CN115872723A - 陶器生坯材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够根据其目的或用途以较高的自由度制造兼备生产性和质量的陶器的陶器生坯材料。具体而言，陶器生坯材料包含第1生坯材料和第2生坯材料，其特征在于，所述第1生坯材料及所述第2生坯材料均包含SiO2、Al2O3以及K2O和Na2O的双方或任意一方作为化学成分种，且所述第2生坯材料的平均粒径(D2)比所述第1生坯材料的平均粒径(D1)更小。

Description

陶器生坯材料
技术领域
本发明涉及陶器生坯材料，更具体而言，涉及一种能够根据其目的或用途以较高的自由度制造兼备良好的生产性和质量的陶器的陶器生坯材料。
背景技术
作为用于制造卫生陶器等陶器产品的生坯原料，例如已知使用有构成陶器的骨架的陶石和硅石等石类原料、在成形时赋予可塑性的粘土类及在煅烧时作为熔剂而发挥作用的长石类等(日本特开平6-056516号公报(专利文献1)、日本特开2001-287981号公报(专利文献2)、日本特开2011-116568号公报(专利文献3))。将这些陶器生坯原料混合而加工成陶器生坯材料。作为生坯原料的混合方法，根据原料的种类，可使用使用有球磨机等粉碎单元的粉碎混合方式、不伴有粉碎的搅拌混合方式。例如，在日本、中国、台湾、印度尼西亚等地区，倾向于使用以石类原料为主体的生坯原料，这些生坯原料是以粉碎混合方式来制成生坯材料，另一方面，在美国、墨西哥、泰国、印度等地区，倾向于使用以粉体原料为主体的生坯原料，这些生坯原料是以搅拌混合方式来制成生坯材料。
通常，搅拌混合方式便于进行直接活用各原料的特性(容易构成相加性)的致密的生坯设计，其结果，例如便于制作具备低变形、高强度等性质的特殊生坯，但存在有在成形时附着性(生产性)容易降低的倾向。另一方面，由于伴有原料的粉碎，因此粉碎混合方式通常难以进行直接活用各原料的特性的致密的生坯设计，但由于可以将石类原料用作原料，因此倾向于容易制作附着性相对较高的生坯。
生坯材料多是通过将多种原料一并粉碎混合或搅拌混合来制作，例如在专利文献1中记述有：泥浆制造方法(A)，对全部生坯原料进行混合、搅拌且没有粉碎工序；及泥浆制造方法(B)，将全部生坯原料投入罐磨机(pot mill)，粉碎至成为规定的平均粒径(段落0055)。此外，在专利文献2中记述有在罐磨机中对生坯原料进行湿式粉碎来制作生坯材料的情况(段落0019)，且在日本特开2011-116568号公报(专利文献3)中，记述有在球磨机中对生坯原料进行粉碎混合来制作生坯材料的情况(段落0044)。
发明内容
除了如上所述通过对全部生坯原料进行粉碎混合或搅拌混合中的任一来制作生坯材料的方法以外，例如在使用有石类原料的情况下，也存在有仅将石类原料另外粉碎，并将粉碎后的石类原料与剩余的原料粉碎混合来制作生坯材料的情况。并且，作为将原料的一部分粉碎混合，将剩余的原料搅拌混合，并使它们混合来制作生坯材料的例子，在CN112094100A公报(专利文献4)中记述有一种情况，是考虑到各原料的特性而将多种生坯原料分成2个不同的组，将一方粉碎混合，将另一方面搅拌混合，并使得到的材料种不同的2个生坯料浆混合来得到陶瓷生坯料浆。
