JP2016193811A - 大型セラミック板 - Google Patents

Abstract

【課題】線膨張係数が比較的高い大型のセラミック板において、熱衝撃時の形状維持性を高めたセラミック板の提供。【解決手段】ＪＩＳＲ１６１８（２００２）に規定される線膨張係数が５．５×１０−６〜１０．０×１０−６/℃であって、ＪＩＳＡ５２０９（２００８）に規定される吸水率が０．２％〜３．０％である、大型セラミック板。前記大型セラミック板の表面にはセラミック板の線膨張係数より小さい線膨張係数の釉薬層を更に備えるのが好ましい、大型セラック板。【選択図】なし

Description

本発明は、大型セラミック板に関する。

タイルなどのセラミック板は、建物の内外装、床材などの建材として用いられている。近年、目地を少なくでき、施工の簡略化や意匠の多様化を実現可能な大型のセラミック板が実用化され、広く利用されている。

建材には、高い耐火性や耐熱衝撃性が求められるが、セラミック板は、その材料に由来して、高い耐火性、耐熱性を有している。一方、セラミックスは脆性材料であり、熱衝撃性が低いという特徴がある。

熱膨張係数を低くして熱衝撃性を改善する試みがなされてきた。
例えば、特許文献１（特開平１０−１９４８２７号公報）には、組成を工夫することで、熱膨張係数を３０×１０^−７／℃以下とし、吸水率を３％以下に抑えた耐熱衝撃性セラミックスが記載されている。

また、特許文献２（特開２０１１−１３２０５５号公報）には、低熱膨張素材として知られるコージライトを基本とし、さらに低熱膨張で高強度なセラミックスが記載されている。

特開平１０−１９４８２７号公報 特開２０１１−１３２０５５号公報

本発明は、線膨張係数が比較的高い大型のセラミック板において、熱衝撃時の形状維持性を高めたセラミック板を提供する。

本発明にかかる大型セラミック板は、ＪＩＳ Ｒ １６１８（２００２）に規定される線膨張係数が５．５×１０^−６/℃以上１０．０×１０^−６/℃以下であって、ＪＩＳ Ａ ５２０９（２００８）に規定される吸水率が０．２％より大きく３．０％以下である。
上記範囲の線膨張係数を有する所謂磁器質のセラミック板において、吸水率を０．２％より大きくすることで、熱衝撃による割れや欠けなどの形状変化を抑制することができる。陶石や粘土などを原料とした大型のセラミック板においても、熱衝撃時の形状維持性を高めることができる。

本発明にかかる大型セラミック板においては、大型セラミック板の表面に設けられた釉薬層をさらに備えることも好ましい。
釉薬層を設けることにより、意匠の選択肢が広がり、付加価値の高い大板セラミック板を提供することができる。

本発明にかかる大型セラミック板においては、大型セラミック板の線膨張係数を、釉薬層の線膨張係数よりも大きくすることも好ましい。
大型のセラミック板の線膨張係数が、釉薬の線膨張係数と同等かそれ以下であると、生産時の焼成雰囲気の影響で、マイナス反り（端部がめくれ上がる）が生じる恐れがある。これは、セラミック板が大型である場合に顕著に生じる課題である。解決手段として、釉薬の線膨張係数を低くすることは、技術的に困難である。あるいは、特殊な釉薬を特別に製造すると、例えば高価となり実用的ではない。
本発明においては、大型セラミック板の線膨張係数を、釉薬層の線膨張係数よりも大きくしているため、製造工程における反りなどの発生を抑制できる。

反りを抑えるためには、大型セラミック板の線膨張係数を所定値以上に大きくする必要がある。このような場合であっても、本発明においては、大型セラミック板の吸水率を所定値以上に大きくしているため、熱衝撃時における形状維持性を高めることができる。大型セラミック板は、高い意匠性と高い耐熱衝撃性とを両立することができる。

本発明にかかる外装材は、上述の大型セラミックス板を含んでなる。そのため、熱衝撃時の形状維持性が高い外装材を得ることができる。

本発明にかかる外装材が、大型セラミックス板の裏面に裏打ち材を張り合わせてなることも好ましい。それによって、熱衝撃時の形状維持性をより高めることができる。また、大型セラミックス板の強度が増して好ましい。

本発明によれば、線膨張係数が比較的高い大型のセラミック板において、熱衝撃時における形状維持性を高めることができる。

大型セラミック板
本発明に係る大型セラミック板において、一辺の長さは、例えば、６００ｍｍ以上である。大型セラミック板の形状が、例えば長方形の場合、短辺が６００ｍｍ以上、長辺が９００ｍｍ以上であることが好ましい。短辺が例えば６００ｍｍ〜１０００ｍｍ、長辺が例えば９００〜３０００ｍｍであってもよい。
大型のセラミック板において、厚みは、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。
このように薄くて大型のセラミック板とすることで、目地を少なくできるため施工が簡略化でき、また、高い意匠性を得ることができる。

