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JP2010095444A - Solidification method of ceramics - Google Patents

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JP2010095444A
JP2010095444A JP2010022830A JP2010022830A JP2010095444A JP 2010095444 A JP2010095444 A JP 2010095444A JP 2010022830 A JP2010022830 A JP 2010022830A JP 2010022830 A JP2010022830 A JP 2010022830A JP 2010095444 A JP2010095444 A JP 2010095444A
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JP
Japan
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ceramic
ceramic powder
solidified
powder
water glass
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010022830A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshi Fujimasa
正督 藤
Tomohiro Yamakawa
智弘 山川
Minoru Takahashi
実 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nagoya Institute of Technology NUC
Original Assignee
Nagoya Institute of Technology NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nagoya Institute of Technology NUC filed Critical Nagoya Institute of Technology NUC
Priority to JP2010022830A priority Critical patent/JP2010095444A/en
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  • Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)

Abstract

【課題】高温焼成が不要であり、機械的な強度に優れたセラミックス固化体が得られるセラミックス粉体の固化方法を提供する。
【解決手段】少なくとも表面がケイ酸及び/又はケイ酸塩からなるセラミックスを摩砕することによって表面がメカノケミカル的に非晶質化された活性化セラミックス粉体とする。こうして得られた活性化セラミックス粉体をアルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物を含むアルカリ水溶液で処理することにより、活性化セラミックス粉体の表面を溶解及び再析出させてセラミックス固化体を得る。
【選択図】図1
Disclosed is a method for solidifying ceramic powder, which does not require high-temperature firing and provides a solidified ceramic body having excellent mechanical strength.
An activated ceramic powder whose surface is mechanochemically amorphized is obtained by grinding ceramics having at least a surface made of silicic acid and / or silicate. The activated ceramic powder thus obtained is treated with an alkaline aqueous solution containing an alkali metal hydroxide and / or an alkaline earth metal hydroxide, so that the surface of the activated ceramic powder is dissolved and re-precipitated. A solidified body is obtained.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、セラミックスの粉体をセメントや水ガラス等のバインダーを用いることなく、高温焼結することもなく固化する方法に関する。   The present invention relates to a method of solidifying ceramic powder without using high-temperature sintering without using a binder such as cement or water glass.

セメントクリンカーは、石灰岩が粘土と混合されて焼成されるため、石灰岩の焼成による炭酸ガスの放出と、重油燃料の燃焼による炭酸ガスの放出とがある。このため、1トンのセメントクリンカーを焼成するのに1トンの二酸化炭素が発生するといわれている。近年、地球温暖化現象が世界的に問題となり、炭酸ガス放出の規制が重要な課題となっていることから、セメントに代わる新たな代替技術の開発が求められている。   Since cement clinker is baked by mixing limestone with clay, there are carbon dioxide emission by burning limestone and carbon dioxide emission by burning heavy oil fuel. For this reason, it is said that 1 ton of carbon dioxide is generated to burn 1 ton of cement clinker. In recent years, global warming has become a global problem, and the regulation of carbon dioxide emission has become an important issue. Therefore, development of a new alternative technology to replace cement is required.

こうした状況下、石灰石に依存せず、焼成する必要のない、省エネタイプの材料として、水ガラスを結合剤としてセラミックス粉末を結合した、常温固化型のセラミックス固化体が注目を浴びている(例えば、特許文献1〜4参照)。このセラミックス固化体では、水ガラスとメタカオリン等のフィラーとを混合し、フィラーからアルミ等の金属イオンを溶出させて水ガラスと反応させる。これにより、水ガラスの成分であるケイ酸ナトリウムが架橋して無機ポリマーとなる。そして水分の蒸発とともに脱水縮合が起こり、セラミックス固化体となる。   Under such circumstances, as an energy-saving material that does not depend on limestone and does not need to be fired, a room temperature solidified ceramic solidified body in which ceramic powder is bound using water glass as a binder has attracted attention (for example, (See Patent Documents 1 to 4). In this ceramic solidified body, water glass and a filler such as metakaolin are mixed, and metal ions such as aluminum are eluted from the filler and reacted with water glass. Thereby, sodium silicate which is a component of water glass is crosslinked to become an inorganic polymer. Then, dehydration condensation occurs as the water evaporates, resulting in a solidified ceramic.

