JPH08295579A - セラミック板 - Google Patents

セラミック板

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JPH08295579A
JPH08295579A JP10434295A JP10434295A JPH08295579A JP H08295579 A JPH08295579 A JP H08295579A JP 10434295 A JP10434295 A JP 10434295A JP 10434295 A JP10434295 A JP 10434295A JP H08295579 A JPH08295579 A JP H08295579A
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ceramic plate
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layer
thermal expansion
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Masaaki Domae
雅章 同前
Hidekazu Nakatsuka
英和 中塚
Hiroaki Yoshioka
宏哲 好岡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強度を大きくする。 【構成】 無機材料を主成分とするベース層1と、ベー
ス層1の表面に形成される化粧層2と、ベース層1に埋
設されるメッシュ状の補強材3とでセラミック板を形成
する。メッシュの大きさを5〜200mm、メッシュの
非交差部分5における断面積を0.01〜5.00mm
2 として補強材3をステンレス鋼で形成すると共に補強
材3の熱膨張係数をベース層1の熱膨張係数以上とす
る。ベース層1の裏面から化粧層2の表面の間に存在す
る中立面4よりも表面側或いは裏面側にずれた位置に補
強材3をベース層1の表面或いは裏面と略平行に配置し
た状態でベース層1が焼成されて形成される。化粧層2
の表面或いはベース層1の裏面にかかる荷重で発生する
応力を打ち消すようなプレストレス力を発生させること
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、瓦や外壁材などの建築
材料として用いられるセラミック板に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図4には従来から建築材料として用いら
れているセラミック板Aの一例が示してある。このセラ
ミック板Aは、無機材料を主成分とする原料を焼成して
形成されるベース層1に、鉄製の金網等で形成される補
強材3を埋設すると共にベース層1の表面に化粧層2を
施釉にて形成して作成されるものである。そして補強材
3はセラミック板Aの厚み方向の中央部、つまりセラミ
ック板Aの中立面4(図4に想像線で示す)の位置に配
置されるものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来例のセ
ラミック板Aでは中立面の位置に補強材3を配置してあ
るので、セラミック板Aの表面側或いは裏面側から荷重
がかかって場合に補強材3が伸縮することがなく、従っ
てセラミック板Aに補強材3によるプレストレスを発生
させることができず、セラミック板Aの強度を大きくす
ることができないという問題があった。また上記従来例
のセラミック板Aでは、0〜600(又は650)℃に
おけるベース層1の熱膨張係数を14.2×10-6〜1
4.6×10-6/℃、補強材3の熱膨張係数を約14.
2×10-6/℃でそれぞれ形成してあるが、このように
補強材3の熱膨張係数がベース層1の熱膨張係数より小
さいと、焼成過程におけるベース層1の伸縮よりも補強
材3の伸縮の方が小さくなり、従ってセラミック板Aに
補強材3によるプレストレスを発生させることができ
ず、セラミック板Aの強度を大きくすることができない
という問題があった。
【0004】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、強度を大きくすることができるセラミック板を提
供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るセラミック
板Aは、無機材料を主成分とするベース層1と、ベース
層1の表面に形成される化粧層2と、ベース層1に埋設
されるメッシュ状の補強材3とで構成されるセラミック
板において、メッシュの大きさを5〜200mm、メッ
シュの非交差部分5における断面積を0.01〜5.0
0mm2 として補強材3をステンレス鋼で形成すると共
に補強材3の熱膨張係数をベース層1の熱膨張係数以上
とし、ベース層1の裏面から化粧層2の表面の間に存在
する中立面4よりも表面側或いは裏面側にずれた位置に
補強材3をベース層1の表面或いは裏面と略平行に配置
した状態でベース層1が焼成されて形成されて成ること
を特徴とするものである。
【0006】本発明にあって、補強材3をエキスパンド
メタルで形成することができる。
【0007】
【作用】補強材3の熱膨張係数をベース層1の熱膨張係
数以上とし、ベース層1の裏面から化粧層2の表面の間
