JP3031865B2 - Manufacturing method of thermal shock resistant ceramics - Google Patents

Manufacturing method of thermal shock resistant ceramics

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JP3031865B2
JP3031865B2 JP8206066A JP20606696A JP3031865B2 JP 3031865 B2 JP3031865 B2 JP 3031865B2 JP 8206066 A JP8206066 A JP 8206066A JP 20606696 A JP20606696 A JP 20606696A JP 3031865 B2 JP3031865 B2 JP 3031865B2
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福三 水野
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、急加熱、急冷却な
どの急激な温度変化に対する耐久性を有する耐熱衝撃性
セラミックスおよびその製造方法に関するものであっ
て、特に、電子レンジやガスレンジの直火加熱に耐え、
かつ食品の冷凍保存などの耐熱食器または調理器として
利用される緻密な耐熱衝撃性セラミックスに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thermal shock resistant ceramic having durability against rapid temperature changes such as rapid heating and rapid cooling, and a method for producing the same. Withstand fire heating,
Also, the present invention relates to dense heat-resistant ceramics used as heat-resistant dishes or cookers for frozen storage of foods and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】このような急加熱、急冷却などの急激な
温度変化に対する耐久性を要求される耐熱食器または調
理器に用いられるセラミックスとして、熱膨張係数の低
いペタライト(Li2 O・Al2 3 ・8SiO2 )結
晶またはスポジューメン(Li2 O・Al2 3 ・4S
iO2 )結晶を主成分とした、いわゆるリチアセラミッ
クスがある。この種のリチアセラミックスは、ペタライ
ト原料とカオリン原料を混合した素地を用いるのが普通
であり、カオリン原料は、30〜60重量%の範囲で、
コスト、成形性を優先するときには増量し、熱膨張係数
を低下させたいときは減量するなど調節される。
BACKGROUND OF THE INVENTION Such rapid heating, as the ceramic used for ovenware or cooker is required durability to rapid temperature change, such as quenching, low thermal expansion coefficient petalite (Li 2 O · Al 2 O 3 · 8SiO 2) crystal or spodumene (Li 2 O · Al 2 O 3 · 4S
There are so-called lithia ceramics containing iO 2 ) crystals as a main component. This kind of lithia ceramics usually uses a base material in which a petalite raw material and a kaolin raw material are mixed, and the kaolin raw material is in a range of 30 to 60% by weight.
When priority is given to cost and formability, the amount is increased, and when the coefficient of thermal expansion is to be reduced, the amount is adjusted.

【0003】このようなペタライト原料とカオリン原料
を混合した素地を十分に焼結して、例えば吸水率が3.
0%以下になる緻密なリチアセラミックスとするには、
1350℃以上の高温焼成が必要となる。ところが、こ
のような高温度焼成が可能な焼成炉の場合、炉の建設費
や加熱燃料費が割高となる他、焼成棚炉材、柱炉材、台
板セッターなど窯道具も高価な材料を使用しなければな
らず、運転経費が増大するという問題があった。さら
に、このようにして得られるリチアセラミックスの熱膨
張係数は15〜40×10-7/℃程度で、一般陶磁器の
1/2以下ではあるものの、さらなる耐熱衝撃性の向
上、改良が望まれていた。
[0003] Such a base obtained by mixing a petalite raw material and a kaolin raw material is sufficiently sintered to, for example, have a water absorption of 3.
In order to make dense Lithia ceramics less than 0%,
High temperature firing at 1350 ° C. or higher is required. However, in the case of a baking furnace capable of such high-temperature baking, furnace construction costs and heating fuel costs are relatively high, and kiln tools such as baking shelf furnace materials, pillar furnace materials, and platen setters also use expensive materials. It has to be used and there is a problem that the operating cost increases. Furthermore, the thermal expansion coefficient of the thus obtained lithia ceramics is about 15 to 40 × 10 −7 / ° C., which is less than half that of general ceramics, but further improvement and improvement of thermal shock resistance are desired. Was.

【0004】前記焼成温度に関しては、1300℃以下
の焼成が可能であるタイル用、衛生陶器用、または一般
陶器用の焼成炉を利用する試みがなされているが、吸水
率が4%以上のセラミックスしか得られず、吸水性が大
きいので表面に釉薬を施して耐水性を補強し、さらに強
度の不足は器物の肉厚を大きくするなどして補う手段を
採用した器物、例えば「土鍋」と言われているようなも
のが実用化されている。しかし、使用中に釉薬のクラッ
ク部分から漏水したり、透過水が加熱時に膨張して破損
する事故が生じることもあり、大きな熱容量を利用した
鍋料理のような特定の調理に用いられる程度で、広く応
用できなかった。
With respect to the firing temperature, attempts have been made to use firing furnaces for tiles, sanitary ware, or general porcelain which can be fired at 1300 ° C. or lower, but ceramics having a water absorption of 4% or more are used. Because of its high water absorbency, glaze is applied to the surface to reinforce the water resistance, and the lack of strength is increased by increasing the wall thickness of the vessel, etc. Something like that has been put to practical use. However, during use, it may leak from cracks in the glaze, or the permeated water may expand and break when heated, causing it to break, and it is only used for specific cooking such as hot pot cooking using a large heat capacity. Could not be widely applied.

