JPS59131556A - セラミツク製品およびその製法 - 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】 本発明はとくに耐火軽石またはこのような生成物として
使用しうる多孔化したセラミック製品およびその製法に
関する。

セラミック製品は一般に原料の組成および粒度構成なら
びに乾燥および焼成の間の水の放出に基く多孔性を有す
る。この゛′自然の°°多孔性は耐火性のほかに断熱性
も保証することが重要な用途には不十分である。この目
的のためセラミック製品に付加的気孔が与えられる。こ
の多孔化はいわゆる“完全燃焼物質゛°によって達成す
ることができる。可燃性、融解性、蒸発または気化性添
加物が粒子などの形でセラミック材゛料に混合され、所
定の体積を占める。温度上昇の際この添加物は蒸気状、
ガス状または液状で材料から場合により残渣なく逃げ、
粒子があらかじめ占有した空間は気孔として残り、それ
によって多孔化すなわち自然の多孔性に対する付加的多
孔性が達成される。オガ屑、コルク粉、球状ポリスチロ
ール、ナフタリン等の多くの有機完全燃焼物質のほかに
、パーライト、泡ガラス、パミキュライト、膨張粘土力
粒、ケイ藻上等の無機多孔性添加物も公知であり、これ
らはセラミック焼成の間に融解してその固有の多孔性を
失ない、その際場合によりマトリックス材料と反応し、
添加物粒子が初めに存在した位置に空隙または気孔が形
成される。セラミック製品多孔化のもう１つの方法はセ
ラミック焼成の前または間に球形多孔を形成する発泡お
よび（または）膨張する薬品を使用することである。

多くの添加物は多少とも立方体形の粒子形状を有する。

例外はオガ屑および繊維拐料である。添加物は混合する
他のセラミック原料に比し非常に軽いので、一般に有効
な混合を保証し、焼成製品中に気孔が均一に分布するよ
うに添加物をセラミック材料中に分散させるため、特殊
な手段を必要とする。多くの場合添加物は広い粒度分布
で存在し、混合の際小さい粒子の挙動は大きい粒子と異
なるので、均・−な分布は達成されない。しかし狭い粒
度分布の添加物を使用する場合でも均一な分布は実現困
難である。添加物の分布が不均一な場合、焼成製品の品
質すなわち強度およびとくに熱伝導度が不所望な値にな
る。

本発明の目的は多孔化したセラミック製品とくに耐火レ
ンガおよび軽量ブロックのような耐火性軽量生成物に少
なくとも同じ強度で良好な断熱性−を保証することであ
る。

この目的は有利にリン片状ナフタリンの使用によって製
造しうる小板またはリン片状空隙の形を有する気孔を製
造することによって解決される。小板またはリン片は非
常に薄くまたは扁平に形成され、その長さに比して小さ
い厚さを有する。小板またはリン片は一般にほぼ平らな
互いに平行する上面および下面によって仕切られ、側縁
および側方仕切は不規則な多角形でよい。

小板またはリン片状気孔は本発明によれば均一に製品の
マトリックス中に分布し、その空間的位置はとくに不規
則または統計的に分布する。その寸法は有利に製品のマ
）　ＩＪラックス含む気孔のサイズ分布の最大とは明ら
かに異なる気孔サイズ分布の最大を形成する。マトリッ
クスとは本発明の範゛囲では気孔サイズ分布の第２の最
大を形成する明らかに小さい気孔を含みながら大きい気
孔を包囲する材料を表わす。本発明による生成物は少な
くとも２つの気孔サイズ分布の明らかな最大を示す。こ
れに反し摩砕した粒状ナフタリンに基いて気孔を製造し
た公知生成物は非常に狭い最大を有するこのように明ら
かな気孔サイズ分布を示さない。

小板まブこはリン片状気孔により優れた性質が得られる
ことは意外である。現在までは球形気孔が強度に関して
も断熱性に関してもセラミック製品の最高の性質を保証
するものと考えられていた。本発明による気孔の形によ
り改善された性質が得られる理由はまた明らかでない。

