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JP2008001564A - A method for producing a porous ceramic fired body. - Google Patents

A method for producing a porous ceramic fired body. Download PDF

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JP2008001564A
JP2008001564A JP2006173175A JP2006173175A JP2008001564A JP 2008001564 A JP2008001564 A JP 2008001564A JP 2006173175 A JP2006173175 A JP 2006173175A JP 2006173175 A JP2006173175 A JP 2006173175A JP 2008001564 A JP2008001564 A JP 2008001564A
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JP
Japan
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vermiculite
porous ceramic
fired
fired body
volcanic ash
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Pending
Application number
JP2006173175A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Okada
清 岡田
Kinichi Kameshima
欣一 亀島
Akira Nakajima
章 中島
Shunsuke Matsui
俊介 松井
Mitsuo Sasayama
光夫 笹山
Toshiyuki Yasui
俊之 安井
Takashi Fushiya
隆司 伏屋
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BERUMITEKKU KK
Tokyo Institute of Technology NUC
Sojitz Corp
Original Assignee
BERUMITEKKU KK
Tokyo Institute of Technology NUC
Sojitz Corp
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Publication date
Application filed by BERUMITEKKU KK, Tokyo Institute of Technology NUC, Sojitz Corp filed Critical BERUMITEKKU KK
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  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Abstract

【課題】多孔質セラミックス焼成体の保水性能を向上させて、例えば、ヒートアイランド対策用に好適な吸水速度が速く、吸水率が高く、その上、放水速度が遅い多孔質セラミックス焼成体を提供する。
【解決手段】風化火山灰の焼成物と、焼成されたバーミキュライトとを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体であることを特徴とする多孔質セラミックス焼成体にあり、この多孔質セラミックス焼成体は、大きい吸水性能及び保水性能を有し、一旦保水した水分を長時間に亘って徐々に放出する性能を有しており、比較的安価に、且つ、安定して大量に供給することができるものである。
【選択図】なし
Provided is a porous ceramic fired body having improved water retention performance of a porous ceramic fired body, for example, having a high water absorption rate suitable for heat island countermeasures, a high water absorption rate, and a slow water discharge rate.
A porous ceramic fired body containing a fired product of weathered volcanic ash and fired vermiculite and having an open porosity of 17% or more. The fired body has high water absorption performance and water retention performance, has the performance of gradually releasing the retained water over a long period of time, and is relatively inexpensive and supplies a large amount stably. It is something that can be done.
[Selection figure] None

Description

本発明は、多孔質セラミックス焼成体及びその製造方法に関し、特に、高い吸水速度及び高い吸水率を有し、また、一旦、吸水又は保水した水について徐放性を有して、保水材又は保水体として有用な多孔質セラミックス焼成体及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a fired porous ceramic body and a method for producing the same, and in particular, has a high water absorption rate and a high water absorption rate, and also has a sustained release property for water that has been absorbed or retained once, TECHNICAL FIELD The present invention relates to a porous ceramic fired body useful as a body and a method for producing the same.

多孔質セラミックス焼成体は、セラミックス多孔体として、例えば、構造材料、フィルター、生体材料、触媒担体、耐火材、断熱材、防音材料などとして、様々な分野で広範にわたり使用されている。しかし、セラミックス多孔体は、殆ど、焼成工程を経て製造されており、一般に、保水性及び放湿性が低いものとなっている。
鹿沼土、大沢土及び膠質土等の風化火山灰は、それに含まれるアロフェン等による保水能力を利用して、顆粒状のまま園芸土として利用されている。アロフェンは、含水アルミニウム珪酸塩であって、30〜50オングストロームの外径で、水分子が出入りできる孔を有する中空の粒子からなっている。アロフェンを、モルタル、石膏、消石灰、ドロマイト等の凝結硬化剤と混合し、必要に応じて更に水を添加して混練し、混練物を押し出し、養生硬化させたることにより、調湿建材とし、又は、アロフェンと、木節粘土、蛙目粘土、珪石、陶石等の他のセラミック原料と混合し、プレス成形し、焼成して得られた保水性及び放湿性を有する調湿建材は、知られている(特許文献1参照)。
また、バーミキュライトは、熱処理や、化学処理により膨張する性質を利用して、園芸土や断熱材などに使用されている。また、吸湿性はあるが放湿性が不十分な石膏、セメント、珪酸カルシウム、スラグ石膏等の水硬性材料に、未膨張バーミキュライトを配合した建材用組成物において、さらに膨張バーミキュライトを配合して、放湿能力を向上させた建材組成物は、知られている(特許文献2参照)。
特開平8−144387号公報 特開2003−146719号公報
Porous ceramic fired bodies are widely used in various fields as ceramic porous bodies, for example, as structural materials, filters, biomaterials, catalyst carriers, refractory materials, heat insulating materials, soundproof materials, and the like. However, most ceramic porous bodies are manufactured through a firing process and generally have low water retention and moisture release properties.
Weathered volcanic ash such as Kanuma soil, Osawa soil and colloidal soil is used as horticultural soil in the form of granules by utilizing the water retention capability of allophane contained therein. Allophane is a hydrous aluminum silicate, and is composed of hollow particles having an outer diameter of 30 to 50 angstroms and pores through which water molecules can enter and exit. Allophane is mixed with a setting and curing agent such as mortar, gypsum, slaked lime, dolomite, etc., and if necessary, water is further added and kneaded, and the kneaded product is extruded and cured and cured, or a humidity control building material, or Moisture-conditioning building materials with water retention and moisture releasing properties obtained by mixing allophene with other ceramic raw materials such as Kibushi clay, Kazume clay, silica stone, porcelain stone, press molding and firing are known. (See Patent Document 1).
Vermiculite is used for horticultural soil, heat insulating materials and the like by utilizing the property of expanding by heat treatment or chemical treatment. In addition, in building materials compositions in which unexpanded vermiculite is blended with hydraulic materials such as gypsum, cement, calcium silicate, slag gypsum, etc. that have hygroscopicity but insufficient moisture release, further expandable vermiculite is blended and released. A building material composition with improved wet ability is known (see Patent Document 2).
JP-A-8-144387 JP 2003-146719 A

従来、焼成工程を経て製造された多孔質セラミックス焼成体においては、いずれもその中に存在する気孔の面は、反応性に乏しい不活性な物質から構成されている。そのために、気孔率が大きい多孔質セラミックス焼成体の場合は、その気孔内に水分を吸水することとなって、吸水能力は大きくなるが、乾燥条件下では、吸水していた水分は速やかに放出されてしまう。特に、ガラス粉末を成形・焼成して得られる発泡セラミックスは、高い気孔率を有するため、非常に高い吸水率が得られる。しかし、気孔がインクボトル状の狭い通路を経て外部と繋がっているため、吸水速度が遅い割には、放水速度が速く、高い保水性能を得ることができず、問題とされている。   Conventionally, in the porous ceramic fired body produced through the firing step, the surface of the pores present therein is composed of an inert substance having poor reactivity. Therefore, in the case of a porous ceramic fired body with a large porosity, moisture is absorbed into the pores, so that the water absorption capacity is increased, but under dry conditions, the absorbed moisture is quickly released. Will be. In particular, foamed ceramics obtained by molding and firing glass powder have a high porosity, and therefore a very high water absorption rate is obtained. However, since the pores are connected to the outside through a narrow passage like an ink bottle, the water discharge speed is high for a low water absorption speed, and high water retention performance cannot be obtained.

風化火山灰は、軽石として、又は粘土として大量に存在し、中空で球形状のナノ粒子のアロフェンやイモゴライトを含み、低温での焼結性と保水性に優れている。しかし、風化火山灰は、セラミックス素材として、一部が使用されるにとどまっており、最近、調湿建材、その他新しい用途の開発が始められている。また、大量に存在するバーミキュライトは、板状の形態で熱処理や化学処理により膨張して多孔質となる性質を有し、また、板状であるため流体の透過に対する遮蔽的な作用を有し、そして、他の粒子と複合し焼成したときに強度を向上させる働きなどを有しているが、断熱材料や遮音材料など建材として、一部が使用されるにとどまり、新しい用途の開発が望まれている。   Weathered volcanic ash is present in large quantities as pumice or clay, and contains hollow spherical nanoparticles allophane and imogolite, and is excellent in sinterability and water retention at low temperatures. However, weathered volcanic ash is only partially used as a ceramic material, and recently, development of humidity control building materials and other new applications has begun. In addition, vermiculite present in large quantities has a plate-like form and becomes porous by heat treatment and chemical treatment, and has a shielding action against the permeation of fluid because it is plate-like. And it has a function to improve the strength when it is combined with other particles and fired, but only a part is used as a building material such as a heat insulating material or a sound insulating material, and development of a new application is desired. ing.

