(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径が５〜５５０μｍである水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）の微粒子に水を吸わせて樹脂をゲル化させる工程と、
吸水したゲル及び非可塑性ないし低可塑性のセラミックからなる瓦原料を混合し押し出し成形する工程と、
成形体を焼成する工程と
を経ることを特徴とする瓦の製造方法。
【請求項２】
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）を生理食塩水で膨潤させた時に得られるゲルの強度が８，０００ダイン／ｃｍ２以上である請求項１に記載の瓦の製造方法。
【請求項３】
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）の純水に対する吸水性能が１００〜１，０００ｇ／ｇである請求項１又は２に記載の瓦の製造方法。
【請求項４】
ゲル化工程で水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子を飽和吸水ゲルとする請求項１〜３のいずれかに記載の瓦の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は瓦の製造方法に属する。この製造方法は、原料の可塑性如何に拘わらず、成形工程及び焼成工程を経て瓦を製造する方法として好適に利用されうる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、瓦は、粘土等のセラミック原料にバインダ、分散剤、増粘剤等の成形助剤及び水を添加して、土練り機で練った上、一定の形状に押しだし成形する成形工程と、成形体を乾燥し続いて焼成する焼成工程を経て製造されていた。成形助剤としては水ガラス、ポリアクリル酸ソーダ、シリカコロイド、アルミナコロイド等の解膠剤ないし分散剤や、ＣＭＣ、ポリエチレンオキサイド、メチルセルロース等の水溶性増粘剤が知られている。
【０００３】
この成形工程において、原料が十分な可塑性を有していないと、成形中に原料に歪みが生じて乾燥後にひび割れを起こしたり、焼成後の抗折強度の低下を招いたりする。従って、原料には十分な可塑性をもたせる必要がある。上記成形助剤の多くは原料中で可塑性を向上させる機能を発揮するが、可塑性向上の主力となる成分は粘土であるので、粘土分の含有量を一定以上にすることや粘土分のバラツキをコントロールすることは重要である。又、成形時の含水率のコントロールも重要である。即ち、含水率は成形時の可塑性、成形以降の保形性、成形後の水分蒸発に伴う寸法精度、焼成工程における収縮や最終製品の機械的強度等多くの物性に影響するので、数１０％程度の比較的低く且つ一定の含水率にコントロールする必要がある。
【０００４】
一方、近年、瓦製造に必要な粘土分が多く可塑性のある良好な原料は枯渇化しつつある。このため、水で練っても可塑性の出ないような非可塑性ないし可塑性の低いセラミック原料や、更にはフライアッシュ等の、使用量が未だ少ないかもしくは未使用の原料を混ぜて使用する方向へ進まざるを得ない状況である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来知られている上記のような解膠剤、分散剤、水溶性増粘剤等の成形助剤を、非可塑性ないし可塑性の低いセラミック原料に少量添加しても土練り不可、成形後の自重による変形、乾燥中の亀裂発生等、可塑性と保形性にまつわる不良品が発生する。かといって、成形助剤は焼成中に成形体から消失するものであるから、多量に添加すると消失跡の気孔が破壊の起点となって最終製品の機械的強度を低下させる。
それ故、本発明の目的は、瓦原料の可塑性如何に拘わらず、可塑性原料の枯渇に対処し強度を維持しながら軽量の瓦を製造することのできる方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その目的を達成するために、本発明の瓦の製造方法は、
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）の微粒子に水を吸わせて樹脂をゲル化させる工程と、
吸水したゲル及び瓦原料を混合し成形する工程と、
成形体を焼成する工程と
を経ることを特徴とする。
【０００７】
【作用】
本発明では、瓦原料の成形に際して、瓦原料に予め水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子の吸水ゲルを添加しておく。
この水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子の吸水ゲルは表面に粘着性がある。しかも（Ａ）は微粒子であるため吸水ゲルには糊のような粘性がある。このため、水で練っても粘りのでない原料であっても、この吸水ゲルの粘着性及び粘性が作用して、練ると粘り、可塑性が付与され成形性が向上する。
