JPH03193678A - 多孔質セラミック用組成物とそれを用いた多孔質セラミック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、大面積のセラミック製パネルなどを製造する
上で有用な多孔質セラミック用組成物とそれを用いた多
孔質セラミックに関する。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］従来、建
造物の外壁、内壁などに大面積のセラミック製パネルが
使用されている。このセラミック製パネルには、製造時
にクラックが発生するのを防止するため、熱膨張係数が
小さく、耐熱衝撃性などに優れることと、気孔率が大き
く、軽量であることが要求される。

このような特性を有するセラミックとして、例えば、シ
ラス粉末５〜３０重量％と、リチウム輝石粉末９５〜７
０重量％とからなる混合物を焼結したセラミック（特開
昭５２−１４０５１４号公報）や、シラス粉末２〜２０
重量％、リチウム輝石粉末４５〜９０重量％、及び粘土
質粉末１〜５０重量％からなる混合物を焼結したセラミ
ック（特開昭５２−１４１８１５号公報）が提案されて
いる。

これらのセラミックは、絶縁抵抗が高く、誘電率が小さ
いので、エレクトロニクス用の基板などとして有用であ
る。しかしながら、これらのセラミックは、耐熱衝撃性
が約６２０℃以下と小さいため、セラミック製パネル、
特に大面積のセラミック製パネルに適用する場合には、
クラックが生じ昌い。またこれらの先行技術に開示され
た技術は、シラス粉末を含み、表面が平滑で緻密なセラ
ミックを得ることを目的としている。従って、焼成によ
り得られたセラミックは、気孔率が約１０％以下と小さ
く、非多孔質である。

従って、本発明の目的は、大面積であってもクラックが
生じることがなく、耐熱衝撃性に優れると共に気孔率が
大きな多孔質セラミックを得る上で有用な多孔質セラミ
ック用組成物を提供することにある。

また本発明の他の目的は、上記の如き優れた特性を有す
る多孔質セラミックを提供することにある。

［発明の構成〕 本発明は、少なくとも、リチウム−アルミノケイ酸塩粉
末とバインダーとを含む多孔質セラミック用組成物によ
り、上記課題を解決するものである。

また本発明は、上記多孔質セラミック用組成物の成形焼
結体からなる多孔質セラミックにより、上記課題を解決
するものである。

多孔質セラミック用組成物に含まれるリチウム−アルミ
ノケイ酸塩は、ＬｉＯ２・Ａｊ２０３ＳｉＯｚ成分で構
成されている限り特に制限されない。このようなりチウ
ム−アルミノケイ酸塩としては、例えば、ペタライト、
ユークリプタイト、スポジュメン、リチア輝石などが挙
げられる。

リチウム−アルミノケイ酸塩粉末の粒径は、焼結による
一体性を損わない範囲の粒径、例えば、平均粒径１０〜
５００μｍ程度であるのが好ましい。

これらのりチウム−アルミノケイ酸塩は、一種又は二種
以上の混合物として使用される。なお、リチウム−アル
ミノケイ酸塩粉末を含む組成物を焼成すると、熱膨脹係
数が小さく、耐熱衝撃性に優れたセラミックが得られる
。

バインダーとしては、従来慣用の有機バインダ、例えば
、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体
、ポリエチレングリコールなどの多価アルコール、ポリ
ビニルアルコールなどが挙げられ、単独又は混合物とし
て使用される。

リチウム−アルミノケイ酸塩粉末とバインダーとの割合
は、成形性などを損わない範囲に設定される。バインダ
ーの含有量は、通常０．１〜１０重量％程度である。バ
インダーの量が上記範囲を外れると、一般に成形性が低
下する。

本発明の多孔質セラミック用組成物は、上記成分に加え
て、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２０、ＭｇＯ及びＣａＯからなる成分
、すなわちアルカリ成分が３重量％以下の粘土質粉末を
含むのが好ましい。このような粘土質成分は、含有量が
多くなるにつれて気孔率が小さくなるので、その含有量
を調整することにより、多孔質セラミックの気孔率を容
易に制御できる。なお、アルカリ成分が３％を越える材
料、例えばシラス粉末を用いると、熱膨脹係数が大きく
なり、耐熱衝撃性だけでなく、気孔率が著しく低下する
。

