積層体及びその製造方法
【課題】表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制して長期間の使用により断熱性能が低下することがなく、また屋外で使用しても凍害が生じる可能性がきわめて低い積層体を提供する。
【解決手段】スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材１の少なくとも表面側に、スラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層２を形成したものである。スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等とする。多孔質の基材１に均一な表面被覆層２を形成することができる。
【解決手段】スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材１の少なくとも表面側に、スラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層２を形成したものである。スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等とする。多孔質の基材１に均一な表面被覆層２を形成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面からの吸水を抑制した無機多孔質の積層体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軽量かつ断熱性に優れたセラミック製品を内外装材として使用することは居住空間の快適性、不燃性及び省エネルギー性の観点から望ましいことである。しかしながら、それらのセラミック製品の多くが吸湿（水）性を有し、長年の使用過程で断熱性能に劣化をきたし、耐凍結融解性に劣るなどの欠陥があることはよく知られている。
【０００３】
この問題を解決するために、多孔質層の両面に開気孔を有しない層を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３７８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このものにおいては、焼成時に多孔質層側から溶融する材料を拡散・流動させて表面層を充填することにより、開気孔を有しない層が形成されるため、両面或いは面全域に均等に溶融材料を行き渡らせるのは非常に困難であった。従って、表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制することができず、長期間の使用により断熱性能が低下したり屋外で使用すると凍害が生じるおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制して長期間の使用により断熱性能が低下することがなく、また屋外で使用しても凍害が生じる可能性がきわめて低い積層体及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る積層体は、スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材１の少なくとも表面側に、スラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層２を形成したものであって、スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等として成ることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２に係る積層体の製造方法は、スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材１を成形する工程と、前記基材１の少なくとも表面側にスラグと石炭灰を主成分とする材料で被覆する工程と、前記被覆した基材１を焼成し基材１の少なくとも表面側にスラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層２を一体に形成する工程とを備え、スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、多孔質の基材１に均一な表面被覆層２を形成することができ、表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制して長期間の使用により断熱性能が低下することがなく、また屋外で使用しても凍害が生じる可能性をきわめて低くすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１０】
本発明の積層体は、図１に示すように、多孔質の基材１の少なくとも表面側に均一な表面被覆層２を全面にわたって設けて形成されている。
【００１１】
