JP2625242B2

JP2625242B2 - 無機質発泡板の製法

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Publication number: JP2625242B2
Application number: JP20429890A
Authority: JP
Inventors: 了永井; 一夫今橋; 良夫永冶; 繁夫吉田
Original assignee: Takasago Industry Co Ltd
Current assignee: Takasago Industry Co Ltd
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPH0489372A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は無機質発泡板の製法に関する。さらに詳しく
は、ひずみ応力に起因する表面化粧層の割れや破損を確
実に防ぐことのできる無機質発泡板の製法に関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］無機質発泡板は、軽量であり、耐火性や断熱性などに
優れているため建築材料として用いられつつある。この
無機質発泡板は耐凍害性を改良したり、表面の意匠性を
向上させるために表面化粧が施される。従来の無機質発
泡板の表面化粧は、無機発泡性造粒物からなるベース層
上に着色配合された釉薬粒またはガラス粒を積層して表
面化粧層とし、えられた積層体を溶化一体化させてい
た。こうしてえられた表面化粧層は緻密なガラス質硬質
層であり、前述した耐凍害性が改良され、意匠性もある
程度向上されるものの、発泡板の面積が大きくなり、ま
た厚さが厚くなるにつれて焼成・冷却工程において冷め
割れや釉クラックの発生が多くなるという問題があっ
た。また、使用時において永久ひずみによる破損や温度
差による熱衝撃割れが生じるという問題もあった。

ガラス質表面化粧層を有する無機質発泡板における前
記問題点を解決するために、化粧原料に低膨張のフリッ
トを用いるか、または化粧原料配合においてB₂O₃、Mg
O、Li₂O、PbO、ZnOなどの酸化物を配合して熱膨脹係数
の小さな化粧原料配合にしたり、焼成炉の冷却ゾーンの
延長による徐冷効果を利用することが試みられている。

しかしながら、もとよりこれらの建材は、無機質発泡
ベース層の上にガラスの化粧層を積層したものであり、
いわば断熱材の上にガラス板が一体化されたものであ
る。一枚のガラス板でも端部と中央部、および表と裏と
で均一に冷却するために冷却炉に多大の努力が払われて
いるのが現状であり、まして前記のごとき二層構造にお
けるガラス質化粧層にひずみ応力をかけないように均一
冷却することは非常に困難である。そして、発泡板の面
積が大きくなれば、板の端部より温度が降下し、中央部
との温度差は大きくなる。その結果、板の端部に引張応
力が作用して、熱割れを生じてしまうのである。

本発明は、叙上の事情に鑑み、ひずみ応力に起因する
割れや破損などの不都合を確実に防止することのできる
無機質発泡板の製法を提供することを目的とする。かか
る目的はガラス質化粧材の調整によって達成することが
できる。

［課題を解決するための手段］本発明の無機質発泡板の製法は、無機発泡性造粒物か
らなるベース層上に表面化粧層を形成し、えられた積層
体を加熱して溶化一体化させる無機質発泡板の製法であ
って、前記表面化粧層が低膨張粒からなる芯材の表面に
釉薬粉をコーティングした粒状物からなることを特徴と
している。

本発明の製法においては、大型発泡板の表面を形成し
ているガラス質化粧層の温度差によるひずみ応力を前述
したごとき低膨張配合で緩和するのではなく、熱膨張係
数の異なる二種類の原料によって大きな体積を三次元の
網目状に区切り、塊状のガラス質を線状のガラス質の挙
動にするものである。すなわち、低膨張の核があって、
それをとりまく粒界が三次元の網目状にガラス質を拡げ
た内部構造を有する表面化粧層とすることによって、ひ
ずみ応力を拡散緩和して熱割れを防止するものである。

［実施例］本発明における無機質発泡板は無機発泡性造粒物から
なるベース層と後述する表面化粧層とから形成されてい
る。

ベース層を構成する無機発泡性造粒物は、酸性白土、
シラス、真珠岩、抗火石、長石などのAl₂O₃−SiO₂系鉱
物を主原料として、これにソーダ灰、硝酸ソーダ、ガラ
ス粉、硼酸、硼砂などの融剤やドロマイト、SiC、炭酸
バリウム、炭酸カリウムなどの発泡剤などを補助的に配
合したものを粉末化して、造粒したものである。原料の
種類やその配合割合は、発泡倍率、溶融温度などに応じ
て適宜選定すればよく、本発明においてとくに限定され
るものではない。

前記配合原料は、たとえば直径10mm程度のスチールボ
ールとともにポットミルに入れられ、数時間程度乾式粉
砕される。えられる粉末は325メッシュパス96％以上程
度の大きさであり、この粉末に糖蜜水溶液やCMC水溶液
などを噴霧しながらパンペレタイザーなどで造粒が行わ
れる。粒径は通常0.5〜5mm程度である。

