JPH04305075A - 緻密質層および多孔質層を有する多層構造セラミック物品の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、緻密質層と多孔質層と
を有する多層構造セラミック物品の製造方法に関するも
のである。更に詳しく述べるならば、本発明は、緻密質
層と、多孔質層とを有し、建築材料などの用途に有用な
不燃性多層構造セラミック物品を、効率よく短時間内に
製造する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、建物の高層化、および密集化に伴
い、建築材料に対し、不燃性化、軽量化、および断熱性
化など要求が強くなっている。このような材料として発
泡無機質材料が用いられているが、このような材料にお
いては、その表面が多孔質であるため、汚れが付着しや
すく、かつ吸湿性が高く、しかも美観が得られにくいな
どの問題点がある。

【０００３】このため、表面が緻密質層により形成され
ている多層構造材料が好まれている。このような多層構
造材料の製造方法としては、従来下記の方法が知られて
いる。

【０００４】（１）　耐熱成形容器を使用する方法。 この方法においては、耐熱成形容器の底部に、緻密質層
形成用セラミック原料を所定の厚さに充填し、その上に
、セラミック原料と、それを焼成によって発泡させるこ
とのできる発泡剤とを含む、多孔質層形成用セラミック
原料を所定の厚さに充填し、この原料積層体を、耐熱成
形容器に充填したまゝこれと一緒に加熱焼成する。この
方法には、原料積層体を、耐熱成形容器とともに加熱焼
成するため焼成エネルギーコストが高く、その効率が低
いという欠点がある。

【０００５】（２）　焼成緻密質層と焼成多孔質層とを
、順次に形成する方法。 この方法においては、先ず緻密質セラミック層を作成し
、これを焼成した後、その上に発泡性セラミック層を積
層形成し、これを焼成して、両層を合体させる。この方
法においては２回以上の焼成工程を必要とするため製造
コストが高くなるという問題点がある。

【０００６】（３）　セメントを使用する方法。 この方法においては、緻密質層形成用セラミック原料お
よび多孔質層形成用セラミック原料の両方にセメントを
含有させ、両層の積層硬化体を形成した後、この積層硬
化体に焼成が施される。この方法において、緻密質硬化
層および多孔質硬化層ともに、セメントの水和硬化性を
利用して形成されるものであるから、硬化工程に少なく
とも２４時間を必要とし、更に気中養生に１〜８日間と
いう長時間を必要とし、このため生産性が低いなどの欠
点があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、緻密質層と
多孔質層とを有する多層構造セラミック物品を緻密質層
と多孔質層との両者を短時間内にかつ容易に積層一体化
し、かつ効率よく焼成することによって製造することの
できる方法を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る緻密質層お
よび多孔質層を有する多層構造セラミック物品の製造は
合成ワラストナイト、および　８００℃以上の温度で熱
処理された天然ワラストナイトから選ばれた少なくとも
１種と、少なくとも２個のカルボキシル基を有するカル
ボン酸化合物とを含む水性スラリーにより成形層を形成
し、これを硬化して、緻密質硬化層を形成する少なくと
も１回の工程と、天然ワラストナイト、および合成ワラ
ストナイトと炭酸カルシウムとの混合物から選ばれた少
なくとも１種を、少なくとも２個のカルボキシル基を有
するカルボン酸化合物とを含む水性スラリーにより成形
層を形成し、これを発泡硬化して多孔質硬化層を形成す
る少なくとも１回の工程とを、任意の順序に、かつ、前
記両種の硬化層を順次に積層合体するように実施して硬
化層積層体を形成することを特徴とするものである。ま
た、前記硬化層積層体は、更に１０００℃以上の温度に
おいて焼成されてもよい。

【０００９】

【作用】ワラストナイトを水と混練して得られたスラリ
ーに少なくとも２個のカルボキシル基を有するカルボン
酸化合物（以下、これを多価カルボン酸と記す）を添加
すると、この水性スラリーは硬化して、硬化体を形成す
る。本発明方法は、ワラストナイトの、多価カルボン酸
による水硬化性を利用して、多層構造セラミック物品を
製造するものである。ワラストナイトとは、組成式：Ｃ
ａＳｉＯ３又はＣａＯ　・ＳｉＯ２で表されるものであ
る。

【００１０】本発明方法に用いられるワラストナイトは
、天然ワラストナイトおよび合成ワラストナイトのいづ
れであってもよいが、天然ワラストナイトは、方解石（
カルサイト、ＣａＣＯ３）を含有している。そのため天
然ワラストナイトは、多価カルボン酸による硬化の際、
炭酸ガスを発生して、硬化体を多孔質化することができ
る。

