JPH11322469A - 多孔性トルマリンセラミックスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水・空気の浄化、改質、土壌の改良、動物（人
を含む）の健康に貢献する多孔性トルマリンセラミック
ス材料および同セラミックス体を提供する。 【構成】１．トルマリンを主原料に多孔性原料（ゼオラ
イト・珪藻土等）を副原料として、粘着剤および可塑性
原料と混練、約８００゜Ｃの低温で焼成して、多孔性ト
ルマリンセラミックス材料を得る。 ２．多孔性トルマリンセラミックス素材料を、任意の粉
体または粒経に粒度調整し、あるいは他原料物質と配合
して、精製済多孔性トルマリンセラミックス配合体を得
る。 ３．多孔性トルマリンセラミックス材料に、可塑性原料
および媒熔剤を添加して、混練、成形後約９３０゜Ｃの
低温で焼成し、一体化した多孔性トルマリンセラミック
ス成形体を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トルマリン（電気石）
を基材に、ゼオライト（沸石）、珪藻土等の特性を利用
して。 （１）一般水質の浄化と改質。 （２）空気の清浄化とマイナスイオン空気の生成。 （３）動物（人を含む）の健康保持および増進。 （４）植物の育成の肋長。 （５）土壌の改良。 に、好影響を及ぼす、多孔性材料の製造技術および当該
材料を出発原料とし、他物質原料を配合して成る粉体。
また、当該材料を基材とし、他原料物質と混合、成形、
低温焼成して、一体化する製造技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】（１）トルマリン（電気石）について。 複雑な化学組成をもつ「アルミノ硼珪酸塩」で。鉱物組
成は、ＮａＦｅ_３ ^２＋Ａｌ_６（ＢＯ_３）Ｓｉ_６Ｏ
_１８（ＯＨ）_４のようであり、比重３．２８〜３．３０
付近である。花崗岩の随伴鉱物で、これから生成された
カオリンに混在する。９５０゜Ｃ〜９７０゜Ｃで硼素が
放失され、１０００゜Ｃ〜１１００゜Ｃで熔融する。陶
磁器を１１５０゜Ｃで焼成した場合、その焼成品素地中
には認められない、すなわち、熔化して焼成素地中に熔
けてしまい、著しく素地を着色するので、窯業（陶磁器
製造）では、欠点鉱物とされている。物理的特性として
は、圧電効果（ピエゾ効果）により、圧電気（ピエゾ電
気）を生ずる。また、加熱すると、「ピロ電気」を生ず
る焦電効果もある。なお、圧電効果とは、ピエゾ効果と
もいい、イオン結晶が外力による応力に対応して、電気
分極を生ずる現象をいう。焦電性とは、温度変化に対応
して、物質表面に電荷が表れる現象をいう。化学的特性
としては、水中において、ヒドロキシルイオン（Ｈ_３Ｏ
_２ ⁻）を生成する性質がある。すなわち、水（２Ｈ
_２Ｏ）は、一般的には、１１中にＨ_３Ｏ^＋（水素イオン
濃度、ヒドロニウムイオン）が１０^−７モル、ＯＨ
⁻（水酸イオン濃度、水酸化物イオン）が１０^−７モル
宛電離しており、そのイオン積は、Ｈ_３Ｏ^＋×ＯＨ⁻＝
Ｋ（一定）と定まっている。従って、１０^−７×１０
^−７＝１０^−１４であるが、上式のうち、極く僅かであ
るが、Ｈ_３Ｏ_２ ⁻×Ｈ^＋↑＝Ｋが存在することが知られ
ている。この２Ｈ_２Ｏ→Ｈ_３Ｏ_２ ^−×Ｈ^＋↑に分解され
た結果、水は界面活性化され、水中にある金属を不動態
化させて、スライム等を抑制する（水道水の場合は、赤
錆水が出ない）。その理由は、水表面に単分子膜が形成
されるので、微量な存在量に比べて、効果が倍加され
る。最近では、トルマリンの永久電極の応用が研究さ
れ、その応用例としては、マイナス空気イオンの生成が
確認されており、動物（人を含む）の健康増進（血圧降
下、快眠）等についての開発が促進されつつあり、トル
マリンと銀を添加した抗菌製品等が発売されているが、
いずれも開発途上のようであり、十分に満足するだけの
技術的評価を得るまでには至っていない。

