JPH0733283B2

JPH0733283B2 - 無機質焼成体の製造方法

Info

Publication number: JPH0733283B2
Application number: JP2232189A
Authority: JP
Inventors: 一徳堤; 貞行富安; 和宏浅野
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1990-08-31
Filing date: 1990-08-31
Publication date: 1995-04-12
Anticipated expiration: 2010-04-12
Also published as: JPH04114959A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は無機質焼成体、特に、セメント粉とガラス粉と
を主成分とする無機質焼成体の製造方法に関する。

（従来技術と発明が解決しようとする課題）従来、無機質焼成体である通常の陶磁器は主成分として
50〜60％の粘土を含有しているため、乾燥，焼成による
収縮が大きく、反り，クラック等が発生しやすい。この
ため、大版サイズのものや複雑な形状を有するものを反
り等を生じさせずに製造することは極めて困難であっ
た。特に、押し出し成形を含む加圧による成形によれ
ば、主成分である粘土が加圧流動方向に配向し、乾燥，
収縮によって加圧流動方向に収縮しやすいので、反り，
クラック等がより一層生じやすかった。

このため、特公昭61−44829号公報に記載の水硬性陶磁
器製品の製造方法が提案されている。

すなわち、焼成前および焼成後において水和硬化する水
硬性基材100重量部と、該水硬性基材に混合された状態
において900℃以下で焼成・溶融するフラックス30〜150
0重量部との混合物を主要素材とし、これに適量の水を
加えて混練し、該混練物を所望の形状に成形し、該成形
物を前記フラックスの焼結・溶融温度以上1000℃以下の
温度で焼成し、得られた焼成物を充分水和硬化処理する
ことを特徴とする水硬性陶磁器製品の製造方法である。

しかしながら、この方法では焼成後に焼成物を水中に長
期間浸漬して養生しなければならず、生産性が低い。

しかも、成形体の表面に施釉し、焼成して釉面を形成し
ても、再水和膨張によって釉面にクラックが生じ、平滑
で均一な釉面が得にくいという問題点がある。前記方法
において焼成後に所望の強度を得られないのは、フラッ
クスとセンメントとの分散状態のばらつきに一つの原因
があると思われる。例えば、フラックス粒子がセメント
粒子に比べて大きすぎる場合、フラックス粒子間でセメ
ントリッチな部分が生じ、この部分が焼成時にフラック
ス同士の融着を妨げて非融着界面を形成するとともに、
セメントの水和結合が破壊されて強度劣化が生じるた
め、焼成時のフラックスの融着だけでは建築板としての
強度を発現しないものと考える。

さりとて、フラックス粒子をセメント粒子に比べ小さく
した場合、塊状のフラックス粒子がセメント同士の水和
結合を妨げ、硬化時に割れや孔が生じやすく、焼成前の
成形性や運搬強度を保持できないという欠点がある。

本発明は大版サイズのものや複雑な形状のものであって
も反りクラック等が発生せず、釉薬化粧が可能で、高い
強度を有する生産性に優れた無機質焼成体の製造方法を
提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明者は、前記目的を達成するため、無機質焼成体の
製造方法について鋭意研究を行った結果、セメント粉お
よびガラス粉を主成分とする場合に、両者の粒径，粒径
比を適宜選択して組み合わせると、乾燥，焼成しても収
縮が小さく、再水和養生なしで大きな強度が得られるこ
とを見出し、この知見に基づいて本願発明方法を完成す
るに至った。

すなわち、本発明の要旨は、セメント粉と、200メッシ
ュ以下でアスペクト比３以下のガラス粉とからなる主成
分に、少なくとも補強繊維と粘着剤とからなる副成分
と、適量の水とを混練し、得られた混練物を加圧成形し
て硬化，養生した後、焼成することを特徴とする無機質
焼成体の製造方法にある。

また、本発明の第２請求項の要旨は、セメント粉と、20
0メッシュ以下でアスペクト比３以下のガラス粉とから
なる主成分に、少なくとも補強繊維と粘着剤とからなる
副成分と、適量の水とを混練し、得られた混練物を加圧
成形して硬化，養生した後、施釉し、焼成することを特
徴とする無機質焼成体の製造方法にある。

