(57)【要約】【課題】軽量陶器瓦の製造には長期大量消費に耐え得る安定供給力と、可塑性・焼成結晶性・耐火性などに優れた軽量瓦粘土類の開発が必要とされてきた。本発明は該ＦＡＢを新原料とし人工的に超軽量陶器瓦粘土へと容易に変換・生成できる課題を提供し、窯業原料の新しい資源として超軽量陶器瓦粘上の製造方法が簡潔で実用化できる課題を提供する点にある。【解決手段】可塑性瓦原土にフライアッシュバルーン（ＦＡＢ）を大量に増量添加し、アルミ二ウム源としての高耐火・高熱量性質の天然カオリンやシリカ源としての珪砂、その他の増量原料としての風化花崗岩・廃瓦シャモット等化合物と相互の融合・溶融結晶力を高める新たな技法は、天然長石を添加する新技術で調合し、これら化合物をスラリー状に液状化せず、粉砕機や土錬機などにおいて化合物全体を加湿後、常温常圧状態で撹拌して均質・微細に混ぜ合わす、実用化方式の加湿混練処理する特徴で超軽量陶器瓦粘土を製造することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陶器瓦１枚当たりの総体積を変えずにその重量を軽量化するには、見かけ比重が０．６〜０．９範囲の無機中空体のフライアッシュバルーン（ＦＡＢ）を軽量化剤の主体原料として、シリカとアルミナ及び、超微細粒２μｍ以下の砕屑性堆積物を主成分とした、陶器瓦製造用の可塑性原土類に添加・化合することを最大の特徴とする。又、天然瓦原土の耐火度はＳＫ１８以上が好適とされるが、該瓦原土やその配合土化合物の耐火性を向上さすためにアルミニウム源、融合化促進剤・結晶化促進剤のシリカ源など各促進剤を添加して均質化合するため、微細によく撹拌し練り合わす技術の加湿混練処理することを特徴とする。よって、得られた混練生成物を成形後１２００℃前後で中空体多孔質に焼成して軽量化することを特徴とした超軽量の陶器瓦を製造するための超軽量陶器瓦粘土の製造方法。
【請求項２】
該フライアッシュバルーン（ＦＢＡ）の耐火度は高く、第二種ゼーゲルコーン測定のＳＫ２７〜２８の範囲であり骨材としては好適である。可塑性原土類：フライアッシュバルーンの対比配合比率の割合は、用途ごとに１０：９０〜９０：１０重量部の範囲とする。該フライアッシュバルーンは、水よりも軽い中空粒子状で中空構造を有し、微粉小球状の粒子径は約４０μｍ〜約３００μｍの範囲である。又、球面全体が珪酸化合物を主成分とする無機コーテング層によって均一に被覆された二層構造を有して、独立した中空体多孔質の超軽量陶器瓦を製造することを特徴とする請求項１記載の超軽量陶器瓦粘土の製造方法。
【請求項３】
該瓦原土類に多量（１０％未満を少量・１０％以上は多量・大量の意味を表す。）添加する軽量化剤のフライアッシュバルーンは高耐火の性質を持つが、添加・化合して生じた未生成物全体の耐火性・熱量性を均質に向上さすためにはアルミニウム源として、アルミナ（酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３）やカオリナイト、ハロサイトを主成分とする天然カオリン鉱物を選択し、シリカ源としてのケイ石に含まれる二酸化シリカＳｉＯ２も選択して耐火性も向上させ、高耐火性粘土に含有のこれら主成分の鉱物を化合し、人工的に高耐火性・高熱量化を好適に向上させることを特徴とする前請求項１記載の超軽量陶器瓦粘土の製造方法。
【請求項４】
弱い溶融結晶力の欠点の性質を持つ、フライアッシュバルーンの溶融結晶力を向上さすための結晶促進剤として、シリカ源のケイ石としての天然珪砂、又風化花崗岩などを選択し、二酸化シリカＳｉＯ２を鉱物群から化合して、焼成瓦の焼成・結晶強度を高めることを特徴とする前記請求項１乃至３記載の超軽量陶器瓦粘土の製造方法。
【請求項５】
該フライアッシュバルーンの溶融結晶力を向上さすために、融合促進剤として天然長石の鉱物を選択し、該瓦原土と該フライアッシュバルーンの未生成物の溶融・結合・結晶の融合力を高め、前記請求項１にあるその他添加物原料や骨材と相互の融合力を向上させて、焼成瓦の焼成強度を高めることを特徴とする前記請求項１乃至４記載の超軽量陶器瓦粘土の製造方法。
【請求項６】
該瓦原土に添加するフライアッシュバルーンとそれぞれ天然のカオリン、長石、珪砂、風化花崗岩などに廃瓦シャモットなど化合して人工軽量瓦粘土を生成する技法は、これら化合物をスラリー状に液状化せず、粉砕機や土錬機などにおいて撹拌し、化合物全体を常温常圧状態で均質・微細によく混ぜて練り合わす技術を採用した、実用化方式の加湿混練処理をすることを特徴とする前記請求項１乃至５記載の超軽量陶器瓦粘土の製造方法。
【請求項７】
