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JPH05155657A - Ceramics made of zeolite wherein high density leusite and/or porsite are incorporated as main ingredients - Google Patents

Ceramics made of zeolite wherein high density leusite and/or porsite are incorporated as main ingredients

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Publication number
JPH05155657A
JPH05155657A JP32481391A JP32481391A JPH05155657A JP H05155657 A JPH05155657 A JP H05155657A JP 32481391 A JP32481391 A JP 32481391A JP 32481391 A JP32481391 A JP 32481391A JP H05155657 A JPH05155657 A JP H05155657A
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JP
Japan
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zeolite
powder
potassium
cesium
leucite
Prior art date
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Application number
JP32481391A
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Japanese (ja)
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JPH0764615B2 (en
Inventor
Robert L Bedard
エル.ベイダード ロバート
Edith M Flanigen
エム.フラニガン エディット
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Honeywell UOP LLC
Original Assignee
UOP LLC
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Publication date
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Publication of JPH05155657A publication Critical patent/JPH05155657A/en
Publication of JPH0764615B2 publication Critical patent/JPH0764615B2/en
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  • Dental Prosthetics (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

PURPOSE: To control a thermal expansion coefficient by calcining K substitution zeolite powder at a prescribed temperature, turning it to amorphous powder, then compacting it and sintering it at a specified temperature further.
CONSTITUTION: The K salt solution of KCl or the like for generating K ions several times as much as an amount required for ion exchange is adjusted to a prescribed pH. The zeolite powder for which the ratio of SiO2/Al2O3 is 3.5-7.5 of zeolite Y or the like is added and mixed in the K salt solution and heated and circulated for prescribed time, then, a mixture is filtered and washed and the zeolite powder for which a K composition is more than 50% of an ion exchange amount is obtained. Then, the K substitution zeolite is calcined at 900-1100°C for 0.5-2 hours in an atmosphere, pulverized and turned to the amorphous zeolite powder of a prescribed particle size. The powder is mixed with a binder, pressure-compacted and sintered at 1150-1400°C for 0.5-12 hours and a ceramic material for which a main crystal phase is leucite and porosity is less than 5% is obtained. By using Cs and Rb instead of K, leucite/pollucite and pollucite crystal phase are obtained.
COPYRIGHT: (C)1993,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はリューサイトあるいは
ポルサイト、およびこれらの両方を主成分とするセラミ
ックス材で5%以下の気孔率を持ち実質的にクラックを
含まない材料を作る新しい方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a new method for producing a material which is substantially free of cracks and which has a porosity of 5% or less and which is a ceramic material mainly containing leucite or porusite. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】セラミックス材の用途には触媒の固定
材、歯科用磁器製品、熱交換器、タービンの羽根、集積
回路の基板など、多数のものがある。ある定まった応用
に使われる特定のセラミックスはその応用に必要な性質
に依存する。例えば、リューサイト・セラミックスは歯
科用磁器製品として、あるいは金属同士や金属/セラミ
ックスの封着のための被覆材として使うことができる。
(リューサイトは白榴石とも呼ばれる。)歯科用セラミ
ックスの中のアルミノケイ酸カリウムの組成の重要さに
関する概説は C.Hahn と K.Teuchert によって、Ber.
Dt.Keram.Ges.,57,(1980) Nos.9-10,208-215 で
与えられている。歯科の分野での応用でリューサイトを
使う場合の弱点はこわれやすく、修理が難しいことであ
る。この理由から、義歯を入れる場合は通常金属のフレ
ームが必要である。したがって、リューサイト・セラミ
ックスが一段と強くなることが望まれている。また、高
温でのガラスの溶融、そしてそのフリット作り、そして
その粉砕の工程がなくなるようにリューサイト・セラミ
ックスをより低温で製造する方法の確立が必要となって
いる。米国特許4,798,536号はカリウム塩を様々な長石
に加えることによってリューサイト相を多量に含みね強
度が増加した磁器が作られることを示した。部分的に結
晶化したリューサイトガラス・セラミックスは本報告で
考案した方法で作り出され、その強度は'536番の文書で
報告されているものより強い。すなわち、カリウムで置
換したゼオライトY粉末を使い、それを1050℃で加熱す
ると非晶質の粉末になる。この非晶質粉末を所定の形に
成形し1150−1400℃で焼結させると、リューサイト・セ
ラミックス材となる。こうすると、ガラスの溶融とフリ
ット作りが不用となる。
2. Description of the Related Art Ceramic materials have many uses such as catalyst fixing materials, dental porcelain products, heat exchangers, turbine blades, and integrated circuit substrates. The particular ceramic used in a given application depends on the properties required for that application. For example, leucite ceramics can be used as a dental porcelain product or as a coating for metal-to-metal or metal / ceramic sealing.
(Leucite is also called leucite.) For an overview of the importance of the composition of potassium aluminosilicate in dental ceramics, see C. Hahn and K. Teuchert, Ber.
Dt. Keram. Ges., 57, (1980) Nos. 9-10, 208-215. The weakness of using leucite in dental applications is that it is easily broken and difficult to repair. For this reason, a metal frame is usually required when inserting dentures. Therefore, it is desired that leucite ceramics become stronger. Further, it is necessary to establish a method for producing leucite ceramics at a lower temperature so as to eliminate the steps of melting glass at a high temperature, making the frit, and crushing the glass. U.S. Pat. No. 4,798,536 showed that the addition of potassium salts to various feldspars produced porcelain with high leucite phase content and increased strength. Partially crystallized leucite glass-ceramics were produced by the method devised in this report, and their strength is stronger than that reported in the '536 document. That is, when zeolite Y powder substituted with potassium is used and heated at 1050 ° C., it becomes an amorphous powder. When this amorphous powder is molded into a predetermined shape and sintered at 1150-1400 ° C., it becomes a leucite ceramic material. This eliminates the need for melting the glass and making the frit.

【0003】以前の技術にもゼオライトからセラミック
スを製造する方法はあったが、緻密なリューサイト・セ
ラミックス材を作る手順に関する報告はない。例えば、
D.W.Breck は「ゼオライト分子篩(ふるい)」の著書
(John Wiley & Sons,New York(1974),p493-496)
で、「Mg-Xを加熱するとコージエライトが形成する」と
述べた。公表された工程Mg-Xを1500℃で加熱してガラス
を作り、それを1000℃以上で加熱してコージエライトを
製造するというもので、コージエライトを作るためには
2段階の工程が必要であった。コージエライト基セラミ
ックス材の作製法を示すもう1つの文献は Chowdryらの
米国特許4,814,303号である。Chowdryは単結晶灰長
石、灰長石-コージエライト、あるいはコージエライト
基セラミックス材を作る方法として、ゼオライトX,-
Yおよび-AのCa,Ca/Mg,およびMg形を約900℃から135
0℃の温度範囲で加熱することを公表している。Chowdry
の33番の例はカリウムで置換したゼオライトXの作製と
それを1000℃で焼結することによってほとんどがKAlSi2
O6である材料が形成され、それがリューサイトのX線回
折図形(JCPDSファイル15-47番)を示したに違いないと
された。最後に、ヨーロッパ特許広報298,701号(Taga
ら)はカルシウム・ゼオライトから、灰長石相を持つセ
ラミックス材の作製を述べている。その工程には非晶質
材を形成させるか焼操作が含まれ、その非晶質材が製品
の形に成形され、約850-950℃の温度で焼結される。
Although there was a method for producing ceramics from zeolite in the prior art, there is no report on a procedure for producing a dense leucite ceramic material. For example,
D. W. Breck is a book on "Zeolite Molecular Sieves"
(John Wiley & Sons, New York (1974), p493-496)
, "When heating Mg-X, cordierite is formed." The publicly announced process Mg-X is heated at 1500 ℃ to make glass, and it is heated at 1000 ℃ or more to produce cordierite, which requires two steps to make cordierite. .. Another document that describes a method of making cordierite-based ceramic materials is Chowdry et al., US Pat. No. 4,814,303. Chowdry is a method for making single crystal anorthite, anorthite-cordierite, or cordierite-based ceramic material, which is zeolite X,-
Calcium, Ca / Mg, and Mg forms of Y and -A from about 900 ℃ to 135
It has been announced that heating is performed in the temperature range of 0 ° C. Chowdry
No. 33 of KAlSi 2 was produced by preparing zeolite X substituted with potassium and sintering it at 1000 ℃.
It was alleged that a material that was O 6 was formed, which must have shown the Leucite X-ray diffraction pattern (JCPDS file # 15-47). Finally, European Patent Publication No. 298,701 (Taga
Et al.) Describe the preparation of a ceramic material with anorthite phase from calcium zeolite. The process involves a calcination operation to form an amorphous material, which is shaped into a product and sintered at a temperature of about 850-950 ° C.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の工程は従来の
技術とは大きく異なっている。先ず、この発明の工程は
2段階であるのに対し Chouwdry の工程は2段階であ
る。実例を示したように、2段階工程は有用なセラミッ
クス材を作製するために決定的である。次に、この発明
の工程で使われるゼオライトの種類と焼結条件は Taga
文献のものとは全く異なるものである。この発明の工程
は主な結晶相がポルサイトであるセラミックス材の作製
のためにも使うことが出来る。ポルサイトは熱膨張率が
50-700℃の温度範囲で、2×10▲上付き−6▼以下であ
り、融点が1900℃以上であるために、ポルサイト・セラ
ミックス材は低い熱衝撃性と高い耐火性が必要な応用分
野に使うことができる。この種のセラミックス材は、カ
リウムで置換したゼオライトではなくセシウムで置換し
たゼオライトを用いて、約1250℃での焼結で作製するこ
とができる。
The process of the present invention differs significantly from the prior art. First, the process of the present invention has two steps, while the process of Chouwdry has two steps. As illustrated, the two-step process is crucial for making useful ceramic materials. Next, the types of zeolite used in the process of this invention and the sintering conditions are
It is completely different from the one in the literature. The process of the present invention can also be used for producing a ceramic material whose main crystal phase is porcite. Porcite has a coefficient of thermal expansion
In the temperature range of 50-700 ℃, it is less than 2 × 10 ▲ superscript-6 ▼, and its melting point is more than 1900 ℃. Can be used in the field. This type of ceramic material can be produced by sintering at about 1250 ° C. using cesium-substituted zeolite instead of potassium-substituted zeolite.

