JP2993949B1 - セラミックス材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 製造効率の向上および製造コストの削減を図
ることを可能とするセラミックス材の製造方法および製
造装置を提供することである。 【解決手段】 発泡性セラミックス原料混合物５、表面
仕上げ用セラミックス原料混合物６および７を充填した
耐熱性型枠８を、窯炉５０において１１８０℃で２時間
加熱する。この結果、発泡性セラミックス原料混合物５
よりセラミックス発泡体からなる基材１が形成されると
ともに、表面仕上げ用セラミックス原料混合物６および
７より、セラミックスからなる第１の表面層２および第
２の表面層３が基材１上に形成される。基材１、第１お
よび第２の表面層２，３の焼成時に、凹凸パターンが設
けられた型押し用ローラ５５を用いて表面仕上げ用セラ
ミックス原料混合物７をプレスすると、第２の表面層３
に溝状パターン４が設けられたセラミックス材１００が
形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックス材の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミックス発泡体を製造する際には、
耐熱性型枠内に発泡性セラミックス原料混合物を充填
し、これを窯炉において１０００℃以上の高温で焼成す
る。それにより、発泡性セラミックス原料混合物が溶融
および発泡し、セラミックス発泡体が形成される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】セラミックス発泡体に
表面仕上げや模様付けを行うためには、セラミックス発
泡体の焼成後に、セラミックス発泡体の表面に釉薬を塗
布して焼成する工程を繰り返す必要がある。このため、
セラミックス発泡体の製造の効率が悪く、製造コストが
高くなる。

【０００４】本発明の目的は、製造効率の向上および製
造コストの削減を図ることを可能とするセラミックス材
の製造方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段および発明の効果】第１の
発明に係るセラミックス材の製造方法は、耐熱性型枠内
に発泡性セラミックス原料混合物を充填するとともに、
発泡性セラミックス原料混合物上に異なる色の複数層の
表面仕上げ用セラミックス原料混合物を充填し、発泡性
セラミックス原料混合物および表面仕上げ用セラミック
ス原料混合物を焼成することによりセラミックス発泡体
からなる基材上にセラミックスからなる複数の表面層が
積層されてなるセラミックス材を形成し、焼成時に、表
面に凹凸パターンを有するプレス部材により表面仕上げ
用セラミックス原料混合物を押圧し、上層の表面層中に
下層の表面層を露出させるものである。

【０００６】上記の製造方法において、発泡性セラミッ
クス原料混合物は加熱により溶融および発泡し、セラミ
ックス発泡体からなる基材が形成される。一方、発泡性
セラミックス原料混合物上に複数層充填した表面仕上げ
用セラミックス原料混合物は加熱により溶融し、基材上
にセラミックスからなり色が各々異なる複数の表面層が
形成される。

【０００７】このように、本発明に係る製造方法によれ
ば、セラミックス発泡体からなる基材とセラミックスか
らなる表面層とが一体化したセラミックス材を一度の焼
成により得ることができる。また、このようなセラミッ
クス材は軽量であり、優れた耐熱性、耐水性および強度
を有する。さらに、基材と表面層とが一体化しているた
め施工が容易であり、表面層が基材から離れて落下する
おそれがない。

【０００８】また、表面仕上げ用セラミックス原料混合
物が着色顔料または釉薬を含有してもよい。

【０００９】所望の着色顔料を含有した表面仕上げ用セ
ラミックス原料混合物を焼成することにより、セラミッ
クスからなる表面層を所望の色に着色することができ
る。また、釉薬を含有した表面仕上げ用セラミックス原
料混合物を焼成することにより、セラミックスからなる
表面層に釉薬を融着することができる。

【００１０】このように、セラミックス材の焼成と同時
に、セラミックス材の表面の着色および釉薬の融着を行
うことができるため、セラミックス材の製造工程の簡素
化および製造時間の短縮が図られる。その結果、セラミ
ックス材の製造効率が向上するとともに、製造コストの
削減が図られる。