前請求項にあるこの超軽量瓦粘土から焼成された焼成物の中空体多孔質の超軽量陶器瓦は、フライアッシュバルーンの用途ごとの配合比率別にして、みかけ比重が０．８〜２．０の範囲未満で給水率は６．０％未満の低い給水性を持ち、曲げ破壊加重は１９６０Ｎ以上の高強度を有すことを特徴とする前記請求項１記載の超軽量陶器瓦粘土の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、超軽量陶器瓦を製造するための超軽量陶器瓦粘土の製造分野に属し、超軽量陶器瓦の製造のため石炭灰フライアッシュに含まれている、図７・８・９・１３・１４で示す微粉小球状のフライアッシュバルーン（ＦＡＢ）を軽量剤の主原料として多量（１０重量％未満を少量・１０重量％以上は多量・大量の意味を表す。）配合し、瓦一枚当たりが製造消費する天然の瓦原土（粘土）を減量化し、更に現行の陶器瓦１枚当たりの総体積を変えずに、該軽量化剤の低比重性質を応用して、その重量を軽量化する技術である。更に見かけ比重が０．６〜０．８範囲の無機中空体のフライアッシュバルーンを軽量化剤の主体原料として添加配合し化合使用することを大きな特徴とする。又、この化合焼成物の瓦は均一被覆された二層構造の無機コーテング層で、独立の中空構造を有した微小球状の無数多孔質により、みかけ比重１．０以下に軽量化することができる。つまり、一般の陶器瓦の比重は２．０〜２．３であるが、本発明では軽量剤フライアッシュバルーンを配合する比率条件により、焼成物の比重を大幅に小さくすることが可能で、例えば現行２．４ｋｇ〜３．０ｋｇの陶器瓦の重量を５０％以下に減量化することができる。この超軽量陶器瓦の製造に必要な超軽量瓦粘土を実用化して製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】陶器瓦業界は瓦の大量生産により天然の瓦原土（可塑性粘土）の大量消費をしながら、瓦の軽量化の研究開発を怠ってきたといえる。特に阪神大震災の発生以降は、地震対策として木造家屋の屋根材の軽量化が進む中、陶器瓦は重すぎるという理由で陶器瓦製造業界の根幹を揺るがす状況になっている。又、木造家屋の屋根瓦負荷重量の減量化問題は、このような背景で超軽量陶器瓦を製造するための超軽量陶器瓦粘土の製造方法の確立と実用化が強く要望されている。【０００３】屋根瓦の減量化問題と共に陶器瓦業界は、瓦の大量生産により天然の瓦原土（可塑性瓦粘土）の大量消費が長年進む中、代替資源の研究開発がされてこなかった。代替資源については、不安定な原料不足を引き起こす重大な状況になっている。このような背景で、天然瓦原土の枯渇対策は業界挙げての検討課題となっている。【０００４】更に、重量物のトラック運送による大型自動車廃棄ガスの環境汚染は二酸化炭素排出による地球温暖化に繋がるものであり、規定積載重量の範囲での積載物の軽量化は、軽量陶器瓦１枚当たりの運搬に掛かる二酸化炭素の排出を抑える効果に繋がる。要約すると、一回の規定重量範囲の運搬で、軽量化された重量分の瓦枚数を増やした運搬が可能になり、例えば一例として瓦１枚当たり２．４ｋｇが１．２ｋｇの５０％に軽量化されると、一回の瓦運搬では過去の運搬枚数の２倍の枚数を運ぶことが可能となり、２回の運搬回数が１回の運搬回数で済むことになる。つまり、排気ガスに含まれる二酸化炭素の排出を５０％に減らす実用効果に繋がる。このような背景で、超軽量陶器瓦を製造するための超軽量陶器瓦粘土の製造方法の確立と実用化が強く望まれている。【０００５】フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）は、石炭灰フライアッシュ中に含まれる水より軽い無機質の中空状のものを分離精製する。又、フライアッシュやフライアッシュバルーンなどは、本発明者の住所近隣の石炭火力発電所から毎年多量の石炭灰の中から産業廃棄物として排出され、主として海岸や空き地に処分コストの伴う産業廃棄の埋め立て処分がされてきた。全国の石炭灰発生量は平成１４年度末では約９２０万トンに至り、この処分方法に依存することは、最終的に環境破壊を引き起こすことが懸念されている。【０００６】軽量陶器など過去の技術について、例えば特許文献１では、高耐火度のフライアッシュバルーン（ＦＡＢ）を選択し添加して得られる陶器の軽量効果を禿筆しているが、該フライアッシュバルーンの耐火度はＳＫ２７又は、図１４で示すＳＫ２８の範囲であり、陶器瓦製造の骨材の原料としてはその耐火性は優れる。しかし本発明では、生成物全体の均質な耐火性向上のためにアルミニウム源として図３、５で示す天然カオリンを選択し、更に相互融合焼結剤として図６で示す、天然長石を主要添加剤として実用化使用している。更に、シリカ源としてケイ石の耐火性・結晶性も活用し、代替策として全国的に豊富な資源であり、図２が示す天然珪砂を特定して選択し、その外に該珪砂を骨材にも活用している点や、大量生産が可能な実用化技術として特許文献１とは技術内容が大きく違うところである。【０００７】特許文献２のように軽量化剤の特定固有名詞や特性原理を明示せず、輸入された外国産軽量化剤として市販されている軽量化剤を単純に活用したもので、これを配合比率別に複数の実施例を挙げて活用した、軽量陶器に関する技術も提案されている。このような点は、本発明と大きく技術内容が食い違う部分である。更に、本発明は大量生産が可能な実用化技術として特許文献２とは技術内容が大きく違うところである。
