JPH07138036A

JPH07138036A - 構造体用バインダー及びそれを用いた焼結体並びに焼結体の製造方法

Info

Publication number: JPH07138036A
Application number: JP5285339A
Authority: JP
Inventors: Naoyuki Kato; 直行加藤; Shigeru Hayashi; 茂林
Original assignee: KYOWA SEITO KK; NIPPON ART EIDO KK; P S KUNISHIRO UNION KK; Sanyu KK
Current assignee: KYOWA SEITO KK; NIPPON ART EIDO KK; P S KUNISHIRO UNION KK; Sanyu KK
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1995-05-30
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JP2679013B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラス粉粒体との親和性が良くて焼成後に割
れ等が生じることなく、均一な焼結体が得られ、歩留り
を向上させる。また、原料品質の不安定性を軽減し、そ
の管理を容易にできるようにする。さらに、ガラス粉粒
体との異常反応を防止して所望とする焼結体を得ること
ができるようにする。【構成】構造体用バインダーは粘土類、陶長石類及び
タルク、石灰等のアルカリ土類金属の酸化物を含む鉱物
類を含有する。このバインダーは、粘土類の含有量が２
０〜４５重量％、陶長石類の含有量が５０〜８０重量％
及びアルカリ土類金属の酸化物を含む鉱物類の含有量が
１〜１０重量％であることが好適である。また、焼結体
は、廃棄ガラス等のガラス粉粒体にバインダーを添加し
て、所定の水分の存在下に混練し、加圧又は押出成形法
により成形体を成形した後、この成形体に施釉をして焼
成することにより製造される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば廃棄ガラス等
のガラス粉粒体を用いて建築材料等の構造体を製造する
ための構造体用バインダー及びそれを用いた焼結体並び
に焼結体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大量に廃棄される使用済みのガラ
ス瓶やガラスの製造工程で副次的に生成される廃棄ガラ
ス等のガラス粉粒体を有効に活用することが積極的に検
討されている。このような廃棄ガラスを活用するため
に、ガラス粉粒体を成形、焼成するバインダーとして粘
土を用いることが考えられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、バインダー
として粘土を使用した場合、粘土そのものが産地、採掘
場所等により成分品質が異なり、焼成時における管理が
困難である。また、安定性の高いベントナイト等を用い
る場合でも、成形は容易であるが、ガラス粉粒体とのな
じみが悪く、焼成時あるいは焼成後に焼結体に割れ等が
生じて、歩留りが悪くなるという問題がある。

【０００４】しかも、耐火度の高い粘土を用いたとき、
ガラス粉粒体の溶融しはじめる温度域と粘土が焼きしま
る温度域がかけ離れているため、焼結体のガラス粉粒体
部分とバインダー部分とがなじまず、溶融したガラスが
突出して均一な焼結体が得られないという問題がある。
加えて、粘土は天然原料であるため、予期しない鉱物や
成分が混入することも考えられ、ガラス粉粒体との異常
反応が起きる場合があり、所望の焼結体が得られないこ
とがあるという問題がある。

【０００５】この発明はこのような従来技術に存在する
問題に着目してなされたものである。その目的とすると
ころは、ガラス粉粒体との親和性が良くて焼成後に割れ
等が生じることなく、均一な焼結体が得られ、歩留りの
良い構造体用バインダー及びそれを用いた焼結体並びに
焼結体の製造方法を提供することにある。また、他の目
的とするところは、原料品質の不安定性が軽減され、そ
の管理が容易な構造体用バインダー及びそれを用いた焼
結体並びに焼結体の製造方法を提供することにある。さ
らに、他の目的とするところは、ガラス粉粒体との異常
反応を防止して所望とする焼結体を得ることができる構
造体用バインダー及びそれを用いた焼結体並びに焼結体
の製造方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の構造体用バインダーの発明では、
粘土類、陶長石類及びアルカリ土類金属の酸化物を含む
鉱物類を含有することを特徴とするものである。

【０００７】また、請求項２に記載の発明では、請求項
１に記載の発明において、粘土類の含有量が２０〜４５
重量％、陶長石類の含有量が５０〜８０重量％及びアル
カリ土類金属の酸化物を含む鉱物類の含有量が１〜１０
重量％であることを特徴とするものである。

【０００８】また、請求項３に記載の焼結体の発明で
は、ガラス粉粒体に請求項１又は請求項２に記載のバイ
ンダーを添加して所定形状の成形体を成形し、この成形
体を焼成してなることを特徴とするものである。

