JP2631445B2 - 微結晶質焼結体とその製造方法 - Google Patents
微結晶質焼結体とその製造方法Info
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- JP2631445B2 JP2631445B2 JP5261989A JP26198993A JP2631445B2 JP 2631445 B2 JP2631445 B2 JP 2631445B2 JP 5261989 A JP5261989 A JP 5261989A JP 26198993 A JP26198993 A JP 26198993A JP 2631445 B2 JP2631445 B2 JP 2631445B2
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- Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガラス屑の廃材を主原
料とし少量のカルシウムシリケート乃至カルシウムアル
ミネートを副原料として形成され、業界最初に天然と同
一のβＣａＯ・ＳｉＯ2の針状結晶を主に構成されたセ
ラミックス系の焼結体とその製造方法に係り、特に、軽
量曲げ強度が高く、耐衝撃力が大で熱膨脹率が低く、低
コストで製造し得て主に建設乃至は工業材料として広く
利用される可能性が大である微結晶質焼結体とその製造
方法に関する。
料とし少量のカルシウムシリケート乃至カルシウムアル
ミネートを副原料として形成され、業界最初に天然と同
一のβＣａＯ・ＳｉＯ2の針状結晶を主に構成されたセ
ラミックス系の焼結体とその製造方法に係り、特に、軽
量曲げ強度が高く、耐衝撃力が大で熱膨脹率が低く、低
コストで製造し得て主に建設乃至は工業材料として広く
利用される可能性が大である微結晶質焼結体とその製造
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガラス組成物に結晶核形成剤を加えて溶
融しガラス相の製品とした後、再加熱および冷却条件を
精密にコントロールしながら前記ガラス相に０．０２乃
至２０［ミクロン］程度の微結晶を均一に分布生成させ
て製造されるガラスセラミック製品が従来よりある。当
該ガラスセラミック製品はパイロセラム（米国コーニン
グ社開発のもの）およびネオセラム（我国で開発のも
の）として広く実用化されている。前記ガラスセラミッ
ク製品は前記のようにガラス組成物と結晶核形成剤を高
温度で溶融し所定形状に成形して第一次製品としてから
結晶化処理をして最終製品とするものである。また、前
記のものはガラス組成物としてはＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−
ＳｉＯ2系又はＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系が使用さ
れ、結晶核形成剤としては金，銀等の貴金属，銅又は酸
化チタンを使用するものでいずれも高価なものである。
また、イタリヤで製造されたガラスモザイクタイルがあ
るが、これはガラスカレット（ガラス屑）に粗粒子の珪
砂粉末を入れ、再溶融し成形して製作されるもので結晶
化されたものではない。また、ガラスを主原料として粘
土，珪石等を配合し、粉末成形した後に８００［℃］程
度の低温で焼成して製作されるタイルが研究されている
が、この物は低温度で急速に軟化変形し、かつ著しい収
縮率を有することから実用化されるまでに到っていな
い。また、ガラスセラミックスとして近年市場に普及さ
れている商品名ネオパリエと称するガラス板がある。こ
のものは粒度を調整したガラスカレット又はガラス粉末
を金属又は耐久物の平板上に敷いて９００［℃］乃至１
０００［℃］で再溶融して形成されるものであるが、ガ
ラスの軟化点６００［℃］乃至８００［℃］で急速に変
化し、形状，寸法精度を要求される製品には適用し得な
い。
融しガラス相の製品とした後、再加熱および冷却条件を
精密にコントロールしながら前記ガラス相に０．０２乃
至２０［ミクロン］程度の微結晶を均一に分布生成させ
て製造されるガラスセラミック製品が従来よりある。当
該ガラスセラミック製品はパイロセラム（米国コーニン