【００１１】さらに、発泡性セラミックス原料混合物お
よび表面仕上げ用セラミックス原料混合物の焼成時に、
表面に凹凸パターンを有するプレス部材により表面仕上
げ用セラミックス原料混合物を押圧する。

【００１２】これにより、セラミックスからなる表面層
の焼成と同時に、セラミックスからなる表面層にプレス
部材の表面の凹凸パターンを転写することが可能とな
る。また、プレス部材の表面の凹凸パターンを選択する
ことにより、所望の凹凸パターンを有するセラミックス
材を得ることができる。

【００１３】また、上記のように異なる色の複数の表面
層が積層されているため、表面層に凹凸パターンを形成
することにより、上層の表面層中に下層の表面層の色の
模様を形成することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係るセラミックス
材の製造方法により製造されたセラミックス材の一例を
示す斜視図である。

【００１５】図１に示すセラミックス材１００は、セラ
ミックス発泡体からなる基材１上にセラミックスからな
る第１の表面層２および第２の表面層３が積層されてな
る。

【００１６】セラミックス材１００の基材１は、発泡性
セラミックス原料混合物を加熱し、溶融および発泡させ
ることにより形成させる。このため、気孔率が高く、低
比重である。

【００１７】また、第１の表面層２は、黒色の顔料を含
有したセラミックス原料混合物を焼成することにより形
成される。第２の表面層３は、茶色の顔料を含有したセ
ラミックス原料混合物を焼成することにより形成され
る。

【００１８】第１の表面層２は黒色を呈しており、第２
の表面層３は茶色を呈する。また、第２の表面層３にお
いては、第１の表面層２が溝状に露出している。それに
より、茶色を呈した第２の表面層３に黒色を呈した溝状
パターン４が形成されており、この溝状パターン４が目
地に相当する。以上のように、セラミックス材１００に
おいては、セラミックス発泡体からなる基材１とセラミ
ックスからなる第１および第２の表面層２，３とが一体
化している。

【００１９】図１に示すセラミックス材１００における
基材１、第１の表面層２および第２の表面層３の厚さ
は、それぞれ２００ｍｍ、２ｍｍおよび５ｍｍであり、
また、基材１、第１の表面層２および第２の表面層３の
比重は、それぞれ０．４、１〜１．２および１〜１．２
である。このようなセラミックス材１００は軽量であ
り、優れた断熱性や耐火性を有するとともに強度的にも
優れているため、建築材として利用することができる。

【００２０】また、このセラミックス材１００は、第２
の表面層３に目地に相当する溝状パターン４が設けられ
ているので、タイル貼りと同様の外観形状を有する。こ
のため、図１に示すセラミックス材１００を用いて、
塀、門柱、建造物の外壁材または内壁材を施工すること
が可能となる。

【００２１】また、基材１、第１および第２の表面層
２，３が一体化しているため、経年変化により、基材１
と第１および第２の表面層２，３とが剥離するおそれが
ない。しかも、このセラミックス材１００では、基材１
にタイル等の表面層を貼り付ける作業が不要であるた
め、施工が容易になる。

【００２２】次に、図１のセラミックス材１００の製造
方法を、図２および図３の工程断面図を参照しながら説
明する。

【００２３】セラミックス材１００の製造には、図２に
示すような複数の板状体を組み立てて構成された型枠８
が用いられる。型枠８には耐熱性が要求されることか
ら、板状体は耐火物や金属から構成される。

【００２４】図２に示すように、まず型枠８内にセラミ
ックス材１００における基材１の原料（以下、発泡性セ
ラミックス原料混合物５とする）を充填し、これをプレ
ス部材を用いて高圧でプレスする。次に、図１における
第１の表面層２の原料（以下、表面仕上げ用セラミック
ス原料混合物６とする）を充填して高圧でプレスし、さ
らに、第２の表面層３の原料（以下、表面仕上げ用セラ
ミックス原料混合物７とする）を充填して高圧でプレス
する。これにより、発泡性セラミックス原料混合物５お
よび表面仕上げ用セラミックス原料混合物６，７が混じ
り合うことなく積層される。