小板またはリン片状気孔を得ることは、公知のように小
板または男ン片状添加物か円形または多少とも立方体形
の粒子より粒子の均一な分布になお大きい問題があるの
で、容易に推考できることではなかった。小板およびリ
ン片はその扁平な形状のため混合物中で著しく凝集し、
層状に不均一に分布する傾向がある。

意外にもリン片状ナフタリンを使用する際のこの問題は
とくに添加物の小板を大きい寸法で使用し、これがとく
に混合の間に小さい寸法の板に分離する場合には生じな
い。粗粒添加物の使用は粗粒子より小さい気孔を得よう
とする場合一般に不合理である。

本発明の特殊な実施例によれば添加物として小板状ナフ
タリンが使用される。このような生成物は市場で人手可
能であり、かつ含水原料混合物へナフタリンを混合して
多孔性のセラミック耐火軽量製品を製造することは古く
から公知であったけれと、現在まで前記理由から耐火軽
ｌｉ、レンガまたは軽量ブロックの製造に使用されなか
った。結晶ナフタリンは摩砕およびふるい分は装置内て
約０〜４　ｍｎの粒度に摩砕され、所望の多孔性に応Ｉ
４゛、て含水セラミック原料混合物に添加される。成形
および乾燥後、ナフタリンは熱の作用下にセラミック半
製品から融解および（または）蒸発し、その際ナフタリ
ンはセラミック製品中に摩砕材料の粒度スペクトルに相
当するスペクトルの気孔を残す。ガス状および液状ナフ
タリンは気孔形成剤として新たに使用するため回収する
ことができる。

公知のように断熱性は気孔が小さく、気孔サイズスペク
トルが狭いほど良好であり、これらの性質は乾燥したナ
フタリン摩砕材料では達成し得ないので、乾燥したナフ
タリン摩砕イオ料とともに１．０〜１０μｍの範囲のナ
フタリン粒子を含む含水ナフタリンスラッジの形の微粒
分を使用することが最近初めて提案された。、これＧこ
反し本発明によれば完全に異なる道か選ばれ、すなわち
所望の気孔サイズより大きい’Ｉ：Ｉ′１子サイズを有
する粗粒状または大形の乾燥ナフタリンがリン片状また
は小板状の形で使用される。ナフタリンの粉砕および均
一分布Ｇまとくに混合の間に行われ、そのために常用−
混合過程に比して特殊な手段を選択する必要がない。し
かし渦流を発生し、シャ力を混合材料へおよばず混合装
置を使用するのか適当である。このような装置は意夕１
にも２０　ｔｔｍ以下の粒子の非常に狭い粒度スペクト
ルを有する粉砕に作用し、かつ添加物の微粒分もセラミ
ック原料混合物中に均一に分布する。この場合微粒範囲
に狭い粒度スペクトルを有する粒子・Ｓン１５か得られ
、はぼ小板状またはリン片状の粒子形が保持されるのは
意外である。

市場で得られるリン片状のナフタリンはたとえば内側か
ら冷却される回転ロールをナフタリン融液の浴へ浸漬し
て製造される。その際ロール表面にＵいに成長または接
着したナフタリン結晶からなる固体ナフタリン層か形成
される。

この層をロールから掻取ることによって多数の個々の結
晶からなるリン片か発生する。粉砕によって公知のよう
に小さいリン片および単結晶または単結晶群への分離が
達成され、その際各車結晶群は少数の単結晶からなる。

本発明を使用する場合、小さいリン片から気孔サイズ分
布の１つの最大が形成され、単結晶または単結晶群から
他の最大が形成される。とくに本発明によるリン片粉砕
の際の高いシャ力の適用およびセラミック４′Ａ利の他
の原料とのいっしょの処理によって得られる気孔のこの
有利な分布は予測し得なかった。このような粉砕は粒状
ナフタリンによっては達成されず、したがって公知生成
物は本発明によって達成しうる利点を備えることができ
ない。