グ社開発のもの）およびネオセラム（我国で開発のも
の）として広く実用化されている。前記ガラスセラミッ
ク製品は前記のようにガラス組成物と結晶核形成剤を高
温度で溶融し所定形状に成形して第一次製品としてから
結晶化処理をして最終製品とするものである。また、前
記のものはガラス組成物としてはＬｉ2Ｏ−Ａｌ2Ｏ3−
ＳｉＯ2系又はＭｇＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＳｉＯ2系が使用さ
れ、結晶核形成剤としては金，銀等の貴金属，銅又は酸
化チタンを使用するものでいずれも高価なものである。
また、イタリヤで製造されたガラスモザイクタイルがあ
るが、これはガラスカレット（ガラス屑）に粗粒子の珪
砂粉末を入れ、再溶融し成形して製作されるもので結晶
化されたものではない。また、ガラスを主原料として粘
土，珪石等を配合し、粉末成形した後に８００［℃］程
度の低温で焼成して製作されるタイルが研究されている
が、この物は低温度で急速に軟化変形し、かつ著しい収
縮率を有することから実用化されるまでに到っていな
い。また、ガラスセラミックスとして近年市場に普及さ
れている商品名ネオパリエと称するガラス板がある。こ
のものは粒度を調整したガラスカレット又はガラス粉末
を金属又は耐久物の平板上に敷いて９００［℃］乃至１
０００［℃］で再溶融して形成されるものであるが、ガ
ラスの軟化点６００［℃］乃至８００［℃］で急速に変
化し、形状，寸法精度を要求される製品には適用し得な
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、パイ
ロセラムやネオセラムのようなセラミック焼成品は構成
材料が高価であり実用的ではない。また、ガラス材の場
合にはその軟化点で急速に変形し、大きな収縮を示すと
共に熱の急変化に対して弱く、焼成時の冷却過程で熱ワ
レが発生する。この欠点を解決するため、例えば、Ｓｉ
Ｏ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ等の原料を加えて成分調整して
も、主原料であるガラス粒子の溶融が約８００［℃］以
下の低温度で起った後に周辺の化学成分との反応が開始
されるため、焼成過程では極めて不安定な状態となり、
変形，亀裂を解消することは難しい。
ロセラムやネオセラムのようなセラミック焼成品は構成
材料が高価であり実用的ではない。また、ガラス材の場
合にはその軟化点で急速に変形し、大きな収縮を示すと
共に熱の急変化に対して弱く、焼成時の冷却過程で熱ワ
レが発生する。この欠点を解決するため、例えば、Ｓｉ
Ｏ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ等の原料を加えて成分調整して
も、主原料であるガラス粒子の溶融が約８００［℃］以
下の低温度で起った後に周辺の化学成分との反応が開始
されるため、焼成過程では極めて不安定な状態となり、
変形，亀裂を解消することは難しい。
【０００４】一方、本願の発明者は特許登録番号１７２
６２７３号の「陶磁器質焼結体の製造方法」に示すよう
に、天然又は人工のガラス質の原料に水硬性セメント
（水和反応化合物の一種）を加えて成形，焼成，焼結し
てなる陶磁器製品の製造方法について登録を受け実用化
しているが、その研究過程において次の現象を確認し
た。すなわち、ガラス質の特定の組成範囲においてガラ
ス粉末に水和反応化合物を混在させて焼成すると水和反
応化合物の熱分解時に発生する［Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ］及び
ＣａＯ成分を含む熱アルカリ蒸気が成型体内の圧縮され
た状態にあるガラス粒子に約２００［℃］の低温度域か
ら熱水反応を起し当該ガラス粒子を失透させる（結晶化
させる）と共に、水和反応化合物の結晶水が完全に脱水
する温度まで前記反応が続く。そのため、結晶化が微細
となり、ガラス粒子はＮａ2Ｏ−３ＣａＯ−６ＳｉＯ2の
デビトライトの結晶が生成されることが熱分析（Ｄ・Ｔ
・Ａ）で確認された。
６２７３号の「陶磁器質焼結体の製造方法」に示すよう
に、天然又は人工のガラス質の原料に水硬性セメント
