JP3927015B2 - Stirring apparatus and method for producing mixture - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撹拌装置、および混合物の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば特開平7−25679号公報に開示されているように、ケイ酸カルシウムを含有する軽量気泡コンクリート等を炭酸化処理し、吸放湿性に優れた成形体(以下、「炭酸硬化成形体」と称することがある)を得る技術が知られている。この炭酸硬化成形体は、主として軽量気泡コンクリートの粉粒体からなる主原料に水を混合し、加圧下で成形した後に、炭酸ガス雰囲気下で養生することにより製造される。
【0003】
ここで、主原料と水との混合は、セラミックスの製造工程において通常に使用されるミキサ等の撹拌設備を用いて行われていた。このミキサは、容器の底部に撹拌羽が設けられたものであって、この容器内に主原料と水とをそれぞれ投入し、撹拌羽を回転させることによって混合が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、炭酸硬化成形体の製造工程において、主原料に少量の副原料を添加する場合がある。このような場合に、上記したような通常の撹拌設備による混合方法では、主原料と副原料と水とを均一に混合することが困難であった。その原因は、以下のようであると考えられる。
【0005】
粉体原料を使用して成形により製造される代表的な材料として、タイル等のセラミックス材料があり、これらは粉体成形または乾式成形と呼ばれる方法で製造されている。セラミックス材料の製造方法としては、他に粘土状にした原料をろくろや押し出し成形機などを用いて成形する可塑成形や、スラリー状にした原料を型枠に流し込んで成形する鋳込み成形があるが、粉体成形は、製品の寸法安定性が高いことや製造効率が高いことが他の製造方法と比して利点であり、特に板状製品を成形するのに適している。
この粉体成形に使用される原料としては、粉末状あるい顆粒状のものが使用されるが、その含水率は10%以下である。このような乾燥した原料に顔料等の乾燥した副原料を混合する場合、一般的に使用される撹拌設備によって、副原料が主原料中に均質に分散した混合粉体を容易に得ることができる。
【0006】
ところが、炭酸硬化成形体の製造においては、微細な空隙をもつ多孔質のケイ酸カルシウム系粉体材料を主原料に使用する場合、以下の二つの理由から粉体材料に水を添加している。
【0007】
第一の理由は、成形後の炭酸養生において、水はケイ酸カルシウムの炭酸化反応を促進させる働きがあるためである。すなわち、炭酸ガスが成形体に含まれる水に溶解し、一方ケイ酸カルシウムからカルシウムイオンが水中に溶出し、これらが反応して炭酸カルシウムが析出することにより硬化が進行するのである。反応に必要な水分は少量でもよく、通常工業的には数%以上であればよい。
第二の理由は、加圧成形する際に保形性を確保するためである。多孔質の粉体を水分の少ない状態で加圧成形した場合、加圧成形後の除荷、脱型の段階で成形体の膨張が大きくなり、寸法精度が低くなってしまう場合がある。これは、多孔質粉体に含まれる空気が加圧時に完全に抜けきらず、材料内部で圧縮され、これが除荷、脱型の段階で大きく膨張することによるものと考えられる。この膨張を防止するために必要な水分は、原料の粉末粒度や細孔分布、圧力、加圧時間、成形体の寸法等によって異なるが、一般に原料粉体固形分に対しておおよそ25%以上であり、好ましくは30%以上である。一方、原料中の水分が多すぎると、加圧成形で脱水に時間がかかるとともに、結合材として必要なカルシウムが水とともに溶出してしまうので好ましくない。また加圧脱水が不充分になると、成形体に層間剥離が生じることになる。したがって、水の量は65%以下が好ましく、さらに好ましくは50%以下である。
【0008】
これらの理由から、炭酸硬化成形体の製造においては、おおよそ含水率25%〜65%の範囲内となるように粉体原料に水が加えられる。このような含水率の範囲内においては、粉体原料は乾燥時のようにさらさらとした状態ではなくなってしまう。一方で、多孔質体は粒子間だけでなく細孔内にも水分を吸着するため、相当量の水を加えてもスラリー状にはならない。すなわち、混合物は湿気を帯びた湿潤粉体であって、乾燥粉体のような流動性を失う一方、多量の水による流動性を得るには至らないのである。このため、主原料と副原料と水とを均一に混合することが困難となってしまう。
【0009】
特に、副原料の添加量が主原料に比して著しく少ない場合や、湿気を帯びることにより解繊されにくくなる繊維を副原料として使用した場合には、均一な混合を行うことはいっそう難しくなる。さらには、副原料が有機系繊維や、顔料、吸着材等の微粉末のように浮遊しやすいものであると、通常用いる撹拌設備では主原料と副原料が上下に分離した状態となってしまい、均一な混合は非常に難しいものとなる。
【0010】
このように、主原料と副原料との混合が不均一となれば、炭酸硬化成形体に寸法のばらつきが生じたり、反りや側反りが大きくなったり、また亀裂や割れが生じたりするおそれがある。また、主原料および副原料と水との混合が不均一となれば、局所的な炭酸化反応速度の違いや収縮量の違いが起こり、炭酸硬化成形体の反りや側反りが大きくなったり、亀裂や割れが発生したりするおそれがある。特に、大型の成形体を製造する場合においては、このような問題が顕著となる。
【0011】
