JP3479545B2 - 筒状高密度人造石の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、筒状高密度人造石の
製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、大理石調の優れた肌合いを有する高密度人造石の
製造方法に関するものであって、石柱等として有用な人
造石の高充填、高生産性での製造方法を提供するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、天然石を適宜の大
きさに粉砕し、これに炭酸カルシウム等の無機質分と樹
脂を混合した後に硬化させて人造石とすることはすでに
知られている。すなわち、たとえば、特開昭６１−１０
１４４３号公報には、得られた人造石が切削加工に耐え
るような塊状のものを得る方法が示されており、原料石
粉や樹脂等を減圧下で混合し、これを型枠の中に流し込
み、取り出して切削加工に供することについて述べられ
ている。

【０００３】さらに、特公昭５３−２４４４７号公報に
は、天然石の粉粒と合成樹脂を用いて人造石を製造する
場合に、所定の混合比で原料を使用することと、原料を
型枠の中に投入した後に十分な加圧を施すことの必要性
について述べられている。そこで、これら公知例におい
ても指摘されているように、このような方法によって得
られる人造石において問題となるのは、型枠を用いて成
形にするため、成形体の内部に気泡が残ってしまうこと
と、型枠の中に樹脂と石粒を流し込むための流動性が確
保されなければならないことである。

【０００４】そこで、たとえば特公昭５３−２４４４７
号公報では、樹脂分の量を多くすることで流動化がはか
られ、流動化が確保されることにより、気泡発生が防止
できるとしている。しかしながら、一方で、気泡の発生
を防止することや、型枠への送り込みのための流動性確
保のために、樹脂成分を多くすることは、流動性確保や
気泡発生防止には役立っても出来上がる人造石の性質の
ためには悪影響を及ぼしている。

【０００５】すなわち、樹脂成分の多量使用は製品の樹
脂化につながり、得られた製品は樹脂の中に天然石の粉
粒体が存在するというに過ぎず、物性的には原料石より
も原料樹脂に近くなってしまっている。したがって、人
造石といいながら、得られているのは石の様に見える樹
脂製品に留まっている。また、型枠の使用にあたり、型
枠を密閉した状態で加圧することは、発生した泡が押し
つぶされるだけで、本質的に逃げられず、製品の表面や
内部にその一部が残って表面の美観を失わせ、物理的性
質を劣化させている。

【０００６】このように、従来の人造石には、その組成
に大きな問題があり、型枠使用による成形そのものに制
約があった。このため、任意の形状の人造石として質感
に優れたものはいまだ実現されていないのが実情であ
る。そこで、このような従来の人造石の欠点を解消し、
素材として天然石等の粉粒体を使用した場合、得られた
製品が高密度で物性的に天然石に近い性質を有し、外見
は勿論のこと名実ともに石の状態、性質を備えた人造石
を得ること、さらに物性的な性質の確保により任意の形
状であることを可能とする改善された人造石の組成とそ
の製造方法が精力的に検討されてきている。

【０００７】この状況において、すでにこの発明の発明
者は、従来の人造石の欠点を解消し、優れた品質の人造
石を提案してもいる。この人造石は、１０〜７０メッシ
ュの大きさの無機質細粒成分と１００メッシュアンダー
の無機質微粒成分との重量比が０．５：１〜５：１で、
その和が製品の８５重量％以上であって、かつ、樹脂成
分が１５重量％以下の混合組成を有し、筒状に成形・固
化され、しかも研磨表面を有することを特徴とする筒状
高密度人造石、さらには、人造石が筒状のコンクリート
成形体と固化一体化されていることを特徴とする筒状高
密度人造石からなるものである。

【０００８】この人造石は、従来のものに比べてはるか
に優れた天然石の質感を与え、しかもより安価な粋石や
回収細粒粉、その他の無機質原料を用い、かつ、建造物
等の石柱等として有用な筒状形状に容易に利用すること
ができるという特徴を有している。しかしながら、この
ように優れた特徴を有している高密度人造石ではある
が、円柱等として利用するために、このものをいわゆる
遠心成形によって成形する場合には、その製造において
改善すべき課題があることが明らかになってきた。

