JP2005523176A - 混色コンクリート製品を製造する方法および装置 - Google Patents

Abstract

擁壁ブロックやコンクリート舗装用敷石やコンクリートスラブなど景観設計の用途に適した建築用コンクリートブロックやコンクリート煉瓦やモジュラー型コンクリート製品を含む多色コンクリート製品を製造する方法及び装置。本発明は、ホッパから排出されたコンクリート上に液体顔料をスプレーするスプレー機構を含む。このコンクリートは、次に、コンクリート中に顔料を混入させる混色機構に進み、多色コンクリート混合物を生成する。そして、このコンクリート混合物は、多色着色されたコンクリート製品の製造に用いられる。

Description

本願は、米国企業であるアンカー ウォール システムズ，インコーポレイテッドを名義人とし、米国を除くすべての国を指定した２００３年４月１８日付ＰＣＴ国際特許出願として出願するものである。

［発明の分野］
本発明は、一般に、コンクリート製品の製造に関する。より具体的には、本発明は、一ないし複数の液体顔料をコンクリートに混ぜ合わせて最終製品を均一な色ではなく渦巻模様や褶曲模様や斑紋様とでも表現されるようなまだら色の外観を有するものとする製造方法に関する。最も具体的には、本発明は、ドライキャスト法でそのようなコンクリート製品を製造することに関する。本発明を適用可能なコンクリート製品は、建築用コンクリートブロックと、コンクリート煉瓦と、擁壁ブロックや舗装用敷石やスラブなど景観設計の用途に適したコンクリートブロックとを含むが、これらに限定されない。

［発明の背景］
コンクリート製品は、なんら着色剤なしで製造可能であるが、その場合にできあがる製品は、通常セメントと骨材からなる使用された原料の自然のままの色により決定される色を有することになる。その結果は、通常、グレーの色合いである。混合物中に着色剤を導入することにより、このグレー色を変えることができる。着色剤は、通常、できあがった製品に所望の色を与える顔料または顔料混合物である。

コンクリート製品を製造する公知の方法にさまざまなものがある。ウェットキャストシステムでは、流動しやすいように十分な水分を含むコンクリート混合物を、密閉した鋳型に導入する。その混合物が鋳型中で硬化するまで放置して、成形された製品を鋳型から取り出す。ドライキャストシステムでは、それよりずっと乾いたコンクリート混合物を鋳型に導入する。鋳型中でその混合物の密度が高くなると、硬化する前に鋳型から取り出す。コンクリート混合物は、「低スランプ」ないし「ゼロスランプ」の性質を有しているので、成形製品は、注意深く取り扱えば、長時間にわたり養生するための養生区域に搬送する間、その成形された形状を維持する。このドライキャスト法は、建築用コンクリートブロックや、区分擁壁ユニットや、コンクリート煉瓦や、スラブや、コンクリート舗装用噛合敷石などを含む複数のタイプのコンクリート製品の高度に自動化された大量生産に適している。

近年では、むらのない色ではなく、ある種まだらな色を有するような製品を製造することが望まれるようになっている。まだらな色の製品とは、仕上がり品の中に、２以上の異なる色が、褶曲模様や渦巻模様やある様式の斑紋様をなして見えるものである。これは、造園用の製品、特に、自然に現れたまだら色の石が見えるようにしなければならない製品では、人気のある外観である。本明細書中では、このようなまだら色の外観を示すものとして「混色（color blended）」の用語を用いるものとする。

まだらなコンクリート製品の一例が米国特許第４，０５０，８６４号に開示されている。この特許は、表面パターン装飾を有するコンクリートパネルを製造する装置を開示している。この装置は、モルタルシュートの上方に配置された着色モルタル容器を含む。前記容器から、白色モルタルホッパから排出されて前記シュート上にある白色モルタルの上に、着色モルタルが排出される。そして、前記白色モルタルと着色モルタルを、混合装置によって不完全に混合して、混合されたモルタルを、ひっくり返して鋳型箱の中に投入する。そして、追加コンクリートを投入されたモルタルの上に注ぎ、パネルを形成する。

公知のドライキャストコンクリート製品製造システム５の一例を図１に示す。システム５は、公知の成分から１回分の低スランプコンクリートを混合するミキサ６を含む。混合後、その養生前のコンクリート１回分を、コンベヤ７でサージホッパ８に搬送して、養生前のコンクリートをホッパ８の中に投入する。そして、養生前のコンクリートを、前記ホッパ８から計量ベルト９上に計量しながら供給して、計量された量のコンクリートを製造機械装置１０に搬送し、そこでそのコンクリートから複数のコンクリート製品が形成される。

