(57)【要約】【課題】廃ガラスの有効活用技術として、９５０〜１１５０℃の低温焼成時の焼きムラを少なくすることができる陶磁器用原料の一部として用いるためのガラス粉末を提供すること。【解決手段】陶磁器用原料の一部とするためのガラス粉末であって、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が１〜２０μｍのガラス粉末。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
陶磁器用原料の一部とするためのガラス粉末であって、
すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が１〜２０μｍのガラス粉末。
【請求項２】
８μｍ以下が２２〜９５重量％、８〜３２μｍが５〜４９重量％、３２〜１２５μｍが３３重量％以下である請求項１記載のガラス粉末。
【請求項３】
請求項１又は２記載のガラス粉末と、
粘土と、
可塑性付与剤と、
粘結剤と、
水とを混合した原料を成形し、乾燥後、９５０〜１１５０℃で焼成することを特徴とする陶磁器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス粉末及びガラス粉末を原料の一部とした陶磁器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ガラスの製造工程で発生する不良品のガラスや廃棄されたガラス瓶等の廃ガラスが大量に発生しており、これらの廃ガラスを資源として有効活用することが世の中に求められている。
【０００３】
こうした廃ガラスの有効活用技術としては、従来から、廃ガラスを平均粒径が１０〜１００メッシュ（２０００〜１５０μｍ）のガラス粉末にし、粘土と水と一緒に混ぜて成形した後、１０００〜１３００℃で焼成することにとって、タイルなどの建築用構造材を作ることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−８１９５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の廃ガラスの有効活用技術においては、平均粒径が１０〜１００メッシュのガラス粉末を原料の一部としていることから、例えば、省エネルギーを目的とした９５０〜１１５０℃の低温で焼成する際の焼きムラ（斑）の改善については何ら期待することができなかった。
【０００６】
なぜなら、平均粒径が１０〜１００メッシュの荒い大きさのガラス粉末では、粘土を構成する粒子との間に隙間を作って行き渡ってしまうおそれがあるため、その結果、焼きムラを少なくすることができないと考えられるからである。
【０００７】
なお、焼きムラとは、多数の陶磁器が詰め込まれた窯内において、一定の焼成温度を設定するものの、窯にあるバーナーの配置によって、どうしても窯内各所に火が均等に回らなくなることにより、各所に温度差が発生してしまい、これを要因として発生する各所の陶磁器の焼結具合のムラのことをいう。
【０００８】
本発明は、廃ガラスの有効活用技術として、９５０〜１１５０℃の低温焼成時の焼きムラを少なくすることができる陶磁器用原料の一部とするためのガラス粉末とそのガラス粉末を原料の一部とした陶磁器の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、陶磁器用原料の一部とするためのガラス粉末であって、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が１〜２０μｍのガラス粉末である。
【００１０】
さらに、本発明は、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が１〜２０μｍであって、８μｍ以下が２２〜９５重量％、８〜３２μｍが５〜４９重量％、３２〜１２５μｍが３３重量％以下であるガラス粉末である。
【００１１】