【0005】リューサイトの応用で問題となるもう1つ
の欠点は、その熱膨張率が大きいことである。リューサ
イトは400と600℃の間で相変態(正方晶から立方晶へ
の)が起き、その結果単位格子の体積が5%程膨張す
る。この構造転移点より低い温度でも、リューサイトと
そのガラスセラミックスは比較的高い熱膨張率を示す。
これまでの技術書では、リューサイトガラス・セラミッ
クスの熱膨張は焼結セラミックス中のリューサイト結晶
と残りのガラスとの比率を変えることによっても割合狭
い範囲でしか変えられないとされている。熱膨張を変化
させるこの方法は米国特許4,604,366号で説明されてお
り、2種の異なるガラス・フリットと2種の異なるセラ
ミックス粉末をさまざまな比率で混ぜ合わせることによ
って、10×10▲上付き−6▼から19×10▲上付き−6▼ま
での範囲で調整できるとされている。リューサイトの熱
膨張率を50から700℃の温度範囲で2×10▲上付き−6▼
から27×10▲上付き−6▼まで変えることのできる新し
い工程が発明された。その熱膨張率の変化はポルサイト
相をリューサイト・セラミックスに導入することによっ
て実現される。ポルサイトは比較的低熱膨張のセシウム
-シリカ-アルミナ・セラミックスで、室温で立方晶の高
リューサイト構造を持ち、リューサイトと固相線以下の
温度範囲で固溶体を形成する。リューサイト・セラミッ
クス中のセシウムの割合が増加するとともに、熱膨張率
はリューサイト/ポルサイトが室温で高リューサイト立
方構造をとる点まで減少し、その後もセシウム組成が増
加するにしたがってさらに膨張率が減少し続ける。リュ
ーサイト/ポルサイト・セラミックス材は、ゼオライト
をカリウムとセシウムとでゼオライトYのように置換
し、前述した工程を行なうことによって作製することが
できる。出発材のゼオライト中のカリウムとセシウムの
量を変化させ、前述の工程を行なうと、望むどのような
リューサイト/ポルサイト比の固溶体をも得ることがで
きる。出発材料として、カリウムとセシウムで置換した
ゼオライトを使うことはこれらの陽イオンの均一な分布
を生み、結果としてセラミックス材中のこれらの陽イオ
ンの均一さを実現する。出発材のゼオライト中のセシウ
ムとカリウムの量を変えることによって、セラミックス
材の熱膨張率を上記した値の範囲のどの値にでも調整で
きる。このように、新しい工程は従来の技術より熱膨張
率の制御を簡単にし、実現できる熱膨張率の範囲を広げ
た。
Another problem with the application of leucite is its high coefficient of thermal expansion. Leucite undergoes a phase transformation (from tetragonal to cubic) between 400 and 600 ° C, resulting in a 5% expansion of the unit cell volume. Even at temperatures below this structural transition point, leucite and its glass-ceramics exhibit a relatively high coefficient of thermal expansion.
It has been stated in the previous technical documents that the thermal expansion of leucite glass / ceramics can be changed only within a narrow range by changing the ratio of leucite crystals in the sintered ceramic to the remaining glass. This method of varying the thermal expansion is described in U.S. Pat. No. 4,604,366, by mixing two different glass frits and two different ceramic powders in various ratios to produce a 10 × 10 ▲ superscript -6. It is said that it can be adjusted within the range from ▼ to 19 × 10 ▲ Superscript -6 ▼. The coefficient of thermal expansion of leucite is 2 × 10 in the temperature range of 50 to 700 ℃ ▲ Superscript -6 ▼
To 27 × 10 ▲ superscript -6 ▼ was invented. The change in the coefficient of thermal expansion is realized by introducing the porusite phase into the leucite ceramics. Porcite is a relatively low thermal expansion cesium
-Silica-alumina ceramics, which has a cubic high-leucite structure at room temperature and forms a solid solution with leucite in the temperature range below the solidus. As the proportion of cesium in the leucite ceramics increases, the coefficient of thermal expansion decreases to the point where the leucite / porcite has a high leucite cubic structure at room temperature, and thereafter the coefficient of expansion further increases as the cesium composition increases. Will continue to decrease. The leucite / porcite ceramics material can be produced by replacing the zeolite with potassium and cesium like zeolite Y and performing the steps described above. By varying the amounts of potassium and cesium in the starting zeolite and performing the steps described above, a solid solution of any desired leucite / porcite ratio can be obtained. Using potassium- and cesium-substituted zeolites as a starting material produces a uniform distribution of these cations and consequently achieves a homogeneity of these cations in the ceramic material. By changing the amounts of cesium and potassium in the starting material zeolite, the coefficient of thermal expansion of the ceramic material can be adjusted to any value within the above range of values. As described above, the new process makes it easier to control the coefficient of thermal expansion than the conventional technique and expands the range of the coefficient of thermal expansion that can be realized.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明は以下のような
工程と材料に関係している。すなわち、主な結晶相が正
方晶リューサイトであるセラミックス材を作製するため
の工程、主な結晶相がポルサイトであるセラミックス材
を作製するための工程、主な結晶相がルビジウム・リュ
ーサイトであるセラミックス材を作製するための工程、
主な結晶相がリューサイト/ポルサイト固溶体であるセ
ラミックス材を作製するための工程、およびリューサイ
ト/ポルサイト固溶体を含むセラミックス材に関係して
いる。したがって、発明の具体化の1つは、5%以下の
気孔率を持ち実質的にクラックの無いセラミックス材を
作製する工程であり、その主な結晶相は正方晶リューサ
イトである。その工程は、カリウムで置換したゼオライ
トの粉末を900°から1000℃の温度で、ゼオライトの格
子が崩れて非晶質の粉末になるに十分な時間だけか焼
し、その非晶質粉末を製品の形に成形し、それを1150か
ら1400℃の温度で0.5から12時間焼結させ、その結果、
前述のセラミックス材を得るというものである。ここで
ゼオライトとはSi02/Al2O3の比が3.5から7.5の物質であ
る。
The present invention relates to the following steps and materials. That is, a step for producing a ceramic material whose main crystal phase is tetragonal leucite, a step for producing a ceramic material whose main crystal phase is porusite, and a main crystal phase is rubidium-leucite A process for producing a certain ceramic material,
It relates to a process for producing a ceramic material whose main crystal phase is a leucite / porcite solid solution, and a ceramic material containing a leucite / porcite solid solution. Therefore, one of the embodiments of the invention is a process of producing a ceramic material having a porosity of 5% or less and substantially no crack, the main crystal phase of which is tetragonal leucite. The process involves calcining the potassium-substituted zeolite powder at a temperature of 900 ° to 1000 ° C for a time sufficient to collapse the zeolite lattice into an amorphous powder, and produce the amorphous powder. And then sinter it at a temperature of 1150 to 1400 ° C for 0.5 to 12 hours, resulting in
The above-mentioned ceramic material is obtained. Here, zeolite is a substance having a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 3.5 to 7.5.

【0007】この発明のもう1つの具体化は実質的にク
ラックが無く気孔率が5%以下のセラミックス材を作製
する工程である。その主な結晶相はリューサイト/ポル
サイト固溶体であり、その工程はカリウムとセシウムで
同時置換したゼオライトの粉末か、カリウムのみで置換
したゼオライトとセシウムのみで置換したゼオライトの
粉末を900から1100℃のある温度でゼオライトの格子が
崩れて非晶質粉末になるために十分な時間だけか焼し、
その非晶質粉末を成形し、1150°から1400℃の温度で0.
5から12時間焼結し、上述したセラミックス材にするこ
とである。Si02/Al2O3の比で3.5から7.5であるゼオライ
トはここではそのイオン交換容量のゼロから100%のカ
リウム組成と、そのイオン交換容量のゼロから100%の
セシウム組成とその全イオン交換容量の少なくとも50%
の、カリウムとセシウムの合計組成を持っている。しか
しこの発明の別の具体化は実質的にクラックが無く気孔
率が5%以下のセラミックス材で、その主な結晶相がポ
ルサイトである材料を作製する工程である。その工程は
Si02/Al2O3の比で3.5から7.5で、セシウムで置換したゼ
オライトの粉末900から1100℃のある温度でゼオライト
の格子が崩れて非晶質粉末になるために十分な時間だけ
か焼し、その非晶質粉末を成形し、1150°から1400℃の
温度で0.5から12時間焼結し、上述したセラミックス材
にすることである。
Another embodiment of the present invention is a process for producing a ceramic material having substantially no cracks and a porosity of 5% or less. The main crystal phase is leucite / porcite solid solution, and the process is 900 to 1100 ℃ for zeolite powder which is simultaneously substituted with potassium and cesium, or zeolite powder which is substituted only with potassium and zeolite which is substituted only with cesium. At a certain temperature, calcination is performed for a sufficient time so that the zeolite lattice collapses into an amorphous powder,
The amorphous powder is molded and sinters at a temperature of 1150 ° to 1400 ° C.
It is to sinter for 5 to 12 hours to obtain the above-mentioned ceramic material. Zeolites with a Si0 2 / Al 2 O 3 ratio of 3.5 to 7.5 have here a potassium composition of zero to 100% of their ion exchange capacity and a cesium composition of zero to 100% of their ion exchange capacity and their total ion exchange capacity. At least 50% of capacity
It has a total composition of potassium and cesium. However, another embodiment of the present invention is a step of producing a material having substantially no crack and a porosity of 5% or less, the main crystal phase of which is porusite. The process is
A cesium-substituted zeolite powder with a ratio of Si0 2 / Al 2 O 3 of 3.5 to 7.5 900 to 1100 ° C calcination for a time sufficient to collapse the zeolite lattice into an amorphous powder at a temperature of 1100 ° C. Then, the amorphous powder is molded and sintered at a temperature of 1150 ° to 1400 ° C. for 0.5 to 12 hours to obtain the above-mentioned ceramic material.

【0008】この発明のさらに別の具体化はクラックが
無く気孔率が5%以下のセラミックス材で、その主な結
晶相がリュ−サイト/ポルサイト固溶体である材料を作
製する工程であるが、その材料が金属酸化物として表わ
す経験式で、 xK2O:yCs20:zSiO2:Al2O3 であるような場合である。ここで、xは0.01から0.99ま
で、yも0.01から0.99まで、zは3.5から7.5まで変化す
る。例外的にzが7.5の時はyは0.19より大きい。この
セラミックスは50°から700℃の範囲で2×10▲上付き
−6▼から27×10▲上付き−6▼の熱膨張率を持ってい
る。
Still another embodiment of the present invention is a step of producing a ceramic material having no cracks and a porosity of 5% or less, the main crystal phase of which is a lucite / porcite solid solution. This is the case where the material is an empirical formula expressed as a metal oxide and is xK 2 O: yCs 20 : zSiO 2 : Al 2 O 3 . Here, x varies from 0.01 to 0.99, y varies from 0.01 to 0.99, and z varies from 3.5 to 7.5. Exceptionally, y is greater than 0.19 when z is 7.5. This ceramic has a coefficient of thermal expansion in the range of 50 ° to 700 ° C from 2 × 10 ▲ superscript -6 ▼ to 27 × 10 ▲ superscript -6 ▼.

