JPH022821B2 - - Google Patents
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Landscapes
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Description
産業上の利用分野
本発明は、ローラーハースキルン用のローラー
に関する。 従来の技術及びその問題点 ローラーハースキルンとは、炉の長さ方向に所
望の温度分布をもたせた連続熱処理炉の一種であ
り、その炉床に耐熱性ローラーを並列に設置し、
このローラーの上を被熱処理材料が移動する形式
の炉である。 従来1000℃以上の熱処理が必要な窯素製品の焼
成炉には、トンネル炉が広く利用されている。し
かしながら、トンネル炉では、被焼成体の移動の
ために耐火煉瓦を施工して耐熱性をもたせた金属
製の台車を使用しているので、熱エネルギーの無
駄が多い。また、小型炉では、耐熱板をプツシヤ
ーで移動させることにより被焼成体の移動を行な
う形式の炉もあるが、耐熱板の傷みがはげしく、
事故が多いために経済的でない。 これに対し、上記ローラーハースキルンは、被
焼成体を移動させるために必要な部材の熱容量が
極端に小さいため、熱効率が大巾に向上すると共
に、熱処理時間も短縮されるという利点があり、
近年普及しつつある。 ローラーハースキルン用のローラーとしては、
現在、ステンレス、耐熱合金、陶器、磁器、アル
ミナ等のローラーが使用されている。しかしなが
ら、金属製ローラーでは、1000℃以下、陶器や磁
器製のローラーでは1250℃以下の炉に使用が限定
され、アルミナ製ローラーは極小型のテスト炉に
用いられている程度であり、熱処理温度に大きな
限界がある。更に、これらのローラーは、一本当
りにかかる荷重に制約があり、容積当りの焼成重
量に限界があるため、タイル、食器などの低温焼
成の軽量材料の熱処理に利用されているにとどま
つている。 しかるに、今後の窯業製品、特にいわゆるアド
バンスト・セラミツクスの普及には、熱処理工程
の省エネルギー化と高速化の重要性が増大してく
ると考えられる。このため、ローラーハースキル
ン用のローラーとしては、機械的強度が高いこ
と、熱源及び被熱処理材料からの飛散蒸発物に対
して耐食性に優れていること、高温下において靭
性が高く、クリープによつて破断されにくいこ
と、耐熱衝撃抵抗が高く、耐久性にすぐれている
こと、熱放散が小さいことなどの要求を満足する
ものが望まれている。 問題点を解決するための手段 本発明者は、従来技術の欠点に鑑みて、 1200℃以上、特に1300〜1600℃の高温熱処理が
可能であり、耐久性に優れ、高荷重に耐え、且つ
大量の生産に適する省エネルギー、高速化の可能
なローラーハースキルン用のローラーを開発すべ
く種々研究を重ねた結果、特定のムライト焼結体
からなるパイプ状のローラーが、その要求をみた
すことを見い出し、この知見に基いて本発明を完
成した。 即ち、本発明は、）Al2O3及びSiO2の合計量
97.0重量％以上、）CaO 0.2重量％以下、並び
に）Na2O及びK2Oの合計量0.2重量％以下であ
り、Al2O3／SiO2（モル比）＝1.30〜1.85、かさ密
度2.96ｇ／cm3以上であるムライト結晶を主体とす
る焼結体からなるローラーハースキルン用セラミ
ツクローラー及び焼結後の成分が）Al2O3及び
SiO2の合計量97.0重量％以上、）CaO 0.2重量
％以下、並びに）Na2O及びK2Oの合計量0.2重
量％以下であり、Al2O3／SiO2（モル比）＝1.30〜
1.85となるように調合した原料を粉砕または／及
び分散した後、パイプ状に成形し、1500〜1750℃
で焼成することを特徴とするローラーハースキル
ン用セラミツクローラーの製造法に係わる。 本発明でいうムライト結晶を主体とする焼結体
は、ムライト固溶体のみからなる焼結体に限定さ
れず、結晶粒界に存在する非晶質マトリツクスが
少なく、且つアルミナ結晶（α―Al2O3）がムラ
イト結晶の10容積％以下しか含まれない焼結体で
あればよく具体的には、以下の条件を満足するも
のである。 ａ Al2O3／SiO2（モル比）が1.30〜1.85の範囲内
である。 Al2O3／SiO2が1.30を下回る場合には、ムライ
ト結晶相量が減少し、SiO2または非晶質相が増
加するため、高温クリープの低下、耐食性の低下
をきたし、耐久性が劣るようになる。一方、
Al2O3／SiO2が1.85を上回る場合には、ムライト
結晶相の他にAl2O3結晶相量が増加し、高温強
