JP2003277122A - 建材の製造方法 - Google Patents

建材の製造方法

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JP2003277122A
JP2003277122A JP2002080306A JP2002080306A JP2003277122A JP 2003277122 A JP2003277122 A JP 2003277122A JP 2002080306 A JP2002080306 A JP 2002080306A JP 2002080306 A JP2002080306 A JP 2002080306A JP 2003277122 A JP2003277122 A JP 2003277122A
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Masaki Miwa
正記 三羽
Hiroshi Fukumizu
浩史 福水
Teruto Nakamoto
照人 中本
Shigeru Yokoyama
茂 横山
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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
  • Panels For Use In Building Construction (AREA)
  • Aftertreatments Of Artificial And Natural Stones (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】比重が小さく、優れた耐久性を発揮し、製造コ
ストの高騰化を抑制できる建材の製造方法を提供する。 【解決手段】SiO2分の少なくとも一部はシリカ微粒
子である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は建材の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、セメント系基材等の基材上に無機
質の塗膜である無機塗膜が形成された建材は、以下の製
造方法により製造されていた(特開平3−20231
3)。この製造方法は基材形成工程及び塗膜形成工程を
有する。基材形成工程では、セメント等のCaO分及び
SiO2分と軽量化原料とを含む調合物からケイ酸カル
シウム水和物を生じて硬化することにより、基材を形成
する。また、基材形成工程後の塗膜形成工程では、基材
上にアルカリケイ酸塩水溶液を含有する無機塗料を塗布
して未硬化塗膜を形成し、未硬化塗膜を加熱により脱水
するとともに脱アルカリ処理して無機塗膜を形成する。
【0003】こうして得られた建材では、基材に含まれ
る軽量化原料の割合を多くすることにより比重を小さく
できる一方、軽量化原料の割合に制限を設けて小さな吸
水率を維持することができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の製
造方法では、許容できる吸水率において軽量化原料の割
合を可及的に多くすれば、比重が小さく、軽量化を実現
可能な建材を製造できるものの、基材の表面を脆弱化さ
せる傾向が明らかとなった。このため、その基材を用い
た建材は、長期の使用により、無機塗膜が基材の表層部
分とともに剥離するおそれがあり、この意味において耐
久性が危惧される。
【0005】この点、基材と無機塗膜との間にシーラ層
を設けることもなされている。こうであれば、基材とシ
ーラ層との間でアンカー効果が生じることとなるととも
に、シーラ層が無機塗膜と好適に密着することから、基
材の表層部分の強度を補強するとともに、無機塗膜が基
材から剥がれることを防止できる。また、このシーラ層
は比較的多孔質の無機塗膜から浸透する水が基材に浸入
することを防止し、基材の炭酸化(中性化)を防止して
建材の耐久性を向上させる。
【0006】しかしながら、こうして基材と無機塗膜と
の間にシーラ層を設けるとすると、シーラ層を構成する
シーラが比較的高価であるとともに、シーラ層を設ける
工程が必要になることから、製造コストが高騰してしま
う。
【0007】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、比重が小さく、優れた耐久性を発揮
し、製造コストの高騰化を抑制できる建材の製造方法を
提供することを解決すべき課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記課題解
