JPH08283073A

JPH08283073A - 窯道具

Info

Publication number: JPH08283073A
Application number: JP7085613A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamakawa; 治山川; Hiroaki Nihonmatsu; 浩明二本松
Original assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd; NGK Adrec Co Ltd
Priority date: 1995-04-11
Filing date: 1995-04-11
Publication date: 1996-10-29
Also published as: CN1092619C; CN1160029A

Abstract

(57)【要約】【構成】コージェライト、ムライト、アンダルサイ
ト、アルミナ及び焼成することによりこれらの鉱物を生
成する鉱物から選ばれた１種類以上の原料を粉砕して得
られた粒径が５００μｍ以下の粉末に、粒径が４４μｍ
以上の炭化珪素粉末を０〜３０重量％添加して、これを
造粒処理し、得られた造粒物を成形後焼成してなる窯道
具。【効果】造粒処理した原料を用いて製作されているの
で、平面内及び厚さ方向の密度が均一で、窯道具として
求められる諸特性に優れ、長寿命なものである。また、
製作過程での欠陥が生じにくいので、高い製造歩留りが
期待できる。本発明の窯道具は、特にこれまで製作や長
寿命化が困難であった大型、薄肉の窯道具に好ましく適
用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、陶磁器、タイル、碍
子、フェライト等を含む電子部品等のセラミック製品を
焼成する際に用いるセッター、棚板、台板等の窯道具に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、棚板等の窯道具を製造する際に
用いられる主原料の粒子は、原料メーカーで製造、粉砕
されたままの状態の粒子であり、その粒度構成は、粗
粒、中粒、微粒よりなっている。このような主原料の粒
子は、バインダー等を加えてミキサーで混練された後、
所定の成形型内に充填されてプレス機によりプレス成形
され、これを焼成することによって、窯道具が製造され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような状態の原料による粒度構成のまま窯道具の製造を
行った場合、原料の混練時に粒度の偏りが生じたり、ま
た、成形型内への充填時に原料が分離を起こしやすく、
充填が不均一になり易い。このため成形体の厚さ方向並
びに面内の密度分布が不均一になって、焼成時や使用中
に反りや割れが発生したり、ラミネーション等の欠陥や
強度低下を招いて窯道具としての寿命を短くするという
問題があった。このような問題は、特に大型、薄肉の窯
道具の場合に顕著であり、したがって、大型、薄肉の窯
道具の製造や長寿命化には非常に困難があった。

【０００４】緻密質のセラミック焼結体の製造を目的と
したファインセラミックスの分野では、極微粉（数μ）
の原料粉を用いるため、原料の流動性を高めて、成形型
内への充填性を良くし、成形性を向上させること等を目
的として、原料粉をスプレードライヤー等により造粒処
理することが一般的に行われているが、軽量、耐熱性等
の特性を重視した窯道具の分野においては、このような
造粒処理をすることは全く行われていなかった。

【０００５】また、窯道具の分野では、最近、生産効率
の向上や省エネなどの観点から迅速焼成が行われること
が多く、更に、被焼成物も大型化する傾向にあるため、
窯道具に対する特性改善の要求も大きくなってきてい
る。本発明は、このような事情を鑑みてなされたもので
あり、極微粉原料の造粒処理技術を、広い粒度構成を有
する窯道具の原料の分野に適用することによって、窯道
具の特性向上や長寿命化を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、コージ
ェライト、ムライト、アンダルサイト、アルミナ及び焼
成することによりこれらの鉱物を生成する鉱物から選ば
れた１種類以上の原料を粉砕して得られた粒径が５００
μｍ以下の粉末に、粒径が４４μｍ以上の炭化珪素粉末
を０〜３０重量％添加して、これを造粒処理し、得られ
た造粒物を成形後焼成してなることを特徴とする窯道具
が提供される。

【０００７】また、本発明によれば、粒径が５００μｍ
以下の粉末であるコージェライト０〜６０重量％、ムラ
イト２０〜６５重量％、アンダルサイト２５〜５０重量
％、アルミナ１０〜３０重量％及び粒径が４４μｍ以上
の炭化珪素粉末０〜３０重量％からなる粉末を造粒処理
し、得られた造粒物を成形後焼成してなることを特徴と
する窯道具が提供される。

【０００８】更に、本発明によれば、前記造粒物に、コ
ージェライト、ムライト、アンダルサイト、アルミナ及
び焼成することによりこれらの鉱物を生成する鉱物から
選ばれた１種類以上の原料である粗粒子を混合して成
形、焼成してなる窯道具が提供される。

