JP2628847B2

JP2628847B2 - 道路・建材用着色人工骨材及びその製造方法

Info

Publication number: JP2628847B2
Application number: JP7023999A
Authority: JP
Inventors: 正信江副; 朗金田; 克則津村; 宗夫安藤; 豊彦塚田
Original assignee: 内外セラミックス株式会社
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1995-02-13
Publication date: 1997-07-09
Anticipated expiration: 2012-07-09
Also published as: JPH08225348A

Description

【発明の詳細な説明】【技術分野】

【０００１】本発明は、道路及び建材用の人工着色骨材
並びにその製造方法に係り、特に鮮明な発色性を持ち、
且つ機械的強度、耐摩性、耐ずれ性等を兼ね備えた、道
路及び建材用の人工着色骨材と、その有利な製造法に関
するものである。

【背景技術】

【０００２】従来から、道路用又は建材用骨材として
は、一般に、天然砕石が使用されて来ているが、近年、
バスレーンの表示舗装や、車両及び歩道用の景観舗装と
してのカラー舗装が普及し始めていることに伴ない、そ
のようなカラー舗装には、一部の天然石舗装を除いて、
人工の着色骨材が使用され始めている。

【０００３】特に、近年において、車道のカラー舗装の
施工が増加しており、その目的も、バスレーンの認識向
上、ドライバーの注意喚起、道路景観の向上等、多岐に
渡っている。このような車道のカラー舗装の場合におい
て、使用されるカラー骨材及びバインダには、高性能な
ものが、当然に要求されることとなる。即ち、耐久性に
優れていること、耐摩性、耐流動性に優れており、耐老
化性、耐褪色性を有していること、走行性に優れている
こと、平坦性が良く、スムースに走行が出来且つ経時的
にも変わらないこと、また安全性に優れており、すべり
摩擦抵抗が充分であり、雨天に際しても充分なすべり抵
抗を持つこと等、多くの特性を具備すべきこととされて
いるのである。

【０００４】また、そのような車道のカラー舗装には、
同時に、利用者、沿道環境に適合した舗装であることも
要求されることは、勿論である。即ち、透水性、騒音防
止性能、景観性能が優れ、雨天や夜間の視認性に優れて
いることも、必要とされるのである。

【０００５】これら諸性能は、勿論、道路用骨材、アス
ファルト、樹脂、セメント等のバインダの諸性能及びこ
れらの配合によるコンパウンドの適正な設計により決定
されるものである。また、その際、骨材に対しても高度
な性能が要求されることは、当然である。

【０００６】ところで、在来の人工着色骨材にあって
は、磁器質坏土若しくはタイル用坏土に対して所定の顔
料を添加し、そして成形、乾燥工程を通した後、焼成
し、得られた焼成物を粉砕、整粒して製造されるのが、
普通であるが、その際、焼成温度は高温になる程、焼結
が進行して、機械的、化学的性能が向上する。

【０００７】しかして、この場合の顔料は、素地着色剤
であり、顔料と素地とを混合して、焼成することとな
る。従って、素地、即ち坏土の焼成温度に対して、顔料
は安定でなければならないのである。前述の如き磁器質
若しくはタイル用素地の場合において、充分な性能を出
すには、素地の性質にもよるが、１１８０〜１２３０℃
と、高温で焼成しなければならないが、この程度の高温
になると、顔料及び坏土及び顔料坏土の相乗効果によ
り、また焼成雰囲気によっても、変色を起こすことにな
る。

【０００８】従って、焼結骨材が、充分な性能を持ち且
つ鮮明な発色を得ることは難しいこととなる。特に、酸
化鉄による赤色の発色及び酸化クロムを主体とした緑色
の発色は、高温になると、鮮明色を得ることが難しくな
る。即ち、鮮明色を得ようとすれば、焼成温度を下げな
ければならず、またそのようにすれば、骨材の性能が低
下することとなり、二律背反となる。そのため、在来の
骨材では、鮮明性と機能の双方を共に妥協させて、生産
していたのである。

【０００９】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、かかる事情を背
景にして為されたものであって、従来の人工骨材にはな
い、アスファルトやセメント若しくは樹脂と混合せしめ
るこにより、使用用途に応じて好適に用いられ得る充分
な性能を持ち、且つ鮮明度が著しく高く、また顔料の着
色斑のない道路用及び建材用の着色人工骨材を提供する
ことにある。