表面化粧層を構成する粒状物は低膨張粒からなる芯材
の表面に釉薬粉をコーティングしてえられる。

芯材として用いられる低膨張粒とは熱膨張係数の小さ
な粒のことをいい、具体的にはコーディエライト粒、リ
シア系セラミックス（Li₂O−Al₂O₃−SiO₂）の粒、また
はリシア系輝石、硼素、葉長石になど一種を配合した釉
原料の造粒物などの、熱膨張係数が0.7〜4.6×10^-6程度
の粒状物をあげることができる。低膨張粒の粒径は、本
発においてとくに限定されないが、概ね0.5〜2.5mmが目
安である。

かかる低膨張粒は、通常以下のようにして製造され
る。

まず、コーディエライト粒のばあい、水酸化アルミ０
〜５％（重量％、以下同様）、水簸粘度（遊離シリカを
含まない）20〜35％、マグネサイトまたは海水マグ仮焼
物（10mm^φ粗粒品）10〜25％およびカオリン（遊離シリ
カを含まない）40〜60％からなる配合物を水とともにボ
ールミルに入れて粉砕する（200メッシュ全通）。つい
で粉砕された泥漿をフィルタープレスにて脱水する。え
られた脱水ケーキをオーガーマシンにて直径10mm、長さ
20mmの棒状に混練成型し、乾燥後1380〜1410℃にて焼成
する。焼成物を粉砕して任意の粒に調製することでコー
ディエライト粒がえられる。

また、リシア系セラミックスのばあいは、原料組成が
Li₂CO₃10.0％、カオリン41.8％および石英48.2％となる
ように配合し、ボールミルにて粉砕後、脱水・乾燥して
1350℃にて焼成する。そして、焼成物を粉砕して任意の
粒に調製ることでリシア系セラミックスがえられる。

さらに、釉薬造粒物のばあいは、ガラス粉、Ｒ−２フ
リット、ジルコニット、ベントナイトなどからなる原料
に、リシア輝石、硼素または葉長石の一種を加配し、ボ
ールミルで乾式粉砕し、造粒することにより製造され
る。

前記芯材にコーティングされる釉薬粉としては、陶磁
器、瓦、ほうろうなどに使用される釉薬を粉砕したもの
以外にも無機発泡性造粒物の発泡温度以下で溶融する火
山岩、火山灰などの無機材料またはこれに顔料を加えた
ものなど、いわゆる通常の釉薬と同じような作用をなす
ものをすべて含むものである。具体的には、ガラス粉、
Ｒ−２フリット、ジルコニット、ベントナイトなどの配
合原料をスチールボールとともにポットミルで粉砕した
ものに顔料を加えて混合したものなどを用いることがで
きる。

叙上のごとく、表面化粧層を低膨張粒の表面に釉薬粉
がコーティングされた粒状物によって構成することによ
り、ガラス質表面化粧層の大きな体積（表面化粧層は一
定の厚さを有する板状物と考えることができるため、体
積という表現を用いている）は三次元の網目状のガラス
質を線状のガラス質の挙動にすることができる。その結
果、焼成・冷却時におけるひずみ応力は拡散緩和され、
割れや破損の発生が防止される。

表面化粧層は一種類の粒状物で形成してもよいし、そ
れぞれ顔料の異なる釉薬粉をコーティングした二種類以
上の粒状物を混ぜ、えられた混合物で形成するようにし
てもよい。

無機質発泡板は、トンネルキルンなどの焼成炉内で前
記ベース層と表面化粧層からなる積層体を焼成して一体
化せしめることで製造される。

つぎに実施例にもとづき本発明の製法を説明するが、
本発明はもとよりかかる実施例にのみ限定されるもので
はない。

実施例ベース層原料の調製酸性白土52％、ガラス粉20％、ソーダ灰10％、硝酸ソ
ーダ４％、ドロマイト７％およびジルコンフラワー７％
からなる配合原料を10mm^φのスチールボールとともにポ
ットミルに入れ６時間のあいだ乾式粉砕した。えられた
粉末は325メッシュパス96％以上であった。この粉末に
バインダー（糖蜜15％液）を噴霧しながらパン型造粒機
にて造粒し、粒径１〜2.5mmの造粒物をえた。この造粒
物をバイブルリフト転動温風乾燥機にて造粒含水率２％
以下となるように乾燥させた。

化粧層原料の調製ガラス粉（ユニオンガラス（株）製）62％、Ｒ−２フ
リット（笠井釉薬（株）製）25％、ジルコニット（日陶
産業（株）製）８％、水簸粘度（オクムラセラム（株）
製）３％およびベントナイト（三立鉱業（株）製）２％
からなる配合原料を10mm^φのスチールボールとともにポ
ットミルに入れ３時間のあいだ乾式粉砕した。えられた
粉末は44μ以下96％であり、この粉末を基礎原料とし
た。

一方、焼成されたコーディエライト塊をハンマークラ
ッシャーで粉砕して、粒径0.5〜1.5mmのコーディエライ
ト粒（芯材）を調製した。

前記基礎原料100重量部とＭ−850（日陶産業（株）製
色素）10重量部をアイリッヒミキサーを用いて30秒間混
合して原料粉をえた。この原料粉をパン型造粒機を用
い、廃糖蜜の15％液を噴霧しながら造粒した。えられた
造粒物の含水率は14％であった。篩で粒径1.5〜2.5mmの
粒を取り出し、外熱式ロータリーキルンで含水率2.0％
以下になるように乾燥し、化粧原料Ａ（黒色）をえた。