以上のように、水ガラスを利用してフィラーを固化するセラミックス固化体によれば、石灰石を用いることなく、常温で容易にブロック等の建築材料を得ることができる(フィラーの活性化のために、750℃程度で焼成することが望ましいが、それでもセメントクリンカーの焼成温度と比較してはるかに低温である)。このため、製造時の炭酸ガスの発生量は、セメントに比べてはるかに発生量が少ない。   As described above, according to the ceramic solidified body that solidifies the filler using water glass, a building material such as a block can be easily obtained without using limestone (for activation of the filler). It is desirable to fire at about 750 ° C., but still much lower than the firing temperature of cement clinker). For this reason, the amount of carbon dioxide generated during production is much less than that of cement.

特開平8−301638号公報JP-A-8-301638 特開平8−301639号公報JP-A-8-301039 特開平7−133147号公報JP 7-133147 A 特開2003−226569号公報JP 2003-22669 A

しかし、上記従来の水ガラスを結合剤として用いたセラミックス固化体では、水ガラス中のケイ素とナトリウムとの比率や、重合度によってセラミックスの溶解性が大きく変化する。このため、固化の制御が困難であり、強度の高いセラミックス固化体を再現性良く得ることが困難であった。また、水ガラスを多量に使用するため、水ガラス中の水分が蒸発し、歪が入ったりひび割れが生じたりしやすく、ひいては、機械的な強度に劣るという問題があった。   However, in the ceramic solidified body using the conventional water glass as a binder, the solubility of the ceramic varies greatly depending on the ratio of silicon and sodium in the water glass and the degree of polymerization. For this reason, it is difficult to control solidification, and it is difficult to obtain a solidified ceramic body with high reproducibility. In addition, since a large amount of water glass is used, the water in the water glass evaporates, and is apt to be distorted or cracked, resulting in inferior mechanical strength.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、高温焼成が不要であり、機械的な強度に優れたセラミックス固化体が得られるセラミックス粉体の固化方法を提供することを解決すべき課題としている。   The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and solves the problem of providing a method for solidifying ceramic powder that does not require high-temperature firing and that can provide a solidified ceramic body having excellent mechanical strength. It is an issue that should be done.

発明者らは、従来の結合剤として水ガラスを用いるのではなく、メカノケミカル現象を利用してセラミックス固化体を得ることを考えた。メカノケミカル現象とは、粉砕などで衝撃応力やせん断応力を受けた固体中において、化学結合や電子密度の分布の変化が起こり、電荷移動による多様な化学反応が局部的に生じたり、熱的過程での励起状態と違って電子エネルギーの励起が起こったりする現象をいう。ケイ酸やケイ酸塩はメカノケミカルな処理で非晶質化を起こすことができる。このため、この現象を利用し、ケイ酸やケイ酸塩の粉体をボールミルなどで摩砕することにより、非晶質化させ、さらにアルカリを作用させれば、非晶質相とアルカリとが反応し、溶解及び再析出が起こり、固化することを見出し、本発明を完成するに至った。   The inventors considered not using water glass as a conventional binder, but using a mechanochemical phenomenon to obtain a solidified ceramic body. The mechanochemical phenomenon is a change in chemical bond or electron density distribution in a solid that has been subjected to impact stress or shear stress due to crushing, etc., causing various chemical reactions due to charge transfer locally or thermal processes. This is a phenomenon in which excitation of electron energy occurs, unlike the excited state at. Silicic acid and silicate can be made amorphous by mechanochemical treatment. For this reason, if this phenomenon is utilized and the powder of silicic acid or silicate is ground by a ball mill or the like to make it amorphous, and further an alkali acts, the amorphous phase and the alkali are separated. It reacted, melt | dissolved and reprecipitation occurred, it discovered that it solidified, and came to complete this invention.