【０００９】

【作用】本発明は上記のように構成され、その最大の特
徴は通常の未処理の原料粒を配合するのでなく、造粒処
理した原料を用いることにある。このように原料を造粒
処理することにより、製造過程、特に成形過程において
原料の粒度の偏りが抑えられるとともに、成形型内への
均一な原料の充填が可能となる。この結果、焼成された
製品の内部密度が均一でラミネーション等の欠陥のない
窯道具が得られる。

【００１０】また、本発明は上記のように、造粒処理し
た原料と未処理の原料粒を混合することにより、造粒が
困難な大粒径の原料（粗粒子）の配合が可能となるの
で、成形や乾燥等の取扱いが困難な大型製品やより肉厚
の製品の製造も容易になり、しかも、内部に欠陥のない
窯道具が得られる。

【００１１】造粒処理される原料は、コージェライト、
ムライト、アンダルサイト、アルミナ及び焼成すること
によりこれらの鉱物を生成する鉱物から選ばれた１種類
以上の原料であって、その組成、粒度配合は窯道具の種
類、使用分野、使用温度域等によって決定される。例え
ば、内装タイルを焼成するためのローラハースキルン用
のセッターの場合には、急加熱・急冷却を伴う迅速焼成
に耐えられるように、熱膨張係数が小さく耐スポーリン
グ性に優れたコージェライトやムライトを主体とした組
成が好ましい。また、１３５０℃以上の高い焼成温度を
必要とする電子部品用セラミックスの焼成用窯道具の場
合には、耐熱性に優れるとともに電子部品材料との反応
性が低いムライト、アルミナ系の組成が好ましい。な
お、コージェライトを主体とする組成とする場合には、
コージェライト自体の融点が他の鉱物に比して低く、か
つ、不純物により融点がより低下させられるので純度の
高い原料を使用するようにする。具体的には、純度９９
％以上が好ましく、純度９９．５％以上がより好まし
い。

【００１２】通常、これらの原料を粉砕した粉末に焼結
材及び可塑材を加えて造粒する。この際の可塑材として
は、通常の有機のバインダー類を用いることもできる
が、結合力、使い勝手から、粘土を単独もしくは、これ
らの有機のバインダー類と組み合わせて用いることが好
ましい。この際の粘土の添加量としては、原料粉末の合
計に対し内配で３〜１５重量％、好ましくは５〜１０重
量％、が造粒効果を保持し、かつ、使用時の耐酸化性を
落とさないために有効である。

【００１３】また、窯道具としては、熱伝導率が高く、
しかも、軽いことが望ましいため、熱伝導性に優れしか
も比重の小さい炭化珪素の粉末を添加することができ
る。ただし、微粉の炭化珪素は高温下では酸化されて酸
化珪素を生成し易く、この際に体積膨張を伴うため、製
品に膨張割れや強度低下を招くという問題があるので、
添加量は原料粉末全体の３０重量％までとし、また、粒
径は４４μｍ以上、好ましくは粒径４４〜１００μｍの
ものを用いるようにする。

【００１４】なお、本発明においては、コージェライ
ト、ムライト、アンダルサイト、アルミナからなる原料
を直接原料粉末として用いる他、これらの原料と共に、
あるいはこれらの原料に代えて、焼成することによりこ
れらの鉱物を生成する原料粉末を出発原料として用いて
もよい。例えば、タルクとアルミナとカオリンを所定の
比率で配合して焼成することによりコージェライトを生
成させることができ、シリカとアルミナを所定の比率で
配合して焼成することによりムライトを生成させること
ができる。また、水酸化アルミニウムを焼成することに
よりアルミナを生成させることができる。

【００１５】造粒物の原料組成及び粒度配合は、窯道具
の種類、使用分野、使用温度域等によって決定される
が、耐火物一般として最低限必要な特性を考慮すると、
それぞれの粒径が５００μｍ以下であるコージェライ
ト、ムライト、アンダルサイト、アルミナ及び焼成する
ことによりこれらの鉱物を生成する鉱物から選ばれた１
種類以上の原料と粒径が４４μｍ以上の炭化珪素とから
構成されていることが好ましい。

【００１６】例えば、粒径が５００μｍ以下の粉末であ
るコージェライト０〜６０重量％、ムライト２０〜６５
重量％、アンダルサイト２５〜５０重量％、アルミナ１
０〜３０重量％及び粒径が４４μｍ以上の炭化珪素粉末
０〜３０重量％からなることが好ましい。