本発明にかかる主成分であるセメント粉としては、ポル
トランドセメント，アルミナセメント，フライアッシュ
セメント，高炉スラグセメント等が挙げられ、平均粒径
約15〜40μｍのものが一般的である。

同じく主成分であるガラス粉としては、200メッシュ
（粉径に換算して概ね60μｍ以下で平均粒径が30〜40μ
ｍ）以下で、アスペクト比３以下のもの、例えば、板ガ
ラスを粉砕してなる軟質ガラス粉等が挙げられる。

ガラス粉を200メッシュ以下としたのは、水和硬化時と
焼成時とにそれぞれ初期の強度や成形性を発現するよう
に分散状態のばらつきを防止するためであり、ガラス粉
の粒径が60μｍを越えると、ガラス粉間にセメントリッ
チな部分が生じ、この部分が焼成時にガラス粉同士の融
着を妨げて非融着界面を形成するとともに、セメントの
水和結合が破壊されて強度劣化が生じるためである。

なお、ガラス粉の粒径が325メッシュ（粒径に換算して
概ね７μｍ未満）以下になると、塊状のガラス粉がセメ
ント同士の水和結合を妨げ、硬化時に割れや孔が生じや
すく、焼成前の成形性や運搬強度を保持できない。

また、ガラス粉の粒子形状をアスペクト比３以下とした
のは、ガラス粉は加圧成形を行っても加圧流動方向に配
向しにくく、乾燥，焼成による収縮が小さいので、反
り，クラック等がより一層生じにくく、好適だからであ
る。ここでアスペクト比とは、粒子状物を回転楕円体に
近似した場合の長径／短径の比をいう。

そして、ガラス粉はセメント粉20ないし60重量部に対し
て30ないし80重量部の割合で添加される。30重量部以下
であると、焼成しても十分な強度が得られず、80重量部
以上であると、成分コストがアップするとともに、セメ
ント粉の添加量が相対的に減り、硬化，養生しても成形
体がくずれやすく、取り扱いにくいからである。

なお、押出し成形の際に前記ガラス粉は金型内の滑り性
を向上させる働きがあり、通常のセメント混合物では詰
ってしまう含水率10〜30％での押出し成形が可能になる
という利点がある。

副成分は少なくとも補強繊維と粘着剤とからなり、必要
に応じて珪酸質原料等が添加される。

前記補強繊維は焼成前後における成形体の保形性を向上
させるために添加されるもので、例えば、ポリプロピレ
ン繊維等の有機繊維，スチールファイバー等の金属繊
維，およびワラストナイト等の鉱物繊維が挙げられ、こ
れらを単独あるいは組み合わせて使用される。特に、鉱
物繊維は有機繊維のように焼成の際に燃失することがな
く、焼成後、金属繊維のように錆を生じるおそれがない
ので、最も好適である。そして、補強繊維はセメント粉
20ないし60重量部に対して５ないし20重量部の割合で添
加される。

粘着剤は焼成前における混練物の成形性を高めるために
添加されるもので、例えば、メチルセルロース（M.
L）、カルボキシメチルセルロース（C.M.C.）、ポリビ
ニルアルコール（P.V.A.）等が挙げられる。そして、粘
着剤はセメント粉20ないし60重量部に対して１ないし３
重量部の割合で添加される。

珪酸質原料は昇温，降温中におけるクラックの発生を防
止するために添加されるもので、例えば、珪砂，磁器質
シャモット，蛇紋岩等が挙げられる。なお、珪酸質原料
はセメント粉の水和効果やガラス粉の融着を妨げないよ
うに必要に応じて添加すればよい。

混練方法としては、主成分および副成分を混合して混合
物を得た後、この混合物100重量部に対して５ないし30
重量部の割合で水を加え、特に押出し成形の場合は10〜
30重量部の水を加え、ニーダー等により混練し、さら
に、土練機を通過させて混練する方法がある。また、主
成分，副成分に水を添加して混合すると同時に混練した
り、副成分のうち粘着剤をあらかじめ水に溶解した後、
主成分および残る他の副成分を混合してもよく、主成分
および副成分の配合比等に応じて混練方法を適宜選択で
きる。

