JP4011366B2

JP4011366B2 - Molding material manufacturing method and manufacturing apparatus

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Publication number: JP4011366B2
Application number: JP2002050042A
Authority: JP
Inventors: 敏史寺村; 克己平林; 良晴武藤; 仁佐々木; 憲次稲垣; 雅司坂下
Original assignee: クリオン株式会社
Priority date: 2002-02-26
Filing date: 2002-02-26
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2022-02-26
Also published as: JP2003246688A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形材料の製造方法、および製造装置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、特開平７−２８４６２８号公報等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の粉粒体を炭酸化処理し、吸放湿性に優れた成形材料（以下、「炭酸硬化体」と称することがある）を得る技術が知られている。この炭酸硬化体は、主として軽量気泡コンクリートの粉粒体からなる原料に水を混合した混合原料を、加圧下で板状に成形し、得られた板体を炭酸ガス雰囲気下で養生することにより製造される。
【０００３】
このような成形材料の製造において、板体の養生は、一般に板体を養生釜中で高濃度の炭酸ガス雰囲気下に曝露することにより行われる。このとき、原料中に含まれるカルシウム化合物と炭酸ガスとが反応して炭酸カルシウムが析出する（炭酸化反応）ことにより、原料粒子同士の結合が起こり、硬化が進行すると考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この養生工程において、成形材料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場合があった。その原因は、以下のようであると考えられる。
【０００５】
炭酸化反応は、養生釜中の炭酸ガス濃度、圧力、温度、湿度、および板体中の水分量によって影響を受ける。一般的に、炭酸ガス濃度が高いほど、また圧力が高いほど反応は良好に進行することが知られている。また、炭酸ガスは水に溶け込んで炭酸イオン、あるいは炭酸水素イオンとなり、板体内部に浸透していくことから、板体に含まれる水分は炭酸化反応の促進に大きな役割を果たす。さらに、炭酸化反応は温度が高いほど促進される一方、高温になると炭酸ガスの水への溶解度が下がり、板体内部への炭酸ガスの浸透度が下がることから、温度の調整も炭酸化反応の促進のために重要である。
【０００６】
しかし、養生釜の内部では、▲１▼液化炭酸ガスを気化装置を介して養生釜中に導入する場合、炭酸ガスの流量が多いと温度が低下する、▲２▼炭酸ガスを高圧ガスボンベから低圧雰囲気の養生釜中に直接に導入する場合には、断熱膨張により温度が低下する、▲３▼炭酸ガスは空気より重いため、養生釜の底部に滞留し易い、▲４▼炭酸化反応の反応熱により板体中の水分が蒸発して水蒸気が生じ、この水蒸気が養生釜の上部に滞留し易い、等の現象が起こる。これにより、養生釜内部での炭酸ガス濃度の分布、温度分布、および湿度分布にむらが生じる。このために、板体の設置箇所によって炭酸化反応の進行にばらつきを生じ、成形材料の寸法のばらつき、反り、割れ等が引き起こされると考えられる。
【０００７】
また、炭酸化反応の反応熱により板体が高温になると、水分が蒸発して板体内で局所的な水分不足が起こる場合がある。このような場合には、板体内部への炭酸ガスの浸透度が局所的に下がってしまうため、反応むらが生じる。あるいは、上記▲１▼、▲２▼のように冷却された炭酸ガスが直接に板体に吹き付けられると、吹き付けられた部分の温度が局所的に低下するため、反応むらが生じる。このために、成形材料の寸法のばらつき、反り、割れ等が引き起こされると考えられる。
【０００８】
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、養生不良を抑制できる成形材料の製造方法、および製造装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、養生不良を抑制できる成形材料の製造方法および製造装置を開発すべく鋭意研究してきたところ、容器内で炭酸ガスを流動させつつ炭酸化反応を行わせることにより、容器内の炭酸ガス濃度、温度、湿度を平均化させて炭酸化反応の不均一化を抑制できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明は、石灰質成分および／または珪酸カルシウムを含む原料を成形して板体を作製する成形工程と、前記板体を容器内に収容して炭酸ガス雰囲気下で養生する養生工程とを経る成形材料の製造方法であって、前記容器内で前記炭酸ガスを流動させつつ養生を行うことを特徴とする。
【００１１】
ここで、石灰質成分を含む原料としては、生石灰（酸化カルシウム）、消石灰（水酸化カルシウム）等が挙げられる。なかでも消石灰が好ましい。また、酸化カルシウムまたは水酸化カルシウムが固溶、混在したスラグも使用できる。また、珪酸カルシウムを含む原料としては、非晶質珪酸カルシウム化合物（ＣＳＨゲル）、トバモライト、ゾノトライト、フォッシャジャイト、ヒルブレンダイト、ジャイロライト、ジェナイト、ウォラストナイト、セメント鉱物、ポルトランドセメント、γ−Ｃ２Ｓ等を使用できる。なお、ポルトランドセメントを使用する場合には、そのセメントの一部または全部が水和反応したものであっても構わない。これらの原料は、単独で、あるいは複数種を混合して使用することができる。
【００１２】
また、リサイクルの観点から、上記した成分を含む材料であるセメントサイジング板、セメント押出成形板等のセメント二次製品、軽量気泡コンクリート、ケイカル板等の珪酸カルシウム製品、コンクリート硬化体、セメントモルタル硬化体、セメントペースト硬化体、生コンスラッジ等の破砕粉粒体、あるいは切削粉体を、原料として好ましく使用することができる。
【００１３】
また、炭酸ガスとしては、純度１００％の二酸化炭素を用いてもよく、他の気体と混合された混合ガスを用いてもよい。具体的には、市販の液化炭酸ガスを気化したもの、ドライアイス、燃焼ガス、排気ガス等を用いることができる。混合ガスを用いる場合には、二酸化炭素濃度が３％以上１００％未満であることが好ましく、３０％以上であることがより好ましい。炭酸ガス濃度が低すぎれば、反応速度が遅くなり、効率的でないためである。また、混合される他の気体としては、窒素、酸素、不活性ガスが好ましい。硫酸系または硝酸系（ともに亜酸系を含む）のガスは極力低濃度とされることが好ましい。これらのガスはカルシウムと結合し、成形材料の強度に寄与しない硫酸カルシウムや硝酸カルシウムを生成させるためである。
【００１４】
