JP2777246B2 - セラミック板材製品およびその製造方法 - Google Patents
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Description
板状のセラミック材料の製造、並びに関連の製造方法に
関する。
内装用の建築材料の分野において、石板材(大理石,花
崗岩,石灰華等)のような天然材は明らかに別として、
セラミック材料およびその他の板状集塊材料が知られて
いる。
取り換えられてきた。これは、天然材が高価であるこ
と、特に歩留りが低く入手困難である貴重な石材である
場合に高価であることによる。
×40cmより大きくない寸法のタイル状で入手利用できる
ものであるが、いわゆる「れんが積み」等の特殊な材料
の場合はいくらか大きくなるものの別の欠点が生じてく
る。
その上面はガラス化された外観を有し耐吸収性が優れて
いるので化学薬品や大気成分に対する抵抗力は優れてい
るものの、機械的抵抗力や無傷であるための抵抗力は乏
しいものである。これらの特徴に加え、出発混合物が粉
体から調整されるため、セラミック材料の表面上にいか
なる模様を再現しようと、「奥深さ」に欠けるものであ
り、高い美感を付与する必要がある。
る上述の「れんが積み」は、さらに相応の多孔性を有し
ており、この多孔性はれんがを積んだ後に特殊表面処理
によるか、いわゆる「グレス化(gresification)」を
利用して最終的に低減または除去する。
良好な高品質のセラミックグレス(ceramicgres)で
も、通常は30×30cmの寸法で製造され、少量は40×40cm
の寸法で製造される。
に変え得る)を出発原料として板状またはブロック状に
製造されるが、これらの石材をセメントバインダーまた
はポリマーバインダーで結着したものである。
本質的に同様にして、それゆえ、長時間をかけることが
必要なのであるが、硬化させ、その後、目直し(dressi
ng),研磨(polishing)および寸法合せカッティング
(これらは主要工程を挙げただけである)等の仕上げ工
程が実行される。
る場合は、バインダーを構成するポリマーの重合および
架橋過程を包含する。
に記載したイタリア特許第1,056,388号および第1,117,3
46号の2つの特許の主題となっているものである。
採用することによって、このような方法は、製品の審美
性と寸法上(事実、天然石をまねた数メートルの長さの
板を製造することができる。)の観点のみならず機械的
性質の観点からも満足な結果を達成することができるも
のである。
に可能な範囲内であるし、審美性の観点からは得られる
製品は結合材によって形成される表面に「平べったさ」
あるいは奥深くの欠如を残すものである。工業生産の観
点からは、上記のイタリア特許に開示される方法と装置
は、不活性成分とバインダーとの比を最小限に低減する
と共に最終製品の機械的特性を適切に高めることができ
る。
の製品すなわちタイルを工業的に許容しうる方法で製造
することが現在までできなかったということは注目に値
することであり、これは次のような理由による。すなわ
ち、現在までに公知の方法をセラミックク材料に適用す
るには、成形段階で巨大な圧力を必要とするであろう
し、このような圧力は全く許容できないものであり、工
業生産ラインでは許容できないものであるからである。
さらに、焼成段階において特に水平方向での収縮を伴う
ことおよび未硬化状態から材料の焼成された状態への変
化につれて体積の減少が生ずるという同様に解決不可能
な問題も生ずるからである。
ことができる。
が非常に低い(平均的な大理石石切場での堀さく量に対
する板材の歩留まりが通常15〜20%位であることを考え
れば容易に理解できるであろう)。さらに審美性におい
て均質な材料を大量に得ることは非常に困難である。
制限され、垂直表面材、特に建設業界における外表面
材、特に適当な高さの建築における外表面材として使用
するのに制限が生じるのは自明である。
を出発原料として製造された集塊材の場合は、板材の長
さの問題と審美的な均質性の問題は解決するものの、機
械的な特徴性質および使用バインダーの性質に依存する
大気成分に対する抵抗力の観点から本質的な限界を伴
う。
無しにセラミック材料の有利な性質を備えた製品を提供
することにある。言葉を変えれば、本発明の目的は、焼
成段階における体積変化によるような板材の横方向の寸
法の適度の縮小が無く工業的に許容できる有利な方法に
よりセラミックの性質を有する大寸法の板材を提供する
ことにある。
として得られる製品により達成される。すなわち、この
製造方法は、 a)最終の固めた板材の厚みと調和した最大粒径、前記
固めた板材の厚みの1/3より小さい最大粒径を有する粒
質物であって、天然石材またはこのセラミック材料を粒
状化したものから得られる粒質物と、および無機水性バ
インダーで湿らされそしてその無機水性バインダーと混
