JP2930906B2 - 軽量粘土瓦 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、粘土を主原料とし
て混練、成形、焼成した軽量粘土瓦に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、粘土瓦は産地で採掘される粘土、
長石、石英、その他の鉱物等が含有される原土を単独、
若しくは数種の原土を混合し、瓦素地を成形し、乾燥後
に１０５０〜１２００℃程度で焼成することにより製造
されている。

【０００３】また、上記瓦素地の一般的な鉱物組成とし
ては、粘土質３０〜４０重量％、長石質１５〜２５重量
％、石英質２５〜４０重量％、その他５〜１０重量％、
より成るものであり、また瓦素地の粒度組成としては、
代表的な石州瓦素地および三河瓦素地では図４に示す程
度と成している。

【０００４】そして、上記の様な瓦素地によって、粘土
瓦のＪＩＳ−Ａ−５２０８の各規定値を満足させるため
に、肉厚を約１５ｍｍ程度と成して機械的強度、寸法精
度等の品質を満足させる。

【０００５】このため、粘土瓦の重量としては、約３ｋ
ｇも有する結果となり、輸送費、建築構造材の過負荷、
施工現場での取り扱い等を軽減するために軽量化が望ま
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐寒性を向
上させると共に、機械的強度を高め重量的に約２０％以
上軽減される粘土瓦を得る軽量粘土瓦を提供せんとする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく軽量化の課題に鑑み、本発明者は軽量化に対す
る要素として気孔率に着目し、鋭意研究を重ねた結果、
前記気孔率における開放気孔率と密閉気孔率との関係が
軽量化を図るための重要な要素と成ることを知見して本
発明を完成したのである。

【０００８】すなわち、焼成体である粘土瓦における開
放気孔率と密閉気孔率の比率を所定以上と成すことによ
り軽量化を図ると同時に凍害の発生を無くし、耐寒性を
向上させることを要旨とする軽量粘土瓦を提供して上記
欠点を解消せんとするものである。

【０００９】そして、本発明の粘土瓦は、粘土を主原料
として瓦素地を成形し、乾燥後に焼成した焼成体の全気
孔率（密閉気孔率＋開放気孔率）を、２０％以下、気孔
比率（密閉気孔率／開放気孔率）を、０．２８以上と成
して凍害の発生を無くし、耐寒性を向上させると同時に
機械的強度を向上させて軽量化する。

【００１０】ここで、気孔比率における密閉気孔率は、 〔（焼成重量−煮沸水中重量）／（煮沸吸水重量−煮沸
水中重量）〕−〔焼成重量／（２．６×（煮沸吸水重量
−煮沸水中重量））〕 で与えられる。

【００１１】また、開放気孔率は、 〔（煮沸吸水重量−焼成重量）／（煮沸吸水重量−煮沸
水中重量）〕 で与えられる。

【００１２】また、焼成重量とは、焼成された粘土瓦を
空気乾燥器に入れ、温度を約１１０℃に保ち、２４時間
以上経過した後、取出して放冷し、室温に達した時の重
量である。

【００１３】また、煮沸吸水重量とは、試験体を水温１
５℃から２０℃の清水中に木羽立てとし、その上面が水
面下約１０ｃｍになるように全形を浸し、５時間煮沸さ
せた後取出し、直ちに水温１５℃から２０℃の清水中に
入れ、室温まで放冷させた後取出し、手早く各面を湿布
でふき、直ちに測定したときの質量である。

【００１４】また、煮沸水中重量とは、煮沸吸水させた
試験体を、水中懸架した時の質量である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明すると、先ず、本発明に係る軽量粘土瓦を
製造するための粘土瓦製造設備１としては、各種の配合
すべき原料を供給する供給装置２と、供給装置２から供
給される配合原料を乾燥する乾燥装置３と、乾燥装置３
から供給される乾燥配合原料を微粉砕する粉砕装置４
と、粉砕装置４から供給される粉砕原料を粒状に造粒す
る造粒装置５と、造粒装置５から供給される粒状原料を
混練押し出しする土練機６と、土練機６から押出成形さ
れる押出成形体を切断する切断機７と、切断機７によっ
て切断された荒地を瓦形状にプレス成形する成形機８
と、成形機８からの瓦素地を乾燥する乾燥炉９と、乾燥
炉９からの白地に釉薬を塗布する施釉機10と、施釉機10
からの施釉瓦素地を焼成する焼成炉11を備えている。

【００１６】供給装置２としては、各種の原料を次工程
へ搬送する搬送手段であるベルトコンベヤ12、12a …を
連設し、ベルトコンベヤ12、12a …の搬送面の上方で、
各種の原料を収容し、原料をベルトコンベヤ12、12a …
の搬送面に供給する複数の原料ホッパー13、13a …を配
設している。

