JP2000238021A - 成形体及びその成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法精度、圧縮強度に優れた成形体及びその
成形方法を提供すること。 【解決手段】 本発明では、粉末状の無機質結合材と粉
末状の無機質骨材とを混合して混合粉体とし、同混合粉
体を略真空中において加圧成形することとした。無機質
結合材としては、消石灰、ドロマイト、石膏、水酸化マ
グネシウムのいずれか一種又は二種以上の混合物を用
い、加圧成形時の圧力は、９０ＭPa以上とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成形体及びその成
形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、建造物の内外壁、床、塀、歩
道の縁石等に成形体が広く使用されており、かかる成形
体としては、タイル、煉瓦、各種石材、セメント製品等
がある。

【０００３】これらのうち、タイル、煉瓦、セメント製
品は、それぞれの原材料に水を加えてスラリー状態にし
たものを低圧で成形した後、所定期間養生したものであ
り、タイル、煉瓦については、更に、焼成又はオートク
レーブ処理を行ってセラミック化したものである。

【０００４】また、石材は、天然に存在する原石から切
り出した後、切削加工したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
タイル、煉瓦、各種石材、セメント製品にあっては、解
決すべき以下の課題が残されていた。

【０００６】すなわち、タイル、煉瓦、セメント製品
は、原材料に水を加えてスラリー状態にした後に加工し
なければならず、しかも、タイル、煉瓦にあっては、更
に焼成又はオートクレーブ処理を行う必要があり、製造
工程が煩雑で、製造に多大な労力や時間を要していた。

【０００７】また、タイル、煉瓦、セメント製品は、原
材料の特性や、製造上の特性によって、焼き縮みや収縮
・膨張等が生じてしまい、寸法精度の良好なものを安定
して大量に生産することが困難であった。

【０００８】更に、タイル、煉瓦、セメント製品の原材
料に消臭・抗菌等の機能を有する機能性粉体や繊維を添
加して製造を行うと、イオン化したアルカリや加熱溶融
によって機能性粉体や繊維の機能が失われてしまい、所
望の機能を有する成形体を製造することができなかっ
た。

【０００９】しかも、タイル、煉瓦、セメント製品は、
表面に切削、研削、研磨等の加工を施すと、表面が加工
前と加工後で異質のものになってしまうといった不具合
があった。

【００１０】また、石材は、天然に存在する原石を切り
出して切削加工する必要があり、産地毎に品質が異な
り、同一の製品を大量に生産するには不向きであった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来の成
形体の欠点を解消し、寸法精度が良好で、従来のタイ
ル、煉瓦、セメント製品、石材以上の物理強度を持つ成
形体を得ることを目的とするものであり、本発明では、
粉末状の無機質結合材と粉末状の無機質骨材とを混合し
て混合粉体とし、同混合粉体を略真空中において加圧成
形することとした。

【００１２】また、無機質結合材として、消石灰、ドロ
マイト、石膏、水酸化マグネシウムのいずれか一種又は
二種以上の混合物を用いることとした。

【００１３】特に、加圧成形時の圧力は、９０ＭPa以上
とした。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明に係る成形体は、粉末状の
無機質結合材と粉末状の無機質骨材とを混合して混合粉
体とし、同混合粉体を略真空中において加圧成形したも
のである。

【００１５】無機質結合材としては、消石灰、ドロマイ
ト、石膏、水酸化マグネシウム等のように、空気中で容
易に炭酸ガスや水と反応して硬化体となる材料を用いて
いる。尚、無機質結合材としては、消石灰、ドロマイ
ト、石膏、水酸化マグネシウムのいずれか一種を単独で
用いてもよく、また、二種以上の混合物として用いても
よい。

【００１６】無機質骨材としては、炭酸カルシウム、珪
砂、スラグ、フライアッシュ、焼却灰、汚泥、酸化鉄粉
等を用いている。

【００１７】これらの無機質結合材と無機質骨材のほか
に、更に、シリカゲル・ゼオライト・活性炭・珪藻土等
の無機多孔質材料、カオリン・ベントナイト・セピオラ
イト等の粘土、酸化鉄等の無機顔料、酸化チタン・酸化
亜鉛等の機能性無機触媒、抗菌抗黴材、クリソタイル・
ワラストナイト・ガラス繊維等の無機繊維、パルプ・麻
スサ等の天然繊維、ビニロン繊維・ポリエチレン繊維等
の合成繊維を加えてもよい。