【０００９】さらに、請求項４に記載の焼結体の製造方
法の発明では、ガラス粉粒体に請求項１又は請求項２に
記載のバインダーを添加して、所定の水分の存在下に混
練し、加圧又は押出成形法により所定形状の成形体を成
形した後、この成形体に施釉をして焼成することを特徴
とするものである。

【００１０】以下に、この発明について詳細に説明す
る。構造体用バインダーを構成する粘土類としては、木
節粘土、蛙目粘土、ベントナイト等いずれも使用するこ
とができる。この粘土類の含有量は２０〜４５重量％の
範囲であることが好ましい。含有量が２０重量％未満で
は、ガラス粉粒体と混練して成形するとき成形が困難と
なりやすい。４５重量％を超えると、バインダー自身の
耐火度が高くなりすぎて焼結を妨げる原因になったり、
ガラス粉粒体との溶融状態でのなじみが悪く、ガラス粉
粒体が焼結体表面から突出して外観が損なわれるおそれ
がある。

【００１１】この粘土類の化学成分は、通常ＳｉＯ₂
４２〜８０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃ １０〜３４重量％、Ｃ
ａＯ０〜０．４重量％、ＭｇＯ０〜０．３重量％、
Ｋ₂Ｏ０．３〜３．０重量％、Ｎａ₂Ｏ０．１〜
３．０重量％、その他灼熱減量である。

【００１２】陶長石類及びアルカリ土類金属の酸化物を
含む鉱物類は、焼成時においてバインダー自身の焼結を
助長し、かつガラス粉粒体が溶融流出状態に至る前に、
ガラス粉粒体同士を結合せしめる機能を有している。

【００１３】陶長石類は陶石又は長石をいう。この陶長
石類は酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）や酸化ナトリウム（Ｎａ
₂Ｏ）を含有し、これらの成分が主にその機能を発現す
る。陶長石類の含有量は、５０〜８０重量％の範囲であ
ることが望ましい。含有量が５０重量％より少ないと、
バインダーの焼結が不充分となりやすく、８０重量％よ
り多いと、他の成分の含有量が少なくなって成形が難し
くなる傾向がある。

【００１４】この陶長石類の化学成分は、通常ＳｉＯ₂
６５〜８０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃１２〜２１重量％、Ｃ
ａＯ０．０５〜１．５重量％、ＭｇＯ０．０５〜
１．５重量％、Ｋ₂Ｏ０．５〜１１．０重量％、Ｎａ
₂Ｏ０．５〜８．０重量％、その他灼熱減量であ
る。

【００１５】また、アルカリ土類金属の酸化物を含む鉱
物類としては、タルク、石灰、ドロマイト、緑泥石等が
使用される。このアルカリ土類金属の酸化物を含む鉱物
類の含有量は、１〜１０重量％の範囲であることが好適
である。この含有量が１重量％より少ないと、バインダ
ーの焼結を助長できなくなり、１０重量％より多いと、
粘土類等の含有量が少なくなって成形が困難になる場合
がある。

【００１６】このアルカリ土類金属酸化物を含む鉱物類
の化学成分は、通常ＣａＯ２〜５５重量％、ＭｇＯ
０．３〜６０重量％、Ａｌ₂Ｏ₃ ０．１〜３．８重量
％、その他多量のＳｉＯ₂や灼熱減量である。

【００１７】そして、これら粘土類、陶長石類及びアル
カリ土類金属の酸化物を含む鉱物類を所定量ずつ調合す
ることにより所望のバインダーが得られる。バインダー
の調製にあたり、調合された原料はボールミルなどで平
均粒子径が５〜１５μｍ程度に微粉砕され、乾燥して造
粒される。この粒子径があまり小さいと、粉砕時間が長
くなりすぎ、大きすぎるとガラス粉粒体とのなじみが悪
くなりやすい。このようにして得られたバインダーを化
学成分としてみると、次のような組成となる。すなわ
ち、ＳｉＯ₂ ６４〜７５重量％、Ａｌ₂Ｏ₃ １２〜
２０重量％、ＣａＯ０．１〜５．０重量％、ＭｇＯ
０．１〜２．５重量％、Ｋ₂Ｏ１．０〜８．０重量
％、Ｎａ₂Ｏ１．０〜５．５重量％、その他灼熱減
量を含む。

【００１８】次に、焼結体の製造について説明する。ま
ず、廃棄ガラス等のガラス粉粒体に上記バインダーを添
加し、水分調整して所定の水分量の存在下に混練し、タ
イル等の所定形状の成形体を成形する。続いて、この成
形体を焼成することにより所望とする焼結体が得られ
る。

