JPH069284A - タイル製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた機械的特性及び化学的特性を有し、か
つ低コストで製造できるセメントモルタルを基板にした
施釉のタイル製品を提供する。 【構成】 セメント、細骨材、ポゾラン微粉末を主成分
とする混合物に減水剤及び水から成る液体混合物を散水
滴下して均一な細粒ペレットを生成する第１工程と、第
１工程で得られた細粒ペレットを真空下で混練機中に投
入し真空脱気処理をしながら混練りする第２工程と、第
２工程より得られる混練物を所定タイル形状に成形した
後養生硬化する第３工程と、第３工程で得られた養生硬
化物に低温釉薬を施釉して低温焼成する第４工程と 第
４工程で得られた低温焼成品を加水・養生させる第５工
程により、施釉セメントモルタルタイル製品を製造す
る。第４工程においては、第３工程で得られた養生硬化
物を予備加熱して内有する遊離水、有機混和剤等を除去
した後、低温釉薬を施釉して低温焼成することも好まし
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は土木、建築用に使用する
新規なタイル製品の製造方法に関し、特に優れた機械的
特性と化学的特性を有するセメントモルタルを基板とし
た施釉のタイル製品の製造に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】普通セ
メントを用いたモルタル又はコンクリートは優れた構造
材料で圧縮強度の高いものであるが、引張強度、曲げ強
度が低く、耐食性等が劣る欠点がある。また、該構造材
料は常温でもひび割れを生じたり、特に高温にさらされ
ると内有している遊離水や一部結合水の放出等により破
損、爆裂する欠点がある。従って、例えばセメントモル
タル製タイル成形体に釉薬を掛けた後、それを焼成をし
ても、無欠陥で優良な施釉タイル製品は得られない。

【０００３】すなわち、セメントモルタル製タイル成形
体には遊離水が含まれており、これが施釉焼成時には加
熱により放出される。また、同成形体は加熱を受ける
と、その中のセメント水和物が約２６０℃から分解し
て、結合水を放出し始める。さらに、水酸化カルシウム
も約５００℃から分解して、水を放出し始める。そして
また、８００℃付近では骨材の膨張とＣａＯの膨張が増
大し、かつＣａＣＯ_３の分解が始まる。このようにして
放出される水の蒸気化及び骨材等の膨張により、セメン
トモルタル製タイル成形体に亀裂又は爆裂を引き起こ
し、あるいはまた釉薬面に水蒸気放出孔跡の窪部を形成
するのである。このため、一般の施釉タイル製品は高温
処理に安定な陶磁器で作られている。この陶磁器は通常
耐熱性、耐食性が優れた高硬質のものであり、ケイ石と
粘土及び長石の３成分系の素地に釉薬を施釉して約１０
００℃以上の温度で焼成することによって製造される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上のように陶磁器系
のタイル製品が市場に出されているが、（イ）選択され
た前記３成分の配合材料と約１０００℃以上の焼成に必
要な高エネルギーを要するために非常に高コストなもの
となること、（ロ）該製品は通常コンクリートの弾性率
の１．５〜２倍を示すが反面、ガラスのように脆く特に
高温焼成に起因して局部的なひずみを有しているので、
商品として通用する大板の製造ができないことなどの問
題点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは以上の問題
点に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、従来技術の問題点を
解決し優れた機械的特性及び化学的特性を有し、かつ低
コストで製造できるセメントモルタルを基板にした施釉
のタイル製品を開発した。

