JPS63112477A

JPS63112477A - 耐熱性無機質繊維成形体

Info

Publication number: JPS63112477A
Application number: JP25877986A
Authority: JP
Inventors: 淳伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1986-10-30
Filing date: 1986-10-30
Publication date: 1988-05-17
Anticipated expiration: 2010-10-18
Also published as: JPH0796469B2

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】（産業上の利用分野）本発明はセラミックス、ガラス、各種金属酸化物等の焼
成において、炉の内張、棚板、およびトレイ笠として使
用することのできる耐熱性無ａ質繊維を主体とする成形
体や、バーナープレート。

排ガスｂ化用触媒担体として使用することのできる軽量
、高強度で、耐熱衝撃性に優れた耐熱性無機質繊維成形
体に関するものである。

（従来の技術）耐熱性無機質！ａ誰を主体とする成形体は、軽量（多孔
質）で耐熱衝撃性に優れているという特徴から種々の工
業分野で利用されている。特に最近になって、前記耐熱
性無機質臓維に無機物質を複合させることにより、従来
より高密度で高強度の成形体か得られるようになり、た
とえば、コンデンサー、センサー、ＩＣ基板等の電子機
能部品焼成用の内張、棚板、浅い鉢（以下トレイという
）等に使用されたり、多孔性を利用して触媒担体として
使用されたりしている。

〔発明か解決しようとする問題点〕

上記した如く、耐熱性無機質繊維を主体とする成形体は
、各種形状に成形され、耳々の用途に使用されているが
、従来の製造方法は、耐熱性無機質ａａｉと無機物質等
の添加剤を多量の水中にて分散混合後、凝集させてから
成形用型に真空吸引成形させる方法が汎用されていた。

この方法では、かさ密度の低い成形体は成形可能である
が、特に、電子機能部品焼成用の棚板・敷板・トレイ・
匣鉢等の各種焼成治具や触媒担体の用途に関しては、高
密度で高強度の材質が必要となり従来の製造方法では成
形できず、平板状に成形、プレス後、各種形状に加工し
て使用されたり、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂中に耐熱
性無機質繊維を混練させてから成形したり、さらには、
空気中に浮遊させたまま各種物質の混合を行なうという
方法が考えられてきた。

たとえば、耐熱性無機質繊維と無機バインダー（例えば
粘土、シリカゾル、アルミナゾル等）を大量の水でスラ
リー状となし・平板状に真空吸引、プレス、乾燥後、所
定の形状に切削加工したものは、繊維か厚み方向に積層
しているため切削の方向により成形体の一部が特に弱く
なるという問題点があった。具体的には、第１図の模式
図にあるように積層面相互の強度がないため、図の矢印
の部分で深い形状物に対しては原料収率が低くなって製
品が高価となる問題があり量産には不向きてあった。ま
た、凝集剤を使うことにより無機結合剤が集合＃散する
ため強度が低かった。

また、セラミックスの成形によく使用される顆粒状の原
料をプレスする方法は、耐熱性無機質繊維を核とする顆
粒がプレスにより破壊されず、また、破壊してしまうと
密度を小さくできないため粒状の繊維集合体が連続して
つながった構造となり、繊維集合粒子間の強度の全くな
い成形体となってしまい、第２図のようにエッチの部分
に強度不足からよく欠損が生ずる問題があった。

また、特開昭６１−１６３１７：１号公報に開示されて
いる様な成形助剤として固体ワックスを使い加熱混！Ｉ
！成形により耐熱性′Ｖ機機縁繊維成形体得る方法は、
混練に必要な粘性をワックスにて補償させることが困難
であり充分に繊維の分散していない構造を有した成形体
しか得られないこと、さらに。

脱ロウ費用が高く成形体が高価となる等の問題があった
。

さらに、特開昭５９−１８４７６３号公報で提案の如く
超高温用セラミックファイバーと粘土との混練物を吹付
けにより型付けして成形体を得る方法は、繊維が短くな
りすぎ成形体の密度を下げることかできないこと、また
、プレス成形等の手段と比べて成形体の生密度が低くな
り焼成後の成形体強度を充分に向上できないこと等の問
題があった。