（水和反応化合物の一種）を加えて成形，焼成，焼結し
てなる陶磁器製品の製造方法について登録を受け実用化
しているが、その研究過程において次の現象を確認し
た。すなわち、ガラス質の特定の組成範囲においてガラ
ス粉末に水和反応化合物を混在させて焼成すると水和反
応化合物の熱分解時に発生する［Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ］及び
ＣａＯ成分を含む熱アルカリ蒸気が成型体内の圧縮され
た状態にあるガラス粒子に約２００［℃］の低温度域か
ら熱水反応を起し当該ガラス粒子を失透させる（結晶化
させる）と共に、水和反応化合物の結晶水が完全に脱水
する温度まで前記反応が続く。そのため、結晶化が微細
となり、ガラス粒子はＮａ2Ｏ−３ＣａＯ−６ＳｉＯ2の
デビトライトの結晶が生成されることが熱分析（Ｄ・Ｔ
・Ａ）で確認された。
【０００５】一方、従来よりガラスカレットは回収され
てリサイクルされていたが、近年では特に有色瓶などは
分別するためのコストが高いためリサイクルされずに廃
棄される場合が多くその処理に困っていた、また、一般
にガラスカレットのリサイクルは付加価値が低く製品化
コストが合わない問題点があった。
てリサイクルされていたが、近年では特に有色瓶などは
分別するためのコストが高いためリサイクルされずに廃
棄される場合が多くその処理に困っていた、また、一般
にガラスカレットのリサイクルは付加価値が低く製品化
コストが合わない問題点があった。
【０００６】本発明は、以上の事情に鑑みて創案された
ものであり、ガラスとして最も広く普及されているソー
ダ，石灰ガラスが使用出来、そのガラスカレットのリサ
イクル後の製品価値が高く、かつ曲げ強度が高く、熱膨
脹率が低く、低コストで製造し得る微結晶質焼結体とそ
の製造方法を提供することを目的とする。
ものであり、ガラスとして最も広く普及されているソー
ダ，石灰ガラスが使用出来、そのガラスカレットのリサ
イクル後の製品価値が高く、かつ曲げ強度が高く、熱膨
脹率が低く、低コストで製造し得る微結晶質焼結体とそ
の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記したように、ＳｉＯ
2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＣａＯ等のガラス質の微粉砕粒
子にＣａＯ−ＳｉＯ2−Ｈ2Ｏ系又はＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−
Ｈ2Ｏ系の水和反応化合物を混在させると、ＣａＯ成分
を含む熱アルカリ蒸気によりガラス粒子が低温度から熱
水反応を起し、矢透し結晶化しガラスの軟化点である６
５０［℃］付近ではガラス粒子は殆ど矢透し結晶化され
る。そのためガラス特有の軟化変形が全く生じない。そ
の結果、正確な形状を保ち、一般の陶磁器質と同じ焼成
条件で焼成することが出来る。水硬性セメントの代表的
なポルトランドセメントの場合、結晶水の脱水は２６０
［℃］から４８０［℃］迄に起るが、ガラス質との混合
比や加熱条件，昇温速度等の成形焼成条件を工夫するこ
とにより７００［℃］位まで脱水が残存させることが出
来る。また、珪酸カルシウム系の気泡軽量コンクリート
（Ａ・Ｌ・Ｃ）のようなトベモライト結晶相のものは７
５０［℃］まで結晶水の残存が可能であり、更に、ゾノ
トライト結晶相のものは約１０００［℃］まで結晶水の
脱水が残存させることが出来る。すなわち、水和反応化
合物の選択により蒸発水の残存する温度の調整が可能で
ある。以上のように特定の成分のガラス組成物と水和反
応化合物とを混在調整し一定温度で加熱焼成して得られ
た焼結物は乳白色の磁器質からなり、Ｘ線回析によると
βＣａＯ・ＳｉＯ2（β型フラストナイト）の微細な針
状結晶体と微量β２ＣａＯ・ＳｉＯ2（ラーナイト）の
粉状結晶物が形成されることがわかった。針状結晶のβ
ＣａＯ・ＳｉＯ2は普通天然物にしか存在せず人工的に
合成された場合は偽ワラストとなり針状結晶とならない
ものである。そのため、本発明の焼結物はβＣａＯ・Ｓ
ｉＯ2を主晶とするため曲げ強度が高いものとなった。
また、吸水率が低く膨脹率も低い特性を有するものが得
られる。
