JPH11263680A - 軽量強化磁器及び製造方法 - Google Patents
軽量強化磁器及び製造方法Info
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- JPH11263680A JPH11263680A JP11002998A JP11002998A JPH11263680A JP H11263680 A JPH11263680 A JP H11263680A JP 11002998 A JP11002998 A JP 11002998A JP 11002998 A JP11002998 A JP 11002998A JP H11263680 A JPH11263680 A JP H11263680A
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
- C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B38/0635—Compounding ingredients
- C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Table Devices Or Equipment (AREA)
- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】嵩密度が一般磁器程度で、平均曲げ強度が１０
０ＭＰａ以上の軽量強化磁器を得る。 【構成】アルミナ粒子を骨材として含有する強化磁器用
の坏土に、粒子径５μｍ〜３０μｍの澱粉微粒子を、５
ｗｔ％〜２５ｗｔ％の範囲で添加混合し、澱粉の粒状を
維持したまま混合物を成形し、酸化雰囲気中で焼成し
て、澱粉微粒子を酸化燃焼させて無数の独立気孔を形成
することにより、５μｍ〜２５μｍの独立した微小気孔
を１０ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の範囲で含有する、嵩密
度が通常の磁器と同程度でしかも平均曲げ強度が１００
ＭＰａ以上ある軽量強化磁器が得られる。
０ＭＰａ以上の軽量強化磁器を得る。 【構成】アルミナ粒子を骨材として含有する強化磁器用
の坏土に、粒子径５μｍ〜３０μｍの澱粉微粒子を、５
ｗｔ％〜２５ｗｔ％の範囲で添加混合し、澱粉の粒状を
維持したまま混合物を成形し、酸化雰囲気中で焼成し
て、澱粉微粒子を酸化燃焼させて無数の独立気孔を形成
することにより、５μｍ〜２５μｍの独立した微小気孔
を１０ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の範囲で含有する、嵩密
度が通常の磁器と同程度でしかも平均曲げ強度が１００
ＭＰａ以上ある軽量強化磁器が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、病院や幼稚園などで使
用するいわゆる強化磁器で、嵩密度が２．６ｇ／ｃｍ３
以下、即ち通常の磁器と同程度以下で、しかも平均曲げ
強度が１００ＭＰａ以上あることを特徴とする軽量強化
磁器並びにその製造方法に関する。
用するいわゆる強化磁器で、嵩密度が２．６ｇ／ｃｍ３
以下、即ち通常の磁器と同程度以下で、しかも平均曲げ
強度が１００ＭＰａ以上あることを特徴とする軽量強化
磁器並びにその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、幼稚園などの食堂で使用する陶磁
器食器は、自動皿洗い器などで破損し易いため、金属ア
ルミニウム製やメラミン樹脂などの食器によって置き換
えられてきたが、清潔感や使用感など、ムードを損なう
反省もあり、最近では破損し難いように骨材として２０
ｗｔ％〜３５ｗｔ％のアルミナ粒子を添加混合して焼成
した高強度磁器、いわゆる強化磁器が広く使用されるよ
うになった。しかしながら、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）は
比重が約４．０もあるため、一般に強化磁器の嵩密度は
２．８５ｇ／ｃｍ３と通常の磁器の嵩密度（２．４ｇ／
ｃｍ３程度）に比べて相当大きくなり、使用時にはかな
り重く感じてムードの点で不十分なだけでなく、比重が
