JPS5855361A - 軽量な窯詰め道具の製造法 - 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】 この発明は軽量な窯詰め道具の製造法に関する。

陶磁器を窯の中で焼成するに際し種々の形状の窯詰め道
具が使用されている。たとえば、高級品で特に白色が要
求される乾燥生素地を施釉せずに高温で焼成する締焼に
おいては、火炎煙、灰などに直接接触しないようにする
ために匣鉢（サヤ）が使用されている。また施釉した品
物を焼成する釉焼においては、品物が互いに接触して粘
着しないように配列するためにクランク、シンプｌＬ／
％ヌテイルト、支柱、断面三角形状のサドルやピンなど
の形状の異なる種々の窯詰め道具が使用されている。ま
た棚板、セッターなどの敷台も広義の窯詰め道具として
広く使用されている。これらの窯詰め道具は、窯内にお
いて陶磁器を焼成する際に陶磁器と同時に加熱されるの
で熱の損失となり、また多数個の陶磁器全種み重ねて焼
成するにはそれらの荷重に耐えるだけの強度が要求され
る。しかしながら従来から使用されている窯詰め道具は
、坏土を原料として焼成、成型されたものであるから、
比重が大きく、また強度をもたすために形状が大きくな
るので、焼成時の熱エネルギーが多く消費される欠点が
あった。

一方、多孔質セラミックは、耐蝕性、耐熱性、強度など
の性質が優れているので、炉材、イオン交換樹脂、隔膜
、吸着剤、触媒担体、もしくは耐火煉瓦、断熱材、建築
柑などの多方面の用途に利用されている。上記多孔質セ
ラミック材料′ｆ！：製造するには種々の方法が知られ
ているが、セラミック原料を混合したポリウレタン発泡
体を焼成して、ポリウレタンを除去するとともにセラミ
ック原料を焼結させて多孔質セラミック成型品を得る方
法は、所望の形状の成型品が比較的容易に得られるので
、優れた製造法として注目されている。

たとえば、耐火原料粉末１００重量部に対し水７５〜１
５０重量部を加えて泥状とし、この泥状セラミックに、
平均分子量１０００〜２９０００のポリエチレンオキシ
ド化合物、あるいはエチレンオキシドと広素数が３以上
のアルキレンオキシドが９５＝５から７０＝３０のポリ
エチレンオキシド・アルキレンオキシド共重合体と、末
端に２個以上のイソシアネート基を有するイソシアネー
ト化合物とを反応させて得られる末端にイソシアネート
基を有する親水性ウレタンプレポリマーを、前記の水１
００重量部に対し３〜３０重量部を添加混合して型に注
入し、乾燥、焼成する耐火断熱レンカ゛の製造方法（特
公昭５４−１２９２７号公報参照）が知られている。し
かしながら上記公知の製造法は、耐火原料粉末、水およ
び親水性ウレタンプレポリマーを混合した混合組成物中
における水の含有量が多いために、耐火原料粉末が沈降
し易く、成型性が悪くなり、また型内で成型されたウレ
タン発泡体を型から取り出したのち乾燥する際に、ウレ
タン発泡体の収縮が大きく、成型品の形状をコントロー
ルすることが難かしく、かつ焼成の際にひび割れが生ず
るなどの欠点があシ、またウレタン発泡体の強度が小さ
く、そのためウレタン発泡体を取シ出し得るに至るまで
の時間（サイクルタイム）が長くかかり、かつ発泡体の
取扱い時に変形し易く、焼成時のひび割れを生ずる原因
となり、また発泡倍率が小さいために気孔率が小さく、
比重の小さいものが得にくい。さらに上記公知の方法は
断熱レンガを目的とするものであるから、断熱性向上の
ためには独立気泡の多いことが望ましい。従って上記公
知の方法で得られた多孔質セラミック成型品は、熱エネ
ルギーの節減のために連続気泡網状を要求される窯詰め
道具としては不適当である。