また、例えば、ヒートアイランド現象を避けるための一つとして、吸水速度が速く、吸水率がおおきく、しかもその上、水分の放出速度が遅い材料が望まれている。
本発明は、吸水速度が速く、吸水率が高く、しかもその上、水分の放出速度が遅い性質を有して、比較的低廉で、ヒートアイランド対策用に好適な、例えば保水性アスファルト舗装のフィラー材、舗道ブロック材及び保水性建材として使用可能なセラミックス材料を提供することを目的としている。
本発明者らは、吸水速度が速く、吸水率がおおきく、しかもその上、水分の放出速度が遅い性質を有する多孔質セラミックス材料を得るには、多孔質セラミックス焼成体の保水性能を向上させることが必要であると考えて、多孔質セラミックス焼成体の製造に用いる原料について検討を行い、特に、風化火山灰及びバーミキュライトの性質に着目して、これらを素材にして形成される多孔質セラミックス焼成体の微細構造の関係を調べ、本発明に至った。
Further, for example, as one of the measures for avoiding the heat island phenomenon, a material having a high water absorption rate, a large water absorption rate, and a low moisture release rate is desired.
The present invention has a high water absorption rate, a high water absorption rate, and a low moisture release rate, and is relatively inexpensive and suitable for heat island countermeasures, for example, a filler material for water retention asphalt pavement. It aims at providing the ceramic material which can be used as a pavement block material and a water retention building material.
In order to obtain a porous ceramic material having a high water absorption rate, a large water absorption rate, and a low moisture release rate, the inventors have improved the water retention performance of the porous ceramic fired body. Considering the nature of the weathered volcanic ash and vermiculite, in particular, the raw materials used in the production of the porous ceramic fired body are considered. The relationship between the microstructures was investigated and the present invention was reached.

また、本発明者らは、風化火山灰とバーミキュライト粉末を、粉末状で又はペースト状で混合し、乾燥、焼成することで多孔質セラミックス焼成体を製造することができ、これにより得られた多孔質セラミックス焼成体は、水分を保持する気孔を有して保水性がある、例えば、素材として使用するアロフェン粒子及びバーミキュライト粒子により、吸水速度が速く、且つ吸水率が大きいにも拘わらず、水分の放出速度が遅く、また保水機能に優れる性質を有することを発見した。   Further, the present inventors can produce a porous ceramic fired body by mixing weathered volcanic ash and vermiculite powder in a powder form or a paste form, drying and firing, and the porous body obtained thereby Ceramic fired bodies have pores that retain moisture and are water-retaining, for example, allophane particles and vermiculite particles used as raw materials, so that the water release rate is high despite the high water absorption rate and high water absorption rate. It has been found that the speed is slow and the water retention function is excellent.

本発明は、多孔質セラミックス焼成体の保水性能を向上させて、例えば、ヒートアイランド対策用に好適な吸水速度が速く、吸水率が高く、その上、放水速度が遅いセラミックス多孔体を提供することを目的としている。
即ち、本発明は、風化火山灰の焼成物と、焼成されたバーミキュライトとを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体であることを特徴とする多孔質セラミックス焼成体にあり、また、本発明は、風化火山灰の焼成物と、焼成されたバーミキュライトと、焼成された廃ガラス粉末とを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体であることを特徴とする多孔質セラミックス焼成体にあり、さらに、本発明は、風化火山灰の焼成物の30乃至90質量部と、焼成されたバーミキュライトの10乃至70質量部とを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体であることを特徴とする多孔質セラミックス焼成体にあり、さらにまた、本発明は、風化火山灰の焼成物の50乃至80質量部と、焼成されたバーミキュライトの10質量部と、焼成された廃ガラス粉末の10乃至40質量部とを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体であることを特徴とする多孔質セラミックス焼成体にある。そしてこれらに加えて、本発明は、風化火山灰と、バーミキュライトとの混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法にあり、また、本発明は、風化火山灰と、バーミキュライトと、廃ガラス粉末との混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法にあり、さらにまた、本発明は、風化火山灰の30乃至90質量部と、バーミキュライトの10乃至70質量部を含有する混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法にあり、さらに加えて、本発明は、風化火山灰の50乃至80質量部と、バーミキュライトの10質量部と、廃ガラス粉末の10乃至40質量部を含有する混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法にある。
The present invention improves the water retention performance of a porous ceramic fired body, for example, to provide a ceramic porous body having a high water absorption rate suitable for heat island countermeasures, a high water absorption rate, and a slow water discharge rate. It is aimed.
That is, the present invention is a porous ceramic fired body containing a fired product of weathered volcanic ash and fired vermiculite and having a porosity of 17% or more, and The present invention is a fired porous ceramics characterized in that it is a fired body containing a calcined product of weathered volcanic ash, calcined vermiculite, and calcined waste glass powder and having an open porosity of 17% or more. Further, the present invention is a calcined body containing 30 to 90 parts by mass of a calcined product of weathered volcanic ash and 10 to 70 parts by mass of calcined vermiculite and having an open porosity of 17% or more. There is a porous ceramic fired body characterized in that, furthermore, the present invention comprises 50 to 80 parts by mass of a calcined product of weathered volcanic ash, 10 parts by mass of calcined vermiculite, It made that contained a 10 to 40 parts by weight of waste glass powder, in the porous ceramic sintered body which is a sintered body having an open porosity of 17% or more. In addition to these, the present invention molds a mixture of weathered volcanic ash and vermiculite, and heats the molded article at a temperature of 500 to 1000 ° C. to have a porosity of 17% or more. There is a method for producing a porous ceramic fired body characterized by producing a fired body, and the present invention forms a mixture of weathered volcanic ash, vermiculite, and waste glass powder. A method for producing a porous ceramic fired body, characterized by producing a porous ceramic fired body having an open porosity of 17% or more by heating at a temperature of 1 to 1000 ° C. A mixture containing 30 to 90 parts by mass of weathered volcanic ash and 10 to 70 parts by mass of vermiculite was molded, and the molded product was heated to a temperature of 500 to 1000 ° C. There is provided a method for producing a porous ceramic fired body characterized by heating to produce a porous ceramic fired body having an open porosity of 17% or more. In addition, the present invention relates to 50 to 50 of weathered volcanic ash. A mixture containing 80 parts by mass, 10 parts by mass of vermiculite, and 10 to 40 parts by mass of waste glass powder was molded, and the molded product was heated at a temperature of 500 to 1000 ° C. to obtain an opening of 17% or more. A method for producing a porous ceramic fired body comprising producing a porous ceramic fired body having a porosity.

そして、本発明の焼成体において、焼成されたバーミキュライトは、その一部に、バーミキュライトより少ない量の焼成された雲母若しくはタルク又はこれの混合物を含むものとすることができる。また、本発明において、焼成体は、さらに、発泡ガラス粉末焼成物、ガラス繊維焼成物、セピオライト焼成物、セメント粉末焼成物若しくは有機質粉末焼成物又はこれら二以上の焼成物の混合物を含有するものとすることができる。さらに、本発明の焼成体及びその製造方法において、風化火山灰と、バーミキュライトとの混合物は、更に、発泡ガラス粉末、水ガラス、ガラス繊維、セピオライト、セメント粉末若しくは有機質粉末又はこれらの二以上の混合物を含有するものとすることができる。
本発明の焼成体の製造方法において、原料のバーミキュライトは、バーミキュライトの一部に、バーミキュライトより少ない量の雲母若しくはタルク又はこれの混合物を含むものとすることができ、また、バーミキュライトの一部を、バーミキュライトより少ない量の雲母若しくはタルク又はこれの混合物で置換することができる。本発明の焼成体の製造方法において、バーミキュライトは、焼成されたバーミキュライト若しくは未焼成バーミキュライト又はこれらの混合物とすることができる。
In the fired body of the present invention, the fired vermiculite may include a part of the fired mica or talc or a mixture thereof in a smaller amount than the vermiculite. In the present invention, the fired body further contains a foamed glass powder fired product, a glass fiber fired product, a sepiolite fired product, a cement powder fired product, an organic powder fired product, or a mixture of these two or more fired products. can do. Further, in the fired body of the present invention and the method for producing the same, the mixture of weathered volcanic ash and vermiculite may further include foamed glass powder, water glass, glass fiber, sepiolite, cement powder or organic powder, or a mixture of two or more thereof. It can be contained.
In the method for producing a fired body of the present invention, the raw material vermiculite may contain a smaller amount of mica or talc or a mixture thereof than a part of the vermiculite, and a part of the vermiculite than the vermiculite. A small amount of mica or talc or a mixture thereof can be substituted. In the method for producing a fired body of the present invention, the vermiculite can be fired vermiculite, unfired vermiculite, or a mixture thereof.