【００１９】このとき、ガラス粉粒体とバインダーとの
混合割合は、ガラス粉粒体４０〜８０重量％、バインダ
ー２０〜６０重量％であることが望ましい。バインダー
量が２０重量％より少ないと、バインダーとしての機能
が充分に発現されず、６０重量％より多いと、相対的に
ガラス粉粒体の割合が少なくなってガラス粉粒体の利用
を効率的に行うことができにくくなる。

【００２０】成形体の成形は乾式加圧成形法又は湿式押
出成形法により行われる。ガラス粉粒体とバインダーの
混合物の水分調整における含水率は、乾式加圧成形法の
場合６．５〜７．５重量％、湿式押出成形法の場合１５
〜１８重量％であることが好ましい。この水分含有量に
より、焼結体の強度、耐久性等の品質の良否が左右され
やすいからである。

【００２１】また、成形体の焼成温度は１０００〜１３
００℃の範囲に設定するのが良い。焼成温度があまり低
いと所定の強度を有する焼結体が得られず、高すぎると
成形体全体が溶融状態となって形状保持ができなくなる
おそれがある。１０００〜１３００℃の温度域において
は、バインダー自らガラス質となるが、溶融状態となる
ことはないため、ガラス粉粒体が８００〜９００℃とい
う低温で溶融しはじめても、成形体全体が溶融状態に至
るおそれはない。

【００２２】さらに、前記成形体に施釉をした後、この
成形体を焼成することにより、焼結体の表面を良好に保
持することができる。なお、陶長石類あるいはアルカリ
土類金属の酸化物のみでは、それ自身に可塑性がないた
め、成形体自体を得ることができないこと、及び焼成時
にガラス粉粒体と同じガラス質を生成するので、なじみ
は良いものの、形状を均一に保つことが困難で、焼成の
温度幅が狭くなる。

【００２３】これに対して、この発明では、バインダー
の調合を変えることにより、成形体を焼成する所定温度
に合わせて焼成温度を制御できるため、焼成温度の幅を
広くとることができる。

【００２４】このようにして得られた焼結体は、強度、
耐磨耗性、耐湿性、耐薬品性等の特性に優れ、タイル、
ブロック、壁材等の内外装用の建築材料として好適に利
用することができる。また、この焼結体は、原料のガラ
ス粉粒体として大量に生成される廃棄ガラスを用いれば
安価であるため、製造コストの低減が図られる。しか
も、廃棄ガラスを用いることにより、成形体の焼成温度
を比較的低くできるとともに、焼成時間も短く済ませる
ことが可能である。

【００２５】

【作用】この発明の構造体用バインダーは、その組成が
天然ガラスの組成に近いものとなっており、その融点も
ガラスに近い。このため、このバインダーは廃棄ガラス
等のガラス粉粒体に対して親和性が良く、焼成後の製品
に割れ等が生じることなく、均一な焼結体が得られ、歩
留りが向上する。また、バインダーは粘土類、陶長石類
及びアルカリ土類金属の酸化物を含む鉱物類の３種類の
原料を調合して得られるため、各成分の品質にばらつき
があっても、この調合時に成分調整が可能である。この
ため、原料品質の不安定性が軽減され、その管理が容易
になる。しかも、予期しない成分によるガラス粉粒体と
の異常反応が防止されて所望とする焼結体を得ることが
できる。

【００２６】また、焼結体はガラス粉粒体にバインダー
が添加されて、所定形状の成形体に成形され、さらに焼
成されることにより形成される。このとき、バインダー
に含まれる又は生成される結晶質の作用により、ガラス
粉粒体の粒子間が均一かつ強固に結合された焼結体が得
られる。

【００２７】さらに、焼結体はガラス粉粒体とバインダ
ーが混合されて、所定の水分の存在下に加圧又は押出成
形法により成形されるため、成形体が所定形状に容易に
成形される。また、成形体に施釉が行われた後に、焼成
されるため、得られた焼結体はその表面が緻密で綺麗に
仕上げられる。

【００２８】

【実施例】以下に、この発明を具体化した実施例につい
て説明する。（実施例１） (1) バインダーの調製、成形体の成形及び焼成まず、粘土３３重量％、長石６０重量％及びタルク
７重量％を混合し、ボールミルで微粉砕してバインダ
ーを調製した。次に、廃棄ガラスよりなるガラス粉粒体
７５重量％にバインダー２５重量％を混合し、この
混合物に対して水を８重量％添加して混練し水分調整を
行った。そして、この混合物を用いて乾式加圧成形法に
より、成形体を成形した。次いで、この成形体を１０５
０℃で焼成して構造体としての板状の焼結体を得た。 (2) 焼結体の物性試験得られた焼結体について、ＪＩＳ−Ａ５２０９等に従
い、以下の物性試験を行った。その結果を次に示す。

