JPH02221144A - 接着性を有する粒子 - 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］ 本発明は接着性の良好な無機質粉体粒子に係わり、この
ものは成形性が良いので各種のセラミックス製品、とく
に薄肉大形の建築土木材料用セラミックスの原料として
好適なものである。

［従来の技術］ ケイ酸ソーダを始めとするケイ酸アルカリおよびアルミ
ン酸ソーダを始めとするアルミン酸アルカリは接着剤と
して広く用いられている。さらに、これらアルカリ化合
物はセラミックスを成形する際の結合材としても用いら
れ、その結合の機構にゾル及びゲルが関与することが知
られている。ただし、アルカリ化合物の接着性は十分大
きなものではない。例えば、特開昭５９−５４６６２号
はゾルによる固化機構の他に、ガラスとの反応を固化に
利用することを期待し、その方法が開示されている。

［本発明の目的：解決すべき問題点］ 上述した従来技術のアルカリ化合物をセラミックスの結
合材として使用した場合、結合材としては比較的安価で
あり、８００［”Ｃ］程度の比較的低い温度でセラミッ
クスを焼結できる大きなメリットがある。その反面、接
着力が弱いので、壁材、床材などの大形の成形品がつく
り難くい。とくに、大形薄肉の成形品の場合、成形品の
強度が低く焼成までの成形品の取り扱いが難しく、歩留
りが半分位のことが多い。この接着力をアルカリ化合物
の使用量を増すことにより強化すると、焼成温度が焼結
温度より少し高くなるとセラミックスが軟化変形したり
、不規則な発泡をしたりする好ましくない影響があり、
適切な焼成温度の範囲がせまく、焼成が非常に難しくな
ることも知られている。さらに、この場合、セラミック
スの焼結が不十分な場合にはアルカリ分が使用時に水に
溶出しアルカリ反応などのトラブルも知られている。こ
のため、大形の成形品には上述したアルカリ化合物はで
きるだけ少量使用することが望まれている。

本１発明は前記の問題点、諸欠点を解決するため、アル
カリ化合物の使用条件を詳しく検討した結果創案された
ものであり、本発明の接着性をイｉする粒子を使用する
ことにより、成形強度を高め、壁、床、テラスなど建築
土木材料として使用される薄肉大形の成形セラミックス
の製造を容易にし、かつ、品質の潰れたセラミックス製
品を提供することを目的とする。

［本発明の構８．二問題点の解決手段］本発明は、酸化
ケイ素と酸化アル７ミニユウムの合計量が４０［５１以
上であり、粒子の９０Ｌ％１以上が２９７［ｐｍＪ以下
でありかつ比表面積が５０００　［ｃｍ’／ｇＪ以丁で
ある無機質粉体１００　［部］にＲ２０（ＲはＮａまた
はＫ）に換算して５ないし０．１Ｌ部」になるよう、ア
ルカリ、アルミン酸アルカリまたはケイ酸アルカリの水
溶液を溶着させてなる接着性を有する２ｆ　’／−およ
びこの接着性を有する粒子を３０［％］以［−配合した
無ａ質の成形体である。

本発明において、無機質粉体粒子にアルカリ化合物の水
溶液を溶着するとは、無機質粉体粒子にアルカリ化合物
の水溶液を浸潤、該無機質粉体粒子の、先ず表面にアル
カリ化合物を作用させ、該粒子の表面ないし粒子夫々の
状態により場合により内部にまでアルカリ化合物を付置
ないし化合させ固着させたことをいう、より具体的に説
明すると、酸化ケイ素および酸化アルミニュームを含む
物質としては、天然に産するアングルサイト、シリマナ
イト、蛇紋岩、かんらん岩、ワラストナイト、長石等多
数のものが使用される外、スラグ、焼却灰タイルシャモ
ット、ムライト、スピネル等の人工的に得られる物質も
使用される。酸化ケイ素と酸化アルミニュームの合計量
の影ツは物質により差が認められる。ガラ°ス質の物質
を含むとみられる、例えばスラグ等には酸化ケイ素と酸
化アルミニューム含有率のほぼ等しいガラス箕を含まな
いとみられる物質に比較して接着性が劣る傾向が認めら
れる。しかし、いずれの物質においても、酸化ケイ素と
醸化アルミニュームの合計；正が４０［％］を切ると接
着性の著しい低下が認められる。この接着性を高める上
から酸化ケイ素と酸化アルミニュームの合計量は４０［
％］以］−が必要であり、６５「％」以上が望ましく８
０［５１以上であることがとくに望ましい。