本発明者らは、窯詰め道具の製造法について鋭意研究し
、先に、セラミック原料１００重量部に対し水４０〜６
０重量部を加えて泥状とし、この泥状セラミックに、平
均分子量１５００〜５５００にしてエチレンオキシド含
有率７０〜９０重量％のエチレンオキシド・プロピレン
オキシド共重合体と末端に２個以上のイソシアネート基
を有するポリイソシアネート化合物とを反応させて得ら
れ遊離インシアネート基４〜８％を含有する親水性ウレ
タンプレポリマー１０〜４０重量部を混合し、この混合
組成液を型に注入して反応発泡させたのち、該つＶタン
発泡体全乾燥、焼成してかさ比重０．５〜２，４、気孔
率４０〜９０％、曲げ強度８■ｋｇ／ｄ以上、圧縮強度
６０　ｋｔｉ／ｄ以上の多孔質成型品を得ることを特徴
とする窯詰め道具の製造法を提案した（特願昭５５−１
４５４４０号明細書参照）。

上記提案の製造法によれば、型内に注入する混合組成液
中の水の量が少なく、また親水性ウレタンプレポリマー
が特定の組成を有するために泥状セラミックとの分散性
が向上し、従って型内でのゲル化と泡化とのバランスが
良く、ウレタン発泡体の強度が大きく、かつ型のサイク
ルタイムが短くて生産性が向上され、またウレタン発泡
体の型からの取り呂しが容易である。またウレタン発泡
体の乾燥時における収縮、変形または焼成時におけるひ
び割れ、変形が軽減される。従来のプレス法もしくは鋳
込み法によって得られる棚板の製造においては、乾燥時
の割れやそシを防止するために、未乾燥品の含有水分を
徐々に蒸発させて乾燥していたが、上記提案の発明にお
いては、連続気泡のウレタン発泡体であるため、乾燥が
内外にわたって均一に行なわれるので乾燥が速く、乾燥
時間を短縮することができる。更に製品の気泡の大きさ
、比重の調整が容易である。更にまた得られた窯詰め道
具は、従来品に比べて重量が著しく軽く、窯詰め作業中
の取扱いが容易となり、かつ陶磁器等の焼成炉における
熱消費量が減少するなどの数々の利点を有している。

ところが、近時生産性向上のために焼成サイクルタイム
を短縮しているので、焼成時の温度は短時間で上昇およ
び下降され、かつ焼成品は高い温度域で焼成炉から取り
出される。従って焼成品は大きな熱衝撃を受けるので、
耐熱衝撃性を向上させることが要望されている。

本発明者らは、上記要望に応えるために、セラミック原
料の種類およびその粒度について鋭意研究した結果、こ
の発明を完成するに至った。

すなわちこの発明は、上記提案の製造法において、セラ
ミック原料の最大粒径は５００μ以下であシ、セラミッ
ク原料中にアルミナ微粉を３５〜６５重量％を含み、該
アルミナ微粉は中心粒径が５０μ以下にして中心粒径の
差が２０μ以上である２種の粒径の混合物であり、かつ
得られた多孔質成型品がムライトｅコージライト質を主
成分とすることｔ特徴とする軽量な窯詰め道具の製造法
である。

この発明に使用されるセラミック原料は、高温に加熱す
ることによってムライト・コージライト質を主成分とす
る焼結体になり得るものであって、カオリン、粘土、シ
リカ、アルミナ、陶石、ムライト、コージライト、タル
ク、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウムなどから選
ばれた各種原料を混合したものである。また上記各種原
料の仮焼物を使用することができる。

従来、セラミック原料は、粗粉（最小粒子径ｌｎ以上）
、中粉（最大粒子径１ｆｆ以下）および微粉（最大粒子
径０．１　ｆｌ以下）の粒子径の異なる原料を適宜に混
合し、特に耐熱衝撃性を得るためには粗粉を必要成分と
していたのであるが、この発明に使用されるセラミック
原料はいずれもその最大粒子径は５００μ以下、好まし
くは１００μ以下である。最大粒子径が５００μより大
きいと、ウレタン発泡体の乾燥時の収縮によって表面平
滑性が低下し、匣鉢もしくは棚板として使用するには不
適当であシ、また窯詰め道具としての強度が不足する。

この発明のセラミック原料中には、アルミナ微粉３６〜
６５重量％を含有するものであシ、アルミナ微粉が３５
重量％未満であると得られた多孔量％を越えると、多孔
質成型品の所望の機械的性能を得るためには焼成温度が
高くなって経済的でない。

上記アルミナ微粉は、その中心粒径が５０μ以下にして
中心粒径の差が２０μ以上である２種の粒径の混合物で
ある。ここで規定する上記中心粒径とは、粒度分布を測
定し、各粒度の重量累計の５０重量％における粒子径を
いう。アルミナ微粉の中心粒径が５０μを越えた場合、
または中心粒径の差が２０μ未満のものを混合した場合
は、この発明の目的とする耐熱衝撃性が得られない。

