JPH04209750A - 高強度立体異形セラミック成形体の製造法 - Google Patents
高強度立体異形セラミック成形体の製造法Info
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本願発明は高強度立体異形のセラミック成形体の製造方
法に係り、特に焼成によらず低温加熱により高強度の立
体異形セラミック成形体を製造する方法に関する。
法に係り、特に焼成によらず低温加熱により高強度の立
体異形セラミック成形体を製造する方法に関する。
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
工場や公共建物あるいは個人住宅の建設は増加の一途を
たどりつつあり、さらにそれらの増改築も激増している
が、従来からこれら建築の内外装の表面材料として、天
然石、人造タイル、セメント・コンクリートあるいは木
材やその合板などが使用されてきている。 しかし、今日では人手不足と建築様式の変化などにより
各表面材料の形状が大きくなり、人手不足の解消ととも
に施工時間の短縮と美観さらには総工費の軽減がはから
れている。 自然石はほとんど輸入にたより、加工時間を要し、さら
に多量の切断粉末と廃石が生じる。 人造セラミック円筒体は、一般に陶管として市販されて
いる粘土系のものがあるが、国内粘土資源の急速な枯渇
に加えて１，２５０℃前後の高温焼成による多量なエネ
ルギー消費と、燃焼ガス放出にともなう環境汚染も増加
し、さらに大きな比重による運搬経費を増大する。そし
て、その製造加工や接着接合に多大な労力と時間を要す
るなどの問題がある。 そこで、容易に立体異形状に成形でき、また酸、アルカ
リや高温に強い性能を有する表面材を容易な製造手段で
提供することが期待されている。
工場や公共建物あるいは個人住宅の建設は増加の一途を
たどりつつあり、さらにそれらの増改築も激増している
が、従来からこれら建築の内外装の表面材料として、天
然石、人造タイル、セメント・コンクリートあるいは木
材やその合板などが使用されてきている。 しかし、今日では人手不足と建築様式の変化などにより
各表面材料の形状が大きくなり、人手不足の解消ととも
に施工時間の短縮と美観さらには総工費の軽減がはから
れている。 自然石はほとんど輸入にたより、加工時間を要し、さら
に多量の切断粉末と廃石が生じる。 人造セラミック円筒体は、一般に陶管として市販されて
いる粘土系のものがあるが、国内粘土資源の急速な枯渇
に加えて１，２５０℃前後の高温焼成による多量なエネ
ルギー消費と、燃焼ガス放出にともなう環境汚染も増加
し、さらに大きな比重による運搬経費を増大する。そし
て、その製造加工や接着接合に多大な労力と時間を要す
るなどの問題がある。 そこで、容易に立体異形状に成形でき、また酸、アルカ
リや高温に強い性能を有する表面材を容易な製造手段で
提供することが期待されている。
本発明は、前記課題を解決すべく鋭意研究を行った結果
、それらをすべて克服して高強度で立体異形状の、例え
ば、円周と長さの比が、で、その長さが１，０００ｍｍ
以内、壁厚が約６１■±２１である円筒状又は楕円状の
成形体として、かつ容易に円筒状、楕円状等の立体異形
状に成形可能で、５００℃以下の加熱処理で固化し、曲
げ強度８０〜１５０ ｋｇｆ／ ｃ■２の高強度を発現
する比重１．５前後の立体異形セラミック成形体の製造
方法を開発した。 すなわち、本発明は （１）アルミン酸アルカリ１０〜４０重量部、ケイ酸カ
ルシウム３〜３０重量部、水酸化アルミニウム５〜２０
重量部及び酸化亜鉛５〜２０重量部からなる混合物に、
水又は温水２００〜１０００重量部を加えて十分に混合
して懸濁液とし、該懸濁液にホウ酸１０〜２５重量部を
添加混合し、次いでケイ酸ナトリウム７００〜１，３０
０重量部を添加混合して結合剤液を調製する第１工程と
、第１工程で得られた結合剤液の１００重量部に対して
、非晶質主体のセラミック微粉末又は非晶質を含む結晶
質主体のセラミック微粉末２００〜６００重量部を混合
してさらに十分に撹拌と混練を行ってペースト状素材を
得る第２工程と、第２工程で得られたペースト状素材を
円筒状、角形容器状等の立体異形の成形体に成形した後
、すみやかに乾燥し、その後、５００℃以内で加熱固化
することにより立体異形セラミック成形体を得る第３工
程と よりなることを特徴とする高強度立体異形セラミック成
形体の製造法、及び （２）アルミン酸アルカリ２０〜３０重量部、ケイ酸カ
ルシウム１０〜２０重量部、水酸化アルミニウム１０〜
２０重量部及び酸化亜鉛１０〜２０重量部からなる混合
物に、水又は温水５００〜８００重量部を加えて十分に
混合して懸濁液とし、該懸濁液にホウ酸１０〜２０重量
部を添加混合し、次いでケイ酸ナトリウム８００〜１，
０００重量部を添加混合して結合剤液を調製する第１工
程と、第１工程で得られた結合剤液の１００重量部に対
して、非晶質主体のセラミック微粉末又は非晶質を含む
結晶質主体のセラミック微粉末３００〜５００重量部を
混合してさらに十分に撹拌と混練を行ってペースト状素
材を得る第２工程と、第２工程で得られたペースト状素
材を立体異形に成形した後、すみやかに乾燥し、その後
、２００〜５００℃で加熱固化することにより立体異形
セラミック成形体を得る第３工程と よりなることを特徴とする高強度立体異形セラミック成
形体の製造法、である。 上記本願発明においては、製品の曲げ強度を増強するた
めに、前記第２工程において、無機繊維をセラミック微
粉末の０．５〜５重量％混入してペースト状素材を得る
ことが好ましい。 無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック
繊維又は金属繊維が挙げられる。 また、製品に各種色調を付与せしめるには、着色原料を
添加すればよいが、その方法としては、第２工程におい
て、着色剤としての酸化チタン又は酸化鉄類をペースト
状素材の１５０〜７００重量％、無機繊維をセラミック
微粉末の０．５〜５％重量部混入してペースト状素材を
得ることが好ましい。 さらに上記において、アルミン酸アルカリとしては、ア
ルミン酸ナトリウム又はその水和物あるいはアルミン酸
カリウム又はその水和物等が使用できる。 また、酸化亜鉛は、その代わりに水酸化亜鉛を用いても
よく、酸化亜鉛とホウ酸の代わりにホウ酸亜鉛を用いて
もよい。 ケイ酸ナトリウムは、その代わりにケイ酸カリウムを用
いてもよい。 そしてまた、上記の非晶質主体のセラミック微粉末とし
ては、パーライト、黒曜石、又は水砕スラグ等が挙げら
れ、また非晶質を含む結晶質主体のセラミック微粉末と
しては、フライアッシュ、火山噴出物、セルベン、シャ
モット等が挙げられる。そしてそれらの粉末度は約３，
０００ｃｍ”／ｇ以上の微細物であることが好ましい。 上記本願発明方法によれば、円筒状、楕円状、角形形状
等の立体異形の大形の高強度立体異形セラミック成形体
も容易に得られる。 ペースト状素材を用いて立体異形体に成形する方法とし
ては、まず平板を成形した後、これを巻くようにして曲
げ、その接合長端縁部を前記結合剤液を接着剤として塗
布接合する方法や二重管の間にペースト状素材を充填し
て成形する方法、ペースト状素材を板状にした後、これ
を手びねりで所要形状に成形する方法等が採用できる。 ここで上記本願発明の構成において各配合原料の作用に
ついて説明する。 まず、アルミン酸アルカリ、ケイ酸カルシウム、水酸化
アルミニウム、酸化亜鉛、ホウ酸びケイ酸ナトリウムは
高強度立体異形セラミック成形体の製造に係る結合剤を
構成するものである。 この結合剤は、加熱により非晶質を含む結晶質主体のセ
ラミック微粉末を大いに熔解、非晶質化し、さらに着色
