(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウルトラマリンを４５〜６５質量％、ポルトランドセメントを１５〜３５質量％、粉末珪酸ソーダを１５〜３０質量％、トリポリリン酸二水素アルミニウムを前記粉末珪酸ソーダの３０〜４０質量％添加した基本原料１００質量％に対し、粒径が４０〜１０００μｍのパイライトを１５質量％まで添加すると共に、水を１０〜２０質量％添加して成る合成ラピスラズリ原料。
【請求項２】
請求項１に記載の原料を１５０〜２５０℃、１時間、１ｔｆ/ｃｍ２でホットプレスして合成することを特徴とする合成ラスラズリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成ラピスラズリ原料とそれを用いた合成ラピスラズリの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ラピスラズリは、日本名を青金石といい、古くから装身具や飾り石として珍重されるとともに、粉末にして絵の具などの顔料としても用いられてきた。ラピスラズリは、方ソーダ石族として一括される鉱物のひとつである。方ソーダ石族の鉱物はどれも同じ結晶構造をもっており、アルミニウム（Ａｌ）または珪素（Ｓｉ）を四つの酸素（Ｏ）が囲む四面体の中に、ナトリウム（Ｎａ）、カルシウム（Ｃａ）と、硫黄（Ｓ）、四酸化硫黄、塩素（Ｃｌ）が入った構造を有している。結晶系は立法晶系であり、モース硬度は５〜６で、比重は２．４程度である。
【０００３】
このようなラピスラズリを人工的に製造するために、本発明者は、特願平９−２９７０５７号において、ウルトラマリン１０〜９０質量％、炭酸カルシウム５〜６０質量％、ポルトランドセメント５〜８５質量％から成る基本原料１００質量％に対し、粒径４０〜１０００μｍのパイライトを１５質量％以下となるように添加して調製、水で養生して合成する方法を提案した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の合成ラピスラズリは、天然のラピスラズリと同様の結晶相を持ち、同様の色と質感を呈するものの、天然ラピスラズリに比べると硬度が低いため（モース硬度：天然５〜６、合成３）、湿式研磨では鏡面が出しにくく、また通常のゴミ（砂埃などは殆ど珪酸塩鉱物であるため、モース硬度は５程度）等で傷が入りやすいという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明者はかかる課題を解決するべく鋭意研究を行った結果、発色調整剤の炭酸カルシウムを添加することなく、結合剤をポルトランドセメント以外に粉末珪酸ソーダを添加し、粉末珪酸ソーダのＮａ溶出抑制剤としてトリポリリン酸二水素アルミニウムを添加し、粉末珪酸ソーダとトリポリリン酸二水素アルミニウムの化学反応とポルトランドセメントの水和反応を促進させるために水を添加して１５０℃〜２５０℃、１時間、１ｔｆ／ｃｍ２  の条件でホットプレスして合成することにより上記課題を解決することができることを知見した。
【０００６】
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、天然のラピスラズリと同様の結晶相と色彩と質感をもち、かつ天然のラピスラズリと同等の硬度を有する合成ラピスラズリ原料とそれを用いた合成ラピスラズリの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る合成ラピスラズリ原料は、ウルトラマリンを４５〜６５質量％、ポルトランドセメントを１５〜３５質量％、粉末珪酸ソーダを１５〜３０質量％、トリポリリン酸二水素アルミニウムを前記粉末珪酸ソーダの３０〜４０質量％添加した基本原料１００質量％に対し、粒径が４０〜１０００μｍのパイライトを１５質量％まで添加すると共に、水を１０〜２０質量％添加して成る。
【０００８】
