JPH0543657B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、表面層と基盤層とより成る二層構造
を有するタイル及びその製造方法に関するもので
あつて、特に、１辺の長さが300mm以上の大型タ
イルの製造に好適な技術を提供するものである。

〔従来の技術〕

従来、タイルを表面層、補強層及び裏打層の三
層構造で構成し、美観性の要求される表面層のみ
に顔料その他の比較的コストの高い原料を用い、
他方、外観性を考慮する必要のない基盤層及び裏
打層には低コストの原料を使用することにより、
タイル全体としての原料コストを低廉化すること
が試みられている。

第４図の側断面図に示す如く、この三層タイル
１は、表面側より、表面層２、補強層３及び裏打
層４の３つの層で構成され、表面層２及び裏打層
４は、中間の補強層３に比べて厚みが薄く形成さ
れている。

表面層２は、タイル用坏土に、美観性の向上を
目的とする外装用原料を配合した混合坏土を素材
とする。上記外装用原料とは、例えば砂（特に花
崗岩の風化分解砂。石英、長石、黒雲母、カオリ
ン等の混合物である。）、長石粒、フリツトなどの
焼成により溶融する材料である。

補強層３は、美観性を考慮する必要がないの
で、廃棄処理されるような低品位の杯土を原料と
して使用することができる。具体的には、長石、
陶石、粘土及びシヤモツト等を所定割合で混合し
たものであり、焼結後は高強度を示す。

裏打層４は、焼成後の収縮率が前記表面層２と
ほぼ等しくなるように調整した混合坏土を原料と
するものである。当該裏打層４は、焼成時に、表
面層２と補強層３との収縮率の差に起因して生ず
るタイルの反りを相殺するためのものである。な
お、裏打層４用の素材には、表面層２に配合する
砂のような耐火度の低い溶融性の材料を含まなせ
ない。これは、焼成中にタイルが焼成用の敷板等
と融着するのを防止するためである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来の三層タイル１は、その製造工程が煩
雑で面倒であるという欠点があつた。その理由と
して第一に挙げられるのは、表面層２、補強層
３、裏打層４それぞれの素材が異なるので、それ
ぞれの原料調整を各別に行わねばならないという
点である。第二に、表面層２と裏打層４は、異な
る素材でありながら、両者の収縮率がほぼ等しく
なるように調整しなくてはならないので、原料種
の選定及び混合比の決定が大変難しく、且つ実際
の原料調整に当たつては、作業に正確を期さなく
てはならない点が挙げられる。さらに第三の理由
として、タイルの成形に際し、タイル１個あたり
につき、成形型内へ異なる原料坏土の充填操作を
３度にわたり実行することが必要であることが挙
げられる。すなわち、昇降可能な下型を有する成
形型を用いていわゆる表押しで加圧成形する場合
であれば、 まず、成形型内へ裏打層用の原料坏土を充填
し、その表面を平らに均す工程 次いで、下型を降下させたのち、裏打層用坏
土の上へ補強層用の原料坏土を充填し、その表
面を平らに均す工程 さらに下型を降下させ、補強層用坏土の上へ
表面層用の原料坏土を充填し、その表面を平ら
に均す工程 の３工程を行わねばならないのである。

その上、前記従来の三層タイル１は、上述の製
造上の欠点に加えて、コストが高くつくという問
題もある。というのは、三層タイル１は、補強層
３に低品位の坏土を使用するものの、表面層２と
裏打層４との収縮率をほぼ等しくさせる必要上、
両者には比較的高品位の原料坏土を使用するた
め、タイル全体としては原料コストがあまり低廉
化せず、安価な低品位坏土を利用したことの利点
が充分に反映されないという結果になつていた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記事情に鑑みて、製造工程上の煩
雑さを半減させることができ、且つコスト面での
利点を最大限に反映させることの可能な、二層構
造を有する新規なタイル及びその新規な製造方法
を提供せんとするものである。

本発明に係るタイルの特徴とするところは、10
mm以上の肉厚を有し、長石、陶石、粘土にシヤモ
ツト等の高耐火性材料を配合した坏土を素材とし
層厚が当該タイルの肉厚の半分以上をしめる基盤
層と、長石、陶石、粘土に砂、長石粒又はフリツ
プ等の低耐火性材料を配合した坏土を素材とし層
厚が１mm以上に形成された表面層とから成り、乾
式加圧成形法により成形され、ローラーハースキ
ルンにより焼成されたことである。