基材１はスラグとフライアッシュバルーンとを主成分とするものである。本発明ではスラグの中でもエコスラグを用いるのが好ましい。エコスラグとは、一般廃棄物焼却灰を溶融後に冷却して生成されたスラグ並びに下水汚泥の焼却灰を溶融後に冷却して生成されたスラグの総称であり、通常のスラグに比べてカルシウムと珪酸成分に富むガラス物質である。また、フライアッシュバルーンは、主として、石炭を燃やす火力発電所などで発生する石炭灰のうち、微粉炭燃焼ボイラーの集塵機で捕集される粒状のものを分離精製等したものであって、例えば、嵩密度０．４程度の軽量な物質を選別したもので、平均粒径１００μｍのシリカ・アルミナ成分からなる中空ガラス球を用いることができる。
【００１２】
また、基材１には、スラグとフライアッシュバルーン以外の成分として、ベントナイトやメチルセルローズなどの結合剤を配合することができる。この場合、結合剤の配合量は、スラグに対して質量比０．０５〜０．２とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
表面被覆層２はスラグと石炭灰を主成分とするものである。スラグは上記基材１のものと同様である。石炭灰は、石炭をボイラーで燃焼したあと、集じん装置で集められたフライアッシュとボイラ底部で回収される溶結状の石炭灰を砕いたクリンカアッシュとを含有するものである。表面被覆層２で使用される石炭灰は基材１で使用されるフライアッシュバルーンよりも嵩密度が大きいものであり、例えば、嵩密度２．２程度のものを使用することができる。
【００１４】
また、表面被覆層２には、スラグと石炭灰以外の成分として、ベントナイトやメチルセルローズなどの結合剤を配合することができる。この場合、結合剤の配合量は、スラグに対して質量比０．０５〜０．２とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
そして、本発明の積層体は以下のようにして形成することができる。まず、スラグとフライアッシュバルーン及び必要に応じて結合剤を配合し、これらの固形分に対して水等を０．１〜０．５質量部加えて基材用坏土を調製する。また、スラグと石炭灰及び必要に応じて結合剤を配合し、これらの固形分に対して水等を０．３〜１．０質量部加えて表面被覆用坏土を調製する。
【００１６】
次に、基材用坏土を加圧式成形機などで加圧成形して板状成形体を形成する。ここで、加圧成形は圧力５〜２０ＭＰａで時間５〜６０秒とし、厚み５〜３０ｍｍの板状成形体を形成することができるが、これに限定されるものではない。
【００１７】
次に、上記の板状成形体の表面または表面と裏面の両方に、表面被覆用坏土を塗布する。表面被覆用坏土の塗布量は１０００〜５０００ｇ／ｍ２とすることができ、また二度塗りなど複数回重ね塗りをしてもよい。また刷毛塗りなどの任意の方法で塗布することができる。
【００１８】
この後、表面被覆用坏土を塗布した板状成形体を電気炉等で加熱して焼成する。このとき、板状成形体は耐火性の棚板上に載せられて温度１１００〜１２５０℃で１〜１０時間焼成することができるが、これに限定されるものではない。そして、この焼成により、板状成形体及び表面被覆用坏土に含有される粉体成分を軟化溶融結晶化させることによって、板状成形体の焼結体からなる基材１の表面または表面と裏面に、表面被覆用坏土の焼結体からなる表面被覆層２を一体に有する積層体を形成することができる。
【００１９】
本発明において、表面被覆層２はスラグに対する石炭灰の質量比（石炭灰／スラグで示す質量比）ａを０．５＜ａ＜２とする。この質量比ａが０．５以下であると、焼成して形成された表面被覆層２が軟化流動しやすく、表面被覆層２に欠陥が生じやすくなって表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制できないおそれがある。また、上記の質量比ａが２以上であると、焼成時に基材１の表面に表面被覆層２の溶融材料を拡散・流動させにくくなり、均等に溶融材料を行き渡らせるのは非常に困難となり、表面被覆層２に欠陥が生じやすくなって表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制できないおそれがある。
【００２０】
また、本発明において、基材１はスラグに対するフライアッシュバルーンの質量比（フライアッシュ／スラグで示す質量比）ｂをａと略同一、好ましくは同一にする。ａとｂが大きく異なると、焼成時に基材１の表面に表面被覆層２の溶融材料を拡散・流動させにくくなり、均等に溶融材料を行き渡らせるのは非常に困難となり、表面被覆層２に欠陥が生じやすくなって表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制できないおそれがある。
【００２１】
本発明の積層体は、基材１により断熱性を確保することができ（約０．４Ｗ／ｍＫ）、また、表面被覆層２の緻密な結晶化ガラス層によって、表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制して長期間の使用により断熱性能が低下せず、また屋外で使用しても凍害が生じる可能性をきわめて低くすることができる。
【実施例】
【００２２】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２３】
（実施例１）
スラグとしては、滋賀県下水道公社製造品を用いた。フライアッシュバルーンとして太平洋セメント（株）製の品番「Ｅ−ＳＰＨＥＲＥＳ」を用いた。石炭灰としては（株）テクノ中部製造品を用いた。ベントナイト（結合剤）としては（株）ホージュン製の品番「スーパー穂高」を用いた。
