JPH01172263A - 陶磁器製品の製造方法 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） この発明は陶磁器製品の製造方法に関し、詳しくは大形
品の製造に適した製造方法に関する。

（従来の技術） 従来、陶磁器製品は粘土、陶石、蝋石、長石。

珪石等を主原料とし、これらに所定量の水を添加して混
練し、これを成形した後焼成することによって製造して
いた。

（発１１が解決しようとする問題点） しかしながらかかる陶磁器製品においては、焼成前の生
素地の強度が低いために欠けや破損を生じ易く、このた
めに特に大形製品の場合（例えば６００鳳■×６００−
層×１０層思程度）にはその取扱いに細心の注意を払う
必要があった。

またかかる陶磁器製品は、素地成形体の乾燥工程や焼成
工程での収縮率が非常に高く、このため成形体に反りや
亀裂が生じたり、寸法が大きく変化して大形製品を精度
良く製造することが困難であるなどの問題があった。

（問題点を解決するための第一の手段）本願の発明はこ
のような問題点を解決するために案出されたものであり
、而して第一の発明の要旨は、セメントと所定量のフラ
ックス成分と他の骨材とを含む混合材を主材とし、これ
に水を添加して混練した混練物を成形した後、該成形体
を焼成後において前記セメントが水和反応しなくなる温
度で焼成することにある。

本発明の製造方法は、セメントを素地の組成主材として
用いている点に著しい特徴を有している。即ち、従来の
陶磁器製品の製造方法にあっては粘土、陶石等を主材と
して用いているのに対し１本発明ではこれらに代えてセ
メントを用い。

これに所定量のフラックス成分を加えるようにしたので
ある。

かかる本発明の製造方法に従えば、焼成前の生素地段階
でセメントが成形体中で水和反応を起こして組織粒子を
強固に結合するため、非常に太きな生素地強度が得られ
、成形体が欠けや破損を生じにくくなる。

而してセメントの水和反応により生成した水和物（Ｃ−
５−Ｈゲル）は焼成段階で脱水分解してフラックス等と
反応焼結し、以て強度を発現する一方、未反応のセメン
ト粒子は骨材として作用し、添加した他の骨材粒子とと
もに素地組織の骨格を形成する。そしてこのような骨格
が形成されることにより、成形体の焼成収縮が抑制され
る。

このため、本発明によれば焼成により成形体の寸法が大
きく変化したり、反り等変形を起したすせず１寸法精度
に憬れた大形製品が容易に得られる。

他方、素地組成材料中に添加されたフラックス成分は焼
成時に溶出して素地の粒子間隙に浸透する。而してフラ
ックス成分として十分の量を添加し且つ成形体を高温度
で焼成すれば、フラックスが十分に溶出して素地の粒子
間隙に万遍なく浸透し、未水利のセメント粒子を含む素
地粒子を取り囲む状態となる。そしてその溶出したフラ
ックスはバインダとなって素地の組織粒子を強固に結合
する。このため本発明においては成形体の焼成段階で高
い強度が得られる。尤も素地の粒子がかかるフラックス
にて囲まれてしまうと、焼成後に水和処理してもセメン
ト粒子は水和反応しなくなり、従って水和による硬化は
期待できないが、本発明によれば焼成段階で高い強度が
得られるから、焼成後に水和硬化しなくても同等支障は
ない、むしろ逆にがかる水和処理自体を考えなくても良
くなるから水和処理のための工程が不用となり、このた
めの設備９時間が省略される外、そのためのエネルギー
費（水和処理は通常蒸気養生にて行う）も節減される効
果が生じる。

尚、セメントを主材としこれに２ラックス成分を添加し
て焼成する水硬性陶磁器の製造方法が知られている（特
公昭６１−４４８２９号）、シかしながらこの方法は素
Ｊ′ｌ！！成形体を焼成後において水和硬化させること
により強度を出すものであって１本発明とは異なってい
る。

