JPH06144914A - 陶磁器板の製造方法および陶磁器板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きさが１ｍ×１ｍをこえるような大型陶磁
器板を製造する。 【構成】 ９８〜８０重量％の陶磁器原料と２〜２０重
量％の繊維材料との混合物１００重量部、及びガラス転
移点が１０℃を超えない有機重合体１〜５０重量部を含
むスラリーを配合し、このスラリーをシートに抄造して
乾燥し、この乾燥したシートを単層または積層し、プレ
スロールなどで加圧して空隙率を０．１〜０．４または
吸水率を１０〜３０重量％に調整し、陶磁器板用素地を
える。この陶磁器板用素地を、ローラハースキルンなど
で８００〜１３５０℃に焼成し、力学的特性の高い優れ
た大型陶磁器板及び施釉陶磁器板を製造できる。この陶
磁器板は、力学的特性、耐凍結融解性にすぐれ、壁、床
などの建築、土木用に好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主に壁や床などの建
築、土木用材料に使用される大型の陶磁器板用素地、陶
磁器板及び施釉陶磁器板、ならびにその製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】薄い大型の陶磁器板を製造することは可
なり難しい。しかし、建築材料などとしての需要が増加
したために、従来、石綿スレートなどの製造に使用され
ていた抄造法を利用して陶磁器板用素地を製造し、これ
を焼成する大型陶磁器板の製造方法が知られるようにな
った。すなわち、陶磁器原料と繊維材料とを含むスラリ
ーをシート状に抄造し、メーキングロールに巻き取った
後、切断して広げ、板状の陶磁器板用素地を製造する。
これを加圧成形した後、焼成して大型の陶磁器板にする
方法である。たとえば、特公昭５２−５３２８号公報に
は、陶磁器原料とパルプとを含むスラリーに両面活性剤
を加えてシート状に抄造し、メーキングロールに巻き取
った後、切断して広げ、板状の陶磁器板用素地とし、こ
れを焼成して焼結体を製造する方法が、特公昭５７−３
０８３８号公報には、陶磁器原料とパルプとを含むスラ
リーに必要に応じ、粘調剤や高分子凝集剤を添加して抄
造し、得られた数十ｃｍ角の小型シートを乾燥、積層
し、この小形板状成形体を焼成して得られる積層陶磁器
が、特開昭６４−７９０６６号公報には、珪酸カルシウ
ム塩、フラックス成分および繊維質物質を含むスラリー
を抄造し、焼成するセラミックス板の製造方法が記載さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の製造方
法を用いても薄い大型の陶磁器板を製造することは可な
り難しい。これらの方法で製造できるのは、せいぜい１
ｍ×１ｍ位が限度とみられる。たとえば、特公昭５２−
５３２８号公報に記載の方法では薄物にすることが難し
く、特公昭５７−３０８３８号公報に記載の積層陶磁器
は、大型の陶磁器板を製造するには素地の強度が低いた
め、取扱いが難しく、また焼成時に反りがでやすい。特
開昭６４−７９０６６号公報に記載の方法は、乾燥前ま
たは乾燥と同時に加圧成形するために十分な加圧効果を
付与しにくい。本発明は、大きさが１ｍ×１ｍをこえ、
厚さが５ｍｍ以下の陶磁器板であっても反りや変形を生
ずることなく、容易、かつ経済的に製造できる陶磁器板
素地及び陶磁器板の製造方法、ならびに陶磁器板素地及
び陶磁器板の提供を目的に完成されたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、９８〜８０重
量％の陶磁器原料と２〜２０重量％の繊維材料との混合
物１００重量部、及び、ガラス転移点が１０℃を超えな
い有機重合体１〜５０重量部を含むスラリーを配合し、
このスラリーを抄造してシート状にした後、乾燥し、こ
の乾燥したシートを加圧して空隙率を０．１〜０．４に
調整することを特徴とする、陶磁器板用素地の製造方
法、および、９８〜８０重量％の陶磁器原料と２〜２０
重量％の繊維材料との混合物１００重量部、及び、ガラ
ス転移点が１０℃を超えない有機重合体１〜５０重量部
を含むスラリーを配合し、このスラリーを抄造してシー
ト状にした後、乾燥し、この乾燥したシートを加圧して
吸水率を１０〜３０重量％に調整することを特徴とす
る、陶磁器板用素地の製造方法を提供する。