【００１７】また、原料ホッパー13、13a …の内、ベル
トコンベヤ12、12a …の基端側に設ける原料ホッパー13
としては、焼成瓦等の不良品を収容するものにして、そ
の排出口側には、不良品を粗砕するための破砕機14を内
装している。

【００１８】また、その他の原料ホッパー13a …として
は、粘土瓦の原料として良質な単味で使用できる堆積層
粘土を含む原土や、また粘土瓦において代替原料として
知られている泥岩、頁岩、粘板岩等の堆積岩やガラス用
ケイ砂の水洗や蛙目粘土の水簸の際の廃土であるキラ
や、また山砂利採取や砕石からの廃泥、鉱山スライム、
鋳物廃砂や上水道廃泥、河川、湖底のしゅんせつ土類
や、陶石、風化花コウ石、小礫まじり粘土、シルト質粘
土、シルト、砂利質シルト等を収容するものである。

【００１９】なお、その他の原料ホッパー１３ａ…につ
いても、必要に応じて乾燥装置３における乾燥効率を向
上させるために破砕機（図示せず）を設けることも可能
である。

【００２０】乾燥装置３は、配合原料をかき混ぜながら
乾燥して排出するものにして、横置きされた中空ケーシ
ング15内に攪拌パドル16を設けると共に、中空ケーシン
グ15の下方側に、熱風が送り込まれる通風口17が設けら
れ、また中空ケーシング15の攪拌搬送方向の上流側に原
料投入口18が設けられると共に、下流側には原料排出口
19が設けられている。

【００２１】また、中空ケーシング15の攪拌搬送方向の
下流側の上部には、除去した水分を含んだ排ガス排出口
20を設け、この排ガス排出口20には、排ガス中に含まれ
ているダストを捕集する集塵器21を接続している。

【００２２】乾燥装置３と粉砕装置４との間には、バケ
ットコンベヤ22、乾燥原料ホッパー23を設けており、バ
ケットコンベヤ22の入口側は乾燥装置３の原料排出口19
と接続し、また集塵器21の出口側とも接続されている。

【００２３】また、バケットコンベヤ22の出口側と乾燥
原料ホッパー23の入口側とを接続すると共に、乾燥原料
ホッパー23の出口側には乾燥原料を送り出すベルトフィ
ーダー24が設けられている。

【００２４】そして、ベルトフィーダー24から供給され
る乾燥原料は、粉砕装置４の原料投入口25より投入する
様にしている。

【００２５】粉砕装置４は、気流による分級機能を備え
た竪型ローラミルであり、この竪型ローラミルは、下部
ケーシング26と上部ケーシング26a から成り、下部ケー
シング26の中央部には回転制御される粉砕テーブル27が
配設され、この粉砕テーブル27の上には複数個のローラ
ー28、28a が回転自在な状態で粉砕テーブル27の表面に
接して設けられている。

【００２６】なお、ローラー28、28a は、油圧装置29に
よる加圧手段によって粉砕テーブル27に押しつける圧力
を調整可能と成している。

【００２７】また、下部ケーシング26と粉砕テーブル27
との間には、環状の空気噴出口30が設けられ、空気噴出
口30から空気を噴出する様に成すと共に、上部ケーシン
グ26a 内の上方には分級機構部31が設けられ、かかる分
級機構部31は回転制御される垂直筒軸32の下方に支持部
材33を介し、円周方向に所定間隔をもって多数の羽根3
4、34a …が取り付けられている。

【００２８】また、上部ケーシング26a の上方の側方に
は排出口35が設けられ、この排出口35からは排出される
空気と共に、微粉砕された粉体原料を取り出している。

【００２９】また、乾燥原料を粉砕テーブル27の中央部
に落下供給する原料投入口25と接続される原料供給シュ
ート36を設けている。

【００３０】また、粉砕装置４の排出口35には、バッグ
フィルター37が連設され、かかるバッグフィルター37で
粉体原料を捕集している。

【００３１】また、バッグフィルター37の出口側にはロ
ータリーフィーダー38が設けられ、ロータリーフィーダ
ー38によって捕集された粉体原料を微粉原料保管用の粉
体原料ホッパー39に供給する様にしている。

【００３２】また、粉体原料ホッパー39とバッグフィル
ター37との間に設ける粉体原料の移送手段は、スクリュ
ーコンベヤ40とバケットコンベヤ41が設けられている。