アルミナ微粉は、粒径の異なる各種銘柄のものが市販さ
れているので、それら各種銘柄のうちから上記の条件を
満足するものを選択して使用することができる。具体的
には、例えば中心粒径３〜ｌＯμと３０〜５０μとの２
種のアルミナ微粉を混合するのが好ましい。

上記２種の中心粒径のアルミナ微粉の混合割合は、いず
れか一方が１０重量％以上の範囲であり。

１０重量％未満では、２種の平均粒径のものを混合した
効果が消失する。なお、２種の平均粒径のアルミナ微粉
を混合することによって多孔質成型品の耐熱衝撃性が向
上する理由については詳らかでない。

上記セラミック原料を泥状とするために混合する水の量
は、セラミック原料１００重量部に対し４０〜６０重量
部であり、水の量が４０重量部未満の場合は泥状スラリ
ーの粘度が高くなって作業が困難になシ、反対に６０重
量部を越えると泥状スラリーの分散安定性が悪くなって
セラミック原料が沈降し易く、またウレタン発泡体中の
水分が多くなって発泡体成型品を乾燥する際にその収縮
が大きく、また得られる成型品は独立気泡となり易い。

上記水の混合量は、セラミック原料に仮焼物を使用する
場合は比較的に少なくてよく、その結果、ウレタン発泡
体の乾燥または焼成時の収縮。

変形が小さくなる。なお、この泥状セラミックには、一
般窯業関係で利用されているピロリン酸ソーダ、炭酸ソ
ーダなどの解こう剤や、タンニン酸、リグニンなどの保
護コロイド、その他の添加剤を使用する場合がある。

次に親水性ウレタンプレポリマーは、平均分子量１５０
０〜５５００、好ましくは２５００〜５０００にしてエ
チレンオキシド含有率が７０〜９０重量％のエチレンオ
キシド・プロピレンオキシド共重合体と、末端に２個以
上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合
物とを反応させて得られ、その遊離イソシアネート基が
４〜８％を有するものである。

上記エチレンオキシド・プロピレンオキシド共重合体の
平均分子量が１５００未満の場合は、得られるウレタン
プレポリマーの親水性が低くなり、またウレタンプレポ
リマーのゲル化１発泡化のバランスが悪くなって所望の
気泡度のものが得られない。−これに反して、平均分子
量が５５０１−越えるとウレタンプレポリマーのゲル化
速度が小さく、型の使用サイクル時間が長くなシ、また
ウレタン発泡体の強度が低下する。

上記エチレンオキシド・プロピレンオキシド共重合体中
のエチレンオキシド含有率が７０重量％未満であるとウ
レタンプレポリマーの親水性が小さくなって泥状スラリ
ーに対して不均一に分散し、ウレタン発泡体の焼成時に
ひび割れや変形を生じ、その反対に９０重量％を越える
とウレタンプレポリマーの粘度が高くなってその取扱い
が困難となる。

末端［２個以上のイソシアネート基を有するポリイソシ
アネート化合物は、トリレンジイソシアネートが好適で
あり、このトリレンジイソシアネートに親水性を低下し
ない範囲で他のポリイソシアネート化合物、たとえばメ
チレンビス（フェニレンジイソシアネート）を配合した
ものでもよい。

ｉられたウレタンプレポリマーの遊離イソシアネート基
含量は、４〜８％の範囲であシ％４％未満では発泡し難
く、ウレタン発泡体の強度が小さく、また型からの取出
しが困難である。上記に反し８％を越えると型内での反
応が激化して制御が困難であり、泡が崩壊して気泡が均
一なウレタン発泡体が得難くなる。

泥状セラミックに対する親水性ウレタンプレポリマーの
混合量は、上記セラミック原料１００重量部に対し１０
〜４０重量部である。ウレタンプレポリマーの混合量が
１０重量部未満であると、ポリウレタン反応時の発泡力
が小さくて気孔率が小さく、比重が大きくなってこの発
明の多孔質窯詰め道具としての特長を失い、またウレタ
ン発泡体の強度が小さくなる。反対に４０重量部を越え
ると発泡倍率が大きくなり、ウレタン発泡体の乾燥時に
収縮および変形が大きく、かつ窯詰め道具としての強度
が小さくなる。

