JP3411242B2

JP3411242B2 - 軽量陶磁器製品及びその製造方法

Info

Publication number: JP3411242B2
Application number: JP20000799A
Authority: JP
Inventors: 紀河合
Original assignee: 株式会社河合紀陶房
Priority date: 1998-08-07
Filing date: 1999-07-14
Publication date: 2003-05-26
Anticipated expiration: 2019-07-14
Also published as: JP2000109381A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般的な陶磁器の
比重（２．３〜２．５）よりも小さな比重（例えば１．
３以下）を有する高強度の軽量陶磁器製品に関する。
又、本発明は、このような軽量化された陶磁器製品を製
造するための方法に関するものでもある。

【０００２】

【従来の技術】今日、人間生活の広い分野でセラミッ
ク、磁器、陶器は深く貢献しているが、その特性上の欠
点の一つに比重が大きいことが挙げられる。一般的に、
これらの比重は２．３〜２．５であり、その材質の長所
から見て、この重量は重大な問題で、軽量化が強く望ま
れている。又、主として建材や美術陶芸壁画の分野にお
いては、美しい釉面を有し、自由に彫造でき、しかも着
色が自由に行え、耐候性及び耐熱性が良好な陶磁器を軽
量化することができれば、更にその利用度が高まること
が期待される。

【０００３】ところで、これまでに陶磁器の軽量化を図
るために、いくつかの方策がとられてきた。その一つ
は、（Ａ）発泡剤を混入し焼成により気泡を形成するこ
とによる方法、また（Ｂ）本体陶磁器の中に既に発泡さ
せた発泡剤（例えばパーライト等）の混入による方法、
もう一つは（Ｃ）可燃材（例えば粉末状のポリエステル
や木くず等）を混入し高温で気化させ、その存在位置に
空隙を生じさせる方法があった。（Ａ）（Ｂ）の場合に
は、セメント剤に発泡剤を混入して多孔質素材（カオリ
ンやセリサイト等）に応用することができるが、粘土及
びスリップに発泡剤を混入して気孔空隙を作る場合に、
気孔の均一化と平均化が困難である。又、（Ｃ）の場合
には、炉内温度が上昇するにつれガス化が起こり、場合
によっては発火が起こって、磁器本体が破壊されること
がある。従って、皿等厚みが２０ｍｍ以下のものを製造
することは可能であるが、それ以上の厚みのものは不可
能である。又、いずれも強度の点において非常に低いも
のしかできない。更に、一般的な磁器の場合には、成形
後の乾燥時及び焼成時に大きな収縮が起こるという問題
点もあり、収縮が大きいことによって、焼成後の製品の
大きさにバラツキが見られる。

【０００４】そこで、このような問題点を解決して軽量
陶磁器や軽量陶板を製造する方法として、例えば特開昭
６３−２０３５５５号公報や特開平９−５２７８１号公
報には、原土に市販の粉末状セラミック中空体（シラス
バルーン、ガラスバルーン等）を混入し、押出成形、ロ
クロ成形あるいはプレス加工により成形し、得られた成
形体を焼成する方法が記載されている。しかしながら、
単に市販のセラミック中空体を混入するだけでは、例え
ば多孔質のシラスバルーン等の場合には、焼成後の強度
が弱く、連続気泡となるために吸水性があるものしか得
られず、又、ガラスバルーンの場合には、焼成後の強度
は大きくなるが、それ自体に吸水性がないために、土練
機による押出成形では水分が均一に行き渡らず、時間が
経つにつれ分離が起こり、成形上においても困難で、し
かも焼成後の製品の品質にバラツキが見られる。又、プ
レス加工においてもプレス圧力が不均一にかかるため、
いかに強度が高いセラミック中空体を使用しても、その
中空構造が圧力に耐えられずに部分的に破壊され、吸水
したり、強度や比重等にもバラツキが出るので、大きな
平面を有する成形体（陶板）の製造や大量生産には不向
きである。尚、ガラスバルーン等を使用した場合には、
釉薬ののりが不均一になる可能性もある。

