JP2008308354A

JP2008308354A - 磁器タイル及びその製造方法

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Publication number: JP2008308354A
Application number: JP2007156095A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Miyasaka; 祥一宮坂; Norikatsu Maeda; 範勝前田; Kinji Tsunematsu; 欽治常松
Original assignee: DAIWA YOGYO KK
Current assignee: DAIWA YOGYO KK
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】磁器タイルでありながら、水分を吸収することができる磁器タイル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】粉砕し粉状にして所定の温度で焼成した珪藻土と、粉砕し粉状にしたトルマリンと、カオリナイトと、粘土とを配合し、これらのうち珪藻土の割合よりも石英斑岩の割合を小とし、これらを攪拌混合して所定形状にした後１２００〜１４００℃で所定時間焼成して磁器タイルＪ１１を製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁器タイルであり、特に建築物の床材や内壁などの内装用として好適な磁器タイルに関する。

タイル（陶器質タイル）は、磁器タイル用材料を成形型内で圧力を加えて成形した後に乾燥し、乾燥後に１１００℃程度で焼成して素焼製品を得て、その後に表面に釉薬を塗布し、さらに焼成して製品化されている。磁器は、原料を１２００〜１４００℃の高温で焼成するが、磁器タイルは、一般に耐久性や意匠性が良好で、硬質性が高いことから、建築物等の内壁や外壁、また、建築物の床材等に多く使用されている。

なお、本願発明者は粉砕し粉状にした天然の珪藻土と粉砕し粉状にした天然鉱物である石英斑岩とを混合してなるとともに、更に骨材等を混合した内装用タイルと内装用建材パネル等を既に開示している（特許文献１）。また、トルマリンを使用した陶器の製造方法としては特許文献２や３が開示され、珪藻土を焼成した吸着材とその製造方法としては特許文献４等が開示されている。
特許第３８４２２８０号公報特開２００５−４０７０３号公報特開２００１−１８１０２１号公報特開２００３−２１２６７７号公報特開２００１−８９２２２号公報特開２０００−９６７９９号公報特許第２９２７４１５号公報

ところで、建築物の床材や壁材等に使用されるタイルにおいては、このタイルの上に水が貯まると（特に台所や浴室の着替え室等で水を床にこぼしたりして）、滑って怪我をしたり、夏季などではその水がタイルにカビやサビを発生させる原因となったり、その水が異臭を放つ事態を生じさせる。しかしながら、トルマリンや珪藻土を用いて建築物の床材等に使用に好適な磁器タイルとしては、水分を吸収したり、調湿性や吸湿能を発揮したり、マイナスイオン効果等を発揮するものは開発されていない。なお、
磁器は、陶磁器の中では最も硬いもので、吸水性がないものを言うことが一般である。

一方、石英斑岩の一種であるトルマリンは、一般的に焼成温度が８００℃以上になると、組成が変化しマイナスイオン効果が失われることが知られている（特許文献１）。また、珪藻土は、焼成温度が８００℃を越えて１０００℃になると、急激に吸湿能が失われることが知られている（特許文献１）。このため、トルマリンや珪藻土を磁器とすると、マイナスイオン効果が消失したり、調湿性や吸湿能が失われたり、更にひび割れ等が発生することから、磁器には適さないものと考えられている。

そこで、本発明の目的は、建築物の床材や壁材等に使用される硬度の高い磁器タイルでありながら、水分を吸収することができる磁器タイル及びその製造方法を提供することにある。

本発明の請求項１記載の磁器タイルは、粉砕し粉状にして所定の温度で焼成した珪藻土と、粉砕し粉状にしたトルマリンと、カオリナイトと、粘土とを配合し、これらのうち珪藻土の割合よりも石英斑岩の割合を小とし、これらを攪拌混合して所定形状にした後１２００〜１４００℃で所定時間焼成したことを特徴とする。可塑性の原料として粘土（特に木節粘土が良い。）を使用し、乾燥時の収縮を減少させるとともに亀裂の発生を防止するためにカオリナイトを混合する。

