JPH0764659B2 - Ceramic product suppressing base-silica reaction and method for suppressing the reaction - Google Patents

Ceramic product suppressing base-silica reaction and method for suppressing the reaction

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JPH0764659B2
JPH0764659B2 JP18338390A JP18338390A JPH0764659B2 JP H0764659 B2 JPH0764659 B2 JP H0764659B2 JP 18338390 A JP18338390 A JP 18338390A JP 18338390 A JP18338390 A JP 18338390A JP H0764659 B2 JPH0764659 B2 JP H0764659B2
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silica
reaction
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ozone
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尚光 露木
和昌 後藤
毅 日比野
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株式会社イナックス
尚光 露木
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Description

【発明の詳細な説明】 利用分野 本発明は、塩基性成分と反応性であるシリカ成分を含有
するセラミック製品における、塩基・シリカ反応を抑制
したセラミック製品;ならびに塩基・シリカ反応が進行
した該セラミック製品における該反応の進行抑制方法に
関する。本発明は、塩基・シリカ反応によってクラッ
ク、破損および表面汚染を発生し得る該セラミック製品
の品質改善に極めて有用である。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a ceramic product containing a silica component that is reactive with a basic component, in which a base-silica reaction is suppressed; and a ceramic product in which the base-silica reaction has progressed. The present invention relates to a method for suppressing the progress of the reaction in a product. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is extremely useful for improving the quality of the ceramic product which may cause cracks, breakage and surface contamination due to the base-silica reaction.

従来の技術および問題点 陶磁器質製品によって代表される塩基・シリカ反応性セ
ラミック製品は、その焼結焼成時にアルカリ・シリカ反
応性のシリカ成分を形成する。該反応性セラミックスは
アルカリ成分と反応して(例えば海水に含まれるアルカ
リ成分と、或いはセラミック製品を貼着する下地のセメ
ントモルタルに含まれるアルカリ成分と反応して)、ア
ルカリ・シリカ反応生成物を形成する。該アルカリ・シ
リカ反応生成物の膨張によってクラックおよび破損を形
成しそしてその表面析出によって表面汚染を形成する大
きな問題があった。従来この問題を軽減するためには、
(イ)原料中の反応性シリカ成分の量を低減すること、
および(ロ)高温度焼成によってセラミック製品を非吸
水性にすること等が必要であった。しかし、上記の
(イ)の方法では原料が若干高価となりそして供給原料
の品質が不定のため困難な現状にある。上記の(ロ)の
方法では、熱経済および炉の観点から不利でありそして
原料も限定される傾向がある。
Conventional Technology and Problems Basic / silica-reactive ceramic products represented by ceramic products form alkali / silica-reactive silica components during sintering and firing. The reactive ceramic reacts with an alkaline component (for example, with an alkaline component contained in seawater or with an alkaline component contained in a cement mortar as a base on which a ceramic product is adhered) to produce an alkali-silica reaction product. Form. The expansion of the alkali-silica reaction product presents a major problem of forming cracks and fractures and its surface precipitation forming surface contamination. Conventionally, to reduce this problem,
(A) Reducing the amount of reactive silica component in the raw material,
(B) It was necessary to make the ceramic product non-water-absorbing by high temperature firing. However, in the above method (a), the raw material is slightly expensive and the quality of the feed material is uncertain, which is difficult. The above method (b) is disadvantageous from the viewpoint of thermal economy and furnace, and tends to limit raw materials.

従来、このような塩基・シリカ反応性セラミック製品の
該反応性を改善する簡易な手段は、未解決の状態にあ
る。本発明の主目的は、上記の問題を容易に解決する手
段を提供することである。
Heretofore, a simple means for improving the reactivity of such a base / silica reactive ceramic product has not been solved. The main object of the present invention is to provide means for easily solving the above problems.

