JPS63297276A - 補強焼成板 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は補強焼成板に関する。さらに詳しくは、少なく
とも一方向に伸縮自在な補強材が埋設されているので乾
燥および加熱焼成に際し焼成板にクラックが発生するこ
とのない補強焼成板に関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする問題点］ 従来より、食器、瓦、煉瓦、タイルなどの窯業製品の原
料としては粘土が主に用いられていた。しかしながら、
粘土は成形に多量の水を必要とするため乾燥時に５〜８
％も収縮し、製品に変形やクラックが生じ易がった。し
たがって、食器、瓦、煉瓦、タイルなどの比較的小さな
品物は加熱条件をコントロールすることで焼成が可能で
あるが、プレハブ住宅の外壁、間仕切壁、床などに用い
られるパネルなどの大型品の焼成はきわめて困難であっ
た。とくに、肉厚が大きくなるとパネルの表層と中間層
との乾燥状態が不均一になり、変形やクラックの発生は
不可避であり、強度および外観などにおいて市場に供給
しうる製品を製造することは不可能であった。

もちろん、量産性を度外視すればある程度の大型品を製
造することも可能ではあったが、えられるものは−品生
産であるため非常に高価なものとなり、しかも強度を期
待することができないので胸壁の様にできあがった壁に
後から小さく区割すした陶片を取り付けるなど装飾的用
途にしか供することができず、いわゆる壁材などとして
はまったく実用に供しえないものであった。

以上の問題点を解決するものとして、本発明者は、５１
０２系熱処理生成物とアルカリ硅酸塩と水とから混線物
を成形し、えられた成形体を加熱焼成することを試みた
。

しかし、大型品になると強度上鉄筋などによる補強が必
要となるが、前記焼成品に単に鉄筋などを埋設するとき
は、乾燥時および焼成時において焼成板の収縮に対し鉄
筋などが追従できないため両者のあいだに応力が発生し
、焼成品の表面にクラックが生じてしまうおそれがある
。

本発明は、前記の点に鑑み、乾燥時および焼成時にクラ
ックが発生することのない補強焼成板を提供することを
目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の補強焼成板は、５ＩＯ２系熱処理生成物とアル
カリ硅酸塩と水とからなる混線物を成形、加熱焼成して
えられる焼成板であって、焼成板内に少なくとも一方向
に伸縮自在の補強材が埋設されてなることを特徴として
いる。

［実施例］ 以下、本発明の補強焼成板について説明する。

本発明においては焼成品の原料として３１０２系熱処理
生成物を用いているが、このものは、５１０２を主成分
とし、天然もしくは人工的に加熱処理されものすべてを
含む広い概念である。具体例としては、抗火石、シラス
、火山灰、長石粉など天然に産するものや、シャモット
、フライアッシュ、高炉スラグ、バルブ焼却灰、汚泥焼
却灰など人工的にえられるものなのがあげられる。これ
らの５ｉ０２系熱処理生成物は、一度加熱された原料で
あるため、成形体の乾燥時および加熱焼成時の収縮が小
さく、焼成品に変形、クラックが生じ難いという特徴を
有している。

とくに、大型の焼成品のばあいは表層と中間層の乾燥状
態が不均一になり加熱焼成時に変形、クラックが生じ易
いが、Ｓ　ｉ　０３系熱処理生成物を原料として用いる
ときは、かかる弊害が生じることもない。

８１０２系熱処理生成物のうち、フライアッシュは前記
した変形およびクラック防止効果に加え、■アルカリ硅
酸塩と、フライアッシュ中のアルミナおよびとくに酸化
カルシウムとが反応して不溶性の硅酸塩を生成しくＣａ
粘土＋Ｎａｚ　８１０２→Ｎａ粘土＋Ｃａ５ｔ’ｓ）金
属様硬質成型物ができるので好ましい、■フライアッシ
ュに対して、焼成時にアルカリ硅酸塩が溶融剤として機
能し、焼固に比較的低温で焼成ができる、■フライアッ
シュ自体微粉末であるので、調合のために微粉末化する
必要がない、および■フライアッシュは、現在廃棄物処
理上問題となっているがこれを有効に活用することがで
きる、などの利点を有している。