上記の泥状セラミックまたは親水性ウレタンプレポリマ
ーには、ウレタン発泡時に広く利用されている触媒、例
えばジブチルチンジラウレートやトリエタノールアミン
などを添加してもよい。」上記に説明した泥状セラミッ
クと親水性？レタンプレポリマーを混合して十分に攪拌
した混合組成液は、型に注入され、型内で反応、発泡さ
せてウレタン発泡体を得る。型内での反応は常温〜５０
１〕、３〜５分で行へわれる。

型内で成型されたウレタン発泡体は、型から取り出した
のち、８０〜１００℃、１５〜２４時間乾燥してウレタ
ン発泡体に含有する水分を除去する。

次いで、乾燥されたウレタン発泡体は、高温の加熱炉中
で加熱される。この加熱は、ポリウレタンの熱分解とセ
ラミック原料の焼結を行なうものであシ、前者の工程は
常温から４００Ｃの範囲に上昇されて行なねれ、その間
にポリウレタンが徐々に酸化分解するか、もしくは酸素
が不十分な雰囲気での熱分解が生じ、また後者の工程は
セラミック原料によって異なるが通常１１００℃以上、
好ましくは１３００〜１５００℃の温度にて行なわれる
。焼結後は、徐々に放冷したのち加熱炉から取り出す。

上記のようにして得られた多孔質成型品は、ムライト・
コージライト質を主成分とするものであシ、かさ比重０
．８〜１．６、曲げ強度７０　ｋｇ／ｄ以上、圧縮強度
１００ｋＱ／ｃＡ以上である。かさ比重が０．８未満で
は強度が小さくて実用的ではなく、１．６を越えると熱
効率の点で窯詰め道具として不適当である。曲げ強度お
よび圧縮強度が上記の数値未満では、窯詰め道具として
の強度が不足して実用的ではない。

この発明の方法によれば、上記先願発明で述べたような
優れた効果を有すると共に、耐熱衝撃性が向上し、その
結果、生産時間を短縮しても窯詰め道具が熱衝撃によっ
て損傷されることがない。

以下にこの発明の詳細な説明する。

実施例１ カオリン（中心粒径１１μ）２０重量部、木簡粘土（中
心粒径２．４μ）２２重量部、タルク（中心粒径ｌＯμ
）５重量部、アルミナ（中心粒径４．３μ）２０重量部
およびアルミナ（中心粒径３３μ）３３重量部の混合セ
ラミック原料（合計１００重量部）に、水６０重量部を
均一に混合攪拌して泥状セラミックを製造する。一方、
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３４００、エチレンオキシド含有率７０重量％）
１００　重１１部とトリレンジイソシアネート２５重量
部とを反応させて親水性ウレタンプレポリマー（遊離イ
ソシアネート基７％）を製造する。次いで前記泥状セラ
ミック１６０重量部に上記親水性ウレタンプレポリマー
１５重量部を均一に混合攪拌したのち、この混合組成物
２７７０　ｆ　Ｔｈ、あらかじめ内面にシリコーン系離
型剤を塗布した縦３４０Ｍ１１％横３４０ｆｌ、深さ１
７ｆｉの型内に注入し、常温で７分間反応発泡させる。

このウレタン発泡体を型から取り出したのち乾燥器内で
８０℃、３日間乾燥して１７５０Ｆの乾燥ウレタン発泡
体を得、この乾燥ウレタン発泡体をガス炉内にて８．５
時間で１３６０℃に昇温し、昇温状態で３時間保持した
のち、徐冷した。

実施例２ 実施例１と同様にして得た混合セラミック原料を１３５
０℃に仮焼したのち、該仮焼物を中心粒径２０μに粉砕
した。該仮焼物５０重量部と、上記未仮焼の混合セラミ
ック原料５０重量部とを混合したセラミック原料に、水
５０重量部およびピロリン酸ナトリウム０．１重量部を
均一に混合攪拌して泥状セラミックを製造する。この泥
状セラミック１５５重量部に実施例１と同じ親水性ウレ
タンプレポリマー１９重量部を均一に混合攪拌したのち
、この混合組成物２３２６ｆを実施例１と同様な型内に
注入し、実施例１と同様に、反応発泡、乾燥して１４８
３Ｎの乾燥ウレタン発泡体を得、次いで実施例１と同様
に焼成した。

