JPS61201679A - 軽量耐熱トレイとその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はセラミックス、ガラス、各種金属酸化物の薄板
状成形物の焼成用の軽量耐熱トレイに関するものである
。

〔従来の技術〕

最近の情報、エレクトロニクス産業において、センサー
、コンデンサー、ＩＣ基板等の機能部品はセラミック化
へ移行している。中でもアルミナ質、窒化硅素等のファ
インセラミックやチタン酸バリウム等の誘電素子や、鉄
、バリウム又はストロンチウム等の複合酸化物の磁性体
等が有望視されている。これらのセラミックおよび、金
属酸化物は、電気絶縁性、半導性、耐熱性、耐摩耗性高
強度、高磁力性の性質にすぐれ、今後ますます、用途は
拡大されつつある。これらの機能部品は原料混合後、押
し出し成形法、射出成形法、鋳込成形方法、プレス成形
方法等により各種形状に成形された後、焼成トレイに載
せて、焼成され製品化される。この焼成トレイは、ムラ
イト質、アルミナ質、ジルコニヤ質、コージェライト質
、炭化硅素質およびシリカ質の耐火物が使用されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、前記セラミックス等の機能部品の焼成用トレイは
いずれも、プレス等の方法で成形され、さらに高温で焼
成されたものである。しかしながら、従来使用されてい
る焼成用トレイはカサ密度が高いため、そのもの自体を
加熱するのに多量のエネルギーが必要である事、また重
いことから多段に積んで焼成する場合、積み重ねるのに
限界があった。また炉内において上段と下段では温度分
布を均一にすることが困難であった。さらに焼成スピー
ドを上げるとか、冷熱サイクルを速くすると、焼成用ト
レイが割れたりして、生産性が悪かった。さらに焼成ゾ
ーンを小さくして熱効率を高めるため、焼成用トレイの
占る体積を小さくしようと思っても、従来の焼成用トレ
イではソリ等の問題のため、ある一定の厚み以下では製
造出来なかった。これに対して、セラミックファイバー
等の耐熱無機質繊維と無機バインダー（例えばシリカゾ
ル、粘土、セビオライ）等）　全大量の水でスラリー状
となし湿式抄造法により成形し軽量な成形品が知られて
いる。しかしながらこの成形品は表面の平滑性がないば
かりか、無機バインダーが耐熱無機質繊維の格子間に充
填されているにすが脱落して粉化するため、精度のよい
セラミックスを焼成するトレイとしては不適であった。

以上のように従来の耐熱焼成用トレイはエネルギーコス
トや消耗品コストが製品に対して大きなつエイトを占め
るばかシでなく、精密なセラミックスの焼成用としては
不適であった。

本発明はこれらの欠点を解決すべく、省エネμギータイ
プの軽量でかつごく薄いしかも熱変化に対して優れた精
密セラミックス焼成用の軽墓耐熱トレイを提供すること
を目的とする。

〔問題を解決するだめの手段〕

本発明の軽量耐熱トレイは実質的に耐熱無機質繊維を３
５〜８５重量％とアルミナ質、アルミナ−シリカ質、ジ
ルコニア質から選ばれる何れか一種又は２、　種以上の
耐火粉末１５〜５０重量％とシリカ−ソーダ糸、ホウ酸
力ルシュウム糸、シリカ糸のフリットから選ばれる易焼
結性助剤５〜４０重量％からなり、その合計量が１００
重量％となる成形板において前記無機質繊維の接点を焼
結結合せしめてなるセラミックス焼成用軽量トレイに関
し、また本発明は耐熱性無機質繊維とアルミナ質、アル
ミナ−シリカ質、ジルコニア質から選ばれる何れか１種
又は２種以上の耐火粉末とシリカ−ソーダ糸、ホウ酸力
ｐシュウム糸、シリカ系フリットから選ばれる易焼性助
剤と、必要に応じて有機、無機の成形用助剤とを水に分
散し、成形せしめて固形分換算にて耐熱性無機質繊維３
５〜８５　重ｆｉ％とアルミナ質、アルミナ−シリカ質
。