【0009】この発明の工程に不可欠の成分がゼオライ
トである。ゼオライトはよく知られた微小孔のある3次
元格子構造を持つ。一般に結晶性ゼオライトはAlO2とSi
O2の四面体で配分されるコ−ナ−から形成され、一様な
大きさの微小孔を持つこと、大きなイオン交換容量があ
ること、および微小孔あるいは結晶のボイドの内部に分
散した吸着相を(結晶構造の基礎を構成する原子を変位
させることなしに)可逆的に脱離させることができるこ
となどの特徴を持っている。ゼオライトは無水物とし
て、 M2/nAl2O3:xSiO2 の式で表わすことができる。ここでMは原子価nを持つ
陽イオンであり、xは一般に2に等しいかそれより大き
い。自然に生じるゼオライトでは、MはLi,Na,C
a,K,MgそしてBaである。M陽イオンは結晶構造に
緩やかに結合しており、通常のイオン交換技術で他の陽
イオンと全面的に、あるいは部分的に交換される。この
発明で使われるゼオライトは、Si02/Al2O3の比で3.5と
7.5の間で合成できるすべてのゼオライトを含んでい
る。また、ゼオライト中の陽イオンの必要条件はカリウ
ム、セシウム、ルビジウム、あるいはカリウム・セシウ
ムの混合物と置換が可能であることである。この特徴を
持ったゼオライトの実例は、ゼオライトY,ゼオライト
L,ゼオライトLZ-210,ゼオライトB,ゼオライト・
オメガ、ゼオライトLZ-202,およびゼオライトWであ
る。ゼオライトLZ-210は、ゼオライトYのケイ素の組
成をフルオロケイ酸アンモニア((NH4)2SiF6)水による
処理で増加させたものである。このゼオライトの作製と
特性付けは米国特許4,503,023号に添付された文書に記
述されている。ゼオライトLZ-202はテンプレ−ト剤な
しで作製されたオメガ型のゼオライトであり、その製法
は米国特許4,840,779号に添付された文書に記述されて
いる。これらのゼオライトの内、ゼオライトY,L,
B,Wおよびオメガが適当である。
Zeolites are an essential component of the process of this invention. Zeolites have a well-known three-dimensional lattice structure with micropores. Generally crystalline zeolites are AlO 2 and Si.
Formed from corners distributed by tetrahedrons of O 2 , having uniform-sized micropores, large ion-exchange capacity, and adsorption dispersed inside micropores or crystal voids. It is characterized by the ability to reversibly desorb a phase (without displacing the atoms that form the basis of the crystal structure). Zeolites can be represented by the formula M 2 / nAl 2 O 3 : xSiO 2 as an anhydride. Where M is a cation with valence n and x is generally equal to or greater than 2. In naturally occurring zeolites, M is Li, Na, C
a, K, Mg and Ba. The M cations are loosely bound to the crystal structure and can be wholly or partially exchanged with other cations by conventional ion exchange techniques. Zeolites used in this invention, the 3.5 ratio of Si0 2 / Al 2 O 3
It contains all zeolites that can be synthesized between 7.5. Also, the necessary condition of the cation in the zeolite is that it can be replaced with potassium, cesium, rubidium, or a mixture of potassium and cesium. Examples of zeolites with this characteristic are zeolite Y, zeolite L, zeolite LZ-210, zeolite B, zeolite.
Omega, zeolite LZ-202, and zeolite W. Zeolite LZ-210 is obtained by increasing the silicon composition of zeolite Y by treatment with ammonia fluorosilicate ((NH 4 ) 2 SiF 6 ) water. The preparation and characterization of this zeolite is described in the document accompanying US Pat. No. 4,503,023. Zeolite LZ-202 is an omega-type zeolite made without a template agent, the process of which is described in the document attached to U.S. Pat. No. 4,840,779. Of these zeolites, zeolite Y, L,
B, W and Omega are suitable.

【0010】以下の記述ではゼオライトYが工程の実例
として使われるが、この発明がゼオライトYに限られる
という意味では決してない。ゼオライトYはNa2O:Al2O
3:xSiO2の式で表わされる合成ゼオライトで、xは3か
ら6の範囲の値である。ゼオライトの合成法は米国特許
3,130,007号に添付された文書に記述されている。この
合成法は基本的にはアルミン酸ナトリウム、ケイ酸ナト
リウム、コロイド・シリカ、および水酸化ナトリウムの
混合物の作製を必要とし、この混合物を20°から175℃
のある温度で、自生的な圧力の下で完全な結晶化が確か
められるに十分な時間だけ、通常は16から40時間程度加
熱し、生成物を取り出すことである。
Although Zeolite Y is used as an example of the process in the following description, it is by no means meant that the invention is limited to Zeolite Y. Zeolite Y is Na 2 O: Al 2 O
3 : Synthetic zeolite represented by the formula xSiO 2 , where x is a value in the range of 3 to 6. US patent for synthesizing zeolite
It is described in the document attached to No. 3,130,007. This synthetic method basically requires the preparation of a mixture of sodium aluminate, sodium silicate, colloidal silica, and sodium hydroxide, which is produced at 20 ° to 175 ° C.
At a certain temperature, the product is taken out by heating under autogenous pressure for a time sufficient to confirm complete crystallization, usually about 16 to 40 hours.

【0011】一般に2つの技術がナトリウム陽イオン、
あるいはその他の陽イオンを取除き、それをカリウム、
セシウム、ルビジウム、あるいはカリウム・セシウム混
合物と交換するために使われている。その1つはカリウ
ム陽イオンと多種のイオンとを交換する方法であり、も
う1つはまずゼオライトをNH4▲上付き+▼のような
陽イオンと交換しておき、次にカリウムイオンとイオン
交換する方法である。イオン交換はゼオライトを交換す
べき金属イオンの水溶液に触れさせることにより効果的
に実行できる。例えば、塩化カリウムあるいは硝酸カリ
ウムの薄い水溶液(約1モル)を用意し、その溶液のpH
を水酸化カリウムで約8.5に調整する。用意するべき溶
液の体積はゼオライト中のナトリウム、あるいは不必要
なアルカリ金属を全面的にイオン交換するに必要なカリ
ウム量の約5倍から10倍を供給できる量である。カリウ
ム塩溶液をゼオライトと接触させるためにバッチ工程が
効果的に使われる。したがって、その溶液はゼオライト
粉末と混合され、約2時間環流される。次にその混合液
はろ過されゼオライト粉末が取り出される。カリウム組
成がゼオライトのイオン交換容量の少なくとも50%,な
るべくなら少なくとも90%になるまで、新しい溶液によ
るバッチ処理が行なわれ、この手順が繰返される。モル
/gの単位でのゼオライトのイオン交換容量の定義は、
一価の陽イオンがゼオライトに置換される時のそのゼオ
ライト下部構造中のアルミニウムのモル/gである。カ
リウム交換の別の方法として、筒の中にゼオライトを入
れ、その筒を通してカリウム溶液を流すか、バスケット
遠心分離機を用いるような、よく知られた連続的な方法
を使うこともできる。連続的な方法はカリウム溶液をよ
り効果的に使える点で有利である。
Generally two techniques are sodium cations,
Or remove other cations and remove it with potassium,
Used to exchange for cesium, rubidium, or a mixture of potassium and cesium. One is a method of exchanging potassium cations with various kinds of ions, and the other is that the zeolite is first exchanged with a cation such as NH 4 ▲ superscript + ▼, and then potassium ions and ions are exchanged. It is a way to exchange. Ion exchange can be effectively carried out by exposing the zeolite to an aqueous solution of metal ions to be exchanged. For example, prepare a dilute aqueous solution of potassium chloride or potassium nitrate (about 1 mol) and adjust the pH of the solution.
Is adjusted to about 8.5 with potassium hydroxide. The volume of the solution to be prepared is an amount that can supply about 5 to 10 times the amount of sodium in the zeolite or the amount of potassium necessary for completely ion-exchanging unnecessary alkali metals. A batch process is effectively used to contact the potassium salt solution with the zeolite. Therefore, the solution is mixed with the zeolite powder and refluxed for about 2 hours. Next, the mixed solution is filtered to remove the zeolite powder. The batch is treated with fresh solution and the procedure is repeated until the potassium composition is at least 50%, preferably at least 90% of the ion exchange capacity of the zeolite. Mole
The definition of the ion exchange capacity of zeolite in units of / g is:
Mol / g of aluminum in the zeolite substructure when the monovalent cation is replaced by zeolite. As an alternative method of potassium exchange, the well-known continuous method such as putting zeolite in a cylinder and flowing a potassium solution through the cylinder or using a basket centrifuge can be used. The continuous method is advantageous in that the potassium solution can be used more effectively.

【0012】次にカリウムで置換したゼオライトYは90
0から1100℃で、なるべくなら1000から1075℃の温度
で、0.5から2時間程度か焼される、すなわち大気中で
加熱される。このか焼によってゼオライトの構造が崩
れ、非晶質粉末となるが、それをセラミックス材の形に
成形した時(未焼結材の段階)、か焼しないゼオライト
を使って成形した場合に比べてより高密度となる。この
か焼処理の効果は、仕上がったセラミックス材に含まれ
るクラックやその形状のひずみを最小にする、あるいは
除去することになり、仕上り材は実質的にクラックや歪
みの無いものになる。か焼している間にゼオライトの塊
状化がおこるだろう。したがって、か焼された(非晶
質)粉末はふるいにかけ、60メッシュ(米国規格、250
μの穴径)を通った粉末だけを使う方が望ましい。もち
ろん、粉末粒径を60メッシュかそれ以下にするためにボ
ールミル、アトリションミル、衝撃ミル、などの通常の
粉砕機を使ってか焼粉末をさらに粉砕するすることもで
きる。粒径の小さい粉末を使うことにより、クラックの
より少ないセラミックス材が作製され、また作業が円滑
となる。非晶質粉末を使って希望する形に成形するには
既によく知られた技術を使えばよい。典型的な成形法は
ゼオライト粉末を金属ダイスに装てんし、500から50,00
0psi(3,440から約344,000kPa)の圧力で加圧すること
である。
Next, potassium Y-substituted zeolite Y is 90
It is calcined at a temperature of 0 to 1100 ° C, preferably 1000 to 1075 ° C for 0.5 to 2 hours, that is, heated in the atmosphere. This calcination destroys the structure of the zeolite and turns it into an amorphous powder, but when it is shaped into a ceramic material (at the stage of the unsintered material), it is compared to the case of using non-calcined zeolite. Higher density. The effect of this calcination treatment is to minimize or eliminate cracks and distortions in the shape thereof contained in the finished ceramic material, and the finished material is substantially free of cracks and distortions. Agglomeration of the zeolite will occur during calcination. Therefore, the calcined (amorphous) powder was sieved to 60 mesh (US standard, 250
It is preferable to use only powder that has passed through (μ hole diameter). Of course, the calcined powder can be further crushed using a conventional crusher such as a ball mill, an attrition mill, an impact mill, or the like so that the powder particle size becomes 60 mesh or less. By using a powder having a small particle size, a ceramic material with less cracks can be produced and the work can be facilitated. A well-known technique may be used to form the amorphous powder into a desired shape. A typical molding method is to load the zeolite powder into a metal die and use 500 to 50,00.
Pressurization at a pressure of 0 psi (3,440 to about 344,000 kPa).

