JPS63156060A

JPS63156060A - 高強度陶磁器質材の製造法

Info

Publication number: JPS63156060A
Application number: JP61300079A
Authority: JP
Inventors: 衛高橋; 和紀石井
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1988-06-29
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPH0627027B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「発明の目的」本発明は高強度陶磁器質材の製造法に係り、強度的に卓
越した特性を有する陶磁器質材を適切に製造することの
できる方法を提供しようとするものである。

（産業上の利用分野）天然陶磁器質材料による陶磁器質成形体の製造技術。

（従来の技術）食器、タイル、壁材、置物などとして陶磁器質材は優れ
た質感、耐熱性、耐食性、電気抵抗性などの特性を有し
ており、古（から広く利用されており、その製造法につ
いても種々に知られている。

この陶磁器質材において良質とされるものは白色で透光
性があり、緻密で衝撃により金属音に近似した音響を発
し、組織はガラス相の緻密なものとなり、強度向上の要
因は微細な天然珪石粉がある。

即ちこのような強度構成要因からして長石、珪石粉を用
い、その成形を円滑化するために天然粘土粉などが配合
されたものを成形してから焼成して製品としている。

（発明が解決しようとする問題点）しかし上記のような従来法による陶磁器質材は破損し易
い欠点を有している。即ちその曲げ強度は３〜７ｋｇ／
ｍ”程度であり、このため破損の可能性が高いので充分
な耐用性が得られず、またその用途、形態その他に制限
を受けざるを得ない。

「発明の構成」問題点を解決するための手段 ■　天然陶磁器質材：２０〜６０ｗｔ％、微粒アルミナ
：２５〜７５ｗｔ％およびベントナイト：２〜１０ｗｔ
％を主成分とした原料混合物を成形したのち加熱焼成す
ることを特徴とする高強度陶磁器質材の製造法。

■　天然陶磁器質材：２０〜６０ｗｔ％、微粒アルミナ
＝２５〜７５ｗｔ％、ベントナイト：２〜１０ｈＬ％お
よび微粒水酸化アルミニウム：２〜１５ｗｔ％を主成分
とした原料混合物を成形したのち加熱焼成することを特
徴とする高強度陶磁器質材の製造法。

作用天然陶磁器質材に微粒アルミナを２５ｗｔ％以上配合す
ることにより強度を向上する。上限を８５ｗｔ％とする
ことにより陶磁器質材としての特性と成形性を確保する
。

ベントナイトを２〜１０ｗｔ％配合して成形性を良好と
し、１０ｗｔ％以上では粘度が上昇しすぎて成形が困難
となり、一方２ｗｔ％未満ではベントナイト添加による
成形性向上が乏しい。

微粒水酸化アルミニウムを２ｗｔ％以上添加して粘結性
を高め、ゲル化を良好とする。その上限を１５ｗｔ％と
することにより、焼結時の亀裂発生を防止する。

混捏物のｐＨを６〜９とすることにより塩類が細かく析
出して粘度を高める。ｐＨ６未満および９１１９以上で
は塩類が溶解したままとなって粘度を上昇させる作用が
求め難いこととなる。

前記した微粒アルミナ、ベントナイトおよび微粒水酸化
アルミニウムのより好ましい配合比は、微粒アルミナが
３０〜５０ｗｔ％、ベントナイトが２〜５ｗｔ％、微粒
水酸化アルミニウムも２〜５ｗｔ％である。

（実施例）上記したような本発明について更に説明すると、本発明
者等は上記したような従来のものの問題点を解消するこ
とについて仔細な検討を重ねた結果、従来から用いられ
ている天然産出の陶磁器質材料に適量の微粒アルミナお
よびベントナイトを混合したものを成形し加熱焼成する
ことにより、この種陶磁器質材の強度、特に曲げ強度を
大幅に向上し得ることを知った。

即ち天然陶磁器質材料としては通常の珪石、長石、粘土
の３成分系のものを用い、その組成についての一般的範
囲は、ＳｉＯ□：５０〜７５％、ＡＮｚ（ｈ　　：　　
１５〜２５％、ＫｚＯ：２〜５％、ＮａｚＯ：０．５〜
３％であって、これを好ましくは粉砕し混合したものと
して準備し、これをｗｔ％（以下単に％という）で１０
〜６０％とアルミナおよびベントナイトを混合するもの
で、ア゛ルミナの添加量が増加するに従い、珪石、粘土
、長石の順にアルミナと置換するが、粘土は必ず配合し
、又セリサイトや雲母のようなものはそのまま残してよ
い。