剤や無機繊維を満遍なく包み込み、固体分相互の接着を
強固にする作用を奏する。 そして５００℃以下の加熱処理の結果、非晶質の高強度
製品の生成を果たすための強固な接着成分としての役立
つものである。 上記本願発明に係る配合原料の作用において、アルミン
酸アルカリはアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウ
ム等であり、これらは水溶性であるが、固体は融点が１
．７００℃以上である。 ケイ酸カルシウムは種々の水化物をつくりセラミック材
料の硬化作用に有用であり、コロイド状様の状態で分散
させ混合して加熱時にその特性を発現する。 水酸化アルミニウムは両性化合物の特性と水和によるゲ
ル状としての吸着性が有用である。 酸化亜鉛は酸素に対して若干亜鉛が過剰なことなど正確
な化学式は明らかでないとしても助触媒的作用と加熱温
度により活性化が現れる。また加熱に安定であり、しか
も酸、アルカリにより亜鉛酸塩もつくることを特徴とす
る性質もある。この酸化亜鉛の助触媒的作用により結合
剤液のゲル状物質が架橋様状作用を惹起し、膜形成に有
効な作用を及ぼすものと考えられ、加熱により一層膜強
化が起こる。 一方、ホウ酸又はホウ酸亜鉛はアルミン
酸アルカリ、ケイ酸カルシウム、水酸化アルミニウム、
酸化亜鉛又は水酸化亜鉛の懸濁物を含むゲル状水溶液に
、このホウ酸又はホウ酸亜鉛溶液を注加することにより
懸濁物の一部をゲル状として結合剤液を水溶液と少量の
懸濁物を含有するゲル状状態とするものである。 これらすべての反応状態が十分には明らかでないとして
もゲル状物質を生成する原料相互の反応はＸ線回折から
明らかとなった。またこれらゲル状物質の中に存在する
懸濁物質も結晶状態として存在していることも明らかで
ある。 したがって結合剤液がつくられるために配合された原料
が相互に反応して非晶質として存在するか又は結晶質と
して存在するかの結論はＸ線回折図によって検証される
。 このようにして加えられた原料が相互に反応して生成し
たゲル状物質は高い接着力を発現する。 これがベースとなる結合剤液である。この結合剤液に非
晶質を含む結晶質主体のセラミック微粉末を加えてセラ
ミック成形体（グリーン成形体）に形成する。 この際のこれら該セラミツ粉末度は約３，０００ＣＩ！
／ｇ以上の微細物であることが望ましい。 そしてこれらセラミックの微粉末は、結合剤液のゲル状
物質と微粉末粒子表面が反応して熔解し、これが５００
℃以下（好ましくは２００〜５００℃）の加熱処理に際
して固化してセラミック化し、耐火性を発現することと
なる。 ここで、以上の本願発明の原料の様態と配合による反応
形態をＸ線回折図から説明する。 （１）アルミン酸アルカリについては、例えばアルミン
酸ナトリウムは第１図に示すような結晶状態を有する。 これをアルカリ水溶液に接触させると、安定的に結合剤
液のゲル中に存在するものとなる。 なお、アルミン酸ナトリウム自体は、加熱に対しては融
点が１７００℃と高い。 （２）ケイ酸カルシウムは第２図のような結晶状態を有
する水化物となっている。これが硬化作用に有効に作用
する。また融点も高＜１５４０〜２１００℃である。 （３）水酸化アルミニウムは第３図に示すように水和し
たものである。アルカリにも酸にも溶け、水和したゲ！
し状のものとなるが、約４５０℃以下に加熱することに
よって耐酸耐アルカリ性の固形物になる。 （４）酸化亜鉛は第４図のような結晶を示す。 両性酸化物で酸、アルカリによって溶けるが、酸化亜鉛
の一部は助触媒的作用により結合剤液のゲル状物質の橋
架は的反応を促進し、さらに加熱により活性が現れ、ゲ
ル状物質の熱硬化と相乗して成形体の硬化を進めるもの
と見なされる。 このような作用は十分には解明されていないが、酸化亜
鉛は酸素に対して若干亜鉛が過剰であり、その過剰分が
結晶格子上の酸素原子の欠陥によるものとの考えを採用
して使用したところ、好結果が得られている。 （５）ホウ酸は第５図に示すとおり、若干の夾雑物を含
む試薬を用いた。 水溶液は弱酸であるために両性酸化物の弱酸によりゲル
化を促進させる。３００℃でガラス状の酸化ホウ素とな
るのでセラミック成形体の加熱温度は各配合原料とゲル
状物質の性質から加熱温度は５００℃以下に設定してい
るのである。 （６）ケイ酸ナトリウムはアルカリ源として各原料特に
両性酸化物との反応及びセラミック微粉末の表面改質、
ゲル化作用、高温度時にアルミナ、シリカ、亜鉛との反
応生成物を生成させ低温度焼結のだめに使用した。 （７）第６図は、前記に示したように、アルミン酸ナト
リウム：ケイ酸カルシウム：水酸化アルミニウム二酸化
亜鉛ニホウ酸：ケイ酸ナトリウムをそれぞれ３０：２０
：１０：１５：２０：１，０００重量部の配合割合の、
比較的高い重量配合を行い、さらに水５００重量部を添
加し、ゲル化と一部懸濁液の混合状態で十分混合したも
の（結合剤液）を、乾燥した後、５００℃で加熱・硬化
したものを、Ｘ線回折して図示したものである。 この第６図から明らかなように酸化亜鉛が若干結晶状態
で残留しているほかはほとんど非晶質状態となっている
。このことは原料配合の際に十分にゲル化を行い、一部
の酸化亜鉛がゲル化状態から５００℃加熱に至るまで助
触媒作用により橋かけ的反応と加熱による活性化による
成形体の硬化作用を進めて含でいるものと推測される。 この結果は、加熱処理温度の上昇にともなう曲げ強度の
増加傾向から考察した第１２図によって明らかなように
、常温から２００℃までの加熱過程で急増していること
からみて、またＸ線回折図とから思考してゲル化時から
加熱脱水過程で主に橋かけ的反応と加熱による硬化作用
が相乗して製品強度の増大が惹起しているものとみられ
る。 加熱のみの硬化作用による強度の増大のみと考えれば、
２００℃以上５００℃までの加熱によるかさ比重の増加
にともなう製品強度の増大の比率が小さすぎると推察さ
れるため、一般の粘土物質によるタイルや陶磁器の強度
の発現傾向と異なり、５００℃以上の加熱により強度の
増大は、第１２図から推論して、大きくは望まれない。 したがって、加熱温度の最大は、５００℃付近が最適加
熱温度条件で、２００〜５００℃の加熱温度が好適な範
囲となる。 （８）一方、着色剤として酸化チタンを添加した場合に
ついて述べる。前記のアルミン酸ナトリウム他５つの原
料を一部量加えた例は前記のとおりであるが、この結合
剤液に酸化チタンを３倍量加えて十分混合した後、５０
０℃で加熱して得られた硬化体のＸ線回折図を第７図に
示す。 この結果から考察すれば第６図よりも酸化チタンを配合
した試料はＸ線強度が低位にシフトすることから、緻密
性であるために結果的には結合剤液を乾燥硬化した試料
よりもかさ比重が太き（なることが解る。なお、着色剤
の酸化チタンは配合初期の結晶状態の変化はなくアナタ
ース型であり、耐薬品性にして硬度も高く耐熱的にも１
．５００℃以内は安定である。また、酸化鉄類も黒や赤
から紫色までの着色剤として活用が可畦でしかも耐候性
であり融点も１，３００℃以上で耐熱性を有する着色剤
である。 （９）さらに非晶質主体の又は非晶質を含むセラミック
微粉末の例示としての各種微粉末を、前記のごとく調整
した結合剤液に加えてセラミック成形体を製造する場合
について述べる。 先づ、火山灰の微粉末を３，０００ｃｍ”／ｇ以下に調
整した試料をＸ線回折により結晶状況を考察した結果、
第８図に示すごとく主としてアルミニウムシリケートの
ナトリウム塩鉱物であるが、この火山灰を結合剤液と酸
化チタン混合液に４倍量を十分に混合した後乾燥して、
５００℃加熱で硬化させたもののＸ線回折を行った。 この結果、第９図に明らかなごと（酸化チタン（アナタ
ース型）のピークが顕著であり、結合剤液と未反応な火