本発明は、上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水分を含む混合物を製造する場合において、主原料と副原料と水とを均一に混合することのできる撹拌装置、および混合物の製造方法を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項1の発明に係る撹拌装置は、粉末状の主原料と、一種以上の副原料と、水とを含む混合物を製造するための撹拌装置であって、前記混合物を収容可能な容器と、前記容器の底部に設けられて上下方向の縦回転軸の周りに回転可能な縦軸攪拌部材と、前記縦軸撹拌部材の上方に前記縦回転軸と交差する方向を向けて設けられた横回転軸の周りに回転可能な横軸攪拌部材と、を備え、前記横軸撹拌部材は、一対が上下方向にずれた位置に設けられていることを特徴とする。
【0013】
ここで、本発明の主原料としては、ケイ酸カルシウムを含有する軽量気泡コンクリート、ケイカル板、窯業系サイジング材などのセメント二次製品の粉砕物、更にはコンクリート廃材、セメントスラッジなどが使用できる。これらの中でも、特にケイ酸カルシウムを主成分としている軽量気泡コンクリートを粉砕した軽量気泡コンクリート粉粒体が好ましい。また、主原料には、必要に応じて骨材等が添加されていてもよい。
【0014】
また、本発明の副原料としては、繊維、顔料、VOC吸着剤等の機能性材料、珪石粉、長石粉、雲母、軽石、珪藻土、建設廃土等が使用できる。なかでも水を加えることによって収束するために、通常のミキサ等では混合を行いにくい繊維を使用する場合に、本発明を好適に適用できるものである。なお、この場合に繊維としては、ガラス繊維、ウォラスナイト等の無機系繊維、ポリプロピレン、アクリル、ビニロン、人工或いは天然セルロースなどの有機系繊維が使用できるが、保形性、製品の切削加工性、肌合いなどを考慮した場合、有機系繊維が好ましく、中でもビニロンが好ましい。繊維長としては、500μm〜3mm程度が製品の毛羽立ちが少なく好ましい。また、アスペクト比(繊維長/繊維径)は、20〜300程度が好ましい。さらに、副原料としての繊維の添加量は、混合原料、すなわち主原料と副原料との和に対して10重量%以下であることが好ましく、さらに好ましくは5%以下であり、0.1〜1.0重量%であることがいっそう好ましい。
【0015】
請求項2の発明は、請求項1に記載の撹拌装置であって、前記横軸撹拌部材の回転方向は、この横軸撹拌部材に備えられた羽根部が前記縦軸撹拌部材に接近したときに前記縦軸撹拌部材の回転方向と同方向に移動する順方向であることを特徴とする。
【0016】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載の撹拌装置であって、前記容器には、前記横軸撹拌部材に対して前記縦軸撹拌部材の回転方向後方位置に前記水を散布可能な散水部材が備えられていることを特徴とする。
【0017】
請求項4の発明は、請求項3に記載の撹拌装置であって、前記散水部材は、前記縦軸撹拌部材の回転半径方向に沿うとともに回転中心から前記容器の周縁部に渡る散水領域に前記水を散布可能とされていることを特徴とする。
【0018】
請求項5の発明は、粉末状の主原料と、一種以上の副原料と、水とを含み、かつ、前記副原料の割合が前記主原料と前記副原料との乾燥重量の和に対して10%以下である前記混合物を、請求項1から請求項4のいずれかに記載の撹拌装置を使用して製造する方法であって、 (a) 前記縦軸撹拌部材を回転させつつ、前記主原料を、その上端が、前記横軸撹拌部材に設けられた前記羽根部が前記横回転軸に対して上側に位置するときの長さ方向における中央位置に達するまで前記容器内に投入する工程と、 (b) 前記容器内に前記副原料を投入する工程と、 (c) 前記縦軸撹拌部材および前記横軸撹拌部材を回転させて、前記主原料と前記副原料とを混合して混合原料を調製する工程と、 (d) 前記縦軸撹拌部材および前記横軸撹拌部材を回転させつつ前記散水部材から前記水を散布して、前記混合原料と水とを混合する工程とを実行することを特徴とする。
【0021】
【発明の作用、および発明の効果】
請求項1の発明によれば、撹拌装置には、容器の底部に設けられて上下方向の縦回転軸の周りに回転可能な縦軸攪拌部材と、この縦軸撹拌部材の上方に設けられて縦回転軸と交差する方向の横回転軸の周りに回転可能な横軸攪拌部材とが備えられている。このような構成によれば、副原料および水は、混合の過程において、主原料中で横軸撹拌部材の回動に伴って縦方向に拡散されるとともに、縦軸撹拌部材の回動に伴って横方向に拡散される。このようにして、原料、副原料、および水の混合が効果的に行われる。
【0022】
なお、より効果的な混合のためには、予め、比較的乾燥した状態で主原料と副原料とを均一に混合しておき、その後に水を加えて混合を行うことが好ましい。このような場合において、主原料として多孔質の粉体材料を使用する場合には、この粉体材料が空気中の水分を吸着している場合がある。このとき、例えば粉体材料において空気と接している表面のみが湿り気を帯びる(または乾く)などのように、局所的に含水率の多い(または少ない)状態を生じ、通常の撹拌装置では副原料との均一な混合を行いにくくなる場合がある。
【0023】
このような場合であっても、請求項1の構成によれば、横軸撹拌部材の回動に伴う縦方向の拡散と、縦軸撹拌部材の回動に伴う横方向の拡散により、偏在する水分が拡散されて全体の含水率が均一とされ、原料と副原料と水との均一な混合を容易に行うことができる。
【0024】
請求項1の発明によれば、一対の横軸撹拌部材を上下方向にずれた位置に設けることによって、副原料の縦方向への拡散をより効果的に行うことができる。
【0025】
請求項2の発明によれば、横軸撹拌部材の回転方向は、この横軸撹拌部材に備えられた羽根部が縦軸撹拌部材に接近したときに前記縦軸撹拌部材の回転方向と同方向に移動する順方向とされている。このような構成によれば、横軸撹拌部材による縦方向の回転流が、縦軸撹拌部材による横方向の回転流と合流することにより、副原料の混合が円滑に行われる。
【0026】
請求項3の発明によれば、散水部材は、横軸撹拌部材に対して縦軸撹拌部材の回転方向後方位置に水を散布可能とされている。これにより、水分を帯びた混合原料を速やかに下方へ拡散させることができ、水の混合原料への拡散を速やかに行わせることができる。