具体而言，在专利文献4中提出有下述方案，即，对包含硬质瘠性原料和属于半瘠性半可塑性原料的入球原料A及属于软质可塑性原料的入球原料C的原料组进行球磨加工(球磨机粉碎混合)而得到料浆，对包含属于半瘠性半可塑性原料的化浆原料B和来自软质可塑性原料的化浆原料D的原料组进行化浆加工(搅拌混合)而得到料浆，通过对上述料浆进行混合，能够高效地制造陶瓷生坯料浆(图1，摘要)。根据该专利文献4可知，仅包含在一方的料浆中的硬质瘠性原料含有长石、硅石、石英、白云石等(权利要求7)，入球原料A、B所属的半瘠性半可塑性原料包含高岭土、瓷土等的粘土(权利要求8)，入球原料C、D所属于的软质可塑性原料包含球粘土、瓷土等的粘土(权利要求9)。
由于专利文献4所述的陶瓷生坯料浆的制造方法是将多种生坯原料分成2个组，分别用不同的混合方法对它们进行调合，并使得到的2种料浆混合来最终得到1种生坯料浆，因此制造工序稍显复杂。此外，由于被粉碎混合的原料组包含硬质瘠性原料，与此相反，被搅拌混合的原料组不包含硬质瘠性原料，在这一点上两者不同，因此将一方的原料组粉碎混合而得到的料浆中包含的材料种与将另一方的原料组搅拌混合而得到的料浆中包含的材料种不同，其结果，存在有将这2种料浆混合而得到的生坯料浆在成形时产生不均的可能性。
另一方面，在着眼于煅烧后的化学组成时，陶器生坯材料通常包含SiO2及Al2O3作为主成分，且根据所使用的生坯原料(的种类和量)、煅烧条件等，这些成分的比例会发生改变。在上述专利文献1～3中记述有，与Al2O3相比包含更多SiO2，且在该范围内调整了SiO2、Al2O3的组成比的生坯材料。
近年，对卫生陶器的设计性、提高质量的要求在升高，需要一种能实现该要求的高度设计及高质量(例如高强度、轻量化)的陶器产品。此外，为了灵活应对所需的设计、质量的变化，需要生产性或成品率优异的卫生陶器。
专利文献
专利文献1：日本特开平6-56516号公报
专利文献2：日本特开2001-287981号公报
专利文献3：日本特开2011-116568号公报
专利文献4：CN111393188A号公报
本发明者们此番确认到，通过混合使用各个可单独制造陶器且各生坯材料的平均粒径不同的多种生坯材料，能够制造出兼备生产性和质量的陶器。尤其确认到，通过混合使用各个可单独制造陶器的多种陶器生坯材料，制造工序简便且具有良好的生产性，并且能够根据所制造的陶器的目的或用途适当确定混合比，从而能够以较高的自由度制造陶器。并且确认到，由于混合使用的每种陶器生坯材料的主要的化学成分种(SiO2、Al2O3、K2O和Na2O的双方或任意一方)相同，同时实际构成生坯材料的物质(粒子)的平均粒径不同，因此即使以各种混合比进行混合，也能够制造出不均较少且具有高性能的陶器。本发明是基于这样的见解的发明。
因而，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够根据其目的或用途以较高的自由度制造兼备生产性和质量的陶器的陶器生坯材料。
而且，本发明的陶器生坯材料是包含第1生坯材料和第2生坯材料的陶器生坯材料，
所述第1生坯材料及所述第2生坯材料均包含SiO2、Al2O3、以及K2O和Na2O的双方或任意一方作为化学成分种，
且所述第2生坯材料的平均粒径(D2)比所述第1生坯材料的平均粒径(D1)更小。
根据本发明，可提供一种能够根据其目的或用途以较高的自由度制造兼备生产性和质量的陶器的陶器生坯材料。
具体实施方式
本发明的陶器生坯材料包含第1生坯材料和第2生坯材料。作为煅烧时的化学成分种，第1生坯材料及第2生坯材料均包含SiO2、Al2O3以及K2O和Na2O的双方或至少任意一方。通过在煅烧时包含这些化学成分种来作为必要成分，即通过煅烧可以生成这些化学成分种，第1生坯材料及第2生坯材料能够各个单独制造陶器。由于本发明的陶器生坯材料是各个可单独制造陶器的多种的生坯材料的混合物(blend)，因此制造工序简便，并具有较高的生产性。
