(57)【要約】【課題】  ガラス粉体が高割合で配合された原料を用いたことに由来して、ＳｉＯ２の組成比が比較的高い組成を有する軽量タイルにおいて、耐凍害性に優れた軽量タイルおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  軽量タイルは、ＳｉＯ２を５０〜８０重量％含有し、石英、クリストバライト、アノーサイトおよびムライトを含む結晶相が形成されている。そして、Ｘ線回折分析によって測定される、石英により回折される回折Ｘ線の強度をＰ１とし、クリストバライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ２とし、アノーサイトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ３とし、ムライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ４とした場合、Ｐ２／Ｐ１が０．１０〜０．２５であり、Ｐ３／Ｐ１が０．１０〜０．２０であり、Ｐ４／Ｐ１が０．０４〜０．１０である。【選択図】      図１Ａ
2015030660.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ２を５０〜８０重量％含有し、複数の気孔が形成された、嵩比重が１．５以下の軽量タイルであって、
少なくとも石英、クリストバライト、アノーサイトおよびムライトを含む結晶相が形成され、
Ｘ線回折分析によって測定される、石英により回折される回折Ｘ線の強度をＰ１とし、クリストバライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ２とし、アノーサイトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ３とし、ムライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ４とした場合、
Ｐ２／Ｐ１が０．１０〜０．２５であり、
Ｐ３／Ｐ１が０．１０〜０．２０であり、
Ｐ４／Ｐ１が０．０４〜０．１０である、
ことを特徴とする軽量タイル。
【請求項２】
下記式（１）に従って算出される閉気孔率が７．２〜２３．０体積％であり、
下記式（２）に従って算出される開気孔率が２４．８〜３１．９体積％であることを特徴とする請求項１に記載の軽量タイル。
閉気孔率（体積％）＝
［｛（ｍ１−ｍ３）−（ｍ１／真比重）｝／（ｍ２ｂ−ｍ３）］×１００  …（１）
開気孔率（体積％）＝
［（ｍ２ｂ−ｍ１）／（ｍ２ｂ−ｍ３）］×１００                      …（２）
（式（１）および式（２）中、ｍ１は、軽量タイル試料を１０５〜１１５℃の恒温器中で乾燥して恒量に達したときの乾燥質量（ｇ）であり、ｍ３は、２時間以上の煮沸吸水を行って水で飽水させた飽水軽量タイル試料を直径１ｍｍ以下の針金で水中に懸垂したまま秤量し、針金の質量を差し引いた値で示される飽水軽量タイル試料の水中質量（ｇ）であり、ｍ２ｂは、飽水軽量タイル試料を水中から取り出し、湿布で手早く表面をぬぐって水滴を除去した後の秤量した値で示される飽水軽量タイル試料の飽水質量（ｇ）である。）
【請求項３】
請求項１または２に記載の軽量タイルの製造方法において、
発泡剤と、粉砕されたガラス廃棄物からなるガラス粉体とを含むタイル原料であって、タイル原料の全量から発泡剤を除いた残余の固形分１００重量部に対してガラス粉体を３０〜６０重量部含有するタイル原料を調製するタイル原料調製工程と、
前記タイル原料を加圧下で成形して成形体を作製する成形体作製工程と、
焼成炉により前記成形体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする軽量タイルの製造方法。
【請求項４】
前記焼成工程は、
前記焼成炉内を、５００〜６００℃の範囲内の第１温度から、１１００〜１１５０℃の範囲内の第２温度まで、昇温速度４．０〜４．８℃／分で昇温することにより、前記成形体を焼成する昇温焼成段階と、
前記焼成炉内を、前記第２温度で０〜３０分間保持することにより、前記成形体を焼成する温度保持焼成段階と、
前記焼成炉内を、前記第２温度から、９５０〜１０００℃の範囲内の第３温度まで、降温速度３．５〜４．０℃／分で降温することにより、前記成形体を焼成する降温焼成段階と、を有することを特徴とする請求項３に記載の軽量タイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量タイルおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物の壁材などに軽量タイルが用いられている。この軽量タイルは、複数の気孔が形成されたものであり、炭化珪素などの発泡剤と、粘土およびガラスなどの耐火性材料とを含有する原料を成形し、その成形された成形体を焼成することで製造される（特許文献１参照）。