一方、特開昭５８−１９０８５５号公報で提案の如く、
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させて多孔質セラミック成形品を
得る方法によって成形した成形体は、基本的にはｍ維質
材料を含有していないし、微細な気孔を有する成形体か
得られないから、繊！ｌ！質材料を含むものに比較して
、強度が劣るという問題があった。

以上のように従来の耐熱性無機質繊維成形体は、製造方
法に起因した構造上の問題点があり、コンデンサー、セ
ンサー、ＩＣ基板、フェライト等の電子ａ１＠部品焼成
用棚板、トレイとしては。

特に荷重のほとんどかからない部分にしか使用されてい
なかった。また、匣鉢の如き深い林状のもの、異形状物
については窩価である理由から使用されていなかった。

本発明は、これらの問題点を解決し、耐火性粉末と無機
結合剤と混合組成物中に耐熱性無機質磁維を均一に分散
させた構造を有する成形体を提供することにより、高強
度で軽量、かつ量産化の容易な種々形状の耐熱性無機質
繊維成形体を提供し、前記機１１部品焼成用治具の省エ
ネルギーおよび作業性の改善に寄与し、前記触媒担体の
品質向−■−とコストダウンに寄与することを目的とす
る。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上記目的を達成するために耐熱性無機質繊、
４９２０〜５０重量％と耐火性粉末４０〜８０重量％と
無機結合剤５〜３０重量％とから成り、荊記耐熱性無ａ
′！Ｘｍｍは大部分が解繊された状態で、前記耐火性粉
末と前記無機結合剤とから成る組成物中に、ある特定方
向に配向することなく、均一に分散した構造を有する、
かさ密度が０．６〜１．５ｇ／ｃｎｆであり、かつ、　
１５０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ’の曲げ強度を有すること
を特徴とする耐熱性ｆｉ機質ｍ雑成形体を提供するもの
である。

（作用）本発明の耐熱性無機質ｍ維成形体は、耐熱性無機質繊維
を主成分とするため成形体中に多数の連続気孔が存在し
、その軽量化と耐熱衝撃性の向上が図られ、常温におけ
る熱伝導率も０．１５〜０．３Ｋｃａｌ／謹ｈ「℃と低
い値となり焼成時における蓄電量の低減と焼成時間の減
少に寄与し、エネルギーコストを安価とすることができ
る。具体的には、０．６〜１．５１ｚ／ｃｒｔＩ３の密
度であることが好ましく、０．６ｇ／ｃゴ未満だと強度
不足となり１．５ｇ／ｃｍ’を越えると蓄電量を低くで
きず耐熱衝撃性に劣るようになり好ましくない。特に１
．０〜ｌ１ｇ／ｃｍ’の密度が好適である。

又、本発明の耐熱性無機質繊維成形体は、耐熱性無機質
繊維のａａ間に耐火性粉末及び、または無機結合剤を充
填し、これらの耐火性粉末及び、または無機結合剤を焼
結せしめることにより、従来のＭ＆誰状物を主成分とす
る成形体と比べてより強固な構造物たる成形体を得るこ
とができる。特に、本発明においては１耐熱性無ａ質繊
維かその大部分が解繊された状態で、ある特定方向に配
向することなく、前記耐火性粉末と無機結合剤とから成
る組成物中に均一に分散した構造を前記成形体が有して
いるため、従来品に比較して飛躍的に向上した強度を得
ることができる。

すなわち、従来からよく行なわれている大量の水で耐熱
性無機質繊維と無機バインダーをスラリー状となし真空
吸引する方法で得られた成形体は、吸引方向に対して繊
維が請層すること、あるいは、ｓａバインダーの歩留を
上げるため凝集させるから成形体そのものが大粒子状の
＝ｍバインダーの集合体から成ること等の原因に基づい
て、成形体の強度に方向性が存在したり、高強度が得ら
れなかったのに対して本発明の成形体は、ａａ、ｍが均
一に分散していること、無機結合剤を凝集させずに使用
できるためその働きを充分に発揮させることができるの
て、ｍ誰を主体とした成形体とは思われない程の強度を
得ることができる。たとえば、従来法で得られた成形体
は４０〜１２０ｋｇｆ／ｃゴの曲げ強度しか得られなか
ったが、本発明によれば、１５０〜３００ｋｇｆ／ｃゴ
の強度を得ることができるようになり、従来は使用する
ことの困難たった、アルミナ、フェライト等の重い電子
部品の焼成用治具として使用できるようになる。