決のために鋭意研究を行い、基材を構成するSiO2
の少なくとも一部にシリカフュームを用いれば、基材の
表層部分の強度が上がることを発見し、本発明を完成す
るに至った。発明者らは、シリカフュームがシリカ微粒
子の1種であることから、基材を構成するSiO2分の
少なくとも一部に他のシリカ微粒子を用いる場合も同様
であると考察している。
【0009】すなわち、本発明の建材の製造方法では、
CaO分及びSiO2分と軽量化原料とを含む調合物か
らケイ酸カルシウム水和物を生じて硬化した基材を得る
基材形成工程と、該基材上にアルカリケイ酸塩水溶液を
含有する無機塗料を塗布して未硬化塗膜を形成し、該未
硬化塗膜を加熱により脱水するとともに脱アルカリ処理
して無機塗膜とする塗膜形成工程とを有する建材の製造
方法において、前記SiO2分の少なくとも一部はシリ
カ微粒子であることを特徴とする。
【0010】本発明の建材の製造方法では、基材形成工
程において、CaO分及びSiO2分と軽量化原料とを
含む調合物からケイ酸カルシウム水和物を生じて硬化す
ることにより、基材を形成する。このとき、SiO2
の少なくとも一部がシリカ微粒子であるから、軽量化原
料の周囲において、CaO分とSiO2分とは微小に反
応し、極めて緻密なケイ酸カルシウム水和物で硬化する
こととなる。このため、吸水率を考慮しつつ、基材ひい
ては建材の比重を小さくするために、調合物中の軽量化
原料の割合を多くしても、得られた建材は、軽量化原料
とともに表面の材料が脱落しにくく、表面が脆弱化しな
い。なお、基材はケイ酸カルシウム水和物を生じて硬化
したものであり、無機塗膜はアルカリケイ酸塩水溶液を
含有する無機塗料を脱水・脱アルカリ処理してなるもの
であるため、両者の熱膨張係数はほぼ等しく、両者によ
る直接的な密着性が損なわれない。このため、無機塗膜
は、基材との間にシーラ層を設けなくても又そのシーラ
層を薄くしたとしても、この基材に対して好適に密着
し、基材から剥がれ難い。
【0011】さらに、本発明の製造方法によれば、ケイ
酸カルシウム水和物の結晶構造が緻密になるため、基材
中の気孔率が抑えられ、無機塗膜を透過した水分が基材
中に浸入し難くなる。こうして、基材の炭酸化を防止し
て建材の耐久性を向上させる。
【0012】こうして、シリカ微粒子は、軽量化原料の
増量を促進することにより基材の比重を小さくするとと
もに、基材の吸水率を小さくすることもできるという二
律背反する要求を実現できる。このため、本発明の製造
方法では、基材と無機塗膜との間にシーラ層を設けなか
ったり、例え設けるにしてもそれを薄くできることか
ら、製造コストの低廉化を実現できる。
【0013】したがって、本発明の建材の製造方法によ
れば、比重が小さく、かつ優れた耐久性を発揮する建材
を安価に製造することができる。
【0014】シリカ微粒子としては、シリカフューム、
コロイダルシリカ、マイクロシリカ、アエロジル等を採
用することができる。特に、シリカフュームであること
が好ましい。シリカフュームは、これらシリカ微粒子の
中でも最も微細であり、CaO分に反応しやすい。な
お、CaO分及びSiO2分としては、セメント、フラ
イアッシュ等を採用することができる。CaO分として
は、消石灰等を採用することができる。軽量化原料とし
ては、フライアッシュ、パーライト、シラスバルーン、
珪藻土、発泡スチレンビーズ、パルプ、有機繊維等を採
用し得る。
【0015】発明者らの試験結果によれば、調合物はセ
メントを含み、セメント100質量部に対し、シリカ微
粒子としてのシリカフュームは5質量部以上含まれ、軽
量化原料は100〜200質量部以上含まれていること
が好ましい。この範囲であれば、基材の比重及び吸水率
の二律背反する要求を調和させることができ、さらに、
基材の強度を上げることができるからである。特に、シ
リカフュームは50質量部以下含まれていることが好ま
しい。
【0016】基材形成工程としては、水和処理又は水熱
処理を行なうことができるが、水熱処理を行なうことが
好ましい。水熱処理の方がCaO分とSiO2分とがよ
り微小に反応し、より極めて緻密なケイ酸カルシウム水
和物で硬化することとなるからである。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施形
態を図面を参照しつつ説明する。
【0018】「準備工程」実施形態の建材の製造方法で
は、CaO分及びSiO2分としてセメント及びフライ
アッシュ、シリカ微粒子としてシリカフューム、軽量化