【０００８】
また、この吸水性樹脂（Ａ）粒子の吸水ゲルは、水溶性樹脂とは異なり、水を吸ってゲル状となった粒子の内部に水を保持する作用を有するものである。即ち、成形後の含水率が同じであっても多くの水分はこの水に膨潤し水には溶解しない吸水ゲルの中に取り込まれている。
【０００９】
このように吸水ゲルが水を取り込んでいるので、成形体の含水率が従来と同程度の範囲であっても原料粒子の間隙に存在する水の量は少ない。従って、成形体の剛性が増し保形性が向上する。
【００１０】
更にこの水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子は、吸水とともにゲル状に膨潤するが水には溶解しないため、成形体中に独立した粒子状で点在することになる。従って、焼成後はこの吸水ゲル粒子が有った部分が独立気孔となると考えられ、焼成後に得られる瓦は多孔質であるにも拘わらず高い強度を有する。そして、多孔質であるから、従来の瓦の強度等の物性は維持しながら瓦の軽量化を図ることも可能である。
該水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）は、粉末状又は粒状であり、その平均粒径は、５〜５５０ミクロンである。平均粒径が１０００ミクロンより大きいと、成形体の保形性が不十分である。
瓦原料としては、可塑性原料の枯渇に対処するため、従来瓦製造用として適さなかった非可塑性ないし可塑性の低い原料を使用する。この様な瓦原料としては例えば一度乾燥させて粉砕した蛙目粘土、ケイ砂、マグネサイト、ケイ酸マグネシウム、一般窯業製品の不良品を含む粉砕物、廃棄物焼却灰が挙げられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明では原料の成形工程の前に水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子に予め水を加えて吸水ゲルにする。その後、例えば、土練機の中に原料とこの吸水ゲルを投入して混練させる。すなわち、本発明の瓦の製造方法の好適な例は、水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子を吸水ゲルにするゲル化工程、土練り及び押し出し成形からなる成形工程、乾燥工程並びに焼成工程を経るものである。ただし、乾燥と焼成とは同じ炉で一貫作業として行われても良いので、乾燥工程は必須ではない。
上記水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）としては、以下のような吸水性能、平均粒径、ゲル強度などの物性を備えるものが好ましい。
【００１２】
先ず、純水に対する吸水性能は、５０ｇ／ｇ以上であり、好ましくは１００〜１，０００ｇ／ｇである。吸水性能が５０ｇ／ｇより低いと、成形体の保形性が不十分である。又、ゲル強度は通常８，０００ダイン／ｃｍ２以上であり、１０，０００〜５０，０００ダイン／ｃｍ２が好ましい。ゲル強度が低すぎると、成形体の剛性が乏しくなり、変形しやすい。
【００１３】
なお、本発明においてゲル強度は次に示す方法により測定して得られる値とする。
＜ゲル強度測定法＞生理食塩水に対する飽和吸液量がＭｇ／ｇの吸水性樹脂を用い、Ｍ×０．７５ｇの生理食塩水を１ｇの吸水性樹脂に吸収させて得られる吸水ゲルに、常温下、直径３ｍｍの円板を介して２００ｇの荷重を降下速度０．３６ｃｍ／ｓｅｃで加えたときの反発応力。
【００１４】
以上の物性を充足する水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）は、例えばデンプンまたはセルロースとカルボキシル基、スルホン酸基などの親水基を含有する水溶性単量体および／または加水分解により水溶性となる単量体と、架橋剤とを必須成分として重合させ、必要により加水分解を行うことにより得られる。この吸水性樹脂の製造法及び具体例は、特開昭５２−２５８８６号、特公昭５３−４６１９９号、特公昭５３−４６２００号及び特公昭５５−２１０４１号公報に記載されている。
【００１５】
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）の他の例としては、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物、セルロース−アクリロニトリルグラフト重合物の加水分解物、カルボキシメチルセルロースの架橋物、架橋ポリアクリルアミドの部分加水分解物、架橋されたアクリル酸−アクリルアミド共重合体、架橋されたスルホン化ポリスチレン、特開昭５２−１４６８９号及び特開昭５２−２７４５５号公報で開示されているビニルエステル−不飽和カルボン酸共重合体ケン化物、架橋されたポリアクリル酸（塩）、架橋されたアクリル酸−アクリル酸エステル共重合体、架橋されたイソブチレン−無水マレイン酸共重合体及び架橋されたカルボン酸変性ポリビニルアルコール、自己架橋型ポリアクリル酸塩などが挙げられる。
