JPH05246778A - 施釉セメントモルタル製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた機械的特性及び化学的特性を有し、か
つ低コストで製造できるセメントモルタルを基板にした
施釉のタイル製品を提供する。 【構成】 セメントモルタル養生硬化物成形体を１１０
〜４５０℃、特に好ましくは１１０〜２６０℃に予備加
熱した後、その表面に低温釉薬を塗布して低温焼成、好
ましくは１００〜５００℃で低温焼成する施釉セメント
モルタルタイル製品を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は土木、建築用等に使用さ
れる新規なセメントモルタル製品及びその製造方法に関
し、特に優れた物理・化学特性を有するセメントモルタ
ルを基材にした施釉製品及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】普通セ
メントを用いたモルタル又はコンクリートは優れた構造
材料であって圧縮強度の非常に高いものであるが、引張
強度、曲げ強度が低く、耐食性等が劣る欠点がある。ま
た、該構造材料は常温でもひび割れを生じたり、特に高
温にさらされると内有している遊離水や一部の結合水の
放出等により破損、爆裂する欠点がある。従って、例え
ばセメントモルタル養生硬化物成形体に釉薬を掛けた
後、それを焼成をしても、無欠陥で優良な施釉製品は得
られない。

【０００３】すなわち、セメントモルタル養生硬化物成
形体には遊離水が含まれており、これが施釉焼成時には
加熱により放出される。また、セメントモルタル養生硬
化物成形体は加熱を受けると、その中のセメント水和物
が約２６０℃から分解して、結合水を放出し始める。さ
らに、水酸化カルシウムも約５００℃から分解して、水
を放出し始める。そしてまた、８００℃付近では骨材の
膨張とＣａＯの膨張が増大し、かつＣａＣＯ_３の分解が
始まる。このようにして放出される水の水蒸気化及び骨
材等の膨張により、セメントモルタル成形体に亀裂又は
爆裂を引き起こし、あるいはまた釉薬面に水蒸気放出孔
跡の窪部を形成するのである。

【０００４】よって、一般の施釉製品は高温処理に安定
な陶磁器で作られており、それは通常耐熱性、耐食性が
優れた高硬質のものであり、ケイ石と粘土及び長石の３
成分系の素地に釉薬を施釉して約１０００℃以上の温度
で焼成することによって製造される。

【０００５】以上のように陶磁器系の施釉製品が市場に
出されているが、（イ）選択された前記３成分の配合材
料と約１０００℃以上の焼成に必要な高エネルギーを要
するために、非常に高コストなものとなること、（ロ）
該製品は通常コンクリートの弾性率の１．５〜２倍を示
す反面、ガラスのように脆く特に高温焼成に起因して局
部的なひずみを有しているので、商品として通用する大
型製品の製造が至難であることなどの問題点がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは以上の問題
点に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、従来技術の問題点を
解決し、優れた物理・化学特性を有し、かつ低コストで
製造できるセメントモルタルを基材にした施釉製品を開
発した。

【０００７】すなわち本発明は、（１）セメントモルタ
ル養生硬化物成形体を１００〜４５０℃、好ましくは１
１０〜２６０℃に加熱した後、その表面に低温釉薬を塗
布して低温焼成することを特徴とする施釉セメントモル
タル製品の製造方法である。