粒子の粒度は大きな粒子を使用すると接着性が低下する
傾向が認められた。これはあまり大きな粒子が混在する
と不均一性がますのも一因ではないかと考えられる。さ
らに１粒子の粒度が細かくなり過ぎたり、ポーラスな粒
子を使用し比表面樋が大きくなると良好な接着性をうる
ためのアルカリ、アルミン酸アルカリまたはケイ酸アル
カリの量が増加し、この接着性粒子を利用した成形品の
焼成時に軟化変形、発泡などの好ましくない現象が認め
られる０粒子の粒度は９０［５１以上の粒子が２９７　
［ｇｍ１以下であることが必要であり、さらに、８０［
５１以上が２１０［ｇｍＪ以下であることが望ましく６
０［５１以上が１４９［ｐｍ１以下であることがとくに
望ましい、比表面積の大きさは５０００　［ｃｒｎ”／
ｇｌ以下であることが必要であり、４０００　［ｃｒｎ
”／ｇｌ以下であることが望ましく、２５００［ｃｍ２
／ｇｌ以下であることがとくに望ましい。

アルカリとしては苛性ソーダ、苛性カリ、アルミン酸ア
ルカリとしてはアルミン酸ソーダ、ケイ酸アルカリとし
ててはケイ酸ソーダ、ケイ酸カリなどが上げられる。ア
ルカリは他のアルカリ化合物に比較して接着力を発現さ
せるために加温などの操作が必要になりまた反応にかな
り時間を必要とする場合が多いが、他のアルカリ化合物
に比較して価格が安いという大きな利点がある。

アルカリ化合物はナトリウム、カリウムなどのアルカリ
成分とケイ酸、アルミン酸との組成比は一定の値をとら
ず、ケイ酸、アルミン酸が４程度までの広い組成範囲を
とる。アルカリおよびアルカリ化合物に含まれるアルカ
リ成分は焼成することによりＲ２０（ＲはＮ、またはに
）で示される酸化物に変化するものとみられている。セ
ラミックス焼成時の軟化変形や不規則な発泡現象はＲ，
０の配合綴と密接な関係にあり、この量がｓＩａｇ！ｉ
粉体１００［部］にたいして５［部］を越えると軟化変
形や発泡現象が著しくなる。しかし、この量がＯ，ｌ［
ａｌｌｌより少なくなると接着の効果がほとんど認めら
れない、Ｒ２０の量は５ないし０．１［部１が効果のあ
る量で実用上は４ないしｌ［部Ｊが望ましく、３．５な
いし！、５［部Ｊがとくに望ましい、アルカリおよびア
ルカリ化合物は水溶液とし配合することが望ましいが、
無機質粒子にアルカリまたはアルカリ化合物と水とを配
合し混練する方法がとられることもある。

この接着性を有する粒子はこの粒子だけを原料として成
形体をつくることもでさるし、さらに、この粒子に他の
ｍａｎｍの粉体を配合することができる。この粒子に配
合する無りａ質の粉体にはとくに瀾限はないが１粒子が
２９７　［ｇｍｌ以五の粒子の方が成形性もよく、また
でき上がった成形体に自然石の風合が出るなどの効果が
ある。成形体の製造方法は従来知られている方法を自由
に用いることがでさるが、型枠を用いた加圧成形後焼成
する方法が取られる。

接着性を有する粒子と他の原料を配合して製品とする場
合、接着性を有する粒子の配合肩合は３０［％」以上が
必要であり、良好な成形性をうるには５５［％］以上が
望ましい。

［作用Ｊ 本発明の接着性を有する粒子はこの粒子だけを成形して
乾燥、焼成してセラミックスとすることもできるし、さ
らに他の粒子を配合して成形して乾燥、焼成してセラミ
ックスをつくることもできる。他の粒子を配合する場合
には得られるセラミックスに大きな粒子を配合するなど
多様なセラミックスをつくることができる。

【実施例−１］ 酸化ケイ素３３．７［％］、酸化アルミニュム１３．９
　［％］を含み、９８［％１の粒子がｚ９７［ｕｍｌの
ふるいを通過する比表面積３５００　［ｃｍ２／ｇｌの
スラグ１００［部１３号のケイ酸ソーダ水溶液をＮａ２
Ｏが２５［ｆｒＢｌになるように添加し、混練して接着
性を有する粒子を製造した。この粒子を成形枠を用いて
３００［ｋｇ／ｃｍ’ｌの圧力で８０Ｘ６０Ｘ２．５［
ｃｍｌの大きさに成形後１０５［”０］の温度で乾燥後
、６５０［’ＣＩの湿度で焼成した。この成形体の曲げ
強度は５５　［ｋｇ／ｃｒｎ’ｌであった。