【0005】また、前記ペタライトとカオリンとを原料
として得られる緻密なセラミックスの熱膨張係数を低下
させる改良も行われた。例えば、原料に炭酸リチウム
(Li2 CO3 )と石英を添加してカオリン原料を低熱
膨張係数のペタライトやスポジューメンに変化させるこ
とを意図したものであるが、この場合には、単味の炭酸
リチウムを含む素地が成形用の石膏型を浸食して寿命を
短くする、あるいは焼成後に膨れが発生するなどの不都
合が生じた。
[0005] Improvements have also been made to reduce the thermal expansion coefficient of dense ceramics obtained using petalite and kaolin as raw materials. For example, it is intended to add kaolin raw material to petalite or spodumene having a low coefficient of thermal expansion by adding lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and quartz to the raw material. In this case, plain lithium carbonate is used. The base containing erosion of the gypsum mold for molding shortens the life, or causes inconvenience such as swelling after firing.

【0006】さらに、それらの改良として、炭酸リチウ
ムと石英などの所定比率の混合物を仮焼して固形物と
し、これを再粉砕してフリットとして用いる技術も開発
されたが、炭酸リチウムそのものが高価であることに加
え、仮焼熱処理と粉砕処理のコストがかかるので、著し
く高価格になるという問題があった。
As a further improvement, a technique has been developed in which a mixture of lithium carbonate and quartz in a predetermined ratio, such as quartz, is calcined to obtain a solid, which is reground and used as a frit. However, lithium carbonate itself is expensive. In addition to this, the cost of the calcining heat treatment and the pulverization treatment is high, so that there has been a problem that the cost becomes extremely high.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、緻密で低熱膨
張特性を有する耐熱衝撃性に優れたセラミックスを提供
するとともに、従来より低い焼成温度で緻密に焼成で
き、コストの安価な原料を用いることが可能となる耐熱
衝撃性セラミックスの製造方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and provides a ceramic which is dense, has a low thermal expansion characteristic, has excellent thermal shock resistance, and has a lower ceramic strength than conventional ceramics. Provided is a method for producing a thermal shock-resistant ceramic which can be densely fired at a firing temperature and can use a low-cost raw material.

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記の問題は、30〜7
5重量%の、ペタライト原料またはスポジューメン原料
であるリチウム珪酸塩原料、20〜55重量%のカオリ
ン原料、MgOに換算して1.5〜10重量%のMgO
化合物原料、および前記各原料から供給されるSiO2
成分の他にSiO2 に換算して0〜15重量%のSiO
2 化合物を配合した素地を調製し、成形して、焼成時の
最高温度が高くとも1300℃で焼成することにより緻
密な焼結体を得ることを特徴とする耐熱衝撃性セラミッ
クスの製造方法、によって解決することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned problems are raised to 30-7.
5% by weight of petalite or spodumene raw material
Lithium silicate raw material is, 20 to 55 wt% of the kaolin material, in terms of MgO 1.5 to 10% by weight of MgO
Compound raw material, and SiO 2 supplied from each of the raw materials
0 to 15% by weight of SiO 2 in terms of SiO 2
2 compounds were prepared were green body blended, and molded, the thermal shock resistance ceramic, characterized in that to obtain a dense sintered body by firing <br/> maximum temperature at most 1300 ° C. during sintering Manufacturing method.

【0010】なお、上記した耐熱衝撃性セラミックスに
おいて、酸化物組成でLi2 Oを1.5〜2.4重量
%、MgOを5.0〜10重量%、Al2 3 を20〜
30重量%、およびSiO2 を58〜73重量%含む成
分組成、あるいは同じく酸化物組成でLi2 Oを2.4
〜3.5重量%、MgOを2.0〜7.0重量%、Al
2 3 を17〜27重量%、およびSiO2 を63〜7
8重量%含む成分組成、あるいは同じく酸化物組成でL
2 Oを3.5〜4.5重量%、MgOを1.0〜4.
0重量%、Al2 3 を14〜24重量%、およびSi
2 を68〜83重量%含む成分組成に具体化すること
ができる。
[0010] Incidentally, 20 in thermal shock resistance ceramics described above, 1.5 to 2.4 wt% of Li 2 O oxide composition, the MgO 5.0 to 10 wt%, the Al 2 O 3
30 wt%, and component composition including SiO 2 58 to 73 wt%, or like-Li 2 O oxide composition 2.4
~ 3.5 wt%, MgO 2.0 ~ 7.0 wt%, Al
17% to 27% by weight of 2 O 3 and 63% to 7% of SiO 2
8% by weight component composition or oxide composition
i 2 O and 3.5 to 4.5 wt%, the MgO 1.0 to 4.
0 wt%, the Al 2 O 3 14 to 24 wt%, and Si
The O 2 can be embodied in the component composition containing from 68 to 83 wt%.