【特許文献１】特開平１１−４３３８１
【特許文献２】特許第３４１１２４２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】従来、陶器瓦は断熱性・凍結性・耐久性に優れているが重い、ということが最大の欠点で生産者、流通業者、販売業者、施工業者、消費者及び環境などに負担が掛かりすぎていた。特に地震立国の我国では、命に係わる耐震対策として瓦一枚当たりの軽量化による屋根材全体重量の減量化が求められ、具体的には平均１５トンの重量を１０トンまでの軽量化を陶器瓦業界は実用課題としてきた。しかし、生産者側としては軽量化ができる陶器瓦製造のためには、可塑性・成形性・焼成結晶性・耐火性などに優れ、尚且つ軽量の特性を併せ持ち、長期間の大量消費に耐え得る長期安定供給が可能な、上記要件を併せ持つ瓦粘土類の開発が必須とされてきたが、開発には至らなかった。更に、物流面では重量物の運搬は化石燃料の大量消費などによる二酸化炭素の多量排出で地球温暖化の元凶とされ、上記の特許文献１・２に記載されている技術は、種々の活用試験に留まるもので量産化が可能な実用化には至っていないものである。【０００９】瓦原土の代替原料の研究開発について、陶器瓦業界は瓦の大量生産により天然の瓦原土（粘土）を大量消費し続け、代替の瓦粘土の研究開発をしてこなかったといえる。このことは、不安定な原料不足を引き起こす重大な状況になっており、天然瓦原土の枯渇対策は業界挙げての検討課題となっている。したがって、本発明は陶器瓦の超軽量化を具体的に達成すると共に、図１３で示す軽量化剤フライアッシュバルーンの大量添加による増量化配合の実施は、同時に耐火性向上剤・融合促進剤・結晶促進剤・骨材などを各添加・化合することの条件を満たせば、天然の瓦原土の使用消費量を著しく減量化することに繋がるものである。この技術の発明は、陶器瓦天然原土の消費量を大幅に節約するシステムの実用化を確立をさせることができたといえる。【００１０】このような軽量剤の研究開発について、発明者は長期間・大量に安定供給が可能となり、超軽量陶器瓦の製造が可能な無機中空体のフライアッシュバルーン（ＦＡＢ）を軽量剤の原料として活用することに着目しただけではなく、消費実用化が可能で超軽量陶器瓦粘土へと容易に変換・生成できる、課題を解消することに創意工夫をなして本発明を完成した。又、軽量陶器瓦の製造で該フライアッシュバルーンを安定した窯業原料の有効資源として、実用消費できる超軽量陶器瓦粘土に生成変換する新技術は、生成方法が簡潔で実効性、実用化が確立できる発明でなければならないものであるが、図１０が示すとおり、その点にも本発明の独自性と有効性が存在するものである。【００１１】生成物の焼成中に２５０℃付近で大きな体積膨張を引き起こす、クリストバライト現象や該現象による冷め割れなどの不具合の解決は、避けて通れない必須の要件で実用化が確立できる発明でなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】本発明は、前述の課題解決のため第一に図１が示すとおり、陶器瓦の主原料である可塑性原土に軽量化剤の原料として、無機中空体のフライアッシュバルーンを大量に配合することを特徴とする。又、前記配合の生成前化合物に耐火性向上のためのアルミニウム源および、融合促進剤、結晶化促進剤を添加して均質化合さすため、大型粉砕機や土錬機などで撹拌して均質・微細によく混ぜて練り合わす技術を採用して、加水・加湿混練処理することを特徴とした超軽量の陶器瓦製造のための超軽量陶器瓦粘土を製造することができる。【００１３】第二の課題解決手段として、図７・８・９・１３・１４が示す、無機中空体のフライアッシュバルーン（ＦＡＲ）を大量添加・化合して生じた化合生成物、全体の均質な耐火性・熱量性を向上さすためにアルミニウム源として、融点２０５０℃、沸点３０００℃の特性を持ち図１１で示す、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やカオリナイト（Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２・２Ｈ２Ｏ）、ハロサイト（Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２・４Ｈ２Ｏ）を主成分とする、図３・５にある天然カオリン鉱物を選択し、シリカ源として二酸化シリカＳｉＯ２の耐火性も選択する。