【０００５】これらの製造方法を実施するのには、前記
の乾燥されたシートの１枚または複数枚を重ねて少なく
とも１００ｋｇ／ｃｍの線圧で加圧し、空隙率を０．１
〜０．４に調整、または吸水率を１０〜３０重量％に調
整することがより好ましい。そして、これらの製造方法
によって製造した陶磁器板用素地を１０００〜１３５０
℃で焼成する陶磁器板の製造方法、さらには、これらの
陶磁器板用素地または陶磁器板の表面に釉薬を塗布した
後、８００〜１３５０℃で焼成する施釉陶磁器板の製造
方法を提供する。

【０００６】また、９８〜８０重量％の陶磁器原料と２
〜２０重量％の繊維材料との混合物１００重量部、及
び、ガラス転移点が１０℃を超えない有機重合体１〜５
０重量部からなり、空隙率が０．１〜０．４、または吸
水率が１０〜３０重量％である陶磁器板用素地、ならび
にこれらの陶磁器板用素地の焼成体からなる陶磁器板を
提供し、さらに、前記の陶磁器板用素地または陶磁器板
の表面に釉薬が塗布され、かつ、焼成されている施釉陶
磁器板をも提供する。

【０００７】なお、本発明で、空隙率は、次式によって
算出される。

【０００８】空隙率＝１−［Ｗ₀ ／Ｖ₀ ］／［（Ｗ₁ ・
ρ₁ ＋Ｗ₂ ・ρ₂ ）／Ｗ₀ ］ ただし、Ｖ₀ ：１０５℃、２４時間乾燥後の試料の容積 Ｗ₀ ： 同上 の重量 Ｗ₁ ：４００℃、２時間加熱後の試料の減量 Ｗ₂ ：４００℃、２時間加熱後の試料の殘量 ρ₁ ：試料に含まれる有機質原料の密度 ρ₂ ：試料に含まれる無機質原料の密度（水を除く） また、吸水率は、１０５℃、２４時間乾燥した試料を、
室温の水中に２４時間浸漬して吸水させ、吸水前後の重
量を求め、次式で計算して得られる。

【０００９】吸水率（％）＝（吸水後の重量−吸水前の
重量）／吸水前の重量 ここに定義した空隙率と吸水率とはかなり相関性があ
り、前記の本発明として規定した両者の範囲は、通常、
ほぼ一致する。しかし、中にその範囲が若干ずれる場合
があって、本発明の効果を奏する場合であっても、いず
れか一方の範囲外になることがある。すなわち、空隙率
が０．１〜０．４または吸水率が１０〜３０重量％であ
れば、本発明としての目的を達成することができるので
ある。以下、繁雑さを避けるために空隙率を中心に説明
するが、とくに説明しない限り、吸水率についてもこれ
に準ずるものと考えてよい。