すなわち、本発明のセラミックス粉体の固化方法は、
メカノケミカル作用によって、セミラックス粉体の表面に非晶質部を形成する工程と、
非晶質部が溶解可能な液に、非晶質部を溶解させるとともに再析出させて析出層を形成し、主に析出層によって、セラミックス粉体同士を固化させる工程と、
を備えることを第1の特徴とする。
That is, the method for solidifying the ceramic powder of the present invention comprises:
A step of forming an amorphous part on the surface of the semi-lux powder by a mechanochemical action;
In the liquid in which the amorphous part can be dissolved, the amorphous part is dissolved and reprecipitated to form a precipitated layer, and the ceramic powder is mainly solidified by the precipitated layer;
The first feature is to include

また、メカノケミカル作用によって非晶質部が表面に形成されたセミラックス粉体を用意し、非晶質部が溶解可能な液に、セミラックス粉体の非晶質部を溶解させるとともに再析出させて析出層を形成し、主に析出層によって、セラミックス粉体同士を固化させることを第2の特徴とする。   In addition, a semi-lux powder with an amorphous part formed on the surface by mechanochemical action is prepared, and the amorphous part of the semi-lux powder is dissolved and reprecipitated in a solution in which the amorphous part can be dissolved. The second feature is to form a precipitation layer and solidify the ceramic powders mainly by the precipitation layer.

また、析出層のみによって、セラミックス粉体同士を固化させることを第3の特徴とする。   The third feature is that the ceramic powders are solidified only by the deposited layer.

このようにして得られたセラミックス固化体は、水ガラスを用いていないため、脱水による収縮率がそれほど大きくなく、また、歪や空隙が少なく、機械的強度も高くなる。また、重合度等によって性質が大きく変化する水ガラスを用いていないため、制御が容易で、機械的強度等の品質安定性が優れている。   Since the ceramic solid body thus obtained does not use water glass, the shrinkage due to dehydration is not so large, and there are few distortions and voids, and the mechanical strength is also high. Further, since water glass whose properties vary greatly depending on the degree of polymerization or the like is not used, control is easy and quality stability such as mechanical strength is excellent.

したがって、本発明のセラミックス粉体の固化方法によれば、高温焼成が不要であり、機械的な強度に優れたセラミックス固化体が得られる。   Therefore, according to the method for solidifying ceramic powder of the present invention, high-temperature firing is unnecessary, and a ceramic solidified body having excellent mechanical strength can be obtained.

本発明のセラミックス固化体の製造方法における固化原理を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the solidification principle in the manufacturing method of the ceramic solidification body of this invention. ボールミル時間とセラミックス固化体の強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between ball mill time and the intensity | strength of a ceramic solidification body.

<原 料>
原料となるセラミックスとしては、少なくとも表面がケイ酸及び/又はケイ酸塩からなることが要件とされる。このようなセラミックスとしては、例えば、ベントナイト、カオリナイト、メタカオリン、モンモリロナイト等の粘土鉱物、石英、ムライト等のSiO2-Al2O3系無機質粉体等を用いることができる。これらの中でも、粘土鉱物や石英は、安価かつ大量に得られるため、好適である。発明者らは、粘土鉱物としてメタカオリンを用いた場合、緻密で機械的強度に優れたセラミックス固化体を得ている。
<Raw materials>
The ceramics used as a raw material are required to have at least a surface made of silicic acid and / or silicate. Examples of such ceramics include clay minerals such as bentonite, kaolinite, metakaolin, and montmorillonite, and SiO 2 —Al 2 O 3 inorganic powders such as quartz and mullite. Among these, clay minerals and quartz are preferable because they are inexpensive and can be obtained in large quantities. The inventors have obtained a solidified ceramic body that is dense and excellent in mechanical strength when metakaolin is used as a clay mineral.

その他、フライアッシュ、キラ、ガラス、ペーパースラッジ、アルミドロス等の廃棄物をセラミックスとして用いることができる。   In addition, waste such as fly ash, glitter, glass, paper sludge, and aluminum dross can be used as ceramics.

また、表面のみがケイ酸及び/又はケイ酸塩からなるセラミックスとしては、例えば窒化ケイ素、炭化ケイ素、アルミノ珪酸塩(ゼオライト)、サイアロン(SiAlON)、シリコンオキシナイトライド(SiON)、シリコンオキシカーバイド(SiOC)等が挙げられる。   Moreover, as ceramics which only the surface consists of silicic acid and / or silicate, for example, silicon nitride, silicon carbide, aluminosilicate (zeolite), sialon (SiAlON), silicon oxynitride (SiON), silicon oxycarbide ( SiOC) and the like.

