JPS593439B2 - 低収縮セメント硬化体の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、原料として陶磁器に比べ豊富かつ低床なセメ
ント類を使用ｌ〜、これに無機質繊維および必要ならば
鉄筋を配置〜だ硬化体を、陶磁器の焼成が１１００〜１
４００°Ｃにて３０〜７０時間かかるのに比べ無機質繊
維および鉄筋の劣化温度より低い温度の３００〜４００
°Ｃにて１０分〜１．５時間加熱養生した後上記温度で
釉を焼付けることによって陶磁器と同等の重厚さや感触
を有する陶磁器類似の、しかも収縮の小さい硬化体を作
る方法に関するもので、陶磁器と比べ原料費、燃料費が
著しく廉く、製造設備も非常に簡単なものとなり、製造
に要する処理時間も遥かに短かくなり経済的にも優れた
ものであり、また省資源および省エネルギー的観点力・
ら見て非常に優れたものである。

古来より陶磁器はその耐食性、肌触り、優美さ等から広
く賞月されているが、欠点としては適当な原料の人手が
容易でないこと、ねかし、乾燥、焼成等いずれも日数を
要する工程を含み、焼成もさやを被せて間接的に焼くた
め熱効果が悪く長時間要すること、また焼成技術も複雑
、微妙で非常に高度な技術を要し、特に衛生陶器のよう
に大型となると均一な成形、均一な加熱が困難で著しく
高価なものとなる。

一刀、陶磁器代替物質としてはプラスチックスやセメン
トが考えられ実用化もされているが、プラスチックは陶
磁器に比べ耐風化性、耐熱性、触感において劣り、人体
に有毒な成分が揮発または溶出することがあり、または
感触において重厚さを欠く。

さらに大型のものに対（７ては原価的にプラスチックス
の力が燭■＼に高くなり代替するまでには至らない、ま
た、セメントで代替しようとすると硬さや重厚さ等の触
感については似たものを作り得るが、モルタルとかコン
クリートのセメント硬化体は陶磁器に比べもろく割れ易
い。

また浸水性が大きく、したがって凍害を受は易い。

さらにオートクレーブ養生による場合のように完全に水
利反応を終結させた場合のほかは反応の進行は継続的に
続くので、通常の養生では製品になってからの収縮歪と
それに伴なう応力を止めることはできない。

以上のような欠点のためセメント製品が陶磁器の代替と
して実際に使用されているのは粘土瓦に対するセメント
瓦のみである。

本発明はそれらの欠点を改善してセメントによる陶磁器
類似の製品を非常に経済的に製造（〜うる方法を可能に
したものである。

即ち本発明は、セメントに無機質繊維および必要ならば
鉄筋を配した硬化体を３００〜４００°Ｃにて加熱養生
し、その後上記温度で釉を焼付けることを特徴とする陶
磁器類似の低収縮セメント硬化体の製造法である。

本発明においてセメントとしては、ポルトランドセメン
ト、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセ
メント、アルミナセメント、高硫酸塩スラグセメント、
ドロマイトプラスター、マグネシアセメント等その水利
硬化体中にカルシウムシリケート、カルシウムアルミネ
ート、水酸化カルシウム等が用いられる。

セメントの硬化体は陶磁器に比べ脆く収縮応力等の分散
が悪いので、硬化体の強度補強と乾燥時の収縮応力を分
散させクラックとソリの発生を減少させることおよび耐
衝撃性の向上と隅欠は等の防止を目的と］、７て、無機
質繊維例えば淵石綿、青石綿、アモサイト、ガラスセン
イ、岩綿、鉱澤綿、綱線繊維、炭素繊維等を添加してペ
ーストまたはモルタルまたはコンクリートとし所望の形
に成形するが、必要であれば鉄筋を配置する。

成形に際して型枠を使用することも本発明の効果を妨げ
ない。

セメント硬化体は加熱してゆくと強度が低下し５００℃
前後で急激に強度が低下する。

同時に乾燥収縮およびセメントの水和結晶の分解、転移
等に伴なう収縮が生じ、ソリやクラックとなる。

セメント硬化体に釉？焼付ける場合、経済的な範囲で可
及的に融点の低い釉を用いても、３５０℃程度の高温焼
付けが必要であり、この温度では収縮やクラックが生ず
るので、従来は、ケイ酸質原料を加えオートクレーブを
使用する高価な方法以外、セメント硬化体に釉を焼付け
た製品を造ることはできなかった。

