JPH0148235B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） この発明は軽量アルミナ質焼成品の製造法、特
に混合アルミナ粉末を主原料として含有するウレ
タン発泡成型物を、乾燥、高温焼成する多孔質ア
ルミナ質焼成品の製造法に関する。 （従来の技術） 水酸化アルミニウムを1000〜1100℃程度で仮焼
して得られるα−アルミナは仮焼アルミナと称せ
られ、この仮焼アルミナは焼結性に優れているの
で、中心粒径５ミクロン程度の仮焼アルミナ粉末
を水と混合したアルミナスラリーに、発泡性ポリ
ウレタン生成組成液を混合した混合組成液をモー
ルドに注入して反応発泡させ、このウレタン発泡
成型物を乾燥したのち高温焼成して軽量アルミナ
質成型品を得ることが知られている（例えば特開
昭57−71851号公報）。 一方、上記仮焼アルミナを更に融点2050℃に近
い温度に加熱した焼結アルミナ、または電気炉で
融点以上の温度に加熱した電融アルミナは、耐熱
性、耐薬品性、耐摩耗性、機械的強度、電気絶縁
性などの優れた性質を有し、これらの優れた性質
を利用して、窯業製品の高温焼成用の窯道具、例
えば敷台、棚板、台板またはセツター用の素材と
して広く使用されている。 （解決しようとする問題点） 上記仮焼アルミナを原料とした軽量アルミナ成
型品は強度が優れているが耐熱衝撃性が不十分で
あり、急熱、急冷などの苛酷な熱条件にさらされ
る窯道具の使用には不向きである。 また、上記焼結アルミナ、電融アルミナを素材
とする窯道具などの焼成用部材は、そのほとんど
がプレス法、鋳込み法などで成形されているため
に、比重が2.6〜3.2で大きく、形状の大きな成型
品の場合は重量が大きくて窯詰め作業に大きな労
力を必要として作業が容易でない。またこれらの
焼成用部材は比重が大きいためその熱容量も大き
く、製品と共に加熱されるに必要な熱エネルギー
が大きく、エネルギー節減の点からも好ましくな
い。さらに焼結アルミナまたは電融アルミナは焼
結性が劣るので、上記仮焼アルミナを原料とする
軽量アルミナ成型品の製造法を準用して得た焼結
アルミナまたは電融アルミナのみの製品は曲げ強
度、耐熱衝撃性が低下して窯道具に使用すること
ができない。 （問題点を解決しようとする手段） この発明は、電融アルミナ、焼結アルミナに少
量の仮焼アルミナを混合した混合アルミナ粉末を
原料として軽量アルミナ質成型品を製造する方法
である。 すなわちこの発明は、中心粒径20〜400ミクロ
ンの電融アルミナおよび／または焼結アルミナ70
〜95重量％と、中心粒径５ミクロン以下の仮焼ア
ルミナ５〜30重量％との混合アルミナ粉末に、水
または水および活性水素含有化合物を加えてアル
ミナスラリーとし、このアルミナスラリーに発泡
性ポリウレタン生成組成液を混合した混合組成液
をモールドに注入して反応発泡させ、このウレタ
ン発泡成型物を乾燥したのち高温で焼成すること
を特徴とする軽量アルミナ質焼成品の製造法であ
る。 電融アルミナおよび焼結アルミナは焼成品の骨
材となるもので、その中心粒径は20〜400ミクロ
ン、好ましくは50〜250ミクロンであり、400ミク
ロンを越えるとウレタン発泡成型物の乾燥時の収
縮が大きく、また焼成品の表面に粗大粒子が突出
して表面の平滑性が損なわれ、さらに焼成品の焼
結性が低下して所望の強度耐熱衝撃性が得られな
い。中心粒径が20ミクロン未満であると、強度が
大きく表面平滑性が良いが、耐熱衝撃性が低下す
る。 仮焼アルミナは焼成品の結合材となるもので、
その中心粒径は５ミクロン以下であり、５ミクロ
ンを越えると結合材としての作用が十分に発揮さ
れず、強度、耐熱衝撃性が十分でない。 なお上記アルミナの中心粒径とは、粒度累積曲
線における中央累積値（50％）に相当する粒径を
いう。 電融アルミナおよび／または焼結アルミナと仮