山灰の結晶鉱物が若干存在しているも、大部分は非晶質
化の反応及び硬化作用もきわめて良好な結果が得られて
いることが明らかとなった。しかし、結合剤液の調整が
不充分であれば第１０図のように酸化亜鉛とホウ酸及び
ケイ酸ナトリウムとホウ酸などの結晶化合物が生成し良
好な結果を充分には期待し難い結果となるので結合剤液
の調整には十分な注意が必要である。 フライアッシュに関しては多くの研究結果があり、含有
する結晶鉱物は主に石英少量の長石や石灰分であり、化
学分析上でも粘土と類似している。 したがって結合剤液との混合処理においては非晶質シリ
カの溶存が大きい結果となっている。 すなわち、ビーカー試験によれば水素イオン濃度（ｐＨ
）１０〜１１の間でフライアッシュから溶出するシリカ
濃度（ｐｐｍ）は５．５〜７．５に対し、ｐＨ８〜９の
間におけるシリカ濃度は２．８〜３゜５である。したが
ってフライアッシュの前処理と結合剤液の調整によって
混合撹拌操作が重量となり、非晶質化合物の増大と残存
する結晶化合物の周囲を十分にコーティングする混練処
理と成形操作が大切となる。 ここで、以上の本発明の構成における各数値範囲の限定
理由について説明する。 結合剤液となる原料の相対量比については、相互に関連
するとしても一般には■、アルミン酸アルカリ１０重量
部以下では、製品が高温度特に７００℃以上に弱く、ま
た４０重量部以上加えても耐火性の向上に対する影響は
小さい。■、水酸化アルミニウムはアルミン酸アルカリ
の添加量と密接に関連するが、一般にアルミン酸アリカ
リの量が３０重量部前後のときには水酸化アルミニウム
は１０重量部以下、アルミン酸アリカリの量が３０重量
部以下のときには水酸化アルミニウムは２０重量部以内
で１０重量部以上、それぞれ設定された配合重量の範囲
内で添加することが望ましい。これは高温度におけるア
ルミン酸アルカリ及び水酸化アルミニウムの生成量によ
る耐火性及び低温度におけるゲル状物質の生成に関連す
る。すなわち、高温度における強度発現、低温度での非
晶質物質がアルカリ溶液との反応における生成物の割合
が物性に影響するためである。 ■、酸化亜鉛又は水酸化亜鉛の量は他の各原料の混合に
関係する。溶液中での混合は一般にきわめて不充分なも
のとなるため、過剰の酸化亜鉛等により助触媒的作用が
満遍な（行なわれる。 しかし混合が充分に行なわれれば５重量部でも充分であ
る。したがって結合剤液調整の技術的側面からこの範囲
に経験的に決定したものである。 ■、ホウ酸又はホウ酸亜鉛は、アルカリ溶液中における
ゲル化反応後にさらに両性酸化物のゲル化を弱酸によっ
て行うもので実験的に各原料の添加重量が相対的に少量
の場合は１０重量部で十分であるが多量の配合の場合は
２５重量部内外が適量である。それ以上の添加量はゲル
状物質の粘度の低下を期し望ましくない。 ■、ケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムの添加量は各
原料のゲル化と粘度の発現に重要であり、その最小量が
７００重量部であり、最大値が１゜３００重量部である
。最小量以下ではセラミック添加量との関係で成形時に
ヒビが生じ、１．３００部より多（なれば見掛けの粘性
が高くなって成形が困難となると共に耐火性が低下する
。 ■１着色剤の配合率は色彩の度合にもよるが、従来から
好まれている色調範囲では大体１，０００重量部以下が
望ましい配合量と見なされる。 ペースト状素材の１５０〜７００重量％の加配が好まし
い。 ■、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維
等の無機繊維の配合量はセラミック微粉末量の５％以上
では立体異形に成形することが困難であり０．５％以下
ではセラミック成形体の強度が増強できない。結合剤液
とセラミック微粉末の添加量との関連においても決定さ
れているが、好ましい量の中央値は約２％前後であり、
これを目安に増減することが望ましい。 ■、成形後の加熱温度は約５００℃以下とし、それ以上
に加熱温度を上昇しても強度の上昇は大きく望まれない
。 ５００℃以下の低温度の場合でも低くとも２００℃以上
の加熱が望ましい。この加熱温度と強度の関係は第１２
図に示すように明らかである。 ■、セラミック原料の粘土は微粉砕されたもので、結合
剤液のぬれとそれにともなう粒子周辺に満遍なく付着し
て、粒子と粒子領域が相互に結合剤液によって接触され
、この状態で乾燥、加熱されて助触媒的作用と相乗して
均質性が保たれる状態で硬化する。しかも硬化成形体の
表面はきわめて平滑性に富む。この状態を惹起するため
にもセラミック微粉末は３．０００ｃ１／ｇ以下が望ま
しい。 このようにして良好なセラミック成形体が製造、完成さ
れるのである。
、それらをすべて克服して高強度で立体異形状の、例え
ば、円周と長さの比が、で、その長さが１，０００ｍｍ
以内、壁厚が約６１■±２１である円筒状又は楕円状の
成形体として、かつ容易に円筒状、楕円状等の立体異形
状に成形可能で、５００℃以下の加熱処理で固化し、曲
げ強度８０〜１５０ ｋｇｆ／ ｃ■２の高強度を発現
する比重１．５前後の立体異形セラミック成形体の製造
方法を開発した。 すなわち、本発明は （１）アルミン酸アルカリ１０〜４０重量部、ケイ酸カ
ルシウム３〜３０重量部、水酸化アルミニウム５〜２０
重量部及び酸化亜鉛５〜２０重量部からなる混合物に、
水又は温水２００〜１０００重量部を加えて十分に混合
して懸濁液とし、該懸濁液にホウ酸１０〜２５重量部を
添加混合し、次いでケイ酸ナトリウム７００〜１，３０
０重量部を添加混合して結合剤液を調製する第１工程と
、第１工程で得られた結合剤液の１００重量部に対して
、非晶質主体のセラミック微粉末又は非晶質を含む結晶
質主体のセラミック微粉末２００〜６００重量部を混合
してさらに十分に撹拌と混練を行ってペースト状素材を
得る第２工程と、第２工程で得られたペースト状素材を
円筒状、角形容器状等の立体異形の成形体に成形した後
、すみやかに乾燥し、その後、５００℃以内で加熱固化
することにより立体異形セラミック成形体を得る第３工
程と よりなることを特徴とする高強度立体異形セラミック成
形体の製造法、及び （２）アルミン酸アルカリ２０〜３０重量部、ケイ酸カ
ルシウム１０〜２０重量部、水酸化アルミニウム１０〜
２０重量部及び酸化亜鉛１０〜２０重量部からなる混合
物に、水又は温水５００〜８００重量部を加えて十分に
混合して懸濁液とし、該懸濁液にホウ酸１０〜２０重量
部を添加混合し、次いでケイ酸ナトリウム８００〜１，
０００重量部を添加混合して結合剤液を調製する第１工
程と、第１工程で得られた結合剤液の１００重量部に対
して、非晶質主体のセラミック微粉末又は非晶質を含む
結晶質主体のセラミック微粉末３００〜５００重量部を
混合してさらに十分に撹拌と混練を行ってペースト状素
材を得る第２工程と、第２工程で得られたペースト状素
材を立体異形に成形した後、すみやかに乾燥し、その後
、２００〜５００℃で加熱固化することにより立体異形
セラミック成形体を得る第３工程と よりなることを特徴とする高強度立体異形セラミック成
形体の製造法、である。 上記本願発明においては、製品の曲げ強度を増強するた
めに、前記第２工程において、無機繊維をセラミック微
粉末の０．５〜５重量％混入してペースト状素材を得る
ことが好ましい。 無機繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック
繊維又は金属繊維が挙げられる。 また、製品に各種色調を付与せしめるには、着色原料を
添加すればよいが、その方法としては、第２工程におい
て、着色剤としての酸化チタン又は酸化鉄類をペースト
