WO1982003387A1 - Clay products and process for their production - Google Patents

Description

明 細 睿

粘土製品およびその製造方法

技術分野

と の発明は例えばレ ンガ、 タ イ ル、屋根瓦等の粘土 製品に係わ ]?、 特に粘土質基材に石炭灰を混入 してる る粘土製品およびその製造方法に関する。

背景技術

従来、 粘土製品は、 用途によ ]) 必要とする強度、 吸水率に応じて、 原料粘土の種類、 添加物の種類およ び量を選び、 これ らの混合 し J 調合原土か ら成形、 焼 成 してつ く られていた。

例えば、 レ ンガ、 瓦等は田、 畑、 山土等の低級粘 土に脱粘材と して川砂、 シ ャ モ ッ ト 等を加えた も のに よ ]?作られ、 高級瓦、 陶器等は頁岩類に粘結材と して 木節粘土類を加えた も のによ 作られる。 ま た、 タ イ ル等は良質の粘土に長石、 珪石等を加えた も のから作 られる。 とれ らの調合原土によ ]Jそれぞれ淸足でき る 製品は得 られるが、 次の よ う る次点 も有 している。

i) 総べての原料を ール ミ ル な どによ 湿式で微 粉砕し けれぱ ら ¾いため、 調合原土の ¾造エネル ギ一が大き い。

ίί) 徵粉砕した原科を湿式で便用する ¾合と乾式で 便用する裼合があ ]? 、 タ イ ル どのよ う に乾式圧縮成 型の場合、 粘土ス ラ リ ー の乾燥に大き エ ネ ル ギーを

0: ΡΙ 必要とする。

iii) 粘土自体が有限 資源である ため、 大量便用は 資源保護上間題を有している。

こ の発明は上記事情に鑑みて ¾されたも のであつ て、 原科粉砕エネルギーおよ び乾燥エネルギーを節減 する と とが可能で原料資源上有利 粘土製品およびそ の製造方法を提供する と とを 目的とする。

発明の開示

す ¾わち、 こ の発明は粘土質基材 1 0 0 重量部に ¾Τ し、 石炭灰を 9 5 0 重量部以下混入 し、 これを成形 煃成 して ¾る と とを特徵とする粘土製品を提供する も のである o

さ らに、 こ の発明は粘土質基材 1 0 0重量部に対 し、 石炭灰を 9 5 0 重量部以下、 および成形に適する コ ン シ ステン シーを付与し得る量の水を加え、 とれを 混合 したのち、 成形 し、 ついで焼成する こ とを特徵と する粘土製品の製造方法を提供する も のである。

図面の箇単 説明

第 1 図は石炭灰含有量と最適焼成温度と の関係を 示す籙図、 第 2 図は粘土製品の焼成温度と成形体の膨 張率および収縮率と の関係を示す線図、 第 3 図は焼成 後の粘土製品の蒿比重を示す線図、 苐 4 図は石炭灰混 入粘土製品の石炭灰混入率と吸水率と の 係を示す籙 図、 第 5 図は石炭灰混入率と耐圧強度との関保を示す ϋ ：

Ο' ΡΙ 線図、 第 6 図は焼成後の製品の曲げ強度を示す籙図で ¾?る <j

発明を実施するための最良の形態

本明細騫中、 粘土質基材とは粘土のみから ¾る基 材、 および粘土に、 長石、 珪石、 陶石、 ろ う石、 頁岩 等の岩石の餒粉砕物を調合 し ^ ものを含む概念である O また、 こ こで粘土とは細かい含水ケィ 酸塩^物を主成 分とする二次鉱物の集合体であっ て、 適当量の水を添 加して混和する と可塑性を生 じ、 乾燥によ ]?剜性を示 し、 かつ、 高温で焼成する と燒結する物質を意昧する 本発明で用いられる石炭灰は石炭の燃燒の結果、 残る無機であ 、 便用石炭の種類によ っ て も多少異る るが、 一般に S i 0₂ ， AZ₂0₃ , Fe ₂0₃ , CaO , MgO , Na ₂0 , K₂0等を含む粒径約 1 w〜 2 0 0 の微粉又は 細粉状の ものである。 この石炭灰は石炭か ら通常その 重量の釣 1 7 多程度産出される。