アルミナは本発明において強度向上のため不可欠の材料
であり、２５〜８５％の範囲で適宜に選び、又好ましく
は４μｍ以下、好ましくは１〜４μｍのような微粉とし
て配合する。５μｍ以上のような粗粒、あるいは１μｍ
以下では強度向上が小さく、特に１μｍ以下の微粉は高
価となる。然してこの微粉アルミナが２５％以下では上
記したような強度向上が適切に得られず、例えば工業的
生産として実用的な１３００℃焼成の条件において強度
σ８が１０００　ｋｇ／ｃｔｌを確保するにはこのアル
ミナが２５％以上とされることが必要である。然して強
度はこのアルミナ添加量が増加するに従い次第に向上し
、例えば前記したところと同じく１３００℃焼成の条件
においても、アルミナが３５％程度で前記σ８が１３０
０　ｋｇ／ｃｎ１前後、４５〜５０％では１８００　ｋ
ｇ／ｃｎｌ程度、５０〜５５％では１９００〜２０００
ｋｇ／ｃｄと高強度なものを得ることができるが、この
アルミナが８５％以上となると、天然陶磁器質材および
ベントナイトの配合量が相対的に低下することは明らか
であって、これらの他の配合材において本発明が得よう
とする特性を得難いこととなり、この点からしてアルミ
ナについては８５％、好ましくは８０％程度を上限とす
ることが必要である。即ち望ましいアルミナの添加量範
囲は３０〜５０％である。

上記したような天然陶磁器質材料およびアルミナから成
る混合物に対し、本発明においてはベントナイトを添加
することが不可欠である。即ち本発明知者等は次の第１
表に示すような成分組成を有する各種ベントナイトにつ
いて検討したが何れも成形性を良好にし、切れやクラン
クの発生をなからしめ、反りの発生が少ない成形体が得
られる。

前記ベントナイトの添加量については、少なくとも２％
以上であり、その上限は１０％である。

即ち前記したように成形性の改善のみならず、切れやク
ランクを解消し、反りを縮減して好ましい成形体を得し
めるには上述したようなベントナイトの何れを採用する
としても２％以上添加することが必要であるが、斯うし
たベントナイトを１０％を超えて添加すると発泡ガラス
を形成する傾向が認められ、それに伴い製品の強度その
他の特性も思わしいものとならないので、これを上限と
する。このようなベントナイトは湿式法（泥漿鋳込みま
たはろくろ法など）において成形性を向上し、また乾燥
時の亀裂発生を防止する。

上述したような基本的配合のものに対して、本発明では
更に水酸化アルミニウムを２〜１５％加えることが好ま
しい。この水酸化アルミニウムも微粉である程好ましく
、望ましくは０．５μｍ以下が適切であって、それによ
って粘結性を向上し、混練物のゲル化を良好とする。２
％以下ではこのような添加効果が不充分で、又１５％を
超えて水酸化アルミニウムを添加すると焼結時に多数の
大きな亀裂を生ずることとなり好ましくない。

更に本発明においては前記配合による混捏物のｐｌ＋を
６〜９、好ましくは６〜８に調整することが適切である
。即ち混捏物には＾ｌ　＄０４　、　（：ａ″１゜Ｆｅ
″１＋などのイオンが混入しており、特にアルミナ、水
酸化アルミニウムが用いられているのでその表面電位を
等電点とすることにより塩類を細かく析出せしめ粘度を
向上し、成形性を良好とすることができる。

上記のように水酸化アルミニウムをも用い、又ｐＨを調
整することは粘土が比較的少ない条件下においても成形
性を良好にし、又乾燥時における素地の切れを防止する
上において有効な手段である。

混捏物の調整は、上記のような材料に加水してボールミ
ルで、一般的に８〜２４時間の混合、粉砕をなし、適宜
に酸を添加して前記ｐｌ＋の調整を行ってからフィルタ
ープレスに掛けて得られるマットをろくろ成形して成形
体とする。或いは前記マントを土練機により混練し脱気
してからスラリーを調製し鋳込成形（スリップキャステ
ィング）して成形体とするものである。

上記のようにして得られる成形体は何れにしても乾燥処
理してから焼成されて製品とされる。この乾燥は適宜の
方法で実施できるが比較的短時間内に目的の乾燥状態を
得るためには１００℃以下のような比較的低温に加熱し
た条件下で実施することができる。

上述のようにして乾燥処理された成形体に対しては焼成
処理されるが、この焼成温度は、混捏物における長石の
増減を考慮して適当な温度を選ぶことができるが、−ａ
的には１２００〜１３５０℃として磁器質を適切に得し
める。この焼成による線収縮率は１２〜１８％が一応の
目安であり、吸水率は３％以下、望ましくは１％以下ま
で焼成することにより強度発現が適切に得られ、好まし
い製品を得ることができる。