容器内の炭酸ガスを流動させるための手段としては、例えば炭酸ガスを容器の上部から導入することが挙げられる。炭酸ガスは空気より重いため、容器の下方へ移動しようとする。あるいは、例えば高圧ガスボンベから低圧雰囲気の容器内に導入される場合には、断熱膨張により温度が低下するために、容器の下方へ移動しようとする。一方、炭酸化反応の反応熱により温められた容器内の気体は、上方へ移動しようとする。このことを利用して、容器内に流動を生じさせることができる。
【００１５】
特に、炭酸ガスを容器内へ注入するための注入口にノズルを設け、このノズルを介して炭酸ガスを容器内へ導入することにより、炭酸ガスの流速を高め、容器内への炭酸ガスの拡散をより速やかに行わせることができる。この際に、ノズルの形状により炭酸ガスの噴出パターンを調節することができる。噴出パターンは、扇形、円環型、直進型等どのような形であっても構わないが、容器の容量が大きい場合には、炭酸ガスの拡散をより速やかに行うという観点から、直進型とすることが好ましい。さらに、炭酸ガスの流動をより円滑に行わせるとの観点から、炭酸ガスの噴出方向を容器の内壁面に沿う方向とすることが好ましい。なお、ノズルの種類としては特に制限はなく、例えばブローオフノズル、スプレーノズル等を使用できる。
【００１６】
また、容器内に設けた撹拌装置により炭酸ガスを流動させてもよい。撹拌装置としては、容器内の気体を撹拌可能なものであれば特に制限はなく、例えばプロペラ型あるいはシロッコ型の送風機を使用することができる。
【００１７】
炭酸ガスの流動は、少なくとも養生開始時から容器内の温度が最高温度に達するまでの間に渡って行わせることが好ましい。容器内の温度が最高温度に達する前に流動を止めてしまうと、その後の板体からの熱や水分の発散に伴って、容器内の温度分布や湿度分布に偏りが生じ、炭酸化反応の不均一化が招来されるためである。
【００１８】
さらに、炭酸ガスの容器内への導入前に、あらかじめ容器内を減圧しておくことが好ましい。容器内の炭酸ガス濃度を高めることによって、濃度分布の偏りによる炭酸化反応の不均一化を抑制することができるためである。また、板体の内部に存在する空気をあらかじめ抜いておくことにより、炭酸ガスを浸透しやすくさせ、炭酸化反応を促進することが可能となるためである。減圧は、容器内の圧力が０．０１ＭＰａ以上０．０７ＭＰａ以下の範囲内となるように行うことが好ましい。０．０１ＭＰａ以下とすることは現在の技術では困難であり、一方、０．０７ＭＰａを超えると、容器内に残留する空気のために炭酸ガスの濃度分布の偏りを生じやすくなるためである。また、容器内の圧力を上記の範囲内に到達させるまでの排気時間が１０分以上１時間以下となるように、排気を行うことが好ましい。１０分未満では圧力の低下が急激となりすぎることから、板体に損傷を与えるおそれがあるためである。一方、１時間を超えると製造効率が下がり、好ましくないためである。
【００１９】
このように容器内で炭酸ガスを流動させつつ養生を行うためには、容器の上部に設けられて炭酸ガスを容器の内部へ導入可能な注入口と、容器の内部に設けられてこの容器内の気体を撹拌可能な撹拌装置とを備えた成形材料の製造装置を用いることができる。
【００２０】
本発明に使用される製造装置の材質は、特に限定されるものではないが、使用される炭酸ガス、および板体から発散される水分等により劣化しない材料であることが好ましい。具体的には、ステンレス製、あるいは鋼製であることが好ましく、テフロン（登録商標）、耐酸性塗料等によりコーティングされていることがより好ましい。樹脂・セラミックス等は劣化により破損を生じるおそれがあるため好ましくない。
【００２１】
また、炭酸ガスの容器内への導入前に、あらかじめ容器内を減圧しておく場合には、容器に耐圧性があり、かつ密閉可能であることを要する。容器の形状には特に制限はなく、例えば円筒状、球状、方形状とすることができる。特に、容器内部の空間を効率的に利用して板体の充填率を高めるという観点からは、円筒状あるいは方形状であることが好ましく、耐圧性を高めるという観点からは円筒状あるいは球状であることが好ましい。したがってこれら双方の要件を満足する形状として、円筒状であることが最も好ましい。また容器が円筒状である場合、板体の搬入のし易さという観点から、円筒の軸方向を水平方向にして設置されることが好ましい。
さらに、注入口の設置数としては特に制限はないが、炭酸化反応を円滑に進行させるために、養生釜の大きさに応じて適当な間隔を設けて設置されることが必要であるため、３箇所以上設けられていることが好ましい。
【００２２】
【発明の作用、および発明の効果】
本発明の成形材料の製造方法および製造装置によれば、容器内で前記炭酸ガスを流動させつつ養生を行うことにより、容器内の炭酸ガス濃度分布、温度分布、湿度分布の偏りを抑制することができる。また、板体における温度、水分量の局所的な低下を抑制することができる。これらにより、炭酸化反応を均一に行わせて、養生不良や板体の変形を抑制し、良好な品質の成形材料を製造することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の成形材料の製造方法および製造装置を具体化した第１実施形態について、図１〜図４を参照しつつ詳細に説明する。
【００２４】
図１および図２には、本実施形態における成形材料を製造するための製造装置１を示した。製造装置１の養生釜２（本発明の容器に該当する）は、ステンレスにより左右方向に開口する略円筒状に形成され、その内部に板体１７を収容可能とされている。養生釜２の開口部には、略円盤状に形成されてこの開口部を緊密に塞ぐことが可能な蓋部３が、開閉自在に装着されている。
【００２５】
養生釜２の内部には、撹拌羽根４（本発明の撹拌部材に該当する）が設けられている。この撹拌羽根４は、養生釜２の内壁面から内側に向かって突出された回転軸に、４枚の羽根部が９０度間隔で設けられた形状となっている。そして、回転軸は図示しないモータに接続され、このモータを駆動させることによって撹拌羽根４を回転させることができるようになっている。
【００２６】
また、養生釜２の上部には、炭酸ガスを養生釜２内に導入するための注入口５が、均一ピッチで３箇所に設けられている。各注入口５は、上下方向に開口する筒状に形成されて、養生釜２内部の空間と外部空間を連通させるようになっている。この注入口５の上側の開口には、炭酸ガスを供給するためのチューブ６が接続され、このチューブ６は図示しない液化炭酸ガスボンベ並びに気化装置に接続されている。また、下側の開口には、チューブ６から供給された炭酸ガスを養生釜２の内部に噴射するためのノズル７が取り付けられている。ノズル７は、略円筒状に形成されるとともに、その下側面は、略円形の噴射面とされており、ここには多数の噴射口（図示せず）が開設されている。
【００２７】
養生釜２内においてノズル７の下方には、フード部８が設けられている。フード部８は、ステンレス製の板材を山形に折り曲げ加工することにより形成されて、注入口５が設けられた養生釜２の天井面と、それよりも下部側の板体１７が設置される空間とを仕切るように設けられている。このフード部８は、板体１７に含まれている、あるいは炭酸化反応によって生じた水が蒸発してできた水蒸気が、養生釜２の天井面に接することによって冷やされて水滴となり、板体１７上に滴り落ちるのを防止する役割を果たしている。
【００２８】
また、養生釜２の底部には、養生釜２の内部に連通する筒状の排出筒９が備えられており、ここから養生釜２内の空気を外部へ排出することが可能となっている。
【００２９】
養生釜２内には、板体１７を支持するための製造用治具１０が設置されている。この製造用治具１０には、板体１７を設置するための底板部１１と、この底板部１１から立接された複数の立て掛け部１２とが備えられている。（図３および図４参照）
