JPH0764659B2

JPH0764659B2 - 塩基・シリカ反応を抑制したセラミック製品および該反応の抑制方法

Info

Publication number: JPH0764659B2
Application number: JP18338390A
Authority: JP
Inventors: 尚光露木; 和昌後藤; 毅日比野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1995-07-12
Anticipated expiration: 2010-07-12
Also published as: JPH0474780A

Description

【発明の詳細な説明】利用分野本発明は、塩基性成分と反応性であるシリカ成分を含有
するセラミック製品における、塩基・シリカ反応を抑制
したセラミック製品；ならびに塩基・シリカ反応が進行
した該セラミック製品における該反応の進行抑制方法に
関する。本発明は、塩基・シリカ反応によってクラッ
ク、破損および表面汚染を発生し得る該セラミック製品
の品質改善に極めて有用である。

従来の技術および問題点陶磁器質製品によって代表される塩基・シリカ反応性セ
ラミック製品は、その焼結焼成時にアルカリ・シリカ反
応性のシリカ成分を形成する。該反応性セラミックスは
アルカリ成分と反応して（例えば海水に含まれるアルカ
リ成分と、或いはセラミック製品を貼着する下地のセメ
ントモルタルに含まれるアルカリ成分と反応して）、ア
ルカリ・シリカ反応生成物を形成する。該アルカリ・シ
リカ反応生成物の膨張によってクラックおよび破損を形
成しそしてその表面析出によって表面汚染を形成する大
きな問題があった。従来この問題を軽減するためには、
（イ）原料中の反応性シリカ成分の量を低減すること、
および（ロ）高温度焼成によってセラミック製品を非吸
水性にすること等が必要であった。しかし、上記の
（イ）の方法では原料が若干高価となりそして供給原料
の品質が不定のため困難な現状にある。上記の（ロ）の
方法では、熱経済および炉の観点から不利でありそして
原料も限定される傾向がある。

従来、このような塩基・シリカ反応性セラミック製品の
該反応性を改善する簡易な手段は、未解決の状態にあ
る。本発明の主目的は、上記の問題を容易に解決する手
段を提供することである。

問題点を解決するための手段本発明者は予想外にも、上記の塩基・シリカ反応性セラ
ミック製品中の反応性シリカ成分に、オゾン含有水（以
下にO₃水ということがある）を接触させることによっ
て、該シリカ成分の表面構造が改質されて長期的に安定
化しそしてその反応性が抑制されることを見出した。

従って本発明によって、塩基性成分と反応性であるシリ
カ成分および／または珪酸塩成分を含有する吸水性の鉱
物性セラミック製品に、水の存在においてオゾンを接触
させて反応性シリカ成分の反応部位を改質してなる、塩
基・シリカ反応を抑制した該セラミック製品が提供され
る。

本発明は、塩基・シリカ反応が進行した該セラミック製
品について、該反応の進行抑制にも有利に適用できる。
従って本発明によって、塩基性成分と反応性である珪酸
成分および／または珪酸塩成分を含有するセラミック製
品の表面に出現した塩基・シリカ反応生成物を除去し、
該セラミック製品の該反応生成物が出現した部分にオゾ
ン含有水を浸透せしめることを特徴とする、該セラミッ
ク製品の塩基・シリカ反応の進行抑制方法が提供され
る。

発明の詳しい記述（１）塩基・シリカ反応性のセラミックスの例示本発明が有利に適用されるセラミック製品は、代表的に
は陶器質、せっ器質および大部分の磁器質製品である。
該吸水性セラミック製品の場合の24時間浸漬吸水率は、
約0.2％以上、通常は約0.5％以上そして代表的には約１
％以上である。該セラミック製品の塩基性成分として
は、アルカリ成分が特に塩基・シリカ反応に関与する。
反応性シリカ成分としては、オパール、クリストバライ
ト、トリジマイト、火山性ガラス、玉髄等のシリカ鉱
物、およびこれに該当する表面がガラス構造を形成して
いる合成材料がある。一般的には、火成岩系材料、ガラ
ス粉等も例示される。なお、焼成によってアルカリ・シ
リカ反応性となる珪酸塩またはその他の無機質原料も含
まれる。

（２）オゾン本発明にて使用するオゾンとしては、無声放電または電
気分解を利用するオゾン発生器から得られるオゾンが有
利に使用できる。例えば、酸素または乾燥空気を交流電
圧によって無声放電させて、オゾンが安価に得られる。
使用するO₃水（オゾンの水溶液または過飽和水溶液また
はオゾン含有水蒸気等のオゾン含有水であり得る）の濃
度（重量％）は、一般的に約0.02％以上であり、約0.02
〜３％程度の範囲であり、通常は約0.05〜２％程度であ
り、そしてオゾン含有水蒸気の場合は更に高濃度とする
ことも可能である。なお、上記のオゾン過飽和水溶液は
オゾンまたはオゾン含有気体を加圧下に水に導入して得
られる。上記のオゾン含有水蒸気はオゾンまたはオゾン
含有気体と例えば飽和水蒸気とを混合して得られ、そし
て水に対するオゾン濃度は例えば約20〜30％程度の高濃
度のものも可能である。O₃水にて接触処理する場合は、
O₃水に浸漬（例えば0.5〜２％濃度にて数十分間以上）
するか、またはO₃水をスプレーすることができる。な
お、O₃の過飽和水溶液またはオゾン含有水蒸気を使用す
る場合は、接触処理する容器を密封するのが一般に好ま
しい。また、接触処理するセラミック製品を容器に入
れ、そして（イ）オゾン含有水蒸気を継続的に導入する
か、または（ロ）水を加えて該物質を浸漬または湿潤さ
せた後に該容器中にオゾンまたはオゾン含有気体を継続
的に導入するのも好ましい処理方法である。