さらに、本発明は、上記ガラス粉末と粘土と可塑性付与剤と粘結剤と水とを混合した原料を成形し、乾燥後、９５０〜１１５０℃で焼成することを特徴とする陶磁器の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が１〜２０μｍという微細な粒子であるガラス粉末を、粘土と可塑性付与剤と粘結剤と水と一緒に混合して原料として成形し、９５０〜１１５０℃の低温で焼成して陶磁器を作った場合には、焼きムラを少なくすることができる。
【００１３】
なぜなら、本発明のガラス粉末は、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が１〜２０μｍという微細な粒子であることから、粘土を構成する長石や石英などの粒子との間にほとんど隙間なく行き渡ることができ、ガラス粉末自体は９００℃から溶融し始めることから、９５０〜１１５０℃の低い設定温度での焼成時において、例え窯内の各所の焼成温度に差が生じたとしても、各所の陶磁器における粘土中に分散したガラス粉末の溶融状態に大きな差が発生することがないため、各所の陶磁器における粘土を構成する粒子とガラス粉末との結びつきにも差が生じないからである。
【００１４】
このため、各所の陶磁器の焼結具合にほとんど差が発生することなく、焼きムラを少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】試験片の焼成温度に対する吸水率の測定結果を近似直線で表した図である。
【図２】別の試験片の焼成温度に対する吸水率の測定結果を近似直線で表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、ガラスの製造工程で発生する不良品のガラスや廃棄されたガラス瓶等の廃ガラスを、粉砕機によって微粉砕した後、分級機によって分級し、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径（累積粒度分布曲線において累積５０％目にあたる粒径を平均粒径とするもの）である平均粒径が１〜２０μｍの範囲にあるガラス粉末である。
【００１７】
なお、累積粒度分布は、篩い分け法と、レーザー回析・散乱法又は光透過法によって測定される。
また、本発明のガラス粉末の製造方法は上記の方法に限定されない。
【００１８】
さらに、本発明は、上記のガラス粉末を粘土と可塑性付与剤と粘結剤と水と一緒に混合して原料とし、成形し、乾燥後、９５０〜１１５０℃で焼成することを特徴とする陶磁器の製造方法である。
【００１９】
本発明の陶磁器の製造方法を以下に説明する。
【００２０】
まず、ガラス粉末と粘土と可塑性付与剤と粘結剤とを、粘土の可塑性を高めるために適量の水を加えながら、ガラス粉末が粘土全体に均一に混ざるように混合機によって充分に混合し、陶磁器用原料として仕上げる。
【００２１】
粘土は、陶磁器製造用の一般的な粘土であり、製造用の主原料として一般的に用いられていない木節粘土と蛙目粘土を含まない。
なお、木節粘土と蛙目粘土は、一般的に安価なものではないことから、可塑性原料としてのみ用いられているのが実情である。
【００２２】
粘土に対するガラス粉末の配合割合は、乾燥重量基準にて、粘土の重量に対して１０〜３０％とするのが望ましい。
【００２３】
可塑性付与剤は、ガラス粉末の可塑性を高めるために添加するものである。
可塑性付与剤は、ベントナイト、木節粘土、及び蛙目粘土であり、これらを１種又は複数種用いる。
【００２４】
なお、可塑性付与剤の配合割合は、乾燥重量基準にて、ガラス粉末と粘土の合計重量に対して１〜３％とするのが望ましい。
【００２５】
粘結剤は、ガラス粉末と粘土を構成する粒子との結合力を高めるためのいわゆる糊の働きをさせるために添加するものである。
粘結剤は、リグニンやフミン酸であり、これらを１種又は同時に用いる。
なお、粘結剤の配合割合は、乾燥重量基準にて、ガラス粉末と粘土の合計重量に対して０．５〜２％とするのが望ましい。
【００２６】
そして、上記陶磁器用原料を押出成形機、プレス成形機、陶磁器用成形機などの各種成形機によって所望の形状に成形し、出来上がった成形品を乾燥機によって乾燥した後、９５０〜１１５０℃の低い設定温度で焼成窯によって焼成し、タイル、瓦、鉢などの陶磁器として仕上げる。