【００１０】また、本発明で線圧は、たとえば、ロール
プレスなどに挟込んだシートに付加される荷重をそのシ
ートの幅で除した値である。

【００１１】

【実施態様と作用】本発明を、実施態様例をあげつつ、
具体的に説明する。まず、本発明に使用する原料につい
て説明する。本発明に使用する陶磁器原料としては、カ
オリン、各種粘土類、陶石、けい石、珪灰石、長石、ド
ロマイト、アルミナ、ジルコニア、フェライトなどの無
機物があげられる。これらの物質は混合して使用しても
よい。つぎに、繊維材料としては、天然繊維、天然およ
び合成パルプ、レーヨン、ビニルアルコール系重合体、
ポリエステルなどの各種有機合成繊維類、ガラスファイ
バー、セラミックファイバー、ロックウール、チタン酸
カリウムなどの各種無機繊維類があげられる。これらの
繊維は混合して使用してもよい。第３成分のガラス転移
点が１０℃を超えない有機重合体としては、天然ゴム、
スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブ
タジエン共重合体、ポリアクリル酸エステルなどのガラ
ス転移点が１０℃を超えない有機重合体があげられ、こ
れらを混合して用いることもできる。以上の主要原料の
ほかに、最終製品の特性を改良し、または、製造工程の
操作性などの向上のために、各種の薬剤を添加すること
ができる。たとえば、アニオン性有機高分子電解液、カ
チオン性有機高分子電解液、アニオン性無機コロイド
液、カチオン性無機コロイド液、多価金属塩類などの定
着剤や凝集剤などがあげられる。また、製品を着色した
り、斑点模様を付与するために、顔料、着色粒子などを
添加することができる。

【００１２】本発明の陶磁器板用素地の製造において、
陶磁器原料：繊維材料の配合比を９８〜８０重量％：２
〜２０重量％に規定するのは、繊維材料が２重量％に達
しないと抄造して陶磁器素地を製造するのが困難にな
り、また、過大に過ぎると陶磁器素地を焼成して陶磁器
板にしたとき、繊維材料の消失による陶磁器板の収縮変
形や反りが大きくなって、満足な製品を得られなくなる
からである。この内、繊維材料に前記の無機繊維を使
用、または混合して使用するとよい。無機繊維は焼成に
よって消失しないので、焼成時の収縮を防止し、製品の
強度を向上する作用がある。無機繊維の配合量は、前記
の繊維材料として１〜１０重量％、好ましくは２〜５重
量％を、無機繊維単独、または有機繊維と混合して用い
る。無機繊維の量が多すぎると焼成密度が上りにくくな
るので好ましくない。また、前記の有機重合体を、陶磁
器原料と繊維材料との混合物１００重量部に対し、１〜
５０重量部使用する。有機重合体は、陶磁器用素地の空
隙率を低くする作用がある。詳細は後記する。有機重合
体の量が１重量％よりも少ないと目的とする作用効果が
得られにくく、５０重量％をこえると焼成の際に有機重
合体の消失による収縮が大きくなって好ましくない。

【００１３】つぎに本発明の陶磁器板用素地および陶磁
器板の製造方法を説明する。まず所定の配合比の陶磁器
原料と繊維材料を水に加え、さらに所定量の前記の有機
重合体を加えて攪拌、混合してスラリーにする。原料お
よび水を加え攪拌する手順は、状況に応じ任意に選定で
きる。攪拌、混合には公知の、たとえば、パルパーなど
を使用すればよい。スラリー中の固形分濃度は、通常、
０．５〜１０重量％、好ましくは１〜５重量％にする。
このスラリーを抄造してシート状に成形する。抄造に
は、公知の長網式や丸網式の抄造機を使用することがで
きる。抄造したシートは、石綿スレートを製造する場合
のように、メーキングロールに巻き取りつつ、積層して
から切開し、長方形のシートにすることもできる。シー
トの厚さは、一般的に１０〜３０ｍｍにする。しかし、
本発明では、積層や短く切断することなく、ベルト状の
長尺シートのまま巻き取ることができる。この場合、シ
ートの厚さは一般的に２〜５ｍｍにする。乾燥には公知
のロール乾燥機やトンネル乾燥機を使用できる。水分率
は、後工程での取扱い易さや、陶磁器用素地に所定の空
隙率を付与できるような範囲にするが、原料の種類とそ
の配合率などによって異なり、一概に規定はできない。
しかし、本発明の場合、通常は、水分率を１．７重量％
以下、好ましくは１重量％以下に押さえるとよい。得ら
れた乾燥シートは、巻き取るか、適当な長さのシートに
切断して加圧し、空隙率を０．１〜０．４の範囲に調整
して、本発明の陶磁器板用素地を得る。