【０００３】
このような軽量タイルは、断熱性および耐久性に優れた建築仕上げ材であるとともに、軽量であるということから、建築物の躯体構造にかかる荷重の低減を図ることができるという特徴も有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１３４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、軽量タイルの原料として、廃棄処分された液晶テレビジョン装置、プラズマテレビジョン装置やブラウン管テレビジョン装置などのパネルガラス、ガラス瓶、自動車用窓ガラス、建築用窓ガラスなどのガラス廃棄物を粉砕したガラス粉体を用いることが検討されている。このようなガラス粉体を、軽量タイルの原料として用いることによって、廃棄物の削減による環境負荷の低減が可能となる。
【０００６】
また、粉砕したガラス廃棄物からなるガラス粉体が高割合で配合された原料を用いて軽量タイルを製造することによって、低温での焼成が可能となり、軽量タイルの製造時に必要な熱量や発生する二酸化炭素を削減することができ、地球温暖化抑制に貢献することができる。
【０００７】
しかしながら、ガラス粉体が高割合で配合された原料を用いて製造された軽量タイルは、ガラス成分を含む非晶質相が多く形成され、その結果、複数の気孔が連結した連結気孔が多く存在したタイルとなる。このような、連結気孔が多く存在した軽量タイルは、雨水あるいは外気中の水分を吸水する吸水率が高くなってしまう。過度の水分を吸水した軽量タイルは、その吸水した水分の凍結に起因する体積膨張によって引き起こされる破壊あるいは損傷、すなわち凍害が発生してしまう。
【０００８】
本発明の目的は、ガラス粉体が高割合で配合された原料を用いたことに由来して、ＳｉＯ２の組成比が比較的高い組成を有する軽量タイルにおいて、耐凍害性に優れた軽量タイルおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ＳｉＯ２を５０〜８０重量％含有し、複数の気孔が形成された、嵩比重が１．５以下の軽量タイルであって、
少なくとも石英、クリストバライト、アノーサイトおよびムライトを含む結晶相が形成され、
Ｘ線回折分析によって測定される、石英により回折される回折Ｘ線の強度をＰ１とし、クリストバライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ２とし、アノーサイトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ３とし、ムライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ４とした場合、
Ｐ２／Ｐ１が０．１０〜０．２５であり、
Ｐ３／Ｐ１が０．１０〜０．２０であり、
Ｐ４／Ｐ１が０．０４〜０．１０である、
ことを特徴とする軽量タイルである。
【００１０】
また本発明の軽量タイルは、下記式（１）に従って算出される閉気孔率が７．２〜２３．０体積％であり、
下記式（２）に従って算出される開気孔率が２４．６〜３１．９体積％であることを特徴とする。
閉気孔率（体積％）＝
［｛（ｍ１−ｍ３）−（ｍ１／真比重）｝／（ｍ２ｂ−ｍ３）］×１００  …（１）
開気孔率（体積％）＝
［（ｍ２ｂ−ｍ１）／（ｍ２ｂ−ｍ３）］×１００                      …（２）
（式（１）および式（２）中、ｍ１は、軽量タイル試料を１０５〜１１５℃の恒温器中で乾燥して恒量に達したときの乾燥質量（ｇ）であり、ｍ３は、２時間以上の煮沸吸水を行って水で飽水させた飽水軽量タイル試料を直径１ｍｍ以下の針金で水中に懸垂したまま秤量し、針金の質量を差し引いた値で示される飽水軽量タイル試料の水中質量（ｇ）であり、ｍ２ｂは、飽水軽量タイル試料を水中から取り出し、湿布で手早く表面をぬぐって水滴を除去した後の秤量した値で示される飽水軽量タイル試料の飽水質量（ｇ）である。）
【００１１】
また本発明は、前記軽量タイルの製造方法において、
発泡剤と、粉砕されたガラス廃棄物からなるガラス粉体とを含むタイル原料であって、タイル原料の全量から発泡剤を除いた残余の固形分１００重量部に対してガラス粉体を３０〜６０重量部含有するタイル原料を調製するタイル原料調製工程と、
前記タイル原料を加圧下で成形して成形体を作製する成形体作製工程と、
焼成炉により前記成形体を焼成する焼成工程と、を含むことを特徴とする軽量タイルの製造方法である。
【００１２】
また本発明の軽量タイルの製造方法において、前記焼成工程は、
