JPH05124847A - 低吸水性大型陶磁器板、低吸水性大型陶磁器用素地組成物及びその製造法 - Google Patents

低吸水性大型陶磁器板、低吸水性大型陶磁器用素地組成物及びその製造法

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JPH05124847A
JPH05124847A JP28792591A JP28792591A JPH05124847A JP H05124847 A JPH05124847 A JP H05124847A JP 28792591 A JP28792591 A JP 28792591A JP 28792591 A JP28792591 A JP 28792591A JP H05124847 A JPH05124847 A JP H05124847A
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JP
Japan
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low
plate
weight
pottery
water
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JP28792591A
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English (en)
Inventor
Shuichi Emori
修一 江森
Hideo Igami
英雄 居上
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KUREE BAAN CERAMICS KK
Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
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KUREE BAAN CERAMICS KK
Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 低吸水性の大型陶磁器板を提供すること。 【構成】 室温〜1000℃の温度における最大の熱膨
張係数が 80×10-7〜110×10-7/℃ 曲げ強度 250kgf/cm2以上 吸水率 3重量%以下 を有し、厚さ3〜15mm、板の大きさ600mm×6
00mm以上の低吸水性大型陶磁器板。 【効果】 耐凍害性が高く、意匠性と耐久性に富み、施
工性の高い建築用外装材に最適な低吸水性大型陶磁器板
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主として建築用外装材等
に用いる、吸水性が低く、薄くてサイズの大きい陶磁器
板及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】建築用陶磁器板としては古来タイルが知
られているが、300mm角以下の小さなタイルが使用
されてきた。建築物の高層化やタイル貼りの簡素化等の
要求が高まり、近年大型陶磁器板が注目されてきてい
る。従来大型陶磁器板は成形時の均一性や焼成時の変
形、割れが大きく難しかったが、近年特公平1−604
03号公報等に見られる様に大型陶磁器板への試みがな
されており、吸水性10%前後の陶器質の大型タイル
が、建築用内装材等として注目されはじめている。しか
し、外装材として用いるためには耐凍害性を考慮して、
吸水率3%以下、望ましくは吸水率1%以下の低吸水率
が望まれている。低吸水率品は、従来陶石長石等を粘土
に混ぜた素地組成物に、水分を加えて練り、成形し、乾
燥し、焼成させて得られているが、これらの組成物を使
用して薄くてサイズの大きい低吸水性陶磁器板を得よう
とすると変形や割れが多く、一般的に小さなタイルに限
られており、大きくてもせいぜい600mm角程度まで
でそれ以上の大型板は難しかった。薄くてサイズの大き
い低吸水性陶磁器板を得ようとすると陶石や長石等の磁
器化成分に由来するところの熱膨張係数が大になる温度
領域で、昇温過程では膨張による変形、冷却過程では収
縮による割れが発生しやすく、低吸水性大型陶磁器板を
得るのが難しかった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題点に鑑み、低吸水率で、薄くて強く、サイズの大きい
新規な陶磁器板、低吸水性大型陶磁器用素地組成物とそ
の製造法を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者等は磁器化成分に由来するところの最大の