また、前記基礎原料100重量とＪ−24（日陶産業
（株）製色素）3.0重量部を用いて、化粧原料Ａのばあ
いと同様にして化粧原料Ｂ（灰色）をえた。ただし、造
粒物の粒径は0.5〜1.5mmであった。

さらに、前記基礎原料100重量部、Ｍ−69（日陶産業
（株）製色素）２重量部、Ｚ−205（日陶産業（株）製
色素）0.5重量部およびＪ−24（日陶産業（株）製色
素）0.5重量部をアイリッヒミキサーを用いて20秒間混
合して原料粉をえた。この原料粉を前述したコーディエ
ライト粒にコーティングした。両者の重量比は63％（原
料粉）と37％（コーディエライト粒）であった。まず、
コーディエライト粒に1.0％CMC液を加え粒の表面全体が
濡れるよう混合し、その中に化粧原料粉を入れて撹拌す
ると粉は均一にコーディエライト粒に付着した。これを
パン型造粒機に入れて転動させながら15％の廃糖蜜液を
噴霧すると、残粉はすべてさきに粉の付着したコーディ
エライト粒にコーティングされ、コーディエライト粒を
芯材とした造粒物がえられた。この造粒物をロータリー
乾燥炉で含水率2.0％以下に乾燥させて化粧原料Ｃ（茶
色）をえた。

以上のようにして調製した３種類の化粧原料Ａ〜Ｃを
化粧原料A20％、化粧原料B40％および化粧原料C40％の
配合比でロッキングミキサーに入れて２分間混合した。

焼成以上のようにして調製した造粒物または粒状物を用い
て無機質発泡板を焼成した。

焼成炉は搬送用に耐熱メッシュベルトを架設した全長
39mのトンネルキルンを用いた。巾1mのメッシュベルト
上に離型材としてアルミナを塗布し、その上に無機発泡
性造粒物を15mmの厚さとなるように均一にチャージし、
さらにその上に前記３種類の混合着色粒を厚さ6.0mmと
なるように積層した。えられた積層体を予熱帯に搬送
し、その後順に焼成帯、急冷帯、徐冷帯、冷却帯と通過
させて炉出口より搬出した。

焼成条件は、予熱帯が350〜650℃、焼成帯が700〜870
℃、急冷帯が700〜710℃、徐冷帯が620〜480℃、冷却帯
が450〜60℃であった。メッシュベルトの移動速度は30c
m/分であり、炉に入れて炉から出るまでの所要時間は約
133分であった。

えられた無機質発泡板を巾90cm、長さ100cmに切断し
たが、ベース層の発泡孔は細かく、小孔の揃った発泡状
態であった。表面化粧層の断面は、茶色、灰色および黒
色の粒が溶融ガラス化して、厚さ4mmの化粧層を形成し
ていた。

黒色の粒の中心に茶かっ色の小さな刻みがみられた
が、これはコーディエライト粒が茶かっ色であるため黒
色に調整した化粧層でコーティングしたためであり、白
色や他の淡色でコーティングすると茶かっ色のコーディ
エライトの色調が浮き出して別の風合の化粧層となる。

従来のガラス質だけでできている化粧層は、冷却域で
の冷却速度を毎分２〜３℃で降下させないと、板の端部
に直角に入る貫入や板の表面に大きな貫入が発生してい
たが、コーディエライト粒を芯材として用いると毎分５
〜６℃の温度降下でも従来のような貫入はまったく発生
しなかった。これにより焼成スピードをあげることが可
能となり、今までの毎分20cm程度の送り速度を毎分30cm
にまで大きくすることができた。

なお、本実施例で用いたコーディエライト粒、ガラス
化粧原料およびコーディエライト粒を混入したガラス層
の500℃における熱膨張係数を押棒式試験装置にて測定
した（JIS R−2207準拠）。結果は以下のとおりであっ
た。

コーディエライト粒 0.7〜1.5 ×10^-6 ガラス化粧原料 9.21×10^-6 コーディエライト粒混入（30％）のガラス層3.58×10^-6 コーディエライト粒混入（15％）のガラス層5.59×10^-6 ［発明の効果］以上説明したとおり、本発明の製法によれば、低膨張
粒を釉薬粉でコーティングして、塊状のガラス質を線状
のガラス質の挙動にしている。このため、焼成・冷却時
におけるひずみ応力を確実に拡散緩和して、クラックや
破損といった不都合の発生を確実に防止することができ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永冶良夫岐阜県土岐市肥田町肥田702番地の１ (72)発明者吉田繁夫大阪府豊中市新千里西町１丁目１番12号ナショナル住宅産業株式会社内

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】無機発泡性造粒物からなるベース層上に表
面化粧層を形成し、えられた積層体を加熱して溶化一体
化させる無機質発泡板の製法であって、前記表面化粧層
が低膨張粒からなる芯材の表面に釉薬粉をコーティング
した粒状物からなることを特徴とする無機質発泡板の製
法。