【００２４】
そして、スラグ１質量部に対して、フライアッシュバルーン１質量部と、ベントナイト０．１質量部と、水０．２質量部とを加えて混練し、基材用坏土を調製した。また、スラグ１質量部に対して、石炭灰１質量部と、ベントナイト０．１質量部と、水０．２質量部とを加えて混練し、表面被覆用坏土を調製した。この場合、上記質量比はａ＝ｂ＝１である。
【００２５】
次に、基材用坏土を９．８ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）で３０秒間加圧成形して１２０×２４０×２０ｍｍの板状成形体を形成した。次に、この板状成形体の表面に表面被覆用坏土を塗布量２０００ｇ／ｍ２となるように刷毛で二度塗りした。次に、表面被覆用坏土を塗布した板状成形体を電気炉で１２００℃で２時間保持して焼成することによって、基材１の表面に表面被覆層２を形成した積層体を形成した。
【００２６】
（比較例１）
石炭灰の配合量を０．３質量部とした以外は実施例１と同様にした。
【００２７】
（比較例２）
石炭灰の配合量を０．５質量部とした以外は実施例１と同様にした。
【００２８】
（比較例３）
石炭灰の配合量を２質量部とした以外は実施例１と同様にした。
【００２９】
＜透水試験＞
ＪＩＳ Ａ ５４２２に準拠して２４時間後の透水試験を行った。これは、内径３５ｍｍ、高さ３００ｍｍのアクリル製の筒体を用いたものであって、筒立て法による減水高さで評価した。
【００３０】
＜断熱性能試験＞
センサーにより熱伝導率を測定した。
【００３１】
＜凍害試験＞
ＡＳＴＭ−Ｂ法２００サイクルにより評価した。
【００３２】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 基材
２ 表面被覆層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面からの吸水を抑制した無機多孔質の積層体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軽量かつ断熱性に優れたセラミック製品を内外装材として使用することは居住空間の快適性、不燃性及び省エネルギー性の観点から望ましいことである。しかしながら、それらのセラミック製品の多くが吸湿（水）性を有し、長年の使用過程で断熱性能に劣化をきたし、耐凍結融解性に劣るなどの欠陥があることはよく知られている。
【０００３】
この問題を解決するために、多孔質層の両面に開気孔を有しない層を設けることが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３７８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このものにおいては、焼成時に多孔質層側から溶融する材料を拡散・流動させて表面層を充填することにより、開気孔を有しない層が形成されるため、両面或いは面全域に均等に溶融材料を行き渡らせるのは非常に困難であった。従って、表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制することができず、長期間の使用により断熱性能が低下したり屋外で使用すると凍害が生じるおそれがあった。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制して長期間の使用により断熱性能が低下することがなく、また屋外で使用しても凍害が生じる可能性がきわめて低い積層体及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１に係る積層体は、スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材１の少なくとも表面側に、スラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層２を形成したものであって、スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等として成ることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２に係る積層体の製造方法は、スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材１を成形する工程と、前記基材１の少なくとも表面側にスラグと石炭灰を主成分とする材料で被覆する工程と、前記被覆した基材１を焼成し基材１の少なくとも表面側にスラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層２を一体に形成する工程とを備え、スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等とすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、多孔質の基材１に均一な表面被覆層２を形成することができ、表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制して長期間の使用により断熱性能が低下することがなく、また屋外で使用しても凍害が生じる可能性をきわめて低くすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１０】