【００１１】天然ワラストナイト中に含まれる方解石は
、　８００℃以上の温度における仮焼処理によって炭酸
ガスを放出する。

【００１２】一般に本発明方法に用いられるワラストナ
イトは、　１５０メッシュ全通過以下、好ましくは　２
００メッシュ全通過以下、の粒径を有するものが用いら
れる。これらの粒径が、　１５０メッシュ全通過より大
きいと、水性スラリーによる成形操作の際にブリージン
グを発生することがあり、そのため、得られる物品に割
れ、反りなどの欠点を発生させたり、また、硬化体の機
械的強度が不十分になることがある。

【００１３】本発明方法に使用される多価カルボン酸は
、例えばクエン酸、リンゴ酸、およびポリアクリル酸な
どから選ぶことができる。多価カルボン酸以外の酸、例
えば塩酸、硫酸、燐酸、酢酸などもワラストナイトを硬
化することができるが、その硬化反応速度が過度に速く
混練、流し込みなどの成形操作に十分なハンドリングタ
イムを確保することが困難である。多価カルボン酸を用
いると、硬化反応が適度の速度において行われ、また、
その添加量、および温度などにより反応速度を調整する
ことが容易であって、所要の、例えば１分〜２０時間の
ハンドリングタイムを確保することができる。

【００１４】本発明方法において、緻密質硬化層は合成
ワラストナイト、および　８００℃以上の温度で熱処理
された天然ワラストナイトから選ばれた少なくとも１種
と、多価カルボン酸とを含む水性スラリーにより所望寸
法形状の成形層を形成し、これを１０℃〜１００　℃の
温度において養生することによって形成される。

【００１５】多価カルボン酸の添加量は、使用されるワ
ラストナイトの重量に対し、１〜５０％であることが好
ましく、５〜３０％であることがより好ましい。多価カ
ルボン酸の添加量が過少であると水硬化反応が不十分に
なり、また、それが過多になると、硬化体に割れを発生
することがある。一般に、硬化時間は１時間〜３０時間
内に完了することが好ましい。

【００１６】本発明方法において、多孔質硬化層は、天
然ワラストナイト、合成ワラストナイトと炭酸カルシウ
ムとの混合物、又は、これらの配合物と、多価カルボン
酸とを含む水性スラリーにより所望の寸法形状を有する
成形層を形成し、これを１０〜１００℃の温度において
硬化することによって形成される。

【００１７】多価カルボン酸の添加量は、緻密質硬化層
形成の場合と同じく、使用されるワラストナイトの合計
重量に対し、１〜５０重量％であることが好ましく、５
〜３０重量％であることが好ましい。一般に発泡硬化時
間は１〜３０時間であることが好ましい。

【００１８】本発明方法に用いられる天然ワラストナイ
トに含まれる、又は合成ワラストナイトに混合される炭
酸カルシウムの量は、多孔質層に要求される気孔度に応
じて設定することができるが一般に、天然ワラストナイ
トは、１〜２重量％の焼成減量率を示すものであること
が好ましく、又は合成ワラストナイト重量に対し、１〜
３重量％の炭酸カルシウムが配合されることが好ましい
。

【００１９】上記緻密硬化層および多孔質硬化層を形成
する水性スラリーには、上記成分の他のセラミック原料
、例えばカリ長石、粘度、および珪石などを添加しても
よい。

【００２０】また、その他に必要に応じて、所要量の増
粘剤（例えば、メチルセルロースなど）、減水剤（例え
ば、クエン酸ナトリウムなど）、可塑剤（例えば、ポリ
エチレングリコールなど）、硬化遅延剤（例えば、ヘキ
サメタリン酸ナトリウムなど）を含んでいてもよい。

【００２１】特に多孔質硬化層の形成に際し、水性スラ
リーの粘性に応じて、発生する気孔の大きさが変化する
ので、気孔の大きさを調節するために、水性スラリーに
増粘剤を添加することが有効である。

【００２２】本発明方法において、緻密質硬化層形成工
程と、多孔質硬化層形成工程とは、両硬化層が積層合体
され得る限り任意の順序で行うことができる。一般には
、先づ緻密質硬化層を形成し、その上に多孔質硬化層を
形成することが好ましい。このようにすればそれぞれ所
望の形状・寸法を有する緻密質硬化層と、多孔質硬化層
との積層体を比較的短時間に製造することができる。

【００２３】本発明方法において、必要により上記工程
により形成された硬質層積層体は、１０００℃以上の温
度において、好ましくは１０００〜１２００℃の温度に
おいて焼成される。焼成温度が１０００℃未満のときは
、焼結が不十分になり得られる焼成物品の機械的強度が
不足するなどの不都合がある。

【００２４】本発明方法により得られるセラミック物品
は、焼成なしでも十分な耐水性を有するため、素焼きな
しでこれに直接所望の釉薬を施すことができる。

【００２５】本発明方法において形成される緻密質硬化
層の強度の経時変化の一例を示せば下記の通りである。 １２００℃で１時間仮焼された天然ワラストナイト　４
５０ｇと、カリ長石５０ｇとを混合した。

