WO2021199835A1 - 衛生陶器 - Google Patents

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WO2021199835A1
WO2021199835A1 PCT/JP2021/007684 JP2021007684W WO2021199835A1 WO 2021199835 A1 WO2021199835 A1 WO 2021199835A1 JP 2021007684 W JP2021007684 W JP 2021007684W WO 2021199835 A1 WO2021199835 A1 WO 2021199835A1
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WO
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sanitary ware
base material
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glaze layer
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PCT/JP2021/007684
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古賀 直樹
聡 北崎
裕由 亀重
祐樹 岡安
知史 阿野
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Toto株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to sanitary ware used in toilet bowls, washbasins, etc.
  • sanitary ware generally includes a pottery base of a molten geology and a glaze layer, most of the molten geology has a glaze layer formed, and a part of the molten geology is exposed. It is a structure made up of. For example, in the case of a toilet bowl, such a structure hardly deforms under a seating load, maintains sufficient strength, is less likely to cause scratches on the surface, and maintains hygiene.
  • the pottery base of the molten material is densified to minimize water absorption, problems due to water absorption of the exposed portion can be prevented.
  • Sanitary ware has a relatively large and complicated shape among ceramic products, so it has a thick structure to maintain the strength of the product.
  • the bending strength is 50 to 80 MPa, and at this strength, the wall thickness of the product needs to be about 7 to 12 mm.
  • the weight of the product has increased, and there is still a demand for lighter sanitary ware for transportation, construction, and upsizing.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-319061 states that a pottery is composed of a base material and a glaze layer formed on a necessary portion thereof, and the central portion of the base material is made of a water-absorbent ceramic base material. Therefore, it is disclosed that at least the portion of the surface of the substrate where the glaze layer is not formed is impregnated with an alkaline component and then fired so that the water absorption is smaller than that of the central portion of the substrate. Has been done.
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-68821 (Patent Document 2) describes a sanitary ware in which a ceramic base material and a glaze layer are formed on a necessary portion of the base material, and the main component constituting the base material is SiO 2 : 50 to 75 wt%, Al 2 O 3 : 20 to 45 wt%, Na 2 O: 0.5 wt% or more, and at least 1 selected from the group consisting of Na 2 O, Li 2 O, and K 2 O.
  • the sum of the seed component and at least one component selected from the group consisting of CaO, MgO, BaO, and BeO is 2 to 6 wt%, and the crystal is further selected from quartz, cristobalite, mullite, and corundum.
  • sanitary pottery containing at least one type and having a total crystal content of 10 to 60 wt% with respect to 100 of the whole substrate.
  • Patent Document 3 describes a sanitary ware in which a ceramic base material and a glaze layer are formed on a necessary portion of the base material, and the base material contains mullite and quartz as main components. It is a substrate containing a crystal phase, a glass phase containing SiO 2 and Al 2 O 3 as main components, and a crystal phase composed of minerals selected from Christobalite, Andalsite, Silimanite, Kayanite, and Corundum, if necessary.
  • the main components of the substrate are SiO 2 : 50 to 65 wt%, Al 2 O 3 : 30 to 45 wt%, alkali oxide 0.1 to 2 wt%, and divalent metal oxide 0.1 to 10 wt%.
  • a sanitary ware that contains at least a CaO component as a divalent metal oxide component and is characterized in that CaO component segregated portions in which the CaO component is segregated is scattered in the substrate is disclosed.
  • Patent Document 4 skeleton-forming materials typified by pottery stone, silica stone, wax stone, chamotte, van clay, kaolin and plastic raw materials typified by sardine clay, wood section clay, and kaolin.
  • the filling rate of the molding base material in the molding step is 68% by volume or more, and the main component of the base material.
  • the composition of the composition is SiO 2 : 45 to 70% by weight, Al 2 O 3 : 25 to 50% by weight, and the other composition components are selected from the group consisting of Na 2 O, K 2 O, and Li 2 O.
  • the total amount of at least one alkali metal oxide selected from the group is 2% by weight or less, and at least one alkali metal oxidation selected from the group consisting of Na 2 O, K 2 O, and Li 2 O.
  • the total amount of at least one alkaline earth metal oxide selected from the group consisting of the substance and CaO, MgO, BaO, and BeO is 10% by weight or less, and at least the CaO component is contained as the alkaline earth metal oxide component.
  • Patent Document 5 the total amount of the alkaline oxide and the alkaline earth oxide in a ceramic substrate which is composed of a crystal phase and a glass phase and contains an alkali oxide and an alkaline earth oxide in the glass phase.
  • a ceramic substrate is disclosed characterized in that the molar ratio of the alkaline earth oxide to the alkali earth oxide is 30 mol% or more.
  • Patent Document 6 describes a sanitary ware in which a ceramic base material and a glaze layer are formed on a necessary portion of the base material, and the composition of the main component constituting the base material is SiO2 :. 45-70 wt%, Al 2 O 3: 25 to 50% by weight, in the in the matrix, further alkali metal oxides and CaO, MgO, BaO, at least one alkali selected from the group consisting of BeO A total of 6% by weight or less of earth metal oxide is contained, the amount of alkali metal oxide in the substrate is 2% by weight or less, and Na 2 O is an optional component as an essential component of the alkali metal oxide. It contains K 2 O as, and sanitary ware is disclosed, wherein the Na 2 O with respect to the total amount of Na 2 O and K 2 O is 20 wt% or more.
  • Patent Document 7 describes a sanitary ware in which a ceramic base material and a glaze layer are formed on a necessary portion of the base material, and the composition of the main component constituting the base material is SiO 2. : 45 to 70% by weight, Al 2 O 3 : 25 to 50% by weight, and the base material further contains 10% by weight or less of an alkali metal oxide and an alkaline earth metal oxide. The amount of alkali metal oxide in the substrate is 2% by weight or less, CaO and MgO are contained as essential components of the alkaline earth metal oxide, and MgO is added to the total amount of CaO and MgO.
  • Sanitary ware characterized by 20% by weight or more, is disclosed.
  • Patent Document 8 describes a sanitary ware in which a ceramic base material and a glaze layer are formed on a necessary portion of the base material, and the base material contains mullite and quartz as main components. It is a substrate containing a crystal phase, a glass phase containing SiO 2 and Al 2 O 3 as main components, and a crystal phase composed of minerals selected from Christobalite, Andalsite, Silimanite, Kayanite, and Corundum, if necessary.
  • the main components of the substrate are SiO 2 : 50 to 65 wt%, Al 2 O 3 : 30 to 45 wt%, alkali oxide 0.1 to 2 wt%, and divalent metal oxide 0.1 to 10 wt%.
