JP2017154934A

JP2017154934A - 遮熱タイル及びその製造方法

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Publication number: JP2017154934A
Application number: JP2016040226A
Authority: JP
Inventors: 泰司俣野; Taiji Matano; 吉富　丈記; Takenori Yoshitomi; 丈記吉富; 慎平岡本; Shimpei Okamoto; 裕行水津; Hiroyuki Suizu; 寛小野村; Hiroshi Onomura
Original assignee: Sekisui House Ltd; Krosaki Harima Corp
Current assignee: Sekisui House Ltd; Krosaki Harima Corp
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2016-03-02
Publication date: 2017-09-07
Anticipated expiration: 2036-03-02
Also published as: JP6684112B2

Abstract

【課題】赤外線反射特性を有する無機顔料を含む釉薬を施した、遮熱タイルにおいて、手間とコストを要することなく、意匠性、遮熱性及び強度を確保できる技術の提供。【解決手段】粘土を除くアルミナ−シリカ質原料を４０質量％以上、粘土を５〜３０質量％、好ましくは１０〜２１質量％、粒径が０．２ｍｍ以下のガラスフリット粉末を０．５〜５質量％未満、好ましくは１〜３質量％含み、粘土／ガラスフリット粉末の質量比が３〜１５、好ましくは７〜１０である原料配合物を混練、成形、焼成する遮熱タイルの製造技術。【選択図】なし

Description

本発明は、遮熱タイル及びその製造方法に関する。

従来のタイル、特に屋根や外壁、外床等、屋外に使用されるタイルは、直射日光により温められる。特に熱を吸収しやすい濃色の磁器タイルでは、特に夏場の炎天下において６０℃〜８０℃もの高温に達することがある。そしてその熱は建物の室内に伝わり、夏場の冷房効果を効率的に得るための妨げになっている。また、近年はタイルを躯体に張り付ける際、モルタルで施工するのみでなく、有機系の接着剤を用いて施工することが多くなってきている。このような接着剤を用いる施工ではタイルの温度が高温になれば、接着剤の劣化が促進され最悪の場合タイル剥離の問題が懸念される。

タイル表面が高温になるのを防止する技術としては、特許文献１に、表面に赤外線反射性を有する無機顔料を含む釉薬を施すことで遮熱性を確保する技術が開示されている。

特開２００９−１４３７９４号公報

しかしながら、特許文献１の技術においては、タイル表面に赤外線反射特性を有する無機顔料を含む釉薬を施す処理が必要であり、製造に手間とコストを要していた。また、釉薬を施すとタイル表面が光ってしまい、意匠性に問題があった。さらにタイルには、所定の強度も必要である。

そこで本発明が解決しようとする課題は、遮熱タイルにおいて、手間とコストを要することなく、意匠性、遮熱性及び強度を確保できる技術を提供することにある。

本発明の一観点によれば、粘土を除くアルミナ−シリカ質原料を４０質量％以上、粘土を５質量％以上３０質量％以下、粒径が０．２ｍｍ以下のガラスフリット粉末（以下、単に「ガラスフリット粉末」という。）を０．５質量％以上５質量％未満含み、粘土／ガラスフリット粉末の質量比が３以上１５以下である原料配合物を混練、成形、焼成して得られる遮熱タイルが提供される。

本発明の他の観点によれば、粘土を除くアルミナ−シリカ質原料を４０質量％以上、粘土を５質量％以上３０質量％以下、粒径が０．２ｍｍ以下のガラスフリット粉末を０．５質量％以上５質量％未満含み、粘土／ガラスフリット粉末の質量比が３以上１５以下である原料配合物を混練、成形、焼成する、遮熱タイルの製造方法が提供される。

本発明において原料配合物の主原料であるアルミナ−シリカ質原料はその色が白色系であるので、本発明の遮熱タイルも白色系を呈する。これにより、日光の反射率が向上するので、釉薬を施すといった手間とコストを要することなく遮熱性を確保できる。また、白色系を呈することで意匠性も確保できる。さらに、原料配合物にガラスフリット粉末を適量含有するので、焼成中に適量の液相が生成することで強度を確保できるとともに、比較的低温で焼成することができるのでエネルギーコストを低減できる。しかも、ガラスフリット粉末の含有量は５質量％未満に限定しているので、焼成中の液相の増加による発色を低減でき、遮熱性及び意匠性が害されることを防止できる。

遮熱タイルの遮熱性の評価方法を示す概念図である。

本発明において原料配合物は、粘土を除くアルミナ−シリカ質原料を４０質量％以上、粘土を５質量％以上３０質量％以下、ガラスフリット粉末を０．５質量％以上５質量％未満含有する。