【0011】また、上記した耐熱衝撃性セラミックスの
製造方法の原料配合割合において、リチウム珪酸塩原料
が30〜45重量%、カオリン原料が35〜55重量
%、MgO化合物原料がMgOに換算して5.0〜10
重量%である配合、あるいはリチウム珪酸塩原料が45
〜60重量%、カオリン原料が25〜45重量%、Mg
O化合物原料がMgOに換算して4.0〜7.5重量%
である配合、あるいはリチウム珪酸塩原料が60〜75
重量%、カオリン原料が20〜35重量%、MgO化合
物原料がMgOに換算して1.5〜6.0重量%である
配合によって、より好ましく具体化することができる。
In addition, in the raw material mixing ratio of the above-mentioned method for producing a thermal shock resistant ceramic, the lithium silicate raw material is 30 to 45% by weight, the kaolin raw material is 35 to 55% by weight, and the MgO compound raw material is 5% in terms of MgO. 0.0 to 10
Weight percent or 45% lithium silicate raw material
~ 60 wt%, kaolin raw material is 25 ~ 45 wt%, Mg
O-compound raw material is 4.0 to 7.5% by weight in terms of MgO
Or the lithium silicate raw material is 60-75
It can be more preferably embodied by a composition in which the amount of the kaolin raw material is 20 to 35% by weight, and the amount of the MgO compound raw material is 1.5 to 6.0% by weight in terms of MgO.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の耐熱衝撃性セラミックス
の実施形態について説明すると、本発明では、先ず酸化
物成分として、Li2 O、MgO、Al2 3 およびS
iO2 を必須成分とする。ここでこれら酸化物が由来す
る原料を特に限定するものではないが、後記のように、
ペタライトのようなリチウム珪酸塩原料、粘土などのカ
オリン原料、あるいはタルクなどの天然原料がコスト面
から好ましい。さらに、本発明では、化学組成において
これら酸化物換算で、Li2 Oを1.5〜6.5重量
%、MgOを1.0〜10重量%、Al2 3 を14〜
30重量%、およびSiO2 を58〜83重量%含むと
ともに、結晶微構造では、低膨張性のリチウム珪酸塩結
晶であるペタライト結晶とスポジューメン結晶の一方ま
たはその双方と、MgOを含む低膨張性のコーディライ
ト結晶とを必須の主結晶相として含み、実質的に漏水の
おそれのない程度に緻密な焼結体からなるセラミックス
である。この場合、緻密さの程度は吸水率を尺度とする
と、最大3.0%であり、好ましくは最大1.0%であ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the thermal shock resistant ceramic according to the present invention will be described. In the present invention, Li 2 O, MgO, Al 2 O 3 and S
iO 2 is an essential component. Here, the raw materials from which these oxides are derived are not particularly limited, but as described below,
Lithium silicate raw materials such as petalite, kaolin raw materials such as clay, and natural raw materials such as talc are preferable in terms of cost. Furthermore, in the present invention, these terms of oxide in the chemical composition, the Li 2 O 1.5 to 6.5 wt%, the MgO 1.0 to 10 wt%, the Al 2 O 3. 14 to
30% by weight, and 58 to 83% by weight of SiO 2 , and in crystal microstructure, one or both of petalite crystal and spodumene crystal, which are low-expansion lithium silicate crystals, and low-expansion A ceramic comprising a cordierite crystal as an essential main crystal phase, and a dense sintered body to the extent that there is substantially no risk of water leakage. In this case, the degree of the density is 3.0% at the maximum and preferably 1.0% at the maximum when the water absorption is a scale.

【0013】本発明の耐熱衝撃性セラミックスでは、L
2 OとMgO成分が共存し、ペタライト結晶等とコー
ディライト結晶とを含む緻密な磁器であるところに特徴
があり、従来のペタライト原料と30〜60重量%のカ
オリン原料を混合した素地を焼結した緻密なリチアセラ
ミックスでは、熱膨張係数は15〜40×10-7/℃程
度のものしか得られなかったのに対して、後記のよう
に、十分に緻密な磁器として6×10-7/℃程度にまで
低下させることができる。
In the thermal shock resistant ceramic of the present invention, L
i 2 O and MgO components coexist, is characterized where a dense porcelain comprising a petalite crystal or the like and the cordierite crystals, baked conventional petalite raw material and 30-60 wt% of the kaolin material were mixed matrix In the sintered dense Lithia ceramics, a coefficient of thermal expansion of only about 15 to 40 × 10 −7 / ° C. was obtained, whereas as described later, 6 × 10 −7 was obtained as a sufficiently dense porcelain. / ° C.

【0014】また、この耐熱衝撃性セラミックスの酸化
物組成において、次のように具体化すると、先ず第1
に、Li2 Oを1.5〜2.4重量%、MgOを5.0
〜10重量%、Al2 3 を20〜30重量%、および
SiO2 を58〜73重量%含む成分組成のものは、熱
膨張係数は10〜15×10-7/℃程度であるが、Li
2 O成分を少なくできるので、コスト面で利点がある。
Further, in the oxide composition of the thermal shock resistant ceramic, the following is embodied as follows.
In the Li 2 O 1.5 to 2.4 wt%, the MgO 5.0
A composition containing 10 to 10% by weight, 20 to 30% by weight of Al 2 O 3 and 58 to 73% by weight of SiO 2 has a thermal expansion coefficient of about 10 to 15 × 10 −7 / ° C., Li
Since the 2 O component can be reduced, there is an advantage in cost.