状素材の１５０〜７００重量％、無機繊維をセラミック
微粉末の０．５〜５％重量部混入してペースト状素材を
得ることが好ましい。 さらに上記において、アルミン酸アルカリとしては、ア
ルミン酸ナトリウム又はその水和物あるいはアルミン酸
カリウム又はその水和物等が使用できる。 また、酸化亜鉛は、その代わりに水酸化亜鉛を用いても
よく、酸化亜鉛とホウ酸の代わりにホウ酸亜鉛を用いて
もよい。 ケイ酸ナトリウムは、その代わりにケイ酸カリウムを用
いてもよい。 そしてまた、上記の非晶質主体のセラミック微粉末とし
ては、パーライト、黒曜石、又は水砕スラグ等が挙げら
れ、また非晶質を含む結晶質主体のセラミック微粉末と
しては、フライアッシュ、火山噴出物、セルベン、シャ
モット等が挙げられる。そしてそれらの粉末度は約３，
０００ｃｍ”／ｇ以上の微細物であることが好ましい。 上記本願発明方法によれば、円筒状、楕円状、角形形状
等の立体異形の大形の高強度立体異形セラミック成形体
も容易に得られる。 ペースト状素材を用いて立体異形体に成形する方法とし
ては、まず平板を成形した後、これを巻くようにして曲
げ、その接合長端縁部を前記結合剤液を接着剤として塗
布接合する方法や二重管の間にペースト状素材を充填し
て成形する方法、ペースト状素材を板状にした後、これ
を手びねりで所要形状に成形する方法等が採用できる。 ここで上記本願発明の構成において各配合原料の作用に
ついて説明する。 まず、アルミン酸アルカリ、ケイ酸カルシウム、水酸化
アルミニウム、酸化亜鉛、ホウ酸びケイ酸ナトリウムは
高強度立体異形セラミック成形体の製造に係る結合剤を
構成するものである。 この結合剤は、加熱により非晶質を含む結晶質主体のセ
ラミック微粉末を大いに熔解、非晶質化し、さらに着色
剤や無機繊維を満遍なく包み込み、固体分相互の接着を
強固にする作用を奏する。 そして５００℃以下の加熱処理の結果、非晶質の高強度
製品の生成を果たすための強固な接着成分としての役立
つものである。 上記本願発明に係る配合原料の作用において、アルミン
酸アルカリはアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウ
ム等であり、これらは水溶性であるが、固体は融点が１
．７００℃以上である。 ケイ酸カルシウムは種々の水化物をつくりセラミック材
料の硬化作用に有用であり、コロイド状様の状態で分散
させ混合して加熱時にその特性を発現する。 水酸化アルミニウムは両性化合物の特性と水和によるゲ
ル状としての吸着性が有用である。 酸化亜鉛は酸素に対して若干亜鉛が過剰なことなど正確
な化学式は明らかでないとしても助触媒的作用と加熱温
度により活性化が現れる。また加熱に安定であり、しか
も酸、アルカリにより亜鉛酸塩もつくることを特徴とす
る性質もある。この酸化亜鉛の助触媒的作用により結合
剤液のゲル状物質が架橋様状作用を惹起し、膜形成に有
効な作用を及ぼすものと考えられ、加熱により一層膜強
化が起こる。 一方、ホウ酸又はホウ酸亜鉛はアルミン
酸アルカリ、ケイ酸カルシウム、水酸化アルミニウム、
酸化亜鉛又は水酸化亜鉛の懸濁物を含むゲル状水溶液に
、このホウ酸又はホウ酸亜鉛溶液を注加することにより
懸濁物の一部をゲル状として結合剤液を水溶液と少量の
懸濁物を含有するゲル状状態とするものである。 これらすべての反応状態が十分には明らかでないとして
もゲル状物質を生成する原料相互の反応はＸ線回折から
明らかとなった。またこれらゲル状物質の中に存在する
懸濁物質も結晶状態として存在していることも明らかで
ある。 したがって結合剤液がつくられるために配合された原料
が相互に反応して非晶質として存在するか又は結晶質と
して存在するかの結論はＸ線回折図によって検証される
。 このようにして加えられた原料が相互に反応して生成し
たゲル状物質は高い接着力を発現する。 これがベースとなる結合剤液である。この結合剤液に非
晶質を含む結晶質主体のセラミック微粉末を加えてセラ
ミック成形体（グリーン成形体）に形成する。 この際のこれら該セラミツ粉末度は約３，０００ＣＩ！
／ｇ以上の微細物であることが望ましい。 そしてこれらセラミックの微粉末は、結合剤液のゲル状
物質と微粉末粒子表面が反応して熔解し、これが５００
℃以下（好ましくは２００〜５００℃）の加熱処理に際
して固化してセラミック化し、耐火性を発現することと
なる。 ここで、以上の本願発明の原料の様態と配合による反応
形態をＸ線回折図から説明する。 （１）アルミン酸アルカリについては、例えばアルミン
酸ナトリウムは第１図に示すような結晶状態を有する。 これをアルカリ水溶液に接触させると、安定的に結合剤
液のゲル中に存在するものとなる。 なお、アルミン酸ナトリウム自体は、加熱に対しては融
点が１７００℃と高い。 （２）ケイ酸カルシウムは第２図のような結晶状態を有
する水化物となっている。これが硬化作用に有効に作用
する。また融点も高＜１５４０〜２１００℃である。 （３）水酸化アルミニウムは第３図に示すように水和し
たものである。アルカリにも酸にも溶け、水和したゲ！
し状のものとなるが、約４５０℃以下に加熱することに
よって耐酸耐アルカリ性の固形物になる。 （４）酸化亜鉛は第４図のような結晶を示す。 両性酸化物で酸、アルカリによって溶けるが、酸化亜鉛
の一部は助触媒的作用により結合剤液のゲル状物質の橋
架は的反応を促進し、さらに加熱により活性が現れ、ゲ
ル状物質の熱硬化と相乗して成形体の硬化を進めるもの
と見なされる。 このような作用は十分には解明されていないが、酸化亜
鉛は酸素に対して若干亜鉛が過剰であり、その過剰分が
結晶格子上の酸素原子の欠陥によるものとの考えを採用
して使用したところ、好結果が得られている。 （５）ホウ酸は第５図に示すとおり、若干の夾雑物を含
む試薬を用いた。 水溶液は弱酸であるために両性酸化物の弱酸によりゲル
化を促進させる。３００℃でガラス状の酸化ホウ素とな
るのでセラミック成形体の加熱温度は各配合原料とゲル
状物質の性質から加熱温度は５００℃以下に設定してい
るのである。 （６）ケイ酸ナトリウムはアルカリ源として各原料特に
両性酸化物との反応及びセラミック微粉末の表面改質、
ゲル化作用、高温度時にアルミナ、シリカ、亜鉛との反
応生成物を生成させ低温度焼結のだめに使用した。 （７）第６図は、前記に示したように、アルミン酸ナト
リウム：ケイ酸カルシウム：水酸化アルミニウム二酸化
亜鉛ニホウ酸：ケイ酸ナトリウムをそれぞれ３０：２０
：１０：１５：２０：１，０００重量部の配合割合の、
比較的高い重量配合を行い、さらに水５００重量部を添
加し、ゲル化と一部懸濁液の混合状態で十分混合したも
の（結合剤液）を、乾燥した後、５００℃で加熱・硬化
したものを、Ｘ線回折して図示したものである。 この第６図から明らかなように酸化亜鉛が若干結晶状態
で残留しているほかはほとんど非晶質状態となっている
。このことは原料配合の際に十分にゲル化を行い、一部
の酸化亜鉛がゲル化状態から５００℃加熱に至るまで助
触媒作用により橋かけ的反応と加熱による活性化による
成形体の硬化作用を進めて含でいるものと推測される。 この結果は、加熱処理温度の上昇にともなう曲げ強度の
増加傾向から考察した第１２図によって明らかなように
、常温から２００℃までの加熱過程で急増していること
からみて、またＸ線回折図とから思考してゲル化時から
加熱脱水過程で主に橋かけ的反応と加熱による硬化作用
が相乗して製品強度の増大が惹起しているものとみられ
る。 加熱のみの硬化作用による強度の増大のみと考えれば、
２００℃以上５００℃までの加熱によるかさ比重の増加
にともなう製品強度の増大の比率が小さすぎると推察さ
れるため、一般の粘土物質によるタイルや陶磁器の強度