ジルコニア質から選ばれる何れか１種又は２種以上の耐
火粉末１５〜５０重量％とシリカ−ソーダ糸、ホウ酸力
ルシュウム糸、シリカ系フリットから選ばれる易焼性助
剤５〜４０重ｉｔ％、及び含水量１００〜１５０重量％
の成形体となし、前記成形体を圧縮して、次いで乾燥し
、１２００〜１５００℃の温度範囲で焼成することを特
徴とするセラミックス焼成用軽量耐熱トレイの製造方法
に関するものである。

０作用 従来耐熱無機質繊維を主体とする成形品は一般にコロイ
ド状ンリカ等の無機結合剤Ｏｒ／ａｎｄでんぷん等の有
機結合剤を混合してスラリー状とし、硫酸バンド等の凝
集剤を用いて凝集し抄造方法によυ成形し乾燥して得ら
れる。しかしながら、これらの成形品は不焼成の成形品
のため加熱時に収縮したり、有機結合剤が焼失した場合
強度的に弱くなったり、無機結合剤が焼結されていない
ため、無機質繊維が軟化したり、もしくは焼結する際に
大きな変形を生ずる事がしばしばあった。

そこで本発明者らは従来使用されている無機質耐熱繊維
を無機結合剤を用いて、その接合部を焼結結合させる方
法を検討した結果、あらかじめ、１２００℃〜１５００
℃の温度で焼成することＫよって、従来得られなかった
耐熱性があ夛軽量で高強度のセラミックス焼成用のトレ
イが得られる事が判った。以下にその方法について詳細
に説明する。

本発明に使用される耐熱無機質繊維はシリカ・アルミナ
ファイバ（以下ＣＦと略す）、アルミナ結晶質繊維（以
下ＡＦと略す）、ムライト質結晶化繊維（以下ＭＦと略
す）等の少なくとも一種が有効である。ただしこれらの
耐熱無機質繊維中の非繊維物は成形品の表面の平滑性を
なくすばかシでなく重量的に重くなるため、本発明の軽
量耐熱トレイを得るためには２０重量％以下にする必要
がある。これらの耐熱無機質繊維は本発明の軽量耐熱ト
レイの主要構造体であることから少なくとも３５〜８５
重量％が必要で望ましくは４０〜６０重量％が好適に選
ばれる。

もし３５重量％未溝の場合、相対的に無機結合剤が多く
なり重量が重くなるし、割れやすくなってしまう。反対
に８５重量％を越えると、繊維の接点を焼結結合する割
合が少なくなり、軽くはなるが強度的に小さく、変形も
発生する。

また本発明の無機結合剤はシリカ・アルミナ系又はアル
ミア質、ジルコニア質の粘土、カオリン、アルミナ、ジ
ルコニア等の耐火粉末と、長石、ホウ酸。

石灰石、ベタライト、ガラス粉、畦面等の易焼性助剤の
少なくとも１種類以上を組み合わせて使用することもで
きる。これらの無機結合剤はあらかじめ所定の温度で焼
結する配合に混合された後、ボー！レミル等の粉砕機で
およそ５０μｍ以下まで、粉砕して使用する。これによ
って耐熱無機質繊維の接合部分を確実に焼結結合出来る
。

前記耐熱無機質繊維と無機バインダーは従来通シ混練す
るか、スラリー液にして吸引成形、流し込み成形　抄造
成形等の方法によりシート化されるが、好ましくはスラ
リー液を作成し抄造によりシート化する方法が望ましい
。

前記無機質繊維と無機結合剤からなる組成物を抄造する
際にその歩留を向上させるため、一般的なポリアクリル
アミド糸、もしくは多価塩基性アルミ等の凝集剤を添加
する。また室温におけるハンドリング強度を向上するた
め一般の有機バインダー例えばでんぷん、ラテックス等
が好適であり、さらに有機質繊維例えばパルプ、麻等を
用いる事も出来る。さらに混線物を作成する場合はＣＭ
Ｃ、アルギン酸ソーダ等の増粘剤を少量添加する事も出
来る。