【００３３】造粒装置５は粉体原料に水を連続的に供給
し、転動造粒する傾斜回転皿型造粒機であり、円形の底
板42と周壁43で形成された皿状の回転容器であるパン44
を機体45側に傾斜状に支持されて回転制御される回転傾
斜軸46に固定している。

【００３４】次に、本発明に係る軽量粘土瓦の製造方法
としては、各種の原土、その他原料を収容する原料ホッ
パー13、13a …から、ベルトコンベヤ12、12a …上に所
定の配合割合と成る様に供給し、ベルトコンベヤ12、12
a…に供給する過程において、破砕機14等によって原料
中における数ｃｍ以上のかたまりを粗砕すると同時に、
原料中に含まれている鉄分等を除去した状態で乾燥装置
３に供給される。

【００３５】乾燥装置３では通風口17から熱風を中空ケ
ーシング15内に送給した状態で原料投入口18から原料を
順次投入し、攪拌パドル16で原料をかき混ぜながら連続
的に原料排出口19より乾燥原料として排出し、バケット
コンベヤ22を介して乾燥原料ホッパー23内に供給する。

【００３６】次に乾燥原料ホッパー23内の乾燥原料を粉
砕装置４の原料供給シュート36を介して粉砕テーブル27
の中央部に定量供給すると、回転制御される粉砕テーブ
ル27による遠心力で乾燥原料は外側へ押し出され、粉砕
テーブル27の外側で、その表面に接しているローラー2
8、28a と粉砕テーブル27との間に喰い込まれ、圧縮と
セン断力によって粉砕される。

【００３７】この粉砕された微粉は、粉砕テーブル27と
下部ケーシング26との間から送給される気流に同伴して
上昇し、上部ケーシング26a の上方に設けられる分級機
構部31によって所定粒度となったものが排出口35よりバ
ッグフィルター37へ送給されて捕集される。

【００３８】なお、粉砕装置４としては、分級機構部31
の回転数と通風量によって分級能力が制御され、所定粒
度より大きな粗粒は、気流に同伴されて上昇するも、回
転制御される分級機構部31の羽根34、34a …間を通過で
きず、羽根34、34a …によってたたかれ、上部ケーシン
グ26a 内面に当たり、そのまま失速して下方へ落下し、
適宜手段でもって回収され、再び粉砕テーブル27に供給
され、また上記よりさらに大きな粗粒は気流に逆らって
下方し、再び粉砕テーブル27の中央部に供給されたり、
また粉砕テーブル27と下部ケーシング25の間から落下し
た粗粒は適宜手段でもって回収され、再び粉砕テーブル
27の中央部に落下供給される。

【００３９】次に、バッグフィルター37で捕集された粉
体原料はスクリューコンベヤ40、バケットエレベーター
41を経て粉体原料ホッパー39に収容され、粉体原料ホッ
パー39の出口側から計量機（図示せず）を介して調湿機
47に供給される。

【００４０】かかる調湿機47では次工程における造粒時
において、核を形成しやすくするため、予備的に湿含攪
拌しながら加水して造粒装置５へと微粉原料を供給す
る。

【００４１】次に、造粒装置５においては、回転制御さ
れるパン44に加湿された微粉体し、そして媒体である水
をスプレーによって上方から供給すると微粉体は、図３
の転動流Ａの様に転動をくり返し、粒状に成長してい
く。

【００４２】かかる造粒のメカニズムとしては、微粉体
は最初、パン44の底部で転動流Ａの外周軌道を循環する
が、粒径が成長するにつれて徐々に表面層に向い、転動
流Ａの内側軌道を循環する様になり、そして、所定の粒
度まで造粒された物は、パン44の縁から溢流し、造粒物
として排出される。

【００４３】

【実施例】粘土製造設備１の供給装置２によって各種原
料を配合し、概ね粘土質３０〜４０重量％、長石質１５
〜２５重量％、石英質２５〜４０重量％、その他５〜１
０重量％の鉱物組成と成るようにした配合原料を、乾燥
装置３によって乾燥させ、かかる乾燥原料を粉砕装置４
に供給し、そして粉砕装置４によって所定粒度以下と成
し、すなわち、４４μｍ以下のものを実施例１、４、６
とし、５０μｍ以下のものを実施例３、８、１０、１
３、１４とし、７５μｍ以下のものを実施例２、１２、
１６、１８、２１とし、１００μｍ以下のものを実施例
２５とし、１２５μｍ以下のものを実施例５、７、９と
し、１５０μｍ以下のものを実施例１９、２０とし、１
７６μｍ以下のものを実施例１１、１５とし、２０００
μｍ以下のものを実施例１７とし、しかる後各処理を経
て焼成し、ＪＩＳーＡー５２０８に規定される５３Ａ型
の肉厚を約１５ミリと成した桟瓦の各実施例を得た。