熱膨張係数と吸水率、曲げ強度、割れ、変形等の関係に
ついて鋭意研究したところ、陶石や長石等の磁器化成分
に由来するところの最大の熱膨張係数が130×10-7
/℃以上あったが、コージエライトを加えることによ
り、磁器化成分に由来するところの最大の熱膨張係数を
低く出来ること、又ワラストナイトを加えることにより
昇温過程での膨張による変形が小さく出来、更に製品と
しての強度保持が可能なことを見出し本発明に到達し
た。
【0005】すなわち、本発明の構成は特許請求の範囲
に記載されたとおりの低吸水性大型陶磁器板、そのため
の素地組成物及びその製造法である。
【0006】陶磁器組成において低膨張化のためにコー
ジエライト成分を加えることは古くから公知であるが、
コージエライト系の磁器質組成物は焼成温度範囲が極め
て狭い。焼成時高温の液相の粘土を高くして変形を防止
するためにアルミナ、ジルコニア等を加えて調整する方
法などが広く知られているが、これらの方法は焼成温度
が更に高温度側へ移り、特に大型の板状工業製品の製造
上、生産性及びコストの面で好ましい選択ではない。コ
ージエライトは反応活性の高いものであり、CaOやK
2O、Na2Oなどのアルカリ成分とは短時間に容易に反
応して低温度で液相を生成させるが、これらの液相は粘
度が低く溶融変形を起こしやすくなり、薄くて大型の陶
磁器板の製造は困難となる。本発明はワラストナイトと
コージエライトを一緒に使用することを特徴とするもの
である。針状又は板状の天然鉱物であるワラストナイト
は高温においてコージエライトと容易に反応するが、針
状または板状であるため、針状または板状のワラストナ
イト結晶の表面相と先ず反応して固着し、順次時間とと
もに液相が浸食していく経過をとるものである。従って
迅速焼成の過程においてローラーハースキルンのヒート
カーブの調整によって、針状または板状のワラストナイ
トを骨格として残しながら焼結出来るもので低吸水性大
型陶磁器板の製造を可能としたものである。
【0007】すなわち本発明の大型陶磁器板は第1に室
温〜1000℃の温度における最大の熱膨張係数が80
×10-7〜110×10-7/℃、曲げ強度250kgf
/cm2以上、厚さ3〜15mm、板の短辺600mm
以上、吸水率3重量%以下からなる低吸水性大型陶磁器
板である。第2に焼成物に換算して3.0重量≦MgO
+CaO≦20.0重量%、SiO2+Al22≧7
0.0重量%、K2O+Na2O≧0.9重量%よりなる
前述の低吸水性大型陶磁器板である。
【0008】本発明の陶磁器用素地組成物は粘土20〜
50重量%、陶石、長石、珪石の中から選ばれた1種以
上10〜45重量%、ワラストナイト5〜25重量%、
コージエライト3〜10重量%を主成分とする組成物で
ある。又、本発明の大型陶磁器板の製造法は害陶磁器用
素地組成物を用いて、加圧、抜き出し、圧延等の公知の
方法で成形後、ローラーハースキルンで乾燥.焼成する
製造法である。
【0009】本発明の大型陶磁器板は主として建築用外
装材に利用できる低吸水性大型陶磁器板であって、上記
の吸水率、熱膨張係数、曲げ強度、板サイズからなる。
吸水率が3%以下、好ましくは1%以下であるため、寒
冷地でも安心して使用出来る耐凍害性の高い物となって
いる。最大の熱膨張係数が80×10-7〜110×10
-7/℃であるため、吸水率3%以下を満足した上に、そ
の他の温度領域の熱膨張係数との差が小さくなり、広い
温度領域にわたり熱膨張係数が比較的均等に近くなるの
で、製造時の割れが少なくなり、又、火事等の急激な温
度変化が生じても比較的に強くなることが期待できる。
通常低吸水率にするために陶石や長石等を磁器化成分と
して使用するが、吸水率を3%以下に保つ程度に加える
と陶石や長石等に固有の熱膨張係数が大きくなる温度領
域が存在する。例えばフリーなシリカを含む陶石の場合
は573℃付近にシリカ変態点があり、573℃付近の
熱膨張係数が大きくなり、上記温度付近で変形や割れを
発生させる。コージエライトを加えると最大の熱膨張係
数は小さくなり変形や割れは発生しなくなるが添加を多
くするにつれて吸水率が高くなっていく。両方を満足す
る最大の熱膨張係数は80×10-7〜110×10-7
℃の範囲である。
【0010】曲げ強度については本発明者等が既に市販
している大型陶器板の例から考えて、本発明の薄くてサ
イズの大きい陶磁器板としては板の絶対強度維持という
観点から曲げ強度は最小250kgf/cm2、好まし
くは300kgf/cm2以上必要である。曲げ強度は
コージエライトの添加比率を高めると低下していくが、
ワラストナイトを加えることにより強度が維持できる。
