JP2000119066A - 紙型を用いて成形するセラミック硬化体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、多孔質、軽量の大形建築材料とし
てのセラミックス製品の製造において、多品種の需要に
応ずる対応の面で、生産性の向上と大幅なコストダウン
を計ることを課題とする。 【解決手段】 セラミック成形体及び焼結体の製造にお
いては、従来金属等の型枠を用いて成形しており、甚だ
非能率であった処、本発明の解決手段は、板紙，段ボー
ル等の紙型を用いて、セラミックス製品を成形し、焼か
ないものはそのまま包装材料一体で製品とし、焼成する
ものは紙型内で成形された組成物は、紙型と共に焼成炉
に入れて焼成するという新しい製造方法である。従来、
型枠内での養生硬化は脱型可能な強度を発現する迄に長
時間を要し、また、脱型ハンドリング時の破損欠損が多
かったが、本発明では、これらの時間を、従来の数分の
一に短縮し大幅な生産性向上とコストダウンが計られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔質、軽量の大
形建築材料としてのセラミック製品の製造の技術分野に
おいて、多品種の製品の需要に対応する製造方法の面
で、大小様々、形状も多種の製品の製作のための、独創
的な型枠と共に、画期的に、生産性の向上と大幅なコス
トダウンを計る製法を提供せんとするものである。

【０００２】

【従来の技術】１）第１の従来技術は、多量の気泡を内
蔵した、軽量、軟質の気泡コンクリート製品或いはセッ
コウ製品などの成形は、金属製の型枠を用い、組成物を
軟泥状として充填し１０数時間以上の硬化時間を経て、
場合により、更に加熱、乾燥の後、成形体を型から取り
出し、一方該型枠は、工程の最初の方に戻されて再使用
されている。また、このような軟質の気泡コンクリート
の成形体は、型枠脱型後の工程内ハンドリングにおいて
破損や欠損を生じやすい為、例えばＡ．Ｌ．Ｃ．の製造
方法のように、金型のままオートクレーブ処理をして、
充分な強度の発現の後、脱型する方法が取られている。

【０００３】２）第２の従来技術は、紙とセラミックス
材料が一体化されている製品がある。例えば、セッコウ
ボードは紙と一体化されて建築材料の分野で広く普及さ
れている。即ち、脆くて強度の弱いセッコウ硬化体は両
面クラフト紙で一体されているため、破損は少なく、大
形の板状商品として使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術には、多くの欠点がある。具体的には、第１の従
来技術では、高価な型枠を多数保有して回転させる為、
多額の投資と広い工場スペースを必要とするという大き
な欠点を有するものである。また、寸法などの異なる多
品種の商品を生産するためには、更に多種類の型枠を保
有するなど、製造コストを高くするという致命的な問題
点もある。更に、成形体が多孔質であり、材料自体の結
合強度が弱い成形体は、型枠脱型後の工程内ハンドリン
グにおいて破損や欠損を生じるため、仕上がり製品の歩
留りが悪くなるという欠点もある。特に、かさ比重が、
０．５［ｇｒ／ｍｌ］以下の製品の製造は、破損を生じ
やすいから困難とされている為、前記Ａ．Ｌ．Ｃ．の製
造のような場合は、オートクレーブまで設備しなければ
ならないから、コストが益々高くなるなど、多くの欠点
を有するものである。また、多孔質の焼結体の製造にお
いても同様に、 成形硬化体を丁寧な作業で脱型した
後、焼成炉に入れて焼成する際、成形体に含まれる成形
水分が残存すると、約３００［^。 Ｃ］ 位迄の脱水蒸発
期間において結合組織の「ゆるみ」が起こり、崩壊し易
い為、完全に脱水する迄乾燥しなければならないので、
生産性の低下が起こる。

【０００５】第２の従来技術では、セッコウボードは紙
と一体化されて建築材料の分野で，使用されると紙の部
分が燃え易い欠点があり、紙を外せば、大形の板では矢
張り脆くて破損され易いという欠点がある。