の発現傾向と異なり、５００℃以上の加熱により強度の
増大は、第１２図から推論して、大きくは望まれない。 したがって、加熱温度の最大は、５００℃付近が最適加
熱温度条件で、２００〜５００℃の加熱温度が好適な範
囲となる。 （８）一方、着色剤として酸化チタンを添加した場合に
ついて述べる。前記のアルミン酸ナトリウム他５つの原
料を一部量加えた例は前記のとおりであるが、この結合
剤液に酸化チタンを３倍量加えて十分混合した後、５０
０℃で加熱して得られた硬化体のＸ線回折図を第７図に
示す。 この結果から考察すれば第６図よりも酸化チタンを配合
した試料はＸ線強度が低位にシフトすることから、緻密
性であるために結果的には結合剤液を乾燥硬化した試料
よりもかさ比重が太き（なることが解る。なお、着色剤
の酸化チタンは配合初期の結晶状態の変化はなくアナタ
ース型であり、耐薬品性にして硬度も高く耐熱的にも１
．５００℃以内は安定である。また、酸化鉄類も黒や赤
から紫色までの着色剤として活用が可畦でしかも耐候性
であり融点も１，３００℃以上で耐熱性を有する着色剤
である。 （９）さらに非晶質主体の又は非晶質を含むセラミック
微粉末の例示としての各種微粉末を、前記のごとく調整
した結合剤液に加えてセラミック成形体を製造する場合
について述べる。 先づ、火山灰の微粉末を３，０００ｃｍ”／ｇ以下に調
整した試料をＸ線回折により結晶状況を考察した結果、
第８図に示すごとく主としてアルミニウムシリケートの
ナトリウム塩鉱物であるが、この火山灰を結合剤液と酸
化チタン混合液に４倍量を十分に混合した後乾燥して、
５００℃加熱で硬化させたもののＸ線回折を行った。 この結果、第９図に明らかなごと（酸化チタン（アナタ
ース型）のピークが顕著であり、結合剤液と未反応な火
山灰の結晶鉱物が若干存在しているも、大部分は非晶質
化の反応及び硬化作用もきわめて良好な結果が得られて
いることが明らかとなった。しかし、結合剤液の調整が
不充分であれば第１０図のように酸化亜鉛とホウ酸及び
ケイ酸ナトリウムとホウ酸などの結晶化合物が生成し良
好な結果を充分には期待し難い結果となるので結合剤液
の調整には十分な注意が必要である。 フライアッシュに関しては多くの研究結果があり、含有
する結晶鉱物は主に石英少量の長石や石灰分であり、化
学分析上でも粘土と類似している。 したがって結合剤液との混合処理においては非晶質シリ
カの溶存が大きい結果となっている。 すなわち、ビーカー試験によれば水素イオン濃度（ｐＨ
）１０〜１１の間でフライアッシュから溶出するシリカ
濃度（ｐｐｍ）は５．５〜７．５に対し、ｐＨ８〜９の
間におけるシリカ濃度は２．８〜３゜５である。したが
ってフライアッシュの前処理と結合剤液の調整によって
混合撹拌操作が重量となり、非晶質化合物の増大と残存
する結晶化合物の周囲を十分にコーティングする混練処
理と成形操作が大切となる。 ここで、以上の本発明の構成における各数値範囲の限定
理由について説明する。 結合剤液となる原料の相対量比については、相互に関連
するとしても一般には■、アルミン酸アルカリ１０重量
部以下では、製品が高温度特に７００℃以上に弱く、ま
た４０重量部以上加えても耐火性の向上に対する影響は
小さい。■、水酸化アルミニウムはアルミン酸アルカリ
の添加量と密接に関連するが、一般にアルミン酸アリカ
リの量が３０重量部前後のときには水酸化アルミニウム
は１０重量部以下、アルミン酸アリカリの量が３０重量
部以下のときには水酸化アルミニウムは２０重量部以内
で１０重量部以上、それぞれ設定された配合重量の範囲
内で添加することが望ましい。これは高温度におけるア
ルミン酸アルカリ及び水酸化アルミニウムの生成量によ
る耐火性及び低温度におけるゲル状物質の生成に関連す
る。すなわち、高温度における強度発現、低温度での非
晶質物質がアルカリ溶液との反応における生成物の割合
が物性に影響するためである。 ■、酸化亜鉛又は水酸化亜鉛の量は他の各原料の混合に
関係する。溶液中での混合は一般にきわめて不充分なも
のとなるため、過剰の酸化亜鉛等により助触媒的作用が
満遍な（行なわれる。 しかし混合が充分に行なわれれば５重量部でも充分であ
る。したがって結合剤液調整の技術的側面からこの範囲
に経験的に決定したものである。 ■、ホウ酸又はホウ酸亜鉛は、アルカリ溶液中における
ゲル化反応後にさらに両性酸化物のゲル化を弱酸によっ
て行うもので実験的に各原料の添加重量が相対的に少量
の場合は１０重量部で十分であるが多量の配合の場合は
２５重量部内外が適量である。それ以上の添加量はゲル
状物質の粘度の低下を期し望ましくない。 ■、ケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムの添加量は各
原料のゲル化と粘度の発現に重要であり、その最小量が
７００重量部であり、最大値が１゜３００重量部である
。最小量以下ではセラミック添加量との関係で成形時に
ヒビが生じ、１．３００部より多（なれば見掛けの粘性
が高くなって成形が困難となると共に耐火性が低下する
。 ■１着色剤の配合率は色彩の度合にもよるが、従来から
好まれている色調範囲では大体１，０００重量部以下が
望ましい配合量と見なされる。 ペースト状素材の１５０〜７００重量％の加配が好まし
い。 ■、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、金属繊維
等の無機繊維の配合量はセラミック微粉末量の５％以上
では立体異形に成形することが困難であり０．５％以下
ではセラミック成形体の強度が増強できない。結合剤液
とセラミック微粉末の添加量との関連においても決定さ
れているが、好ましい量の中央値は約２％前後であり、
これを目安に増減することが望ましい。 ■、成形後の加熱温度は約５００℃以下とし、それ以上
に加熱温度を上昇しても強度の上昇は大きく望まれない
。 ５００℃以下の低温度の場合でも低くとも２００℃以上
の加熱が望ましい。この加熱温度と強度の関係は第１２
図に示すように明らかである。 ■、セラミック原料の粘土は微粉砕されたもので、結合
剤液のぬれとそれにともなう粒子周辺に満遍なく付着し
て、粒子と粒子領域が相互に結合剤液によって接触され
、この状態で乾燥、加熱されて助触媒的作用と相乗して
均質性が保たれる状態で硬化する。しかも硬化成形体の
表面はきわめて平滑性に富む。この状態を惹起するため
にもセラミック微粉末は３．０００ｃ１／ｇ以下が望ま
しい。 このようにして良好なセラミック成形体が製造、完成さ
れるのである。
次に、本願発明のセラミック成形体の製造法を実施例に
よって具体的に説明する。 第１１図は第１実施例めセラミック成形体（グリーン成
形体）（セラミック板）の電気炉中での加熱温度と加熱
時間の関係を示し、２００℃まで加熱して後放冷した場
合と、３５０℃まで加熱した後放冷した場合と、５００
℃まで加熱した後放冷した場合の３つの加熱形態の場合
を示す。 第１３図は各種実施例のセラミック成形体の加熱温度に
よる吸水率の変化を、さらに第１２図では、各種実施例
のセラミック成形体の各加熱温度におけるかさ比重と曲
げ強度の関係を図示したものである。 実施例１： アルミン酸ナトリウム３０重量部、ケイ酸カルシウム２
０重量部、水酸化アルミニウム１５重量部、酸化亜鉛２
０重量部に水３００重量部を添加して十分に混合した後
、ホウ酸２０重量部を含む水溶液５００重量部を注加し
てさらに十分に反応させたゲル状溶液に、ケイ酸ナトリ
ウム１，１００重量部を加えて撹拌して結合剤液の調整
を行う。 この結合剤液１００重量部に、３．０００ｃｍ”７ｇ以
下にフルイ分けしたフライアッシュ微粉末５００重量部
を加えて撹拌混合した後、０．５ミクロン以下に調整さ
