JP2001048636A - 微生物を利用したセラミックスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】粘土等を原料とするセラミックスの製造工程に
於て，前記主原材料中の無機原材料の細粒，微粉化及び
均一分散化を，従来の製造工程を大幅に省略する形で行
なうこと，またそれにもかかわらず，細粒，微粉化及び
均一分散化が進むようにした製造方法を実現する。 【解決手段】粘土と微生物資材及び微生物のエサとを混
合攪拌し，微生物の増殖を計り，微生物の廃棄物による
キレート作用で，無機鉱物原材料のイオン化を計り，ミ
ネラル溶出させるとともに，粘土中の有機物もこのミネ
ラルと微生物によって消失，消化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する産業分野】 本発明は，粘土等を原材料
とするセラミックスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】 長石，珪石等の鉱石及び粘土を主原材
料として使うセラミックスの製造方法は，長石，珪石等
鉱石をボールミルで粉砕し，細粒，微粉化を計り，一方
で粘土は，分級機で珪砂やキラ，カワキ，石等を取り除
き，振動フルイ等で粒度を一定以下にそろえ細粒化を計
り，さらに微細なキラを遠心分離機で取り除く等の方法
を用い，ボールミルで粉砕した鉱石と，この粘土を混合
し攪拌した。

【０００３】その上で，セラミックスの焼き上がりの色
に影響を与える鉄分を，磁選機等で取り除き、フィルタ
ープレスで水を抜き，製品ケーキとして仕上げ，これを
成形加工した上で焼成し，セラミックスを完成させてい
た。

【０００４】つまり鉱石等の硬い無機原材料は，内壁に
石を貼り，大小の球形の石ですりつぶすボールミルによ
って細粒，微粉化を計り，カワキ等の有機物を含み，そ
の土自身も有機，無機両方の原材料から構成されている
粘土は，分級，沈殿，フルイ等の方法によって細粒化を
計る方法をとってきた。（図２は従来の製造工程であ
る）

【０００５】ボールミルによる方法で，約１μから０．
５μの大きさにまで無機原材料を細粒，微粉化すること
ができ，一方粘土は振動フルイで３３０ＭＥＳＨの大き
さ以下（４５μ）にすることができる。これらを攪拌し
てセラミックスの構成原料としている。

【０００６】通常の陶磁器など，食器や花瓶などに使う
セラミックスについては，形を形作る上での塑性変形
性，焼き上がりの上での強度，色付け時での色彩の具合
などが問題となり，これまでの細粒化，粉体化の製造技
術はそれらの点での要望に十分答えられる技術を確立し
てきている。

【０００７】しかし，セラミックスを他の工業製品の構
成材科として考えると，原材料の細粒，微粉化，そして
均一分散化は，まだまだ現状の製造技術では不十分であ
る。たとえば，粘土中の鉱物が焼き上がったセラミック
スの中に，大小不均一に分散していたりする。また粘土
中の有機物の除去についても，細粒化したものは水簸工
程でも取り除くことはできない。

【０００８】これらの結果，セラミックスの焼成時に，
無機原材料の粒と粒の間に空間が残ったり，焼結した際
に，分散して残っている有機物がガス化し，そのまま気
孔として残ってしまったりということもある。

【０００９】セラミックスは従来の陶磁器いわゆる瀬戸
物から，工業製品としてのファインセラミックス，そし
て遠赤外線や生物育成光線を放出し，健康や環境によい
影響をもたらすバイオセラミックスと，領域が多様に広
がっているが，そうした中でより良い品質を保証するも
のとして，この無機原材料の細粒，微粉化そして均一分
散化が課題になってきていた。

【００１０】こうした中で，特開平５−１３８０９号で
は，動植物の育成に役立つ８〜１４ミクロンの波長の遠
赤外線（中赤外線）を放射するセラミックスについて技
術開示がされ，また特開平７−１０６４０号では，微生
物を用いた機能性セラミックスについて技術開示がされ
ている。ここでは，抗酸化物を生成する微生物の培養液
と粘土とを混和し焼成したセラミックスが，植物の生育
促進や水質の浄化，悪臭抑制に役立つことが示されてい
る。