  • the divalent metal oxide component at least the CaO component is contained, and the CaO component segregated portion in which the CaO component is segregated is scattered in the base material, and the base material is fibrous with an aspect ratio of 10 or more.
  • Sanitary ware which is characterized by the use of wallastite, is disclosed.
  • Patent Document 9 in a fired body substrate composed of at least a crystal phase containing mullite, quartz and anorite as main components and a glass phase containing SiO 2 and Al 2 O 3 as main components, the above-mentioned A lightweight pottery characterized in that a large number of independent pores surrounded by anorsites are formed in the base material of the fired body and the bulk density is 2.0 to 2.4 g / cm3 is disclosed.
  • Patent Document 10 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-97068
  • Patent Document 11 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-114565
  • Patent Document 12 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-114566
  • the glaze for sanitary ware for example, the glaze described in WO99 / 61392 (Patent Document 13) is used.
  • An object of the present invention is to provide sanitary ware that can achieve both low water absorption and light weight.
  • the present inventors have recently found that a sanitary ware that can achieve both low water absorption and light weight can be realized by a composition that cannot be said to be appropriate as a sanitary ware composition based on conventional knowledge in molten geology. Obtained.
  • the present invention is based on such findings.
  • the sanitary ware according to the present invention A sanitary ware that has a molten pottery base and a glaze layer, and a part of the base is exposed to the outside without a glaze layer.
  • the substrate is (A) Anorthite and (B) Contains an alkaline component, Wherein the amount of the alkali component is an oxide (A 2 O) terms, is characterized in that the 5 to 10% by weight relative to the matrix.
  • sanitary ware means pottery products used in and around toilets and washbasins, and specifically, toilet bowls, urinals, tanks, eye plates (sana), and so on. It means a washbasin, a hand washbasin, etc.
  • the sanitary ware according to the present invention is a pottery whose material is described in "7.1 Material Types" of JIS A5207: 2019 and satisfies various characteristics described in "7.2 Pottery Quality". It is preferable that it is one.
  • the base of the sanitary ware according to the present invention is basically a pottery base of molten geology.
  • the term "pottery base of molten material” has the usual meaning understood in the art for sanitary ware and therefore, as the base of sanitary ware according to the present invention, “pottery base of molten material”.
  • “Pottery base” is understood in its usual sense, except that it has the features of the present invention described below.
  • Ware matrix of ⁇ matrix protein in the sanitary ware according to the present invention comprises a (A) anorthite, (B) contains an alkali component, this amount of alkali component oxides (A 2 O) terms, matrix It is 5% by weight to 10% by weight, preferably 6% by weight to 10% by weight.
  • the alkaline components are preferably Li, Na and K, and therefore the oxides thereof are Li 2 O, Na 2 O and K 2 O.
  • the fact that the amount of the alkaline component is in the above range is disadvantageous in terms of the strength of the product and the deformation during firing, and the amount is usually unsuitable. Is understood.
  • the base material in which such a large amount of alkaline component considered to coexist with (A) anorthite low water absorption and high strength can be obtained, so that the weight of the product can be reduced.
  • the substrate of the sanitary ware according to the present invention is further characterized by its closed pores.
  • the “closed pore” means a pore that is not connected to the outside air existing inside the substrate, and in a preferred embodiment of the present invention, it can be obtained according to the method for measuring “closed porosity” described later.
  • the closed porosity is set to 15% by volume or more.
  • the base material of the sanitary ware according to the present invention is also characterized by its water absorption rate.
  • the water absorption rate obtained according to the measurement method of "water absorption rate” described later is set to less than 2%.
  • the following theory can be considered in which the pores generated when anorthite is formed at 900 ° C to 1000 ° C are maintained up to the maximum firing temperature in the substrate, and then the open pores can be closed.
  • metakaolin is produced by the dehydration reaction of kaolin.
  • metakaolin reacts with limestone at 900 to 1000 ° C to produce anorthite (CaAl 2 Si 2 O 8 ).
  • the portion where the limestone is consumed becomes a pore, and anorthite is generated around the pore.
  • metacaolin is decomposed at 1000 ° C. or higher to form mullite and SiO 2 glass.
  • the amount of closed pores may decrease and the flux component at the maximum temperature may increase.
  • reaction formula (1) the reaction formula (2) does not occur due to the consumption of metakaolin, and mullite and SiO 2 glass can be produced.
  • reaction formula (2) does not occur due to the consumption of metakaolin, and mullite and SiO 2 glass can be produced.
  • it seems that the pores generated by the anorthite formation reaction are likely to remain as they are.
  • the amount of pores up to the maximum firing temperature of 1100 to 1200 ° C. at which the melting reaction occurs is maximized, and in the melting reaction, the viscosity of a relatively small amount of glass that suppresses the increase during temperature rise is increased by a high alkaline component. It is probable that it was possible to lower the temperature and improve the fluidity, and to surely close the open pores. As a result, it is considered that the open pores are closed and a large amount of closed pores can be left, and excellent low water absorption and light weight are realized.
  • a raw material containing calcium (Ca) such as wallastonite can be used instead of limestone.
  • the calcium-containing raw material is at least one selected from the group consisting of limestone, dolomite, dolomite, and apatite, preferably any or both of dolomite and wallastnite.
  • Raw material containing these calcium at 900 ⁇ 1000 ° C., and reacted with metakaolin (Al 2 O 3 ⁇ 2SiO 2 ), anorthite is formed.
  • anorthite When anorthite is used as a raw material containing calcium, anorthite is considered to be produced by the reaction of the following formula (reaction formula (3)). Al 2 O 3 ⁇ 2SiO 2 + CaSiO 3 ⁇ CaAl 2 Si 2 O 8 + SiO 2 ⁇ ⁇ ⁇ (3)
  • reaction formula (3) Al 2 O 3 ⁇ 2SiO 2 + CaSiO 3 ⁇ CaAl 2 Si 2 O 8 + SiO 2 ⁇ ⁇ ⁇ (3)
  • the reaction of the reaction formula (3) for anorthite formation since CO 2 gas is not generated, the pores are not increased and the density change in the firing process is small. Further, in the reaction of the reaction formula (3), surplus SiO 2 glass is generated, so that the surplus SiO 2 glass contributes to closing the open pores together with the glass generated in the subsequent melting reaction. That is, when wallastnite is used as a raw material containing calcium, the amount of closed pores in the base material after firing is smaller than that in the case of using limestone, but
  • the amount of anorthite in the substrate is preferably 10 to 45% by weight, more preferably 13 to 31% by weight.
  • the amount of annosite is determined by performing Rietveld analysis on the X-ray diffraction pattern obtained by the powder analysis method and estimating the abundance of each crystal phase from the determined scale coefficient. The detailed method for quantifying anorthite is as described in Examples described later.