れたアナタース型酸化チタン５００重量部を配合し、次
にガラス繊維をフライアッシュ微粉末の３．０％の１５
重量部を加えて十分に混合と混練を繰り返して行いセラ
ミック成形体用のペースト状素材の調製を終える。 このようにして調製したペースト状素材をローラー成形
により平板状に成形し、次いでこれを曲げて円筒状に変
形し、接合長端縁部は結合剤液を塗布して接合し、それ
から乾燥した後、第１１図に掲げる加熱曲線に沿って電
気炉中で所定の２００℃、３５０℃、５００℃で加熱し
た後放冷して立体異形セラミック成形体を製造した。 このようにして得られたセラミック成形体の５００℃加
熱処理物の各種物性値を以下に示す。 また、２００℃、３５０℃及び５００℃加熱による物性
値の相関関係は第１２図及び第１３図に示す。 見掛比重：１．５８ 曲げ強度： １５１ ｆｋｇ／ｃｍ” （２００Ｘ２
００Ｘ６ｍｍの平板） 吸水率： １２％（但し表面をセラミックコートするこ
とによる吸水率５％以下、 ＪＩＳＡ５２０９に準拠） 耐摩耗： エポキシ塗料の２．５倍（但し表面をセラミ
ックコート、回転摩耗試験） ２９μ■（往復運動３７１回、４０回／分、研磨布ＡＡ
２４０） スポーリング試験： ひび割れなし 耐熱性： １，０５０℃ 耐薬品性（浸漬）： 良（変化なし） 苛性ソーダ、塩酸、硫酸の１％溶液 ３日間浸漬 石油エーテル、石油ベンジン（９０ｖ％）７日間浸漬 成形体形状：３００Ｘ５００Ｘ６ｍｌの円筒体実施例２
： アルミン酸ナトリウム４０重量部、ケイ酸カルシウム１
０重量部、水酸化アルミニウム１０重量部、酸化亜鉛１
０重量部に水４００重量部を添加して十分に混合した後
、ホウ酸１５重量部を含む水溶液を３００重量部注加し
てさらに十分に混合し反応させたゲル状溶液にケイ酸ナ
トリウム１゜０００重量部を加えて撹拌して結合剤液の
調製を行う。 この結合剤液１００重量部に、３，０００ｃｍ”７ｇ以
下にフルイ分けしたフライアッシュ微粉末３００重量部
を加えて撹拌混合した後０．５ミクロン以下に調整され
たアナタース型酸化チタン１５０重量部を配合し、次に
ガラス繊維をフライアッシュ微粉末の２．０％の６重量
部を加えて十分に混合と混練を繰り返して行い、セラミ
ック成形体用のペースト状素材の調製を終える。 このようにして調製したペースト状素材を用いて実施例
１の方法と同様にして、成形、乾燥、各温度での加熱を
して、円筒状立体異形セラミック成形体を製造した。 このようにして得られた立体異形セラミック成形体の５
００℃加熱物の各種物性値を以下に示す。 また、２００℃、３５０℃及び５００℃加熱による物性
値の相関関係は第１２図及び第１３図に示す。 見掛比重：１．４９ 曲げ強度： １３８ ｆｋｇ／ ａｍ” （２００
Ｘ２００Ｘ６ｍｍの平板） 吸水率：１３．３％（但し表面をセラミックコートする
ことにより吸水率５％ 以下、Ｊ ｌ５Ａ５２０９に準拠） 耐熱性＋ １，０５０℃ 耐薬品性（浸漬）： 良（変化なし） 苛性ソーダ、塩酸、硫酸の１％溶液 ３日間浸漬 石油エーテル、石油ベンジン（９０ｖ％）７日間浸漬 成形体形状：３００Ｘ５００Ｘ６ｍｌの円筒体実施例３
： アルミン酸ナトリウム１５重量部、ケイ酸カルシウム１
０重量部、水酸化アルミニウム２０重量部、酸化亜鉛１
０重量部に水４００重量部を添加して十分に混合した後
、ホウ酸１０重量部を含む水溶液２５０重量部を注加し
てさらに十分に混合し反応させたゲル状溶液に、ケイ酸
ナトリウム８００重量部を加えて撹拌して結合剤液の調
製を行う。 この結合剤液１００重量部に、３．０ＯＯｃ■２／ｇ以
下にフルイ分けしたフライアッシュ微粉末２５０重量部
を加えて撹拌混合した後、ガラス繊維をフライアッシュ
微粉末の２゜０％の５重量部を加えて十分に混合と混練
を繰り返して行い、セラミック成形体のペースト状素材
の調製を終える。 このようにして調製したペースト状素材を用い、実施例
１の方法に準じて角形筒状体に成形し、乾燥した後、第
１１図に掲げる加熱曲線に沿って電気炉中で所定の２０
０℃、３５０℃、５００℃で加熱した後、放冷して角形
筒状セラミック成形体を製造した。 こうして得られたセラミック成形体の５００℃加熱物の
各種物性値を以下に示す。また２００℃、３５０℃及び
５００℃加熱による物性値の相互関係は第１２図及び第
１３図に示す。 見掛比重：１．４４ 曲げ強度： １３０ ｆｋｇ／ ｃ＋ｗ２（２００ｘ
２００ｘ６ｍｍの平板で、ＪＩＳＡ５２０９に準拠） 吸水率：１４．２％（但し表面をセラミックコートする
ことにより吸水率５％ 以下、Ｊ Ｉ ５Ａ５２０９に準拠） 耐熱性： １．０５０℃ 耐薬品性（浸漬）： 良（変化なし） 苛性ソーダ、塩酸、硫酸の１％溶液 ３日間浸漬 石油エーテル、石油ベンジン（９０ｖ％）７日間浸漬 成形体形状：２５０Ｘ５００Ｘ６ｍｍの角形筒状体
よって具体的に説明する。 第１１図は第１実施例めセラミック成形体（グリーン成
形体）（セラミック板）の電気炉中での加熱温度と加熱
時間の関係を示し、２００℃まで加熱して後放冷した場
合と、３５０℃まで加熱した後放冷した場合と、５００
℃まで加熱した後放冷した場合の３つの加熱形態の場合
を示す。 第１３図は各種実施例のセラミック成形体の加熱温度に
よる吸水率の変化を、さらに第１２図では、各種実施例
のセラミック成形体の各加熱温度におけるかさ比重と曲
げ強度の関係を図示したものである。 実施例１： アルミン酸ナトリウム３０重量部、ケイ酸カルシウム２
０重量部、水酸化アルミニウム１５重量部、酸化亜鉛２
０重量部に水３００重量部を添加して十分に混合した後
、ホウ酸２０重量部を含む水溶液５００重量部を注加し
てさらに十分に反応させたゲル状溶液に、ケイ酸ナトリ
ウム１，１００重量部を加えて撹拌して結合剤液の調整
を行う。 この結合剤液１００重量部に、３．０００ｃｍ”７ｇ以
下にフルイ分けしたフライアッシュ微粉末５００重量部
を加えて撹拌混合した後、０．５ミクロン以下に調整さ
れたアナタース型酸化チタン５００重量部を配合し、次
にガラス繊維をフライアッシュ微粉末の３．０％の１５
重量部を加えて十分に混合と混練を繰り返して行いセラ
ミック成形体用のペースト状素材の調製を終える。 このようにして調製したペースト状素材をローラー成形
により平板状に成形し、次いでこれを曲げて円筒状に変
形し、接合長端縁部は結合剤液を塗布して接合し、それ
から乾燥した後、第１１図に掲げる加熱曲線に沿って電
気炉中で所定の２００℃、３５０℃、５００℃で加熱し
た後放冷して立体異形セラミック成形体を製造した。 このようにして得られたセラミック成形体の５００℃加
熱処理物の各種物性値を以下に示す。 また、２００℃、３５０℃及び５００℃加熱による物性
値の相関関係は第１２図及び第１３図に示す。 見掛比重：１．５８ 曲げ強度： １５１ ｆｋｇ／ｃｍ” （２００Ｘ２
００Ｘ６ｍｍの平板） 吸水率： １２％（但し表面をセラミックコートするこ
とによる吸水率５％以下、 ＪＩＳＡ５２０９に準拠） 耐摩耗： エポキシ塗料の２．５倍（但し表面をセラミ
ックコート、回転摩耗試験） ２９μ■（往復運動３７１回、４０回／分、研磨布ＡＡ
２４０） スポーリング試験： ひび割れなし 耐熱性： １，０５０℃ 耐薬品性（浸漬）： 良（変化なし） 苛性ソーダ、塩酸、硫酸の１％溶液 ３日間浸漬 石油エーテル、石油ベンジン（９０ｖ％）７日間浸漬 成形体形状：３００Ｘ５００Ｘ６ｍｌの円筒体実施例２
： アルミン酸ナトリウム４０重量部、ケイ酸カルシウム１
０重量部、水酸化アルミニウム１０重量部、酸化亜鉛１
０重量部に水４００重量部を添加して十分に混合した後
、ホウ酸１５重量部を含む水溶液を３００重量部注加し
てさらに十分に混合し反応させたゲル状溶液にケイ酸ナ
トリウム１゜０００重量部を加えて撹拌して結合剤液の