、　　　　　市場で人手されるナフタリンリン片の寸法
は次のとおりである： 厚さ　　０，３〜２．ＯＭ 長さ　　約２５朋まで 本発明の目的には次の寸法を有するリン片が有利である
： 厚さ　　０．４〜０．８酎 長さ　　約１０Ｍまで このリン片はセラミック混合物へ混合する前ニドくニ高
いシャ力を発生するタイプのミル（衝撃粉砕機、流動粉
砕機）によって粉砕され、それによって粉砕の際非常に
狭い粒度ス被りトル内にある寸法を有するリン片が得ら
れる意外な効果が明らかになった。さらに意外にもリン
片の大部分が単結晶に分離され、それによってさらに狭
い粒度分布の最大が得られる。たとえばリン片の粉砕は
リン片が単結晶または単結晶群へ完全に分離するまで実
／ｉ［ｆｆされ、それによって非常に小さい気孔を有す
る生成物を製造することができ、その分布の最大は非常
に狭く、他の人工的に発生した気孔群（気孔サイズ分布
の最大）は存在しない。

粉砕したナフタリンリン片および単結晶または単結晶群
は容易に普通にセラミック混合物に添加することができ
、その際比較的良好な分散性が達成される。リン片の良
好な分散性または均一な分布およびその混合物中の不規
目Ｕな配置または貯蔵により、ナフタリンの普通の駆出
後、位置および寸法がナフタリンリン片の原料混合物中
における位置および寸法に相当する気孔が得られる。し
かし気孔サイズ分布の最大が狭い多数の小気孔を有する
とくに均一なリン片組織は前記のように粉砕過程を添加
物とセラミック混合物との混合の間に実施し、その際高
いシャ力を適用することによって達成される。

次に本発明を例により説明する。

次の成分からなるセラミック混合物を製造する： 耐火粘土１２０重量％ 耐火粘土２　　１０　〃 軽量シャモット粉（粒度Ｏ〜ＬＭ）５／ナフタリンリン
片（厚さ約０．５朋、長さ約８＃Ｉｊ＋１）６５〃成分
を約５分間攪拌機を有する強制ミクサで乾式混合する。

次に乾燥混合物に対し１６重量％の水を添加し、さらに
約１０公理合する。これから得られるセラミック混合物
をレンガに成形シ、乾燥し、ナフタリンを除去し、約１
４００℃でセラミックに焼成する。焼成した耐火軽量レ
ンガは次の性質を有する： 見掛密度　＝　０．５６ｇ／ｉ 冷間圧縮強度　：　　　７．　Ｑ　Ｎ／ｍａ熱伝導度（
１２００℃）　　：　　０．４３　Ｗ／ｍｋＯ〜１００
μｍの気孔の分布：　２〜６μｍの範囲６０％比較のた
め同じ成分の混合物を製造する。リン片状ナフタリンの
代りに粒度Ｏ〜２５關の常用粒状ナフタリンを使用する
（微細Ｇこ粉砕した乾燥材料は摩砕が困難なため工業的
番こは使用し得ない。）。成分をエツジランナでセラミ
ック混合物に処理し、この混合物を前記のようＧこレン
ガに加工する。焼成したレンガは次の性質を有する。

見掛密度　：　　０．５６ｇ／ｄ 冷間圧縮強度　：５．２Ｎ／ｍＡ 熱伝導度（１２００’Ｃ）　　＋　　０．５２Ｗ／ｍｋ
Ｏ〜１００μｍの気孔の分布　＝　２〜２０μｍの範囲
６０％もう１つの実験では比較混合物を攪拌機を有する
強制ミクサて処理した。撹拌機を有するり虫制ミク□す
の使用により比較生成物の性質Ｇま少しも改善されなか
った。

この例によりリン片状ナフタリンの使用Ｇこより一常用
生成物より明らかに良好な性質を有する生成物が得られ
ることが明らかである。

本発明の方法により製造した製品はとくＧこ高温範囲（
１０ｏ○〜１２００°Ｃ）で非常Ｇこ低Ｉ／ｚ熱伝導度
を有し、したがって常用のナフタ１ノン添加で・製造し
た製品より改善された断熱性が保証される。これは均一
な気孔分布の結果であることは確実であり、さらに気孔
の扁平な形のため気孔内の対流が著しく困難なことにも
よると考えられる。