【０００６】すなわち本発明は、（１）セメント、細骨
材、ポゾラン微粉末を主成分とする混合物に減水剤及び
水から成る液体混合物を散水滴下して均一な細粒ペレッ
トを生成する第１工程と、第１工程で得られた細粒ペレ
ットを真空下で混練機中に投入し真空脱気処理をしなが
ら混練りする第２工程と、第２工程より得られる混練物
を所定タイル形状に成形した後養生硬化する第３工程
と、第３工程で得られた養生硬化物に低温釉薬を施釉し
て低温焼成する第４工程と、第４工程で得られた低温焼
成品を加水・養生させる第５工程とから成ることを特徴
とするタイル製品の製造方法、（２）セメント、細骨
材、ポゾラン微粉末を主成分とする混合物に減水剤及び
水から成る液体混合物を散水滴下して均一な細粒ペレッ
トを生成する第１工程と、第１工程で得られた細粒ペレ
ットを真空下で混練機中に投入し真空脱気処理をしなが
ら混練りする第２工程と、第２工程より得られる混練物
を所定タイル形状に成形した後養生硬化する第３工程
と、第３工程で得られた養生硬化物を予備加熱して内有
する遊離水、有機混和剤等を除去した後、低温釉薬を施
釉して低温焼成する第４工程と、第４工程で得られた低
温焼成品を加水・養生させる第５工程とから成ることを
特徴とするタイル製品の製造方法、及び（３）セメント
１００重量部、細骨材２０〜３００重量部、ブレーン値
４０００〜１６，０００のポゾラン微粉末０．５〜１５
重量部からなる混合物に、減水剤０．５〜５．０重量部
と水２０〜４０重量部からなる液体混合物を散水滴下し
て均一な細粒ペレットを生成する第１工程と、第１工程
で得られた細粒ペレットを真空下で混練機中に投入し真
空脱気処理しながら混練りする第２工程と、第２工程よ
り得られる混練物を所定タイル形状に成形したのち養生
硬化する第３工程と、第３工程で得られた養生硬化物を
１２０〜５００℃に加熱したのち低温釉薬を施釉して低
温焼成する第４工程と、第４工程で得られた低温焼成品
を加水・養生させる第５工程とから成ることを特徴とす
るタイル製品の製造方法である。

【０００７】次に上記本発明にかかる各種要件について
説明する。セメントとしては、ポルトランドセメント
（例えば普通のポルトランドセメント、白色ポルトラン
ドセメント）、アルミナセメント、高炉セメント等が用
いられる。本発明では細骨材として硅砂、耐火性細骨
材、高炉水砕スラグ細骨材、パーライト、メサライト、
シラスバルーン等の無機質細骨材の単体若しく混合体を
使用するが、これ等細骨材の粒径は通常５ｍｍ以下であ
る。特に耐火性細骨材としてはシャモット、セラミック
ス（セルベン）、抗火石、高炉水砕スラグが好適であ
る。そうした耐火性細骨材は、セメントの水和反応時に
生成する遊離の水酸化カルシウム等のアルカリに対して
侵され難く、よってアルカリ骨材反応を起こさなく、ま
たその機械的強度も高いものであるから養生硬化製品の
品質の安定化及び高強度化を保証することとなる。さら
に、一般にセメント製品は高温に弱く、高温加熱により
崩壊し易いが、これを防止する役割を果たす。

【０００８】高炉水砕スラグ細骨材は、熔鉱炉から生成
する熔融スラグを水、空気等によって急冷して得られる
砂状の非晶質のものである。これら細骨材の配合量は、
実験の結果から、セメント１００重量部に対して、細骨
材が２０〜３００重量部の範囲が好ましい。使用する細
骨材の量が２０重量部未満であると本発明工程により養
生して得られるセメントモルタルタイル製品の耐火性
と、該製品の高強度化が達成できず、と同製品の靭性が
低下し衝撃により割れ易くなる。３００重量部を超える
と第２工程における混練が困難となり、同製品に亀裂が
生じ易くなる。

【０００９】ポゾラン微粉末としてはシリカの超微粉も
使用できるが、高炉水砕スラグの超微粉が好適である。
超微粉高炉水砕スラグとしては、高炉水砕スラグを微粉
砕して得られるブレーン値が４０００〜１６０００程度
のものが使用され、その配合量はセメント１００重量部
に対して、０．５〜１５重量部が好ましい。ブレーン値
が４０００未満では、ポゾラン反応の進行が不十分とな
り、製品の緻密化が達成できなく、１６０００を超える
と微粉砕のためのコストが非常に高くなる。なお、配合
量が１５重量部を超えてもポゾラン反応効果の向上が期
待できず、該超微粉高炉水砕スラグは高価であるため、
経済性の点で劣る。