2，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯ，ＣａＯ等のガラス質の微粉砕粒
子にＣａＯ−ＳｉＯ2−Ｈ2Ｏ系又はＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−
Ｈ2Ｏ系の水和反応化合物を混在させると、ＣａＯ成分
を含む熱アルカリ蒸気によりガラス粒子が低温度から熱
水反応を起し、矢透し結晶化しガラスの軟化点である６
５０［℃］付近ではガラス粒子は殆ど矢透し結晶化され
る。そのためガラス特有の軟化変形が全く生じない。そ
の結果、正確な形状を保ち、一般の陶磁器質と同じ焼成
条件で焼成することが出来る。水硬性セメントの代表的
なポルトランドセメントの場合、結晶水の脱水は２６０
［℃］から４８０［℃］迄に起るが、ガラス質との混合
比や加熱条件，昇温速度等の成形焼成条件を工夫するこ
とにより７００［℃］位まで脱水が残存させることが出
来る。また、珪酸カルシウム系の気泡軽量コンクリート
（Ａ・Ｌ・Ｃ）のようなトベモライト結晶相のものは７
５０［℃］まで結晶水の残存が可能であり、更に、ゾノ
トライト結晶相のものは約１０００［℃］まで結晶水の
脱水が残存させることが出来る。すなわち、水和反応化
合物の選択により蒸発水の残存する温度の調整が可能で
ある。以上のように特定の成分のガラス組成物と水和反
応化合物とを混在調整し一定温度で加熱焼成して得られ
た焼結物は乳白色の磁器質からなり、Ｘ線回析によると
βＣａＯ・ＳｉＯ2（β型フラストナイト）の微細な針
状結晶体と微量β２ＣａＯ・ＳｉＯ2（ラーナイト）の
粉状結晶物が形成されることがわかった。針状結晶のβ
ＣａＯ・ＳｉＯ2は普通天然物にしか存在せず人工的に
合成された場合は偽ワラストとなり針状結晶とならない
ものである。そのため、本発明の焼結物はβＣａＯ・Ｓ
ｉＯ2を主晶とするため曲げ強度が高いものとなった。
また、吸水率が低く膨脹率も低い特性を有するものが得
られる。
【０００８】具体的には、本発明は、以上の目的を達成
するために、ＳｉＯ2６０［％］乃至７５［％］，Ａｌ2
Ｏ3１［％］乃至６［％］，ＭｇＯが０［％］乃至４
［％］，ＣａＯ５［％］乃至１５［％］，Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2
がＯ９［％］乃至１５［％］の化学成分からなるガラス
及び／又は人工的に合成されたガラス質の微粉砕粉末小
計１００重量と、ＣａＯ−ＳｉＯ2系又はＣａＯ−Ａｌ2
Ｏ3系の単独又は両者を含む水和反応化合物１０重量乃
至５０重量とが混合調整されており、焼成されている焼
結体であって、βＣａＯ・ＳｉＯ2の針状結晶が重量で
全体の１［％］以上８０［％］以下含まれてなる微結晶
質焼結体を構成するものである。また、その製造方法と
してはＳｉＯ2を６０［％］乃至７５［％］，Ａｌ2Ｏ3
を１［％］乃至６［％］，ＭｇＯを０［％］乃至４
［％］，ＣａＯを５［％］乃至１５［％］，Ｋ2Ｏ＋Ｎ
ａ2Ｏを９［％］乃至１５［％］とを含有する化学成分
からなる板ガラス，瓶ガラス及び人工的に合成されたガ
ラス質を微粉砕してガラス粉末としたものを主原料と
し、該主原料の重量比１００［％］にＣａＯ−ＳｉＯ2
−Ｈ2Ｏ系又はＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｈ2Ｏの単独又は両者
を含む水和反応化合物を重量比で１０［％］乃至５０
［％］加え、必要により成形助剤を重量で０．１［％］
乃至１［％］を添加し均一に混合調整した後、該組成物
を乾式又は湿式で所望の形状に成形し、乾燥した後、ア
ルカリ性の［Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ］及びＣａＯの水蒸気の水
熱加熱過程を経て１０００［℃］以上１２５０［℃］以
下の温度範囲で焼成,焼結されることを特徴とする。ま
た、更に、具体的には、前記水和反応化合物が、ポルト
ランドセメント，高炉セメント，アルミナセメントから
生成されるもの及び珪酸カルシウム系組成分を水熱合成
して生成してなるトバモライト｛３ＣａＯ・２ＳｉＯ2
・３Ｈ2Ｏ｝及びゾノトライト｛Ｃａ6（Ｓｉ6Ｏ17）
（ＯＨ）2｝等の１つ以上のものが採用される。
