JP2006240985A - シャモットを原料とする瓦の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
瓦素地の表面に発生する筋状の微細な凹凸の抑制と乾燥キレを防止する。
【解決手段】
多量なシャモットを配合させた瓦用原料を利用してリサイクル瓦を製造する方法において、
上型と下型からなるプレス成形機により、前記の瓦用原料により、瓦素地を得るのに備えて、荒地に離型剤を塗布させることなく、金型にのみ通常の離型剤の塗布量を減量させてプレス成形する。
【選択図】 なし

Description

この発明は、一般的に瓦の生産工程で発生する不良品の瓦、廃棄処分された瓦を粉砕したシャモットと指称される微粉末を原料とする瓦の製造方法に関する。

家屋の解体工事により発生する廃棄処分される瓦は大量であり、再生活用は社会的にも大きな課題である。
そこで、前記したシャモットを原料とする瓦のいわゆるリサイクル化が試みられている。
シャモットの含有量を増加させることにより、大量に発生するシャモットの再生活用を図ろうとすると、シャモットは粘土に比べて可塑性が低いから、シャモットの含有量を増加させるほど粒子間の結合力が弱くなるため、形状の保持が困難になり、表面に細かい凹凸が発生するなどの問題があった。

そこで、前記の課題解決のため、たとえば、特開２０００−２５６０５６号公報（特許文献１）には、木節粘土、ワラストナイト、石灰から選ばれた粘結剤と、粒径１ｍｍ以下のシャモットと、瓦用粘土を混合させることにより、リサイクル瓦を製造するのに、前記の粘結剤の含有量を粘結剤、シャモット及び瓦用粘土の合計重量に対して３〜１５重量％の範囲に設定するとともに、シャモットの含有量を１５〜５５重量％の範囲に設定し、成形し、焼成するシャモットを原料とする瓦のリサイクル化の製造方法の発明が開示されている。

そこで、特許文献１では、前記した課題を解決するため、従来、採用されていなかった前記の粘結剤を原料に添加することにより、シャモットの採用による原料の可塑性の低下を抑制する試みがなされている。

この背景技術は、粘結剤を添加することにより、シャモットの採用による原料の可塑性の低下を抑制できる点で評価できるものの、本発明者の研究、実験によれば、とりわけ、プレスなどの成形工程時に二次的に発生するいわゆる乾燥キレや瓦素地の金型からの離型の課題が解決されていないことが確認された。

因みに、瓦の成形工程には、プレス成形が採用されることは周知のとおりであるが、プレス成形に先立って、押出成形した荒地に予め離型剤を塗布する一方（約１．５〜２．５ｇ／枚）、金型にも離型剤を塗布し（約３．５〜４．０ｇ／枚）、成形を行うことが普通である。

ところで、この種のシャモットを原料に採用する場合、背景技術のように、プレス成形に先立って、押出成形した荒地に予め離型剤を塗布し、金型にも離型剤を塗布し、プレス成形すると、前記したとおり、可塑性が低いから、成形時の金型内で行き場を失った離型剤により、その圧力によって瓦素地の表面および裏面に筋状の微細な凹凸が発生し、瓦素地の強度不足も加え、乾燥キレの発生を抑制できないこと、また、前記の筋状の微細な凹凸の発生により、瓦素地の金型からの離型時に負荷がかかることにより、瓦素地の離型の確実性に欠けるなどの不具合の発生が発明者らの実験により確認された。

また、背景技術のシャモットは粒径１ｍｍ程度のものであるから、当産業界で通常使用される瓦用粘土の粒径（１ｍｍ程度）と共通であってシャモットの粒径が大きい。
このため、瓦用粘土に比較してシャモットの乾燥収縮率が低いので、瓦用粘土とシャモットとの両者間に瓦素地の乾燥時に乾燥収縮率の較差による亀裂が発生する問題があった。

さらに、シャモットは廃棄瓦などを再生したものであるから、物性上、釉薬が残存していることが一般的であるので、シャモットの粒径が１ｍｍ程度の大きさのものの場合、瓦の表面に釉薬が露呈し、瓦の美観を損なうおそれがあった。
特開２０００−２５６０５６号公報