【００２７】
こうして仕上げた陶磁器は、本発明のガラス粉末を原料の一部としていることから、焼きムラを少なくすることができる。
【００２８】
なぜなら、本発明のガラス粉末は、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が１〜２０μｍという微細な粒子であることから、粘土を構成する長石や石英などの粒子との間にほとんど隙間なく行き渡ることができ、ガラス粉末自体は９００℃から溶融し始めることから、９５０〜１１５０℃の低い設定温度での焼成時において、例え窯内の各所の焼成温度に、推定される９４０〜１１６０℃の範囲の温度差が生じたとしても、各所の陶磁器における粘土中に分散したガラス粉末の溶融状態に大きな差が発生することがないため、各所の陶磁器における粘土を構成する粒子とガラス粉末との結びつきにも差が生じないからである。
【００２９】
このため、各所の陶磁器の焼結具合にほとんど差が発生することなく、焼きムラを少なくすることができる。
【００３０】
なお、本発明のガラス粉末の平均粒径は、小さければ小さいほど良いというものではない。
例えば、ガラス粉末の平均粒径が１μｍ未満の場合は、あまりにも微細であることから、個々の粒子の界面活性が高まり、粒子同士が再凝縮して塊となりやすいため、粘土中に均一に分散しにくくなってしまい、その結果、焼きムラを少なくすることができないと考えられるため、望ましくない。
【００３１】
さらに、粘土中にガラス粉末が塊となって点在した場合、焼成時にその部分が溶けた状態となって変形し、陶磁器としての品質に問題が発生するおそれがあることから、いっそう望ましくない。
【００３２】
また、本発明のガラス粉末の平均粒径は、大きすぎても良くない。
例えば、ガラス粉末の平均粒径が２０μｍ超の場合では、微細な粒子でないことから、ガラス粉末が、粘土を構成する粒子との間に隙間を作って行き渡ってしまうおそれがあるため、その結果、各所の陶磁器におけるガラス粉末と粘土を構成する粒子との結びつきに差が発生してしまうことから、焼きムラを少なくすることができないと考えられるため、望ましくない。
【実施例１】
【００３３】
以下、実施例１について説明する。
【００３４】
本発明の効果を確認するため、試験として、本発明のガラス粉末を原料の一部とした４種類の試験片Ａ〜Ｄと、ガラス粉末を原料の一部とした１種類の試験片Ｅと、従来からの陶磁器製造用の一般的な粘土を原料とした１種類の試験片Ｆとをそれぞれ９４０〜１１１０℃の温度で焼成し、これら試験片の焼成温度に対する吸水率を測定した。
なお、試験片Ａ〜Ｆの焼成温度はメジャーリングを使用して計測した。
【００３５】
また、試験片Ａ〜Ｆの吸水率は、吸水時の重量から乾燥時の重量を引いた数を分子とし、乾燥時の重量を分母とした数に１００を掛けて算出した。
吸水時の重量は、試験片を１時間煮沸し、水温１５〜２５℃の清水中にて清水の温度になるまで冷却し、取り出した後、素早く湿布で拭き、測定したものである。
乾燥時の重量は、試験片を空気乾燥機に入れて約１１０℃に保ち、２４時間以上経過した後、取り出して室内に置き、室温に達したものを測定したものである。
【００３６】
試験片Ａは、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が１μｍのガラス粉末と、粘土と、可塑性付与剤としてのベントナイトと、粘結剤としてのリグニンと、適量の水とを一緒に混合して原料とし、ブロック状に成形し、乾燥させたものである。
【００３７】
試験片Ａにおいて配合されるガラス粉末の粒度分布は、１μｍ以下が５０．０重量％、１〜２μｍが２２．０重量％、２〜４μｍが１４．３重量％、４〜８μｍが８．７重量％、８〜１６μｍが４．５重量％、１６〜３２μｍが０．５重量％、３２〜６３μｍが０．０重量％、６３〜１２５μｍが０．０重量％のものである。
【００３８】
なお、試験片Ａは、ガラス粉末の配合割合を、乾燥重量基準にて、粘土の重量に対して２０％としたほか、ベントナイトの配合割合を、乾燥重量基準にて、ガラス粉末と粘土の合計重量に対する１％とし、さらに、リグニンの配合割合を、乾燥重量基準にて、ガラス粉末と粘土の合計重量に対する０．５％としたものである。
