JPH0628947B2 - 道具れんが用二層構造耐熱板 - Google Patents

道具れんが用二層構造耐熱板

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JPH0628947B2
JPH0628947B2 JP62058740A JP5874087A JPH0628947B2 JP H0628947 B2 JPH0628947 B2 JP H0628947B2 JP 62058740 A JP62058740 A JP 62058740A JP 5874087 A JP5874087 A JP 5874087A JP H0628947 B2 JPH0628947 B2 JP H0628947B2
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は耐火物、ファインセラミックス、陶磁器及び電
子セラミックス部品等の焼成により製品化される製造分
野に使用される耐熱板に関する。
［従来の技術］ 耐火物、ファインセラミックス、淘磁器及び電子セラミ
ックス部品等を焼成する場合、焼台または棚板と呼ばれ
る道具れんがを使用するのが一般的である。以下、この
道具れんがを棚板と呼称する。棚板に要求される特性と
しては製品と反応しない；繰返し使用しても割れな
い（コスト面でメリットがある）；変形しない；熱
交率が良い等が挙げられ、焼成する製品の品質に適合し
た材質を選定する必要がある。棚板の材質としてはアル
ミナーシリカ、アルミナ、ジルコニア等の酸化物及び炭
珪素の非酸化物が主流を占めているが、万能な特性をも
つ棚板は現状ではない。
すなわち、アルミナーシリカ質の棚板は製品との反応及
び変形の問題で使用限界がある。アルミナ質のものは高
温焼成が必要で、高価であり、一部の製品と反応する。
ジルコニア質の棚板は製品との反応がなく、変形しにく
い等の長所をもっているが、比重が大きく重いために取
り扱いに手間がかかること、高価であること、熱伝導率
が低いこと及び繰り返し使用する場合にジルコニア変態
に起因する組織脆化のためボロボロになる等の短所があ
る。
炭珪質の場合、変形には強いが、酸化による老化並びに
製品との反応防止のために高価なコーティングが必要と
なる。
［発明が解決しようとする問題点］ 上述の問題点を解決するために、アルミナ質棚板を製造
する場合に、変形防止のため、耐クリープ性の優れたＳ
ｉＣ質を中心にして上下面をアルミナ質にした三層のサ
ンドイッチ構造の棚板が製造されている。しかし、三層
構造の棚板は高価であり、均一に三層にすることが難し
く、更に、繰返し使用すると、層間に剥離状の亀裂が生
じるなど、耐用性の面で問題があり、上述の問題点の有
効な解決手段とはなっていない。
また、実開昭61−192300号公報は耐熱容器の内平面また
は裏平面に、厚さ０．１〜５．０mmのセラミックシート
を１層もしくは２層以上圧着もしくは貼着により張り付
け、これら耐熱容器とセラミックシートとを同時焼成し
て一体化してなるセラミックシート張り耐熱容器を開示
している。しかし、この耐熱容器は抄紙法によってシー
ト化されたセラミックスシートを使用したものであり、
このようなセラミックスシートが未焼成シートの場合に
は、焼成温度付近で少なくとも１５％程度の収縮があ
り、支持体となる耐熱容器に張り付けて焼成するとシー
トの焼成収縮亀裂が生じて実用に供することができず、
また、焼成済の堅いシートを使用する場合には、支持体
となる耐熱容器に該シートを張り付けることが難しく、
もし、良好に張り付けることができた場合にも、その後
の焼成及び実用温度において、耐熱容器とシートの間の
熱膨張差に起因する剥離亀裂を生ずることがあり、反復
的な温度変化のある棚板としての使用には耐え難い。
［問題点を解決するための手段］ 従って、本発明は、アグネシア、スピネル、ムライト、
ジルコニア、ジルコン及び炭化珪素から選ばれた１種ま
たは２種以上からなる支持体、及びジルコニア、シリ
カ、アルミナ、マグネシア、スピネル、炭化珪素、窒化
珪素及びカーボンから選ばれた１種または２種以上から