度、靭性の低下及び耐久性の低下を生じるので不
適当である。 ｂ Al2O3及びSiO2の合計量が97.0重量％以上で
ある。 Al2O3及びSiO2の合計量は、多いことが望まし
いが必ずしも経済的でない。また、ZrO2、TiO2、
Cr2O3、Y2O3等の成分は、ローラーとしての若干
の品質低下要因となるが、焼結促進、靭性向上な
どの効果がある。従つてこれらの成分を含む
Al2O3及びSiO2以外の成分は、３％未満であれば
許容できる。しかしAl2O3及びSiO2の合計量が97
％を下回ると、熱源や被処理物からの飛散蒸発物
に対する耐食性の低下、高温クリープの低下など
が生じるので好ましくない。 ｃ CaOの含有量は、0.2重量％以下とする。 CaOの含有量が増加するとCaO―Al2O3―SiO2
系の化合物が形成されると考えられ、高温でクリ
ープ破断が増加するので好ましくない。このため
CaOの含有量は0.2重量％以下とすることが必要
であり、好ましくは0.1重量％以下、さらに好ま
しくは0.05重量％以下とする。 ｄ Na2OとK2Oの合計含有量は、0.2重量％以下
とする。 Na2O及びK2Oの含有量が増加するとNa2Oま
たは／およびK2O―Al2O3―SiO2系化合物が形成
され、品質、寿命などが低下するのでこれらの含
有量は、0.2重量％以下とし、好ましくは0.1重量
％以下とする。 ｅかさ密度は、2.96ｇ／cm3以上とする。 かさ密度が2.96ｇ／cm3を下回ると、耐食性の低
下や、機械的強度の低下などを生じるためかさ密
度は、2.96ｇ／cm3以上とすることが必要であり、
好ましくは3.00ｇ／cm3以上とする。 本発明ローラーを製造するための出発原料とし
ては、Al2O3／SiO2＝1.30〜1.85であり、Na2O、
K2O及びCaOを規定量以下しか含有しないか、或
いは焼成によつて規定量以下しか残留しない原料
を使用し有効成分が均一に分布している粉末が望
ましい。これらは、あらかじめムライト結晶が形
成されているものに限定されず、焼成工程でムラ
イト結晶が形成されるアルミナ及びシリカの混合
物またはアルミナ又は／およびシリケートの化合
物であつてもよい。本発明で使用できる出発原料
としては、例えば、比表面積２〜20m2／ｇの易焼
結性の低ソーダアルミナと高純度けい石または石
英との混合物、この混合物を1300〜1450℃で焼成
してムライトを合成した原料、Al及びSi化合物
溶液から共沈法や焙焼法などによつて調整した原
料などを挙げることができる。 本発明では、まず原料を、平均粒径（ストーク
スの法則に基づく沈降法または光透過法により測
定）が通常2μm以下、好ましくは1.5μm以下、さ
らに好ましくは0.5〜1.0μmになるように粉砕し分
散する。BET法による比表面積は２〜15m2／ｇ
とすることが好ましい。この粉砕及び分散工程
は、湿式で行なうことが効率的であり、ゴム、樹
脂、アルミナ等で内張りされたミルを用いて、メ
ノー、アルミナ、ジルコニア製などの粉砕メデイ
アにてボールミーリングすればよい。粉砕機とし
ては、ボールミル、振動ミル、アトリツシヨンミ
ル、遠心ミルなどが使用でき、粉砕と分散を同時
に行なうことができる。2μm程度以下の微粉原料
を用いる場合には、粉砕工程を省略することがで
きるが、原料の分散を充分に行ない成分ができる
だけ均一に分布した原料とすることが必要であ
る。 粉砕または／及び分散を行なつた原料は、次に
成形工程で所望の形状に成形される。成形法とし
ては、通常の窯業製品に用いられている方法が適
用でき、例えば次のような方法で成形をする。
CIP（静水圧成形法）では、上記原料にPVAなど
の成形助剤を数％添加した造粒粉体（主として噴
霧乾燥法による）を調整して成形する。成形圧力
としては、0.5〜２トン／cm2程度の圧力が好まし
い。押出し成形法の場合は、メチルセルローズ、
デキストリン、PVAなどの粘結性に富んだペー
スト状の成形助剤を処理原料に混練し、押出し機
にて成形する。鋳込み成形法の場合は、処理原料
をスラリー状とし、粘度が30〜3000cpとなるよ
うに調整し、石膏型などの成形型を用いて成形
し、成形後乾燥して成形体とする。これらの成形
体は、焼成工程での焼成収縮にもとづいて所望の
ローラー寸法よりも大きい割増寸法の形状に造ら
れる。 次いで成形体は、開放雰囲気中1500〜1750℃の
温度で焼成される。焼成温度は、原料の種類、成
形体の成分、成形体の焼結活性などにより左右さ
れるが、常圧焼結の場合には、好ましくは、1550
〜1750℃、さらに好ましくは1550〜1700℃であ
る。焼結温度が1500℃よりも低温では、所望の密