本発明の多孔質セラミックス焼成体は、例えば、30乃至90質量部の風化火山灰の焼成物と、10乃至70質量部の焼成されたバーミキュライト、雲母若しくはタルク又はこれら二以上の混合物とを含有し、17%以上の開気孔率を有するものであり、大量に存在する風化火山灰と、大量に存在するバーミキュライト、雲母若しくはタルク又はこれら二以上の混合物とを原料にして製造されるものである。そして、本発明の多孔質セラミックス焼成体は、概略1.1であって、軽量であり、大きい吸水性能及び保水性能を有して、一旦保水した水分を長時間に亘って徐々に放出する性能、即ち、徐放性を有するものであり、比較的安価に、しかも、安定して大量に供給することができるものである。したがって、本発明の多孔質セラミックス焼成体は、例えば、ヒートアイランド対策用の保水材料として、保水性アスファルト舗装のフィラー材、舗道ブロック材、及び屋根材や外壁材などの保水性建材などに使用可能なものであり、これにより、風化火山灰及びバーミキュライトの用途の拡大を図ることができる。   The porous ceramic fired body of the present invention contains, for example, 30 to 90 parts by weight of a calcined product of weathered volcanic ash and 10 to 70 parts by weight of calcined vermiculite, mica or talc, or a mixture of two or more thereof. It has an open porosity of 17% or more, and is produced from raw weathered volcanic ash and a large amount of vermiculite, mica, talc, or a mixture of two or more thereof. The porous ceramic fired body of the present invention is approximately 1.1, is lightweight, has a large water absorption performance and water retention performance, and gradually releases the retained water over a long period of time. That is, it has sustained release properties, can be supplied in a relatively large amount at a relatively low cost. Therefore, the porous ceramic fired body of the present invention can be used, for example, as a water retention material for heat island countermeasures, as a water retention asphalt pavement filler material, a pavement block material, and a water retention building material such as a roof material and an outer wall material. As a result, the use of weathered volcanic ash and vermiculite can be expanded.

本発明の多孔質セラミックス焼成体は、風化火山灰の焼成物と、焼成されたバーミキュライトとを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体である。本発明において、多孔質セラミックス焼成体は、風化火山灰と、バーミキュライトとを、乾式法により例えば粉末状態で混合し、又は湿式法により例えばペースト状で混合して、成形後、乾燥、焼成することで製造することができる。本発明において、バーミキュライトは、その一部を、雲母若しくはタルク又は雲母及びタルクの混合物で置換して原料とすることができる。
本発明において、風化火山灰は、その中に中空で球形状のナノ粒子であるアロフェン及び/又はイモゴライトを含み、比較的低い温度での焼結性を有するものであれば、産地の如何に係らず使用可能である。一方、バーミキュライトは、900℃以下の温度で膨張する性質を有するものであれば、マグネシウムバーミキュライト、カリウムバーミキュライト及びその他のバーミキュライトを使用することができる。しかし、800℃以下の温度、より好ましくは、500℃以下の温度で膨張する性質を有するバーミキュライトであるのが、比較的低い温度でバーミキュライトを膨張させることができるので好ましい。
The fired porous ceramic body of the present invention is a fired body containing a fired product of weathered volcanic ash and fired vermiculite and having an open porosity of 17% or more. In the present invention, the porous ceramic fired body is obtained by mixing weathered volcanic ash and vermiculite, for example, in a powder state by a dry method, or by mixing, for example, in a paste form by a wet method, drying, and firing after molding. Can be manufactured. In the present invention, a part of vermiculite can be used as a raw material by substituting a part thereof with mica or talc or a mixture of mica and talc.
In the present invention, weathered volcanic ash includes allophane and / or imogolite which are hollow and spherical nanoparticles therein and has sinterability at a relatively low temperature, regardless of the origin. It can be used. On the other hand, as long as the vermiculite has a property of expanding at a temperature of 900 ° C. or lower, magnesium vermiculite, potassium vermiculite, and other vermiculites can be used. However, a vermiculite having a property of expanding at a temperature of 800 ° C. or lower, more preferably 500 ° C. or lower, is preferable because vermiculite can be expanded at a relatively low temperature.

本発明において、風化火山灰とバーミキュライトの混合は、粒状物若しくは粉状物又は粒状物及び粉状物の混合状態で行うことができる。しかし、原料の風化火山灰及びバーミキュライトを、水、アルコール又は有機溶媒の存在下に、ペースト状又はスラリー状にして混合を行うと、粉塵の発生を避けることができて好ましい。風化火山灰とバーミキュライトの粒度は、双方共、例えば、5mm以下、即ち、目開きが5mm以下の篩を通過した粉体乃至粒体を使用することができる。本発明において、例えば、風化火山灰とバーミキュライトは、3時間以内の時間で混合される。+風化火山灰とバーミキュライトの混合は、容器回転型ミキサー等の混合装置により行うことができ、また、ボールミルやロッドミルにより混合することができる。風化火山灰とバーミキュライトの混合にボールミルやロッドミルを使用して、30分以上に亙って混合すると、混合過程で、風化火山灰とバーミキュライトは、共に粉砕されて、均一に混合されることとなるので好ましい。本発明におけるこのような粉砕工程は、バーミキュライトと風化火山灰との両粉末を混合することと、バーミキュライトの粒子を粉砕して、膨張性を抑える目的で行われており、バーミキュライトの粒子が粉砕によって粒子が微細にされると、膨張性が少なくなって、焼成体の形状が維持できるようになるので好ましい。風化火山灰とバーミキュライトの混合比率は、例えば、風化火山灰が、10〜90質量%であり、バーミキュライトが10〜90質量%であって、双方合わせて、100質量%に混合される。   In this invention, mixing of weathered volcanic ash and vermiculite can be performed in the mixed state of a granular material or a powdery material, or a granular material and a powdery material. However, it is preferable to mix the raw weathered volcanic ash and vermiculite in the form of a paste or slurry in the presence of water, alcohol or an organic solvent, because generation of dust can be avoided. The particle sizes of weathered volcanic ash and vermiculite may be powders or granules that have passed through a sieve having, for example, 5 mm or less, that is, an opening of 5 mm or less. In the present invention, for example, weathered volcanic ash and vermiculite are mixed within a period of 3 hours. + Mixing of weathered volcanic ash and vermiculite can be performed by a mixing apparatus such as a container rotating mixer, and can also be performed by a ball mill or a rod mill. Using a ball mill or a rod mill for mixing weathered volcanic ash and vermiculite, mixing for 30 minutes or more is preferable because the weathered volcanic ash and vermiculite are pulverized and mixed uniformly in the mixing process. . Such a pulverization step in the present invention is carried out for the purpose of mixing vermiculite and weathered volcanic ash powders and pulverizing vermiculite particles to suppress expansibility. It is preferable to reduce the size of the material since the expandability is reduced and the shape of the fired body can be maintained. The mixing ratio of weathered volcanic ash and vermiculite is, for example, 10 to 90% by mass of weathered volcanic ash and 10 to 90% by mass of vermiculite, and both are mixed to 100% by mass.