【０００５】本来、陶土は、原料と水分を充分に混練
し、時間と共に熟成されて可塑性が増すなどの理由で、
制作上においても製品としてもその完成度が高くなる
が、吸水性のないセラミック中空体を混入すると、安定
した混練が困難であるという問題点があった。又、これ
を改善すべく、可塑性のないものには市販の有機バイン
ダー等を使用する場合があるが、多種多様なものがあ
り、現状では用途や製品のスペックによってその経験や
実験によって使い分ける必要があり、手間がかかる上、
バインダー自体が高価で、しかも焼成時にはガス化し、
製品自体に連続気泡を作るため、高強度体を作るために
必要な独立気泡のみの焼成体を製造することが難しく、
吸水率も高くなるので、その使用範囲が制限されること
になる。更に、無機バインダーとして珪酸ソーダ（水ガ
ラス）等を原土混練時に混入する方法も提案されてきて
いるが、このような方法では、均一な分散を達成するこ
とが難しく、又、過度の混練によりセラミック中空体が
破壊される等の問題点もあり、この方法もまた均一で安
定した製品の供給が困難である。その上、このような製
法を用いて得られた焼成後の製品を破壊して顕微鏡で表
面を拡大してみると、その破断面ではセラミック中空体
と結合剤（陶土など）とが剥離しているのではなく、ほ
とんどがセラミック中空体自体が破壊されて２つに割れ
ていることがわかり、よって、製品の強度向上を図るに
は、セラミック中空体自体を更に強化することが必要で
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、陶磁
器の有する特質を失うことなく、成形性が良く、安定し
た品質及び寸法安定性を有し、通常の陶磁器よりも比重
が小さく、強度の高い軽量陶磁器製品を提供することに
ある。本発明者は、シリカとアルミナを主成分とし、か
つ中空構造を有する微小球状の中空セラミック粉末（市
販品）の表面（球面）に、珪酸化合物を主成分とする無
機コーティング層を形成させて二重構造としたものを、
シリカとアルミナを主成分とする原料粘土の中にを特定
比率にて混合し、焼成によって上記無機コーティング層
を溶融させて、陶磁器製品の素地中に、隣接する中空セ
ラミック粉末同士が無機コーティング層により結着した
構造を形成させることで、上記の課題がいずれも効果的
に解決でき、一般的な磁器製品よりも焼成後の比重が小
さく、強度の高い陶磁器が得られることを見い出して、
本発明を完成した。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の軽量陶磁器製品
は、原料としてのシリカとアルミナを主成分とする粘土
類に軽量化剤を添加、混練して得られた混練物を、所望
の形状に成形した後、焼成を行うことにより製造された
陶磁器製品であって、上記軽量化剤が、シリカとアルミ
ナを主成分とし、かつ中空構造を有する微小球状の中空
セラミック粉末であり、当該中空セラミック粉末の平均
粒径が４５〜２５０μｍで、しかもその融点が１２００
℃以上であり、当該中空セラミック粉末の球面全体が珪
酸化合物を主成分とする無機コーティング層によって均
一に被覆された二層構造を有し、上記無機コーティング
層の厚み：上記中空セラミック粉末の球面肉厚が０．
５：１〜２：１であること、及び、上記中空セラミック
粉末が、上記陶磁器製品の素地中に２０〜８０重量％の
含有割合で均一に分散された状態で含まれており、しか
も、当該素地中に、隣接する中空セラミック粉末同士が
上記無機コーティング層により結着した構造が存在して
いることを特徴とする。又、本発明は、上記の軽量陶磁
器製品において、上記無機コーティング層を構成する主
成分が、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸カルシウ
ム、珪酸リチウム、珪酸アンチモン、珪酸アミン及び珪
酸セシウムから成る群より選ばれたものであることを特
徴とするものでもある。