【０００９】それと言うのも、当初の遠心成形の方法に
おいては、前記の無機質細粒成分、無機質微粒成分、そ
して樹脂成分を全て予め混合したものを回転している円
筒状成形型枠に投入して成形していたが、この混合状態
にある各成分の組成物は、遠心力、たとえば４０Ｇ程度
の遠心力のみでは均一に型枠面に拡がりにくいという問
題が明らかになってきたからである。

【００１０】このため、実際には、型枠の内側から、補
助的に、加圧するか、または成形棒などによって強制的
に成形することを必要としていた。だが、このようにし
ても、無機質細粒成分の相互の間が充分に充填されない
ままの状態となることが時おり見られ、製品の歩留りを
低下させていた。そこでこの発明は、上記の通りの課題
を解決し、高密度人造石の特徴を生かしつつ、しかも優
れた充填性と生産性において筒状高密度人造石を製造す
ることのできる新しい製造方法を提供することを目的と
している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、１０〜７０メッシュの大きさの
無機質細粒成分と１００メッシュ以上の無機質微粒成分
との重量比が０．５：１〜５：１で、その和が製品の８
５重量％以上であって、かつ、樹脂成分が１５重量％以
下の混合組成物を、回転している円筒状型枠に投入して
遠心成形して固化させる方法において、無機質微粒成分
と樹脂成分とを予め混合した混合物を先に回転している
円筒状型枠内に投入し、次いで無機質細粒成分を投入し
て成形することを特徴とする筒状高密度人造石の製造方
法を提供する。

【００１２】そして、この発明の方法においては、混合
組成としての高密度人造石組成物に短繊維、たとえばガ
ラス繊維等を配合することを好ましい態様としてもい
る。そこで、さらに詳しくこの発明について説明する
と、まずこの発明の人造石を構成する原料は３成分に大
別される。一つは主成分としての１０〜７０メッシュの
大きさの細粒成分であって、これは、天然石、陶磁器、
ガラス、金属等から選択される適宜な細粒成分が用いら
れる。これらの中に一部これらの小片が混在しても差し
支えない。

【００１３】また、この細粒成分とともに用いられる１
００メッシュアンダーの微粒成分も用いられるが、この
微粒成分としては、天然又は人造の各種の微粒成分が挙
げられる。炭酸カルシウム、酸化アルミニウム等は得や
すい微粒成分である。第３番目の成分として樹脂成分が
ある。樹脂成分は熱硬化性のものの中から広い範囲で選
ぶことができる。

【００１４】たとえば、アクリル樹脂、メタクリル樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂等が例示される。天然石等
の細粒成分は、得られる人造石の外観ならびに物理的性
質に主要な要因として機能する。特に一部を露出するこ
とで他の成分と相まって外観上の色や模様の主要因とな
る。

【００１５】微粒成分は細粒成分に比べて１００メッシ
ュレベルよりも相当細かいものであり、細粒成分の一つ
一つの粒の間に侵入し粒の間の空間を埋めるように位置
し、得られる人造石の固さやしなやかさといった性質を
得ることに寄与する。細粒成分とこの微粒成分とは、そ
の重量比において０．５：１〜５：１とするのが好まし
い。

【００１６】また、樹脂成分は、前述の骨格を形成する
成分である天然石等の細粒成分や、微粒成分に対して、
これらを包み込み、全体を結合することに寄与し、人造
石が完成したとき製品に弾性あるいは引張強度を与える
機能がある。この発明においてはこれら成分の構成比率
が重要である。特に重要なことは樹脂成分と他の成分と
の構成比率である。高密度とは、製品の中に含まれてい
る細粒成分と微粒成分とが高密度に存在するという意味
であり、その程度はたとえば密度２ｇ／ｃｍ³ 以上とい
う、従来の人造石に含有している範囲を越えている。

【００１７】すなわち、骨格成分としての天然石等の細
粒成分の製品中の構成比率は多いほど天然石に近いもの
となるが、あまり多いと固まったものとならず、製品と
して使用することはできない。また得られる製品の物理
的性質が貧弱なものとなり、通常の用法による使用に耐
えない。また、微粒成分を多く用いても固まらない等の
不都合を生ずるほかに、得られるものが艶のないものと
なり、石とは言いにくいものになる。