【0013】その成形を助ける目的でこの粉末にバイン
ダーを加えるとよい。バインダーとして、よく知られた
ポリビニルアルコールやポリエチレングリコールのよう
なものの中から選ぶことになる。バインダーを加える場
合、その量はゼオライト粉末の15重量パーセントまでで
ある。カリウムで置換したゼオライトの成形が終ると、
その成形材は1150°から約1400℃で、なるべくなら1200
°から1300℃の温度で、2から6時間の間焼結される。
焼結後得られるセラミックス材は主な結晶相として正方
晶リューサイトを持つことが見出されている。「主に」
という表現は結晶相の少なくとも90%がリューサイトで
あることを意味する。得られたセラミックス材は実質的
にクラックが無く、気孔率は5%以下である。「実質的
にクラックが無い」ということは、目で見てクラックが
ないことを意味する。気孔率は走査電子顕微鏡、あるい
は透過電子顕微鏡による微細組織解析のような通常技術
で測定可能である。
A binder may be added to the powder to aid its shaping. The binder will be selected from the well-known materials such as polyvinyl alcohol and polyethylene glycol. If a binder is added, its amount is up to 15 weight percent of the zeolite powder. When the molding of zeolite substituted with potassium is completed,
The molding material is from 1150 ° to about 1400 ° C, preferably 1200
Sintered at temperatures from ° to 1300 ° C for 2 to 6 hours.
It has been found that the ceramic material obtained after sintering has tetragonal leucite as the main crystal phase. "mainly"
The expression means that at least 90% of the crystalline phase is leucite. The obtained ceramic material has substantially no cracks and a porosity of 5% or less. "Substantially crack-free" means visually free of cracks. Porosity can be measured by conventional techniques such as scanning electron microscopy or transmission electron microscopy for microstructural analysis.

【0014】ポルサイトを主な結晶相として含むセラミ
ックス材はリューサイト・セラミックス材について述べ
たことと類似の方法で作製できる。ゼオライトはセシウ
ム塩、すなわち硝酸セシウムを、カリウム置換に関して
前述したことと同様な手順で置換される。置換されるべ
きセシウム量はゼオライトのイオン交換容量の少なくと
も50%、なるべくなら少なくとも90%である。セシウム
で置換したゼオライトは上述したカリウム置換ゼオライ
トと同様な方法で、ポルサイトを主な結晶相とするセラ
ミックス材を作製するために処理される。同様の方法
で、ゼオライトはカリウムやセシウムの代わりにルビジ
ウムで置換できる。ルビジウム置換は塩化ルビジウム、
あるいは硝酸ルビジウムが使われること以外はカリウム
やセシウム置換と同一の方法で行なわれる。次に、ルビ
ジウムで置換されたゼオライトは、ルビジウム・リュー
サイト相を主な結晶相として持つセラミックス材を作製
するために、カリウム置換のゼオライトに関して述べた
のと同じ方法で処理される。
A ceramic material containing porusite as a main crystal phase can be produced by a method similar to that described for the leucite ceramic material. The zeolite is replaced with a cesium salt, ie cesium nitrate, in a procedure similar to that described above for potassium replacement. The amount of cesium to be replaced is at least 50%, preferably at least 90% of the ion exchange capacity of the zeolite. The cesium-substituted zeolite is treated in the same manner as the above-mentioned potassium-substituted zeolite to produce a ceramic material having porcite as a main crystal phase. In a similar manner, zeolites can be replaced by rubidium instead of potassium or cesium. Rubidium substitution is rubidium chloride,
Alternatively, it is carried out in the same manner as the potassium or cesium substitution except that rubidium nitrate is used. The rubidium-substituted zeolite is then treated in the same manner as described for potassium-substituted zeolites to make a ceramic material with the rubidium-leucite phase as the predominant crystal phase.

【0015】この発明はまた主な結晶相がリューサイト
/ポルサイトの固溶体であるセラミックス材を作製する
工程にも関係がある。そのセラミックス材中のポルサイ
トの量を変えることによって、50から700℃までの温度
範囲でその熱膨張率を2×10▲上付き−6▼から27×10
▲上付き−6▼℃まで変えることができる。リューサイ
ト/ポルサイト固溶体でできたセラミックス材を作製す
る際、例えばゼオライトYのようなゼオライトが、先ず
置換され、上述したようにカリウム形が得られ、塩化セ
シウム、水酸化セシウム、あるいは硝酸セシウムのよう
なセシウム塩と交換される。カリウムとセシウムの両方
がゼオライト中にある場合、つまり同時に置換された場
合、カリウム組成はゼオライトのイオン交換容量のゼロ
から100%の間にあり、セシウム組成もそのイオン交換
容量のゼロから100%の間にあり、カリウムとセシウム
組成の合計がイオン交換容量の少なくとも50%で、なる
べくなら90%以上である。ゼオライト中のセシウムの量
が増加するにつれて、熱膨張率が減少する。したがっ
て、カリウムとセシウムの濃度を変化させることは、リ
ューサイト/ポルサイト固溶体を含むセラミックス材の
熱膨張率を制御する工程を得たことになる。カリウムと
セシウムを含むゼオライトが一旦得られると、前述した
ような方法で、主な相としてリューサイト/ポルサイト
固溶体を含むセラミックス材を得るためにそのゼオライ
トが処理される。カリウムとセシウムの両方で置換され
たゼオライトを使う代わりに、2種類のゼオライト粉末
(同じ構造型でも異なる構造型でもよい)を使ってもよ
い。すなわち、1つはカリウムだけで置換したもの、も
う1つはセシウムだけで置換したもので、その2種のゼ
オライト粉末を望ましいカリウム-セシウム比を生み出
すように混ぜ合わせ、やがてそれが望ましいリューサイ
トとポルサイトの比を導くことになる。カリウムとセシ
ウムの存在量は同時置換の場合に等しい。両方の方法が
使えるが、それらは必ずしも同じ結果を与えない。それ
で、カリウムとセシウムを共に含むようなゼオライト粉
末を使う方が望ましい。
The present invention also relates to a process for producing a ceramic material whose main crystal phase is a solid solution of leucite / porcite. By changing the amount of porusite in the ceramic material, its coefficient of thermal expansion can be increased from 2 × 10 ▲ to −6 ▼ to 27 × 10 in the temperature range from 50 to 700 ° C.
▲ Superscript -6 ▼ Can be changed to ℃. When making a ceramic material made of a leucite / porcite solid solution, a zeolite such as zeolite Y is first substituted to obtain the potassium form as described above, and the cesium chloride, cesium hydroxide or cesium nitrate Is replaced with a cesium salt such as When both potassium and cesium are present in the zeolite, that is, they are simultaneously replaced, the potassium composition is between zero and 100% of the ion exchange capacity of the zeolite, and the cesium composition is also between zero and 100% of its ion exchange capacity. In between, the total potassium and cesium composition is at least 50% of the ion exchange capacity, preferably 90% or more. As the amount of cesium in the zeolite increases, the coefficient of thermal expansion decreases. Therefore, changing the concentrations of potassium and cesium provides a step of controlling the coefficient of thermal expansion of the ceramic material containing the leucite / porcite solid solution. Once the zeolite containing potassium and cesium is obtained, it is treated in the manner described above to obtain a ceramic material containing a leucite / porcite solid solution as the main phase. Instead of using a zeolite substituted with both potassium and cesium, two types of zeolite powder (which may be of the same or different structure type) may be used. That is, one with only potassium and the other with only cesium. Mix the two zeolite powders together to produce the desired potassium-cesium ratio, and eventually use the desired leucite. It will lead to the ratio of Polcite. The abundances of potassium and cesium are equal in the case of simultaneous substitution. Both methods can be used, but they do not always give the same results. Therefore, it is preferable to use a zeolite powder containing both potassium and cesium.

【0016】リューサイト/ポルサイトのセラミックス
材は次の経験式で金属酸化物として記述できる。 xK20:yCs20:zSi02:Al203 ここで、xは0.01から0.99まで、yは0.99から0.01へ変
化し、zは3.5から7.5の間で変化する。zが7.5の時、
yは0.19より大きい。このセラミックス材は50°から70
0℃の間で、その熱膨張率が2×10▲上付き−6▼7×1
0-▲上付き−6▼℃まで変わるという特徴を持ってい
る。5%以下の気孔率を持ち、非常に高い耐火性、1450
℃以上の融点を持っている。最後に、セラミックス材の
主な結晶相はリューサイト/ポルサイト固溶体で、リュ
ーサイト/ポルサイトである。この発案のリューサイト
/ポルサイト・セラミックス材は歯科用磁器や、金属と
セラミックスの間の遷移域で熱膨張率が等級分けされる
ところの金属/セラミックス・シールなどを含むいくつ
かの用途を持っている。
The leucite / porcite ceramic material can be described as a metal oxide by the following empirical formula. xK 2 0: yCs 2 0: zSi 0 2 : Al 2 0 3 where x varies from 0.01 to 0.99, y varies from 0.99 to 0.01, and z varies from 3.5 to 7.5. When z is 7.5,
y is greater than 0.19. This ceramic material is 50 ° to 70
The thermal expansion coefficient is 2 × 10 ▲ superscript -6 ▼ 7 × 1 between 0 ℃
0- ▲ Superscript -6 ▼ It has the feature that it changes to ℃. Porosity less than 5%, very high fire resistance, 1450
Has a melting point above ℃. Finally, the main crystalline phase of the ceramic material is leucite / porcite solid solution, which is leucite / porcite. The proposed leucite / porcite ceramic material has several applications, including dental porcelain and metal / ceramic seals where the coefficient of thermal expansion is graded in the transition region between metal and ceramic. ing.