［実施例−２」 酸化ケイ素５３．５［％］、Ｍ化アルミニュム３０．４
［％」を含み、８７［％］の粒−Ｌが１４９「終ｍ」の
ふるいを通過する比表面積４２００　［ｃゴ／ｇｌのフ
ライアッシュ５０ＬＪＩと酸化ケイ、１１５７．７［％
Ｊ、酸化アルミニュム１３．２　［％］を含み、８２［
％Ｊの粒子が１４９　［終ｍｌのふるいを通過する比表
面積２７００　［ｃｍ２／ｇｌのタイルシャモｙト５０
［部］との混合物に３号のケイ酸ソーダ水溶液をＮａ２
Ｏが２．０［部Ｊになるように惰加し、全体がしっとり
する程度に水を加えながら混練して接着性を有する粒子
を製造した。この粒子を成形枠を用いて３００［ｋｇ／
ｃｒｎ’］の圧力で６０Ｘ６０Ｘ２．５　［ｃｍｌの大
きさに成形後１０５［’Ｃ］の温度で乾燥後、７５０［
”Ｃ］の温度で焼成した。この成形体の曲げ強度は８０ ［ｋｇ／ｃｒｎ’］であった。

［実施例−３］ 実施例−２で得られた接着性を有する粒子６０［部］に
粒子径！−２ｍｍの大谷石の粒子４０［部］を配合し、
混線後成形枠を用いて３００［ｋｇ／ｃｍ’］ｃ７）圧
力で６０Ｘ６０Ｘ２．５［ｃｍｌの大きさに成形後１０
５［℃］の温度で乾燥後、７５０［”Ｃ］の温度で焼成
した。この成形体の曲げ強度は７２　［ｋ　ｇ　／　ｃ
　ｒｎ”　］であった。

ちなみに、上記した原料を同時に混合する従来の方法で
は成形物に強度が少なく焼成までのハンドリングが困難
であり成形物は得られなかった。

［比較例］ 実施例−２で用いたフライアッシュ３０［部］とタイル
シャモット３０［部］に、実施例−３で用いた大谷石４
０［部］それに３号ケイ酸ソーダ水溶液をＮａ２Ｏが１
，２［部］になるように添加し、全体がしっとりする程
度に水を加えながら混練し、得られた粒子の混合物を成
形枠を用いて３０Ｑ［ｋｇ／ｃｔｎ’ｌの圧力で１０Ｘ
１０Ｘ３［ｃｍｌの大きさに成形後１０５［℃］の温度
で乾燥後、７５０［℃］の温度で焼成した。この成形体
の曲げ強度は４０［ｋｇ／ｃｒｎ”］であった。

［本発明の効果］ 本発明によれば、従来技術に比較し、次の如き優れた効
果が得られる。

（１）従来技術においてはアルカリ及びアルカリ化合物
を単独で配合組成物に添加して、成形結合材として、又
は焼結結合材として利用しているが、これらのアルカリ
化合物は共存する原料の組成によって反応性が著しく異
なるものである為目的とする結合効果を得るためには過
剰の添加が必要とされる。これに対し本発明は、干しめ
。

最も効果のある成分の粒子を選択して表面よりアルカリ
化合物を溶着させて配合組成物を作るため、成形時の結
合や焼成時の反応を合理的に行ない、少量の添加で効率
の良い結果を得る事が出来るものである。

（２）従来技術のアルカリ化合物のセラミックス結合材
は焼成前の段階における成形品の強度が弱く歩留りが半
分値と悪いが、本発明の接着性粒子を使用すると、従来
物よりも接着性が強いので、少量のアルカリ、ないしア
ルカリ化合物で大きな接着効果が得られる。従って焼成
前の成形品の強度が従来品よりも道かに強い。

完成品の歩留りか非常によい。

（４）アルカリ、アルカリ化合物の分布が均一なため、
均一な製品ができる。

（５）薄肉成形品の焼成前の強度が特に大であることに
より、最近の建築、土木材料等に適した、薄肉大形の製
品を作ることができる。

（６）本発明の接着性を有オーる粒子に様々な粉粒体を
配合することにより、多様な製品をつくることができる
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量で酸化ケイ素と酸化アルミニュウムの合計量
   を４０［％］以上含有し、粒子の９０［％］以上が２９
   ７［μｍ］以下でありかつ比表面積が５０００［ｃｍ＾
   ２／ｇ］以下である無機質粉体１００［部］にＲ＿２Ｏ
   （ＲはＮａまたはＫ）に換算して５ないし０．１［部］
   になるよう、アルカリ、アルミン酸アルカリまたはケイ
   酸アルカリの水溶液を溶着してなることを特徴とする接
   着性を有する粒子。
2. （２）請求項（１）に記載された接着性を有する粒子を
   ３０重量［％］以上含有することを特徴とする無機質成
   形体。