原料として前記フライアッシュ、パーライト、有機繊維
及びパルプを準備する。また、メチルセルロース(M
C)及び水も準備する。
【0019】「基材形成工程」次に、図1に示す基材形
成工程S10として、表1に示す割合でセメント、フラ
イアッシュ、シリカフューム、パーライト、有機繊維、
パルプ及びMCをアイリッヒミキサーに投入し、乾式混
合を行う。次いで、これに表1に示す割合の水を加えて
湿式混合を行う。そして、これをニーダに投入し、さら
に混練して調合物を得る。得られた調合物を押出成形機
(本田鉄工製DE−100)で押出し、厚さ10(m
m)の未硬化基材を形成する。
【0020】
【表1】
【0021】この後、1気圧で12時間かけて未硬化基
材のスチーム養生を行う。そして、水熱処理として、6
気圧、160°Cで12時間かけて未硬化基材のオート
クレーブ養生を行う。こうして、調合物から得られる未
硬化基材からケイ酸カルシウム水和物を生じて水熱硬化
した基材が得られる。この基材を所望の大きさに切断す
る。
【0022】この際、25質量部のフライアッシュ、2
0質量部のシリカフューム、125質量部のパーライ
ト、3質量部のMC及び110質量部の水を加えた基材
を試験例1とする。また、50質量部のフライアッシ
ュ、20質量部のシリカフューム、150質量部のパー
ライト、3質量部のMC及び115質量部の水を加えた
基材を試験例2とする。さらに、75質量部のフライア
ッシュ、20質量部のシリカフューム、175質量部の
パーライト、3質量部のMC及び125質量部の水を加
えた基材を試験例3とする。また、30質量部のフライ
アッシュ、40質量部のシリカフューム、150質量部
のパーライト、3質量部のMC及び110質量部の水を
加えた基材を試験例4とする。さらに、シリカフューム
及びパーライトを加えず、150質量部のフライアッシ
ュ、3質量部のMC及び100質量部の水を加えた基材
を試験例5とする。また、シリカフュームを加えず、5
0質量部のフライアッシュ、100質量部のパーライ
ト、5質量部のMC及び135質量部の水を加えた基材
を試験例6とする。
【0023】「比重の測定」そして、試験例1〜6の絶
乾密度を比重として測定する。その結果を表2に示す。
【0024】
【表2】
【0025】「曲げ強度の測定」次に、試験例1〜6の
曲げ強度(MPa)をオートグラフによって測定する。
その結果も表2に示す。
【0026】「吸水率・吸水長さ変化率の測定」次い
で、JIS A 5430に準じて試験例1〜6の吸水
率(%)及び吸水長さ変化率(%)を測定する。その結
果も表2に示す。
【0027】「透水量の測定」次に、ロート法に準じ、
試験例1〜6の表面側に水を入れた直径70(mm)の
円筒管を置き、24時間後の円筒管内の減水量(g/
2)を透水量(g/m2)として測定する。その結果も
表2に示す。
【0028】「基材の表面引張強度の測定」次いで、建
研式接着力試験器を用いて5(mm)角の試験例1〜6
の表面引張強度(N)を測定する。その結果も表2に示
す。
【0029】そして、図1に示す塗膜形成工程S20と
して、アルカリケイ酸塩水溶液(水ガラス)、珪石粉、
顔料及びその他の消泡剤や界面活性剤を混合した公知の
無機塗料を用意する。そして、その無機塗料を試験例1
〜6の表面にエアスプレーによって厚さ20〜100
(μm)になるまで塗布する。
【0030】次に、試験例1〜6上に形成された未硬化
塗膜を120〜200°Cで加熱する。次いで、脱水し
た未硬化塗膜をアルカリ処理液に浸漬する。こうして、
脱アルカリ処理した後、水洗い及び乾燥を行うことによ
って、試験例1〜6上に無機塗膜を形成し、建材を製造
する。
【0031】「密着性の測定」各建材の無機塗膜側にガ
ムテープを密着する。そして、ガムテープを剥がした
後、各試験例1〜6の表面から剥離した各無機塗膜の面
積を測定する。この際、剥離した各無機塗膜の面積が各
試験例1〜6の表面積に対して5(%)以下であるもの
を○とし、5(%)を超えるものを×としている。その
結果も表2に示す。
【0032】(評価)比重の測定において、試験例1が
1.09、試験例2が1.01、試験例3が0.88、
試験例4が0.97及び試験例6が1.05であるのに
対し、試験例5が1.45である。このため、試験例1
〜4及び6の基材は比重が小さい。
【0033】また、曲げ強度の測定において、試験例1
が11.47(MPa)、試験例2が10.39(MP
a)、試験例3が8.13(MPa)及び試験例4が
9.41(MPa)であるのに対し、試験例5が14.