前記焼成炉内を、５００〜６００℃の範囲内の第１温度から、１１００〜１１５０℃の範囲内の第２温度まで、昇温速度４．０〜４．８℃／分で昇温することにより、前記成形体を焼成する昇温焼成段階と、
前記焼成炉内を、前記第２温度で０〜３０分間保持することにより、前記成形体を焼成する温度保持焼成段階と、
前記焼成炉内を、前記第２温度から、９５０〜１０００℃の範囲内の第３温度まで、降温速度３．５〜４．０℃／分で降温することにより、前記成形体を焼成する降温焼成段階と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数の気孔が形成された、嵩比重が１．５以下の軽量タイルであり、ＳｉＯ２を５０〜８０重量％含有する、ＳｉＯ２の組成比が比較的高い軽量タイルである。この本発明の軽量タイルには、石英、クリストバライト、アノーサイトおよびムライトを含む結晶相が形成されている。そして、Ｘ線回折分析によって測定される、石英により回折される回折Ｘ線の強度をＰ１とし、クリストバライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ２とし、アノーサイトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ３とし、ムライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ４とした場合、Ｐ２／Ｐ１が０．１０〜０．２５であり、Ｐ３／Ｐ１が０．１０〜０．２０であり、Ｐ４／Ｐ１が０．０４〜０．１０である。
【００１４】
上記のように構成される本発明の軽量タイルは、石英、クリストバライト、アノーサイトおよびムライトを含む結晶相が形成され、その結晶相に関して回折Ｘ線の強度比Ｐ２／Ｐ１、Ｐ３／Ｐ１およびＰ４／Ｐ１が、それぞれ上記の所定範囲内であるので、高強度のタイルとなる。その結果、気孔を介して吸水した水分が凍結し、その凍結に起因する体積膨張によって力が加わったとしても、破壊あるいは損傷に至るのを防止することができる。これによって、吸水した水分の凍結に起因する体積膨張によって引き起こされる凍害の発生が抑制されるので、耐凍害性に優れた軽量タイルとすることができる。
【００１５】
また本発明によれば、軽量タイルは、複数の気孔が連結されていない独立した独立気孔の体積比率を表す、上記式（１）に従って算出される閉気孔率が７．２〜２３．０体積％であり、複数の気孔が連結された連結気孔の体積比率を表す、上記式（２）に従って算出される開気孔率が２４．８〜３１．９体積％である。このように、本発明の軽量タイルは、閉気孔率に対して開気孔率が極めて高い値を示すので、水分を吸水する吸水率が高いものとなる。吸水率が高い場合には、通常、耐凍害性が劣化すると考えられていたが、本発明の軽量タイルは、前述したような特徴的な結晶相が形成された、高強度のタイルであるので、高い耐凍害性を維持することができる。
【００１６】
また本発明によれば、軽量タイルの製造方法は、タイル原料調製工程と、成形体作製工程と、焼成工程とを含む。タイル原料調製工程では、発泡剤と、粉砕されたガラス廃棄物からなるガラス粉体とを含むタイル原料であって、タイル原料の全量から発泡剤を除いた残余の固形分１００重量部に対してガラス粉体を３０〜６０重量部含有するタイル原料を調製する。成形体作製工程では、前記タイル原料を加圧下で成形して成形体を作製し、焼成工程では、焼成炉により前記成形体を焼成する。このような、タイル原料調製工程、成形体作製工程、および焼成工程が実施されることによって、石英、クリストバライト、アノーサイトおよびムライトを含む結晶相が形成され、その結晶相に関して回折Ｘ線の強度比Ｐ２／Ｐ１、Ｐ３／Ｐ１およびＰ４／Ｐ１が、それぞれ上記の所定範囲内である、本発明に係る軽量タイルを製造することができる。
【００１７】
また本発明によれば、焼成工程は、昇温焼成段階と、温度保持焼成段階と、降温焼成段階とを有する。昇温焼成段階では、焼成炉内を、５００〜６００℃の範囲内の第１温度から、１１００〜１１５０℃の範囲内の第２温度まで、昇温速度４．０〜４．８℃／分で昇温することにより成形体を焼成する。温度保持焼成段階では、焼成炉内を、第２温度で０〜３０分間保持することにより成形体を焼成する。そして、降温焼成段階では、焼成炉内を、第２温度から、９５０〜１０００℃の範囲内の第３温度まで、降温速度３．５〜４．０℃／分で降温することにより成形体を焼成する。このような、昇温焼成段階、温度保持焼成段階、および降温焼成段階を有する焼成工程が実施されることによって、前述したような特徴的な結晶相が形成された、本発明に係る軽量タイルを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る軽量タイルの表面状態を観察したＳＥＭ写真である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係る軽量タイルの表面状態を観察したＳＥＭ写真である。