問題点を解決するための手段 本発明者は予想外にも、上記の塩基・シリカ反応性セラ
ミック製品中の反応性シリカ成分に、オゾン含有水(以
下にO3水ということがある)を接触させることによっ
て、該シリカ成分の表面構造が改質されて長期的に安定
化しそしてその反応性が抑制されることを見出した。
Unexpectedly, the present inventors have unexpectedly contacted ozone-containing water (hereinafter sometimes referred to as O 3 water) with the reactive silica component in the above-mentioned base / silica reactive ceramic product. It has been found that by doing so, the surface structure of the silica component is modified and stabilized for a long period of time and its reactivity is suppressed.

従って本発明によって、塩基性成分と反応性であるシリ
カ成分および/または珪酸塩成分を含有する吸水性の鉱
物性セラミック製品に、水の存在においてオゾンを接触
させて反応性シリカ成分の反応部位を改質してなる、塩
基・シリカ反応を抑制した該セラミック製品が提供され
る。
Therefore, according to the present invention, a water-absorbing mineral ceramic product containing a silica component and / or a silicate component, which is reactive with a basic component, is contacted with ozone in the presence of water to form a reaction site of the reactive silica component. Provided is a ceramic product obtained by modification, which suppresses a base-silica reaction.

本発明は、塩基・シリカ反応が進行した該セラミック製
品について、該反応の進行抑制にも有利に適用できる。
従って本発明によって、塩基性成分と反応性である珪酸
成分および/または珪酸塩成分を含有するセラミック製
品の表面に出現した塩基・シリカ反応生成物を除去し、
該セラミック製品の該反応生成物が出現した部分にオゾ
ン含有水を浸透せしめることを特徴とする、該セラミッ
ク製品の塩基・シリカ反応の進行抑制方法が提供され
る。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be advantageously applied to the ceramic product in which the base / silica reaction has progressed, and to suppress the progress of the reaction.
Therefore, according to the present invention, the base / silica reaction product appearing on the surface of a ceramic product containing a silicic acid component and / or a silicate component reactive with a basic component is removed,
There is provided a method for suppressing the progress of a base-silica reaction in a ceramic product, which comprises allowing ozone-containing water to permeate into a portion of the ceramic product where the reaction product appears.

発明の詳しい記述 (1)塩基・シリカ反応性のセラミックスの例示 本発明が有利に適用されるセラミック製品は、代表的に
は陶器質、せっ器質および大部分の磁器質製品である。
該吸水性セラミック製品の場合の24時間浸漬吸水率は、
約0.2%以上、通常は約0.5%以上そして代表的には約1
%以上である。該セラミック製品の塩基性成分として
は、アルカリ成分が特に塩基・シリカ反応に関与する。
反応性シリカ成分としては、オパール、クリストバライ
ト、トリジマイト、火山性ガラス、玉髄等のシリカ鉱
物、およびこれに該当する表面がガラス構造を形成して
いる合成材料がある。一般的には、火成岩系材料、ガラ
ス粉等も例示される。なお、焼成によってアルカリ・シ
リカ反応性となる珪酸塩またはその他の無機質原料も含
まれる。
Detailed Description of the Invention (1) Examples of base / silica-reactive ceramics Ceramic products to which the present invention is advantageously applied are typically porcelain, stoneware and most porcelain products.
The 24-hour immersion water absorption rate in the case of the water-absorbent ceramic product is
About 0.2% or more, usually about 0.5% or more and typically about 1
% Or more. As the basic component of the ceramic product, the alkaline component particularly participates in the base-silica reaction.
Examples of the reactive silica component include silica minerals such as opal, cristobalite, tridymite, volcanic glass, and chalcedony, and synthetic materials corresponding to the surface forming a glass structure. Generally, igneous rock materials and glass powder are also exemplified. It should be noted that silicates or other inorganic raw materials that become alkali-silica reactive upon firing are also included.