大きい分だけ慣性による衝撃が大きくなり、そのため高
強度にもかかわらず衝撃破損を惹き起こし易く、特に他
の一般陶磁器と混用した場合に一般陶磁器を破損する傾
向が増大する重大な欠点があった。
器食器は、自動皿洗い器などで破損し易いため、金属ア
ルミニウム製やメラミン樹脂などの食器によって置き換
えられてきたが、清潔感や使用感など、ムードを損なう
反省もあり、最近では破損し難いように骨材として２０
ｗｔ％〜３５ｗｔ％のアルミナ粒子を添加混合して焼成
した高強度磁器、いわゆる強化磁器が広く使用されるよ
うになった。しかしながら、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）は
比重が約４．０もあるため、一般に強化磁器の嵩密度は
２．８５ｇ／ｃｍ３と通常の磁器の嵩密度（２．４ｇ／
ｃｍ３程度）に比べて相当大きくなり、使用時にはかな
り重く感じてムードの点で不十分なだけでなく、比重が
大きい分だけ慣性による衝撃が大きくなり、そのため高
強度にもかかわらず衝撃破損を惹き起こし易く、特に他
の一般陶磁器と混用した場合に一般陶磁器を破損する傾
向が増大する重大な欠点があった。
【０００３】一方、焼結体を軽量化させる目的のため
に、断熱レンガなど粗雑な成形体に大鋸屑（おがくず）
を混合し、焼成して軽量化する方法は従来行われている
が、焼結体は極めて吸水性となる。また微粒子成形物に
対しては、焼成過程で成形体を膨張破壊することのない
ように、加熱により軟化収縮する発泡スチロール粒子な
どを添加混合して、焼成する方法も従来行われた。一般
にこのような混合物からの成形物では、プラスチック微
粒子の分散性が悪く、連結して孤立し難く、焼結体中に
形成される気孔は連結したものが多くなり、軽量で且つ
吸水率を無くすることは極めて困難で、軽量化して且つ
焼結体の強度を維持することは全く不可能なことであっ
た。
に、断熱レンガなど粗雑な成形体に大鋸屑（おがくず）
を混合し、焼成して軽量化する方法は従来行われている
が、焼結体は極めて吸水性となる。また微粒子成形物に
対しては、焼成過程で成形体を膨張破壊することのない
ように、加熱により軟化収縮する発泡スチロール粒子な
どを添加混合して、焼成する方法も従来行われた。一般
にこのような混合物からの成形物では、プラスチック微
粒子の分散性が悪く、連結して孤立し難く、焼結体中に
形成される気孔は連結したものが多くなり、軽量で且つ
吸水率を無くすることは極めて困難で、軽量化して且つ
焼結体の強度を維持することは全く不可能なことであっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、嵩密
度が通常の磁器と同程度、もしくはそれ以下で、使用感
が従来の陶磁器と殆ど同じとなり、しかも平均曲げ強度
が１００ＭＰａ以上あって自動洗浄器によって破損し難
い、極めて特徴的な軽量強化磁器を提供しようとするも
のである。
度が通常の磁器と同程度、もしくはそれ以下で、使用感
が従来の陶磁器と殆ど同じとなり、しかも平均曲げ強度
が１００ＭＰａ以上あって自動洗浄器によって破損し難
い、極めて特徴的な軽量強化磁器を提供しようとするも
のである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため本発明では、ア
ルミナ粒子を骨材として２０ｗｔ％〜３５ｗｔ％を含有
する強化磁器用原料配合物に、粒子径５μｍ〜３０μｍ
の澱粉微粒子を５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の範囲で添加混合
し、澱粉の粒状を維持したまま混合物を成形し、酸化雰
囲気中で焼成して、澱粉微粒子を酸化燃焼させて無数の
独立気孔を形成することを特徴とする軽量強化磁器の製
造方法を開発し、５μｍ〜２５μｍの独立した微小気孔
を１０ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の範囲で含有する嵩密度
が２．６ｇ／ｃｍ３以下でしかも平均曲げ強度が１００
ＭＰａ以上ある軽量強化磁器を提供する。
ルミナ粒子を骨材として２０ｗｔ％〜３５ｗｔ％を含有
する強化磁器用原料配合物に、粒子径５μｍ〜３０μｍ