【００１１】また，特開平５−４９６２３では，酸化物
系原料を用いるセラミックスまたはセラミックスの材料
の製造に於て，糖アルコールを添加し，泥漿の粘土を増
加させ，抔土，練土の可塑性を向上させる技術が開示さ
れている。

【００１２】これら公知技術を概観すると，セラミック
スに特定の機能（動植物育成等）をもたせるために有機
系の資材（微生物など）を使うこと，製造工程における
成形性をよくするために，有機系の資材（糖アルコー
ル）を使うことは知られている。

【００１３】しかし，微生物資材を用い，有機資材を分
解したり，無機原材料の細粒，微粉化そして均一分散化
を計る試みは行なわれていない。無機系の鉱物資材は，
ボールミル等を使い粉砕し，粘土などに混入している有
機物は，分級，沈殿，フルイなど無機物とふるい分け
し，取り除くと言う物理的な粉砕選別方法は，こうした
微生物資材を用いる場合も，基本的に行なわれてきた。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】 同じ原材料と組成比
をもつセラミックスの脆さを解決し，従来にない性能を
引き出すための一方法が，無機原材料の細粒，微粉化そ
して均一分散化である。また混入している有機物をどう
分解，分散するかというのも課題となる。焼結したセラ
ミックスの結晶粒が小さく，気孔が少ないものほど強い
セラミックスができるが，気孔を少なくするためには，
長時間かけて焼結させる必要があり，それは結晶粒を大
きく成長させることになる。そこで，この両方の条件を
満たすためには，無機原材料の微細化や形状の球形化が
大きな条件となる。また，有機物を微細なものまで含め
取り除くことも条件となる。結晶粒が小さくなり，気孔
が少なくなれば，原子や分子の形成に変化が起こり，セ
ラミックスの強度だけでなく，それらの持つ性質も大き
く変えることができるのである。

【００１５】そこで本願では，従来の長石，珪石等の鉱
右などはボールミルによって微細化し，有機物は分級，
沈殿，フルイ等によってふるい分けるという方法を超え
て，そうした物理的な粉砕や選別方法で実現できる以上
に微細化と均一分散化が可能な，生物化学的な方法で，
セラミックスの原材料を作るようにした。

【００１６】

【課題を実現する手段】 無機物と有機物とは互いに影
響しあって自然界を構成している。セラミックスの無機
原材料である長石は，遠赤外線を放射し，水のクラスタ
ーを小さくする。クラスターの小さくなった水は，活性
化し，生物の細胞膜を通過しやすくなり，細胞の新陳代
謝が促進される。微生物はエサとすみかがあれば，そう
した条件の下では飛躍的に増殖することになる。

【００１７】土中に於て，乳酸菌，放線菌，酵母菌，糸
状菌そして光合成細胞等のいわゆる有効微生物は，その
廃棄物が土中の鉱物質をキレートし，イオン化すること
が知られている。イオン化した鉱物いわゆるミネラル
は，微生物の増殖の助けとなると共に，生物に吸収さ
れ，細胞形成の上での不可欠な要素となる。

【００１８】長石，珪石等の鉱物，これらを含むさまざ
まな鉱物及び有機質を含む粘土，そして微生物，微生物
のエサを混入し増殖させ攪拌する。上述した働きが相互
に行なわれるようにすると，セラミックスの原材料に混
入されている鉱物は，イオン化され，ミネラルとして微
生物に取り込まれる。微生物の大きさは，０，１μから
１μで，１ｇ当たり１兆個の数となる。従来どのように
粉体化したとしても，偏在していたさまざまな鉱物成分
がイオン化して，微生物の細胞内に取り込まれ，この微
生物が発酵，増殖して，分散すれば今まで以上に均一に
分散することになる。

