JP3359965B2 - 珪酸カルシウム焼結体及びその製造方法 - Google Patents

珪酸カルシウム焼結体及びその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、緻密で高強度の珪酸カ
ルシウム焼結体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】珪酸カ
ルシウム系材料は、耐熱性、強度等に優れることから、
種々の用途に用いられており、従来、これら珪酸カルシ
ウム系材料の耐熱性、切削加工性、強度等を改善する試
みが数多くなされている。例えば、ゾノトライト、ウォ
ラストナイト等のゾノトライト系材料を原料とした、嵩
比重が高く、耐熱性、加工性が改善された熱間成形用型
が知られている（特開平１−１６４７６７号）。この熱
間成形用型を得るためには、１２０〜１２００℃での熱
処理が可能であり、処理温度が高くなるに従って、嵩比
重のより高いものが得られる。
【０００３】このように、珪酸カルシウム焼結体の強度
をより高くするためには、より高温で焼成することが必
要となる。しかし、ウォラストナイトは１１２５℃以上
において低温型のβウォラストナイトから高温型のαウ
ォラストナイトへ転移し、その際焼結体中に構造変化を
伴うマイクロクラックが誘起されるため、一般に強度が
低下することが知られている。従って、βウォラストナ
イトのαウォラストナイトへの転移を抑えるためには、
焼成温度は１２００℃程度が限度であり、焼結体の強度
も制限されてしまう。
【０００４】これに対し、１２００〜１３５０℃で焼成
した、特定のＣａＯ−ＳｉＯ2−ＭｇＯ組成のセラミッ
クス焼結体が知られている（特公平４−２１６３２
号）。この焼結体は、ＭｇＯを特定の割合で配合するこ
とにより、１２００〜１３５０℃で焼成しても、αウォ
ラストナイトへの転移が起こらず、これにより緻密で高
強度の焼結体が得られるものである。しかしながら、こ
の焼結体においても、その緻密化や強度の面で充分満足
できるものではなかった。
【０００５】従って、充分に緻密化され、強度の高い珪
酸カルシウム系材料が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる実情において、本
発明者らは鋭意研究を行った結果、ウォラストナイト焼
結体中に、特定の元素を含む珪酸カルシウム焼結体が、
非常に緻密で高強度であることを見出し、本発明を完成
した。
【０００７】すなわち、本発明は、ウォラストナイト焼
結体中に、Ｆｅ及びＬｉから選ばれる少なくとも１種以
上を０．１〜５重量部固溶してなり、リチウムアルミノ
珪酸塩を含有しないことを特徴とする珪酸カルシウム焼
結体を提供するものである。
【０００８】また、本発明は、珪酸カルシウム結晶と、
Ｆｅ及びＬｉから選ばれる少なくとも１種以上を含む化
合物（リチウムアルミノ珪酸塩を除く）を含有する混合
物を、１１００〜１３００℃で焼成することを特徴とす
る前記珪酸カルシウム焼結体の製造方法を提供するもの
である。
【０００９】本発明の珪酸カルシウム焼結体は、ウォラ
ストナイト焼結体中に、Ｆｅ及びＬｉから選ばれる少な
くとも１種以上を固溶するものである。これらの元素
は、ウォラストナイト中に固溶することにより、ウォラ
ストナイトの融点を低下させて焼結反応を加速させるこ
とにより緻密化を容易にする。
【００１０】本発明の珪酸カルシウム焼結体において、
焼結体中に固溶するＦｅ及びＬｉから選ばれる少なくと
も１種以上の含有量は、０．１〜５重量部、好ましくは
０．５〜２重量部である。０．１重量部未満では充分な
緻密化及び強度が得られず、５重量部を超えると充分な
緻密化が得られず、また局部的な融点降下によりウォラ
ストナイト結晶組織が粗大化して強度低下を招くため好
ましくない。
【００１１】このような珪酸カルシウム焼結体は、例え
ば珪酸カルシウム結晶と、Ｆｅ及びＬｉから選ばれる少
なくとも１種以上を含む化合物を含有する混合物を、１
１００〜１３００℃で焼成することにより製造すること
ができる。
【００１２】ここで用いられる珪酸カルシウム結晶とし
ては特に制限されず、例えば珪酸原料と石灰原料を用
い、通常の方法に従って製造されるトバモライト、ゾノ
トライト等を使用することができる。珪酸原料として
は、珪石、珪砂、シリカフラワー、珪藻土等が挙げら
れ、石灰原料としては、生石灰、消石灰、セメント等が
挙げられる。珪酸カルシウム結晶は、例えばこれらの珪
酸原料と石灰原料をＣａＯ：ＳｉＯ2モル比が３：１〜