前記製造機械装置１０は、前記計量ベルト９からコンクリートを受け取るホッパ１５を含む。製造機械装置１０は、当技術分野の通常の技能を有する者であれば理解されるであろうが、上部と底部が開口する鋳型を含む。各鋳型の下には、その底部をふさぐようにパレットが配置され、養生前のコンクリートは前記ホッパ１５から一つないし複数の供給ドロワで各鋳型の上部開口を通してその鋳型の中に搬送される。次に、この養生前のコンクリートを振動と圧力の組み合わせによって高密度に圧縮する。さらに、鋳型とパレットを相対的に上下にずらすことで鋳型をはがし、鋳型から養生前のコンクリート製品を取り除く。そして、この養生前の製品を、養生するための場所に搬送する。このタイプのシステムを構築するために必要な製造機械装置は、ミシガン州アルピーナ市のベッサー社（Besser Company）から入手可能であるが、その他にも、コロンビアマシン社（Columbia Machine Company）、タイガーマシン社（Tiger Machine Company）、マーサ社（Masa）、オマグ社（Omag）、リカーズ社（Rikers）、ヘス社（Hess）、ＫＶＭ社（KVM）、ゼニス社（Zenth）等いくつかの入手源がある。バッチングと混合のための装置の入手源としては、業界でよく知られたところが複数ある。着色顔料は、バイエル社（Bayer）、デイヴィスカラー社（Davis Color）、ハンバーガーカラー社（Hamburger Color Company）を含む複数の入手源がある。

再び図１を参照して説明すると、従来、第１の色のコンクリート１回分を調製してホッパ８の中に第１の色で着色されたコンクリート層１１を投入し、第２の色のコンクリート１回分を調製してホッパ８の中のコンクリートの第１の層１１の上に第２の色で着色されたコンクリート層１２を投入し、第３の色が欲しいときには、第３の色のコンクリート１回分を調製してホッパ８の中の第２の層１２の上に第３の色で着色されたコンクリート層１３を投入することにより、混色がおこなわれた。たとえば、第１の層１１を黒色コンクリート、第２の層１２を茶色コンクリート、第３の層１３をグレー色コンクリートとすることができる。このホッパ８の中と、ホッパ８から計量ベルト９上に計量して供給されるとその計量ベルト９自体の上と、鋳型に導入される前の製造機械装置１０の中で、前記３色の混合がなされる。

このような従来の混色方法に付随する問題は、異なる色の混合が、そしてコンクリート製品の完成後の混色された外観が、調整できないということである。ホッパ８からベルト９に計量して供給される最初の分のコンクリートは、ほとんど層１１からの単一の色となる。したがって、最初の分のコンクリートから作製されたコンクリート製品にはほとんどないしまったく混色がみられないことになり、その結果、後で計量された分のコンクリートから形成されたコンクリート製品と、著しい外観の相違を生じることになる。この最初の製品については、多くの場合、混色が十分でないとして廃棄されることになる。また、ホッパ８からの最後の分のコンクリートは、多くの場合、主として層１３からの単一の色になってしまうので、この最後の分から作製された製品もしばしば廃棄されることになる。

さらに、ホッパ８の中とホッパの下流で起こる混色は、ホッパ８からベルト９上に計量して供給されるコンクリートに含まれるそれぞれの色の量がそうであるように、不揃いとなる。したがって、コンクリートのある計量分から製造される製品が呈する外観は、コンクリートの別の計量分から製造される製品が呈する外観とまったく異なる。これは、外見にある程度調和した混色を実現したい場合に問題となることがある。

さらに、ホッパ８は、新たに色の層１１〜１３が導入される前にコンクリートがその全分量が使い尽くされるように設計されている。したがって、ホッパ８にコンクリートが残っているのに製品の混色の外観を変えることにした場合に、ふつうは、ホッパ中の残ったコンクリートを使い尽くすか、残ったコンクリートを完全に廃棄してしまうかすることが必要となる。ホッパ８のコンクリートをすべて使い尽くすことが必要となると、ミキサ６がそのホッパ８に導入する新しい着色バッチをそれぞれ形成しなければならないため、製造の遅延も生ずることになる。ホッパが再充填されている間に、製造機械装置１０は、充填が完了しホッパから新しいコンクリートが計量して供給されるのを待ってアイドル状態となってしまうのである。

さらに、色が互いに接触している時間が比較的長いので、色が互いににじんで、ふたつ以上の色が混ざってできた別の色を有する領域がその製造される製品上に生じてしまう。このような色のにじみ現象は、色と色の間の接合線で色がぼやけてその製造される製品上の色の境界線が不鮮明になってしまうことによって、その製品の外観を損なう可能性がある。

したがって、製品の完成後の混色された外観をより厳密に調整できるようにすることでその外観を一般に再現可能なものとするとともに、無駄な廃棄の量を低減し、ダウンタイムを短縮することができる、混色コンクリート製品を製造する改良された方法および装置が、求められている。

［発明の要約］
本発明は、一ないし複数の色をその中に混ぜ込ませたコンクリートから形成されるコンクリート製品の高速量産用の方法および装置に関する。このコンクリートは、製造後多色コンクリート製品となる多色混合物とするのが望ましい。好ましくは、本発明は、擁壁ブロックなどの景観設計用途への使用に適したコンクリート製品の製造に利用される。また、本発明は、混色された舗装用敷石やスラブや煉瓦の製造に利用することもできる。多色混合物からできるコンクリート製品の眼に見える表面は、一般に再現可能で、造園製品の場合には自然の石や岩を模するような、まだら色の外観を有する。

