JPH04305053A - 自硬性セラミック原料およびその成形硬化材料 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自硬性セラミック原料お
よびその成形硬化材料に関するものである。更に詳しく
述べるならば、本発明は、建築材料などのような大寸法
不燃性成形材料の製造に好適な自硬性セラミック原料お
よびその成形硬化材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、陶磁器などのセラミック材料は、
粘土、陶石、ロウ石、長石、および珪石などの無機材料
を原料とし、その微粉末に水を加えて混練し、これをロ
クロ成形、泥しょう鋳込成形などの成形方法により所望
の形状に成形し、この成形物を乾燥固化し、この成形固
化物を焼成することによって製造されていた。

【０００３】このような、従来のセラミック材料におい
ては、焼成前の成形固化物の機械的強度が低いため、製
造工程中にしばしば破損、欠損などを生じ易く、特に大
型（大寸法）製品の製造においては、きわめて細心の注
意を要し、しかもそれでも製造歩留りが低いという問題
点があった。更に、施釉を要するセラミック製品、特に
陶磁器製品においては、一度成形固化物を焼成し、その
後に施釉し、更に再焼成しなければならないという問題
点があった。

【０００４】上記の問題点を解消するため、近年セメン
トを主原料とするセラミック材料が開発されるようにな
った（例えば、特公昭６４−３７４５４号公報）。しか
し、セメントの水和硬化性を利用して成形硬化するには
、その硬化完了（脱型）までに約１日を要し、その後、
１〜８日間の気中養生を必要とするため、生産性が低く
、コストが高いという問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、機械的強度
の高い成形硬化体を短時間内に、容易に、かつ効率よく
製造することができ、また焼成の容易な自硬性セラミッ
ク原料およびその成形硬化体を提供しようとするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ワラストナイ
トの酸、特に多カルボン酸化合物による自硬性に着目し
、この特性を利用することによって、上記課題の解決に
成功したものである。

【０００７】すなわち、本発明の自硬性セラミック原料
はワラストナイトと、前記ワラストナイトの重量に対し
１〜５０％の、２個以上のカルボキシル基を有する少な
くとも１種のカルボン酸化合物とを含んでなることを特
徴とするものである。

【０００８】本発明において、上記自硬性セラミック原
料の水性スラリーを成形硬化させて、セラミック成形硬
化材料を得ることができる。

【０００９】また、本発明において、上記セラミック成
形硬化材料を焼成して焼成体とすることができる。

【００１０】

【作用】ワラストナイトは、下記組成式：　（ＣａＳｉ
Ｏ３（ＣａＯ・ＳｉＯ２）で表わされるものであって、
これを、水とともに混練して得られた水性スラリーに酸
を添加すると硬化することが見出された。

【００１１】本発明に用いられるワラストナイトは、天
然ワラストナイト、および合成ワラストナイトを包含す
る。一般に天然ワラストナイトは、方解石（カルサイト
、ＣａＣＯ３）を含んでおり、そのため、硬化の際に炭
酸ガスを発生し、得られる硬化体を多孔質化する。従っ
て、多孔質硬化体を製造する場合には、天然ワラストナ
イトを用いることができる。しかし、緻密質硬化体を製
造する場合には、天然ワラストナイトを８００　℃以上
の温度で仮焼し、脱炭酸することが必要である。

【００１２】本発明に使用されるワラストナイトとして
は、１５０　メッシュ全通過の粒径を有するものが好ま
しく、２００　メッシュ全通過の粒径を有するものがよ
り一層好ましい。一般に、水性スラリー中の固形粒子の
粒径が、１５０　メッシュ通過より大きくなると、成形
体中にブリージングを生じやすくなり、成形硬化材料に
反り、割れなどを生ずる原因となり、また、成形硬化材
料の機械的強度も不十分になることがある。

【００１３】ワラストナイトは、無機酸（例えば塩酸、
硫酸、および燐酸）または一価のカルボン酸（例えば酢
酸）などによっても硬化するが、しかし、この硬化反応
がきわめて速く、混練、および成形注入などに要する操
作時間（ハンドリングタイム）を確保することが困難で
ある。

【００１４】そこで、本発明においては、ワラストナイ
ト硬化用酸として２個以上のカルボキシル基を有する少
なくとも１種のカルボン酸化合物を用い、それによって
、硬化反応を緩徐に行わせ、１分〜２０時間程度の操作
時間を確保することができる。このような多価カルボン
酸としては、クエン酸、リンゴ酸、ポリアクリル酸、お
よびマロン酸などを用いることができる。