【0015】第2に、Li2 Oを3.5〜4.5重量
%、MgOを1.0〜4.0重量%、Al2 3 を14
〜24重量%、およびSiO2 を68〜83重量%含む
成分組成のものは、比較的高価なLi2 O成分の配合比
率が高いので、コスト面の不利が生じるが、熱膨張係数
は6〜8×10-7/℃程度まで低下させることができ、
耐熱衝撃性に優れるという利点が得られる。
Second, Li 2 O is 3.5 to 4.5% by weight, MgO is 1.0 to 4.0% by weight, and Al 2 O 3 is 14% by weight.
Those having a component composition containing 2424% by weight and SiO 2 〜68-83% by weight have a disadvantage in terms of cost because the proportion of the relatively expensive Li 2 O component is high, but the thermal expansion coefficient is 66. Can be reduced to about 8 × 10 −7 / ° C.,
The advantage of excellent thermal shock resistance is obtained.

【0016】また第3に、上記の中間に位置する酸化物
組成でLi2 Oを2.4〜3.5重量%、MgOを2.
0〜7.0重量%、Al2 3 を17〜27重量%、お
よびSiO2 を63〜78重量%含む成分組成のもので
は、十分に低い熱膨張係数によりコストとバランスのと
れた実用的な耐熱衝撃性セラミックスが得られる。
Third, in the intermediate oxide composition described above, Li 2 O is 2.4 to 3.5% by weight, and MgO is 2.
0 to 7.0 wt%, Al 2 O 3 and 17-27 wt%, and that of the component composition comprising SiO 2 sixty-three to seventy-eight wt%, practically with a good cost and balance well by low coefficient of thermal expansion A high thermal shock resistant ceramic can be obtained.

【0017】以上詳細に説明した本発明の耐熱衝撃性セ
ラミックスは、次に説明する、本発明の主たる発明であ
る耐熱衝撃性セラミックスの製造方法によって製造する
ことができる。ここにその実施形態について説明する
と、先ず、リチウム珪酸塩原料としてのペタライト原料
またはスポジューメン原料などと、カオリン原料、例え
ば、蛙目粘土、カオリン粘土など粘土鉱物を多く含有す
るものと、MgO化合物原料、例えばタルク、マグネサ
イトなどの他、MgO単味のもの、または水酸化マグネ
シウムなどを必須原料とし、必要に応じてSiO2 化合
物原料、例えば、珪石、珪砂、石英などの原料を配合し
て素地を調製する。
The thermal shock resistant ceramic of the present invention described in detail above can be manufactured by the method for manufacturing a thermal shock resistant ceramic which is the main invention of the present invention described below. Here, the embodiment will be described. First, a petalite raw material or a spodumene raw material as a lithium silicate raw material, a kaolin raw material, for example, a clay-rich clay, a clay-rich clay mineral such as kaolin clay, a MgO compound raw material, For example, in addition to talc, magnesite, etc., a raw material such as MgO, magnesium hydroxide, or the like is used as an essential material, and a SiO 2 compound material, for example, a material such as silica stone, silica sand, or quartz is blended as necessary to form a substrate. Prepare.

【0018】この場合、リチウム珪酸塩原料として30
〜75重量%、カオリン原料として20〜55重量%、
MgO化合物原料をMgOに換算して1.5〜10重量
%配合することが重要である。
In this case, as the lithium silicate raw material, 30
~ 75% by weight, 20-55% by weight as kaolin raw material,
It is important to mix the MgO compound raw material in an amount of 1.5 to 10% by weight in terms of MgO.

【0019】そして、ここでリチウム珪酸塩原料として
ペタライト原料またはスポジューメン原料などが30
重量%未満では熱膨張係数が20×10-7/℃以下のも
のが得られにくく、また焼成火度が上昇し下記の焼成温
度で焼成できなくなる。また、75重量%を超えると、
この場合も焼成火度が上昇し、焼成工程で下記の焼成温
度で焼成できなくなる。
And here, as a lithium silicate raw material,
Such as petalite raw or spodumene raw material 30
If the content is less than 20% by weight, it is difficult to obtain a material having a coefficient of thermal expansion of 20 × 10 −7 / ° C. or less, and the firing temperature increases, making it impossible to fire at the following firing temperature. If it exceeds 75% by weight,
Also in this case, the firing degree increases and it becomes impossible to fire at the following firing temperature in the firing step.

