JPH0615432B2

JPH0615432B2 - 多孔質セラミツクの製造法

Info

Publication number: JPH0615432B2
Application number: JP820487A
Authority: JP
Inventors: 豊治夫馬; 丘久米; 浩二西岡
Original assignee: Sintokogio Ltd
Current assignee: Sintokogio Ltd
Priority date: 1987-01-19
Filing date: 1987-01-19
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPS63176380A

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕本発明は多孔質セラミックの製造法とりわけ産業廃棄物
を有効利用した多孔質セラミックの製造法に関するもの
である。〔従来の技術とその問題点〕セラミックの多孔質体は、その性質を利用して屋内外の
透水手段、養殖池などにおける酸素溶存手段、ろ過手
段、吸吸、吸湿、吸着材、吸音材など各種用途に使用さ
れる傾向にある。このような多孔質セラミックは、一般に所定の気孔径と
気孔率を有し、かつ機械的強度ができるだけ良好で、し
かも安価であることが望まれる。しかしながら従来で
は、これらのすべての要望を満たしうるような製造法、
とくに比較的気孔径が大きく、それでいて強度が優れた
ものを安価に量産できる方法がなかった。すなわち特開昭６１−２１９７７６号において、産業廃
棄物を用いた多孔質セラミックの製造法が提案されてい
るが、このものは、ガラス工業類から排出される硅砂ス
ラッジを使用し、これに水と発泡剤を加えてスラリーを
作り、成形、焼成する手法であるため、脱水、乾燥など
の煩雑な工程を要し、また、きわめて長時間の処理を要
するめた製造コストが高価となり、さらに十分な強度も
得られないという問題点があった。〔問題点を解決するための手段〕本発明は前記のような実情から研究して創案されたもの
で、その目的とするところは、良好な多孔質特性と強度
特性を有するセラミックを簡易な工程で能率良く安価に
量産できる方法を提供することにある。この目的を達成するため本発明は、少なくとも陶磁器廃
材の破砕物を骨材としこれにガラス系廃材破砕物を二次
バインダとして混合し、さらに液状の一次バインダを添
加して混練した後、所望の形状寸法に造形し、気体を作
用させて一次硬化させたのち焼成する方法としてもので
ある。以下本発明を添付図面に基づき説明する。まず、本発明においては多孔質セラミックの製造原料と
して下記のものを使用する。骨材…陶磁器の廃材の破砕物（セルベン）一次バインダ…無機質または有機質の液状物二次バインダ…ガラス系廃材破砕物詳述すると、本発明のひとつの特徴は骨材としてセルベ
ンを使用することである。このセルベンは、食卓用器、
厨房用器、衛生用器、碍子で代表される電気工業用セラ
ミックスのなどの不良品や廃品類を破砕したものであ
り、したがって安価で、入手が容易で、しかもすでに焼
成済のものであるため、品質、強度特性が優れている。
第２図はこのセルベンの圧縮強度を他の材料と比較した
ものであり、アルミナには劣るもののセメントや硅砂に
比べ２倍以上の強度を備えていることがわかる。なお、骨材としてセルベンは必須の要素であるが、製造
目的の多孔質セラミックに要求される強度が低い場合に
は、他の粉粒状産業廃棄物を添加してもよい。この例と
しては、金属精錬で生ずる鉱滓の粉砕物、廃棄鋳物砂、
コンクリート構造物や建築物の破壊により生じたコンク
リート・セメントの破砕粒、砂婆すなわち花剛岩の半分
解物、キラすなわち粘土精錬時に生ずる廃棄物などがあ
げられる。これらをセルベンに所要割合たとえば１０〜
５０％添加する。また、製造目的の多孔質セラミツク製
品の要求強度が高い場合には、碍子系のセルベンを使用
したり、あるいは適度にアルミナなどを添加すればよ
い。一次バインダは液状をなし、グリーンにおける必要強度
を持たせるため、骨材表面をコーティングし一時的骨材
粒を結合するものであり、水ガラスが一般に使用される
が、これに代えてエチルシリケートやフェノール・イソ
シアネートなどで代表される有機物を用いてもよい。二次バインダは、焼成時に溶融して骨材を結合し所定の
気孔率と強度のセラミツクを得るためのもので、ガラス
系廃材の粉砕物が使用される。その例としては、板ガラ
ス、ガラス容器などのガラス製品の廃材あるいはホーロ
ー製品の廃材などが挙げられる。次に本発明の製造工程を説明すると第１図(a)〜(g)のご
とくである。すなわち、まず第１図(a)のように、骨材１と二次バイ
ンダ２をミル等の混合手段３に装入し、均一に混合す
る。ここで、二次バインダ２の骨材１に対する添加量
は、通常、重量比で３〜３０％が適当である。第３図は
二次バインダとしてガラス廃材粉砕物を使用した場合の
セルベン、コンクリート、硅砂の圧縮強度の変化を実験
した結果であり、骨材としてセルベンを使用した場合強
度的にもっとも優れていることがわかる。骨材１は目的とする気孔率と気孔径と強度に応じて適宜