【０００８】次に上記本発明にかかる各種要素について
説明する。セメントモルタルを構成するセメントとして
は、ポルトランドセメント（例えば普通のポルトランド
セメント、白色ポルトランドセメント）、アルミナセメ
ント、高炉セメント等が用いられる。また、セメントモ
ルタルを構成する細骨材としては、硅砂、耐火性細骨
材、高炉水砕スラグ細骨材、パーライト、メサライト、
シラスバルーン等の無機質細骨材の単体若しく混合体を
使用できるが、これ等細骨材の粒径は通常５ｍｍ以下で
ある。特に耐火性細骨材としてはシャモット、セラミッ
クス（セルベン）、抗火石、高炉水砕スラグが好適であ
る。そうした耐火性細骨材は、セメントの水和反応時に
生成する遊離の水酸化カルシウム等のアルカリに対して
侵され難く、よってアルカリ骨材反応を起こさなく、ま
たその機械的強度も高いものであるから養生硬化製品の
品質の安定化及び高強度化を保証することとなる。さら
に、一般にセメント製品は高温に弱く、高温加熱により
崩壊し易いが、これを防止する役割を果たす。さらに、
ポゾラン物質としての、高炉水砕スラグ又はシリカ等の
超微粉を加配することも好ましい。

【０００９】セメントモルタルの水・セメント比は理論
値すなわち水酸化カルシウムの生成に必要な水として最
小限の２２〜２８％範囲に抑えること好ましいが、成形
性が悪化するので高性能減水剤等の有機混和剤の添加が
必要となる。

【００１０】また本発明ではセメントモルタルに無機質
補強剤を加配することも好ましく、得られる養生硬化物
成形体の耐衝撃強度が向上する。使用する無機質補強剤
は４〜２０ｍｍの短繊維状のガラス繊維、石綿、ワラス
ナイト（ＣａＳｉＯ_３）、セピオライト（硅酸マグネシ
ウム）等が好適である。

【００１１】減水剤等の有機混和剤の使用にあたって
は、施釉時の焼成において、セメントモルタル基材が１
００〜５００℃に昇温されるため、減水剤や結合剤等の
有機物量は少量であることが好ましい。一般にかかる有
機物を数％含有するセメントモルタル基材は施釉時の昇
温により、融解、分解して液体やガスを発生し、適切な
施釉を困難にする。

【００１２】低温釉薬（本発明においては、比較的低温
度、通常約１００〜約５００℃でガラス質釉薬層を形成
する釉薬を「低温釉薬」という）としては、比較的低温
でガラス層を形成するコーティング材又は有鉛系低温釉
薬あるいは水溶性シラノール系のもの更には金属アルコ
ラート系のもの等が使用でき、それらは吹付け或は塗着
によりセメントモルタル成形体上に塗布される。

【００１３】また、一般的に釉薬は高融点になるほど耐
食性、耐薬品性などの化学的特性が優れているが基材に
なるセメントモルタルの焼成温度に制限があるために、
珪石、長石、硼砂、ソーダ灰と少量のふっ化物を配合し
て１２００〜１３００℃に溶解させ急冷したいわゆるフ
リットは使用できない。したがって本発明で使用する釉
薬は低融点のものにならざるを得ない。その対象となる
低温釉薬はひび割れ、ピンホール等のない良質のもので
ある。特に、釉薬とセメントモルタル基板の熱膨張係数
の差ができるだけ少ない低温釉薬を用いることが好まし
い。また、珪素系無機質ゾルやリン酸系無機質ゾル等を
基板にコーティングして焼成する方法も提案される。こ
の外低温系の釉薬としてはアルカリ硼珪酸塩系のガラス
や水和ガラス等が用いられる。

【００１４】本発明に用いる低温釉薬については特に限
定していないが本発明者が既に開発した釉薬（特開平１
−１１５４８２号公報）が好適に適用できる。該釉薬
は、セラミック微粉末１００重量部に対し、アルカリシ
リケート１２０〜６０重量部を加えて混練し、これに酸
化亜鉛、水酸化亜鉛、リン酸亜鉛、酸化鉄、水酸化鉄微
粉末のうちの１種又は２種以上を１２〜３重量部添加し
た後、アルミニウム、亜鉛、鉄の粉末のうちの１種又は
２種を６〜１重量部加え、さらに氷塊又は水を１３０〜
５０重量部加えて適温で十分に混練した後、粉末度が３
０００ｃｍ^２／ｇ前後の微量のカルシウムアルミニウム
シリケート微粉末と硼素化合物又はバリウム化合物の１
種又は２種以上の８〜０．５重量部を加えて再度混練し
て得られた粘稠性無機質コーティング材を、基体表面に
塗布し、しかる後常温ないし３５０℃で乾燥させること
によって得られるものである。該コーティング材により
得られた釉薬層は、高強度で強固な接着力と耐火性を有
し、本発明に採用することが好ましい。