又、該カオリンを化合し人工的に高耐火性・高熱量化を好適に向上させることを特徴とする超軽量の陶器瓦製造のため、図１０にある超軽量陶器瓦粘土を製造することができる。【００１４】その他のアルミニウム源としては、水酸化アルミニウム、可溶性アルミニウム塩、各種の水和アルミナなどの物質群から選択された耐火性向上のアルミニウム化合物とする。又、クリストバライト現象や冷め割れなどの不具合の原因は、シリカ源に対しアルミニウム源不足から生じる現象であるので、本発明は図３・５で示した天然カオリンを添加して図１１が示す、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を増やして化合することで解決した。【００１５】第三の課題解決手段として、弱性溶融結晶力の性質を持つ、無機中空体フライアッシュバルーンの溶融結晶力を向上さすため、シリカ源のケイ石や溶け残りが骨材となる天然珪砂や風化花崗岩を選択し、二酸化シリカＳｉＯ２を鉱物群から化合し、焼成瓦の焼成強度を高める特徴の方法により、超軽量陶器瓦粘土を製造することができる。【００１６】ケイ酸原料としてのケイ石は、石英の単結晶から石英の集合体に至る。実用的には溶け残った残留物が骨材に併用できるシリカ成分高純度の図２で示す天然珪砂が好適である。【００１７】第四の課題解決手段として、弱性の溶融結晶力の性質を持つ、無機中空体フライアッシュバルーンの溶融結晶力を向上さすために、図６で示した天然長石の鉱物を選択し、可塑性原土と図７・８・１３・１４で示す該フライアッシュバルーンの溶融・結合・結晶の融合力を高め、その他の添加物原料や骨材と相互の融合力を向上させて、焼成瓦の焼成強度を高めることを特徴とする当該の図１０が示した超軽量陶器瓦粘土を製造することができる。【００１８】したがって、短時間の簡易工程における無機中空体フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）を効率よく、混練粘土に溶解・融合・結合さすには、長石Ｋ２ＯＡＬ２Ｏ３６ＳｉＯ２という融合化促進剤を常用添加して撹拌し、均質に混練する製造システムを実用化開発する必要があった。又、長石には正長石（ＫＡｌＳｉ３Ｏ８）、曹長石（ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８）、灰長石（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）及び主要鉱物のバリウム長石（ＢａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）があるが、長石質の砂礫を含め用途に応じて実効使用することで、当該の超軽量陶器瓦粘土の製造方法を完成させた。【００１９】第五の課題解決手段として、図１で示している可塑性瓦原土に大量添加する無機中空体フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）とそれぞれ天然のカオリン、長石、珪砂、風化花崗岩などに廃瓦シャモットなど化合して超軽量の陶器瓦製造用の超軽量陶器瓦粘土を生成する技法は、これら化合物をスラリー状に液状化せず、粉砕機や土錬機などにおいて、化合物全体を常温・常圧状態で撹拌して均質・微細によく混ぜて練り合わす技術を採用した、実用化方式の加湿混練処理する特徴で当該の超軽量陶器瓦粘土を製造することができる。【００２０】自然界において粘土鉱物は、カオリナイト質粘土が主体であり、含有アルミニウムケイ酸塩鉱風化作用が繰り返し、酸性熱水による熱水変質作用で溶解・溶脱作用・海底風化作用の影響を長期間うけて生成すると一般に考えられている。しかし実用的な人工的製造方法としては短期間の簡易工程において、前述にある方法でそれら化合物同士を均一・均質に良く混ぜ合わす、撹拌・混練技法を用いる必要がある。
【発明の効果】