本発明において、アロフェンを含む風化火山灰と、バーミキュライトとの混合物の質量比率は、特に限定するものではないが、5:5〜9:1とするのが好ましい。アロフェンを含む火山灰軽石等の風化火山灰の混合比率が少ないと、焼結性が低下し、得られるセラミックス多孔体の吸水率が低下して好ましくない。逆に多いと、焼成収縮が大きくなり、また、徐放性が低下することとなって好ましくない。風化火山灰及びバーミキュライトの混合成形物の焼成時におけるバーミキュライトの膨張による前記成形物の変形及びクラックの発生は、未焼成バーミキュライトを細かく、例えば、0.25mm以下の粒度に粉砕することにより抑えることができる。原料のバーミキュライトとして、焼成処理したバーミキュライトを用いると、クラックの発生を抑えることができ、また、焼成体の変形を少なくすることができる。
本発明においては、アロフェンを含む風化火山灰と、バーミキュライトとの混合、又はアロフェンを含む風化火山灰と、バーミキュライト、雲母若しくはタルク又はこれら二以上の混合物との混合は、ボールミル等の混合と同時に粉砕を行うことができる混合機を使用して行うのが好ましい。
In the present invention, the mass ratio of the mixture of weathered volcanic ash containing allophane and vermiculite is not particularly limited, but is preferably 5: 5 to 9: 1. When the mixing ratio of weathered volcanic ash such as volcanic ash pumice containing allophane is small, the sinterability is lowered, and the water absorption rate of the resulting ceramic porous body is unfavorable. On the other hand, if the amount is large, firing shrinkage becomes large, and the sustained release property is lowered, which is not preferable. Deformation and cracking of the molded product due to expansion of vermiculite during firing of the mixed molded product of weathered volcanic ash and vermiculite can be suppressed by grinding the unfired vermiculite finely, for example, to a particle size of 0.25 mm or less. . When vermiculite that has been fired is used as the raw material vermiculite, the occurrence of cracks can be suppressed, and deformation of the fired body can be reduced.
In the present invention, the weathered volcanic ash containing allophane and vermiculite, or the weathered volcanic ash containing allophane and vermiculite, mica, talc, or a mixture of two or more thereof are pulverized simultaneously with the mixing of a ball mill or the like. It is preferred to use a mixer that can.

バーミキュライトは、アロフェン等の風化火山灰に比して粒径が大きい状態で得られ、しかも、加熱により膨張するために、バーミキュライトとアロフェン等の風化火山灰の混合物の粒度は、例えば0.25mm以下にまで小さくするのが好ましい。バーミキュライトとアロフェン等の風化火山灰の混合物の粒度を、例えば0.25mm以下にすると、成形がし易い上に焼成時におけるバーミキュライトの膨張による成形物の変形を抑えことができるので、好ましい。そこで、本発明においては、例えば、ボールミル等の混合兼用の粉砕機により30分以上の時間に亘り粉砕して、例えば、0.25mm以下の粒度とされる。
混合により得られた風化火山灰と、バーミキュライトとの混合物は、適宜の形状、例えば、円柱状、球状、中空円筒状、回転楕円体形状、立方体形状、直方体形状又はその他の適宜形状の粒体、造粒物又は塊状物等の成形体に成形することができる。成形には、押型を利用した乾式での一軸成型法、ペーストを押し出す方法及び流し込む方法などの成形方法を使用することができる。
Vermiculite is obtained in a state where the particle diameter is larger than that of weathered volcanic ash such as allophane, and further, due to heating, the particle size of the mixture of weathered volcanic ash such as vermiculite and allophane is 0.25 mm or less, for example. It is preferable to make it smaller. A particle size of a mixture of weathered volcanic ash such as vermiculite and allophane is preferably 0.25 mm or less, for example, because it is easy to mold and deformation of the molded product due to expansion of vermiculite during firing can be suppressed. Therefore, in the present invention, for example, the mixture is pulverized for 30 minutes or more by a mixing and pulverizing machine such as a ball mill to obtain a particle size of 0.25 mm or less, for example.
The mixture of weathered volcanic ash obtained by mixing and vermiculite has an appropriate shape, for example, a columnar shape, a spherical shape, a hollow cylindrical shape, a spheroid shape, a cubic shape, a rectangular parallelepiped shape, or other appropriate shaped particles, It can shape | mold into molded objects, such as a granule or a lump. For molding, a molding method such as a dry uniaxial molding method using a pressing die, a method of extruding a paste, and a method of pouring can be used.

風化火山灰と、バーミキュライトとの混合物の成形体は、500乃至1000℃の温度で、1乃至5時間加熱される。高い開気孔率のセラミックス多孔体を製造するには、アロフェンの混合比率を高くすることが必要であり、アロフェンの混合比率を高くするほど、開気孔率を高くすることができる。したがって、開気孔率を高くするためには、アロフェンを含有する、例えば、鹿沼土等の風化火山灰の混合比率を高くすることが必要であり、例えば鹿沼土等の風化火山灰の混合比率を高くするほど、開気孔率を高くすることができる。高い開気孔率を保つには、焼結を避けて焼成することが望ましく、風化火山灰と、バーミキュライト、雲母若しくはタルク又はこれら二以上の混合物との混合物の成形体の焼成温度は、800℃以下の温度で焼成するのが好ましい。バーミキュライト、雲母若しくはタルク又はこれら二以上の混合物は、予め焼成処理をすることにより、焼成工程におけるクラックの発生が防止できるので好ましい。焼成は、通常用いられている焼成炉であれば特に種類を選ばない。   A molded body of a mixture of weathered volcanic ash and vermiculite is heated at a temperature of 500 to 1000 ° C. for 1 to 5 hours. In order to produce a ceramic porous body having a high open porosity, it is necessary to increase the mixing ratio of allophane, and the higher the mixing ratio of allophane, the higher the open porosity. Therefore, in order to increase the open porosity, it is necessary to increase the mixing ratio of weathered volcanic ash containing allophane, for example, Kanuma soil, and to increase the mixing ratio of weathered volcanic ash, such as Kanuma soil, for example. As a result, the open porosity can be increased. In order to maintain a high open porosity, it is desirable to calcinate while avoiding sintering. The calcining temperature of a molded body of weathered volcanic ash and vermiculite, mica, talc, or a mixture of two or more thereof is 800 ° C. or less. Baking at a temperature is preferred. Vermiculite, mica, talc, or a mixture of two or more of these is preferable because the occurrence of cracks in the firing step can be prevented by firing in advance. Any kind of firing can be used as long as it is a commonly used firing furnace.

本発明のセラミックス焼成体の用途は、特に限定するものではないが、軽量であって、水分について徐放性を有しているので、例えば、ヒートアイランド対応のための保水材として、舗道や舗道ブロックの保水材、屋根材や外壁材などの保水性建材などに使用できる。   The use of the ceramic fired body of the present invention is not particularly limited, but is lightweight and has a sustained release property with respect to moisture. For example, as a water retention material for heat island, a pavement or a pavement block It can be used for water-retaining materials such as roofing materials and roofing materials.