【００１５】本発明において、多価カルボン酸化合物は
、ワラストナイトの重量に対して１〜５０％の添加量で
用いられることが好ましく、より好ましくは、５〜３０
％の添加量で用いられる。この添加量が１重量％未満で
あると、ワラストナイトの硬化が不十分になり、また、
それが５０重量％より多くなると、硬化の際に、成形体
に割れを生じ易くなる。

【００１６】本発明の成形硬化体を製造するには、ワラ
ストナイト成分を多価カルボン酸化合物成分とともに、
水により混練して、水性スラリーを調製する。このとき
、水性スラリー中に、必要に応じて、粘結剤、減水剤、
可塑剤、遅延剤および分散剤などから選ばれた１種以上
の添加剤、および、他のセラミック材料、例えば粘土、
長石、珪石などの１種以上を添加してもよい。

【００１７】この水性スラリーを所定の形状・寸法に成
形する。この成形体を１０〜　１００℃の温度において
硬化させる。このとき、硬化温度を、１０〜６０℃の範
囲にコントロールすることにより、所要硬化時間を約１
〜３０時間の範囲内で、調節することができる。

【００１８】本発明のセラミック成形硬化材料は実用上
十分な耐水性を有しているから、素焼きなしで、これに
釉薬を施すことができる。

【００１９】本発明のセラミック焼成材料は、前記成形
硬化材料に施釉し、又は施釉なしで、１０００℃以上、
好ましくは１０００〜１２００℃の温度で焼成を施して
得ることができる。

【００２０】本発明のセラミック原料から得られた成形
硬化材料の圧縮強度の経時変化の一例を下記に示す。１
０００℃で熱処理された天然ワラストナイト９０重量部
とカリ長石１０重量部からなる無機成分を、ボールミル
を用いて、　２００メッシュ全通過以下まで粉砕し、こ
れに、１０重量部のクエン酸と、３５重量部の水とを添
加混練して水性スラリーを調製した。

【００２１】この水性スラリーを、内径６ｍｍ、高さ１
２ｍｍの円筒形型枠中に注入し、これを室温に１時間放
置して硬化させ、脱型して、成形硬化体を作成した。

【００２２】この成形硬化体を室温に放置し、所定時間
毎にその圧縮強度をオートグラフＡＧＳ−５００（商標
：島津製作所製）を用いて測定した。その結果を表１に
示す。

【表１】

【００２３】表１から明らかなように、本発明の自硬性
セラミック原料から製造された成形硬化体は、１〜３時
間の硬化時間で、取扱い上十分な機械的強度を示し、約
１５時間の硬化時間によりその機械的強度は、ほぼ最高
レベルに達していた。

【００２４】

【実施例】本発明を更に実施例により説明する。 実施例１（セラミックタイルの製造） 温度１０００℃において熱処理されたワラストナイト９
０重量部と、カリ長石１０重量部との混合物を、ボール
ミルを用いて、２００　メッシュ全通過まで微粉末した
。この微粉砕物３０００ｇに対し、１０重量部のクエン
酸と、３５重量部の水とからなる水溶液１３５０ｇを添
加し、真空ミキサーを用いて５分間混和して、水性スラ
リーを調製した。

【００２５】この水性スラリーを、水平に仮置された内
径：　３０９ｍｍ×　３０９ｍｍ×３１ｍｍのステンレ
ス製型枠に注入し、これを室温において２時間放置して
硬化させた。次にこの成形硬化体を脱型し、６０℃の温
度で、１５時間乾燥した。

【００２６】次に乾燥された成形硬化体を、電気炉中で
１１８０℃の温度において１時間焼成した。得られた焼
成体は寸法：　３００ｍｍ×　３００ｍｍ×３０ｍｍの
セラミックタイルであった。

【００２７】得られたセラミックタイルの性能を下記に
示す。 比重（ｇ／ｃｍ３　）　　　　　　　　　　　　１．８
曲げ強度（ｋｇ／ｃｍ２　）　　　　　　　　７００ヤ
ング率（×　１０５ｋｇ／ｃｍ２　）　　２．７

【００
２８】

【発明の効果】本発明の自硬性セラミック原料は、短時
間内に容易に、かつ効率（製品歩留り）よく、しかもす
ぐれた機械的強度を有する成形硬化体およびその焼成体
を得ることができ、実用性にすぐれたものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ワラストナイトと、前記ワラストナイ
   トの重量に対し１〜５０％の、２個以上のカルボキシル
   基を有する少なくとも１種のカルボン酸化合物とを含む
   自硬性セラミック原料。
2. 【請求項２】　　請求項１に記載の自硬性セラミック材
   料の水性スラリーを成形硬化して得られたセラミック成
   形硬化材料。
3. 【請求項３】　　請求項１に記載のセラミック成形硬化
   材料の焼成体。