【００１９】この時，粘土中のカワキ等の有機物は，微
生物のエサとして消化され，分散して消える。微生物が
何回か世代交代する時間以上に，この攪拌を続ければ，
微生物層が一定化し，均一分散化がより促進されること
になる。こうして増殖した微生物は，細胞膜を有し，独
立に存在し，長石，珪石そして粘土の基本素材となる無
機原材料の粉体の間に分布され，これを焼結したとき微
細な結晶粒と気泡発生を押さえる条件を作ることができ
る。もちろんこの場合，微生物は酸化腐敗ではなく，発
酵するようにコントロールする。

【００２０】

【発明の具体的な説明】 図１は，本願発明によるセラ
ミックスの製造方法の１例である。ボールミル（２）の
中に，通常投入する長石（６），珪石（８），陶石（１
０）等の鉱石の他，粘土（４）も投入する。またこのボ
ールミル（２）には乳酸菌，放射菌，糸状菌，酵母菌，
光合成菌等の有効微生物の一種もしくは数種を，微生物
資材として投入する。

【００２１】さらに砂糖や糖蜜などの微生物のエサ（１
４）もこれに投入する。粘土（４）は，無機のミネラル
酸化物等からなる粘土鉱物を主体とし，これにさまざま
な割合で，二次鉱物，未変化の岩石，鉱物，またコロイ
ド分質，有機物質なども不純物として混入している。岩
石，鉱物は「キラ」とし，木片等の有機物は「カワキ」
としてこれまでは１例として図２のような製造工程に於
て，分級，沈殿，フルイによって取り除き，一定の細粒
に調整していた。

【００２２】図２に於て粘土（４）は，分級（３０）し
て珪砂（６０），キラ（６２），カワキ（６４），石
（６６）を取り除きさらにキラ沈殿槽（３２）でキラを
沈殿させて取り除く。その上で振動フルイ（３４）で２
００ＭＥＳＨ以下の細粒をふるい分け，次に遠心分離機
（３６）で，微粒キラ（６８）を取り除く。微粒キラと
いっても数μの大きさであり，これがセラミックス焼成
時に不純物として焼成組織の結晶粒の肥大化や気泡発生
となったり，仕上げのセラミックスの色彩に影響を与え
るからである。

【００２３】さらに沈殿槽（３８）では，塩化マグネシ
ウム（７０）を投入し，浮遊している粘土を沈殿させ，
調合タンク（４０）に貯留する。一方長石（６），珪石
（８），陶石（１０）そしてカオリン（２８）等の硬質
の無機原材料はボールミル（４２）で何時間もかけ粉砕
し，細粒，微粉化を計る。このボールミル（４２）では
用途に応じて長石，珪石などの原材料の配合を整えて投
入することにより，攪拌調合の役割も兼ねる。

【００２４】ボールミル（４２）によって粉砕調合した
無機原材料に，調合タンク（４０）から，事前処理した
粘土を混合攪拌（４４）し，２００ＭＥＳＨの振動フル
イ（４６）にかけ，磁選機（４８）によって鉄分（７
２）を抜き取り，さらに振動フルイ（２５０ＭＥＳＨ）
にかけ細粒，微粉化した上で，フィルタープレス（５
２）によって水（７４）を適度に抜き取り，製品ケーキ
（５４）とし，この後成形（５６）し，焼成（５８）し
てセラミックスとして仕上げるのである。

【００２５】本願では図１に戻ってこれまで長石
（６），珪石（８）などの細粒，微粉化したものと混合
攪拌するまで，多くの前処理を行なってきた粘土（４）
を，ボールミル（２）の中に微生物資材（１２）や微生
物（１４）のエサと共にそのまま投入するのである。

【００２６】図２で見るように，これまで粘土（４）の
前処理は無機の粘土鉱物の不純物を取り除くこと．カワ
キ等の有機物を取り除くために行なわれてきた。本願で
は，この粘土鉱物を，微生物の廃棄物によるキレート作
用で，ミネラルイオンとして分解し，それを微生物が取
り込み，増殖した上分散化するため，あらかじめ取り除
く必要がなくなる。