【００１０】かかるポゾラン微粉末の添加はセメントモ
ルタルを基板にしたタイル製品を製造する場合必須の要
件であって、該微粉末を添加しない場合は第２工程で混
練りを重ねてもバサバサした状態で凝集しないが、該微
粉末を添加することによってセメントモルタル中の水酸
化カルシウムと非晶質の該微粉末表層とが反応してゲル
物質が生成し、このために均一な粘土状物質を得ること
ができる。こうした作用効果によって対セメントの水比
を理論値即ち水酸化カルシウムの生成に必要な水として
２２〜２８％の範囲に抑えることが可能になり第４工程
即ち施釉工程で１１０℃〜６００℃に昇温しても遊離水
が殆ど存在しないため基板の爆裂を起こさない利点が得
られる。

【００１１】また本発明ではセメントモルタルに無機質
補強剤を混合することも好ましいが、その場合は、得ら
れるタイル製品の耐衝撃強度が向上する。使用する無機
質補強剤は４〜２０ｍｍの短繊維状のガラス繊維、石
綿、ワラスナイト（ＣａＳｉＯ_３）、セピオライト（硅
酸マグネシウム）等が好適である。

【００１２】減水剤等の有機混和剤の使用にあたって
は、第４工程で基板の温度が１１０℃〜６００℃に昇温
されるため、減水剤や結合剤としてのメチルセルローズ
等の有機物の量は少量であることが望ましい。一般にか
かる有機物を数％含有する基板は、第４工程で施釉する
際に高温のため、分解して液体やガスを発生し適切な施
釉を困難とする。

【００１３】本発明で使用される混練機としては揺動式
の拡散混合機（千代田技研製オムニミキサー）或は撹拌
羽根式の対流混合機（アイリツヒミキサー、ヘンシェル
ミキサー）等が汎用される。

【００１４】なお、第３工程における成形は、真空押出
成形、金型への圧力注入成形又はプレス成形等公知の成
形手段であってよい。

【００１５】タイル製品の基板となるセメントモルタル
は硬化反応を促進するために養生を行うが、養生方法と
しては飽和水蒸気雰囲気の下で１０℃〜８０℃の低温養
生を行うことが好ましい。必要に応じて更に水蒸気加圧
下で１５０℃〜２００℃のオートクレーブ養生を行うこ
ともできる。

【００１６】第４工程で用いる低温釉薬（本発明におい
ては、比較的低温度、通常約６００℃〜約１００℃でガ
ラス質釉薬層を生成する釉薬を「低温釉薬」という）と
しては、比較的低温でガラス層を形成する釉薬又は有鉛
系低温釉薬あるいは水溶性シラノール系のもの更には金
属アルコラート系のもの等が使用できる。珪素系無機質
ゾルやリン酸系無機質ゾル、アルカリ硼珪酸塩系のガラ
スや水和ガラス等も好適に用いられる。それら低温釉薬
は吹付け或は塗着によりセメントモルタルタイル基板上
に塗布され後、乾燥され、その後低温焼成される。

【００１７】一般に釉薬は高融点になるほど耐食性、耐
薬品性などの化学的特性が優れているが基板になるセメ
ントモルタルの焼成温度に制限があるために、珪石、長
石、硼砂、ソーダ灰と少量のふっ化物を配合して１２０
０〜１３００℃に溶解させ急冷したいわゆるフリットは
使用できない。したがって本発明で使用する釉薬は低温
釉薬を用いざるを得ない。その対象となる低温釉薬はひ
び割れ、ピンホール等を生成しない良質のもので、特
に、釉薬とセメントモルタル基板の熱膨張係数の差がで
きるだけ少ない低温釉薬を用いることが好ましい。