本発明によれば、１２００〜１４００℃で焼成する磁器でありながら、トルマリンのマイナスイオン効果が維持されるとともに、珪藻土による調湿性や吸湿能が発揮され、これを内壁や床材に敷設して使用すると、水を吸収する。例えば、バスルームに隣接する洗面所（更衣室）や台所の床に使用すると、こぼれた水を吸収する。したがって、滑って怪我をしたり、夏季などではその水がタイルにカビを発生させる原因となったりすることが防止できる。

本発明の請求項２記載の磁器タイルは、前記珪藻土は、珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度のものを使用することを特徴とする。この珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度のものは、天然の珪藻土に熱風を当てることで、珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度のものを飛ばして得ることができる。

従来知られていた珪藻土（特許文献１の珪藻土は、能登産の珪藻土を使用）は、その珪藻殻が比較的大きく（７０〜１００μｍ程度）、１２００〜１４００℃で焼成すると珪藻殻が壊れることが観察されたが、珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度である珪藻土を使用すれば、上記温度で焼成しても珪藻殻は壊れずに、調湿性や吸湿能が失われるようなことがないことが分かった。なお、珪藻土は、予め焼成により吸着水等を除いておくことで、その機能をいかんなく発揮し、内装用の磁器タイルとして使用すると、調湿性の優れたものとなる。

本発明の磁器タイルの製造方法は、粉砕し粉状にして所定の温度で焼成した珪藻土と、粉砕し粉状にしたトルマリンと、カオリナイトと、粘土とを配合し、これらのうち珪藻土の割合よりもトルマリンの割合を小とし、これらに水を加えて、これらを攪拌混合して所定形状にした後７００〜７５０℃で所定時間焼成してから徐々に温度を上げて１２００〜１４００℃で所定時間焼成したことを特徴とする。

石英斑岩の一種であるトルマリンは、焼成温度を単に８００℃以上とするとマイナスイオン効果が失われるものと考えられていたが、７００〜７５０℃で所定時間（約３０分〜１時間）焼成し一度セラミック化した後であれば、その後徐々に温度を上げて行っても、熔けずに固形化する。そして、マイナスイオン効果も失われないことが分かった。むしろ、珪藻土等との組み合わせでは、トルマリンは磁器として均質に焼き上がり、又、短時間に焼成することに寄与する。これは、トルマリン粉末が温度変化と共に遠赤外線を放射するために、カオリナイトや粘土に配合されたトルマリンが熱を伝え易くするためであると考えられる。また、粉砕し粉状にした珪藻土をトルマリンよりも多い割合で混合することから、磁器タイルでありながら水分を十分に吸収することになる。

本発明の請求項２記載の磁器タイルは、前記珪藻土は、珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度の大きさであり、前記トルマリンの平均粒径が１０〜３０μｍ程度の大きさのものを使用することを特徴とする。

従来知られていた珪藻土（特許文献１の珪藻土は、能登産の珪藻土を使用）は、その珪藻殻が比較的大きく（７０〜１００μｍ程度）、１２００〜１４００℃で焼成すると珪藻殻が壊れることが観察されたが、珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度である珪藻土を使用すれば、上記温度で焼成しても珪藻殻は壊れずに、調湿性や吸湿能が失われることがないことが分かった。これに対応して、前記トルマリンの平均粒径が１０〜３０μｍ程度の大きさのものを使用することが好ましい。

本発明によれば、磁器でありながら、調湿性や吸湿能が発揮されるとともに、トルマリンのマイナスイオン効果が維持され、これを内壁や床材として使用すると、水を吸収する。したがって、滑って怪我をしたり、夏季などではその水がタイルにカビを発生させる原因となったりすることが防止できる磁器タイルを製造できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に述べる。

本発明の磁器タイルは、建築物の内装用の壁や床に敷設して使用される磁器タイルであり、粉砕し粉状にして所定の温度で焼成した珪藻土と、粉砕し粉状にしたトルマリンと、カオリナイトと、粘土を配合する。

上記基本組成のうち、珪藻土は、主成分である珪藻殻の他、モンモリロナイトを主とする粘土鉱物や、石英、長石等からなる非粘土鉱物が夾雑されたものであり、極めて多孔質な含珪藻泥岩を粉砕したものである。珪藻土は、消臭等の目的で使用される木炭の数千倍を誇る超多孔質であり、非常に優れた微粒子の吸着力を持つ。したがって、空気中の湿気（水の分子）や、ホルムアルデヒド等の浮遊有害物質をより大量に速やかに吸着することができる。