【００２７】またカワキ等の有機物もそのミネラルが水
の中に溶解させる手助けをしたり，増殖した微生物がエ
サとして消化してしまうため，これもあらかじめ取り除
くことはない。粘土の中でこれまで事前に取り除いてき
た石，珪砂は，そのままボールミルで粉砕すればよいわ
けである。

【００２８】一般に岩石は，産出する地殻の深さによっ
てその含まれる鉱物質が，異なるといわれ，花崗岩，流
紋岩，石英閃緑岩，安山岩等の地殻上部の岩石は，生命
体の生理活性を高める元素が多く，これらの元素が溶出
した水は，生命の成長を促進し，病気になりにくくする
働きを持つと言われている。今回実施例として使った木
節粘土は，花崗岩の堆積上から成っている。また長石
は，石英などで構成されていることが知られている。従
って今回のように混合攪拌すれば，それが逆に微生物の
増殖に寄与しているものと考えられる。

【００２９】また地殻下部の岩石，玄武岩，はんれい岩
などには，水の中に分離，浮遊しているさまざまな有機
物を溶解して水の中に溶かし込む性質が有ると言われ
る。従来は不純物として取り除いていた鉱物も含め，す
べて混合攪拌することによってこうしてごくわずか混入
した岩石の働きも引き出し，カワキ等の有機物も攪拌混
合過程で消失したものと考えられる。

【００３０】本願の実施例，図１に戻り磁選機（１
６），振動フルイ（１８），フィルタープレス（２
０），製品ケーキ（２２），成形（２４），焼成（２
６）はこれまでと同じ製造工程である。つまり本願の特
徴は，粘土を微生物資材及び，微生物のエサと共にその
中に含まれる鉱物や長石，珪石等の鉱物と攪拌し，この
条件の中で微生物を増殖させるということにある。

【００３１】従来も粘土の中にある微生物の働きを引き
出すために細粒，微粉化した土を寝かせるといった処理
は，経験的に行なわれてきた。粘土の粘りはβグルガ
ン，多糖体にあり，この粘りを作るのが微生物の働きで
あることは知られていた。セラミックスを作るのに際
し，この粘土に求められてきたのは，塑性変形性がよい
ということであり，良い粘りを持つ粘土を使えば，複雑
な形状でより大きな焼物を作ることができるという目
的，発想に由来していた。

【００３２】しかし，詳述してきたように，今回はこれ
まで物理的な粉砕や選別処理に頼ってきた鉱物質を，
鉱物質の持つ遠赤外線の放射によって，水のクラスター
を小さくし，水の活性化を計る。活性化した水やその
放射によって有効微生物の増殖が計られる。微生物の
廃棄する酵素などのキレート作用によって，鉱物質のイ
オン化が計られる。イオン化した鉱物質，ミネラルが
微生物の活性，増殖に作用しさらに増殖する。粘土の
基体は，微生物のスミカとして働き増殖に寄与する。
粘土中の有機物は，ミネラルの働きで水溶化したり微生
物のエサとして処理され消失，消化される。このような
生物化学作用で処理することができた。この結果，粘土
の処理については，従来の前処理を全く行なわなかった
にもかかわらず，従来と全く遜色のない食器やその他の
セラミックス製品を実際に作ることができた。

【００３３】またこの生物化学過程に於て，鉱物質がキ
レート作用でイオン化するため，粒子の形状が球形状に
小さく整えられる。さらにイオン化した鉱物質，いわゆ
るミネラルは水に溶けて微生物の細胞内に取り込まれ
る。微生物は０．１μ〜１．０μの大きさであるため，
１ｇ中で１兆個近くの数となり，これは独立した細胞膜
を持っているため，これが増殖，攪拌された場合，この
含有ミネラル分を均一に分散させる役割を果たすことに
なる。長石，珪石そして粘土中の無機鉱物などの基体と
なる無機原材料の粉末粒子にこの微生物が混ざりあえ
ば，結晶粒の成長にも影響を与えることになる。また，
分散した微生物は，粘土粒子に付着して，成形時の塑性
変形性をよくすることに寄与するため，精度良く成形す
ることができることになる。