【0017】〔実施例1〕この実施例はNaYゼオライト
からカリウム置換ゼオライトYを作製するものである。
容器の中でKCl223.7gを3リッターの蒸留水に溶かし、
溶液のpHはKOHを少量加えることによって8.5に調整され
た。この溶液に、NaYを150gを加え、米国特許3,130,00
7号の手順に従って作製することにより、化学組成が19,
52wt.%Al203,41.45wt.%Si02,12.82wt.%Na2O,そし
て26.21wt.%LOIであるようにする。無水物を基礎に酸
化物の比として表わした化学式では、 1.08Na2O:1.00Al203:3.61Si02 であった。出来たスラリーは2時間撹拌しながら環流・
加熱された。ゼオライト粉末はろ過によって取り出さ
れ、さらに3回にわたって置換作業がいつも等量の新鮮
なKCl溶液(pHは8.5に調整されている)を使って繰返さ
れた後、最終ろ過作業となる。そしてこの粉末は9リッ
ターの蒸留水で洗われる。こうして取り出された粉末は
室温で乾燥される。成分分析により、20.2wt.%Al203
41.0wt.%Si02,0.188wt.%Na2O,17.0wt.%K2O,そして
22.2wt.%LOIとなっていることが示された。無水酸化物
の比として表わす化学式は 0.02Na2O:0.91K2O:1.0Al203:3.4Si02 であった。
Example 1 In this example, potassium-substituted zeolite Y is produced from NaY zeolite.
Dissolve 3.7 g of KCl in 3 liters of distilled water in a container,
The pH of the solution was adjusted to 8.5 by adding a small amount of KOH. To this solution, 150 g of NaY was added, and USP 3,130,00
By making it according to the procedure of No. 7, the chemical composition is 19,
52wt.% Al 2 0 3, 41.45wt.% Si0 2, 12.82wt.% Na 2 O, and so is 26.21wt.% LOI. The chemical formula expressed as the ratio of oxides based on anhydride was 1.08Na 2 O: 1.00Al 2 0 3 : 3.61Si 0 2 . The resulting slurry was refluxed for 2 hours with stirring.
Heated. The zeolite powder is filtered off and the replacement operation is repeated three more times, always with an equal volume of fresh KCl solution (pH adjusted to 8.5), before the final filtration operation. The powder is then washed with 9 liters of distilled water. The powder thus extracted is dried at room temperature. The component analysis, 20.2wt.% Al 2 0 3 ,
41.0wt.% Si0 2 , 0.188wt.% Na 2 O, 17.0wt.% K 2 O, and
It was shown to be 22.2 wt.% LOI. The chemical formula expressed as the ratio of the anhydrous oxide was 0.02Na 2 O: 0.91K 2 O: 1.0Al 2 O 3 : 3.4Si 0 2 .

【0018】〔実施例2〕LZ-Y62(通常2.7wt.%残留N
a2OでSi02/Al203比が約5のアンモニウムで置換された
Yゼオライト)の53.3 lb.の試料が360 lb.のH20と40 l
b.のNH4Clを使ってスラリーにされる。この混合物を1時
間環流し、フィルタープレスでろ過し、その粉末はイオ
ン交換のためにフィルタープレス機内に残される。40 l
b.のNH4Clと360 lb.のH20の新しい溶液がパイプを通っ
てフィルタープレス機に送られ、釜の中で加熱され環流
される。この溶液にゼオライト粉末を加え2時間の間、
フィルタープレスを通して循環され、また環流温度にな
るべく近付けるために加熱された釜をも通過させる。3
回の交換作業が上記の循環経路で実行され、その都度等
量の新鮮なNH4Cl溶液が使われる。最後にフィルタープ
レス機に残されたゼオライト粉末が75ガロンのH20で洗
浄される。その湿った粉末はフィルタープレス機から取
り出され、100℃で一晩乾燥される。成分分析では17.8w
t.%Al203,51.7wt.%Si02,8.7wt.%(NH4)2O,0.31wt.%N
a2O、そして29.7wt.%LOIがあることがわかった。無水
酸化物の比として表わす化学式は 0.03Na2O:1.0Al203:4.9Si02:0.96(NH4)2O であった。
[Example 2] LZ-Y62 (usually 2.7 wt.% Residual N
a 2 O in Si0 2 / Al 2 0 3 ratio 53.3 lb. H 2 0 samples 360 lb. of the Y zeolite substituted with about 5 ammonium) and 40 l
b. Slurried with NH 4 Cl. The mixture is refluxed for 1 hour and filtered on a filter press, the powder being left in the filter press for ion exchange. 40 l
A fresh solution of b. NH 4 Cl and 360 lb. of H 2 0 is piped to a filter press, heated and refluxed in a kettle. Zeolite powder is added to this solution for 2 hours,
It is circulated through the filter press and is also passed through a heated kettle to bring the reflux temperature as close as possible. Three
A single exchange operation is carried out in the above circulation path, using an equal volume of fresh NH 4 Cl solution each time. Finally zeolite powder left in the filter press machine is washed with H 2 0 of 75 gallons. The moist powder is removed from the filter press and dried overnight at 100 ° C. 17.8w in component analysis
t.% Al 2 0 3, 51.7wt.% Si0 2, 8.7wt.% (NH 4) 2 O, 0.31wt.% N
It was found to have a 2 O and 29.7 wt.% LOI. Formula expressed as the ratio of free hydroxide 0.03Na 2 O: 1.0Al 2 0 3 : 4.9Si0 2: 0.96 (NH 4) was 2 O.

【0019】〔実施例3〕実施例2で作製したアンモニ
ウム置換ゼオライトY500gは次のように置換する。容
器内で1011.1gのKNO3を10リッターのH20に溶かし、そ
のpHを少量のKOHで約9に調整する。ゼオライト粉末は
溶液の中でスラリーとなり、その混合物は加熱され、撹
拌され、2時間の間環流される。そして、ゼオライト粉
末はフィルターで分離され、さらに3回のイオン交換操
作が実施され、その都度等量の新鮮なKNO3溶液(pH9に
調整されている)が使われる。最後に、その粉末は15リ
ッターの蒸留水で洗浄され、室温で乾燥される。成分分
析は16.4wt.%Al203,48.0wt.%Si02,14.5wt.%K2O、
そして21.0wt.%LOIであり、無水酸化物の比で表わす
と、0.96K2O:1.0Al203:5.0Si02となった。
Example 3 500 g of the ammonium-substituted zeolite Y produced in Example 2 is substituted as follows. In a vessel 1011.1 g KNO 3 is dissolved in 10 liters H 2 O and the pH is adjusted to about 9 with a small amount of KOH. The zeolite powder becomes a slurry in solution and the mixture is heated, stirred and refluxed for 2 hours. Then, the zeolite powder is separated by a filter, further subjected to an ion exchange operation three times, and an equivalent amount of fresh KNO 3 solution (adjusted to pH 9) is used each time. Finally, the powder is washed with 15 liters of distilled water and dried at room temperature. Component analysis is 16.4 wt.% Al 2 O 3 , 48.0 wt.% Si 0 2 , 14.5 wt.% K 2 O,
Then, it was 21.0 wt.% LOI, and when expressed by the ratio of anhydrous oxide, it was 0.96K 2 O: 1.0Al 2 0 3 : 5.0Si 0 2 .

【0020】〔実施例4A〕この実施例は実施例3で使
ったカリウム置換のゼオライトYを用いてセラミックス
のペレットを作製する方法である。2個のペレットは、
カリウム置換ゼオライトYの約1gを0.5インチ(1.27c
m)直径の鋼製ダイスに入れられ、10,000psi(68950kP
a)で圧縮することによって形成される。2個のペレッ
トは6℃/minで1050℃まで加熱され,1050℃で4時間保持
される。加熱されたペレットは白く、チョークのよう
で、明らかに焼結していない段階で、その密度は1.55と
1.55g/ccであった。ペレットの1個は細かい粉末に粉砕
され、X線回折を実施し、このペレットは非晶質である
ことが示された。
Example 4A This example is a method for producing ceramic pellets using the potassium-substituted zeolite Y used in Example 3. The two pellets are
Approximately 1 g of potassium-substituted zeolite Y 0.5 inch (1.27c
m) diameter steel die, 10,000psi (68950kP
It is formed by compressing in a). The two pellets are heated at 6 ℃ / min to 1050 ℃ and held at 1050 ℃ for 4 hours. The heated pellets are white, chalky and apparently not sintered at a density of 1.55.
It was 1.55 g / cc. One of the pellets was ground into a fine powder and subjected to X-ray diffraction, which pellet was shown to be amorphous.

【0021】〔実施例4B〕この実施例は実施例3で使
ったカリウム置換のゼオライトYを用いてセラミックス
のペレットを作製する方法である。2個のペレットは、
カリウム置換ゼオライトYの約1gを0.5インチ(1.27c
m)直径の鋼製ダイスに入れられ、10,000psi(68950kP
a)で圧縮することによって形成される。2個のペレット
は6℃/minで1150℃まで加熱され、1150℃で4時間保持
される。焼結したペレットはガラス質で、薄い灰色とな
り、その密度は12.31と2.32g/ccであった。ペレットの
1個は細かい粉末に粉砕された後、X線回折を実施した
結果、このペレットは非晶質であることがわかった。
Example 4B This example is a method for producing ceramic pellets using the potassium-substituted zeolite Y used in Example 3. 2 pellets
Approximately 1 g of potassium-substituted zeolite Y 0.5 inch (1.27c
m) diameter steel die, 10,000psi (68950kP
It is formed by compressing in a). The two pellets are heated at 6 ° C / min to 1150 ° C and held at 1150 ° C for 4 hours. The sintered pellets were vitreous, light gray and had densities of 12.31 and 2.32 g / cc. One of the pellets was ground into a fine powder and then subjected to X-ray diffraction, which revealed that the pellet was amorphous.

【0022】〔実施例4C〕上記の実施例4Aのペレッ
トと同様なものを同じカリウム置換ゼオライト粉末を使
って作製した。このペレットを6℃/minで1150℃まで加
熱し、1150℃で12時間保持した。焼結した2個のペレッ
トの外観は実施例4Bと同様であり、その密度は2.32と
2.29g/ccであった。ペレットの1個は細かい粉末に粉砕
された後、X線回折を実施した結果、このペレットには
正方晶のリューサイト(JCPDSファイル番号15-47)が含
まれることが示された。
Example 4C The same pellets as in Example 4A above were prepared using the same potassium-substituted zeolite powder. The pellet was heated to 1150 ° C at 6 ° C / min and kept at 1150 ° C for 12 hours. The appearance of the two sintered pellets is similar to that of Example 4B and its density is 2.32.
It was 2.29 g / cc. One of the pellets was ground to a fine powder and then subjected to X-ray diffraction, which showed that the pellet contained tetragonal leucite (JCPDS file No. 15-47).

【0023】〔実施例4D〕カリウム置換のゼオライト
Y約25gを、実施例3に示したように2.25インチ(57m
m)直径の鋼製ダイスに入れ、3000psi(20685kPa)で圧
縮することによってそのペレットを作製した。その段階
で、ペレットの直径は57.15mmであった。そのペレット
は10℃/minで1050℃まで、ついで4℃/minで1250℃まで
加熱され、1250℃で4時間保持された。その焼結後のペ
レットにはひどくクラックが入った。小さなクラックの
ない部分で測定した直径は39.3mmであり、ペレットの直
径で31%の収縮を示した。
Example 4D Approximately 25 g of potassium-substituted zeolite Y was added as described in Example 3, 2.25 inches (57 m).
The pellets were made by placing in a m) diameter steel die and pressing at 3000 psi (20685 kPa). At that stage, the diameter of the pellet was 57.15 mm. The pellets were heated at 10 ° C / min to 1050 ° C, then at 4 ° C / min to 1250 ° C and held at 1250 ° C for 4 hours. The pellets after sintering were severely cracked. The diameter measured in the area without small cracks was 39.3 mm, showing a shrinkage of 31% in the diameter of the pellet.