０．５：１となるような割合で用い、この混合原料１０
０重量部に水２００〜５００重量部を加え、オートクレ
ーブ中で１５０〜３００℃で水熱合成反応させることに
より製造することができる。
【００１３】Ｆｅ、Ｌｉを含む化合物としては、各種化
合物が挙げられる。これらのうち、Ｆｅを含む化合物が
好ましく、例えば酸化鉄、水酸化鉄等が特に好ましく、
窯の耐久性などを考慮して各種化合物を選ぶのが好まし
い。これらの化合物は、焼成による重量増減を予め考慮
して、焼成後の焼結体中に０．１〜５重量部含まれるよ
うに珪酸カルシウム結晶と混合する。
【００１４】次に、この混合物を焼成するが、必要に応
じて、焼成前にこの混合物を成形する。成形方法は特に
限定されず、例えば抄造法、湿式プレス法、乾式プレス
法等の公知の方法を使用することができる。焼成は、１
１００〜１３００℃、好ましくは１１２５〜１２００℃
で１〜１０時間行われる。焼成温度が１１００℃未満で
は、緻密化に要する時間が長くなり工業的に好ましくな
く、１３００℃を超えると、ウォラストナイト結晶組織
が粗大化して強度の低下が起きるため好ましくない。
【００１５】このようにして得られる本発明の焼成体
は、非常に緻密化され、高強度のものである。その比重
及び強度は製造条件等により異なるが、通常、比重２．
０〜２．６ｇ／cm2、強度４０〜８０ＭＰａのものであ
る。
【００１６】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明を更に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００１７】実施例１〜２０ 表１に示す焼成温度、及びＦｅ、Ｌｉを用いて焼結体を
製造した。得られた焼結体について、比重及び強度を測
定した。 （製法）石灰原料として消石灰を、珪酸原料として珪石
を用い、ＣａＯ：ＳｉＯ2がモル比で１：１になるよう
に混合した混合原料１００重量部に対し水４００重量部
を加え、２２０℃で水熱合成してゾノトライトスラリー
を得た。このゾノトライトスラリーを１２０℃にて乾燥
し、ゾノトライトの乾燥粉末を得た。焼成による重量減
３．５％を予め考慮し、焼成後のウォラストナイト結晶
中に、表１に示す重量部のＦｅ又はＬｉが含まれるよう
に、Ｆｅ又はＬｉの化合物を秤量して混合し、一軸プレ
スにて成形した後、表１に示す焼成温度まで昇温速度５
℃／分で昇温し、この温度に１時間保持して焼成した
後、炉冷した。
【００１８】（測定方法） 比重：体積及び重量を測定し、重量／体積より得られる
カサ比重を求めた。 強度：ＪＩＳ Ｒ１６０１の方法に従って、焼結体を板
厚３mm、板幅４mmの断面に加工し、支点間距離１６mmに
て３点曲げ強度試験を行った。
【００１９】
【表１】
【００２０】表１の結果から明らかなように、本発明の
焼結体はいずれも、比重が大きく、しかも高強度のもの
であった。
【００２１】
【発明の効果】本発明の珪酸カルシウム焼結体は、高度
に緻密化され、しかも高強度のものであり、特に、各種
型材、焼成治具、加工用治具等の用途に好適である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堤 康一 千葉県佐倉市大作２−４−２ 小野田セ メント株式会社中央研究所内 (72)発明者 高橋 秀明 宮城県仙台市太白区金剛沢１−30−11 (56)参考文献 特開 平６−72765（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 35/22

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ウォラストナイト焼結体中に、Ｆｅ及び
    Ｌｉから選ばれる少なくとも１種以上を０．１〜５重量
    部固溶してなり、リチウムアルミノ珪酸塩を含有しない
    ことを特徴とする珪酸カルシウム焼結体。
  2. 【請求項２】 珪酸カルシウム結晶と、Ｆｅ及びＬｉか
    ら選ばれる少なくとも１種以上を含む化合物（リチウム
    アルミノ珪酸塩を除く）を含有する混合物を、１１００
    〜１３００℃で焼成することを特徴とする請求項１記載
    の珪酸カルシウム焼結体の製造方法。
JP32760393A 1993-12-24 1993-12-24 珪酸カルシウム焼結体及びその製造方法 Expired - Lifetime JP3359965B2 (ja)

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