本発明に係る大型セラミック板において、ＪＩＳ Ｒ １６１８（２００２）に規定される線膨張係数が５．５×１０^−６/℃以上１０．０×１０^−６/℃以下である。より好ましくは、ＪＩＳ Ｒ １６１８（２００２）に規定される線膨張係数が６．０×１０^−６/℃以上８．５×１０^−６/℃以下である。線膨張係数がこの範囲であれば、タイル用の一般的な原料を用いることができる。

線膨張係数が上記範囲であればその組成は問わないが、一例として、大型セラミック板として、粘土鉱物を原料調合物全量に対して２０質量％以上６０質量％以下、粘土を原料調合物全量に対して２０質量％以上５０質量％以下、ガラス質鉱物を原料調合物全量に対して５質量％以上２０質量％以下含んでいるものを用いることができる。そのほかの成分を含んでいてもよい。

粘土鉱物として、例えば、陶石、カオリン、セリサイトなどを用いることができる。陶石がより好ましい。粘土としては、例えば、天然粘土、合成粘土を用いることができる。ガラス質鉱物として、例えば、長石、白雲母などを用いることができる。長石がより好ましい。

本発明に係る大型セラミック板において、ＪＩＳ Ａ ５２０９（２００８）に規定される吸水率が０．２％より大きく３．０％以下である。より好ましい吸水率の下限値は０．４％以上である。それにより、熱衝撃時の形状維持性をより高めることができる。より好ましい吸水率の上限値は２．０％以下である。それにより、耐火性能に優れた外装材を提供できる。

本発明に係る大型セラミック板の表面に、釉薬層を設けてもよい。
本発明にかかる大型セラミック板においては、通常の施釉タイルに用いられる釉薬を用いることができる。本発明においては、釉薬の線膨張係数が５．０×１０^−６／℃以上８．２×１０^−６／℃の範囲であることが好ましい。

前述のように、本発明の大型セラミック板が釉薬層を備える場合には、大型セラミック板の線膨張係数を、釉薬層の線膨張係数よりも大きくすることが好ましい。それによって、セラミック板が大型であっても反りが発生することを防止できる。

本発明に係る大型セラミック板の裏面に、裏打材を張り合わせたものを好適に利用することができる。裏打材としては、金属板、セッコウ板、珪酸カルシウム板、セメント板等の無機質板、ガラス繊維や金属繊維の織布や不織布等を利用できる。これらから選択される少なくとも一種の裏打材を、大型セラミック板の裏面に、例えば接着剤で接合する。接着剤として、合成樹脂または合成樹脂の前駆体を含有する有機接着剤、セラミック接着剤またはアルカリシリケート等の無機接着剤を好適に利用できる。

用途
本発明の好ましい態様によれば、本発明にかかる大型セラミック板は、外装材、内装材などの用途に用いることができる。特に外装材として好適に用いることができる。外装材として、大型セラミック板の裏面に、上述の裏打ち材を張り合わせたものを用いることも好ましい。

大型セラミック板の製造方法
本発明の大型セラミック板は任意の方法により製造することができる。
成形
原料を湿式あるいは乾式で混合後成形する。成形法として湿式成形法を用いる場合、押出成形法、湿式プレス成形法、鋳込み成形法などを利用できる。成形法として乾式成形法を用いることもできる。
焼成
成形した成形体を焼成する。成形体の焼成温度の、好ましい最高温度は１１００℃〜１２００℃である。１１００℃〜１１８０℃であることがより好ましく、１１２０℃から１１８０℃であることがもっとも好ましい。
乾燥
成形体の焼成前に、成形体を乾燥あるいは加熱してもよい。乾燥温度の好ましい最高温度は５０℃〜２００℃であり、より好ましくは８０℃〜１５０℃である。この温度範囲で乾燥させることにより、乾燥切れや歪みの無いセラミック板を得ることができる。
仮焼
成形体の焼成前に、成形体を仮焼してもよい。好ましい仮焼温度は、６００℃〜１１４０℃であり、より好ましくは８００℃〜１１００℃である。
施釉
成形体の焼成前または焼成後に、釉薬層を形成してもよい。釉薬は、スラリーであっても粉体であってもよい。焼成後に釉薬層を形成した場合、再焼成を行うことが好ましい。