【0024】〔実施例4E〕実施例3で作製したと同様
な方法でカリウム置換のゼオライトYの小さい長方形
で、長さが0.26"(6.6mm)のペレットを水平型の熱膨張
計に、最大長さの方向が収縮の測定軸になるようにセッ
トした。そのペレットを6℃/minで1400℃まで加熱し
た。焼結したペレットは最終長さが0.19"(4.8mm)とな
り、27%の線収縮を示した。ペレットは細かく粉末に砕
かれてX線回折実験がなされた結果、実施例4Bと同様
に正方晶リューサイトの存在が示された。実施例4Aか
ら4Eは、1段操作でセラミックス材を作製する方法で
は非常に不満足な結果しか得られないことを示した。リ
ューサイトは1150℃で12時間加熱した後にしか、形成し
始めない。それから、成形材(ペレット)は焼結によっ
て、かなり収縮する(少なくとも27%の収縮)ことがわ
かった。
Example 4E In the same manner as in Example 3, a small rectangular pellet of potassium-substituted zeolite Y having a length of 0.26 "(6.6 mm) was placed on a horizontal thermal dilatometer and The length direction was set to be the axis of shrinkage measurement.The pellets were heated at 6 ° C / min to 1400 ° C.The sintered pellets had a final length of 0.19 "(4.8mm), 27%. It showed linear shrinkage. The pellet was finely crushed into powder and subjected to an X-ray diffraction experiment. As a result, the presence of tetragonal leucite was observed as in Example 4B. Examples 4A to 4E showed that the method of producing a ceramic material by a one-step operation gave very unsatisfactory results. Leucite begins to form only after heating at 1150 ° C for 12 hours. It was then found that the moldings (pellets) shrink considerably (at least 27% shrinkage) due to sintering.

【0025】〔実施例5A〕実施例3におけると同様
に、カリウム置換ゼオライトY約5gを粉末のまま成形
せずに1050℃で1時間加熱した。6個のペレットは一旦
か焼した粉末を0.5インチ(12.7mm)の鋼製ダイスの中
で10,000psi(68950kPa)で加圧して成形した。以下の
実験で使った加熱速度は4℃/minであった。ペレットの
3つのペアは4時間、1150°,1250°,そして1350℃で
それぞれ加熱された。3つの処理温度で焼結したペレッ
トの平均密度はそれぞれ2.31,2.345,および2.39g/ccで
あった。それぞれのペレットペアから1個ずつ取り出
し、粉末にし、X線回折を行なった。3種の粉末のX線
回折測定は次のような結晶相を示した。それぞれの焼結
温度に対応させて、1150℃では正方晶リューサイト、12
50℃では正方晶リューサイト、1350℃では正方晶リュー
サイトであった。1250℃で処理したリューサイトガラス
が最も高い結晶性を示した。
Example 5A As in Example 3, about 5 g of potassium-substituted zeolite Y was heated at 1050 ° C. for 1 hour without being powdered. Six pellets were formed by pressing the calcined powder in a 0.5 inch (12.7 mm) steel die at 10,000 psi (68950 kPa). The heating rate used in the following experiments was 4 ° C / min. The three pairs of pellets were heated for 4 hours at 1150 °, 1250 °, and 1350 ° C, respectively. The average densities of the pellets sintered at the three processing temperatures were 2.31, 2.345, and 2.39 g / cc, respectively. One from each pellet pair was taken out, powdered and subjected to X-ray diffraction. X-ray diffraction measurements of the three powders showed the following crystalline phases. Corresponding to each sintering temperature, tetragonal leucite, 12
It was tetragonal leucite at 50 ° C and tetragonal leucite at 1350 ° C. The leucite glass treated at 1250 ° C showed the highest crystallinity.

【0026】〔実施例5B〕実施例3におけると同様
に、カリウム置換ゼオライトY約100gを粉末のまま成
形せず10℃/minで1050℃まで加熱し、1050℃で1時間保
持した。か焼した粉末約45gは57.15mm径の円形鋼製ダ
イスに詰められ、3000psi(20685kPa)で圧縮成形し
た。同様にか焼した粉末約9gは82.55mm径、深さ9.5mm
のダイスに詰められ、4000psi(27580kPa)で圧縮成形
された。ペレットは電気炉内で10℃/minにて1050℃ま
で、4℃/minで1250℃まで加熱し、1250℃で4時間保持
した。この加熱計画は実施例4Dで使ったものと同一で
ある。この熱処理の結果は最小のひずみで、クラックも
見当らなかった。円形ペレットは44.95mmの直径があ
り、密度は2.37であった。一方、断面が長方形で棒状の
場合には長さが66mmで、密度が2.26g/ccであった。焼
結の間に生じる線収縮は か焼処理した粉末で20-21%
で、か焼していない粉末の場合に比べて大幅に小さい。
後者では、典型的な場合として27-33%の収縮を示し
た。か焼していない粉末を成形したものの収縮の程度は
実際上、クラックが無くひずみも無いセラミックスの作
製を不可能にしている。一方、か焼処理した粉末を使え
ば強固で欠陥の無い製品の円滑な作製が可能である。
Example 5B In the same manner as in Example 3, about 100 g of potassium-substituted zeolite Y was heated as it was at 10 ° C./min to 1050 ° C. without being molded, and kept at 1050 ° C. for 1 hour. Approximately 45 g of the calcined powder was packed into a 57.15 mm diameter circular steel die and compression molded at 3000 psi (20685 kPa). Similarly, about 9 g of calcined powder has a diameter of 82.55 mm and a depth of 9.5 mm.
It was packed in a die and compression molded at 4000 psi (27580 kPa). The pellets were heated in an electric furnace at 10 ° C./min to 1050 ° C., at 4 ° C./min to 1250 ° C., and kept at 1250 ° C. for 4 hours. This heating scheme is the same as that used in Example 4D. The result of this heat treatment was minimal strain and no cracks were found. The round pellets had a diameter of 44.95 mm and a density of 2.37. On the other hand, when the cross section was rectangular and rod-shaped, the length was 66 mm and the density was 2.26 g / cc. Linear shrinkage during sintering is 20-21% for calcined powder
And it is much smaller than the case of non-calcined powder.
The latter typically showed 27-33% shrinkage. The degree of shrinkage of the non-calcined powder formed practically makes it impossible to produce ceramics without cracks and distortion. On the other hand, if calcined powder is used, a strong and defect-free product can be smoothly produced.

【0027】〔実施例5C〕実施例5Bで作製した断面
が長方形の棒はダイアモンド・カッターで2.0in(50.8m
m)の長さで切断した。小さい試験片は微粉中で研磨
し、X線回折用とした。X線回折測定は唯一の結晶相と
して正方晶リューサイトがあることを明らかにした。2.
0inの試験片は熱膨張計に装てんされ、およそ4℃/min
で800℃まで加熱・測定された。計算で求めた50°−700
℃の範囲での平均熱膨張率は、標準Al203を基準に補正
され、26.7×10▲上付き−6▼℃▲上付き−1▼であっ
た。正方晶から立方晶(低温リューサイトから高温リュ
ーサイト)への変態は熱膨張曲線からおよそ410℃で生
じた。
[Example 5C] A rod having a rectangular cross section prepared in Example 5B was 2.0 in (50.8 m) with a diamond cutter.
It was cut at the length of m). Small test pieces were ground in fine powder for X-ray diffraction. X-ray diffraction measurements revealed that tetragonal leucite was the only crystalline phase. 2.
The test piece of 0in was loaded in the thermal expansion meter, and about 4 ℃ / min
It was heated up to 800 ℃ and measured. 50 ° −700 calculated
Average thermal expansion coefficient in the range of ° C. is corrected based on the standard Al 2 0 3, were ▼ 26.7 × 10 ▲ superscript -6 ▼ ° C. ▲ superscript -1. The transformation from tetragonal to cubic (low temperature to high temperature leucite) occurred at about 410 ℃ from the thermal expansion curve.

【0028】〔実施例6A〕実施例1で作製したカリウ
ム置換のゼオライトYに関し、小さな長方形ペレットが
その粉末を長方形ダイスに5000psi(34475kPa)で加圧
して作製された。ペレットの長さは0.272in(6.9mm)で
あった。そのペレットを長さ方向が測定軸に平行になる
ように熱膨張計に装てんし、6℃/minで1350℃まで加熱
した。焼結ペレットは最終長さが0.181in(4.6mm)とな
り、33%の線収縮が生じた。このペレットを微粉に砕き
X線回折を実施した結果、唯一の結晶成分は正方晶リュ
ーサイトであることがわかった。
Example 6A For the potassium-substituted zeolite Y made in Example 1, small rectangular pellets were made by pressing the powder into a rectangular die at 5000 psi (34475 kPa). The length of the pellet was 0.272 in (6.9 mm). The pellet was loaded in a thermal dilatometer so that the length direction was parallel to the measurement axis, and heated to 1350 ° C at 6 ° C / min. The final length of the sintered pellets was 0.181 in (4.6 mm), and a linear shrinkage of 33% occurred. As a result of crushing the pellets into fine powder and performing X-ray diffraction, it was found that the only crystal component was tetragonal leucite.

【0029】〔実施例6B〕実施例1で作製したカリウ
ム置換のゼオライトYを約15gを粉末のまま1000℃まで
1時間加熱した。実施例5Aにおけるように長さ88.55m
mで断面が長方形の棒を、か焼した粉末から鋼ダイスを
使って作製した。その棒を10℃/minで1000℃まで、次い
で4℃/minで1250℃まで加熱し、1250℃で4時間保持し
た。その加熱を施した棒をダイヤモンド・カッターで2.
0in(50.8mm)の長さに切断した。棒の測定密度は2.36
g/ccであった。同じ棒の短い試験片を微粉に砕き、X
線回折を行なった結果、正方晶リューサイトがあること
がわかった。その棒を自記熱膨張計に装てんし、4℃/m
inで900℃まで加熱した。計算で求めた50°−700℃の範
囲での平均熱膨張率は、標準Al203を基準に補正され、2
8.0×10▲上付き−6▼℃▲上付き−1▼であった。正
方晶から立方晶(低温リューサイトから高温リューサイ
ト)への変態このセラミックス組成では明瞭ではない
が、500゜から650℃の間で熱膨張曲線にわずかな傾きの
変化がありその存在が暗示された。
Example 6B About 15 g of the potassium-substituted zeolite Y produced in Example 1 was heated to 1000 ° C. for 1 hour in a powder state. 88.55 m long as in Example 5A
A rod with a rectangular cross-section at m was made from calcined powder using a steel die. The bar was heated at 10 ° C / min to 1000 ° C, then 4 ° C / min to 1250 ° C and held at 1250 ° C for 4 hours. Use a diamond cutter on the heated rod 2.
It was cut to a length of 0 in (50.8 mm). The measured density of the bar is 2.36
It was g / cc. Crush a short test piece of the same rod into fine powder, and
As a result of line diffraction, it was found that there was tetragonal leucite. Load the rod into a self-recording thermal dilatometer, 4 ℃ / m
Heated to 900 ° C in. Average thermal expansion coefficient in the range of 50 ° -700 ° C. as determined by the calculation is corrected based on the standard Al 2 0 3, 2
It was 8.0 × 10 ▲ superscript -6 ▼ ° C ▲ superscript -1 ▼. Transformation from tetragonal to cubic (low temperature leucite to high temperature leucite) Although not clear in this ceramic composition, there is a slight slope change in the thermal expansion curve between 500 ° and 650 ° C, suggesting its existence. It was

