JPS6144829B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、水硬性材料や焼成材料として使用す
るのが望ましくないと思われているフラツクスを
有効活用した水硬性陶磁器製品及びその製造方法
に関するものである。 従来の陶磁器製品は、成形された生素地を乾燥
する工程と、高温焼成する工程を経て、その強度
を発現する。ところが、成形されて間のない生素
地成形体は軟弱であるから、以後の取扱い中に破
損やカケが発生し易い。しかも、取扱いに耐える
ようになるまで乾燥硬化するには時間を要する。
また、生素地成形体は乾燥時及び焼成時の収縮率
が大であるから、大型形状の製品を高温で焼成す
る場合は、反りや歪が生じて正確な寸法の製品を
得ることができなかつた。他方、寸法精度の良い
製品を得ようとして、800℃以下の比較的低温で
焼成すると、陶磁器として使用に耐え得る強度の
焼成製品を製造することは極めて困難である。 本発明は、前記の如き欠点を解消する目的のも
とに創作されたものであつて、その要旨とすると
ころは、焼成前及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℃以下で焼結・溶融するフ
ラツクス30〜1500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ツクス
の焼結・溶融温度以上1000℃以下の温度で焼成
し、充分に水和硬化させた水硬性陶磁器製品及び
その製造方法にある。なお、前記の水硬性基材
は、その主材がセメントであり、必要に応じてこ
れに、焼成前は水和硬化せず焼成後に水和硬化す
る石灰石等又は焼成前に水和硬化し焼成後は水和
硬化しないスラグ、石灰等の水硬補助剤を添加す
るものである。なおまた、前記のフラツクスは、
シラス、火山灰、ガラス粉等である。 本発明において特筆すべき点は、フラツクスの
性質を有効に活用する点にある。一般に、シラス
等のフラツクスは、水を加えてこれを練り、所定
の形状に成形して得られた成形物を650〜900℃の
温度で焼成しても、殆んど強度を発現することは
なく、その焼成製品は持ち上げただけで破壊する
程である。これは、フラツクスの焼結・溶融速度
が極めて遅いためである。しかし発明者は、フラ
ツクスには特筆すべき性質のあることを知見する
に至つた。その第１は、適度な混合比率のもとに
水硬性基材と混練すると、フラツクスの粒子が水
硬性基材の結晶粒とよく絡み合い、該混練物を成
形したものは持ち運びにも充分に耐える強度を発
現するようになる点である。その第２は、単味で
は焼結・溶融速度の遅いフラツクスも、水硬性基
材と混合した場合には、焼成途中でも水硬性基材
の分解によつてできた物質と反応して焼結・溶融
速度が促進され、これによつて焼成製品に強度を
発現させることができるという点である。そして
本発明の眼目は、水硬性基材のもつ水和反応と、
水硬性基材との混合状態において促進されるフラ
ツクスの焼結・溶融反応との相乗効果によつて、
陶磁器製品をして、従来の予測範囲を超えた強度
と寸法精度とを得させるところにある。 本発明の構成について説明すると、以下のとお
りである。即ち、本発明に係る水硬性陶磁器製品
（以下、本陶磁器品という。）は、水硬性基材と適
量のフラツクスとの混練物を主要素材とし、この
混練物を成形し、焼成し、水和硬化させて製造す
る。この場合、水硬性基材の主材は、普通ポルト
ランドセメントやアルミナセメントの如く、焼成
の前後を問わず水和硬化する性質を備えたセメン
トである。主材たるセメントへは、その一部を代
替せしめるものとして水和補助剤を添加すること
が可能である。主要素材たる混練物は、前記セメ
ント主材又は該セメント主材に水和補助剤を添加
してなる水硬性基材100重量部と、30〜1500重量
部のフラツクスとを混合し、適量の水を加えて混
練することによつて得られる。この場合のフラツ
クスは、例えばシラス、火山灰、ガラス粉等と
し、それらの一種を選択するか又は二種以上を選
択して適宜混合したものとする。フラツクスは、
水硬性基材との混合状態で焼成する際に、900℃
以下の温度で焼結・溶融するものであることを要
する。フラツクスは、水硬性基材との混合状態で