【0020】また、カオリン原料として、蛙目粘土が2
0重量%未満では、ロクロ成形性の確保および成形後の
クラック発生の防止などが不十分となり、また55重量
%を超えるときには、耐火度と熱膨張係数が上昇するの
で、下記の焼成温度で焼成できなくなるか、熱膨張係数
が20×10-7/℃以下のものが得られにくい。
In addition, as a kaolin raw material, Frogme clay is 2
If the amount is less than 0% by weight, it is insufficient to secure the moldability of the mold and prevent the occurrence of cracks after molding. If it exceeds 55% by weight, the fire resistance and the coefficient of thermal expansion increase. It is difficult to obtain one having a thermal expansion coefficient of 20 × 10 −7 / ° C. or less.

【0021】さらに、タルクなどのMgO化合物原料
が、MgOに換算して1.5重量%〜10重量%の範囲
外のときには、ペタライト原料またはカオリン原料の比
率が増加するなどして耐火度が上昇して好ましくない。
Further, when the MgO compound raw material such as talc is out of the range of 1.5% by weight to 10% by weight in terms of MgO, the fire resistance is increased due to an increase in the ratio of the petalite raw material or the kaolin raw material. Is not preferred.

【0022】次に、以上のように得られた素地を、適宜
な形状に成形してから、高くても1300℃の焼成温度
で焼成することにより、実質的に漏水のおそれのない緻
密な組織、例えば吸水率が高くとも3.0%までの組織
であって、熱膨張係数が20×10-7/℃以下、好まし
くは10×10-7/℃以下の緻密な焼結体を得ることが
できる。
Next, the base material obtained as described above is formed into an appropriate shape, and then fired at a firing temperature of at most 1300 ° C., thereby obtaining a dense structure substantially free from water leakage. For example, it is possible to obtain a dense sintered body having a structure having a water absorption of at most 3.0% at most and a coefficient of thermal expansion of 20 × 10 −7 / ° C. or less, preferably 10 × 10 −7 / ° C. or less. Can be.

【0023】本発明の製造方法では、上記したようにペ
タライトにカオリン原料とMgO原料を加え、必要に応
じてSiO2 原料を加えることにより、実質的に漏水の
おそれのない焼結体が得られる焼成温度を低下させ、か
つ熱膨張係数を低い値としたセラミックスを得ることが
できる。これは、原料中のLi2 O、MgO、Al2
3 、SiO2 などがガラス化してペタライトの焼結を促
進するとともに、配合されたカオリン原料とMgO原料
とが熱膨張係数の小さなコーディライトや石英系ガラス
に変化し、主結晶相がペタライト結晶(またはスポジュ
ーメン結晶)とコーディライト結晶(2MgO・2Al
2 3 ・5SiO2 )とによって占められるからであ
る、と推測される。
In the production method of the present invention, as described above, a kaolin raw material and a MgO raw material are added to petalite, and a SiO 2 raw material is added as necessary, whereby a sintered body substantially free from water leakage can be obtained. Ceramics having a reduced firing temperature and a low coefficient of thermal expansion can be obtained. This is because Li 2 O, MgO, Al 2 O
3 , while vitrification of SiO 2 etc. promotes sintering of petalite, the compounded kaolin raw material and MgO raw material change into cordierite or quartz glass having a small coefficient of thermal expansion, and the main crystal phase becomes petalite crystal ( Or cordierite crystal (2MgO.2Al)
2 O 3 · 5SiO 2 ).

【0024】なお、上記の配合において、前記ペタライ
ト原料、カオリン原料など各原料から供給されるSiO
2 成分の他に別途のSiO2 成分を配合するのが好まし
いが、この場合のSiO2 成分の配合量は、前記のコー
ディライト結晶の生成に対応するよう選定すればよく、
SiO2 に換算して0〜15重量%の範囲で充分であ
る。また、陶石原料のように、カオリン成分とSiO2
成分とを併せ有する原料を適宜応用することもできるの
は言うまでもない。
In the above composition, SiO 2 supplied from each of the above-mentioned petalite raw materials, kaolin raw materials, etc.
It is preferable to add a separate SiO 2 component in addition to the two components, but in this case, the amount of the SiO 2 component may be selected so as to correspond to the production of the cordierite crystal,
A range of 0 to 15% by weight in terms of SiO 2 is sufficient. In addition, like kaolin raw materials, kaolin component and SiO 2
Needless to say, a raw material having both components can be appropriately applied.

【0025】また、本発明の製造方法では、前記した
チウム珪酸塩原料の配合割合に応じて他の原料の配合割
合を次のように限定して具体化することができる。つま
り、第1に、リチウム珪酸塩原料が30〜45重量%、
カオリン原料が35〜55重量%、MgO化合物原料が
MgOに換算して5.0〜10重量%である配合の場合
は、熱膨張係数は10〜20×10-7/℃程度で若干高
めとなるものの、比較的高価なリチウム珪酸塩原料の配
合割合が少なくので、コスト面で利点がある。
[0025] In the manufacturing method of the present invention, the mixing ratio of other raw materials can be embodied by limiting as follows according to the blending ratio of Li <br/> lithium silicate material as described above. That is, first, the lithium silicate raw material is 30 to 45% by weight,
When the kaolin raw material is 35 to 55% by weight and the MgO compound raw material is 5.0 to 10% by weight in terms of MgO, the thermal expansion coefficient is slightly higher at about 10 to 20 × 10 −7 / ° C. Nevertheless, since the proportion of the relatively expensive lithium silicate raw material is small, there is an advantage in cost.