【００１５】 セメントモルタル成形体を成形するに
は、真空押出成形、金型への圧力注入成形又はプレス成
形等公知の成形手段を採用して行うことができる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。まず板状
セメントモルタル成形体を得るための各種セメントモル
タル供試体を、第１表に示す成分配合で製造した。 なお、第１表中のいくつかの配合原料の詳細は以下の通
りである。 ＊硅砂細骨材は、瀬戸産の２ｍｍアンダーを使用 ＊高炉水砕スラグ細骨材は、ＮＫＫ社の「ガンテック
Ｂ」 （商品名）０．３ｍｍアンダーを使用 ＊超微粉高炉水砕スラグは、ＮＫＫ社の「フイネスト」
（商品名）１２，０００ブレーンを使用 ＊繊維補強剤は、ガラス繊維で旭硝子（株）の耐熱ガラ
ス繊維「ミネロンＭ８０１」（商品名）１３ｍｍとＵＳ
Ａユタ州のコネスチカット産ワラストナイトを併用 ＊高性能減水剤は、竹本油脂の「チューポールＨＰ−１
１」 （商品名）を使用

【００１７】第１表で得られた各供試体は図１に示す温
度サイクルで養生及び施釉を行った。まず以下に本実施
例で使用した釉薬の製造について説明する。主成分が、
アルミニウムシリケートで多くの細孔を有する焼結物を
０．５〜３００μｍ程度に粉砕する。その粒子は約３０
０〜３７μｍ、約３７〜２μｍ、約２〜０．５μｍ、約
０．５μｍ以下の４段階の粒度分布範囲で振り分けら
れ、それぞれを約１：１／２：１／４：１／９の重量比
で混合して５００ｇのアルミニウムシリケート焼結粉砕
物を調製する。そのアルミニウムシリケート焼結粉砕物
に、４５０ｇの珪酸ナトリウム（モル比に換算して２．
１７に相当）を添加して混合した後、２００メッシュ以
下に粉砕した４０ｇの酸化亜鉛粉末を加えて十分に混練
する。次いで、２００メッシュ以下に粉砕した７．５ｇ
のアルミニウム粉末を加え、引き続き４００ｇの氷塊を
投入して粉砕混練機で十分に混練する。それから、約２
５００ｃｍ^２／ｇ（比表面積）以上に粉砕した１０ｇの
カルシウムアルミニウムシリケート粉末と約２５ｍｌの
水を加えて、撹拌・混練する。さらに、約１０ｇの硼酸
を加えて再び混練する。

【００１８】以上のようにして、製造された無機コーテ
ィング材（釉薬）を、前記セメントモルタル成形体上に
施釉し、図１に示す加熱曲線に従って加熱処理を行っ
た。

【００１９】図１はセメントモルタル成形体を予備加熱
処理した後、その上に、上記無機コーティング材を塗布
し、低温焼成して施釉セメントモルタル製品を得るまで
の一連の工程時間と温度条件を示すものである。次ぎに
図１における〜の処理について説明する。セメント
モルタル成形体に対して、まずにおいて常温から２６
０℃まで３０分間で加熱昇温し、において２６０℃で
３０分間保持し、において２６０℃から自然放冷して
常温まで冷却する。次いで、それににおいて低温釉薬
を塗布し、において２０分間で常温から２００℃まで
加熱昇温し、において２００℃で２０分間保持し、
において自然放冷により２００℃から常温まで冷却す
る。