度が得られず、1750℃よりも高温では、経済的で
ないと共に、結晶粒径が粗大化しすぎ、強度の低
下や密度の低下を期し、さらに焼成工程で変形が
生じやすくなり好ましくない。 ローラーの寸法は、キルンの巾、被熱処理材料
の形状、面積あたりにかかる重量、使用温度など
によつて決まるが、外径15〜50mmφ、外径／内径
＝1.2〜1.5、長さ／外径＝25〜80程度であること
が好ましい。内面は、必ずしも円であることに限
定されないが、外面は、±0.5mm以内の精度をもつ
た真円であることが望ましい。 発明の効果 本発明のローラーハースキルン用のローラー
は、次のような優れた特性を有する。 １ 一般に高温、高強度セラミツクスとされてい
るSi3N4、SiCなどに比し、高温開放雰囲気で
安定である。 ２ 熱伝導率が低く、ローラーの両端の金属製駆
動部への熱放散が少なく、経済的であり、熱効
率が高い。 ３ 熱源や被熱処理材料からの高温における飛散
蒸発物による汚染に高い耐久性を示し、長期間
の使用が可能である。 ４ 急激な温度変化に耐えうる耐熱衝撃性を有す
る。 ５ Si3N4、SiC、Al2O3などのセラミツクスに比
し弾性率が低く、特に高温において適当に変形
し、応力集中をうけにくい柔構造体である。 ６ ムライト結晶がアスペクト比の高い針状で、
網目構造体を形成し、靭性が高く、クリープ破
断されにくい。 本発明ローラーハースキルン用ローラーは、上
記した様な優れた特性を有するので、高温熱処理
が可能であり、耐久性に優れ、高荷重に耐え、且
つ大量の生産に適するローラーハースキルン用の
ローラーとして有用である。 実施例 以下実施例に基づき本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 １ 平均粒径0.7μmで比表面積８m2／ｇの99.95％
Al2O3と平均粒径1.5μmの99.9％SiO2とをAl2O3／
SiO2＝1.34になるよう３Kg配合し、CMCを１％
加え91％Al2O3製のボールミルと粉砕用メデイア
を用いて48時間湿式で粉砕し分散させ、平均粒径
0.7μmとした後、噴霧乾燥により成形用粉体2.5Kg
を得た。 この粉体を、CIPにより1.5トン／cm2の圧力でパ
イプ状に成形し、1680℃で３時間焼成した。 実施例 ２ 実施例１と同一原料を用いAl2O3／SiO2＝1.47
となるよう３Kg配合し、更に沈降炭酸カルシウム
をCaO換算で0.14％加えた後、実施例１と同一方
法により1650℃で３時間焼成した。 実施例 ３ 実施例１と同一原料を用いてAl2O3／SiO2＝
1.62となるよう３Kg配合し、さらに比表面積10
m2／ｇ平均粒径0.4μmの99.9％ZrO2微粉を2.5％加
えた後、強化ジルコニア製のボールミルと粉砕用
メデイアを用いて48時間湿式で粉砕、分散させ平
均粒径0.55μmとした。その後の工程は、実施例
１と同様で、1630℃で５時間焼成した。 実施例 ４ Al2O3／SiO2＝1.80、Al2O3とSiO2の合計量99.2
％の電融ムライトの微粉30重量％及び実施例１の
Al2O3とSiO2をAl2O3／SiO2＝1.55となるよう配
合したもの70重量％からなる原料を湿式にて樹脂
製ミルに99.5％Al2O3製メデイアを用いて、振動
により、12時間で平均粒径1.1μmとなるよう粉砕
し、分散させた。 このスラリーに界面活性剤を微量添加し、粘度
を250cpに調整し、２Kg／cm2の圧力をかけて、石
膏型に鋳込み成形し、乾燥後1650℃で３時間焼成
した。 実施例 ５ Al及びSi化合物の溶液から熱分解法で合成、
仮焼したAl2O3／SiO2＝1.80のAl―Siスピネル原
料粉末にY2O3を0.3％と長石〔主成分（Na、Ｋ）
2O・Al2O3・6SiO2〕をNa2O＋K2Oが0.1％とな
るよう添加配合した後、実施例３と同一方法で平
均粒径0.6μmに粉砕した後、同様に処理、成形
し、1590℃で６時間焼成した。 実施例 ６ 実施例４のムライト40重量％及びアルミナと
99.9％SiO2とをAl2O3／SiO2＝1.80になるよう混
合した粉末60重量％からなる原料に沈降炭酸カル
シウムをCaO換算で0.05重量％加え、実施例４と
同様の方法により焼成温度1720℃で２時間焼成し
た。 実施例 ７ Al及びSi化合物の溶液から熱分解法で合成、
仮焼したAl2O3／SiO2＝1.47のムライト粉末を用
いて実施例５と同一方法により焼成体を製造し
た。 比較例 １ Al2O3／SiO2＝1.18、粉砕時間を24時間とした
以外は、実施例１と同様にして焼成体を製造し