の澱粉微粒子を５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の範囲で添加混合
し、澱粉の粒状を維持したまま混合物を成形し、酸化雰
囲気中で焼成して、澱粉微粒子を酸化燃焼させて無数の
独立気孔を形成することを特徴とする軽量強化磁器の製
造方法を開発し、５μｍ〜２５μｍの独立した微小気孔
を１０ｖｏｌ％〜３０ｖｏｌ％の範囲で含有する嵩密度
が２．６ｇ／ｃｍ３以下でしかも平均曲げ強度が１００
ＭＰａ以上ある軽量強化磁器を提供する。
【０００６】
【作用】本発明者らは、現在市販されている各種の強化
磁器の強度の測定を続けているうちに、ある程度以下の
マイクロポア（微細気孔）は孤立しているかぎり強度の
低下が比較的小さい点に着目し、多くの有機物微粒子を
坏土に混入し、焼成により消失させて孤立微細気孔を素
地中に導入する実験、即ち非吸水性を保ったまま多数の
球状の微小独立気孔を焼結体素地中に生成する実験を行
ってきた。このためには、有機物微粒子は親水性で磁器
坏土と混合し易く、焼成過程では溶融することなく、ま
た過剰な膨張により素地を破壊することなく、最初の混
合状態を焼結過程中維持させることが必要である。
磁器の強度の測定を続けているうちに、ある程度以下の
マイクロポア（微細気孔）は孤立しているかぎり強度の
低下が比較的小さい点に着目し、多くの有機物微粒子を
坏土に混入し、焼成により消失させて孤立微細気孔を素
地中に導入する実験、即ち非吸水性を保ったまま多数の
球状の微小独立気孔を焼結体素地中に生成する実験を行
ってきた。このためには、有機物微粒子は親水性で磁器
坏土と混合し易く、焼成過程では溶融することなく、ま
た過剰な膨張により素地を破壊することなく、最初の混
合状態を焼結過程中維持させることが必要である。
【０００７】本発明者らは多数の実験を繰り返した結
果、澱粉粒子を、その粒形を破壊しないように冷水とと
もに混合する方法が最も優れた結果が得られることを発
見した。澱粉粒子は温湯によって破壊されて糊となり、
従来、糊として素地中に少量混合することは試みられた
ことはあるが、表皮で囲まれた澱粉の球状粒子を粒子と
してそのまま大量に素地と混合し、独立気孔を形成する
ために利用した例はない。この球状粒子は温度が５０℃
以下では比較的安定にその形状を保ち、また親水性であ
るため、陶磁器スラリー中に孤立して分散し易く、均一
な分散混合が得られ易く、しかもスラリー中では澱粉は
水を吸収膨潤して幾らか大きくなり、乾燥過程では水を
放出して徐々に収縮し、さらに焼成過程では分解して水
や二酸化炭素などを放出し、残留する少量の炭素も酸化
消失して、素地の形状を破壊することのない極めて優れ
た独立微小気孔の形成材となることが分かった。
果、澱粉粒子を、その粒形を破壊しないように冷水とと
もに混合する方法が最も優れた結果が得られることを発
見した。澱粉粒子は温湯によって破壊されて糊となり、
従来、糊として素地中に少量混合することは試みられた
ことはあるが、表皮で囲まれた澱粉の球状粒子を粒子と
してそのまま大量に素地と混合し、独立気孔を形成する
ために利用した例はない。この球状粒子は温度が５０℃
以下では比較的安定にその形状を保ち、また親水性であ
るため、陶磁器スラリー中に孤立して分散し易く、均一
な分散混合が得られ易く、しかもスラリー中では澱粉は
水を吸収膨潤して幾らか大きくなり、乾燥過程では水を
放出して徐々に収縮し、さらに焼成過程では分解して水
や二酸化炭素などを放出し、残留する少量の炭素も酸化
消失して、素地の形状を破壊することのない極めて優れ
た独立微小気孔の形成材となることが分かった。
【０００８】澱粉粒子の大きさは、母体となる植物の種
類によって異なり、粒径２μｍ〜１７０μｍの範囲のも
のが得られるが、実験を繰り返した結果、５μｍ〜３０
μｍの粒径範囲の澱粉粒子が強度維持のために適当であ
り、必要であることが分かった。３０μｍ以上の澱粉粒
子は焼成過程で膨張によって素地を傷め、また生成残留
する気孔が大きく、それが破壊源となって著しく強度を
劣化させるので、篩別により予め除去する必要がある。
また５μｍ程度以下のでんぷん微粒子は、必ずしも除去
する必要はないが、焼結過程で消滅し、効果的な独立気
孔として残留する割合が少なく有効に作用しない。実験
を行った範囲では、玉蜀黍澱粉、すなわちコンスターチ