なる０．１〜２ｍｍの粒子を一列に配列することにより
形成されかつ外表面が平坦な粒子状表層部よりなり、各
粒子の１部分が支持体に埋め込まれていることを特徴と
する道具れんが用二層構造耐熱板（以下、単に二層構造
耐熱板と記載する）を提供するにある。
［作用］ 本発明の二層構造耐熱板は主に温度変化を伴う焼成炉の
棚板として使用するものであり、従来の層状構造の耐熱
板において欠点となっていた支持体と表層部の熱膨張差
に起因する剥離亀裂及び表層部の亀裂を防止するため
に、支持体に粒子状表層部を設けることによりこれらの
亀裂を防止するものである。すなわち、支持体と粒子状
表層部の材質の相違による熱膨張差を粒子間の間隙によ
り吸収して剥離亀裂等を防止し、更に、粒子状表層部の
亀裂を防止するものである。
本発明の二層構造耐熱板に使用する支持体は焼成炉の温
度変化に対して安定であり、割れにくく、変形せず、熱
伝導率が高く、線膨張率が粒子状表層部のそれに近いも
のであれば、その材質は特に限定されるものではない。
支持体材質の若干例としてアグネシア、スピネル（MgO・
Al2O3）、ムライト、ジルコニア（例えば天然バッデラ
イト、及びMgO、CaO、Y2O3等で安定化した合成ジルコニ
ア）、ジルコン、炭化珪素等を挙げることができ、特
に、マグネシアースピネル及びマグネシアースピネル−
ジルコニア系の支持体は高耐用性を示すために好適であ
る。なお、本発明の二層構造耐熱板に使用する支持体は
直接焼成する製品と接するものではなく、製品との反応
等の心配もないので、上述の条件を満たすものであれ
ば、その純度等は特に限定されるものではなく、焼成前
の生支持体に粒子を埋込むことができれば良い。
本発明の二層構造耐熱板の粒子状表層部は焼成する製品
と直接接するものであり、その材質は焼成する製品の材
質に依存するが、製品との反応等の問題を鑑みて高純度
の材質を使用する必要がある。粒子状表層部の材質は製
品の材質に依存するが、例えばジルコニア（例えば天然
バッデライト、及びMgO、CaO、Y2O3で安定化した合成ジ
ルコニア等）、シリカ、アルミナ、マグネシア、スピネ
ル、炭化珪素、窒化珪素、カーボン等を使用することが
できる。なお、製品の品質に依存して、これらの材質の
１種または２種以上を使用することができる。上述の材
質よりなる粒子から粒子状表層部はなる。粒子の粒度範
囲は二層構造耐熱板製造時の焼成温度、支持体との接着
率、焼成炉の使用温度、製品との反応性、製品の形状並
びに大きさ等に依存して微粉から粗粒までの範囲のもの
を使用することができるが、０．１〜２mm程度の粒度範
囲をもつ粒子を使用することが好適である。粒子の粒度
範囲がこの範囲内であれば、粒子状表層部の材質と支持
体の線膨張率が異なっていても、接着厚が粒子寸法と等
しく、小さいので、熱膨張差による応力を吸収すること
ができ、接着強度の低下が小さく、支持体との剥離も認
められないためである。
本発明の二層構造耐熱板の断面図を示す第１図より明ら
かなように、粒子(2)の１部分は支持体(1)に埋込まれて
おり、粒子状表層部は支持体(1)上に一列に配置された
粒子(2)よりなる。
このような構造の粒子状表層部は例えば粒子を埋込むこ
とができる柔らかさをもつ所定の形状の生支持体を上述
の粒子で均一に被覆し、被覆した粒子を備える生支持体
を成形する等の種々の耐火物成形方法を使用して得るこ
とができる。
次に、粒子状表層部を備える生支持体を焼成すれば、本
発明の二層構造耐熱板が得られる。焼成温度及び焼成時
間は支持体及び粒子の材質並びに粒子の粒度範囲により
種々変化させることができ、特に限定されるものではな
いが、焼成炉での実用温度より高い温度で焼成する必要
があり、通常１０００〜１６００℃程度の温度を使用す
る。
しかし、焼成温度は粒子状表層部を構成する粒子が全て
溶融してガラス状となり、表層部が緻密化するような温
度を使用してはならない。これは、上述のように、本発
明の二層構造耐熱板の作用・効果が粒子状表層部の各粒
子間の間隙により得られるものと思われ、全ての粒子が
ガラス状に溶融して緻密になると、従来の二層構造耐熱
板と同様の欠点が現れるためである。しかし、局部的に