【0027】
請求項4の発明によれば、散水部材は、縦軸撹拌部材の回転半径方向に沿うとともに回転中心から容器の周縁部に渡る散水領域に水を散布可能とされている。このような構成によれば、散布された水は、縦軸撹拌部材の回転によって同心円状に拡散されるため、混合原料全体に均一に水を混合させることができる。
【0029】
請求項5の発明によれば、まず、縦軸撹拌部材を回転させつつ、主原料を容器内に投入する。これにより、主原料が容器内で均一にならされ、この後の副原料との混合が行いやすくなる。特に、主原料として多孔質の粉体材料を使用する場合には、この粉体材料が空気中の水分を吸着している場合がある。このとき、例えば粉体材料において空気と接している表面のみが湿り気を帯びる(または乾く)などのように、局所的に含水率の多い(または少ない)状態を生じていると、副原料との均一な混合を行いにくくなる。このような場合であっても、あらかじめ縦軸撹拌部材を回転させつつ、主原料を容器内に投入することにより、主原料の含水率が均一となり、この後の副原料との混合が行いやすくなる。
【0030】
また、主原料は、その上端が、横回転軸に対して上側に位置する羽根部の長さ方向における中央位置に達するまで投入される。このため、副原料との混合時において、羽根部が回動されてその先端部が主原料中に潜り込むときに、副原料が主原料の内部に押し込まれる。これにより、主原料と副原料との混合を効果的に行うことができる。特に、副原料が浮遊しやすい材料である場合には効果的である。
【0031】
さらに、主原料と副原料との混合を先に行い、その後に散水部材から水を散布する。このように、あらかじめ比較的乾燥した状態で主原料と副原料との混合を行っておくことにより、均一な混合物を製造することができる。
【発明の実施の形態】
以下、本発明の撹拌装置、および混合物の製造方法を具体化した実施形態について、図1〜図7を参照しつつ詳細に説明する。
【0032】
図1には、本実施形態の撹拌装置1を示す。この撹拌装置1には、例えばステンレスにより有底の円筒状に形成された容器2が備えられている。
【0033】
容器2の底部には、アジテータ10(本発明の縦軸撹拌部材に該当する)が設けられている。このアジテータ10は、容器2の底面3における中央位置から上方へ垂直に突出された縦回転軸11に、上下二段のインペラ12、15が取り付けられた構造となっている。
【0034】
下段側の大インペラ12は、縦回転軸11に上方から抜き差し可能に嵌め付けられる軸受け部13の回りに、軸方向と直交方向に延びる3枚の大羽根部14が120度間隔で設けられた形状となっている。大羽根部14は、その先端部が容器2の内周面4近くに達する長さの板状に形成されており、回転方向前方側に向かって下降する傾斜姿勢で軸受け部13に取り付けられている。
【0035】
上段側の中インペラ15は、同じく縦回転軸11に上方から抜き差し可能に嵌め付けられる軸受け部16の回りに、軸方向と直交方向に延びる3枚の中羽根部17が120度間隔で設けられた形状となっている。中羽根部17は、大羽根部14の約半分の長さの板状に形成され、回転方向後方側に向かって下降する傾斜姿勢で軸受け部16に取り付けられている。
【0036】
両インペラ12、15は、大羽根部14と中羽根部17とが上方から見て互い違いとなるように縦回転軸11に取り付けられている(図2参照)。また、縦回転軸11は、容器2の下方に設けられたモータ18に連結されており、このモータ18の駆動力によって、両インペラ12、15が縦回転軸11の回りに回転駆動されるようになっている。
【0037】
容器2の内周面4には、一対のチョッパ20A、20B(本発明の横軸撹拌部材に該当する)が180度間隔で設けられている。このチョッパ20A、20Bは、容器2の内周面4から水平方向に突出された横回転軸21に、小インペラ23が、軸方向に間隔を開けて3組取り付けられた構造となっている。この小インペラ23は、軸方向と直交方向に延びる4枚の小羽根部22が90度間隔で設けられたものである。
また、チョッパ20A、20Bの横回転軸21は、容器2の側方に設けられたモータ24に連結されており、このモータ24の駆動力によって、小インペラ23が横回転軸21の回りに回転駆動されるようになっている。
【0038】
一対のチョッパ20A、20Bは、互いに上下にずれた位置に設けられている。すなわち、第一のチョッパ20Aは、容器2の上下方向の中央よりもやや上側の位置に設けられており、第二のチョッパ20Bは、第一のチョッパ20Aとアジテータ10とのほぼ中間位置に設けられている。
【0039】
また、容器2の外周面には、容器2の内部に連通する筒状の排出筒5が備えられており、ここから混合物44を容器2の外部へ排出することが可能となっている。
【0040】
容器2の上面側には、容器2の上面の開口部を緊密に塞ぐことが可能な略円盤状に形成された天板部30が、開閉自在に装着されている(図1、図3参照)。この天板部30には、主原料および副原料を容器2内に投入するための投入口31、32と、水43を容器2内に供給するための散水口34とが設けられている。
【0041】
主原料投入口31は、円形の開放口の開口縁を壁状に立ち上げることによって、筒状に形成されている。また、副原料投入口32は、主原料投入口31よりも一回り大きな略矩形状に形成された開放口に、この開放口を閉止可能な蓋部33がヒンジ部を介して開閉自在に取り付けられたものである。
【0042】
