(57)【要約】。【課題】立体的大型陶器製品の成形が可能であり、乾燥・焼成収縮が小さく、重量が一般陶磁器に比べ２／３程度になる大型陶器用低収縮軽量素地を得る。【解決手段】粒度分布を２つのピークにすることによって、非常に腰の強い可塑成形性に優れた素地が提供でき、またコークスを混入することで乾燥収縮を抑え乾燥時の亀裂がなく、一般陶器製品に比べ２／３程度に軽量化できる。また、石灰を混入することで、焼成温度を従来の陶器製品に比べ１００℃〜３５０℃低く焼結でき、焼成収縮を無くすことにより１ｍを超える大型陶器製品の製品化と軽量化が可能である。【特許請求の範囲】
【請求項１】
主材とて珪酸質材料４０重量部以上６５重量部未満、可塑剤として粘土質材料２０重量部以上３０重量部未満、焼結剤として石灰質材料１５重量部以上３０重量部未満を含有した坏土に軽量材料として、コークス５重量部以上４０重量部未満から成る大型陶器製品用低収縮軽量素地。
【請求項２】
請求項１から成る素地を９５０以上１１５０℃未満で焼結することで、嵩比重が１．１以上１．７未満になる大型陶器製品用低収縮軽量素地。
【請求項３】
請求項１から成る素地は乾燥収縮率が３〜６％になり、手ひねり成形、手ロクロ成形、機械ロクロ成形、型起し成形、プレス成形などの製造技術で１ｍ以上の立体物を成形しても乾燥時の亀裂が生じなくまた、石灰を添加していることで焼成時の収縮がほとんど無く、焼成時の亀裂が生じない大型陶器製品用低収縮軽量素地。
【請求項４】
焼成温度を９５０以上１１５０℃未満にすることで、従来窯業原料として使えなかった低耐火度原料の利用ができる大型陶器製品用低収縮軽量素地。
【請求項５】
請求項１から成る素地のコークス以外の原料を細かく（３μｍ〜１０μｍ）することによって、曲げ強さが５Ｍｐa以上３０Ｍｐa未満の強度になる大型陶器製品用低収縮軽量素地。
【請求項６】
請求項１から成る素地は、低い温度（９５０℃以上１１５０℃未満）で焼結することとコークス自体が燃焼し発熱することにより、従来の焼成エネルギーが２／３程度に少なくできる大型陶器製品用低収縮軽量素地。
【請求項７】
請求項１に加え、有機軽量材や無機軽量材を併用することが出来る大型陶器製品用低収縮軽量素地
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大型陶器製品用低収縮軽量素地に関し。より詳しくはコークスや石灰を添加することによって得られる低収縮型軽量素地に関する。また大型陶器製品は１ｍ以上の板状または立体物である。
【背景技術】
【０００２】
軽量陶器素地には、軽量樹脂粉末やフライアッシュバルーンを用い軽量化した素材が開示されている。（例えば特許文献１、２、３、４、５、６、７参照。）
【０００３】
しかし、従来の軽量素材は手ひねり成形、手轆轤成形、機械轆轤成形、型起し成形、プレス成形よる１ｍ以上の板状または立体物の大型陶器製品が成形出来ない。また素材や乾燥収縮さらに焼成収縮が大きいため亀裂が入り製品化できない。以下の大型陶器製品は１ｍ以上の板状または立体物である。
【特許文献１】特許第3541215号
【特許文献２】特許第3273310号
【特許文献３】特許出願平11-200007特許公開2000-109381
【特許文献４】特許出願平10-121812特許公開11-292652
【特許文献５】特許出願2002-153194特許公開2003-342057
【特許文献６】特許出願平9-247807特許公開平11-79809
【特許文献７】特許出願平8-242626特許公開平10-67547
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、大型陶器製品用低収縮軽量素地を提供することにある。
【０００５】
従来、大型陶器製品の取り扱いは重くて生産者、取り扱い業者、消費者ともに負担が大きかった。製造業者において、特に大型陶器製品には大型植木鉢や風呂桶といった製品がある。これらの中には重量が２００ｋｇを超える製品がある。これらを扱う従業員には腰痛やヘルニア等の病気が多発し、若手の後継者不足の要因にもなっている。今後高齢化が進む中、製造業者のみならず流通、運搬業者、消費者の負担を軽減する必要がある。
【０００６】
また、最近では都市においてヒートアイランド現象が発生し大きな問題になっているが、この解決策として屋上緑化をはじめ都市緑化の必要性がある。そこで、特に屋上緑化においては重量制限が厳しいため大きくて軽いデザイン性に優れた陶器製の大型植木鉢が求められている。
【０００７】
したがって従来から陶器の軽量化に関する技術は数多く見られ、例えば軽量化する有機材として大鋸屑、コーヒー豆のしぼりかす、おから、籾殻、糠、中空樹脂粉末等が提案されている。しかし、これらの素地は成形性が悪く、また乾燥・焼成時の亀裂・変形が生じ、さらには有害ガスが発生する問題がある。中空樹脂粉末の価格が高く軽量素材としては実用には至っていない。
