JPH03164483A - 施釉軽量セラミックス製品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は新規な施釉軽量セラミックス製品とその製造方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

釉薬を施したセラミックス製品は陶器、磁器など種々あ
るが、嵩比重が１以下の実用的施釉軽量セラミ・ノクス
製品は本発明者等の知る限りではまだ出現していない。

焼成型セラミックス製品の軽量化自体は多孔質化によっ
て容易にできるが、強度が低下するためあまり嵩比重を
低下できないからである。一方水蒸気養生軽量気泡コン
クリートは嵩比重が１以下で未実用的な強度を有するが
、施釉温度に加熱すると結晶水の脱水による収縮が大き
く、施釉には適当でない。

Ｃ発明が解決しようとする課題〕 本発明の目的は軽量でしかも実用上充分な強度を有する
施釉セラミックス製品とその製造方法を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため本発明の施釉軽量セラミックス
製品は、ＣａＯ／５１０ｇモル比が０．８〜１．１　。

Ａｌ／Ｓｉ＋＾２原子比が０．０１〜０．０４であり、
ワラストナイトの生成率が全体の３５重量％以上とされ
、嵩比重が０．３〜１．０であるワラストナイト系軽量
珪酸カルシウム成形体の表面に釉薬の熔融被膜を有する
点に特徴がある。

又、このような施釉軽量セラミックス製品を製造するた
めの本発明法の一つは、珪酸質原料粉末とポルトランド
セメントを含んだ石灰質原料粉末とを、Ｃａｂ／Ｓｉｎ
ｇモル比が０．８〜１．１でかつ全原料中に含有するＡ
　Ｊ　２０３とＳｉＯ２とから求めた１１／Ｓｒ＋ＡＩ
原子比が０．０１〜０．０４となるように混合し、該混
合物に水を加え、更に気泡を含有せしめたスラリーを調
製し、これを型枠に注入して硬化させるか、又は該混合
物に金属アルミニウム粉と水を加えてスラリーとし、こ
れを型枠に注入して発泡硬化させた後、ゾノトライトの
生成率が全体量の３５重量％以上となるまで１９０〜２
４０℃の温度で水蒸気養生し、得られたゾノトライト系
軽量珪酸カルシウム水和物成形体を７００℃以上の温度
で加熱脱水してワラストナイト系軽量珪酸カルシウム成
形体とし、この成形体に釉薬を施し、加熱して釉薬を熔
融後、３００℃／時以下の速度で冷却する点に特徴があ
る。更に本発明の他の一つの方法は、前記ゾノトライト
系軽量珪酸カルシウム水和物成形体に直接軟化点が７６
０℃以上の釉薬を施し、６７０〜７６０℃に昇温して０
．５〜ｌＯ時間保持し、次いで更に昇温して釉薬を熔融
後、３００℃／時以下の速度で冷却する点に特徴がある
。

〔作　用〕

上記のように本発明の施釉軽量セラミック製品はワラス
トナイト系軽量珪酸カルシウム成形体を基材としている
。ワラストナイト系珪酸カルシウムはゾノトライト系珪
酸カルシウムが先行物質であり、ゾノトライト系珪酸カ
ルシウムは珪酸質原料と石灰質原料とから水熱反応によ
って作られる。

本発明はＡ１を不純物として含有するポルトランドセメ
ントを併用してもゾノトライトを生成し得るという知見
に基いているが、従来はＡｌの混入はゾノトライトの生
成を妨げると考えられていたのである。ポルトランドセ
メントの使用によりスラリーの粘性が増し、生ケーキの
強度が高まり、しかもＡｌ粉を用いた場合に発泡時間の
調節が容易になるなど、実用上程々の利点がある。

本発明でいうゾノトライト系珪酸カルシウムは、ゾノト
ライト結晶、トバモライト結晶とＣ３Ｈゲルと呼ばれる
非晶質物質とから構成される。ゾノトライト結晶（６Ｃ
ａＯ・６ＳｉＯ２−ＨｚＯ）は７００℃以上の加熱によ
って結晶水が脱け、ワラストナイト（ＣａＯ・５ｉ（ｈ
）に変る。この加熱によってトバモライト結晶とＣ３Ｈ
ゲルも脱水して非晶質珪酸カルシウムに変るが、その際
これらの一部もワラストナイトに変ると思われるが、そ
の変化がどの程度起るかはまだ確認されていない。ワラ
ストナイト系成形体の特性はこのワラストナイトと非晶
質珪酸カルシウムの存在割合によって異なってくるが、
前記のようにワラストナイトは主にゾノトライト結晶か
ら生成すると考えられるので、ワラストナイト系珪酸カ
ルシウム中のワラストナイトの含有率を３５重量％以上
とするにはゾノトライトが３５重量％以上生成している
必要がある。このゾノトライト含有率が３５重量％未満
では加熱脱水の際の収縮率が大き過ぎて、ヒビ割れの原
因となる。