【０００３】（２）ゼオライト（沸石）について。 ゼオライトは、天然にはアルカリ金属およびアルカリ土
類金属の含水アルミノ珪酸塩鉱物の一群で、（Ｓｉ・Ａ
ｌ）Ｏ_４の四面体の構成する立方体網目構造の空隙が存
在し、これが連続して通路状の形態を示す。一般式は、
（Ｎａ・Ｋ_２・Ｃａ・Ｂａ）〔（Ａｌ・Ｓｉ）Ｏ_２〕_ｎ
・χＨ_２Ｏであり、その種類も多いが普遍的に分布する
ものとしては、 クリノブチロル沸石（Ｃａ・Ｎａ_２）〔（Ａｌ_２Ｓｉ_７
Ｏ_１８〕・６Ｈ_２Ｏ モルデン沸石（Ｃａ・Ｋ_２・Ｎａ_２）〔（ＡｌＳｉ_５Ｏ
_１２〕_２・７Ｈ_２Ｏ 比重：２．２〜２．３、融点は実験の結果１１２０゜Ｃ
〜１１５０゜Ｃ、沸点は不明。 １９０５年に、人工ゼオライトが発明され、工業的に利
用されているが、その組成式は、Ｎａ_２Ｏ・Ａｌ_２Ｏ_３
・χＳｉＯ_２・ｙＨ_２Ｏである。物理的特性としては、
吸着、吸蔵、吸湿作用があり、化学的特性としては、陽
イオン置換作用（塩基置換容量）すなわち、陽イオン交
換能をもつことであり、水中では電離して、他の電解質
プラスイオンに置換する性質がある。なお、上記立体網
目構造中の結晶水は、普通の構造水（ＯＨ基）とは異な
り、水分子（Ｈ_２Ｏ）として存在するため、「沸石水」
と呼ばれ、加熱して、脱水しても構造は破壊されず、Ｈ
_２Ｏのあった部分は空隙として残り、冷えるとまた外部
より、Ｈ_２Ｏやガスを吸着して、吸蔵する。その空隙の
大きさは数Å（オングストローム）である。この陽イオ
ン交換能を利用して、金属イオンと置換した抗菌性ゼオ
ライトが市販されており、高い評価を得ているようであ
る。抗菌性金属としては、Ａｇ・Ａｕ・Ｃｕ・Ｚｎ・Ｈ
ｇ・Ｓｎ・Ｆｅ・Ｔｉ・Ｃｒ・Ｃｄ・Ｐｂ等が知られて
いる。

【０００４】（３）珪藻土について。 多孔質な堆積鉱物で、その組成は、Ｓｉ０_２：６４〜８
０％。Ａｌ_２Ｏ_３：１．３〜６．１％。Ｆｅ_２Ｏ_３：２
〜４％。ＣａＯ：０．６〜１％。ＭｇＯ：０．７〜１．
２５％。Ｉｇ・Ｌｏｓｓ：６〜１３％。産地により、含
有成分比率が異なる多孔質な殻（セル）の集合体であ
る。物理的特性としては、珪藻のセルに無数の間隙（ミ
クロン単位の穴）があり、不純物粒子を濾し取る能力が
あるので、濾過助剤（促進剤）に利用されており、ま
た、耐火煉瓦等の断熱材、軽量コンクリート等広く工業
的に利用されている。融点は、実験の結果、１１６０゜
Ｃ〜１１７０゜Ｃであることを確認した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のとおり、ゼオラ
イトを基材にした抗菌製品は、比較的高い評価を得てい
るが、トルマリンを基材にした水に対する浄化および改
質に関する技術的な評価は、開発途上の関係もあるが、
高い評価を得ていない。また、空気に関しては、全く新
製品の開発が発表されていない。市販の水質改善用トル
マリンペレットや浄化用トルマリンセラミックボールを
調べてみても、水中で約６ケ月〜８ケ月位で、水の界面
活性化作用が著しく減少する。一方、銀を含有する化合
物または添着物は、空気中あるいは水中の酸素や光等の
作用により、着色、変色、褪色等を起こす現象は、古く
から知られている。抗菌性ゼオライトや抗菌性トルマリ
ンセラミックボール等についても、同様な現象が見受け
られる。

【０００６】上述の欠点をいかに克服するかについて、
鋭意研究の結果。 （１）トルマリンが、及ぼす水の界面活性化作用の劣化
に対処する方法として、ゼオライトの有する物理的特性
（吸着、吸湿、吸蔵性）と化学的特性（陽イオン置換
能）を利用して、空中、水中の有害成分、重金属イオン
の除去、脱臭、浄化、改質を行い、珪藻土においても、
陽イオン置換能以外は、ゼオライトと概略同様の効果が
期待でき、濾過性能は、ゼオライトよりも良好である。
これ等を総合して、トルマリンの界面活性化作用を助長
しようとするものである。