た。 比較例 ２ 実施例４のムライト、99.6％アルミナ粉末、カ
オリン（主成分Al2O3・2SiO2・2H2O）及び長石
を用いてAl2O3／SiO2＝1.27となるように配合し、
粉砕後、脱水、乾燥を行ない、さらに増粘剤を加
えて混練し、坏土とし、押し出し成形を行なつた
後、1700℃で３時間焼成した。 比較例 ３ ZrO21.5％、MgO1.3％及びFe2O30.3％を加えた
以外は、実施例１と同一方法で粉砕した後、比較
例２と同一方法で成形、焼成した。 比較例 ４ 比較例２と同一原料を用いAl2O3／SiO2＝1.47
となるよう配合した以外は比較例２と同様にして
焼成体を製造した。 比較例 ５ Al2O3／SiO2＝1.47とし長石をNa2OとK2Oの
合計量が0.24％となるように配合した以外は、実
施例１と同様にして焼成体を製造した。 比較例 ６ 配合比を変えてAl2O3／SiO2＝1.78とした以外
は比較例２と同一方法により焼成体を製造した。 比較例 ７ 実施例１とは粒度の異なる99.95％Al2O3と99.9
％SiO2とをAl2O3／SiO2＝1.78となるように配合
し、粉砕後の平均粒径が2.1μmとなるように粉砕
し、焼成を1760℃で１時間行なつた以外は実施例
１と同様にして焼成体を製造した。 比較例 ８ 実施例４で用いたムライトを97％Al2O3製のミ
ルと粉砕メデイアを用いて120時間粉砕し、その
後は実施例１と同様にして焼成体を製造した。 試験例 上記の実施例及び比較例により製造したパイプ
状の焼成体について、加速寿命試験及び耐久試験
を行なつた。焼成体の組成及びかさ密度を第１表
に、試験結果を第２表に示す。試験方法は、以下
に示す通りである。 Γ 加速寿命試験： 外径21φmm、内径16φmm、長さ450mmのパイプを
試料とし、支点間距離300mmに支点を設け、この
間を炉内温度1400℃または1460℃に保持し、両端
が炉外に位置するよう試料を設置し、その中央部
に荷重を加えて、パイプが破断されるまでの時間
を示した。なお、パイプは５分ごとに半回転させ
た。第２表には、荷重を単位面積当りの応力で示
したがこれは次の計算式にもとづいた。 単位面積当りの応力（kgf／cm2）＝ 8wl／（D4−d4／Ｄ）〓 ｗ：荷重、ｌ：スパン長、 Ｄ：外径、ｄ：内径 このテスト条件は、実用キルンでの一本当りの
ローラーにかかる荷重の３〜６倍の荷重と目積ら
れ、実用キルンでは104倍以上の寿命が予測でき
る。そのため、100分以上の寿命は、より高温ま
たはより高荷重の使用を可能とする。 Γ 耐久試験： 重油燃焼のセラミツクス焼成炉の操業中の炉内
1500℃の雰囲気中に外径21φmm、内径16φmm、長
さ150mmのパイプ試料を挿入し、１ケ月保持した
後、室内に取り出し、その曲げ強度を前式に基づ
いて計測し（スパン100mm）テスト前の強度との
強度比百分率で示した。
に関する。 従来の技術及びその問題点 ローラーハースキルンとは、炉の長さ方向に所
望の温度分布をもたせた連続熱処理炉の一種であ
り、その炉床に耐熱性ローラーを並列に設置し、
このローラーの上を被熱処理材料が移動する形式
の炉である。 従来1000℃以上の熱処理が必要な窯素製品の焼
成炉には、トンネル炉が広く利用されている。し
かしながら、トンネル炉では、被焼成体の移動の
ために耐火煉瓦を施工して耐熱性をもたせた金属
製の台車を使用しているので、熱エネルギーの無
駄が多い。また、小型炉では、耐熱板をプツシヤ
ーで移動させることにより被焼成体の移動を行な
う形式の炉もあるが、耐熱板の傷みがはげしく、
事故が多いために経済的でない。 これに対し、上記ローラーハースキルンは、被
焼成体を移動させるために必要な部材の熱容量が
極端に小さいため、熱効率が大巾に向上すると共
に、熱処理時間も短縮されるという利点があり、
近年普及しつつある。 ローラーハースキルン用のローラーとしては、
現在、ステンレス、耐熱合金、陶器、磁器、アル
ミナ等のローラーが使用されている。しかしなが
ら、金属製ローラーでは、1000℃以下、陶器や磁
器製のローラーでは1250℃以下の炉に使用が限定
され、アルミナ製ローラーは極小型のテスト炉に
用いられている程度であり、熱処理温度に大きな
限界がある。更に、これらのローラーは、一本当
りにかかる荷重に制約があり、容積当りの焼成重
量に限界があるため、タイル、食器などの低温焼
成の軽量材料の熱処理に利用されているにとどま
つている。 しかるに、今後の窯業製品、特にいわゆるアド
バンスト・セラミツクスの普及には、熱処理工程
の省エネルギー化と高速化の重要性が増大してく
ると考えられる。このため、ローラーハースキル