これらの場合、一般的に、接触処理した後に、処理済の
セラミック製品を水洗するのが好ましい場合もあるが、
水洗しなくともよい。なお、O₃の作用を緩和するため
に、小量（例えばO₃水のオゾンの当量の2/3以下の当
量）の還元性化合物（例えば亜硫酸塩または亜硝酸塩）
を併用するのも望ましい一態様である。

（３）具体例１〜２本発明を適用するセラミック製品の代表例として、吸水
率５％のせっ器タイル素地を下記のようにして調製し
た。すなわち、生滑石および陶石の混合物63重量％と長
石およびペタライトの混合物30重量％を混合し、長石の
粒子径が約２ミクロン以上になる程度までボールミルで
細磨し泥漿とする。これに泥漿粘土７％を混合した後、
脱水製粉し坏土を作る。この坏土をプレス圧300kg/平方
cmで加圧し、充填率0.7の成形体（100×100×5mm）に成
形する。この成形体を最高温度1150℃にて36時間焼成
し、せっ器質のタイル素地を得た。該タイル素地の24時
間浸漬吸水率は５％であった。

例１（実施例）では、このタイル素地を過剰量の２％オ
ゾン水に密封して24時間浸漬しそして流水にて水洗した
ものを用いた。例２（比較例）では、オゾン水にて処理
しないで流水にて水洗したタイル素地をそのまま用い
た。

内枠寸法が1m強×1m強の箱状の容器を水平に配置し、重
量比にてボルトランドセメント１および海砂５からなる
下地用モルタルを5cmの厚さに入れて水和硬化させた。
その上にポルトランドセメントおよび水からなる貼着用
モルタルを5mmの厚さに入れて、更にその上に上記のタ
イル素地試料10×10枚を目地間隔をおいて貼着した。ア
ルカリ・シリカ反応促進のために、該試料を温度40℃、
相対湿度95％の環境試験室中に３か月保持した。本発明
による例１では、タイル素地表面および目地表面のクラ
ックおよび汚染は目視にて検出されなかった。比較例で
ある例２では、素地表面および目地部分に径0.5〜2cm程
度の円形状のアルカリシリカ反応生成物（水ガラス）が
1m×1mあたり６〜10個程度検出された。なお、上記の円
形状反応生成物は、モルタル（特に下地モルタル）中の
アルカリ成分がタイル素地中に侵入して、アルカリシリ
カ反応をおこしそしてその反応生成物がタイル素地表面
および側面に出現したものである。

（４）参考例３〜４上記のせっ器質タイル素地のアルカリ・シリカ反応性
を、JIS A5308付属書８に従って、モルタルバー法によ
って試験した。該タイル素地を該JISに規定する粒度に
粉砕し、そしてポルトランドセメントおよび水を混合し
てモルタルバー供試体を作成した。例３では、該粉砕物
を1.5％のオゾン水に密封して24時間浸漬しそして水洗
したものを用いた。例４では、未処理の該粉砕物を使用
した。

その他は、JIS A5308の付属書８の規定に従って実施し
た。その結果を下表に示す。

すなわち、例４は非常に有害であり、そして例３ではア
ルカリ・シリカ反応が充分に抑制されていることが実証
された。

作用および効果塩基成分およびこれと反応性のシリカ成分が共存するセ
ラミックス中の塩基・シリカ反応（特にアルカリシリカ
反応）は、該セラミックスの耐久性および汚染に極めて
有害であるが、本質的に未解決の状態にあった。本発明
の作用は充分には解明されていないが、該反応性セラミ
ックスに水の存在においてオゾンを接触させることによ
って該シリカ成分の反応性部位であるガラス構造が含水
ゲル状物質に改質されて、その反応性が効果的に抑制さ
れる効果を達成するものと思考される。例えば、反応性
シリカ成分は代表的に≡Si−Ｏの反応部位を有するが、
この場合にはオゾン含有水が作用して長期的に安定な≡
Si−OH構造に改質されそしてその反応性も充分に抑制さ
れるものと思考される。しかしながら、本発明はこのよ
うな代表的な理論に拘束されるものではない。

本発明による改質されたセラミック製品および塩基反応
抑制方法は、塩基成分（特にアルカリ成分）と接触する
反応性シリカ成分含有セラミックスの長期的安定化およ
び汚染防止に極めて有用である。なお、使用したオゾン
含有水は最終的には水となるので、害および悪影響は存
在しない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−184585（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩基性成分と反応性である珪酸成分および
／または珪酸塩成分を含有する吸水性セラミック製品
に、水の存在においてオゾンを接触させて反応性シリカ
成分の反応部位を改質してなる、塩基・シリカ反応を抑
制した該セラミック製品。
【請求項２】塩基性成分と反応性である珪酸成分および
／または珪酸塩成分を含有するセラミック製品の表面に
出現した塩基・シリカ反応生成物を除去し、該セラミッ
ク製品の該反応生成物出現部分にオゾン含有水を浸透せ
しめることを特徴とする、該セラミック製品の塩基・シ
リカ反応の抑制方法。