JP2015214455A - 軽量気泡コンクリートの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】脂肪酸が表面に付着している脂肪酸付き金属アルミニウム粉末を用いながら、分散性が良好で気泡安定性にも優れる軽量気泡コンクリートの製造方法を提供する。【解決手段】珪酸質原料と石灰質原料とを含む主原料に、金属アルミニウム粉末の発泡剤と水と軽量気泡コンクリートの発泡を安定させるための気泡安定剤とを加える原料スラリー調整工程と、この原料スラリーを補強材を配置した型枠内に流し込んで半硬化体を形成する工程と、この半硬化体を高温高圧蒸気養生する工程と、を備え、原料スラリー調整工程において、金属アルミニウム粉末として脂肪酸が表面に付着している脂肪酸付き金属アルミニウム粉末を用い、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末と前記気泡安定剤とをあらかじめ混合した後に、前記原料スラリーを調整することによって、特別な分散剤を用いることなく、気泡安定剤を脂肪酸付き金属アルミニウム粉末の分散剤としても使用することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の製造方法に関し、更に詳しくは、発泡剤として乾式粉砕により得られる金属アルミニウム粉末を使用する軽量気泡コンクリートの製造方法に関する。

軽量気泡コンクリート（以下、ＡＬＣと称する）は、無数の細かい気泡を含んだ多孔質体で形成されているため、軽量性、耐火性、断熱性などにおいて優れた諸性能を有しており、建築物の外壁、床材、屋根、間仕切りなどの部位に広く使用されている。ＡＬＣの主原料は珪酸質原料と石灰質原料であり、珪酸質原料としては珪石または珪砂が、石灰質原料としては生石灰とセメントが使用されている。また、発泡剤として金属アルミニウム粉末が一般的に使用されている（特許文献１参照）。

これらの原料を用いて一般的に次のような製造工程を経てＡＬＣの製造が行われている。すなわち、まず珪酸質原料及び石灰質原料からなる主原料に発泡剤と水を加えてミキサーで混練し、得られたスラリーを予め補強材を配した型枠に流し込む。型枠内では、発泡剤による化学反応で発泡し、同時に硬化が進行する。そして、半硬化状態になった時点で当該半硬化体を脱型し、ピアノ線などで所定の寸法に切断した後、オートクレーブにより高温高圧蒸気養生を行う。これによりＡＬＣが得られる。

発泡剤として使用する金属アルミニウム粉末は、予め数ｍｍ程度の大きさに荒粉砕したアルミニウム箔の原料に粉砕助剤として脂肪酸を添加し、1グラム当たりの水面被覆面積が４５００ｃｍ^２以上２００００ｃｍ^２になるまで乾式粉砕した後、脂肪酸をたとえば０．３％質量％以下まで除去してから使用していた。このように、脂肪酸を除去した金属アルミニウム粉末を用いることで、水に溶解してからミキサーで混錬する際に金属アルミニウム粉末を均等にスラリー内に分散させることができ、均等に発泡させることが可能になる。

すなわち、ＡＬＣを製造する場合には、補強材を配置した型枠内に上記した主原料および発泡剤に水を混合して得られるスラリーを流し込んで発泡及び硬化させて半硬化体を形成するが、その際、上記方法で作製された金属アルミニウム粉末が均等に分散した場合には、型枠内に流し込んでから数分で発泡が始まって膨張し、２０分から５０分で型枠内で最大高さまで体積膨張し、ほぼそのままで半硬化状態となる。しかしながら、金属アルミニウム粉末が均等に分散しなかった場合には、不均質な発泡や発泡阻害を生じて、ＡＬＣが不良品となることがあった。

また、乾式粉砕した金属アルミニウム粉末に付着している脂肪酸を除去せずにそのまま発泡剤として使用した場合には、水と混合する際に溶解しない部分が多く生じ、スラリー内に均等に分散されにくくなる。更に、水と発泡剤との予混合に攪拌槽を用いる場合は、当該攪拌槽の内部や攪拌槽からの抜き出し配管内に金属アルミニウム粉末が残留して、不均質な発泡や発泡不足などの問題を引き起こし、ＡＬＣの外観を著しく損ねて不良品となることがあった。

