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JP2001220259A - アルミナ・ムライト系多孔質シート状耐火物及びその製造方法 - Google Patents

アルミナ・ムライト系多孔質シート状耐火物及びその製造方法

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JP2001220259A
JP2001220259A JP2000028856A JP2000028856A JP2001220259A JP 2001220259 A JP2001220259 A JP 2001220259A JP 2000028856 A JP2000028856 A JP 2000028856A JP 2000028856 A JP2000028856 A JP 2000028856A JP 2001220259 A JP2001220259 A JP 2001220259A
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JP
Japan
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alumina
mullite
mass
sheet
binder
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000028856A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenichiro Koga
謙一郎 古賀
Tatsuya Sumi
辰也 角
Tomihiro Uchida
富大 内田
Koji Horiuchi
幸士 堀内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsui Mining and Smelting Co Ltd filed Critical Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/06Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
    • C04B38/063Preparing or treating the raw materials individually or as batches
    • C04B38/0635Compounding ingredients
    • C04B38/0645Burnable, meltable, sublimable materials
    • C04B38/067Macromolecular compounds

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐熱衝撃性に優れており、高温例えば1600
℃におけるたわみ抵抗性が大幅に改善されており、セラ
ミック基板等の焼成用や、アルミナセラミックの焼成用
に用いるのに適しているアルミナ・ムライト系多孔質シ
ート状耐火物及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】電融アルミナ及び/又は焼結アルミナと電
融ムライトとからなる粒径10〜150μmの骨材成分
50〜85質量%と、アルミナ及びムライトからなる結
合材成分15〜50質量%と、不可避の不純物とからな
る焼成体であって、気孔率が10〜40%であるアルミ
ナ・ムライト系多孔質シート状耐火物、及び該骨材と、
焼成後に該結合材成分となるような組成比で混合したア
ルミナとシリカ微粉及び/又は粘土からなる結合材と、
有機バインダーと水とを混合し、混練した後、シートに
成形し、乾燥後焼成するアルミナ・ムライト系多孔質シ
ート状耐火物の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルミナ・ムライト
系多孔質シート状耐火物及びその製造方法に関し、特
に、耐熱衝撃性に優れており、高温例えば1600℃に
おけるたわみ抵抗性が大幅に改善されており、セラミッ
ク基板等の焼成用や、アルミナセラミックの焼成用に用
いるのに適しているアルミナ・ムライト系多孔質シート
状耐火物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術においては、電子部品等を焼成
する際に、アルミナ質やジルコニア質の焼成用治具、例
えばアルミナ磁器シートを用い、このアルミナ磁器シー
トの上に被焼成物を載せて焼成を実施している。しか
し、従来のアルミナ磁器シートは耐熱衝撃性や熱間での
たわみ抵抗性に劣っており、1500℃以上で使用する
と短寿命になってしまう。
【0003】また、アルミナ・ムライト質のプレス品は
アルミナ基板焼成用セッターとして使用されているが、
5mm以下の薄いセッターを製造することは難しく、均
一な組織が得られず、また短寿命であった。更に、面粗
度もRaで3μm以下にしようとすると非常に細かい粒
構造にする必要があり、安定した製品を得ることは難し
かった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐熱衝撃性
に優れており、高温例えば1600℃におけるたわみ抵
抗性が大幅に改善されており、セラミック基板等の焼成
用や、アルミナセラミックの焼成用に用いるのに適して
いるアルミナ・ムライト系多孔質シート状耐火物及びそ