【００１８】本発明に用いる低温釉薬の組成等について
は特に限定していないが本発明者が既に開発した釉薬
（特開平１−１１５４８２号公報）が好適に使用でき
る。該釉薬は、セラミック微粉末１００重量部に対し、
アルカリシリケート１２０〜６０重量部を加えて混練
し、これに酸化亜鉛、水酸化亜鉛、リン酸亜鉛、酸化
鉄、水酸化鉄微粉末のうちの１種又は２種以上を１２〜
３重量部添加した後、アルミニウム、亜鉛、鉄の粉末の
うちの１種又は２種を６〜１重量部加え、さらに氷塊又
は水を１３０〜５０重量部加えて適温で十分に混練した
後、粉末度が３０００ｃｍ^２／ｇ前後の微量のカルシウ
ムアルミニウムシリケート微粉末と硼素化合物又はバリ
ウム化合物の１種又は２種以上の８〜０．５重量部を加
えて再度混練して得られた粘稠性材料である。該釉薬を
セメントモルタル基体表面に塗布し、しかる後低温焼成
する。こうして得られた釉薬層は、高強度で強固な接着
力と耐火性を有し、本発明に採用することが好ましい。

【００１９】また第５工程において採用される加水・養
生は、加熱によって失われた一部の結晶水等の水分を基
板に還元供給し、水和反応を完結させる役割を果たすも
のであり、水中養生或は過飽和水蒸気圧下で養生するこ
とにより実施できる。

【００２０】

【実施例】以下本発明を実施例によって具体的に説明す
る。まず、タイル製品を得るための各種セメントモルタ
ル供試体を、第１表に示す成分配合で製造した。

【表１】

【００２１】なお、第１表中のいくつかの配合原料の詳
細は以下の通りである。 ＊硅砂細骨材は、瀬戸産の２ｍｍアンダーを使用 ＊高炉水砕スラグ細骨材は、ＮＫＫ社の「ガンテック
Ｂ」（商品名）０．３ｍｍアンダーを使用 ＊超微粉高炉水砕スラグは、ＮＫＫ社の「フイネスト」
（商品名）１２，０００ブレーンを使用 ＊繊維補強剤は、ガラス繊維で旭硝子（株）の耐熱ガラ
ス繊維「ミネロンＭ８０１」（商品名）１３ｍｍとＵＳ
Ａユタ州のコネスチカット産ワラストナイトを併用 ＊高性能減水剤は、竹本油脂の「チューポールＨＰ−１
１」（商品名）を使用

【００２２】次に、第１表に記載の各供試体（ただし、
高性能減水剤及び水を除く）粉末に同表記載の高性能減
水剤を溶解した水から成る液体混合物を散水滴下して均
一な細粒ペレットを生成する第１工程と、第１工程で得
られた細粒ペレットを真空下で混練機中に投入し真空脱
気処理をしながら混練りする第２工程とを経て得られた
混練物を、押出成形して４０ｍｍ×１０ｍｍ×１６０ｍ
ｍのタイル形状体に成形した。これら各タイル形状の供
試体に対して、図１に示す温度サイクルで施釉及び養生
を行った。ここで本実施例で使用した低温釉薬の製造法
を以下に説明する。主成分が、アルミニウムシリケート
で多くの細孔を有する焼結物を０．５〜３００μｍ程度
に粉砕する。その粒子は約３００〜３７μｍ、約３７〜
２μｍ、約２〜０．５μｍ、約０．５μｍ以下の４段階
の粒度分布範囲で振り分けられ、それぞれを約１：１／
２：１／４：１／９の重量比で混合して５００ｇのアル
ミニウムシリケート焼結粉砕物を調製する。そのアルミ
ニウムシリケート焼結粉砕物に、４５０ｇの珪酸ナトリ
ウム（モル比に換算して２．１７に相当）を添加して混
合した後、２００メッシュ以下に粉砕した４０ｇの酸化
亜鉛粉末を加えて十分に混練する。次いで、２００メッ
シュ以下に粉砕した７．５ｇのアルミニウム粉末を加
え、引き続き４００ｇの氷塊を投入して粉砕混練機で十
分に混練する。それから、約２５００ｃｍ^２／ｇ（比表
面積）以上に粉砕した１０ｇのカルシウムアルミニウム
シリケート粉末と約２５ｍｌの水を加えて、撹拌・混練
する。さらに、約１０ｇの硼酸を加えて再び混練する。