合されたセラミック材料用粉体からなる結合相とを含
み、その結合層は最終生成物で45〜65容積パーセント含
まれている前記粒質物と結合相とを含むセラミック混合
物を調製する工程; b)このようにして調整された混合物を成形支持体上に
分配し、少くとも40mbarの残留圧力の真空下において振
動作用および少くとも0.5kg/cm2の圧力作用を同時に、
分配した混合物に与えて板状に成形する工程; c)セラミック焼成温度より低い温度で少なくとも2時
間成形物を乾燥する工程;および d)1000℃ないし1300℃の温度でこれらの材料に特徴的
な性質を有するセラミック材料板を得るのに必要な時間
成形乾燥物を焼成する工程の4工程を特徴とする方法で
ある。
することは明らかで、以下に詳述することにより明確に
なってくるであろう好ましい実施態様も予見できる。
結合相とからセラミック混合物を調整する。
岩,石英材料等から得られ、好ましくは予備仮焼を行
う。この仮焼は、主として天然に含有するような水分お
よび不純物を除くことによって粒質物を安定化させるこ
とを目的とし、このような安定化処理は、セラミック焼
成工程における最終板材の収縮を減少させるのに有効で
ある。
種々に着色された各種組成のグレス化(gresified)材
料等のセラミック材料を粉砕して得られる粒質物で代用
することができ、その場合不純物が無く寸法的に安定な
結合体が得られるのでむしろ効果的である。
るタイプの粉末材料からなり、主として長石,霞石,閃
長石等に粘土および/またはカオリンおよび/またはベ
ントナイトを加え、さらにセラミック製品の出発材料を
調整するのに通常使用される他成分と混合したものであ
る。この混合物は、焼成工程における体積収縮が主とし
て板材の垂直方向に生じ、水平方向の収縮を最小限に留
めるようなものである。また、結合相を構成する粉末材
料は、不純物の存在下に予め仮焼し、焼成工程における
粉体を安定化させてもよい。
おける混合物の凝集力を大きくし、真空下での振動圧縮
による圧縮固め工程において混合物を構成する粒子の流
動性を充分なものとするために、粉末材料をけい酸ナト
リウム(水ガラスとしても知られている)で湿らせるの
が好ましい。
最終セラミック製品中で連続マトリックスを成形しなけ
ればならないこと、しかもこのマトリックス中で結合体
鉱物の粒子が埋没すること無く投錨されている状態とす
ることを考慮して決める。結合相のパーセンテージは、
最終組成物での容積で45%ないし65%であるのが好まし
く、60%ないし40%であるのがさらに好ましい。
形成し、このため製品が300kg/cm2を越え曲げ強度を有
するようになる。
なる場合、この湿し工程および粒質物との混合工程は、
混合物塊中に空気やその他のガスを巻き込むのを最小限
に留めるような真空下で作動する混合装置内で行うこと
が好ましいが、必ずしも必須のものではない。もちろ
ん、このような点に留意することの主目的は、焼成時の
収縮を低減すると共に最終製品の内部および/または表
面の多孔性を避けることである。
混合物を分配する工程において、好ましい実施態様では
この支持体は成形型である。しかし、分配および成形工
程は収容成形型を使用しないでコンベアベルト上で直接
行うこともできるし、単に可動収容枠をコンベアベルト
上に配置し行うこともできる。
た後、成形型の周囲の雰囲気を残留圧力で少くとも40mb
ar,好ましくは28ないし18mbarの真空とする。
ベルト上に分配された混合物に、少くとも1.5kg/cm2,好
ましくは2kg/cm2の駆動力、約60Hzの振動数で振動運動
を与え、同時に成形型に収容されている混合物には少な
くとも0.5kg/cm2、好ましくは1.1kg/cm2の圧縮圧力を加
えるのが適切な成形工程である。
のように得られた未硬化成形物を成形型から取り出す。
る二段階、すなわち乾燥工程と適当な焼成工程で行う。
で、約130℃の乾燥温度の場合は数時間の平均滞留時間
で行う。
縮は示さず、100kg/cm2位のかなりの曲げ強度を有す
る。
物を1000ないし1300℃の温度で数時間滞留させる。しか
し、昇温段階も焼成後の冷却段階もゆっくり行う。
り、直線長さを数メーターとすることもできる。これ
は、成形工程で作用する圧力および他の力が適度の強さ
であり、工業規模の製造と調和しているからである。
整に使用した天然石材の表面外観と非常に類似した表面
外観を有する。もっと詳しく述べると、表面はある程度
の透明性を有しており、そのため、結合セラミックマト
リックス中に保持されそれと密にかつ取れないように結
合している出発粒質物は明確に識別することができる。
粒状体をセラミック材料(数種の組成の磁器材料,グレ
ス等)から構成され、数種の色彩と地色を付与する目的
で整合した場合、格別の色彩上と構図上の審美的効果が
達成される。
ならば、石切場から掘り取られた天然石材を使用した場