本発明においては、前記５ｉ０２系熱処理生成物ととも
にアルカリ硅酸塩が焼成体の原料として用いられる。ア
ルカリ硅酸塩としては、硅酸ソーダ、硅酸カリ、硅酸リ
チウムなどがあげられるが、これらは液状、粉末状いず
れの状態のものでも用いることができる。これらのアル
カリ硅酸塩は、５１０２系熱処理生成物の成型固化剤、
焼成焼固剤として使用される。そして、８１０２系熱処
理生成物としてフライアッシュを用いるときは、フライ
アッシュ中のアルミナ、酸化カルシウムと反応して硬質
成形物かえられる。この成形物は６０分以内に硬化し脱
型することができ、しかも養生の必要もなく、脱型とと
もに乾燥することができる。これはセメント製品あるい
は粘土成形物には見られない利点であり生産性を高める
要目である。さらに、焼成ではフライアッシュに対して
溶融剤として機能するので、比較的低温で焼成すること
ができるという利点がある。

前記硅酸化合物のうち硅酸カリは、釉との反応がよく、
えられた焼成品の釉面の美観を損なうことがない。

アルカリ硅酸塩は、一種類だけを単独で用いてもよいし
、二種類以上を混ぜて用いてもよい。

その使用量（二種類以上を用いるばあいは合計の使用量
）は、混練物の３〜３５％（重量％、以下同様）である
のが好ましく、５〜３０％であるのがさらに好ましい。

使用量が３％に満たないばあいは、ハンドリング可能な
強度まで成形体が固化しないという問題がある。一方、
使用量が３５％を超えると、硬化時間が長くなり過ぎる
（いつまでも寒天状（ゼリー状）で硬化しない）ととも
にアルカリの表面析出が多くなり釉の美観を損ねる、ま
た焼成後に白華を生ずるという問題がある。

本発明の焼成板においては、８１０２系熱処理生成物、
アルカリ硅酸塩、水からなる混線物に珪灰石を加えても
よい。珪灰石を加えることで次のような効果を奏するこ
とができる。

■珪灰石は針状結晶鉱物であるので、乾燥収縮が小さく
、シかも寸法安定性に優れている。そのため、乾燥時お
よび加熱焼成時にクラックが生じにくくなるとともに寸
法精度を著しく向上させることができる。

■珪灰石は熱膨張係数が小さく、迅速焼成ができるとと
もに熱応力の発生が緩和されるので、変形やクラックの
発生が防止される。

■珪灰石を加えると焼成収縮が小さくなるのでクラック
が生じ難い。とくに、鉄筋を埋設したばあい高温時の熱
応力を制御することができ、クラックは一層発生しにく
くなる。

■珪灰石は針状結晶鉱物であるので、焼成品の弾性率が
向上する。

珪灰石の使用量は、混練物の５〜２５％であるのが好ま
しい。使用量が５％未満だと珪灰石の前記■〜■′の特
性が焼成品の物性にあられれず、一方、使用量が２５％
を超えると加水量が多くなってしまい乾燥収縮が大きく
なり、かつそれ以上珪灰石を加えても効果に変化がない
ので好ましくない。しかし、２０％以上必要なばあいは
一度で１０００℃で仮焼して用いれば乾燥収縮の欠点は
なくなる。

本発明においては、混線物中にさらにガラス粉を加える
ようにしてもよい。このばあいに、ガラス粉は融剤とし
て用いられるのであって、固化剤としての機能は有して
いない。その使用量は、とくに制限はなく、水ガラスの
加配ｍなどを考慮して適宜選定すればよい。一般的に、
硅酸ソーダおよび／または硅酸カリの使用量を硬化限度
まで少なくしであるが、その表面析出を押えるため融剤
としてガラス粉の使用量を増すのが好ましい。また、焼
成温度を設定するのに、低温焼固を望むばあいはガラス
粉の使用量を増やすのが好ましい。