ある程度の粒子が溶融して緻密化しても、他の粒子間に
間隙が存在すれば、剥離状亀裂等を防止することができ
る。理想的には、各粒子がそれぞれ単独に支持体上に支
持されていることが好ましい。各粒子の溶融温度は粒子
の材質及び粒度等により変化する。
また、使用する粒子の粒度を整えることによっても、こ
の緻密化を防止することができる。これは粒子状表層部
を構成する粒子に大小があると、大きい粒子の間隙に小
さい粒子が入り込み、この小さい粒子が大きい粒子より
も低温で溶融して大きい粒子間の間隙を閉塞して実質上
粒子状表層部を緻密化するためである。
本発明の二層構造耐熱板は用途に応じて種々の材質の支
持体と粒子状表層部を組合わせることができ、それによ
ってコスト面などで種々の利点を得ることができる。例
えば、従来使用されているアルミナ質の棚板は１８００
℃前後の温度で焼成することにより耐クリープ性の向上
が図られていたが、本発明により粒子状表層部だけをア
ルミナ質とし、支持体をムライト系の耐クリープ性の良
好なものにすることにより、焼成温度を１６００℃程度
に低下させることができ、経済的に棚板を製造すること
ができる。
［実施例］ 以下に実施例（以下、特記しない限り単に「例」と記載
する）を挙げ、本発明を更に説明する。
実施例 本発明品は以下の第１表に記載する品質をもつ粒子状表
層部の材質をもつ粒子を１５０mm□×１０mmの形状の金
枠に投入し、均一層にならした後、以下の第１表に記載
する材質の支持体を形成する練士を投入し、一軸成形
し、脱枠後、１５００℃で焼成することにより作成し
た。
上述の実施例及び比較例に使用した原料の化学組成は
以下の通りであった。
・ジルコニア：CaO安定化ZrO９５％品。
・マグネシア：MgO９９．５％品。
・スピネル：MgO２８．９重量％、 Al2O3６９．９重量％品。
・アルミナ：支持体及び単一層（比較例）に使用する もの＝Al2O3９０％品、 粒子状表層部に使用するもの＝Al2O3９９
％品。
・ムライト：Al2O3７２．８重量％、 SiO2２７．２重量％品。
・炭化珪素：SiC９８％品。
・ジルコン：ZrO2６７重量％、SiO2３２重量％品。
２種以上を混合したものの配合割合。
実施例２：マグネシア／ジルコニア重量比１／１。
実施例３：マグネシア／スピネル／ジルコニア重量比１
０／５／１。
実施例４：アルミナ／ムライト重量比１／１アルミナ／ スピネル重量比１／２。
実施例５：マグネシア／スピネル／ジルコン重量比３／
１／１ マグネシア／スピネル重量比１／１。
［発明の効果］ 本発明は支持体に耐割れ性とし、粒子状表層部を耐反応
性とした。二層構造耐熱板にあり、本発明の２層構造耐
熱板は単一層では得られない耐割れ性と耐反応性を同時
に得ることができ、ジルコニア単一層では問題となる熱
効率及び作業性（軽量化）を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の二層構造耐熱板の断面図である。図
中：１……支持体、２……粒子状表層部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−209108（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】マグネシア、スピネル、ムライト、ジルコ
    ニア、ジルコン及び炭化珪素から選ばれた１種または２
    種以上からなる支持体、及びジルコニア、シリカ、アル
    ミナ、マグネシア、スピネル、炭化珪素、窒化珪素及び
    カーボンから選ばれた１種または２種以上からなる０．
    １〜２ｍｍの粒子を一列に配列することにより形成され
    かつ外表面が平坦な粒子状表層部よりなり、各粒子の１
    部分が支持体に埋め込まれていることを特徴とする道具
    れんが用二層構造耐熱板。
JP62058740A 1987-03-16 1987-03-16 道具れんが用二層構造耐熱板 Expired - Lifetime JPH0628947B2 (ja)

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