また、骨材を併用することもできる。このような骨材としては、砂、砕砂、砂利、砕石、珪砂、珪石粉、結晶質アルミナ、フライアッシュ、アルミナ、マイカ、珪藻土、雲母、岩石粉末(シラス、抗火石等)、玄武岩、長石、珪灰石、粘土、ボーキサイト、セピオライト、繊維材料等を用いることができる。
<摩砕工程>
摩砕工程では、図1に示すように、少なくとも表面がケイ酸及び/又はケイ酸塩からなるセラミックス1を摩砕することによって、表面がメカノケミカル的に非晶質化された非晶質層2aを有する活性化セラミックス粉体2とされる。非晶質層2aではシリカの網目構造がアモルファス状態とされており、アルカリによって侵食され易い状態となっている。このようなメカノケミカル作用を行うためには、衝撃、摩擦、圧縮、剪断等の各種の力を複合的に作用させることが効果的である。このような作用を行うことができる装置としては、ボールミル、振動ミル、遊星ミル、媒体攪拌型ミル等の混合装置ボール媒体ミル、ローラーミル、乳鉢等の粉砕機などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、被粉砕物に対し、主として衝撃、摩砕等の力を作用させることができるジェット粉砕機等も用いることができる。ジェット粉砕機で粉砕すれば、圧縮力、せん断力、衝撃力等を加えることができ、これによりセラミックス表面のケイ酸及び/又はケイ酸塩を非晶質化し、活性化セラミックス粉体とすることができる。
Aggregates can also be used in combination. Such aggregates include sand, crushed sand, gravel, crushed stone, quartz sand, quartzite powder, crystalline alumina, fly ash, alumina, mica, diatomaceous earth, mica, rock powder (shirasu, anti-fluorite, etc.), basalt, feldspar, Wollastonite, clay, bauxite, sepiolite, fiber material, etc. can be used.
<Milling process>
In the grinding step, as shown in FIG. 1, an amorphous layer whose surface is mechanochemically amorphized by grinding ceramics 1 having at least a surface made of silicic acid and / or silicate. The activated ceramic powder 2 having 2a is obtained. In the amorphous layer 2a, the network structure of silica is in an amorphous state, and is easily eroded by alkali. In order to perform such a mechanochemical action, it is effective to apply various forces such as impact, friction, compression, and shearing in a composite manner. Examples of the apparatus capable of performing such an action include a mixing apparatus such as a ball mill, a vibration mill, a planetary mill, and a medium stirring mill, a ball medium mill, a roller mill, a pulverizer such as a mortar, and the like. Is not to be done. Further, a jet crusher or the like that can mainly apply a force such as impact and grinding to the object to be crushed can also be used. If it is pulverized with a jet pulverizer, compressive force, shear force, impact force, etc. can be applied, thereby silicic acid and / or silicate on the ceramic surface is made amorphous and activated ceramic powder. Can do.

また、摩砕工程においては、粒度分布の経時変化がなくなるまで、摩砕することが好ましい。粒度分布の経時変化がなくなるまで摩砕するということは、セラミックス1が摩砕によって細かくできる限界に達していると考えられ、セラミックス表面のメカノケミカル的な非晶質化が最も進行した状態となっている。こうした状態にまで摩砕されて得られる活性化セラミックス粉体2は、アルカリ水溶液による溶解も進みやすくなり、得られるセラミックス固化体は緻密で機械的な強度の高いものとなる。
<アルカリ処理工程>
アルカリ処理工程では、活性化セラミックス粉体2をアルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物を含むアルカリ水溶液で処理する。アルカリ金属水酸化物としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等が挙げられる。また、アルカリ土類金属水酸化物としては、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等が挙げられる。
In the grinding step, it is preferable to grind until there is no change with time in the particle size distribution. Grinding until there is no change over time in the particle size distribution is considered to have reached the limit that the ceramic 1 can be made fine by grinding, and the mechanochemical amorphization of the ceramic surface is the most advanced state. ing. The activated ceramic powder 2 obtained by grinding to such a state is likely to proceed with dissolution with an alkaline aqueous solution, and the obtained ceramic solidified body becomes dense and has high mechanical strength.
<Alkali treatment process>
In the alkali treatment step, the activated ceramic powder 2 is treated with an alkaline aqueous solution containing an alkali metal hydroxide and / or an alkaline earth metal hydroxide. Examples of the alkali metal hydroxide include potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide and the like. Examples of the alkaline earth metal hydroxide include calcium hydroxide and barium hydroxide.