【００２６】５０ｇのクエン酸と、　１７５ｇの水とを
混合して混練液を調製し、この混練液（２２５ｇ）と、
前記混合物（５００ｇ）とを真空ミキサーに入れて５分
間混練して、水性スラリーを調製した。

【００２７】この水性スラリーを内径６ｍｍ、高さ１２
ｍｍの円柱形型枠中に流し込み、室温で１時間放置して
、これを硬化させ、緻密質硬化体を形成した。

【００２８】この緻密質硬化体を、型枠から取り出し、
１８〜２０℃の温度において、２０時間養生した。この
とき、所定養生時間毎に硬化体の圧縮強度を圧縮強度測
定機（商標：オートグラフＡＧＳ−５００Ａ、島津製作
所製）を用いて測定した。

【００２９】その結果を表１に示す

【表１】

【００３０】表１から明らかなように本発明方法により
形成される緻密質硬化体層は約２時間で、実用上十分な
圧縮強度を示し、約１５時間でほゞ最高圧縮強度を示す
ことができる。すなわちこの方法によれば、セメントを
用いるセラミック物品製造方法にくらべて、短時間内に
硬化体を得ることができる。

【００３１】

【実施例】本発明方法を、下記実施例により更に説明す
る。

【００３２】実施例１ （１）　緻密質層形成用水性スラリーの調製１２００℃
で熱処理された天然ワラストナイト９０重量部にカリ長
石１０重量部を混合した。この混合物（１００重量部）
と、１０重量部のクエン酸と３５重量部の水とからなる
混練水溶液（４５重量部）とをボールミルに装入し、５
分間混合粉砕して　２００メッシュ全通過水性スラリー
を調製した。

【００３３】（２）　緻密質硬化層の形成前記緻密質層
形成用水性スラリー　７２５ｇ（無機質分：　５００ｇ
、混練液分：　２２５ｇ）を、ステンレス製平板形成用
型枠（３０９ｍｍ×　３０９ｍｍ×３１ｍｍ）に流し込
み室温で２時間放置して、緻密質硬化層を形成した。

【００３４】（３）　多孔質層形成用水性スラリーの調
製天然ワラストナイト（焼成減量が１．２重量％のもの
）９０重量部に、カリ長石１０重量部を混合した。この
混合物（１００重量部）と、１０重量部のクエン酸と３
５重量部の水とからなる混練水溶液とをボールミルに装
入し、５分間混合粉砕して　２００メッシュ全通過の水
性スラリーを調製した。

【００３５】（４）　多孔質硬化層の形成次に前記多孔
質層形成用水性スラリー１４５０ｇ（無機質分：１００
０ｇ、混練液分　４５０ｇ）を、前記型枠中の緻密質硬
化層上に流し込み、これを室温に２時間放置して、発泡
硬化させて、多孔質硬化層を前記緻密質硬化層上に形成
合体させた。

【００３６】（５）　乾燥 上記硬化層積層体を、６０℃の温度において１５時間乾
燥した。

【００３７】（６）　焼成 上記乾燥させた硬化層積層体を、１１８０℃の温度にお
いて１時間焼成して多層構造セラミックタイルを得た。

【００３８】このセラミックタイルは、厚さ５ｍｍの緻
密質層と、厚さ２５ｍｍの多孔質層との積層体であって
、下記性能を有していた。 比重（ｇ／ｃｍ３）：０．９ 曲げ強度（ｋｇ／ｃｍ２）：１２０

【００３９】

【発明の効果】本発明方法により緻密質層と、多孔質層
とを有する多層構造セラミック物品を容易かつ短時間内
に効率よく製造することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　合成ワラストナイトおよび、　８００
   ℃以上の温度で熱処理された天然ワラストナイトから選
   ばれた少なくとも１種と、少なくとも２個のカルボキシ
   ル基を有するカルボン酸化合物とを含む水性スラリーに
   より成形層を形成し、これを硬化して緻密質硬化層を形
   成する少なくとも１回の工程と、天然ワラストナイト、
   および合成ワラストナイトと炭酸カルシウムとの混合物
   から選ばれた少なくとも１種と、少なくとも２個のカル
   ボキシル基を有するカルボン酸化合物とを含む水性スラ
   リーにより成形層を形成し、これを発泡硬化して多孔質
   硬化層を形成する少なくとも１回の工程とを、任意の順
   序に、かつ前記両種の硬化層を順次に積層合体するよう
   に実施して硬化層積層体を形成することを特徴とする緻
   密質層および多孔質層を有する多層構造セラミック物品
   の製造方法。
2. 【請求項２】　　前記硬化層積層体を１０００℃以上の
   温度において焼成する工程を更に含む、請求項１記載の
   方法。