また、本発明に係る合成ラピスラズリの製造方法によれば、上記原料を１５０〜２５０℃、１時間、１ｔｆ／ｃｍ２  でホットプレスして合成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明では、着色剤として合成ウルトラマリン（Ｎａ６  Ａｌ６  Ｓｉ６  Ｏ２  Ｓｘ  ）を４５〜６５質量％添加する。ラピスラズリが美しい青色に発色するには、ウルトラマリンが不可欠である。この発色の原因は、珪酸塩中にコロイド状の遊離硫黄が分散しているためである。ウルトラマリンは、耐熱性、耐アルカリ性が小さく、容易に硫黄が珪酸塩の中から遊離して脱色し易い着色剤である。したがって、ウルトラマリンの添加量が４５質量％未満であるとポルトランドセメントや粉末珪酸ソーダのアルカリ成分が多くなり、しかもホットプレスにより加熱されるため、ウルトラマリンが脱色してしまう。また、このウルトラマリンが６５質量％を超えると必然的に結合剤の添加量が減り、硬度が小さくなってクラックも多発する。
【００１０】
結合剤としてポルトランドセメントを１５〜３５質量％と粉末珪酸ソーダを１５〜３０質量％添加し、助材としてトリポリリン酸二水素アルミニウムを粉末珪酸ソーダの３０〜４０質量％の範囲で使用する。ポルトランドセメントだけでは天然ラピスと同じ硬さ（モース硬度５）まで向上させることができないが、粉末珪酸ソーダを加えることにより、硬度を大幅に向上させることができる。
【００１１】
但し、粉末珪酸ソーダは不安定な材料であるため、助材が必要である。まず、耐水性を向上させるためにゲル化剤が必要であるが、これはポルトランドセメントがゲル化剤の役割を果たす（水和反応時にアルカリ性になり、そのとき珪酸ソーダがゲル化する）。
【００１２】
次に、ナトリウム（Ｎａ）が析出して白華が生じるため、トリポリリン酸二水素アルミニウムを添加して粉末珪酸ソーダ中のナトリウムと化学反応させて（ＡｌＨ２  Ｐ３  ＋２Ｎａ＋  →ＡｌＮａ２  Ｐ３  Ｏ１０＋２Ｈ＋  ）、ナトリウムの析出を防ぐようにした。但し、トリポリリン酸二水素アルミニウムの添加量は、粉末珪酸ソーダの３０〜４０質量％にする。３０質量％未満では白華を完全に抑制することができず、４０質量％を超えると硬度が低くなり、クラックが多発する。
【００１３】
このポルトランドセメントの添加量が１５質量％未満になると、珪酸ソーダを充分にゲル化できないため、合成したラピスは耐水性が悪くなり、湿式研磨では鏡面がでない。一方、ポルトランドセメントの添加量が３５質量％を超えると粉末珪酸ソーダの添加量が１５質量％未満になり、硬度が天然ラピスラズリと同等までには向上せず、湿式研磨で鏡面がでない。さらに、粉末珪酸ソーダの添加量が３０質量％を超えるとポルトランドセメントの添加量が１５質量％未満となり、珪酸ソーダを充分にゲル化することができず、耐水性が悪くなり、湿式研磨では鏡面がでない。
【００１４】
上記基本原料に対し、粒径４０〜１０００μｍのパイライトを１５質量％以下となるように添加する。このパイライトの粒径が４０μｍ未満では、パイライトが目立たず、添加する意味がなくなる。一方、１０００μｍを超えると美観を損ねる。また、このパイライトの添加量については、１５質量％を超えると合成ラピスラズリの色調が非常に暗くなる。
【００１５】
水（Ｈ２  Ｏ）は、粉末珪酸ソーダとトリポリリン酸二水素アルミニウムの化学反応とポルトランドセメントの水和反応を促進させるために１０〜２０質量％添加する。添加量が１０質量％未満では粉末珪酸ソーダとトリポリリン酸二水素アルミニウムが充分にイオン交換できないため、Ｎａの溶出を完全に抑えることができずに白華し、またポルトランドセメントの水和結合および粉末珪酸ソーダの化学結合が不十分となるため、硬度が低くなり、鏡面がでにくくなる。一方、２０質量％を超えるとホットプレス時に水が型から流れ出し、その時水に熔解している結合剤も流れ出るため、クラックが多発する。
【００１６】
この原料を使ってホットプレス法によりラピスラズリを合成する。ホットプレスは１ｔｆ／ｃｍ２  で加圧した後、１５０℃〜２５０℃で１時間程度加熱する。加熱温度が１５０℃未満であると、結合剤を充分に化学反応させることができないため、硬度が上がらず、鏡面が出にくくなる。一方、２５０℃を超えると、ウルトラマリンの硫黄が遊離し、色が脱色するという問題が発生する。