上記組成物は油圧シリンダーを持つ平板フ”レスにより
およそ３０〜６０９６圧縮するプレス成形法により、成
形され、乾燥後０．４〜１．０〜のカサ密度を持つ成形
体とする。この成形体を発熱体もしくはバーナーを具備
した加熱炉内で１２００〜１５００℃の温度で２時間以
上焼成して、冷却後本発明の軽量耐熱トレイを得る事が
出来る。なお焼成温度は無機結合剤の配合割合によって
任意に変える事が出来るが、実際セラミックス焼成用と
して使用する温度から考えて少なくとも１２００ｔｒ以
上が必要であシ、望ましくは１４００〜１５００℃の焼
成温度が経済的にも好適である。

以下来施例にて本発明の軽量耐熱トレイを詳細に説明す
る。

〔実施例〕

実施例１ 焼成アルミナ粉２２５１とホウ酸カルシウム４０Ｊ’を
混合し、市販のボールミル して、ＪＩＳＺ−８８０１に規定の標準ふるい２５０メ
ツシユを通過したものを無機結合剤とした。この無機結
合剤にＡＦを４００１とアク二μニトリルゲタジエンラ
テックス（４２　９６溶液）３０ｍｌとを２０ノの水中
にて混合攪拌した。次いで硫酸バンド（１０％溶液）２
４。

屑ｌを添加して、スラリー状の混合液とした。このスラ
リー液を３５Ｘ４０αの角型の抄造機へ移しナツシュポ
ンプで余剰の水を脱水して厚さおよそ１０ｇ１１１の成
形板を得た。この成形板を油圧式の平板プレスに挿入し
て２０麹の圧力でプレスして厚さ６ＪＩＢの成形体とし
た。その成形体め乾燥後のカサ密度は０．８０〜であっ
た。この成形体の表面を研磨後１４００℃の炉内で２４
時間焼成を行った。得られた成形体の諸物性は第１表に
示すとおりであった。　　　　　　゛実施例２ 焼成アルミナ３００ノとカオリン１８５Ｊ’、ガラスフ
リ、）１１５／からなる混合物を実施例１と同様な方法
で粉砕選別して、無機結合剤とした。これとは別にあら
かじめ水洗により非繊維物含有量を１８９６に処理した
、ＣＦ４００１とカチオン化でんぷん（２０９６溶液）
４０ａ／と全２０ノの水中へ混合し攪拌した。次いでポ
リアクリルアミド系凝集剤（０，５％溶液）を投入し凝
集させてスラリー状混合液とした。このスラリー状液を
実施例１と同様な手順で抄造−プレスをして厚さ６ｍの
成形体を得た。この成形体を表面ケン磨後１３００℃の
炉内で２４時間焼成を行った。得られた成形体の諸物性
は第１表に示すとおりであった。

実施例３ 実施例１と同様に無機バインダーをカオリン１１０り、
石英６０７’、ソーダ長石９５／の混合物の粉砕品とし
てＡＦ　２００　Ｊ’と実施例２で使用したＣＦ２００
ｐとスナレンブタジエンゴムラテックス（固形分４２％
）３０’ｌ／とを２０！の水中にて混合攪拌した。つい
でポリアクリルレアミド浴Ｍ（１５９６ｇ液）８０ａ／
、！：硫酸アルミニウム溶液（１０％溶液）を２００ｍ
添加してスラリー状の混合液とした。このスラリー状液
から実施例１と同様な手順で抄造−プレスをして厚さ５
ｍの成形体を得た。この成形体へ表面研磨後１３５０℃
の炉内で２４時間焼成を行った。得られた成形体の諸物
性は第１表に示すとおりであった。

実施例４ 実施例１と同様に無機結合剤として焼成アルミナ微粉２
００　Ｊ’、木節粘土１２０Ｐ、ホウ酸力ルシュウム８
０ノの混合物の粉砕品とＭＦ４００／とカチオン化でん
ぷん（２０５１［）４０ｄ１ｒ２（ｌの水中へ混合し撹
拌した。

次いでポリアクリｌレアミド系凝集剤１８０ｄ（０，５
９６溶液）を添加して、スラリー混合液となし、実施例
１と同様な手順で抄造プレスを行い厚さ６鵡の成形体と
した。この成形体を１４００℃の炉内で１０時間焼成後
の諸物性は第１表に示すとおシであった。