【０００８】更に、本発明は、このような軽量陶磁器製
品を製造するための方法でもあり、まず最初に、シリカ
とアルミナを主成分とし、平均粒径４５〜２５０μｍ、
融点１２００℃以上の中空構造を有した微小球状の中空
セラミック粉末を準備し、当該中空セラミック粉末の球
面全体に珪酸化合物を主成分とする無機コーティング層
を、上記無機コーティング層の厚み：上記中空セラミッ
ク粉末の球面肉厚が０．５：１〜２：１となるようにし
て均一に被覆させて二層構造の中空セラミック粉末を
得、その後、当該中空セラミック粉末を、シリカとアル
ミナを主成分とする粘土類と、中空セラミック粉末の含
有量が２０〜８０重量％となるようにして混合し、更に
水を加えた後、均質になるまで混練を行い、得られた混
練物を所望の形状に成形し、乾燥を行った後、上記中空
セラミック粉末の融点よりも低く、かつ上記無機コーテ
ィング層が溶融し得る温度にて焼成を行うことによっ
て、上記陶磁器製品の素地中に、隣接する中空セラミッ
ク粉末同士が上記無機コーティング層により結着した構
造を形成させることを特徴とする。又、本発明は、上記
の製造方法において、上記無機コーティング層を構成す
る主成分が、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸カル
シウム、珪酸リチウム、珪酸アンチモン、珪酸アミン及
び珪酸セシウムから成る群より選ばれたものであること
を特徴とするものでもある。

【０００９】

【発明の実施の形態】まず最初に、本発明の軽量陶磁器
製品について説明する。本発明の軽量陶磁器製品は、シ
リカとアルミナを主成分とする粘土類を原料として使用
し、この原料に軽量化剤を添加し、混練を行うことによ
って軽量化剤が粘土中に均質に分散された状態とし、こ
のようにして得られた混練物を、所望の形状に成形した
後、焼成を行うことにより製造されたものであって、本
発明の軽量陶磁器製品においては、軽量化剤として、シ
リカとアルミナを主成分とし、かつ中空構造を有する微
小球状（閉鎖型中空体）の中空セラミック粉末で、該中
空セラミック粉末の表面が、珪酸化合物を主成分とする
無機コーティング層により被覆されているものが使用さ
れており、この中空セラミック粉末は、陶磁器製品の素
地中に２０〜８０重量％の含有割合で均一に分散された
状態で存在し、隣接する中空セラミック粉末同士のうち
のいくつかは、上記の無機コーティング層の溶融により
互いに結着している。

【００１０】本発明の軽量陶磁器製品中に軽量化剤とし
て含まれている中空セラミック粉末の芯材（球状のセラ
ミック中空体）は、シリカとアルミナを主成分とするも
のであるために耐熱性に優れており、中空構造を有する
ことによって比重が小さく（水の比重よりも小さく、例
えば０．５ｇ／ｃｍ³ 以下）、このような芯材を含む中
空セラミック粉末の添加による効果としては、軽量化が
達成される、収縮率が低減され寸法安定性の良い製品が
得られる、混練物の流動性が向上する、製品の強度が向
上するなどが挙げられる。本発明においては、成形性や
強度などの点から、上記の中空セラミック粉末の平均粒
径が４５〜２５０μｍであることが好ましく、８０〜１
７５μｍであることが更に好ましく、１００〜１３０μ
ｍであることが最も好ましい。又、この中空セラミック
粉末の融点は、焼成時に中空構造が破壊されないように
焼成温度よりも高ければ良く、融点が１２００℃以上で
あるものを通常使用するが、約１２００〜１３００℃の
高温で焼成を行う場合には、融点が１５００〜１６００
℃程度である中空セラミック粉末を使用することが好ま
しい。尚、本発明では、上記中空セラミック粉末の芯材
として、セメント・石膏用のフィラーである市販品を利
用することができ、例えばオーストラリアＥ社製の高強
度軽量フィラー（商品名：イースフィアーズ、ＳＬ１５
０、ＳＬ１８０、ＳＬＧなど）を使用することができ
る。

【００１１】そして、本発明では、中空セラミック粉末
の表面が、珪酸化合物を主成分とする無機コーティング
層によって被覆されており、この無機コーティング層を
構成する主剤としては、例えば珪酸ナトリウム、珪酸カ
リウム、珪酸カルシウム、珪酸リチウム、珪酸アンチモ
ン、珪酸アミン、珪酸セシウムなどが適しており、特に
珪酸アルカリ塩が有効である。本発明にて最も好ましい
コーティング層の具体的組成としては、珪酸ナトリウム
（水ガラス）に、アルミナ、硼酸、炭酸ソーダ、酸化カ
ルシウム、酸化カリウムを混合したものが挙げられる。