が粒径約１０μｍ〜１５μｍ程度で、２０μｍ以上の粒
子を殆ど含有せず、強度維持に最も適していることが分
かった。
類によって異なり、粒径２μｍ〜１７０μｍの範囲のも
のが得られるが、実験を繰り返した結果、５μｍ〜３０
μｍの粒径範囲の澱粉粒子が強度維持のために適当であ
り、必要であることが分かった。３０μｍ以上の澱粉粒
子は焼成過程で膨張によって素地を傷め、また生成残留
する気孔が大きく、それが破壊源となって著しく強度を
劣化させるので、篩別により予め除去する必要がある。
また５μｍ程度以下のでんぷん微粒子は、必ずしも除去
する必要はないが、焼結過程で消滅し、効果的な独立気
孔として残留する割合が少なく有効に作用しない。実験
を行った範囲では、玉蜀黍澱粉、すなわちコンスターチ
が粒径約１０μｍ〜１５μｍ程度で、２０μｍ以上の粒
子を殆ど含有せず、強度維持に最も適していることが分
かった。
【０００９】澱粉粒子の添加量は、当然多いほど嵩密度
が低下し軽量化できるが、次第に強度も低下する。形成
される独立気孔の大きさを一定とすれば、嵩密度の低下
と曲げ強度の低下は一定の関係にあり、１０μｍ〜１５
μｍの玉蜀黍澱粉を使用した実験の結果では、澱粉粒子
添加量５ｗｔ％以上で明瞭な嵩密度低下の効果があり、
澱粉粒子添加量１２ｗｔ％で、嵩密度が通常の磁器と同
程度（２．４ｇ／ｃｍ３程度）まで下がり、しかもなお
平均曲げ強度が２００ＭＰａ程度を保つことが分かっ
た。しかし、澱粉粒子添加量が２５ｗｔ％以上になる
と、強度が１００ＭＰａ程度以下の製品が生じやすくな
り、強化磁器として実用上不適当な領域となる。
が低下し軽量化できるが、次第に強度も低下する。形成
される独立気孔の大きさを一定とすれば、嵩密度の低下
と曲げ強度の低下は一定の関係にあり、１０μｍ〜１５
μｍの玉蜀黍澱粉を使用した実験の結果では、澱粉粒子
添加量５ｗｔ％以上で明瞭な嵩密度低下の効果があり、
澱粉粒子添加量１２ｗｔ％で、嵩密度が通常の磁器と同
程度（２．４ｇ／ｃｍ３程度）まで下がり、しかもなお
平均曲げ強度が２００ＭＰａ程度を保つことが分かっ
た。しかし、澱粉粒子添加量が２５ｗｔ％以上になる
と、強度が１００ＭＰａ程度以下の製品が生じやすくな
り、強化磁器として実用上不適当な領域となる。
【００１０】本発明では、５μｍ〜３０μｍの粒径範囲
の澱粉粒子が強度維持のために不可欠であるが、このよ
うなプラスチックの球状微粒子はまだ製造されていない
が、もし製造できて利用可能としても、一般にプラスチ
ック微粒子は帯電し易く、微粒子は空気中に舞い上が
り、極めて取り扱い難く、また疎水性で、親水性のセラ
ミック粉末微粒子の水性スラリーとの混合分散性が悪
く、均一な混合泥漿が得難く、流し込み成形することが
不可能であり、またフィルタープレスなどの脱水操作も
著しく困難となる。これに対し、澱粉微粒子は親水性
で、均一な混合泥漿が得られ、流し込み成形が可能であ
り、また同じ理由から、練り土状態の可塑性が高く、成
形性が極めて優れる特徴がある。また焼成過程で燃焼に
よる悪臭や、ダイオキシンの発生が無いことも実用上大
きな特長である。
の澱粉粒子が強度維持のために不可欠であるが、このよ
うなプラスチックの球状微粒子はまだ製造されていない
が、もし製造できて利用可能としても、一般にプラスチ
ック微粒子は帯電し易く、微粒子は空気中に舞い上が
り、極めて取り扱い難く、また疎水性で、親水性のセラ
ミック粉末微粒子の水性スラリーとの混合分散性が悪
く、均一な混合泥漿が得難く、流し込み成形することが
不可能であり、またフィルタープレスなどの脱水操作も
著しく困難となる。これに対し、澱粉微粒子は親水性
で、均一な混合泥漿が得られ、流し込み成形が可能であ
り、また同じ理由から、練り土状態の可塑性が高く、成
形性が極めて優れる特徴がある。また焼成過程で燃焼に
よる悪臭や、ダイオキシンの発生が無いことも実用上大
きな特長である。
【００１１】以下、実験室的な実施例に従って、本発明
の製造方法をさらに詳細に説明するが、本発明方法はこ
れに限定されるものではない。
の製造方法をさらに詳細に説明するが、本発明方法はこ
れに限定されるものではない。
【００１２】
【実施例１】実施したアルミナ添加強化磁器の原料配合
割合は、カオリンを３０ｗｔ％、蛙目粘土を１０ｗｔ