【００１８】混合比率は、無機質結合材を５〜100 重量
部、無機質骨材を０〜95重量部としている。また、無機
質多孔質材料、粘土、無機顔料、機能性無機触媒、抗菌
抗黴材、無機繊維等を0 ．1 〜50重量部混合してもよ
い。

【００１９】加圧成形には、図１に示す真空成形機を用
いている。同図において、真空成形機Ａは、機枠１の下
部に下金型２を配設する一方、機枠１の上部に油圧式の
昇降シリンダー３をシリンダーロッド４の先端を下方に
向けて配設し、同シリンダーロッド４の先端部に上金型
５を連設しており、昇降シリンダー３の作用によって上
金型５を下金型２の凹部６に向けて昇降作動するように
している。図中、７は下金型２の凹部６に連通連結した
真空ポンプ、８は油圧ポンプ、９は油圧操作盤である。

【００２０】まず、下金型２の凹部６に、無機質結合材
と無機質骨材、更には、必要に応じて無機質多孔質材料
や粘土等の混合粉体を投入する。その際に、混合粉体を
加湿又は乾燥して、混合粉体の含水率を０〜10％に調整
してもよい。

【００２１】次に、真空ポンプ７の作用によって、下金
型２の凹部６と上金型５とで形成する加圧空間を−８０
ＫPa〜−１００ＫPaの略真空状態として成形機Ａで混合
粉体を板状又は塊状に加圧成形する。尚、加圧空間は、
−９４ＫPa〜−１００ＫPaの略真空状態とするのが好ま
しい。

【００２２】加圧成形時に混合粉体が受ける成形圧力
は、９０ＭPa以上、好ましくは１００ＭPa〜３００ＭPa
となるようにしている。

【００２３】このように、略真空中において高圧で成形
することにより、成形体の内部に殆ど空気が残留してお
らず、物理強度が高く、寸法精度の良好な成形体を成形
することができる。

【００２４】しかも、加圧成形後に、成形体を空気中に
放置したり又は炭酸ガス雰囲気中において養生した場合
には、無機質結合材として用いた消石灰等が、 Ｃa(ＯＨ)₂＋ＣＯ₂ → Ｃa ＣＯ₃ ＋Ｈ₂ Ｏ のように、炭酸ガスを吸収して炭酸カルシウムとなり、
これによって、成形体の物理強度をさらに増大させるこ
とができる。

【００２５】また、煉瓦やタイル等と異なり、焼成やオ
ートクレーブ処理等の熱処理を施していないため、混合
粉体に無機多孔質材料や粘土、機能性無機触媒、抗菌抗
黴材を添加しても、これら無機多孔質材料や粘土等が熱
の影響を受けることはなく、従って、無機多孔質材料や
粘土等のそれぞれの材料が有する特性を保持した成形体
を成形することができる。

【００２６】しかも、熱処理を施していないため、窯変
による変色が生じることもなく、加圧成形前の混合粉体
の色と同色の成形体を再現よく多量に成形することがで
きる。

【００２７】更には、セメント製品と異なり、原材料を
スラリー状態にしていないため、白華もなく、混合粉体
に５重量部以下の顔料を混入するだけで十分に発色させ
ることができる。

【００２８】また、混合粉体に繊維を混入することによ
って、曲げ強度を増強することもできる。

【００２９】

【実施例】本発明を実施して成形体を成形し、同成形体
の圧縮強度について測定した。以下にその試験結果を示
す。

【００３０】( 試験例１）下記の混合粉体について、真
空成形機を用いて厚み20mmの成形体を成形圧力を変えて
成形し（No. １〜No. ７）、各成形体の吸水率、見かけ
密度、圧縮強度の測定を行った。 消石灰
１００重量部 炭酸カルシウム １００重量部 含水率 ３％ 各成形体の吸水率、見かけ密度、圧縮強度の測定結果を
表１に示す。また、成形圧力と吸水率、見かけ密度、圧
縮強度との関係を図２〜図４に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１及び図２〜図４より明らかなように、
成形圧力を約９０ＭPa以上とすることにより、吸水率が
減少するとともに見かけ密度が増大し、圧縮強度が顕著
に増大している。