【０００８】
また、フライアッシュバルーン、ガラスバルーン、シラスバルーン、パーライト発泡体等の無機中空体を利用する技術でも、成形・焼成時の亀裂、破裂、変形また素材の価格が高い等の問題があり、１ｍ以上の立体物を成形できる大物陶器製品用軽量素地としては、実用には至っていない。
【０００９】
また有機物の炭化物、粉炭、薫炭、ビールかす炭等を利用する技術もあるが、焼成時に悪臭が発生するため炭化物にすることがあるがコストが高くまた、その粒径が狭い範囲のものしか得られない。大物陶器用素地に最も必要な特性は乾燥時と焼成時に亀裂を生じさせないことである。それには軽量材の粒度分布が最も重要になる。さらに、最大粒径を適度なものにすることにより亀裂の伸展を止めることができる。この様に適度な粒度のものを得ようとすると高価なものになり、一般陶磁器用素地には使用できない。
【００１０】
これら従来の技術においては、さらに問題がある。すなわち大量の添加物質を加えるとより軽量化できるが、素地がばさばさになり可塑性が著しく低下して成形が困難になってしまうことである。特に大型の陶器製品の成形はより困難になる。また従来提案されている軽量素材では収縮が大きいため乾燥・焼成時に亀裂や変形が生じ製品化は出来ない。
【００１１】
そこで本発明は、上述した従来の問題を解決すべく従来の製造技術を用いて立体物である大型陶器製品の可塑成形が可能である。市販素地に比べ２０％以上の軽量化を図りかつ曲げ強さが５Ｍｐａ以上３０Ｍｐａ未満の強度になる大型軽量陶器を得る手段について研究した結果、本発明に至った。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の要旨とするところは、主材とて珪酸質材料４０重量部以上６５重量部未満、可塑剤として粘土質材料２０重量部以上３０重量部未満、焼結剤として石灰質材料１５重量部以上３０重量部未満を含有した坏土に、軽量材料としてコークス５重量部以上４０重量部未満を添加し、可塑成形後９５０℃以上１１５０未満で焼成されることにある。
【００１３】
軽量材として添加するコークスの粒径は、１ｍｍ以下で平均粒径が２８４μｍである。
【００１４】
大型陶器用低収縮軽量素地は、見かけ比重が１．１以上１．７未満、曲げ強さが５ＭＰa以上３０ＭＰa未満、乾燥収縮７％未満、焼成収縮１．５％未満とすることにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の大型陶器製品用低収縮軽量素地によれば、請求項３に示した大型陶器の可塑成形ができることと請求項２に示す軽量化が図れる。焼結については、温度が低くコークスを素地中に含んでいるため製品自体が燃焼することもあり、焼成時の燃料を従来の２／３程度に少なくできる。また、廃棄物などの利用もできることから結果、安価な素材が提供でき工業的に低いコストの製品生産が可能となる。
【００１６】
都市部で問題になっているヒートアイランド現象の解決策として提案されている屋上緑化で利用できる大型植木鉢、タイル、テーブル、イス、縁石、モニュメント、サイン、フェンスなどのエクステリア製品を提供できる。
【００１７】
また、インテリアにおいては、風呂釜、欄間、テーブル、照明器具等々の大型陶器軽量を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明で用いられるコークスは、石炭を１０００℃以上で蒸し焼きしたものなので、素地に混入しても腐敗や臭いがなく、他の焼失材に比べ焼成時に有害ガスは発生しない。
【００１９】
陶磁器の現場では、坏土の伸び、腰、粘り等の感覚で可塑性を評価する。添加されるコークスの粒径は、坏土の可塑性を左右する重要な要因であり、大き過ぎれば坏土は粘り気を失い成形が困難になり、強度が低下する。逆に小さ過ぎると腰がなく乾燥時の亀裂が入りやすく可塑成形が難しくなる。
【００２０】
坏土の腰については、図３の大型陶器用市販土と大型陶器製品用低収縮軽量素地の粒度分布比較に示されているように複数のピークを作ることで腰の強い素地ができる。大型陶器製品用低収縮軽量素地にも粒径は１ｍｍ以下で平均粒径が２８４μｍのコークスを添加することで複数のピークを作る事ができ腰の強い素地ができる。
【００２１】
また、コークスの粒径は角のある形にすることで腰の強い坏土が得られる。本発明に用いるコークスは、乾式粉砕をおこなっているため角のある形の粒子になっており、より大きな陶器製品の成形が可能となった。
【００２２】