本発明によれば、多色混合物を製造するためにコンクリートに付与する顔料それぞれの量を精確に調整可能である。その結果、そのコンクリートに、より安定した多色混合を実現することができるので、コンクリート製品の混色された外観がより安定的で再現可能なものとなり、単色のあるいは単色ではないが混色が十分でないような製品が製造されることが起こりにくくなる。したがって、混色が不十分であるために製品を廃棄しなければならないようなことが少なくなる。さらに、多色混合に使用される色を容易に変更することができるので、コンクリート製品の眼に見える表面の製造後の外観を簡単に変えることができる。

好ましい一実施形態において、ホッパから排出されるコンクリートに、液体顔料を付与する。前記コンクリートには、スプレー機構により、二つないしそれ以上の異なる顔料色を付与するのが望ましい。そして、前記コンクリートは、混色機構に進み、そこで付加された顔料を前記コンクリートに混合して、多色コンクリート混合物ができる。さらに、この多色混合物は、製造機械装置のホッパの中に投入され、そこで、この多色コンクリート混合物から、一ないし複数の多色コンクリート製品が形成される。

前記スプレー機構は、コンクリートに近づき遠ざかる垂直方向と、コンクリートの搬送方向に対して横切る水平方向と、に位置調節が可能なスプレーノズルを含むのが望ましい。このスプレーノズルは、スプレー圧も調整可能となっている。また、前記混色機構は、回転速度が調節可能で、コンクリートに近づき遠ざかる垂直方向と、搬送方向に対して横切る水平方向と、に位置調節が可能な一対の回転攪拌機構を含むのが望ましい。

前記ノズルの設定、すなわち、ノズルのコンクリートに対する位置とそのスプレー圧、そして、前記攪拌機構の設定、すなわち、攪拌機構のコンクリートに対する位置とその回転速度は、コンクリートへの顔料の混合に影響を与える。前記設定のどれかひとつを変更すれば、生じる混色を変化させることになる。一方で、ある製品で一度望ましい混色の外観が達成されると、その混色の外観は、ノズルと攪拌機構の設定を保持することにより反復することができる。したがって、製品の安定的な多色の外観を達成することができる。

本発明の方法および装置によって、製品の多色の外観に変更がしたいときにホッパのコンクリートを廃棄する必要がなくなるので、コンクリートの無駄の削減につながる。さらに、本発明によれば、コンクリートが少なくなってきたらホッパに追加のコンクリートを充填することができるので、製造の休止の削減にもなる。

［好ましい実施形態の詳細な説明］
＜概観＞
本発明は、多色混合コンクリート製品を製造する方法を提供するとともに、その方法を実現するために用いられるシステムおよび装置に関する。本明細書において使用されているように、「コンクリート製品」の用語は、外壁を建造するためにモルタルで組み上げる建築用のコンクリートブロック、コンクリート煉瓦、擁壁ブロックやコンクリート舗装用敷石やコンクリートスラブなど景観設計の用途に使用するのに適したモジュラー型コンクリート製品などのコンクリート製品を含む。

その方法、システムおよび装置の好ましい適用形態は、景観設計用途に用いられるブロック、特に、モルタルを使用しないでひとつひとつ複層に積み上げて擁壁を形成するよう設計された擁壁ブロックのドライキャスト法による製造におけるものである。

図２に、本発明によるドライキャストシステム２０を示す。システム２０は、バッチ単位のコンクリートを混合するミキサを有するホッパ２２を含む。コンクリートの形成に用いられる成分およびその成分比は、個別の用途により異なることがあるが、個別の混合態様の設計は、当業界における通常の技能に相当する。その成分は、通常、砂や礫等の骨材と、セメントと、約５重量％の水である。用途によって加えられることになる他の成分として、軽石や珪岩やタコナイトなど天然また人工の充填材、および、耐水性や養生強度などの性質を改善するための化学物質を含めてもよい。ミキサ２２で混合されたコンクリートは、コンクリートを基本色に着色する着色顔料を含むものとしてもよい。さまざまな材料の構成比と材料物質のタイプは当業界の技能の範囲で選択可能であり、多くの場合、現場ごとの原料の入手のしやすさや、最終製品の技術的要請や、使用される製造機械装置のタイプに基づき、選択される。ミキサ自体は業界で現在使用されている周知のタイプのもの、たとえば、パン型ミキサやリボン型ミキサを使用することができる。

コンクリートの混合処理が終わると、そのコンクリートバッチは、ミキサ２２から、供給コンベヤ２４により、そのコンクリートを収容するサージホッパ２６に搬送される。サージホッパ２６は、従来構成のものであって、内部容積を画定する複数の側壁と一の底壁を含む。ホッパ２６の底に隣接して排出口が形成されており、ホッパから排出されるコンクリートはそこを通るようになっている。この排出口は、ゲートにより調整されている。ゲートは、前記ホッパから前記排出口を通して、好ましくは計量ベルトを含むコンベヤ２８上に、コンクリートを調整ないし計量して供給する。すると、このコンベヤ２８は、ホッパ２６から、コンクリートを投入するホッパ３２を含む製造機械装置３０に、コンクリートを搬送する。そして、この製造機械装置３０が、コンクリートから複数のブロックを形成する。