又、以上例示した吸水性樹脂は２種以上併用してもよい。
【００１６】
本発明において、吸水ゲルは上記の（Ａ）の微粒子に水を加えて膨潤させたものであり、この膨潤倍率は特に限定されないが、（Ａ）の吸水性能以上の水でゲル化させた状態のもの（飽和吸水ゲル）が好ましい。
【００１９】
［ゲル強度］
あらかじめ吸水性樹脂の生理食塩水に対する飽和吸液量（Ｍｇ／ｇ）をティーバッグ法（JIS K7223-1996）にて測定した。（Ｍ×０．７５）ｇの生理食塩水を１００ｃｃのビーカーに採り、６００ｒｐｓで撹拌しながら１ｇの吸水性樹脂（６０〜１００メッシュ）を添加して均一に吸収させ、表面が平滑な吸水ゲルを作製する。この吸水ゲルを２５℃に保温し、下記の条件で、ネオカードメーター（飯尾電機社製、Ｍ３０２型）を用いてゲル強度を測定した。
荷重            ：  ２００ｇ
感圧軸の直径    ：  ３ｍｍφ
感圧軸の降下速度：  ０．３６ｃｍ／秒
【００２０】
［成形体の表面］
真空混練機による押し出し及び乾燥後に成形体の表面の平滑度及びクラックの有無を観察した。結果を表１に示す。尚、この外観は原料の可塑性に依存する。
○…表面が平滑でクラックの無いもの
△…表面は平滑であるが、小さなクラックが有るもの
×…表面がでこぼこで、大きなクラックがあるもの
【００２１】
［成形体の内部］
真空混練機による押し出し及び乾燥後の成形体中のひび割れの有無を成形体の断面で観察した。結果を表１に示す。ひび割れの程度も原料の可塑性に依存する。
○…ひび割れ無し
△…小さなひび割れ有り
×…大きなひび割れ有り
【００２２】
［成形体曲げ弾性］
混練機による押し出し後乾燥前の成形体に対し、スパン２０ｃｍで種々の大きさの荷重を加え、加重３０秒後の鉛直方向の最大変位量を測定した。結果を表２に示す。この変位量は成形体の保形性に依存する。
【００２３】
［乾燥収縮率］
押し出し直後の成形体の長寸方向の寸法に対する乾燥後の成形体のそれの百分率を求めた。乾燥後の成形体寸法は焼成後の最終製品の寸法とほとんど同一であるから、この収縮率は寸法精度に影響する。結果は、どの実施例の成形体の収縮率も対応する比較例の成形体の収縮率と誤差の範囲しか差がなかった。
【００２４】
［成形体及び焼成体の曲げ強度］
成形体又は焼成体に対し、ＪＩＳ  Ｒ１６０１に準拠して曲げ強度を測定した。結果を表１に示す。
【００２５】
−実施例１−
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子として、平均粒径１００μｍ、吸水性能４００ｇ／ｇ、ゲル強度３０，０００ダイン／ｃｍ2の架橋されたポリアクリル系樹脂（三洋化成工業株式会社製サンフレッシュＳＴ−５００Ｄの粉砕品）を準備した。樹脂の平均粒径は、粉砕後に篩いに通すことによって調整された。この樹脂０．１ｋｇに水３２ｋｇを吸わせて吸水ゲルとした。
【００２６】
長石やケイ砂を多く含む粘土（通称：蛙目粘土）を一旦乾燥させて粉砕したものを瓦原料として準備した。真空混練機の中にこの瓦原料１６８ｋｇと吸水ゲル３２ｋｇとを入れ、混練した。混練物中の無機物質１００重量部に対する樹脂成分の量は、０．０５重量部である。混練物を断面４ｃｍ×２ｃｍの口金を備えた押し出し成形機に入れて、４０ｃｍ／ｍｉｎの速度で押し出し成形することによって、４×２×２５ｃｍの大きさの成形体を得た。この成形体を試料Ｎｏ．１とする。成形体の含水率は、計算上１６％である。この成形体に関して、曲げ強度を測定した。
【００２７】
次に成形体を自然乾燥し、含水率が１２％にまで低下した時点から電気炉に入れて５０℃で加熱乾燥した。乾燥後の成形体に関して、外観観察、ラミネーションの有無及び収縮率を評価した。
次に成形体を大気中、温度１２２０℃で焼成した。焼成体に関して曲げ強度を測定した。
【００２８】
−実施例２−
混練物中の無機物質１００重量部に対する樹脂成分の量を０．１重量部とした以外は実施例１と同一条件で成形体及び焼成体を得て、各種の評価をし、表１に示した。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を２とする。
【００２９】
−実施例３−
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子として、平均粒径５００μｍである以外は実施例１と同質のものを用い、実施例１と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を３とする。
【００３０】
−実施例４−