本発明はセメント硬化体を一旦加熱すると、その後の収
縮を著（〜く小さくなることおよび硬化体に無機繊維を
配合するとクラックが押えられることの併用効果を利用
したものである。

即ち繊維配合硬化体の昇温速度をなるべく小さく Ｌ３
００〜４００°Ｃで加熱養生１−、て可及的ソリやクラ
２りを生じないようにし、その後焼付温度が前記加熱養
生温度と同じ釉を用いて施釉し焼付けると、焼付時に殆
んど収縮が生ぜず、したがってソリやクラックのない釉
焼付セメント製品を造ることができる。

セメント硬化体は加熱を行なうと収縮が起るが、この収
縮は局部的な不均一性により、クラックとなって現われ
てくるので、本発明では繊維を配して収縮応力を分散さ
せクラックを押えており、ソリが生ずる場合には鉄筋を
配設してソリを押えることによって、３００〜４００℃
の加熱においてもクラックやソリを生じないようにする
ことができる。

硬化体に釉焼付けの時の加熱による収縮、ソリ、クラッ
クを避けるため、および釉焼付は後の収縮、ソリ、クラ
ックを避けるため釉焼付けの前に３００〜４００℃で加
熱養生し、次の上記温度での釉焼付は時および焼付は後
に収縮による成形体の変化が生じないようにする。

炭素繊維の場合は加熱により酸化り、劣化するので可及
的に低い温度処理と、還元性雰囲気にすることを要する
。

この加熱養生の際製品に嵌合する型にて押えながら加熱
すれば加熱が均一になることと乾燥収縮によるソリが押
えられることにより焼上り品のソリが少なくなる。

この場合の型枠を金属製に（−７熱伝導を良くする方法
も、また型の中に発熱体を装着または熱媒体を導くパイ
プ等を装着する方法も採用できる。

加熱温度の上昇速度、保持時間、降温速度等は加熱中の
セメント硬化体の変形に与える影響が大きいが、との適
値はセメントの種類、配合、成形方法、養生方法、養生
温度、材令、製品の形状寸法等によって当然異なってく
る。

この加熱によって一般のセメント硬化体は強度が低下す
るがこの低下の程度はセメントの種類によっているいろ
な傾向を示す。

本発明の製品の要求する強度は主に曲げ強度と衝撃強度
であり、これらの強度に対しては配合１〜た無機質繊維
が負担しているので、セメント硬化体の圧縮強度の劣化
が直接に製品の劣化に結びつくことはない。

繊維配合複合材におけるセンイ−セメント−センイ間の
応力伝達のメカニズムは明らかでないが、本発明の加熱
養生はセメント硬化後の、即ち一応かなり強度をもって
７５為らの加熱であるため、強度的に本発明の製品の商
品性能を損うような劣化は見られず、かえって材質が硬
くなり、加熱前の鈍重な感触から陶磁器に似た感じをも
つようになる。

強度面から見るとこの加熱後の硬化体の弾性係数が高く
なり、可撓性が低下１〜、この点でも陶磁器に類似の性
質となる。

また陶磁器に要求される物性は耐衝撃性と低膨張・低収
縮性であるが、本発明品は繊維を配することによって陶
磁器より遥かに高い耐衝撃性を有しており、収縮に関し
ては加熱養生を行なうので、その後には化学反応的な収
縮は起らず、また基材が硬くなることにより吸水膨張も
殆ど実用上無視できる程度まで低下改善される。

セメント硬化体に釉をかけるための前処理法としてオー
トクレーブ処理も可能であるが、オートクレーブは非常
に高価な装置であり、製品が嵩ぼる場合および製品が大
型の場合には製品の専有容積が大きいためオートクレー
ブに仕込む量が非常に少なくなる。

また降圧、降温は装置の特性上から時間が力＞’；７＞
り本発明の方法より経済性は遥かに劣る。

前述の加熱処理工程終了時点の状態では製品の表面は粗
であり、開放気孔を有し、多孔質となっているので吸水
による脆弱化および凍害の原因となり、また美観も損わ
れるので釉をかける。

釉焼付けは通常の陶磁器の場合に準するが、焼付は温度
は前記の加熱養生温度と同じであり０釉の焼付温度を下
げるためにはリチウム等の高価な原料の使用が多くなる
が、少なくとも３００℃以上、経済的に使用できる釉の
焼付温度は３５０°Ｃ以上である。