【００１７】造粒処理の方法としては、特に制約はな
く、使用原料の粒径と被焼成品の形状、厚さ等に合わせ
選択される造粒粒子の大きさに適したスプレードライヤ
ー、転動造粒機、圧縮造粒機、押し出し造粒機等の各種
造粒装置を用いた造粒方法を適用することができる。ま
た、造粒された粒子の形状は球形に近いことが成形型へ
の充填性の点で望ましい。

【００１８】造粒処理が施される原料粉末の粒径は、造
粒が可能な大きさであれば特に制限されないが、原料粉
末の粒径が大きくなると造粒物の粒径も大きくなり、成
形型への充填性が低下するので、一般には粒径が５００
μｍ以下、より好ましくは３００μｍ以下にまで粉砕し
た粉末を用いる。

【００１９】また、この造粒により得られる造粒物（顆
粒）の粒径は０．２〜５ｍｍ程度とすることが好まし
い。造粒物の粒径は０．２ｍｍより小さいと製品の厚さ
方向でラミネーションが生じ易く、また、肉厚品（肉厚
２０ｍｍ以上）が作り難い。一方、造粒物の粒径が５ｍ
ｍより大きいと、成形型への充填時に充填が不均一にな
り易く、また、薄肉品（肉厚１０ｍｍ以下）が作り難
い。

【００２０】上記のような方法で造粒処理をした造粒物
を、プレス成形等の成形手段で所望の形状に成形した
後、得られた成形体を１１００℃以上の温度、通常１３
００℃乃至１４００℃で焼成する。焼成温度は成形体を
構成する原料の種類、配合組成等によって適宜選択さ
れ、その最適温度が異なるが、少なくとも１１００℃程
度の温度が必要である。

【００２１】更に、本発明では、上記の造粒物にコージ
ェライト、ムライト、アンダルサイト、アルミナ及び焼
成することによりこれらの鉱物を生成する鉱物から選ば
れた１種類以上の原料であって、粒径が０．３ｍｍ以上
の粗粒子であるものを混合して成形、焼成してもよい。
このように、造粒した原料に比較的粗い未造粒の粗粒子
状態の原料を混合することにより肉厚２０ｍｍ以上の肉
厚品、特にプッシャー炉用の台板が製造し易くなる。

【００２２】この場合、成形時に起こり易い粗粒子の偏
析及び分離を防止する観点から、混合する造粒物の粒径
と未造粒の粗粒子の平均粒径とを、それぞれ０．３〜
１．２ｍｍ程度にすることが好ましく、造粒物と粗粒子
の平均粒径の比が１対１から４対１程度、特に互いの平
均粒径が０．５ｍｍ以上で略同等（±２０％以内）にす
ることにより一層充填の均一性を高めることができる。
また、造粒物と未造粒の粗粒子との混合重量比率は８対
１から６対３程度であればよいが略同等にすることによ
ってより充填の均一性を高めることができ好ましい。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に
説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではない。

【００２４】〔試験Ｎｏ．１〜９〕：表１に示す組成か
らなる原料を所定の粒度に粉砕して、これに木節粘土を
添加し、更に水及びバインダーとしてポリビニルアルコ
ールを加えて造粒用のスラリーを調整した。これをスプ
レードライヤーで造粒し、平均粒径約０．５ｍｍの造粒
物を得た。得られた造粒物を成形型に充填し、油圧プレ
スにて３５０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で成形し４５０ｍｍ×
４５０ｍｍ×１０ｍｍの成形体を得た。この成形体を乾
燥後、表１に示す焼成条件で焼成し、ローラハースキル
ン用のセッターを得た。このセッターの特性は表１に示
すとおりであった。なお、表中において、カサ比重のバ
ラツキσ_n-1は、セッターを３６ケの分割片に分割して
それぞれのカサ比重を測定し、その測定結果からバラツ
キを求めたものである。また、通窯回数はセッターをロ
ーラハースキルン中に繰り返し通窯し、セッターにクラ
ックが生じるまでの回数を求めたものである。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１に示すとおり、本発明に含まれるセッ
ターは概ね良好な特性を示した。これに対し、粒度の小
いＳｉＣを含むＮｏ．５は、その特性が劣るものであっ
た。また、Ｎｏ．８の特性が悪いのは、その焼成温度が
あまりにも低すぎたためであり、Ｎｏ．３及びＮｏ．７
の特性が悪いのは、その組成が耐火物として基本的に不
適切なものであったためと思われる。