并且，根据想要制造的陶器的目的或用途，能够适当确定第1生坯材料及第2生坯材料的混合比，因而能够以较高的自由度来制造陶器。由于制造的自由度高，因此会提高成品率。
本发明的陶器生坯材料只要包含第1生坯材料和第2生坯材料即可，第1生坯材料和第2生坯材料的含有比即第1生坯材料和第2生坯材料的混合比不受特别限制，可任意确定。由于能够根据想要制造的陶器的目的或用途，适当确定各个可单独制造陶器的第1生坯材料和第2生坯材料的混合比，因此可提高制造的自由度，并可选择性采用第1生坯材料的性能和第2生坯材料的性能，其结果，能够得到具备希望的性能的陶器生坯材料。对本发明的陶器生坯材料的性能(特性)进行后述。
另外，在本发明中，“可以单独制造陶器的生坯材料”是指，仅使用该生坯材料，即不需要在该生坯材料中进一步添加其他材料，或是不需要在制造过程中实施某些特别的处理，即可通过公知的方法制造出具备通常所要求的性能的陶器。换言之，是指能够仅使用该生坯材料并以公知的成形方法制作成形体，并且能够以公知的煅烧方法由该成形体制作煅烧体，并且能够经过该煅烧体的冷却来制造陶器。
而且，本发明的陶器生坯材料的第1生坯材料的平均粒径(D1)和第2生坯材料的平均粒径(D2)不同，D2比D1更小。即，由于混合使用的每种生坯材料的主要的化学成分种(SiO2、Al2O3、以及K2O和Na2O的双方或任意一方)相同，并且实际构成生坯材料的物质(粒子)的平均粒径不同(D2<D1)，因此即使以各种混合比例进行混合，也能够制造出成形时及煅烧时不均较少且具有高性能的陶器。
第1生坯材料原料
优选使用陶石作为原料来制作第1生坯材料。构成陶石的石英、绢云母、高岭土等矿物可赋予第1生坯材料的成形体以附着性，此外可构成成形体的主骨架。附着性的提高会使生产性提高。作为陶石，例如可使用绢云母陶石、高岭土陶石等。
优选主要使用石类原料来制作第1生坯材料。作为石类原料，可列举陶石、长石、白云石等。长石、白云石可赋予第1生坯材料的煅烧体以烧结。此外，由于白云石能够降低煅烧温度，因此能够降低能源费用，经济地生产陶器产品，此外适于工业性生产(量产)。
作为长石类，可列举如钾长石、钠长石、钙长石这样的长石质矿物和霞石及天然玻璃、玻璃料等。这些原料富含在各种的长石质原料和霞石正长岩、康沃尔石(CornishStone)、风化花岗岩土、玻璃质火山岩及各种陶石中，或者，也部分包含在粘土质原料中。作为这些长石类，特别优选富含K2O及Na2O作为碱性成分，作为其例子优选钾长石、钠长石及霞石。此外，在想尽量减少生坯原料中的石英量时，优选使用其组成中实质上不包含任何石英的霞石正长岩。虽然这些长石类的矿物会在煅烧中熔化而形成玻璃相，但即使一部分未熔化并就这样作为结晶而残存也没有关系。
根据本发明的优选的形态，优选用于制作第1生坯材料的原料包含陶石、粘土(粉体)及长石作为主成分。
作为粘土类，可列举高岭石、埃洛石、变埃洛石、地开石、叶腊石等的粘土质矿物和绢云母、伊利石等粘土状云母等。这些矿物富含在蛙目粘土、木节粘土、高岭土、球粘土、瓷土等的粘土质原料或各种陶石中，或者，也部分包含在长石质原料中。作为这些粘土类，高岭石、埃洛石在提高成形时的可塑性方面上特别优异，绢云母在降低生坯的煅烧温度方面上效果非常大。虽然这些粘土类的矿物在煅烧中熔化而形成玻璃相，但即使一部分未熔化就这样作为结晶而残存也没有关系。
在本发明中，用于制作第1生坯材料的原料也可以包含α-氧化铝。例如，可以将另外粉碎的α-氧化铝添加到上述生坯原料中，并将它们粉碎混合来制成生坯材料。此外，用于制作第1生坯材料的原料也可以不包含α-氧化铝。