散水口34は、第一のチョッパ20Aに対して、アジテータ10の回転方向後方側の位置に、主原料投入口31よりもやや径の小さな筒状に形成されている。この散水口34の上側の開口には、水43を供給するためのホース37が接続され、下側の開口には、ホース37から供給された水43を噴霧するための散水ノズル35が取り付けられている。散水ノズル35は、略釣鐘状に形成されるとともに、その下側面は、容器2の半径方向を長径軸とする略楕円形の噴水面36とされており、ここには多数の噴水口(図示せず)が開設されている。また散水ノズル35において釣鐘の頂点位置からは、筒状の連結部(図示せず)が延設されており、この連結部が散水口34の内側に緊密に嵌め付けられることにより、散水ノズル35が散水口34に取り付けられている。このとき、散水ノズル35はその噴水面36を容器2の中心方向に向かって僅かに上方へ傾けた姿勢とされており、容器2の半径方向に沿って、周縁部から中心位置に渡る帯状の散水領域Rに水43を噴霧することが可能とされている。
【0043】
次に、上記のように構成された撹拌装置1によって混合物44を製造する工程について説明する。
【0044】
本実施形態の混合物44の製造に使用される主原料は、軽量気泡コンクリートを粉砕して平均粒子径10〜200μmとした軽量気泡コンクリート粉粒体40(本発明の主原料に該当する。以下、粉粒体40と称する)である。この粉粒体40は多孔質であり、少量の水分を吸着している場合があるため、混合工程で加える水43の量を決定するためにあらかじめ含水率を測定しておく。
【0045】
そして、撹拌装置1のアジテータ10を回転させつつ、主原料投入口31から粉粒体40を容器2内に流し入れ、粉粒体40を容器2内全体に均一にならしていく(図4)。粉粒体40は、その上端が第一のチョッパ20Aの小羽根部22のうち、横回転軸21に対して上側に位置するものの長さ方向における中央位置に達するまで投入される。このとき、アジテータ10を高速で回転させると、発生する熱により粉粒体40に含まれている水分が水蒸気となり、この後の混合工程において繊維41が解繊されにくくなる。このため、アジテータ10の回転速度を5〜20rpmの低速とすることが好ましい。また、温度上昇を防ぐため、容器2を冷却しながら撹拌を行ってもよい。
【0046】
次に、アジテータ10の回転を一端停止し、副原料投入口32から繊維41(本発明の副原料に該当する)を投入する。そして、アジテータ10の回転を再開し、回転速度を111rpmまで上昇させるとともに、チョッパ20A、20Bを回転速度3,000rpmで回転させて、繊維41を粉粒体40に分散させる(図5)。この段階では、水43が添加されていないため、粉粒体40が比較的乾燥した状態でさらさらとしており、かつ、繊維41が湿気を帯びることにより収束してだまを生じることがない。このため、混合が円滑に行われる。
【0047】
この混合工程において、第一のチョッパ20Aの小羽根部22は、横回転軸21に対して上側まで回動されたときにその先端部22Aが粉粒体40の上面40Aに露出される。そして、小羽根部22がさらに回動されてこの先端部22Aが粉粒体40中に潜り込むときに、粉粒体40の上面に存在する繊維41が粉粒体40の内部に押し込まれる。そして、押し込まれた繊維41は、アジテータ10による回転流に乗って横方向に拡散される。
【0048】
ここで、チョッパ20Aは、アジテータ10の回転方向に対して順方向に回転される。すなわち、チョッパ20Aの小羽根部22が横回転軸21の下側へ回動され、アジテータ10に近づいたときに、その送り方向がアジテータ10の回転方向と一致する方向に回転される。言い換えれば、アジテータ10がモータ18側から見て反時計回りに回転されるのに対して、チョッパ20A、20Bはモータ24側から見て時計回りに回転される(図5中矢印方向)。このようにすれば、チョッパ20Aの回転により生じる縦方向の回転流が、横回転軸21の下側位置で、アジテータ10の回転により生じる横方向の回転流と合流する。これにより、繊維41の拡散が円滑に行われる。
【0049】
次いで、アジテータ10の回転流により第二のチョッパ20Bの近傍まで運ばれた繊維41は、第二のチョッパ20Bの縦方向の回転に伴って、さらに下方へと運ばれる。そして、下方へ運ばれた繊維41は、さらにアジテータ10による回転流によって横方向に拡散される。このとき、上記した第一のチョッパ20Aの場合と同様に、第二のチョッパ20Bの回転方向がアジテータ10の回転方向に対して順方向とされている。このため、繊維41の拡散が円滑に行われる。このようにして、繊維41が粉粒体40全体に拡散されていく。
【0050】
さらに、アジテータ10の下段側の大インペラ12は、回転方向前方側が僅かに下方に傾く姿勢で軸受け部13に取り付けられており、斜め上方への掬い上げの回転流を作り出す。一方、上段側の中インペラ15は、回転方向後方側が僅かに下方に傾く姿勢で軸受け部16に取り付けられており、斜め下方への吸い込みの回転流を作り出す。これらにより、粉粒体40全体に対流を生じさせて、繊維41を均一に拡散させることができる。このようにして、粉粒体40と繊維41とが混合された混合原料42が調製される(図6)。
【0051】
次いで、散水ノズル35から混合原料42の上面に所定量の水43を散布しつつ、さらに撹拌を行う(図7)。水43の添加量は、予め測定された粉粒体40の含水量を差し引いて定められ、添加後の混合物44の含水量が約35±5重量%となるように調整される。
【0052】
さらに、だまの発生を防止するためには、繊維41が充分に解繊され、粉粒体40中に充分に拡散されてから散水を開始することが好ましい。しかし、散水開始のタイミングが遅すぎれば、混合の際に発する熱によって水蒸気が発生し、この水蒸気によって一端解繊した繊維41が再び収束して、だまを生じやすくなる。このため、散水は水蒸気の発生が始まる直前に開始されることが好ましい。具体的には、容器2内の温度が40℃以上となる直前、もしくは、容器2内と外気との温度差が20℃以上となる直前に開始されることが好ましい。
【0053】
散水ノズル35から噴出される水43は、第一のチョッパ20Aに対してアジテータ10の回転方向後方側であって、容器2の半径方向に沿って周縁部から中心位置に渡る散水領域Rに噴霧される。そして、噴霧された水43によって水分を帯びた散水領域Rの粉粒体40は、上記した繊維41の場合と同様に、チョッパ20A、20Bによる回転流に乗って下方に拡散され、アジテータ10による回転流に乗って横方向に拡散される。これにより、水43が混合原料42全体に均一に拡散される。