上記焼成品をＸ線解析した結果は図面のグラフのとおり
である。グラフ中のＭはムライト、Ｃはコージライトで
あシ、この焼成品がムライト・コージライト質であるこ
とを示している。

比較例１ 上記実施例１の混合セラミック原料において、中心粒径
の異なる２種のアルミナの代わりに、中心粒径３３μの
アルミナ５３重量部を使用した以外は、実施例１と同様
にして焼成品を得た。

比較例２ 上記実施例１において、実施例１の中心粒径と同じカオ
リン１５重量部、木節粘土５０重量部、タルク１５重量
部、アルミナ（中心粒径４．３μ）１０重量部およびア
ルミナ（中心粒径３３μ）１０重量部の混合セラミック
原料を使用した以外は実雄側１と同様にして焼成品を得
た。

比較例３ 上記実施例１において、実施例１の中心粒径と同じカオ
リン４重量部、本節粘土８重量部、タルク８重量部、ア
ルミナ（中心粒径４．３μ）４０重量部およびアルミナ
（中心粒径３３μ）４０重量部の混合セラミック原料を
使用した以外は実施例１と同様にして焼成品を得た。

上記各実施例および比較例よシ得た多孔質焼成品の性能
を下記表に示す。なお、下表に併記した市販品はムライ
ト・コージライト質の棚板である。

また下表中の耐熱衝撃性は、２５℃の試料（２７０ｘ２
７０Ｘ１４ｍ）を５００℃、６００℃、７００℃の各温
度の電気炉に投入して１０分間保持したのち取り出し、
即時に２５ｂの鉄板上に載置して冷却したとき、割れを
生じないものを良好とし、割れを生上表でみられるよう
に、実施例ＩＦｉ市販品に比べてかさ比重が小さくて軽
量であるが、強度、耐熱衝撃性は市販品と同程度である
。実施例２はセラミック原料の５０重量％に仮焼物を使
用したものであるので水の量を少なくして実施例１より
も軽量のものが得られるが、強度は半減するもなお窯詰
め道具として使用可能な強度を有してい石。

比較例１は３３μアルミナのみを配合したものであり、
その強度は実施例１と同じであるが、耐熱衝撃性は不良
である。比較例２はアルミナの混合割合を小さくしたも
ので、強度は向上されるが耐熱衝撃性は不良である。こ
れに反し比較例３はアルミナの混合割合を多くしたもの
で、耐熱衝撃性は良好であるが、その強度は甚だ小さく
、手で触れても粉落ちができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は、実施例２の焼成品のＸ線解析グラフである。 特許出願人　　東洋ゴム工業株式会社 代理人　弁理士　　坂　野　威　夫 〃　〃　吉田了司 Ｍ゛ムフイ ト）ｎ　角　度

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕セラミック原料１００重量部に対し水４０〜６０
   重量部を加えて泥状として、この泥状セラミックに、平
   均分子量１５００〜５５００にしてエチレンオキシド含
   有率７０〜９０重量％のエチレンオキシド・プロピレン
   オキシド共重合体と末端に２個以上のインシアネート基
   を有するポリイソシアネート化合物とを反応させて得ら
   れ遊離インシアネート基４〜８％を含有する親水性ウレ
   タンプレポリマー１０〜４０重量部を混合し、この混合
   組成液を型に注入して反応発泡させたのち、該ウレタン
   発泡体を乾燥、焼成して多孔質成型品を得る方法におい
   て、上記セラミック原料の最大粒子径は５００μ以下で
   あシ、七ラミック原料中に′アルミナ微粉を３５〜６５
   重量％を含み、該アルミナ微粉は中心粒径が５０μ以下
   にして中心粒径の差が２０μ以上である２種の粒径の混
   合物であり、かつ得られた多孔質成型品がムライト・コ
   ージライ）Ｗを主成分とすることを特徴とする軽量な窯
   詰め道具の製造法。 〔２〕アルミナ微粉が中心粒径３〜１０μと３０〜５０
   μとの異なる粒径の混合物である特許請求の範囲第１項
   記載の軽量な窯詰め道具の製造法。 （３）アルミナ微粉以外のセラミック原料がカオリン、
   粘土およびタルクの混合物である特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の軽量な窯詰め道具の製造法。 〔４〕ウレタン発泡体の焼成温度が１３００〜１５００
   ℃である特許請求の範囲第１項ないし第３項記載のいず
   れかに記載の軽量な窯詰め道具の製造法。