粘土を除くアルミナ−シリカ質原料としては、ろう石、シャモット、ムライト、ボーキサイトなどが挙げられ、いずれも白色系を呈する。これらのアルミナ−シリカ質原料が４０質量％未満であると、遮熱タイルがそもそも白色系を呈さなくなり、また、焼結が進み過ぎて発色するので、遮熱性及び意匠性が低下する。

粘土としては、タイルの原料として一般的に使用されているものを使用することができる。粘土が５質量％未満であると成型性の低下（素地密度の低下）により強度が低下する。一方、粘土が３０質量％を超えると、粘土は一般的に不純物成分として鉄分を多く含むため、焼成時に発色して遮熱性及び意匠性が低下する。原料配合物中の粘土の含有量は１０質量％以上２１質量％以下であることが好ましい。

ガラスフリット粉末としては、前述のとおり粒径が０．２ｍｍ以下のものを使用する。このガラスフリット粉末が０．５質量％未満であると焼成中に液相が不足して焼結性も低下するので、強度が低下する。一方、ガラスフリット粉末が５質量％を超えると、焼成中に液相が過剰となり、各原料中の不純物として存在する鉄分等が液相を介して全体に拡散し、遮熱タイルが黄色や茶色に発色するので、遮熱性及び意匠性が低下する。例えば、ガラスフリット粉末が５質量％を超えると、アルミナーシリカ質原料に不可避的に含まれる鉄分等が焼成過程で発色してしまい、遮熱性及び意匠性が低下する。原料配合物中のガラスフリット粉末の含有量は１質量％以上３質量％以下であることが好ましい。また、ガラスフリット粉末の軟化点は９００℃以下であることが好ましい。

本発明において原料配合物中の粘土とガラスフリット粉末は反応焼結によって強度を発現するが、その質量比（粘土／ガラスフリット粉末の質量比）は３以上１５以下となるようにする。この質量比が３未満であると、粘土とガラスフリット粉末の反応が不十分なため強度が低下する。この質量比が１５を超えた場合も同様に強度が低下する。

ここで、タイルの技術分野においてガラス原料を使用すること自体は、特開平１１−１９９３１１号公報に開示されているように公知である。しかし、この特開平１１−１９９３１１号公報の技術では、ガラス屑を５〜４５ｗｔ％使用しているため焼成中に液相が過剰となる。液相が過剰になると前述のとおり、遮熱タイルが黄色や茶色に発色するので遮熱性及び意匠性が低下する。また、特開平１１−１９９３１１号公報には「ガラス屑」を使用することが開示されているのみで、「粒径が０．２ｍｍ以下のガラスフリット粉末」を使用することは開示されていない。すなわち、本発明は「粒径が０．２ｍｍ以下のガラスフリット粉末」を前述のとおり特定の範囲で使用し、しかも粘土／ガラスフリット粉末の質量比を限定することで、意匠性、遮熱性及び強度をバランス良く確保できる点で、特開平１１−１９９３１１号公報の技術を凌駕するものである。

表１に示す各例の原料配合物１００質量％に対して適量（外掛けで３〜５質量％程度）の水を添加して混練し、所定の形状に成形した。その後、その成形体をトンネルキルンにより１２６０℃で焼成し、遮熱タイルとした。ここで、表１において「その他原料」にはガラス屑及びタルク（珪酸マグネシウム（３ＭｇＯ・４ＳｉＯ_２・Ｈ_２Ｏ））が含まれる。このうち「ガラス屑」は、粒径が０．２ｍｍ以下である「ガラスフリット粉末」に比べサイズ（粒径）が遥かに大きく、ガラスフリット粉末とは明確に区別されるものである。なお、ガラスフリット粉末としては軟化点が８００℃のものを用いた。

各例の遮熱タイルについて、色、遮熱性及び曲げ強度をそれぞれ以下の要領で評価した。

（１）色の評価
人間の目視により、白色、淡黄色、黄色、薄茶色、茶色、こげ茶色のいずれに該当するかを判定し、比較例１（黄色）を基準として相対評価した。表１では、比較例１よりも色がうすい場合（白色）を◎、比較例１よりも色が少しうすい場合（淡黄色）を○、比較例１と同等の場合（黄色）を△、比較例１よりも色が濃い場合（茶色、こげ茶色）を×として表記した。