【００２５】発泡性セラミックス原料混合物５は、特に
限定されず、任意の発泡性セラミックス原料を選択する
ことができる。発泡性セラミックス原料は、主に、無機
質原料および発泡剤からなる。無機質原料としては、天
然ガラス質、粘土、黒曜石、坑火石およびステアタイト
等が用いられる。また、無機質原料として、廃棄された
長石を用いてもよい。さらに、シラス等の火山灰を混合
してもよい。一方、発泡剤としては、炭化珪素、ドロマ
イト、炭酸カルシウム、ストロンチウム、タンカル等が
用いられる。さらに、所望に応じ、増量材や界面活性剤
を添加してもよい。増量材として、火力発電所で生じる
フライアッシュを用いることも可能である。なお、上記
に示す発泡性セラミックス原料混合物５は、乾燥粉末の
状態で使用する。

【００２６】一方、表面仕上げ用セラミックス原料混合
物６および７は、発泡性セラミックス原料混合物５と類
似の組成を有するが、着色顔料を含有するとともに、発
泡剤の割合が発泡性セラミックス原料混合物５と比較し
て低い。図２に示す表面仕上げ用セラミックス原料混合
物６は黒色の顔料を含有しており、表面仕上げ用セラミ
ックス原料混合物７は茶色の顔料を含有している。な
お、表面仕上げ用セラミックス原料混合物６および７
は、発泡性セラミックス原料混合物５と同様、乾燥粉末
の状態で使用する。

【００２７】さらに、これ以外にも、表面仕上げ用セラ
ミックス原料混合物６および７は、金属粉、ガラス質、
釉薬等を含んでもよい。

【００２８】図２に示すように、発泡性セラミックス原
料混合物５と表面仕上げ用セラミックス原料混合物６お
よび７を充填した型枠８を、窯炉において、１１８０℃
で２時間加熱する。

【００２９】加熱により、発泡性セラミックス原料混合
物５は溶融および発泡し、体積が加熱前の３倍程度まで
増加する。このようにして、図３に示すように、セラミ
ックス発泡体からなる基材１が形成される。

【００３０】一方、表面仕上げ用セラミックス原料混合
物６および７は、発泡はせず、溶融する。このようにし
て、図３に示すように、基材１上にセラミックスからな
る黒色の第１の表面層２が形成され、さらに第１の表面
層２上に、セラミックスからなる茶色の第２の表面層３
が形成される。このようなセラミックスからなる第１お
よび第２の表面層２，３は、発泡していないため滑らか
な表面を有する。

【００３１】上記のセラミックス材１００の製造過程に
おいて、発泡性セラミックス原料混合物５が発泡して基
材１を形成する際に、表面に凹凸パターンが設けられた
プレス部材により、表面仕上げ用セラミックス原料混合
物７をプレスする。その結果、茶色の第２の表面層３に
溝状パターン４が形成される。セラミックス材１００の
溝状パターン４の部分においては、黒色の第１の表面層
２が露出する。したがって、茶色の第２の表面層３に黒
色の模様が形成される。

【００３２】以上のようにして、図１に示すような茶色
を呈する表面に黒色の溝状パターン４が設けられたセラ
ミックス材１００を、一度の焼成により得ることができ
る。このように、パターン転写を別工程で行う必要がな
くなるため、セラミックス材の製造効率が向上するとと
もに、製造コストの削減も図られる。

【００３３】なお、上記の例では、焼成したセラミック
ス材１００に溝状パターン４を設けているが、プレス部
材の表面の凹凸パターンを選択することにより、所望の
凹凸パターンを有するセラミックス材１００を形成する
ことが可能となる。

【００３４】さらに、上記の例では、表面仕上げ用セラ
ミックス原料混合物６および７を発泡性セラミックス原
料混合物５上に２層に積層しているが、表面仕上げ用セ
ラミックス原料混合物は単層であってもよく、あるいは
２層以上の多層であってもよい。

【００３５】例えば、発泡性セラミックス原料混合物５
上に、黒色の顔料を含有した表面仕上げ用セラミックス
原料混合物６および茶色の顔料を含有した表面仕上げ用
セラミックス原料混合物７を順に積層する。さらにこの
上に、釉薬を含有した表面し上げ用セラミックス原料混
合物を積層し、上記と同様の製造方法により、焼成およ
びプレス部材によるパターン転写を行ってもよい。