本発明の積層体は、図１に示すように、多孔質の基材１の少なくとも表面側に均一な表面被覆層２を全面にわたって設けて形成されている。
【００１１】
基材１はスラグとフライアッシュバルーンとを主成分とするものである。本発明ではスラグの中でもエコスラグを用いるのが好ましい。エコスラグとは、一般廃棄物焼却灰を溶融後に冷却して生成されたスラグ並びに下水汚泥の焼却灰を溶融後に冷却して生成されたスラグの総称であり、通常のスラグに比べてカルシウムと珪酸成分に富むガラス物質である。また、フライアッシュバルーンは、主として、石炭を燃やす火力発電所などで発生する石炭灰のうち、微粉炭燃焼ボイラーの集塵機で捕集される粒状のものを分離精製等したものであって、例えば、嵩密度０．４程度の軽量な物質を選別したもので、平均粒径１００μｍのシリカ・アルミナ成分からなる中空ガラス球を用いることができる。
【００１２】
また、基材１には、スラグとフライアッシュバルーン以外の成分として、ベントナイトやメチルセルローズなどの結合剤を配合することができる。この場合、結合剤の配合量は、スラグに対して質量比０．０５〜０．２とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００１３】
表面被覆層２はスラグと石炭灰を主成分とするものである。スラグは上記基材１のものと同様である。石炭灰は、石炭をボイラーで燃焼したあと、集じん装置で集められたフライアッシュとボイラ底部で回収される溶結状の石炭灰を砕いたクリンカアッシュとを含有するものである。表面被覆層２で使用される石炭灰は基材１で使用されるフライアッシュバルーンよりも嵩密度が大きいものであり、例えば、嵩密度２．２程度のものを使用することができる。
【００１４】
また、表面被覆層２には、スラグと石炭灰以外の成分として、ベントナイトやメチルセルローズなどの結合剤を配合することができる。この場合、結合剤の配合量は、スラグに対して質量比０．０５〜０．２とすることができるが、これに限定されるものではない。
【００１５】
そして、本発明の積層体は以下のようにして形成することができる。まず、スラグとフライアッシュバルーン及び必要に応じて結合剤を配合し、これらの固形分に対して水等を０．１〜０．５質量部加えて基材用坏土を調製する。また、スラグと石炭灰及び必要に応じて結合剤を配合し、これらの固形分に対して水等を０．３〜１．０質量部加えて表面被覆用坏土を調製する。
【００１６】
次に、基材用坏土を加圧式成形機などで加圧成形して板状成形体を形成する。ここで、加圧成形は圧力５〜２０ＭＰａで時間５〜６０秒とし、厚み５〜３０ｍｍの板状成形体を形成することができるが、これに限定されるものではない。
【００１７】
次に、上記の板状成形体の表面または表面と裏面の両方に、表面被覆用坏土を塗布する。表面被覆用坏土の塗布量は１０００〜５０００ｇ／ｍ２とすることができ、また二度塗りなど複数回重ね塗りをしてもよい。また刷毛塗りなどの任意の方法で塗布することができる。
【００１８】
この後、表面被覆用坏土を塗布した板状成形体を電気炉等で加熱して焼成する。このとき、板状成形体は耐火性の棚板上に載せられて温度１１００〜１２５０℃で１〜１０時間焼成することができるが、これに限定されるものではない。そして、この焼成により、板状成形体及び表面被覆用坏土に含有される粉体成分を軟化溶融結晶化させることによって、板状成形体の焼結体からなる基材１の表面または表面と裏面に、表面被覆用坏土の焼結体からなる表面被覆層２を一体に有する積層体を形成することができる。
【００１９】
本発明において、表面被覆層２はスラグに対する石炭灰の質量比（石炭灰／スラグで示す質量比）ａを０．５＜ａ＜２とする。この質量比ａが０．５以下であると、焼成して形成された表面被覆層２が軟化流動しやすく、表面被覆層２に欠陥が生じやすくなって表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制できないおそれがある。また、上記の質量比ａが２以上であると、焼成時に基材１の表面に表面被覆層２の溶融材料を拡散・流動させにくくなり、均等に溶融材料を行き渡らせるのは非常に困難となり、表面被覆層２に欠陥が生じやすくなって表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制できないおそれがある。
【００２０】
また、本発明において、基材１はスラグに対するフライアッシュバルーンの質量比（フライアッシュ／スラグで示す質量比）ｂをａと略同一、好ましくは同一にする。ａとｂが大きく異なると、焼成時に基材１の表面に表面被覆層２の溶融材料を拡散・流動させにくくなり、均等に溶融材料を行き渡らせるのは非常に困難となり、表面被覆層２に欠陥が生じやすくなって表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制できないおそれがある。
【００２１】
本発明の積層体は、基材１により断熱性を確保することができ（約０．４Ｗ／ｍＫ）、また、表面被覆層２の緻密な結晶化ガラス層によって、表面からの吸湿或いは吸水を確実に抑制して長期間の使用により断熱性能が低下せず、また屋外で使用しても凍害が生じる可能性をきわめて低くすることができる。