成形方法としては、押し出し成形，プレス成形などの加
圧成形が選択できる。

硬化，養生は主成分であるセメント粉を水和硬化させる
ことにより、混練物を成形して得られる成形体の保形性
と運搬性とを確保するための工程であり、一般に屋内外
で一定期間放置して行なわれる。

なお、必要に応じて硬化，養生した成形体の表面に釉薬
を施釉してもよい。

成形体の焼成は、ガラス粉融着温度にて、好ましくはリ
リー点（FLOW POINT）前後100度以内の温度範囲内で行
う。焼成温度を前記リリー点前後に設定すると、ガラス
粉が流下することなく確実に融着するからである。な
お、ここでリリー点とは、加熱して溶融したガラスの粘
度が10⁵poiseとなる温度をいい、軟質ガラス粉では約92
0℃である。

実施例１平均粒径約40μｍのポルトランドセメント40重量部、20
0メッシュ（平均粒径約44μｍ）でアスペクト比３以下
の軟質ガラス粉60重量部、ワラストナイト10重量部、メ
チルセルロース1.4重量部、硅砂５号30重量部をニーダ
ーで３分間混合して混合物を得た。そして、この混合物
100重量部に対して25重量部の割合で水を添加し、さら
にニーダーで３分間混練し、土練機を通過させて混練物
を得た。この混練物を第１図に示すような高さ50mm,幅8
0mm,長さ1000mm,肉厚7mmの形状に30kg/cm²で押出成形
し、屋内に24時間放置して室温で硬化，養生した後、所
定の焼成温度で３時間加熱して焼成した。なお、焼成温
度ごとの強度を比較するため、焼成温度は870℃,920℃,
970℃とし、昇温速度および降温速度はいずれも500℃/h
rであった。

比較例１ 100メッシュ（平均粒径約115μｍ）でアスペクト比３以
下の実施例１よりも粒径の大きい軟質ガラス粉を用いた
点を除き、他は実施例１と同様に処理してサンプルを得
た。

比較例２平均粒径約10μｍで長さ30〜120μｍ（アスペクト比３
以上）の実施例１よりも細長い軟質ガラス粉を用いた点
を除き、他は実施例１と同様に処理してサンプルを得
た。

そして、焼成温度ごとの各サンプルの曲げ強度を測定し
た。測定結果を表−１に示す。

以上の測定結果から明らかなように、実施例１は、いず
れの焼成温度であっても、建築板として充分な曲げ強度
を有し、特に、焼成温度が軟質ガラスのリリー点（約92
0℃）である場合には最も大きな曲げ強度を得られるこ
とがわかった。

これに対し、比較例１が、いずれの焼成温度のサンプル
であっても、実施例１よりも曲げ強度が低いことから、
所望の曲げ強度を得るためには、200メッシュ以下（平
均粒径44μｍ以下）のガラス粉が好適であることがわか
った。また、比較例２は、いずれの焼成温度のサンプル
であっても、実施例１とほぼ同等以上の曲げ強度を有す
ることがわかった。

以上の結果から、所望の曲げ強度を得るためには、200
メッシュ以下のガラス粉を選択する必要があることがわ
かった。

また、焼成温度870℃の各サンプルの寸法収縮率を測定
した。測定結果を表２に示す。

表−２の測定結果から明らかなように、実施例１と比較
例１とがほぼ同等の寸法収縮率であるのに対し、実施例
１に対して比較例２の寸法収縮率が極めて大きいことか
ら、所望の寸法収縮率を確保するためには、所定のアス
ペクト比以下のガラス粉を選択する必要があることがわ
かった。

そして、実施例１の各サンプル表面を目視で観察したと
ころ、サンプルが中空で長尺なものであるにもかかわら
ず、反り，クラック等は発見できなかった。これに対
し、比較例１にかかる焼成温度970℃のサンプルを目視
で観察したところ、第２図に示すような変形が見受けら
れた。第２図に示したサンプルの上辺部分における凹み
は約１〜2mmであった。このことから、実施例１の方が
比較例１よりも変形しにくいことがわかった。

さらに、実施例１においてはサンプルを所定の寸法形状
にスムーズに押出成形でき、保形性も良好であった。

このように焼成前に所望の保形性を有する成形体が得ら
れ、焼成後にクラック等が生じない大きな強度を有する
焼成体が得られるのは、以下の理由によるものと考えら
れる。