【００２１】現陶器瓦や本発明の超軽量陶器瓦を製造する際の成形性を満たすため、必要な原料となる可塑性の瓦原土は近年枯渇傾向にありながら、その枯渇対策や研究開発は見過ごされてきた。図７・８・９・１３・１４などが示す、無機中空体フライアッシュバルーンを軽量剤して活用した、超軽量の陶器瓦製造のため図１０にある、超軽量の陶器瓦粘土を生成する技術の開発について、工場での量産を可能にする製品化に繋がる実用化を確立した事例は過去に存在しない。又、平成３年に施行された再生資源の利用の促進に関する法律では、火力発電所から多量に排出されるフライアッシュやフライアッシュバルーンが指定副産物に指定され、再生資源として利用拡大を計ることが定められた経緯もあり、石炭を使用した火力発電所から排出されるフライアッシュバルーンは、本発明を活用すれば超軽量の陶器瓦製造のため、人工的に超軽量陶器瓦粘土の製造が可能で有効な安定供給資源の原料として活用でき、陶器瓦業界の背景にある難解な陶器瓦の軽量化問題は解決する。【００２２】更に、本発明は産業廃棄物の無機中空体フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）を有効な軽量陶器瓦製造のための軽量化剤として長期に亘り信頼できる安定原料して、人工的に超軽量の陶器瓦粘土へ効率よく簡易に変換することが可能であることを特徴とすること。又、該フライアッシュバルーンの人工的、超軽量陶器瓦粘土への変換において、アルミニウム源の他に少量の融合・熔融促進剤とシリカ源の結晶化促進剤を添加してスラリー状に液状化せず、常温、常圧条件で撹拌し均質・微細によく混ぜて練り合わす技法の加湿混練処理をすることで、常温での超軽量陶器瓦粘土の製造が可能である。【００２３】長年の陶器瓦の大量生産による天然瓦原土（粘土）の大量消費は、天然瓦原土の枯渇化に繋がり業界挙げての検討課題となっている。本発明は陶器瓦の超軽量化を具体的に達成すると共に、軽量化剤フライアッシュバルーンの大量添加による増量化配合の実施は、同時に耐火性向上剤・融合促進剤・結晶促進剤・骨材などを各添加・化合することの条件を満たせば、天然の瓦原土の使用消費量を著しく減量化することに繋がるものである。この技術の発明は、陶器瓦天然原土の消費量を大幅に節約する実用化システムを確立をさせることが可能であり、陶器瓦業界の背景にある難解な瓦原土の枯渇問題は緩和される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】図８・９で示した無機中空体フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）の粒度分布は、１２４．４５μｍ〜１４８μｍを主体として、４４μｍ〜２９６μｍの粒度分布範囲の不均一な粒径・粒子を有する二酸化シリカＳｉＯ２や酸化アルミナＡｌ２Ｏ３を主成分とする高耐火の超微粒子体である。火力発電
所で使用する原料炭の殆んどは外国から輸入しており、その産地や燃焼条件などの理由でその成分は種々異なる。無機中空体フライアッシュバルーンに含有するシリカとアルミナの重量比（Ａｌ２Ｏ３：ＳｉＯ２）は約６３重量部：３０重量部で、１．７重量部の鉄など、マグネシウム、カルシウムの他に超微量の酸化チタン（ＴｉＯ２）・酸化亜鉛など数種の重金属を含有し、未燃炭素が残留しているので灰色に着色している。又、該無機中空体フライアッシュバルーンは粘性や可塑性は全く無く、極めて成型性に乏しい。又、焼成結晶力が弱く、焼成物に必要な結晶性・溶融性と要熱量不足が懸念される。【００２５】新しい技術１の実施例として、図１０で示すように、生成される超軽量の陶器瓦粘土の可塑性・成形性を求めるため、瓦原土と無機中空体フライアッシュバルーンを１０重量部〜９０重量部の範囲で対比配合した化合物は、瓦原土本来の粘性・可塑性・焼成強度の性質も活用する。又、使用する瓦原土は図１０で示す、カオリナイト粘土質・モンモリナイト粘土質の六角形層状をした図１２にある微細粒の砕屑性堆積物の粒径が２μｍ以下で粒度分布量が２０％以上の範囲とし、４０％前後の粒度分布量の可塑性原土を好適とした。【００２６】新しい技術２の実施例とする無機中空体フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）の配合比について、人工瓦粘土の可塑性・成形性を求めるため、瓦原土（粘土）との配合比は用途ごとに１０重量部〜９０重量部範囲での対比配合とし、該瓦原土（粘土）：無機中空体フライアッシュバルーンの配合比率は３０：７０〜４０：６０重量部範囲の対比配合を好適とする。【００２７】新しい技術３の実施例とする天然カオリンの配合比について図１４で示すとおり、高耐火の無機中空体フライアッシュバルーン（ＦＡＲ）は、骨材としては好適であるが、生成物である陶器瓦粘土の耐火性や重要な熱量を全体的に向上さす程の効果は乏しい。このため図１１で示す、融点が２０５０℃、沸点が３０００℃のアルミナを添加することが必須であり、代替策として図３・５で示した天然カオリンの添加を１重量部〜１５重量部範囲とし、好適には５重量部〜８重量部の範囲で添加してその耐火性不足を補う。天然カオリンの耐火度は第二種ゼーゲルコーン測定方法によるＳＫ３３番〜ＳＫ３６番の範囲を好適とする。又、使用するカオリンはカオリン鉱床のうち、カオリナイトとハロサイトを主成分とする。