【００４４】また、上記実施例の焼成温度としては、１
２３０℃で焼成したものを実施例１、２、３、１２、１
７とし、１２００℃で焼成したものを実施例４、５、
６、７、８、９、１１、１５、１６、１８、１９、２０
とし、１１７０℃で焼成したものを実施例１０、１３、
１４、２１、２５とした。

【００４５】また、上記実施例と比較するために従来技
術における鉱物組成、粒度組成（石州瓦素地）、焼成温
度でもって製造したＪＩＳーＡー５２０８に規定される
５３Ａ型の肉厚を約１５ミリと成した桟瓦の実施例２
２、２３、２４、２６を得た。

【００４６】そして、気孔率、吸水率、機械的強度を測
定すると共に、凍害試験を実施したところ、表１および
表２の結果に示すように、全気孔率（密閉気孔率＋開放
気孔率）を、２０％以下、気孔比率（密閉気孔率／開放
気孔率）を、０．２８以上と成した実施例１〜１８にあ
っては、凍害は全く発生しなかった。

【００４７】また、実施例１〜１８にあっては、その曲
げ破壊荷重は平均で、４２００（Ｎ）以上と成り、これ
は比較する実施例２２、２３、２４、２６の曲げ破壊荷
重の平均、２７００（Ｎ）より著しく高く成り、このこ
とは実施例１〜９の肉厚（１５ｍｍ）を、実施例２２、
２３、２４、２６の平均強度を備える肉厚まで薄くで
き、これを換算すると約２０％以上の軽量化と成る。

【００４８】

【表１】

【００４９】

【表２】

【００５０】ここで、凍害試験としては、試験体を３０
分間煮沸し吸水させ、直ちにー２０℃で８時間凍結さ
せ、ひび割れおよび剥離の状態を観察するもので、これ
を３回繰り返すものであり、この凍害試験は、ＪＩＳー
Ａー５２０８に規定される凍害試験で２５回繰り返して
も凍害の発生が認められないものでも、かかる試験によ
れば過酷であるため１回でも凍害が発生する。

【００５１】また、５時間煮沸吸水率としては、試験体
を５時間煮沸し吸水させた水の重量を焼成重量で割った
値であり、また２４時間吸水率としては、試験体を２４
時間水中に浸し吸水させた水の重量を焼成重量で割った
値である。

【００５２】また、機械的強度である曲げ破壊荷重試験
としては、ＪＩＳーＡー５２０８に規定されるスパン２
００ｍｍを、直径約３０ｍｍの鋼製丸棒で支持し、スパ
ン中央全幅に支持棒を平行させて直径約３０ｍｍの鋼製
丸棒を介して荷重速度約５ｋｇｆ／ｓ（４９Ｎ／ｓ）で
均一に載荷して実施するものである。

【００５３】なお、表１における曲げ破壊荷重の試験値
における※を付したものは、その値以上でも曲げ破壊が
起こらなかったものである。

【００５４】

【発明の効果】要するに本発明は、粘土を主原料として
焼成した粘土瓦において、全気孔率（密閉気孔率＋開放
気孔率）を、２０％以下、気孔比率（密閉気孔率／開放
気孔率）を、０．２８以上と成したので、粘土瓦のＪＩ
Ｓ規格における凍害の規定より過酷な条件での凍害試験
を経ても、ひび割れおよび剥離等の凍害は全く確認でき
ず、耐寒性が著しく向上される粘土瓦を得ることがで
き、また機械的強度が著しく向上し、これによって従来
の粘土瓦の機械的強度を維持した状態で肉厚を薄くする
ことができ、すなわち重量的に約２０％以上軽減される
粘土瓦を得ることができる等その実用的効果甚だ大なる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る軽量粘土瓦の粘土瓦製造設備の概
略構成図である。

【図２】同上粘土瓦製造設備における粉砕装置の概略断
面図である。

【図３】同上粘土瓦製造設備における造粒装置の概略斜
視図である。

【図４】従来の粘土瓦における産地別の粒度分布を示す
図である。

【符号の説明】

フロントページの続き (72)発明者 平岩 国彦 島根県江津市都野津町1268 株式会社ヨ ーケン内 (56)参考文献 特開 昭50−139108（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−59707（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 38/00 - 38/10 C04B 33/00 - 33/36

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粘土を主原料として焼成した粘土瓦にお
   いて、全気孔率（密閉気孔率＋開放気孔率）を、２０％
   以下、気孔比率（密閉気孔率／開放気孔率）を、０．２
   ８以上と成したことを特徴とする軽量粘土瓦。