【０００７】（２）銀を含む化合物、混合物の欠点であ
る、着色、変色、褪色に対する処置としては、銀を化合
または混合、あるいは添着しないで、これに代わるもの
として、抗菌性金属群のうち、Ｃｕ・Ｃｒ・Ｚｎ・Ｓｎ
が有効であることが分かったので、銀（Ａｇ）に代え
て、これらの金属イオンの１種以上をゼオライトに置
換、添着することとした。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）多孔性
トルマリンセラミックス材料の製造。（２）当該材料を
基礎原料とし、他物質原料と配合して得る配合体。
（３）当該材料を基礎原料として、他原料物質と混合
し、所望の形状に成形すると共に、低温焼成して、一体
化した成形体の製造に大別される。材料の製造は、その
原料の配合比率および焼成工程によって、その効率が変
化するが、高効率と思われる配合および製造方法は次の
とおりである。

【０００９】（１）多孔性トルマリンセラミックス材料
の製造方法。 ａ．材料製造のうち、ゼオライトに関しては、その粒経
５μｍ〜１５μｍが望ましく、使用するゼオライトの陽
イオン置換能をしらべると、モルデン沸石のＣＥＣ（塩
基置換容量）は、２．６^{ｍｅｑ／ｇ}、クリノブチロライ
ト沸石のＣＥＣは、２．２^{ｍｅｑ／ｇ}であり、モルデン
沸石の方が望ましい。ゼオライトの陽イオン金属への置
換操作は、常温下で、バッチ法により実施する。陽イオ
ン金属に置換された抗菌性ゼオライトは、温水で洗浄
し、過剰な金属イオンを除去した後に、温熱で乾燥す
る。使用量は、２０重量％を基準とする。 ｂ．多孔性および濾過性保持のために用いる珪藻土は、
嵩比重０．２５、粒度１０μｍ〜１５μｍが望ましく、
使用量は、２０重量％を基準とする。 ｃ．トルマリンの電気的特性の発揮させ易い平均的な粒
経は、３μｍ〜１０μｍであるので、７μｍ付近が望ま
しく、使用量は、５０重量％を基準とする。 ｄ．粘着剤および可塑性材としては、有機性粘着剤５重
量％、可塑性材（凝固剤兼用）としては、木節粘土５重
量％とする。有機性粘着剤、可塑性材に水５０重量％を
加え、十分に撹拌の後、上記ａ、ｂ、ｃを加えて、ボー
ルミルまたはポットミルで約５時間混練し、乾燥後、８
００゜Ｃ±１０゜Ｃで５〜６時間仮焼する。除冷後、窯
出しをして、所望の粒度に適するように、粗砕、粉砕、
摩砕して、多孔性トルマリンセラミックス材料を得る。

【００１０】（２）多孔性トルマリンセラミックス材料
に、他物質原料を添加、配合して、粉体を得る方法。 本発明に係る多孔性トルマリンセラミックス材料には、
次のとおりの物理的、化学的性質がある。中性（ＰＨ
６．９〜ＰＨ７．２）。多孔性体。圧電性。焦電性。吸
収性。収蔵性。吸着性。濾過性。抗菌性。従って、本材
料のみだけを粒度調整して、粉体あるいは粒体として利
用できる。この場合の効能、効果は次のとおりである。
ピロ電気、ピエゾ電気の発生、抗菌、瀘過、脱臭、保
水、断熱、保温、浄化等。また、利用目的にそって、他
物質原料と配合して、上記機能を増幅する方法も考えら
れるが、その場合の留意点は、本材料の特性と他物質原
料の特性を認識して、効率よく配合すべきであり、配合
比率、配合方法等はその都度異なる。なお、電気的性能
保持のためには、合成樹脂の使用は、見合わせた方がよ
い。

【００１１】（３）多孔性トルマリンセラミックス焼結
体の製造方法。 多孔性トルマリンセラミックス材料７０重量％、無鉛低
温フラックス１０重量％、低温可塑性原料２０重量％を
湿式混練、乾燥後、粉体にし、所望の形状をした金型等
で成形、あるいは泥漿として、流込成形を行う等、一般
陶磁器製造方法に準じて、成形、乾燥、焼成すれば、所
望の焼結体を得る。焼成温度は、トルマリンのもつ電気
的性能を失わない範囲の温度でなければならない。従っ
て、９５０゜Ｃ未満であり、好ましくは９３０゜Ｃ付近
の焼成温度が望ましい。