本発明においてＣａＯ／ＳｉＯ２モル比を０．８〜１．
１とする理由はゾノトライト生成率を３５重量％以上に
するためであり、この範囲を外れるとゾノトライトの生
成が３５重景％を下回ることになる。

へｊ！／Ｓｉ＋Ａｌ原子比を０．０１〜０．０４とする
のは、０．０１未満ではポルトランドセメントの使用量
が少くなり過ぎて前記利点を活用し得なくなり、０．０
４を超えるとゾノトライト生成率が３５重景％を下回る
からである。

成形体を軽量にするには通常のトバモライト系軽量気泡
コンクリートと同様に気泡を含ませるのが良い、気泡を
含有させるには原料混合物スラリーに発泡剤として適当
量のアルミニウム粉末を加えて型枠に注入後発泡させる
か、または起泡剤により水溶液を起泡させて原料スラリ
ーと混合して気泡を含有するスラリーを調製して型枠に
注入硬化させるか、何れであっても良い。この気泡の含
有度によって成形体の嵩比重を種々変えることができる
０本発明の成形体にあっては嵩比重は０．３〜１．０と
する必要がある。嵩比重が０．３未満では成形体の強度
が小さ過ぎて実用的でなく、１．０を超えると断熱材と
しての性能が不充分になるからである。

水蒸気養生温度は１９０〜２４０℃が必要である。この
温度が１９０℃より低いと養生時間があまり長くかかり
過ぎて不経済であり、２４０℃より高くするにはオート
クレーブの耐圧を高める必要があり、その割に養生時間
がそれ程短縮される訳でないので不経済である。この温
度範囲でゾノトライトの生成率が全体の３５重量％以上
となるまで水蒸気養生する。時間が不足するとゾノトラ
イトが充分生成しないので、実験により必要な時間を求
めれば良い。

ゾノトライトの生成率は次のようにして測定できる。ゾ
ノトライトは７００〜８５０℃の間で結晶水が脱離して
ワラストナイトとなるのに対し、共存するトバモライト
、Ｃ３Ｈの結晶水、付着水は７００℃以下で全て脱離す
る。このことがらゾノトライトの脱水による減量が、全
体がゾノトライトであると仮定した場合に比して、どれ
だけの割合であるかを測定することができ、ゾノトライ
トの存在割合を知ることができる。

このようにして得られたワラストナイト系軽量珪酸カル
シウム成形体に釉薬を施し、加熱して釉薬を熔融後３０
０℃／時以下の速度で冷却すれば本発明の施釉軽量セラ
ミックス製品を得ることができる。冷却速度を３００℃
／時以下とするのは、これより速く冷却すると施釉被膜
に亀裂が入ることがあるからである。

一方本発明の施釉軽量セラミックス製品はゾノトライト
系軽量珪酸カルシウム水和物成形体に直接施釉して得る
こともできる。

その場合用いる釉薬は軟化点が７６０℃以上である必要
があり、昇温方法も６７０〜７６０℃に昇温後０．５〜
１０時間その温度に保持し、次いで更に昇温して釉薬を
熔融するというようにする必要がある。釉薬の軟化点が
７６０℃未満では素材からの脱水を妨げることになる。

昇温を一旦６７０〜７６０℃で保持するのは、６７０℃
未満ではゾノトライトの脱水が起らず、７６０℃を超え
ると脱水が急激に起って成形体が破壊されるからであり
、保持時間が０．５時間未満では十分な脱水が行われず
、１０時間以上保持してもそれ以上脱水せず不経済だか
らである。冷却速度を３００℃／時以下とする点は前記
と同様である。

このようにして得られた本発明の施釉セラミックス製品
は軽量でかつ適度の強度を備え、しかも耐熱性、断熱性
にも優れており、種々の用途に適用できる。製品の形状
は型枠、鋳型で任意に形成でき、又、素材の加工性が優
れているので、任意の形状に切出して用いることもでき
る。