【００１２】上記の無機コーティング層が被覆された中
空セラミック粉末を製造するには、実質的に吸水性を有
しない高強度セラミック中空体（耐熱温度１３００℃以
上）の外周面に、噴霧コーティング方式などにより表面
コーティングを行うのが一般的であるが、この無機コー
ティング層の厚みは、芯材中空セラミックの肉厚の５０
〜２００％（即ち、無機コーティング層の厚み：中空セ
ラミック粉末の球面肉厚＝０．５：１〜２：１）が最も
効果的である。これは、上記厚みの割合が下限値よりも
小さくなると補強剤としての効果がうすれる傾向が見ら
れ、逆に、上記の上限値よりも大きくなると主たる目的
である軽量化の効果がうすれる傾向が見られるためであ
る。

【００１３】この無機コーティング層は、市販のセラミ
ック中空体にコーティングを行った直後に６０℃以上の
温度で乾燥させ、脱水後に７００〜８００℃で素焼きを
することで、多孔質構造が形成され、その後の成形時の
混練やプレス加工の圧力に耐え得る強度となる。そし
て、これによって得られた二層構造の中空セラミックを
他の陶磁原土等と混合し、上記の中空セラミックの耐熱
温度以下の温度で、しかも上記無機コーティング層が溶
融する温度（例えば約１２５０℃〜１３００℃）で焼成
を行うと、芯材中空セラミックはそのまま溶融せずに残
り、多孔質のセラミック層はその位置で溶融し、ガラス
化して隣接して位置しているセラミック中空体（芯材）
同士を結着させる強化剤となり、しかも吸水防止剤とな
る。

【００１４】本発明の陶磁器製品にあっては、上記中空
セラミック粉末が、素地中に２０〜８０重量％の含有割
合、即ち、粘土：中空セラミック粉末＝８０〜２０：２
０〜８０（重量比）にて含まれており、中空セラミック
粉末の含有割合が２０重量％未満になると、強度の点で
は問題はないが、軽量化の効果が小さいという欠点があ
り、逆に、中空セラミック粉末の含有割合は８０重量％
を越えると、大幅な軽量化は達成できるが、成形が非常
に困難になり、焼成後の製品強度が著しく低下するとい
う欠点がある。製品の実用性や製造コストなどを考慮す
ると、中空セラミック粉末の含有割合は３０〜７０重量
％が適しており、最も実用的な含有割合は３０〜５０重
量％（粘土の含有割合が７０〜５０重量％）である。本
発明の陶磁器製品には、嵩比重の小さな中空セラミック
粉末が素地中に均一に分散された状態で存在しているた
め、焼成後の製品の嵩比重を、中空セラミック粉末を含
まない製品の嵩比重の約１／２〜１／４とすることがで
き、中空セラミック粉末の含有割合を適宜選択すること
によって種々の嵩比重の製品を得ることができるが、一
般的な嵩比重としては約０．５〜１．３ｇ／ｃｍ³ であ
る。

【００１５】一方、本発明の軽量陶磁器製品を製造する
のに使用される粘土類は、特に限定されるものではない
が、カオリン、セリサイト、木節粘土、半磁器（カオリ
ンと木節との混合物）などが特に好ましい。このうち、
木節粘土とは、第三紀鮮新世前期の層状に堆積した粘土
であり、主に微細石カオリン鉱物から成り、石英、長
石、チタン鉱物なども少量含んでおり、可塑性が大き
く、その耐火度はＳＫ３０〜３４であり、木節粘土を原
料として使用した場合の利点としては、可塑性が高く成
形性が向上する、低コストである、釉薬（石灰釉、土灰
釉など）の定着が安定する、釉薬を多種の中から選択で
きる、品質的に安定した製品の提供が可能になる、など
であり、その他の陶土による配合も可能である。