【0030】〔実施例7〕この実施例はセシウムとカリ
ウムで置換したゼオライトの製造を示すものである。実
施例3で示した方法で製造したカリウム置換のゼオライ
トYは、次のようにセシウムと置換される。容器内で33
1.35gの硝酸セシウムを1.7リッターの水に溶解し、少
量のCsCO3を用いてpHを8に調整した。100gのゼオライ
ト粉末をその溶液の中入れてスラリーにし、その混合物
を2時間かくはんしながら加熱・環流した。粉末はろ過
で分離された。このようなイオン交換操作がさらに2
回、その都度新たに作られpHを調整した等量のCsN03
液を用いて繰返された。最終の粉末はろ過で分離され15
リッターの脱イオン水で洗浄され、室温の空気中で乾燥
させた。成分分析の結果は、14.1wt.%Al203,41.4wt.
%Si02,3.01wt.%K2O,27.2wt.%Cs20および15.8wt.%
LOIであった。これを無水酸化物の比で表わすと、0.70C
s20:0.23K2O:1.0Al203:4.95Si02となる。
Example 7 This example illustrates the preparation of zeolite substituted with cesium and potassium. The potassium-substituted zeolite Y produced by the method shown in Example 3 is replaced with cesium as follows. 33 in container
1.35 g of cesium nitrate was dissolved in 1.7 liters of water and the pH was adjusted to 8 with a small amount of CsCO 3 . 100 g of zeolite powder was put into the solution to form a slurry, and the mixture was heated and refluxed with stirring for 2 hours. The powder was isolated by filtration. 2 more ion exchange operations like this
Each time, it was repeated with an equal volume of CsN0 3 solution that was freshly prepared and pH was adjusted. The final powder is separated by filtration 15
It was washed with liters of deionized water and dried in air at room temperature. The result of the component analysis is 14.1 wt.% Al 2 O 3 , 41.4 wt.
% Si0 2 , 3.01 wt.% K 2 O, 27.2 wt.% Cs 20 and 15.8 wt.%
It was LOI. The ratio of anhydrous oxide is 0.70C
s 2 0: 0.23K 2 O: 1.0Al 2 0 3 : 4.95Si 0 2 .

【0031】〔実施例8A〕実施例7で作られたセシウ
ムとカリウムで置換したゼオライトYの約5gを成形せ
ずにそのまま1050℃まで1時間加熱した。6個のペレッ
トが、か焼処理した粉末を0.5in(12.7mm)の鋼製ダイ
スの中で10,000psi(68950kPa)で加圧成形された。以
下の実験で用いた加熱速度は4℃/minである。3つのペ
レットのペアは4時間、1150°,1250°そして1350℃の
それぞれの温度に保持された。3つの熱処理温度による
焼結ペレットの平均密度はそれぞれ2.71,2.76,2.77g
/ccであった。それぞれのペアの1試験片を微粉に砕
き、X線回折を行なった結果、次の結晶相が示された。
各焼結温度に対して、1150℃-非晶質、1250℃-ポルサイ
ト(立方晶リューサイト)、1350℃-ポルサイト(立方晶
リューサイト)であった。
Example 8A About 5 g of the zeolite Y substituted with cesium and potassium prepared in Example 7 was heated to 1050 ° C. for 1 hour without molding. Six pellets were pressed from the calcined powder in a 0.5 in (12.7 mm) steel die at 10,000 psi (68950 kPa). The heating rate used in the following experiments is 4 ° C / min. The three pellet pairs were held for 4 hours at temperatures of 1150 °, 1250 ° and 1350 ° C, respectively. The average densities of the sintered pellets at the three heat treatment temperatures are 2.71, 2.76 and 2.77 g, respectively.
It was / cc. One test piece of each pair was crushed into fine powder and subjected to X-ray diffraction. As a result, the following crystal phase was shown.
It was 1150 ° C.-amorphous, 1250 ° C.-porcite (cubic leucite), and 1350 ° C.-porcite (cubic leucite) for each sintering temperature.

【0032】〔実施例8B〕実施例7で作られたセシウ
ム・カリウム置換のゼオライトY約5gを成形せずにそ
のまま1050℃まで1時間か焼した。その粉末を規格60メ
ッシュのふるい(穴径0.21mm)を通して大きな塊を取除
き、その粉末を鋼製ダイス中で長さが82.55mmで断面の
長方形の1辺が9.5mmの棒に成形した。その棒を10℃/mi
nで1050℃まで、次いで4℃/minで1250℃まで加熱し、1
250℃で4時間保持した。その加熱処理を施した棒をダイ
ヤモンド・カッターで2.0in(50.8mm)の長さに切断し
た。棒の測定密度は2.73g/ccであった。同じ棒の短い
試験片を微粉に砕き、X線回折を行なった結果、立方晶
リューサイトがあることがわかった。その棒を自記熱膨
張計に装てんし、4℃/minで875℃まで加熱した。計算
で求めた50°−700℃の範囲での平均熱膨張率は、標準A
l203を基準に補正され、4.47×10▲上付き−6▼℃▲上
付き−1▼であった。熱膨張曲線では何の構造変態の兆
候も見られなかった。
[Example 8B] About 5 g of the cesium / potassium-substituted zeolite Y prepared in Example 7 was calcined to 1050 ° C for 1 hour without molding. The powder was passed through a standard 60-mesh sieve (hole diameter: 0.21 mm) to remove a large lump, and the powder was molded into a rod having a length of 82.55 mm and a rectangular section with a side of 9.5 mm in a steel die. The stick is 10 ℃ / mi
n up to 1050 ° C, then 4 ° C / min to 1250 ° C, 1
It was kept at 250 ° C for 4 hours. The heat-treated rod was cut with a diamond cutter to a length of 2.0 in (50.8 mm). The measured density of the bar was 2.73 g / cc. Short test pieces of the same rod were crushed into fine powder and subjected to X-ray diffraction. As a result, it was found that cubic leucite was present. The rod was loaded into a thermographic dilatometer and heated to 875 ° C at 4 ° C / min. The average coefficient of thermal expansion in the range of 50 ° -700 ° C calculated is the standard A
is corrected based on l 2 0 3, were ▼ 4.47 × 10 ▲ superscript -6 ▼ ° C. ▲ superscript -1. No sign of any structural transformation was found in the thermal expansion curve.

【0033】〔実施例9〕実施例3におけるように製造
されたカリウム置換のゼオライトY50gは次のようにし
て(セシウムとカリウム置換のゼオライトYに)置換さ
れた。容器内で7.14gの塩化セシウムを212.5mlの水に
溶解し、少量のCsCO3を用いてpHを7.5に調整した。ゼオ
ライト粉末をその溶液の中入れてスラリーにし、その混
合物を2時間かくはんしながら加熱・環流した。粉末は
ろ過で分離され、塩化物が無くなるまで脱イオン水で洗
浄され、室温の空気中で乾燥させた。成分分析の結果
は、15.18wt.%Al203,10.9wt.%K2O,8.9wt.%Cs20で
あり、置換ゼオライト中の陽イオン比は78%Kと22%Cs
であった。
Example 9 50 g of potassium-substituted zeolite Y prepared as in Example 3 was substituted as follows (with cesium and potassium-substituted zeolite Y). 7.14 g of cesium chloride was dissolved in 212.5 ml of water in a container, and the pH was adjusted to 7.5 with a small amount of CsCO 3 . Zeolite powder was poured into the solution to form a slurry, and the mixture was heated and refluxed with stirring for 2 hours. The powder was isolated by filtration, washed with deionized water until free of chloride and dried in air at room temperature. The results of component analysis, 15.18wt.% Al 2 0 3 , 10.9wt.% K 2 O, 8.9wt.% Cs 2 0, cation ratio in the substituted zeolite is 78% K and 22% Cs
Met.

【0034】〔実施例10〕実施例9で作られたカリウ
ム・セシウム置換のゼオライトY約10gを成形せずにそ
のまま10℃/minで1050℃まで1時間か焼した。その粉末
を鋼製ダイス中で長さが82.55mmで断面の長方形の1辺
が9.5mmの棒に成形した。その棒を10℃/minで1050℃ま
で、次いで4℃/minで1250℃まで加熱し、1250℃で4時
間保持した。その加熱処理を施した棒にはクラックがな
かった。その棒をダイヤモンド・カッターで2.0in(50.
8mm)の長さに切断した。棒の測定密度は2.49g/ccであ
った。同じ棒の短い試験片を微粉に砕き、X線回折を行
なった結果、高温正方晶リューサイトがあることがわか
った。その棒を自記熱膨張計に装てんし、4℃/minで77
5℃まで加熱した。計算で求めた50°−700℃の範囲での
平均熱膨張率は、標準Al203を基準に補正され、14.1×1
0▲上付き−6▼℃▲上付き−1▼であった。熱膨張曲
線では何の構造変態の兆候も見られなかった。
Example 10 About 10 g of the potassium-cesium-substituted zeolite Y prepared in Example 9 was calcined at 10 ° C./min to 1050 ° C. for 1 hour without molding. The powder was molded in a steel die into a rod having a length of 82.55 mm and a rectangular cross section with a side of 9.5 mm. The bar was heated at 10 ° C / min to 1050 ° C, then 4 ° C / min to 1250 ° C and held at 1250 ° C for 4 hours. The heat-treated bar had no cracks. 2.0 in (50.
8 mm) was cut. The measured density of the bar was 2.49 g / cc. Short test pieces of the same rod were crushed into fine powder and subjected to X-ray diffraction. As a result, it was found that there were high temperature tetragonal leucite. Load the rod into a self-recording thermal dilatometer, 77 at 4 ℃ / min.
Heated to 5 ° C. Average thermal expansion coefficient in the range of 50 ° -700 ° C. as determined by the calculation is corrected based on the standard Al 2 0 3, 14.1 × 1
It was 0 ▲ superscript -6 ▼ ° C ▲ superscript -1 ▼. No sign of any structural transformation was found in the thermal expansion curve.