制作方法
在本发明中，优选将上述原料(也称为“第1生坯原料”)粉碎混合来制作第1生坯材料。由于第1生坯原料包含石类原料作为主成分，因此通过将这些原料粉碎混合，能够得到具有希望的平均粒径的生坯材料。第1生坯材料的平均粒径(D1)优选为3μm～15μm，更优选为5μm～12μm，且比后述的第2生坯材料的平均粒径D2更大。尤其，在第1生坯原料包含构成陶石的石英或α-氧化铝时，通过使D1在上述范围内，可得到良好的强度、耐热冲击性。生坯材料的平均粒径可通过激光衍射式粒度分布仪(例如，Malvern公司制Mastersizer3000、或日机装株式会社制Microtrac MT-3000等)进行测定，并表示为累积体积50％的粒径(D50)。
粉碎混合方法
作为第1生坯原料的粉碎混合方法，可使用使用有球磨机、行星式球磨机、喷磨机(jet mill)等的公知的方法。此外，在粉碎后，根据需要也可以使用筛等分级机来去除粗粒部分。作为分級的方法，可使用使用有振动筛、声波筛、各种筛分机、离心分离机等的公知的方法。
组成
在本发明中，作为煅烧时的整体的化学组成，优选第1生坯材料包含50～75wt％的SiO2、17～40wt％的Al2O3、1～10wt％的K2O+Na2O。优选第1生坯材料为25～70wt％的玻璃相、75～30wt％的结晶相。将玻璃相整体作为100％时，优选构成玻璃相的主成分的化学组成为50～80wt％的SiO2、10～40wt％的Al2O3、4～12wt％的K2O+Na2O。将生坯整体作为100％时，优选构成结晶相的主成分的矿物组成为0～60wt％的α-氧化铝、0～20wt％的石英、2～20wt％的莫来石。根据本发明的一个形态，第1生坯材料也可以是作为构成结晶相的主成分的矿物组成中不包含α-氧化铝的生坯材料(例如熔化质生坯)。根据本发明的一个形态，优选第1生坯材料中包含的SiO2的量比第2生坯材料中包含的SiO2的量更多，且优选第1生坯材料中包含的Al2O3的量比第2生坯材料中包含的Al2O3的量更少。根据本发明的一个形态，优选第1生坯材料中的SiO2/Al2O3比大于1。根据本发明的一个形态，优选第1生坯材料中的SiO2/Al2O3比大于第2生坯材料中的SiO2/Al2O3比。
第1生坯材料的煅烧时的整体组成例如可为下表1所示的组成。
(表1)
Figure BDA0003858810480000071
第2生坯材料原料
优选使用硅石及α-氧化铝作为原料来制作第2生坯材料。由于构成硅石的石英及α-氧化铝可形成第2生坯材料的成形体的主骨架，因此可预期低变形和强度。
优选主要使用粉体原料来制作第2生坯材料。作为粉体原料，可列举硅石、α-氧化铝、长石、瓷土、球粘土等粉体。长石的粉体可赋予第2生坯材料的煅烧体以烧结。另外，对于长石类而言，已作为第1生坯材料的原料而进行了说明。
根据本发明的优选的形态，优选用于制作第2生坯材料的原料包含硅石(粉体)、α-氧化铝(粉体)、粘土(粉体)及长石(粉体)作为主成分。另外，对于粘土类而言，已作为第1生坯材料的原料而进行了说明。
制作方法
在本发明中，优选将上述的原料(也称为“第2生坯原料”)搅拌混合来制作第2生坯材料。由于第2生坯原料包含粉体原料作为主成分，因此在这些粉体原料具有希望的平均粒径时，仅通过搅拌混合即可得到生坯材料。由于搅拌混合方法能够独立控制各原料的粒径分布，因此是最简便的方法。在粉体原料不具有希望的平均粒径时，可设置使用有球磨机等的原料的粉碎工序等来适当调整。第2生坯材料的平均粒径(D2)优选为1μm～13μm，更优选为3μm～10μm，且比第1生坯材料的平均粒径D1更小。尤其，在第2生坯原料包含构成硅石的石英或α-氧化铝时，通过使D2在上述范围内，可得到良好的强度、耐热冲击性。