調製を行う。 この結合剤液１００重量部に、３，０００ｃｍ”７ｇ以
下にフルイ分けしたフライアッシュ微粉末３００重量部
を加えて撹拌混合した後０．５ミクロン以下に調整され
たアナタース型酸化チタン１５０重量部を配合し、次に
ガラス繊維をフライアッシュ微粉末の２．０％の６重量
部を加えて十分に混合と混練を繰り返して行い、セラミ
ック成形体用のペースト状素材の調製を終える。 このようにして調製したペースト状素材を用いて実施例
１の方法と同様にして、成形、乾燥、各温度での加熱を
して、円筒状立体異形セラミック成形体を製造した。 このようにして得られた立体異形セラミック成形体の５
００℃加熱物の各種物性値を以下に示す。 また、２００℃、３５０℃及び５００℃加熱による物性
値の相関関係は第１２図及び第１３図に示す。 見掛比重：１．４９ 曲げ強度： １３８ ｆｋｇ／ ａｍ” （２００
Ｘ２００Ｘ６ｍｍの平板） 吸水率：１３．３％（但し表面をセラミックコートする
ことにより吸水率５％ 以下、Ｊ ｌ５Ａ５２０９に準拠） 耐熱性＋ １，０５０℃ 耐薬品性（浸漬）： 良（変化なし） 苛性ソーダ、塩酸、硫酸の１％溶液 ３日間浸漬 石油エーテル、石油ベンジン（９０ｖ％）７日間浸漬 成形体形状：３００Ｘ５００Ｘ６ｍｌの円筒体実施例３
： アルミン酸ナトリウム１５重量部、ケイ酸カルシウム１
０重量部、水酸化アルミニウム２０重量部、酸化亜鉛１
０重量部に水４００重量部を添加して十分に混合した後
、ホウ酸１０重量部を含む水溶液２５０重量部を注加し
てさらに十分に混合し反応させたゲル状溶液に、ケイ酸
ナトリウム８００重量部を加えて撹拌して結合剤液の調
製を行う。 この結合剤液１００重量部に、３．０ＯＯｃ■２／ｇ以
下にフルイ分けしたフライアッシュ微粉末２５０重量部
を加えて撹拌混合した後、ガラス繊維をフライアッシュ
微粉末の２゜０％の５重量部を加えて十分に混合と混練
を繰り返して行い、セラミック成形体のペースト状素材
の調製を終える。 このようにして調製したペースト状素材を用い、実施例
１の方法に準じて角形筒状体に成形し、乾燥した後、第
１１図に掲げる加熱曲線に沿って電気炉中で所定の２０
０℃、３５０℃、５００℃で加熱した後、放冷して角形
筒状セラミック成形体を製造した。 こうして得られたセラミック成形体の５００℃加熱物の
各種物性値を以下に示す。また２００℃、３５０℃及び
５００℃加熱による物性値の相互関係は第１２図及び第
１３図に示す。 見掛比重：１．４４ 曲げ強度： １３０ ｆｋｇ／ ｃ＋ｗ２（２００ｘ
２００ｘ６ｍｍの平板で、ＪＩＳＡ５２０９に準拠） 吸水率：１４．２％（但し表面をセラミックコートする
ことにより吸水率５％ 以下、Ｊ Ｉ ５Ａ５２０９に準拠） 耐熱性： １．０５０℃ 耐薬品性（浸漬）： 良（変化なし） 苛性ソーダ、塩酸、硫酸の１％溶液 ３日間浸漬 石油エーテル、石油ベンジン（９０ｖ％）７日間浸漬 成形体形状：２５０Ｘ５００Ｘ６ｍｍの角形筒状体
以上実施例等において詳細に説明したごとく、本願発明
方法によれば、高強度を発現する自由形状の立体異形の
耐火性と耐薬品性を具備する、しかも低温度加熱で製造
できる高強度立体異形セラミック成形体を提供すること
ができる。 そして本願発明により製造されたセラミック成形体は、
一般のセラミックスよりも比重が軽（、任意な大きさと
厚さ及び役物など自由な形状に形成できる。 したがって製造されたセラミック成形体は、住宅建材、
陶管、導水管等の土木建材やトンネル壁体、新幹線防音
壁体などの内外壁材の部材として有用でありかつ、従来
からセメント・コンクリート管、木材などの化粧的セラ
ミック部材としても、耐酸性雨部材としても十分なセラ
ミック新材料としても使用できる。 さらに低温度加熱によって製造可能であるためにエネル
ギー消費や公害防止の点を含めて経済的であり、かつ工
場設計は勿論現場加工も簡単にして容易であるなど多く
の利点を有する。
方法によれば、高強度を発現する自由形状の立体異形の
耐火性と耐薬品性を具備する、しかも低温度加熱で製造
できる高強度立体異形セラミック成形体を提供すること
ができる。 そして本願発明により製造されたセラミック成形体は、
一般のセラミックスよりも比重が軽（、任意な大きさと
厚さ及び役物など自由な形状に形成できる。 したがって製造されたセラミック成形体は、住宅建材、
陶管、導水管等の土木建材やトンネル壁体、新幹線防音
壁体などの内外壁材の部材として有用でありかつ、従来
からセメント・コンクリート管、木材などの化粧的セラ
ミック部材としても、耐酸性雨部材としても十分なセラ
ミック新材料としても使用できる。 さらに低温度加熱によって製造可能であるためにエネル
ギー消費や公害防止の点を含めて経済的であり、かつ工
場設計は勿論現場加工も簡単にして容易であるなど多く
の利点を有する。
第１図から第５図までは結合剤液製造に用いた原料のＸ
線回折図である。すなわち、第１図はアルミン酸ナトリ
ウム、第２図はケイ酸カルシウム、第３図は水酸化アル
ミニウム、第４図は酸化亜鉛、第５図はホウ酸である。 第６図は、以上の原料から製造した結合剤液のＸ線回折
図であり、アルミン酸ナトリウム−ケイ酸カルシウム−
水酸化アルミニウムー酸化亜鉛−ホウ酸−ケイ酸ナトリ
ウム系である。 第７図は第６図の原料系に着色剤として酸化チタンを添
加した場合のＸ線回折図であり、アルミン酸ナトリウム
−ケイ酸カルシウム−水酸化アルミニウムー酸化亜鉛−
ホウ酸−酸化チタン−ケイ酸ナトリウム系である。 第８図は第７図の原料系にセラミックスとしてガラス質
岩石の焼成物としての火山灰のＸ線回折図であり、第９
図は第８図の火山灰を第７図の系に混合した系のＸ線回
折図である。すなわち、アルミン酸ナトリウム−ケイ酸
カルシウム−水酸化アルミニウムー酸化亜鉛−ホウ酸−
酸化チタン−ケイ酸ナトリウム−火山灰系であり、一般
にこの系がセラミック成形体の原料であるペースト状素
材となるものである。 なお、第１０図は結合剤液調製の場合に不充分な処理に
よってゲル化の促進が不充分であったＸ線回折図で、ア
ルミン酸ナトリウム−ケイ酸カルシウム−水酸化アルミ
ニウムー酸化亜鉛−ホウ酸−ケイ酸ナトリウム系であり
、第６図と同じ原料の配合によるＸ線回折図との比較の
ためのものである。 第１１図は実施例１のペースト状素材を用いたセラミッ
ク成形体の条件として加熱温度と時間（３つ加熱形態）
の関係を示す図である。 第１２図は第１１図の加熱履歴によって製品化されたセ
ラミック成形体の各加熱温度における比重と強度の関係
を示したものである。 第１３図は各加熱温度における吸水率の変化を示した図
であり、いづれもセラミック成形体の原料配合は３種類
、加熱温度は３通りを用いて物性を示したものである。 特許出願人 株式会社ティティシー
線回折図である。すなわち、第１図はアルミン酸ナトリ
ウム、第２図はケイ酸カルシウム、第３図は水酸化アル
ミニウム、第４図は酸化亜鉛、第５図はホウ酸である。 第６図は、以上の原料から製造した結合剤液のＸ線回折
図であり、アルミン酸ナトリウム−ケイ酸カルシウム−
水酸化アルミニウムー酸化亜鉛−ホウ酸−ケイ酸ナトリ
ウム系である。 第７図は第６図の原料系に着色剤として酸化チタンを添
加した場合のＸ線回折図であり、アルミン酸ナトリウム
−ケイ酸カルシウム−水酸化アルミニウムー酸化亜鉛−
ホウ酸−酸化チタン−ケイ酸ナトリウム系である。 第８図は第７図の原料系にセラミックスとしてガラス質
岩石の焼成物としての火山灰のＸ線回折図であり、第９
図は第８図の火山灰を第７図の系に混合した系のＸ線回
折図である。すなわち、アルミン酸ナトリウム−ケイ酸
カルシウム−水酸化アルミニウムー酸化亜鉛−ホウ酸−
酸化チタン−ケイ酸ナトリウム−火山灰系であり、一般