  • the oxide equivalent amount of the alkaline component is 5 to 10% by weight, more preferably 6 to 9% by weight, based on the base material.
  • the more preferable lower limit value of the closed porosity is 20% by volume, and the more preferable upper limit value is 31% by volume.
  • the water absorption rate is preferably less than 1%.
  • the sanitary ware base contains calcium in an amount of 3 to 10% by weight, preferably 3 to 9% by weight, more preferably 4 to 9 in terms of oxide (CaO). Contains% by weight.
  • the sanitary ware base material according to the present invention may contain an aggregate component from the viewpoint of its strength.
  • an aggregate component a component that is usually added to the pottery base of the molten material, does not react at the time of firing, suppresses shrinkage or softening deformation at the time of firing, or affects the strength of the fired body can be used.
  • the aggregate component that is, the component (C) contains at least one selected from the group consisting of corundum, chamotte, quartz, hollow silica, hollow alumina, zirconia, zircon, cordierite, and mullite. It is preferable to do so.
  • the present invention it is expected that the following advantages can be obtained by using these aggregate components. That is, as described above, when metakaolin is consumed in the anorthite formation reaction (reaction formula (1)) and a relatively large amount of anorthite is produced, a large contraction may occur in the reaction temperature range. .. When this contraction occurs, the matching with the glaze is impaired.
  • the aggregate is a material that does not participate in the reaction formula (1) and does not easily increase the flux component in the melting reaction. Therefore, the use of these aggregates is advantageous from the viewpoint of low water absorption and weight reduction. Further, according to a preferred embodiment of the present invention, by using these aggregate components, sanitary ware having excellent heat impact resistance can be obtained.
  • the aggregate component can identify the shape and component of the polished surface of sanitary ware from the reflected electron image of a scanning electron microscope (SEM) and the element mapping of energy dispersive X-ray analysis (EDX). can.
  • SEM scanning electron microscope
  • EDX energy dispersive X-ray analysis
  • the raw material used as the sanitary ware base material can be prepared from conventionally known raw materials in consideration of the composition. Specifically, silica sand, feldspar, limestone, wallastnite, clay, alumina, chamotte and the like can be used.
  • the composition of the base material for sanitary ware according to the present invention is preferably as follows, and the raw material for the base material for pottery is blended so as to have the following composition. SiO 2 40 to 65 parts by weight Al 2 O 3 20 to 50 parts by weight CaO 3 to 10 parts by weight MgO 0.1 to 1 part by weight K 2 O 3 to 6 parts by weight Na 2 O 0.5 to 5 parts by weight Li 2 O 0 to 2 parts by weight
  • the glaze layer of the sanitary ware according to the present invention is not limited, but according to a preferred embodiment of the present invention, the composition of the glaze layer is preferably one having the composition shown below in terms of oxide.
  • the raw material for the glaze layer can be prepared from conventionally known raw materials in consideration of the composition.
  • silica sand, feldspar, limestone, dolomite, alumina, zinc oxide, zircon and the like can be mentioned.
  • the sanitary ware base material and the glaze layer are in a combination in which the base material and the glaze layer do not have a large difference in the amount of deformation after firing and do not adversely affect the shape or surface condition of the sanitary ware. It is preferable to have.
  • the matching with the glaze in the examples described later is within 5 mm in terms of the amount of deformation.
  • the coefficient of linear expansion of the base material is about 5 ⁇ 10 -7 / K to 10 ⁇ 10 -7 / K higher than the coefficient of linear expansion of the glaze.
  • the sanitary ware according to the present invention can be obtained by obtaining a slurry obtained by casting slurry prepared from the above-mentioned base material in a mold such as gypsum, drying it, glazing it, and firing it.
  • a slurry obtained by casting slurry prepared from the above-mentioned base material in a mold such as gypsum the pores generated when anorite is formed are maintained up to the maximum firing temperature, and then the open pores are closed to achieve good low water absorption, strength, and weight reduction. Therefore, it is preferable to determine the firing conditions so that these reactions and phenomena occur reliably.
  • firing is preferably carried out at a temperature rise of about 200 ° C. per hour and held at a maximum temperature of 1180 to 1200 ° C. for 2 hours.
  • the measurement method of "closed porosity" and “water absorption rate” defined in the present invention is as follows.
  • a fired body molded or cut into a size of 7 mm ⁇ 8 mm ⁇ 70 mm is prepared. This sample is dried at 110 ° C. for 24 hours, the sample weight is measured, and this is taken as the dry weight. Then, the sample is placed in a container and degassed with a vacuum pump for 20 minutes. While maintaining a vacuum, distilled water is poured into a container containing a sample and degassed for another 60 minutes. Open to the atmosphere, soak the sample in water, pull up, remove the water on the surface of the sample with a cloth, etc., and measure the weight. This is the weight at the time of water absorption.
  • the water absorption rate is calculated by the following formula.
  • Porosity The apparent density is calculated by the following formula from the numerical value obtained to obtain the above water absorption rate.
  • the "true density” was measured as follows. That is, the base fired body was crushed to the extent that it did not contain closed pores, and the density of the powder was measured using a specific gravity bottle using water as a solvent. This was defined as the "true density" of the substrate.
  • the closed porosity is defined by the following formula.
  • the composition of the base material was measured by the glass bead method using a fluorescent X-ray analyzer (XRF) after pulverizing the fired base material.
  • XRF fluorescent X-ray analyzer
  • the one having the following composition was prepared, glazed on the above sanitary ware base, and fired with the firing temperature shown in Table 2 as the maximum temperature.
  • the total amount of alkali metal oxides shows the total amount of Li 2 O, Na 2 O, and K 2 O components in the base composition of Table 3.
  • the minerals contained were identified by qualitative analysis using an X-ray diffractometer (XRD) using the calcined base material as a crushed material and press-molded the crushed powder into a disk shape as a measurement sample.
  • XRD X-ray diffractometer
  • Quantitative annosite The amount of annosite was determined by performing Rietveld analysis on the X-ray diffraction pattern obtained by the powder analysis method and estimating the abundance of each crystal phase from the determined scale coefficient. Specifically, the procedure is as follows.
  • the obtained substrate was pulverized until the average particle size was 10 ⁇ m or less to obtain a powder.
  • a mortar and pestle made of tungsten carbide (WC) was used.
  • the crushing method is not limited, and a crushing tool such as a general ball mill or mortar may be used.
  • the average particle size was measured by the following procedure.
  • An aqueous dispersion of the base powder was prepared using the HYDRO LV ultrasonic disperser manufactured by Malvern Panalytical. The dispersion conditions are as shown below.