即ち、本発明は焼成後に素地を水和硬化させないことを
前提とし、焼成時に製品に必要な全強度を発現させんと
するものであって、そのために素地粒子が水和硬化しな
い程度まで７ラツクスを素地粒子間隙に浸透せしめるよ
うにしたものである。いわば上記先願発明が従来のセメ
ント製品と同様の水硬体の製造方法に係るものであるの
に対し、本発明は非水硬性の焼成品の製造方法に係るも
のである点で基本的に異なっている。因みに未発【１に
よれば焼成品の強度（曲げ強度）として２５０ｋｇｆｌ
ｃ■２以上が得られるが、これは上記先＃ｌ！発明によ
り得られる強度（約１５０ｋｇｆ／ｃ厘２程度）に比べ
て大幅に上回っている。

本発明により得られる陶磁″ＪＡ製品は、吸水率が比較
的高いにも拘らず従来の陶ｆｉ１″ａ製品に比べて耐凍
害性が著しく良好であり、建築物の外装材としても同等
問題なく使用することができる。

未発１１において、セメント、フラックス成分。

骨材の各配合割合は特に限定されないが、−船釣にはセ
メントｌＯ〜７０重量部、フラックス成分１０〜７０重
量部、骨材０〜７０重量部の範囲であり、望ましくはセ
メント２０〜６０　ｆｆｉ　ｍ　Ｍ　、　ｙラックス成
分２０〜６０重量部、骨材１０〜５０重量部の範囲であ
る。

ここでセメントとしてはポルトランドセメント、アルミ
ナセメント、混合ポルトランドセメント等向れも使用可
能であり、また骨材は焼成工程において急激な膨張、収
縮を生じない安定なもの、例えば陶磁器質シャモット、
川砂、海砂、珪砂、安山岩、玄武岩、硬質砂岩、長石等
が用いられる。

一方、フラックス成分は焼成時においてガラス融液等フ
ラックスを生じるものであって、具体的には各種のガラ
ス粉、市販のフリット、長石、シラス、火山灰等である
。

本発明においては素地の組成材料に水を加えて混練した
混練物を成形するが、その混練物とする際に必要に応じ
て粘結剤、減水剤、可塑剤、流動化剤９分散剤等の混和
剤を適宜に選択添加することができる。

また成形方法としては通常の陶磁器の製造に用いられる
鋳込成形法、プレス成形法、振動プレス成形法、押出成
形法やセメント製品の製造に用いられる加圧脱水成形法
、抄造法、吹付は法、ロール成形法等種々の成形方法を
採用することができる。

次に成形体の焼成温度は、前述したようにフラックスが
十分に溶出する温度、換言すればセメント粒子が実質上
水和反応しない程度に溶出したスラックスが素地の粒子
間隙に十分浸透する温度が採用される。この温度は陶磁
器製品を製造する際の従来の焼成温度の範囲内にあるが
、適当な温ｔＷはフラックス成分の種類、成形方法等に
よって変化する０例えば成形方法として押出成形方法を
用いれば高温で焼成する必要があるが、加圧成形法を用
いれば９００℃以下の低温でも十分な強度が得られる。

これは加圧成形法の場合には成形の段階で素地組織が緻
密となって粒子間の間隙が少なくなり、比較的少量のフ
ラックスの溶出でも十分に粒子間隙を埋めることができ
るからであると考えられる。

要するに本発明ではフラックスが素地の粒子間隙を必要
な程度（セメント粒子が焼成後水和しない程度）まで埋
めるように、スラックスの添加量、Ｉ＆形条件、焼成温
度等の各条件を制御することとなる。

（問題点を解決するため第二の手段） 本願の第二の発明は、含水珪酸アルミニウム鉱物とセメ
ントと所定量の７ラツクス成分と他の骨材とを含む混合
材を主材とし、これに水を添加して混練した混練物を成
形した後、該成形体を焼成後において前記セメントが水
和反応しなくなる温度で焼成することを要旨とする。

本発明の方法は、従来の陶磁器製品と同様の原料、即ち
含水珪酸アルミニウム鉱物を用いるものであるが、かか
る本発明に従って陶磁器製品を製造した場合にも焼成前
の生素地の強度が強くなり、また乾燥、焼成工程を通じ
て成形体の収縮が少なくなる。その原理は上記第一の発
明におけるのと基本的に同じである。即ち素地組成材と
して添加されたセメントは焼成前に成形体中で水和反応
を起こして組織粒子を結合し、これにより生素地成形体
に強度を付与するとともに乾燥工程での収縮を抑制する
。また焼成段階ではセメント水和物、即ちＣ−３−Ｈゲ
ルが脱水分解して、同じく脱水活性化した珪酸アルミニ
ウム鉱物或いはフラックス成分と反応焼結し、以て強度
を発現するとともに未水和のセメント粒子が骨材となっ
て成形体の収縮を抑制するのである。