解決しようとする問題点は、とりわけ、瓦素地の表面の筋状の微細な凹凸の発生により美観を損なう点と乾燥キレを発生する点である。
さらに、他の問題点は、瓦素地の金型の成形時の離型の不確実な点である。
さらに、他の問題点は、瓦用粘土とシャモットとの両者間に乾燥収縮率の較差による亀裂が発生する点や瓦の表面に釉薬が露呈し、瓦の美観を損なう点である
。

上記の目的を達成するため、第１の課題解決手段は、
瓦用粘土とシャモットを配合し、さらに、リグニンなどの粘結剤を配合させ、混練してシャモットを利用した瓦用原料を得た上、
上型と下型からなる金型を有するプレス成形機により、前記の瓦用原料により、瓦素地を得るのに備えて、押出成形した荒地に離型剤を塗布させることなく、前記の金型のみに通常の離型剤の塗布量を１００％としたときに比較して約２０％〜５０％の離型剤を塗布させてプレス成形することにより、瓦素地を成形し、以下、乾燥、焼成することを特徴とするシャモットを原料とする瓦の製造方法である。

上記の目的を達成するため、第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段にお
いて、
瓦用粘土を４０〜６０重量％とシャモットを４０〜６０重量％を配合し、さらに、リグニンなどの粘結剤を少なくとも０．５〜２．０重量％を配合させることを特徴とするシャモットを原料とする瓦の製造方法である。

上記の目的を達成するため、第３の課題解決手段は、第１または第２の課題解決手段において、
ベントナイトなどの成形用助剤を１．０〜２．０重量％を配合させることを特徴とするシャモットを原料とする瓦の製造方法である。

上記の目的を達成するため、第４の課題解決手段は、第１、第２または第３の課題解決手段において、
シャモットの粒径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とするシャモットを原料とする瓦の製造方法。

第１の課題解決手段の発明は、前記の構成であるから、背景技術のプレス成形時に発生した瓦素地の表面の筋状の微細な凹凸の発生を抑制でき、かつ、乾燥キレの発生を防止できる利点がある。

第２の課題解決手段の発明は、前記の構成であるから、第１の課題解決手段の発明が奏する効果のほか、シャモットを４０〜６０重量％という大量を配合しても、瓦素地の表面の筋状の微細な凹凸の発生を抑制でき、かつ、乾燥キレの発生を防止できる利点を維持しつつ、瓦の製造を可能にしたから、従来、困難視された大量のシャモットの活用を可能にした。

第３の課題解決手段の発明は、前記の構成であるから、第１または第２の課題解決手段の発明が奏する効果のほか、該瓦用原料に添加したベントナイトによる成形用助剤は、モンモリロナイトを主成分とするものであるから、水を加えることにより、該瓦用原料が膨潤するので、成形をし易い利点がある。

第４の課題解決手段の発明は、前記の構成であるから、第１、第２または第３の課題解決手段の発明が奏する効果のほか、シャモットの粒径が最大０．５ｍｍであり、その上限は背景技術のシャモットの粒径に比較して１／２の大きさのものであるから、瓦用粘土に比較してシャモットの乾燥収縮率が低いものの、瓦用粘土とシャモットの両者間に発生し易い亀裂を抑制できる。
さらに、シャモット中には物性上、釉薬が残存しているが、粒径が最大０．５ｍｍのシャモットを採用することにより、瓦の表面に露呈する釉薬による“しみ”を目立たないようにでき、瓦の美観の向上化に寄与できる。

瓦素地の表面の筋状の微細な凹凸の発生により美観を損なわないようにし、かつ、乾燥キレの発生を抑制するなどという目的を、最少のプレス成形時の工程の改良により、煩雑を生じることなく実現した。

瓦用粘土とシャモットを配合し、さらに、リグニンなどの粘結剤を配合させ、混練してシャモットを利用した瓦用原料を得た上、上型と下型からなる金型を有するプレス成形機により、前記の瓦用原料により、瓦素地を得るのに備えて、押出成形した荒地に離型剤を塗布させることなく、前記の金型のみに通常の離型剤の塗布量を１００％としたときに比較して約２０％〜５０％の離型剤を塗布させてプレス成形することにより、瓦素地を成形し、以下、乾燥、焼成することを特徴とするシャモットを原料とする瓦の製造方法である。
前記した金型に対する通常の離型剤の塗布量は、瓦の種類により多少の差異があるものの、その目安は一般的に約３．５〜４．０ｇ／枚である。
したがって、この実施例による離型剤の塗布量は、約０．７〜２．０ｇ／枚が目安となる。