【０００６】本発明の目的は、前記従来技術の諸欠点を
除去し、軽量、軟質の大形板を、高価な型枠を用いず
に、而も型枠脱型後の工程内ハンドリングにおいても、
破損や欠損を生ぜずに、コストを大幅に安く、製造する
画期的方法を創始せんとするものである。即ち、自硬性
を持った組成物を成形して得られる、多孔質体、或いは
予め多孔体として成形した後、焼成、焼結して得られる
セラミック焼結体製品の製造において、組成物を成形す
る型枠を「紙型」として、多品種生産に経済的に対応す
ると共に、特に、従来技術において、極めて困難とされ
ていた、かさ比重０．５［ｇｒ／ｍｌ］以下の組織強度
の弱い成形体を補強して製造を容易、ないしは可能と
し、不良率を非常に少なくするという新規な方法を開発
することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の課題を解決する
ための手段、即ち、本発明の紙型を用いて成形するセラ
ミック硬化体の製造方法の構成の特徴としては、先ず、
自硬性を有し、かつ、軟泥状態で流動性を有するように
調整された自硬性セラミック組成物を、所望の形状に形
成された紙型に充填成形し、硬化処理工程を経た硬化成
形体を製品とし、ないしは、前記硬化成形体を焼成、焼
結して焼結体製品とすることである。

【０００８】次に、前記特徴の具体的構成の１つ目は、
前記自硬性セラミック組成物の原料が、水硬性セメント
類、セッコウ、マグネシアセメント、気硬性の珪酸ソ−
ダ、アルミン酸ソ−ダのうちより選ばれた１以上の自硬
性原料であり、硬化成形体のかさ比重が０．５［ｇｒ／
ｍｌ］以下であり、かつ前記紙型に充填成形する方法
が、該紙型と前記自硬性セラミック組成物とを一体成形
乾燥することとなる。

【０００９】また、前記特徴の具体的構成の２つ目は、
前記硬化成形体を焼成、焼結する方法が、該軟泥状態の
セラミック組成物を該紙型に充填し一体成形し硬化させ
た後、紙型に入れたままの状態で、焼成炉中で焼成、焼
結するものである。

【００１０】更に、前記特徴の具体的構成の３つ目は、
前記軟泥状態で流動性を有するように調整された自硬性
セラミック組成物を該紙型に充填成形する方法が、必要
により振動、加圧ないしは、所要の表面形状の作成、及
び又は加熱の工程を加味するものである。

【００１１】更にまた、上記の具体的構成について詳細
に説明する。具体的構成の１つ目、（請求項２）に記載
したように、焼成しないで、そのまま製品とするものは
成形に用いた紙型は製品と一体となって密着し、補強効
果の高い包装材料として製品流通における破損を防止す
る。また建築材料として使用する場合は、使用前予め紙
型に吸水させておくと、支障なく、該紙型を剥離させる
ことが出来る。

【００１２】次に、具体的構成の２つ目、（請求項３）
に記載したように、含水率の高い、軟泥状の組成物を充
填成形する場合は、紙型が吸水して型枠としての所望の
形状を保つことが出来ない場合は、予め紙型内面に吸水
防止剤を塗布することが必要である。特に含水率の高い
成形体は生産性向上の為に、急速な硬化と脱水の為の時
間の短縮が重要な課題である。成形型として一体となっ
た「紙型」は、通常、３５０［^・ Ｃ］を超えると着火し
燃焼するものであるが、含水率が或る程度以上の成形体
と一体化された状態では、水分がある限り容易に着火し
燃焼することなく、成形体の水分が無くなる迄は正確に
所望の形状を保つことを、実験により、発見した。ま
た、実験炉を用いて昇温し紙型が焼却される状態を観察
したところ組成物の自硬性原料がポルトランドセメント
を用いた場合は水和セメントの水まで結晶水の放出が殆
ど終わる、約５００［^・ Ｃ］迄は炭化されながら所望の
形状を保持していることを発見した。更に紙を構成する
５０［％］以上も含まれる無機質のフィラー・クレー
は、有機質の紙が焼却した後も、成形体との接触面に、
薄膜状として熔着し、形状保持の役割を果たしているこ
とも発見した。従って、以上の様な発見から、成形体の
含水率が１０［％］程度残存した状態で、焼成炉に挿入
しても、焼結体の品質に問題がないことがわかり、従っ
て、成形から焼成迄の時間が大幅に短縮されるものであ
る。