アルカリ水溶液と活性化セラミックス粉体2との混合・混練を行うための装置としては、特に限定されるものではなく、従来公知の任意の混合機、混練機が使用できる。例えば、双腕ニーダー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー、バンバリーミキサー、コンティニュアスミキサー、あるいは連続混練機等が挙げられる。気泡を抜くために真空土練機を用いることも好ましい。こうであれば、セラミックス固化体の中に気泡が残ることを防止することができる。   The apparatus for mixing and kneading the alkaline aqueous solution and the activated ceramic powder 2 is not particularly limited, and any conventionally known mixer or kneader can be used. Examples thereof include a double-arm kneader, a pressure kneader, an Eirich mixer, a super mixer, a planetary mixer, a Banbury mixer, a continuous mixer, and a continuous kneader. It is also preferable to use a vacuum kneader to remove bubbles. This can prevent bubbles from remaining in the solidified ceramic body.

この処理により活性化セラミックス粉体2の表面の非晶質層2aは溶解し、さらには脱水縮合されて析出層3aが生成する。この析出層3aが接着剤の役割を果たしてセラミックス固化体3が得られる。このアルカリ処理工程では、非晶質層2aの溶解反応や、脱水縮合反応は室温で行ってもよいし、加熱して迅速化を図ることもできる。反応温度は原料となるセラミックスの種類やアルカリ水溶液の種類や濃度によって適宜選択すればよいが、一般的には室温〜200°Cが好ましく、さらに好ましいのは室温〜60°Cの範囲である。   By this treatment, the amorphous layer 2a on the surface of the activated ceramic powder 2 is dissolved and further dehydrated and condensed to form a deposited layer 3a. The deposited layer 3a serves as an adhesive to obtain a solidified ceramic body 3. In this alkali treatment step, the dissolution reaction of the amorphous layer 2a and the dehydration condensation reaction may be performed at room temperature, or can be accelerated by heating. The reaction temperature may be appropriately selected depending on the type of ceramic as a raw material and the type and concentration of the aqueous alkali solution, but generally room temperature to 200 ° C. is preferable, and room temperature to 60 ° C. is more preferable.

ところで、背景技術の欄で説明した従来の水ガラスを結合剤として用いたセラミックス固化体では、水ガラス中のケイ素とナトリウムとの比率や、重合度によってセラミックスの溶解性が大きく変化する。このため、固化の制御が困難であり、強度の高いセラミックス固化体を再現性良く得ることが困難であった。また、水ガラスを多量に使用するため、水ガラス中の水分が蒸発し、歪が入ったりひび割れが生じたりしやすく、ひいては、機械的な強度に劣るという問題があった。また、水分の蒸発によって収縮が起こるため、寸法精度に劣るという問題もあった。さらには、水ガラスを多量に用いることから、水ガラス成分が表面に浮き出し、白く汚れて見栄えが悪いという問題もあった。また、粘性の高い水ガラスとセラミックス粉体とをよく混合する必要があるため、混合に多大なエネルギーと時間を要するという問題があった。さらには、多量の水ガラスとセラミックスとを化学反応させるため、セラミックスは、表面のみならず、ある程度の内部までケイ酸又はケイ酸塩の相が存在する必要が合った。   By the way, in the ceramic solidified body using the conventional water glass described in the background art column as a binder, the solubility of the ceramic greatly varies depending on the ratio of silicon and sodium in the water glass and the degree of polymerization. For this reason, it is difficult to control solidification, and it is difficult to obtain a solidified ceramic body with high reproducibility. In addition, since a large amount of water glass is used, the water in the water glass evaporates, and is apt to be distorted or cracked, resulting in inferior mechanical strength. Moreover, since shrinkage occurs due to evaporation of moisture, there is a problem that the dimensional accuracy is inferior. Furthermore, since a large amount of water glass is used, there is a problem that the water glass component is raised on the surface and becomes white and dirty. Moreover, since it is necessary to mix water glass and ceramic powder with high viscosity well, there was a problem that much energy and time were required for mixing. Furthermore, in order to cause a large amount of water glass and ceramics to chemically react, it is necessary that the ceramics have a silicic acid or silicate phase not only on the surface but also to some extent inside.