また、本発明に係る二層構造を有するタイルの
製造方法の特徴とするところは、成形型内へ、長
石、陶石、粘土にシヤモツト等の高耐火性材料を
配合した基盤層用の坏土と、長石、陶石、粘土に
砂、長石粒又はフリツト等の低耐火性材料を配合
した表面層用の坏土を重層して充填し、これら坏
土を加圧成形し、得られたタイル素地を基盤層が
下側となるように載置した状態でローラーハーキ
ルンにより焼成することである。

〔作用〕

本発明に係る二層構造を有するタイルの表面層
は、長石、陶石、粘土に砂、長石粒、フリツト等
の低耐火性の材料を配合した坏土を素材としてお
り、この坏土中の上記低耐火性材料が、焼成後に
溶融してガラス化し、所定の外観を発現する。こ
の外観は、配合する低耐火性材料の種類、配合割
合及び必要に応じて添加される顔料の種類などに
より決定される。表面層の層厚を１mm以上に設定
した理由は、次の〜の通りである。

低耐火性材料として一般的な７メツシユアン
ダー（約３mm以下）の粒径のものを用いた場
合、これが焼成後におよそ直径４mm、厚さ１mm
の円板状に溶融変形するが、表面層の層厚が１
mm未満であると、タイル表面に円板状凹凸が形
成されてしまう。

層厚が１mm未満であると、焼成後にガラス化
する低耐火性材料を通して基盤層の表面が直接
的に観察され美観性が損なわれる。

実際には、表面層の層厚を１mm未満に設定し
ても、坏土充填時又は加圧成形時に、表面層と
基盤層の坏土が混じり合つて両者の境界の区別
が不明確になり、焼成後に色ムラが生ずる。

なお、表面層の層厚は、コスト面から見て、最
大10mmを越えないようにするのが妥当である。

他方、基盤層の素材となる坏土は、長石、陶
石、粘土にシヤモツト等の高耐火性材料を配合し
たものであり、焼成時に溶融する成分が少なく、
主として焼成によつて焼結する。特に、焼成時に
基盤層が下側となる状態で載置することにより、
シヤモツト等の高耐火性材料が、タイルとローラ
ーハースキルンのローラーとが融着するのを防止
する機能を発揮する。また、基盤層の層厚を、タ
イル肉厚の半分以上に設定した理由は、タイルの
曲げ強度を確保するためである。

ところで、二層構造のタイルを製造しようとす
る場合、素材の異なる二層間で収縮率が異なるた
め、焼成時に反りが発生するという問題があり、
従来、反りの無い二層構造のタイルを製造するこ
とはきわめて困難であると考えられていた。しか
しながら、本発明によれば、反りの無い二層構造
のタイルを得ることが可能である。その詳細なメ
カニズムは不明であるが、本発明者らが観察した
ところ、本発明に係るタイルをローラーハースキ
ルンで焼成したとき、焼成帯の後段部分では、タ
イル素地に、その四隅でない中央部が上方へ持ち
上がる如き反りが発生していたが、冷却帯の前段
部分ではこの反りが完全に消失してタイルは平坦
になるという現象が見られた。本発明におけるこ
の現象により、反りの無い二層構造を有するタイ
ルの製品化が可能になつたものである。

〔実施例〕

以下、本発明を、一辺又は短辺の長さが300mm
以上を有する大型タイルに適用した場合の実施例
について、図面を用いて説明する。

第１図は、本発明に係るタイルを示す側断面図
であり、表面層５と基盤層６とから成つている。
本実施例のタイルは、平面形状が正方形又は長方
形であり、一辺または短辺の長さが300〜900mmと
されている。但し、この長さは、製造上及び取扱
上の不具合が生じない限り、限定されるものでは
ない。また、同タイルの肉厚は、10〜35mm程度に
設定されるが、これもまた限定的なものではな
い。

表面層５は、長石、陶石、粘土に、低耐火性材
料として砂（愛知県又は岐阜県で産出する花崗岩
の風化分解砂であり、石英、長石、黒雲母、カオ
リン等を含む混合物）を配合した坏土を素材とし
ている。この低耐火性の材料が、焼成後、溶融す
ることにより、所定の外観を発現する。

他方、基盤層６の素材は、長石、陶石、粘土に
高耐火性のシヤモツトを配合した粘土である。基
盤層６は、表面側からは直接観察されないので美
観性について殆ど考慮を払う必要がなく、依つ
て、通常のタイル用としては不適当で廃棄処分さ
れるような低品位の安価なものの使用が可能であ
る。また、シヤモツトについても、不良タイル製
品を粉砕したものを再利用できるから、コストの
低廉化を図ることができる。