【００２０】以上のようにして、〜において、セメ
ントモルタル成形体を予備加熱してその中に含まれてい
る遊離水や若干の有機物等を放出して除去し、〜に
おいてそれに施釉した後、放置して自然養生する。

【００２１】図１に示す処理工程を実施して得られた各
施釉セメントモルタル成形体製品の物性は、第２表に示
すとおりであった。 上記第２表の結果からみて、各セメントモルタルタイル
製品は、耐火性が６００℃にも達し、曲げ強度、引張り
強度、圧縮強度も高く普通のセメントモルタル製品と差
異が無く、そして、表面がガラス質の釉薬で覆われてい
るため該表面からの吸水率及び透水率は極めて少なく、
かつ外観も美麗であることが解る。

【００２２】

【発明の効果】以上に詳説したとおり本発明によれば、
下記のごとき優れた多くの作用効果が得られる。 ．セメントモルタル養生硬化物成形体に優良な釉薬層
が強固に設けられ新規な施釉セメントモルタル製品を提
供することができる。 ．セメントモルタル本来の物理・化学特性を具備した
優良な施釉タイル製品が提供できる。 ．無歪みの大型の施釉セメントモルタル製品が容易に
製造できる。 ．製品の製造コストは基体がセメントモルタル製であ
るため、従来の陶磁器製タイルに比較して約１０分の１
の低コストとなる。 ．釉薬とセメントモルタルは成分的に類似していてそ
れの熱膨張係数は近似しているため、両者の接着は強固
である。 ．該施釉セメントモルタル製品とコンクリートとは熱
膨張係数が近似しているため、コンクリート壁面等に本
発明製品を貼着するとその剥離による落下の危険が生じ
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】セメントモルタル成形体を予備加熱し、その上
に低温釉薬を施釉し、低温焼成して施釉セメントモルタ
ル製品を得るまでの一連の工程を示す工程図。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメントモルタル養生硬化物成形体を１
   １０〜４５０℃に予備加熱した後、その表面に低温釉薬
   を塗布して低温焼成することを特徴とする施釉セメント
   モルタル製品の製造方法。
2. 【請求項２】 予備加熱が、１１０〜２６０℃で行われ
   ることを特徴とする施釉セメントモルタル製品の製造方
   法。
3. 【請求項３】 低温焼成が、１００〜５００℃で行われ
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の施釉セメント
   モルタル製品の製造方法。
4. 【請求項４】 セメントモルタルが、石綿、ガラス繊
   維、ワラストナイト、セピオライト等無機質補強剤を含
   有するものであることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載の施釉セメントモルタル製品の製造方
   法。
5. 【請求項５】 セメントモルタル養生硬化物成形体の成
   形が、真空押出成形法、金型への圧力注入成形法又はプ
   レス成形法により行われたことを特徴とする請求項１な
   いし４のいずれかに記載の施釉セメントモルタル製品の
   製造方法。
6. 【請求項６】 低温釉薬が、セラミック微粉末１００重
   量部に対し、アルカリシリケート１２０〜６０重量部を
   加えて混練し、これに酸化亜鉛、水酸化亜鉛、リン酸亜
   鉛、酸化鉄、水酸化鉄微粉末のうちの１種又は２種以上
   を１２〜３重量部添加した後、アルミニウム、亜鉛、鉄
   の粉末のうちの１種又は２種を６〜１重量部加え、さら
   に氷塊又は水を１３０〜５０重量部加えて適温で十分に
   混練した後、粉末度が３０００ｃｍ^２／ｇ前後の微量の
   カルシウムアルミニウムシリケート微粉末と硼素化合物
   又はバリウム化合物の１種又は２種以上の８〜０．５重
   量部を加えて再度混練して得られた粘稠性無機質コーテ
   ィング材であることを特徴とする請求項１ないし５のい
   ずれかに記載の施釉セメントモルタル製品の製造方法。