(2) オゾン 本発明にて使用するオゾンとしては、無声放電または電
気分解を利用するオゾン発生器から得られるオゾンが有
利に使用できる。例えば、酸素または乾燥空気を交流電
圧によって無声放電させて、オゾンが安価に得られる。
使用するO3水(オゾンの水溶液または過飽和水溶液また
はオゾン含有水蒸気等のオゾン含有水であり得る)の濃
度(重量%)は、一般的に約0.02%以上であり、約0.02
〜3%程度の範囲であり、通常は約0.05〜2%程度であ
り、そしてオゾン含有水蒸気の場合は更に高濃度とする
ことも可能である。なお、上記のオゾン過飽和水溶液は
オゾンまたはオゾン含有気体を加圧下に水に導入して得
られる。上記のオゾン含有水蒸気はオゾンまたはオゾン
含有気体と例えば飽和水蒸気とを混合して得られ、そし
て水に対するオゾン濃度は例えば約20〜30%程度の高濃
度のものも可能である。O3水にて接触処理する場合は、
O3水に浸漬(例えば0.5〜2%濃度にて数十分間以上)
するか、またはO3水をスプレーすることができる。な
お、O3の過飽和水溶液またはオゾン含有水蒸気を使用す
る場合は、接触処理する容器を密封するのが一般に好ま
しい。また、接触処理するセラミック製品を容器に入
れ、そして(イ)オゾン含有水蒸気を継続的に導入する
か、または(ロ)水を加えて該物質を浸漬または湿潤さ
せた後に該容器中にオゾンまたはオゾン含有気体を継続
的に導入するのも好ましい処理方法である。
(2) Ozone As ozone used in the present invention, ozone obtained from an ozone generator utilizing silent discharge or electrolysis can be advantageously used. For example, ozone is inexpensively obtained by silently discharging oxygen or dry air with an AC voltage.
The concentration (% by weight) of the O 3 water used (which may be an aqueous or supersaturated aqueous solution of ozone or ozone-containing water such as ozone-containing steam) is generally about 0.02% or more and about 0.02%.
Is in the range of about 3%, usually about 0.05 to 2%, and even higher concentration is possible in the case of ozone-containing water vapor. The ozone supersaturated aqueous solution is obtained by introducing ozone or an ozone-containing gas into water under pressure. The above-mentioned ozone-containing water vapor is obtained by mixing ozone or an ozone-containing gas with, for example, saturated water vapor, and the ozone concentration with respect to water can be as high as about 20 to 30%. For contact treatment with O 3 water,
Immersion in O 3 water (for example, 0.5 to 2% concentration for several tens of minutes or more)
Or can be sprayed with O 3 water. When a supersaturated aqueous solution of O 3 or water vapor containing ozone is used, it is generally preferable to seal the container for the contact treatment. Also, the ceramic product to be contacted is placed in a container, and (a) ozone-containing water vapor is continuously introduced, or (b) water is added to dip or wet the substance, and then ozone or ozone is placed in the container. It is also a preferable treatment method to continuously introduce the ozone-containing gas.

これらの場合、一般的に、接触処理した後に、処理済の
セラミック製品を水洗するのが好ましい場合もあるが、
水洗しなくともよい。なお、O3の作用を緩和するため
に、小量(例えばO3水のオゾンの当量の2/3以下の当
量)の還元性化合物(例えば亜硫酸塩または亜硝酸塩)
を併用するのも望ましい一態様である。
In these cases, it is generally preferable to wash the treated ceramic product with water after the contact treatment,
No need to wash with water. In addition, in order to mitigate the effect of O 3 , a small amount (for example, 2/3 or less equivalent to ozone equivalent of O 3 water) of a reducing compound (eg sulfite or nitrite).
Is also a desirable mode.

(3)具体例1〜2 本発明を適用するセラミック製品の代表例として、吸水
率5%のせっ器タイル素地を下記のようにして調製し
た。すなわち、生滑石および陶石の混合物63重量%と長
石およびペタライトの混合物30重量%を混合し、長石の
粒子径が約2ミクロン以上になる程度までボールミルで
細磨し泥漿とする。これに泥漿粘土7%を混合した後、
脱水製粉し坏土を作る。この坏土をプレス圧300kg/平方
cmで加圧し、充填率0.7の成形体(100×100×5mm)に成
形する。この成形体を最高温度1150℃にて36時間焼成
し、せっ器質のタイル素地を得た。該タイル素地の24時
間浸漬吸水率は5%であった。
(3) Specific Examples 1-2 As a typical example of a ceramic product to which the present invention is applied, a stoneware tile base material having a water absorption rate of 5% was prepared as follows. That is, 63% by weight of a mixture of raw talc and porcelain stones and 30% by weight of a mixture of feldspar and petalite are mixed and finely ground with a ball mill until a particle size of feldspar becomes about 2 microns or more to obtain a sludge. After mixing 7% of mud clay with this,
Dehydrated and milled to make kneaded clay. Pressing this kneaded clay 300kg / square
Pressurize at cm, and mold into a compact with a packing rate of 0.7 (100 x 100 x 5 mm). This molded body was fired at a maximum temperature of 1150 ° C. for 36 hours to obtain a tile base material having a stoneware quality. The 24-hour immersion water absorption of the tile base was 5%.