合には従来不可能であったような審美性および色彩色調
性の同一性を伴って製造することができる板材の量には
さらに制限が加わることは無い。
度を有し、各種の機械的特性に対し等方性(この特徴は
天然石材には無い。)を示し、高い固有密度(specific
density)および一般的には最適な機械的特性(たとえ
出発粒質物を構成する同一の石材から出発して製造され
たとしても、前述の集塊材の機械的特性より優れている
ことは間違いない。)を有する。
げることができ、大気成分および化学薬品に対し高い抵
抗力を有すると共に吸収性はほとんど無く耐摩耗性が高
い。
るセラミック板材は、建造物の外装パネルや歩行者が多
い表面の床材として主に有用である。
が、処方中には固型成分のみを示した。これは、粒質物
とセラミック粉体をわずかに湿らす程度の量しか湿潤剤
は使用しないからであり、この量は乾燥した際の板材に
取り扱いと焼成開始を許容するに充分な機械的強度(約
70〜100kg/cm2の曲げ強度)を与える機能を付与するも
のだからである。
有する粒質物では表面透明性が高いことを特徴とする製
品が得られ、組成Bはマトリックスに透明性を与え、垂
直方向の体積変化があることがわかった。
のであり、概念的に同等の改変等が本発明の範囲を逸脱
することなく可能でありまた予見できるものであること
を最後に述べておきたい。
ゆる材料、特にこのような技術において考えられうる数
種の添加剤および製造助剤を使用することが可能であ
り、予見されるところである。
出発原料と、審美性および/または、各個の成分の特有
の性質の調和性の観点から明白な利点を有する各種組成
および色彩が適度に粉砕されたセラミック材料との混合
も可能であり予見できることである。
Claims (11)
- 【請求項1】最終の固めた板材の厚みと調和した最大粒
径、前記固めた板材の厚みの1/3より小さい最大粒径を
有する粒質物であって、天然石材またはこのセラミック
材料を粒状化したものから得られる粒質物と、および無
機水性バインダーで湿らされそしてその無機水性バイン
ダーと混合されたセラミック材料用粉体からなる結合相
とを含み、その結合層は最終生成物で45〜65容積パーセ
ント含まれている前記粒質物と結合相とを含むセラミッ
ク混合物を調整する工程(a); 前記セラミック混合物を成形支持体上に分配して、残留
圧力で少なくとも40mbarの真空下において振動作用と少
なくとも0.5kg/cm2の圧力作用と同時に前記分配した混
合物に与えて板状に形成する工程(b); セラミック焼成温度より低い温度で少なくとも2時間成
形物を乾燥する工程(c);および 1000℃ないし1300℃の温度で各材料に特徴的な性質を有
するセラミック板材を得るに必要な時間前記乾燥成形物
を焼成する工程(d)を含むことを特徴とするセラミッ
ク板材の製造方法。 - 【請求項2】前記粒質物が、長石,斑岩,花崗岩,閃長
岩,石英および粒状化セラミック材料から選ばれたこと
を特徴とする請求項1記載の製造方法。 - 【請求項3】前記結合相が,長石,霞石,粘土,ベント
ナイト,カオリンおよびそれらの混合物から選ばれかつ
予め仮焼および粉末化を行った材料からなることを特徴
とする請求項1記載の製造方法。 - 【請求項4】湿らせるための湿潤剤が、けい酸ナトリウ
ム水溶液および/または他の耐火性バインダーの水溶液
であることを特徴とする請求項1記載の製造方法。 - 【請求項5】前記出発粒質物が、予じめ仮焼熱処理され
ていることを特徴とする請求項1記載の製造方法。 - 【請求項6】前記粒質物、前記セラミック粉末および湿
潤剤と混合して前記出発混合物を調整するのを、真空下
に維持された混合機中で行うことを特徴とする請求項1
記載の製造方法。 - 【請求項7】前記成形工程において、前記混合物を収容
成形型中で分配するかまたは収容枠を備えかつ支持金属
板に隣接したベルト上で分配することを特徴とする請求
項1記載の製造方法。 - 【請求項8】前記成形工程において、振動と圧縮圧力を
同時に与えることを真空下において約40秒間行うことを
特徴とする請求項1記載の製造方法。 - 【請求項9】前記乾燥工程を130℃の温度で行うことを
特徴とする請求項1記載の製造方法。 - 【請求項10】前記焼成工程において、焼成温度への昇
温および焼成後の冷却を徐々に行うことを特徴とする請
求項1記載の製造方法。 - 【請求項11】天然石材またはセラミック材料の粒質物
が焼成によりセラミックマトリックス中に含まれている
ことを特徴とする請求項1ないし10のいずれかの製造方
法により製造されたセラミック板材。
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IT85,505A/89 | 1989-01-13 |
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