【0054】
このとき、散水領域Rを第一のチョッパ20Aに対してアジテータ10の回転方向後方側とすることによって、水分を帯びた混合原料42を速やかに下方へ拡散させることができ、水43の混合原料42への拡散を速やかに行わせることができる。また、散水領域Rは容器2の半径方向に沿って周縁部から中心位置に渡る範囲とされている。これにより、アジテータ10の回転に伴って散水された水43が同心円状に拡散されるため、混合原料42全体に水43を均一に混合することができる。
【0055】
このようにして、粉粒体40と繊維41と水43とが均一に混合された混合物44が製造される。製造された混合物44は、容器2の排出筒5から排出され、次のプレス成形工程に運ばれる。
【0056】
プレス成形工程では、例えば一軸プレス機などの加圧成形機の型枠内に混合物44を流し入れ、プレスにより加圧力10〜30MPaで成形する。
【0057】
続いて、得られた加圧成形体を加圧成形機から取り出し、養生用の釜内において炭酸ガス又は炭酸ガス含有ガスと接触させ、炭酸化反応を起こさせて硬化させる。炭酸化反応は、例えば炭酸ガス又は炭酸ガス含有ガスとして市販の液体二酸化炭素、ドライアイス、燃焼ガス、排気ガス等を用い、炭酸ガス濃度は3〜100%、好ましくは30〜100%、圧力は0.1〜0.8MPa、温度は0℃以上飽和温度以下、好ましくは室温〜飽和温度マイナス20℃の条件で行われる。その後、必要に応じて上記炭酸硬化成形体を乾燥させる。
【0058】
このようにして、内部まで炭酸化が均一に成されており、曲げ強度が良好で、亀裂や割れの発生も認められない優れた吸放湿性を有する炭酸硬化成形体が完成される。
【0059】
本発明の技術的範囲は、上記した実施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶものである。
(1)本実施形態によれば、アジテータ10には大インペラ12と中インペラ15とが備えられているが、本発明によれば第一の撹拌部材の構成は本実施形態の限りではなく、例えば一種類のインペラのみを備えていてもよい。
(2)本実施形態によれば、アジテータ10に備えられたインペラ12、15はそれぞれ3枚の羽根部14、17を備えているが、本発明によれば第一の撹拌部材に備えられる羽根部の枚数は本実施形態の限りではなく、2枚、あるいは4枚以上であってもよい。
(3)本実施形態によれば、チョッパ20A、20Bは、それぞれ4枚の小羽根部22を備えた小インペラ23を3組備えているが、本発明によれば、第二の撹拌部材の羽根部の枚数は、原料の性状、あるいは副原料の添加量などに応じて3枚以下、あるいは5枚以上とされていてもよい。また、インペラ23の数も本実施形態の限りではなく、2組以下、あるいは4組以上であってもよい。
(4)本実施形態によれば、チョッパ20A、20Bは互いに上下にずれた位置に設けられているが、本発明によれば、第二の撹拌羽根の位置は本実施形態の限りではなく、同じ高さに設けられていてもよい。
(5)本実施形態によれば、副原料としては繊維41が使用されているが、本発明によれば副原料の種類は本実施形態の限りではなく、例えば顔料等を使用してもよく、繊維と顔料等を混合して使用してもよい。そのような場合にも、本実施形態と同様の方法で主原料との均一な混合を行うことができる。
(6)本実施形態によれば、繊維41を乾燥状態で副原料投入口32から容器2内に投入して混合を行っているが、本発明によれば副原料の混合方法は本実施形態の限りではなく、例えば副原料をあらかじめ水に分散したものを投入して混合を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態の撹拌装置の側断面図
【図2】本実施形態の撹拌装置の上面図
【図3】天板部を取り付けた撹拌装置の上面図
【図4】撹拌装置に粉粒体を投入した状態を示す側断面図
【図5】撹拌装置に繊維を投入した状態を示す側断面図
【図6】粉粒体と繊維とが混合された状態を示す側断面図
【図7】混合原料に水を散布した状態を示す側断面図
【符号の説明】
1…撹拌装置
2…容器
10…アジテータ(縦軸攪拌部材)
11…縦回転軸
20A、20B…チョッパ(横軸攪拌部材)
21…横回転軸
22…小羽根部(羽根部)
22A…先端部
35…散水ノズル(散水部材)
40…粉粒体(主原料)
41…繊維(副原料)
42…混合原料
43…水
44…混合物
R…散水領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stirring device and a method for producing a mixture.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-25679, a lightweight cellular concrete containing calcium silicate is carbonized to form a molded body excellent in moisture absorption / release (hereinafter referred to as “carbonic acid-cured molded body”). Is sometimes known as a technique. This carbonic acid-cured molded body is produced by mixing water with a main raw material mainly composed of lightweight aerated concrete granules, molding under pressure, and curing in a carbon dioxide atmosphere.
