JP4155284B2

JP4155284B2 - タイル、その製造方法及びタイル原料

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Publication number: JP4155284B2
Application number: JP2005196430A
Authority: JP
Inventors: 誠基元広
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 2004-10-04
Filing date: 2005-07-05
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2025-07-05
Also published as: JP2006131489A

Description

本発明は内装用のタイルとその製造方法に関するものであり、特に低温領域（１１２０℃付近）で焼成すれば水和膨張率が低いタイルとなり、高温領域（１２２０℃付近）で焼成すれば耐凍害性を有するタイルあるいは耐水ガラス性を有する床タイルとなるタイル及びその製造方法に関する。

タイルは、原料を成形した後、素焼きし、次いで釉掛けした後、焼成することにより製造される。従来のタイルにあっては、壁面等に貼着等して施工した場合、施工してから数年後、空中等の水分を吸収して膨張し、ひび割れ（貫入）が発生することがあった。

特開平７−２４３２５２号公報には、
ＳｉＯ_２６８重量％、
Ａｌ_２Ｏ_３１８．３重量％、
ＭｇＯ２〜１０重量％（実施例では３．２重量％）、
ＣａＯ３〜１５重量％（実施例では８．１重量％）、
Ｋ_２Ｏ１重量％、
Ｎａ_２Ｏ０．１重量％、
Ｆｅ_２Ｏ_３０．７重量％、
ＴｉＯ_２０．４重量％
のタイルは、水和膨張率が低いこと（同号公報の図１には０．０４％以下であること）が記載されている。
特開平７−２４３２５２号公報

上記特開平７−２４３２５２号公報のタイルは、組成上、高温焼成域（１２２０℃付近）で焼成した場合、溶化のため製品にならず、低温焼成域（１１２０℃付近）で焼成した場合、強度が不足するため、薄い大型タイルが生産し難いという短所がある。

本発明は、低温で焼成すると低水和膨張となり、高温で焼成すると低水和膨張、かつ耐凍害性、耐水ガラス性を有するタイルの原料及びそれによって作られたタイル及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のタイル及びタイル原料は、
ＳｉＯ_２６５〜７５重量％、
Ａｌ_２Ｏ_３７〜１１重量％、
ＭｇＯ１４〜２２重量％、
ＣａＯ１〜５重量％、
Ｋ_２Ｏ１重量％以下、
Ｎａ_２Ｏ１重量％以下
の組成を有するものである。

本発明のタイルの製造方法は、上記本発明のタイルを製造する方法であって、１００重量部中の割合が、
蝋石及び／又は長石２０〜４０重量部、
石灰石、消石灰及び生石灰の少なくとも１種（ＣａＯとして）１〜８重量部、
タルク３０〜５５重量部、
粘土８〜１６重量部、
シャモット２〜１５重量部
である原料調合物を成形し、素焼きした後、釉掛けし、次いで１１１０〜１２５０℃で焼成することを特徴とするものである。

本発明によって提供されるタイルは、低温で焼成すると低水和膨張となり、高温で焼成すると耐凍害性、耐水ガラス性を有する。

なお、低水和膨張とは、水和膨張率が０．１以下のものをいう。これは測定方法によりばらつきがあるため、具体的な判断方法としては、飽和水蒸気圧中の１０気圧、１ｈ保持を１０回繰り返し、表面に貫入が入るかどうかで低水和膨張であるかどうかの基準を定める。この試験に用いるタイルは３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ５．５ｍｍ（釉薬０．２ｍｍ、素地５．３ｍｍ）である。

耐凍害性とは、通常吸水（常温の水中に２４時間浸漬して吸水させること）させて、凍結融解（−２０℃の気中８０分−＋３０℃の気中２０分）のサイクルを３００回繰り返しても破壊が起こらないこと、又は減圧吸水が６％以下であることをいう。

耐水ガラス性とは、アルカリ骨材反応によりケイ酸ソーダが溶出しにくいことをいう。具体的にはアルカリ骨材反応によるシリカの溶出量が１２０ｍｇ／ｋｇ以下であれば、耐水ガラス性に優れているといえる。

本発明のタイルは、
ＳｉＯ_２６５〜７５重量％、好ましくは６７〜７０重量％、
Ａｌ_２Ｏ_３７〜１１重量％、好ましくは７〜９重量％、
ＭｇＯ１４〜２２重量％、好ましくは１８〜２１重量％、
ＣａＯ１〜５重量％、好ましくは２〜４重量％
Ｋ_２Ｏ１重量％以下
Ｎａ_２Ｏ１重量％以下
の組成を有する。一般に、マグネシウムガラス、カルシウムガラス、ソーダガラス、カリガラスがタイル中に生成していると水和膨張を起こすが、上記本発明の組成であるとＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＭｇＯ−ＣａＯガラスが生成するので、タイルは、水和膨張しないようになる。なお、本発明においては、石英、クリストバライト、マグネシウムシリケート、エンスタタイト、コーディエライト、ムライトの結晶相が生成している。