％、インド長石を３０ｗｔ％、及びアルミナ粉末３０ｗ
ｔ％からなり、これは市販の強化磁器坏土とほぼ同様の
ものである。配合した原料混合物は、十分湿式ボールミ
ル粉砕することによって、焼成後の平均曲げ強度２２７
ＭＰａの強化磁器坏土を調製した。また添加した澱粉粒
子としては、平均粒子径が１５μｍの玉蜀黍澱粉を主に
使用し、比較として平均粒子径が２５μｍ及び３５μｍ
の小麦澱粉及び馬鈴薯澱粉も使用した。図１にこれらの
澱粉粒子の粒径分布を示した。
割合は、カオリンを３０ｗｔ％、蛙目粘土を１０ｗｔ
％、インド長石を３０ｗｔ％、及びアルミナ粉末３０ｗ
ｔ％からなり、これは市販の強化磁器坏土とほぼ同様の
ものである。配合した原料混合物は、十分湿式ボールミ
ル粉砕することによって、焼成後の平均曲げ強度２２７
ＭＰａの強化磁器坏土を調製した。また添加した澱粉粒
子としては、平均粒子径が１５μｍの玉蜀黍澱粉を主に
使用し、比較として平均粒子径が２５μｍ及び３５μｍ
の小麦澱粉及び馬鈴薯澱粉も使用した。図１にこれらの
澱粉粒子の粒径分布を示した。
【００１３】予めセラミック原料のみを水と共にボール
ミル湿式粉砕混合してスラリーとし、玉蜀黍澱粉粒子を
種々の割合（乾燥重量で０〜１２ｗｔ％）で添加し、そ
れぞれ十分撹拌混合した。なお小麦粉澱粉及び馬鈴薯澱
粉はそれぞれ８．５ｗｔ％を添加した。澱粉粒子の添加
後、スラリーは目開き径３８μｍの篩いを通してから脱
水して坏土とした。粒径分布曲線から玉蜀黍澱粉粒子は
殆ど総て篩いを通過したが、馬鈴薯澱粉粒子はかなり篩
い上に残留し、澱粉添加量は減少した。澱粉粒子を添加
した各坏土は、再び一定量の水と分散剤を加えて混合し
て流し込み成形用のスラリーを調製し、さらに真空脱泡
した後、石膏型に流し込んで各種の強度測定用試料を成
形した。成形物はそれぞれ、空気中電気炉で１３００
℃、１時間焼成した。
ミル湿式粉砕混合してスラリーとし、玉蜀黍澱粉粒子を
種々の割合（乾燥重量で０〜１２ｗｔ％）で添加し、そ
れぞれ十分撹拌混合した。なお小麦粉澱粉及び馬鈴薯澱
粉はそれぞれ８．５ｗｔ％を添加した。澱粉粒子の添加
後、スラリーは目開き径３８μｍの篩いを通してから脱
水して坏土とした。粒径分布曲線から玉蜀黍澱粉粒子は
殆ど総て篩いを通過したが、馬鈴薯澱粉粒子はかなり篩
い上に残留し、澱粉添加量は減少した。澱粉粒子を添加
した各坏土は、再び一定量の水と分散剤を加えて混合し
て流し込み成形用のスラリーを調製し、さらに真空脱泡
した後、石膏型に流し込んで各種の強度測定用試料を成
形した。成形物はそれぞれ、空気中電気炉で１３００
℃、１時間焼成した。
【００１４】得られた各焼成物はそれぞれ同一試料を１
２個程度、三点曲げ強度を測定した。図２に測定結果の
ワイブル分布を、また図３に焼成試料の嵩密度と曲げ強
度の測定結果を、市販の各種の通常磁器素地の測定結果
と比較して示した。澱粉粒子の添加によって、ワイブル
係数には大きな変化は生じないが、曲げ強度はそれぞれ
幾らかは低下する。平均粒子径の大きい馬鈴薯澱粉で
は、目開き径３８μｍの篩いによって粒子の４０％程度
の粗大粒子が除去されているので、十分に軽量化になっ
ていないのに、曲げ強度の低下が最も大きい。図１の粒
度分布曲線を見ると、目開き３８μｍの篩いを通った比
較的大きい３５μｍ程度の澱粉粒子が強度劣化の原因と
なっており、強化磁器の強度維持のためには３０ミクロ
ン以上に大きい澱粉粒子は適当でないことが分かる。平
均粒子径１５μｍの玉蜀黍澱粉粒子では、添加によって
軽くなり、１２ｗｔ％の添加により嵩密度が２．４ｇ／
ｃｍ３程度まで下がっても、平均曲げ強度がなお１３６
ＭＰａあり、通常の磁器素地に比較すれば極めて高強度
である。図４に焼成素地の研磨面の顕微鏡写真を示す。
大きさが約１０μｍ程度の極めて微細な独立気孔が均一
に分布している状況が明瞭に示されている。
２個程度、三点曲げ強度を測定した。図２に測定結果の
ワイブル分布を、また図３に焼成試料の嵩密度と曲げ強
度の測定結果を、市販の各種の通常磁器素地の測定結果
と比較して示した。澱粉粒子の添加によって、ワイブル
係数には大きな変化は生じないが、曲げ強度はそれぞれ
幾らかは低下する。平均粒子径の大きい馬鈴薯澱粉で
は、目開き径３８μｍの篩いによって粒子の４０％程度