その他のアルミナ源として、風化花崗岩の添加効果もあることが確認された。【００２８】新しい技術４の実施例とする石炭灰の焼成結晶力や焼成強度向上のため、図６で示す天然長石を１重量部〜１５重量部の範囲で瓦原土と石炭灰の化合物に添加する。好適に８重量部を添加することにより、瓦粘土と珪砂・風化花崗岩・廃瓦シャモットなど化合物と無機中空体のフライアッシュバルーン（ＦＡＢ）それぞれの溶解・接着を促進させ、長石の特性による相互溶解性で焼成物の硬度・強度の向上を確認した。【００２９】新しい技術５の実施例とするシリカ源としてのケイ石の代替策として図２で示した天然珪砂を１重量部〜２５重量部範囲で添加し、好適には１５重量部とした。又珪砂のシリカ分純度は９０％以上を好適とした。又、その効果は溶け残り残留物を骨材と���ても活用できる効果も確認し、その他のシリカ源として風化花崗岩の添加による一部効果も確認した。【００３０】新しい技術６の実施例とするその他の配合材として、廃瓦を微粉砕したシャモットを増量・配合材として１重量部〜２０重量部の範囲とし、好適には１０重量部とした。その効果は骨材の用途効果も確認した。その他用途として、廃棄瓦の廃棄物処分について環境・資源の分野での循環性のある消費実用化も確立できることが確認された。【００３１】新しい技術７の実施例とする新たに生成される人工軽量瓦粘土は、図１のフローズで示すように原料である可塑性原土、無機中空体フライアッシュバルーン、カオリン、長石、珪砂、風化花崗岩、廃瓦シャモットなどを適量に配合して加水・加湿後、粉砕機や土錬機で入念な撹拌混練技術を実施する。それら化合物の混練を均一・均質にするために混練時間は１立方メートルあたり３０分〜６０分の範囲を基準として実施する。カオリンを構成するカオリナイト（Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２・２Ｈ２Ｏ）合成の水熱反応は、反応別に分類し分類化される。一般に１７０℃〜３５０℃でそれらの反応がみられ、又反応温度など所定の設定条件によって、結晶化に要する反応時間は個々に著しく変化を示し異なる。使用する無機中空体の図７にあるフライアッシュバルーンは、粒径粒子を中心とする中空球状バルーンのシリカアルミナで大方はガラス質であり、石英と少量ムライトの存在が確認される。又、該無機中空体フライアッシュバルーンのカオリナイト合成原料として、焼成窯の中ではこれらの混合物は高温で燃焼し反応性自体は低いし、水熱処理の高い温度が必要となる。又、カオリンを構成するハロサイト（Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２・４Ｈ２Ｏ）は１００℃〜２００℃で吸熱ピークを示し、５００℃〜６００℃で吸熱反応と９００℃〜１１５０℃の発熱反応はカオリナイトと本質的に変わりがない。
【実施例】
【００３２】本発明については、一実施例を添付図で参照として図１のとおりに説明する。又、図１については製造工程のフロー図を示す。ここで符号１は可塑性原土、符号２が軽量化剤の該フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）、符号３が添加アルミニウム源の該カオリン、符号４が溶融結晶化促進剤の該長石、符号５がシリカ源のケイ石、および溶解残留物を骨材にも併用できる該珪砂、符号６が風化花崗岩、符号７が廃瓦シャモット、符号８が撹拌加湿（加水）工程、符号９が撹拌・加湿混練工程、符号１０が図１０で示した生成物が超軽量陶器瓦粘土である。図示のとおり、可塑性原土に軽量化剤の原料として、該フライアッシュバルーンを大量配合した生成前の化合物にアルミニウム源および結晶化促進剤を均一・均質に添加化合さすため、微細によく混ぜて練り合わす技術を採用した加湿混練処理をして人工的に超軽量の陶器瓦粘土を生成する各工程を包含するものである。【００３３】本発明の人工軽量瓦粘土の製造において、図７・８・９・１３・１４が示す試料８のフライアッシュバルーンが人工軽量瓦粘土の生成変換に及ぼす、耐火性・溶融性・融合性・結晶性を高めるための該サンプル３・該試料３の各促進剤の効果を図４に示す。ここでの実施は各促進剤の配合量・添加量の製造条件を違えて、人工瓦粘土の生成を確認したものであり、試料毎に表中に示した比較例１、２、３と実施例１、２、３、４、５、６、７である。つまり、各加湿混練処理について比較例１は、可塑性原土とフライアッシュバルーンの単純化合物（以下、化合物という。）に各促進剤が無添加のものであり、比較例２は、この化合物に天然長石と珪砂を結晶促進剤とした。比較例３は、この化合物に添加する結晶促進剤は該天然長石、該珪砂の他、アルミ源として該天然カオリンを耐火促進剤とした。