  • ⁇ Dispersant None ⁇ Frequency: 40kHz ⁇ Irradiation time: 15 seconds ⁇ Pause time until measurement start: 10 seconds ⁇ Pump speed: 3500 rpm
  • the above average particle size was measured.
  • a MASTERSIZER3000 laser diffraction particle measuring device manufactured by Malvern Analytical Co., Ltd. and the software MASTERSIZER ver3.72 were used, and the volume average value was obtained by the laser diffraction / scattering method based on the Mie theory.
  • the refractive index of the dispersion medium was 1.33.
  • an X-ray diffraction pattern was obtained using the powder.
  • the X-ray diffraction pattern acquired under the above conditions is compared with the PDF (Powder Diffraction File) data of ICDD (International Center for Diffraction Data), and a matching crystal phase is selected. Identified.
  • Rietveld analysis was performed on the identified crystal phases by an external standard method.
  • the substance used as the external standard sample was Al 2 O 3 with a purity of 99.99% or higher.
  • An X-ray diffraction pattern is obtained from this external standard sample under the same measurement conditions as the powder, and its abundance (% by weight) is compared with the area of the obtained X-ray diffraction according to the COD (Crystallography Open Database) file. It was calculated and used as a reference.
  • Firing shrinkage rate The substrate before calcination was cut out to a size of 7 mm ⁇ 8 mm ⁇ 70 mm to prepare a molded product sample. The length of the central portion of this molded product sample was measured. Next, this sample was calcined, and the length of the central portion of the calcined sample was measured. The shrinkage rate was calculated from the difference in the amount of shrinkage.
  • a test piece of a molded product having a width of 30 mm, a thickness of 10 mm, and a length of 250 mm is fired while being held at a span of 200 mm, and the amount of sagging at the center of the test piece after firing is measured to obtain a measured value of softening deformation. bottom. Since the magnitude of softening deformation is inversely proportional to the square of the thickness, the value converted to a thickness of 10 mm was used as the value of the amount of softening deformation.
  • a fired body with a diameter of 14 mm x 150 mm was prepared as a round bar sample.
  • the three-point bending strength of this sample was measured.
  • the measurement conditions were a span of 100 mm and a crosshead speed of 2.5 mm / min.
  • the raw material for the sanitary ware base material was molded, and a test piece of 20 mm ⁇ 8 mm ⁇ 150 mm was prepared.
  • a glaze was glazed on one surface of this test piece to a thickness of 0.6 to 0.7 mm, and the surface (side surface) having a thickness of 8 mm and a length of 150 mm was turned down and fired. After firing, the warp of the central portion on the unglazed surface side was measured with reference to the length direction, and the amount of warp was defined as the amount of deformation.
  • a fired body having a heat resistance impact resistance of 25 mm in width, 10 mm in thickness and 110 mm in length was used as a test piece.
  • the test piece was heated to a predetermined temperature, held at that temperature for 1 hour or more, then put into water and rapidly cooled, and the occurrence of cracks was confirmed by an ink check.
