JPH07237958A

JPH07237958A - 高強度陶磁器及びその製造方法

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Publication number: JPH07237958A
Application number: JP6027964A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Sugiyama; 紀幸杉山; Ryusuke Harada; 隆介原田; Hideki Ishida; 秀輝石田
Original assignee: Inax Corp
Current assignee: Inax Corp
Priority date: 1994-02-25
Filing date: 1994-02-25
Publication date: 1995-09-12
Anticipated expiration: 2017-02-12
Also published as: JP3254878B2

Abstract

(57)【要約】【目的】少ないアルミナ配合量にて高強度陶磁器を
得、製品の薄肉軽量化及び大型化を可能とする。【構成】窯業原料を焼結してなる陶磁器において、該
窯業原料が、平均粒径０．８〜１１μｍのアルミナ粉末
５〜２０重量％、石英粉末０〜２５重量％、長石２５〜
３５重量％及び粘土３５〜４５重量％（ただし、アルミ
ナと石英の合量が３０重量％以下）である高強度陶磁
器。上記窯業原料を混合した後成形し、１３００℃以下
で焼成する。【効果】少ないアルミナ配合量にて、比重が小さく、
高強度な陶磁器を良好な成形性及び比較的低い焼成温度
により容易かつ効率的に製造することが可能とされる。
製品の薄型軽量化、大型化、低コスト化が図れる。アル
ミナ粉末として平均粒径０．８〜１１μｍのものを用い
ることにより、アルミナ粉末の高分散性を得ると共に、
焼結性を改善して欠陥の少ない高強度陶磁器を得ること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高強度陶磁器及びその製
造方法に係り、著しく強度が高く、製品の薄型軽量化及
び大型化が可能な高強度陶磁器及びその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び先行技術】タイルや衛生陶器に用いら
れている軟質陶磁器は、石英質原料、長石質原料及び粘
土質原料を基本配合として得られるものである。この軟
質陶磁器は原料コストが安く、成形性にも富むことから
古くから用いられているが、機械的強度が抗折強度で７
００ｋｇｆ／ｃｍ² 以下（実際には４００ｋｇ／ｃｍ²
程度）と低いという欠点がある。このため、製品の強度
はその肉厚をある程度厚くすることで保っていることか
ら、大型製品では重量が非常に重くなるという不具合が
ある。

【０００３】そこで、軟質陶磁器の強度を高めるため
に、アルミナを配合する方法が、碍子用磁器などで行な
われている。具体的には、軟質陶磁器原料中にアルミナ
を２０〜６０重量％程度配合している。このようにアル
ミナを配合することにより、機械的強度は抗折強度で１
２００ｋｇｆ／ｃｍ² 以上（実際には２０００ｋｇｆ／
ｃｍ² 程度）と向上する。この強度は、アルミナ含有量
が多いものほど高くなる。

【０００４】上述の如く、アルミナの配合による強度向
上技術において、アルミナ配合量が多い程強度は向上す
る反面、次のような問題が生じる。

【０００５】アルミナ配合量が多い程、焼結温度が
高くなり、軟質陶磁器と同程度の温度領域（１２００〜
１３５０℃）で焼成したのでは、焼結不十分となり、高
強度品が得られない。

【０００６】アルミナ配合量が多い程成形性が悪く
なるため、大型品を得ることが困難となる上に、アルミ
ナの比重が他の原料に比べて大きいため、薄型軽量化の
効果が少ない。

【０００７】上記従来の問題点を解決し、少ないアルミ
ナ配合量にて高強度陶磁器を得、製品の薄肉軽量化及び
大型化を可能とするものとして、本出願人は、窯業原料
を焼結してなる陶磁器において、該窯業原料がアルミナ５〜２０重量％、石英０〜２５重量％、長石２５〜３５重量％及び粘土３５〜４５重量％、（ただし、アルミナと石英の合量が３０重量％以下）で
あることを特徴とする高強度陶磁器、及びアルミナ５〜２０重量％、石英０〜２５重量％、長石２５〜３５重量％及び粘土３５〜４５重量％、（ただし、アルミナと石英の合量が３０重量％以下）を
混合した後成形し、１３００℃以下で焼成することを特
徴とする高強度陶磁器の製造方法を特許出願した（特願
平５−９４２３７号。以下「先願」という。）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記先願の高強度陶磁
器及びその製造方法によれば、少ないアルミナ配合量に
て、比重が小さく、高強度な陶磁器を良好な成形性及び
比較的低い焼成温度により容易かつ効率的に製造するこ
とが可能とされるが、陶磁器の技術分野においては、強
度等の特性のより一層の改善が望まれている。