図２に模式的に示すように、前記サージホッパ２６と前記ホッパ３２との間に、液体顔料スプレー機構４０が配置されている。このスプレー機構４０は、コンクリートが前記コンベヤ２８により前記製造機械装置３０に搬送されているときに、前記コンベヤ２８上のコンクリートに一ないし複数の液体顔料を付与するよう構成されている。好ましい実施形態においては、前記スプレー機構４０は、コンクリートに、二以上の異なる色の液体顔料を付与する。以下の記載では、コンクリートに二つの異なる色の顔料を付与することの説明をおこなう。しかし、単色や三色以上の液体顔料をコンクリートに付与することも必要であれば可能であろう。

図２には、前記スプレー機構４０と前記製造機械装置３０のホッパ３２との間に配置された混色機構４２も模式的に示されている。液体顔料がコンクリートに付与されると、前記コンベヤ２８がそのコンクリートを前記混色機構４２に搬送し、そこで前記液体顔料をコンクリート中に混ぜ込み、多色コンクリート混合物を生成する。その後、このコンクリート混合物を、前記製造機械装置３０のホッパ３２へ投入する。そして、この多色混合物から一ないし複数の多色ブロックを製造する。

図３を参照すると、前記スプレー機構４０は、一対の前後方向フレーム部材４６、４８の間を延在してそれを連結する支持棒４４を含む。このフレーム部材４６、４８は、フレーム部材４６、４８端部の左右方向フレーム部材５０とともに、前記コンベヤ２８対して取り付けて前記スプレー機構４０と前記混色機構４２を支持するフレーム５２の一部を構成する。

前記支持棒４４上に間隔をおいて一対のスプレーノズル５４、５６が取り付けられている。コンクリートに加える色ごとに別個のスプレーノズルが必要とされる。したがって、二つの顔料色には、少なくとも二つのスプレーノズル５４、５６が使用され、三つの顔料色には、少なくとも三つのスプレーノズルが使用され、等々となる。また、各顔料色に複数のスプレーノズルがあることもある。

前記スプレーノズル５４、５６は、前記ホッパ２６から前記コンベヤ上に排出されるコンクリートに液体顔料をスプレーするため、前記コンベヤ２８をねらって下方に向いている。顔料は、好ましくは、前記コンベヤで前記製造機械装置３０へコンクリートが搬送されているとき、前記コンベヤ２８上のコンクリートの上面部分にスプレーされる。前記ノズル５４、５６は互いに離隔しているので、それぞれのノズルから出る各顔料色はコンクリートの異なる部分に付与されることになる。

コンクリートへの顔料のスプレーは、その顔料がコンクリートの全部分の上面に付与されるように、連続的におこなうことができる。一方、スプレーは、間欠的であってもよく、この場合には、顔料はコンクリートの上面に、間隔をあけて部分的に、付与される。また、前記スプレーノズル５４、５６は同時に作動させることができ、その場合には異なる色が同時に付与されるが、あるいは、交互に作動させてもよく、その場合には第１の顔料色が付与され、次に第２の顔料色が付与され、さらに第１の顔料色が付与され、・・等々となる。本発明の範囲内で、無数の顔料付与シーケンスが可能である。特定のスプレーシーケンスの採用は、その結果生ずるコンクリートの色混合とそれにより製造されるコンクリート製品に顕著に影響が出る。好ましい実施形態においては、スプレーは連続的とし、スプレーノズルは同時に作動される。

各スプレーノズル５４、５６は、フローライン６２、６４で液体顔料供給源５８、６０に連結されている。好ましい実施形態では、顔料は、ペンシルヴェニア州キングオブプラッシアのハンバーガーカラー社（Hamburger Color Company of King of Prussia, Pennsylvania）から入手可能なＳＰＲ９０００シリーズである。フローライン６２、６４のそれぞれには、前記供給源５８、６０から前記スプレーノズル５４、５６に液体顔料を送出するポンプ６６が含まれている。このポンプ６６には、前記顔料の送出圧力の調節が可能なレギュレータ付の圧縮空気を原動力とするポンプが望ましい。顔料の送出圧力は、コンクリートの混合とコンクリート製品の製造後の外観に影響を与えるものと考えられる。送出圧力として、約４０ｐｓｉ（２．７６×１０ ⁵ Ｐａ）〜約１００ｐｓｉ（６．８９×１０ ⁵ Ｐａ）が試験では良好であった。しかし、望まれる製品の外観によって、他の送出圧力を用いることもできる。顔料を付与するコンクリートの量に対するその顔料の量の比、すなわち、色配合は、約１％から約１０％である。たとえば、約１２５０ｌｂｓ（５６７ｋｇ）のコンクリートに約３７．５ｌｂｓ（１７ｋｇ）の顔料を添加し、約３％の色配合とすると、良好な結果が得られた。

各フローライン６２、６４内の弁６８が、前記スプレーノズル５４、５６への顔料の流れを制御する。この弁６８は、上述の顔料が、連続的、間欠的、同期的、および／または、交互に付与されるよう、公知の手法で制御される。