搅拌混合方法
作为第2生坯原料的搅拌混合方法，可使用公知的方法，例如可使用Eirich强力混合机(Maschinenfabrik Gustav Eirich公司)来进行搅拌混合。此外，在搅拌后，根据需要也可以使用筛等分级机来去除粗粒部分。
组成
在本发明中，作为煅烧时的整体的化学组成，优选第2生坯材料包含20～45wt％的SiO2、50～75wt％的Al2O3、1～10wt％的K2O+Na2O。优选第2生坯材料为25～70wt％的玻璃相、75～30wt％的结晶相。将玻璃相整体作为100％时，优选构成玻璃相的主成分的化学组成为50～80wt％的SiO2、10～40wt％的Al2O3、4～12wt％的K2O+Na2O。将生坯整体作为100％时，优选构成结晶相的主成分的矿物组成为10～60wt％的α-氧化铝、0～20wt％的石英、2～20wt％的莫来石。根据本发明的一个形态，优选第2生坯材料中包含的SiO2的量比第1生坯材料中包含的SiO2的量更少，且优选第2生坯材料中包含的Al2O3的量比第1生坯材料中包含的Al2O3的量更多。根据本发明的一个形态，优选第2生坯材料中的Al2O3/SiO2比大于1。根据本发明的一个形态，优选第2生坯材料中的Al2O3/SiO2比大于第1生坯材料中的Al2O3/SiO2比。
第2生坯材料的煅烧时的整体组成例如可为下表2、表3所示的组成。
(表2)
Figure BDA0003858810480000091
(表3)
Figure BDA0003858810480000092
本发明的陶器生坯材料
本发明的陶器生坯材料能够以任意的混合比制作第1生坯材料及第2生坯材料。即，能够根据想要制造的陶器的目的或用途来适当确定混合比，并能够选择性采用第1生坯材料的性能和第2生坯材料的性能来制作具备希望的性能的陶器生坯材料。
在本发明的一个形态中，提供有一种本发明的陶器生坯材料的制造方法，该制造方法包含：
(a)混合第1生坯原料来制作具有第1平均粒径(D10)的第1生坯材料的工序；
(b)混合第2生坯原料来制作具有第2平均粒径(D20)的第2生坯材料的工序；
(c)将所述第1生坯材料和所述第2生坯材料混合的工序，其特征在于，
所述第1生坯原料及所述第2生坯原料均包含SiO2、Al2O3、K2O及Na2O作为化学成分种，
将所述第1生坯材料和所述第2生坯材料混合后的(工序(c)后的)所述第2生坯材料的平均粒径(D2)比所述第1生坯材料的平均粒径(D1)更小。
第1生坯材料和第2生坯材料的混合也可通过粉碎混合方式或搅拌混合方式中的任一来进行。此外，优选在第1生坯材料的平均粒径(D10)及第2生坯材料的平均粒径(D20)不会发生较大变化的范围内进行混合。
成形
作为本发明的陶器生坯材料的成形方法，可使用铸造成形、挤出成形、轮制成形、加压成形等公知的方法，在卫生陶器等大型、复杂形状品上，优选使用铸造成形。
煅烧
本发明的陶器生坯材料的成形体可通过燃气炉或电炉来进行煅烧。煅烧温度、煅烧时间可适当确定。
组成
本发明的陶器生坯材料可自由改变第1生坯材料及第2生坯材料的混合比来成为希望的组成。例如，对于煅烧时的整体的化学组成、玻璃相、结晶相、构成玻璃相的主成分的化学组成、构成结晶相的主成分的矿物组成，可分别将它们自如控制成上述的第1生坯材料的各值和第2生坯材料的各值之间的范围内的值。由于本发明的陶器生坯材料能够如上所述自如控制组成，因此能够发挥后述的各性能。
性能(特性)