焼アルミナとの混合割合は、前者が70〜95重量
％、後者が５〜30重量％である。仮焼アルミナの
混合割合が５重量％未満であると焼結性が不十分
で焼成品の強度が小さく、30重量％を越えると焼
結性が大きく、強度が大きくなり過ぎて耐熱衝撃
性が低下し、焼成収縮率が大きくなる。 上記の混合アルミナ粉末には、焼結助剤として
酸化マグネシウム、酸化カルシウム、シリカのう
ちの１種または２種以上の無機酸化物、またはこ
れらの無機酸化物を焼成中に生ずる無機化合物を
配合することができ、この場合は焼成品の焼結性
が向上して焼成温度を下げることができ、また焼
成品の強度、耐熱衝撃性が向上される。上記焼結
助剤の配合割合は混合アルミナ粉末と焼結助剤と
の合計量に対して３重量％以下であることが好ま
しく、これより多く混合した場合には耐熱性が低
下または損なわれることがある。 上記混合アルミナ粉末100重量部に対して水18
〜60重量部を混合してアルミナスラリーとする。
上記アルミナスラリーには、発泡性ポリウレタン
生成組成液中のポリイソシアネート化合物と反応
する活性水素含有化合物を混合してもよい。 上記活性水素含有化合物としては、例えばポリ
プロピレングルコール、ポリエチレングリコール
等のポリエーテル類、ポリエチレンアジペート等
のポリエステル類、およびこれらの混合物であ
り、さらにトリエタノールアミン、グリセリン等
の分子量が比較的小さい化合物、これらの種々の
混合物を用いることができる。また上記アルミナ
スラリーに混合されて反応発泡される発泡性ポリ
ウレタン生成組成液の他の成分であるポリイソシ
アネート化合物としては、通常の各種ポリイソシ
アネート化合物が用いられ、例えばトリレンジイ
ソシアネート（TDI）、液状ジフエニルメタン−
４，4′−ジイソシアネート（MDI）、粗製MDI等
のポリイソシアネート、および上記ポリイソシア
ネート化合物と上記活性水素含有化合物とを反応
させて得られた末端に遊離イソシアネート基を有
するウレタンプレポリマーが用いられる。更にポ
リウレタン業界において通常使用される触媒、界
面活性剤、または窯業界において通常使用される
解膠剤、バインダー等を、上記発泡反応およびア
ルミナスラリーの調製の助剤として適宜に配合す
ることができる。 上記アルミナスラリー100重量部に対して発泡
性ポリウレタン生成組成液５〜30重量部を混合し
た混合組成液をモールドに注入して反応発泡さ
せ、発泡終了後、樹脂化を完了させて硬化する。
上記の発泡反応は、アルミナスラリー中の水また
は活性水素含有化合物と、発泡性ポリウレタン生
成組成液中のイソシアネート基との反応により発
生する炭酸ガスの発泡によるものであるが、上記
発泡性ポリウレタン生成組成液に予め低沸点化合
物、例えばトリクロルフルオロメタンを添加する
ことによる発泡でもよい。 次いで、モールド内で硬化したウレタン発泡成
型物をモールドより取出したのち、室温または熱
風で乾燥し、この乾燥物を1500〜1800℃の高温で
焼成する。この焼成工程では、200〜300℃におい
てポリウレタンが熱分解を始めて飛散されるの
で、約400℃まで徐々に昇温させる。混合アルミ
ナ粉末に上記焼結助剤を添加した場合には、焼成
温度は1500℃で所定の特性を有する焼成品を得る
ことができる。純度が高く、粒度が比較的粗い混
合アルミナ粉末の場合には、焼成温度は約1800℃
である。上記に焼成条件は、混合アルミナ粉末の
配合割合、および焼成品の使用目的に応じて変化
させることはもちろんである。 （実施例） 中心粒径が異なる電融アルミナまたは焼結アル
ミナと、中心粒径が異なる仮焼アルミナとの混合
アルミナ粉末に水を混合してアルミナスラリーと
し、このアルミナスラリーに各種の発泡性ポリウ
レタン生成組成液を混合した混合組成液をモール
ドに注入して常温で反応発泡させ、このウレタン
発泡成型物を80℃、12時間乾燥したのち、６〜７