【００１６】又、本発明では、上記粘土類と中空セラミ
ック粉末を混練する際に、水と共に、成型時に混練物の
可塑性を増加させるためにバインダーが添加されても良
く、混練物を押出成型する場合には、アルミナ系粉末等
に適合するように配合された市販の押出用バインダーが
使用できる。適した押出用バインダーとしては、ユケン
工業株式会社製のセランダー（商品名）が挙げられ、こ
のようなバインダーには、乾燥クラックを防止する働き
もある。ただし、このようなバインダー成分は、前述の
無機コーティング層が表面被覆された中空セラミック粉
末が素地中に分散された本発明の軽量陶磁器製品では、
任意に添加される成分であって、無機コーティング層を
有しない市販の中空セラミック粉末を使用する場合のよ
うに必須成分ではない。

【００１７】次に、上述の軽量陶磁器製品を製造するた
めの本発明の製造方法について説明する。本発明の製造
方法においては、まず、前述の中空セラミック粉末と粘
土とを、中空セラミック粉末の含有量が２０〜８０重量
％となるようにして予め粉末状態で混合し、これに更に
水を加えた後、均質になるまで混練を行い、成形に適し
た硬さ及び粘度に調整する。そして、得られた混練物を
所望の形状に成形するが、この際、成形方法は特に限定
されるものではなく、鋳込成形であっても「ろくろ成
形」であってもプレス成形であっても良い。この際、例
えば土粘機による押出成形を行っても良い。

【００１８】これらの成形方法を用いて得られた成形体
は、その後、ひび割れができないようにゆっくりと乾燥
させるが、この際、成形体の表面に彫刻を行うことも可
能である。本発明の製法では、乾燥を行って予め水分を
除去した後、素焼きを行い、施釉し、焼成するのが一般
的であるが、製品の表面に装飾を要しない場合には、施
釉を行わなくても良い。本発明の製法において焼成を行
う際の温度（焼成温度）は、前述の中空セラミック粉末
の中空構造が壊れないように、中空セラミック粉末の融
点よりも低い温度で、しかも前記無機コーティング層が
溶融して隣接する層同士が結着するような温度が選択さ
れ、約１２００〜１３００℃が一般的である。

【００１９】本発明の製造方法では、中空セラミック粉
末の外側面に形成された無機コーティング層によって分
散性が改良されるために、無機バインダーとして珪酸ソ
ーダ等を添加する従来の製法のように、過度の混練を必
要とせず、これにより中空セラミック粉末の中空構造の
破壊が避けられ、均質で安定した製品を供給することが
できるという利点がある。以下、本発明の実施例を示し
て本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限
定されるものではない。

【００２０】

【実施例】実施例１：本発明の軽量陶磁器製品の製造例
（プレス加工による製造例）芯材となるセラミック中空体として、オーストラリアＥ
社製のイースフィアーズＳＬ１５０（嵩比重０．２５〜
０．４２、圧縮強度〔４０％生存時〕７００ｋｇｆ／ｃ
ｍ² 、融点１６００℃、粉径２０〜１５０μｍ）を準備
し、これを分級して粉径１５０μｍ前後のものだけを取
り出して使用した。このセラミック中空体の外観は白色
粉末であり、その化学成分は、ＳｉＯ₂ ５９．７％、Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ３８．３％、Ｆｅ₂ Ｏ₃ ０．４０％、ＣａＯ
０．２０％、ＴｉＯ₂ １．０９％、強熱減量０．３０％
である。そして、無機コーティング層形成用のコーティ
ング剤として、珪酸５４．９％、酸化ナトリウム１２．
６％、酸化カルシウム５．７％、酸化カリウム８．４
％、アルミナ１５．８％、硼酸鉛３％に水を加えて粘度
調整した。尚、酸化ナトリウム、酸化カリウムはフラッ
クスの目的で、アルミナは素焼焼成後の強度と気孔率の
調整のために、又、硼酸鉛はフラックスと低温でガラス
粘度を出すためにそれぞれ混合した。この他、コーティ
ング後の硬化剤として、ポリビニルアルコールを少量添
加した。上記のセラミック中空体の表面に、上記のコー
ティング剤をコーティングする際には、上記セラミック
中空体を噴出させながら上記コーティング剤を噴霧コー
ティングし、中空体が落下中に約９０〜１００℃の熱風
で急速乾燥を行った。この際、均一なコーティング硬化
を得るために、上記の方法を３回繰り返した。上記方法
により、直径１５０μｍ、肉厚約１０μｍのセラミック
中空体の表面に、厚さ約１０〜１５μｍの無機コーティ
ング層が形成されたものを得、これを約８００℃で酸化
焼成すると、２層構造の中空セラミック粉末が得られ
た。

【００２１】次に、磁器原土のカオリン（上石）と長石
（フェスパー）の混合物と、上記中空セラミック粉末と
を、下記の表１に記載される配合割合（８０重量部〜１
０重量部：２０重量部〜９０重量部）で配合し、これに
水分１０重量部を添加しながらニーダーにて混合し、そ
の混合粉体を加圧２００ｋｇｆ／ｃｍ² でプレス加工
し、１５０×１５０×１０ｍｍの大きさとし、その後、
室温６０℃の乾燥室にて約２４時間乾燥し、約１２８０
℃の温度にて酸化焼成し、本発明の軽量陶磁器製品を製
造した。尚、カオリンと長石を混合したのは、焼成後の
製品の強度向上と比重調整のためである。図１は、この
時の焼成温度曲線であり、焼成には金属抵抗３０ＫＷ電
気炉を使用した。一方、対照として、中空セラミック粉
末を添加しないものも作製した。各配合割合の製品それ
ぞれ１０枚について、嵩比重、曲げ強度及び吸水率（冷
間吸水率）を測定した。その測定結果を、以下の表１に
示す。嵩比重・・・・・乾燥重量／（飽水重量−水中重量）曲げ強度・・・・３Ｗｌ／２ｂｄ² Ｗ＝破壊荷重、ｌ
＝支点間距離、ｂ＝試験体の幅、ｄ＝試験体の厚さであ
る冷間吸水率・・・試験体を乾燥し、常温の清水中に２４
時間浸漬し、布で拭き、直ちに計測した。〔（飽水重量
−乾燥重量）／乾燥重量〕×１００尚、曲げ強度及び冷間吸水率は、ＪＩＳＡ５２０９
によるものである。

【００２２】

【表１】

【００２３】比較例１：無機コーティング層を有しない
セラミック中空体を使用した場合の軽量陶磁器製品の製
造例実施例１で使用した同条件のセラミック中空体を、コー
ティングすることなくそのまま、前記の磁器原土（カオ
リンと長石の混合物）と、表２に記載される配合割合に
て混合して混練し、実施例１と同条件で乾燥、焼成し
た。各配合割合の製品それぞれ１０枚について、嵩比
重、曲げ強度及び吸水率（冷間吸水率）を測定した。そ
の測定結果を、以下の表２に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】上記表１及び表２の実験結果からわかるよ
うに、実施例１で得られた本発明の製品の場合には、陶
磁器の軽量化が達成できるだけでなく、セラミック中空
体の表面に無機コーティング層を設けることで、コーテ
ィングの無い場合に比べて著しく強度が高く、吸水率も
１％以下であるために（比較例１では２．４〜３．６
％）、充分な実用性を有する。又、物性の均質性の点で
も、比較例１のものが測定数値のバラツキが大きかった
のに対して、実施例１のものはほとんどバラツキがな
く、均質な物性の製品であった。図２には、前記表１及
び表２の実験結果を基に作成した、嵩比重‐曲げ強度相
関グラフが示されており、このグラフから、実施例１の
本発明の製品は、比較例１の製品よりも、同じ嵩比重で
も強度が大きく、中空セラミック粉末の配合割合を大き
くして嵩比重を小さくしても強度低下が少ないことが理
解される。そして、製品を切断して、その切断面を拡大
して観察してみると、比較例１のものでは表面付近（プ
レス金型接触面）ほどセラミック中空体が破壊されてい
たが、実施例１のものでは、ほとんどセラミック中空体
が破壊されておらず、バルーン状態が維持されているこ
とが確認できた。