これに対して、発明の実施形態の欄で説明した方法によって得られたセラミックス固化体は、水ガラスを用いていないため、脱水による収縮率がそれほど大きくなく、寸法精度に優れた成形体を製造することができる。また、歪や空隙が少なく、機械的強度も高くなり、得られるセラミックス固化体の強度を10MPa以上とすることができる。   On the other hand, since the ceramic solidified body obtained by the method described in the column of the embodiment of the invention does not use water glass, a shrinkage ratio due to dehydration is not so large, and a molded body excellent in dimensional accuracy is manufactured. can do. Moreover, there are few distortions and voids, the mechanical strength is increased, and the strength of the obtained ceramic solidified body can be 10 MPa or more.

また、重合度等によって性質が大きく変化する水ガラスを用いていないため、制御が容易で、機械的強度等の品質安定性が優れている。   Further, since water glass whose properties vary greatly depending on the degree of polymerization or the like is not used, control is easy and quality stability such as mechanical strength is excellent.

さらに、粘性が高くて原料との均一な混合が困難な水ガラスと異なり、アルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物を含むアルカリ水溶液は粘度が低く、原料となるセラミックスとの均一な混合が容易であり、混合に要するエネルギーが小さく、混合時間も短くて済む。また、均一な混合が容易となるため、アルカリの偏析によって外観が白く汚れるという問題も生じ難い。   Furthermore, unlike water glass, which is highly viscous and difficult to uniformly mix with raw materials, alkaline aqueous solutions containing alkali metal hydroxides and / or alkaline earth metal hydroxides have low viscosity and Uniform mixing is easy, energy required for mixing is small, and mixing time is short. Moreover, since uniform mixing becomes easy, the problem that the appearance is stained white due to segregation of alkali hardly occurs.

したがって、発明の実施形態の欄で説明したセラミックス粉体の固化方法によれば、高温焼成が不要であり、固化の制御が容易であり、機械的な強度及び寸法精度の優れており、見栄えも良く、製造時のエネルギーの消費が少なくて、幅広い資源を原料とすることができる。   Therefore, according to the solidification method of the ceramic powder described in the embodiment of the invention, high-temperature firing is unnecessary, the solidification control is easy, the mechanical strength and the dimensional accuracy are excellent, and the appearance is also good. Well, it consumes less energy during production and can use a wide range of resources.