ン用のローラーとしては、機械的強度が高いこ
と、熱源及び被熱処理材料からの飛散蒸発物に対
して耐食性に優れていること、高温下において靭
性が高く、クリープによつて破断されにくいこ
と、耐熱衝撃抵抗が高く、耐久性にすぐれている
こと、熱放散が小さいことなどの要求を満足する
ものが望まれている。 問題点を解決するための手段 本発明者は、従来技術の欠点に鑑みて、 1200℃以上、特に1300〜1600℃の高温熱処理が
可能であり、耐久性に優れ、高荷重に耐え、且つ
大量の生産に適する省エネルギー、高速化の可能
なローラーハースキルン用のローラーを開発すべ
く種々研究を重ねた結果、特定のムライト焼結体
からなるパイプ状のローラーが、その要求をみた
すことを見い出し、この知見に基いて本発明を完
成した。 即ち、本発明は、）Al2O3及びSiO2の合計量
97.0重量％以上、）CaO 0.2重量％以下、並び
に）Na2O及びK2Oの合計量0.2重量％以下であ
り、Al2O3／SiO2（モル比）＝1.30〜1.85、かさ密
度2.96ｇ／cm3以上であるムライト結晶を主体とす
る焼結体からなるローラーハースキルン用セラミ
ツクローラー及び焼結後の成分が）Al2O3及び
SiO2の合計量97.0重量％以上、）CaO 0.2重量
％以下、並びに）Na2O及びK2Oの合計量0.2重
量％以下であり、Al2O3／SiO2（モル比）＝1.30〜
1.85となるように調合した原料を粉砕または／及
び分散した後、パイプ状に成形し、1500〜1750℃
で焼成することを特徴とするローラーハースキル
ン用セラミツクローラーの製造法に係わる。 本発明でいうムライト結晶を主体とする焼結体
は、ムライト固溶体のみからなる焼結体に限定さ
れず、結晶粒界に存在する非晶質マトリツクスが
少なく、且つアルミナ結晶（α―Al2O3）がムラ
イト結晶の10容積％以下しか含まれない焼結体で
あればよく具体的には、以下の条件を満足するも
のである。 ａ Al2O3／SiO2（モル比）が1.30〜1.85の範囲内
である。 Al2O3／SiO2が1.30を下回る場合には、ムライ
ト結晶相量が減少し、SiO2または非晶質相が増
加するため、高温クリープの低下、耐食性の低下
をきたし、耐久性が劣るようになる。一方、
Al2O3／SiO2が1.85を上回る場合には、ムライト
結晶相の他にAl2O3結晶相量が増加し、高温強
度、靭性の低下及び耐久性の低下を生じるので不
適当である。 ｂ Al2O3及びSiO2の合計量が97.0重量％以上で
ある。 Al2O3及びSiO2の合計量は、多いことが望まし
いが必ずしも経済的でない。また、ZrO2、TiO2、
Cr2O3、Y2O3等の成分は、ローラーとしての若干
の品質低下要因となるが、焼結促進、靭性向上な
どの効果がある。従つてこれらの成分を含む
Al2O3及びSiO2以外の成分は、３％未満であれば
許容できる。しかしAl2O3及びSiO2の合計量が97
％を下回ると、熱源や被処理物からの飛散蒸発物
に対する耐食性の低下、高温クリープの低下など
が生じるので好ましくない。 ｃ CaOの含有量は、0.2重量％以下とする。 CaOの含有量が増加するとCaO―Al2O3―SiO2
系の化合物が形成されると考えられ、高温でクリ
ープ破断が増加するので好ましくない。このため
CaOの含有量は0.2重量％以下とすることが必要
であり、好ましくは0.1重量％以下、さらに好ま
しくは0.05重量％以下とする。 ｄ Na2OとK2Oの合計含有量は、0.2重量％以下
とする。 Na2O及びK2Oの含有量が増加するとNa2Oま
たは／およびK2O―Al2O3―SiO2系化合物が形成
され、品質、寿命などが低下するのでこれらの含
有量は、0.2重量％以下とし、好ましくは0.1重量
％以下とする。 ｅかさ密度は、2.96ｇ／cm3以上とする。 かさ密度が2.96ｇ／cm3を下回ると、耐食性の低
下や、機械的強度の低下などを生じるためかさ密
度は、2.96ｇ／cm3以上とすることが必要であり、
好ましくは3.00ｇ／cm3以上とする。 本発明ローラーを製造するための出発原料とし
ては、Al2O3／SiO2＝1.30〜1.85であり、Na2O、
K2O及びCaOを規定量以下しか含有しないか、或
いは焼成によつて規定量以下しか残留しない原料
を使用し有効成分が均一に分布している粉末が望
ましい。これらは、あらかじめムライト結晶が形
成されているものに限定されず、焼成工程でムラ
イト結晶が形成されるアルミナ及びシリカの混合
物またはアルミナ又は／およびシリケートの化合
物であつてもよい。本発明で使用できる出発原料