本発明において、 この石炭灰は粘土貧基材 1 0 0 直量部に対し、 9 5 0 重量 （ 絶乾状態の石炭灰で。 以 下同様 ） 部 下添加されるが、 石炭灰の適当 配合割 合は目的とする製品の用途、 粘土貧基材の組成等を考 廬 して具体的に定め られる。 しかし、 一般的に、 曲げ 破壊強度の大き いも のを得るためには 2 0 0重量部以 下、 好ま し く は 1 8 0 重量部以下の範囲が好ま しい。 る 、 石炭灰の添加割合が 9 5 0 重量部 （ 粘土黧基材 1 0 0重量部に対して ） 以上のと きは成形が極めて困 難とるる '。

粘土質基材と石炭灰と の混合物はとれに、 適当量 の水、 するわち成形に適する コ ン シ ス テ ン シ ー

( consistency ) を与える量の水を加え混和し、 つい で 目的に応じた所望形状に成形、 焼成される。 の場 合の成形方法と しては従来の粘土製品製造の場合と同 様に、 たとえば注入成形、 押出 し成形、 圧綰成形等適 宜遶択し得る。 焼成温度は石炭灰の混合割合によ 異 るが、 一般に石炭灰の混合割合の増加にと も るつて 低くする こ とが好ま しい。

実施例 1

粘土貧基材と して木節粘土 （ 六角板状の力オ リ ナ ィ ト を主成分とする強可塑性粘土 ） 3 0重量 、 陶石 ( 平均粒径 4 0 ijn ) 4 0重量 、 長石 （ 平均粒径 4 0 ) 3 0重量多から ¾る も のを用い、 石炭灰と して、 粒径カミ 1 0 0 im〜 1 のもので Si0₂ 5 8. 6 (重量 、 下同様 ) 、 A^₂0₃ 2 7. 3 、 Fe₂0₅ 6. 0 、 CaO 2· 6 、 MgO 2. 2 か ら る も のを用い、 これ らの配 合割合を種々変える と と もに、 焼成温度も こ の配合割 合に応 じて変化させ、 圧縮成形 （ 成形圧力 ： 8 0 Wc£ し、 つ で焼成して粘土挺品を得た。

と の得られた粘土袅品の特性等を苐 1〜 6 図に示 す。 第 1 図は石炭灰の混合割合に対応 した最適焼成温 度 （ 最高値 ） を示すも ので、 石炭灰の混合割合を増加 するに従い焼成温度が低 く なる こ とがれかる。 即ち、 石炭灰の混合割合を多 く するほど焼成温度を低 く する こ とが可能である と と も に、 焼成時間を短縮する こ と が可能である。 したがっ て、 製品の製造エネルギーを 低涙 し得る も のである。

さ らに、 第 2 図は焼成時における成形体の澎張 よび収縮率の変化を示すも ので、 実線は石炭灰混合な し、 点線は石炭灰を 6 0 重量部混合 した も のである。 通常の粘土製品は焼成温度の上昇と と も に初めは若干 膨張 し、 その後収籲 して焼上 ]?完了後には必ず収縮 し ている も のであるが、 石炭灰の混合率が多 ぐ な るに し たがいこ の収縮率は大き く る。

第 3 図は得 られた粘土製品の嵩比重と石炭灰の混 合割合と の関係を示すも ので、 本図から、 石炭灰の混 合割合が多 く る る に従い製品の比重が輊 く なる こ とが 容易に理解され よ う o

第 4 図は石炭灰の混合率と吸水率と の闋係を示す も ので、 石炭灰混合率の増加に伴っ て吸水率が低下す る こ とがわかる。 な 、 これは焼成温度を最高 1 2 8 0 Ό V 水中 ¾ ¾時間を 4 8 時間と した鴣合のデータ であ

Ό o

第 5 図は石炭灰の混合率の変化に伴る う Si圧強度 o.vpi 1 の変化を示すも ので、 石炭灰の混合率増加に伴って耐 圧強度が増加する と とが理解でき ょ う。 この場合も焼 成温度は最高 1 280 TC と した。