【００１３】更に次に、具体的構成の３つ目、（請求項
４）は、主原料が粗粒子で、バインダーとなる溶液が少
ないパサパサ状態の原料組成物で加圧成形しても自らの
結合力で形を保つことが出来ない様な砂粒状のものを用
いて、焼結体を造る方法である。従って焼成過程におい
て、先ず紙型が焼却されて形状保持力が無くなる迄に、
自らの焼結によって形状を保つような手段が必要とな
る。

【００１４】本発明の課題を解決するための手段につい
て、更に一段と詳述する。本発明に用いる「紙型」は板
紙，段ボール紙，或いは、タマゴの包装用紙のように、
古紙を成形したものなど、目的製品に応じ、コストを考
慮して選択する。特に、古紙リサイクル製品の用途の１
つとしては、再生の際、フィラー・クレーとして、Ａ．
Ｌ．Ｃ．廃材粉末、住宅サイデイング材として大量に出
荷されている珪酸カルシウム水熱合成物粉末など、結晶
水の放出が５００［^・ Ｃ］以上までつづく水和物を用い
ることにより、更に効果が向上する。

【００１５】尚、前記（請求項３）における含水率が約
３０［％］の軟泥状組成物を成型する場合は、硬化反応
及び余剰水分の脱水過程において、大きい収縮をする組
成物は、紙型との「くっつき」によって亀裂を発生する
ことがある為、原料組成分は硬化収縮を少なくする為、
水硬性セメント類を自硬性原料とする場合はＭｇＯなど
を少量加えて調整するか、又は、本発明者によって、既
に、特許出願された、特願平９ー２３３５８５号のよう
に、「アルミドロス」を加えて自己発熱により硬化し、
脱水する発泡焼結体の製造においては極めて効果的なも
のであった。

【００１６】尚また、前記（請求項４）に記載した砂粒
状、即ち粗粒子状組成物においては、自硬性原料は水硬
性セメント類の場合、急結剤として、塩化カルシウムや
アルミン酸ソーダを加えて、少くとも３時間以内に硬化
する原料組成物とする必要がある。また、珪酸ソーダ、
アルミン酸ソーダなどの気硬性のバインダーを加えて砂
粒状態で紙型へ充填し、振動を与えながら、面圧１〜３
［ｋｇ／ｃｍ² ］程度の弱い加圧により成形したもの
は、目的を達するに充分な方法であった。また、これら
の気硬性の原料は乾燥の際表面層へ移動する為、珪弗化
ソーダ、りん酸、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等
を少量加えて急結させることが良い方法である。また、
成形体の肉厚が厚いものは、ＣＯ₂ 雰囲気内に置いて硬
化させる方を取ると、成形硬化時間を短縮することが可
能であることがわかった。

【００１７】

【発明の実施の形態】紙型によるセラミック成形体につ
いて、特に、かさ比重が０．５［ｇｒ／ｍｌ］以下の、
不焼成ないしは焼成のセラミック硬化体の製造方法につ
いて、以下の実施例を用いて詳細に説明する。

【００１８】

【実施例１】この実施例は、紙型によるセラミック成形
体のうち、不焼成・多泡体についてのものである。配合
比は下記の通りで、軽焼マグネシア：塩化マグネシウム
６水塩：水、の重量比が、１；１：０．８であった。こ
のマグネシアセメントペーストに起泡剤０．５［％］を
入れて攪拌して多泡体スラリーとし、サイズ６００［ｍ
ｍ］×１２００［ｍｍ］×５０［ｍｍ］の段ボール箱内
に充填し、８０［^・ Ｃ］の温度で４時間養生硬化して、
段ボール梱包と一体化した、多泡マグネシアセメント板
を造った。そのマグネシアセメント硬化体の、かさ比重
は０．３［ｇｒ／ｍｌ］圧縮強度は１５［ｋｇ／ｃｍ
²］であった。また、これらの製品を宅急便にて約６０
０［ｋｍ］の距離を輸送して観察したが、製品の損傷は
殆ど認められなかった。

【００１９】

【実施例２】この実施例は、上記の紙型によるセラミッ
ク成形体について、更にその不焼成物を焼成して、焼成
体を造る製造方法の例である。この例の配合比は重量比
で、ポルトランドセメント２０［％］，焼結体組成物７
９．５［％］，アルミ粉０．５［％］から成る、発泡性
の泥状体を段ボール紙型で、サイズ３００［ｍｍ］×６
００［ｍｍ］×５０［ｍｍ］の型内に充填成形し、３時
間の養生、硬化を経て１２００［^・ Ｃ］のローラーハー
スキルンへ紙型と一体のまま挿入し焼成して、かさ比重
０．４〜０．５［ｇｒ／ｍｌ］の多孔質焼結体を造っ
た。紙型は焼却されたが、製品底及び側面にはフィラー
クレーの薄膜で包まれた良好な製品が得られた。