【００３６】この場合、基材１上に黒色の第１の表面層
２および茶色の第２の表面層３が形成されるとともに、
第２の表面層３上に釉薬層を融着することが可能とな
る。この例では、一度の焼成により、茶色を呈する表面
に黒色の溝状パターン４が形成され、さらに、溝状パタ
ーン４を除く表面に釉薬層が融着される。

【００３７】図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明に
係るセラミックス材の製造装置および製造工程の一例を
示す模式的な断面図である。

【００３８】ここでは、図４の製造装置を用いて図２お
よび図３に示したセラミックス材１００を製造する場合
を説明する。

【００３９】窯炉５０は、ローラ炉床５１を有する。ロ
ーラ炉床５１を構成する各ローラは図中の矢印Ｒの方向
に回転するため、ローラ炉床５１上の型枠８は図中の矢
印Ｘの方向に向かって窯炉５０内を移動する。

【００４０】窯炉５０内の入口５２付近の温度は約５０
０℃であり、中央部の温度は１１８０℃程度であり、出
口５３付近の温度は約４００℃である。

【００４１】窯炉５０の中央部には、ローラ昇降装置５
４および型押し用ローラ５５が設けられており、さら
に、光センサ（図示せず）が設けられている。

【００４２】型押し用ローラ５５は耐熱性の金属から構
成されており、表面に所定の凹凸パターンが形成されて
いる。また、型押し用ローラ５５は、ローラ炉床５１上
を移動する型枠８の速度と同じ周速で図中の矢印Ｓの方
向に回転する。

【００４３】ローラ炉床５１により搬送される型枠８の
前端が、型押し用ローラ５５の下方を通過したことを光
センサが検知すると、ローラ昇降装置５４が型押し用ロ
ーラ５５を５〜１０ｃｍ下降させる。その後、型枠８の
後端が型押し用ローラ５５に近づくと、上記とは逆に、
ローラ昇降装置５４は型押し用ローラ５５を５〜１０ｃ
ｍ上昇させる。このように、ローラ昇降装置５４により
型押し用ローラ５５が上下方向に移動するため、型押し
用ローラ５５と型枠８の前端および後端の板状体が接触
することはない。

【００４４】図４（ａ）に示すように、発泡性セラミッ
クス原料混合物５、表面仕上げ用セラミックス原料混合
物６および７が充填された型枠８は、入口５２から窯炉
５０内に搬入され、１１８０℃まで昇温される。

【００４５】１１８０℃に達した型枠８内の発泡性セラ
ミックス原料混合物５は、溶融および発泡し、セラミッ
クス発泡体からなる基材１が形成される。同時に、表面
仕上げ用セラミックス原料混合物６および７は溶融し、
セラミックス材１００の基材１上にセラミックスからな
る第１の表面層２および第２の表面層３が形成される。

【００４６】図４（ｂ）に示すように、発泡性セラミッ
クス原料混合物５および表面仕上げ用セラミックス原料
混合物６および７の焼成時に、型押し用ローラ５５を用
いて表面仕上げ用セラミックス原料混合物７をプレスす
る。これにより、セラミックス材１００の表面に、型押
し用ローラ５５の表面に形成された凹凸パターンを転写
することができる。

【００４７】その後、図４（ｃ）に示すように、型枠８
はローラ炉床５１上を移動し、出口５３から搬出され
る。

【００４８】図５は型押し用ローラ５５による凹凸パタ
ーンの転写の工程を示す部分拡大断面図である。

【００４９】図５に示すように、型押し用ローラ５５の
表面に形成された凹凸パターンは、型押し用ローラ５５
の回転に伴い、連続的にセラミックス材１００の表面に
転写される。この結果、セラミックス材１００の第２の
表面層３に溝状パターン４が形成される。