以下に、例を挙げて、本発明について具体的に説明するが、本発明は、この例示及び説明の内容により、何ら限定されるものではない。
例1
本例は、アロフェンを含む風化火山灰とバーミキュライトの種々の混合比の原料混合物について、多孔質セラミックス焼成体を調製した例である。
本例において、アロフェンを含む風化火山灰の原料として市販の園芸用鹿沼土を使用し、また、バーミキュライトとして未焼成バーミキュライト(ベルミテック社製)を使用した。
0.25mm篩目の篩を通過した、即ち0.25mm以下の粒度の園芸用鹿沼土7質量部に、同じく0.25mm篩目の篩を通過した、即ち0.25mm以下の粒度の未焼成バーミキュライト3質量部を混合して、ボールミルに入れて1時間混合し、混合粉末を得た。得られた混合粉末をステンレス製の金型を用いて、直径10mmで厚さが5mmの円柱に、乾式で成形した。得られた成形体を、電気炉に入れて、10℃/分の昇温速度で温度を上げて、800℃の焼成温度で1時間焼成した。得られた800℃焼成体の開気孔率は、17〜67%であった。なお、開気孔率は吸水率と同じである。
本例において、多孔質セラミックス焼成体の開気孔率は、水銀圧入式の水銀ポロシメータ〔カルロ・エルバ(C・E Instrument)社製〕Pascal 140及びPascal 240を使用して、0.01乃至1000μmの範囲を測定した。実施例2の焼成体の開気孔は、1μmにピーク中心を有し、0.1乃至10μmに広がる分布を持っていた。バーミキュライトの混合比率が大きくなると、例えば、実施例1の焼成体の開気孔は、1μm以外に20μmにもピーク中心を有し、10乃至100μmに広がる分布であった。アロフェンが多くなると、0.1μmより小さな気孔も多くなった。
以下、未焼成バーミキュライトに対する園芸用鹿沼土の質量比(園芸用鹿沼土/未焼成バーミキュライト)を変えて、種々の混合粉末を製造し、製造された混合粉末を、ステンレス製の金型を用いて、直径10mmで厚さが5mmの円柱に、乾式で成形し、得られた成形体を室温にて乾燥したのち、10℃/分の昇温速度で温度を上げて、800℃の焼成温度で1時間焼成した。得られた多孔質セラミックス焼成体について、吸水率、含水率が吸水率の50%になる時間(時間)及び圧縮強度を測定した。
本例において、園芸用鹿沼土/未焼成バーミキュライトの質量比が8/2の混合粉末の事例を実施例1とし、園芸用鹿沼土/未焼成バーミキュライトの質量比が9/1の混合粉末の事例を実施例2とした。参考例1は、未焼成バーミキュライトのみの事例(園芸用鹿沼土/未焼成バーミキュライトの質量比が0/10)であり、参考例2は、園芸用鹿沼土のみの事例(園芸用鹿沼土/未焼成バーミキュライトの質量比が10/0)である。
その結果を、以下の表1に示す。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the contents of the illustration and description.
Example 1
In this example, a porous ceramic fired body was prepared from a raw material mixture of weathered volcanic ash containing allophane and vermiculite in various mixing ratios.
In this example, commercially available Kanuma soil for horticulture was used as a raw material for weathered volcanic ash containing allophane, and unburned vermiculite (manufactured by Vermitec) was used as vermiculite.
7 mass parts of horticultural kanuma soil having a particle size of 0.25 mm or less that passed through a sieve of 0.25 mm sieve, and also passed through a sieve of 0.25 mm sieve, that is, unfired with a particle size of 0.25 mm or less 3 parts by mass of vermiculite was mixed, put in a ball mill and mixed for 1 hour to obtain a mixed powder. The obtained mixed powder was molded into a cylinder having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm using a stainless steel mold. The obtained molded body was put into an electric furnace, and the temperature was increased at a rate of temperature increase of 10 ° C./min, and the product was fired at a firing temperature of 800 ° C. for 1 hour. The open porosity of the obtained 800 ° C. fired body was 17 to 67%. The open porosity is the same as the water absorption rate.
In this example, the open porosity of the porous ceramic fired body is 0.01 to 1000 μm using mercury intrusion type mercury porosimeter (manufactured by C.E Instrument Co.) Pascal 140 and Pascal 240. Range was measured. The open pores of the fired body of Example 2 had a distribution having a peak center at 1 μm and extending to 0.1 to 10 μm. When the mixing ratio of vermiculite was increased, for example, the open pores of the fired body of Example 1 had a distribution having a peak center at 20 μm in addition to 1 μm and extending to 10 to 100 μm. As the amount of allophane increased, the number of pores smaller than 0.1 μm also increased.
Hereinafter, various mixed powders were produced by changing the mass ratio of horticultural kanuma soil to unburned vermiculite (garden kanuma soil / unfired vermiculite), and the manufactured mixed powder was made using a stainless steel mold. Then, after forming into a cylinder having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm by a dry method, and drying the obtained molded body at room temperature, the temperature was increased at a heating rate of 10 ° C./min, and a firing temperature of 800 ° C. Baked for 1 hour. About the obtained porous ceramic fired body, the time (time) and compressive strength at which the water absorption rate and the water content rate become 50% of the water absorption rate were measured.
In this example, an example of a mixed powder having a mass ratio of horticultural kanuma soil / unfired vermiculite is 8/2, and Example 1 is an example of a mixed powder having a horticultural kanuma soil / unfired vermiculite mass ratio of 9/1. Was taken as Example 2. Reference Example 1 is an example of only unburned vermiculite (massage kanuma soil / unfired vermiculite mass ratio is 0/10), and Reference Example 2 is an example of only horticultural kanuma soil (horticultural kanuma soil / not yet). The mass ratio of calcined vermiculite is 10/0).
The results are shown in Table 1 below.

Figure 2008001564
Figure 2008001564

表1の混合比率の欄において、Aは混合粉末中の園芸用鹿沼土の質量部を示し、Bは該混合粉末中の未焼成バーミキュライトの質量部を示す。開気孔率の形成は、園芸用鹿沼土の混合比率を、未焼成バーミキュライトに比して、高くするほど高くなった。   In the column of the mixing ratio in Table 1, A indicates the mass part of horticultural kanuma soil in the mixed powder, and B indicates the mass part of unfired vermiculite in the mixed powder. The formation of open porosity became higher as the mixing ratio of horticultural kanuma soil was higher than that of unfired vermiculite.

参考例1のバーミキュライトの焼成物の場合は、比較的粒径が大きいために、本発明の原料混合物と比較して、成形が困難であり、また、焼成時の膨張量が大きいために、焼成体として実用的ではない。
また、焼成体の含水水分の放出の程度を示す「含水率が吸水率の50%に到達する時間」についてみると、参考例1の未焼成バーミキュライトの場合は、18.8時間であるのに対し、本発明の多孔質セラミックス焼成体の実施例1では29時間であり、また、本発明の実施例2では、31時間であって、その含水水分の放出時間は、未焼成バーミキュライトの場合に比して、1.6乃至1.7倍であり、本発明の多孔質セラミックス焼成体の実施例が、参考例1に比して、徐放性に優れることを示している。また同様に、参考例2の園芸用鹿沼土の場合は、含水水分の放出の程度を示す「含水率が吸水率の50%に到達する時間」が20.4時間であるのに対し、本発明の実施例1では29時間であり、また、本発明の実施例2では31時間であって、その含水水分の放出時間は、園芸鹿沼土の場合に比して、1.4乃至1.5倍であり、本発明の多孔質セラミックス焼成体の実施例1及び2は、共に、参考例2に比して、徐放性に優れることを示している。
これは、本発明の実施例1およびの多孔質セラミックス焼成体が有する徐放性が、園芸用鹿沼土の焼成体のみ及び未焼成バーミキュライトのみでは得ることができないものであることを示すものである。
本例において、表1中の「含水率が吸水率の50%に到達する時間(時間)」は、室温20℃及び相対湿度55%の環境において測定した値である。本例におけるこの値は、本例の多孔質セラミックス焼成体が、20℃の室温で相対湿度55%の環境下において、吸水率の50%以上の含水率を29時間以上維持して水分を放出できる徐放性を有するものであることを示すものである。
本例において、実施例1の多孔質セラミックス焼成体の比重は、1.13であり、実施例2の多孔質セラミックス焼成体の比重は、1.08であって、何れも軽量であった。参考例2の焼成体の比重は0.94であった。
例2
In the case of the fired product of vermiculite of Reference Example 1, since the particle size is relatively large, it is difficult to form as compared with the raw material mixture of the present invention, and the amount of expansion during firing is large. Not practical as a body.
Further, regarding the “time for the moisture content to reach 50% of the water absorption rate” indicating the degree of release of the moisture content of the fired body, in the case of the unfired vermiculite of Reference Example 1, it was 18.8 hours. On the other hand, in Example 1 of the porous ceramic fired body of the present invention, it is 29 hours, and in Example 2 of the present invention, it is 31 hours, and the release time of the water-containing moisture is the same as in the case of unfired vermiculite. Compared to Reference Example 1, the example of the porous ceramic fired body of the present invention is excellent in sustained release, being 1.6 to 1.7 times. Similarly, in the case of the horticultural kanuma soil of Reference Example 2, the “time for the water content to reach 50% of the water absorption” indicating the degree of release of water content is 20.4 hours. In Example 1 of the invention, it is 29 hours, and in Example 2 of the present invention, it is 31 hours, and the release time of the water content is 1.4 to 1. It is 5 times, and both Examples 1 and 2 of the fired porous ceramic body of the present invention are excellent in sustained release properties as compared with Reference Example 2.
This indicates that the sustained release property of the fired porous ceramic body of Example 1 of the present invention cannot be obtained only by the fired body of Kanuma soil for horticulture and only by unburned vermiculite. .
In this example, the “time (time) for the moisture content to reach 50% of the water absorption rate” in Table 1 is a value measured in an environment at room temperature of 20 ° C. and relative humidity of 55%. This value in this example indicates that the porous ceramic fired body in this example releases moisture by maintaining a moisture content of 50% or more of water absorption for 29 hours or more in an environment of room temperature at 20 ° C. and 55% relative humidity. This indicates that it has a sustained release capability.
In this example, the specific gravity of the porous ceramic fired body of Example 1 was 1.13, and the specific gravity of the porous ceramic fired body of Example 2 was 1.08, both of which were lightweight. The specific gravity of the fired body of Reference Example 2 was 0.94.
Example 2