【図２】本発明の一実施形態に係る軽量タイルの製造方法を示す工程図である。
【図３】焼成工程ｓ３における焼成温度と焼成時間との関係を概略的に示す図である。
【図４】実施例１の軽量タイルの製造時における、焼成温度と焼成時間との関係を示すグラフである。
【図５】比較例１の軽量タイルの製造時における、焼成温度と焼成時間との関係を示すグラフである。
【図６】比較例２の軽量タイルの製造時における、焼成温度と焼成時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る軽量タイルは、建築物の外壁材などに用いられるものであり、複数の気孔が形成された、嵩比重が１．５以下のタイルである。ここで、軽量タイルの嵩比重は、ＪＩＳ  Ａ  １５０９−３：２００８（陶磁器質タイル試験方法−第３部：吸水率，見掛け気孔率及びかさ密度の測定方法）に準じて測定されるものであり（該ＪＩＳ規格における「かさ密度」に対応する）、下記式（Ａ）に従って算出することができる。
嵩比重＝ｍ１／（ｍ２ｂ−ｍ３）                    …（Ａ）
（式（Ａ）中、ｍ１は、軽量タイル試料を１０５〜１１５℃の恒温器中で乾燥して恒量に達したときの乾燥質量（ｇ）であり、ｍ３は、２時間以上の煮沸吸水を行って水で飽水させた飽水軽量タイル試料を直径１ｍｍ以下の針金で水中に懸垂したまま秤量し、針金の質量を差し引いた値で示される飽水軽量タイル試料の水中質量（ｇ）であり、ｍ２ｂは、飽水軽量タイル試料を水中から取り出し、湿布で手早く表面をぬぐって水滴を除去した後の秤量した値で示される飽水軽量タイル試料の飽水質量（ｇ）である。）
【００２０】
また、本実施形態の軽量タイルは、ＳｉＯ２を５０〜８０重量％含有する、ＳｉＯ２の組成比が比較的高いタイルである。具体的には、軽量タイルは、以下に示す組成を有する。
・ＳｉＯ２：５０〜８０重量％
・Ａｌ２Ｏ３：１０．０〜３０．０重量％
・ＣａＯ：１．０〜１５．０重量％
・Ｋ２Ｏ：１．０〜６．０重量％
・ＢａＯ：０〜３．０重量％
・Ｎａ２Ｏ：１．０〜１０．０重量％
・ＭｇＯ：０〜３．０重量％
・ＳｒＯ：０〜５．０重量％
・Ｆｅ２Ｏ３，ＴｉＯ２，ＺｎＯの合計量：０〜５．０重量％
・Ｂ２Ｏ３：０〜１０．０重量％
【００２１】
なお、軽量タイルの組成における、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、Ｋ２Ｏ、ＢａＯ、Ｎａ２Ｏ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２、およびＺｎＯについては、蛍光Ｘ線分析装置（たとえば、ＺＳＸ１００ｅ（理学電気工業社製））を用いて分析することができ、Ｂ２Ｏ３については、島津シーケンシャル型高周波プラズマ発光分析装置（たとえば、ＩＣＰＳ−７５００（島津製作所製））を用いた、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０５：１９９５（ほうけい酸ガラスの分析方法）に準じた化学分析法により分析することができる。
【００２２】
軽量タイルの構成成分であるＳｉＯ２は、組織構造の主要骨格として機能する。ＳｉＯ２が５０重量％以上であることによって軽量タイルとして必要な強度が確保され、８０重量％以下であることによって気泡形成安定性が確保される。また、軽量タイルの構成成分であるＡｌ２Ｏ３が１０．０〜３０．０重量％であることによって、焼成時の温度安定性を高めるとともに、耐酸性など軽量タイルの化学的耐久性を高めることができる。
【００２３】
次に、本実施形態の軽量タイルに形成される結晶相について説明する。軽量タイルに形成される結晶相については、軽量タイルの表面状態を走査型電子顕微鏡（Scanning Electron Microscope、略称ＳＥＭ）にて観察することができる。図１Ａ，Ｂは、本発明の一実施形態に係る軽量タイルの表面状態を観察したＳＥＭ写真である。図１Ａ（ａ）は１００倍に拡大したＳＥＭ写真であり、図１Ａ（ｂ）は１０００倍に拡大したＳＥＭ写真であり、図１Ｂ（ｃ）は図１Ａ（ｂ）における破線に囲まれた範囲を５０００倍に拡大したＳＥＭ写真であり、図１Ｂ（ｄ）は図１Ｂ（ｃ）における破線で囲まれた範囲を１００００倍に拡大したＳＥＭ写真である。
【００２４】
本実施形態の軽量タイルは、図１Ｂ（ｄ）の領域Ａ３および領域Ａ４で示されるような、少なくとも石英、クリストバライト、アノーサイト、およびムライトを含む結晶相が形成されている。なお、結晶相は、図１Ｂ（ｄ）の領域Ａ４で示されるように、後述の気孔内にも形成されている。また、軽量タイルに形成される結晶相の組成比については、Ｘ線回折分析装置（たとえば、ＭＸＰ３ＶＡＨＦ２２（マックスサイエンス社製））を用いて分析することができる。Ｘ線回折分析は、たとえば、回折角２θ＝１０〜８０°の範囲をＣｕＫα線源にて測定する。