荒地に離型剤を塗布させることなく、金型にのみ離型剤を前記したように、通常の塗布量に比較して大幅に減量させたが、その理由は、前記した成形時の金型内で行き場を失った離型剤により、その圧力により瓦素地の表面および裏面に筋状の微細な凹凸の発生を抑制することのほか、瓦用原料を組成するシャモットの
粒径が微細（たとえば、１μｍ以上０．５mm以下のもの）であるから、瓦素地の表面および裏面の形態は、通常の瓦に比較して著しく滑らかである。
この結果、金型に対する離型剤の塗布量は、瓦素地の金型からの離型を実施できる限り、その限界まで塗布量を減量することが好ましいことが判明したものである。
この発明の実施例では、シャモットの乾燥収縮率が瓦用粘土の乾燥収縮率に比較して低いことに鑑み、シャモットの粒径が大きい場合、乾燥工程時にシャモットと瓦用粘土間に大きな亀裂が発生し易いこと、また、シャモットは瓦の廃棄物などによる再生物であるから、物性上、釉薬が残存し、その釉薬が瓦の表面に露呈するおそれがあることを考慮し、亀裂を抑制し、釉薬の露呈による“しみ”を目立たないように意図し、前記のように上限を０．５mmとした。

さらに、具体的にいえば、瓦用粘土を４０〜６０重量％とシャモットを４０〜６０重量％配合し、さらに、粘結剤としてリグニンを０．５〜２．０重量％、さらに、必要に応じてベントナイト、カオリンまたは滑石のいずれかの一種を１．０〜２．０重量％配合させ、混練させてシャモットを利用した瓦用原料を得る。

この瓦用原料を土練機により押出成形し、所定の寸法に切断することにより荒地を得るが、荒地を得るに備えて工夫が施されている。
荒地の断面形状が従来の伝統的な形状と異なり、製品瓦の断面形状に近似した状態になるように成形する。
荒地の断面形状が製品瓦の断面形状に近似した状態になるようにするため、土練機の口金を調整する。

瓦用原料の移動を少なくし、押出成形時とプレス成形時との形状変化を最少に抑えることを意図して、たとえば、和瓦の場合では、「桟」と「谷」を従来に比べて深く湾曲させる。
このように、荒地の断面形状を製品瓦の断面形状に近似した状態で成形することにより、該原料の粒子間の結合力の保持ができ、可塑性が低いものの、瓦素地の形態保持に寄与できる。

この発明では、原料中のシャモットの組成量は前記したように最大６０重量％を占めるから、シャモットが互いに摩擦し、摩擦熱を発生するという二次的問題を生じるので、押出された荒地が外気に触れ、急激に乾燥し、成形不良を招くおそれがあるから、この課題の解消を図るため、土練機に冷却装置を備え、成形時に原料を冷却しつつ行うことが希望される。

次に前記した荒地により、瓦素地をプレス成形に得るのに工夫が凝らしてあるからこの点について言及する。
前記したように、この発明の原料は、多量にシャモットを含有しているから、可塑性が低いという問題がある。
金型に塗布された離型剤は成形時に金型内で行き場を失い、行き場を失った離型剤の圧力により、瓦素地の所々に筋状の凹凸が発生する。
この凹凸はとりわけ、瓦素地の表面に生じることにより瓦の美観を損なう原因となることはいうまでもない。
さらに、可塑性が低いことに起因して瓦素地の強度が不足することも併せて前記したように筋状の凹凸に乾燥キレを発生するから、これらの問題の解決のため発明者らは以下の工夫を凝らした。

押出成形後の荒地の成形には、上型と下型からなる金型を使用し、成形後の瓦素地の離型に備えて離型剤を使用するが、荒地には離型剤を塗布しない。
一方、金型には通常の塗布量を１００％としたときに比較して約２０％〜５０％の離型剤を塗布させて成形を行う。

離型剤の塗布量を半減させる手段は、金型に従来と同量を塗布させた後、金型の上下面に塗布された離型剤を軽くふき取って、その塗布量を減量させることにより行う。

予め、金型に塗布させる離型剤を通常の塗布量に比較して減量させることが考えられるが、塗布量を少なくすることにより、予定される瓦素地の凹凸の激しい部位たとえば、引掛突起や水返しには所望の離型剤を塗布できないおそれがあるから、いわば過度の離型剤を塗布させることにより、確実に塗布させ、過剰な離型剤をふき取ることによる手段が採用された。