【００３０】
底板部１１は、ステンレスにより上下方向に開放された長方形の枠状に形成されている。この底板部１１には、複数の立て掛け部１２が立接されている。立て掛け部１２は、棒状のステンレス部材を曲げ加工することにより下向きコの字状に形成されて、底板部１１の開口部分を跨ぐようにして取り付けられ、コの字の両端部がそれぞれ底板部１１の長辺部分に接続されている。また、この底板部１１の短辺部分からは、中央部分が開口したロの字状の側壁１３がそれぞれ立接されている。そして、板体１７が各立て掛け部１２の間隙に挿入され、立て掛け部１２に立て掛けられることで縦置きに支持されるようになっている。各立て掛け部１２は、所定の間隔をおいて設けられており、板体１７同士を間隔をおいて支持することができるようにされている。
【００３１】
この製造用治具１０は、台車１４により養生釜２内に搬入される。台車１４は、平板状の基板部１５と、この基板部１５の下側に備えられた車輪１６とを備えており、基板部１５上に製造用治具１０を載置した状態で、養生釜２内への搬入−搬出ができるようにされている。
【００３２】
次に、この製造装置１を使用した成形材料の製造方法について説明する。本実施形態において製造される成形材料は、石灰質成分および／またはケイ酸カルシウムを含有する粉粒体を水と混合し、成形、炭酸化処理して得られる炭酸硬化体である。
【００３３】
本実施形態の成形材料の原料として使用される粉粒体としては、平均粒子径１〜１０００μｍとされたものが好ましい。この粉粒体には、必要に応じて繊維、顔料、臭気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、骨材等の副原料が添加されていてもよい。粉粒体に対する副原料の添加量は、加えられる副原料の種類により異なり一概に限定されないが、副原料が繊維、無機顔料、機能性材料のような微粉体であれば、粉粒体の５重量％以下であることが好ましく、１重量％以下であることがより好ましい。また、副原料がスラグ、骨材等のように粒径１００μｍ以上のものであれば、粉粒体の５重量％以下であることが好ましい。
【００３４】
まず、混合工程において、粉粒体に水を添加して混合し、混合原料を調製する。水の添加量は、粉粒体の粒径および多孔性により異なり一概に限定されないが、粉粒体が粒径１０〜２００μｍの軽量気泡コンクリート粉粒体である場合には、粉粒体の乾燥重量に対して３０重量％〜５０重量％であることが好ましい。また、粉粒体がサスペンジョン式オートクレーブで水熱合成されたＣＳＨゲル、トバモライト、ゾノトライトである場合には、粉粒体の乾燥重量に対して３０重量％〜７０重量％であることが好ましい。また、粉粒体が平均粒径１０〜数百μｍの廃コンクリート粉粒体、モルタル粉粒体、ウォラストナイトである場合には、粉粒体の乾燥重量に対して１０重量％〜３０重量％であることが好ましい。水の添加量が少なすぎると、成形時の板体の保形性が低下するためである。また、添加量が多すぎると、成形時に板体からの水の搾出に時間がかかるため、また、板体内に過剰の水分が残留することにより、成形材料に剥離が引き起こされるおそれがあるためである。
【００３５】
粉粒体と水との混合は、撹拌容器の内部にアジテータ等の撹拌部材を備えた通常のミキサ等を用いて行うことができる。なお、粉粒体に副原料を添加する場合には、均一な混合という観点から、水を加える前に粉粒体と副原料とをあらかじめ混合しておくことが好ましい。
【００３６】
得られた混合原料は、次の成形工程に運ばれる。成形方法としては、乾式プレス成形、脱水プレス成形、押出し成形、丸網・長網の抄造成形等が使用できる。なかでも、原料性状（粒子径、粒子強度、含水率等）への依存度が比較的低く、かつ生産性の高い乾式プレス成形が好ましい。乾式プレス成形を行う場合には、例えば一軸プレス機などの加圧成形機の型枠内に混合原料を流し入れ、加圧力５〜４０ＭＰａで成形して板体１７を作製する。
【００３７】
成形工程により得られた板体１７は、加圧成形機から取り出され、次の養生工程に運ばれる。養生工程においては、まず、製造用治具１０に板体１７を設置する。具体的には、板体１７をその板面１７Ａが製造用治具１０における底板部１１の板面１１Ａに対して略垂直方向となる縦置き状として、各立て掛け部１２の間隙に挿入し、立て掛け部１２に立て掛けることによって安定に支持させる。ここで、各立て掛け部１２は所定の間隔をおいて設けられているため、各板体１７はそれぞれ所定の間隔をおいて支持される。
【００３８】
このようにして板体１７を設置した製造用治具１０を、台車１４に載せて養生釜２内に搬入する。そして、養生釜２を密閉し、排出筒９につないだ真空ポンプを作動させて、養生釜２内を０．０７ＭＰａ以下に減圧する。このようにあらかじめ養生釜２内の空気を抜いておくことにより、養生釜２内の炭酸ガス濃度を高め、濃度分布の偏りによる炭酸化反応の不均一化を抑制することができる。また、板体１７の内部に存在する空気をあらかじめ抜いておくことにより、炭酸ガスを浸透しやすくさせ、炭酸化反応を促進することが可能となる。
【００３９】
減圧後、撹拌羽根４の運転を開始するとともに、ガスボンベのバルブを開いて、養生釜２上部の注入口５から炭酸ガスを導入する。すると、板体１７に含有されるカルシウム化合物が炭酸ガスと接触することによって炭酸化反応が起こり、板体１７が硬化を始める。このとき、注入口５にはノズル７が設けられ、このノズル７を介して炭酸ガスが養生釜２内へ導入される。これにより、炭酸ガスの流速を早め、養生釜２内への炭酸ガスの拡散を速やかに行わせることができる。さらに、ノズル７の取り付け方向を調節することにより、炭酸ガスの噴出方向が養生釜２の内壁面に沿うようにすれば、炭酸ガスの拡散をより速やかに行わせることができる。
【００４０】
炭酸化反応の速度は、ガス圧力が高くなるほど速くなるため、高圧の雰囲気下で養生を行うことが好ましい。このとき、養生釜２内の圧力が高くなるほど炭酸化反応を促進することができるのであるが、０．８ＭＰａを超えると、養生釜２の耐圧性を上げなければならず、経済性の観点から好ましくない。一方、０．１ＭＰａ未満では大気圧以下となり、炭酸化反応の進行が遅くなってしまうため好ましくない。このため、養生釜２内部の圧力を０．１ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下とすることが好ましい。
また、養生釜２内部の温度は０℃以上で水蒸気の飽和温度以下、好ましくは室温〜飽和温度マイナス２０℃の範囲内とすることが好ましい。
【００４１】
ここで、養生釜２の上方から注入された炭酸ガスは、ガスボンベから比較的低圧雰囲気の養生釜２内に導入されることにより断熱膨張を起こし、温度が低下すること、また、空気より重いことから、養生釜２の下方へ移動しようとする。一方、炭酸化反応の反応熱により温められた養生釜２内の気体は、上方へ移動しようとする。このことを利用して、養生釜２内に炭酸ガスの流動（図２中矢印方向）を生じさせることができる。
【００４２】
また、養生釜２内への炭酸ガス導入開始と同時に、撹拌羽根４の運転を開始し、養生釜２内の気体を撹拌することによっても、炭酸ガスの流動を行わせることができる。このとき、炭酸化反応により生じた反応熱が板体１７から発散されることにより、養生釜２内部の温度が上昇していく。また、これに伴い、板体１７から水分が蒸発していく。このため、養生釜２内の温度が最高温度に達するまで撹拌羽根４の運転を継続し、養生釜２内部の温度分布や湿度分布の偏りを抑制する。