【００２５】
軽量タイルに形成される結晶相は、Ｘ線回折分析によって測定される、石英により回折される回折Ｘ線の強度をＰ１とし、クリストバライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ２とし、アノーサイトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ３とし、ムライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ４とした場合、Ｐ２／Ｐ１が０．１０〜０．２５であり、Ｐ３／Ｐ１が０．１０〜０．２０であり、Ｐ４／Ｐ１が０．０４〜０．１０である、という特徴を有する。
【００２６】
上記のように構成される本実施形態の軽量タイルは、石英、クリストバライト、アノーサイトおよびムライトを含む結晶相が形成され、その結晶相に関して回折Ｘ線の強度比Ｐ２／Ｐ１、Ｐ３／Ｐ１およびＰ４／Ｐ１が、それぞれ上記の所定範囲内であるので、高強度のタイルとなる。その結果、気孔を介して吸水した水分が凍結し、その凍結に起因する体積膨張によって力が加わったとしても、破壊あるいは損傷に至るのを防止することができる。これによって、吸水した水分の凍結に起因する体積膨張によって引き起こされる凍害の発生が抑制されるので、耐凍害性に優れた軽量タイルとすることができる。
【００２７】
なお、吸水した水分の凍結に起因する体積膨張によって軽量タイルに加わる力に対して、その力に耐えうる強度を軽量タイルが有しているか否かの指標として、「無発泡試験体による曲げ破壊荷重」を用いることができる。「無発泡試験体」は、軽量タイルの製造時の、後述するタイル原料調製工程において、発泡剤を含まないタイル原料を調製すること以外は軽量タイルと同様にして、そのタイル原料を成形・焼成することによって作製されたものである。すなわち、「無発泡試験体」は、気孔が形成されていないこと以外は、構成成分組成、結晶相の成分組成などの諸性状が軽量タイルと同じである。そして、この「無発泡試験体」の「曲げ破壊荷重」は、ＪＩＳ  Ａ  １５０９−４：２００８（陶磁器質タイル試験方法−第４部：曲げ破壊荷重及び曲げ強度の測定方法）に準じて測定することができる。本実施形態の軽量タイルは、「無発泡試験体による曲げ破壊荷重」が、１２１０〜１６６６Ｎである。
【００２８】
次に、本実施形態の軽量タイルに形成されている気孔について説明する。軽量タイルに形成される気孔については、上記の図１Ａ，Ｂに示すＳＥＭ写真にて観察することができる。本実施形態の軽量タイルには、図１Ａ（ａ）の領域Ａ１で示されるような、複数の気孔が連結されていない独立した独立気孔と、図１Ａ（ａ）の領域Ａ２で示されるような、複数の気孔が連結された連結気孔とが形成されている。
【００２９】
図１Ａ，Ｂに示すＳＥＭ写真により観察されるような複数の気孔が形成された軽量タイルにおいて、タイル全体の体積に占める気孔の体積比率を表す全気孔率は、３４．８〜４７．８体積％である。この全気孔率は、後述する閉気孔率と開気孔率とを足し合わせて（和算して）算出することができる。
【００３０】
また、軽量タイルにおいて、独立気孔の体積比率を表す、下記式（１）に従って算出される閉気孔率が７．２〜２３．０体積％であり、連結気孔の体積比率を表す、下記式（２）に従って算出される開気孔率が２４．８〜３１．９体積％である。
閉気孔率（体積％）＝
［｛（ｍ１−ｍ３）−（ｍ１／真比重）｝／（ｍ２ｂ−ｍ３）］×１００  …（１）
開気孔率（体積％）＝
［（ｍ２ｂ−ｍ１）／（ｍ２ｂ−ｍ３）］×１００                      …（２）
【００３１】
軽量タイルにおける閉気孔率および開気孔率は、ＪＩＳ  Ａ  １５０９−３：２００８（陶磁器質タイル試験方法−第３部：吸水率，見掛け気孔率及びかさ密度の測定方法）に準じて測定されるものである。なお、開気孔率は、該ＪＩＳ規格における「見掛け気孔率」に対応するものである。そして、上記式（１）および式（２）中、ｍ１は、軽量タイル試料を１０５〜１１５℃の恒温器中で乾燥して恒量に達したときの乾燥質量（ｇ）であり、ｍ３は、２時間以上の煮沸吸水を行って水で飽水させた飽水軽量タイル試料を直径１ｍｍ以下の針金で水中に懸垂したまま秤量し、針金の質量を差し引いた値で示される飽水軽量タイル試料の水中質量（ｇ）であり、ｍ２ｂは、飽水軽量タイル試料を水中から取り出し、湿布で手早く表面をぬぐって水滴を除去した後の秤量した値で示される飽水軽量タイル試料の飽水質量（ｇ）である。
【００３２】
