（2）県産資源を利用したコふディェライト系
セラミックスの製造（第1報）
化学部 池 辺
県産資源の有効利用を図るため、金属◎ セラミッ クス複合材料製造技術の開発研究の一環としてコー ディェライト系セラミックスの製造研究を行った。
その際、セラミックスの焼成については高温炉が 試験場に無いため、九州工業技術試験所の設備を利 用させて頂いた。このため、実験を充分には行えず コーディェライトの合成には成功したものの、物性 試験用の供試体の焼成には失敗した。
幸い、平成4年度に高温炉の導入が決定している ので、供試体の焼成についてはこれの導入を待って 再開することとし、今回は第1報として途中経過を 簡単に報告する。
1 はじめに
コーディェライト（2M
gO
申2A1203。5Si O
2）
は熱膨張係数が小さく、耐熱衝撃性が大きいので、 電熱機器用耐火物や耐電弧用磁器といった熱衝撃が かかる部分の耐火物に使われる。最近では自動車の 排ガス処理装置の触媒担体として使用されている。
また、遠赤外線の放射率も高く、低熱膨張性もあ って遠赤外線放射材料としても利用されている。
特に後者の特性に注目して北海道や高知県の公設 試験場においても、地場資源を利用しての研究報告
がなされている。1）
今回、大分県では相調蚤裏当て材」としての利用 を当面の目標とした。
溶接裏当て材は、既に、コーディェライト製のも のが市販されているが、かなり高価である。使い捨 てということもあり低価格化が望まれている。
県内の末合低利用資源を利用することにより原料 コストを減らして溶接裏当て材を低価格化すること また、同時に末合低利用資源の高付加価値利用を図 ることを目的として研究を行った。
2 原材料￠試薬とその調整 （1）原材料。試薬
主原料たる県産資源としては耐火粘土（商品名別 府白土）と蛇紋岩を、配合調整用の試薬としてはα アルミナ（和光純薬工業㈱：研磨用1〃）、酸化マグ ネシウム（同：軽質、化学用）を使用した。
また、成形用のバインダーにはメチルセルロース 25cp（同：化学用）を使用した。
（2）原材料の調整
耐火粘土については別府白土砿業㈱より水簸品 （通常出荷品）を提供して頂いた。弱冠、石英粒子 の混入が見られたため150／∠の標準ふるいで粗粒分 をカットして使用した。
蛇紋岩は現在採掘されていないため、大分市内の 山中で直接採取し、ジョ山クラッシャー、ブラウン ミルを経て、最終的にジェットミル（㈱セイシン：
SKマイクロジェットミルCPN】04型）で微粉砕し
た。ジェットミルでの処理速度は1．8∼7．5kg／時、 微粉末の中心粒径は2∼4〃、集率は55∼30％であ
った（ポットの方に回収された分も粗大粒子を含む ものの大半は2∼4／‘ に粉砕されており、分級装置 を導入すれば集率はほぼ100％と考えられる）。
実験に使用した蛇紋岩粉と耐火粘土の粒度分布の 測定結果を図1示す（㈱セインン：SK LASE王之 PRO−7000S使用）。
3 実験方法 （1）反応焼結法
コーディェライト焼結体を得るには、反応焼結法 とクリンカ山焼結法の2通りがある。
いずれの配合においてもR50〔C前後でムライト及
びフォルステライトが生成、12500Cからコーディェ
ライトが牛成し始め、1280∼14000Cの問はコーディ
エライトが主成分となっている。14500Cのサンプル
についてはいずれもガラス化していた。
配合3及び配合5においては1280∼1400CCの範囲
においてもムライト（3A120382Si O
2）の残留が
認められるが、これは配合3及び配合5において酸
化マグネシウムがアルミナに対し少量であるためコ
ーディエライト牛成時にムライトの一部が未反応で
残るためと考えられる。
であるが、今回は低コスト化を目標ヒしているため
反応焼結法を選択した。技術的にも、反応焼結法で
実用化ができるものであれば、クリンカー焼結法で
も：対応可能と考えられる。
（2）配合
耐火粘土と蛇紋岩の成分分析結果を表1に、原材
料及び試薬の配合を表2に示す。
表1原料の成分分析結果
Si O
2 Al ，0。M
gO
CaO
Fe203（合計）
37．7 0．16 36．3 0．08 8．32 82．58％ 45．4 37．7 0．ユ5 0．33 3．54 87．12％
（分析：化学部 北坂）
蛇紋岩 耐火粘土
5 まとめ
県塵資源を利／弔してコーディェライトセラミック
スの製造をした。この結果以下のことが判明した。
① 県産資源のみを原料とした、理論成分比を外
れた配合においてもコ」ディエライトは生成す
る。）
②コ」ディエライトの生成温度は12500C以上、
また1450〇Cからガラス化を始める（純粋な薬品
からコーディェライトを合成する場合、生成温
度は14000C以上）。
焼結体の物性については、高温電気炉を導入次第
早急に実験したい。
最後に設備利用でお世話になった九州工業技術試
験所の鋤本先生にヌ寸し謝意を申し上げます。 コーディエライトの組成は、酸化マグネシウム、
アルミナ、二酸化ケイ素（ケイ酸）が2：2：5の