時間かけて400℃に昇温し、次いで15〜18時間焼
成して軽量アルミナ質焼成品を得た。下記第１表
にアルミナスラリーの配合量、発泡性ポリウレタ
ン生成組成液、第２表に軽量アルミナ質焼成品の
物性値を示した。

【表】

【表】 第１表中、ウレタン組成液U₁は、トリエタノ
ルアミン８重量部、ポリプロピレングリコール
（平均分子量7000）７重量部、粗製MDI11重量部
および少量の界面活性剤（商品名RRX−607、東
レシリコーン社製）からなり、トリエタノールア
ミンはアルミナスラリーに予め混合したものであ
る。U₂は、エチレングリコールを開始剤とする
エチレンオキシド・プロピレンオキシド共重合体
（平均分子量5000、エチレンオキシド含有率70重
量％）１モルと、TDI3モルとを混合して120℃、
３時間反応させて得た親水性ウレタンプレポリマ
ー（NCO価7.2重量％、NCO／OHモル比6.3）で
ある。U₁Aは、上記U₁において界面活性剤を配
合しなかつたものである。 第２表中の嵩比重、気孔率はJIS−R2205によ
る測定値である。曲げ強度は、幅10mm、厚み10
mm、長さ60mmに切り出した試料をスパン50mmの３
点曲げ法で万能試験機により測定した。耐熱衝撃
性は、上記試料を300℃の電気炉中に投入して１
時間保持したのち、電気炉より取り出してすばや
く15℃の水中に投入し、乾燥したのち曲げ強度を
測定し、電気炉に投入前の曲げ強度に対する曲げ
強度保持率（％）をもつて示した。乾燥収縮率
は、ウレタン発泡成型物の80℃、12時間乾燥した
前後の寸法の収縮率を示し、また焼成収縮率は、
高温焼成の前後の寸法の収縮率を示した。 第１表、第２表にみられるように、電融アルミ
ナの中心粒径が大きい比１は、曲げ強度、耐熱衝
撃性が低く、乾燥収縮率が大きく、電融アルミナ
の中心粒径が小さい比２は、曲げ強度が大きくな
るが耐熱衝撃性が低くなる。焼結アルミナの中心
粒径が大きい比３は、比１よりさらに曲げ強度、
耐熱衝撃性が低く、また乾燥収縮率も大きい。仮
焼アルミナの中心粒径が大きい比４は、曲げ強
度、耐熱衝撃性が低い。電融アルミナに対する仮
焼アルミナの混合割合が大きい比５は、曲げ強度
は大きくなるが耐熱衝撃性が不十分であり、また
焼成収縮率が大きい。電融アルミナのみを使用し
た比６は、曲げ強度が小さく耐熱衝撃性も不十分
である。仮焼アルミナのみを使用した比７は、耐
熱衝撃性が小さく、また焼成収縮率が大きい。 （発明の効果） この発明の方法により得られた軽量アルミナ質
焼成品は、比重1.3〜2.5、気孔率30〜70％の軽量
多孔質であり、かつ強度、耐熱衝撃性に優れると
ともに、多孔質であつても乾燥収縮率、焼成収縮
率が小さい。従つて窯道具として好適である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中心粒径20〜400ミクロンの電融アルミナお
   よび／または焼結アルミナ70〜95重量％と、中心
   粒径５ミクロン以下の仮焼アルミナ５〜30重量％
   との混合アルミナ粉末に、水または水および活性
   水素含有化合物を加えてアルミナスラリーとし、
   このアルミナスラリーに発泡性ポリウレタン生成
   組成液を混合した混合組成液をモールドに注入し
   て反応発泡させ、このウレタン発泡成型物を乾燥
   したのち高温で焼成することを特徴とする軽量ア
   ルミナ質焼成品の製造法。 ２ 混合アルミナ粉末に、焼結助剤として酸化マ
   グネシウム、酸化カルシウム、シリカのうちの１
   種または２種以上の無機酸化物、またはこれらの
   無機酸化物を焼成中に生ずる無機化合物を配合す
   る特許請求の範囲第１項記載の軽量アルミナ質焼
   成品の製造法。 ３ 軽量アルミナ質焼成品の比重が1.3〜2.5、気
   孔率が30〜70％である特許請求の範囲第１項また
   は第２項記載の軽量アルミナ質焼成品の製造法。