【００１７】
【実施例】
平均粒径１．５μｍのウルトラマリン（ＳｉＯ２  ：３８．１％、Ａｌ２  Ｏ３  ：２３．７％、Ｎａ２  Ｏ：２６．０％、Ｓ：１２．０％）、平均粒径４μｍのポルトランドセメント（ＳｉＯ２  ：２９．０％、Ａｌ２  Ｏ３  ：１３．２％、Ｆｅ２  Ｏ３  ：１．２％、ＣａＯ：４９．２％、ＭｇＯ：５．６％、ＳＯ３  ：１．２％）、平均粒径１２μｍの粉末珪酸ソーダ（ＳｉＯ２  ：５７〜６１％、Ｎａ２  Ｏ：１８〜２０％）、平均粒径６μｍのトリポリリン酸二水素アルミニウム（ＡｌＨ２  Ｐ３  Ｏ１６・２Ｈ２  Ｏ）を所定の組成となるように混合して基本原料を作り、これにパイライト粉末とイオン交換水を基本原料に対し所定量添加した後、攪拌機で混合してラピスラズリ原料を作製した。この原料を型にチャージし、１ｔｆ／ｃｍ２  加圧後、所定の温度１時間でホットプレスして合成ラピスラズリを作製した。
【００１８】
これをラッピング研磨した後、色調・鏡面・クラック・白華について官能検査し、また硬度を調べた。その結果を表１に示す。なお、質感はパイライトが美しく混入しているものは○に、パイライトの量が多すぎたり、大きすぎたり、小さすぎたりして美観を損ねるものは×に、パイライトが無添加のものは−にそれぞれ分類した。色調は天然のラピスラズリと同じものは○に、異なるものは×に分類した。白華はデシケータの底に純水を張り、その中で合成したラピスラズリを１ケ月間保管し、白華しなかったものは○に、白華したものは×に分類した。鏡面は美しいものは○に、汚いものは×に、評価できなかったものは−に分類した。硬度はモース硬度を調べた。総合評価は良かったものは○、悪かったものは×に分類した。
【００１９】
また、この合成ラピスラズリをＸＲＤ（Ｘ線回折）分析した結果、ｈａｕｙｎｉｔｅ（藍方石）、ｎｏｓｅｌｉｔｅ（ノゼアン）、ｌａｚｕｒｉｔｅ（天藍石）、ｐｙｒｉｔｅ（パイライト）が検出され、天然ラピスを同じであることが確認された。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１から明らかなように、ウルトラマリンを４５〜６５質量％、ポルトランドセメントを１５〜３５質量％、粉末珪酸ソーダを１５〜３０質量％、トリポリリン酸二水素アルミニウムを粉末珪酸ソーダの３０〜４０質量％添加した基本原料１００質量％に対し、粒径が４０〜１０００μｍのパイライトを１５質量％まで添加すると共に、水を１０〜２０質量％添加して成る合成ラピスラズリ原料を用いた場合、質感、色調もよく、モース硬度も天然ラピスラズリとほぼ同等のラピスラズリが得られる。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る合成ラピスラズリ原料によれば、ウルトラマリンを４５〜６５質量％、ポルトランドセメントを１５〜３５質量％、粉末珪酸ソーダを１５〜３０質量％、トリポリリン酸二水素アルミニウムを粉末珪酸ソーダの３０〜４０質量％添加した基本原料１００質量％に対し、粒径が４０〜１０００μｍのパイライトを１５質量％まで添加すると共に、水を１０〜２０質量％添加して成ることから、天然と同レベルの硬度（モース硬度５）を有するラピスラズリが合成できるようになり、従来の合成ラピスラズリよりも傷つきにくく、湿式研磨できれいに鏡面ができるようになる。また、天然と同等の色彩と質感を有する合成ラピスラズリが合成できる。さらに、天然と同じ結晶相のラピスラズリが合成できる。
【００２３】
また、本発明の合成ラピスラズリの製造方法によれば、上記合成ラピスラズリ原料を１５０〜２５０℃、１時間、１ｔｆ／ｃｍ２  でホットプレスして合成することから、天然と同レベルの硬度（モース硬度５）を有するラピスラズリが合成できるようになり、従来の合成ラピスラズリよりも傷つきにくく、湿式研磨できれいに鏡面ができるようになる。また、天然と同等の色彩と質感を有する合成ラピスラズリが合成できる。さらに、天然と同じ結晶相のラピスラズリが合成できる。