また、必要に応じて前記混線物中に、長石、シャモット
、発泡頁岩、発砲抗火岩、発砲粘土などの骨材を加えて
もよい。

本発明においては、焼成品に所望の外観、耐久性、耐水
性を付与するために、加熱焼成に先だって成形体の表面
に施釉を行なってもよいし、エンゴーベ被覆を行なって
もよいし、さらにはこれら両方を行なうようにしてもよ
い。釉薬としては、フリット釉、生釉など適宜の釉薬を
用いることができ、その塗布量もとくに限定されるもの
ではない。また、塗布方法もスプレーによる噴霧、流し
かけ、ハケ塗りなど通常採用されている方法をとること
ができる。エンゴーベとしては、たとえば、白土、長石
、カオリンおよびこれらと粘土との組み合わせたものな
どを用いればよいが、これらに限定されるものではない
。たとえば、白土３５％、白土（１０００℃仮焼物）３
５９６、ガラス粉２５％、Ｆ２２０３５％からなる配合
物をポットミルで粉砕しＣＭＣ液を加えて泥漿を作りス
プレーで噴霧し、それを１０５０　”Ｃで焼成するとセ
ミマットの赤褐色の表面が構成される。

本発明の補強焼成板は、以上のごとき構成を有する焼成
板内に少なくとも一方向に伸縮自在の補強剤が埋設され
ている。

本発明において「少なくとも一方向に伸縮自在の補強材
」とは、線状の補強材のばあいにはその長手方向に伸縮
自在であり、面状の補強材のばあいは二方向のうち少な
くとも一方向に伸縮自在の補強材を意味する。また、伸
縮自在とは、焼成板の乾燥収縮に追従しうる程度の伸縮
性があればよく、通常の長さに対して概ね０．θ〜１．
２％程度の伸縮性があることを意味する。

かかる補強材の具体例としては、より線、山形状に連続
して折り曲げられてなるラス網（第１図参照）、サイン
カーブ状に成形された鉄筋（第２図参照）、ばね状に成
形された鉄筋（第３図参照）などがあげられる。

第１図に示すラス網のばあい、焼成板の（Ｘ）方向の縮
小に対しては山形状のウェーブにより前記縮小に追従し
くラス網と焼成板との縮小差を緩和する）、一方（Ｙ）
方向の縮小に対してはラス網の構造により縮小に追従す
ることができる。

より線としては通常、線径３　ｍ／ｍの２本の線よりな
り、ねじりカーブの波長が４．０ｃｍ以下のより線を用
いるのが好ましい。波長が４．０ｃａ＋より大きいと素
地の収縮応力に追従することができないという問題があ
る。サインカーブ状の鉄筋のばあい、サインカーブの波
長（Ｑ）および波高（ｈ）は焼成板の厚さ、大きさなど
により異なるが概ねＲ／ｈが２以下の関係にあることが
望ましい。また、ばね状の鉄筋を用いるばあい、ばねの
ピッチ（Ｐ）およびコイル平均径（Ｄ）は、それらがＰ
　−Ｄ　Ｘ　１．５の関係を満足するのが好ましい。

本発明においては、補助材として前記したより線、ラス
網、サインカーブ状鉄筋、ばね状鉄筋以外にも焼成板と
の収縮差を緩和することができるものであればいかなる
ものをも用いることが可能である。

本発明の焼成品の製造法は、前述したＳＬ　０２系熱処
理生成物、アルカリ硅酸塩、および水からなる混練物を
成形し、えられた成形体を加熱焼成することからなるも
のであるが、以下各工程を順に説明する。

まず、すべての配合物を同時に混合し、ミキサーなどで
撹拌して混練物をえる。つぎにえられた混練物を適宜の
形状の型に打設する。このばあい、前述した補より線、
鉄筋、ラス網などの補強材が予め型内に配置される。通
常、混練物を３０〜６０分硬化させたのちに脱型が行な
われる。

脱型後、成形体を温風、遠赤外線加熱、マイクロ波加熱
などにより乾燥させる。乾燥は常温乾燥により行なって
もよい。乾燥に要する時間は、成形物の厚さ、加熱脱水
方法により異なるが概ね３０分〜８時間である。要は、
急速乾燥を行ない含水率が２％以下程度に乾燥するのが
好ましい。

乾燥後、成形体を焼成炉内に入れて、９８０〜１０５０
℃で４〜６時間程度加熱焼成する。加熱）３度および加
熱時間は、原料の種類、配合の割合、成形体の寸法・な
どを考慮して選定すればよい。