例1(実施例)では、このタイル素地を過剰量の2%オ
ゾン水に密封して24時間浸漬しそして流水にて水洗した
ものを用いた。例2(比較例)では、オゾン水にて処理
しないで流水にて水洗したタイル素地をそのまま用い
た。
In Example 1 (Example), the tile substrate was sealed with an excess amount of 2% ozone water, immersed for 24 hours, and washed with running water. In Example 2 (Comparative Example), the tile base material which was washed with running water without being treated with ozone water was used as it was.

内枠寸法が1m強×1m強の箱状の容器を水平に配置し、重
量比にてボルトランドセメント1および海砂5からなる
下地用モルタルを5cmの厚さに入れて水和硬化させた。
その上にポルトランドセメントおよび水からなる貼着用
モルタルを5mmの厚さに入れて、更にその上に上記のタ
イル素地試料10×10枚を目地間隔をおいて貼着した。ア
ルカリ・シリカ反応促進のために、該試料を温度40℃、
相対湿度95%の環境試験室中に3か月保持した。本発明
による例1では、タイル素地表面および目地表面のクラ
ックおよび汚染は目視にて検出されなかった。比較例で
ある例2では、素地表面および目地部分に径0.5〜2cm程
度の円形状のアルカリシリカ反応生成物(水ガラス)が
1m×1mあたり6〜10個程度検出された。なお、上記の円
形状反応生成物は、モルタル(特に下地モルタル)中の
アルカリ成分がタイル素地中に侵入して、アルカリシリ
カ反応をおこしそしてその反応生成物がタイル素地表面
および側面に出現したものである。
A box-shaped container with an inner frame size of a little over 1m x 1m was placed horizontally, and the mortar for base which consisted of Voltland cement 1 and sea sand 5 was put in a thickness of 5 cm and weight-hardened by weight ratio. .
A mortar for sticking consisting of Portland cement and water was put on it in a thickness of 5 mm, and 10 × 10 pieces of the above tile base sample were stuck on the mortar with a joint interval. In order to accelerate the alkali-silica reaction, the sample was placed at a temperature of 40 ° C,
It was kept for 3 months in an environmental test room with a relative humidity of 95%. In Example 1 according to the present invention, no cracks or stains were visually detected on the surface of the tile substrate and the surface of the joint. In Example 2 which is a comparative example, a circular alkali silica reaction product (water glass) having a diameter of about 0.5 to 2 cm is formed on the surface of the base material and the joint portion.
About 6 to 10 pieces were detected per 1 m x 1 m. The above circular reaction product is one in which the alkali component in the mortar (particularly the ground mortar) penetrates into the tile base material to cause an alkali silica reaction, and the reaction product appears on the surface and the side surface of the tile base material. Is.

(4)参考例3〜4 上記のせっ器質タイル素地のアルカリ・シリカ反応性
を、JIS A5308付属書8に従って、モルタルバー法によ
って試験した。該タイル素地を該JISに規定する粒度に
粉砕し、そしてポルトランドセメントおよび水を混合し
てモルタルバー供試体を作成した。例3では、該粉砕物
を1.5%のオゾン水に密封して24時間浸漬しそして水洗
したものを用いた。例4では、未処理の該粉砕物を使用
した。
(4) Reference Examples 3 to 4 The alkali-silica reactivity of the above stoneware tile base material was tested by the mortar bar method according to JIS A5308 Appendix 8. The tile base was crushed to a particle size specified in the JIS, and Portland cement and water were mixed to prepare a mortar bar specimen. In Example 3, the ground product was sealed in 1.5% ozone water, soaked for 24 hours and washed with water. In Example 4, the untreated ground product was used.