にこの系がセラミック成形体の原料であるペースト状素
材となるものである。 なお、第１０図は結合剤液調製の場合に不充分な処理に
よってゲル化の促進が不充分であったＸ線回折図で、ア
ルミン酸ナトリウム−ケイ酸カルシウム−水酸化アルミ
ニウムー酸化亜鉛−ホウ酸−ケイ酸ナトリウム系であり
、第６図と同じ原料の配合によるＸ線回折図との比較の
ためのものである。 第１１図は実施例１のペースト状素材を用いたセラミッ
ク成形体の条件として加熱温度と時間（３つ加熱形態）
の関係を示す図である。 第１２図は第１１図の加熱履歴によって製品化されたセ
ラミック成形体の各加熱温度における比重と強度の関係
を示したものである。 第１３図は各加熱温度における吸水率の変化を示した図
であり、いづれもセラミック成形体の原料配合は３種類
、加熱温度は３通りを用いて物性を示したものである。 特許出願人 株式会社ティティシー
Claims (9)
- （１）アルミン酸アルカリ１０〜４０重量部、ケイ酸カ
ルシウム３〜３０重量部、水酸化アルミニウム５〜２０
重量部及び酸化亜鉛５〜２０重量部からなる混合物に、
水又は温水２００〜１０００重量部を加えて十分に混合
して懸濁液とし、該懸濁液にホウ酸１０〜２５重量部を
添加混合し、次いでケイ酸ナトリウム７００〜１，３０
０重量部を添加混合して結合剤液を調製する第１工程と
、第１工程で得られた結合剤液の１００重量部に対して
、非晶質主体のセラミック微粉末又は非晶質を含む結晶
質主体のセラミック徽粉末２００〜６００重量部を混合
してさらに十分に撹拌と混練を行ってペースト状素材を
得る第２工程と、 第２工程で得られたペースト状素材を円筒状、角形容器
状等の立体異形の成形体に成形した後、すみやかに乾燥
し、その後、５００℃以内で加熱固化することにより立
体異形セラミック成形体を得る第３工程と よりなることを特徴とする高強度立体異形セラミック成
形体の製造法。 - （２）アルミン酸アルカリ２０〜３０重量部、ケイ酸カ
ルシウム１０〜２０重量部、水酸化アルミニウム１０〜
２０重量部及び酸化亜鉛１０〜２０重量部からなる混合
物に、水又は温水５００〜８００重量部を加えて十分に
混合して懸濁液とし、該懸濁液にホウ酸１０〜２０重量
部を添加混合し、次いでケイ酸ナトリウム８００〜１，
０００重量部を添加混合して結合剤液を調製する第１工
程と、第１工程で得られた結合剤液の１００重量部に対
して、非晶質主体のセラミック微粉末又は非晶質を含む
結晶質主体のセラミック微粉末３００〜５００重量部を
混合してさらに十分に撹拌と混練を行ってペースト状素
材を得る第２工程と、 第２工程で得られたペースト状素材を立体異形に成形し
た後、すみやかに乾燥し、その後、２００〜５００℃で
加熱固化することにより立体異形セラミック成形体を得
る第３工程と よりなることを特徴とする高強度立体異形セラミック成
形体の製造法。 - （３）第２工程において、無機繊維をセラミック微粉末
の０．５〜５重量％を混入してペースト状素材を得るこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の高強度立体異形セ
ラミック成形体の製造方法。 - （４）無機繊維が、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック
繊維又は金属繊維であることを特徴とする請求項３記載
の高強度立体異形セラミック成形体の製造方法。 - （５）第２工程において、着色剤としての酸化チタン又
は酸化鉄類をペースト状素材の１５０〜７００重量％、
無機繊維をセラミック微粉末の０．５〜５％重量部混入
してペースト状素材を得ることを特徴とする請求項１な
いし４のいずれかに記載の高強度立体異形セラミック成
形体の製造方法。 - （６）アルミン酸アルカリが、アルミン酸ナトリウム又
はその水和物あるいはアルミン酸カリウム又はその水和
物であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか
に記載の高強度立体異形セラミック成形体の製造法。 - （７）非晶質主体のセラミック微粉末が、パーライト、
黒曜石、又は水砕スラグであることを特徴とする請求項
１ないし６のいずれかに記載の高強度立体異形セラミッ
ク成形体の製造法。 - （８）非晶質を含む結晶質主体のセラミック微粉末が、
フライアッシュ、火山噴出物、セルベン、シャモットで
あり、その粉末度が約３．０００ｃｍ＾２／ｇ以下であ
ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載
の高強度立体異形セラミック成形体の製造法。 - （９）高強度立体異形セラミック成形体が、円筒状又は
楕円筒状のものであり、円周と長さの比が、約２：１で
、その長さが１，０００ｍｍ以内、壁厚が約６ｍｍ±２
ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし８のいずれ
かに記載する高強度立体異形セラミック成形体の製造法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339218A JP2903707B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高強度立体異形セラミック成形体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2339218A JP2903707B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高強度立体異形セラミック成形体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04209750A true JPH04209750A (ja) | 1992-07-31 |
| JP2903707B2 JP2903707B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=18325371
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2339218A Expired - Lifetime JP2903707B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高強度立体異形セラミック成形体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2903707B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013234925A (ja) * | 2012-05-09 | 2013-11-21 | Taiheiyo Material Kk | セシウム吸着剤 |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2339218A patent/JP2903707B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013234925A (ja) * | 2012-05-09 | 2013-11-21 | Taiheiyo Material Kk | セシウム吸着剤 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2903707B2 (ja) | 1999-06-14 |
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