各スプレーノズル５４、５６も、前記支持棒４４の長手方向に沿って調整可能に取り付けられている。それにより、スプレーノズル５４、５６の、前記コンベヤ２８の搬送方向に対し横切る方向に調整し、計量して供給する顔料が付与されるコンクリート面上の位置を変更させることが可能となる。また、スプレーノズル５４、５６は、前記コンベヤ２８に向かって近づき遠ざかる方向にも調整可能に取り付けるのが望ましい。スプレーノズル５４、５６のコンクリートに対する水平垂直両方の位置も、コンクリートの混合とコンクリート製品の製造後の外観に影響を与えるものと考えられる。

計量して供給されたコンクリートが、前記スプレー機構４０の下を、前記コンベヤ２８により搬送された後、このコンクリートは、前記混色機構４２に投入され、そこでコンクリート中に前記顔料が混ぜ込まれる。この混色機構４２は、図３および４に示すように、少なくとも一つ、好ましくは二つの攪拌機構８０を含む。攪拌機構８０は、互いにほぼ直列に並んでいるように図示されている。これらの攪拌機構８０は、後述するような、各々が好ましい回転方向を有することを除けば、同一である。したがって、一方の攪拌機構のみについて詳述するが、もう一方の攪拌機構は同様であると理解される。

図３および４を参照すると、前記攪拌機構８０は攪拌パドル８２を含み、攪拌パドル８２は可変速駆動モータ８６と駆動係合するシャフト８４に接続している。駆動モータ８６には油圧モータが望ましい。この油圧モータへの流体の流量を制御することにより前記攪拌パドルの回転速度を制御するため、弁が使用される。デルトロル社（Deltrol Corporation）から入手可能な色分けされた流量制御弁モデルＥＦ３０Ｓイージーリード（EF30S Easy Read）が使用可能である。一方、電動モータを含む他のタイプの可変速駆動モータを使用することもできる。駆動モータ８６は、コンクリートがコンベヤ２８で搬送されるときに、前記パドル８２を回転するよう設計されている。コンクリートが各攪拌機構８０に接近すると、コンクリートは前記パドル８２により攪拌され、パドル８２が顔料をコンクリートに混ぜ込み攪拌する。パドル８２は、後述するようにコンベヤ２８に対して垂直方向に調整可能であり、回転中にコンクリート接触することができるよう位置決めされる。

前記攪拌機構８０は、前記コンベヤ２８上方で、前記フレーム部材４６、４８の間を延在してそれに取り付けられている横支持棒８８に取り付けられている。また、垂直支持部材９０が、前記支持棒８８に支持されそこから上方に延在しており、支持ブロック９２が、前記駆動モータ８６および前記シャフト８４の間に配置され、前記支持部材９０に取り付けられている。

図３に示すように、前記支持棒８８は、前記コンベヤ２８の方向を横切って延在する細長い調整スロット９４を含む。このスロット９４は、前記支持部材９０の調整を可能にし、それにより、前記コンベヤ２８に対して水平ないし横方向に前記攪拌機構を調整可能にする。また、前記支持部材９０は、前記コンベヤ２８に対して垂直に延在する細長い調整スロット９６を含む。このスロット９６は、前記支持ブロック９２の調整を可能にし、それにより、前記コンベヤ２８に対して垂直方向に前記攪拌機構８０を調整可能にする。

前記攪拌機構８０の垂直位置および水平位置は、コンクリートへの顔料の混入に影響を与えると考えられる。前記攪拌機構８０の垂直位置および水平位置を調整することにより、前記攪拌機構のコンクリートに対する位置が変更され、コンクリート中への顔料の混入結果とブロックの製造後の外観が変更される。選択される個々の垂直位置および水平位置は、ブロックの所望の外観如何に依存する。

前記パドル８２の回転の速度も、生じる混色に影響を与える。可変速モータ８６を使用すれば回転速度の変更が可能となり、それにより結果として生ずる混色を変化させることができる。したがって、回転速度は、ブロックの所望の外観に基づいて選択することができる。

次に図３および４を再び参照すれば、前記パドル８２は、前記駆動シャフト８４に連結し、前記パドル８２のほぼ全長にわたって延在する固定棒９８を含むものである。この棒９８に、ゴム板１００、１０２が固定されており、その棒９８の下方をある距離だけ延在し、前記棒９８の下で延在するほぼ連続したゴム板を形成する。この板１００、１０２を形成するのに使用されるゴムは、前記パドル８２を回転させたときコンクリートを攪拌することができる十分な剛性を有しながらも前記パドル８２が前記コンベヤに接触したときに前記コンベヤ２８を損傷させない程度に軟性を有するものが望ましい。

前記パドル８２の長さは、パドルが前記コンベヤ２８のほぼ全幅にわたって延在することができるくらいに十分の長さを有しながらも前記攪拌機構の水平方向の調整の余地を残すものとするのが望ましい。たとえば、約１４．０インチ（３５．５６ｃｍ）幅のコンベヤ上で、約１２．０インチ（３０．４８ｃｍ）の長さのパドルで試験したところ良好であった。パドルのこの長さによって、コンベヤ２８上のコンクリートのほぼ全幅がパドルの回転の影響を受けることになる。