【実施例】
【００２２】
以下本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２３】
（実施例１）
スラグとしては、滋賀県下水道公社製造品を用いた。フライアッシュバルーンとして太平洋セメント（株）製の品番「Ｅ−ＳＰＨＥＲＥＳ」を用いた。石炭灰としては（株）テクノ中部製造品を用いた。ベントナイト（結合剤）としては（株）ホージュン製の品番「スーパー穂高」を用いた。
【００２４】
そして、スラグ１質量部に対して、フライアッシュバルーン１質量部と、ベントナイト０．１質量部と、水０．２質量部とを加えて混練し、基材用坏土を調製した。また、スラグ１質量部に対して、石炭灰１質量部と、ベントナイト０．１質量部と、水０．２質量部とを加えて混練し、表面被覆用坏土を調製した。この場合、上記質量比はａ＝ｂ＝１である。
【００２５】
次に、基材用坏土を９．８ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ２）で３０秒間加圧成形して１２０×２４０×２０ｍｍの板状成形体を形成した。次に、この板状成形体の表面に表面被覆用坏土を塗布量２０００ｇ／ｍ２となるように刷毛で二度塗りした。次に、表面被覆用坏土を塗布した板状成形体を電気炉で１２００℃で２時間保持して焼成することによって、基材１の表面に表面被覆層２を形成した積層体を形成した。
【００２６】
（比較例１）
石炭灰の配合量を０．３質量部とした以外は実施例１と同様にした。
【００２７】
（比較例２）
石炭灰の配合量を０．５質量部とした以外は実施例１と同様にした。
【００２８】
（比較例３）
石炭灰の配合量を２質量部とした以外は実施例１と同様にした。
【００２９】
＜透水試験＞
ＪＩＳ Ａ ５４２２に準拠して２４時間後の透水試験を行った。これは、内径３５ｍｍ、高さ３００ｍｍのアクリル製の筒体を用いたものであって、筒立て法による減水高さで評価した。
【００３０】
＜断熱性能試験＞
センサーにより熱伝導率を測定した。
【００３１】
＜凍害試験＞
ＡＳＴＭ−Ｂ法２００サイクルにより評価した。
【００３２】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 基材
２ 表面被覆層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材の少なくとも表面側に、スラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層を形成したものであって、スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等として成ることを特徴とする積層体。
【請求項２】
スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材を成形する工程と、前記基材の少なくとも表面側にスラグと石炭灰を主成分とする材料で被覆する工程と、前記被覆した基材を焼成し基材の少なくとも表面側にスラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層を一体に形成する工程とを備え、スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等とすることを特徴とする積層体の製造方法。
【請求項１】
スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材の少なくとも表面側に、スラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層を形成したものであって、スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等として成ることを特徴とする積層体。
【請求項２】
スラグとフライアッシュバルーンを主成分とする基材を成形する工程と、前記基材の少なくとも表面側にスラグと石炭灰を主成分とする材料で被覆する工程と、前記被覆した基材を焼成し基材の少なくとも表面側にスラグと石炭灰を主成分とする表面被覆層を一体に形成する工程とを備え、スラグに対する石炭灰の質量比ａを０．５＜ａ＜２とすると共に、石炭灰／スラグの成分比率とフライアッシュバルーン／スラグの成分比率とを略同等とすることを特徴とする積層体の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２６９２１０（Ｐ２００９−２６９２１０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１１９２０６（Ｐ２００８−１１９２０６）
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（５０３３６７３７６）クボタ松下電工外装株式会社 (467)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月３０日（２００８．４．３０）
【出願人】（５０３３６７３７６）クボタ松下電工外装株式会社 (467)
【Ｆターム（参考）】
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