前記耐熱性繊維を耐火性粉末と無機結合剤との混合組成
物中に分散させるには、パンやチョコレート等食料品用
の混練物を使用するのが良い、模型のニーダ−やホール
ミル等ては繊維が充分に解繊されず好ましくない。

前記耐熱性態Ｊａ賀礒雑は、アルミノシリケート繊維、
結晶質アルミナ繊維、結晶質ムライト繊維、シリカｔａ
ｔａ、ジルコニア繊維とから選ばれるいずれか１種又は
２種以上であることが好適である。特に、繊維強度の高
いアルミノシリケート繊維、シリカ繊維は、長い繊維の
まま混合成形でき、ＪＯＩｔ形体密度が低くなワて蓄電
量が低減てき好ましい。また、結晶質アルミナｍ維、結
晶質ムライト繊維、ジルコニア繊維等は耐熱温度が高く
、耐触性に優れているため、アルミナ、フェライト、圧
電素子等のより厳しい条下での焼成用治具として好適で
ある。

前記耐火性粉末は、アルミナ質、アルミナ・シリカ質、
ジルコニア質、マグネシア質、チタニア質、クロミア質
とから選ばれるいずれか１種又は２種以上であることが
好適である。具体的には、アルミナ、ムライト、カオリ
ナイト、木簡粘土。

蛙目粘土、シリマナイト、ステアタイト、フォルステラ
イト、タルク、ジルコニア、マグネシア、スピネル、チ
タニア等が好ましい。

さらに、本発明の無機結合剤はシリカ・ソーダ系、ホウ
酸カルシウム系、シリカ系のフリット、アルミナゾル、
シリカゾルから選ばれるのが好ましく、たとえば、長石
、マイカ粉末、ホウ酸、ガラス粉、砕石２アルミナゾル
、シリカゾル等が好ましい。

本発明の耐熱性無機質！ａ維成形体は、前記耐熱性無機
質２０〜５０重量％と前記耐火性粉末４０〜８０重量％
と前記無機結合剤５〜３０＠量％とを有機成形助剤を必
要に応じて添加してから混練・脱気後。

多孔性の成形用型に入れプレスして製造される。

ここで、前記耐熱性無機質繊維が２０重量％未満である
と、密度が高くなり過ぎたり、耐熱衝撃性に劣るように
なって好ましくなく、５０重量％を越えると充分な強度
を得ることができず好ましくない。また、前記耐火性粉
末が４０重量％未満だと強度が不充分であり、８０重量
％を越えると密度が高くなって好ましくない。さらに、
前記無機結合剤５重量％未満では、成形体強度が低い値
となり、３０重量％を越えると玉くなり過ぎて好ましく
ない。

以下、本発明の実施例について比較例と合せて説明する
。

〔実施例〕

実施例１耐熱性無機質繊維として、水中で分級することにより非
繊維状物の含有量を３ｗｔ％に制御したＡ文２０３５０
ｗｔ％、Ｓ　ｉ　Ｏ，５０ｗｔ％のアルミノシリケート
ｊｌｉ６００ｇと耐火性粉末として平均粒径４．５ｐｍ
のアルミナ粉末１１００ｇおよび木節粘土３００ｇと無
機結合剤として焼成ケイソウ±１５０ｇとを配合して混
練機の中に入れ、水９５０ｇと有機成形助剤（ワックス
、ポリアクリルアミン酢酸塩）　３００ｇとを添加して
から　５分Ｉ！Ｉ混練した。混練物を脱気後、石膏型に
入れｌＯ〜３０ｋｇｆ／ｃゴの圧力でプレスして　２０
Ｏｘ　　２００ｘ　８０Ｈａｓ（内寸　Ｌ８０ｘ　　１
８０ｘ　６０１１■）の深林状の成形品を製造した。乾
燥後１４５０°Ｃで６時間焼成し本発明の実施例とした
。