【００２６】実施例２：押出成形による本発明の軽量陶
磁器製品の製造例実施例１で得た２層構造の中空セラミック粉末と、可塑
性粘土の木節粘土を、表３に記載される配合割合にて混
合し、これに水分２５重量部を加えて混練し、真空土練
機で押出成形を行い、実施例１と同様の大きさの成形体
を１０枚ずつ作製した。この際に用いた木節粘土の化学
成分は、ＳｉＯ₂ ４８．６％、Ａｌ₂ Ｏ₃３４．１％、
Ｆｅ₂ Ｏ₃ １．１％、ＣａＯ０．４％、ＴｉＯ₂ ０．６
％、ＭｇＯ０．２％、Ｋ₂ Ｏ０．７％、Ｎａ₂ Ｏ０．２
％である。その後、得られた成形品を約４０℃の乾燥室
で１０時間、６０℃で２４時間乾燥し、実施例１と同様
に、電気炉で１２８０℃にて酸化焼成した。一方、対照
として、中空セラミック粉末を添加しないものも作製し
た。各配合割合の製品それぞれ１０枚について、嵩比
重、曲げ強度及び吸水率（冷間吸水率）を測定した。そ
の測定結果を、以下の表３に示す。

【００２７】

【表３】

【００２８】比較例２：無機コーティング層を有しない
セラミック中空体を使用した場合の製造例（押出成形に
よる）実施例１で使用した同条件のセラミック中空体を、コー
ティングすることなくそのまま、前記の木節粘土と、表
４に記載される配合割合にて混合し、実施例１と同様に
して、それぞれ１０枚ずつ、焼成体を作製した。各配合
割合の製品について、嵩比重、曲げ強度及び吸水率（冷
間吸水率）を測定した（ｎ＝１０）。その測定結果を、
以下の表４に示す。

【００２９】

【表４】

【００３０】上記表３及び表４の実験結果からわかるよ
うに、実施例２で得られた本発明の製品の場合には、陶
磁器の軽量化が達成できるだけでなく、セラミック中空
体の表面に無機コーティング層が設けられていることに
より、コーティングの無い場合に比べて著しく強度が高
く、吸水率も低く、充分な実用性を有する。又、物性の
均質性の点でも、比較例２のものが測定数値のバラツキ
が大きかったのに対して、実施例２のものはほとんどバ
ラツキがなく、均質な物性の製品であった。図３には、
前記表３及び表４の実験結果を基に作成した、嵩比重‐
曲げ強度相関グラフが示されており、このグラフから、
実施例２の本発明の製品は、比較例２の製品よりも、同
じ嵩比重でも強度が大きく、中空セラミック粉末の配合
割合を大きくして嵩比重を小さくしても強度低下が少な
いことが理解される。そして、製品を切断して、その切
断面を拡大して観察してみると、比較例２のものでは表
面付近（プレス金型接触面）ほどセラミック中空体が破
壊されていたが、実施例２のものでは、ほとんどセラミ
ック中空体が破壊されておらず、バルーン状態が維持さ
れていることが確認できた。

【００３１】表１〜表４の実験結果から、中空セラミッ
ク粉末の添加によって、焼成後の製品の嵩比重を、中空
セラミック粉末を含まない製品の嵩比重の約１／２〜１
／４とすることができ、水の比重１．０よりも軽い比重
の陶磁器製品が得られることがわかる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の軽量陶磁器製品では、芯材であ
るセラミック中空体の球面全体に無機コーティング層が
被覆された二層構造の、嵩比重の小さく高強度の中空セ
ラミック粉末が素地中に均一に分散された状態で存在し
ているので、従来の陶磁器に比べて非常に強度が高く、
比重も軽く、又、乾燥後及び焼成後の収縮率が小さいの
で製品の寸法精度に優れ、しかも、陶磁器本来の特性が
損なわれることなく、陶磁器の有する美しさ、表現の自
由、形状の自在などが全て保持されており、各種建築用
外装材の他、装飾品などの非常に幅広い用途に利用で
き、建築用材として求められる耐震性、耐火性、耐候性
等を有している。特に、水の比重１．０よりも小さな比
重を有する本発明の陶磁器製品の場合には、水に浮くと
いう利点を示す。本発明では、無機コーティング層が被
覆された中空セラミック粉末が、成形時においては表面
多孔質材は保水剤（バインダー）の役目を果たし、プレ
ス加工においては不均一な圧力から芯材を守るショック
アブソーバーの役目をし、又、吸水性が釉薬の付着力を
向上させ、焼成時にはその表面多孔質材がそのまま溶融
し、セラミック中空体（芯材）同士をつなぎとめる強化
剤となり、更にはガラス化することにより吸水防止剤と
しての役目も果たす。更に、本発明の製造方法を用いる
ことにより、軽量化された高強度の陶磁器製品を得るこ
とが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例における焼成温度曲線である。