【００３９】
試験片Ｂは、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が３μｍのガラス粉末と粘土とベントナイトとリグニンと適量の水とを一緒に混合して原料とし、ブロック状に成形し、乾燥させたものである。
なお、ガラス粉末、ベントナイト、及びリグニンの配合割合は試験片Ａと同じである。
【００４０】
試験片Ｂにおいて配合されるガラス粉末の粒度分布は、１μｍ以下が９．０重量％、１〜２μｍが２２．０重量％、２〜４μｍが２９．０重量％、４〜８μｍが１７．５重量％、８〜１６μｍが１０．５重量％、１６〜３２μｍが８．０重量％、３２〜６３μｍが４．０重量％、６３〜１２５μｍが０．０重量％のものである。
【００４１】
試験片Ｃは、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が１３μｍのガラス粉末と粘土とベントナイトとリグニンと適量の水とを一緒に混合して原料とし、ブロック状に成形し、乾燥させたものである。
なお、ガラス粉末、ベントナイト、及びリグニンの配合割合は試験片Ａと同じである。
【００４２】
試験片Ｃにおいて配合されるガラス粉末の粒度分布は、１μｍ以下が１．７重量％、１〜２μｍが３．７重量％、２〜４μｍが１０．３重量％、４〜８μｍが１７．５重量％、８〜１６μｍが２３．５重量％、１６〜３２μｍが２４．８重量％、３２〜６３μｍが１５．０重量％、６３〜１２５μｍが３．５重量％のものである。
【００４３】
試験片Ｄは、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が２０μｍのガラス粉末と粘土とベントナイトとリグニンと適量の水とを一緒に混合して原料とし、ブロック状に成形し、乾燥させたものである。
なお、ガラス粉末、ベントナイト、及びリグニンの配合割合は試験片Ａと同じである。
【００４４】
試験片Ｄにおいて配合されるガラス粉末の粒度分布は、１μｍ以下が１．４重量％、１〜２μｍが３．１重量％、２〜４μｍが６．６重量％、４〜８μｍが１１．０重量％、８〜１６μｍが１８．４重量％、１６〜３２μｍが２６．５重量％、３２〜６３μｍが２６．０重量％、６３〜１２５μｍが７．０重量％のものである。
【００４５】
試験片Ｅは、すべての粒径が１２５μｍ以下であり、かつ、メジアン径である平均粒径が２５μｍのガラス粉末と粘土とベントナイトとリグニンと適量の水とを一緒に混合して原料とし、ブロック状に成形し、乾燥させたものである。
なお、ガラス粉末、ベントナイト、及びリグニンの配合割合は試験片Ａと同じである。
【００４６】
試験片Ｅにおいて配合されるガラス粉末の粒度分布は、１μｍ以下が１．３重量％、１〜２μｍが２．７重量％、２〜４μｍが５．８重量％、４〜８μｍが９．９重量％、８〜１６μｍが１５．３重量％、１６〜３２μｍが２５．５重量％、３２〜６３μｍが２７．５重量％、６３〜１２５μｍが１２．０重量％のものである。
【００４７】
試験片Ｆは、粘土を適量の水と一緒に混合して原料とし、ブロック状に成形し、乾燥させたものである。
【００４８】
試験片Ａ〜Ｆの焼成温度に対する吸水率を測定した結果、図１に示すとおり、試験片Ａ〜Ｄは全体的に吸水率が低く、かつ、近似直線の勾配が緩やかであり、試験片Ｅは全体的に吸水率が低く、かつ、近似直線の勾配がやや急であり、試験片Ｆは全体的に吸水率が高く、かつ、近似直線の勾配が急なものとなった。
【００４９】
焼結具合は吸水率で確認することができ、低い吸水率であれば焼結していることを意味する。
つまり、試験片Ａ〜Ｅは、試験片Ｆに比べて焼結していることが分かった。
【００５０】
さらに、試験片Ａ〜Ｄは、試験片Ｅや試験片Ｆに比べて、近似直線の勾配が緩やかなことから、表１に示すとおり、焼成温度９４０℃と１１１０℃における吸水率の差が少ないことが分かった。
【００５１】