【００１４】加圧操作には公知の水圧プレスや機械プレ
スなどを使用できるが、本発明では、均一、かつ連続的
に長尺シートに大きな線圧を付与できるロールプレスの
使用が好ましい。加える線圧は、少なくとも１００ｋｇ
／ｃｍ、好ましくは３００ｋｇ／ｃｍ以上、さらに好ま
しくは５００ｋｇ／ｃｍである。線圧が１００ｋｇ／ｃ
ｍ以下であると、空隙率を０．１〜０．４の範囲に調整
することが困難である。空隙率を０．１〜０．４の範囲
に調整することは、本発明にとって重要なことである。
空隙率を０．４以下にすることによって、焼成時の収縮
が押さえられ、焼成条件に左右されずに反りや変形がな
い、表面の平滑な陶磁器板を製造できる。一方、空隙率
が０．１以下では、陶磁器板素地として高圧縮になりす
ぎ、素地内での残留応力によって焼成時に割れや反りを
生じやすく好ましくない。なお、吸水率では１０〜３０
重量％、好ましくは１５〜２５重量％に調整すればよ
い。

【００１５】また、加圧に際し、シートをあらかじめ加
熱しておくことが好ましい。より低圧で緻密な歪みの少
ない陶磁器板用素地を得られるからである。通常、原料
として配合した有機重合体のガラス転移点よりも５０℃
以上、高い温度に加熱しておくとよい。有機重合体が十
分に軟化し、粘着性が向上して好ましい結果になるもの
と考えられる。

【００１６】本発明において使用する有機重合体の配合
は、陶磁器板用素地の空隙率を容易に０．１〜０．４と
いう低い範囲に調整可能ならしめ、さらに空隙率の低い
ことが大型の陶磁器板の製造を容易にしている。すなわ
ち、ガラス転移点が１０℃以下の有機重合体を配合する
ことにより、前記の乾燥シートの変形が容易になって効
果的に高圧縮され、また、シートを積層する場合には、
結合剤を使用することなしに所定圧力で均一に一体化さ
れる。また、従来の陶磁器用素地では、空隙率がこのよ
うに低くなると、堅く、脆くなって薄い大型板として扱
うことが甚だ困難になるが、本発明では、ガラス転移点
の低い有機重合体が配合されているので、柔軟性を保持
し、取扱いが容易になる。ガラス転移点が高い有機重合
体ではこの様な作用を期待できない。

【００１７】この様にして得られた陶磁器板素地は、た
とえば、公知のローラハースキルンを用い、１０００〜
１３５０℃、好ましくは１０００〜１３００℃に焼成
し、本発明の陶磁器板を製造できる。施釉する場合に
は、通常、８００〜１３５０℃で焼成し、施釉陶磁器板
を製造できる。

【００１８】本発明の陶磁器板は、吸水率が１〜７％程
度で比較的高吸水率であるにも拘らず、耐凍結融解性に
すぐれるが、とくに下記のαが０．８以下、好ましくは
０．７以下のときすぐれた耐凍結融解性を有する。

【００１９】α＝（Ｗ_t0−Ｗ_t1）／（Ｗ_t0−Ｗ_t2） ただし、Ｗ_t0：１０５℃、２４時間乾燥後の試料（陶磁
器板）の重量 Ｗ_t1：常温の水に２４時間浸漬した後の試料の重量 Ｗ_t2：常温の水に２４時間浸漬した後、−７４０mmHgの
もと４時間浸漬し、さらに２時間放置後の試料の重量 Ｗ_t0−Ｗ_t1：陶磁器板の吸水率 Ｗ_t0−Ｗ_t2：陶磁器板の飽和吸水率