【0011】厚さが3〜15mmと薄いために、板サイ
ズが大きくても重くならず取扱いが簡単である。
【0012】板サイズは600mm×600mm以上、
好ましくは800mm×800mm以上とサイズが大き
いために目地貼りが少なく意匠性に富み、施工性が高い
ものとなっている。板サイズの長辺については特に限定
されないが、人による取扱い性等を考えれば一般的には
2400mm以下が好ましい。
【0013】本発明において使用するコージエライトは
最大の熱膨張係数を低下させ、昇温、冷却過程での変形
や割れ発生を少なくするためのものであり、通常の耐熱
板等に使用されているものでよい。コージエライトの量
は素地組成物の固形重量100%に対し、3〜10%、
好ましくは5〜8%である。3%未満では割れ発生が多
く、10%を超えると低吸水率になるまで磁器化させる
のに高温焼成が必要になり、変形が大きく好ましくな
い。
【0014】本発明において使用するワラストナイトは
変形防止や薄型大型板の強度保持に有効である。ワラス
トナイトの量は5〜25%、好ましくは10〜20%で
ある。5%未満では強度保持効果が少ない。25%を超
えるとワラストナイトの転移によるものと思われる76
0〜840℃付近の熱膨張係数が大きくなり、前述した
冷却過程での割れ発生が多くなり好ましくない。
【0015】本発明において使用する粘土は成形時の可
塑性を付与し、焼結性を高めるもので通常陶磁器用に使
用されるものであればよいが、特に木節粘土、蛙目粘土
などが好適に使用される。本発明者等が使用した粘土の
組成分析の一例を表3に示した。粘土の量は20〜50
%好ましくは30〜40%である。20%未満では成形
性や焼結性が悪く、50%を超えると焼成時の収縮が大
きくなるため、変形が大きくなるので不可である。
【0016】本発明において使用する陶石や長石は磁器
化成分として作用させるものであり、従来から通常磁器
用に使用されるものであればよい。陶石、長石、珪石の
中から選ばれた1種以上の量は10〜45%、好ましく
は15〜40%である。10%未満では低吸水率になる
ように磁器化するのに高温焼成が必要になり、変形が大
きく好ましくない。45%を超えると陶石、長石、珪石
に由来する最大の熱膨張係数が大きくなり、ローラーハ
ースキルンで焼成の際、冷却工程での割れ発生が多くな
り好ましくない。
【0017】その他、本発明の磁器用素地組成物の特徴
を損なわない限り、他の添加材料も使用できる。例えば
タルクを使用すると押し出し成形時の滑材として作用し
成形性が向上するという利点がある。又、顔料を練り込
むことにより着色大型陶磁器板が得られる。
【0018】本発明の陶磁器用素地組成物を用いて大型
陶磁器板を製造する方法は、上記組成物に水を添加し成
形素地とする。水の使用量は本発明の陶磁器用素地組成
物の固形分重量100%に対し、15〜25%が好適で
ある。このように水を添加した素地は、加圧、押し出
し、圧延等の通常の成形方法で所望の形に成形し、好ま
しくはローラーハースキルンを用いて乾燥、焼成する。
ローラーハースキルンの焼成帯の温度によって本発明が
制約を受けるものでないが、好ましくは1220℃以下
である。ここで素地を成形するに当っては本発明の陶磁
器用素地組成物に該組成物の固形分重量100%に対
し、15〜25重量%の水を添加し混練後、成形機に供
給し該成形機から抜き出された断面が曲線を有する筒状
の生地を用いて板状生地とし、該板状生地を前記成膜機
からの抜き出し方向と同一方向に圧延した後乾燥し、前
記抜き出し方向が搬送方向となるようにローラーハース
キルンで焼成するのが好ましい。
【0019】本発明における室温〜1000℃の温度に
おける最大の熱膨張係数とは以下のことである。10℃
/分の速度で室温から1000℃まで昇温した時、図1
に示した様な熱膨張曲線が得られる。熱膨張係数が大き
くなる温度領域がT1から始まりT2で終了する時 {A2−A1/L×(T2−T1)}+Eで求める。
【0020】ここで L:試料の長さ E:標準物質(通常は石英)の熱膨張係数 本発明における吸水率の測定はJIS A−5209に
準拠して行った。
【0021】本発明における曲げ強度測定は支点間距離
90mmの三点曲げ強度で加圧棒の加圧速度5mm/分
で行った。
【0022】本発明における耐凍害性の尺度として用い
た凍結融解試験は試験体を水中に48時間浸漬後、冷凍
槽中で気中−20℃で80分、30℃温水中20分間浸
漬のサイクルを300回繰り返した後のひび割れや素地
のはがれの有無を調べた。ただし48時間浸漬は最初の
1回だけとした。
【0023】以下、実施例によって具体的に説明する。
【0024】
【実施例】
実施例1 下記表1の配合により、水を20重量%加えて混練した