は、単味の場合よりもその焼結・溶融現象が促進
される旨既に説明したが、また同時に焼結・溶融
温度も低下する。水硬性基材との混合状態におけ
るフラツクスの焼結・溶融温度を900℃以下に限
定した理由は、後述する如く、本発明の焼成温度
を1000℃以下しなければならないこととも関連
し、もし900℃で焼結・溶融しないフラツクスを
用いると、混合された水硬性基材の結晶粒相互を
結合することができなくなり、所望の強度を有し
た陶磁器品が得られなくなるからである。フラツ
クスが焼結・溶融する下限温度は限定することを
要しないが、通常のガラス粉の溶融温度とほぼ同
様に650℃程度となるのが一般である。フラツク
スの焼結・溶融温度は、水硬性基材との混合比率
によつても変動するが、寸法精度を確保すると共
に、美麗かつ耐侯性に優れた施釉の本陶磁器品を
焼成する場合のことを考慮すると、フラツクスの
焼結・溶融温度が700〜900℃の範囲になるように
混合比率を調整するのが好ましい。水硬性基材
100重量部に対するフラツクスの混合比率の下限
を30重量部とした理由は、30重量部に満たない場
合は均一な混合状態が得難くなると同時に、水硬
性基材の結晶粒を強固に結合することができなく
なり、陶磁器品の強度発現効果が低下するからで
ある。また、フラツクスの混合比率の上限を1500
重量部とする理由は、本陶磁器品をして強度と寸
法精度を同時に兼備せしめようとする基本的考え
方に依拠する。強度と寸法精度を兼備するには、
所望する強度が水硬性基材の水和反応とフラツク
スの焼結・溶融反応との均衡を保つた奏効に負わ
ねばならない。しかるに、フラツクスの混合比率
が1500重量部を超えると、陶磁器品の強度発現は
フラツクスの焼結・溶融反応に偏倚し、強度は確
保できるとしても、フラツクスの大きな収縮によ
つて、寸法精度は許容範囲を逸脱するようにな
る。これがフラツクスの混合比率の上限を1500重
量部とした理由である。本発明の主要素材は、上
記の如く、水硬性基材とフラツクスとの混合物を
基本とするが、従来の常法に従つて、繊維、骨
材、減水剤、着色剤等を添加しても、本発明の範
囲を逸脱するものではない。 水硬性基材とフラツクスを上記の比率で混合し
た後は、適量の水を加えて混練し、得られた混練
物を所定の形状に成形する。適用される成形法に
は、型押法、押出法、抄造法、遠心法等があり、
乾式であると湿式であるとを問わないが、成形時
に圧力を付加したり脱水したりするものの方が好
ましい。この場合の付加圧力は25Kgｆ／cm²以上と
し、脱水は水個形物比で0.15以下とするのが好ま
しい。加圧・脱水によると、成形物の組織は緻密
となり、単味の生素地では所定の形体を保持する
ことが困難であつたフラツクスも、水硬性基材の
結晶粒と強固に絡み合つて結合し、該成形物は生
素地の状態においても以後の取扱いに充分耐える
強度を示すようになる。また、水固形物比0.15以
下にすると、焼成を経た後の水和硬化処理におい
て、優れた強度を発現するようになる。 焼成は、水硬性基材とフラツクスとの混合に関
連して既に述べたところから判るように、フラツ
クスが焼成又は溶融して水硬性基材の結晶粒表面
を被覆し、これによつて該結晶粒相互が接着結合
するに充分な条件のもとに行なえばよい。従つて
焼成温度は、水硬性基材との混合状態において、
フラツクスが焼結・溶融する温度（約650℃）以
上であつて、1000℃以下の温度とする。焼成温度
を1000℃以下に限定した理由は、1000℃を超える
温度で焼成すると、水硬性基材の主材たるセメン
トの方が焼成現象を始め、焼成後に水和硬化処理
を施しても強度を発現し難くなる。また、焼成温
度を高くすると陶磁器品の収縮量が増大し、寸法
精度も低下する。焼成に要する時間は、フラツク
スが焼結・溶融するときの遅速の程度を参考にし
て選定するが、通常は５〜150分である。 水和硬化処理には、本陶磁器品の製造における
最終段階に行なう本格的な水和硬化処理と、焼成
の前に行なう予備的な水和硬化処理とがある。本
格的な水和硬化処理と予備的な水和硬化処理とを
問わず、その処理には、蒸気養生法、気中養生
法、水中養生法及びオートクレープ養生法のいず
れかが適用される。本格的な水和硬化処理の所要
日数は、適用される養生法の種類や本陶磁器品に