次に本発明の製品の組織を図面により説明する。図は例
により製造した耐火軽量レンガを示す。

本発明による耐火軽量レンガはマトリックス２内に均一
に統計的に分布したリン片状気孔１を有する（第１図）
。リン片状気孔１の形は粉　４砕したナフタリンリン片
から生ずる。多久のリン片１はほぼ直方体形に形成する
ことかできる。リン片状気孔１は気孔サイズ分布の狭い
最大を有する気孔群を形成する。

マトリックス２は同様均一かつ統語的に分布した気孔３
を含む（第２および３図）。気孔３は粉砕したリン片状
ナフタリンまたは単結晶もしくは単結晶群の形の微粒分
から生ずる。気孔３の群は気孔１０群に比して明らかに
小さい寸法を有する。この気孔は気孔サイズ分布のもう
１つの狭い最大を形成する。

ナフタリンの駆出によって発生した気孔１および３のほ
かに焼成したセラミック材料からなる固体を形成するマ
トリックス材料２内の気孔］−および凸を包囲する壁内
にミクロ気孔４が存在する。このミクロ気孔４はセラミ
ック混合物から水の駆出によって発生し、この気孔自体
気孔サイズ分布の固有の最大を形成する。この気孔群は
公知生成物にも存在する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による耐火軽量レンガの組織を撮影した
倍率２倍の断面写真、第２図は倍率２０倍、第３図は倍
率８０倍で撮影した同様の断面写真である。 ■　・リン片状気孔、２・・マトリックス、３・・・小
気孔、４・・−ミクロ気孔 ３３９−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　完全燃焼物質の駆出によって発生した気孔ヲＳ　
   ｂセラミックマトリックス材料をｉするセラミック製品
   において、気孔の大部分が小板状および（または）リン
   片状空隙として形成されていることを特徴とするセラミ
   ック製品。 ２、　リン片状気孔（１）がセラミックマトリックス材
   料（２）内に均一に統計的に分布している特許請求の範
   囲第１項記載のセラミック製品。 ３、リン片状気孔（１）が気孔サイズ分布の１つの狭い
   最大を形成する特許請求の範囲第２項記載のセラミック
   製品。 ４、　マ）　＋）ソクス（２）が気孔（１）の群に比し
   て明らかに小さい寸法を有する気孔（３）を含む特許請
   求の範囲第１項〜第３項のいずれか１つに記載のセラミ
   ック製品。 ５　気孔（３）が均一に統計的にマ）　ＩＪソックス料
   中に分布している特許請求の範囲第４項記載のセラミッ
   ク製品。 ６、気孔（３）の群が気孔サイズ分布のもう１つの狭い
   最大を形成する特許請求の範囲第４項または第５項記載
   のセラミック製品。 ７、　リン片状ナフタリンを使用して製造した特許請求
   の範囲第１項〜第６項のいずれか１つに記載のセラミッ
   ク製品。 ８　完全燃焼物質の駆出によって発生した気孔を含むセ
   ラミックマトリックス材料をＶｉ　するセラミック製品
   の製法において、セラミック原料混合物に小板状完全燃
   焼物質を混合することを特徴とするセラミック製品の製
   法。 ９、完全燃焼物質を乾燥混合物に対し３０〜８０重量％
   の量で混合する特許請求の範囲第８項記載の製法。 １０　　粒子の寸法が厚さ０．４〜０８範、長さ約ｌＯ
   Ｍである完全燃焼物質を特徴する特許の範囲第８項また
   は第９項記載の製法。 １１．リン片状完全燃焼物質を添加し、混合過程をリン
   片が分離するように実施する特許請求の範囲第８項〜第
   １Ｏ項のいずれか１つに記載の製法。 １２、　　混合のため、混合の間にシャ力を混合粒子に
   およぼすミクサを使用する特許請求の範囲第８項〜第１
   １項のいずれか１つに記載の製法。 １３、　　完全燃焼物質として小板状またはリン片状ナ
   フタリンを使用する特許請求の範囲第８項〜第１２項の
   いずれか１つに記載の製法。 １４、小板状ナフタリンを粒子へ高いシャ力をおよぼす
   粉砕装置で粉砕する特許請求の範囲第１３項記載の製法
   。