したがって釉焼付前の加熱養生温度は３００°Ｃ以上で
なければなら々い。

また加熱養生温度が４００℃を超えると昇温速度をゆる
や７５為にしても、また押え金具等によって拘束しても
ソリが残るようになる。

またセメント硬化体の強度の劣化も目立つようになり、
繊維で補強するのが困難になるので、加熱処理は４００
°Ｃ以下であることが必要である。

次に予備加熱の加熱養生と同じ温度で釉を力）けるので
セメント硬化体にソリを生ぜしめないで釉をかけること
ができ、陶磁器類似で１〜かも陶磁器よりｉかに優れた
耐衝撃性の硬化体を原料的にもエネルギー的にも製造技
術的にも陶磁器より遥かに容易かつ経済的に製造するこ
とができる。

次に実施例によって本発明を更に具体的に説明するが、
本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に制約さ
れるものではない。

なお、実施例において割合を示す部は重量による。

実施例 １ カナダ石綿６Ｄクラス（温石綿）２０部と普通ポルトラ
ンドセメント８０部に水を加え混練し、１００に／ｇ／
Ｃｆｃ加圧脱水成形Ｋｊす３００×９００Ｘ５ｍｍの石
綿セメント板を作成した。

これを湿空中にて２８日間養生した後乾燥機中にて１２
０℃で充分乾燥し、次に電気炉に入れ第１図に示す温度
上昇カーブでもって石綿セメント板の外淵、温度保持、
降温を行なった。

冷却後釉がけを行ない乾燥し３５０℃にて焼付け、加熱
変形のない美麗なる化粧ボードを得た。

この化粧ボードの耐熱性、耐水性、耐薬品性および濡れ
と乾燥の繰返しによる歪の発生と残留歪が生ずるかどう
かを調べるために流しの蛇口とガスコンロの両器具の直
近に置き、湿潤、乾燥の繰返しと、加熱や沸。

脱水、熱騰油がかかる状態として３年間放置（，７、期
間経過後でも基材の変形、異常および化粧面の劣化、変
質は認められなかった。

実施例 ２ 温石綿２０部と普通ポルトランドセメント８０部に水を
加えウェットマシンで抄造Ｉ７た波形石綿スレートの大
波品を用いた。

波形石綿スレートは異形であるため炉の熱源からの熱が
波形スレートの凸部にも凹部にも、またどの部分にも同
様に与えられないと釉に焼きムラが生ずるので、その対
策として輻射熱は熱源からの距離によって異なり、また
熱風のみによって加熱しても熱風を被熱体の表面に均一
に流すことは困難であるのでこれらを避けた。

そこで加熱速度の均一、加熱温度分布の均一および加熱
時のセメント硬化体の変形を抑制する目的で、波形石綿
スレートの上下両面を型鉄板で挟み込み、これを第２図
に示す加熱温度曲線でもって電気炉で加熱乾燥した。

なお第２図中のＡの範囲は遊離水の脱水のために１２０
°Ｃ以下で予備乾燥することを目的とした工程である。

最高温度３６０°Ｃまで昇温、放冷後３５０°Ｃで釉を
焼付は乾燥し、波形スレートと電気炉の発熱体との間に
鉄板を介在させて、上下両面から加熱し美麗な釉かけし
た波形石綿スレートを得た。

実施例 ３ 巾０．７ｍ、高さ０．７ ｍ、長さ１ｍの浴槽の型枠に
鉄筋を内置するようにした、スチールファイバー３係を
混合した普通ポルトランドセメントモルタルにて厚さ３
ＣｒｒＬの浴槽を成形、材令２０日にてガス炉に入れ、
ゆっくり加熱し１２時間かかつて４００°Ｃまで温度を
上げ、２００°Ｃまで３０分かかつて徐冷し、後に炉外
に取出し冷却した。

釉をかけ乾燥後さやを被せ、ガス炉でセメント硬化体の
表面温度が３７０°Ｃになるように加熱し陶器製浴槽に
酷似した感触、美観をもった製品を得た。

６力月経過後もソリ、クラック、等の変形は生じなかっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明方法における硬化体の加
熱養生の時間と温度の関係を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメントに無機質繊維および必要ならば鉄筋を配し
   た硬化体を３００〜４００’Ｑで加熱養生し、その後上
   記温度で釉を焼付けることを特徴とする陶磁器類似の低
   収縮セメント硬化体の製造法。