  • the temperature difference for quenching (difference between the predetermined heating temperature and the temperature of water) was gradually increased, and this operation was repeated until cracks were generated in the test piece.
  • the temperature difference of quenching in which cracks occur in 50% of the N number of the test piece was defined as the heat impact resistance of the test substrate.

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Abstract

低吸水性および軽量性を両立しうる衛生陶器が開示されている。この衛生陶器は、熔化素地質の陶器素地と釉薬層とを備え、前記素地の一部が釉薬層なしに外部に露出している衛生陶器であって、前記素地が、(A)アノーサイトと、(B)アルカリ成分とを含有し、アルカリ成分の量が酸化物(A2O)換算で、前記素地に対して5~10重量%とされる。

Description

衛生陶器
 本発明は、便器、洗面器等で使用される衛生陶器に関する。
 衛生陶器はその重量が食器などに比べかなり大きいため、ガラス質が多い磁器を用いると焼成中に自重による変形が非常に大きくなり、製造が困難となる。一方、ガラス質が少なく結晶質の多い陶器を用いると、釉薬が施されていない部分で吸水性が生じる。そのため汚水を吸う、凍害により破損するなどの問題を生じるおそれがある。そこで、衛生陶器では、磁器と陶器の間にあたる、焼成中の変形を抑え、極力吸水性を小さくした熔化素地質の陶器素地を用いている。
 すなわち、現在、衛生陶器は、一般的に、熔化素地質の陶器素地と、釉薬層とを備え、前記熔化素地質の大部分は釉薬層が形成され、前記熔化素地質の一部は露出してなる構造体となっている。例えば、便器の場合、このような構造であることにより、着座荷重でほとんど変形せず、充分な強度を保持するとともに、表面に傷が生じにくく、衛生性が保持される。また、熔化素地質の陶器素地が緻密化され、吸水性をできるだけなくしていることから、露出部分の吸水性による不具合も防止される。
 衛生陶器は、陶磁器製品の中でも比較的大型でかつ複雑な形状をとっているため、製品の強度を保つために肉厚の構造になっている。従来の上記素地において、その曲げ強度は50~80MPaであり、この強度では、製品の肉厚は7~12mm程度必要である。そのために、製品重量が大きくなり、運搬・施工・大型化において、より軽量な衛生陶器が依然求められていた。
 曲げ強度を上記以上に維持させ、吸水性を低めつつ、製品重量を低める技術が従来提案されている。
 例えば、特開2000-319061(特許文献1)には、素地とその上の必要な部分に形成される釉薬層からなる陶磁器であって、前記素地の中央部は吸水性のある陶器質素地からなり、前記素地の表面のうち、少なくとも釉薬層が形成されていない部分では、吸水性が前記素地の中央部よりも小さくなるように、アルカリ成分を成形体に含浸させた後に焼成することが開示されている。
 特開2002-68821(特許文献2)には、陶磁器素地と、前記素地上の必要な部分に釉薬層が形成されてなる衛生陶器であって、前記素地を構成する主成分が、SiO:50~75wt%、Al:20~45wt%、NaO:0.5wt%以上であり、また、NaOと、LiO、KOからなる群から選ばれた少なくとも1種の成分と、CaO、MgO、BaO、BeOからなる群から選ばれた少なくとも1種の成分との和が2~6wt%であり、さらに結晶として石英、クリストバライト、ムライト、コランダムの中から選ばれた少なくとも1種類以上を含み、全結晶量が素地全体100に対して10~60wt%であることを特徴とする衛生陶器が開示されている。
 特開2001-348263(特許文献3)には、陶磁器素地と、前記素地上の必要な部分に釉薬層が形成されてなる衛生陶器であって、前記素地は、ムライト及び石英を主成分とする結晶相と、SiO、Alを主成分とするガラス相と、必要に応じてクリストバライト、アンダルサイト、シリマナイト、カイヤナイト、コランダムから選ばれた鉱物からなる結晶相とを含む素地であり、素地の主要な成分がSiO:50~65wt%、Al:30~45wt%、アルカリ酸化物0.1~2wt%、2価金属酸化物0.1~10wt%であり、前記2価金属酸化物成分として、少なくともCaO成分を含有し、前記素地中に前記CaO成分が偏析しているCaO成分偏析部が散在していることを特徴とする衛生陶器が開示されている。
 特開2002-68825(特許文献4)には、陶石、珪石、蝋石、シャモット、バン土頁岩、カオリンに代表される骨格形成材料と蛙目粘土、木節粘土、カオリンに代表される可塑性原料、珪灰石、石灰石、灰長石に代表されるカルシウム原料、場合によっては、長石、ドロマイトに代表される焼結助剤原料からなる窯業原料を成形して成形素地を得る成形工程と、必要に応じて必要な部分に施釉する施釉工程と、焼成工程とを含む方法により製造可能な衛生陶器用素地において、前記成形工程の成形素地の充填率が68体積%以上であり、かつ、素地の主成分の組成が、SiO:45~70重量%、Al:25~50重量%であり、その他の組成成分として、NaO、KO、LiOからなる群から選ばれた少なくとも1種のアルカリ金属酸化物及び/又はCaO、MgO、BaO、BeOからなる群から選ばれた少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物を含み、NaO、KO、LiOからなる群から選ばれた少なくとも1種のアルカリ金属酸化物の総量が2重量%以下であり、かつNaO、KO、LiOからなる群から選ばれた少なくとも1種のアルカリ金属酸化物とCaO、MgO、BaO、BeOからなる群から選ばれた少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物の総量が10重量%以下であり、アルカリ土類金属酸化物成分として、少なくともCaO成分を含有することを特徴とする陶磁器が開示されている。
 WO97/26223(特許文献5)には、結晶相とガラス相から構成され、ガラス相にアルカリ酸化物とアルカリ土類酸化物を含む陶磁器素地において、前記アルカリ酸化物とアルカリ土類酸化物の総量に対するアルカリ土類酸化物のモル比が30mol%以上であることを特徴とする陶磁器素地が開示されている。
 本技術は、焼成変形量を低めているが、低吸水性と軽量化の両立はできていない。
 特開2001-287981(特許文献6)には、陶磁器素地と、前記素地上の必要な部分に釉薬層が形成されてなる衛生陶器であって、前記素地を構成する主成分の組成がSiO2:45~70重量%、Al:25~50重量%であり、前記素地中には、さらにアルカリ金属酸化物及びCaO、MgO、BaO、BeOからなる群から選ばれた少なくとも1種のアルカリ土類金属酸化物が併せて6重量%以下含有されており、前記素地中におけるアルカリ金属酸化物量は2重量%以下であり、アルカリ金属酸化物のうちの必須成分としてNaOを、任意成分としてKOを含有し、かつ、NaOとKOとの合計量に対してNaOが20重量%以上であることを特徴とする衛生陶器が開示されている。