このように、脂肪酸を添加して乾式粉砕した金属アルミニウム粉末に対して脂肪酸の除去を行わない場合は水に溶解しにくくなるため、従来は乾式粉砕した金属アルミニウム粉末の中に含まれる脂肪酸をたとえば０．３質量％以下まで除去したものを使用し、これにより発泡剤が水に溶解しにくくなることに起因する問題を防いでいた。しかしながら、乾式粉砕後に脂肪酸を０．３質量％以下まで除去する処理のためのコストがかさむため、結果的に高価な金属アルミニウム粉末を使用せざるを得ない状況にあった。

特開２００１−２６１４６６号公報

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、不均質な発泡や発泡不足を生じさせることなく安価且つ簡易にＡＬＣを製造する方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、ＡＬＣの発泡を安定化させるための気泡安定剤に着目し、この気泡安定剤の投入タイミングを変更することで、ＡＬＣの気泡安定化だけでなく、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末の分散性改善も同時に可能となることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的には本発明は以下のものを提供する。

（１） 珪酸質原料と石灰質原料とを含む主原料に、金属アルミニウム粉末の発泡剤と、水と、軽量気泡コンクリートの発泡を安定させるための気泡安定剤と、を加える原料スラリー調整工程と、
前記原料スラリーを、補強材を配置した型枠内に流し込んで半硬化体を形成する工程と、
前記半硬化体を高温高圧蒸気養生する工程と、を備える軽量気泡コンクリートの製造方法であって、
前記原料スラリー調整工程において、前記金属アルミニウム粉末として、脂肪酸が表面に付着している脂肪酸付き金属アルミニウム粉末を用い、
前記脂肪酸付き金属アルミニウム粉末と前記気泡安定剤とをあらかじめ混合した後に、前記原料スラリーを調整することによって、前記気泡安定剤を、前記脂肪酸付き金属アルミニウム粉末の分散剤としても使用することを特徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。

（２） 前記気泡安定剤が、脂肪酸と凝集防止剤との混合物を含む水溶液である（１）に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。

（３） 前記凝集防止剤がトリエタノールアミンである（２）に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。

（４） 前記脂肪酸がオレイン酸である（２）又は（３）に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。

（５） 前記脂肪酸付き金属アルミニウム粉末１００質量部に対する、前記気泡安定剤中における前記脂肪酸と前記凝集防止剤との混合物の割合が、１００質量部以上１０００質量部以下である（１）から（４）のいずれかに記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。

本発明によれば、特殊な分散剤を用いることなく、ＡＬＣの気泡安定化と脂肪酸付き金属アルミニウム粉末の分散性改善を同時に可能とする。このため、不均質な発泡や発泡不足を生じさせることなく、安価且つ簡易にＡＬＣを製造できる。

本発明の軽量気泡コンクリートの製造方法の一例を示す概略図である。 従来の軽量気泡コンクリートの製造方法の一例を示す概略図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）の製造方法は、原料スラリー調整工程Ｓ１０と、その後の半硬化体形成工程Ｓ２０と、その後の蒸気養生工程Ｓ３０とからなる。なお、本発明におけるＡＬＣとは、ＪＩＳ Ａ ５４１６に規定しているＡＬＣの範囲のものに限定されず、広義のＡＬＣを意味する。

原料スラリー調整工程Ｓ１０は、本発明の特徴となる工程であり、珪酸質原料と石灰質原料とを含む主原料に、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末（図１においては油脂付きアルミ粉と標記）と、水と、軽量気泡コンクリートの発泡を安定させるための気泡安定剤と、を加える工程である。

その後の半硬化体形成工程Ｓ２０は、Ｓ１０で得られる原料スラリーを、補強材を配置した型枠内に流し込んで半硬化体を形成する工程であり、蒸気養生工程Ｓ３０は、この半硬化体をオートクレーブにて高温高圧蒸気養生する工程である。なお、図１においては、蒸気養生工程Ｓ３０は略して記載されているが、実際には半硬化体がオートクレーブ（図示せず）内に移動して高温高圧の蒸気処理が行われる。

＜原料スラリー調整工程Ｓ１０＞
本発明における原料スラリー調整工程Ｓ１０は、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１と、主原料調整工程Ｓ１２と、スラリー化工程Ｓ１３とを有している。そして、本発明においては、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１において、ＡＬＣの気泡安定剤を、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末とあらかじめ混合する点に特徴がある。

これについて本発明の図１と従来技術の図２とを比較する。図２においては、ＡＬＣの気泡安定剤は、スラリー化工程Ｓ１３において投入される点が図１と異なっている。このため、Ｓ１１に相当する脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程においては、気泡安定剤とは異なる分散剤を使用するか、又は上記のような脂肪酸除去工程が必要であった。これが従来技術である。しかしながら、コスト低減の観点から脂肪酸除去工程を行わない、すなわち別途の分散剤を使用する場合にも、別途の分散剤のために、余分なコストがかかり製造工程も複雑になる。また、分散剤の使用が後の気泡安定剤の効果に影響する場合もあるので両者の選定は非常に慎重に行う必要があった。