前記混色機構４２の好ましい実施形態は、一対の攪拌機構８０を使用するものとして説明した。しかし、顔料をコンクリートに混ぜ込むために、別の混色機構を用いることもできるだろう。

前記攪拌機構８０がコンクリートを攪拌しているときに前記コンベヤ２８上にコンクリートを保持するため、前記フレーム５２は、前記フレーム部材４６、４８から下方に突出するスカート部材１０４を備えている。コンクリートが前記攪拌機構を通って進行するときにコンクリートを前記コンベヤ上に保持するために、前記フレーム５２を位置決め取り付けしたときに、前記スカート部材１０４の下端が、図３に示すように、前記コンベヤ２８の上面のすぐ隣に位置するようになっている。各スカート部材１０４の下端部１０６は、前記スカート部材が前記コンベヤに接触した場合でもコンベヤ２８を損傷させないよう、ゴムで形成されている。

上述のように、前記攪拌機構８０はその好ましい回転方向があることを除けば、同一である。この回転方向も、顔料のコンクリートへの混入に影響を与える。前記攪拌機構８０は、図３の矢印で示すように、反対の方向に回転するのが望ましい。もっとも、攪拌機構８０を同一の方向に回転させることにより、製造後の製品上に異なる多色の外観をもたらすことができる。さらに、前記攪拌機構の回転方向は、周期的に反転させることも可能であろう。

前記混色機構４２を通ってコンクリートが搬送されると、前記コンベヤ２８の端部と前記フレーム部材５０の間の間隙１０８により、前記製造機械装置３０のホッパ３２の中に多色コンクリート混合物を投入することができる。

前記製造機械装置３０が使用する多色コンクリート混合物を調製する好ましいシーケンスについて、以下に説明する。このシーケンスでは、ホッパ２６中に、ホッパ３２に排出する十分な量のコンクリートが存在することを想定している。ホッパ３２には、製造機械装置３０のコンクリートが不足してきてコンクリートを追加可能なときを検知するプローブが含まれる。ホッパ３２中のコンクリートが少ないと、このプローブがホッパ２６に信号を送出する。すると、前記コンベヤ２８が始動されてホッパ２６がコンベヤ上へのコンクリートの排出を開始する。コンベヤが始動するとすぐ顔料のスプレーが始まり、コンベヤが動作中はずっとスプレーし続ける。

前記ホッパ２６が十分コンクリートを排出してホッパ３２が再び満たされると、ホッパゲートを閉めてさらにコンクリートが排出されないようにして、コンベヤが停止される。コンベヤが停止するとすぐにスプレーが終了する。それが望ましい場合には、スプレーの開始と停止をホッパゲートの開閉とコンベヤ２８の速度とに基づいて時間を遅らせて作動するようにすることもできる。あるいは、前記スプレー機構４０に隣接して、計量して供給されるコンクリート部分の先端および後端を検知してスプレー機構の動作を制御するセンサを設けることもできる。

したがって、ホッパ２６内のコンクリートを、必要に応じて絶え間なく補充することができるので、ホッパ２６を補充するために製造を停止しなくてもよい。さらに、ブロックの多色混合の外観を変更しようと思えば、ホッパ２６を空にすることを必要とせずにそれを実行することができる。

顔料がコンクリートに付与されると、そのコンクリートは、二つの攪拌機構８０を通過し、そこで顔料がコンクリート中に混ぜ込まれる。混色後、その多色コンクリート混合物は、ホッパ３２の中に投入される。

ホッパ３２中の多色コンクリート混合物は、前記製造機械装置３０で一ないし複数のブロックを製造するのに使用される。ブロックを製造するために、前記製造機械装置３０の中には、上部と下部が開口した擁壁ブロック鋳型の下方に、その鋳型の下部の開口をふさぐパレットが配置されている。鋳型の内部空間は、互いに向き合わせて配置し成形された１対のブロックからなるワークを、養生させた後にその対向面の接面に沿って切断すると２つのブロックが製造されるように、設計することができる。

多色混合されたコンクリートは、ホッパ３２から一ないし複数の供給ドロワで鋳型の上部開口を通してその鋳型の中に搬送される。次に、この養生前のコンクリートを振動と圧力の組み合わせによって高密度に圧縮する。さらに、鋳型とパレットを相対的に上下にずらすことで鋳型をはがし、鋳型から養生前のコンクリート製品を取り出す。本発明で使用可能な擁壁ブロック鋳型に関する説明は、ブロック成形プロセスの説明とともに、米国特許第５，８２７，０１５号に見ることができるが、この文献を引用により本願に組み込むものとする。

その後、養生前のワークは、養生のため搬出され、養生後のワークは、公知の手法で分割され二つのブロックを製造する。分割機構は、当業界で知られている。本発明で用いることができる分割機構の例に、米国特許第６，３２１，７４０号があるが、この文献を引用により本願に組み込むものとする。