実施例１〜７は、添加する耐火性、結晶性促進剤の配合量を変化させて実施し、その効果を表わしたものである。尚、加湿混練処理時間は化合物量が０．１立方メートル以下で何れも３０分以内とした。【００３４】比較例１、２、３にある試料８フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）の含有成分量を図７で示す。試料８の蛍光Ｘ線による定性分析は、試料１０ｇを分手しタングステンカーバイド製容器に入れ、振動ミルで粉砕した。この粉砕物を秤量瓶に入れ１０５℃±５℃で１２時間以上乾燥後、デシケーター中で放冷した。この乾燥物を磁製るつぼ中で１０５０℃２時間焼成した。この焼成物及びその１０倍量の四ホウ酸リチウムを、白金（Ｐｔ）９５％＋金（Ａｕ）５％合金皿に入れ１２００℃で溶融してガラスビードを作製した。このガラスピードを理学電気（株）製の蛍光Ｘ線定性分析装置ＳＹＳＴＥＭ３２７０Ｅで分析した。したがって、検出元素中のＡｕは合金皿からの混入物が含まれる。以上の分析結果から該フライアッシュバルーンが人工的に製造することができる超軽量の陶器瓦粘土を生成する好適な軽量化剤原料としての条件を満たしていることが確認される。【００３５】比較例１、２、３にある試料３の該長石の含有成分量を図６で示す。試料３を秤量瓶に入れ１０５℃±５℃で１２時間以上で乾燥後、デシケーター中で放冷した。この乾燥物を磁製るつぼ中で１０５０℃２時間焼成した。この焼成物及び��その１０倍量の四ホウ酸リチウムを白金（Ｐｔ）９５％＋金（Ａｕ）５％合金皿に入れ１２００℃で溶融してガラスビードを作製し、理学電気（株）製の蛍光Ｘ線定性分析装置ＳＹＳＴＥＭ３２７０Ｅで分析した。以上の分析結果から、試料２の長石は、結晶促進剤として好適な原料としての条件を満たしていることが確認される。【００３６】比較例３にある該カオリン（サンプル３）の含有成分量を図５で示す。サンプル３を約１０ｇ分取しタングステンカーバイト製容器に入れ、振動ミルで１次粉砕した。この粉砕物を秤量瓶に入れ、１０５℃±５℃で１２時間以上乾燥後、デシケータ中で放冷し、この乾燥を磁製るつぼに精秤し１０５０℃２時間焼成した。焼成物をメノウ乳鉢で粉砕、乾燥後、１０倍量の四ホウ酸リチウムを溶剤とし、ガラスビードを作製した。ガラスビードは蛍光Ｘ線分析装置で分析した。図３は該サンプル３の熱膨張試験を示し、その平均線熱膨張係数（室温〜５００℃）は３．９２×１０−６乗である原料とし。以上の分析結果からアルミニウム源としてのカオリン鉱物は、耐火性熱量向上の促進剤として好適な全ての条件を満たしていることが確認される。【００３７】比較例３の効果を確認するため図１０で示す。試料６生物の蛍光Ｘ線による定性分析は、生成物試料をタングステンカーバイド（ＷＣ）製容器に入れ、振動ミルにより微粉砕した。この微粉砕物を１０５℃〜１１０℃で乾燥放冷後、磁製るつぼに精秤し、電気炉１０５０℃で加熱し、強熱減量を確認した。強熱後の試料を用い１０倍量の四ホウ酸リチウムを融剤とし、白金（Ｐｔ）９５％＋金（Ａｕ）５％合金皿に入れ１２００℃で溶融して作製したガラスビードを分析した。以上の分析結果から生成物は、耐火性熱量向上の促進剤の好適な条件を満たしていることが確認される。【００３８】実施例１〜７の説明について、試料８のフライアッシュバルーン（ＦＡＢ）の耐火性向上促進剤としてフライアッシュバルーンに対して５％のサンプル３の該天然カオリン（実施例１〜４）、同じく７％の該天然カオリン（実施例５〜７）、８％の試料３の該天然長石（実施例１〜７）、１０％の該天然珪砂をそれぞれ添加し、上記比較例と同様に表中に示したとおり、超軽量の陶器瓦粘土の生成が認められる。したがって、ここでは人工的に超軽量陶器瓦粘土の生成が可能であることが注目される。【００３９】前述の実施例３で得られた超軽量陶器瓦粘土の生成物の蛍光Ｘ線定性分析では、図１０の試料６が示すとおり、耐火性の酸化アルミナＡｌ２Ｏ３の含有値は２０ｗｔ％、耐火性・結晶性を示す二酸化シリカＳｉＯ２の含有値は６６ｗｔ％であった。【００４０】又、耐火度検査においてはＳＫ２０番を測定し、焼生物が赤くなる原因の酸化鉄Ｆｅ２Ｏ３の含有は２．５ｗｔ％の測定値を示し、焼成色は薄いベージュ色で好適な瓦焼成色を示した。その他の含有物は図１０が示すとおりである。【００４１】粒度分布測定においては、２〜５μのシルト類は１５％を測定し、図１２が示すカオリナイト粘土質やモンモリナイト粘土質の六角形層状をした２μｍ以下の超微細粒の砕屑性堆積物の粒度分布測定値は４０％を示した。この数値は高耐火性と高可塑性・高成形性をうらずけるものである。【００４２】生成物の焼成試験は、室温〜２００℃まで２時間、２００℃〜５００℃まで３時間、５００℃〜１０００℃まで５時間、１０００℃〜１２００℃まで２時間３０分で焼成した。尚、測定方法は１６ＫＷシリコニット電気炉で焼成したもので、焼成物の結晶性は１２００℃で焼成される陶器瓦の要素を十分満たしていることを確認した。