【0026】第2に、リチウム珪酸塩原料が60〜75
重量%、カオリン原料が20〜35重量%、MgO化合
物原料がMgOに換算して1.5〜6.0重量%である
配合の場合は、第1の場合と反対にコスト面で効果にな
る反面、熱膨張係数が最も低い焼結体が得られ、厳しい
耐熱衝撃性を要求される用途に好適なセラミックスが得
られる。
Second, the lithium silicate raw material is 60-75.
In the case of a composition in which the weight percentage of kaolin raw material is 20 to 35% by weight and the raw material of MgO compound is 1.5 to 6.0% by weight in terms of MgO, it is cost effective contrary to the first case. On the other hand, a sintered body having the lowest coefficient of thermal expansion can be obtained, and a ceramic suitable for applications requiring severe thermal shock resistance can be obtained.

【0027】第3に、リチウム珪酸塩原料が45〜60
重量%、カオリン原料が25〜45重量%、MgO化合
物原料がMgOに換算して4.0〜7.5重量%である
配合の場合は、上記第1と第2の場合の中間の品質、例
えば、10×10-7/℃前後の熱膨張係数を持つセラミ
ックスが得られる。
Third, the lithium silicate raw material is 45-60.
% By weight, 25 to 45% by weight of kaolin raw material, and 4.0 to 7.5% by weight of MgO compound raw material in terms of MgO, a quality intermediate between the above first and second cases, For example, ceramics having a coefficient of thermal expansion of about 10 × 10 −7 / ° C. can be obtained.

【0028】[0028]

【実施例】次に、表1に示す試験結果に基づいて本発明
を詳細に説明する。表1において、試験体Noに*印の付
されたものは、比較例を示し、他は本発明の製造方法に
係る原料配合割合に基づくものである。また、中央欄の
化学組成は、左欄の原料配合割合から計算で求められる
化学成分組成を重量%で表示したものである。
Next, the present invention will be described in detail based on the test results shown in Table 1. In Table 1, those with asterisks (*) indicate the specimens, and the others are based on the mixing ratio of the raw materials according to the production method of the present invention. The chemical composition in the center column indicates the chemical component composition calculated from the raw material mixing ratio in the left column in terms of% by weight.

【0029】ここで、使用原料は通常入手できるものを
用い、表の原料配合割合に従い配合し、ボールミルで湿
式粉砕混合した後、乾燥、混練して素地を調製した。こ
の素地を加圧ロクロ成形により直径約15cmの鍋状容
器を成形して、ロクロによる成形性の良(表中の表示○
印)否(表中の表示×印)を判定した。また、10×1
0×60mmの長柱体にプレス成形して、次の評価のた
めの試験体とした。
Here, the raw materials used were usually available, blended in accordance with the raw material blending ratios in the table, wet-pulverized and mixed by a ball mill, and then dried and kneaded to prepare a substrate. A pot-like container having a diameter of about 15 cm was formed from this base by pressurized potter's wheel molding, and the moldability was good with the potter's wheel.
Mark) No (display x mark in the table) was determined. Also, 10 × 1
It was press-formed into a long column of 0 × 60 mm to obtain a test body for the next evaluation.

【0030】この試験体について、電気加熱試験炉にて
1200℃までは200℃/hrの昇温速度で加熱し、
1200℃以上では120℃/hrに昇温速度を低下さ
せて加熱して、焼結した試験体の吸水率が3.0%以下
に到達したときに十分な緻密な焼結体が得られたとし
て、そのときの温度をもって、表1中の最高焼成温度と
した。また、かくして得られた試験体について、通常の
熱膨張測定試験機により、常温から500℃の範囲での
熱膨張率を測定して線熱膨張係数を求めた。そして、こ
れらロクロ成形性、最高焼成温度が1300℃以下、熱
膨張係数が20×10-7/℃以下を総合評価で良好(表
中の表示○印)とした。
The specimen was heated in an electric heating test furnace at a heating rate of 200 ° C./hr up to 1200 ° C.
At 1200 ° C. or higher, heating was performed at a reduced heating rate of 120 ° C./hr, and when the water absorption of the sintered specimen reached 3.0% or less, a sufficiently dense sintered body was obtained. The temperature at that time was taken as the maximum firing temperature in Table 1. Further, the test piece thus obtained was measured for a coefficient of linear thermal expansion by measuring a coefficient of thermal expansion in a range from room temperature to 500 ° C. using a normal tester for measuring thermal expansion. The moldability, the maximum firing temperature was 1300 ° C. or less, and the coefficient of thermal expansion was 20 × 10 −7 / ° C. or less.