【００３４】実際，このような方法で作ったセラミック
スは，従来にないセラミックスの性質，抗菌性能や抗酸
化性を持つことが確かめられた。たとえば，組成的には
従来の食器と同じ割合で長石，珪石，粘土を加えたもの
が，本願発明の方法で作ったところ，大腸菌に対する抗
菌性があることがわかった。

【００３５】図１の製造方法で，ボールミル内に微生物
資材他，粘土，長石などを投入した後，ボールミルを回
転稼動したところ，途中から微生物が発酵増殖し，湿度
も圧力も上がったが，そのまま回転し，４８時間後に出
したものを成形し，焼成したセラミックスの粉末をビニ
ールに混入し，そのビニールで包装したときの果物や野
菜の持ちがどう変わるか実験したが，明らかに抗酸化力
がよくなり，果物，野菜などの酸化変化が抑えられるこ
とがわかった。図３はその時のデータをまとめたもので
ある。

【００３６】またこのセラミックス粉末は，畑地に散布
し，土に混入した上で野菜を作ったところ，１個当たり
の大きさと共に，収穫も１．５倍から２倍に増えた実験
結果を得た。

【００３７】

【発明の効果】 以上詳述してきたごとく，本願発明は
セラミックスの無機，有機を含む原材料及び原材料混入
物を，微生物資材及び微生物のエサと共に混入攪拌し，
微生物を増殖することにより，有機物を分解もしくは分
散させたり，無機原材料の細粒，微粉化及び均一分散化
を計る製造方法である。方法は，図１や詳細な説明に示
した方法に限定されることなく，たとえば，粘土に微生
物を混入し増殖発酵させて用いる方法でも良い。その場
合，図１で６，８，１０は取り除くことになる。この結
果，製造工程の上で粘土の細粒，微粉化への調整などの
前処理を行なうことなく，原材料としての「土」の製造
ができるばかりでなく，強度もあり今までにない抗菌や
抗酸化，生物の育成促進などの性質を持つセラミックス
を作ることができた。なお今回の発明は長石，珪石等を
使うだけでなく，いわゆる酸化物系の原材料を使う，セ
ラミックスの処理方法として応用できることはもちろん
である。鉱物そして微生物資材そして微生物のエサを混
入し，従来均一分解できなかった微量鉱物を均一に分解
する方法として，この方式を用いれば，これまでのセラ
ミックスを作るにあたっての微細化，微粉末化の技術の
壁をブレイクスルーすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明による製造行程の一実施例のブロック
図

【図２】従来のセラミックスの製造工程の一実施例のブ
ロック図

【図３】本願発明による製造方法を使って作った抗酸化
性セラミックスを混入させたビニール袋とその他のビニ
ール袋との抗酸化性を比較するグラフ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粘土等を原材料とするセラミックスの製
   造工程に於て，前記原材料中の無機原材料の細粒，微粉
   および均一分散化を計るため，微生物資材による前記無
   機原材料の分解作用を利用したことを特徴とするセラミ
   ックスの製造方法
2. 【請求項２】 粘土等を原材料とするセラミックスの製
   造工程に於て，前記原材料中の有機物の分解，分散化を
   計るため，微生物資材による，前記有機物の分解作用を
   利用したことを特徴とするセラミックスの製造方法
3. 【請求項３】 前記無機原材料をボールミル等を使い細
   粒，微粉化したものと，前記微生物資材に砂糖等のエサ
   と有機物資材を含む粘土をスミカとして加え発酵，攪拌
   したものとを混合し増殖攪拌したことを特徴とする前記
   特許請求の第１項及び第２項に記載したセラミックスの
   製造方法
4. 【請求項４】 前記セラミックスの原材料とし長石，珪
   石を加え，粘土と共に主原材料となし，前記微生物資材
   及び砂糖などの微生物のエサとをボールミルに混入し，
   前記主原材料中の無機原材料の粉砕攪拌を行なう過程
   で，該微生物資材を発酵，増殖し，該無機原材料の分解
   に利用し，該無機原材料の細粒，微粉及び均一分散化を
   計ったことを特徴とするセラミックスの製造方法