以下、本発明を具体化した実施例について、詳細に説明する。(実施例1)
実施例1では、カオリナイトを焼成して脱水したメタカオリン(平均粒子径1μm)を用い、アルカリ水溶液として水酸化カリウム水溶液を用いて、以下の各工程を経てセラミックス固化体を製造した。<摩砕工程>
上記メタカオリン200gを1000mLの磁性ポットに入れ、ジルコニアボール(径10φ)を投入し、ボールミル装置で100時間回転させて、活性化メタカオリン粉体を得た。<アルカリ処理工程>
摩砕工程によって得られた活性化メタカオリン粉体に50質量%の水酸化カリウム溶液を原料に対して65質量%加え、真空土練機を用いて押し出し、所定の長さに裁断して角柱状の混合体を得た。さらに、この混合体を40°Cに設定した乾燥機に入れて24時間加熱乾燥し、実施例1のメタカオリン固化体を得た。
(実施例2〜5)
実施例2では、摩砕工程におけるポットの回転時間を70時間、実施例3では50時間、実施例4では25時間、実施例5では10時間とした。他の条件は実施例1と同様であり説明を省略する。
(比較例1)
比較例1では、摩砕工程を行わなかった。他の条件は実施例1と同様であり説明を省略する。
<評価>
上記実施例1〜5のセラミックス固化体について、JIS R 1601に準じ、強度試験装置を用いて3点曲げ強度を室温で測定した。その結果、図2に示すように、実施例1〜5のセラミックス固化体では、ボールミル時間の増加と共に、メタカオリン固化体の強度が大きくなることが分かった。このことから、ボールミル時間を長くすることにより、メタカオリン粒子の表面の非晶質化が進み、さらにはアルカリ処理工程において、その非晶質化された表面が水酸化カリウムによって溶出・再析出されて、強固なメタカオリン固化体となることが分かった。
Hereinafter, examples embodying the present invention will be described in detail. Example 1
In Example 1, a ceramic solidified body was manufactured through the following steps using metakaolin (average particle diameter: 1 μm) obtained by baking and dehydrating kaolinite and using an aqueous potassium hydroxide solution as an alkaline aqueous solution. <Milling process>
200 g of the metakaolin was put into a 1000 mL magnetic pot, zirconia balls (diameter: 10φ) were charged, and rotated for 100 hours with a ball mill device to obtain activated metakaolin powder. <Alkali treatment process>
The activated metakaolin powder obtained by the milling process is added with a 50% by weight potassium hydroxide solution to the raw material by 65% by weight, extruded using a vacuum kneader, cut into a predetermined length, and prismatic. A mixture of was obtained. Furthermore, this mixture was put into a dryer set at 40 ° C. and heat-dried for 24 hours to obtain the solid metakaolin of Example 1.
(Examples 2 to 5)
In Example 2, the rotation time of the pot in the grinding process was 70 hours, Example 3 was 50 hours, Example 4 was 25 hours, and Example 5 was 10 hours. Other conditions are the same as those in the first embodiment, and the description is omitted.
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, the grinding step was not performed. Other conditions are the same as those in the first embodiment, and the description is omitted.
<Evaluation>
With respect to the solidified ceramic bodies of Examples 1 to 5, the three-point bending strength was measured at room temperature using a strength test apparatus in accordance with JIS R 1601. As a result, as shown in FIG. 2, in the ceramic solidified bodies of Examples 1 to 5, it was found that the strength of the metakaolin solidified body increases as the ball mill time increases. From this, by increasing the ball mill time, the amorphization of the surface of the metakaolin particles proceeds, and in the alkaline treatment step, the amorphized surface is eluted and re-precipitated by potassium hydroxide. It turned out to be a solid metakaolin solidified body.

これに対して、比較例1では、固化させることができず、測定不能となった。   On the other hand, in Comparative Example 1, it could not be solidified and measurement was impossible.

この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。   The present invention is not limited to the description of the embodiments of the invention. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.

本発明は、省エネルギタイプで、製造における炭酸ガスの排出も少ない構造材料として多くの産業分野において利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is an energy saving type and can be used in many industrial fields as a structural material that emits less carbon dioxide during production.

1…セラミックス
2…活性化セラミックス粉体2
2a…非晶質層
3…セラミックス固化体
3a…析出層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramics 2 ... Activated ceramic powder 2
2a ... amorphous layer 3 ... solidified ceramic 3a ... deposited layer

Claims (3)

メカノケミカル作用によって、セミラックス粉体の表面に非晶質部を形成する工程と、
前記非晶質部が溶解可能な液に、前記非晶質部を溶解させるとともに再析出させて析出層を形成し、主に前記析出層によって、前記セラミックス粉体同士を固化させる工程と、
を備えることを特徴とするセラミックス粉体の固化方法。
A step of forming an amorphous part on the surface of the semi-lux powder by a mechanochemical action;
In the liquid in which the amorphous part can be dissolved, the amorphous part is dissolved and reprecipitated to form a precipitated layer, and the ceramic powder is mainly solidified by the precipitated layer;
A method of solidifying ceramic powder, comprising:
メカノケミカル作用によって非晶質部が表面に形成されたセミラックス粉体を用意し、前記非晶質部が溶解可能な液に、前記セミラックス粉体の前記非晶質部を溶解させるとともに再析出させて析出層を形成し、主に前記析出層によって、前記セラミックス粉体同士を固化させることを特徴とするセラミックス粉体の固化方法。   A semi-lux powder having an amorphous part formed on the surface by a mechanochemical action is prepared, and the amorphous part of the semi-lux powder is dissolved in a solution in which the amorphous part can be dissolved. A method for solidifying a ceramic powder, characterized in that the ceramic powder is solidified mainly by the deposited layer by forming a deposited layer. 前記析出層のみによって、前記セラミックス粉体同士を固化させることを特徴とする請求項1又は2記載のセラミックス粉体の固化方法。   3. The method for solidifying ceramic powder according to claim 1, wherein the ceramic powder is solidified only by the deposited layer.
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