【００５０】以上のように、図４および図５に示すセラ
ミックス材の製造装置によれば、図１に示したセラミッ
クス材１００を連続的に製造することが可能である。こ
のため、セラミックス材１００の製造効率の向上が図ら
れるとともに、製造コストの削減が図られる。

【００５１】また、型押し用ローラ５５の表面の凹凸パ
ターンを選択することにより、セラミックス材１００の
表面に所望の凹凸パターンを形成することが可能とな
る。

【００５２】

【実施例】本発明に係るセラミックス材の製造方法によ
り、以下のようにしてセラミックス材を製造した。

【００５３】三菱マテリアル株式会社製ＭＡ６０１から
なる板状体を組み立て、型枠を構成した。

【００５４】上記の型枠に発泡性セラミックス原料混合
物を充填し、これを高圧でプレスした。なお、発泡性セ
ラミックス原料混合物の組成は、表１に示すとおりであ
る。

【００５５】

【表１】

【００５６】次に、発泡性セラミックス原料混合物上に
表面仕上げ用セラミックス原料混合物を充填し、これを
高圧でプレスした。なお、表面仕上げ用セラミックス原
料混合物の組成は表２に示すとおりである。

【００５７】

【表２】

【００５８】上記のように、発泡性セラミックス原料混
合物および表面仕上げ用セラミックス原料混合物を充填
した型枠を、窯炉において１１８０℃で２時間加熱し
た。

【００５９】加熱により、発泡性セラミックス原料混合
物が溶融および発泡し、セラミックス発泡体からなる基
材が形成された。一方、表面仕上げ用セラミックス原料
混合物は、溶融のみで発泡はせず、基材上にセラミック
スからなる表面層が形成された。また、セラミックス材
の基材および表面層の焼成時に、表面に凹凸パターンが
設けられたプレス部材を用いて、セラミックス材の表面
層をプレスした。

【００６０】以上のようにして、基材と表面層とが一体
化し、かつ溝状パターンが形成されたセラミックス材が
一度の焼成により得られた。なお、セラミックス材にお
ける基材の比重は０．４５であり、表面層の比重は、
１．２であった。

【図面の簡単な説明】

【図１】セラミックス材の一例を示す斜視図である。

【図２】本発明に係るセラミックス材の製造方法の一例
を示す工程断面図である。

【図３】本発明に係るセラミックス材の製造方法の一例
を示す工程断面図である。

【図４】本発明に係るセラミックス材の製造装置および
製造工程を示す模式的断面図である。

【図５】図４の製造装置および製造工程を示す部分拡大
断面図である。

【符号の説明】

１ 基材 ２ 第１の表面層 ３ 第２の表面層 ４ 溝状パターン ５ 発泡性セラミックス原料混合物 ６，７ 表面仕上げ用セラミックス原料混合物 ８ 型枠 ５０ 窯炉 ５１ ローラ炉床 ５４ ローラ昇降装置 ５５ 型押し用ローラ １００ セラミックス材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 賢一 大阪府大阪市住之江区南港中５−５−31 −910 (72)発明者 早川 誠 岐阜県土岐市下石町910番地 (56)参考文献 特開 平９−300318（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−169423（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−31109（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B28B 1/00 - 1/54 B28B 11/00 - 19/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐熱性型枠内に発泡性セラミックス原料
   混合物を充填するとともに、前記発泡性セラミックス原
   料混合物上に異なる色の複数層の表面仕上げ用セラミッ
   クス原料混合物を充填し、前記発泡性セラミックス原料
   混合物および前記表面仕上げ用セラミックス原料混合物
   を焼成することによりセラミックス発泡体からなる基材
   にセラミックスからなる複数の表面層が積層されてなる
   セラミックス材を形成し、前記焼成時に、表面に凹凸パ
   ターンを有するプレス部材により前記表面仕上げ用セラ
   ミックス原料混合物を押圧し、上層の表面層中に下層の
   表面層を露出させることを特徴とするセラミックス材の
   製造方法。
2. 【請求項２】 前記表面仕上げ用セラミックス原料混合
   物が着色顔料または釉薬を含有することを特徴とする請
   求項１記載のセラミックス材の製造方法。