第 6 図は石炭灰の混合率と曲げ破籙荷重との関係 を示すも ので、 曲げ破壌荷重は JIS A 5 209の規定に 基つ'いて測定 した も のである。

実施例 2

と の実施例は陶板の製造-例を示すも ので る。

す わち、 '粘土質基材と して、 頁岩 （ 平均粒径

4 0 x»t ) 7 5重量多、 シ ャ モ ッ ト 5重量 、 木節粘土

2 0重量 から る も のを用 、 れを実施例 1 と同 様の石炭灰 1 0 0重量部に対し 2 0 〜 6 0重量部の割 合で混合し、 さ らに水を約 2 0 添.加 したのち混和し. 真空押出 し成形し、 ついで燒成温度、 最高 1 1 80 C で 6 0 時間焼成した。 その結果、 曲げ強度 1 5 0 〜 280 Zedの陶板が得られた。

実施例 3

と の実施例'は磁器タ イ ルの製造例を示す。 なお、 は重量多 を意味する。

粘土質基材と して西山陶石 4 0 多、 安達陶石 2 0 、 栗谷陶石 1 0 多 （ ^上の陶石の粒度は 8 0 〜 1

7» )、 および木節粘土 3 0 多 を 6 0 重量部、 石炭灰と して実施例 1 と同様の も のを 4 0重量部を混合し、 さ らに少量の水を したのち、 圧縮成形 （ 成形圧力

じ〖< 4 1 0 0 k&Zc ) し、つ で焼成温度最高 1 2 6 0 TC で 4 0 時 間焼成し、 磁器タ イ ルを得た。

^上詳述 したよ う に、 と の発明によれば、 粘土の 便用量を節滅する こ とができ、 さ らに石炭灰がも と も と乾燥しているため調合原土の乾燥に要するエネル ギ 一の節減を図る こ とができ、 ま た、 石炭灰の添加に よ ])焼成温度も下げる こ とができ るので焼成時の熱エネ ル ギ一の節減 も図る こ とができ る。 さ'らに、 石炭灰の 添加に よ 製品の比重 も輊 く ]? 、 屋根材、 外壁材等 の用途に適する と と も に運搬、 取扱い等の点で も 有利 と な る o

そのほか.、 石炭灰を適量、 すなわち、 粘土質基材 1 0 0重量部に対し 1 0 〜 2 0 0重量部添加する こ と によ 機械的強度を従来の粘土質基材のみか らなる も の よ ]? 向上させる と と もで き る。

また、 産業廃棄物と しての石炭灰を利用 し、 且つ、 粘土や長石るどの使甩量を減 らすこ とができ るため資 源を有効に活用する こ とができる。

さ らに、 石炭灰を混入する こ とに よ J?製品表面に 独得の美観ある色と艷が出る； ¾め、 釉案な しに便用で き る。 尚、 釉薬掛け も勿論可能である。

産棻上の利用可能性

本癸明は従来の粘土製品のほとんどすべてに利用 し得る も のであ ]?、 た とえばレ ンガ、 タ イ ル、 屋根瓦、

0·;·ΡΙ 建材用ブロ ッ ク、 陶器の製造に適用する こ とができ る o

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Claims

請 求 の 範 西

(1) 粘土質基材 1 0 0 重量部に対 し、 石炭灰を 950 重量部以下混入 し、 これを成形、 焼成 して る と と を 特徵とする粘土製品。

(2) 石炭灰の添加量が粘土質基材 1 0 0重量部に対 し 1 0 〜 2 0 0 重量部である請求の範囲第 1 項記载の 粘土製品 0

(3； 粘土貧基材が粘土のみから る請求の範囲第 1 項記載の粘土製品。

(4) 粘土質基材が粘土に長石、 珪石、 陶石、 ろ う石. 頁岩から選ばれる岩石微粉砕物を含む請求の範囲第 1 項記載の粘土製品。

(5) 石炭灰の添加量が粘土貧基材 1 0 0重量部に対 し 6 0 重量部^下である請求の範囲第 1 項記載の粘土 製品。

(6) 粘土質基材 1 0 0重量部に対 し、 石炭灰を 9 50 重量部以下、 および成形に適する コ ン シ ス テ ン シーを 付与し得る量の水を加え、 これを混合 したのち、 成形 し、 ついで焼成する と と を特徵とする粘土製品の製造 方法。