 特開2002-255630(特許文献7)には、陶磁器素地と、前記素地上の必要な部分に釉薬層が形成されてなる衛生陶器であって、前記素地を構成する主成分の組成がSiO:45~70重量%、Al:25~50重量%であり、前記素地中には、更にアルカリ金属酸化物及びアルカリ土類金属酸化物が併せて10重量%以下含有されており、前記素地中におけるアルカリ金属酸化物量は2重量%以下であり、アルカリ土類金属酸化物のうちの必須成分としてCaOとMgOとを含有しており、CaOとMgOとの合計量に対してMgOが20重量%以上であることを特徴とする衛生陶器が開示されている。
 特開2002-80266(特許文献8)には、陶磁器素地と、前記素地上の必要な部分に釉薬層が形成されてなる衛生陶器であって、前記素地は、ムライト及び石英を主成分とする結晶相と、SiO、Alを主成分とするガラス相と、必要に応じてクリストバライト、アンダルサイト、シリマナイト、カイヤナイト、コランダムから選ばれた鉱物からなる結晶相とを含む素地であり、素地の主要な成分がSiO:50~65wt%、Al:30~45wt%、アルカリ酸化物0.1~2wt%、2価金属酸化物0.1~10wt%であり、前記2価金属酸化物成分として、少なくともCaO成分を含有し、前記素地中に前記CaO成分が偏析しているCaO成分偏析部が散在しており、前記素地原料として、アスペクト比が10以上の繊維状ワラストナイトを使用したことを特徴とする衛生陶器が開示されている。
 特開2011-162376(特許文献9)には、少なくともムライト、石英、アノーサイトを主成分とする結晶相とSiO、Alを主成分とするガラス相からなる焼成体素地において、前記焼成体素地中にはアノーサイトに周りを取り囲まれた独立気孔が多数形成され、嵩密度が2.0~2.4g/cm3であることを特徴とする軽量陶器が開示されている。
 さらに特開2002-97068(特許文献10)、特開2002-114565(特許文献11)、特開2002-114566(特許文献12)にも曲げ強度を維持させつつ、製品重量も低めていた衛生陶器が開示されている。
 一方、衛生陶器用の釉薬としては、例えば、WO99/61392(特許文献13)に記載の釉薬が利用されている。
特開2000-319061 特開2002-68821 特開2001-348263 特開2002-68825 WO97/26223 特開2001-287981 特開2002-255630 特開2002-80266 特開2011-162376 特開2002-97068 特開2002-114565 特開2002-114566 WO99/61392 特開平4-2679
 衛生陶器について、低吸水性を確保しつつ、強度を維持して製品重量を低くする技術が依然として求められている。
 本発明は、低吸水性および軽量性を両立しうる衛生陶器を提供することをその目的としている。
 本発明者らは、今般、熔化素地質において、従来の知見では衛生陶器の組成としては適切とは言い難い組成により、低吸水性および軽量性を両立しうる衛生陶器が実現できるとの知見を得た。本発明は係る知見に基づくものである。
 そして、本発明による衛生陶器は、
 熔化素地質の陶器素地と釉薬層とを備え、前記素地の一部が釉薬層なしに外部に露出している衛生陶器であって、
 前記素地が、
(A)アノーサイトと、
(B)アルカリ成分とを含有し、
ここで、前記アルカリ成分の量が酸化物(AO)換算で、前記素地に対して5~10重量%であることを特徴とするものである。
衛生陶器および素地
 本明細書において「衛生陶器」とは、トイレ及び洗面器、またその周辺で用いられる陶器製品を意味し、具体的には大便器、小便器、タンク、目皿(サナ)、洗面器、手洗器などを意味する。本発明による衛生陶器は、その材質がJIS A5207:2019の「7.1 材料の種類」に記載された陶器であって、かつ、「7.2 陶器の品質」に記載された諸特性を満たすものであることが好ましい。
 本発明による衛生陶器は、その素地が基本的には熔化素地質の陶器素地とされる。本明細書において、用語「熔化素地質の陶器素地」とは、衛生陶器に関する当業界において理解されている通常の意味を有し、したがって、本発明による衛生陶器の素地としての「熔化素地質の陶器素地」は後記する本発明による特徴を備えることを除き、通常の意味に理解される。
 本発明による衛生陶器における「熔化素地質の陶器素地」は、(A)アノーサイトと、(B)アルカリ成分とを含有し、このアルカリ成分の量は酸化物(AO)換算で、素地に対して5重量%~10重量%とされ、好適には、6重量%~10重量%である。ここで、アルカリ成分とはLi、NaおよびKが好ましいものとして挙げられ、したがってその酸化物とはLiO、NaO、KOである。
 従来の知見によれば、衛生陶器のような大型の陶器製品において、アルカリ成分量が上記範囲にあることは、製品の強度および焼成中の変形等の点で不利であり、ふさわしくない量と通常は理解される。しかしながら、このような多量と考えられるアルカリ成分が(A)アノーサイトと共存された素地にあっては、低吸水性であり、かつ高い強度が得られるため製品を軽量化することができた。
 本発明の好ましい態様によれば、本発明による衛生陶器の素地は、さらに、その閉気孔により特徴付けられる。本明細書において、「閉気孔」とは、素地内部に存在する外気とつながっていない気孔を意味し、さらに本発明の好ましい態様にあっては、後記する「閉気孔率」の測定方法に従い得られる閉気孔率が15容積%以上とされる。
 本発明の好ましい態様によれば、本発明による衛生陶器の素地は、その吸水率によっても特徴付けられる。本明細書において、後記する「吸水率」の測定方法に従い得られる吸水率が2%未満とされる。
 本発明において、低吸水性であり、かつ軽量化された衛生陶器が実現される理由については定かではないが、以下の理論が考えられる。この理論はあくまで仮説であって、この理論により本発明が拘束されることはない。
 一つの理論として、素地において、900℃~1000℃でアノーサイトが生成するときに生じる気孔が最高焼成温度まで保持され、その後開気孔を閉塞させることができたとする以下の理論が考えらえる。
 カオリンを含む熔化質素地を昇温していくと、まず、カオリンの脱水反応でメタカオリンが生成する。素地原料として石灰石を配合しておくと、900~1000℃で、メタカオリンと石灰石が反応し、アノーサイト(CaAl2Si2O8)が生成する。
Al2O3・2SiO2 + CaCO3 → CaAl2Si2O8 + CO2・・・(1)
このときに、石灰石が消費される部分が気孔になり、気孔の周囲にアノーサイトが生成される。
 通常の衛生陶器素地の場合は、1000℃以上でメタカオリンが分解してムライトとSiOガラスが生成する。その分、閉気孔量が低減するとともに、最高温度におけるフラックス成分が増加してしまう可能性がある。
3(Al2O3・2SiO2) → 3Al2O3・2SiO2 + 4 SiO2・・・(2)
 しかし、昇温中のより低い温度で生じるアノーサイト生成反応(反応式(1))で、メタカオリンを消費してしまうことで、反応式(2)は生じず、ムライトおよびSiOガラスは生成せず、かつ、アノーサイト生成反応で生じた気孔はそのまま残存しやすくなると思われる。
 このようにして、熔化反応が生じる1100~1200℃の最高焼成温度までの気孔量が最大化され、熔化反応では、昇温中の増量を抑制した比較的少量のガラスの粘性を、高アルカリ成分にすることで低めて流動性を向上させて、確実に開気孔を閉塞させることができたものと考えられる。この結果、開気孔が閉塞するとともに、多量の閉気孔も残存させることができ、優れた低吸水性と軽量性とが実現されたものと考えられる。