本例においても、例1と同様に、アロフェンを含む風化火山灰の原料として市販の園芸用鹿沼土を使用し、また、バーミキュライトとして未焼成バーミキュライト(ベルミテック社製)を使用した。
本例は、園芸用鹿沼土/未焼成バーミキュライトの質量比が、9/1の混合比の原料混合物を、600℃の焼成温度、700℃の焼成温度、750℃の焼成温度又は800℃の焼成温度と、焼成温度を違えて焼成して、多孔質セラミックス焼成体を調製した事例である。各焼成温度において得られた多孔質セラミックス焼成体について、含水率、含水率が吸水率の50%に到達する時間及び圧縮強度を測定した。
本例において、0.25mm以下の粒度の鹿沼土9質量部に、同じく0.25mm以下の粒度の未焼成バーミキュライト1質量部を混合して、ボールミルに入れて1時間混合し、混合粉末を得た。得られた混合粉末をステンレス製の金型を用いて、直径10mmで厚さが5mmの円柱に、乾式で成形した。得られた成形体を電気炉に入れて、徐々に温度を上げて、例えば、10℃/分の昇温速度で温度を上げて、焼成温度で2時間焼成した。
比較例の製品として、廃ガラス粉末のみを原料として成形し、その成形品を900℃に焼成して得られた発泡ガラス焼成体を使用した。この比較例の発泡ガラス焼成体は、本例の多孔質セラミックス焼成体と同程度の吸水率を示した。しかし、この比較例の製品では、10分後でも吸水率の約50%しか吸水せず、吸水率に達するには24時間以上を要した。
本例の多孔質セラミックス焼成体及び比較例の発泡ガラス焼成体について、吸水率、含水率が吸水率の50%に到達する時間及び圧縮強度を測定した結果を、表2に示す。
In this example, as in Example 1, commercially available horticultural kanuma earth was used as a raw material for weathered volcanic ash containing allophane, and unburned vermiculite (manufactured by Vermitech) was used as vermiculite.
In this example, a raw material mixture having a mass ratio of Kanuma soil for gardening / unfired vermiculite of 9/1 is calcined at 600 ° C., 700 ° C., 750 ° C., or 800 ° C. This is an example in which a porous ceramic fired body was prepared by firing at different temperatures and firing temperatures. The porous ceramic fired body obtained at each firing temperature was measured for moisture content, time for the moisture content to reach 50% of the water absorption rate, and compressive strength.
In this example, 9 parts by weight of Kanuma soil having a particle size of 0.25 mm or less is mixed with 1 part by weight of unfired vermiculite having a particle size of 0.25 mm or less, and the mixture is placed in a ball mill for 1 hour to obtain a mixed powder. It was. The obtained mixed powder was molded into a cylinder having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm using a stainless steel mold. The obtained molded body was put into an electric furnace, and the temperature was gradually raised. For example, the temperature was raised at a temperature rising rate of 10 ° C./min, and firing was performed at a firing temperature for 2 hours.
As a product of the comparative example, a foamed glass fired body obtained by molding only waste glass powder as a raw material and firing the molded product at 900 ° C. was used. The fired glass foam of this comparative example showed a water absorption rate comparable to that of the fired porous ceramic body of this example. However, the product of this comparative example absorbed only about 50% of the water absorption even after 10 minutes, and it took 24 hours or more to reach the water absorption.
Table 2 shows the results of measuring the water absorption rate, the time for the moisture content to reach 50% of the water absorption rate, and the compressive strength of the porous ceramic fired body of this example and the foamed glass fired body of the comparative example.

Figure 2008001564
Figure 2008001564

表2中「含水率が最大吸水率の50%に到達する時間(時間)」は、室温20℃及び相対湿度55%の環境において測定した値である。本例におけるこの値は、本例の多孔質セラミックス焼成体が、20℃の室温で相対湿度55%の環境下において、吸水率の50%以上の含水率を30時間以上維持して水分を放出できる徐放性を有するものであることを示すものである。
比較例の発泡ガラス焼成物の場合、吸水率は44%と大きいが、含水水分の放出の程度を示す「含水率が吸水率の50%に到達する時間」は、3.9時間と極めて短時間である。したがって、その含水水分の放出時間は、実施例1の場合は、比較例に比して、7.4倍であり、実施例2の場合は、比較例に比して、7.9倍である。したがって、本発明の多孔質セラミックス焼成体の実施例1及び2は、共に、比較例に比して、徐放性が格段に優れることを示している。
In Table 2, “Time (time) for the moisture content to reach 50% of the maximum water absorption” is a value measured in an environment at room temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 55%. This value in this example indicates that the porous ceramic fired body of this example releases moisture by maintaining a moisture content of 50% or more of water absorption for 30 hours or more in an environment of room temperature of 20 ° C. and 55% relative humidity. This indicates that it has a sustained release capability.
In the case of the foamed glass fired product of the comparative example, the water absorption is as high as 44%, but the “time for the water content to reach 50% of the water absorption” indicating the degree of release of the water content is extremely short, 3.9 hours. It's time. Therefore, the release time of the water content is 7.4 times that of the comparative example in the case of Example 1, and 7.9 times that of the comparative example in the case of Example 2. is there. Therefore, Examples 1 and 2 of the porous ceramic fired body of the present invention both show that the sustained release property is remarkably superior to the comparative example.

本例における多孔質セラミックス焼成体では、何れも吸水率の90%に到達する時間が1分以内と短い時間であった。これに対して、比較例の発泡ガラス焼成物では、吸水率の90%に到達する時間は24時間と長時間であり、両製品の吸水速度は大変相違している。これは、両製品の間で、気孔の形状に大きな相違があることと、連通部分の気孔径の大きさが異なることに由来するものと思われる。
本例における多孔質セラミックス焼成体についての吸水率は、鹿沼土の含有率を60質量%以上とした場合では、焼成温度が800℃の焼成品でも40%以上の高い吸水率を示した。同じ鹿沼土の含有率の場合で、焼成温度を700℃で焼成して得られた製品の吸水率は、800℃の焼成品の場合と比べて約10%吸水率が高くなった。
例3
In the porous ceramic fired body in this example, the time to reach 90% of the water absorption rate was as short as 1 minute or less. On the other hand, in the foamed glass fired product of the comparative example, the time to reach 90% of the water absorption rate is as long as 24 hours, and the water absorption speeds of both products are very different. This seems to be due to the fact that there is a large difference in the shape of the pores between the two products, and the size of the pore diameter of the communicating portion is different.
The water absorption rate of the porous ceramic fired body in this example showed a high water absorption rate of 40% or more even when the firing temperature was 800 ° C. when the Kanuma soil content was 60% by mass or more. In the case of the same Kanuma soil content, the water absorption rate of the product obtained by firing at a firing temperature of 700 ° C. was about 10% higher than that of the 800 ° C. fired product.
Example 3

本例は、アロフェンを含む風化火山灰と、バーミキュライトと、廃ガラス粉末とを、種々の混合比で混合した原料混合物について、多孔質セラミックス焼成体を調製した例である。
本例においては、多孔質セラミックス焼成体の原料として、アロフェンを含む風化火山灰の原料として市販の園芸用鹿沼土を使用し、バーミキュライトとして焼成バーミキュライト(ベルミテック社製)を使用し、さらに、廃ガラス粉末として、無色壜ガラス廃材を粉砕して得られた廃ガラス粉末を使用した。
園芸用鹿沼土と、焼成バーミキュライトと、廃ガラス粉末とを種々の混合比で混合した原料混合物を、ボールミルにて30分混合し、混合粉末を得た。この得られた混合粉末を、ステンレス製の金型を用いて、直径10mmで厚さが5mmの円柱に、乾式で成形した。得られた成形体を電気炉で、800℃で1時間焼成した。
本例において、園芸用鹿沼土/焼成バーミキュライト/廃ガラス粉末の混合質量比が、2/1/7の原料混合物の事例を実施例3とし、園芸用鹿沼土/焼成バーミキュライト/廃ガラス粉末の質量比が4.5/1/4.5の原料混合物の事例を実施例4とし、園芸用鹿沼土/未焼成バーミキュライト/廃ガラス粉末の質量比が7/1/2の原料混合物の事例を実施例5とした。得られた多孔質セラミックス焼成体について、吸水率(%)及び含水率が吸水率の50%に到達する時間(時間)を測定した。その結果を、以下の表3に示す。
This example is an example of preparing a porous ceramic fired body for a raw material mixture obtained by mixing weathered volcanic ash containing allophane, vermiculite, and waste glass powder at various mixing ratios.
In this example, as a raw material of the fired porous ceramic body, commercially available horticultural kanuma soil is used as a raw material of weathered volcanic ash containing allophane, calcined vermiculite (manufactured by Vermitech) is used as vermiculite, and waste glass powder As a waste glass powder obtained by pulverizing colorless glazed glass waste.
A raw material mixture prepared by mixing garden kanuma earth, calcined vermiculite, and waste glass powder at various mixing ratios was mixed for 30 minutes with a ball mill to obtain a mixed powder. The obtained mixed powder was molded by a dry method into a cylinder having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm using a stainless steel mold. The obtained molded body was fired at 800 ° C. for 1 hour in an electric furnace.
In this example, an example of a raw material mixture having a mixed mass ratio of horticultural kanuma soil / fired vermiculite / waste glass powder to 2/1/7 is Example 3, and the mass of horticultural kanuma soil / fired vermiculite / waste glass powder. Example of raw material mixture with ratio of 4.5 / 1 / 4.5 is Example 4, and example of raw material mixture with mass ratio of garden kanuma soil / unfired vermiculite / waste glass powder is 7/1/2 Example 5 was adopted. About the obtained porous ceramic fired body, the time (time) for the water absorption (%) and the water content to reach 50% of the water absorption was measured. The results are shown in Table 3 below.