【００４３】
このように養生釜２内で炭酸ガスを流動させつつ養生を行うことにより、養生釜２内の炭酸ガス濃度分布、温度分布、湿度分布の偏りを抑制することができる。また、板体１７における温度、水分量の局所的な低下を抑制することができる。これらにより、炭酸化反応を均一に行わせて、養生不良や板体１７の変形を抑制し、良好な品質の成形材料を製造することができる。
【００４４】
＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態について、図５および図６を参照しつつ詳細に説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００４５】
本実施形態の製造装置２０の第１実施形態との相違点は、製造装置２０において、略円筒型のノズル７の代わりに、平型のノズル２１が取り付けられている点である。ノズル２１は、断面Ｌ字型の筒状に形成されており、その一端側は注入口６と接続可能とされている。一方、その他端側は、先端へ行くほど拡幅されており、先端部は扁平な噴出口２１Ａとされている。そして、このノズル２１は、噴出口２１Ａが養生釜２０の円周方向を向くようにして注入口５に取り付けられている。
【００４６】
この製造装置２０を用いて成形体を製造する際には、第１実施形態と同様に、板体１０を養生釜２内部に設置し、炭酸ガスを注入する。このとき、ノズル２１は、その噴出口２１が養生釜２０の円周方向を向くようにして取り付けられているため、炭酸ガスの噴出方向が養生釜２の内壁面に沿う方向とされる。したがって、炭酸ガスは、図６中矢印で示すように、養生釜２の内壁面に案内されて拡散し、養生釜２の円周方向に沿って円を描くような炭酸ガスの流れが生じる。これにより、炭酸ガスの拡散をより速やかに行わせることができる。
【００４７】
【実施例】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００４８】
＜実施例１＞
原料として軽量気泡コンクリートを使用した。この軽量気泡コンクリートを破砕し、１．５ｍｍ以下に分級した平均粒径１００μｍの粉粒体１００重量部に水４０重量部を添加し、均一に混合して混合原料を得た。なお、この軽量気泡コンクリートは、７０重量％の珪酸カルシウム水和物トバモライトを含んでおり、酸化カルシウム換算で３３重量％のカルシウムを含んでいる。
この混合原料を３００ｍｍ角のプレス型枠に流し入れ、プレスにより２５ＭＰａの加圧力で加圧して、厚さ８ｍｍの板体３７２枚を得た。
【００４９】
得られた板体を、各板体間に１５ｍｍの間隔をおいた状態で製造用治具に縦置きに設置した。この製造用治具を、台車上に横２列、縦３列、高さ方向２段に整列した。この台車３台を、上記第１実施形態に示したものと同様の形状のステンレス製の養生釜中に搬入した。なお、養生釜は容積３．７ｍ^３、耐圧０．７ＭＰａであり、養生釜内の充填率は８％であった。充填率は以下の式１により算出した。
【００５０】
充填率＝［板体の体積の合計／{養生釜の容積−（製造用治具の体積＋台車の
体積）}］…（式１）
【００５１】
この養生釜を密閉し、真空ポンプによって養生釜の内部を３０分かけて０．０５ＭＰａまで脱気した。その後、養生釜の上部に設けられたノズルから、市販の炭酸ガスを養生釜中に導入した。そして、養生釜内部の圧力が０．５ＭＰａに達した時点で炭酸ガスの注入を止め、そのまま２時間保持して、炭酸化反応を行わせた。この間、上段側の製造用治具と下段側の製造用治具にそれぞれ取り付けられた熱電対により、温度を測定した。反応終了後、養生釜の内部を大気圧まで戻して、完成された成形材料を取り出し、割れ、反りの発生を観察した。
【００５２】
＜実施例２＞
養生釜の注入口に、上記第２実施形態に示したノズル２１と同様の平型形状のノズルを取り付け、噴き出し方向が養生釜の内壁面に沿うようにして炭酸ガスの注入を行った他は、実施例１と同様にして炭酸硬化体を製造し、割れ、反りの発生を観察した。
【００５３】
＜比較例＞
養生釜の下部側に注入口を取り付けて炭酸ガスの注入を行った他は、実施例１と同様にして炭酸硬化体を製造し、割れ、反りの発生を観察した。
【００５４】
＜結果と考察＞
表１には、実施例および比較例における養生釜内部の温度、成形材料の反り、および割れの発生状況を示した。反りについては、各実施例および比較例について、全板体の反りの平均値および標準偏差を、割れについては、割れが発生した成形材料の枚数を示した。
【００５５】
【表１】

【００５６】
表１より、養生釜の下部から炭酸ガスを注入した場合（比較例）には、上段側、下段側の熱電対による測定温度はそれぞれ７２℃、５０℃であり、下段側の製造用治具の周辺温度が上段側に比べて著しく低くなっていた。また、完成した成形材料の反りは平均０．７４ｍｍであり、割れは３７２枚中４４枚に観察された。これは、炭酸ガスは空気より重く、養生釜の下部側から注入されるとそのまま釜内の底部に滞留するために、養生釜内での炭酸ガスの流動が起こらず、炭酸ガス濃度分布、温度分布、湿度分布に偏りが生じたためであると考えられる。
【００５７】
これに対して、養生釜の上部から炭酸ガスを注入した場合（実施例１）においては、上段側、下段側の熱電対による測定温度はそれぞれ７０℃、５８℃であり、下段側の製造用治具の周辺温度が上段側に比べてやや低くなっているものの、その差は１２℃と僅かであった。このことから、養生釜内で炭酸ガスの流動が起こり、温度分布の偏りが抑制されていることが分かった。また、完成した成形材料の反りは平均０．１７ｍｍであった。さらに、割れは観察されなかった。これは、炭酸ガスを流動させることにより、養生釜内の炭酸ガス濃度分布、温度分布、湿度分布の偏りが抑制されるとともに、板体における温度、水分量の局所的な低下が抑制され、炭酸化反応が均一に行われたためであると考えられる。
【００５８】
また、平型のノズルを取り付け、噴き出し方向が養生釜の内壁面に沿うようにして炭酸ガスを注入した場合（実施例２）においては、上段側、下段側の熱電対による測定温度はそれぞれ７３℃、６４℃であり、その差は９℃と、実施例１よりも小さくなった。これは、ノズルを取り付けて、炭酸ガスの噴出方向を容器の内壁面に沿う方向とすることにより、炭酸ガスの流速が速めらるとともに、養生釜内への炭酸ガスの拡散がより速やかに行われ、その結果、養生釜内の炭酸ガス濃度分布、温度分布、湿度分布の偏りがいっそう抑制されたためであると考えられる。また、完成した成形材料の反りは平均０．０５ｍｍと、実施例１よりも小さくなっていた。さらに、割れについては、実施例１と同様、観察されなかった。このように、炭酸ガスの拡散を速やかに行わせることにより、炭酸化反応の不均一化を効果的に抑制し、成形材料の品質を確保できることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の製造装置の概略図−１
【図２】第１実施形態の製造装置の概略図−２
【図３】第１実施形態の製造用治具の斜視図
【図４】第１実施形態の製造用治具に板体を設置した側面図
【図５】第２実施形態の製造装置の概略図−１
【図６】第２実施形態の製造装置の概略図−２
【符号の説明】
１、２０…製造装置
２…養生釜（容器）
４…撹拌羽根（撹拌装置）
５…注入口
７、２１…ノズル
８…フード部