 アノーサイトの生成に寄与する原料として、石灰石の代わりに、ワラストナイトなどの、カルシウム(Ca)を含有する原料を使用することができる。本発明において、カルシウムを含有する原料は、石灰石、ワラストナイト、ドロマイト、およびアパタイトからなる群から選択される少なくとも1種であり、好ましくは、石灰石、ワラストナイトのいずれかまたは双方である。これらのカルシウムを含有する原料は、900~1000℃で、メタカオリン(Al2O3・2SiO2)と反応して、アノーサイトが生成する。
 カルシウムを含有する原料としてワラストナイトを使用した場合、アノーサイトは次式(反応式(3))の反応によって生成すると考えられる。
Al2O3・2SiO2 + CaSiO3 → CaAl2Si2O8 +SiO2 ・・・(3)
アノーサイト生成の反応式(3)の反応においては、COガスを生成しないため、気孔の増加を伴わず、焼成過程での密度変化は小さい。また、反応式(3)の反応においては、余剰のSiOガラスが生成するため、この余剰のSiOガラスがその後の熔化反応で生成されるガラスとともに、開気孔を閉塞させることに寄与する。すなわち、カルシウムを含有する原料としてワラストナイトを使用した場合、石灰石を使用した場合と比べて、焼成後の素地は、閉気孔量は小さくなるが、焼成に伴う変形を小さくすることが可能となる点で有利である。
 本発明の好ましい態様によれば、アノーサイトの素地における量は10~45重量%が好ましく、より好ましくは13~31重量%である。アノーサイトの量は、粉末解析法により得たX線回折パターンに対してリートベルト解析を行い、決定したスケール係数から各結晶相の存在量を推定することにより、求められる。詳細なアノーサイトの定量方法は、後述の実施例に記載されたとおりである。
 本発明の好ましい態様によれば、アルカリ成分の酸化物換算量は、素地に対して、5~10重量%であり、より好ましくは6~9重量%である。また、閉気孔率は、より好ましい下限値は20容積%であり、より好ましい上限値は31容積%である。また、吸水率は好ましくは1%未満である。
 また、本発明の好ましい態様によれば、衛生陶器素地はカルシウムを、酸化物(CaO)換算で、3~10重量%含有し、好ましくは3~9重量%含有し、より好ましくは4~9重量%含有する。
(C)成分:骨材
 本発明による衛生陶器素地は、その強度の観点から骨材成分を含有していてもよい。骨材成分としては、通常、熔化素地質の陶器素地に添加される、焼成時に反応せず、焼成時の収縮や軟化変形を抑制するまたは焼成体の強度に影響を与える成分を利用できる。
 本発明の好ましい態様によれば、骨材成分、すなわち(C)成分として、コランダム、シャモット、クオーツ、中空シリカ、中空アルミナ、ジルコニア、ジルコン、コージエライト、ムライトからなる群から選ばれる少なくとも1種を含有することが好ましい。
 本発明にあっては、これら骨材成分を用いることで、以下のような利点が得られることが予想される。すなわち、上記のように、アノーサイト生成反応(反応式(1))でメタカオリンを消費させ、比較的多量にアノーサイトを生成させた場合、その反応温度域では、大きな収縮が生じる可能性がある。この収縮が生じると釉薬とのマッチングを損ねてしまう。ここで上記骨材は、上記反応式(1)に関与せず、かつ、熔化反応でフラックス成分を増加させにくい材料であることが見出された。したがって、これら骨材の利用は、低吸水性および軽量化の観点から有利である。さらに、本発明の好ましい態様によれば、これら骨材成分を用いることで、耐熱衝撃性に優れた衛生陶器を得ることができる。
 本発明において、骨材成分は、衛生陶器の研摩面を走査型電子顕微鏡(SEM)の反射電子像、およびエネルギー分散型X線分析(EDX)の元素マッピングから、形状と成分を同定することができる。
衛生陶器素地の原料および組成
 衛生陶器素地となる原料は、組成を勘案して従来知られた原料から調製することができる。具体的には、珪砂・長石・石灰石・ワラストナイト・粘土・アルミナ・シャモットなど用いることができる。本発明による衛生陶器の素地の組成は、好ましくは下記であり、陶器素地原料を下記の組成となるように配合する。
 SiO 40~65重量部
 Al 20~50重量部
 CaO 3~10重量部
 MgO 0.1~1重量部
 KO 3~6重量部
 NaO 0.5~5重量部
 LiO 0~2重量部
釉薬層
 本発明による衛生陶器の釉薬層は限定されないが、本発明の好ましい態様によれば、釉薬層の組成は、酸化物に換算して以下に示される組成を備えるものが好ましい。
SiO 55~80重量部
Al 5~13重量部
Fe 0.1~0.4重量部
CaO 8~17重量部
MgO 0.8~3.0重量部
ZnO 3~8重量部
O 1~4重量部
NaO 0.5~2.5重量部
ZrO 0~15重量部
顔料 0~20重量部
 釉薬層の原料は、組成を勘案して従来知られた原料から調製することができる。例えば、珪砂・長石・石灰石・ドロマイト・アルミナ・亜鉛華・ジルコンなどが挙げられる。
 本発明の好ましい態様によれば、衛生陶器素地と釉薬層は、焼成後において、素地と釉薬層が互いに変形量において大きな相違がなく、衛生陶器の形状または表面の状態に悪影響を及ぼさない組み合わせであることが好ましい。
 この好ましい組み合せは、例えば、後記する実施例における釉薬とのマッチングは変形量で5mm以内である。また、本発明の別の態様によれば、素地の線膨張係数が釉薬の線膨張係数よりも5×10-7/K~10×10-7/K程度高いものであることが好ましい。
衛生陶器の製造
 本発明による衛生陶器は、上記した素地原料から調製した泥漿を、石膏等の型で鋳込み成形体を得て、これを乾燥した後、施釉し、焼成して得ることができる。本発明にあっては、上記したとおり、でアノーサイトが生成するときに生じる気孔が最高焼成温度まで保持され、その後開気孔を閉塞させることにより良好な低吸水性、強度、そして軽量化が実現できることから、これら反応および現象が確実に生じるようその焼成条件を定めることが好ましい。本発明の一つの態様によれば、焼成は毎時200℃程度の昇温で、最高温度1180~1200℃において2時間保持して行うことが好ましい。
 本発明において定義される「閉気孔率」および「吸水率」の測定方法は以下のとおりである。
吸水率
 測定サンプルとして、7mm×8mm×70mmに成形または切り出した焼成体を用意する。このサンプルを110℃で24時間、乾燥させ、サンプル重量を測定して、これを乾燥重量とする。その後、サンプルを容器に入れ、真空ポンプにて20分間脱気する。真空を保った状態で蒸留水をサンプルの入った容器へ注入し、さらに60分間脱気する。大気開放し、サンプルを水につけ、引き上げサンプル表面の水を布等で取り除き、重量を測定する。これを吸水時の重量とする。吸水率を以下の計算式で算出する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
閉気孔率
 上記吸水率を得るため得られた数値から、見掛密度を以下の式で求める。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 さらに、「真密度」を以下のとおり測定した。すなわち、素地焼成体を、閉気孔を含まない程度まで粉砕し、その粉体の密度を、水を溶媒とし比重瓶を使用して測定した。これを素地の「真密度」とした.