通过具有上述的组成，本发明的陶器生坯材料可以具备以下的各种性能。
吸水率
本发明的陶器生坯材料能够根据其目的、用途以较高的自由度制造出具有4％～10％的广范围吸水率的陶器。
吸水率是根据日本工业标准JIS A1509-3而测定的值。使生坯材料的煅烧体样品在110℃下干燥24hr，冷却后对质量W1进行测定。接下来，在干燥器(desiccator)内将样品浸渍到水中，通过在真空状态下保持1hr，使开孔被水强制性饱和，并测定此时的质量W2。通过下式求出吸水率。
吸水率＝(W2-W1)/W1×100(％)
煅烧变形量
本发明的陶器生坯材料能够制造出在实用上可容许的4mm～13mm的广范围内可自由控制煅烧变形量的陶器。
煅烧变形量是通过在煅烧时预先以跨距200mm支撑宽度30mm、厚度15mm、长度260mm的未煅烧的试片，而后测定并求出煅烧后的挠曲量和试片的厚度。由于挠曲量与煅烧后的试片的厚度的平方成反比例，因此通过下式，将厚度为10mm时换算出的挠曲量作为煅烧变形量。
煅烧变形量＝挠曲量测定值×(煅烧后的试片的厚度)2/102
煅烧收缩率
本发明的陶器生坯材料能够制造出在实用上可容许的2.5％～7.0％的广范围内可自由控制煅烧收缩率的陶器。
煅烧收缩率为，使生坯材料的宽度25mm、厚度5mm、长度230mm的煅烧体试片以4小时升温至1000℃，进一步以2小时升温至1200℃，在1200℃下保持1小时后，自然冷却至室温时的煅烧体试片的长度方向的收缩率。
由于由本发明的陶器生坯材料制造的陶器可在实用上可容许的广范围内自由控制煅烧变形量及煅烧收缩率，因此设计性优异，此外，能够灵活应对设计的变化。例如，虽然第1生坯材料的特征为煅烧时变形量、煅烧收缩率相对较高，但通过对第1生坯材料和第2生坯材料的混合比例减少前者并增加后者，能够在接近第2生坯材料的煅烧变形量及煅烧收缩率的方向上控制陶器生坯材料的煅烧变形量及煅烧收缩率，即控制成低煅烧变形量及低煅烧收缩率。此外，例如，虽然第2生坯材料的特征为吸水率相对较高，但通过对第1生坯材料和第2生坯材料的混合比例增加前者并减少后者，能够在接近第1生坯材料的吸水率的方向上控制陶器生坯材料的吸水率，即控制成低吸水率。
强度
本发明的陶器生坯材料能够制造出具备80MPa～120MPa的广范围内的强度良好的陶器。
强度是通过制作
Figure BDA0003858810480000121
的试片，并利用电子万能试验机(Autograph)在跨距100mm、十字头速度2.5mm/min的条件下实施3点弯曲试验而测定。
耐热冲击性(耐急冷性)
本发明的陶器生坯材料能够制造出具有优选120℃至150℃左右、更优选130℃至150℃左右的耐热冲击性的陶器。
耐热冲击性是通过将宽度25×厚度10×长度110mm的煅烧体试片在规定温度下保持30分钟以上，而后投入水中进行急冷，并检查有无产生裂纹来进行评价。每次将急冷温度提高10℃，并将不产生裂纹的最大温差评价为耐热冲击性。
热膨胀性
本发明的陶器生坯材料能够制造出具有70×10-7/℃左右的热膨胀系数的陶器。
热膨胀性是通过使用直径5mm、长度20mm的煅烧体试片，利用示差膨胀仪，以压缩负荷法在测定温度范围50～600℃内测定出线性热膨胀系数来进行评价。
耐穿透性
本发明的陶器生坯材料能够制造出具有耐穿透性的陶器。虽然本发明者已确认出单独在非熔化质生坯材料上，无法得到足够的耐穿透性，但包含第1生坯材料和第2生坯材料的本发明的陶器生坯材料可得到良好的耐穿透性。