１７…板体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a molding material and a manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as disclosed in, for example, JP-A-7-25679, JP-A-7-284628, and the like, a granular material such as lightweight cellular concrete containing calcium silicate is carbonized to absorb and release moisture. There is known a technique for obtaining a molding material excellent in the above (hereinafter sometimes referred to as “carbonic acid cured product”). This carbonic acid cured body is obtained by molding a mixed raw material obtained by mixing water into a raw material mainly composed of lightweight aerated concrete granules into a plate shape under pressure, and curing the obtained plate body in a carbon dioxide atmosphere. Manufactured.
[0003]
In the production of such a molding material, the plate body is generally cured by exposing the plate body to a high-concentration carbon dioxide gas atmosphere in a curing pot. At this time, it is considered that the calcium compound contained in the raw material reacts with carbon dioxide to precipitate calcium carbonate (carbonation reaction), whereby the raw material particles are bonded to each other and hardening proceeds.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this curing process, there are cases where dimensional variations occur in the molding material, warpage and side warpage increase, and cracks and cracks occur. The cause is considered as follows.
[0005]
The carbonation reaction is affected by the concentration of carbon dioxide gas in the curing pot, pressure, temperature, humidity, and the amount of water in the plate. In general, it is known that the higher the carbon dioxide concentration and the higher the pressure, the better the reaction proceeds. In addition, carbon dioxide gas dissolves in water to become carbonate ions or hydrogen carbonate ions and penetrates into the plate body, so that moisture contained in the plate body plays a large role in promoting the carbonation reaction. Furthermore, while the carbonation reaction is accelerated at higher temperatures, the solubility of carbon dioxide gas in water decreases at higher temperatures, and the carbon dioxide gas penetration rate into the plate body decreases. Is important for the promotion of
[0006]
However, inside the curing kettle, (1) when liquefied carbon dioxide is introduced into the curing kettle through the vaporizer, the temperature decreases when the flow rate of carbon dioxide is large. (2) The carbon dioxide gas is lowered from the high pressure gas cylinder. When introduced directly into an atmosphere curing kettle, the temperature drops due to adiabatic expansion. (3) Carbon dioxide is heavier than air, so it tends to stay at the bottom of the curing kettle. (4) Carbonation reaction The water in the plate body evaporates due to heat and water vapor is generated, and the water vapor tends to stay in the upper portion of the curing pot. This causes unevenness in the carbon dioxide concentration distribution, temperature distribution, and humidity distribution inside the curing pot. For this reason, it is considered that the progress of the carbonation reaction varies depending on the installation location of the plate, and the dimensional variation, warpage, cracking, and the like of the molding material are caused.