【００１０】

【解決手段】そして、本発明者らは、かかる課題を解決
すべく鋭意研究を重ねた結果、原材料として酸化チタン
含有量の少ない原料、即ちＳｉＯ₂ 源原料として、シリ
カ（珪砂を含む）、カオリン、クレー、長石等を用い、
また必要に応じて、Ｋ₂ Ｏ、Ｎ₂ Ｏ等のアルカリ源原料
として、長石、陶石等を用い、更にはＡｌ₂ Ｏ₃ 源原料
として、カオリン、アルミナ、ばん土頁岩を用い、更に
また可塑成分として酸化チタン含量の少ない粘土、ベン
トナイト、モンモリロナイト、セリサイト等の陽イオン
交換量の高い成分を用い、これら諸成分のＴｉＯ₂ 含有
量合計が焼成物基準で０．１５重量％以下となるように
配合した磁器質坏土を混合、粉砕した後、成形し、更に
その後、焼成物が緻密な構造を持ち、吸水率基準で２．
０％以下になるように適切なる温度にて焼成することに
より、鮮明な色を持ち且つ充分な機能を持った道路・建
材用着色人工骨材が得られることが判明し、本発明を完
成するに至ったのである。

【００１１】従って、本発明の要旨とするところは、磁
器質坏土に所定の顔料を配合せしめたものを焼成して得
られる骨材であって、焼成後の骨材組成における酸化チ
タン含有量が０．１５重量％以下であると共に、吸水率
が２．０％以下である緻密な構造を有することを特徴と
する道路・建材用着色人工骨材にあるのである。

【００１２】また、かかる本発明に従う着色人工骨材
は、焼成物中の酸化チタン含有量が０．１５重量％以下
となるように、酸化チタン含有量の少ない原料を配合し
て、磁器質坏土を調製する一方、かかる磁器質坏土に所
定の顔料を配合せしめ、そして平均粒子径が３００μｍ
以下となるように粉砕混合した後、所定大きさの成形物
に成形し、更にその後、かかる成形物を焼成して、吸水
率が２．０％以下である緻密な構造の焼成物と為すこと
を特徴とする道路・建材用着色人工骨材の製造方法に従
って、有利に製造されるのである。

【００１３】なお、このような着色人工骨材の製造手法
において、前記磁器質坏土は、（ａ）シリカ、カオリ
ン、クレー、長石、陶石及びろう石からなる群より選ば
れたＳｉＯ₂ 源原料と、（ｂ）アルミナ、カオリン及び
ばん土頁岩からなる群より選ばれたＡｌ₂ Ｏ₃ 源原料
と、（ｃ）粘土、ベントナイト、モンモリロナイト及び
セリサイトからなる群より選ばれた可塑成分とから、主
として構成されることとなる。

【００１４】勿論、上記した本発明の基本とするところ
のものは、焼成後の骨材組成における酸化チタン含有量
が０．１５重量％以下であり、好ましくは０．１重量％
以下であると共に、骨材の吸水率が２．０％以下、好ま
しくは１．５％以下であるように高温で緻密に焼き締め
られた骨材にある。

【００１５】また、本発明にあっては、原料としては各
種のものの利用が考えられ、また製造方法においては、
湿式粉砕の他、乾式粉砕を採用したり、各種造粒法を採
用して所望粒度の骨材としたり、更にまた焼成も、トン
ネルキルン、ロータリーキルン等を用いた各種の手法の
採用が考えられるが、これらに、特に限定されるもので
はないことが理解されるべきである。尤も、何れの製造
手法にあっても、磁器質坏土に顔料を配合せしめた後、
平均粒子径が３００μｍ以下となるように粉砕混合操作
を実施する必要があり、これによって得られる人工着色
骨材の特性が有利に高められ得ることとなる。