【００２９】凍結融解：合格、曲げ破壊荷重：平均２８
４Ｎ／cm、磨耗減量：平均０．１ｇ、吸水率：１．７
％、耐酸・耐アルカリ：異常認めずこの試験結果より、焼結体は凍結融解の問題がなく、曲
げ強度が強く、構造体としての強度に優れている。しか
も、耐磨耗性が良く、吸水率が低く、しかも耐薬品性に
優れている。従って、この焼結体は構造体として充分な
性能を有している。（実施例２） (1) バインダーの調製、成形体の成形及び焼成粘土３９重量％、長石５９．５重量％及び生石灰
１．５重量％を混合し、微粉砕してバインダーを調製し
た。次に、廃棄ガラスよりなるガラス粉粒体６８重量％
にバインダー３２重量％を混合し、この混合物に対し
て水を７重量％添加して混練し水分調整を行った。そし
て、この混合物を用いて乾式加圧成形法により、成形体
を成形した。次いで、この成形体を１１８０℃で焼成し
て構造体としての焼結体を得た。 (2) 焼結体の物性試験得られた焼結体について、実施例１と同様に凍結融解、
曲げ破壊荷重、磨耗減量等に関し物性試験を行ったとこ
ろ、実施例１とほぼ同等の結果が得られた。（実施例３） (1) バインダーの調製、成形体の成形及び焼成粘土２２重量％、陶石７５重量％及びドロマイト
３重量％を混合してバインダーを調製した。次に、廃棄
ガラスよりなるガラス粉粒体５５重量％にバインダー
４５重量％を混合し、この混合物に対して水を５重量
％添加して混練し水分調整を行った。そして、この混合
物を用いて乾式加圧成形法により、成形体を成形した。
次いで、この成形体を１２５０℃で焼成して構造体とし
ての焼結体を得た。 (2) 焼結体の物性試験得られた焼結体について、実施例１と同様に物性試験を
行ったところ、実施例１とほぼ同等の結果が得られた。

【００３０】なお、この発明は前記実施例に限定される
ものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で構成を例
えば次のように変更して具体化してもよい。（１）この発明のバインダーに酸化カルシウム（Ｃａ
Ｏ）や酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等のアルカリ土類金
属の酸化物を別途添加すること。（２）この発明のバインダーに酸化カリウム（Ｋ₂Ｏ）
や酸化ナトリウム（Ｎａ ₂Ｏ）等のアルカリを別途添加
すること。（３）ガラス粉粒体とバインダー以外に顔料や充填剤等
を添加して成形すること。

【００３１】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、次のような優れた効果を奏する。すなわち、ガラス
粉粒体との親和性が良くて焼成後に割れ等の品質不良が
生じることなく、均一な焼結体が得られ、歩留りが向上
する。また、原料品質の不安定性が軽減され、その管理
が容易となる。しかも、ガラス粉粒体との異常反応を防
止して所望とする焼結体を得ることができる。そのた
め、建築材料等の構造体として利用でき、工業上有用で
ある。

フロントページの続き (71)出願人 593208016 株式会社ピーエスクニシロユニオン岐阜県多治見市太平町６丁目67番地の１ (72)発明者加藤直行岐阜県土岐郡笠原町2030番地の１ (72)発明者林茂岐阜県土岐市曽木町2154番地の１

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粘土類、陶長石類及びアルカリ土類金属
の酸化物を含む鉱物類を含有することを特徴とする構造
体用バインダー。
【請求項２】前記粘土類の含有量が２０〜４５重量
％、陶長石類の含有量が５０〜８０重量％及びアルカリ
土類金属の酸化物を含む鉱物類の含有量が１〜１０重量
％であることを特徴とする請求項１に記載の構造体用バ
インダー。
【請求項３】ガラス粉粒体に請求項１又は請求項２に
記載のバインダーを添加して所定形状の成形体を成形
し、この成形体を焼成してなることを特徴とする焼結
体。
【請求項４】ガラス粉粒体に請求項１又は請求項２に
記載のバインダーを添加して、所定の水分の存在下に混
練し、加圧又は押出成形法により所定形状の成形体を成
形した後、この成形体に施釉をして焼成することを特徴
とする焼結体の製造方法。