[0007]
In addition, when the plate body becomes high temperature due to the reaction heat of the carbonation reaction, moisture may evaporate and local moisture shortage may occur in the plate body. In such a case, the carbon dioxide gas penetrating into the plate body locally decreases, resulting in uneven reaction. Alternatively, when the carbon dioxide gas cooled as in the above (1) and (2) is directly sprayed on the plate body, the temperature of the sprayed portion is locally reduced, resulting in uneven reaction. For this reason, it is thought that the dispersion | variation in the dimension of a molding material, a curvature, a crack, etc. are caused.
[0008]
This invention is made | formed in view of an above-described situation, The objective is to provide the manufacturing method and manufacturing apparatus of the molding material which can suppress a curing defect.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The inventors of the present invention have intensively studied to develop a molding material manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of suppressing poor curing, and by allowing a carbonation gas to flow in the container while performing a carbonation reaction, The carbon dioxide concentration, temperature, and humidity can be averaged to prevent the carbonation reaction from becoming uneven. And see And the present invention has been completed.
[0010]
That is, the present invention comprises a molding step of forming a plate body by molding a raw material containing a calcareous component and / or calcium silicate, and a curing step of storing the plate body in a container and curing it in a carbon dioxide atmosphere. A method for manufacturing a molding material, characterized in that curing is performed while flowing the carbon dioxide gas in the container.
[0011]
Here, as a raw material containing a calcareous component, quick lime (calcium oxide), slaked lime (calcium hydroxide), etc. are mentioned. Of these, slaked lime is preferred. Moreover, slag in which calcium oxide or calcium hydroxide is dissolved and mixed can also be used. In addition, as raw materials containing calcium silicate, amorphous calcium silicate compound (CSH gel), tobermorite, zonotlite, fossite, hillbrendite, gyrolite, genite, wollastonite, cement mineral, Portland cement, γ- C2S or the like can be used. When Portland cement is used, part or all of the cement may be hydrated. These raw materials can be used alone or as a mixture of two or more.
[0012]
From the viewpoint of recycling, cement secondary products such as cement sizing board and cement extrusion board, etc., lightweight foam concrete, calcium silicate products such as calcium board, hardened concrete, hardened cement mortar In addition, a hardened cement paste, a crushed powder such as raw consludge, or a cutting powder can be preferably used as a raw material.
[0013]
Further, as the carbon dioxide gas, carbon dioxide having a purity of 100% may be used, or a mixed gas mixed with another gas may be used. Specifically, commercially available liquefied carbon dioxide gas, dry ice, combustion gas, exhaust gas, or the like can be used. When a mixed gas is used, the carbon dioxide concentration is preferably 3% or more and less than 100%, and more preferably 30% or more. This is because if the carbon dioxide concentration is too low, the reaction rate becomes slow and it is not efficient. Moreover, as other gas mixed, nitrogen, oxygen, and an inert gas are preferable. It is preferable that the sulfuric acid-based or nitric acid-based (both containing nitrous acid-based) gas has a low concentration as much as possible. This is because these gases combine with calcium to produce calcium sulfate and calcium nitrate that do not contribute to the strength of the molding material.
[0014]
As a means for flowing the carbon dioxide gas in the container, for example, carbon dioxide gas is introduced from the upper part of the container. Since carbon dioxide is heavier than air, it tries to move down the container. Or when it introduce | transduces into the container of a low pressure atmosphere from a high pressure gas cylinder, for example, since temperature falls by adiabatic expansion, it will try to move below a container. On the other hand, the gas in the container heated by the reaction heat of the carbonation reaction tends to move upward. By utilizing this fact, a flow can be generated in the container.
[0015]
In particular, a nozzle is provided at the inlet for injecting carbon dioxide into the container, and carbon dioxide is introduced into the container through this nozzle, thereby increasing the flow rate of carbon dioxide and diffusing the carbon dioxide into the container. Can be performed more quickly. At this time, the carbon dioxide gas ejection pattern can be adjusted according to the shape of the nozzle. The ejection pattern may be any shape such as a sector shape, an annular shape, or a rectilinear shape, but when the capacity of the container is large, from the viewpoint of more quickly diffusing carbon dioxide, It is preferable to do. Furthermore, it is preferable that the ejection direction of the carbon dioxide gas is a direction along the inner wall surface of the container from the viewpoint that the carbon dioxide gas flows more smoothly. In addition, there is no restriction | limiting in particular as a kind of nozzle, For example, a blow-off nozzle, a spray nozzle, etc. can be used.
[0016]
Further, the carbon dioxide gas may be flowed by a stirring device provided in the container. The stirring device is not particularly limited as long as the gas in the container can be stirred, and for example, a propeller type or sirocco type blower can be used.
[0017]
The flow of carbon dioxide gas is preferably performed at least from the start of curing until the temperature in the container reaches the maximum temperature. If the flow is stopped before the temperature in the container reaches the maximum temperature, the temperature distribution and humidity distribution in the container become biased with the subsequent heat and moisture divergence from the plate, causing the carbonation reaction. This is because non-uniformity is caused.
[0018]
Furthermore, it is preferable to depressurize the container in advance before introducing carbon dioxide into the container. This is because by increasing the carbon dioxide gas concentration in the container, it is possible to suppress non-uniform carbonation reaction due to uneven distribution of concentration. Moreover, it is because it becomes possible to make carbon dioxide gas permeate | transmit easily and to accelerate | stimulate a carbonation reaction by extracting the air which exists in the inside of a plate body beforehand. The pressure reduction is preferably performed so that the pressure in the container is in the range of 0.01 MPa to 0.07 MPa. It is difficult for the current technology to set the pressure to 0.01 MPa or less. On the other hand, if it exceeds 0.07 MPa, the concentration of carbon dioxide tends to be biased due to the air remaining in the container. Moreover, it is preferable to exhaust so that the exhaust time until the pressure in the container reaches the above range is 10 minutes or more and 1 hour or less. This is because if the pressure is less than 10 minutes, the pressure drop is too rapid, which may damage the plate. On the other hand, when it exceeds 1 hour, manufacturing efficiency falls and it is unpreferable.
[0019]
In order to perform the curing while flowing the carbon dioxide gas in the container in this way, an inlet provided in the upper part of the container and capable of introducing the carbon dioxide gas into the inside of the container, and an inside of the container provided in the container. An apparatus for producing a molding material provided with a stirrer capable of stirring the gas can be used.