【０００９】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あって、先願の技術を改良し、より一層の高強度化を図
る高強度陶磁器及びその製造方法を提供することを目的
とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の高強度陶磁器
は、アルミナ粉末５〜２０重量％、石英粉末０〜２５重
量％、長石２５〜３５重量％及び粘土３５〜４５重量％
を含み、アルミナと石英の合量が３０重量％以下である
窯業原料を焼結してなる陶磁器であって、該アルミナ粉
末の平均粒径が０．８〜１１μｍであることを特徴とす
る。

【００１１】請求項２の高強度陶磁器は、請求項１の陶
磁器において、該石英粉末の平均粒径が１〜２０μｍで
あることを特徴とする。

【００１２】請求項３の高強度陶磁器の製造方法は、ア
ルミナ粉末５〜２０重量％、石英粉末０〜２５重量％、
長石２５〜３５重量％及び粘土３５〜４５重量％であっ
て、アルミナと石英の合量が３０重量％以下となるよう
に窯業原料を混合した後成形し、１３００℃以下で焼成
する高強度陶磁器の製造方法であって、該アルミナ粉末
の平均粒径が０．８〜１１μｍであることを特徴とす
る。

【００１３】請求項４の高強度陶磁器の製造方法は、請
求項３の方法において、該石英粉末の平均粒径が１〜２
０μｍであることを特徴とする。

【００１４】以下に本発明を詳細に説明する。

【００１５】本発明に係る窯業原料の配合において、ア
ルミナ粉末が２０重量％を超えると、焼結温度が高く
なり焼結が困難となる、成形性が悪くなる、製品重
量が重くなるなどの不具合を生じ、５重量％未満では十
分な強度向上効果が得られない。従って、アルミナ粉末
の割合は５〜２０重量％、好ましくは１０〜１５重量％
とする。

【００１６】石英粉末は強度向上効果を得るためのもの
であるが、その割合が２５重量％を超えると焼結し難く
なるため０〜２５重量％、好ましくは０〜２０重量％と
する。

【００１７】長石は焼成時に溶融して原料を固める作用
を奏するものであるが、その割合が３５重量％を超える
と焼結体がガラス質となり強度不足をひき起こす。長石
は２５重量％未満では焼結不足となるため、長石の割合
は２５〜３５重量％とする。なお、用いる長石の種類に
特に制限はない。

【００１８】粘土は成形性を確保するために用いるもの
であるが、その割合が４５重量％を超えると焼成収縮が
大きくなり、寸法精度が悪くなり、３５重量％未満では
成形性が悪いことから、その割合は３５〜４５重量％と
する。なお、用いる粘土としては粘土質のものであれば
何れでも良い。

【００１９】窯業原料中のアルミナ粉末と石英粉末とは
主に骨材として作用して強度向上効果を発揮するが、そ
の合計割合が３０重量％を超えると、焼結し難くなり、
気孔の増加により高強度品が得られなくなる。このた
め、アルミナ粉末と石英粉末との合計割合は３０重量％
以下、好ましくは１５〜３０重量％とする。

【００２０】本発明において、アルミナ粉末としては平
均粒径０．８〜１１μｍのものを用い、石英粉末として
は好ましくは平均粒径１〜２０μｍのものを用いる。

【００２１】用いるアルミナ粉末の平均粒径が０．８μ
ｍ未満では分散性が悪くなり、得られる陶磁器の強度が
低下する。アルミナ粉末の平均粒径が１１μｍを超える
と焼結し難くなり、得られる陶磁器の欠陥が大きくなっ
て強度が低下する。このようなことから、本発明におい
ては、高強度発現性に優れた平均粒径０．８〜１１μ
ｍ、好ましくは１〜４μｍのアルミナ粉末を用いる。

【００２２】一方、石英粉末の平均粒径が１μｍ未満で
あると石英分の全て又は大部分がガラス化してしまうた
め、得られる陶磁器の強度が低下する。石英粉末の平均
粒径が２０μｍを超えると、得られる陶磁器の欠陥が大
きくなって強度が低下する。このため、本発明において
は、好ましくは平均粒径１〜２０μｍ、より好ましくは
３〜１０μｍの石英粉末を用いる。