珪藻土は、珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度である珪藻土を使用する。例えば、能登産の珪藻土は、珪藻殻が７０〜１００μｍであるものが多いが、この珪藻殻が７０〜１００μｍ程度のものでは、上記温度で焼成すると珪藻殻が壊れるが、上記珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度である珪藻土を使用すれば、焼成しても（例えば約１１００℃で焼成しても）珪藻殻は壊れることがなく、上記１２００〜１４００℃で焼成して珪藻殻は壊れずに、調湿性や吸湿能が失われることがないことが分かった。約１１００℃で焼成する理由は、吸湿能（力）を見た場合は、焼成しないものが最も吸湿効果を発揮しているが、殺菌効果を得る必要があること、珪藻土に含まれる不純物を消滅させる必要があること（天然の珪藻土を使用するため）、有色の珪藻土が焼成により白色になり色彩が出し易くなること、ひび割れ（クラック）防止効果を得る必要があること等が挙げられる。さらに、磁器化、つまり１２００〜１４００℃での焼成の準備を図る必要があり、７００〜７５０℃で所定時間（約３０分〜１時間）焼成したとき、珪藻土（の珪藻殻）には変化は無い。予め約１１００℃で焼成してあるからであるが、珪藻土（の珪藻殻）には変化は無い状態のまま上記のようにトルマリンと混ざり合うことで、更に高温になっても珪藻土の珪藻殻を壊れ難くするものと考えられる。一方、トルマリンの融点が７００℃近辺であり、トルマリンが一度溶融すると、その結晶構造を変えるが、変えた後はその後の温度を高くしても、その結晶構造は変化しないためではないかと考えられる。

粉砕し粉状にしたトルマリンと、カオリナイトと、粘土を配合し、７００〜７５０℃で所定時間焼成してから徐々に温度を上げて１２００〜１４００℃で焼成する。石英斑岩の一種であるトルマリンは、焼成温度が８００℃以上になると、組成が変化しマイナスイオン効果が失われることが知られているが、７００〜７５０℃で所定時間（約３０分〜１時間）焼成し一度セラミック化をした後であれば、その後徐々に温度を上げて行っても、熔けずに固形化する。このため、その後、徐々に温度を上げて１２００〜１４００℃で焼成することで、磁器でありながら、トルマリンのマイナスイオン効果が維持される。また、上記中国産の珪藻土は、７００〜７５０℃で所定時間焼成すると、珪藻土に含まれる不純物を消滅させる必要があること（天然の珪藻土を使用するため）、有色の珪藻土が焼成により白色になり色彩が出し易くなること、さらにはひび割れ（クラック）防止等の観点からも、７００〜７５０℃で一度焼成することが好ましい。なお、釉薬は使用しない。本発明の磁器タイルは、多孔質なものであり、その表面に釉薬を塗ることができないこと、仮に塗ることができたとしても、水の吸引作用を阻害して好ましくないからである。

トルマリンは、電気石とも称される天然鉱物であり、マイナスイオン効果が高く有用である。トルマリンには、黒色のものや赤色のもの等があるが、例えば壁材として用いる場合には、白色に近いことが要求される傾向にあることから、赤色、ピンク、緑等のものを用いることが好ましい。粉砕して粉状にしたときに、赤色、ピンク、緑等のトルマリンは白に近い色になるが、黒色のトルマリンを用いた場合には着色が顕著である。

上記磁器タイルとなるときの配合割合としては、珪藻土の割合よりもトルマリンの割合の方が少なくなるように配合する必要がある。珪藻土の割合よりもトルマリンの割合の方が多くなることで、水分吸収効果を高めることができる。ここで、トルマリンを配合することにより、均質に焼き上がり、又、短時間に焼成することに寄与する。これは、トルマリン粉末が温度変化と共に遠赤外線を放射するために、カオリナイトや粘土に配合されたトルマリンが熱を伝え易くするためであると考えられる。トルマリンと珪藻土の好ましい配合重量比は、５：６〜４：７である。また、粉砕し粉状にしたトルマリンの粒径としては、上記１０〜３０μｍ程度の珪藻殻と同じ程度が好ましい。これはトルマリンが珪藻土の隙間に入り込んで溶融して、上記珪藻殻の珪藻土を結びつける必要があるからと考えられる。また、トルマリンの平均粒径が１０〜３０μｍ程度の大きさよりも、大きな場合も小さな場合も、所定の大きさ（例えば５０ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍｔ）に揃えることができない。