[0003]
Here, the mixing of the main raw material and water has been carried out using stirring equipment such as a mixer that is usually used in the ceramic manufacturing process. This mixer is provided with a stirring blade at the bottom of the container, and mixing is performed by charging the main raw material and water into the container and rotating the stirring blade.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the manufacturing process of a carbonic acid hardening molded object, a small amount of auxiliary materials may be added to a main material. In such a case, it is difficult to uniformly mix the main raw material, the auxiliary raw material, and water with the above-described mixing method using the normal stirring equipment. The cause is considered as follows.
[0005]
Typical materials produced by molding using powder raw materials include ceramic materials such as tiles, and these are produced by a method called powder molding or dry molding. Other methods for producing ceramic materials include plastic molding in which clay-shaped raw materials are molded using a potter's wheel or an extrusion molding machine, and cast molding in which slurry-shaped raw materials are cast into a mold, Powder molding has advantages over other manufacturing methods in that the product has high dimensional stability and high manufacturing efficiency, and is particularly suitable for molding plate products.
As a raw material used for this powder molding, a powdery or granular material is used, and its water content is 10% or less. When a dry auxiliary material such as a pigment is mixed with such a dry raw material, a mixed powder in which the auxiliary material is uniformly dispersed in the main raw material can be easily obtained by a commonly used stirring equipment. .
[0006]
However, in the production of carbonic acid-cured molded bodies, when a porous calcium silicate powder material having fine voids is used as a main raw material, water is added to the powder material for the following two reasons. .
[0007]
The first reason is that water has a function of promoting the carbonation reaction of calcium silicate in the carbonation curing after molding. That is, carbon dioxide is dissolved in the water contained in the molded body, while calcium ions are eluted from the calcium silicate into the water, which reacts to precipitate calcium carbonate, whereby hardening proceeds. The amount of water necessary for the reaction may be small, and it may be usually several% or more industrially.
The second reason is to ensure shape retention during pressure molding. When the porous powder is pressure-molded in a state of low water content, the expansion of the molded body increases at the stage of unloading and demolding after pressure molding, and the dimensional accuracy may be lowered. This is considered to be due to the fact that the air contained in the porous powder is not completely removed during pressurization and is compressed inside the material, which expands greatly at the stage of unloading and demolding. The moisture required to prevent this expansion varies depending on the powder particle size and pore distribution of the raw material, pressure, pressing time, size of the molded body, etc., but is generally about 25% or more with respect to the solid content of the raw material powder. Yes, preferably 30% or more. On the other hand, too much water in the raw material is not preferable because it takes time for dehydration by pressure molding and calcium necessary as a binder is eluted together with water. If the pressure dehydration is insufficient, delamination occurs in the molded body. Therefore, the amount of water is preferably 65% or less, more preferably 50% or less.
[0008]
For these reasons, water is added to the powder raw material so that the water content is in the range of 25% to 65% in the production of the carbonate-cured molded article. Within such a range of moisture content, the powder raw material will not be as dry as it was during drying. On the other hand, since the porous body adsorbs moisture not only between the particles but also in the pores, even if a considerable amount of water is added, it does not become a slurry. That is, the mixture is a wet powder with moisture, and loses the fluidity like a dry powder, but does not achieve the fluidity with a large amount of water. For this reason, it becomes difficult to mix the main raw material, the auxiliary raw material, and water uniformly.
[0009]
In particular, when the amount of the auxiliary material added is significantly smaller than that of the main material, or when a fiber that becomes difficult to be defibrated due to moisture is used as the auxiliary material, it becomes more difficult to perform uniform mixing. . Furthermore, if the auxiliary material is likely to float, such as fine powders such as organic fibers, pigments, adsorbents, etc., the main raw material and auxiliary material will be in a state of being vertically separated in the stirring equipment normally used. Uniform mixing becomes very difficult.
[0010]
As described above, if the mixing of the main raw material and the auxiliary raw material is not uniform, there is a possibility that the carbonized cured product may have dimensional variations, warp and side warp, and cracks and cracks. is there. In addition, if the mixing of the main raw material and the auxiliary raw material with water is not uniform, a difference in local carbonation reaction rate and a difference in shrinkage occur, and the warpage and side warp of the carbonized cured product increase. There is a risk of cracks and cracks. In particular, when manufacturing a large-sized molded body, such a problem becomes remarkable.
[0011]
The present invention has been made in view of the circumstances described above, and its purpose is to produce a stirrer capable of uniformly mixing a main raw material, an auxiliary raw material, and water when producing a mixture containing moisture, and It is to provide a method for producing a mixture.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the stirring device according to the invention of
[0013]
Here, as the main raw material of the present invention, lightweight cellular concrete containing calcium silicate, pulverized products of cement secondary products such as calcium sizing materials, ceramic sizing materials, concrete waste materials, cement sludge and the like can be used. Among these, the lightweight cellular concrete powder which pulverized the lightweight cellular concrete which has calcium silicate as a main component especially is preferable. Moreover, an aggregate etc. may be added to the main raw material as needed.