【産業上の利用可能性】
【００４３】このようにして該フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）の大量配合によって生成された人工的超軽量の陶器瓦粘土は、可塑性・成形性・耐火性・結晶性・熔融性などの促進剤、およびその他配合材の化合・均一撹拌・混練工程などは、粉砕機・土錬機などの調整具合により、好適で実用的な品質管理が可能で、信頼性の高い良質な超軽量陶器瓦粘土に転換して製造することができる。更に本発明はスラリー状に液状化しないため、オートクレープ処理などの加圧しながら加熱する複雑工程を省略するので、大規模生産プロセスの迅速な実用化が適用できる。【００４４】および、本発明が難解な陶器瓦の超軽量化と天然瓦原土（粘土）の資源枯渇課題を解決し、火力発電所から大量排出・廃棄されるフライアッシュに含まれるフライアッシュバルーン（ＦＡＢ）の産業廃棄物をリサイクルの循環資源として再利用し実用化することは、環境破壊の防止に役立ち、陶器瓦一枚当たりの製造に要する天然の可塑性瓦原土（粘土）の消費減量化と、重いとされてきた陶器瓦の超軽量化につながる。又、原料供給の安定化とリサイクル循環システムによる超軽量陶器瓦粘土の新しい製造方法を構築することになる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例である製造工程を示す生成フロー図である。
【図２】比較例３と実施例で添加したシリカ源（試料２珪砂）の蛍光Ｘ線回折図である。
【図３】比較例３と実施例で添加したアルミウム源（サンプル３カオリン）の差熱重量分析曲線を示す説明図である。
【図４】例示する比較例１〜３と実施例１〜７を示す、図表である。
【図５】例示するアルミニウム源として、比較例３と各実施例でサンプル３として使用した天然カオリンの蛍光Ｘ線による定性分析試験成績書であり、シリカＳｉＯ２とアルミナＡｌ２Ｏ３の含有成分量など主成分を表す。
【図６】例示する融合・熔融・結晶促進剤として比較例２、３と各実施例に試料３として使用した天然長石の蛍光Ｘ線による定性分析試験成績書であり、シリカＳｉＯ２とアルミナＡｌ２Ｏ３の含有成分量など主成分を表す。
【図７】例示する軽量化剤の主原料として比較例と各実施例に使用した試料８フライアッシュバルーンの蛍光Ｘ線による定性分析試験成績書であり、シリカＳｉＯ２とアルミナＡｌ２Ｏ３の含有成分量など主成分を表す。
【図８】例示する軽量化剤の主原料として比較例と各実施例に使用した試料８フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）の蛍光Ｘ線による定性分析試験成績書であり、不均一な中空粒子の大きさとその粒度分布量などをグラフで表す。
【図９】例示する軽量化剤の主原料として比較例と各実施例に使用した試料８フライアッシュバルーン（ＦＡＢ）の蛍光Ｘ線による定性分析試験成績書であり、不均一な中空粒子の大きさとその粒度分布量などを数値で表す。
【図１０】例示する比較例３と各実施例にある試料６生成物（生成した超軽量陶器瓦粘土）の蛍光Ｘ線による定性分析試験成績書であり、シリカＳｉＯ２とアルミナＡｌ２Ｏ３の含有成分量など主成分含有量を表す。
【図１２】例示する耐火性向上のために使用する、アルミニウム源としてのアルミナＡｌ２Ｏ３（酸化アルミニウム）の粉末を２万倍に拡大した電子顕微鏡写真
【図１１】例示するフライアッシュバルーンを混合する相手方の可塑性原土を２万倍に拡大した、カオリナイト粘土質・モンモリナイト粘土質の六角形層状をした、粒径が２μｍ以下の超微細粒の砕屑性堆積物の電子顕微鏡写真
【図１３】例示する軽量化剤フライアッシュバルーンを５００倍に拡大した顕微鏡写真で、粒径が不ぞろいの粒度分布を表す。
【図１４】例示する軽量化剤として試料８のフライアッシュバルーン（ＦＡＢ）の耐火度測定表であり、該フライアッシュバルーンの耐火度がＳＫ２８番であることを表す。
【符号の説明】
【００４６】１  瓦原土（可塑性粘土）
２  アルミニウム源（耐火性向上剤→天然カオリン鉱物）
３  熔融促進剤（天然長石鉱物）
４  シリカ源（結晶促進剤のケイ石として天然珪砂・骨材にも併用）
５  風化花崗岩
６  廃瓦シャモット
７  加水処理
８  粉砕機・土錬機で加湿混練処理
９  生成（超軽量陶器瓦粘土の生成）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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