その他は、JIS A5308の付属書8の規定に従って実施し
た。その結果を下表に示す。
Others were carried out in accordance with the provisions of Annex 8 of JIS A5308. The results are shown in the table below.

すなわち、例4は非常に有害であり、そして例3ではア
ルカリ・シリカ反応が充分に抑制されていることが実証
された。
That is, it was proved that Example 4 was extremely harmful, and that Example 3 had the alkali-silica reaction sufficiently suppressed.

作用および効果 塩基成分およびこれと反応性のシリカ成分が共存するセ
ラミックス中の塩基・シリカ反応(特にアルカリシリカ
反応)は、該セラミックスの耐久性および汚染に極めて
有害であるが、本質的に未解決の状態にあった。本発明
の作用は充分には解明されていないが、該反応性セラミ
ックスに水の存在においてオゾンを接触させることによ
って該シリカ成分の反応性部位であるガラス構造が含水
ゲル状物質に改質されて、その反応性が効果的に抑制さ
れる効果を達成するものと思考される。例えば、反応性
シリカ成分は代表的に≡Si−Oの反応部位を有するが、
この場合にはオゾン含有水が作用して長期的に安定な≡
Si−OH構造に改質されそしてその反応性も充分に抑制さ
れるものと思考される。しかしながら、本発明はこのよ
うな代表的な理論に拘束されるものではない。
Action and effect The base-silica reaction (especially alkali-silica reaction) in a ceramic in which a base component and a silica component reactive therewith coexist is extremely harmful to the durability and contamination of the ceramic, but is essentially unsolved. Was in the state of. Although the action of the present invention has not been fully clarified, the glass structure which is the reactive site of the silica component is modified into a hydrous gel-like substance by contacting the reactive ceramics with ozone in the presence of water. , Is thought to achieve an effect whose reactivity is effectively suppressed. For example, a reactive silica component typically has ≡Si-O reactive sites,
In this case, ozone-containing water acts and the long-term stable ≡
It is thought that the Si-OH structure is modified and its reactivity is sufficiently suppressed. However, the present invention is not bound by such a representative theory.

本発明による改質されたセラミック製品および塩基反応
抑制方法は、塩基成分(特にアルカリ成分)と接触する
反応性シリカ成分含有セラミックスの長期的安定化およ
び汚染防止に極めて有用である。なお、使用したオゾン
含有水は最終的には水となるので、害および悪影響は存
在しない。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The modified ceramic product and the method for suppressing a base reaction according to the present invention are extremely useful for long-term stabilization and prevention of contamination of a reactive silica component-containing ceramic that comes into contact with a base component (particularly an alkali component). Since the ozone-containing water used eventually becomes water, there is no harm or adverse effect.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−184585(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-2-184585 (JP, A)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】塩基性成分と反応性である珪酸成分および
/または珪酸塩成分を含有する吸水性セラミック製品
に、水の存在においてオゾンを接触させて反応性シリカ
成分の反応部位を改質してなる、塩基・シリカ反応を抑
制した該セラミック製品。
1. A water absorbing ceramic product containing a silicic acid component and / or a silicate component reactive with a basic component is contacted with ozone in the presence of water to modify the reaction site of the reactive silica component. The ceramic product which suppresses the base-silica reaction.
【請求項2】塩基性成分と反応性である珪酸成分および
/または珪酸塩成分を含有するセラミック製品の表面に
出現した塩基・シリカ反応生成物を除去し、該セラミッ
ク製品の該反応生成物出現部分にオゾン含有水を浸透せ
しめることを特徴とする、該セラミック製品の塩基・シ
リカ反応の抑制方法。
2. A base / silica reaction product that appears on the surface of a ceramic product containing a silicic acid component and / or a silicate component that is reactive with a basic component is removed, and the reaction product of the ceramic product appears. A method for suppressing a base-silica reaction of a ceramic product, which comprises allowing ozone-containing water to penetrate into a portion.
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