加熱スピードに関して、とくにフライアッシュのばあい
、含有する未燃炭微粒子を釉の融ける以前に完全に燃焼
させることが重要であり、５００〜７００℃の温度域を
一定時間キープする必要がある。

つぎに本発明の補強焼成板を実施例にもとづき説明する
が、本発明はもとよりかかる実施例に限定されるもので
はない。

実施例１〜４ フライアッシュ４５重量％、硬化材（ソーダ系）１５重
量％、その他添加剤４０重量％および骨材９゜容量％（
外削）、水２３．９容量％（外削）の配合割合の混合物
をミキサーで同時に約３分間撹拌して混練物をえた。え
られた混練物を、試験体（１２０ｃｍＸ４５ｃｍＸ　６
ｃｍ　（厚））をうるべく木製の型枠内に打設した。型
枠内にはあらかじめ以下のごときより線（実施例１）、
ラス網（実施例２）、サインカーブ状鉄筋（実施例３）
またはばね状鉄筋（実施例４）を埋設しておいた。

より線；φ３ｆｆｌ／ｍ、波長４．０ｃｍラス網；　１
．７　Ｘ　３．０ｃｍ菱形穴ラスピンチ（第１図の（ａ
）に対応）　４．３ｃＬＩｌ高さく第１図の山）に対応
）　４．０ｃｍサインカー ブ状鉄筋　：φ６ｍ／ｍ、波長（ｆり：２８ｃｏ＋　（
第２図参照）波高（ｈ）：１４ｃｍ　（第２図参照） ばね状鉄筋：φ５ｍ／＋ｎ、ピッチ（Ｐ）：　５　ｃｖ
　（第３図参照）平均径（Ｄ）：　３　ａｍ　（第３図
参照） ６０分放置して混練物を硬化させたのちに脱型し、その
後マイクロ波加熱により２５分間乾燥させた。乾燥後、
ローラーキルンにて加熱焼成を行なった。加熱焼成後、
自然冷却させ、５時間後に窯出した。

えられた試験体について、落下衝撃（５ｋｇ１ｍ落下）
によりクラックの発生を、また４等分２線加重により曲
げ強度を測定した。測定結果を第１表に示す。

比較例１ より線状に代えて通常の鉄筋（６ｍ／ｍφ）を埋設した
以下は実施例１と同様にして焼成板を製造した。

えられた試験体について、実施例１と同様にクラックの
発生をおよび曲げ強度を測定した。

測定結果を第１表に示す。

比較例２ より線を埋設しなかった以外は実施例１と同様にして焼
成板を製造した。

えられた試験体について、実施例１と同様にしてクラッ
クの発生および曲げ強度を測定した。

測定結果を第１表に示す。

［以下余白コ 第１表より明らかなように、本発明の焼成板はクラック
の発生がなく、充分な補強効果をうろことができること
がわかる。

［発明の効果］ 以上詳述せるごとく、本発明の補強焼成板によれば、乾
燥時および焼成時にクラックが発生することがなく、充
分な補強効果をうることができるとともに外観上も優れ
た焼成板をうることかできるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の補強焼成板に用いられる補強材の一実
施例である山形状に折り曲げられたラス網を示す説明図
、第２〜３図は同じくそれぞれサインカーブ状の鉄筋お
よびばね状の鉄筋を示す説明図である。 （図面の符号） （１）ニラ　ス　網 （２）：鉄　　筋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ＳｉＯ＿２系熱処理生成物とアルカリ硅酸塩と水と
   からなる混練物を成形、加熱焼成してえられる焼成板で
   あって、焼成板内に少なくとも一方向に伸縮自在の補強
   材が埋設されてなることを特徴とする補強焼成板。 ２　前記補強材がより線である特許請求の範囲第１項記
   載の補強焼成板。 ３　前記補強材が山形状に連続して折り曲げられてなる
   ラス網である特許請求の範囲第１項記載の補強焼成板。 ４　前記補強材がサインカーブ状に成形された鉄筋であ
   る特許請求の範囲第１項記載の補強焼成板。 ５　前記補強材がばね状に成形された鉄筋である特許請
   求の範囲第１項記載の補強焼成板。