耐穿透性是将通过利用喷涂法在生坯材料上对通常用于卫生陶器的陶釉(bristol glaze)施釉后进行煅烧的产物作为样品。接下来，使用依据日本工业标准JIS A5207的高压釜实施穿透试验，将试验体浸泡到红墨水中，以目视对穿透的产生进行评价。
由于由本发明的陶器生坯材料制造的陶器具备良好的强度、耐热冲击性、耐穿透性，因此质量优异。
实施例
基于以下的实施例对本发明进行具体说明，但本发明不局限于这些实施例。
第1生坯材料的制作
作为原料，称量约48重量％的骨架形成材料即绢云母陶石及高岭土陶石、约35重量％的可塑性材料即瓷土(粉体)及球粘土(粉体)、约15重量％的主烧结助剂即长石及约2重量％的白云石，并将水和作为解胶剂而适量添加的硅酸钠一并投入到球磨机中，湿式粉碎至粉碎后的生坯料浆的使用激光衍射式粒度分布仪的粒度测定结果为，10μm以下为58％，50％平均粒径(D50)为8.0μm左右，而得到第1生坯材料。
第2生坯材料的制作
作为原料，称量约64重量％的骨架形成材料即硅石及α-氧化铝、约32重量％的可塑性材料即瓷土(粉体)及球粘土(粉体)及约4重量％的烧结助剂即长石，并将水和作为解胶剂而适量添加的硅酸钠一并投入到Eirich强力混合机(Maschinenfabrik GustavEirich公司)，得到搅拌混合的生坯料浆的使用激光衍射式粒度分布仪的粒度测定结果为10μm以下为75％、50％平均粒径(D50)为5.0μm左右的第2生坯材料。
陶器生坯材料的制作
以表4中记述的混合比对第1生坯材料及第2生坯材料进行混合，而得到了4种陶器生坯材料。使用了搅拌混合来进行混合。
成形体的制作
利用使用有石膏模的泥浆铸造成形法对得到的各陶器生坯材料进行成形而得到成形体。
煅烧体的制作
利用电炉对得到的各成形体进行煅烧而得到煅烧体。加热曲线的最高温度约为1200℃。对得到的煅烧体进行了后述的各种评价。
各陶器生坯材料的煅烧后的整体化学组成、结晶相及玻璃相的化学组成如表4所示。
评价
对4种陶器生坯材料的特性进行了如下测定，表4示出结果。
吸水率
根据日本工业标准JIS A1509-3测定了吸水率。使生坯材料的煅烧体样品在110℃下干燥24hr，冷却后对质量W1进行了测定。接下来，在干燥器内将样品浸渍到水中，通过在真空状态下保持1hr，使开孔被水强制性饱和，并测定了此时的质量W2。并用下式求出了吸水率。
吸水率＝(W2-W1)/W1×100(％)
煅烧变形量
煅烧变形量是通过在煅烧时预先以跨距200mm支撑宽度30mm、厚度15mm、长度260mm的未煅烧的试片，而后测定并求出了煅烧后的挠曲量和试片的厚度。由于挠曲量与煅烧后的试片的厚度的平方成反比例，因此通过下式，将厚度为10mm时换算出的挠曲量作为了煅烧变形量。
煅烧变形量＝挠曲量测定值×(煅烧后的试片的厚度)2/102
煅烧收缩率
煅烧收缩率为，使生坯材料的宽度25mm、厚度5mm、长度230mm的煅烧体试片以4小时升温至1000℃，并且以2小时升温至1200℃，在1200℃下保持1小时后，自然冷却至室温时的煅烧体试片的长度方向的收缩率。
强度
强度是制作了生坯材料的
Figure BDA0003858810480000141
的煅烧体试片，并利用电子万能试验机在跨距100mm、十字头速度2.5mm/min的条件下进行了3点弯曲测定。
耐热冲击性(耐急冷性)
耐热冲击性是通过将宽度25×厚度10×长度110mm的煅烧体试片在规定温度下保持30分钟以上，而后投入水中进行急冷，并检查有无产生裂纹来进行评价。每次将急冷温度提高10℃，并将不产生裂纹的最大温差表示为耐热冲击性。
热膨胀性
热膨胀性是通过使用直径5mm、长度20mm的煅烧体试片，利用示差膨胀仪，以压缩负荷法在测定温度范围50～600℃内测定出线性热膨胀系数来进行评价。