陶磁″Ｊ：ｓ製品を製造する際に焼成段階で収縮が起こ
るのは、粘土等粒子が焼結して一部空隙を埋めること、
特に原料中に含有される長石等のフラックス成分が溶出
して粘性流動を生じ、これにより素地が変形し易くなる
ことが主な原因であると考えられている。

本発明では上記第一発明と異なって従来の陶磁器製品と
同様の含水珪酸アルミニウム鉱物を原料としてＪｔＪい
ており、従って従来のｒ４磁器製品におけるのと同様に
焼成時に鉱物粒子の焼結が生ずるが、本発明では未反応
セメント粒子と他の骨材とが骨格を形成してかかる珪酸
アルミニウム鉱物の焼結やフラックス流動に基づく変形
を抑制するから、焼成時における成形体の収縮が効果的
に防止されるのである。

このように、本発明によれば上記第一の発明の場合と同
様、乾燥、焼成工程を通じて成形体が大きく寸法変化せ
ず、従って反り等の変形や亀裂を生じず１寸法精度の良
い大形陶磁器製品が得られる。而してこの陶磁器製品は
優れた耐凍害性を示す。

本発明に用いられる含水珪酸アルミニウム鉱物は、カオ
リナイト（カオリン）、パイロフィライト、セリサイト
等焼成時に脱水分解して活性化し、自己焼結するか又は
セメント中のＣａ成分と反応焼結する性質の粘土質系の
ものが採用される。

また各原料の配合割合は、含水珪酸アルミニウム鉱物約
１０〜６０重量部、望ましくは２０〜４０重量部、フラ
ックス成分約１０〜６０重量部、望ましくは２０〜４０
重量部、セメント約１０〜６０重量部、望ましくは２０
〜４０重量部、骨材約０〜６０重量部、望ましくは１０
〜５０重量部である。

尚ここにおいて用いられるフラックス成分、骨材等は上
記第一発明と同様であり、また成形方法、焼成温度等に
ついても基本的に同じである。

（問題点を解決するための第三の手段）本願の第三の発
明は、含水珪酸マグネシウム鉱物とセメントと所定量の
フラックス成分と他の骨材とを含む混合材を生材とし、
これに水を添加して混練した混練物を成形した後、該成
形体を焼成後において前記セメントが水和反応しなくな
る温度で焼成することを要旨とする。

本発明は、上記第二の発明における含水珪酸アルミニウ
ム鉱物に代えて含水珪酸マグネシウム鉱物を用いるよう
にしたものである。

ここで含水珪酸マグネシウム鉱物としては、タルク、蛇
紋岩鉱物、緑泥石等焼成時に脱水分解して活性化し、自
己焼結するか又はセメント中のＣａ成分と反応焼結する
性質のものが採用される。

このような含水珪酸マグネシウム鉱物を用いた場合にも
上記第二の発明と同様の現象が起こり、従って第二発明
と同じく焼成前の生素地段階での強度が強くなり、また
成形体の乾燥、焼成工程を通じての収縮率も少なくなっ
て、大形陶磁器製品を寸法精度良〈製造できる。

（実施例） 次に本発明の特徴をより一層明確にするため、以下にそ
の実施例を記述する。

［実施例１］ 第１表：調合内容（重量部） 第１表に示すようにフラックス成分としてのカラス粉、
セメント（普通ポルトランドセメント）、骨材としての
磁器シャモット（ｚＩｌ量アンダー品）と水及びメチル
セルロース（ＭＣ）　を調合して混練した後、押出成形
法で幅５０■ｍ。