【0031】なお、原料中のフリット粉末は以下の方法
により調製したものである。炭酸リチウムとカオリンと
石英粉末とを化学組成が4Li2 O・Al2 3 ・4S
iO2 となるように配合したものを、ボールミルで湿式
粉砕混合した後、乾燥、混練して小片に切断して充分に
乾燥してから950℃の温度で充分に加熱焼結した。こ
れを再度ボールミルで微粉砕してフリット粉末を得た。
The frit powder in the raw material was prepared by the following method. The chemical composition of lithium carbonate, kaolin and quartz powder is 4Li 2 O.Al 2 O 3 .4S
The mixture formulated to be iO 2 was wet-pulverized and mixed in a ball mill, dried, kneaded, cut into small pieces, dried sufficiently, and then sufficiently heated and sintered at 950 ° C. This was finely pulverized again by a ball mill to obtain a frit powder.

【0032】以上の試験結果を示す表1によれば、先
ず、表中No1、No2は、従来の一般的なもので、ペタラ
イトとカオリンを用いた配合であるが、緻密な焼成には
1350℃の高温度を要し、低い熱膨張係数が得られな
い。表中No3〜No5は、上記のフリット粉末を用いて添
加カオリンがペタライト組成に変化できるように成分調
製したものであり、低熱膨張係数のセラミックスが得ら
れるが、焼成温度があまり下がらないことが分かる。
According to Table 1 showing the above test results, first, No. 1 and No. 2 in the table are conventional general ones, which are blends using petalite and kaolin. High temperature is required, and a low coefficient of thermal expansion cannot be obtained. No. 3 to No. 5 in the table are components prepared so that the added kaolin can be changed to a petalite composition using the above frit powder, and a ceramic having a low coefficient of thermal expansion can be obtained, but it can be seen that the firing temperature does not drop much. .

【0033】また、表中No6〜No8は、カオリン原料の
配合割合が20%未満の事例であり、プレス成形法のよ
うな金型を用いる成形方法が採用できる製品には充分応
用可能とは思われるが、本発明の応用分野の商品であ
る、例えば食器類においては、ロクロ成形法が一般的で
あるから、ロクロ成形性に難点があるこれら配合は好適
ではないことになる。
No. 6 to No. 8 in the table are examples in which the mixing ratio of the kaolin raw material is less than 20%, and is considered to be sufficiently applicable to products in which a molding method using a mold such as a press molding method can be adopted. However, in the case of tableware, which is a product in the application field of the present invention, for example, the potter's wheel molding method is generally used.

【0034】表中No9〜No21は、本発明の配合割合の
よるものであり、これらから以下のことが判明した。 (1)炭酸リチウムから工数をかけて調製したフリット
などを使用することなく、ペタライトにSiO2 、Al
2 3 、MgOの適量を添加すると緻密化の焼成温度を
下げることができるとともに、熱膨張係数を低く抑える
ことができる。この理由は、ペタライトにSiO2 、A
2 3 、MgOなどが加わると低温溶融のガラスが形
成されてペタライトの焼結が促進されるとともに、Si
2 、Al2 3 、MgO成分が主として熱膨張係数の
小さなコーディライト結晶を形成するからであろうと思
われる。従って、当初のSiO2 、Al2 3 、MgO
成分の比率は、コーディライトの組成に近似させておく
のが好ましい。
No. 9 to No. 21 in the table depend on the mixing ratio of the present invention, and the following facts have been found from these. (1) Without using a frit or the like prepared by man-hours from lithium carbonate, SiO 2 , Al
By adding appropriate amounts of 2 O 3 and MgO, the firing temperature for densification can be lowered and the coefficient of thermal expansion can be kept low. The reason for this is that petalite has SiO 2 , A
When l 2 O 3 , MgO, etc. are added, low-melting glass is formed to promote sintering of petalite,
This is probably because the O 2 , Al 2 O 3 , and MgO components mainly form cordierite crystals having a small coefficient of thermal expansion. Therefore, the initial SiO 2 , Al 2 O 3 , MgO
Preferably, the proportions of the components approximate the cordierite composition.

【0035】(2)ペタライトの割合が30〜85重量
%の範囲で、熱膨張係数を20×10-7/℃以下に維持
し、焼成温度をほぼ1300℃以下にすることができ、
タイル等の焼成に用いられる一般の焼成炉での焼成が可
能となる。特に、50〜70重量%前後において焼成温
度を最低にすることができ、従来のリチアセラミックス
の場合よりも約100℃だけ低くすることができる。そ
して、最高1300℃の焼成を行えば、吸水率が1%以
下の緻密なセラミックスを得ることもできる。
(2) When the proportion of petalite is in the range of 30 to 85% by weight, the coefficient of thermal expansion can be maintained at 20 × 10 −7 / ° C. or less, and the firing temperature can be reduced to approximately 1300 ° C. or less;
It becomes possible to fire in a general firing furnace used for firing tiles and the like. In particular, the firing temperature can be minimized at around 50 to 70% by weight, and can be lowered by about 100 ° C. as compared with the case of conventional Lithia ceramics. By firing at a maximum of 1300 ° C., dense ceramics having a water absorption of 1% or less can be obtained.