としては、例えば、比表面積２〜20m2／ｇの易焼
結性の低ソーダアルミナと高純度けい石または石
英との混合物、この混合物を1300〜1450℃で焼成
してムライトを合成した原料、Al及びSi化合物
溶液から共沈法や焙焼法などによつて調整した原
料などを挙げることができる。 本発明では、まず原料を、平均粒径（ストーク
スの法則に基づく沈降法または光透過法により測
定）が通常2μm以下、好ましくは1.5μm以下、さ
らに好ましくは0.5〜1.0μmになるように粉砕し分
散する。BET法による比表面積は２〜15m2／ｇ
とすることが好ましい。この粉砕及び分散工程
は、湿式で行なうことが効率的であり、ゴム、樹
脂、アルミナ等で内張りされたミルを用いて、メ
ノー、アルミナ、ジルコニア製などの粉砕メデイ
アにてボールミーリングすればよい。粉砕機とし
ては、ボールミル、振動ミル、アトリツシヨンミ
ル、遠心ミルなどが使用でき、粉砕と分散を同時
に行なうことができる。2μm程度以下の微粉原料
を用いる場合には、粉砕工程を省略することがで
きるが、原料の分散を充分に行ない成分ができる
だけ均一に分布した原料とすることが必要であ
る。 粉砕または／及び分散を行なつた原料は、次に
成形工程で所望の形状に成形される。成形法とし
ては、通常の窯業製品に用いられている方法が適
用でき、例えば次のような方法で成形をする。
CIP（静水圧成形法）では、上記原料にPVAなど
の成形助剤を数％添加した造粒粉体（主として噴
霧乾燥法による）を調整して成形する。成形圧力
としては、0.5〜２トン／cm2程度の圧力が好まし
い。押出し成形法の場合は、メチルセルローズ、
デキストリン、PVAなどの粘結性に富んだペー
スト状の成形助剤を処理原料に混練し、押出し機
にて成形する。鋳込み成形法の場合は、処理原料
をスラリー状とし、粘度が30〜3000cpとなるよ
うに調整し、石膏型などの成形型を用いて成形
し、成形後乾燥して成形体とする。これらの成形
体は、焼成工程での焼成収縮にもとづいて所望の
ローラー寸法よりも大きい割増寸法の形状に造ら
れる。 次いで成形体は、開放雰囲気中1500〜1750℃の
温度で焼成される。焼成温度は、原料の種類、成
形体の成分、成形体の焼結活性などにより左右さ
れるが、常圧焼結の場合には、好ましくは、1550
〜1750℃、さらに好ましくは1550〜1700℃であ
る。焼結温度が1500℃よりも低温では、所望の密
度が得られず、1750℃よりも高温では、経済的で
ないと共に、結晶粒径が粗大化しすぎ、強度の低
下や密度の低下を期し、さらに焼成工程で変形が
生じやすくなり好ましくない。 ローラーの寸法は、キルンの巾、被熱処理材料
の形状、面積あたりにかかる重量、使用温度など
によつて決まるが、外径15〜50mmφ、外径／内径
＝1.2〜1.5、長さ／外径＝25〜80程度であること
が好ましい。内面は、必ずしも円であることに限
定されないが、外面は、±0.5mm以内の精度をもつ
た真円であることが望ましい。 発明の効果 本発明のローラーハースキルン用のローラー
は、次のような優れた特性を有する。 １ 一般に高温、高強度セラミツクスとされてい
るSi3N4、SiCなどに比し、高温開放雰囲気で
安定である。 ２ 熱伝導率が低く、ローラーの両端の金属製駆
動部への熱放散が少なく、経済的であり、熱効
率が高い。 ３ 熱源や被熱処理材料からの高温における飛散
蒸発物による汚染に高い耐久性を示し、長期間
の使用が可能である。 ４ 急激な温度変化に耐えうる耐熱衝撃性を有す
る。 ５ Si3N4、SiC、Al2O3などのセラミツクスに比
し弾性率が低く、特に高温において適当に変形
し、応力集中をうけにくい柔構造体である。 ６ ムライト結晶がアスペクト比の高い針状で、
網目構造体を形成し、靭性が高く、クリープ破
断されにくい。 本発明ローラーハースキルン用ローラーは、上
記した様な優れた特性を有するので、高温熱処理
が可能であり、耐久性に優れ、高荷重に耐え、且
つ大量の生産に適するローラーハースキルン用の
ローラーとして有用である。 実施例 以下実施例に基づき本発明を更に詳細に説明す
る。 実施例 １ 平均粒径0.7μmで比表面積８m2／ｇの99.95％
Al2O3と平均粒径1.5μmの99.9％SiO2とをAl2O3／
SiO2＝1.34になるよう３Kg配合し、CMCを１％
加え91％Al2O3製のボールミルと粉砕用メデイア
を用いて48時間湿式で粉砕し分散させ、平均粒径
0.7μmとした後、噴霧乾燥により成形用粉体2.5Kg
を得た。 この粉体を、CIPにより1.5トン／cm2の圧力でパ