に存在する中立面4よりも表面側或いは裏面側にずれた
位置に補強材3を配置した状態でベース層1が焼成され
て形成されたので、硬化したベース層1が常温に冷却さ
れるまでの間に、補強材3の収縮割合がベース層1の収
縮割合よりも大きくなって補強材1に残留応力イが生
じ、この残留応力イで化粧層2の表面或いはベース層1
の裏面にかかる外部からの荷重で発生する応力を打ち消
すようなプレストレス力を発生させることができる。
【0008】また補強材3をエキスパンドメタルで形成
したので、ベース層1の補強効果を向上させることがで
きる。
【0009】
【実施例】以下本発明を実施例によって詳述する。本実
施例のセラミック板Aは多孔質であって、図1に示すよ
うに無機材料を主成分とするベース層1と、ベース層1
の表面に施釉にて形成される化粧層2と、セラミック板
Aの厚み方向の略中央部にある中立面4よりも下側(ベ
ース層1の裏面側)に配設される補強材3とで構成され
ている。
【0010】上記ベース層1を構成するベース層原料は
造粒物であって、酸性白土、シラス、真珠石、抗火石、
長石などに代表されるAl2 3 −SiO2 系鉱物など
の無機材料を主成分とし、これにソーダ灰、硝酸ソー
ダ、ガラス粉、硼酸、硼砂などの融剤や、ドロマイト、
炭酸バリウム、炭酸カリウムなどの発泡剤等を補助的に
配合し、これを造粒することによって形成されている。
【0011】また上記化粧層2を構成する化粧層原料
は、例えば、フリット、長石などのガラス質系粉末など
の釉薬をパン型造粒機などによって粒径0.5〜2.0
mm程度に微粒化したものである。また上記補助材3は
ステンレス鋼製の線や網などで形成することができる
が、ステンレス鋼製(例えばSUS430)で図2に示
すようなエキスパンドメタルで形成することが好まし
い。このように補助材3をステンレス鋼で形成すること
によって鉄製のものよりも耐腐食性を向上させることが
できると共に補助材3をエキスパンドメタルで形成する
ことによって、ベース層1の補強効果を向上させること
ができる。
【0012】この補強材3のメッシュの大きさ(図2に
ロで示す)は5〜200mmに形成することができる。
メッシュの大きさが5mm未満であればメッシュの目が
細か過ぎて、ベース層1の補強材3よりも表側の部分と
裏側の部分の一体性が低下してベース層1が厚み方向で
破壊する恐れがあり、メッシュの大きさが200mmを
越えると補強材3の強度が低下して補強材3でセラミッ
ク板Aを十分に補強することができなくなる恐れがあ
る。
【0013】またこの補強材3のメッシュの非交差部分
5における断面積(図2にハッチングを付して示す)は
0.01〜5.00mm2 に形成することができる。メ
ッシュの非交差部分5の断面積が0.01mm2 未満で
あれば補強材3の強度が低下して補強材3でセラミック
板Aを十分に補強することができなくなる恐れがあり、
メッシュの非交差部分5の断面積が5.00mm2 を越
えると補強材3の熱収縮が大きくなり過ぎて、セラミッ
ク板Aに補強材3によるプレストレス力が大きく発生し
てセラミック板Aにクラックが生じる恐れがある。
【0014】さらにこの補強材3の熱膨張係数は焼成に
より硬化したベース層1の熱膨張係数よりも大きくして
あり、1.03〜1.35倍にするのが好ましい。補強
材3の熱膨張係数がベース層1の熱膨張係数の1.03
倍未満であれば熱による補強層3とベース層1の伸縮の
割合の差がほとんどなくなり、セラミック板Aに補強材
3によるプレストレス力が発生しにくくなる恐れがあ
り、補強材3の熱膨張係数がベース層1の熱膨張係数の
1.35倍を越えると熱による補強層3とベース層1の
伸縮の割合の差が大き過ぎて補強材3に非常に大きな残
留(歪み)応力が発生することになり、セラミック板A
に補強材3によるプレストレス力が大きくかかり過ぎて
セラミック板Aにクラックが生じる恐れがある。
【0015】そして上記ベース層1の熱膨張係数と補強
材3の熱膨張係数の具体的な例を示すと、ベース層1の
熱膨張係数は0〜600(又は650)℃において約1
0.4×10-6/℃、補強材3の熱膨張係数は0〜60
0(又は650)℃において約11.3×10-6/℃と
することができる。そして上記ベース層原料と化粧層原
料と補強材3からセラミック板Aを形成するに当たって
は、まずベース層原料で層を形成すると共にこの層を形
成する過程で層内に補強材3を埋設する。この時補強材
3は層の表裏面と略平行になるように層の全体に亘って
配置されると共に補強材3はセラミック板Aの中立面
(図1(a)に想像線で示す)4よりも裏面側にずれた
位置に配置される。次にこの層の表面に化粧層原料を積
層して化粧層原料の層を形成する。そしてこの積層物を
900℃程度で加熱して、ベース層原料の層を加熱発泡
させてベース層1を形成すると共に化粧層原料の層を加
熱溶融させてベース層1と一体化した化粧層2を形成す
る。このように焼成にてベース層1及び化粧層2を形成
することによって、図1(a)に示すような中立面4よ
りも裏面側にずれた位置に補強材3が配置されたセラミ
ック板Aを作成することができる。
【0016】尚、本発明においてベース層1はこれに限
定されるものではなく、粉体プレス成形物を加熱焼成し
た層で形成することもできる。またベース層1や化粧層
2はセラミック板Aの用途や意匠に応じてその成分や焼