するために、ＳｉＯ2６０［％］乃至７５［％］，Ａｌ2
Ｏ3１［％］乃至６［％］，ＭｇＯが０［％］乃至４
［％］，ＣａＯ５［％］乃至１５［％］，Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2
がＯ９［％］乃至１５［％］の化学成分からなるガラス
及び／又は人工的に合成されたガラス質の微粉砕粉末小
計１００重量と、ＣａＯ−ＳｉＯ2系又はＣａＯ−Ａｌ2
Ｏ3系の単独又は両者を含む水和反応化合物１０重量乃
至５０重量とが混合調整されており、焼成されている焼
結体であって、βＣａＯ・ＳｉＯ2の針状結晶が重量で
全体の１［％］以上８０［％］以下含まれてなる微結晶
質焼結体を構成するものである。また、その製造方法と
してはＳｉＯ2を６０［％］乃至７５［％］，Ａｌ2Ｏ3
を１［％］乃至６［％］，ＭｇＯを０［％］乃至４
［％］，ＣａＯを５［％］乃至１５［％］，Ｋ2Ｏ＋Ｎ
ａ2Ｏを９［％］乃至１５［％］とを含有する化学成分
からなる板ガラス，瓶ガラス及び人工的に合成されたガ
ラス質を微粉砕してガラス粉末としたものを主原料と
し、該主原料の重量比１００［％］にＣａＯ−ＳｉＯ2
−Ｈ2Ｏ系又はＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｈ2Ｏの単独又は両者
を含む水和反応化合物を重量比で１０［％］乃至５０
［％］加え、必要により成形助剤を重量で０．１［％］
乃至１［％］を添加し均一に混合調整した後、該組成物
を乾式又は湿式で所望の形状に成形し、乾燥した後、ア
ルカリ性の［Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ］及びＣａＯの水蒸気の水
熱加熱過程を経て１０００［℃］以上１２５０［℃］以
下の温度範囲で焼成,焼結されることを特徴とする。ま
た、更に、具体的には、前記水和反応化合物が、ポルト
ランドセメント，高炉セメント，アルミナセメントから
生成されるもの及び珪酸カルシウム系組成分を水熱合成
して生成してなるトバモライト｛３ＣａＯ・２ＳｉＯ2
・３Ｈ2Ｏ｝及びゾノトライト｛Ｃａ6（Ｓｉ6Ｏ17）
（ＯＨ）2｝等の１つ以上のものが採用される。
【０００９】
【作用】請求項１に示した化学成分のガラスはソーダ，
石灰ガラスであり、最も広く普及されるものでガラスカ
レットも容易に、かつ安価に入手し得るものである。ガ
ラス組成物を主原料とし、これに融点の高いＣａＯ−Ｓ
ｉＯ2−Ｈ2Ｏ系又はＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｈ2Ｏ系の水和
反応化合物を混在し、調整し乾燥，成形焼成することに
より前記水和反応化合物の熱分解時に発生する熱アルカ
リ蒸気が成形型内で圧縮されて封入された状態でガラス
粒子に約２００［℃］の低温度域から熱水反応し、ガラ
スは矢透し、軟化変形を起すことなく結晶化する。その
結晶体には微結晶のβＣａＯ・ＳｉＯ2やβ２ＣａＯ・
ＳｉＯ2の微粒子が分散し、収縮率を小さくすると共に
熱衝撃に強く、切断加工が出来る結晶体を形成する。そ
のため、寸法，形状精度の優れた建物用セラミックス材
を作ることが出来る。なお、ガラス組成物の主原料の重
量比１００［％］に対し、水和反応化合物の混在率を１
０［％］乃至５０［％］としたのは１０［％］未満では
組織の焼結が不十分になり、５０［％］を超えると融点
が上り過ぎ焼結が不十分になるためである。また、Ｋ2
Ｏ＋Ｎａ2Ｏを９［％］乃至１５［％］を存在させるの
はこれ等のアルカリ材が融点を下げる効果があり、前記
重量比の水和反応化合物との融点調整に前記［％］の範
囲が最適であると実証されたためである。また、焼成温
度を１０００［℃］乃至１２５０［℃］としたのは１０
００［℃］未満では焼結が不十分となりβＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ2の結晶形成が不十分となり、１２５０［℃］を超え
ると熔解部分が多くなりβＣａＯ・ＳｉＯ2の生成が少
なくなり過ぎ、曲げ強度の向上効果が少なくなるためで
ある。本発明品は微結晶が多いため曲げ強度が強く、か
つ耐衝撃力が大となり熱膨脹率も低くなる。