図５は、本発明の方法および装置を用いて製造された複数の多色コンクリートブロック１５２から建造される壁１５０の一部のカラー写真である。各ブロック１５２は、上述のように互いに向き合わせて形成された二つのブロックからなるワークに分割処理を施すことにより形成される分割前面フェイスを含む。

図５に示したブロック１５２は、白色ベースコンクリートに赤色顔料と黒色顔料を加えてなる多色混合コンクリートから製造された。そこで使用された設定は以下のとおりである：
１）ホッパ２６に最も近い攪拌機構８０としては、モータ８６を、デルトロル社のＥＦ３０Ｓイージーリードの色分けされた流量制御弁を青色設定として、パドルを反時計回りの方向に回転させ、攪拌機構を、スロット９４の中で、図４を見たときの右側にできるだけ寄せて約８ｒｐｍで駆動した。
２）ホッパ３２に最も近い攪拌機構８０としては、モータ８６を、デルトロル社のＥＦ３０Ｓイージーリードの色分けされた流量制御弁を紫色設定として、パドルを時計回りの方向に回転させ、攪拌機構を、スロット９４の中で、図４を見たときの左側にできるだけ寄せて約１０２ｒｐｍで駆動した。
３）各攪拌機構に対しては、パドルを、その下端がコンベヤ２８の表面ぎりぎりに隣接する位置にくるよう位置決めした。
４）黒色顔料は、コンクリートに６０ｐｓｉ（４．１４×１０ ⁵ Ｐａ）の圧力でスプレーし、赤色顔料は、コンクリートに４０ｐｓｉ（２．７６×１０ ⁵ Ｐａ）の圧力でスプレーした。

モータの速度は、ヴィッカーズの調整可能補償器付ピストンポンプを用いて４００ｐｓｉ（２．７６×１０ ⁶ Ｐａ）の油圧で求めたものである。

同じノズルと攪拌機構設定を維持することにより、コンクリートへの顔料の混合は安定的に反復され、ブロックの常に変わらない外観を達成することができる。異なる外観としたい場合には、一ないし複数の設定を変更することによって混色結果を変化させて多色ブロックの製造後の外観を変化させることができる。

ブロック１５２の形状は、ブロックの最終的な用途によって、多くの形状をとることが可能である。たとえば、ブロック１５２は、集中側壁（converging side walls）を含み、統合位置決め／せん断フランジをブロックの上面および／または下面に形成することができる。米国特許第５，８２７，０１５号には、本発明の方法および装置を利用して形成することが可能なブロックの例が開示されている。

好ましい実施形態において、システム２０は、ホッパ２６の中に投入された後に製造機械装置３０のホッパ３２に供給されるコンクリートを調製するミキサを含む。しかし、このシステムは他の構成が可能である。たとえば、供給コンベヤ２４が、ミキサから、混合コンクリートを直接製造機械装置のホッパに投入することもできるだろう。この場合、サージホッパ２６は使用されず、ミキサがそのサージホッパの役割を併せ持つことになろう。このようなシステムにおいては、スプレー機構４０および混色機構４２に類似したスプレー機構４０′および混色機構４２′が、図２の破線で示すように、コンベヤ２４の上部に配置され、コンベヤ２４が製造機械装置のホッパに排出することになる。

上記の明細、実施例およびデータは、本発明の構成の製造および用途を完全に記述するものである。本発明の精神および範囲を逸脱することなく本発明の多くの実施形態が構成可能なので、本発明は、以下に添付の特許請求の範囲に帰するものとする。

この特許または出願のファイルには、カラーで制作された図面または写真を少なくとも一つ含んでいる。この特許または特許出願公開公報のカラー図面を含む写しは、必要な手数料の支払いを伴う請求により米国特許商標庁（United States Patent and Trademark Office）により提供される。

公知のドライキャストコンクリート製品製造システムの模式図である。 本発明によるドライキャストコンクリート製品製造システムの模式図である。 製造システム中にコンクリートコンベヤを基準に配置された液体顔料スプレー機構および混色機構の斜視図である。 コンベヤの端部から見た、コンベヤに対する液体顔料スプレー機構および混色機構の位置を示す立面斜視図 本発明により製造され、多層積層されて壁を形成する複数のコンクリートブロックのカラー写真である。

Claims (40)