実施例５ 実施例１と同様に無機結合剤としてカオリン７５Ｊ’、
モンモリロナイト１０Ｐ１ホウ酸カルシウム３５７’の
混合粉砕したものを使用して、実施例２と同様にして得
られた、ＣＦ４００１とニトリルブタジェンラテックス
（４２９６溶液）を３０ｄとを２０！の水中に分散させ
て混合攪拌した。次いで硫酸アルミニウム（１０９ｉｆ
ｎ液）を２４０ｍ１を添加してスラリー状液となした後
、実施例１と同様な手順で６ｍの成形体を得た。この成
形体を１３５０℃の炉内で焼成した後に第１表に示すよ
うな物性の成形体を得た。

〔比較例１〕 焼成アルミナ微粉１３重量％、カオリン４８重量％、滑
石３９重量％からなる混合物２りにメチルセルロース粉
２０Ｊ’および水１２０Ｊ’を添加して土練機にかけて
十分混練する。このようにして得られた混練物をセラコ
ラであらかじめ作られた型の中へ移し、プレス成形をお
こない乾燥後厚さｉｏｍの成形品を得た。

この成形品を１３５０℃の炉内で２４　ｈｒ加熱して室
温まで十分除冷して焼成用トレイを得た。このようにし
て得られた成形品の諸物性は第１表に示すとおりであっ
た。

第１表 第２表 〔発明の効果〕 以上のように実施例１で得られた、軽量耐熱トレイの表
面に酸化ジルコニアを主体とするコーティングを施した
トレイと比較例１で得られたトレイを用いてチタン酸パ
リワムを主成分として若干の有機バインダーを添加して
ホットプレスによって成形された電子用セラミックス部
品を炉内温度１３５０℃の電気炉にて１０時間焼成した
。その結果を第２表に示す。

同様にアルミナ粉末に若干のマグネシャならびに有機結
合剤等をに≦加してなる泥漿よりドクタープレイド法に
よって成形されたアルミナ基板を炉内温度１４００℃の
電気炉にて１２時間焼成した。その結果を第２表に示す
。この結果、従来の耐熱トレイに比較して、軽量化によ
り１回当りの焼成量は３．３倍〜１．４倍と増える。さ
らにトレイ自体の持ち出す熱量はおよそ％となり省エネ
ルギーにも効果があり、トレイ１枚当りおよそ１．１〜
２゜８倍も製品が出来る事から消耗品としてのコストダ
ウンがはかれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の耐熱繊維成形板の繊維と結合剤との混合
状態を示す模式図、第２図は本発明の耐熱トレイの成形
板の繊維と結合剤との結合状態を示す模式図である。 １・・・・・・耐熱無機質繊維

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、実質的に耐熱無機質繊維３５〜８５重量％とアルミ
   ナ質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア質から選ばれる
   何れか１種又は２種以上の耐火粉末１５〜５０重量％と
   シリカ・ソーダ系、ホウ酸カルシューム糸、シリカ糸の
   フリットから選ばれる易焼結性助剤５〜４０重量％から
   なり、その合計量が１００重量％となる成形板において
   前記無機質繊維の接点を焼結結合せしめてなるセラミッ
   クス焼成用軽量トレイ。 ２、耐熱性無機質繊維とアルミナ質、アルミナ−シリカ
   質、ジルコニア質から選ばれる何れか１種又は２種以上
   の耐火粉末とシリカ−ソーダ系、ホウ酸カルシューム系
   、シリカ系フリットから選ばれる易焼性助剤と、必要に
   応じて、有機、無機の成形用助剤とを水に分散し、成形
   せしめて固形分換算にて耐熱性無機質繊維３５〜８５重
   量％と、アルミナ質、アルミナ−シリカ質、ジルコニア
   質から、選ばれる何れか１種又２種以上の耐火粉末１５
   〜５０重量％とシリカ−ソーダ系、ホウ酸カルシューム
   系、シリカ系フリットから選ばれる易焼性助剤５〜４０
   重量％、及び含水量１００〜１５０重量％の成形体とな
   し、前記成形体を圧縮し、次いで乾燥し、１２００〜１
   ５００℃の温度範囲で焼成することを特徴とするセラミ
   ックス焼成用軽量耐熱トレイの製造方法。