次に、本発明に係るタイル製造方法の実施例に
ついて説明する。

第２図は、本発明方法に用いる成形型７を概略
的に示す側断面図であり、当該成形型７は、上型
７ａ，枠型７ｂ，下型７ｃより成る。下型７ｃ
は、枠型７ｂ内を昇降可能であり、成形凹部８の
深さ寸法を変更できるようになされている。ま
た、枠型７ｂの上面には、その両側方に、本発明
に係るタイル（第１図参照）の基盤層６用の坏土
Ａを前記成形凹部８へ充填するための粉マス９ａ
と、表面層５用の坏土Ｂを前記成形凹部８へ充填
するための粉マス９ｂとが待機している。

タイルを成形するには、まず、前記成形型７に
おいて下型７ｃの昇降位置を調節して成形凹部８
の深さを所定値に設定したのち、前記粉マス９
ａ，９ｂのうちのいずれか一方を枠型７ｂの上面
に沿つて摺動させ、坏土Ａ又はＢのいずれか一方
を成形凹部８に充填する。次いで、下型７ｃを下
降させて成形凹部８を一段深く、他方の粉マスを
摺動させて他方の坏土を成形凹部８内へ充填す
る。これにより、成形凹部８内に、基盤層６用の
坏土Ａと表面層５用の杯土Ｂが重層されることに
なる。引き続き、上型７ａを成形凹部８内へ下降
させ、所定の圧力を加えれば、タイル素地が成形
される。

こうして得られたタイル素地は、第３図に示す
ローラーハースキルン１０により焼成される。該
ローラーハースキルン１０は、内部が搬入側から
搬出側へ向かつて、予熱帯Ｘ、焼成帯Ｙ、冷却帯
Ｚに区分され、タイル素地に対して急激な温度変
化が生ずるのを回避している。タイル素地１１
は、基盤層６が下側、表面層５が上側となるよう
に載置された状態、つまり、基盤層６がローラー
と接触する状態でローラーハースキルン１０内を
搬送され、焼成される。

以下に、本発明者らが試作した本発明タイルの
製造状況を説明する。

（試作例） 本発明に係る二層構造を有するタイルの成形条
件へ、次の通りである。

基盤層用坏土Ａ 長石40wt％、陶石20wt％、粘土40wt％を合計
したもの100wt％に対し、シヤモツト10wt％を配
合した。シヤモツトとしては、素焼等の焼結過程
を経た後の不良品タイルを粉砕し分級した粒径が
14メツシユアンダーのものを使用した。該シヤモ
ツトの焼結前の組成は、長石30wt％、陶石20wt
％、粘土50wt％であつた。

表面層用坏土Ｂ 長石50wt％、陶石20wt％、粘土30wt％を合計
したもの100wt％に対し、砂50wt％と無機質顔料
5wt％を配合した。上記砂は、愛知県瀬戸地方産
出の山砂を水洗したもので、粒径が８メツシユア
ンダーに分級したものを使用した。

成形型（第２図参照） 成形型７として、その成形凹部８の開口面積が
480×480（mm）のものを使用した。

成形手順 はじめに成形凹部８の深さ寸法を45mmに調節
し、該成形凹部８内へ、上記基盤層用坏土Ａを
6.5Kg充填した、次いで、成形凹部８の深さを55
mmに調節したのち、ここへ上記表面層用坏土Ｂを
1.5Kg充填した。続いて、これら坏土Ａ，Ｂを250
Kgｆ／cm²で加圧成形し、タイル素地を得た。この
タイル素地は、一辺480mm、肉厚23mm、表面層の
層厚４mm、基盤層の層厚19mmであり、坏土の平均
充填密度は約1.5ｇ／cm²であつた。

焼成条件（第３図参照） ローラーハースキルン１０の炉内温度は、焼成
帯Ｙにおける最高温度が1350℃となるように設定
した。タイル素地１１の搬送時間は、焼成帯Ｙに
おいて約２時間、冷却帯Ｚにおいて約２時間とし
た。

観 察 ローラーハースキルン１０の炉壁には、焼成帯
Ｙから冷却帯Ｚにかけて、所定間隔で覗孔が設け
られている。この覗孔からの観察によれば、焼成
帯Ｙの後段部分において、タイル素地１１に四隅
部ではない中央部が上方へ持ち上がる如き反りが
発生していたが、冷却帯Ｚの前段部分では、上記
反りが完全に解消し平らになつていた。焼成帯Ｙ
で反りの発生する理由は、表面層５の収縮率が
5.72％であるのに対し基盤層６の収縮率は6.84％
であり、基盤層６の収縮率が表面層５の収縮率よ
りも大きいためであると考えられる。