イプ状に成形し、1680℃で３時間焼成した。 実施例 ２ 実施例１と同一原料を用いAl2O3／SiO2＝1.47
となるよう３Kg配合し、更に沈降炭酸カルシウム
をCaO換算で0.14％加えた後、実施例１と同一方
法により1650℃で３時間焼成した。 実施例 ３ 実施例１と同一原料を用いてAl2O3／SiO2＝
1.62となるよう３Kg配合し、さらに比表面積10
m2／ｇ平均粒径0.4μmの99.9％ZrO2微粉を2.5％加
えた後、強化ジルコニア製のボールミルと粉砕用
メデイアを用いて48時間湿式で粉砕、分散させ平
均粒径0.55μmとした。その後の工程は、実施例
１と同様で、1630℃で５時間焼成した。 実施例 ４ Al2O3／SiO2＝1.80、Al2O3とSiO2の合計量99.2
％の電融ムライトの微粉30重量％及び実施例１の
Al2O3とSiO2をAl2O3／SiO2＝1.55となるよう配
合したもの70重量％からなる原料を湿式にて樹脂
製ミルに99.5％Al2O3製メデイアを用いて、振動
により、12時間で平均粒径1.1μmとなるよう粉砕
し、分散させた。 このスラリーに界面活性剤を微量添加し、粘度
を250cpに調整し、２Kg／cm2の圧力をかけて、石
膏型に鋳込み成形し、乾燥後1650℃で３時間焼成
した。 実施例 ５ Al及びSi化合物の溶液から熱分解法で合成、
仮焼したAl2O3／SiO2＝1.80のAl―Siスピネル原
料粉末にY2O3を0.3％と長石〔主成分（Na、Ｋ）
2O・Al2O3・6SiO2〕をNa2O＋K2Oが0.1％とな
るよう添加配合した後、実施例３と同一方法で平
均粒径0.6μmに粉砕した後、同様に処理、成形
し、1590℃で６時間焼成した。 実施例 ６ 実施例４のムライト40重量％及びアルミナと
99.9％SiO2とをAl2O3／SiO2＝1.80になるよう混
合した粉末60重量％からなる原料に沈降炭酸カル
シウムをCaO換算で0.05重量％加え、実施例４と
同様の方法により焼成温度1720℃で２時間焼成し
た。 実施例 ７ Al及びSi化合物の溶液から熱分解法で合成、
仮焼したAl2O3／SiO2＝1.47のムライト粉末を用
いて実施例５と同一方法により焼成体を製造し
た。 比較例 １ Al2O3／SiO2＝1.18、粉砕時間を24時間とした
以外は、実施例１と同様にして焼成体を製造し
た。 比較例 ２ 実施例４のムライト、99.6％アルミナ粉末、カ
オリン（主成分Al2O3・2SiO2・2H2O）及び長石
を用いてAl2O3／SiO2＝1.27となるように配合し、
粉砕後、脱水、乾燥を行ない、さらに増粘剤を加
えて混練し、坏土とし、押し出し成形を行なつた
後、1700℃で３時間焼成した。 比較例 ３ ZrO21.5％、MgO1.3％及びFe2O30.3％を加えた
以外は、実施例１と同一方法で粉砕した後、比較
例２と同一方法で成形、焼成した。 比較例 ４ 比較例２と同一原料を用いAl2O3／SiO2＝1.47
となるよう配合した以外は比較例２と同様にして
焼成体を製造した。 比較例 ５ Al2O3／SiO2＝1.47とし長石をNa2OとK2Oの
合計量が0.24％となるように配合した以外は、実
施例１と同様にして焼成体を製造した。 比較例 ６ 配合比を変えてAl2O3／SiO2＝1.78とした以外
は比較例２と同一方法により焼成体を製造した。 比較例 ７ 実施例１とは粒度の異なる99.95％Al2O3と99.9
％SiO2とをAl2O3／SiO2＝1.78となるように配合
し、粉砕後の平均粒径が2.1μmとなるように粉砕
し、焼成を1760℃で１時間行なつた以外は実施例
１と同様にして焼成体を製造した。 比較例 ８ 実施例４で用いたムライトを97％Al2O3製のミ
ルと粉砕メデイアを用いて120時間粉砕し、その
後は実施例１と同様にして焼成体を製造した。 試験例 上記の実施例及び比較例により製造したパイプ
状の焼成体について、加速寿命試験及び耐久試験
を行なつた。焼成体の組成及びかさ密度を第１表
に、試験結果を第２表に示す。試験方法は、以下
に示す通りである。 Γ 加速寿命試験： 外径21φmm、内径16φmm、長さ450mmのパイプを
試料とし、支点間距離300mmに支点を設け、この
間を炉内温度1400℃または1460℃に保持し、両端
が炉外に位置するよう試料を設置し、その中央部
に荷重を加えて、パイプが破断されるまでの時間
を示した。なお、パイプは５分ごとに半回転させ
た。第２表には、荷重を単位面積当りの応力で示
したがこれは次の計算式にもとづいた。 単位面積当りの応力（kgf／cm2）＝ 8wl／（D4−d4／Ｄ）〓 ｗ：荷重、ｌ：スパン長、 Ｄ：外径、ｄ：内径 このテスト条件は、実用キルンでの一本当りの