本発明を以下の実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１、２
実施例１においては、原料として、陶石、粘土、長石、珪灰石を含む原料調合物を用意した。その後、原料調合物に水を添加して水分量が１０質量％以上２５質量％以下に調整された可塑性の坏土を得た。得られた坏土を押出成形機を用いて円筒状に成形し、それを押出方向に沿って切開し、ローラーで圧延して、幅(押出方向)７００ｍｍ、長さ１０５０ｍｍ、厚さ４ｍｍの成形体を得た。この成形体を１５０℃で３０分加熱乾燥させ、乾燥体を得た。この乾燥体を、ローラーハースキルンを使用して、常温から２０分で最高温度１０７０℃まで昇温し、最高温度を７分保持した後、１３分で冷却し出炉して、焼成体を得た。
原料として水、フリットおよびカオリンを含み、焼成後の線膨張係数が５．４×１０^−６／℃となるようにフリットとカオリンの配合を調整したスラリー状の釉薬を作製した。この釉薬を、比重１．７〜１．９、粘度２００〜３５０ＭＰａ・ｓに調整し、乾燥厚み０．３〜０．４ｍｍになるように焼成体に塗布した。施釉した焼成体を、再度ローラーハースキルンを使用して、常温から２０分で最高温度１０５０℃まで昇温し、最高温度を７分保持した後、１３分で冷却し出炉して、セラミック板を得た。

実施例２では、焼成時の最高温度を１０分保持した以外は、実施例１と同様の方法で焼成体を得た。

実施例３
実施例３においては、陶石、粘土、長石、滑石、ろう石を含む配合原料と水をトロンミルに入れ混合粉砕し、スプレードライヤーにより顆粒粉を作製した。作製した顆粒粉を用い、２５０００ｔ乾式プレス成形機により３５ＭＰａの成形圧力で１０９０ｍｍ×３２７０ｍｍ×５．５ｍｍサイズを成形した。作製した各試験体を１５０℃、２５分の条件で加熱乾燥させて乾燥体を得た。得られた各乾燥体を、ローラーハースキルンを使用して、常温から３０分で最高温度１１６０℃まで昇温し、最高温度を１０分保持した後、２０分で冷却し出炉して、焼成体を得た。
使用釉薬及び釉焼成は実施例１および２と同条件で行いセラミック板を得た。

比較例１
粘土、長石、陶石などの原料調合物に水を添加して水分量が６質量％から８質量％に調整されたスプレー顆粒の坏土を得た。得られた坏土を、加圧成形機を用いて成形し、幅７００ｍｍ、長さ１０５０ｍｍ、厚さ４ｍｍの成形体を得た。この成形体を加熱乾燥させ、ローラーハースキルンを使用して、常温から３０分で最高温度１２５０℃まで昇温し、最高温度を１０分保持した後、２５分で冷却し出炉して、セラミック板を得た。

評価
線膨張係数
実施例１、２、３及び比較例１のセラミック板から、１辺が５ｍｍ程度、長さ２０ｍｍの角柱の試験片を切り出して試料とした。これら試料について、ＪＩＳ Ｒ １６１８（２００２）の規定に基づき、５０℃〜６００℃における線膨張係数を測定した。
吸水率
実施例１、２、３及び比較例１のセラミック板から、１００ｍｍ×１００ｍｍの試験片を切り出して試料とした。これら試料について、ＪＩＳ Ａ ５２０９（２００８）の規定に基づき吸水率を測定した。
熱衝撃試験
実施例１、２、３及び比較例１のセラミック板から、１００ｍｍ×１００ｍｍの試験片を切り出して試料とした。これら試料について、「防耐火性能試験・評価業務方法書」に基づいた発熱性試験を参考に熱衝撃試験を実施した。具体的には、試験片を不燃認定番号ＮＭ−３６９５同等のガラス繊維クロス裏張構造とし、裏面および四周の木口面を厚さ２５μｍのアルミニウム箔で覆い試験体とした。裏面に火が回らないよう調整したＬＰＧガスバーナーを直接あて加熱した。加熱時間は２０分とした。下記評価項目（１）（２）及び（３）を充足したものを合格とし、１点でも充足しなかったものを不合格とした。
（１）加熱開始後２０分間の総発熱量が８ＭＪ／ｍ^２以下であること。
（２）加熱開始後２０分間、防火上有害な裏面まで貫通する亀裂及び穴がないこと。
（３）加熱開始後２０分間、最高発熱速度が、１０秒以上継続して２００ｋＷ／ｍ^２を超えないこと。

評価結果を表１に示す。

Claims (5)

1. ＪＩＳ Ｒ １６１８（２００２）に規定される線膨張係数が５．５×１０^−６/℃以上１０．０×１０^−６/℃以下であって、ＪＩＳ Ａ ５２０９（２００８）に規定される吸水率が０．２％より大きく３．０％以下である、大型セラミック板。
2. 前記大型セラミック板の表面に設けられた釉薬層をさらに備える、請求項１記載の大型セラミック板。
3. 前記大型セラミック板の前記線膨張係数は、前記釉薬層の線膨張係数よりも大きい、請求項２に記載の大型セラミック板。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の大型セラミック板を含んでなる外装材。
5. 前記大型セラミック板の裏面に裏打ち材を張り合わせてなる、請求項４に記載の外装材。