【００１８】従って、細粒成分や、微粒成分の使用量割
合は限定される。すなわち、重量比で８５％以上なけれ
ばならず、好ましくは９０％以上である。なお９８％を
超すと製品が脆くなり、使用しにくいものしか得られな
い。また、８５％未満では製品が柔らかすぎて石的な性
質が得られず、使用範囲が樹脂板を同様な範囲となって
しまう。

【００１９】このことは、天然石等の細粒成分ならびに
微粒成分以外のもの、すなわち、樹脂成分は製品におい
て多くても重量比１５％を越えて存在してはならないこ
とになる。樹脂成分が１５％程度を越えると製品がプラ
スチック的になり、もはや人造石とは名のみの見かけだ
けのものとなる。また、樹脂成分を少なくすることは製
品の石的傾向を増加させる面もあるが製品が脆いものと
なり、使用に適しなくなる。現実的には従来樹脂等の成
分を１０％以下にすることは困難であったのである。

【００２０】細粒成分は、前記の通り１０〜７０メッシ
ュの大きさとするが、特殊な場合を除き、同一大きさの
もののみを用いることが好ましい。たとえば、色のある
ものとないものとを使用して、色を上あるいは下に濃く
付けたい場合等において、色の有無により細粒の大きさ
を変えて使用することが考えられるが、極端に差のある
ものの大量使用は、製品の強度を劣化させるので使用す
べきではない。

【００２１】微粒成分の粒子の大きさは、前記の通り細
粒成分の粒子の間に十分に入り込めるものでなければな
らない。従って細粒成分の粒子の大きさに近いものは好
ましくなく１５０〜２５０メッシュ程度のものが好まし
い。さらに、この発明の高密度人造石において重要なこ
とは、特例を除いて、これらの材料組成物が製品のどの
部分においても均一に分散していることが望ましいこと
である。

【００２２】そして、製品の外部を構成する面が研磨さ
れていなければならない。すなわち、表面の少くとも一
部は細粒成分が露出しているようにするのが好ましい。
研磨は高密度人造石の持っている緻密な組織状態を表面
露出させるために行なう実用的に便利な方法である。な
お、製品の面の一部を研磨して細粒成分を露出し、同じ
面の他の部分との間の相違を模様として使用することも
できる。

【００２３】また、人造石を得る場合において、目標と
する天然石を如何なるものとするかは、重要な問題であ
る。大理石は天然のものが得にくいことと、色艶が美麗
なためによく目標とされる。この場合、その色艶は、大
理石の価値を決める重要なテーマである。天然の大理石
においては、まったく黒いものから白いもの、あるいは
赤いものまで色そのものの種類も多く、かつ同じ色であ
ってもその程度が異なる。

【００２４】そこでこれらに対応して色を与える場合、
例えば黒いものを得るには天然石等の粉粒体の黒いもの
のみを使用すればよいが、中間の色調の物を得るには、
再現性に困難を伴うものである。さらに色を与えても大
理石の持つ独特の艶を与えることは、相当の努力が必要
であり、ときには、困難であった。特に染料や顔料を使
用して色を与えた場合は艶を与えることは困難であっ
た。

【００２５】一方、この発明においては、大理石調等の
艶のあるものを得ようとする際には、細粒成分として石
英系天然石を粉砕して得た細粒を使用することができ
る。石英系天然石を粉砕して得た細粒は、原料が石英系
であるから表面が独特の平滑部を持っている。また多く
の場合無色で透明である。色を持っている場合もあまり
強くないし、透明でない場合もいくぶんの透明性を残し
ているものが多い。

【００２６】このように選択された原料を使用すれば得
られた製品の色は樹脂の持っている色が主体となる。し
かも色が石英系細粒成分の存在により、艶を持つように
見ることができる。たとえば樹脂にＰＭＭＡやポリエス
テル系不飽和樹脂を用いた場合は、樹脂の持つ色は一般
に多少黄色味を含む白であるから、得られる製品は艶の
ある乳白色のものとなり、天然の乳白色の大理石によく
似た色調の製品を得ることができる。