【００１６】

【具体的構成・作用】ところで、このような本発明に従
う道路・建材用人工着色骨材は、前述した如く、磁器質
坏土となるセラミックス材料の微粉砕物に所定の顔料を
添加し、所定形状に成形して得られた成形体を焼成し
て、得られる焼成物、またはその粉砕物からなるもので
あるが、そのような人工着色骨材を与える原料として
は、前述した如く、珪砂（ＳｉＯ₂ ）成分、アルミナ
（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）成分、アルカリ成分、可塑成分が適宜に
組み合わされて用いられており、種々の原材料が選択さ
れて使用されることとなる。特に、比較的純度が高く、
酸化チタン含量の少ない原料として、カオリン、クレ
ー、長石を主体として、可塑成分として粘土を追加する
が、この粘土成分は、純度が低く、酸化チタン、その他
変化を惹起する成分を含む場合もあるところから、その
配合量をなるべく低くおさえ、そしてそれに替えて、純
度の高い、ベントナイト、モンモリロナイト、セリサイ
ト等、陽イオン交換量の高い成分を少量添加して、可塑
性を上げることが好ましい。

【００１７】一般に、磁器質若しくはタイル素地を高温
で焼成すると、焼成物が暗色化することは良く知られて
おり、これは、酸化チタン及び酸化マンガンの効果であ
り、特に酸化鉄や、酸化チタンによる呈色の研究は、
Ｋ．ＫＵＭＡＮＩＮ「Trans. State Ceram. Res. Inst.
USSR Leningrad 」 vol.6、36、101 〜102 （１９２
８）により研究され、そこでは、酸化チタン含量が０．
８５％から１．８５％へ、更には７．８５％へと増加す
るに従って、表面で明灰色から深灰色へ、また断面で明
灰青色から青色に変化することが述べられている。酸化
鉄量が多い場合は、上記に赤味が加わり、明褐色から暗
褐色へと変化すると考えられている。

【００１８】なお、陶磁器、タイル等に使用される従来
の素地には、通常、０．５重量％を越える割合の酸化チ
タンが含有されており、これは、主として可塑成分とし
て粘土が２０％〜４０％含まれることに起因している。

【００１９】本発明者らは、高温焼成時の素地の暗色化
の検討を進め、現状で工業的に入手可能な適性価格帯
で、純度の高い原料素材の配合、即ち純度の高いカオリ
ン、クレー、長石、粘土の配合によって、酸化チタン含
有量が０．２０重量％のものを得た。この配合により、
高温焼成時の暗色化は大分少なくなったが、未だ充分で
なく、更に検討の結果、カオリン、長石、珪砂類は、比
較的純度の高いものが得られるが、可塑性の高い粘土に
高純度のものが得難いことが判明した。そこで、粘土の
全部若しくは一部を、ベントナイト、モンモリロナイ
ト、セリサイト等の陽イオン交換量の高い成分に転換す
ることにより、酸化チタン含有量を０．０２〜０．１５
重量％まで低下せしめることに成功したのである。

【００２０】この結果、酸化チタン含有量としては、
０．１５重量％を切ると、色の暗色化は急激に少なくな
り、好ましくは０．１０重量％以下にすれば、色変化と
共に、高温焼成により、骨材性能を向上せしめることが
出来、吸水率を２．０％、好ましくは１．５％以下に低
下させることが可能となったのである。

【００２１】また、併せて、暗色化の激しい組成の場合
において、同じく問題となった色斑、即ち骨材間または
骨材表層と内部との色斑も、同時に解決することが出来
たのである。

【００２２】なお、以上の説明においては、粘土の一部
若しくは全部をベントナイト、モンモリロナイト若しく
はセリサイトに転換することとしているが、勿論、高純
度で、酸化チタン含有量の少ない粘土が、入手され得る
ならば、それを用いても、上記した効果は充分に発揮さ
れ得るものである。

【００２３】

【実施例】以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは、言うまでもないところであ
る。また、本発明には、以下の実施例の他にも、更に上
記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を逸脱しない限
りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々なる変更、
修正、改良等を加え得るものであることが、理解される
べきである。

【００２４】先ず、道路・建材用人工着色骨材原料とし
て、鉄分及びチタン含量の少ないアルミナ、珪砂原料と
してのカオリン、珪砂を準備し、またアルカリ原料とし
ての長石、可塑成分として粘土及びベントナイト、更に
顔料としての酸化鉄（弁柄）を、それぞれ準備した。