モル比で構成されている。これまでの研究では試薬
等を使用して混合杯上の成分比をこの値に合わせて
きた。しかし、今回は原料コスト削減が主眼である
ため意凶的に配合をずらし、コーディェライト生成
の有無や焼結体の物性について調べることにした。
配合1∼3は2つの県産資源のみの組み合わせに
よる配合である。 価格的には蛇紋岩の方がカオリン
より安価になると考えられるため、配合2が最も低
価格の組み合わせになると考えられる。
配合4はアルミナ試薬を加えて理論配合としたも
の、配合5はカオリンを主原料にし寓アルミナ配合
としたものである。
（3）焼成条件
コーディエライト生成温度範囲の確認については
以」F■ の焼成条件で行った。
540O
C、850CC、］000CC、110O
nC、のサンプルにつ
いては、東洋製作所㈱のオペルーサー01）Mを使用、
所定の温度でi 時間ホールドして焼成した。
1200℃、12500C、12800C、1300〇C、13500C、14000C、
14500C、のサンプルについては九州工業技術試験所
の（㈱本山製作所）スーパ、バ」ンSHを使用し、
所定の温度で40分間ホールドして焼成した。
参考文献
1）北海道立工業試験場報喜 No．286（1987）
No．287（1988）
高知県工業試験場報告 N
o．20（1989）
表2 原料の配合
4 結果及び考察
配合1へノ5について、焼成温度と生成物のⅩ線回
折結果を区ほへ6に示す。
（Ⅸ4g：入4gO 酸化マグネシウム、Al ：A120アルミナ、 Si 二Si O2二酸化ケイ素）
M
】CRO
N
V ％
1 0．1 0．0
2 0．2 0．0
3 0．4 0．6
4 0．6 i 。8
5 0．8 3，9
6 1．0 7．1
7 1．5 i 3。6
邑 2．0 23。6
蛇紋岩微粉
ミス￣
USV 5ml n
9l ．6。1一塁
苫ⅩEBE
シ タ
O
NO
l カイメ ソクテイ
サンフ○嵐
フ、ンサンハ≠イ
ブ、ンサンシ￣ヨウケン
ソクティヒー
ソクティシャ
ワ熟イ
シープ￣カット （X）
ニンイリュウサイ
ヒ、コウ
ー Sur f ac e −
245＆6．2（川招／c m3
− Aver age −
3，43 mi c ．
1
ノ
0
0
n
U
O
O
O
％ 0 ︵ 8 6 d 0 2 ︵ l30 9 3．0 41。5
10 4．0 6i ．5
24 11 6．0 81．1
12 8．0 92．3
18 13 12．n 98．O
14 16．Ol（10．0
12 15 2・l ．0 100．O
i 6 32．0 100。0
6 17 48。0 100．0
1邑 64．0 100．0
0 19 96．0 100．0
0
2i 192。0 100。0
且00 （mi （∴）100
聞富CRO
N
V ％
1 0．1 0．3
2 0．2 1．1
3 0．4 3。7
4 0．6 7．6
5 0。8 12．6
耐火粘土
ミス￣
150W USW l mi n
91．6．18
1ⅩEBE
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2．99 汀I i c ． 8 2，0 42．6
ヽノ
0
％
0
︵
l
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15 9 3。0 50。1
10 4．0 54．6 12 11 6。0 59．7
12 8．0 64．1
9 13 12。0 69．8
14 16。0 75．5
6 16 24．0 85。2
16 32。0 9i ．4
3 旦7 一隻8．0 99。8
18 64．0 100．0
0 19 96。0 100。0
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図3 焼成体のX繰回折図（配合2） 図2 焼成体のX繰回折図（配合i ）
山、ふ＿J J 一項
」2㈹て
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J 」山L五止血」ノし山
C
血
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︵
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㌢‘ 1t 001
∨叫一一一、山−一叫
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L』遮 ∴
！5 25 55 45（2 β）55 6日
図5 焼成体のX緑屈蘭琶（配合4）
7
三5 25 55 ま5（2 β）55 5日
15k
伽
‖
﹂
姦召‖‖
．∴
﹂
︺
Ⅷ
︺
Ⅰ2鋤T
展
」L．J し、肌∼山帆ふ
︵
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︹︸
U
︶
軸華譜ズ
「
〔： コーディJ ライト 】：フォルステライト M：ムライト
5 i 5 25 55 45（2 8）55 6日