また、軽量タイルに形成される複数の気孔について、その気孔径分布は、５μｍ以上の気孔径を有する気孔が占める体積割合が６０〜７０体積％であり、０．０４〜１．０μｍの気孔径を有する気孔が占める体積割合が３０〜４０体積％である。なお、気孔径分布は、水銀ポロシメータで測定することができる。
【００３３】
このように、本実施形態の軽量タイルは、閉気孔率に対して開気孔率が極めて高い値を示すので、水分を吸水する吸水率が高いものとなる。吸水率が高い場合には、通常、耐凍害性が劣化すると考えられていたが、本実施形態の軽量タイルは、前述したような特徴的な結晶相が形成された、高強度のタイルであるので、高い耐凍害性を維持することができる。
【００３４】
また、本実施形態の軽量タイルは、曲げ破壊荷重が７８６〜８７３Ｎである。この軽量タイルの曲げ破壊荷重は、曲げ破壊荷重測定に供する測定対象物が、気孔が形成された「軽量タイル」であること以外は、前述した「無発泡試験体による曲げ破壊荷重」と同様にして測定することができる。
【００３５】
また、本実施形態の軽量タイルは、ＪＩＳ  Ａ  １５０９−３：２００８（陶磁器質タイル試験方法−第３部：吸水率，見掛け気孔率及びかさ密度の測定方法）に従って測定した煮沸吸水率が１８．４〜２１．２４％である。このように、本実施形態の軽量タイルは、煮沸吸水率が比較的高いものであるけれども、前述したような特徴的な結晶相が形成された、高強度のタイルであるので、高い耐凍害性を維持することができる。
【００３６】
次に、軽量タイルの製造方法について説明する。図２は、本発明の一実施形態に係る軽量タイルの製造方法を示す工程図である。本実施形態の軽量タイルの製造方法は、タイル原料調製工程ｓ１と、成形体作製工程ｓ２と、焼成工程ｓ３とを含む。
【００３７】
タイル原料調製工程ｓ１は、少なくとも発泡剤と、粉砕されたガラス廃棄物からなるガラス粉体とを含むタイル原料を調製する工程であり、混合粉砕工程ｓ１１と粒状杯土作製工程ｓ１２とを含む。
【００３８】
タイル原料調製工程ｓ１で調製されるタイル原料は、具体的には、発泡剤と、粘土、アルミナなどの高耐火度材と、低耐火度材としての、ガラス廃棄物からなるガラス粉体と、長石、珪石、蛍石、陶石、リサイクル材としてのセルベンなどの中耐火度材とを含む。なお、セルベンは、廃屑タイルを粉砕したものである。
【００３９】
発泡剤としては、炭化珪素、窒化珪素、炭化ホウ素、窒化ホウ素などの、加熱によりガスを発生するものを挙げることができ、本実施形態では炭化珪素である。粘土としては、モンモリロナイト、カメリナイト、蛙目粘土、木節粘土などを挙げることができる。
【００４０】
また、ガラス廃棄物としては、廃棄処分された液晶テレビジョン装置、プラズマテレビジョン装置やブラウン管テレビジョン装置などのパネルガラス、ガラス瓶、自動車用窓ガラス、建築用窓ガラスなどを挙げることができる。ガラス廃棄物の組成比は、たとえば、表１に示すとおりである。
【００４１】
【表１】
2015030660.tif 000003
【００４２】
本実施形態では、ガラス廃棄物として、プラズマテレビジョン装置のパネルガラス（プラズマパネルガラス）や液晶テレビジョン装置のパネルガラス（液晶パネルガラス）と、ブラウン管テレビジョン装置のパネルガラス（ブラウン管パネルガラス）とを用いることが好ましい。表１に示すように、ブラウン管パネルガラスは、ガラス瓶と類似した組成を有するが、プラズマパネルガラスや液晶パネルガラスは、ブラウン管パネルガラスやガラス瓶と比較して、Ａｌ２Ｏ３の組成比率が高いという特徴的な組成を有している。
【００４３】
タイル原料調製工程ｓ１で調製されるタイル原料の配合について例示すると、タイル原料の全量から発泡剤を除いた残余の固形分（高耐火度材、中耐火度材、低耐火度材の合計量）１００重量部に対して、以下のとおりである。
・高耐火度材（粘土、アルミナ等）：３０〜６５重量部
・低耐火度材（液晶テレビジョン装置、プラズマテレビジョン装置やブラウン管テレビジョン装置などのパネルガラス、ガラス瓶、自動車用窓ガラス、建築用窓ガラスなどのガラス廃棄物）：２５〜５４重量部
・中耐火度材（長石、珪石、蛍石、陶石、セルベンなど）：０〜４５重量部
・炭化珪素：０．０８〜０．６重量部
【００４４】
タイル原料調製工程ｓ１で調製されるタイル原料は、上記のように、ガラス廃棄物からなるガラス粉体を、タイル原料の全量から発泡剤を除いた残余の固形分（高耐火度材、中耐火度材、低耐火度材の合計量）１００重量部に対して、２５〜５４重量部含有する。
【００４５】
タイル原料調製工程ｓ１の混合粉砕工程ｓ１１では、クラッシャーなどで原石を粗砕した後、トロンミル（ボールミル）などで水とともに撹拌混合して、泥しょうを作製する。次に、粒状杯土作製工程ｓ１２では、スプレードライヤなどを用いて泥しょうを、熱風中に噴霧して乾燥させ、粒状の杯土を作製する。この粒状の杯土が、タイル原料となる。