以上の各材料を配合して内装用磁器タイルとする場合、先に述べた珪藻土とトルマリンの重量比率を考慮して、例えば、粉砕し粉状にしたトルマリンが１５〜２５％、珪藻土が２５〜３５％、カオリナイトが４０〜６０％として配合したものが全体の４０〜５０％であり、この比率４０〜５０％に対して粘土が５０〜６０％であるように配合され、これらに水を加えて（含水率が３〜１０％）となるように焼成する。可塑性の原料として粘土を使用し、乾燥時の収縮を減少させるとともに亀裂の発生を防止するためにカオリナイトを混合する。粘土は、原料の成形性を高めるもので、木節粘土、蛙目粘土、ベントナイト等を用いることができる。

上記磁器タイルの原料を焼成するに際しては、水を加えて、これらを攪拌混合して所定形状にした後７００〜７５０℃で所定時間焼成してから徐々に温度を上げて１２００〜１４００℃で所定時間焼成する。石英斑岩の一種であるトルマリンは、焼成温度を単に８００℃以上とするとマイナスイオン効果が失われるものと考えられていたが（表１）、７００〜７５０℃で所定時間（約３０分〜１時間）焼成し一度セラミック化をした後であれば、その後徐々に温度を上げて行っても、熔けずに固形化する。そして、マイナスイオン効果も失われないことが分かった（表２）。むしろ、珪藻土との組み合わせでは、トルマリンは磁器として均質に焼き上がり、又、短時間に焼成することに寄与する。これは、トルマリン粉末が温度変化と共に遠赤外線を放射するために、カオリナイトや粘土に配合されたトルマリンが熱を伝え易くするためであると考えられる。ここで、７００〜７５０℃で所定時間（約３０分〜１時間）焼成したとき、珪藻土（の珪藻殻）には変化は無い。予め約１１００℃で焼成してあるからであるが、珪藻土（の珪藻殻）には変化は無い状態のまま上記のようにトルマリンと混ざり合うことで、更に高温になっても珪藻土の珪藻殻を壊れ難くするものと考えられる。なお、粉砕し粉状にした珪藻土をトルマリンよりも多い割合で混合すると、磁器タイルでありながら水分を十分に吸収することになる。

（実施例１）
配合重量比率は、粉砕し粉状にしたトルマリンが２５〜３５％、珪藻土が１５〜２５％、カオリナイトが４０〜６０％として配合したものが全体の４０〜５０％であり、この比率４０〜５０％に対して粘土が５０〜６０％であるように配合され、これらを攪拌混合して所定形状にした後、スプレードライで噴霧乾燥して粒状化した。珪藻土は、天然のものを粉砕し粉状にしたものを約１１００℃で焼成して、珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度のものを取り出して使用した。そして、これらに水を加えて（含水率３〜１０％）、高圧油圧プレス約２００ｋｇ／ｃｍ²にて成形後、窯内で７００〜７５０℃で所定時間（約３０分〜１時間）焼成し一度セラミック化をした後、最高温度１２００℃〜１４００℃で窯内で７〜８時間をかけて焼成し、５０ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍｔの磁器タイルＪ１１とした。これを冷やして製品としたが、曲げ強さ（Ｎ／ｃｍ）が１００以上で、耐磨耗性（ｇ）が０．１であるタイルの品質を満たす磁器タイルＪ１１が製造できた（図１）。なお、軽く弾くと金属音（乾いた金属音）がする磁器としての性能が確認された。また、トルマリンの平均粒径が１０〜３０μｍ程度の大きさのものを使用したが、これよりも大きな場合も小さな場合も、所定の大きさ（例えば５０ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍｔに揃えることができなかった。

（比較例１）
珪藻土を加えるが、珪藻殻が７０〜１００μｍ程度のものを使用した。スプレードライで噴霧乾燥は行わなかった。その他は実施例３と同様である。このようにして製造された比較例１はヒビ割れば激しかった。