の製造方法を提供することを課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を達成するために鋭意検討した結果、アルミナ及びムラ
イトで構成し、特定の骨材成分及び結合材成分を特定量
で含有させ、特定範囲の気孔率を持たせることによっ
て、上記の諸特性を持ち、上記の用途に用いるのに適し
ているアルミナ・ムライト系多孔質シート状耐火物が得
られること、また、そのようなアルミナ・ムライト系多
孔質シート状耐火物は特定の骨材原料及び結合材原料を
用いる特定の製造方法により得られることを見いだし、
本発明を完成させた。
【0006】即ち、本発明のアルミナ・ムライト系多孔
質シート状耐火物は、電融アルミナ及び/又は焼結アル
ミナと電融ムライトとからなる粒径10〜150μmの
骨材成分50〜85質量%と、アルミナ及びムライトか
らなる結合材成分15〜50質量%と、不可避の不純物
とからなる焼成体であって、気孔率が10〜40%であ
ることを特徴とする。
【0007】また、本発明のアルミナ・ムライト系多孔
質シート状耐火物の製造方法は、電融アルミナ及び/又
は焼結アルミナと電融ムライトとからなる粒径10〜1
50μmの骨材50〜85質量%と、焼成後にアルミナ
とムライトとになるような組成比で混合したアルミナと
シリカ微粉及び/又は粘土からなる粒径10μm以下の
結合材15〜50質量%と、混練・成形に有効な量の有
機バインダーと水とを混合し、十分に混練した後、厚さ
0.3〜5mmのシートに成形し、乾燥後、1600〜
1800℃で焼成することを特徴とする。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明のアルミナ・ムライト系多孔質シート状耐火
物においては、電融アルミナ及び/又は焼結アルミナと
電融ムライトとからなる粒径10〜150μmの骨材成
分が50〜85質量%を占めており、アルミナ及びムラ
イトからなる結合材成分が15〜50質量%を占めてお
り、また不可避の不純物も存在しており、更に気孔率は
10〜40%である。
【0009】本発明のアルミナ・ムライト系多孔質シー
ト状耐火物においては、化学成分としてAl2 3 含有
量が85〜95質量%であることが好ましく、87〜9
3質量%であることが一層好ましい。また、SiO2
有量が5〜15質量%であることが好ましく、7〜13
質量%であることが一層好ましい。
【0010】本発明のアルミナ・ムライト系多孔質シー
ト状耐火物において、Al2 3 含有量が95質量%よ
りも多い場合には、即ちSiO2 含有量が5質量%より
も少ない場合には、耐熱衝撃性、熱スポーリング抵抗性
が低下する傾向があるので好ましくない。また、Al2
3 含有量が85質量%よりも少ない場合には、即ちS
iO2 含有量が15質量%よりも多い場合には、目的と
する本発明の効果が不十分となる傾向があるので好まし
くない。
【0011】本発明のアルミナ・ムライト系多孔質シー
ト状耐火物において、気孔率が10%よりも小さい場合
には、熱スポーリング抵抗性が低下する傾向があるので
好ましくなく、逆に気孔率が40%よりも大きい場合に
は、強度の面で問題が生じる危険性があるので好ましく
ない。
【0012】本発明の製造方法においては、多孔質シー
トを作製するために電融アルミナ及び/又は焼結アルミ
ナと電融ムライトとからなる粒径10〜150μmの骨
材を用いる。このような骨材は常法に従って調製するこ
とができる。また、骨材中の電融アルミナ及び/又は焼
結アルミナ及び電融ムライトの組成割合は、骨材50〜
85質量%と結合材15〜50質量%とを用いて得られ
るアルミナ・ムライト系多孔質シート状耐火物におい
て、Al2 3 85〜95質量%、SiO2 5〜15質
量%及び不可避の不純物を含む状態になるように適切に
選定される。このような選定は当業者には容易になし得
ることである。
【0013】また、本発明の製造方法においては、焼成
後にアルミナとムライトとになるような組成比で混合し
たアルミナとシリカ微粉及び/又は粘土からなる粒径1
0μm以下の結合材を用いる。結合材中のアルミナとシ
リカ微粉及び/又は粘土との組成割合は、骨材50〜8
5質量%と結合材15〜50質量%とを用いて得られる
アルミナ・ムライト系多孔質シート状耐火物において、
Al2 3 85〜95質量%、SiO2 5〜15質量%
及び不可避の不純物を含む状態になるように適切に選定
される。このような選定は当業者には容易になし得るこ
とである。
【0014】本発明の製造方法においては、多孔性を確
保し且つ十分な強度を得るために、骨材50〜85質量
%に対して結合材15〜50質量%となる量比で用い
る。所定量の骨材と、結合材と、混練・成形に有効な量
のメチルセルロース等の有機バインダーと水とを混合
し、その混合物を例えば3本ロールによって十分に混練
する。その後、例えば押出成形又はロール成形によって
厚さ0.3〜5mmのシートに成形する。その成形シー
トを1600〜1800℃で3〜10時間程度焼成して
多孔質シートを得る。
【0015】上記のような製造方法によって得られる本
発明のアルミナ・ムライト系多孔質シート状耐火物は、
面粗さRaが3μm以下であり、更に必要により両面研
磨することにより一層平滑な表面の多孔質シート状耐火
物とすることができ、耐熱衝撃性、熱スポーリング抵抗
性に優れており、1000℃からの急冷に耐えることが
でき、高温例えば1600℃におけるたわみ抵抗性が大
幅に改善されており、気孔率が10〜40%であるが、