石灰ガラスであり、最も広く普及されるものでガラスカ
レットも容易に、かつ安価に入手し得るものである。ガ
ラス組成物を主原料とし、これに融点の高いＣａＯ−Ｓ
ｉＯ2−Ｈ2Ｏ系又はＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｈ2Ｏ系の水和
反応化合物を混在し、調整し乾燥，成形焼成することに
より前記水和反応化合物の熱分解時に発生する熱アルカ
リ蒸気が成形型内で圧縮されて封入された状態でガラス
粒子に約２００［℃］の低温度域から熱水反応し、ガラ
スは矢透し、軟化変形を起すことなく結晶化する。その
結晶体には微結晶のβＣａＯ・ＳｉＯ2やβ２ＣａＯ・
ＳｉＯ2の微粒子が分散し、収縮率を小さくすると共に
熱衝撃に強く、切断加工が出来る結晶体を形成する。そ
のため、寸法，形状精度の優れた建物用セラミックス材
を作ることが出来る。なお、ガラス組成物の主原料の重
量比１００［％］に対し、水和反応化合物の混在率を１
０［％］乃至５０［％］としたのは１０［％］未満では
組織の焼結が不十分になり、５０［％］を超えると融点
が上り過ぎ焼結が不十分になるためである。また、Ｋ2
Ｏ＋Ｎａ2Ｏを９［％］乃至１５［％］を存在させるの
はこれ等のアルカリ材が融点を下げる効果があり、前記
重量比の水和反応化合物との融点調整に前記［％］の範
囲が最適であると実証されたためである。また、焼成温
度を１０００［℃］乃至１２５０［℃］としたのは１０
００［℃］未満では焼結が不十分となりβＣａＯ・Ｓｉ
Ｏ2の結晶形成が不十分となり、１２５０［℃］を超え
ると熔解部分が多くなりβＣａＯ・ＳｉＯ2の生成が少
なくなり過ぎ、曲げ強度の向上効果が少なくなるためで
ある。本発明品は微結晶が多いため曲げ強度が強く、か
つ耐衝撃力が大となり熱膨脹率も低くなる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。なお、実
施例ではガラス質の主原料に水和反応化合物を混在させ
る重量比［％］を特定するだけでなく、ＡＬＣ粉末（気
泡軽量コンクリート粉末），コーデライト粉末｛コーデ
ィライトセラミックス（２ＭｇＯ・２Ａ2Ｏ3・５ＳｉＯ
2）の粉末｝および成形接着剤のＣ・Ｍ・Ｃの混在
［％］も特定した実施例が示されている。表１はそれ等
の配合率［％］を示すものである。
施例ではガラス質の主原料に水和反応化合物を混在させ
る重量比［％］を特定するだけでなく、ＡＬＣ粉末（気
泡軽量コンクリート粉末），コーデライト粉末｛コーデ
ィライトセラミックス（２ＭｇＯ・２Ａ2Ｏ3・５ＳｉＯ
2）の粉末｝および成形接着剤のＣ・Ｍ・Ｃの混在
［％］も特定した実施例が示されている。表１はそれ等
の配合率［％］を示すものである。
【００１１】
【表１】
【００１２】本実施例における主原料のガラス組成物
（ガラス粉末）は、ＳｉＯ2を７２［％］，Ａｌ2Ｏ3を
２［％］，ＣａＯを１０［％］，Ｎａ2Ｏを１４［％］
の化学組成を有する瓶ガラス粉末からなり、水和反応化
合物は市販品のポルトランドセメントを使用し、ＡＬＣ
粉末，コーディライト粉末も市販品のものが使用され
る。これ等のものを１００［メッシュ］以下に粉砕し、
乾燥粉末として配合する。成形は成形水分１５［％］を
加えて湿潤粉末としたものを成形圧力２５０［ｋｇ／ｃ
ｍ2］の油圧成形機で加圧して行われ、１００［ｍｍ］
×５０［ｍｍ］×１０［ｍｍ］の成形品を作成した。ま
た、焼成は３０［℃］／分の昇温速度に調整したローラ
ハースキルンを用いて耐火板上に成形品を立てて焼成を
行ない高温変形の観察を行った。なお、焼成温度は１１
４０［℃］にした。その結果、表２に示す特性を有する
焼結物Ａ，Ｂ，Ｃが得られた。
（ガラス粉末）は、ＳｉＯ2を７２［％］，Ａｌ2Ｏ3を
２［％］，ＣａＯを１０［％］，Ｎａ2Ｏを１４［％］
の化学組成を有する瓶ガラス粉末からなり、水和反応化
合物は市販品のポルトランドセメントを使用し、ＡＬＣ
粉末，コーディライト粉末も市販品のものが使用され
る。これ等のものを１００［メッシュ］以下に粉砕し、
乾燥粉末として配合する。成形は成形水分１５［％］を
加えて湿潤粉末としたものを成形圧力２５０［ｋｇ／ｃ
ｍ2］の油圧成形機で加圧して行われ、１００［ｍｍ］
×５０［ｍｍ］×１０［ｍｍ］の成形品を作成した。ま