01(MPa)及び試験例6が10.00(MPa)で
ある。このため、試験例1〜4の基材と試験例5及び6
の基材とは略同等の曲げ強度を有している。
【0034】さらに、吸水率の測定において、試験例1
が23.00(%)、試験例2が25.00(%)、試
験例3が32.00(%)、試験例4が29.00
(%)及び試験例5が23.00(%)であるのに対
し、試験例6が52.00(%)である。また、吸水長
さ変化率の測定において、試験例1が0.40×10-1
(%)、試験例2が0.57×10-1(%)、試験例3
が0.73×10-1(%)、試験例4が0.68×10
-1(%)及び試験例5が0.51×10-1(%)である
のに対し、試験例6が1.82×10-1(%)である。
このため、試験例1〜5の基材は吸水率及び吸水長さ変
化率が抑えられている。
【0035】また、透水量の測定において、試験例1が
592.00(g)、試験例2が688.00(g)、
試験例3が850.00(g)、試験例4が807.0
0(g)及び試験例5が746.00(g)であるのに
対し、試験例6が2560.00(g)である。このた
め、試験例1〜5の基材は水分が浸入し難い。
【0036】さらに、基材の表面引張強度の測定におい
て、試験例1が343.98×10(N)、試験例2が
321.44×10(N)、試験例3が281.26×
10(N)、試験例4が300.86×10(N)、試
験例5が523.32×10(N)であるのに対し、試
験例6が113.68×10(N)である。このため、
試験例1〜5の基材は表層部分が脆弱化しない。
【0037】また、密着性の測定において、試験例1〜
5が○であるのに対し、試験例6が×である。このた
め、試験例1〜5の建材は密着性が良好である。
【0038】以上のような実施形態の製造方法では、試
験例1〜4が全ての測定で良好な効果を発揮できる。試
験例1〜4では、基材形成工程S10においてシリカフ
ュームを含む調合物を硬化することにより基材を形成し
ており、軽量化原料の周囲において、シリカフュームが
セメント等のCaO分とより微小に反応し、より極めて
緻密なケイ酸カルシウム水和物が硬化されるからであ
る。このため、実施形態の製造方法によれば、吸水率を
考慮しつつ、基材ひいては建材の比重を小さくするため
に調合物中の軽量化原料の割合を多くしても、得られた
建材は軽量化原料とともに表面の材料が脱落しにくい。
【0039】また、試験例1〜4では、シリカ微粒子の
中でも最も微細なシリカフュームがCaO分に反応して
ケイ酸カルシウム水和物の結晶構造を緻密にする。この
ため、基材中の気孔率が抑えられ、無機塗膜を透過した
水分が基材中に浸入し難くなるため、基材の炭酸化を防
止して建材の耐久性を向上させる。
【0040】こうして、シリカフュームは、軽量化原料
の増量を促進することにより基材の比重を小さくすると
ともに、基材の吸水率を小さくすることもできるという
二律背反する要求を実現できる。このため、実施形態の
製造方法では、基材と無機塗膜との間にシーラ層を設け
る必要がないため、製造コストの低廉化を実現できる。
【0041】したがって、実施形態の建材の製造方法に
よれば、比重が小さく、かつ優れた耐久性を発揮する建
材を安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態の建材の製造方法を示す工程図であ
る。
【符号の説明】
S10…基材形成工程 S20…塗膜形成工程
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 22:06 C04B 18:08 Z 18:08 14:18 14:18 16:02 16:02) 111:40 111:40 (72)発明者 中本 照人 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株式 会社イナックス内 (72)発明者 横山 茂 愛知県常滑市鯉江本町5丁目1番地 株式 会社イナックス内 Fターム(参考) 2E162 CA01 FA00 FA04 FA05 FA08 FA09 FC01 FD02 4G012 PA03 PA07 PA22 PA24 PA27 PB04 PC11 PC12 PE02 PE04 PE08 RA03 RA05 4G028 DA01 DB06 DB14 DC01

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】CaO分及びSiO2分と軽量化原料とを
    含む調合物からケイ酸カルシウム水和物を生じて硬化し
    た基材を得る基材形成工程と、該基材上にアルカリケイ
    酸塩水溶液を含有する無機塗料を塗布して未硬化塗膜を
    形成し、該未硬化塗膜を加熱により脱水するとともに脱
    アルカリ処理して無機塗膜とする塗膜形成工程とを有す
    る建材の製造方法において、 前記SiO2分の少なくとも一部はシリカ微粒子である
    ことを特徴とする建材の製造方法。
  2. 【請求項2】シリカ微粒子はシリカフュームであること
    を特徴とする請求項1記載の建材の製造方法。
  3. 【請求項3】調合物はセメントを含み、該セメント10
    0質量部に対し、シリカ微粒子としてのシリカフューム
    は5質量部以上含まれ、軽量化原料は100〜200質
    量部以上含まれていることを特徴とする請求項1記載の
    建材の製造方法。
  4. 【請求項4】シリカフュームは50質量部以下含まれて
    いることを特徴とする請求項3記載の建材の製造方法。
  5. 【請求項5】基材形成工程では水熱処理を行なうことを
    特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の建材の
    製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007070171A (ja) * 2005-09-08 2007-03-22 Shoji Seike 天然多孔質体固化体及び固化方法
JP2013053043A (ja) * 2011-09-02 2013-03-21 Misawa Homes Co Ltd ケイ酸カルシウム水和物系建材

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Effective date: 20070911