長さ　１００腸鵬、厚さ１０ｍｍの寸法に成形して試験
体とした。この試験体を　１０５°Ｃで１６時間乾燥し
た後、８５０℃、９５０℃、　１０５０℃の各温度で焼
成し、更に３０分間水中浸漬を行った後、６０℃飽和蒸
気中で７日間養生して各段階での曲げ強度、吸水率、収
縮率を測定した。それらの結果を第２表に示した。尚曲
げ強度の測定は米倉製作新製ＣＡＴＹを用い、スパン間
隔９０ｔｓｍ、荷重速度２　ｅｔａ１分、試験片　１０
ｈｍＸ　５０ｍｍＸ　ｌｈｍでＪＩＳＡ　　５２０９に
準じて行った。

第２表：試験結果 第２表の結果から明らかなように、　８５０℃の低温焼
成ではフラックスの溶出が十分でなく、焼成段階での強
度が不十分で、蒸気養生すると水和硬化して強度が増加
する現象が認められた。

これに対し、　１０５０°Ｃの高い温度で焼成すると、
焼成段階で非常に高い強度が得られる。これは高温焼成
によってフラックスが十分に溶出したことによるものと
考えられ、従って焼成品を蒸気養生しても水和硬化によ
る変化は認められなかった。

［実施例２］ 第３表に示すようにガラス粉、セメント、／ａ器シャモ
ットを調合し、水を添加してその混練物を加圧成形（圧
力３００ｋｇｆ／ｃｍ２）Ｌ　テローラ／＼−スキルン
により最高温度８５０℃、焼成時間２時間で焼成した。

更に水中に３０分間浸漬した後、６０℃飽和蒸気中で７
日間養生した。各段階での曲げ強度、吸水率、収縮率、
耐凍害性を調べたところ第３表の如くであった。

第３表ニー合内容（亜ｍＢＢ）と試験結果尚耐凍害性試
験は、試料を２４時ｆｌＪＪ水中に浸漬した後マイナス
２０℃で８０分間凍結させ、次いで３０℃の温水を２０
分間散水して融解し、これを１サイクルとして同様の操
作を５００サイクルまで行った。

本例の結果は、成形方法として加圧成形方法を用いれば
、　９００°Ｃ以下の低温でも十分に強度の高い焼成品
が得られること、而してその焼成品（Ａ　、　Ｂ）は、
焼成後に水利反応しないことを示している。

尚、本例の試料は第３表に示すように吸水率が比較的高
いにも拘らず、耐凍害試験の結果が５００サイクルまで
異常なく、良好な耐凍害性を示した。

［実施例３］ 第４表に示すように含水珪酸アルミニウム鉱物として蝙
石、フラックス成分としてガラス粉、セメントとして芹
通ポルトランドセメント、骨材として磁器シャモッ１−
（２ｍ＋ｓアンター品）と水及びメチルセルロースを調
合し、これを第一の実施例と同様に混練した後押出成形
法で幅５０■１．長さ１００菖量、厚さ１０−１の寸法
に成形して試験体とした。この試験体を１０５℃で１６
時間乾燥した後、８５０℃、９５０℃、　１０５０℃の
各温度で焼成し、更に３０分間水中浸漬を行った後、６
０℃飽和蒸気中て７日間養生して各段階での曲げ強度、
収縮率。

吸水率を測定した。それらの結果を第５表に示した。

第４　表：調合内容（重量部） 第５表：試験結果 第５表の結果から明らかなように、本実験においても８
５０℃の低温ではフラックスの溶出が十分でなく、この
ため焼成段階での強度が不十分で蒸気養生すると水和硬
化して強度が若干増大するのに対し、１０５０℃の高い
温度で焼成すると焼成段階で非常に高い強度が得られる
ことが確認された。

［実施例４］ 第６表に示すように蝋石、ガラス粉、セメント、磁器シ
ャモットを調合し、水を添加してその混練物を第二実施
例と同様に加圧成形（圧力３００ｋｇ４／ｃｍ’）して
ローラハースキルンにより最高温度８５０℃、焼成時間
２時間で焼成した。更に水中に３０分間浸漬した後、６
０℃飽和蒸気中で７日間養生した。各段階での曲げ強度
、吸水率。

収Ｗｊ率、＃凍害性を調べたところ：５６表の如くで第
６表：調合内容（重量部）と試験結果本例の結果は、含
水珪酸アルミニウム鉱物−セメント−フラックス成分−
骨材の系においても、成形方法として加圧成形方法を用
いれば９００℃以下の低温焼成でもフラックス溶出に基
づいて十分に強度の晶い焼成品が得られること、得られ
た焼成品（Ａ、Ｈの場合）は焼成後に水和反応せず、ま
た吸水率が比較的高いにも拘らず艮好な耐凍害性を有す
ることが確認された。