求められる強度によつて相違があるが、蒸気養生
とオートクレープ養生の場合は１〜５日、気中養
生と水中養生の場合は１〜28日である。予備的な
水和硬化処理の所要時間は、通常１〜10時間程度
である。本発明にあつては、焼成後の本格的な水
和硬化処理だけで、本陶磁器品に水和反応による
充分な強度発現を行なわせることができるが、加
圧成形により水固形物比を0.15以下に脱水したも
のについて、予備的水和処理と本格的水和処理と
を併施すれば、更に優れた強度の本陶磁器品を得
ることができる。 発明者は、水硬性基材及びフラツクス混合率等
の素材条件と、焼成及び水和硬化等の処理条件を
種々変更して陶磁器品を試作し、それらの強度と
収縮率について調査したので、その結果を第１表
に示す。該陶磁器品の試作において、水硬性基材
と混合するフラツクスは、60メツシユよりも細か
く造粒したものを用いた。水硬性基材とフラツク
スとの混合物は、適量の水を加えて混練し、得ら
れた混練物を100Kgｆ／cm²の圧力で型押成形して
縦40mm、横80mm、厚さ12mm、水固形物比0.10の平
物状生素地成形体とし、それぞれ表記の如き条件
で焼成と水和硬化処理とを実施した。強度の測定
は、(株)東洋ボールドウインの製作になる商品名テ
ンシロンUTM―１―2500を用い、JIS A5209に
準じた曲げ強度試験によつたものである。

【表】 第１表から明らかな如く、本発明の方法によつ
て得られた試番１〜８の本陶磁器品は、いずれも
曲げ強度が100Kgｆ／cm²以上の優れた強度を有し
ており、しかも収縮率は１％以下の非常に小さい
範囲におさまつている。これは水硬性基材の水和
反応とフラツクスの焼結・溶融反応との調和によ
つて強度が発現され、収縮率を低減せしめること
ができたことを示すものである。試番９及び10の
ものは、試番５及び６と同じ素材条件になり、処
理条件において焼成と本格的水和硬化処理を省略
したものであつて、その強度は60Kgｆ／cm²以上で
ある。一般に、曲げ強度が30Kgｆ／cm²以上であれ
ば、生素地のままで取扱つても形くずれを起こす
心配がないから、安心して自動搬送等に乗せるこ
とができる。生素地の状態におけるこのような優
れた強度は、水硬性基材の結晶粒とフラツクスの
粒子とが強固に絡み合つて発現されるものであ
る。試番11のものは、素材条件は本発明のものと
同じであるが、処理条件中の焼成温度が高いため
に、強度が優れてはいても、収縮率が異常に高
く、従つて高寸法精度が要求される製品には不向
きである。 以上の如く、本発明方法によれば、水硬性基材
の水和反応とフラツクスの焼結・溶融反応との均
衡を保つた強度発現作用により、優れた曲げ強度
と寸法精度の高い本陶磁器品を製造することがで
きた。このため本陶磁器品は、住宅の内外装用パ
ネル、屋外用の門塀やフエンス、土木用の下水管
や舗石、農業用の支柱等広い用途に供し得ること
ができ、特に大型製品を製造する場合にその優位
性を発揮するものであつて、養生期間の大幅な短
縮は養生設備の削減と養生管理の簡略化に寄与す
ること極めて大なるものがある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 焼成前及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℃以下で焼結・溶融するフラツ
   クス30〜1500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ツクスの焼
   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。 ２ 水硬性基材は、その主材がセメントであり、
   必要に応じて、焼成前は水和硬化せず焼成後に水
   和硬化する石灰石等又は焼成前に水和硬化し焼成
   後は水和硬化しないスラグ・石灰等の水和補助剤
   を添加してなる特許請求の範囲第１項記載の水硬
   性陶磁器製品の製造方法。 ３ フラツクスは、シラス、火山灰、ガラス粉等
   である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の水
   硬性陶磁器製品の製造方法。