混練物中の無機物質１００重量部に対する樹脂成分の量を０．１重量部とした以外は実施例３と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を４とする。
【００３１】
−比較例１−
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子を混練物に含ませない以外は実施例１と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．をＲ１とする。
【００３２】
−実施例５−
混練物中の水含有量を３７ｋｇとして、成形体の含水率を計算上１８％とした以外は、実施例１と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を５とする。
【００３３】
−実施例６−
混練物中の無機物質１００重量部に対する樹脂成分の量を０．１重量部とした以外は実施例５と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を６とする。
【００３４】
−実施例７−
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子として、平均粒径５００μｍである以外は実施例１と同質のものを用い、実施例５と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を７とする。
【００３５】
−実施例８−
混練物中の無機物質１００重量部に対する樹脂成分の量を０．１重量部とした以外は実施例７と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を８とする。
【００３６】
−比較例２−
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子を混練物に含ませない以外は実施例５と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．をＲ２とする。
【００３７】
−実施例９−
混練物中の水含有量を４２ｋｇとして、成形体の含水率を計算上２０％とした以外は、実施例１と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を９とする。
【００３８】
−実施例１０−
混練物中の無機物質１００重量部に対する樹脂成分の量を０．１重量部とした以外は実施例９と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を１０とする。
【００３９】
−実施例１１−
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子として、平均粒径５００μｍである以外は実施例１と同質のものを用い、実施例９と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を１１とする。
【００４０】
−実施例１２−
混練物中の無機物質１００重量部に対する樹脂成分の量を０．１重量部とした以外は実施例１１と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．を１２とする。
【００４１】
−比較例３−
水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子を混練物に含ませない以外は実施例９と同一条件で成形体及び焼成体を得た。成形体及び焼成体の試料Ｎｏ．をＲ３とする。
【００４２】
【表１】
0003892504.tif 000002
【００４３】
【表２】
0003892504.tif 000003
【００４４】
表１及び表２にみられるように、平均粒径１００μｍの水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子を用いた試料は、焼成体の強度を除く全ての物性において樹脂無添加の試料よりも優れていた。焼成体の強度についても樹脂を０．１％添加したものは、無添加のものよりも優れていた。また、平均粒径が５００μｍの水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子を用いた試料についても成形体の含水率が高くなるにつれて樹脂無添加の試料よりも優れた物性を示す傾向にあった。従って、含水率を適正値にすれば、水膨潤性吸水性樹脂（Ａ）微粒子の吸水ゲルを成形助剤として原料に添加して成形することにより、成形体の可塑性、同じく保形性、同じく寸法精度及び焼成体の強度の各物性を向上させることができると期待される。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、可塑性も乏しい無機物質を瓦原料として用いることができるので、可塑性原料の枯渇に対処できる。また、瓦の強度を維持しながら瓦の軽量化を図ることもできる。