（２）遮熱性の評価
図１に概念的に示すように、評価対象の評価試料とアスファルトからなる基準試料とを対比して遮熱性を評価した。
評価試料及び基準試料は、いずれも３０ｃｍ角、５ｃｍ厚の大きさとし、厚さ５ｃｍの発泡スチロールで囲み、表面のみを表に出し、センサーを表面中央にセットした。センサーは、各試料に５．３ｍｍの孔を開け、当該試料の裏面側から表面に通すことで表面中央にセットした。なお、センサーは黒色のためビームランプからのビーム（光線）の吸収が良く温度が上がる傾向にあるため、穿孔時に発生した切粉を掛け、センサー先端を薄く隠した。
予備試験により、基準試料の表面温度が照射開始から約３時間で６０℃に到達する距離を確認し、試料とビームランプの距離（照射距離）をこれに合わせた。具体的には照射距離は５６５ｍｍ前後とし、試料により微調整した。
評価試料と基準試料は、同じ照射距離に調節して同じ条件で照射し、その間に３ｍｍ厚さの発泡スチロール板からなる隔壁を設置し、相互の光線の影響を排除した。
遮熱性の評価は、基準試料の表面温度が６０℃の時の評価試料の表面温度との差が１０℃以上ある場合、すなわち評価試料の表面温度が５０℃以下の場合に遮熱効果が認められるとした。この温度差は１５℃以上（評価試料の表面温度は４５℃以下）であることが好ましい。
なお、遮熱性は、表１中の代表的な例についてのみ評価した。本発明の材料系においては、遮熱性は色と相関関係があるので、色の評価が◎、○、△、×のそれぞれの一例について遮熱性を評価した。

（３）曲げ強度の評価
曲げ強度は、ＪＩＳＲ２２１３（耐火れんがの曲げ強さの試験方法）に準拠して評価した。

（４）総合評価
色の評価が◎、○、又は△であり、かつ曲げ強度が１５ＭＰａ以上の場合を合格とした。一方、色の評価が×、又は曲げ強度が１０ＭＰａ以下の場合を不合格とした。

表１に示すとおり、本発明の範囲内にある実施例１〜９はいずれも総合評価が合格であり、良好な意匠性、遮熱性及び強度を確保できた。特に、粘土及びガラスフリット粉末の含有量と粘土／ガラスフリットの質量比が好ましい範囲（粘土：１０質量％以上２１質量％以下、ガラスフリット粉末：１質量％以上３質量％以下、質量比：７以上１０以下）にある実施例１〜３は、さらに良好な意匠性、遮熱性及び強度を確保できた。なお、通常、タイルの焼成温度は１３００〜１４００℃程度であるが、実施例１〜９では１２６０℃という低温焼成で、良好な意匠性、遮熱性及び強度を確保できた。

一方、比較例１は粘土が少ない例で、強度が低下した。比較例２はアルミナ−シリカ質原料が少ない例で、色の評価が×であった。
比較例３は粘土が多い例で、色の評価が×であった。
比較例４はガラスフリット粉末が少ない例で、強度が低下した。比較例５はガラスフリット粉末が多い例で、色の評価が×であった。
比較例６は粘土／ガラスフリットの質量比が小さい例、比較例７は前記質量比が大きい例で、いずれも強度が低下した。

なお、本発明の遮熱タイルは、屋根や外壁、外床等の屋外用タイルとして利用可能であり、また、製鉄や化学・発電プラント設備用遮熱タイル、工業炉用遮熱タイル、土木建築用遮熱タイルとしても利用可能である。

Claims

粘土を除くアルミナ−シリカ質原料を４０質量％以上、粘土を５質量％以上３０質量％以下、粒径が０．２ｍｍ以下のガラスフリット粉末（以下、単に「ガラスフリット粉末」という。）を０．５質量％以上５質量％未満含み、粘土／ガラスフリット粉末の質量比が３以上１５以下である原料配合物を混練、成形、焼成して得られる遮熱タイル。
前記原料配合物中の粘土の含有量が１０質量％以上２１質量％以下、ガラスフリット粉末の含有量が１質量％以上３質量％以下、粘土／ガラスフリット粉末の質量比が７以上１０以下である、請求項１に記載の遮熱タイル。
粘土を除くアルミナ−シリカ質原料を４０質量％以上、粘土を５質量％以上３０質量％以下、粒径が０．２ｍｍ以下のガラスフリット粉末（以下、単に「ガラスフリット粉末」という。）を０．５質量％以上５質量％未満含み、粘土／ガラスフリット粉末の質量比が３以上１５以下である原料配合物を混練、成形、焼成する、遮熱タイルの製造方法。