【００２５】次いで、これら原料を配合し、これに顔料
として弁柄を外配にて５．０重量％添加して、これを、
実施例１（酸化チタン含量：０．０５重量％）とした。
また、この配合に、更に粘土及び酸化チタンを添加、配
合して、実施例２（酸化チタン含量：０．１５重量％）
及び比較例（酸化チタン含量：０．５０重量％）の配合
物を得た。これら得られた配合物素地、並びに参考例と
して用いた、一般に使用されている磁器タイル用素地に
ついて、それらの焼成後の化学分析値（重量％）を、下
記表１に示した。なお、この化学組成は、蛍光Ｘ線分析
によって測定し、得られたものである。

【００２６】

【表１】

【００２７】かかる表１において、配合原料素地の化学
組成を見ると、実施例１では、原料として純度の高いも
のを使用しているので、酸化チタン含有量で０．０５重
量％のものが得られた。本発明者らの検討によると、商
業ベースの原料を用いても、酸化チタン含有量が０．０
２重量％のものまで得られることが確かめられている。

【００２８】なお、実施例２（酸化チタン含量：０．１
５重量％）及び比較例（酸化チタン含量：０．５６重量
％）は、粘土及び酸化チタンを作為的に添加したもので
あって、それらは、酸化チタン含有量の変化の効果を見
るために、配合されたものである。

【００２９】また、これら配合物と、一般に使用されて
いる磁器タイル用素地とを比較して見ると、酸化チタン
量が少ないこと以外に、アルミナ量が１８〜１９重量％
と多く、またカルシウム量が０．６重量％と約２倍、ま
たマグネシウム量も多い。これらの成分は、酸化チタン
以外で、顔料の色変化と暗色化防止に効果を上げている
ものと思われる。

【００３０】そして、これらの配合物素地を用い、それ
ぞれ、粗粉砕の後、ボールミル中に投入し、更に水を加
えて、平均粒子径が３００μｍ以下となるまで湿式粉砕
し、各配合物素地に対応する泥漿を得た。次いで、この
得られた泥漿をフィルタープレスにて脱水した後に、オ
ーガーマシンを用いて所定の形状に成形した。

【００３１】その後、このようにして得られた各々の成
形品を乾燥した後、直径１．８ｍ、長さ６０ｍのロータ
リーキルンを使用して、焼成した。滞留時間は４時間で
あり、温度は徐々に昇温して１１７０℃より１２４０℃
の各段階でサンプルを取り出し、焼成骨材の色調変化及
び物性の測定を行ない、その得られた各結果を、下記表
２〜表５及び表６に示した。

【００３２】

【表２】

【００３３】

【表３】

【００３４】

【表４】

【００３５】

【表５】

【００３６】

【表６】

【００３７】なお、かかる表２〜表５に示された、ロー
タリーキルンでの焼成温度による骨材の色調変化につい
て、その色調の測定は、ミノルタ色彩色差計ＣＲ−３１
０（ミノルタ株式会社）を使用し、刺激直読方法によ
り、ハンターＬａｂ表色系を使用して、行なった。

【００３８】上記の結果より明らかなように、酸化チタ
ン含有量が０．０５重量％の実施例１の素地では、焼成
温度が上昇しても、明度Ｌ、赤色刺激値ａ、黄色刺激値
ｂ共に低下が少なく、高温焼成が可能であり、且つ色斑
の発生も少ないことが認められる。

【００３９】また、酸化チタン含有量が０．１５重量％
の実施例２では、明度、刺激値ａ、ｂ共に、焼成温度の
上昇により徐々に低下するが、焼成温度が１２００℃を
過ぎると、急激に降下し始める。色斑は、多少発生する
が、１２００℃までは充分に使用が可能である。

【００４０】これに対して、酸化チタン含有量が０．５
６及び０．６０重量％の比較例及び一般磁器素材の参考
例では、焼成温度が１１８０℃を越えると、急激にＬ、
ａ、ｂが共に低下し始め、特に黄色刺激値ｂの低下が激
しく、全体の色調として赤色から暗褐色に変化すること
が認められる。また、骨材間の色斑及び骨材内外層の色
斑も急激に増加し、色の面より見ると、１１７０〜１１
７５℃での焼成温度以下でないと、実用化は困難である
ことが判る。