【００２３】本発明の高強度陶磁器の製造方法において
は、上記窯業原料を常法に従って混合した後成形し、得
られた成形体を１３００℃以下の温度で焼成する。

【００２４】この焼成温度が１３００℃を超えると、発
泡による強度低下が起こるなど不具合が生じることか
ら、焼成温度は１３００℃以下、特に１２５０℃以下と
する。

【００２５】このようにして得られる陶磁器は、通常の
場合、比重２．１〜２．３程度、また、機械的強度は抗
折強度で９００〜１３００ｋｇｆ／ｃｍ² と、低比重か
つ高強度陶磁器である。

【００２６】

【作用】本発明に係る窯業原料配合によれば、比較的
（通常のアルミナ質磁器に比べ）少ないアルミナ配合量
で高強度陶磁器を得ることができるため、アルミナ配合量が少ないため成形性が良好である。
従って、大型製品も容易に製造することができる。高比重のアルミナ配合量が少ないため、原料比重が
従来の軟質陶磁器と同程度となり、製品の軽量化に効果
がある。比較的低い焼成温度で焼結することができるため、
焼成コストの低廉化が図れる。強度が高いため、製品の薄肉化が可能とされる。といった効果が奏され、薄型軽量製品ないし大型製品を
安価に、容易かつ効率的に提供することが可能とされ
る。

【００２７】特に、アルミナ粉末として平均粒径０．８
〜１１μｍのものを用いることにより、アルミナ粉末の
高分散性を得ると共に、焼結性を改善して欠陥の少ない
高強度陶磁器を得ることができる。

【００２８】更に、石英粉末として平均粒径１〜２０μ
ｍのものを用いることにより、石英分のガラス化の進行
を抑えて、欠陥の少ない、より一層高強度の陶磁器を得
ることができる。

【００２９】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより具体的
に説明する。

【００３０】実施例１表１に示す平均粒径のアルミナ粉末と石英粉末とを組み
合せて使用し、下記配合割合とした原料をボールミルに
て湿式混合し（バインダーなし）、乾燥、造粒して得た
粉体を、乾式で加圧成形し、１２００℃で１時間焼成し
た。

【００３１】原料配合（重量％）アルミナ粉末（α−アルミナ）：２０石英粉末：１０長石（正長石）（平均粒径１０μｍ）：３０粘土（蛙目粘土）（平均粒径１μｍ）：４０得られた陶磁器の曲げ強度を測定し、アルミナ粉末及び
石英粉末の平均粒径との関係を表１に示した。なお、表
１中、破線で囲んだ部分が本発明の好適実施例に相当す
る。

【００３２】

【表１】

【００３３】表１より、平均粒径０．８〜１１μｍのア
ルミナ粉末を用いることにより、特に、平均粒径０．８
〜１１μｍのアルミナ粉末を用いると共に、平均粒径１
〜２０μｍの石英粉末を用いることにより、より一層高
強度な陶磁器を得ることができることがわかる。

【００３４】なお、実施例１で得られた陶磁器の見掛比
重は、いずれも２．３である。

【００３５】実施例２表２に示す平均粒径のアルミナ粉末と石英粉末とを組み
合せて使用し、下記配合割合とした原料をボールミルに
て湿式混合し（バインダーなし）、乾燥、造粒して得た
粉体を、乾式で加圧成形し、１２００℃で１時間焼成し
た。

【００３６】原料配合（重量％）アルミナ粉末（α−アルミナ）：１５石英粉末：１５長石（正長石）（平均粒径１０μｍ）：３０粘土（蛙目粘土）（平均粒径１μｍ）：４０得られた陶磁器の曲げ強度を測定し、アルミナ粉末及び
石英粉末の平均粒径との関係を表２に示した。なお、表
２中、破線で囲んだ部分が本発明の好適実施例に相当す
る。

【００３７】

【表２】

【００３８】表２より、平均粒径０．８〜１１μｍのア
ルミナ粉末を用いることにより、特に、平均粒径０．８
〜１１μｍのアルミナ粉末を用いると共に、平均粒径１
〜２０μｍの石英粉末を用いることにより、より一層高
強度な陶磁器を得ることができることがわかる。

【００３９】なお、実施例２で得られた陶磁器の見掛比
重は、いずれも２．２である。

【００４０】実施例３表３に示す平均粒径のアルミナ粉末を使用し、下記配合
割合とした原料をボールミルにて湿式混合し（バインダ
ーなし）、乾燥、造粒して得た粉体を、乾式で加圧成形
し、１２００℃で１時間焼成した。