1. ホッパからコンベヤ上にコンクリートを投入するステップと、
   前記ホッパから排出されたコンクリートに液体顔料を付与するステップと、
   前記コンベヤ上の前記コンクリートに前記液体顔料を混ぜ合わせて混色コンクリートを製造するステップと、
   前記混色コンクリートをコンクリート製品製造機械装置へ搬送するステップと、
   前記コンクリート製品製造機械装置において、前記混色コンクリートから少なくとも一つのコンクリート製品を製造するステップと、
   を有する混色コンクリート製品製造方法。
2. 前記液体顔料は、前記コンクリートが前記コンベヤで搬送されるときに付与される、請求項１に記載の方法。
3. 前記液体顔料が付与されたコンクリートが前記コンクリート製品製造機械装置に搬送されるときに、混色が起こる、請求項２に記載の方法。
4. 液体顔料を付与するステップには、単一色の液体顔料を付与することを含む、請求項１に記載の方法。
5. 液体顔料を付与するステップには、複数色の液体顔料を付与することを含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記コンクリート上にスプレーすることによって、前記液体顔料を付与する、請求項１に記載の方法。
7. 前記液体顔料のスプレーは、連続的である、請求項６に記載の方法。
8. 混ぜ合わせるステップには、少なくともひとつの攪拌機構を用いて前記コンクリートの中に前記液体顔料を混ぜ込むことを含む、請求項１に記載の方法。
9. 混ぜ合わせるステップには、複数の攪拌機構を用いることを含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記攪拌機構は回転可能である、請求項８に記載の方法。
11. 前記コンクリートの構成成分は、前記ホッパの中で混合される、請求項１に記載の方法。
12. 前記コンクリート製品製造機械装置のホッパの中に前記混色コンクリートを投入することを含む、請求項１に記載の方法。
13. 前記コンクリート製品製造機械装置は、コンクリートブロック製造機械装置を含み、そのコンクリートブロック製造機械装置の中の前記混色コンクリートから少なくともひとつのコンクリートブロックを製造することをさらに有する、請求項１に記載の方法。
14. ホッパからコンベヤ上にコンクリートを投入するステップと、
    前記ホッパから排出されたコンクリートに液体顔料を付与するステップと、
    前記コンベヤ上の前記コンクリートに前記液体顔料を混ぜ合わせて混色コンクリートを製造するステップと、
    を有する混色コンクリート製造方法。
15. 前記液体顔料は、前記コンクリートが前記コンベヤで搬送されるときに付与される、請求項１４に記載の方法。
16. 前記液体顔料が付与されたコンクリートが前記コンベヤで搬送されるときに、混色が起こる、請求項１５に記載の方法。
17. 液体顔料を付与するステップには、単一色の液体顔料を付与することを含む、請求項１４に記載の方法。
18. 液体顔料を付与するステップには、複数色の液体顔料を付与することを含む、請求項１４に記載の方法。
19. 前記コンクリート上にスプレーすることによって、前記液体顔料を付与する、請求項１４に記載の方法。
20. 前記液体顔料のスプレーは、連続的である、請求項１９に記載の方法。
21. 混ぜ合わせるステップには、少なくともひとつの攪拌機構を用いて前記コンクリートの中に前記液体顔料を混ぜ込むことを含む、請求項１４に記載の方法。
22. 混ぜ合わせるステップには、複数の攪拌機構を用いることを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記攪拌機構は回転可能である、請求項２１に記載の方法。
24. 前記コンクリートの構成成分は、前記ホッパの中で混合される、請求項１４に記載の方法。
25. コンクリートを収納可能な内部空間を有するホッパと、
    コンクリート製品製造機械装置と、
    前記ホッパから前記コンクリート製品製造機械装置へコンクリートを搬送するコンベヤと、
    前記ホッパと前記コンクリート製品製造機械装置との間に配置されて、前記ホッパから排出された後に前記コンクリートに液体顔料を付与する、液体顔料付与器と、
    前記液体顔料付与器と前記コンクリート製品製造機械装置との間に配置されて、前記コンベヤ上のコンクリートに液体顔料を混ぜ合わせる、混色機と、
    を有するコンクリート製品製造システム。
26. 前記ホッパはミキサを含む、請求項２５に記載のシステム。
27. 前記コンベヤは、前記ホッパと前記コンクリート製品製造機械装置との間のベルトを含む、請求項２５に記載のシステム。
28. 前記液体顔料付与器は、前記ホッパと前記コンクリート製品製造機械装置との間の前記ベルトの上方に配置されている、請求項２７に記載のシステム。
29. 前記混色機は、前記液体顔料付与器と前記コンクリート製品製造機械装置との間の前記ベルトの上方に配置されている、請求項２８に記載のシステム。
30. 前記液体顔料付与器は、液体顔料供給源に接続した少なくともひとつのスプレーノズルを含む、請求項２８に記載のシステム。
31. 複数のスプレーノズルを含む、請求項３０に記載のシステム。
32. 少なくともふたつの前記スプレーノズルが異なる液体顔料供給源に接続しており、前記異なる液体顔料供給源は、異なる色の液体顔料を有する、請求項３１に記載のシステム。
33. 前記混色機は、少なくともひとつの攪拌機構を含む、請求項２９に記載のシステム。
34. 複数の攪拌機構を含む、請求項３３に記載のシステム。
35. 前記攪拌機構は回転可能である、請求項３４に記載のシステム。
36. 前記攪拌機構はそれぞれ前記ベルトに対して上下方向調節可能に設けられている、請求項３４に記載のシステム。
37. 前記攪拌機構はそれぞれ前記ベルトに対して水平方向調節可能に設けられている、請求項３４に記載のシステム。
38. 前記攪拌機構はそれぞれ攪拌パドルを含む、請求項３４に記載のシステム。
39. 前記パドルは、前記ベルトの幅をほぼ横切って延在する、請求項３８に記載のシステム。
40. 前記攪拌機構は、反対方向に回転可能である、請求項３５に記載のシステム。
    
    
    

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