すなわち、焼成前に所望の保形性と強度とを有する成形
体が得られるのは、セメント粉およびガラス粉の大きさ
を特定して押し固められた状態で成形体を硬化，養生す
るので、主成分のセメント粉が相互、かつ、均質的に水
和硬化し、ガラス粉に密に密着するためであると考えら
れる。

また、本件発明にかかる焼成体が収縮しにくく、クラッ
ク等を生じにくいのは、従来の粘土等の陶磁器原料に比
べ、主成分が球形状に近いセメント粉およびガラス粉で
あり、かつ、これらの粒径の大きさを特定し、空隙を分
散して押し固められたままの状態で焼成されるためであ
ると考えられる。

そして、大きな強度を有する焼成体が得られるのは、平
均粒径200メッシュ以下でアスペクト比３以下のガラス
粉であり、かつ、押し固められた状態で焼成されるの
で、焼成によってセメント粉の結合力が失われても、ガ
ラス粉が相互に溶融の結合し、ガラス粉相互間に結合力
を失ったセメント粉が連続して形成される非融面が存在
しないためであると考えられる。

実施例２軟質ガラス粉80重量％、石英５重量％、長石５重量％、
カオリン８重量％、酸化コバルト（CoO）0.5重量％およ
び酸化銅（CuO）1.5重量％をボールミルで混合して混合
物を得、この混合物100重量部に対して60重量部の割合
で水を添加，混練して泥漿の釉薬を得、この釉薬を実施
例１と同様の操作によって硬化，養生した成形体に釉薬
材料を920g/m²の割合でスプレーで吹き付けた後、他は
前述の実施例１と同様の操作によって焼成したものをサ
ンプルとした。

このサンプルの表面を目視で観察したところ、サンプル
が平滑で均一な青色の化粧面を有していることがわかっ
た。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明は、セメント粉
とガラス粉とからなる主成分に粒径を特定し、副成分を
分散，混合し、水で混練して成形，養生した後、焼成す
る方法である。

したがって、焼成前の成形体は主成分のセメント粒とガ
ラス粉との間に空隙が均質的に分散した状態での水和硬
化によって養生したものであるので、焼成前においても
所望の保形性と強度とを有しており、移送や堆積で破壊
することはない。

また、主成分のガラス粉が、従来の粘土等に比べ、球形
状に近いので、加圧成形しても、ガラス粉が加圧流動方
向に配向せず、加圧流動方向における乾燥，焼成による
収縮が従来例よりも小さくなり、クラック等がより一層
生じにくい。

さらに、粒径をセメント粉と、200メッシュ以下でアス
ペクト比３以下のガラス粉とからなるものに限定し、セ
メントによる水和硬化によって成分粒子を相互に密に押
し固めたままの状態で焼成することにより、ガラス粉が
相互に溶融，結合して大きな強度が得られるので、焼成
後の再水和工程が不要となり、生産性が向上する。

また、再水和工程が不要となることから、施釉を行って
も、再水和膨張によって釉表面にクラックを生じること
がなく、平滑で均一な釉表面が得られる。特に、ガラス
粉を成形体中に分散させているため、焼成時にガラス粉
と釉薬との濡れ性および反応性が良く、平滑な釉面が得
やすいという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案にかかる一実施例のサンプル形状を示
す斜視図である。第２図は、比較例１にかかるサンプルの変形を示す正面
図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−80363（ＪＰ，Ａ) 特開平１−172263（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−159249（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント粉と、200メッシュ以下でアスペ
クト比３以下のガラス粉とからなる主成分に、少なくと
も補強繊維と粘着剤とからなる副成分と、適量の水とを
混練し、得られた混練物を加圧成形して硬化，養生した
後、焼成することを特徴とする無機質焼成体の製造方
法。
【請求項２】セメント粉と、200メッシュ以下でアスペ
クト比３以下のガラス粉とからなる主成分に、少なくと
も補強繊維と粘着剤とからなる副成分と、適量の水とを
混練し、得られた混練物を加圧成形して硬化，養生した
後、施釉し、焼成することを特徴とする無機質焼成体の
製造方法。