粘土質成分としては、例えば、カオリン族鉱物、シリマ
ナイト族鉱物、蝋石、ポゾランなどが挙げられる。粘土
質粉末の粒径は、焼結による一体性を損わない範囲の粒
径、例えば、平均粒径１０〜５００μｍ程度であるのが
好ましい。

これらの粘土質成分も、一種又は二種以上の混合物とし
て使用できる。

上記リチウム−アルミノケイ酸塩粉末と粘土質粉末との
割合は、通常、リチウム−アルミノケイ酸塩粉末：粘土
質粉末−７０〜１００重量部二３０〜０重量部程度であ
る。粘土質粉末の割合が３０重量部を越えると、クラッ
クが生じ易いだけでなく、焼成前後での体積変化率が大
きくなり、セラミックの寸法精度が低下し易い。

さらには本発明の多孔質セラミック用組成物は、気孔率
を調整するため、炭素材粉末を含むのが好ましい。この
炭素材粉末は、焼成工程で燃焼して気孔を生成する。炭
素材は、可燃性であれば特に制限されない。このような
炭素材としては、例えば、木質系炭素材、石炭系炭素材
、石油系炭素材などが挙げられる。これらの炭素材のう
ち、急激な燃焼に伴い大きな膨張力が作用するのを抑制
するため、燃焼速度が小さな炭素材、特にコークス粉が
好ましい。

なお、炭素材粉末の粒径は、焼結による一体性を損わな
い範囲であればよく、所望する気孔径に応じて設定でき
、通常３　ｍｍ以下である。なお、粒径が小さな炭素材
粉末を用いる場合には、微細な気孔を形成できる。

これらの炭素材粉末は、単独で、又は混合して使用され
る。

炭素材粉末は、リチウム−アルミノケイ酸塩粉末１００
重量部に対して、０〜１００重量部程度使用される。炭
素材粉末の量が１００重量部を越えると、焼結体の機械
的強度が低下する。

なお、多孔質セラミック用組成物が、上記リチウム−ア
ルミノケイ酸塩粉末と共に粘土質粉末及び／又は炭素材
粉末を含む組成物である場合には、バインダーの含有量
は、前記と同様に、組成物中に０．１〜１０重量％程度
である。

このような多孔質セラミック用組成物は、多孔質セラミ
ックスを得る上で有用である。この多孔質セラミックは
、慣用の方法、例えば、前記各成分を混線し、成形可能
な均一な混合物を調製し、該混合物を加圧成形した後、
焼成することにより得られる。なお、焼成に際しては、
多孔質とするため、温度１１５０〜１３００℃で行なう
必要がある。焼成温度が１１５０”Ｃ未満であると、多
孔質セラミックの機械的強度が低下し、１３００”Ｃを
越えると、非多孔質のガラス状セラミックとなり易い。

多孔質セラミックの形状は用途に応じて設定でき、特に
制限されない。パネル材として使用する場合には、通常
、平板状、湾曲板状である。

本発明の多孔質セラミックは、熱膨張係数が小さいので
、従来のセラミックと比較して、耐熱衝撃性及び気孔率
が著しく大きいという特徴を有している。また多孔質セ
ラミックは、大面積のパネル材としてもクラックが生じ
ることがないだけでなく、大きな気孔率に起因して、通
常、透水性を有していると共に、軽量である。多孔質セ
ラミックは、通常、次のような特性を有している。

（１）嵩密度　０．６〜１．７５ｇ／ｃｍ（２）気孔率
　２０〜７０％ （３）吸水率　１０〜６５％ （４）焼成前後の体積変化率 ５〜＋４％程度 （５）耐熱衝撃性　９００℃以上 なお、以下、耐熱衝撃性は、種々の温度に加熱した加熱
試料を冷水で急冷し、測定した試料の曲げ強度が、冷間
時の曲げ強度の２／３の値を示した時の加熱温度をもっ
て表わす。