【００２７】〔試験Ｎｏ．１０〕：上記試験Ｎｏ．１の
原料組成と同一の組成からなる原料に水及びバインダー
とてデキストリンを添加し、関東ミキサーで混練した。
この混練物を造粒することなく試験Ｎｏ．１と同じ条件
で成形、乾燥、焼成してローラハースキルン用セッター
を製作した。このセッターの特性は表２に示すとおり
で、あまり好ましいものではなかった。

【００２８】

【表２】

【００２９】〔試験Ｎｏ．１１〜１７〕：表３に示す組
成からなる原料を平均粒径５００μｍの粒度に粉砕し
て、これに木節粘土を添加し、更に水及びバインダーと
してカルボキシメチルセルロースを加えてニーダーで混
練した。この混練物を土練機で押出し、適当な長さにカ
ットしてマルメライザーにて、粒径約２ｍｍに造粒し
た。この造粒物と表３に示すムライト又はアルミナの粗
粒子とを様々な重量比率で混合し、これを油圧プレスに
て１ｔ／ｃｍ²の圧力で成形して、３３０ｍｍ×３３０
ｍｍ×３０ｍｍの成形体を得た。この成形体を乾燥後、
１４５０℃で１０時間焼成してプッシヤー炉用の台板を
得た。ただし、Ｎｏ．１２は粗粒子を混合せず造粒物の
みで製作したものである。また、Ｎｏ．１７は造粒処理
しない原料を用いて製作したものである。なお、表中の
通窯回数は台板をプッシヤー炉に繰り返し通窯し、台板
にクラックが生じるまでの通窯回数を求めたものであ
る。

【００３０】

【表３】

【００３１】表３に示すとおり、造粒物と粗粒子とを混
合して製作したＮｏ．１１及びＮｏ．１３〜１６は、造
粒物のみで製作したＮｏ．１２と同等ないしはそれ以上
の良好な特性を示した。これに対し、造粒処理しない原
料を用いて製作したＮｏ．１７は、その特性が大きく劣
るものであった。

【００３２】〔試験Ｎｏ．１８〜２０〕：上記試験Ｎ
ｏ．６の原料組成と同じ組成で、使用するコージェライ
トの純度を９７．０％、９９．０％、９９．５％の３水
準で変化させた原料を用い、試験Ｎｏ．６と同一条件で
造粒、成形、乾燥、焼成してローラハースキルン用セッ
ターを製作した。このセッターの特性は表４に示すとお
りで、使用するコージェライトの純度が高いほど良好な
特性を示した。

【００３３】

【表４】

【００３４】

【発明の効果】本発明の窯道具は、造粒処理した原料を
用いて製作されているので、平面内及び厚さ方向の密度
が均一で、窯道具として求められる諸特性に優れ、長寿
命なものである。また、製作過程での欠陥が生じにくい
ので、高い製造歩留りが期待できる。本発明の窯道具
は、特にこれまで製作や長寿命化が困難であった大型、
薄肉の窯道具に好ましく適用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コージェライト、ムライト、アンダルサ
イト、アルミナ及び焼成することによりこれらの鉱物を
生成する鉱物から選ばれた１種類以上の原料を粉砕して
得られた粒径が５００μｍ以下の粉末に、粒径が４４μ
ｍ以上の炭化珪素粉末を０〜３０重量％添加して、これ
を造粒処理し、得られた造粒物を成形後焼成してなるこ
とを特徴とする窯道具。
【請求項２】粒径が５００μｍ以下の粉末であるコー
ジェライト０〜６０重量％、ムライト２０〜６５重量
％、アンダルサイト２５〜５０重量％、アルミナ１０〜
３０重量％及び粒径が４４μｍ以上の炭化珪素粉末０〜
３０重量％からなる粉末を造粒処理し、得られた造粒物
を成形後焼成してなることを特徴とする窯道具。
【請求項３】前記造粒物に、コージェライト、ムライ
ト、アンダルサイト、アルミナ及び焼成することにより
これらの鉱物を生成する鉱物から選ばれた１種類以上の
原料である粗粒子を混合して成形、焼成してなる請求項
１又は２に記載の窯道具。
【請求項４】前記造粒物の平均粒径と前記粗粒子の平
均粒径との比が１対１から４対１である請求項３記載の
窯道具。
【請求項５】前記造粒物と前記粗粒子との混合重量比
率が８対１から６対３である請求項３記載の窯道具。
【請求項６】コージェライトの純度が９９％以上であ
る請求項１ないし３のいずれかに記載の窯道具。