[0020]
Although the material of the manufacturing apparatus used for this invention is not specifically limited, It is preferable that it is a material which does not deteriorate with the carbon dioxide gas used, the water | moisture content emitted from a board | plate body, etc. Specifically, it is preferably made of stainless steel or steel, and more preferably coated with Teflon (registered trademark), acid resistant paint or the like. Resins, ceramics, etc. are not preferred because they may be damaged by deterioration.
[0021]
Further, when the inside of the container is decompressed in advance before introducing carbon dioxide into the container, the container needs to be pressure resistant and sealable. There is no restriction | limiting in particular in the shape of a container, For example, it can be set as a cylindrical shape, spherical shape, and a square shape. In particular, from the viewpoint of efficiently using the space inside the container to increase the filling rate of the plate body, it is preferably cylindrical or rectangular, and from the viewpoint of increasing pressure resistance, it is cylindrical or spherical. It is preferable. Therefore, a cylindrical shape is most preferable as a shape that satisfies both of these requirements. Moreover, when a container is cylindrical shape, it is preferable that it sets with the axial direction of a cylinder horizontal from a viewpoint of the ease of carrying in of a board | plate body.
Furthermore, there is no particular limitation on the number of inlets installed, but in order to make the carbonation reaction proceed smoothly, it is necessary to install them at an appropriate interval according to the size of the curing pot, It is preferable that three or more locations are provided.
[0022]
Operation of the invention and effect of the invention
According to the molding material manufacturing method and the manufacturing apparatus of the present invention, by performing curing while flowing the carbon dioxide gas in the container, the bias of the carbon dioxide concentration distribution, temperature distribution, and humidity distribution in the container is suppressed. Can do. Moreover, the local fall of the temperature in a board and a moisture content can be suppressed. By these, carbonation reaction can be performed uniformly, poor curing and deformation of the plate body can be suppressed, and a molding material with good quality can be manufactured.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment embodying a method for manufacturing a molding material and a manufacturing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
[0024]
1 and 2 show a manufacturing apparatus 1 for manufacturing a molding material in the present embodiment. The curing pot 2 (corresponding to the container of the present invention) of the manufacturing apparatus 1 is formed in a substantially cylindrical shape opened in the left-right direction by stainless steel, and can accommodate the plate body 17 therein. A lid 3 that is formed in a substantially disc shape and can close the opening tightly is attached to the opening of the curing pot 2 so as to be freely opened and closed.
[0025]
A stirring blade 4 (corresponding to the stirring member of the present invention) is provided inside the curing pot 2. The stirring blade 4 has a shape in which four blade portions are provided at intervals of 90 degrees on a rotating shaft that protrudes inward from the inner wall surface of the curing pot 2. The rotating shaft is connected to a motor (not shown), and the stirring blade 4 can be rotated by driving the motor.
[0026]
In addition, at the upper portion of the curing pot 2, the inlets 5 for introducing the carbon dioxide gas into the curing pot 2 are provided at three locations at a uniform pitch. Each injection port 5 is formed in a cylindrical shape that opens in the vertical direction, and communicates the space inside the curing pot 2 and the external space. A tube 6 for supplying carbon dioxide gas is connected to the upper opening of the inlet 5, and this tube 6 is connected to a liquefied carbon dioxide cylinder and a vaporizer (not shown). A nozzle 7 for injecting carbon dioxide gas supplied from the tube 6 into the curing pot 2 is attached to the lower opening. The nozzle 7 is formed in a substantially cylindrical shape, and its lower side surface is a substantially circular injection surface, and a large number of injection ports (not shown) are opened here.
[0027]
A hood portion 8 is provided below the nozzle 7 in the curing pot 2. The hood portion 8 is formed by bending a stainless steel plate into a mountain shape, and is a space in which the ceiling surface of the curing pot 2 provided with the injection port 5 and the lower plate body 17 are installed. It is provided so as to partition. The hood portion 8 is cooled by water vapor contained in the plate body 17 or formed by evaporation of water generated by the carbonation reaction contacting the ceiling surface of the curing pot 2 to form water droplets. 17 plays a role in preventing dripping.
[0028]
Moreover, the bottom part of the curing pot 2 is provided with a cylindrical discharge tube 9 communicating with the inside of the curing pot 2, from which the air in the curing pot 2 can be discharged to the outside. .
[0029]
In the curing pot 2, a manufacturing jig 10 for supporting the plate body 17 is installed. The manufacturing jig 10 includes a bottom plate portion 11 for installing the plate body 17, and a plurality of standing portions 12 standing from the bottom plate portion 11. (See FIG. 3 and FIG. 4)
[0030]
The bottom plate part 11 is formed in a rectangular frame shape opened in the vertical direction by stainless steel. A plurality of standing portions 12 are erected on the bottom plate portion 11. The standing portion 12 is formed in a downward U shape by bending a rod-shaped stainless steel member, and is attached so as to straddle the opening portion of the bottom plate portion 11. It is connected to the long side. In addition, from the short side portion of the bottom plate portion 11, a square-shaped side wall 13 having an open central portion is erected. The plate body 17 is inserted into the gap between the standing portions 12 and is supported by the standing portions 12 so as to be vertically placed. Each leaning portion 12 is provided at a predetermined interval, and can support the plate bodies 17 at an interval.
[0031]
The manufacturing jig 10 is carried into the curing pot 2 by the carriage 14. The carriage 14 includes a plate-like substrate portion 15 and a wheel 16 provided below the substrate portion 15, and the curing pot is placed with the manufacturing jig 10 placed on the substrate portion 15. 2 can be carried in and out.
[0032]
Next, the manufacturing method of the molding material using this manufacturing apparatus 1 is demonstrated. The molding material produced in the present embodiment is a carbonated cured body obtained by mixing a powdery granule containing a calcareous component and / or calcium silicate with water, molding, and carbonating.
[0033]
As a granular material used as a raw material of the molding material of the present embodiment, one having an average particle diameter of 1 to 1000 μm is preferable. As needed, functional materials such as fibers, pigments, and odor adsorbents, and auxiliary materials such as silica powder, feldspar powder, mica, pumice, diatomaceous earth, construction waste soil, and aggregates are added to this granular material. May be. The amount of the auxiliary material added to the granular material varies depending on the type of the auxiliary material to be added and is not limited to a specific amount. However, if the auxiliary material is a fine powder such as a fiber, an inorganic pigment, or a functional material, 5 It is preferably not more than wt%, more preferably not more than 1 wt%. Further, if the auxiliary material has a particle size of 100 μm or more such as slag, aggregate, etc., it is preferably 5% by weight or less of the granular material.