十分な強度を有しているので棚組も可能であり、厚さ
1.5mmで直径300mmの大型品も実用可能とな
り、従って、メッシュベルト炉で用いる多孔質シート状
耐火物として、セラミック基板等の焼成用や、アルミナ
セラミックの焼成用に用いるのに適している。
【0016】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって限
定されるものではない。 実施例1 電融アルミナ60質量%と電融ムライト40質量%とを
含む粒径範囲が10〜150μmの骨材100質量部
と、仮焼アルミナ75質量%とシリカ微粉25質量%と
を含む粒径範囲が10μm以下の結合材30質量部と、
有機バインダーとしてのメチルセルロース5質量部と水
10質量部とを混合し、それらの混合物を3本ロールに
よって十分に混練した。その後、押出成形によって10
0×100×1.5mmのシートに成形した。それらの
成形シートを乾燥後に1700℃で5時間焼成して多孔
質シートを得た。得られた多孔質シートの嵩密度、気孔
率、下記の条件下で測定した1600℃でのたわみ抵抗
性、1000℃からの急冷耐久性は第1表に示す通りで
あった。
【0017】比較例1及び比較例2 また、比較例1として実施例のシートと同じ形状のアル
ミナ磁器シートを作製し、比較例2として実施例のシー
トと同じ形状のアルミナ99%の多孔質シートを作製し
た。それらのシートの嵩密度、気孔率、1600℃での
たわみ抵抗性、1000℃からの急冷耐久性は第1表に
示す通りであった。
【0018】たわみ抵抗性試験条件 ・試験片形状: 100×100×1.5mm ・荷重: 中央に500g ・電気炉中、1600℃で3時間保持 1000℃からの急冷耐久性試験条件 ・試験片形状: 100×100×1.5mm ・試験片を電気炉中にセットした後、室温から1000
℃/hrで昇温させ、1000℃に30分間保持し、そ
の後電気炉よりすばやく取り出し、外気中で放冷して、
亀裂発生状況を観察した。
【0019】
【0020】第1表のデータから明らかなように、比較
例1のアルミナ磁器シートでは1600℃におけるたわ
み抵抗性が不十分であり、1000℃からの急冷耐久性
試験では破損が発生し、また、比較例2のアルミナ99
%の多孔質シートでは1600℃におけるたわみ抵抗性
が不十分であり、1000℃からの急冷耐久性試験では
小さなひび割れが発生したが、実施例1の本発明のアル
ミナ・ムライト系多孔質シート状耐火物においては、1
600℃におけるたわみ抵抗性が改善されており、10
00℃からの急冷耐久性試験では破損、ひび割れが発生
しない。
【0021】
【発明の効果】本発明のアルミナ・ムライト系多孔質シ
ート状耐火物は、例えば1600℃におけるたわみ抵抗
性が大幅に改善されており、1000℃からの急冷耐久
性試験でも破損、ひび割れが発生せず、メッシュベルト
炉で用いる焼成用敷板や、セラミック基板、アルミナセ
ラミックの焼成用敷板に用いるのに適している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内田 富大 福岡県大牟田市浅牟田町3番地の1 三井 金属鉱業株式会社TKR事業部内 (72)発明者 堀内 幸士 福岡県大牟田市浅牟田町3番地の1 三井 金属鉱業株式会社TKR事業部内 Fターム(参考) 4G019 FA11 GA02 4G030 AA36 AA37 BA25 CA08 CA09 GA09 GA11 GA13 GA27 HA04 PA01 PA03

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電融アルミナ及び/又は焼結アルミナと電
    融ムライトとからなる粒径10〜150μmの骨材成分
    50〜85質量%と、アルミナ及びムライトからなる結
    合材成分15〜50質量%と、不可避の不純物とからな
    る焼成体であって、気孔率が10〜40%であることを
    特徴とするアルミナ・ムライト系多孔質シート状耐火
    物。
  2. 【請求項2】化学成分として、Al2 3 の含有量が8
    5〜95質量%であり、SiO2 の含有量が5〜15質
    量%であり、また気孔率が10〜40%であることを特
    徴とする請求項1記載のアルミナ・ムライト系多孔質シ
    ート状耐火物。
  3. 【請求項3】1000℃からの急冷に耐え得ることを特
    徴とする請求項1又は2記載のアルミナ・ムライト系多
    孔質シート状耐火物。
  4. 【請求項4】表面粗さRaが3μm以下であることを特
    徴とする請求項1、2又は3記載のアルミナ・ムライト
    系多孔質シート状耐火物。
  5. 【請求項5】電融アルミナ及び/又は焼結アルミナと電
    融ムライトとからなる粒径10〜150μmの骨材50
    〜85質量%と、焼成後にアルミナとムライトとになる
    ような組成比で混合したアルミナとシリカ微粉及び/又
    は粘土からなる粒径10μm以下の結合材15〜50質
    量%と、混練・成形に有効な量の有機バインダーと水と
    を混合し、十分に混練した後、厚さ0.3〜5mmのシ
    ートに成形し、乾燥後1600〜1800℃で焼成する
    ことを特徴とする請求項1、2、3又は4記載のアルミ
    ナ・ムライト系多孔質シート状耐火物の製造方法。
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