因みに第７表にセラミック手帳（■技報堂発行）より抜
粋した従来の陶磁器製品の性質を示した。同表に示すよ
うに、従来の方法で製造した陶磁器製品では乾燥素地の
曲げ強度が１０〜３０ｋｇｆ／ｃ層ンと弱く、また乾煙
工程、焼成工程を通じての全収縮率が１０％以上と高い
のに対して、本発明例の方法によれば乾燥素地の曲げ強
度が２００ｋｇｆ／ｃｍ２で、しかも全収縮率が１〜２
％であるなど、従来にない特長を備えた陶磁器製品が得
られる。

第７表：標準陶磁器品の性質 かかる製法は各種分野において有用な大形陶磁器建材の
製造方法として好ましいものである。

［実施例５］ 第８表に示すように含水珪酸マグネシウム鉱物として蛇
紋岩、フラックス成分としてガラス粉、セメントとして
汀通ポルトランドセメント、骨材として磁器シャモット
（２ｍ層アンダー品）と水及びメチルセルロース（ＭＣ
）を調合し、これを混練した後押出成形法で幅５０■、
長さ１００ｍｍ　、厚さ１０ｆｆｉｆｆｉの寸法に成形
し試験体とした。この試験体を第１及び第３の実施例と
同様に処理して各段階での曲げ強度、収縮率、吸水率を
測定した。それらの結果を第９表に示した。

第８表ニ調合内容（重量部） 第９表：試験結果 第９表の結果から理解されるように、含水珪酸アルミニ
ウム鉱物に代えて含水珪酸マグネシウム鉱物を用いた場
合にも８５０℃の低温ではフシックスの溶出が不十分で
、焼成段階で十分強い強度がが得られないこと、これに
対して１０５０℃の高い温度で焼成すれば焼成段階で非
常に高い強度が得られることなど、含水珪酸アルミニウ
ム鉱物の場合と同様の傾向のあることが確認された。

［実施例６］ 第１Ｏ表に示すように含水珪酸マグネシウム鉱物として
のタルク、ガラス粉、セメント、骨材としての珪砂を調
合し、水を添加してその＃、ｗＲ物を加圧成形（圧力３
００ｋｇｆ／Ｃ■りし、これを第２及び第４の実施例と
同様の条件で処理して各段階での曲げ強度、吸水率、収
縮率、耐凍害性を調べた。

第１θ表：調合内容と試験結果 本実験においても、成形方法として加圧成形方法を用い
れば９００℃以下の低温焼成でも十分に強度の高い焼成
品が得られること、その焼成品（Ａ　、　Ｂ）は後に水
利反応せず、また良好な耐凍害性を有することが確認さ
れた。

以上本発明の幾つかの実施例を詳述したが１本発明は製
品の表面に釉薬を融着して成る施釉陶磁器品の製造に際
して適用することも可能であるなど、その趣旨を逸脱し
ない範囲において、当業者の知識に基づき、様々な変更
を加えた態様で実施可能である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）セメントと所定量のフラックス成分と他の骨材と
   を含む混合材を主材とし、これに水を添加して混練した
   混練物を成形した後、該成形体を焼成後において前記セ
   メントが水和反応しなくなる温度で焼成することを特徴
   とする陶磁器製品の製造方法。
2. （２）含水珪酸アルミニウム鉱物とセメントと所定量の
   フラックス成分と他の骨材とを含む混合材を主材とし、
   これに水を添加して混練した混練物を成形した後、該成
   形体を焼成後において前記セメントが水和反応しなくな
   る温度で焼成することを特徴とする陶磁器製品の製造方
   法。
3. （３）含水珪酸マグネシウム鉱物とセメントと所定量の
   フラックス成分と他の骨材とを含む混合材を主材とし、
   これに水を添加して混練した混練物を成形した後、該成
   形体を焼成後において前記セメントが水和反応しなくな
   る温度で焼成することを特徴とする陶磁器製品の製造方
   法。