比較例１実施例１と同様の組Ｉ＆物を３０文の水中に分散してス
ラリーを作成しポリアクリルアミド５００ｍＭと１０　
ｗ　ｔ、％と硫パン水溶液６００腸見を添加して凝集さ
せ３００　Ｘ　　３（＋（ｌａｗの平板状に真空吸引成
形した。乾燥後、実施例１と同様の形状および密度にな
るまで切削し、続いて１４５０℃で６１１！？間焼成し
て本発明の比較例とした。

比較例２比較例１と同様のスラリーを凝集後、　２００×２００
Ｘ　８０Ｈの深林状の金型に真空吸引成形した。

成形後密度を設定するために金型に付着させたままプレ
スしたところ、角の部分にクラックが入り、所定の密度
の成形体は得られなかった。

比較例３非繊維状物の含有量を３ｗｔ％に制御した繊維長１〜２
ｍｍのアルミノシリケートｊ［１６００ｇとアルミナ粉
末１１００ｇおよび木節粘土３００ｇ焼成ケイソウ上１
５０ｇとをＰＶＡ水溶液中に分散後、スプレードライヤ
ーにて顆粒状に成形した。この顆粒を実施例１で用いた
ものと同様の石膏型に入れてプレスし深林状成形品を製
造、乾燥後１４５０℃で６時間焼成し木光明の比較例と
した。顆粒がつぶれたものは密度が高くなりすぎ、顆粒
の形状の残ったものは、強度が小さく不良であった。

第１表は未発１１の実施例Σよび比較例の成形体密度と
各方向の曲げ強度とを示したものである。

（以下余白）表　　１この表かられかる様に、本発明の実施例によれば強度の
バラツキもなく高強度の成形体が製造できる。ここで曲
げ強度は、試験片大きさ１０＋ｓ■×５０醜露ｘ　　Ｓ
繊維、スパン長さ３０■１曲げ速度ｌ口■／■ｉｎの条
件で島津製作所製オートグラフで測定した。

（発明の効果）以上の様に本発明によれば以下の如き効果が現われる。

（１）高強度で種々形状の耐熱性無機質繊維成形体がで
き１重いセラミックスの焼成ができる。

（２）種々形状の耐熱性無機質ｍ維成形体が安価に量産
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の耐熱性無機質ｍ！Ｉ成形体の断面図、第
２図は顆粒状原料で成形した耐熱性無機質繊維成形体の
断面図であり、これら両図中の矢印はいずれも強度の弱
い部分を表わすものである。以　　　上

Claims

【特許請求の範囲】

（１）耐熱性無機質繊維２０〜５０重量％と耐火性粉末
４０〜８０重量％と無機結合剤５〜３０重量％とから成
り、前記耐熱性無機質繊維は大部分が解繊された状態で
あって、前記耐火性粉末と前記無機結合剤とから成る組
成物中において、ある特定方向に配向することなく、均
一に分散した構造を有する、かさ密度が０．６〜２．０
ｇ／ｃｍ＾３であり、かつ、１５０〜３００ｋｇｆ／ｃ
ｍ＾２の曲げ強度を有することを特徴とする耐熱性無機
質繊維成形体。
（２）前記耐熱性無機質繊維は、アルミノシリケート繊
維、結晶質アルミナ繊維、結晶質ムライト繊維、シリカ
繊維、ジルコニア繊維とから選ばれるいずれか１種又は
２種以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の耐熱性無機質繊維成形体。
（３）前記耐火性粉末は、アルミナ質、アルミナ・シリ
カ質、ジルコニア質、マグネシア質、チタニア質、クロ
ミア質とから選ばれるいずれか１種又は２種以上である
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項および第２項記
載の耐熱性無機質繊維成形体。
（４）前記無機結合剤は、粘土、ガラスフリット、ケイ
酸ソーダ、ホウ酸カルシウム、硅石、アルミナゾル、シ
リカゾルとから選ばれるいずれか１種又は２種以上であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項記載
の耐熱性無機質繊維成形体。