の粗大粒子が除去されているので、十分に軽量化になっ
ていないのに、曲げ強度の低下が最も大きい。図１の粒
度分布曲線を見ると、目開き３８μｍの篩いを通った比
較的大きい３５μｍ程度の澱粉粒子が強度劣化の原因と
なっており、強化磁器の強度維持のためには３０ミクロ
ン以上に大きい澱粉粒子は適当でないことが分かる。平
均粒子径１５μｍの玉蜀黍澱粉粒子では、添加によって
軽くなり、１２ｗｔ％の添加により嵩密度が２．４ｇ／
ｃｍ３程度まで下がっても、平均曲げ強度がなお１３６
ＭＰａあり、通常の磁器素地に比較すれば極めて高強度
である。図４に焼成素地の研磨面の顕微鏡写真を示す。
大きさが約１０μｍ程度の極めて微細な独立気孔が均一
に分布している状況が明瞭に示されている。
【００１５】
【実施例２】実施例１に使用したものと同一の原料配合
物を、更に長時間湿式ボールミル粉砕し、この微粉砕ス
ラリーに玉蜀黍澱粉粒子を乾燥重量で０〜２０ｗｔ％の
割合で添加混合したスラリーを、実施例１の場合よりも
更に目開き径の小さい３２μｍの篩いを通してから脱水
して坏土とした。これを、実施例１と同様にして再びス
ラリーとし、石膏型に流し込んで強度測定用試料を成形
し、１３００℃、１時間焼成した試料の強度と嵩密度の
測定結果を図５に示す。図３の結果と比べるとこの焼成
素地は更に高強度で、澱粉粒子無添加の試料では平均曲
げ強度が２７９ＭＰａとなり、従って玉蜀黍澱粉粒子添
加試料の強度も相対的に増大している。図５を図３と比
較すると、玉蜀黍澱粉粒子の添加量の増大による嵩密度
の減少と強度の減少の相対的な関係は同一となり、一層
大量に添加してもなお市販の磁器に比べて著しく高強度
であることが分かる。
物を、更に長時間湿式ボールミル粉砕し、この微粉砕ス
ラリーに玉蜀黍澱粉粒子を乾燥重量で０〜２０ｗｔ％の
割合で添加混合したスラリーを、実施例１の場合よりも
更に目開き径の小さい３２μｍの篩いを通してから脱水
して坏土とした。これを、実施例１と同様にして再びス
ラリーとし、石膏型に流し込んで強度測定用試料を成形
し、１３００℃、１時間焼成した試料の強度と嵩密度の
測定結果を図５に示す。図３の結果と比べるとこの焼成
素地は更に高強度で、澱粉粒子無添加の試料では平均曲
げ強度が２７９ＭＰａとなり、従って玉蜀黍澱粉粒子添
加試料の強度も相対的に増大している。図５を図３と比
較すると、玉蜀黍澱粉粒子の添加量の増大による嵩密度
の減少と強度の減少の相対的な関係は同一となり、一層
大量に添加してもなお市販の磁器に比べて著しく高強度
であることが分かる。
【００１６】
【実施例３】一般に食器用の磁器は殆ど施釉して使用さ
れる。従って工業的に製造されている市販の食器用高強
度磁器素地とその釉薬を使用し、澱粉添加の実験を行っ
た。この高強度磁器素地の原料配合比は、実施例１とほ
ぼ同じであり、焼成素地の平均曲げ強度は２３０ＭＰａ
である。また釉薬はその熱膨張係数が素地のそれより
１．５×１０−６／℃だけ低く、焼成後の圧縮応力によ
り素地が一層強化されるように調整されている。実施例
１と同様にして、これに玉蜀黍澱粉粒子を種々の割合
（０〜１２ｗｔ％）で添加し、目開き径３８μｍの篩い
を通してから脱水し、さらに水と分散剤を加えて流し込
み成形用のスラリーとし、真空脱泡後、石膏型に流し込
んで各種の強度測定用試料を成形した。成形物はそれぞ
れ無釉物、及び予め８００℃で素焼きした後施釉した試
料を、空気中電気炉で１３００℃、１時間焼成した。
れる。従って工業的に製造されている市販の食器用高強
度磁器素地とその釉薬を使用し、澱粉添加の実験を行っ
た。この高強度磁器素地の原料配合比は、実施例１とほ
ぼ同じであり、焼成素地の平均曲げ強度は２３０ＭＰａ
である。また釉薬はその熱膨張係数が素地のそれより
１．５×１０−６／℃だけ低く、焼成後の圧縮応力によ
り素地が一層強化されるように調整されている。実施例
１と同様にして、これに玉蜀黍澱粉粒子を種々の割合
（０〜１２ｗｔ％）で添加し、目開き径３８μｍの篩い
を通してから脱水し、さらに水と分散剤を加えて流し込
み成形用のスラリーとし、真空脱泡後、石膏型に流し込
んで各種の強度測定用試料を成形した。成形物はそれぞ
れ無釉物、及び予め８００℃で素焼きした後施釉した試
料を、空気中電気炉で１３００℃、１時間焼成した。