本発明においては、気泡安定剤を、従来より前段階の脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１において混合する。そして、スラリー化工程Ｓ１３においては気泡安定剤を投入しない。このことは、従来ＡＬＣの気泡安定効果のみを発揮していた気泡安定剤に、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末の分散という別途の効果を与えるものであり、しかも、このタイミングで混合しても従来ＡＬＣの気泡安定効果も損なわずに発揮することを見出した点に本発明の新規な点がある。

＜主原料調整工程Ｓ１２＞
主原料調整工程Ｓ１２では、珪酸質原料としては珪石又は珪砂を、上記石灰質原料としては生石灰やセメントや石膏を使用し、水と、必要に応じて高温高圧蒸気養生前の半硬化体を水に溶解したＡＬＣスラリーや高温高圧養生後のＡＬＣブロックを粉状に粉砕したＡＬＣ粉とを鋳込みミキサーに投入する。

＜脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１＞
一方、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１では、発泡剤として乾式粉砕した金属アルミニウム粉末を使用し、これに分散剤として機能させるための気泡安定剤をあらかじめ水と共に混合する。

発泡剤として使用される乾式粉砕した脂肪酸付き金属アルミニウム粉末とは、予め数ｍｍに荒粉砕したアルミニウムは箔を原料として用い、その原料に粉砕助剤として脂肪酸を添加し、常圧で不活性な気体の雰囲気中で水面被覆面積が４５００ｃｍ^２以上２００００ｃｍ^２にになるまで粉砕し、脂肪酸を除去していない、すなわち０．３質量％超から５．０質量％以下程度の脂肪酸が付着（被覆）したアルミニウム粉末をいう。乾式粉砕した金属アルミニウム粉末としては、４４μｍふるい残分が２０〜５０重量％、水面拡散面積が４５００〜１２０００ｃｍ^２になるまで粉砕したものが好ましい。ここで使用する前記脂肪酸としては、ステアリン酸またはオレイン酸が代表的である。この脂肪酸は金属アルミニウム粉末の水分散性の観点からは０．３質量以下程度まで加熱乾燥により除去したものを使用するのが一般的であるが、本発明においては、このまま使用できるので脂肪酸除去工程が不要で低コストである。

図１の脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１において脂肪酸付き金属アルミニウム粉末と混合する気泡安定剤としては、脂肪酸と凝集防止剤との混合物を含む水溶液であることが好ましく、凝集防止剤としてはトリエタノールアミンが例示でき、脂肪酸としてはステアリン酸やオレイン酸、なかでもオレイン酸が好ましく例示できる。

脂肪酸と凝集防止剤との混合割合は、凝集防止剤１００質量部に対して、脂肪酸が１００質量部から１０００質量部が好ましい。脂肪酸割合が１００質量部未満であると必要以上に凝集防止剤が入るため不経済となる点から好ましくなく、１０００質量部超になると凝集防止剤と均質に混ざり合わない部分が生じる点から好ましくない。

また、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末１００質量部に対する、前記気泡安定剤中における前記脂肪酸と前記凝集防止剤との混合物の割合は１００質量部以上１０００質量部以下であることが好ましい。混合物割合が１００質量部未満であると必要以上に凝集防止剤が入るため不経済となる点から好ましくなく、１０００質量部超になると凝集防止剤と均質に混ざり合わない部分が生じる点から好ましくない。

計量後の脂肪酸付き金属アルミニウム粉末は、気泡安定剤と水と共に、アルミ懸濁層にて撹拌混合される。このときの水の量は、固形分たる脂肪酸付きアルミニウム粉末と気泡安定剤の合計１重量部に対し、水１０から６０質量部であることが、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末が均一に混ざり易くなり、かつミキサー投入時点でアルミニウム粉末が主原料と均質に混ざり易くなることから望ましい。水量が１０質量部未満では、混合、攪拌のバラツキが大きくて、ＡＬＣの発泡高さなどの管理が難しくなり、６０質量部超ではアルミニウムの混合攪拌槽が大きくなりすぎるなどの点で不経済となる割に効果が上がらないので好ましくない。