【００３３】すなわち、混合粉体の加圧成形において
は、約90MPa 以上の成形圧力で加圧成形することによ
り、従来より行われていた低圧（数MPa ）で加圧成形す
る場合に比べ、成形体の圧縮強度を顕著に増大させるこ
とができる。

【００３４】尚、消石灰以外の前述した無機質結合材
や、炭酸カルシウム以外の前述した無機質骨材を用いた
場合であっても、同様の結果が得られた。

【００３５】( 試験例２) 無機質結合材として消石灰を
用い、消石灰と無機質骨材や繊維等との混合比率を変え
て、真空成形機を用いて成形圧力150MPaで厚み20mmの成
形体を成形し(No.８〜No16）、各成形体の吸水率、見か
け密度、圧縮強度の測定を行った。

【００３６】各成形体の吸水率、見かけ密度、圧縮強度
の測定結果を表２に示す。また、対比のために、煉瓦と
石材の物性値(JIS規格) を表３に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】表２と表３とを比較することにより明らか
なように、すべての成形体において煉瓦2 種以上の圧縮
強度を有し、特に、成形体No.11 〜No.13 にあっては、
硬石以上の圧縮強度を有することがわかる。

【００４０】無機質結合材として炭酸カルシウムを用い
た場合には、炭酸カルシウムが充填性のよい微粉末であ
り又弱いながらも圧着する性質があるため、消石灰との
圧着が十分に行われ、圧縮強度が増大すると考えられ
る。

【００４１】また、無機繊維の一種であるワラストナイ
トを加えると、衝撃抵抗性や破壊強度が大きいといった
ワラストナイトの有する性質が発現され、成形体の圧縮
強度が増大すると考えられる。

【００４２】また、無機質骨材として粗粒の珪砂を用い
た場合には、珪砂自身の強度によって成形圧力を珪砂自
体が受け止めることとなり、成形圧力が消石灰に十分に
伝わらず、消石灰と珪砂との圧着が不十分なものとなり
圧縮強度の低下を招いているものと思われる。しかしな
がら、この場合であっても、煉瓦と同等以上の圧縮強度
を有する成形体が得られている。

【００４３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４４】すなわち、本発明では、略真空中において
高圧で成形しているために、成形体の内部に殆ど空気が
残留することがなく、物理強度が高く、寸法精度の良好
な成形体を成形することができ、従って、成形体を寸法
安定性のよい建材として利用することができる。

【００４５】また、煉瓦やタイル等と異なり、焼成やオ
ートクレーブ処理等の熱処理を施していないために、混
合粉体に無機多孔質材料や粘土、機能性無機触媒、抗菌
抗黴材を添加しても、これら無機多孔質材料や粘土等が
熱の影響を受けることはなく、無機多孔質材料や粘土等
のそれぞれの材料が有する特性を保持した成形体を成形
することができ、従って、それぞれの材料が有する特徴
を具備した建材を得ることができる。

【００４６】しかも、成形体は、無機質結合材が空気中
の炭酸ガスや水分と反応して自然に硬化する性質を有し
ているため、自然硬化前に成形体表面の切削・研削・研
磨加工が容易に行えるとともに、成形体の表面を切削・
研削・研磨加工しても、成形体の表面が空気中で自然硬
化して、成型体表面の強度を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空成形機を示す説明図。

【図２】成形圧力と吸水率との関係を示すグラフ。

【図３】成形圧力と見かけ密度との関係を示すグラフ。

【図４】成形圧力と圧縮強度との関係を示すグラフ。

【符号の説明】

Ａ 真空成形機 １ 機枠 ２ 下金型 ３ 昇降シリンダー ４ シリンダーロッド ５ 上金型 ６ 凹部 ７ 真空ポンプ ８ 油圧ポンプ ９ 油圧操作盤

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【手続補正書】

【提出日】平成１２年１月１９日（２０００．１．１
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉末状の無機質結合材と粉末状の無機質
   骨材とを混合して混合粉体とし、同混合粉体を略真空中
   において加圧成形することを特徴とする成形体の成形方
   法。
2. 【請求項２】 無機質結合材は、消石灰、ドロマイト、
   石膏、水酸化マグネシウムのいずれか一種又は二種以上
   の混合物であることを特徴とする請求項１記載の成形体
   の成形方法。
3. 【請求項３】 加圧成形時の圧力は、９０ＭPa以上であ
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形
   体の成形方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の
   成形方法により成形したことを特徴とする成形体。