以下に、この組成の限定理由について説明する。

ＳｉＯ_２は主成分であり、これが６５重量％よりも少ないと溶化成分が多くなり、溶化し過ぎて製品にならない。７５重量％よりも多いと、成形性が悪く、成形できたとしても焼結しない。ＳｉＯ_２の範囲は特に６７〜７０重量％であることが好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３が７重量％よりも少ないと溶化成分が多くなり、溶化し過ぎて製品にならない。１１重量％よりも多いと溶化し易くなりタイルを生産し難くなる。Ａｌ_２Ｏ_３は特に７〜９重量％含有されることが好ましい。

ＭｇＯが１４重量％よりも少ないと溶化し易くなり生産し難い。また、２２重量％よりも多いと成形し難くなり、生産し難い。ＭｇＯは特に１８〜２１重量％含有されることが好ましい。

ＣａＯが５重量％よりも多いと、溶化して生産し難くなり、１重量％よりも少ないと、水和膨張率が大きくなる。ＣａＯは特に２〜４重量％が好ましい。

不純物として不可避的に混入するＫ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２の上限は次の通りである。

Ｋ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏは、１重量％以上含まれると、タイルの耐水性が低下すると共に、水和膨張率が大きくなるため、１重量％以下、特に０．５重量％以下であることが好ましい。

Ｆｅ_２Ｏ_３が０．７重量％よりも多く含まれると着色し、淡色系の製品が生産できない。Ｆｅ_２Ｏ_３は０．７重量％以下、特に０．４重量％以下であることが好ましい。

ＴｉＯ_２が０．７重量％を超えると着色し、淡色系の製品が生産できない。ＴｉＯ_２は０．７重量％以下、特に０．４重量％以下であることが好ましい。

タイルの製造に用いる原料には上記以外の種々の不純物としての金属酸化物が含まれるが、これらは合計で０．５重量％以下、特に０．３重量％以下であることが好ましい。

本発明のタイルを製造するには、原料として、
蝋石及び／又は長石２０〜４０重量部、
石灰石、消石灰及び生石灰の少なくとも１種（ＣａＯとして）１〜８重量部、
タルク３０〜５５重量部、
粘土８〜１６重量部、
シャモット２〜１５重量部
（合計で１００重量部）を用いる。

主原料として蝋石及び／又は長石とタルクとを用いると共に、ＣａＯ成分として石灰石、消石灰及び生石灰の少なくとも１種を加えて成分調整する。粘土は原料の成形性を高めるためのものであり、木節粘土、蛙目粘土、ベントナイト等を用いることができる。

シャモットとしては、タイル等の陶磁器質焼結体の粉砕品を用いる。このシャモットを配合することにより、焼成収縮を小さくすることができる。

これらの原料を粉砕混合し、成形する。この成形は乾式プレス成形が好適である。この成形体を必要に応じ乾燥した後、好ましくは１０５０〜１１１０℃特に好ましくは１０６０〜１１００℃で素焼きする。１０５０〜１１１０℃で素焼きすることにより、結晶水や炭酸塩を除去することができる。この素焼きにはローラーハースキルンを用いるのが好ましく、この場合の炉内滞留時間（キルン入口から出口までの時間）は１５〜３０分程度が好適である。

この素焼き後、釉掛けし、乾燥した後、１１１０〜１２５０℃好ましくは１１１０〜１１５０℃にて焼成を行う。この焼成もローラーハースキルンで行われることが好ましく、この場合の炉内滞留時間は２０〜４０分程度が好適である。

本発明では、この焼成温度を１１１０〜１２５０℃好ましくは１１１０〜１１５０℃とすることが重要である。焼成温度が１１１０℃よりも低いと焼結が不十分であり、タイルの強度が不足する。一方、焼成温度が１２５０℃を超えると、急激に密封気孔が増加し、焼きぶくれをおこし、製品の寸法安定性がなくなり、製品とならない。