＜スラリー化工程Ｓ１３＞
主原料調整工程Ｓ１２で調整された主原料と、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１で気泡安定剤によって表面処理された脂肪酸付き金属アルミニウム粉末とは、鋳込みミキサーにて混合されて最終的な原料スラリーとして調整され、モールド内に注入されて、半硬化体形成工程Ｓ２０と、その後の蒸気養生工程Ｓ３０とを経て軽量気泡コンクリートが製造される。そして、このスラリー化工程Ｓ１３においては気泡安定剤は別途投入されないが、十分な気泡安定効果を得ることができる。すなわち、気泡安定剤の脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１における一度の投入で、「分散剤かつ気泡安定剤」としての効果を奏するのである。

以下に、本発明におけるＡＬＣの製造方法の実施例を挙げるが本発明はこれに限定されるものではない。

ＡＬＣ気泡安定剤として使われている気泡安定剤の水溶液（混合質量比＝オレイン酸１質量部：トリエタノールアミン２質量部：水２５質量部）を得た。脂肪酸付き金属アルミニウム粉末１質量部に対して水２０質量部相当の水溶液を加えて攪拌混合し、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末が水に溶解するか調べた。

脂肪酸付き金属アルミニウム粉末としては、大和金属粉工業株式会社製品「Ｐ−３００」（実施例１）及び「Ｐ−１１１２」（実施例２）を用いた。なお、「Ｐ−３００」は平均粒径５０μｍ程度、「Ｐ−１１１２」は平均粒径４０μｍ程度である。

なお、気泡安定剤の添加を図２に示すように、スラリー化工程Ｓ１３の鋳込みミキサーに投入したものを比較例とした（脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１における分散剤は使用していない）。それぞれ「Ｐ−３００」を用いたものを比較例１、「Ｐ−１１１２」を用いたものを比較例２とした。

この結果、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末に気泡安定剤を加えず、水でのみ攪拌した比較例１及び２においては、アルミ品種別に３６０秒間攪拌をしても脂肪酸付き金属アルミニウム粉末は全量溶解しないことが認められた。また、このまま図２に示すように鋳込みミキサーにて気泡安定剤を投入して軽量気泡コンクリートの製造を行ったところ、気泡が不安定で気泡に大きなばらつきが生じた。

これに対して、実施例１と２においては、攪拌された水溶液中に２０秒以内で溶解されることが確認でき分散性が良好であった。また、このまま図１に示すように鋳込みミキサーでは気泡安定剤を投入しないで軽量気泡コンクリートの製造を行ったところ、軽量気泡コンクリートの気泡は安定しており、脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程Ｓ１１で投入しても気泡安定剤としての効果が併せて認められた。

Ｓ１０ 原料スラリー調整工程
Ｓ１１ 脂肪酸付き金属アルミニウム粉末処理工程
Ｓ１２ 主原料調整工程
Ｓ１３ スラリー化工程
Ｓ２０ 半硬化体形成工程
Ｓ３０ 蒸気養生工程

Claims (5)

1. 珪酸質原料と石灰質原料とを含む主原料に、金属アルミニウム粉末の発泡剤と、水と、軽量気泡コンクリートの発泡を安定させる気泡安定剤と、を加える原料スラリー調整工程と、
   前記原料スラリーを、補強材を配置した型枠内に流し込んで半硬化体を形成する工程と、
   前記半硬化体を高温高圧蒸気養生する工程と、を備える軽量気泡コンクリートの製造方法であって、
   前記原料スラリー調整工程において、前記金属アルミニウム粉末として、脂肪酸が表面に付着している脂肪酸付き金属アルミニウム粉末を用い、
   前記脂肪酸付き金属アルミニウム粉末と前記気泡安定剤とをあらかじめ混合した後に、前記原料スラリーを調整することによって、前記気泡安定剤を、前記脂肪酸付き金属アルミニウム粉末の分散剤としても使用することを特徴とする軽量気泡コンクリートの製造方法。
2. 前記気泡安定剤が、脂肪酸と凝集防止剤との混合物を含む水溶液である請求項１に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。
3. 前記凝集防止剤がトリエタノールアミンである請求項２に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。
4. 前記脂肪酸がオレイン酸である請求項２又は３に記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。
5. 前記脂肪酸付き金属アルミニウム粉末１００質量部に対する、前記気泡安定剤中における前記脂肪酸と前記凝集防止剤との混合物の割合が、１００質量部以上１０００質量部以下である請求項１から４のいずれかに記載の軽量気泡コンクリートの製造方法。

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