〔実施例〕

Ｓｉ０２分を９４．５重量％、Ａ　ｌ　ｇｏｓ分を１．
３重量％含有する珪石４４重量部と、Ｃａ０分を９６．
９重量％含有する生石灰１１重量部、Ｃａ０分を７２．
６重量％含有する消石灰４２重量部、及びＣａ０分を６
４．８重量％、ＳｉＯ□分を２１．５重量％、Ａ　ｌ　
ｚＯｓ分を６．０重量％含有するポルトランドセメント
３重量部に、水６５重量部と金属アルミニウム粉０．０
６５重量部を加えてスラリーとし、４５ｃｍＸ６５ｃｍ
ｘ深さ１５ｃｌｌの型枠に該スラリーを注入して発泡硬
化させ、硬化後型枠を外して２２０℃で１２時間オート
クレーブ中で水蒸気養生して嵩比重０．５のゾノトライ
ト系軽量珪酸カルシウム水和物成形体を得、この成形体
から２０ｃｍ角、３Ｃ１１１厚の寸法の板を切り出して
該板の一方の主面にフリット釉（日本フェロ−社製１品
番１２−３６０９）をスプレーを用いて２ｋｇ／ｎ（（
乾燥重量）当て施釉し、電気炉中で焼成した。焼成は■
第１昇温工程、■第１保持工程、■第３昇温工程、■第
２保持工程及び■降温工程からなる。焼成実験は■の昇
温速度と■の昇温速度は３００℃／時、■の保持温度９
００℃、保持時間１０時間及び■の降温速度２５℃／時
と一定にし、■の保持温度と時間をいくつか変えて行い
、得られた焼成物の釉面及び基材を観察した。結果を第
１表に示す。

第１表から実験阻３で保持温度７７０℃では急激な脱水
が起ること、実験阻４で保持時間が短か過ぎて釉薬が熔
融する段階で残りの脱水が起ること、実験阻５で保持温
度が低過ぎて釉薬熔融時に脱水が起ることが分る。この
結果から釉薬をゾノトライト系軽量珪酸カルシウム水和
物成形体に直接施す場合は、釉薬の軟化点は高いものを
選び、脱水が完了してから釉薬を熔融するように焼成す
る必要があることが分る。

〔発明の効果〕

本発明により軽量の施釉セラミックス製品を初めて得る
ことができた。この製品は断熱性に優れ、又加工も容易
であり、建築用壁材、床材など断熱性、施工性を要する
用途への適用が期待できる。

又、釉薬の選択により美観に優れたセラミックス製品と
することもできる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＣａＯ／ＳｉＯ＿２モル比が０．８〜１．１、Ａ
   ｌ／Ｓｉ＋Ａｌ原子比が０．０１〜０．０４であり、ワ
   ラストナイトの生成率が全体量の３５重量％以上とされ
   、嵩比重が０．３〜１．０であるワラストナイト系軽量
   珪酸カルシウム成形体の表面に釉薬の熔融被膜を有する
   施釉軽量セラミックス製品。
2. （２）珪酸質原料粉末とポルトランドセメントを含んだ
   石灰質原料粉末とを、ＣａＯ／ＳｉＯ＿２モル比が０．
   ８〜１．１でかつ全原料中に含有するＡｌ＿２Ｏ＿３と
   ＳｉＯ＿２とから求めたＡｌ／Ｓｉ＋Ａｌ原子比が０．
   ０１〜０．０４となるように混合し、該混合物に水を加
   え、更に気泡を含有せしめたスラリーを調製し、これを
   型枠に注入して硬化させるか、又は該混合物に金属アル
   ミニウム粉と水を加えてスラリーとし、これを型枠に注
   入して発泡硬化させた後、ゾノトライトの生成率が全体
   量の３５重量％以上となるまで１９０〜２４０℃の温度
   で水蒸気養生し、得られたゾノトライト系軽量珪酸カル
   シウム水和物成形体を７００℃以上の温度で加熱脱水し
   てワラストナイト系軽量珪酸カルシウム成形体とし、こ
   の成形体に釉薬を施し、加熱して釉薬を熔融後、３００
   ℃／時以下の速度で冷却することを特徴とする施釉軽量
   セラミックス製品の製造方法。
3. （３）珪酸質原料粉末とポルトランドセメントを含んだ
   石灰質原料粉末を、ＣａＯ／ＳｉＯ＿２モル比が０．８
   〜１．１でかつ全原料中に含有するＡｌ＿２Ｏ＿３とＳ
   ｉＯ＿２とから求めたＡｌ／Ｓｉ＋Ａｌ原子比が０．０
   １〜０．０４となるように混合し、該混合物に水を加え
   、更に気泡を含有せしめたスラリーを調製し、これを型
   枠に注入して硬化させるか、又は該混合物に金属アルミ
   ニウム粉と水を加えてスラリーとし、これを型枠に注入
   して発泡硬化させた後、ゾノトライトの生成率が全体量
   の３５重量％以上となるまで１９０〜２４０℃の温度で
   水蒸気養生し、得られたゾノトライト系軽量珪酸カルシ
   ウム水和物成形体に軟化点が７６０℃以上の釉薬を施し
   、６７０〜７６０℃に昇温して０．５〜１０時間その温
   度を維持し、次いで更に昇温して釉薬を熔融後、３００
   ℃／時以下の速度で冷却することを特徴とする施釉軽量
   セラミックス製品の製造方法。