【００２０】

【実施例３】この実施例は、石炭灰クリンカーを原料と
して、紙型によるセラミック成形体の焼成体を造る製造
方法の例である。石炭灰クリンカーは粒度１〜３［ｍ
ｍ］の粗粒子材として準備し、スリップは３号珪酸ソー
ダと粘土と水を１：３：５の割合で混合し準備する。組
成物全体の配合比は重量比で、前記石炭灰クリンカー粗
粒子材を７０［％］，スリップを３０［％］とし、均一
に混合し、該粗粒子表面をスリップでコーテイングした
後、内法サイズ３００［ｍｍ］×６００［ｍｍ］×５０
［ｍｍ］の紙型内へ充填し、軽く叩き振動を与えて、圧
縮し、次に１００［^・ Ｃ］で乾燥した。かくして得られ
た成形体を、紙型と一体のそのままローラハースキルン
に挿入し、１２００［^・ Ｃ］にて焼成して、充分な結合
強度をもった焼結体を得た。

【００２１】

【発明の効果】１）本発明は、軟泥状のセラミックス原
料を紙型内で硬化させ、そのまま工程間を移動させる方
法であるから、多孔質軽量で結合強度の弱い大形の無機
質材料の成形及び製造において、製造工程中における破
損、欠損を防止する為の効果が得られると共に、従来方
法に比して著しく生産スピードを向上し、大幅なコスト
ダウンを期待することが出来る。２）本発明は、紙型内
でセラミックス原料を硬化させる方法であるから、従来
の様に金型は使用しないので、工場敷地や倉庫も場所を
とらないから、この面からも、製造費は格段にコストダ
ウンとなる。３）本発明は、紙型内でセラミックス原料
を硬化させ、製造するものであるから、不焼品の場合
は、その紙型を包装材料に使用出来るので、商品の保護
と共に、出荷作業も極めて高能率となる。４）製品を焼
成する場合も紙型に入れた、そのままでキルンの中に挿
入出来るから、製造能率は従来に比し非常に高くなる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 居上 英雄 栃木県塩谷郡高根沢町光陽台２丁目14番14 号 Ｆターム(参考） 4G030 AA03 AA07 AA08 AA36 AA37 BA21 GA20 4G053 AA01 CA24 EB05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自硬性を有し、かつ軟泥状態で流動性を
   有するように調整された自硬性セラミック組成物を、所
   望の形状に形成された紙型に充填成形し、硬化処理工程
   を経て、紙型と一体とした硬化成形体を製品とし、ない
   しは、前記硬化成形体を焼成、焼結して焼結体製品とす
   ることを特徴とする紙型を用いて成形するセラミック硬
   化体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記自硬性セラミック組成物の原料が、
   水硬性セメント類、セッコウ、マグネシアセメント、気
   硬性の珪酸ソ−ダ、アルミン酸ソ−ダのうちより選ばれ
   た１以上の自硬性原料であり、硬化成形体のかさ比重が
   ０．５［ｇｒ／ｍｌ］以下であり、かつ、前記紙型に充
   填成形する方法が、該紙型と前記自硬性セラミック組成
   物とを一体成形乾燥するものである、請求項１に記載の
   紙型を用いて成形するセラミック硬化体の製造方法。
3. 【請求項３】 前記硬化成形体を焼成、焼結する方法
   が、該軟泥状態のセラミック組成物を該紙型に充填し一
   体成形し硬化させた後、紙型に入れたままの状態で、焼
   成炉中で焼成、焼結するものである、請求項１に記載の
   紙型を用いて成形するセラミック硬化体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記軟泥状態で流動性を有するように調
   整された自硬性セラミック組成物を該紙型に充填成形す
   る方法が、必要により振動、加圧ないしは、所要の表面
   形状の作成、及び又は加熱の工程を加味するものである
   請求項１ないし３のいずれかに記載の紙型を用いて成形
   するセラミック硬化体の製造方法。