【図２】セラミック中空体の外周面を無機コーティング
層で被覆した場合と、被覆しない場合における、磁器原
土と中空セラミックとを混練して得られた焼成品の、嵩
比重‐曲げ強度相関グラフである。

【図３】セラミック中空体の外周面を無機コーティング
層で被覆した場合と、被覆しない場合における、木節粘
土と中空セラミックとを混練して得られた焼成品の、嵩
比重‐曲げ強度相関グラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C04B 38/00 - 38/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原料としてのシリカとアルミナを主成分
とする粘土類に軽量化剤を添加、混練して得られた混練
物を、所望の形状に成形した後、焼成を行うことにより
製造された陶磁器製品であって、上記軽量化剤が、シリ
カとアルミナを主成分とし、かつ中空構造を有する微小
球状の中空セラミック粉末であり、当該中空セラミック
粉末の平均粒径が４５〜２５０μｍで、しかもその融点
が１２００℃以上であり、当該中空セラミック粉末の球
面全体が珪酸化合物を主成分とする無機コーティング層
によって均一に被覆された二層構造を有し、上記無機コ
ーティング層の厚み：上記中空セラミック粉末の球面肉
厚が０．５：１〜２：１であること、及び、上記中空セ
ラミック粉末が、上記陶磁器製品の素地中に２０〜８０
重量％の含有割合で均一に分散された状態で含まれてお
り、しかも、当該素地中に、隣接する中空セラミック粉
末同士が上記無機コーティング層により結着した構造が
存在していることを特徴とする軽量陶磁器製品。
【請求項２】上記無機コーティング層を構成する主成
分が、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸カルシウ
ム、珪酸リチウム、珪酸アンチモン、珪酸アミン及び珪
酸セシウムから成る群より選ばれたものであることを特
徴とする請求項１記載の軽量陶磁器製品。
【請求項３】軽量化剤の添加によって、通常の陶磁器
の比重よりも小さな比重を有する軽量陶磁器製品を製造
するための方法であって、シリカとアルミナを主成分と
し、平均粒径４５〜２５０μｍ、融点１２００℃以上の
中空構造を有した微小球状の中空セラミック粉末を準備
し、当該中空セラミック粉末の球面全体に珪酸化合物を
主成分とする無機コーティング層を、上記無機コーティ
ング層の厚み：上記中空セラミック粉末の球面肉厚が
０．５：１〜２：１となるようにして均一に被覆させて
二層構造の中空セラミック粉末を得、その後、当該中空
セラミック粉末を、シリカとアルミナを主成分とする粘
土類と、中空セラミック粉末の含有量が２０〜８０重量
％となるようにして混合し、更に水を加えた後、均質に
なるまで混練を行い、得られた混練物を所望の形状に成
形し、乾燥を行った後、上記中空セラミック粉末の融点
よりも低く、かつ上記無機コーティング層が溶融し得る
温度にて焼成を行うことによって、上記陶磁器製品の素
地中に、隣接する中空セラミック粉末同士が上記無機コ
ーティング層により結着した構造を形成させることを特
徴とする軽量陶磁器製品の製造方法。
【請求項４】上記無機コーティング層を構成する主成
分が、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸カルシウ
ム、珪酸リチウム、珪酸アンチモン、珪酸アミン及び珪
酸セシウムから成る群より選ばれたものであることを特
徴とする請求項３記載の軽量陶磁器製品の製造方法。