ローラーにかかる荷重の３〜６倍の荷重と目積ら
れ、実用キルンでは104倍以上の寿命が予測でき
る。そのため、100分以上の寿命は、より高温ま
たはより高荷重の使用を可能とする。 Γ 耐久試験： 重油燃焼のセラミツクス焼成炉の操業中の炉内
1500℃の雰囲気中に外径21φmm、内径16φmm、長
さ150mmのパイプ試料を挿入し、１ケ月保持した
後、室内に取り出し、その曲げ強度を前式に基づ
いて計測し（スパン100mm）テスト前の強度との
強度比百分率で示した。
【表】
【表】
第２表から本発明ローラーハースキルン用のロ
ーラーは、高温での高荷重の使用に耐え、長期間
使用後においても高強度を有することが明らかで
ある。
ーラーは、高温での高荷重の使用に耐え、長期間
使用後においても高強度を有することが明らかで
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Al2O3及びSiO2の合計量97.0重量％以上、 CaO 0.2重量％以下、並びに Na2O及びK2Oの合計量0.2重量％以下 であり、Al2O3／SiO2（モル比）＝1.30〜1.85、か
さ密度2.96ｇ／cm3以上であるムライト結晶を主体
とする焼結体からなるローラーハースキルン用セ
ラミツクローラー。 ２ 焼結後の成分が Al2O3及びSiO2の合計量97.0重量％以上、 CaO 0.2重量％以下、並びに Na2O及びK2Oの合計量0.2重量％以下 であり、Al2O3／SiO2（モル比）＝1.30〜1.85とな
るように調合した原料を粉砕または／及び分散し
た後、パイプ状に成形し、1500〜1750℃で焼成す
ることを特徴とするローラーハースキルン用セラ
ミツクローラーの製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59193289A JPS6172989A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | セラミツクロ−ラ−及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59193289A JPS6172989A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | セラミツクロ−ラ−及びその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2418874A Division JPH04209753A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | ムライト焼結体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6172989A JPS6172989A (ja) | 1986-04-15 |
| JPH022821B2 true JPH022821B2 (ja) | 1990-01-19 |
Family
ID=16305437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59193289A Granted JPS6172989A (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | セラミツクロ−ラ−及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6172989A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0722666B2 (ja) * | 1990-03-02 | 1995-03-15 | 日本碍子株式会社 | アルミニウム溶湯用濾材 |
| JP4822605B2 (ja) * | 2001-04-19 | 2011-11-24 | 株式会社ニッカトー | 耐熱性ムライト質焼結体からなるローラハースキルン用ローラ |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP59193289A patent/JPS6172989A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6172989A (ja) | 1986-04-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |