JPS5988386A - 硫酸カルシウムを骨材とするセラミツクスの製造方法 - Google Patents

硫酸カルシウムを骨材とするセラミツクスの製造方法

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JPS5988386A
JPS5988386A JP19808382A JP19808382A JPS5988386A JP S5988386 A JPS5988386 A JP S5988386A JP 19808382 A JP19808382 A JP 19808382A JP 19808382 A JP19808382 A JP 19808382A JP S5988386 A JPS5988386 A JP S5988386A
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正佳 臼井
米持 修
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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】 本発明は金属酸化物を含有するか、含有しない半水硫酸
カルシウム(以下単に半水石膏と云う)のスラリーを用
いて種々の製品形状を成形してこの成形体に、高度な耐
磨耗性、耐食性、断熱性及び高い機械的強度を賦与する
処理方に関するもので、複雑な製品形状及び寸法確度の
高い成形体を極めて簡易に形成し、且つ加工をも可能と
なし、更に単に含浸と加熱処理との反復繰返しによって
所望の使用目的に応じた耐摩、耐食、緻密化及び高強度
のセラミックスを容易且つ廉価に製造し得るものである
従来石膏は成形の容易性1寸法確度、加工性及び吸水性
等によって、陶磁器工業をけじめ各種工業の型材或いは
耐火性、耐熱性等から石膏プラスター、?−ド及びセメ
ント等、建築用材として一般に知られている現状にある
しかしながら、この石膏系製品の有する強度は、一般に
その強度値の比較的大きい石膏セメントでさえ、曲げ強
度が150〜190kl?/crn2であシ、従ッテ通
常のセラミックスに対比して著しく強度値が低く、又吸
水性の大きいことが特徴でもあるが、耐水性及び耐薬品
性に大きな欠点があった。一方セラミック材料の化学結
合による強化法として、可溶性クロム化合物の濃水溶液
を用いて素焼(仮焼き)のセラミックスに含浸及び加熱
処理を施すことが知られているが、この方法はセラミッ
ク原料の成形体が仮焼き中に寸法変化ンー及ぼすことと
なり、仮焼き後に予め寸法精度を高めるだめの精密加工
を必要とし、この加工後にクロム酸系の溶液の含浸及び
加熱処理を行うものであり、又セラミック原料の種類に
制約を余儀なくされる間頌を有した。
本発明の目的は上記した問題をきわめて効果的に解決し
たもので、半石膏スラリーVCよる成形に加熱を不要と
し、寸法確度を大にして、しかも付加カロエの容易さ及
び成形体の吸水性を活用して、これに可溶性クロム化合
物の溶液または酸化物等を含有するクロム化合物の溶液
を含浸せしめて加熱処理を施し、これら含浸と加熱処理
との反復繰返し操作にょシ耐摩性と耐食性とを著しく増
大せしめ、同時に高強度、緻密質及び耐熱性のすぐれた
硫酸カルシウムを骨材とするセラミックスヲ8価に製造
する方法を提供することである。
本発明に用いられる硫酸カルシウム成分の出発原材料は
半水石膏であり、これにはα型手水石膏とβ型半水石膏
とがあり、又■型無水石膏も半水石膏と同様に水和して
成形し得るため使用出来るものであるが、α型及びα型
+β型(焼石膏)が望ましいところである。
石膏のス→リーとしては半水石膏100重量部に対して
水40〜120重景部の割重量し、半水石膏粉末を水に
投入して攪拌混成し、乳状になった状態をもって成形型
に鋳込み成形してなるもので、又金属酸化物を含有せし
めた石膏スラリーの調製には、スラリー中に金属酸化物
が均一に分散するように予め酸化物の微粉末に所定量の
水を加えて?−ルミル等によく混和して調製し、これに
所定量の半水石膏粉末を投入して攪拌混成した状態をも
って鋳込み成形してなるものである。
金属酸化物としては、例えば5102 + AZ203
+ Cr20asZr02及びTiO2等があり、後述
のクロム酸処理においてCr203 粒子と強固な結合
・硬化し得る酸化物を横抗するもので、又これら酸化物
粉末は石膏粒子とよく混和するようKその粒度を44μ
m程度以下となし、好ましくは加μm程度以下であり、
又含有量については形状及び石膏成形体の強度によ、b
 一定しないが、通常容積比において石膏100部に対
して0〜120部の範囲に亘って使用でき、120部を
こえると石膏の水和成形体の強度が不十分となり、成形
体の加工を必要とする場合観いは複雑な形状及び第1含
浸処理の取扱い時に損壊する恐れを生ずる。この場合の
石膏と水量との比は酸化物粉末の粒度及び含有量により
一定しないが、通常石膏100重量部に対して水40〜
200部の割合となすものである。なお以上によって得
られた成形体の見掛気孔率は概ね30〜55%である。
本発明は石膏の成形性、硬化性、加工性及び吸水性等を
活用し、石膏による成形体の気孔部に含浸せしめたクロ
ム化合物の濃水溶液を・加熱処理することにより、成形
体を構成してなる粒子相互間に介在するH2CrO4→
Cr03−+ Cr20rsの変換反応により各粒子相
互を結合させ、成形体の前記諸性質の高性能化を計るも
のであシ、従ってクロム化合物の含有量が直接成形体の
強化に大きな影響を及ぼすことから成形体の開放気孔率
をある程度増大することも出来る。即ち石膏は常温にお
いて僅かながら水に溶解(約2.5f/l)するために
、成形体を水に浸漬した状態をもって超音波振動を通常
2〜5分間与えることにより気孔率を著しく増大する結
果となるものである。
鋳込み成形してなるこれら種々の製品形状を有する成形
体は硬化、乾燥後に、第1含浸処理として可溶性クロム
酸塩、例えばCaCr0a、 MgCrO4及びZnC
r0t等をH3CrO4の濃水溶液に溶解せしめた略中
性の溶液に浸漬して含浸処理を行わしめるものである。
なお、クロムは塩とクロム酸との混合比率はクロム酸塩
1モルに対してクロム酸を1.5〜3モルの割合となし
、溶液の比重は1.6〜1.7程度が適当である。又浸
漬時間については成形体の大きさによシ一定しないが、
例えば加×蜀×1001y15の大きさのもので、約加
〜加分間を必要とするが、lO〜1.0  mmHgの
減圧下において真空含浸法をとれば、常圧下の%以内の
時間をもって充分となすことが出来るものである。
との含浸処理を行ったものは外表面に付着した上記溶液
を軽く拭きとった後に電気炉内に入れ、460℃以上の
温度に加熱処理を行わしめるものであるが、石膏は無機
物中では比較的熱膨張係数が大きいため急激な温度上昇
をさけることが重要視され、従って昇温速度は成形体の
大きさによって一定しないが、通常4℃/min以下が
適当である。
又最高加熱処理温度は成形体の成分及び組合せる材料の
種類により設定されるべきものであり、例えば石膏単味
の成形体の場合800℃程度が好ましく、鉄系の金属材
料との組合せた場合には460℃〜560℃の範囲が望
ましいところである。なお最高温度での保持時間につい
ては同様に成形体の大゛きさにより一定しないが、前記
寸法の大きさにおいて約加分が適当である。
上記した第1含浸処理により成形体組織中の石となるた
め、石膏が次工程においてクロム酸処理液によって溶解
きれる懸念は殆んどなく、従って第2回以降の含浸処理
にはクロム酸の濃水溶液、例えばCrO3を水に溶解し
、比重1.55〜1.7に調製した溶液、又は該濃水溶
液に少量の金属窒化物、例えばCr、、03 + 、k
L20s + 5i02 、ZrO2及びTiO2、又
は金属炭化物、例えば5iC1又は金属窒化物、例えば
Si3N、、 AtN等の微粉末を添加して?−ルミル
を用いて十分に混成してなるスラリーに再度浸漬して含
浸処理を行わしめるものである。なお、これら第2含浸
処理としては常温においてか−(9)分間を必要とする
が、添加物を含むクロム酸溶液への含浸は溶液粘度が高
いので10〜10−lmmHgの真空含浸法が好ましい
ところである。
次でこれら第2含浸処理を行ったものを外表面に付着し
た上記溶液を軽く拭きとった後に、電気炉内に入れ、再
び460℃以上の温度で加熱処理を行わしめてなるもの
で、その後該第2含浸処理操作、即ちクロム酸溶液によ
る含浸と熱処理とを少なくとも1回以上所望なだけ反復
繰返し行うものである。このような反復回数については
要求されるセラミックスの性状により一定しない力;、
反復回数が多くなるほど前記諸性質力;向上するもので
、例えば石膏単味の成形体の本発明による含浸及び熱処
理回数と硬度、曲げ強さ及び見掛銀−TL率に及ぼす影
響を示せば下記表の通りである。
以下本発明の実施例について詳述すれば下看己の通りで
ある。
実施例1 、成 形 体 ・・・焼石膏(α型+β型半水石膏)の
粉末300りを蒸留水300 fに添加し、4分間に亘
って攪拌、混成し て乳状のスラリーを調製し、該ス ラリーをもって石膏型に流し込み 四角棒状(−辺20B、長さ80〃凱)からなる成形体
を得た。
なお、該成形体の吸水率約40係 ・第1含浸処理 ・処理液の調製・・・Cr○3450 tに蒸留水30
01全力0えて一夜放置し、H2CrO4の濃水溶液を
つくシ、該濃水溶液にMgO粉末 90?を徐々に加えて得たクロム酸 に溶解してなるMgCr O4の混合溶液を蒸留水で薄
めて比重1.66に調製 した。
・含浸処理・・・上記成形体を常温、常圧中で処理液中
に加分間浸漬して含浸処理を 行わしめ、しかる後に外表面に付 宥した処理液を軽く拭き取った。
・加熱処理・・・この処理物を電気炉内において4’C
/ minの速度で昇温せしめ、660℃で約4分間攪
拌した。
・第2含浸処理 ・処理液の調製・・・過剰のCrO3を蒸留水に加メて
一夜放置してH2CrO4の濃水溶液をつく、す、該濃
水溶液に蒸留水を加オて 比重1.62に調製した。
・含浸処理・・・この処理液中に上記@1含浸処理のも
のを再度常温、常圧下で、加 分間浸漬して含浸処理を行わしめ、 しかる後に表面に付着した処理液 を軽く拭き取った。
・加熱処理・・・この処理物を再び電気炉内において4
℃/minの速度で昇温せしめ、 SOO℃で約(9)分間保持した。
、反釦返圀理・・・以上の結果、硬度HRO30、曲げ
強さ460 kg/cm2、見掛気孔!15.3%。
熱伝導率0.004 Cat/l:m−5ec ℃から
なる、しかも10000Gで10時間に亘る加熱試験を
行っても1寸法精 度及び特性の変化のないセラミツ クスの四角棒状のものを得た。な お、第2含浸処理と全く同一条件 にて5回繰返し行った。
実施例2 ・成 形 体・・・純度99%、粒度lOμ以下からな
る5in276.8fと、粒度5μ以下からなるCr2
O338,4tとの混合微粉末に水120fを加え、ゾ
ールミルに よシu時間粉砕混成したスラリー に、α型半水石膏粉末85 fを投入 し、約4分間攪拌して乳状の泥漿 を調製し、該泥漿をもって金型に 鋳込み平板状(厚さ10朋、幅切間、 長さ120run )からなる成形体を得た。なお、成
形体の見掛気孔率約 36係 ・第1含浸処理 ・処理液の調製・・・CrO3600tに蒸留水400
2を加えて一夜放置してクロム酸の濃水溶 液をつくり、該濃水溶液を薄めて 比重】、67となし、更にこの溶液に ZnO粉末250tを枡拌しながら除 徐に加えて溶解して得たZnCrO4+H2Cr 04
の混合溶液を薄めて比重1.66に調製した。
・含浸処理・・・実施例1に同じ ・加熱処理・・・実施例1に同じ ・第2含浸処理 ・処理液の調製・・・CrO3を蒸留水に溶解して比重
約1.65のクロム酸の濃水溶液をつくり、 該濃水溶液に粒度5μm以下からな るAtQO,をCrO3量に対し重量部において7俤を
添加した後に?−ル ミルによ、924時間粉砕混成せしめ、更に蒸留水を加
えて比重1.6に調 製した。
・含浸処理・・・実施例1に同じ ・加熱処理・・・実施例1に同じ ・反復繰返し処理・・・第2含浸処理と全く同一条件に
て10回繰返し行った。
以上の結果硬度HRO67、曲げ強さ 1050 k(7/crr1”、壁掛気孔率2.461
、熱伝導率0.006 Ca17cm・sec ’Cか
らなる特性を有するセラミックス  ・の平板状のもの
を得た。
実施例3 ・成 形 体・・・純度99チ、粒度5μm以下からな
るAt20386fと、CaO5%加えて安定化した粒
度10μm以下からなる Zr0275fの混合微粉末に蒸留水140CCjJO
λ、ボールミルによ、924時間粉砕混成し、これに焼
石膏(α型 とβ型半水石膏の混合粉末)を加 えて約4分間攪拌して乳状のスラ リーを調製し、該スラリーをもっ て内径53朋、肉厚1.51ML、筒長100履からな
る炭素鋼製円筒体の内周 面に、プラスチックからなる円筒 内枠との間に流し込みにより筒長 に亘って厚さ4.3朋の被着体を形 成し、スラリーが固化した時点で 内枠を抜きとることによって成形 体を得た。
第2含浸処理 ・処理液の調製・・・実施例2に同じ ・含浸処理・・・上記被着形成した円筒体を10〜10
−lmmHgの減圧下において処理液中に4分間浸漬し
た後、常圧下で 約7分間の含浸処理を行った。
、加熱処理・・・実施例1に同じ、但し最高処理温度5
60℃ 第2含浸処理 ・処理液の調型・・・実施例1に同じ 、含浸処理・・・実施例1に同じ ・加熱処理・・・実施例1に同じ、但し最高処理温補 
 正  書 特願昭57−198083 1、特許請求の範囲を下記のとおり補正する。
金属酸化物を含有するか、含有しない半水硫酸カルシウ
ムのスラリーをもって鋳込み成形してなる種々の製品形
状を有する成形体を、第1含浸処理として先ず可溶性ク
ロム化合物なりロム酸に溶解してなる略中性の濃水溶液
に浸漬して含浸処理を行った後、加熱処理を行わしめ、
次いで第2含浸処理としてクロム酸の濃水溶液、または
該濃水溶液に金属酸化物、金に炭化物、・及び金属、窒
化物の1種若くは1種以上を加えたスラリーに再度浸漬
して含浸処理を行った後、再び加熱処理を行わしめ、し
かる後に該第2含浸処理(含浸及び加熱処理→操作を少
なくとも1回以上反復繰返して行わしめることを特徴と
する硫酸カルシウムを骨材とするセラミックスの製造方
法。
2、明細審第7頁第6行「・・・に入れ、」の次に「好
ましくは」を挿入する。
3、 同第8頁第18行「再び」の次に「好ましくは」
を特徴する 特許出願人  臼井国際産業株式会社 代理人 押 1)良 久(へ)何 −4′I

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属酸化物を含有するか、含有しない半水硫酸カルシウ
    ムのスラリーをもって鋳込み成形してなる種々の製品形
    状を有する成形体を、第1含浸処理として先ず可溶性ク
    ロム化合物をクロム酸に溶解してなる略中性の濃水溶液
    に浸漬して含浸処理を行った後、450℃以上の温度に
    おいて加熱処理を行わしめ、次いで第2含浸処理として
    クロム酸の濃水溶液、または該濃水溶液に金属酸化物、
    金属炭化物、及び金属窒化物の1種若くは1種以上を加
    えたスラリーに再度浸漬して含浸処理を行った後、再び
    460℃以上の温度において加熱処理を行わしめ、しか
    る後に該第2含浸処理(含浸及び加熱処理)操作を少な
    くとも1回以上反復繰返して行わしめることを特徴とす
    る硫酸カルシラノ、を骨材とするセラミックスの製造方
    法。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS4970837A (ja) * 1972-09-18 1974-07-09

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS4970837A (ja) * 1972-09-18 1974-07-09

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