成温度などを適宜設定すればよく、本発明においては上
記のように限定されるものではない。また所望によりベ
ース層1と化粧層2の間に中間層を設けてもよく、要す
るに本発明のセラミック板Aは層の構造や層数などを問
わず、従来からある方法で適宜形成することができる。
【0017】上記のように形成される本実施例のセラミ
ック板Aには、ガラス板と同様に溶融過程を経た後、硬
化過程となる650℃付近からプレストレス力を生じさ
せることができる。つまり焼成過程後セラミック板Aが
常温に冷却する迄の間に、セラミック板Aの中立面4よ
りも裏面側に配置された補強材3がベース層1よりも大
きく収縮しようとして補強材3に図1の矢印で示すよう
な残留応力(歪み応力)イが生じ、この残留応力イがベ
ース層1の裏面側を収縮させるように、且つ化粧層2の
表面側を伸長させるようにセラミック板Aに作用するこ
とによって、化粧層2の表面側にかかる外部からの荷重
によりセラミック板Aに発生する応力を打ち消すような
プレストレス力をセラミック板Aに生じさせることがで
きるのである。そしてこのプレストレス力でセラミック
板Aの曲げ強度などを大きくすることができる。
【0018】本実施例のセラミック板Aは、ベース層1
の厚みや補強材3の埋設位置を上記条件を満たす範囲で
任意に設定することができるが、図3に示すように化粧
層2の厚みをa、ベース層1の厚みをb、ベース層1の
裏面から中立面4までの寸法をc、補強材3と中立面4
の間の寸法をdとすると、a=5mm、b=18mm、
c=11.5mm、d=6.5mmとすることができ
る。またa=5mm、b=30mm、c=17.5m
m、d=10.5mmとすることもできる。尚、この実
施例では中立面4がセラミック板Aの厚み方向の中央部
に位置されているが、中立面4の位置はベース層1や化
粧層2の材質等によって変化するものである。
【0019】上記実施例ではセラミック板Aの中立面4
よりも裏面側においてベース層1に補強材3を埋設した
が、図1(b)に示すように補強材3をセラミック板A
の中立面4よりも表面側においてベース層1に埋設する
こともでき、このことで焼成過程後セラミック板Aが常
温まで冷却する迄の間に、セラミック板Aの中立面4よ
りも表面側に配置された補強材3がベース層1よりも大
きく収縮しようとして補強材3に残留応力が生じ、この
残留応力が化粧層2の表面側を収縮させるように、且つ
ベース層1の裏面側を伸長させるようにセラミック板A
に作用することによって、ベース層1の裏面側にかかる
外部からの荷重によりセラミック板Aに発生する応力を
打ち消すようなプレストレス力をセラミック板Aに生じ
させることができる。そしてこのプレストレス力でセラ
ミック板Aの曲げ強度などを大きくすることができる。
【0020】
【発明の効果】上記のように本発明は、補強材の熱膨張
係数をベース層の熱膨張係数以上とし、ベース層の裏面
から化粧層の表面の間に存在する中立面よりも表面側或
いは裏面側にずれた位置に補強材を配置した状態でベー
ス層が焼成されて形成されたので、硬化したベース層が
常温に冷却されるまでの間に、補強材の収縮割合がベー
ス層の収縮割合よりも大きくなって補強材に残留応力が
生じ、この残留応力で化粧層の表面或いはベース層の裏
面にかかる荷重で発生する応力を打ち消すようなプレス
トレス力を発生させることができ、強度を大きくするこ
とができるものである。
【0021】また補強材をエキスパンドメタルで形成し
たので、ベース層の補強効果を向上させることができる
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の一実施例を示す断面図、
(b)は他の実施例を示す断面図である。
【図2】同上の補強材の一部を示す平面図である。
【図3】同上の他の実施例を示す断面図である。
【図4】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ベース層 2 化粧層 3 補強材 4 中立面 5 非交差部分 A セラミック板

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無機材料を主成分とするベース層と、ベ
    ース層の表面に形成される化粧層と、ベース層に埋設さ
    れるメッシュ状の補強材とで構成されるセラミック板に
    おいて、メッシュの大きさを5〜200mm、メッシュ
    の非交差部分における断面積を0.01〜5.00mm
    2 として補強材をステンレス鋼で形成すると共に補強材
    の熱膨張係数をベース層の熱膨張係数以上とし、ベース
    層の裏面から化粧層の表面の間に存在する中立面よりも
    表面側或いは裏面側にずれた位置に補強材をベース層の
    表面或いは裏面と略平行に配置した状態でベース層が焼
    成されて形成されて成ることを特徴とするセラミック
    板。
  2. 【請求項2】 補強材をエキスパンドメタルで形成して
    成ることを特徴とする請求項1に記載のセラミック板。
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Cited By (3)

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