なお、焼成温度が１１２０〜１２５０℃特に１１２０〜１２４０℃程度とすると、水和膨張率が特に低くなる傾向が認められた。これは、１１１０℃を超えると、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＭｇＯ−ＣａＯガラス等が生成し、タイルが低水和膨張となるためである。焼成温度が１１５０℃以上、例えば１１５０〜１２５０℃、特に約１２００〜１２２０℃程度の場合も、低水和膨張であり、さらにタイル中の気孔が閉気孔（クローズドポア）化するため、タイルの耐凍害性、耐水ガラス性が向上する。

なお、通常吸水率（常温の水に２４時間浸漬したときの吸水率）を７％以下とすることにより、耐凍害性が向上する。また、曲げ強度を４０ｋｇｆ／ｃｍ^２以上とすることにより、耐水ガラス性が向上する。また、煮沸吸水率（沸騰水中に３時間保持し、そのまま２１時間浸漬状態に放置したときの吸水率）を４％以下とすることにより、低水和膨張であり、さらに耐凍害性及び耐水ガラス性を有するタイルを得ることができる。

本発明では、タイルは施釉されてもよく、されなくてもよい。

実施例１〜７、比較例１〜３
原料配合（重量部）を表１，２の通りとし、これを混合粉砕、乾式プレス成形後、ローラーハースキルンを用い１１００℃で素焼き（炉内滞留時間２０分）した。次いで、釉掛けし、乾燥した後、１１２０℃（炉内滞留時間２５分）又は１２２０℃（炉内滞留時間４０分）にて焼成した。各タイルの強度、煮沸吸水率、見掛気孔率、密封気孔率、水和膨張率、及び通常吸水率の測定結果を組成分析結果と共に表３，４に示す。

表３，４の通り、実施例１〜７の１１２０℃焼成品は水和膨張率が十分に低く、曲げ強度も１５ＭＰａ以上であり、実用範囲にある。実施例１〜７の１２２０℃焼成品は、比較例１〜３に比べて十分に低い。なお、１２５０℃以上で焼成した場合でも焼きぶくれを起こさず寸法精度のよいタイルが得られる。

比較例４
実施例１〜３と同様の原料より、前記特開平７−２４３２５２号の実施例に係るＳｉＯ_２６８重量％、Ａｌ_２Ｏ_３１８．３重量％、ＭｇＯ３．２重量％、ＣａＯ８．１重量％、Ｋ_２Ｏ１．０重量％、Ｎａ_２Ｏ０．１重量％、Ｆｅ_２Ｏ_３０．７重量％、ＴｉＯ_２０．４重量％の調合とし、同様にして陶器質タイルを製造し、同様の測定を行った。その結果を表３に併せて示す。この比較例２の陶器質タイルは、表３の通り水和膨張率は低かったが、強度が低く薄い大型タイルを作ることが困難であることが認められた。

Claims

ＳｉＯ_２６５〜７５重量％、
Ａｌ_２Ｏ_３７〜１１重量％、
ＭｇＯ１４〜２２重量％、
ＣａＯ１〜５重量％、
Ｋ_２Ｏ１重量％以下、
Ｎａ_２Ｏ１重量％以下
の組成を有するタイル。
請求項１において、水和膨張率が０．１％以下であることを特徴とするタイル。
請求項１又は２において、煮沸吸水率が４％以下であることを特徴とするタイル。
請求項１ないし３のいずれか1項に記載のタイルを製造する方法であって、１００重量部中の割合が、
蝋石及び／又は長石２０〜４０重量部、
石灰石、消石灰及び生石灰の少なくとも１種（ＣａＯとして）１〜８重量部、
タルク３０〜５５重量部、
粘土８〜１６重量部、
シャモット２〜１５重量部
である原料調合物を成形し、素焼きした後、釉掛けし、次いで１１１０〜１２５０℃で焼成することを特徴とするタイルの製造方法。
請求項４において、ローラーハースキルンにて焼成し、キルン入口から出口までの焼成時間を２０〜４０分とすることを特徴とするタイルの製造方法。
請求項４又は５において、焼成温度を１１１０〜１１５０℃とすることを特徴とするタイルの製造方法。
請求項４又は５において、焼成温度を１１５０℃を超える温度から１２５０℃までの範囲内とすることを特徴とするタイルの製造方法。
請求項４ないし５のいずれか１項において、素焼き温度を１０５０〜１１１０℃とすることを特徴とするタイルの製造方法。
ＳｉＯ_２６５〜７５重量％、
Ａｌ_２Ｏ_３７〜１１重量％、
ＭｇＯ１４〜２２重量％、
ＣａＯ１〜５重量％、
Ｋ_２Ｏ１重量％以下、
Ｎａ_２Ｏ１重量％以下
の組成を有するタイル原料。