【００２３】以上のようにして、低温釉薬が製造され
る。これを、前記セメントモルタル基板上に施釉し、図
１に示す加熱曲線に従って加熱処理を行った。その後、
同じく図１に示すとおりの条件で、スチーム養生処理を
行った。

【００２４】図１はセメントモルタル基板を加熱処理し
た後、その上に、上記低温釉薬を塗布してから、スチー
ム養生してセメントモルタル製施釉タイル製品を得るま
での一連の工程時間と温度条件を示すものである。次ぎ
に図１における〜０の処理について説明する。セメ
ントモルタル製タイル基板に対して、まずにおいて常
温から３００℃まで３０分間で加熱昇温し、において
３００℃で３０分間保持し、においてそれを自然放冷
し、５０℃まで冷却する。次いで、それににおいて低
温釉薬を塗布（施釉）し、において２０分間で５０℃
から２００℃まで加熱昇温し、において２００℃で２
０分間保持し、において自然放冷により２００℃から
常温まで冷却する。こうして得られた施釉タイル基板を
その後、において常温から７０℃まで昇温させながら
スチーム養生を４時間実施し、において７０℃でその
スチーム養生を３２時間持続し、最後に０において自
然放冷して常温まで戻し、一連の処理工程を完了する。

【００２５】以上のようにして、まず養生硬化したセメ
ントモルタル製タイル基板を、〜において予備加熱
して、タイル基板中に含まれている遊離水、若干量の有
機物等を放出除去し、〜においてそれに施釉した
後、〜０においてスチーム養生を実施して、一部失
われた結合水等をセメントモルタルタイル基板に還元付
与させると共に、水和反応を完結させるのである。

【００２６】図１に示す処理工程を実施して得られた各
タイル製品の物性は、第２表に示すとおりであった。

【表２】 上記第２表の結果からみて、各セメントモルタルタイル
製品は、耐火性が５００℃にも達し、曲げ強度、引張り
強度、圧縮強度も高く普通のセメントモルタル製品と差
異が無く、そして、表面が平滑なガラス質の釉薬層で覆
われているため該表面からの吸水率及び透水率は極めて
少なく、かつ外観も美麗であることが解る。

【００２７】これにに対して、Ｎｏ．３組成のものを用
い施釉加熱処理後に、スチーム養生処理を実施しないで
得られたタイル製品は、耐火性は５００℃、曲げ強度は
１３２ｋｇ／ｃｍ^２、引張強度は６５ｋｇ／ｃｍ^２及び
圧縮強度は６１０ｋｇ／ｃｍ^２であり、吸水率は０．１
％、透水率は０．０８ｇ、外観は白濁色の状態であっ
て、耐火性、曲げ強度、引張強度及び圧縮強度等の物理
特性値においては、スチーム養生処理を付与したものの
９０％以下に劣化していた。