の粒度のものを使用する。第４図は粒度と圧縮強度の関
係を、第５図は気孔率と粒度（メッシュ）の関係を、第
６図は気孔径と粒度の関係をそれぞれ示している。各図
は、廃材ガラス粉をセルベンに重量比で１０％添加し、
１０００℃で焼成した結果である。本発明は前述のよう
にセルベンを用いるため、高い気孔率、粗い気孔径とし
ても強度を高くする保持し得ることがわかる。次いで、第１図(b)のように、上記混合物に一次バイン
ダ４を加え、さらに混練して骨材１の粒子に薄い一次バ
インダ膜を形成する。一次バインダ４の添加量は造形後
焼成までの間に形崩れを生じさせないだけのものでよ
く、一般には骨材１に対し重量比で３〜１０％である。この混練物５を次に所望形状寸法に造形する。第１図
(c)はこの一例を示しており、予め離型処理を施した型
６に混練物５を充填して行う。密度を向上し、あるいは
密度のむらを少なくするため、プレス７を使用して圧縮
力を付加し、あるいはさらにバイブレータ８を使用する
ことも推奨される。ついで造形物９に気体を作用させて硬化させる。この工
程は、第１図(d)のように、型６を吹き込み手段１０で
覆い、所要圧力のＣＯ₂ガスを造形物全体にむらなく吹
き付けることにより行えばよい。なお、この硬化工程は
温風硬化法を採ってもよく、この場合は第１図(a)の混
合工程においてフェロシリコン粉を添加しておく。フェ
ロシリコン粉は一次バインダ４と１：２〜１：６程度の
割合とすればよい。そして造形後温風を作用させること
により一次バインダ４との化学反応による発熱と反応生
成物により骨材粒が結合硬化される。次いで第１図(e)のように型を開き、離型名することで
グリーン１１が得られる。このグリーン１１は離型後、
所定のサイズにカッテイングなどの処理を施し、寸法、
形状を整える。そして、第１図(f)のようにグリーン１１を焼成する。
この焼成工程は、ガス炉や電気炉で実施すればよく、焼
成条件は骨材１がセルベン単種の場合７００〜１３００
℃、鉱滓や鉄系廃材粉を併用した場合は５００〜１２０
０℃程度とする。骨材１としてすでに焼成された物質を
用いるためキープ時間は１〜３時間の短時間で足りる。
なお、この焼成工程において、６００〜７００℃の温度
域を１０℃／min以上の速度で通過させることが好まし
く、この制御によりガラスの溶融に伴う熱間強度の低下
と型崩れが防止され、形状、寸法の良好な多孔質セラミ
ツクが焼成される。得られた多孔質セラミツクは適宜仕
上げ加工を施すことにより第１図(g)で例示するような
製品１２となる。以上は本発明の基本的工程であり、他に種々の態様を採
りうることはいうまでもない。すなわち、着色多孔質セ
ラミックを得るときには、グリーンの状態で釉薬を塗布
すればよい。また、用途によっては、全体が一様な密度
でなく、表層が密で内層が粗な組織を有していることが
望まれる。このような製品を得る場合には、焼成工程以
前好適には第１図(e)のグリーンの状態で、セルベンな
どの骨材微粒子を水または有機溶剤に分散したものを表
面に塗布、吹付け、あるいは分散液に浸漬させればよ
く、自己吸水性を有するため分散液が浸透し、この際に
微粒子が表面に捕集され密度の高い表層が形成される。
したがって簡単に多層構造化を行える。実施例１本発明は舗道、駐車場、引石、玄関回り、室内などにお
ける透水板、透水筒、透水ケーシング、養殖施設に設置
する散気板、散気筒、各種ろ材、吸着材、吸音材、建
材、菌床材、重量物の浮上手段などあらゆる用途に使用
することができる。〔実施例〕本発明により３００□×４０ｍｍｔの透水板を製作し
た。骨材として粒径１〜３ｍｍのセルベンを使用し、二
次バインダとしてガラス廃材破砕粉を用い、これを骨材
に１２wt％添加混合し、ドライ資料を作り、これに一次
バインダとして水ガラス３号を骨材に対し６wt％添加し
て混練し、型に充填して成形し、４kg圧のＣＯ_２ガスを
２分程度吹付けて一次硬化させ、次いでガス炉にて１１
００℃、１時間焼成した。得られた透水板は、比重１．４８、圧縮強度２０２kg／
cm²の良好な強度で、かつ気孔率４８．８％、透水率
０．３５cm／secの性能を示し、凍害試験でも全く異常
が認められなかった。実施例２本発明によりサイズ４６mmφ×２５０mmの散気筒を作成
した。製作条件は、骨材として#３６のセルベンを、二
次バインダとしてガラス廃材破砕物を６wt％（対骨
材）、一次バインダとして水ガラスを５wt％（対骨材）
添加し、他の条件を実施例１と同じにした。得られた散気筒は、比重２．１３、圧縮強度２８５kg／
cm²、気孔率４５．２％であり、水深４０cm、ホンプ吐
出圧１．２kg／cm²において、６０／minの良好な通気
量が得られた。〔発明の効果〕以上説明した本発明によるときには、骨材としてセルベ
ンを用い、二次バインダとしてガラス系廃材粉砕物を用
いるため、品質、強度が優れ、気孔径、気孔率も自在に
調整された優良な多孔質のセラミックを得ることがで
き、しかも材料コストが安い上に、工程が簡単で、脱
水、乾燥工程を要さず焼成も短時間で済むため、低コス
トで量産することができるという優れた効果が得られ
る。