【００１７】焼成試料の嵩密度と曲げ強度の測定結果
を、市販の各種の通常磁器素地の測定結果と比較して図
６に示した。無釉試料では表面に澱粉粒子が一部露出す
るので、焼成後表面にも微小気孔が露出し、これが破壊
源となり強度低下が幾らか大きいが、施釉試料では、釉
の圧縮応力による強化以上に、施釉により微小気孔も覆
われて、澱粉粒子の添加による強度低下は更に少なくな
ることが分かる。実施例では、玉蜀黍澱粉１２ｗｔ％の
添加で、嵩密度は２．３４ｇ／ｃｍ３と通常磁器並に軽
くなったときの曲げ強度は１８３ＭＰａとなり、通常磁
器の施釉曲げ強度の約２倍であった。
を、市販の各種の通常磁器素地の測定結果と比較して図
６に示した。無釉試料では表面に澱粉粒子が一部露出す
るので、焼成後表面にも微小気孔が露出し、これが破壊
源となり強度低下が幾らか大きいが、施釉試料では、釉
の圧縮応力による強化以上に、施釉により微小気孔も覆
われて、澱粉粒子の添加による強度低下は更に少なくな
ることが分かる。実施例では、玉蜀黍澱粉１２ｗｔ％の
添加で、嵩密度は２．３４ｇ／ｃｍ３と通常磁器並に軽
くなったときの曲げ強度は１８３ＭＰａとなり、通常磁
器の施釉曲げ強度の約２倍であった。
【００１８】
【発明の効果】従来、幼稚園や学校の給食などに使用さ
れている強化磁器は、アルミニウム食器やメラミン食器
などに比べ、衛生的であったが、アルミナの比重が高い
ため、通常の陶磁器の比重（約２．３５）に比べて約
２．８５と高く、かなり重く感じる欠点があったが、本
発明の新しい発想により、アルミナ強化磁器坏土に粒子
径３０μｍ以下の澱粉微粒子を粒子形状を残したまま添
加混合することにより、強化磁器の強度を大きく損なう
ことなく、比較的簡単に軽量化できるようになった。そ
のため実際の使用に当たって、重く感じるような異常感
が無く、自動洗浄器などにかけた場合も、高強度で割れ
難いだけでなく、重量による慣性力も小さくなるので、
衝撃が小さくなり、互いに、また他の器物を破損し易い
弊害を除くことが出来る。 また、当然微小気孔の導入
により、製品の熱伝導度が小さくなり、保温や触感に優
れ、幼児や病大の使用に対しても極めて好適な食器用の
強化磁器が工業的に提供される。
れている強化磁器は、アルミニウム食器やメラミン食器
などに比べ、衛生的であったが、アルミナの比重が高い
ため、通常の陶磁器の比重（約２．３５）に比べて約
２．８５と高く、かなり重く感じる欠点があったが、本
発明の新しい発想により、アルミナ強化磁器坏土に粒子
径３０μｍ以下の澱粉微粒子を粒子形状を残したまま添
加混合することにより、強化磁器の強度を大きく損なう
ことなく、比較的簡単に軽量化できるようになった。そ
のため実際の使用に当たって、重く感じるような異常感
が無く、自動洗浄器などにかけた場合も、高強度で割れ
難いだけでなく、重量による慣性力も小さくなるので、
衝撃が小さくなり、互いに、また他の器物を破損し易い
弊害を除くことが出来る。 また、当然微小気孔の導入
により、製品の熱伝導度が小さくなり、保温や触感に優
れ、幼児や病大の使用に対しても極めて好適な食器用の
強化磁器が工業的に提供される。
【図１】実施例に使用した各種澱粉粒子の粒度分布図
【図２】強化磁器素地配合物に各種澱粉粒子を添加した
場合の焼成物の曲げ強度のワイブル分布図。
場合の焼成物の曲げ強度のワイブル分布図。
【図３】強化磁器素地配合物に各種澱粉粒子を添加した
場合の焼成物の平均曲げ強度と嵩密度の関係図。
場合の焼成物の平均曲げ強度と嵩密度の関係図。
【図４】強化磁器素地配合物に玉蜀黍澱粉粒子を１２ｗ
ｔ％添加混合して焼成した素地の研磨面の顕微鏡写真。
ｔ％添加混合して焼成した素地の研磨面の顕微鏡写真。
【図５】原料の微粒子化によって強度を増大させた強化
磁器素地配合物に、玉蜀黍澱粉粒子を添加混合した場合
の焼成物の平均曲げ強度と嵩密度の関係図。
磁器素地配合物に、玉蜀黍澱粉粒子を添加混合した場合
の焼成物の平均曲げ強度と嵩密度の関係図。
【図６】市販の強化磁器素地配合物に玉蜀黍澱粉粒子を
添加した場合の施釉及び無釉の焼成物の平均曲げ強度と
嵩密度の関係図。
添加した場合の施釉及び無釉の焼成物の平均曲げ強度と