板状の多孔質セラミックの少なくとも一方の表面には、
緻密層が形成されているのが好ましい。

この緻密層により、多孔質セラミックの表面を緻密かつ
平滑化できる。

上記緻密層は、前記リチウム−アルミノケイ酸塩よりも
融点が低いセラミック材料で形成された結晶性ガラス層
や、リチウム−アルミノケイ酸塩よりも融点が高いセラ
ミック材料を溶射した溶射層であってもよい。結晶性ガ
ラス層を形成するセラミック材料としては、例えば、ガ
ラス、うわぐすりなどが例示される。上記セラミック材
料は、ＮａＮＯ３、Ｎａ　Ｓ０４などの融剤や着色剤、
消色剤などを含んでいてもよい。また溶射層を形成する
セラミック材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニ
ア、ジルコン、クロミア、サーメットなどが例示される
。

緻密層の厚みは、表面を緻密化できる範囲で選択され、
例えば１０μｍ〜２Ｍ程度に形成できる。

本発明の多孔質セラミックは、建築物、建造物の外壁、
内壁、天井、床柱の取り巻きなどに貼着されるセラミッ
ク製パネル材、サイクリックに熱が作用する反応容器及
び工業炉廻りの耐熱性断熱材、道路の透水性舗装材、土
木工事における地下水吸上げ用のドレーン材などの広い
用途に利用できる。

［発明の効果コ 以上のように、本発明の多孔質セラミック用組成物は、
耐熱衝撃性に優れると共に、気孔率が大きく、大面積で
あってもクラックが生じることのない多孔質セラミック
を得る上で有用である。

また本発明の多孔質セラミックは、大面積であってもク
ラックが生じることがなく、気孔率が大きく、耐熱衝撃
性に優れている。

［実施例］ 以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する
。

実施例１〜５ ベタライト、カオリン及びコークスを表に示す割合で配
合し、該配合物１００重量部に、カルボキシメチルセル
ロースが固形分で０．２重量部となるようにカルボキシ
メチルセル２０−ス水溶液を添加して混合した後、５０
９に９／ｃｊの加圧条件下で加圧することにより、寸法
２０　龍Ｘ　２０　＋ａｍ　Ｘ　８０龍の成形体を作製
した。

次いで、成形体を、温度１２００℃の炉で数時間焼成す
ることにより、多孔質セラミックを作製した。

そして、上記実施例１〜５で得られたセラミックの嵩密
度、気孔率、吸水率、体積変化率及び耐熱衝撃性を調べ
たところ、表に示す物性を示した。

表より、実施例１〜５で得られた多孔質セラミックは、
気孔率及び耐熱衝撃性などに優れている。

実施例６ ペタライト９０重量部とカオリン１０重量部とを配合し
、該配合物１００重量部に、実施例１と同様にして、カ
ルボキシメチルセルロースを固形分トして０．２重量部
添加した後、５０９　ｋｇ　／　ｃｕｔで加圧すること
により、２００＋ｌ１ｍＸ　２００ｗＸ　３０ＩＩＩｍ
の大きさの成形体を作製した。

次いで、大面積の成形体を、温度１２００℃の炉で１５
時間焼成することにより、セラミックパネルを作製した
。

焼成に伴う体積変化は１％以下であり、歪の少ないセラ
ミックパネルが得られた。また大面積であるにも拘らず
、セラミックパネルには亀裂が発生しなかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも、リチウム−アルミノケイ酸塩粉末とバ
   インダーとを含むことを特徴とする多孔質セラミック用
   組成物。 ２、Ｎａ＿２Ｏ、Ｋ＿２Ｏ、ＭｇＯ及びＣａＯからなる
   成分が３重量％以下の粘土質粉末を含む請求項１記載の
   多孔質セラミック用組成物。 ３、炭素材粉末を含む請求項１又は請求項２記載の多孔
   質セラミック用組成物。 ４、請求項１〜３のいずれかに記載の多孔質セラミック
   用組成物の成形焼結体からなることを特徴とする多孔質
   セラミック。