た、焼成は３０［℃］／分の昇温速度に調整したローラ
ハースキルンを用いて耐火板上に成形品を立てて焼成を
行ない高温変形の観察を行った。なお、焼成温度は１１
４０［℃］にした。その結果、表２に示す特性を有する
焼結物Ａ，Ｂ，Ｃが得られた。
【００１３】
【表２】
【００１４】従来の陶磁器質タイルは曲げ強度約２７０
［ｋｇ／ｃｍ2］で熱膨脹率は約８０×［１０-7／℃］
からなり、Ａ，Ｂ，Ｃのいずれの焼結物も従来品よりは
るかに大きい曲げ強度を有し、かつ熱膨脹率も小さいこ
とがわかる。これは前記したように本来人工的には作れ
ないβＣａＯ・ＳｉＯ2の１［μ］乃至５０［μ］の微
細な微結晶相が均一に分散されているためであり、水和
物の脱水により微細な気孔が分散生成し収縮率を少なく
している。なお、これ等の焼結物は切断加工が可能であ
り、建材はセラミックとして極めて好都合のものであ
る。また、ガラスカレットを使用しているため従来品よ
りもはるかに安価に（約１／１０）に製作することが出
来る。
［ｋｇ／ｃｍ2］で熱膨脹率は約８０×［１０-7／℃］
からなり、Ａ，Ｂ，Ｃのいずれの焼結物も従来品よりは
るかに大きい曲げ強度を有し、かつ熱膨脹率も小さいこ
とがわかる。これは前記したように本来人工的には作れ
ないβＣａＯ・ＳｉＯ2の１［μ］乃至５０［μ］の微
細な微結晶相が均一に分散されているためであり、水和
物の脱水により微細な気孔が分散生成し収縮率を少なく
している。なお、これ等の焼結物は切断加工が可能であ
り、建材はセラミックとして極めて好都合のものであ
る。また、ガラスカレットを使用しているため従来品よ
りもはるかに安価に（約１／１０）に製作することが出
来る。
【００１５】前記実施例ではガラス組成物の一部をコー
ディライトで置換た場合を示したが、ＬｉＯ2化合物で
置換すると熱膨脹率が低く耐熱性のある焼結体を得るこ
とが出来る。また、Ｆｅ3Ｏ4やフェライト粉末を入れて
磁性を有する焼結体を作ることも可能になる。
ディライトで置換た場合を示したが、ＬｉＯ2化合物で
置換すると熱膨脹率が低く耐熱性のある焼結体を得るこ
とが出来る。また、Ｆｅ3Ｏ4やフェライト粉末を入れて
磁性を有する焼結体を作ることも可能になる。
【００１６】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 １）本発明は、現在廃棄されているガラスカレットをリ
サイクル使用し得るもので資源の有効利用と環境保護に
大きく貢献すると共に低コスト（従来の１／１０程度）
で製作することが出来る。 ２）ソーダ，石灰系のガラス組成物に水和反応化合物を
混在調整して焼成することによりガラスの有する軟化，
変形の欠点が解消され、変形のない高品質の形状の製品
を作ることが出来る。 ３）ガラスが低温度から矢透し結晶化すると共に、針状
結晶のβＣａＯ・ＳｉＯ2の微結晶相が均一に分散する
ため、曲げ強度が大となる。 ４）高温度まで脱水が続くため結晶が微細化し、収縮率
を少なくすると共に熱衝撃に強い物性を有するものが製
作される。また、熱膨脹率も低下する。 ５）特に針状結晶のβＣａＯ・ＳｉＯ2（β型珪灰石）
は学術的には天然にしか産出されない鉱物であり人工的
には出来なかったものであるが、本発明は業界最初にこ
のものを焼結体内に生成することが出来たため学術的に
も極めて貴重なデータを提供することになる。
を奏する。 １）本発明は、現在廃棄されているガラスカレットをリ
サイクル使用し得るもので資源の有効利用と環境保護に
大きく貢献すると共に低コスト（従来の１／１０程度）
で製作することが出来る。 ２）ソーダ，石灰系のガラス組成物に水和反応化合物を
混在調整して焼成することによりガラスの有する軟化，
変形の欠点が解消され、変形のない高品質の形状の製品
を作ることが出来る。 ３）ガラスが低温度から矢透し結晶化すると共に、針状
結晶のβＣａＯ・ＳｉＯ2の微結晶相が均一に分散する
ため、曲げ強度が大となる。 ４）高温度まで脱水が続くため結晶が微細化し、収縮率
を少なくすると共に熱衝撃に強い物性を有するものが製
作される。また、熱膨脹率も低下する。 ５）特に針状結晶のβＣａＯ・ＳｉＯ2（β型珪灰石）
は学術的には天然にしか産出されない鉱物であり人工的
には出来なかったものであるが、本発明は業界最初にこ