本発明によるものの具体的な製造例の若干について説明
すると以下の如くである。

製造例１本発明者等が具体的に用いた天然陶磁器質材は多治見型
産出の坏土で、次の第２表のような分析結果のものであ
る。

第２表ＳｉＯ□　　　　　　６９．５％Ａ　１２　ｚＯｘ　　　　　　１８．６％にｔｏ　　　
　　　　　２．５％Ｎａｚｏ　　　　　　　　１．３％Ｉｇ、　１ｏｓｓ　　　　　　５．７％上記陶磁器質坏
土６２ｗｔ％に３μｍ以下のアルミナ３２ｗｔ％、前記
第１表に示した山形ベントナイト３＆４ｔ％および０．
６μｍ以下の水酸化アルミニウム３ｗｔ％の割合に配合
した混合物１００重量部に７０重量部の水を加えて比重
が１．４のスラリーとなるようにボールミルで２４時間
粉砕し、これに稀硫酸を加えてｐＨ６，５，８，０およ
び８．６と調整したものを加圧濾過脱水してケーキを得
た。

上記ケーキを更に真空土練機で脱気した後、再び水を加
え、比重１．３に調合し、この時解こう刑として日本ゼ
オン社製クインズフローを０．２重量部添加し、これを
遠心ポンプで石こう型に１．２ｋｇ／ｄの圧力で正大成
形した。

上記成形物は次いで９５℃×４時間の乾燥処理し、５Ｘ
２２Ｘ１２３鰭の成形体を得た。

前記成形体は電気炉内に装入し、２００　’Ｃ／ｈｒＯ
昇温速度で１３２０℃まで界温し、該温度で２時間焼成
し、次いでスイッチオフし、自然放冷の炉冷を行ってか
らサンプルを得た。

前記のようにして得られたサンプルについてＪＩｓ　　
Ｒ１６０１法に基づ＜３Ｘ４Ｘ５０ｎの材料をダイヤモ
ンドカックーで切断し、３点曲げ法による曲げ強度を測
定し、又ハンタ一式比色光度計により白色度を求めた結
果は、曲げ強度が１４．８〜１６．２ｋｇ／ｍ■２で、
白色度が８７〜８８であった。

なおこのものの比重は２．５７〜２．７２で、吸水率は
０．０１〜０．０３％であり、強度的に頗る高い磁器で
あることが確認された。

上記したような製造例１とその配合関係ないしｐＨを種
々に変えた製造例２〜６および微粒アルミナおよびベン
トナイトを何れも用いないもの、それらの何れかのみを
用いた比較例１〜３についてその具体的数値および成形
性、乾燥時の性状と得られた焼成品の特性を要約して示
すと次の第３表の通りである。

「発明の効果」以上説明したような本発明によるときは天然産出の陶磁
器質材を用い、強度的に著しく優れた陶磁器質材を得し
め、その破損を有効に防止すると共に従来材において求
め得ない新しい用途、形態の各種製品を堤供し得るもの
であって、工業的にその効果の大きい発明である。

特　許　出　願　人　　日本軽金属株式会社発　　　　
明　　　　者　　　高　　　橋　　　　　　　衛同　　
　　　　　　　　　　　石　　　井　　　和　　　総代
　理　人　弁理士　　白　　川　　−−”、−′：ｌ′

Claims

【特許請求の範囲】

（１）天然陶磁器質材：２０〜６０ｗｔ％、微粒アルミ
ナ：２５〜７５ｗｔ％およびベントナイト：２〜１０ｗ
ｔ％を主成分とした原料混合物を成形したのち加熱焼成
することを特徴とする高強度陶磁器質材の製造法。
（２）原料混合物を泥漿鋳造法またはろくろ法によって
成形する特許請求の範囲第１項に記載の高強度陶磁器質
材の製造法。
（３）泥漿鋳込法において原料混合物の泥漿をｐＨ６〜
９として調整する特許請求の範囲第２項に記載の高強度
陶磁器質材の製造法。
（４）天然陶磁器質材：２０〜６０ｗｔ％、微粒アルミ
ナ：２５〜７５ｗｔ％、ベントナイト：２〜１０ｗｔ％
および微粒水酸化アルミニウム：２〜１５ｗｔ％を主成
分とした原料混合物を成形したのち加熱焼成することを
特徴とする高強度陶磁器質材の製造法。
（５）原料混合物を泥漿鋳造法またはろくろ法によって
成形する特許請求の範囲第４項に記載の高強度陶磁器質
材の製造法。
（６）泥漿鋳込法において原料混合物の泥漿をｐＨ６〜
９として調整する特許請求の範囲第５項に記載の高強度
陶磁器質材の製造法。