[0014]
In addition, as auxiliary materials of the present invention, functional materials such as fibers, pigments, VOC adsorbents, silica stone powder, feldspar powder, mica, pumice, diatomaceous earth, construction waste soil, and the like can be used. In particular, the present invention can be suitably applied to the case of using fibers that are difficult to be mixed with an ordinary mixer or the like in order to converge by adding water. In this case, as the fibers, glass fibers, inorganic fibers such as wollastonite, and organic fibers such as polypropylene, acrylic, vinylon, artificial or natural cellulose can be used, but the shape retention, product cutting workability, In consideration of the texture and the like, organic fibers are preferable, and vinylon is particularly preferable. The fiber length is preferably about 500 μm to 3 mm with less fuzz of the product. The aspect ratio (fiber length / fiber diameter) is preferably about 20 to 300. Furthermore, the addition amount of the fiber as an auxiliary material is preferably 10% by weight or less, more preferably 5% or less, with respect to the mixed raw material, that is, the sum of the main raw material and the auxiliary raw material. More preferably, it is 1.0% by weight.
[0015]
Invention of
[0016]
Invention of
[0017]
The invention of
[0018]
The invention of claim 5The mixture comprising a powdery main raw material, one or more auxiliary raw materials, and water, and the proportion of the auxiliary raw material is 10% or less with respect to the sum of the dry weight of the main raw material and the auxiliary raw material Is produced using the stirring device according to any one of
[0021]
Operation of the invention and effect of the invention
According to the first aspect of the present invention, the stirring device is provided at the bottom of the container and rotatable about the vertical rotation axis in the vertical direction, and above the vertical axis stirring member. A horizontal axis stirring member that is rotatable around a horizontal rotation axis in a direction that intersects the vertical rotation axis is provided. According to such a configuration, the auxiliary raw material and water are diffused in the longitudinal direction in the mixing process in the main raw material with the rotation of the horizontal axis stirring member, and with the rotation of the vertical axis stirring member. Diffused laterally. In this way, the raw material, auxiliary raw material, and water are mixed effectively.
[0022]
For more effective mixing, it is preferable to uniformly mix the main raw material and the auxiliary raw material in a relatively dry state in advance and then add water to perform mixing. In such a case, when a porous powder material is used as the main raw material, the powder material may adsorb moisture in the air. At this time, for example, only a surface in contact with air in the powder material is moist (or dry), resulting in a locally high (or low) moisture content. It may become difficult to perform uniform mixing with.
[0023]
Even in such a case, according to the configuration of
[0024]
Claim 1According to this invention, by providing a pair of horizontal axis | shaft stirring member in the position shifted | deviated to the up-down direction, the spreading | diffusion to the vertical direction of an auxiliary material can be performed more effectively.
[0025]
Claim 2According to the invention, the rotation direction of the horizontal axis agitating member moves in the same direction as the rotation direction of the vertical axis agitating member when the blade portion provided in the horizontal axis agitating member approaches the vertical axis agitating member. The forward direction is assumed. According to such a configuration, the secondary raw material is smoothly mixed by the vertical rotational flow caused by the horizontal axis stirring member and the horizontal rotational flow caused by the vertical axis stirring member.
[0026]
Claim 3According to this invention, the water sprinkling member can disperse water with respect to the horizontal axis agitating member at the rear position in the rotation direction of the vertical axis agitating member. Thereby, the mixed raw material with moisture can be quickly diffused downward, and the diffusion of water into the mixed raw material can be promptly performed.
[0027]
Claim 4According to this invention, the water sprinkling member is capable of spraying water in the water sprinkling region extending from the rotation center to the peripheral edge of the container along the rotational radius direction of the vertical axis stirring member. According to such a configuration, the sprayed water is diffused concentrically by the rotation of the vertical axis stirring member, so that the water can be uniformly mixed in the entire mixed raw material.
[0029]
Claim 5According to the invention, first, the main raw material is charged into the container while rotating the vertical axis stirring member. As a result, the main raw material is made uniform in the container, and the subsequent raw material can be easily mixed. In particular, when a porous powder material is used as the main raw material, the powder material may adsorb moisture in the air. At this time, for example, if the surface of the powder material has a high (or low) moisture content such that only the surface in contact with air is moist (or dry), It becomes difficult to perform uniform mixing. Even in such a case, by introducing the main raw material into the container while rotating the vertical axis stirring member in advance, the water content of the main raw material becomes uniform, and it is easy to perform subsequent mixing with the auxiliary raw material. Become.
[0030]
Further, the main raw material is charged until the upper end of the main raw material reaches the center position in the length direction of the blade portion located on the upper side with respect to the horizontal rotation axis. For this reason, at the time of mixing with the auxiliary material, the auxiliary material is pushed into the main material when the blade portion is rotated and its tip portion is submerged in the main material. Thereby, mixing with a main raw material and an auxiliary raw material can be performed effectively. In particular, it is effective when the auxiliary material is a material that easily floats.
[0031]
Further, the main raw material and the auxiliary raw material are mixed first, and then water is sprayed from the water sprinkling member. Thus, a uniform mixture can be produced by mixing the main raw material and the auxiliary raw material in a relatively dry state in advance.