【図面を簡単な説明】

第１図(a)〜(g)は本発明による多孔質セラミックの製造
法の工程を模式的に示す説明図、第２図は本発明に用い
る骨材の強度を示すグラフ、第３図は骨材に対する二次
バインダの添加量と強度との関係を示すグラフ、第４図
は骨材粒度と強度の関係を示すグラフ、第５図は骨材粒
度と気孔率の関係を示すグラフ、第６図は骨材粒度と気
孔径の関係を示すグラフである。１……骨材、２……二次バインダ、４……一次バインダ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも陶磁器廃材の破砕物を骨材とし
これにガラス系廃材破砕物を二次バインダとして混合
し、さらに液状の一次バインダを添加して混練した後、
所望の形状寸法に造形し、気体を作用させて一次硬化さ
せたのち焼成することを特徴とする多孔質セラミックの
製造法。
【請求項２】骨材として、セルベンに鉱滓、廃棄鋳物
砂、土木建築類の廃材セメント、砂婆、キラなどの粉粒
状廃棄物を添加したものを含む特許請求の範囲第１項記
載の多孔質セラミックの製造法。
【請求項３】ガラス系廃材破砕物が、ガラス製品の粉状
破砕物、ホーロー製品の粉状破砕物などから選択される
特許請求の範囲第１項記載の多孔質セラミックの製造
法。
【請求項４】液状の一次バインダが水ガラスで代表され
る無機物、エチルシリケート、フエノール・イソシアネ
ートで代表される有機物から選択使用される特許請求の
範囲第１項記載の多孔質セラミックの製造法。