【００１２】

【作用】本発明に係る多孔性トルマリンセラミックス材
料および同セラミックス体には、下記の作用がある。 （１）トルマリンの有するピロ電気、ピエゾ電気によっ
て、水との接触面積における水の表面活性化とそれに伴
う水中金属の不動態化作用。 （２）同上の電気作用より生ずる、空気のマイナスイオ
ン化。 （３）ゼオライトへの陽イオン金属置換による抗菌作
用。 （４）ゼオライトの有する吸着、吸収、吸蔵作用によ
る、水と空気の浄化作用。 （５）珪藻土の瀘過能力による、水と空気の浄化作用。 （６）珪藻土セルによる、水、空気への接触面の増大。 以上の諸点を複合化させることによって、各作用を増幅
させる新技術を提供するものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る多孔性トルマリ
ンセラミックスの材料製造技術、粉体製造技術、成形体
製造技術に関して、具体的に説明する。

【００１４】

【実施例１】抗菌ゼオライトの製造方法。 モルデン沸石５００ｇ（乾量）に０．８Ｎ、Ｃｕ（ＮＯ
_３）２０００^ｍｌを混入して、常温下で約４時間撹拌し
て、イオン置換を行い、洗滌、加熱、乾燥後、計量し
て、５０４ｇの抗菌ゼオライトを得た。

【００１５】

【実施例２】多孔性トルマリンセラミックス材料の製造
方法。 配合表 （１）抗菌ゼオライト ８０ｇ（乾量） ２０重量％ （２）珪藻土 ８０ｇ（乾量） ２０重量％ （３）トルマリン ２００ｇ（乾量） ５０重量％ （４）木節粘土 ２０ｇ（乾量） ５重量％ （５）ＣＭＣ ２０ｇ（乾量） ５重量％ 以上を（１）〜（４）まで、乾式配合後に、ＣＭＣ２０
ｇ（乾量）に清水５００^ｍｌを注水、撹拌後静置する。
清澄後（１）〜（４）に混入して、撹拌混練し、熱風乾
燥後、匣鉢に入れて窯詰めし、８００゜Ｃで４時間焼成
して、３８０ｇの多孔性トルマリンセラミックス素材を
得た。

【００１６】

【実施例３】多孔性トルマリンセラミックス材料の配合
技術。 （１）

【実施例２】で製造した多孔性トルマリンセラミックス
は、乾固しており（焼結はしていない）、これを粒度調
整するため、粗砕、粉砕して、下記のとおりに粒度調整
した。 ＮＯ．１ ６メッシュ（３．３_ｍｍ） ５０ｇ製造 ＮＯ．２ １４メッシュ（１．２_ｍｍ） ５０ｇ製造 ＮＯ．３ １００メッシュ（１．５_ｍｍ：１４９_μｍ） ５０ｇ製造 （２）上記多孔質セラミックス素材５０ｇ（乾量）と消
石灰５０ｇ（乾量）を混合して、摩砕し、１００ｇの配
合体を得た。

【００１７】

【実施例４】多孔性トルマリンセラミックス成形体の製
造方法。 上記

【実施例２】で得た素材を基材として、下記のように配
合した。 （１）多孔性トルマリンセラミックス素材 １８０ｇ（７７重量％） （２）無鉛低温フリット １８ｇ（７．７重量％） （３）低温粘土 ３６ｇ（１５．３重量％） 上記原料合計２３４ｇをポットミルで、８時間混練した
後、注水して十分に練り込み、球形、角形、円筒形を成
形し、乾燥後、９３０゜Ｃで６時間焼成して、２３１ｇ
の成形体を得た。

【００１８】

【発明の効果】本発明に係る多孔性トルマリンセラミッ
クス材料および同成形体は、従来のトルマリンセラミッ
クス体に比べて、多孔体であるため、水、空気との接触
面も大きく、加えて、ゼオライト、珪藻土のもつ浄化、
濾過、吸着、吸蔵等の作用により、在来品以上の水質浄
化、改質能力を有し、かつ、抗菌性金属の添着によって
抗菌性を増し、従来品の効能に無かった、空気、土壌の
浄化等に優れた効果が、期待できる多孔性トルマリンセ
ラミックス材料および同セラミックス体を提供するもの
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トルマリン（電気石）を基材に、多孔質原
   料と他原材料物質を低温で、一体化焼成し、複合化して
   なることを特徴とする、トルマリンセラミックス材料。
2. 【請求項２】前記トルマリンセラミックス材料と他原材
   料物質を配合して成る、多孔性トトルマリンセラミック
   ス配合体。
3. 【請求項３】前記トルマリンセラミックス材料と他原材
   料物質を混合し、所望の形状に成形すると共に、低温焼
   成して、一体化することを特徴とする、多孔性トルマリ
   ンセラミックス体。