【００２０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に
説明する。なお、以下の実施例および比較例に用いた測
定方法は、空隙率、吸水率は既述の通りであり、曲げ強
度および耐凍結融解率はＪＩＳ Ａ−５２０９に記載の
方法に準拠した。 実施例１および２ 繊維材料、陶磁器原料および有機重合体としてガラス転
移点が−２０℃のスチレン−ブタジエンゴムラテックス
（ＳＢＲ）またはガラス転移点が４℃のアクリル系エマ
ルジョン（ＡＥ）をそれぞれ表１に示す配合比で含む濃
度が２重量％のスラリーを準備した。このスラリーを長
網式抄紙機を用い、幅１２０ｃｍのエンドレスのシート
を抄造し、さらに、多筒式乾燥機を通過させ、水分率を
０．５重量％にして、巻き取った。乾燥シートの厚さは
３．０ｍｍであった。ついでこの乾燥シートを１段で線
圧が３００ｋｇ／ｃｍの油圧式カランダーロールを通過
させ、３ｍ毎に切断して、大きさが３ｍ×１ｍ、厚さが
２ｍｍの本発明の陶磁器板用素地を製造した。この素地
の空隙率および吸水率の測定結果を表１に示した。さら
に、陶磁器板用素地を炉内温度が１２８０℃のローラハ
ースキルンで３０分間焼成し、本発明の陶磁器板を得
た。焼成収縮率と得られた陶磁器板の特性を測定したの
で表１に示した。 比較例１ 有機重合体を配合しないスラリーを用い、ウエットマシ
ンで抄紙した以外は、実施例１と同じ条件で陶磁器板用
素地および陶磁器板を製造し、それぞれの特性を測定し
て表１に示した。 比較例２ 陶磁器用素地の吸水率が５０％になるようにロールプレ
スの線圧を調整した以外は、実施例１と同じ条件で、陶
磁器板用素地および陶磁器板を製造し、それぞれの特性
を測定して表１に示した。この時のロールプレスの線圧
は、５０ｋｇ／ｃｍであった。

【００２１】

【表１】 実施例３〜５、比較例３ 実施例１で製造した乾燥シートを用い、ロールプレスの
線圧を変えて表１に示したような空隙率の異なる陶磁器
板用素地を製造した。この陶磁器板用素地を１２５０℃
のローラハースキルンで４０分間焼成し、陶磁器板を製
造した。焼成収縮率と得られた陶磁器板の特性を測定し
たので表２に示した。

【００２２】

【表２】 実施例６〜８ 実施例２で製造した乾燥シートを積層して陶磁器板用素
地を製造した。すなわち、所定の枚数の乾燥シ−トを重
ね、ロール温度が５５℃、線圧が１０００ｋｇ／ｃｍの
ロールプレスで加圧し、大きさが３ｍ×１ｍ、厚さが２
〜８ｍｍの陶磁器板用素地を製造した。この陶磁器板用
素地を１２２０℃のローラハースキルンで６０分間焼成
し、陶磁器板を製造した。焼成収縮率と得られた陶磁器
板の特性を測定したので表３に示した。

【００２３】

【表３】

【００２４】

【発明の効果】本発明の陶磁器板用素地の製造方法を用
い、陶磁器原料と繊維材料に所定量のガラス転移点が１
０℃を超えない有機重合体を配合したスラリーを抄造
し、乾燥後、強く加圧して、空隙率を０．１〜０．４、
または吸水率を１０〜３０重量％に調整した陶磁器板用
素地を製造できる。この陶磁器板用素地は、従来のもの
に比べ、高密度で曲げ強度が大きく、柔軟性に富み、１
ｍ×１ｍ以上、たとえば１ｍ×３ｍで厚さが４ｍｍのよ
うな大型の薄い素地にしても、割れにくく取扱いが容易
で実生産向きである。さらに、本発明のこの陶磁器用素
地は、焼成時における有機成分の消失や陶磁器原料の焼
結に伴う収縮率を最小限に押え、焼成収縮率が幅方向、
長さ方向ともに小さく、通常、幅方向と長さ方向の焼成
収縮率の平均値は、厚さ方向の焼成収縮率の０．８以下
になる。従って、焼成条件の影響を受けることが少な
く、反り、歪み、クラックなどの少ない、本発明の陶磁
器板を製造できる。また、この陶磁器板用素地は、焼成
時の寸法安定性が良いので、直接施釉し、１回の焼成で
施釉陶磁器板を製造することもできる。