【0036】(3)ペタライトが30重量%未満になる
と(例えば、表中のNo22のように)、相対的にSiO
2 、Al2 3 などの比率が高まるので、これらが焼結
作用を支配することとなり、低温度での緻密化のための
焼成と低い熱膨張係数とが両立するのは困難となる。な
お、ペタライトが75重量%を超えると、相対的にロク
ロ成形性を発現しているカオリン原料の比率が低下する
ので、ロクロ成形の困難が生じるから、最も好ましい範
囲からは外れることになる。
(3) When the amount of petalite is less than 30% by weight (for example, like No. 22 in the table), the relative SiO
2. Since the ratio of Al 2 O 3 and the like increases, they dominate the sintering action, and it is difficult to achieve both firing for densification at a low temperature and a low coefficient of thermal expansion. If the amount of petalite exceeds 75% by weight, the ratio of the kaolin raw material exhibiting the potter's wheel moldability is relatively reduced, so that the potter's potter's wheel becomes difficult to perform potter's wheel moldability.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の耐熱衝撃性セラミックスによれ
ば、特にリチア珪酸塩とコーディライトの結晶が共存し
ているので、緻密で低熱膨張特性を有する耐熱衝撃性に
優れたセラミックスを提供する。また、その製造方法に
よれば、炭酸リチウムのような製造工数のかかる原料を
使用することなく、コストの安価な天然原料を用いなが
ら、低い1300℃以下の焼成温度で十分に緻密で、例
えば吸水率3.0%以下の汎用性の高い焼結体に焼成で
き、かつ、ロクロ成形性を備えた実用的な耐熱衝撃性セ
ラミックスの製造方法を提供するという優れた効果があ
る。よって本発明は従来の問題点を解消した耐熱衝撃性
セラミックスおよびその製造方法として、その工業的価
値が極めて大なるものがある。
According to the thermal shock resistant ceramics of the present invention, since the lithiasilicate and cordierite crystals coexist, a ceramic having a high thermal shock resistance, which is dense and has low thermal expansion characteristics is provided. In addition, according to the manufacturing method, the material is sufficiently dense at a low sintering temperature of 1300 ° C. or less without using a raw material such as lithium carbonate which requires a large number of manufacturing steps and using a low-cost natural material. It has an excellent effect of providing a practical method for producing a thermal shock-resistant ceramic which can be fired into a versatile sintered body having a ratio of 3.0% or less and has moldability. Accordingly, the present invention has a thermal shock resistant ceramic which has solved the conventional problems and a method for producing the same, which has an extremely large industrial value.

【0038】[0038]

【表1】 [Table 1]

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】30〜75重量%の、ペタライト原料また
はスポジューメン原料であるリチウム珪酸塩原料、20
〜55重量%のカオリン原料、MgOに換算して1.5
〜10重量%のMgO化合物原料、および前記各原料か
ら供給されるSiO2 成分の他にSiO2 に換算して0
〜15重量%のSiO2 化合物を配合した素地を調製
し、成形して、焼成時の最高温度が高くとも1300℃
で焼成することにより緻密な焼結体を得ることを特徴と
する耐熱衝撃性セラミックスの製造方法。
1. A petalite raw material or 30 to 75% by weight.
Is a lithium silicate raw material which is a raw material of spodumene , 20
~ 55% by weight of kaolin raw material, 1.5 in terms of MgO
10 wt% of MgO compound materials, and in terms of SiO 2 wherein in addition to the SiO 2 component supplied from the raw material 0
A base material containing up to 15% by weight of a SiO 2 compound is prepared, molded, and fired at a maximum temperature of 1300 ° C. at the highest.
A method for producing a thermal shock-resistant ceramic, characterized in that a dense sintered body is obtained by sintering the ceramic.
【請求項2】前記リチウム珪酸塩原料が30〜45重量
%、カオリン原料が35〜55重量%、MgO化合物原
料がMgOに換算して5.0〜10重量%である請求項
記載の耐熱衝撃性セラミックスの製造方法。
Wherein said lithium silicate material is 30 to 45 wt%, kaolin material is 35-55 wt%, claim MgO compound raw material is 5.0 to 10 wt% in terms of MgO
2. The method for producing a thermal shock-resistant ceramic according to 1 .
【請求項3】前記リチウム珪酸塩原料が45〜60重量
%、カオリン原料が25〜45重量%、MgO化合物原
料がMgOに換算して4.0〜7.5重量%である請求
記載の耐熱衝撃性セラミックスの製造方法。
Wherein the lithium silicate material is 45 to 60 wt%, kaolin material is 25 to 45 wt%, according to claim 1, wherein MgO compound raw material is 4.0 to 7.5 wt% in terms of MgO Production method of thermal shock resistant ceramics.
【請求項4】前記リチウム珪酸塩原料が60〜75重量
%、カオリン原料が20〜35重量%、MgO化合物原
料がMgOに換算して1.5〜6.0重量%である請求
記載の耐熱衝撃性セラミックスの製造方法。
Wherein said lithium silicate material is 60 to 75 wt%, kaolin material is 20 to 35 wt%, according to claim 1, wherein MgO compound raw material is 1.5 to 6.0 wt% in terms of MgO Production method of thermal shock resistant ceramics.
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