つまり、試験片Ａ〜Ｄについては、仮に焼成窯にて９５０〜１１００℃の低い設定温度で焼成する際に、焼成窯の各所の焼成温度に９４０〜１１１０℃の差があったとしても、焼結具合にほとんど差がないことが明らかとなった。
【００５２】
したがって、この試験結果から、本発明のガラス粉末を原料の一部とした４種類の試験片Ａ〜Ｄについては、焼きムラを少なくすることができる効果のあることが分かった。
【００５３】
【表１】
2014166946.tif 000002
【実施例２】
【００５４】
以下、実施例２について説明する。
【００５５】
更に本発明の効果を確認するため、上記の試験片Ａ〜Ｆと同様な試験として、本発明のガラス粉末を原料の一部とした４種類の試験片Ｇ〜Ｊと、ガラス粉末を原料の一部とした１種類の試験片Ｋと、従来からの陶磁器製造用の一般的な粘土のうち、高い焼成温度（約１２００℃）で製造される陶磁器に用いられる粘土を原料とした１種類の試験片Ｌとをそれぞれ１０９０〜１１６０℃の温度で焼成し、これら試験片の焼成温度に対する吸水率を測定した。
【００５６】
なお、上記の高い焼成温度で製造される陶磁器に用いられる粘土は、カオリナイト系鉱物やモンモリロナイト系鉱物等に含まれるアルミナ含有量が多いものである（例えば、愛知県瀬戸産や佐賀県有田産など）。
陶磁器の製造に用いられる粘土は種々の鉱物によって構成させており、その鉱物組成と粒度構成によって適正な焼成温度が異なってくる。
一般的な粘土には、石英、長石、雲母系鉱物、カオリナイト系鉱物、モンモリロナイト系鉱物等が含まれており、これらの含有割合は産地によって異なる。
焼成温度に影響を与えるのはこれらの鉱物を構成する化学組成であり、長石や雲母系鉱物に含まれるアルカリ含有量が増えれば焼成温度は低くなり、カオリナイト系鉱物やモンモリロナイト系鉱物等に含まれるアルミナ含有量が増えれば焼成温度は高くなる。
【００５７】
なお、試験片Ｇ〜Ｌの焼成温度は試験片Ａ〜Ｆと同様にメジャーリングを使用して計測した。
また、試験片Ｇ〜Ｌの吸水率の算出方法と乾燥時の重量の測定方法は、上記の試験片Ａ〜Ｆと同様である。
【００５８】
試験片Ｇは、粘土が試験片Ｌと同じ粘土であること以外は全て上記の試験片Ａと同じものである。
試験片Ｈは、粘土が試験片Ｌと同じ粘土であること以外は全て上記の試験片Ｂと同じものである。
【００５９】
試験片Ｉは、粘土が試験片Ｌと同じ粘土であること以外は全て上記の試験片Ｃと同じものである。
試験片Ｊは、粘土が試験片Ｌと同じ粘土であること以外は全て上記の試験片Ｄと同じものである。
【００６０】
試験片Ｋは、粘土が試験片Ｌと同じ粘土であること以外は全て上記の試験片Ｅと同じものである。
試験片Ｌは、粘土を適量の水と一緒に混合して原料とし、ブロック状に成形し、乾燥させたものである。
【００６１】
試験片Ｇ〜Ｌの焼成温度に対する吸水率を測定した結果、図２に示すとおり、試験片Ｇ〜Ｊは全体的に吸水率が低く、かつ、近似直線の勾配が緩やかであり、試験片Ｋは全体的に吸水率が低く、かつ、近似直線の勾配が少し急であり、試験片Ｌは全体的に吸水率が高く、かつ、近似直線の勾配が急なものとなった。
【００６２】
焼結具合は吸水率で確認することができ、低い吸水率であれば焼結していることを意味する。
つまり、試験片Ｇ〜Ｋは、試験片Ｌに比べて焼結していることが分かった。
【００６３】
さらに、試験片Ｇ〜Ｊは、試験片Ｋや試験片Ｌに比べて、近似直線の勾配が緩やかなことから、表２に示すとおり、焼成温度１０９０℃と１１６０℃における吸水率の差が少ないことが分かった。
【００６４】
つまり、試験片Ｇ〜Ｊについては、仮に焼成窯にて１１００〜１１５０℃の低い設定温度で焼成する際に、焼成窯の各所の焼成温度に１０９０〜１１６０℃の差があったとしても、焼結具合にほとんど差がないことが明らかとなった。
【００６５】
したがって、この試験結果から、本発明のガラス粉末を原料の一部とした４種類の試験片Ｇ〜Ｊについては、焼きムラを少なくすることができる効果のあることが分かった。
【００６６】
【表２】
2014166946.tif 000003
【図１】
2014166946.tif 000004
【図２】
2014166946.tif 000005