【００２８】

【００２９】

【発明の効果】以上に詳説したとおり本発明によれば、
下記のごとき優れた多くの作用効果が得られる。 ．セメントモルタル製タイル製品に優良な釉薬層が強
固に設けられ新規なタイル製品を提供することができ
る。 ．セメントモルタル本来の物理・化学特性を具備した
優良な施釉タイル製品が提供できる。さらに、．無歪
みの施釉大板タイルが容易に製造できる。 ．製品の製造コストは基体がセメントモルタル製であ
るため、従来の陶磁器製タイルに比較して約１０分の１
の低コストとなる。 ．釉薬とセメントモルタルは成分的に類似していてそ
れの熱膨張係数は近似しているため、両者の接着は強固
である。 ．セメントモルタルタイル製品とコンクリートとは熱
膨張係数が近似しているため、コンクリート壁面に本製
品タイルを貼着するとタイル落下の危険が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】セメントモルタル製タイル基板を加熱し、その
上に施釉し、その後スチーム養生処理を行ってセメント
モルタル製施釉タイル製品を得るまでの一連の工程を示
す工程図。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメント、細骨材、ポゾラン微粉末を主
   成分とする混合物に減水剤及び水から成る液体混合物を
   散水滴下して均一な細粒ペレットを生成する第１工程
   と、 第１工程で得られた細粒ペレットを真空下で混練機中に
   投入し真空脱気処理をしながら混練りする第２工程と第
   ２工程より得られる混練物を所定タイル形状に成形した
   後養生硬化する第３工程と第３工程で得られた養生硬化
   物に低温釉薬を施釉して低温焼成する第４工程と第４工
   程で得られた低温焼成品を加水・養生させる第５工程と
   から成ることを特徴とするタイル製品の製造方法。
2. 【請求項２】 セメント、細骨材、ポゾラン微粉末を主
   成分とする混合物に減水剤及び水から成る液体混合物を
   散水滴下して均一な細粒ペレットを生成する第１工程
   と、 第１工程で得られた細粒ペレットを真空下で混練機中に
   投入し真空脱気処理をしながら混練りする第２工程と第
   ２工程より得られる混練物を所定タイル形状に成形した
   後養生硬化する第３工程と第３工程で得られた養生硬化
   物を予備加熱して内有する遊離水、有機混和剤等を除去
   した後、低温釉薬を施釉して低温焼成する第４工程と第
   ４工程で得られた低温焼成品を加水・養生させる第５工
   程とから成ることを特徴とするタイル製品の製造方法。
3. 【請求項３】 セメント１００重量部、細骨材２０〜３
   ００重量部、ブレーン値４０００〜１６，０００のポゾ
   ラン微粉末０．５〜１５重量部からなる混合物に、減水
   剤０．５〜５．０重量部と水２０〜４０重量部からなる
   液体混合物を散水滴下して均一な細粒ペレットを生成す
   る第１工程と、 第１工程で得られた細粒ペレットを真空下で混練機中に
   投入し真空脱気処理しながら混練りする第２工程と第２
   工程より得られる混練物を所定タイル形状に成形したの
   ち養生硬化する第３工程と第３工程で得られた養生硬化
   物を１２０〜５００℃に加熱したのち低温釉薬を施釉し
   て低温焼成する第４工程と第４工程で得られた低温焼成
   品を加水・養生させる第５工程とから成ることを特徴と
   するタイル製品の製造方法。
4. 【請求項４】 第４工程において、第３工程で得られた
   養生硬化物を１５０〜４５０℃に加熱したのち低温釉薬
   を施釉して低温焼成することを特徴とする請求項２又は
   ３記載のタイル製品の製造方法。
5. 【請求項５】 第１工程における混合物が、石綿、ガラ
   ス繊維、ワラストナイト、セピオライト等無機質補強剤
   を含有するものであ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タイル製品の製造方法。
6. 【請求項６】 第３工程における成形が真空押出成形又
   は金型への圧力注入成形又はプレス成形であることを特
   徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のタイル製
   品の製造方法。
7. 【請求項７】 ポゾラン微粉末が高炉水砕スラグの超微
   粉であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか
   に記載のタイル製品の製造方法。
8. 【請求項８】 第４工程において、低温釉薬として、セ
   ラミック微粉末１００重量部に対し、アルカリシリケー
   ト１２０〜６０重量部を加えて混練し、これに酸化亜
   鉛、水酸化亜鉛、リン酸亜鉛、酸化鉄、水酸化鉄微粉末
   のうちの１種又は２種以上を１２〜３重量部添加した
   後、アルミニウム、亜鉛、鉄の粉末のうちの１種又は２
   種を６〜１重量部加え、さらに氷塊又は水を１３０〜５
   ０重量部加えて適温で十分に混練した後、粉末度が３０
   ００ｃｍ^２／ｇ前後の微量のカルシウムアルミニウムシ
   リケート微粉末と硼素化合物又はバリウム化合物の１種
   又は２種以上の８〜０．５重量部を加えて再度混練して
   得られた粘稠性材料を使用し、該粘稠性材料の低温釉薬
   をタイル製品基体表面に塗布した後１１０〜６００℃で
   低温焼成することを特徴とする請求項１ないし７のいず
   れかに記載のタイル製品の製造方法。