【００２７】樹脂成分に顔料等を加えて製品に色を加え
る場合も細粒成分を石英系のものとしておけば均一な色
を持ち、かつ、独特の色調を持つ製品が得られる。製品
に色を与える場合、石英系の天然石を粉砕して得た細粒
成分を色については何ら加工することなくそのまま使用
し、これに加えて色成分として細粒成分とほぼ同じ大き
さの粒状の有色のものとを混合して使用し、製品に色を
与えることができる。

【００２８】このとき色について加工していない石英系
の細粒成分と有色のものとの混合割合を一定にすれば一
定の色調の物が得られる。この場合得られるものは、従
来樹脂側に着色したり、顔料等を使用したりするのに比
べて色の再現性が遙かに容易であり、変色がなく、艶も
正確に再現されるので従来の着色法に比べて優れたもの
が得られる。

【００２９】有色の細粒成分を複数色種類使用すること
で特別な色を与える場合も、色について加工していない
石英系の細い粒成分を加えることによる色の調整は極め
て優れた効果を挙げるものである。有色の細粒成分を天
然に求めることは良い方法であるが、量が限られたり、
色が限られたりする。

【００３０】そこで、陶磁器等に着色する釉薬を天然の
粉粒体に塗布し、これを焼き付けて希望する色の粉粒体
とし、細粒成分として使用することが有効である。この
方法を用いれば有色体の色を確かなものとすることがで
きるのみならず、幅広く選ぶことができる。粉粒体とし
て石英系の天然石を粉砕したもので細粒成分として使用
するものと同じものを使用し、これに釉薬を塗布し焼き
付けたものを使用すれば、黒あるいは赤といった色の場
合、色の再現性についてはまったく心配がなく、再現さ
れる色は、単に色そのもののみでなく艶や色調といった
ものまで完全に再現されるので、従来の着色方式では到
底得られないものとなる。

【００３１】また、この発明の高密度人造石には、補強
用、色調の変化等のために短繊維を配合することも有効
である。この場合には、ガラス繊維、ロックウール等の
無機質繊維や、合成繊維等が用いられる。なかでも、ガ
ラス短繊維が好適に用いられる。ガラス短繊維としては
たとえば、１０〜１００μｍ径で、１〜５ｍｍ長のもの
を、無機質細粒成分の１〜１０重量％、より好ましくは
５％程度の割合で用いることができる。

【００３２】そして、この発明の円筒状人造石は、以上
の組成物において、遠心成形を採用することにより製造
する。この方法は、ローラー等によって回転させている
中空円筒型枠の内側に、前記の通りのこの発明の組成物
のうちの無機質微粒成分と樹脂成分との混合物と、無機
質細粒成分とを別々に投入し、この型枠の内面に中空円
筒状の層を成形し、これを固化させることによって実施
される。回転数は適宜に選択すればよい。この遠心成形
によって、組織が密な、高密度の円筒人造石が製造され
る。

【００３３】型枠への投入については、上記の通りの無
機質微粒成分と樹脂との混合物と、無機質細粒成分とを
交互に型枠内に投入してもよいし、あるいは混合物を先
に投入し、次いで無機質細粒成分を型枠内に投入するよ
うにしてもよい。これによって、充填性は良好となり、
不良品の発生は抑止される。製造された円筒状人造石
は、脱型後に、表面研磨してもよいし、ウォータージェ
ットの噴射等によって表面に凹凸を付与するように粗面
化してもよい。

【００３４】以下、実施例を説明する。もちろん、この
発明は以下の実施例によって限定されるものではない。

【００３５】

【実施例】実施例１ 粒径１５〜３０メッシュの石英系天然石と、２３０メッ
シュの炭酸カルシウムとを、その重量比が２：１で、組
成物全重量の９０重量％となるように用意し、炭酸カル
シウムと９重量％のポリメチルメタクリル樹脂および１
重量％の硬化剤とを均一混合してこの混合物を直径３０
０ｍｍの中空回転型枠の内側に投入し、次いで、石英系
天然石を投入して４０Ｇの遠心成形によって、４０ｍｍ
程度の厚みの中空円筒状の成形層を成形した。