嵩密度の関係図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年１０月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【課題を解決するための手段】このため本発明では、ア
ルミナ粒子を骨材として含有する強化磁器用原料配合物
に、粒子径５μｍ〜３０μｍの澱粉微粒子を５ｗｔ％〜
２５ｗｔ％の範囲で添加混合し、澱粉の粒状を維持した
まま混合物を成形し、酸化雰囲気中で焼成して、澱粉微
粒子を酸化燃焼させて無数の独立気孔を形成することを
特徴とする軽量強化磁器の製造方法を開発し、５μｍ〜
２５μｍの独立した微小気孔を１０ｖｏｌ％〜３０ｖｏ
ｌ％の範囲で含有する嵩密度が２．６ｇ／ｃｍ３以下で
しかも平均曲げ強度が１００ＭＰａ以上ある軽量強化磁
器を提供する。
ルミナ粒子を骨材として含有する強化磁器用原料配合物
に、粒子径５μｍ〜３０μｍの澱粉微粒子を５ｗｔ％〜
２５ｗｔ％の範囲で添加混合し、澱粉の粒状を維持した
まま混合物を成形し、酸化雰囲気中で焼成して、澱粉微
粒子を酸化燃焼させて無数の独立気孔を形成することを
特徴とする軽量強化磁器の製造方法を開発し、５μｍ〜
２５μｍの独立した微小気孔を１０ｖｏｌ％〜３０ｖｏ
ｌ％の範囲で含有する嵩密度が２．６ｇ／ｃｍ３以下で
しかも平均曲げ強度が１００ＭＰａ以上ある軽量強化磁
器を提供する。
Claims (2)
- 【請求項１】高強度化のための骨材としてアルミナ粒子
を２０ｗｔ％〜３５ｗｔ％含有し、また軽量化のため５
μｍ〜２５μｍの独立した微小気孔を１０ｖｏｌ％〜３
０ｖｏｌ％の範囲で含有する、嵩密度が２．６ｇ／ｃｍ
３以下でしかも平均曲げ強度が１００ＭＰａ以上あるこ
とを特徴とする軽量強化磁器。 - 【請求項２】アルミナ粒子を骨材として２０ｗｔ％〜３
５ｗｔ％を含有する強化磁器用原料配合物に、粒子径５
μｍ〜３０μｍの澱粉微粒子を５ｗｔ％〜２５ｗｔ％の
範囲で添加混合し、澱粉の粒状を維持したまま混合物を
成形し、酸化雰囲気中で焼成して、澱粉微粒子を酸化燃
焼させて無数の独立気孔を形成することを特徴とする軽
量強化磁器の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002998A JPH11263680A (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 軽量強化磁器及び製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11002998A JPH11263680A (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 軽量強化磁器及び製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11263680A true JPH11263680A (ja) | 1999-09-28 |
Family
ID=14525315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11002998A Pending JPH11263680A (ja) | 1998-03-16 | 1998-03-16 | 軽量強化磁器及び製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11263680A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009536603A (ja) * | 2006-05-10 | 2009-10-15 | コーニング インコーポレイテッド | 高孔隙率のコージエライト組成物 |
-
1998
- 1998-03-16 JP JP11002998A patent/JPH11263680A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009536603A (ja) * | 2006-05-10 | 2009-10-15 | コーニング インコーポレイテッド | 高孔隙率のコージエライト組成物 |
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