 以上得られた見掛密度および真密度から、閉気孔率は下記の式で定義される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
衛生陶器の製造
原料
 下記の表1に記載の原料を用意し、これらから表2に記載の組み合わせによって、表3に記載の組成となるよう混合し、必要に応じてボールミル等にて粉砕し衛生陶器素地原料とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 表中、素地組成は、焼成した素地を粉砕し、蛍光X線分析装置(XRF)にてガラスビード法により測定した。ただし、素地組成中LiO量については、使用した原料(ペタライト)中のLiO量と配合量からの計算値を示した。
 釉薬として、以下の組成のものを用意し、上記衛生陶器素地に施釉し、表2に示される焼成温度を最高温度として焼成した。
SiO 56.8重量部
Al 8.3重量部
Fe 0.1重量部
CaO 10.1重量部
MgO 1.1重量部
ZnO 5.1重量部
O 1.9重量部
NaO 1.4重量部
ZrO 5.6重量部
顔料 0.01重量部
 焼成して得られた衛生陶器の諸物性は下記表4に記載のとおりであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 表中、アルカリ金属酸化物総量は表3素地組成中の、LiO、NaO、KO成分の合計量を示す。
 また、含有鉱物の同定は、焼成した素地を粉砕し、その粉砕紛をディスク状にプレス成形したものを測定試料として、X線回折装置(XRD)による定性分析により行った。
アノーサイト定量
 アノーサイトの量は、粉末解析法により得たX線回折パターンに対してリートベルト解析を行い、決定したスケール係数から各結晶相の存在量を推定することにより求めた。具体的には、以下の手順による。
 前処理として、得られた素地を平均粒子径が10μm以下となるまで粉砕して粉末を得た。本例においては、タングステンカーバイド(WC)製の乳鉢および乳棒を用いた。なお、粉砕方法に制限はなく、一般的なボールミルや乳鉢などの粉砕用道具を使用してもよい。
 平均粒子径は以下の手順で測定した。
 Malvern Panalytical社製の超音波式分散装置HYDRO LVを使用して、素地の粉末の水分散体を調製した。分散条件は以下に示すとおりとした。
・分散剤:なし
・周波数:40kHz
・照射時間:15秒
・測定開始までの休止時間:10秒
・ポンプ速度:3500rpm
 得られた水分散体を使用して、前記の平均粒子径を計測した。計測には、Malvern Panalytical社製 MASTERSIZER3000レーザー回折式粒子測定装置およびソフトウエアMASTERSIZER ver3.72を使用し、Mie理論に基づくレーザー回析・散乱法により、体積平均値を求めた。分散媒体の屈折率は1.33とした。
 次いで、前記粉末を使用してX線回折パターンを取得した。X線回折パターンは、Malvern Panalytical社製のX’Pertを用い、X線源CuKα線(波長 λ=0.15406nm)、回折角(2θ)10~60°、サンプリング幅0.02°の条件により取得された。得られた結晶相のX線回折ピークが大きいほど、定量の精度が高くなるとされているため、X線回折ピークの中で最も高いピークの強度が1万カウント以上となるように測定した。得られたX線回折ピークをソフトウエアHigh Score Plus (ver. 4.9)を用いて解析した。
 素地中に含有する結晶相は、前記条件にて取得したX線回折パターンを、ICDD(International Centre for Diffraction Data)のPDF(Powder Diffraction File)データと比較し、一致する結晶相を選定することによって同定した。
 同定された結晶相について、リートベルト解析を外部標準法によって行った。外部標準試料として用いる物質は、純度99.99%以上のAl2O3を使用した。この外部標準試料から前記粉末と同一測定条件でX線回折パターンを取得し、COD(Crystallography Open Database)ファイルに従って、得られたX線回折の面積と比較して、その存在量(重量%)を算出し、これを基準とした。
 続いて、実施例および比較例の各素地について、X線回折データを取得し、同定された結晶相のみの回折パターンについて、各結晶相に対応したCODファイルを参照し、定量評価を行った。得られた各結晶相の総量(重量%)は100%に満たないため、100%から各結晶相の総量を減じた量をガラス相(非晶相)の定量値(重量%)とした。
 バックグランドの処理、Kα2やKβによる回折ピークやスムージングなどの定量化に必要なX線回折パターンの処理などは、“HighScore Plus”ソフトによって実施した。
 また、表中の「吸水率」および「閉気孔率」は上述の測定方法のとおり測定し、さらに「嵩密度」、「焼成収縮率」、「軟化変形量」、「曲げ強度」、「耐熱衝撃性」の測定は、以下のとおりとした。
嵩密度
 JIS R1634:1988 ファインセラミックスの焼結体密度・開気孔率の測定方法に準じて測定した。
焼成収縮率
 焼成前の素地を7mm×8mm×70mmに切り出して、成形体サンプルを用意した。この成形体サンプルの、中央部の長さを測定した。次にこのサンプルを焼成し、焼成後のサンプルの、中央部の長さを測定した。収縮量の差分から収縮率を算出した。
軟化変形量
 幅30mm、厚み10mm、長さ250mmの成形体のテストピースを、スパン200mmで保持した状態にて焼成し、焼成後のテストピース中央部の垂れ下がり量を測定し軟化変形の測定値とした。軟化変形の大きさは厚さの二乗に反比例するため10mmの厚さに換算した値を軟化変形量の値とした。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
曲げ強度
 JIS A1509-4:2014に準じて測定した。具体的には以下のとおりである。直方体サンプルとして、7mm×8mm×70mmに成形または切り出した焼成体を用意した。このサンプルの3点曲げ強度を測定した。測定条件は、スパン50mm、クロスヘッドスピード0.5mm/minとした。
 丸棒サンプルとして直径14mm×150mmの焼成体を用意した。このサンプルの3点曲げ強度を測定した。測定条件は、スパン100mm、クロスヘッドスピード2.5mm/minとした。
釉薬とのマッチング
 まず、衛生陶器素地原料を成形し、20mm×8mm×150mmのテストピースを用意した。この試験片の一面に、釉薬を0.6~0.7mmの厚さで施釉し、厚み8mm×長さ150mm面(側面)を下にし、焼成した。焼成後、未施釉面側の中央部の反りを、長さ方向を基準とし計測し、その反り量を変形量とした。
耐熱衝撃性
 幅25mm厚み10mm長さ110mmの焼成体をテストピースとした。テストピースを所定温度に加熱し、その温度で1時間以上保持した後、水中に投入して急冷しクラックの発生をインクチェックにより確認した。急冷の温度差(加熱する所定温度と水の温度との差)を徐々に大きくし、テストピースにクラックが発生するまでこの操作を繰り返した。テストピースのN数の50%にクラックが発生する急冷の温度差を、試験素地の耐熱衝撃性とした。

 

Claims (8)

  1.  熔化素地質の陶器素地と釉薬層とを備え、前記素地の一部が釉薬層なしに外部に露出している衛生陶器であって、
     前記素地が、
    (A)アノーサイトと、
    (B)アルカリ成分とを含有し、
    ここで、前記アルカリ成分の量が酸化物(AO)換算で、前記素地に対して5~10重量%であることを特徴とする、衛生陶器。
  2.  前記素地が、(C)コランダム、シャモット、クオーツ、中空シリカ、中空アルミナ、ジルコニア、ジルコン、コージエライト、ムライトからなる群から選ばれる少なくとも1種をさらに含有する、請求項1に記載の衛生陶器。
  3.  前記(C)成分がコランダムである、請求項2に記載の衛生陶器。
  4.  前記釉薬層が、SiOを55~80重量部、Alを5~13重量部、Feを0.1~0.4重量部、MgOを0.8~3.0重量部、CaOを8~17重量部、ZnOを3~8重量部、KOを1~4重量部、そしてNaOを0.5~2.5重量部含有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の衛生陶器。
  5.  前記釉薬層が、さらに、ZrOを0~15重量部、顔料を0~20重量部含有する、請求項4項に記載の衛生陶器。
  6.  前記素地の閉気孔率が15容積%以上である、請求項1~5のいずれか一項に記載の衛生陶器。
  7.  前記素地の吸水率が2%未満である、請求項1~6のいずれか一項に記載の衛生陶器。
  8.  前記素地が、カルシウムを、酸化物(CaO)換算で、3~10重量%含有する、請求項1~7のいずれか一項に記載の衛生陶器。

     
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