【００３６】これを８０℃の養生室にて５時間以上養生
し、約１０時間放置した。脱型後、表面を研磨仕上げし
た。得られた円筒状人造石は、充填性に優れ、完全な大
理石調の乳白色と艶をもち、内部や表面に気泡が存在せ
ず、各面に表れた組成は均一であった。得られた人造石
は比重２．２０、引張強度１３０ｋｇ／ｃｍ² 、圧縮強
度６１０ｋｇ／ｃｍ² 、曲げ強度６５０ｋｇ／ｃｍ² で
あり、天然大理石に近い状態を示した。研磨した表面に
は石英系の細粒がみられた。

【００３７】得られた製品を建物の石柱として使用した
ところ、美麗な大理石調の柱を得ることができた。実施例２ 実施例１において、成形層の厚みを１０ｍｍとし、内側
にコンクリートを投入してその厚みを約３０ｍｍとなる
ように成形した。

【００３８】実施例１と同様にして、石柱として有用な
充填性の良好な人造石が得られた。引張強度１３０ｋｇ
／ｃｍ² 、圧縮強度６３０ｋｇ／ｃｍ² 、曲げ強度６６
０ｋｇ／ｃｍ² の特性を有し、大理石調の優れた表面を
有していた。実施例３ ２０〜２５メッシュの石英系天然石からなる細粒成分、
２２０メッシュの酸化アルミニウムと炭酸カルシウムを
用い、かつ、４０〜５０μｍ径で、２〜３ｍｍ長のガラ
ス繊維を、細粒成分の約５重量％用いて、実施例１と同
様にして成形した。

【００３９】成形後、表面を１００ｋｇＧ／ｃｍ² の水
圧のウォータージェットを噴霧して粗面化した。深みの
ある質感の大理石状の円筒成形物が得られた。比重２．
３０、引張強度１６０ｋｇ／ｃｍ² 、圧縮強度６３０ｋ
ｇ／ｃｍ² 、曲げ強度６８０ｋｇ／ｃｍ² の特性の、充
填性の良好な人造石筒状体が得られた。

【００４０】

【発明の効果】この発明により、従来得られなかった高
密度の、充填性に優れた、天然石等の粉粒体を含む高密
度人造石が提供される。製品は、外観、性質ともに天然
石に近く、しかも、天然品には得にくい均一な製品を得
ることができるものである。しかもこのように優れた製
品の製造が特別に高価な設備を使用することなく製造す
ることができるものである。

【００４１】特にこの発明の高密度人造石は、大理石調
のものを得るのに好適であり、天然石と同様に使用する
ことができるものである。製品は天然の石から磨き出し
たと同様の色調特に艶を持ち、コンクリートと一体化製
品も可能であって、天然石よりも幅広く様々な用途に石
柱等として使用することができるものである。

【００４２】従来単に見かけだけのものであった人工大
理石が、天然のものに実質的に劣らず、さらに使いやす
く、人造の長所を備えたものを提供できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 105:12 Ｂ２９Ｋ 105:12 503:04 503:04 Ｃ０４Ｂ 111:54 Ｃ０４Ｂ 111:54 (56)参考文献 特開 昭62−19404（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−103809（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−166215（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−58697（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−18342（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−157120（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−35050（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭44−480（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−27100（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B28B 1/20 B29C 41/04 B29D 31/00 C04B 26/02

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １０〜７０メッシュの大きさの無機質細
   粒成分と１００メッシュアンダーの無機質微粒成分との
   重量比が０．５：１〜５：１で、その和が製品の８５重
   量％以上であって、かつ、樹脂成分が１５重量％以下の
   混合組成を有し、筒状に成形・固化された筒状高密度人
   造石の製造方法であって、無機質微粒成分と樹脂成分と
   を予め混合した混合物を先に回転している円筒状型枠内
   に投入し、次いで無機質細粒成分を投入して遠心成形す
   ることを特徴とする筒状高密度人造石の製造方法。
2. 【請求項２】 短繊維を配合してなる請求項１の製造方
   法。
3. 【請求項３】 ガラス繊維を配合してなる請求項２の製
   造方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３の遠心成形後に、表面
   研磨もしくは表面粗化することを特徴とする筒状高密度
   人造石の製造方法。
5. 【請求項５】 ウォータージェットにより表面処理する
   請求項４の製造方法。