耐穿透性
耐穿透性是将通过利用喷涂法在生坯材料上对通常用于卫生陶器的陶釉施釉后进行煅烧的试样作为样品。接下来，使用依据日本工业标准JIS A 5207的高压釜实施穿透试验，将煅烧体样品浸泡到红墨水中，并用目视对穿透的产生进行了评价。
表4
Figure BDA0003858810480000161
作为第1生坯材料的生坯原料主成分即长石类，表示长石(约15重量％)及白云石(约2重量％)的合计量(17wt％)。

Claims (13)

1.一种陶器生坯材料，包含第1生坯材料和第2生坯材料，其特征在于，
所述第1生坯材料及所述第2生坯材料均包含SiO2、Al2O3以及K2O和Na2O的双方或任意一方作为化学成分种，
所述第2生坯材料的平均粒径(D2)比所述第1生坯材料的平均粒径(D1)更小。
2.根据权利要求1所述的陶器生坯材料，其特征在于，所述第1生坯材料包含来自陶石的材料作为骨架材料，所述第2生坯材料包含来自硅石及α-氧化铝的材料作为骨架材料。
3.根据权利要求1或2所述的陶器生坯材料，其特征在于，所述第1生坯材料包含来自石类原料的材料作为主成分，所述第2生坯材料包含来自粉体原料的材料作为主成分。
4.根据权利要求1～3的任意一项所述的陶器生坯材料，其特征在于，所述第1生坯材料包含第1生坯原料的粉碎混合物，所述第2生坯材料包含第2生坯原料的搅拌混合物。
5.根据权利要求4所述的陶器生坯材料，其特征在于，所述第1生坯原料包含陶石、粘土(粉体)及长石作为主成分，所述第2生坯原料包含硅石(粉体)、α-氧化铝(粉体)、粘土(粉体)及长石(粉体)作为主成分。
6.根据权利要求1～5的任意一项所述的陶器生坯材料，其特征在于，煅烧变形量为4mm～13mm。
7.根据权利要求1～5的任意一项所述的陶器生坯材料，其特征在于，煅烧收缩率为2.5～7.0％。
8.根据权利要求1～5的任意一项所述的陶器生坯材料，其特征在于，吸水率为4～10％。
9.一种制造陶器生坯材料的方法，其特征在于，包含：
混合第1生坯原料来制作具有第1平均粒径(D10)的第1生坯材料的工序；
混合第2生坯原料来制作具有第2平均粒径(D20)的第2生坯材料的工序；
将所述第1生坯材料和所述第2生坯材料混合的工序，
所述第1生坯原料及所述第2生坯原料均包含SiO2、Al2O3以及K2O和Na2O的双方或任意一方作为化学成分种，
将所述第1生坯材料和所述第2生坯材料混合后的所述第2生坯材料的平均粒径(D2)比所述第1生坯材料的平均粒径(D1)更小。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第1生坯原料包含陶石，所述第2生坯原料包含硅石及α-氧化铝。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述第1生坯原料包含石类原料作为主成分，所述第2生坯原料包含粉体原料作为主成分。
12.根据权利要求9～11的任意一项所述的方法，其特征在于，所述第1生坯原料包含陶石、粘土(粉体)及长石作为主成分，所述第2生坯原料包含硅石(粉体)、α-氧化铝(粉体)、粘土(粉体)及长石(粉体)作为主成分。
13.根据权利要求9～12的任意一项所述的方法，其特征在于，以粉碎混合方式混合所述第1生坯原料来制作所述第1生坯材料，以搅拌混合方式混合所述第2生坯原料来制作所述第2生坯材料。
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