以下、プレス成形後の瓦素地は、従来の工程つまり乾燥工程、施釉工程、焼成工程を経てシャモットを主原料とする瓦の製造方法が行われる。
なお、この発明では、シャモットを主原料に採用するから、次の事項について敷衍する。
シャモットは、一般的に採用される瓦用粘土と異なり、施釉工程処理後のものであるから、シャモットの組成物中には、一般的に釉薬を構成するガラス質のものとして、たとえば、長石、フリット（ほうけい酸鉛）、また、色彩の変化に応じて、鉄、マンガン、土灰（雑木灰）、酸化銅などが知られるように採用され、還元焼成、酸化焼成されたものが含まれる。

とりわけ、知られるように高温処理（１０５０〜１２００℃）されることにより、溶けてガラス質に変化したものである。
したがって、シャモット中には前記した釉薬が瓦用粘土と異なり、ガラス質に変化したものが混在しているから、シャモットを主原料に採用し、前記した瓦を製造することにより、溶けた釉薬が瓦用粘土とシャモットに結合されるから、原料同士が互いに強く結合される。
よって、強度に優れた瓦を得ることができる。

瓦用粘土を４０〜６０重量％とシャモットを４０〜６０重量％配合し、さらに、粘結剤としてフミン酸を０．５〜２．０重量％、さらに、ベントナイト、カオリンまたは滑石のいずれかの一種を１．０〜２．０重量％配合させ、混練させてシャモットを利用した瓦用原料を得る。
以下、押出成形工程、プレス成形工程、乾燥工程、施釉工程、焼成工程を順次行うことは実施例１に記載した工程と共通である。

瓦用粘土を４０〜６０重量％とシャモットを４０〜６０重量％配合し、さらに、粘結剤としてリグニンを０．２５重量％、フミン酸を０．２５重量％、さらに、ベントナイト、カオリンまたは滑石のいずれかの一種を１．０〜２．０重量％配合させ、混練させてシャモットを利用した瓦用原料を得る。
以下、押出成形工程、プレス成形工程、乾燥工程、施釉工程、焼成工程を順次
行うことは実施例１に記載した工程と共通である。

瓦用粘土を４０〜６０重量％とシャモットを４０〜６０重量％配合し、さらに、粘結剤としてスターチを１．０〜２．０重量％、さらに、ベントナイト、カオリンまたは滑石のいずれかの一種を１．０〜２．０重量％配合させ、混練させてシャモットを利用した瓦用原料を得る。
以下、押出成形工程、プレス成形工程、乾燥工程、施釉工程、焼成工程を順次行うことは実施例１に記載した工程と共通である。

瓦用粘土を４０〜６０重量％とシャモットを４０〜６０重量％配合し、さらに、粘結剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を０．５〜２．０重量％、さらに、ベントナイト、カオリンまたは滑石のいずれかの一種を１．０〜１．５重量％配合させ、混練させてシャモットを利用した瓦用原料を得る。
以下、押出成形工程、プレス成形工程、乾燥工程、施釉工程、焼成工程を順次行うことは実施例１に記載した工程と共通である。

Claims (4)

1. 瓦用粘土とシャモットを配合し、さらに、リグニンなどの粘結剤を配合させ、混練してシャモットを利用した瓦用原料を得た上、
   上型と下型からなる金型を有するプレス成形機により、前記の瓦用原料により、瓦素地を得るのに備えて、押出成形した荒地に離型剤を塗布させることなく、前記の金型のみに通常の離型剤の塗布量を１００％としたときに比較して約２０％〜５０％の離型剤を塗布させてプレス成形することにより、瓦素地を成形し、以下、乾燥、焼成することを特徴とするシャモットを原料とする瓦の製造方法。
2. 瓦用粘土を４０〜６０重量％とシャモットを４０〜６０重量％を配合し、さらに、リグニンなどの粘結剤を少なくとも０．５〜２．０重量％を配合させることを特徴とする請求項１記載のシャモットを原料とする瓦の製造方法。
3. ベントナイトなどの成形用助剤を１．０〜２．０重量％を配合させることを特徴とする請求項１または２記載のシャモットを原料とする瓦の製造方法。
4. シャモットの粒径が０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、２または３記載のシャモットを原料とする瓦の製造方法。