【００４１】また、焼成温度による骨材物性を示す表６
より明らかな如く、酸化チタン含有量を除いて、略同一
組成を示すセラミックス素地を用いた実施例１、２及び
比較例では、共に、焼成温度による物性変化は認められ
るが、素材間の差はバラツキの範囲であるため、その平
均値が表６に示されている。この骨材物性の焼成温度に
よる変化を見ると、１１８０℃以下での焼成では、骨材
の吸水率は２．０％以上となり、ロサンゼルスすり減り
減量及び骨材破砕値は共に悪化するために、１１８０℃
以上の焼成が望ましいのである。また、焼成温度を上げ
ると、焼結が進行し、見掛け比重が増加して、吸水率が
低下し、緻密な構造となり、ロサンゼルスすり減り減量
や、骨材破砕値は共に減少し、物性は向上する。ただ
し、１２４０℃を越えると、溶融発砲するために、見掛
け比重が逆に下がり、他の物性値も低下するので、物性
面より見ると、１１８０℃より高く、１２４０℃より低
い温度が望ましく、またその中では高い方が良いが、色
の面より見ると、低い方が良いこととなる。

【００４２】以上の如き色調の変化及び物性変化を総合
して見るに、酸化チタンの含有量が高く、それが０．５
〜０．６重量％にもなると、色調変化が激しく、１１７
０℃以下でないと、充分な色調が得られないが、１１７
０℃以下の焼成温度では焼き締めが足りず、水分率、見
掛け比重、すり減り減量、骨材破砕値等の物性が低下し
て、道路・建材用骨材としての使用は難しく、酸化チタ
ン量：０．１５重量％は限界値であり、この場合、色調
面より見ると、１１９０〜１１８０℃以下の焼成温度が
望ましいが、この場合、吸水率２．０％と物性面の限界
値となる。酸化チタン含有量が０．１０重量％以下とな
れば、色調面より見ると、１２００〜１２２０℃の焼成
温度が充分取れ、従って物性も骨材として充分な性能を
得ることが出来るのである。

【００４３】すなわち、焼成後の骨材組成における酸化
チタンの含有量が０．１５重量％以下、好ましくは０．
１０重量％以下であり、吸水率が２．０％以下、好まし
くは１．５％以下になる如く、緻密な構造を有すること
を特徴とする道路用、建材用の人工着色骨材は、道路
用、建材用としての充分に鮮明な発色性を持ち、且つ物
性を持たすことが判明したのである。

【００４４】

【発明の効果】以上の説明から明らかな如く、本発明に
従う道路用、建材用の着色人工骨材にあっては、一般景
観素材として、またバスレーンの認識性向上、ドライバ
ーの注意喚起用の車道用の着色骨材として、また建材及
び建設用の着色人工骨材として充分に鮮明な色相を持つ
と共に、耐摩性、耐久性、耐老化性、耐褪色性等、機械
的また化学的機能を併せ持ち、それぞれの用途に広く活
用され、有利に改善され得るものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者安藤宗夫愛知県瀬戸市塩草町11番地の４内外セラミックス株式会社内 (72)発明者塚田豊彦愛知県瀬戸市塩草町11番地の４内外セラミックス株式会社内 (56)参考文献特開平７−69709（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁器質坏土に所定の顔料を配合せしめた
ものを焼成して得られる骨材であって、焼成後の骨材組
成における酸化チタン含有量が０．１５重量％以下であ
ると共に、吸水率が２．０％以下である緻密な構造を有
することを特徴とする道路・建材用着色人工骨材。
【請求項２】焼成物中の酸化チタン含有量が０．１５
重量％以下となるように、酸化チタン含有量の少ない原
料を配合して、磁器質坏土を調製する一方、かかる磁器
質坏土に所定の顔料を配合せしめ、そして平均粒子径が
３００μｍ以下となるように粉砕混合した後、所定大き
さの成形物に成形し、更にその後、かかる成形物を焼成
して、吸水率が２．０％以下である緻密な構造の焼成物
と為すことを特徴とする道路・建材用着色人工骨材の製
造方法。
【請求項３】前記磁器質坏土が、（ａ）シリカ、カオ
リン、クレー、長石、陶石及びろう石からなる群より選
ばれたＳｉＯ₂ 源原料と、（ｂ）アルミナ、カオリン及
びばん土頁岩からなる群より選ばれたＡｌ₂ Ｏ₃ 源原料
と、（ｃ）粘土、ベントナイト、モンモリロナイト及び
セリサイトからなる群より選ばれた可塑成分とから主と
して構成されている請求項２に記載の道路・建材用着色
人工骨材の製造方法。