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment embodying a stirring device and a method for producing a mixture according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0032]
In FIG. 1, the stirring
[0033]
An agitator 10 (corresponding to the vertical axis stirring member of the present invention) is provided at the bottom of the
[0034]
The
[0035]
The
[0036]
Both
[0037]
A pair of choppers 20 </ b> A and 20 </ b> B (corresponding to the horizontal axis stirring member of the present invention) are provided on the inner peripheral surface 4 of the
Further, the
[0038]
The pair of
[0039]
A
[0040]
On the upper surface side of the
[0041]
The main
[0042]
The
[0043]
Next, the process of manufacturing the
[0044]
The main raw material used for the production of the
[0045]
Then, while rotating the
[0046]
Next, the rotation of the
[0047]
In this mixing step, the
[0048]
Here, the chopper 20 </ b> A is rotated in the forward direction with respect to the rotation direction of the
[0049]
Next, the
[0050]
Furthermore, the
[0051]
Next, stirring is further performed while spraying a predetermined amount of water 43 from the watering
[0052]
Furthermore, in order to prevent the occurrence of debris, it is preferable to start watering after the
[0053]
The water 43 ejected from the watering
[0054]
At this time, by setting the sprinkling region R to the rear side in the rotation direction of the
[0055]
In this way, a
[0056]
In the press molding step, for example, the
[0057]
Subsequently, the obtained press-molded body is taken out from the press-molding machine and brought into contact with carbon dioxide gas or carbon dioxide-containing gas in a curing pot to cause a carbonation reaction to be cured. The carbonation reaction uses, for example, commercially available liquid carbon dioxide, dry ice, combustion gas, exhaust gas or the like as carbon dioxide or carbon dioxide-containing gas, and the carbon dioxide concentration is 3 to 100%, preferably 30 to 100%, and the pressure is The temperature is 0.1 to 0.8 MPa, and the temperature is 0 ° C. or more and saturation temperature or less, preferably room temperature to saturation temperature minus 20 ° C. Then, the said carbonic acid hardening molded object is dried as needed.
[0058]
In this manner, a carbonated cured molded article having excellent moisture absorption and desorption properties, in which carbonation is uniformly formed to the inside, bending strength is good, and cracks and cracks are not observed, is completed.
[0059]
The technical scope of the present invention is not limited by the above-described embodiments, and, for example, those described below are also included in the technical scope of the present invention. In addition, the technical scope of the present invention extends to an equivalent range.
(1) According to the present embodiment, the
(2) According to the present embodiment, the
(3) According to the present embodiment, each of the
(4) According to the present embodiment, the
(5) According to the present embodiment, the
(6) According to the present embodiment, the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a stirring device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top view of the stirring device of the present embodiment.
FIG. 3 is a top view of a stirring device with a top plate attached.
FIG. 4 is a side cross-sectional view showing a state in which a granular material is put into a stirring device.
FIG. 5 is a side sectional view showing a state in which fibers are put into a stirring device.
FIG. 6 is a side cross-sectional view showing a state in which a powder and a fiber are mixed.
FIG. 7 is a side sectional view showing a state where water is sprayed on a mixed raw material.
[Explanation of symbols]
1 ... Agitator
2 ... Container
10 ... Agitator (vertical axis stirring member)
11 ... Vertical rotation axis
20A, 20B ... Chopper (horizontal axis stirring member)
21 ... Horizontal axis of rotation
22 ... Small feather part (feather part)
22A ... tip
35 ... Watering nozzle (watering member)
40 ... granular material (main raw material)
41 ... Fiber (subsidiary raw material)
42 ... Mixed raw materials
43 ... water
44 ... Mixture
R ... Watering area
Claims (5)
前記混合物を収容可能な容器と、
前記容器の底部に設けられて上下方向の縦回転軸の周りに回転可能な縦軸攪拌部材と、
前記縦軸撹拌部材の上方に前記縦回転軸と交差する方向を向けて設けられた横回転軸の周りに回転可能な横軸攪拌部材と、を備え、
前記横軸撹拌部材は、一対が上下方向にずれた位置に設けられていることを特徴とする撹拌装置。 A stirrer for producing a mixture containing a powdery main raw material, one or more auxiliary raw materials, and water ,
A container capable of containing the mixture;
A vertical axis stirring member provided at the bottom of the container and rotatable about a vertical rotation axis in the vertical direction;
And a horizontal axis stirring member rotatable about a horizontal rotational shaft disposed toward the direction intersecting with the longitudinal rotation axis above said longitudinal axis agitator,
The horizontal axis agitating member is provided at a position where a pair is displaced in the vertical direction.
(a)前記縦軸撹拌部材を回転させつつ、前記主原料を、その上端が、前記横軸撹拌部材に設けられた前記羽根部が前記横回転軸に対して上側に位置するときの長さ方向における中央位置に達するまで前記容器内に投入する工程と、
(b)前記容器内に前記副原料を投入する工程と、
(c)前記縦軸撹拌部材および前記横軸撹拌部材を回転させて、前記主原料と前記副原料とを混合して混合原料を調製する工程と、
(d)前記縦軸撹拌部材および前記横軸撹拌部材を回転させつつ前記散水部材から前記水を散布して、前記混合原料と水とを混合する工程とを実行することを特徴とする混合物の製造方法。A mixture containing a powdery main raw material, one or more auxiliary raw materials, and water, and the proportion of the auxiliary raw material is 10% or less with respect to the sum of the dry weight of the main raw material and the auxiliary raw material A method of manufacturing using the stirring device according to any one of claims 1 to 4,
(a) While rotating the vertical axis stirring member, the length of the main raw material when the upper end of the blade is provided on the horizontal axis stirring member is located above the horizontal rotation axis Throwing into the container until a central position in the direction is reached;
(b) introducing the auxiliary material into the container;
(c) rotating the vertical axis stirring member and the horizontal axis stirring member to mix the main raw material and the auxiliary raw material to prepare a mixed raw material;
(d) sprinkling the water from the water sprinkling member while rotating the vertical axis stirring member and the horizontal axis stirring member, and performing the step of mixing the mixed raw material and water. Production method.
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