Figure 2008001564
Figure 2008001564

これらの例において、開気孔率の形成は、園芸用鹿沼土の混合比率を高くするほど高くなった。
得られた800℃焼成体の開気孔率は、17〜67%で、鹿沼土の混合比率が高いほど大きくなる。
表3の混合比率において、Aは混合粉末中の園芸用鹿沼土の質量部を示し、Bは該混合粉末中の未焼成バーミキュライトの質量部を示し、Cは廃ガラス粉末の質量部を示す。
表3中「含水率が吸水率の50%に到達する時間(時間)」は、室温20℃及び相対湿度55%の環境において測定した値である。実施例5におけるこの値は、本例の多孔質セラミックス焼成体が、20℃の室温で相対湿度55%の環境下において、吸水率の50%以上の含水率を32時間以上維持して水分を放出できる徐放性を有するものであることを示すものである。
例4
In these examples, the formation of open porosity increased as the mixing ratio of horticultural kanuma soil increased.
The open porosity of the obtained 800 degreeC sintered body is 17-67%, and it becomes so large that the mixing ratio of Kanuma soil is high.
In the mixing ratio of Table 3, A shows the mass part of the horticultural kanuma soil in the mixed powder, B shows the mass part of unfired vermiculite in the mixed powder, and C shows the mass part of the waste glass powder.
In Table 3, “Time (time) for water content to reach 50% of water absorption” is a value measured in an environment at room temperature of 20 ° C. and relative humidity of 55%. This value in Example 5 indicates that the porous ceramic fired body of this example maintains a moisture content of 50% or more of the water absorption rate for 32 hours or more in an environment at a room temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 55%. It shows that it has a sustained release property that can be released.
Example 4

本例においては、例3において使用した、園芸用鹿沼土/未焼成バーミキュライト/廃ガラス粉末の質量比が、7/1/2の原料混合物について、焼成温度を違えて多孔質セラミックス焼成体を調製し、各焼成温度で得られた多孔質セラミックス焼成体について開気孔率を測定した。本例において、高い開気孔率を保つには700℃以下の焼成温度での焼成が望ましいことがわかった。未焼成処理のバーミキュライトを用いると、焼成による膨張率が大きすぎるため試料に多数クラックが発生するが、30分以上の時間に亘って混合して、バーミキュライトの粒度を小さくすることにより、多孔質セラミックス焼成体におけるクラックの発生及び変形を防ぐことができることが分かった。また、バーミキュライトとして、予め焼成処理したバーミキュライトを用いることにより、多孔質セラミックス焼成体におけるクラックの発生及び変形を抑えることができることが分かった。
本例において、直径10mmで厚さが5mmの大きさの多孔質セラミックス焼成体は、1分以内で最大吸水率の90%以上となる速い吸水速度を示した。本例において、吸水率は、多孔質セラミック焼成体を24時間水に浸して、多孔質セラミック焼成体の質量に対する吸水した水の質量を百分率で示した値である。
また、本例の多孔質セラミックス焼成体は、室温20℃及び相対湿度55%の環境において、含水率が吸水率の50%に到達する時間は、32時間であった。この時間は、20℃の室温で相対湿度55%の環境下において、吸水率の50%以上の含水率を維持できる時間を示しており、換言すれば、吸水率の50%以上の含水率を維持して、32時間に亙って水分を放出できるという徐放性を有することを示すものである。
In this example, a porous ceramic fired body was prepared by varying the firing temperature for the raw material mixture having a mass ratio of 7/1/2 of garden kanuma earth / unfired vermiculite / waste glass powder used in Example 3. And the open porosity was measured about the porous ceramic fired body obtained at each firing temperature. In this example, it was found that firing at a firing temperature of 700 ° C. or lower is desirable to maintain a high open porosity. When unsintered vermiculite is used, many cracks are generated in the sample because the expansion rate due to firing is too large. By mixing for 30 minutes or more and reducing the particle size of the vermiculite, the porous ceramics It was found that generation and deformation of cracks in the fired body can be prevented. In addition, it was found that by using vermiculite that has been fired in advance as the vermiculite, the generation and deformation of cracks in the porous ceramic fired body can be suppressed.
In this example, the porous ceramic fired body having a diameter of 10 mm and a thickness of 5 mm showed a fast water absorption rate that was 90% or more of the maximum water absorption rate within 1 minute. In this example, the water absorption is a value obtained by immersing the porous ceramic fired body in water for 24 hours, and indicating the mass of the water absorbed as a percentage of the mass of the porous ceramic fired body.
Further, in the porous ceramic fired body of this example, the time for the moisture content to reach 50% of the water absorption rate was 32 hours in an environment of room temperature of 20 ° C. and relative humidity of 55%. This time indicates the time during which the water content of 50% or more of the water absorption rate can be maintained in an environment of 20% at room temperature and a relative humidity of 55%. In other words, the water content of 50% or more of the water absorption rate is maintained. It shows that it has a sustained release property that it can maintain and release moisture over 32 hours.

鹿沼土のみを800℃で焼成した例では、室温・相対湿度55%の環境下における吸水率の50%の含水率に到達する時間は、20時間であり、バーミキュライトのみを800℃で焼成した例では、室温・相対湿度55%の環境下における吸水率の50%の含水率に到達する時間は、19時間であった。本例で得られた多孔質セラミックス焼成体は、20℃の室温及び相対湿度55%の環境下における吸水率の50%以上の保水率を20時間以上維持して、水分放出についての徐放性を達成することができた。   In an example in which only Kanuma soil was baked at 800 ° C., the time to reach a moisture content of 50% of the water absorption rate in an environment of room temperature and 55% relative humidity was 20 hours, and only vermiculite was baked at 800 ° C. Then, the time to reach a moisture content of 50% of the water absorption rate in an environment of room temperature and relative humidity of 55% was 19 hours. The porous ceramic fired body obtained in this example maintains a water retention rate of 50% or more of the water absorption rate in a room temperature of 20 ° C. and an environment of 55% relative humidity for 20 hours or more, and sustained release of moisture release. Could be achieved.

以上の例においては、原料のアロフェン又はそれを含む風化火山灰として、栃木県鹿沼市周辺の軽石層が風化してアロフェン化したもので、特に、鹿沼土と称されるものを使用した。しかし、鹿沼土に替えて、例えば、北海道の支笏火山灰、摩周火山灰、東北の十和田火山灰、焼石岳の火山灰、箱根火山灰、富士火山灰、木曾御岳火山灰、大山火山灰及び阿蘇火山灰等の火山灰の風化火山灰で、アロフェン化した風化火山灰やイモゴライトを多く含む風化火山灰を使用することができる。また、以上の例においては、バーミキュライトを使用したが、バーミキュライトを、雲母やタルクなどの粘土鉱物で置き換えることができる。また、セピオライトやガラス繊維などの繊維状の珪酸塩鉱物及び無機ケイ酸塩の追加使用は強度の向上に効果がある。発泡ガラス粉末や焼成により気孔となる有機質粉末などの気孔を形成する作用を有する原料並びに水ガラス、セメント粉末などの自己硬化性作用を有する原料も用いることは特性の向上には好ましい。   In the above examples, as the allophane raw material or weathered volcanic ash containing the same, the pumice layer around Kanuma City, Tochigi Prefecture was weathered and allophaneized, and in particular, what was called Kanuma soil was used. However, instead of Kanuma soil, for example, weathered volcanic ash such as Shikotsu volcanic ash, Mashu volcanic ash in Hokkaido, Towada volcanic ash in Tohoku, Hakone volcanic ash, Hakone volcanic ash, Fuji volcanic ash, Kiso Mitake volcanic ash, Oyama volcanic ash and Aso volcanic ash, Allophaneized weathered volcanic ash and weathered volcanic ash containing a large amount of imogolite can be used. In the above example, vermiculite is used, but vermiculite can be replaced with clay minerals such as mica and talc. Further, additional use of fibrous silicate minerals and inorganic silicates such as sepiolite and glass fiber is effective in improving the strength. It is preferable to use a raw material having a function of forming pores such as foamed glass powder or an organic powder that becomes pores upon firing, and a raw material having a self-curing action such as water glass and cement powder.