坏土を成形機に供給し、該成形機から抜き出された断面
が曲線を有する筒状の生地を用いて板状生地とし、該板
状生地を前記成形機からの抜き出し方向と同一方向に圧
延した後、前記抜き出し方向が搬送方向となるようにロ
ーラーハースキルンに供給し、200分間で1200℃
まで昇温し、15分間で1200℃の焼成帯を通し、4
0分間で常温まで冷却し、幅900mm、長さ900m
m、厚さ6mmの大型板を得た。表1に該大型板の吸水
率、曲げ強度、熱膨張係数、割れの結果を示した。割れ
の評価で○は10枚中割れ1枚以下、△は10枚中割れ
3枚以下、×は10枚中割れ4枚以上を示す。
【0025】実施例からも判る様に、該組成の場合最大
の熱膨張を示す573℃付近の熱膨張係数が80×10
-7〜110×10-7/℃の間で吸水率、曲げ強度、割れ
に効果的なことが判る。
【0026】実施例2 実施例1と同様な方法で成形まで行った後、ローラーハ
ースキルンで300分間で1200℃まで昇温し、25
分間1200℃の焼成帯を通し、70分間で常温まで冷
却し、幅900mm、長さ180mm、厚さ10mmの
大型板を得た。該大型板についても実施例1とほぼ同様
の結果が得られた。
【0027】実施例3 大盛陶石の代わりに群馬長石を使用し、実施例1と同様
な方法で大型板を得た。群馬長石の場合は最大の熱膨張
係数は573℃付近又は770〜850℃付近の何れか
にあるが、該大型板についても実施例1とほぼ同様な結
果が得られた。 実施例4 表2の配合により調合し、実施例1と同様な方法で大型
板を得た。表2に該大型板の吸水率、曲げ強度、割れ及
び組成分析結果を示した。
【0028】実施例からも判る様に本発明の素地組成物
が効果的なことが判る。
【0029】実施例5 実施例1で得た大型板を250mm角に切断し、凍結融
解テストを行ったところ、300サイクル後にNo.1〜
No.7はひび割れやはがれがなかったが、No.8ははが
れが発生した。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】
【0033】
【発明の効果】以上説明した様に本発明により、耐凍害
性が高く、意匠性と耐久性に富み、施工性の高い建築用
外装材に最適な低吸水性大型陶磁器板を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の材料の熱膨張曲線を示すグラフであ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 室温〜1000℃の温度における最大の
    熱膨張係数が 80×10-7〜110×10-7/℃ 曲げ強度 250kgf/cm2以上 吸水率 3重量%以下 を有し、厚さ3〜15mm、板の大きさ600mm×6
    00mm以上の低吸水性大型陶磁器板。
  2. 【請求項2】 粘土20〜50重量%、陶石、長石、珪
    石の中から選ばれた1種以上10〜45重量%、ワラス
    トナイト5〜25重量%、コージエライト3〜10重量
    %を主成分とする低吸水性大型陶磁器用素地組成物。
  3. 【請求項3】 粘土20〜50重量%、陶石、長石、珪
    石の中から選ばれた1種以上10〜45重量%、ワラス
    トナイト5〜25重量%、コージエライト3〜10重量
    %を主成分とする低吸水性大型陶磁器用素地組成物を用
    いて成形後、キルンで乾燥焼成する低吸水性大型陶磁器
    板の製造方法。
JP28792591A 1991-11-01 1991-11-01 低吸水性大型陶磁器板、低吸水性大型陶磁器用素地組成物及びその製造法 Pending JPH05124847A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100284700B1 (ko) * 1997-04-08 2001-11-30 박대우 대형도기의 제조방법 및 그의 원료 제조방법
JP2016187307A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 Toto株式会社 ペット用床材
JP2016193811A (ja) * 2015-03-31 2016-11-17 Toto株式会社 大型セラミック板

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2016187307A (ja) * 2015-03-30 2016-11-04 Toto株式会社 ペット用床材
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