【００４１】原料配合（重量％）アルミナ粉末（α−アルミナ）：２０石英粉末：０長石（正長石）（平均粒径１０μｍ）：３５粘土（蛙目粘土）（平均粒径１μｍ）：４５得られた陶磁器の曲げ強度を測定し、アルミナ粉末の平
均粒径との関係を表３に示した。なお、表３中、破線で
囲んだ部分が本発明の好適実施例に相当する。

【００４２】

【表３】

【００４３】表３より、平均粒径０．８〜１１μｍのア
ルミナ粉末を用いることにより、高強度な陶磁器を得る
ことができることがわかる。

【００４４】なお、実施例３で得られた陶磁器の見掛比
重は、いずれも２．２である。

【００４５】実施例４表４に示す平均粒径のアルミナ粉末と石英粉末とを組み
合せて使用し、下記配合割合とした原料をボールミルに
て湿式混合し（バインダーなし）、乾燥、造粒して得た
粉体を、乾式で加圧成形し、１２００℃で１時間焼成し
た。

【００４６】原料配合（重量％）アルミナ粉末（α−アルミナ）：１０石英粉末：２０長石（正長石）（平均粒径１０μｍ）：３０粘土（蛙目粘土）（平均粒径１μｍ）：４０得られた陶磁器の曲げ強度を測定し、アルミナ粉末及び
石英粉末の平均粒径との関係を表４に示した。なお、表
４中、破線で囲んだ部分が本発明の好適実施例に相当す
る。

【００４７】

【表４】

【００４８】表４より、平均粒径０．８〜１１μｍのア
ルミナ粉末を用いることにより、特に、平均粒径０．８
〜１１μｍのアルミナ粉末を用いると共に、平均粒径１
〜２０μｍの石英粉末を用いることにより、より一層高
強度な陶磁器を得ることができることがわかる。

【００４９】なお、実施例４で得られた陶磁器の見掛比
重は、いずれも２．２である。

【００５０】実施例５実施例１において、平均粒径２μｍのアルミナ粉末と平
均粒径６μｍの石英粉末とを用いたものについて、原料
配合を表５に示す通りとしたこと以外は同様にして陶磁
器を製造し、得られた陶磁器の曲げ強度及び見掛比重を
測定して結果を実施例１における結果（Ｎｏ．１）と共
に表５に示した。

【００５１】

【表５】

【００５２】表５より、本発明の原料配合により、強度
が高く、しかも比重が小さく、軽量かつ高強度陶磁器が
得られることがわかる。

【００５３】これに対して、アルミナを配合していない
Ｎｏ．２では、比重は小さいが強度が低い。また、アル
ミナ配合量の多いＮｏ．３では、比重が大きい上に、焼
結が不十分であることから強度が低い。更に、アルミナ
配合量がＮｏ．３よりも若干少ないものの、本発明範囲
よりは多いＮｏ．４では、強度はある程度高いが、比重
が大きく、薄型軽量化の効果が少ない。

【００５４】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高強度陶磁
器及びその製造方法によれば、少ないアルミナ配合量に
て、比重が小さく、極めて高強度な陶磁器を良好な成形
性及び比較的低い焼成温度により容易かつ効率的に製造
することが可能とされる。

【００５５】請求項２，４によれば、より一層高強度な
陶磁器が提供される。

【００５６】従って、本発明によれば、製品の薄型軽量
化、大型化、低コスト化が図れ、工業的に極めて有利で
ある。

【００５７】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミナ粉末５〜２０重量％、石英粉末
０〜２５重量％、長石２５〜３５重量％及び粘土３５〜
４５重量％を含み、アルミナと石英の合量が３０重量％
以下である窯業原料を焼結してなる陶磁器であって、該アルミナ粉末の平均粒径が０．８〜１１μｍであるこ
とを特徴とする高強度陶磁器。
【請求項２】請求項１の陶磁器において、該石英粉末
の平均粒径が１〜２０μｍであることを特徴とする高強
度陶磁器。
【請求項３】アルミナ粉末５〜２０重量％、石英粉末
０〜２５重量％、長石２５〜３５重量％及び粘土３５〜
４５重量％であって、アルミナと石英の合量が３０重量
％以下となるように窯業原料を混合した後成形し、１３
００℃以下で焼成する高強度陶磁器の製造方法であっ
て、該アルミナ粉末の平均粒径が０．８〜１１μｍであるこ
とを特徴とする高強度陶磁器の製造方法。
【請求項４】請求項３の方法において、該石英粉末の
平均粒径が１〜２０μｍであることを特徴とする高強度
陶磁器の製造方法。