結 果 得られたタイル製品は、表面層５に、雲母の溶
融による黒斑点が散在した、恰も天然石様の外観
を呈するものとなつた。タイル全体の重量は約７
Kgであり、焼成過程で反りが生じたことを伺わせ
るような欠陥は全く表れていなかつた。

比 較 図示は省略したが、本発明者らは、タイル素地
を敷板上に載置し、これをトンネル窯で焼成して
みたところ、焼成後に得られたタイルは、中央部
の持ち上がつた反りを生じさせたままであつた。

孝 察 ローラーハースキルン１０は、ローラーの交換
が容易であり、焼成中におけるタイルの蛇行状況
等を監視しながら、約５〜７日程度の周期で頻繁
にローラーの交換を行つている。このため、タイ
ルの搬送面が常に水平状態に保たれており、これ
が、焼成帯Ｙの後段から冷却帯Ｚの前段にかけ
て、タイル素地の反りが解消される一因となつて
いると推測される。

（別態様の検討） 本発明の実施例は、前述に限定されるものでは
ない。例えば、表面層及び基盤層の素材となる坏
土の各材料の混合比率や、添加剤の使用等は、必
要に応じ適宜選択される。また、タイルの形状に
ついても、断面Ｌ字、コ字形、Ｒ字形等のいわゆ
る役物タイル形状であつてもよい。このように、
本発明は、実施の態様に応じた適宜の変更を妨げ
るものではない。

〔発明の効果〕

以上説明したところから明らかなように、本発
明によれば、従来の三層構造を有するタイルの製
造工程に比して、その作業量が半減する。即ち、
従来の三層タイルの製造において必要であつた、
裏打層用坏土の製造工程、裏打層の収縮率と表面
層の収縮率をほぼ等しくするための原料種の選択
及び調整工程が全く不要となり、成形型内への坏
土の３度にわたる充填作業が軽減化される。

また、本発明に係るタイルは、分量的には僅か
な表面層の坏土のみ品質を管理すればよく、タイ
ルの大部分を占める基盤層の坏土には、廃棄処理
されるような低品位の坏土や不良品タイルを再生
したシヤモツトを利用できるから、コスト的に大
幅な低廉化を見込むことができ、タイル製品の科
学低下に充分反映することができる。

さらに、本発明は、従来、反りが発生し易い一
辺の長さが300mm以上の大型タイルを、全く反り
を残さずに製造することが可能であるから、これ
の大量生産に好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る二層構造を有するタイ
ルの一実施例を示す側断面図、第２図は、本発明
方法に用いる成形型を概略的に示す側断面図、第
３図は、本発明方法に用いるローラーハースキル
ンを概略的に示す側断面図、第４図は従来の三層
タイルを示す側断面図である。 ５……表面層、６……基盤層、７……成形型、
８……成形凹部、１０……ローラーハースキル
ン、１１……タイル素地、Ａ……基盤層用坏土、
Ｂ……表面用層坏土、Ｘ……ローラーハースキル
ンの予熱帯、Ｙ……ローラーハースキルンの焼成
帯、Ｚ……ローラーハースキルンの冷却帯。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 10mm以上の肉厚を有するタイルであつて、長
   石、陶石、粘土にシヤモツト等の高耐火性材料を
   配合した坏土を素材とし層厚が当該タイルの肉厚
   の半分以上を占める基盤層と、長石、陶石、粘土
   に砂、長石粒又はフリツト等の低耐火性材料を配
   合した坏土を素材とし層厚が１mm以上に形成され
   た表面層とから成り、乾式加圧成形法により成形
   され、ローラーハースキルンにより焼成されたこ
   とを特徴とする二層構造を有するタイル。 ２ 二層構造を有するタイルを製造する方法であ
   つて、成形型内へ、長石、陶石、粘土にシヤモツ
   ト等の高耐火性材料を配合した基盤層用の坏土
   と、長石、陶石、粘土に砂、長石粒又はフリツト
   等の低耐火性材料を配合した表面層用の坏土を重
   層して充填し、これら坏土を加圧成形し、得られ
   たタイル素地を基盤層が下側となるように載置し
   た状態でローラーハーキルンにより焼成すること
   を特徴とする二層構造を有するタイルの製造方
   法。