【００４６】
タイル原料調製工程ｓ１で調製されたタイル原料は、成形体作製工程ｓ２に供せられる。成形体作製工程ｓ２では、プレス成形機などを用いてタイル原料を、加圧下で成形して成形体を作製する。この成形体作製工程ｓ２において成形体を作製するときの成形条件は、たとえば、成型面圧１００〜３００ｋｇ／ｃｍ２とすればよい。
【００４７】
成形体作製工程ｓ２で作製された成形体は、焼成工程ｓ３に供せられる。なお、焼成工程ｓ３の前工程として、成形体作製工程ｓ２で作製された成形体に釉薬を塗布する施釉工程を含んでもよい。
【００４８】
焼成工程ｓ３は、ローラーハースキルンなどの焼成炉を用いて、成形体を焼成する工程であり、昇温焼成段階としての昇温焼成工程ｓ３１と、温度保持焼成段階としての温度保持焼成工程ｓ３２と、降温焼成段階としての降温焼成工程ｓ３３とを含む。
【００４９】
図３は、焼成工程ｓ３における焼成温度と焼成時間との関係を概略的に示す図である。昇温焼成工程ｓ３１では、焼成炉内を、５００〜６００℃の範囲内の第１温度Ｔ１から、１１００〜１１５０℃の範囲内の第２温度Ｔ２まで、昇温速度４．０〜４．８℃／分で昇温することにより、成形体を焼成する。温度保持焼成工程ｓ３２では、焼成炉内を、第２温度Ｔ２で０〜３０分間（図３に示す時間Ｈ１）保持することにより、成形体を焼成する。降温焼成工程ｓ３３では、焼成炉内を、第２温度Ｔ２から、９５０〜１０００℃の範囲内の第３温度Ｔ３まで、降温速度３．５〜４．０℃／分で降温することにより、成形体を焼成する。
【００５０】
以上のような、タイル原料調製工程ｓ１、成形体作製工程ｓ２、および焼成工程ｓ３が実施されることによって、石英、クリストバライト、アノーサイトおよびムライトを含む結晶相が形成され、その結晶相に関して回折Ｘ線の強度比Ｐ２／Ｐ１、Ｐ３／Ｐ１およびＰ４／Ｐ１が、それぞれ上記の所定範囲内である、本実施形態に係る軽量タイルを製造することができる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は、下記の実施例に何ら限定されるものではない。
【００５２】
（実施例１）
＜タイル原料調製工程＞
以下に示す配合組成となるタイル原料を調製した。なお、調製したタイル原料において、ガラス廃棄物からなるガラス粉体（低耐火度材）は、タイル原料の全量から発泡剤を除いた残余の固形分１００重量部に対して３０〜６０重量部の範囲内で含有されている。
（高耐火度材）
・粘土：５０重量部
（低耐火度材）
・液晶パネルガラス：５重量部
・プラズマパネルガラス：２０重量部
・ブラウン管パネルガラス：２０重量部
（中耐火度材）
・長石等：５重量部
（発泡剤）
・炭化珪素：０．４重量部
【００５３】
＜成形体作製工程＞
上記のタイル原料を、成型面圧１００〜３００ｋｇ／ｃｍ２という条件下で成形して、成形体を作製した。
【００５４】
＜焼成工程＞
焼成温度と焼成時間とが、図４に示される関係となる焼成条件にて成形体を焼成することによって、実施例１の軽量タイルを得た。焼成条件について詳細に説明すると、焼成炉内を、５１６℃の第１温度から１１２０℃の第２温度まで、昇温速度４．３℃／分で昇温することにより成形体を焼成した。次いで、焼成炉内を、前記第２温度で１０分間保持することにより成形体を焼成した後、焼成炉内を、前記第２温度から、９５０℃の第３温度まで、降温速度３．８℃／分で降温することにより成形体を焼成した。
【００５５】
（実施例２）
タイル原料を以下に示す配合組成となるように調製したこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の軽量タイルを得た。なお、調製したタイル原料において、ガラス廃棄物からなるガラス粉体（低耐火度材）は、タイル原料の全量から発泡剤を除いた残余の固形分１００重量部に対して３０〜６０重量部の範囲内で含有されている。
【００５６】
＜タイル原料の配合組成＞
（高耐火度材）
・粘土：３０重量部
・アルミナ：５重量部
（低耐火度材）
・液晶パネルガラス：１９重量部
・プラズマパネルガラス：２０重量部
・ブラウン管パネルガラス：１８重量部
（中耐火度材）
・長石等：８重量部
（発泡剤）
・炭化珪素：０．２重量部
【００５７】
（実施例３）
タイル原料を以下に示す配合組成となるように調製したこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の軽量タイルを得た。なお、調製したタイル原料において、ガラス廃棄物からなるガラス粉体（低耐火度材）は、タイル原料の全量から発泡剤を除いた残余の固形分１００重量部に対して３０〜６０重量部の範囲内で含有されている。
【００５８】