（比較例２）
珪藻土を加えるが、珪藻殻が７０〜１００μｍ程度のものを使用した。スプレードライで噴霧乾燥は行なった。その他は実施例１と同様である。このようにして製造された比較例２はヒビ割れば程度は比較例１よりも小さかったが、実施例３と比較すると、吸水率が非常に低いものであった。

（第２の実施の形態）
本実施の形態は、図２に示すように、第１の実施の形態の磁器タイルを表面側とし、裏面側に珪藻土を含まないトルマリンを主成分とする磁器タイル（これを裏面側の磁器タイルＪ１２といい、その内容を下記に記載する）を二枚合せの磁器タイルである。

（裏面側の磁器タイル）
この磁器タイルＪ１２となるときの配合割合（配合重量比率）は、トルマリンが約４０％、粘土（木節粘土を用いた）が約５０％、カオリナイトが約１０％として配合し、これらに水を加えて（含水率７〜１０％）、これらを攪拌混合して所定形状にした後７００〜７５０℃で所定時間焼成してから徐々に温度を上げて１２００〜１４００℃で所定時間焼成した。これを冷やして製品としたが、曲げ強さ（Ｎ／ｃｍ）が１００以上で、耐磨耗性（ｇ）が０．１であるタイルの品質を満たすものが製造できた。なお、軽く弾くと金属音（乾いた金属音）がする磁器としての性能が確認された。

これらを製造するには、各々の磁器タイル用材料を成形型内で圧力を加えて成形した後に乾燥し、乾燥後に、両者を貼り合わせて焼成する。焼成の仕方は、上述の通りである。このように製造された第２の実施の形態の製品は、表面側が珪藻土を含む磁器タイルであることから、磁器タイルでありながら、水を吸水する。

以上、本実施の形態では、建築物のバスルームに隣接する洗面所の床面に敷設する例で説明したが、本発明は、建築物の内装用に広く適用可能なものである。

本発明の第１の実施の形態の磁器タイルの斜視図である。本発明の第２の実施の形態の磁器タイルの斜視図である。珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度のものを取り出す装置を示す図である。

符号の説明

Ｊ１１，Ｊ１２磁器タイル
Ｄドラム

Claims

粉砕し粉状にしたトルマリンと、粉砕し粉状にして所定の温度で焼成した珪藻土と、カオリナイトと、粘土とを配合し、これらのうち珪藻土の割合よりもトルマリンの割合を小とし、これらを攪拌混合して所定形状にした後１２００〜１４００℃で所定時間焼成したことを特徴とする磁器タイル。
前記珪藻土は、珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度の大きさであり、前記トルマリンの平均粒径が１０〜３０μｍ程度の大きさのものを使用することを特徴とする請求項１記載の磁器タイル。
配合重量比率は、粉砕し粉状にしたトルマリンの配合重量比率が１５〜２５％、珪藻土が２５〜３５％、カオリナイトが４０〜６０％として配合したものが全体の４０〜５０％であり、粘土が５０〜６０％であるように配合されていることを特徴とする請求項１記載の磁器タイル。
粉砕し粉状にしたトルマリンと、粉砕し粉状にして所定の温度で焼成した珪藻土と、カオリナイトと、粘土とを配合し、これらのうち珪藻土の割合よりもトルマリンの割合を小とし、これらを攪拌混合した後、これらに水を加えて所定形状にした後７００〜７５０℃で所定時間焼成してから徐々に温度を上げて１２００〜１４００℃で所定時間焼成したことを特徴とする磁器タイルの製造方法。
前記珪藻土は、珪藻殻の平均粒径が１０〜３０μｍ程度の大きさであり、前記トルマリンの平均粒径が１０〜３０μｍ程度の大きさのものを使用することを特徴とする請求項４記載の磁器タイルの製造方法。
配合重量比率は、粉砕し粉状にしたトルマリンの配合重量比率が１５〜２５％、珪藻土が２５〜３５％、カオリナイトが４０〜６０％として配合したものが全体の４０〜５０％であり、粘土が５０〜６０％であるように配合されていることを特徴とする請求項４記載の磁器タイルの製造方法。