本発明において添加使用されるコークスは５％以上４０％未満である。その割合が多ければ多いほど陶器の乾燥収縮が小さくなり軽量化できる。しかし、割合が多いほど成形時の可塑性が悪く、焼成体の強度が弱くなる。この問題を解決するため、材料の大半をしめる珪酸原料・可塑剤・焼結材原料の粒径を細かくすることによって成形性の向上および、曲げ強さが５Ｍｐa〜３０Ｍｐaの強度が得られ、嵩比重ついては１．１以上１．７未満の軽量化が図れた。また、軽量材のコークスと他の有機、無機の軽量材料を併用することで、乾燥収縮は大きくなるがさらに軽量化が図れる。
【００２３】
本発明でいう可塑性は、陶磁器の現場で坏土の伸び、腰、粘り等の感覚で評価される。可塑性の定義は、ある大きさ以上の力が加えられて変形し、その力が除かれても、変形状態が保持される性質とされている。特に大型陶器の成形においては、坏土の伸び、腰、粘りが従来以上に必要となる。
【００２４】
本発明に用いる可塑剤について説明する。従来の大型製品用素地は、４０％以上の粘土が必要とされている。粘土が多いと乾燥収縮、焼成収縮が大きくなり、亀裂の原因となる。そこで本発明では、可塑剤として通常のカオリナイト質粘土の他に、粘性の高いモンモリロナイト系粘土を使用することにより、粘土による乾燥・焼成収縮を小さくすることで大型陶器の製品化を可能にした。また、軽量材を大量に混入することが可能となり製品の軽量化を図ることができる。
【００２５】
従来、焼結剤は長石であり、坏土に２５以上％３５％未満含まれる。本発明においては、長石を微粒の石灰に置き換え素地に１５％以上３０％未満混入することで焼結を図っている。この方法については、ヨーロッパや日本において、石灰質陶器や白雲陶器などで利用されている。しかし、小さい製品が主で大型陶器製品には利用されていない。石灰質素地の特徴は、焼成温度が９５０℃以上１１５０℃未満と低く焼成収縮がほとんど無い。しかし可塑性が悪いため成形方法は鋳込みや一部機械轆轤成形による小さくて精度の高い製品に利用されている。そこで本発明の大型陶器製品用低収縮軽量素地の焼結剤に石灰を利用することで焼成時の亀裂の防止を図った。また、焼成温度が低いことから材料の大半を占めている珪酸原料に耐火度の低い一般的に陶磁器には使えなかった廃棄物（黒色粘板岩砕石の集塵粉、汚泥等）が利用出来ることにより安価な大型陶器製品用低収縮軽量素地の製造が可能となった。
【００２６】
前記によって得られる大型陶器製品用低収縮軽量素地は、多様な可塑成形が可能である。また、乾燥収縮を小さくし焼成収縮を無くすことで大型陶器製品に起こりやすい亀裂を防ぐことができる。軽量化は、従来の大型陶器用市販素地に比べ２／３以下で、比重が１．１以上１．７未満、吸水率が１０％以上〜３０％未満、曲げ強さが５Ｍｐa以上３０Ｍｐa未満の物性の陶器は従来知られていない。これらのことから他分野において新しい用途展開が可能である。たとえば、都市部で問題になっているヒートアイランド現象の解決策として提案されている屋上緑化での製品展開が可能である。
【００２７】
本発明に記述されている種々の物性値は次に示される方法によって測定されたものです。
コークスの粒径          ：レーザー回析法
石灰の粒径              ：レーザー回析法
砕石（黒色粘板岩）の粒径：レーザー回析法
【００２８】
焼成体の比重            ：定法により測定された体積と重量から算出
焼成体の吸水率          ：ＪＩＳ    Ａ５２０９
焼成体の曲げ強さ        ：ＪＩＳ    Ａ５２０９
【００２９】
本発明の実施例を、以下に詳しく説明する。
【００３０】
図１は原料を乾式混合し、水を加えて坏土を精製し、金型により棒状の試料を成形し、乾燥を行ったのち電気炉を用いて９５０℃から５０℃おきに１１５０℃まで焼成温度を変えて酸化雰囲気で焼成した。これらの物性を前記方法で測定したものが図２である。
【００３１】
この結果、図１に示した軽量坏土２．３は図４〜６の試作をおこなったが可塑成形性は良好であり亀裂も入らなかった。また、中でも軽量坏土３は請求項１〜６の条件をみたして製作されたものであり、従来使用されている従来坏土に比べその軽量化の効果は顕著であり、優れた物性の焼成体を得ることができ新たな用途展開を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】原料の粒径および調合例
【図２】物性値
【図３】大物用市販土と大型陶器製品用低収縮軽量素地との粒度分布比較例
【図４】上部をひねり成形、下部は手ロクロ成形による大型植木鉢
【図５】手ロクロ成形による陶器製ポール
【図６】機械ロクロによる大型植木鉢
【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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