＜タイル原料の配合組成＞
（高耐火度材）
・粘土：４０重量部
・アルミナ：３重量部
（低耐火度材）
・液晶パネルガラス：３３重量部
・プラズマパネルガラス：１３重量部
・ブラウン管パネルガラス：１１重量部
（発泡剤）
・炭化珪素：０．４重量部
【００５９】
（比較例１）
＜タイル原料調製工程＞
以下に示す配合組成となるタイル原料を調製した。
（高耐火度材）
・粘土：２５重量部
・アルミナ：８重量部
（低耐火度材）
・液晶パネルガラス：３０重量部
・プラズマパネルガラス：１３重量部
・ブラウン管パネルガラス：１４重量部
（中耐火度材）
・長石等：１０重量部
（発泡剤）
・炭化珪素：０．３重量部
【００６０】
＜成形体作製工程＞
上記のタイル原料を、成型面圧１００〜３００ｋｇ／ｃｍ２という条件下で成形して、成形体を作製した。
【００６１】
＜焼成工程＞
焼成温度と焼成時間とが、図５に示される関係となる焼成条件にて成形体を焼成することによって、比較例１の軽量タイルを得た。焼成条件について詳細に説明すると、焼成炉内を、４４７℃の第１温度（５００〜６００℃の範囲外）から１１１５℃の第２温度まで、昇温速度４．８℃／分で昇温することにより成形体を焼成した。次いで、焼成炉内を、前記第２温度で１０分間保持することにより成形体を焼成した後、焼成炉内を、前記第２温度から、９５０℃の第３温度まで、降温速度２．４℃／分（３．５〜４．０℃／分の範囲外）で降温することにより成形体を焼成した。
【００６２】
（比較例２）
＜タイル原料調製工程＞
以下に示す配合組成となるタイル原料を調製した。
（高耐火度材）
・粘土：３２重量部
・アルミナ：１０重量部
（低耐火度材）
・液晶パネルガラス：１８重量部
・プラズマパネルガラス：２０重量部
・ブラウン管パネルガラス：２０重量部
（発泡剤）
・炭化珪素：０．２重量部
【００６３】
＜成形体作製工程＞
上記のタイル原料を、成型面圧１００〜３００ｋｇ／ｃｍ２という条件下で成形して、成形体を作製した。
【００６４】
＜焼成工程＞
焼成温度と焼成時間とが、図６に示される関係となる焼成条件にて成形体を焼成することによって、比較例２の軽量タイルを得た。焼成条件について詳細に説明すると、焼成炉内を、６０２℃の第１温度（５００〜６００℃の範囲外）から１１４３℃の第２温度まで、昇温速度３．９℃／分（４．０〜４．８℃／分の範囲外）で昇温することにより成形体を焼成した。次いで、焼成炉内を、前記第２温度で１０分間保持することにより成形体を焼成した後、焼成炉内を、前記第２温度から、９５０℃の第３温度まで、降温速度４．３℃／分（３．５〜４．０℃／分の範囲外）で降温することにより成形体を焼成した。
【００６５】
＜軽量タイルの特性評価結果＞
上記のようにして製造された実施例１〜３および比較例１，２の軽量タイルについて、嵩比重、気孔径分布、全気孔率、閉気孔率、開気孔率、無発泡試験体による曲げ破壊荷重、煮沸吸水率、曲げ破壊荷重、Ｘ線回折による結晶相の分析、蛍光Ｘ線による組成分析、耐凍害性評価を行った。なお、耐凍害性については、ＪＩＳ  Ａ  １５０９−９：２００８（陶磁器質タイル試験方法−第９部：耐凍害性試験方法）に準じて評価した。その特性評価結果を表２に示す。
【００６６】
【表２】
2015030660.tif 000004
【００６７】
表２から明らかなように、Ｘ線回折分析によって測定される、石英により回折される回折Ｘ線の強度をＰ１とし、クリストバライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ２とし、アノーサイトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ３とし、ムライトにより回折される回折Ｘ線の強度をＰ４とした場合、Ｐ２／Ｐ１が０．１０〜０．２５であり、Ｐ３／Ｐ１が０．１０〜０．２０であり、Ｐ４／Ｐ１が０．０４〜０．１０である、実施例１〜３の軽量タイルは、無発泡試験体による曲げ破壊荷重の評価結果からわかるように、高強度のタイルとなる。その結果、気孔を介して吸水した水分が凍結し、その凍結に起因する体積膨張によって力が加わったとしても、破壊あるいは損傷に至るのを防止することができることがわかる。これによって、吸水した水分の凍結に起因する体積膨張によって引き起こされる凍害の発生が抑制されるので、耐凍害性に優れた軽量タイルとなることがわかる。
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015030660.tif 000008
【図６】
2015030660.tif 000009
【図１Ａ】
2015030660.tif 000010
【図１Ｂ】
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