【００２５】このようにして製造した本発明の陶磁器板
は、一般に１〜７％程度の吸水率を有し若干高いが、空
隙の少ない緻密な構造を有し、高強度であって、耐凍結
融解性にすぐれている。適度の吸水性をもっているの
で、下地に接着するのに接着剤が浸込みやすく良好な接
着性がある。また、釉薬の乗りがよく均一に施釉しやす
い。

【００２６】この様に、本発明によれば、大きさが１ｍ
×１ｍをこえ、厚さが５ｍｍ以下の陶磁器板であっても
反りや変形を生ずることなく、容易、かつ経済的に陶磁
器板素地及び陶磁器板を製造することができる。また、
本発明の陶磁器板及び施釉陶磁器板の特性は、建築、土
木用材料として好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 寿雄 滋賀県大津市園山１丁目１番１号 東レ株 式会社滋賀事業場内 (72)発明者 大谷 光伸 滋賀県大津市園山１丁目１番１号 東レ株 式会社滋賀事業場内 (72)発明者 野田 征雄 滋賀県大津市園山１丁目１番１号 東レ株 式会社滋賀事業場内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】９８〜８０重量％の陶磁器原料と２〜２０
   重量％の繊維材料との混合物１００重量部、及び、ガラ
   ス転移点が１０℃を超えない有機重合体１〜５０重量部
   を含むスラリーを配合し、このスラリーを抄造してシー
   ト状にした後、乾燥し、この乾燥したシートを加圧し
   て、空隙率を０．１〜０．４に調整することを特徴とす
   る、陶磁器板用素地の製造方法。
2. 【請求項２】前記の乾燥されたシートの１枚または複数
   枚を少なくとも１００ｋｇ／ｃｍの線圧で加圧し、空隙
   率を０．１〜０．４に調整することを特徴とする、請求
   項１に記載の陶磁器板用素地の製造方法。
3. 【請求項３】９８〜８０重量％の陶磁器原料と２〜２０
   重量％の繊維材料との混合物１００重量部、及び、ガラ
   ス転移点が１０℃を超えない有機重合体１〜５０重量部
   を含むスラリーを配合し、このスラリーを抄造してシー
   ト状にした後、乾燥し、この乾燥したシートを加圧して
   吸水率を１０〜３０重量％に調整することを特徴とす
   る、陶磁器板用素地の製造方法。
4. 【請求項４】前記の乾燥されたシートの１枚または複数
   枚を少なくとも１００ｋｇ／ｃｍの線圧で加圧し、吸水
   率を１０〜３０重量％に調整することを特徴とする、請
   求項３に記載の陶磁器板用素地の製造方法。
5. 【請求項５】請求項１、２、３または４に記載の方法に
   よって製造した陶磁器板用素地を１０００〜１３５０℃
   で焼成することを特徴とする、陶磁器板の製造方法。
6. 【請求項６】請求項１、２、３または４に記載の方法に
   よって製造した陶磁器板用素地、または請求項５に記載
   の方法によって製造した陶磁器板の表面に釉薬を塗布し
   た後、８００〜１３５０℃で焼成することを特徴とす
   る、施釉陶磁器板の製造方法。
7. 【請求項７】９８〜８０重量％の陶磁器原料と２〜２０
   重量％の繊維材料との混合物１００重量部、及び、ガラ
   ス転移点が１０℃を超えない有機重合体１〜５０重量部
   からなり、かつ、空隙率が０．１〜０．４または吸水率
   が１０〜３０重量％であることを特徴とする、陶磁器板
   用素地。
8. 【請求項８】請求項７に記載の陶磁器板用素地の焼成体
   からなることを特徴とする、陶磁器板。
9. 【請求項９】請求項７に記載の陶磁器板用素地または請
   求項８に記載の陶磁器板の表面に釉薬が塗布され、か
   つ、焼成されていることを特徴とする、施釉陶磁器板。