成形し、1500℃で４時間焼成し
て、嵩密度0.9g/cm3の基材成形体を製造した。この基材
をコーティング剤溶液に浸漬し、その後、脱液、乾燥
後、1200℃で焼成して、基材重量に対して約10％の酸化
物被覆を生じさせた。
重量部、アルミナ粉末30重量部、シリカ質結合剤10重量
部の混合物を常法により成形し、1500℃で４時間焼成し
て、嵩密度0.9g/cm3の基材成形体を製造した。この基材
をコーティング剤溶液に浸漬し、その後、脱液、乾燥
後、1200℃で焼成して、基材重量に対して約10％の酸化
物被覆を生じさせた。
得られた成形体および酸化物被覆を施こしてない基材
成形体について、次のような特性試験を行なった。曲げ
強さ：厚さ4mm、幅25mm、長さ120mmの試験片について、
スパン100mm、荷重速度2mm/minの条件で測定。
成形体について、次のような特性試験を行なった。曲げ
強さ：厚さ4mm、幅25mm、長さ120mmの試験片について、
スパン100mm、荷重速度2mm/minの条件で測定。
耐スポーリング性:600℃に加熱し、その後、室温まで急
冷する。クラックが発生するまでこれを繰り返し、限界
加熱・冷却回数を表示する。
冷する。クラックが発生するまでこれを繰り返し、限界
加熱・冷却回数を表示する。
耐クリープ性:120×25×4mmの板に、スパン100mmで中央
に20gの点荷重を加え、1400℃で24時間保持する。冷却
後の板の歪み量で耐クリープ性を表す。
に20gの点荷重を加え、1400℃で24時間保持する。冷却
後の板の歪み量で耐クリープ性を表す。
反応性I:PZTグリーンシート（10×10×1mm）を試験片に
載せ、加熱炉中に入れて1200℃で１時間加熱する。その
後、炉から取り出し、試験片およびPZTグリーンシート
の変色の有無を調べる。
載せ、加熱炉中に入れて1200℃で１時間加熱する。その
後、炉から取り出し、試験片およびPZTグリーンシート
の変色の有無を調べる。
反応性II:PZTグリーンシートの代わりにBTグリーンシー
トを用いて、上記反応性Ｉの試験と同様の試験を行う。
トを用いて、上記反応性Ｉの試験と同様の試験を行う。
結果を表１に示す。
Claims (1)
- 【請求項１】アルミナ繊維質多孔質成形体を基材とし、
該多孔質成形体を構成するアルミナ繊維の表面が、該多
孔質成形体の多孔性を損なわない範囲の量の、マグネシ
ア、スピネル、コーディエライトおよびジルコニアから
なる群から選ばれた金属酸化物で被覆されていることを
特徴とする、セラミックス製造用治具のための繊維質成
形体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1041666A JP2818945B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | セラミックス製造用治具のための繊維質成形体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1041666A JP2818945B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | セラミックス製造用治具のための繊維質成形体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02221168A JPH02221168A (ja) | 1990-09-04 |
| JP2818945B2 true JP2818945B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=12614711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1041666A Expired - Lifetime JP2818945B2 (ja) | 1989-02-23 | 1989-02-23 | セラミックス製造用治具のための繊維質成形体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2818945B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB0323054D0 (en) * | 2003-10-02 | 2003-11-05 | Microtherm Int Ltd | Microporous thermal insulation material |
| JP5791922B2 (ja) * | 2010-03-09 | 2015-10-07 | 三菱樹脂株式会社 | 軽量無機繊維成形体、及びその製造方法 |
| US9005702B2 (en) * | 2012-07-18 | 2015-04-14 | The Boeing Company | Re-usable high-temperature resistant softgoods for aerospace applications |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5439009A (en) * | 1977-08-31 | 1979-03-24 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Preparation of methacrylate |
-
1989
- 1989-02-23 JP JP1041666A patent/JP2818945B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02221168A (ja) | 1990-09-04 |
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