【0035】〔実施例11〕カリウムゼオライトLは製
品番号3069で識別され、成分分析による無水酸化物比は
1.1K2O:1.0Al203:6.4Si02であった。この試料約5g
を成形せずにそのまま1050℃まで1時間加熱した。6個
のペレットが、か焼処理されたこの粉末を0.5in(12.7m
m)の鋼製ダイスの中で10,000psi(68950kPa)で加圧成
形された。以下の実験で用いた加熱速度は4℃/minであ
る。3つのペレットのペアは4時間、1150°,1250°そ
して1350℃のそれぞれの温度に保持された。3つの焼結
ペレットの密度は焼結中のかなり激しい粘性流のため測
定できなかった。それぞれのペアの1試験片を微粉に砕
き、X線回折を行なった結果、次の結晶相が示された。
各焼結温度に対して、1150℃-正方晶リューサイト、125
0℃-正方晶リューサイト、1350℃-正方晶リューサイト
であった。
[Example 11] Potassium zeolite L is identified by product number 3069, and the anhydrous oxide ratio by component analysis is
1.1K 2 O: 1.0Al 2 0 3 : 6.4Si0 was 2. About 5g of this sample
Was heated to 1050 ° C. for 1 hour without molding. 6 pellets of this calcined powder 0.5 in (12.7 m
m) in a steel die at 10,000 psi (68950 kPa). The heating rate used in the following experiments is 4 ° C / min. The three pellet pairs were held for 4 hours at temperatures of 1150 °, 1250 ° and 1350 ° C, respectively. The density of the three sintered pellets could not be measured due to the rather viscous flow during sintering. One test piece of each pair was crushed into fine powder and subjected to X-ray diffraction. As a result, the following crystal phase was shown.
1150 ℃ -Tetragonal Leucite, 125 for each sintering temperature
They were 0 ° C.-tetragonal leucite and 1350 ° C.-tetragonal leucite.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明のポルサイトを主成分とするセラ
ミックスは高い耐火性を有し、金属とセラミックシール
などの分野に有用に使用できる。また、本発明の方法に
よるセラミックは熱膨張率を制御することが簡単である
工業的効果を有する。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The ceramics containing porusite as a main component of the present invention has high fire resistance and can be usefully used in the fields of metal and ceramic seals. Further, the ceramic according to the method of the present invention has an industrial effect that it is easy to control the coefficient of thermal expansion.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エディット エム.フラニガン アメリカ合衆国,10603 ニューヨーク, ホワイトプレインズ,ウッドランド ヒル ス ロード 502番地 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Edit M. Flanigan United States, 10603 New York, White Plains, 502 Woodland Hills Road

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 事実上クラックが無く、5%以下の気孔
率しか持たず、主な結晶相が正方晶リュ−サイトである
セラミックス製造の工程。それは、カリウム置換ゼオラ
イトの粉末を900°から1100℃の温度で、ゼオライトの
構造がくずれて非晶質の粉末になるに十分な時間だけか
焼し、そしてその非晶質粉末を所定の形に成形し、1150
°から1400℃の温度で0.5から12時間焼結して上記のセ
ラミックス材にする工程である。ここでゼオライトとは
SiO2/Al2O3の比が3.5から7.5の物質である。
1. A process for producing ceramics which is virtually free of cracks, has a porosity of 5% or less, and whose main crystal phase is tetragonal lucite. It calcinates the powder of potassium-substituted zeolite at a temperature of 900 ° to 1100 ° C for a time sufficient to collapse the structure of the zeolite into an amorphous powder, and then bring the amorphous powder into the desired shape. Molded and 1150
In this step, the above ceramic material is obtained by sintering at a temperature of ° to 1400 ° C for 0.5 to 12 hours. What is zeolite here?
A substance with a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 3.5 to 7.5.
【請求項2】 出発材料のゼオライトがゼオライトY,
ゼオライトB,ゼオライトL,ゼオライトW,そしてゼ
オライト・オメガのグル−プから選択された場合の、請
求項1の工程。
2. The starting material zeolite is zeolite Y,
The process of claim 1 when selected from Zeolite B, Zeolite L, Zeolite W, and Zeolite-Omega groups.
【請求項3】 カリウム置換ゼオライト中のカリウム量
がゼオライトのイオン交換容量の少なくとも50%である
場合の、請求項1,あるいは2の工程。
3. The process according to claim 1, wherein the amount of potassium in the potassium-substituted zeolite is at least 50% of the ion exchange capacity of the zeolite.
【請求項4】 事実上クラックが無く、5%以下の気孔
率しか持たず、主な結晶相がリュ−サイト/ポルサイト
固溶体であるセラミックス製造の工程。それは、カリウ
ムとセシウムで置換された陽イオンを含むゼオライトの
粉末を、900°から1100℃の温度で、ゼオライトの構造
がくずれて非晶質の粉末になるに十分な時間だけか焼す
る。ここでゼオライトはSiO2/Al2O3の比が3.5から7.5の
物質であリ、カリウム組成はゼオライトのイオン交換容
量のゼロから100%の間にあり、セシウム組成もそのイ
オン交換容量のゼロから100%の間にあり、カリウムと
セシウム組成の合計がイオン交換容量の少なくとも50%
である。次にその非晶質粉末を所定の形に成形し、1150
°から1400℃の温度で0.5から12時間焼結して上記のセ
ラミックス材にする工程である。
4. A process for producing ceramics which is virtually free of cracks, has a porosity of 5% or less, and has a major crystal phase of a lucite / porcite solid solution. It calcinates a zeolite powder containing potassium and cesium substituted cations at a temperature of 900 ° to 1100 ° C for a time sufficient to collapse the zeolite structure to an amorphous powder. Here, zeolite is a substance with a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 3.5 to 7.5, the potassium composition is between zero and 100% of the ion exchange capacity of the zeolite, and the cesium composition is also zero of its ion exchange capacity. To 100% and the sum of potassium and cesium composition is at least 50% of the ion exchange capacity.
Is. Next, the amorphous powder was molded into a predetermined shape, and 1150
In this step, the above ceramic material is obtained by sintering at a temperature of ° to 1400 ° C for 0.5 to 12 hours.
【請求項5】 ゼオライト粉末がカリウムとセシウムの
陽イオンと同時に置換される場合の請求項4の工程。
5. The process according to claim 4, wherein the zeolite powder is replaced simultaneously with potassium and cesium cations.
【請求項6】 ゼオライト粉末がカリウム置換のゼオラ
イトとセシウム置換のゼオライトの混合物であるような
場合の請求項4の工程。
6. The process of claim 4 where the zeolite powder is a mixture of potassium substituted zeolite and cesium substituted zeolite.
【請求項7】 出発材料のゼオライトがゼオライトY,
ゼオライトB,ゼオライトL,ゼオライトW,そしてゼ
オライト・オメガのグル−プから選択された場合の、請
求項4,5,あるいは6の工程。
7. The starting material zeolite is zeolite Y,
7. The process of claim 4, 5 or 6 when selected from Zeolite B, Zeolite L, Zeolite W, and Zeolite-Omega groups.
【請求項8】 事実上クラックが無く、5%以下の気孔
率しか持たず、主な結晶相がルビジウム・リュ−サイト
であるセラミックス製造の工程。それは、ルビジウムで
置換したゼオライトの粉末を900°から1100℃の温度
で、ゼオライトの構造がくずれて非晶質の粉末になるに
十分な時間だけか焼し、そしてその非晶質粉末を所定の
形に成形し、1150°から1400℃の温度で0.5から12時間
焼結して上記のセラミックス材にする工程である。ここ
でゼオライトとはSiO2/Al2O3の比が3.5から7.5の物質で
ある。
8. A process for producing ceramics, which is virtually free of cracks, has a porosity of 5% or less, and whose main crystal phase is rubidium-rucite. It involves calcining rubidium-substituted zeolite powder at a temperature of 900 ° to 1100 ° C for a time sufficient to collapse the structure of the zeolite into an amorphous powder, and This is a process of forming into a shape and sintering at a temperature of 1150 ° to 1400 ° C for 0.5 to 12 hours to obtain the above ceramic material. Here, zeolite is a substance having a SiO 2 / Al 2 O 3 ratio of 3.5 to 7.5.
【請求項9】 事実上クラックが無く、5%以下の気孔
率しか持たず、主な結晶相がポルサイトであるセラミッ
クス製造の工程。それは、セシウム置換ゼオライトの粉
末を900°から1100℃の温度で、ゼオライトの構造がく
ずれて非晶質の粉末になるに十分な時間だけか焼し、そ
してその非晶質粉末を所定の形に成形し、1150°から14
00℃の温度で0.5から12時間焼結して上記のセラミック
ス材にする工程である。ここでゼオライトとはSiO2/Al2
O3の比が3.5から7.5の物質である。
9. A process for producing ceramics, which is virtually free of cracks, has a porosity of 5% or less, and whose main crystal phase is porcite. It calcinates cesium-substituted zeolite powder at a temperature of 900 ° to 1100 ° C for a time sufficient to collapse the zeolite structure into an amorphous powder, and then bring the amorphous powder into the desired shape. Molded, 1150 ° to 14
This is a process of sintering at a temperature of 00 ° C for 0.5 to 12 hours to obtain the above ceramic material. Here, zeolite is SiO 2 / Al 2
It is a substance with an O 3 ratio of 3.5 to 7.5.
【請求項10】 事実上クラックが無く、5%以下の気
孔率しか持たず、主な結晶相がリュ−サイト/ポルサイ
ト固溶体であるセラミックスで、金属酸化物として表わ
す実験式では、 xK2O:yCs20:zSiO2:Al2O3 であるようなセラミックス。ここで、xは0.01から0.99
まで、yも0.01から0.99まで、zは3.5から7.5まで変化
する。zが7.5の時はyは0.19より大きい。このセラミ
ックスは50°から700℃の範囲で2×10▲上付き−6▼か
ら27×10▲上付き−6▼の熱膨張率を持っている。
10. A ceramic which is virtually free of cracks, has a porosity of 5% or less, and has a major crystal phase of a leucite / porcite solid solution, and xK 2 O is an empirical formula expressed as a metal oxide. : YCs 2 0: zSiO 2 : Al 2 O 3 . Where x is 0.01 to 0.99
, Y also varies from 0.01 to 0.99, and z varies from 3.5 to 7.5. When z is 7.5, y is larger than 0.19. This ceramic has a coefficient of thermal expansion in the range of 50 ° to 700 ° C from 2 × 10 ▲ superscript -6 ▼ to 27 × 10 ▲ superscript -6 ▼.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003517420A (en) * 1999-12-13 2003-05-27 ジュート−ヒェミー アクチェンゲゼルシャフト Small plate press
JP2007223868A (en) * 2006-02-27 2007-09-06 Yoshiyuki Suzuki Method for manufacturing ceramic solid article
JP2010189236A (en) * 2009-02-19 2010-09-02 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology Insulating substrate having high thermal expansion coefficient and low thermal conductivity
JP2014147858A (en) * 2013-01-31 2014-08-21 Cataler Corp Exhaust gas purification catalyst

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