のものを焼結体内に生成することが出来たため学術的に
も極めて貴重なデータを提供することになる。
Claims (3)
- 【請求項１】 ＳｉＯ2６０［％］乃至７５［％］，Ａ
ｌ2Ｏ3１［％］乃至６［％］，ＭｇＯが０［％］乃至４
［％］，ＣａＯ５［％］乃至１５［％］，Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2
がＯ９［％］乃至１５［％］の化学成分からなるガラス
及び／又は人工的に合成されたガラス質の微粉砕粉末小
計１００重量と、ＣａＯ−ＳｉＯ2系又はＣａＯ−Ａｌ2
Ｏ3系の単独又は両者を含む水和反応化合物１０重量乃
至５０重量とが混合調整されており、焼成されている焼
結体であって、βＣａＯ・ＳｉＯ2の針状結晶が重量で
全体の１［％］以上８０［％］以下含まれていることを
特徴とする微結晶質焼結体。 - 【請求項２】 ＳｉＯ2を６０［％］乃至７５［％］，
Ａｌ2Ｏ3を１［％］乃至６［％］，ＭｇＯを０［％］乃
至４［％］，ＣａＯを５［％］乃至１５［％］，Ｋ2Ｏ
＋Ｎａ2Ｏを９［％］乃至１５［％］とを含有する化学
成分からなる板ガラス，瓶ガラス及び人工的に合成され
たガラス質を微粉砕してガラス粉末としたものを主原料
とし、該主原料の重量比１００［％］にＣａＯ−ＳｉＯ
2−Ｈ2Ｏ系又はＣａＯ−Ａｌ2Ｏ3−Ｈ2Ｏの単独又は両
者を含む水和反応化合物を重量比で１０［％］乃至５０
［％］加え、必要により成形助剤を重量で０．１［％］
乃至１［％］を添加し均一に混合調整した後、該組成物
を乾式又は湿式で所望の形状に成形し、乾燥した後、ア
ルカリ性の［Ｋ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ］及びＣａＯの水蒸気の水
熱加熱過程を経て１０００［℃］以上１２５０［℃］以
下の温度範囲で焼成,焼結することを特徴とする微結晶
質焼結体の製造方法。 - 【請求項３】 前記水和反応化合物が、ポルトランドセ
メント，高炉セメント，アルミナセメントから生成され
るもの及び珪酸カルシウム系組成分を水熱合成して生成
してなるトバモライト｛３ＣａＯ・２ＳｉＯ2・３Ｈ
2Ｏ｝及びゾノトライト｛Ｃａ6（Ｓｉ6Ｏ17）（Ｏ
Ｈ）2｝の内から選ばれた１以上のものである請求項２
の微結晶質焼結体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261989A JP2631445B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 微結晶質焼結体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5261989A JP2631445B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 微結晶質焼結体とその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07118078A JPH07118078A (ja) | 1995-05-09 |
| JP2631445B2 true JP2631445B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=17369464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5261989A Expired - Lifetime JP2631445B2 (ja) | 1993-10-20 | 1993-10-20 | 微結晶質焼結体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631445B2 (ja) |
-
1993
- 1993-10-20 JP JP5261989A patent/JP2631445B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07118078A (ja) | 1995-05-09 |
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