本発明は、大量に存在する風化火山灰及びバーミキュライトを原料として、例えば、20℃の室温及び相対湿度55%の環境下で吸水率の50%以上の保水率を、例えば20時間以上維持して水分を放出する徐放性を有する上に、さらに、安定して大量に製造できる、比較的安価な多孔質セラミックス焼成体を提供するものである。この多孔質セラミックス焼成体は、例えば、ヒートアイランド対策用の保水材料、保水性アスファルト舗装のフィラー材、舗道ブロック材及び屋根材や外壁材等の保水性建材などとして使用でき、大量に存在する風化火山灰及びバーミキュライトの有効利用を図ることができる。したがって、本発明は、環境改善を図る上で、且つ、産業の発展に寄与する上で有用である。
The present invention uses a large amount of weathered volcanic ash and vermiculite as raw materials, for example, maintains a water retention rate of 50% or more of water absorption in an environment of room temperature of 20 ° C. and 55% of relative humidity, for example, for 20 hours or more. The present invention provides a relatively inexpensive porous ceramic fired body that has a sustained release property of releasing slag and can be stably produced in large quantities. This porous ceramic fired body can be used as, for example, water retaining materials for heat island countermeasures, water retaining asphalt pavement filler materials, pavement block materials, and water retaining building materials such as roofing materials and outer wall materials. In addition, effective use of vermiculite can be achieved. Therefore, the present invention is useful for improving the environment and contributing to industrial development.

Claims (15)

風化火山灰の焼成物と、焼成されたバーミキュライトとを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体であることを特徴とする多孔質セラミックス焼成体。 A porous ceramic fired body containing a fired product of weathered volcanic ash and fired vermiculite and having an open porosity of 17% or more. 風化火山灰の焼成物と、焼成されたバーミキュライトと、焼成された廃ガラス粉末とを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体であることを特徴とする多孔質セラミックス焼成体。 A porous ceramic fired body comprising a fired product of weathered volcanic ash, a fired vermiculite, and a fired waste glass powder, and a fired body having an open porosity of 17% or more. 焼成体が、さらに、発泡ガラス粉末焼成物、ガラス繊維焼成物、セピオライト焼成物、セメント粉末焼成物若しくは有機質粉末焼成物又はこれら二以上の焼成物の混合物を含有するものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の多孔質セラミックス焼成体。 The fired body further contains a foamed glass powder fired product, a glass fiber fired product, a sepiolite fired product, a cement powder fired product, an organic powder fired product, or a mixture of these two or more fired products. The porous ceramic fired body according to claim 1 or 2. 風化火山灰の焼成物の30乃至90質量部と、焼成されたバーミキュライトの10乃至70質量部とを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体であることを特徴とする多孔質セラミックス焼成体。 A porous ceramic fired product comprising 30 to 90 parts by weight of a fired product of weathered volcanic ash and 10 to 70 parts by weight of fired vermiculite and having a porosity of 17% or more body. 風化火山灰の焼成物の50乃至80質量部と、焼成されたバーミキュライトの10質量部と、焼成された廃ガラス粉末の10乃至40質量部とを含有し、17%以上の開気孔率を有する焼成体であることを特徴とする多孔質セラミックス焼成体。 A calcined product containing 50 to 80 parts by mass of a fired product of weathered volcanic ash, 10 parts by mass of calcined vermiculite, and 10 to 40 parts by mass of calcined waste glass powder, and having an open porosity of 17% or more A porous ceramic fired body characterized by being a body. 焼成されたバーミキュライトは、その一部に、焼成されたバーミキュライトより少ない量の焼成された雲母若しくはタルク又はこれの混合物を含むものであることを特徴とする請求項1,2、4又は5に記載の多孔質セラミックス焼成体。 The porous vermiculite according to claim 1, 2, 4, or 5, wherein the sintered vermiculite contains in part a smaller amount of calcined mica or talc or a mixture thereof than the calcined vermiculite. Ceramic fired body. 風化火山灰と、バーミキュライトとの混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法。 A mixture of weathered volcanic ash and vermiculite is molded, and the molded product is heated at a temperature of 500 to 1000 ° C. to produce a porous ceramic fired body having an open porosity of 17% or more. A method for producing a porous ceramic fired body. 風化火山灰と、バーミキュライトとを、水、アルコール又は有機溶媒と共に混合し、この混合により得られた混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法。 Weathered volcanic ash and vermiculite are mixed with water, alcohol or an organic solvent, and a mixture obtained by this mixing is formed. The formed product is heated at a temperature of 500 to 1000 ° C., and 17% or more is opened. A method for producing a porous ceramic fired body comprising producing a porous ceramic fired body having a porosity. 風化火山灰と、バーミキュライトと、廃ガラス粉末との混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法。 A mixture of weathered volcanic ash, vermiculite, and waste glass powder is molded, and the molded product is heated at a temperature of 500 to 1000 ° C. to produce a porous ceramic fired body having an open porosity of 17% or more. A method for producing a fired porous ceramic body. 風化火山灰と、バーミキュライトと、廃ガラス粉末とを、水、アルコール又は有機溶媒の存在下に混合し、この混合により得られた混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法。 Weathered volcanic ash, vermiculite, and waste glass powder are mixed in the presence of water, alcohol or organic solvent to form a mixture obtained by the mixing, and the molded product is heated at a temperature of 500 to 1000 ° C. A method for producing a porous ceramic fired body, comprising producing a porous ceramic fired body having an open porosity of 17% or more. 混合物が、更に、発泡ガラス粉末、水ガラス、ガラス繊維、セピオライト、セメント粉末若しくは有機質粉末又はこれらの二以上の混合物を含有するものであることを特徴とする請求項7乃至10の何れか一項に記載の多孔質セラミックス焼成体の製造方法。 11. The mixture according to any one of claims 7 to 10, wherein the mixture further contains foamed glass powder, water glass, glass fiber, sepiolite, cement powder, organic powder, or a mixture of two or more thereof. The manufacturing method of the porous ceramic sintered body as described in 2. 風化火山灰の30乃至90質量部と、バーミキュライトの10乃至70質量部を含有する混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法。 A mixture containing 30 to 90 parts by mass of weathered volcanic ash and 10 to 70 parts by mass of vermiculite is molded, and the molded product is heated at a temperature of 500 to 1000 ° C. and has an open porosity of 17% or more. A method for producing a porous ceramic fired body, characterized by producing a porous ceramic fired body. 風化火山灰の50乃至80質量部と、バーミキュライトの10質量部と、廃ガラス粉末の10乃至40質量部を含有する混合物を成形し、この成形物を、500乃至1000℃の温度で加熱して、17%以上の開気孔率を有する多孔質セラミックス焼成体を製造することを特徴とする多孔質セラミックス焼成体の製造方法。 Molding a mixture containing 50 to 80 parts by weight of weathered volcanic ash, 10 parts by weight of vermiculite and 10 to 40 parts by weight of waste glass powder, and heating the molding at a temperature of 500 to 1000 ° C, A method for producing a porous ceramic fired body, comprising producing a porous ceramic fired body having an open porosity of 17% or more. バーミキュライトは、その一部に、バーミキュライトより少ない量の雲母若しくはタルク又はこれの混合物を含むものであることを特徴とする請求項7乃至10並びに請求項12及び13のいずれか一項に記載の多孔質セラミックス焼成体の製造方法。 The porous ceramic according to any one of claims 7 to 10 and claims 12 and 13, wherein the vermiculite contains a part of mica or talc or a mixture thereof in a smaller amount than vermiculite. A method for producing a fired body. バーミキュライトが、焼成されたバーミキュライト若しくは未焼成バーミキュライト又はこれらの混合物であることを特徴とする請求項7乃至10及び請求項12乃至14のいずれか一項に記載の多孔質セラミックス焼成体の製造方法。
15. The method for producing a fired porous ceramic body according to claim 7, wherein the vermiculite is fired vermiculite, unfired vermiculite, or a mixture thereof.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013112533A (en) * 2011-11-25 2013-06-10 Kitakyushu Foundation For The Advancement Of Industry Science & Technology Porous ceramic using volcanic ash as raw material and method for producing the same

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