[0034]
First, in the mixing step, water is added to the granular material and mixed to prepare a mixed raw material. The amount of water to be added varies depending on the particle size and porosity of the granular material and is not generally limited. However, when the granular material is a lightweight cellular concrete particle having a particle size of 10 to 200 μm, the granular material is dried. It is preferable that it is 30 to 50 weight% with respect to a weight. Further, when the granular material is CSH gel, tobermorite, or zonotlite synthesized hydrothermally in a suspension type autoclave, it is preferably 30% by weight to 70% by weight with respect to the dry weight of the granular material. Moreover, when the granular material is waste concrete granular material having an average particle diameter of 10 to several hundred μm, mortar granular material, or wollastonite, 10% by weight to 30% by weight with respect to the dry weight of the granular material. % Is preferred. This is because if the amount of water added is too small, the shape retention of the plate during molding is reduced. Also, if the addition amount is too large, it takes time to extract water from the plate during molding, and excessive moisture may remain in the plate, which may cause peeling of the molding material. It is.
[0035]
Mixing of the granular material and water can be performed using an ordinary mixer or the like provided with a stirring member such as an agitator inside the stirring container. In addition, when adding an auxiliary material to a granular material, it is preferable to mix a granular material and an auxiliary material beforehand before adding water from a viewpoint of uniform mixing.
[0036]
The obtained mixed raw material is carried to the next molding step. As the molding method, dry press molding, dehydration press molding, extrusion molding, papermaking molding of a round net or a long net, and the like can be used. Of these, dry press molding, which has a relatively low dependence on raw material properties (particle diameter, particle strength, moisture content, etc.) and high productivity, is preferable. In the case of performing dry press molding, for example, the mixed raw material is poured into a mold of a pressure molding machine such as a uniaxial press machine and molded at a pressure of 5 to 40 MPa to produce the plate body 17.
[0037]
The plate body 17 obtained by the molding process is taken out from the pressure molding machine and carried to the next curing process. In the curing process, first, the plate body 17 is installed on the manufacturing jig 10. Specifically, the plate body 17 is inserted into the gap between the standing portions 12 as a vertically placed shape in which the plate surface 17A is substantially perpendicular to the plate surface 11A of the bottom plate portion 11 in the manufacturing jig 10. It is supported stably by leaning on the leaning portion 12. Here, since each standing part 12 is provided at a predetermined interval, each plate 17 is supported at a predetermined interval.
[0038]
In this way, the manufacturing jig 10 on which the plate body 17 is installed is placed on the carriage 14 and carried into the curing pot 2. Then, the curing pot 2 is sealed, and the vacuum pump connected to the discharge cylinder 9 is operated to depressurize the curing pot 2 to 0.07 MPa or less. As described above, the air in the curing pot 2 is extracted in advance, so that the carbon dioxide gas concentration in the curing pot 2 can be increased, and the non-uniformity of the carbonation reaction due to the uneven concentration distribution can be suppressed. Further, by removing the air present in the plate body 17 in advance, it is possible to facilitate the permeation of carbon dioxide gas and promote the carbonation reaction.
[0039]
After depressurization, the operation of the stirring blade 4 is started, the valve of the gas cylinder is opened, and carbon dioxide gas is introduced from the inlet 5 at the top of the curing pot 2. Then, when the calcium compound contained in the plate body 17 comes into contact with carbon dioxide gas, a carbonation reaction occurs, and the plate body 17 starts to harden. At this time, the injection port 5 is provided with a nozzle 7, and carbon dioxide gas is introduced into the curing pot 2 through the nozzle 7. Thereby, the flow rate of carbon dioxide can be increased, and the diffusion of carbon dioxide into the curing pot 2 can be performed quickly. Furthermore, by adjusting the mounting direction of the nozzle 7 so that the ejection direction of the carbon dioxide gas is along the inner wall surface of the curing pot 2, the carbon dioxide gas can be diffused more quickly.
[0040]
Since the rate of carbonation reaction increases as the gas pressure increases, curing is preferably performed in a high-pressure atmosphere. At this time, as the pressure in the curing pot 2 increases, the carbonation reaction can be promoted. However, if the pressure exceeds 0.8 MPa, the pressure resistance of the curing pot 2 must be increased. It is not preferable. On the other hand, if the pressure is less than 0.1 MPa, the pressure is not more than atmospheric pressure, and the progress of the carbonation reaction is slow. For this reason, it is preferable that the pressure inside the curing pot 2 is 0.1 MPa or more and 0.8 MPa or less.
Moreover, it is preferable that the temperature inside the curing pot 2 is 0 ° C. or more and not more than the saturation temperature of water vapor, preferably in the range of room temperature to saturation temperature minus 20 ° C.
[0041]
Here, the carbon dioxide gas injected from above the curing kettle 2 causes adiabatic expansion by being introduced into the curing kettle 2 in a relatively low-pressure atmosphere from the gas cylinder, and the temperature is lowered and is heavier than air. To move downward in the curing pot 2. On the other hand, the gas in the curing pot 2 warmed by the reaction heat of the carbonation reaction tends to move upward. By utilizing this fact, the flow of carbon dioxide gas (in the direction of the arrow in FIG. 2) can be generated in the curing pot 2.
[0042]
Also, the carbon dioxide gas can be made to flow by starting the operation of the stirring blade 4 simultaneously with the start of the introduction of the carbon dioxide gas into the curing kettle 2 and stirring the gas in the curing kettle 2. At this time, the reaction heat generated by the carbonation reaction is dissipated from the plate body 17, whereby the temperature inside the curing pot 2 rises. Further, along with this, moisture evaporates from the plate body 17. For this reason, the operation of the stirring blade 4 is continued until the temperature in the curing pot 2 reaches the maximum temperature, and the uneven temperature distribution and humidity distribution in the curing pot 2 are suppressed.
[0043]
By performing the curing while flowing the carbon dioxide gas in the curing pot 2 in this way, it is possible to suppress the bias of the carbon dioxide concentration distribution, the temperature distribution, and the humidity distribution in the curing pot 2. Moreover, the local fall of the temperature in the board 17 and a moisture content can be suppressed. By these, a carbonation reaction can be performed uniformly, a curing failure and the deformation | transformation of the board | plate body 17 can be suppressed, and a favorable quality molding material can be manufactured.
[0044]
Second Embodiment
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 and 6. In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.
[0045]
The difference of the manufacturing apparatus 20 of the present embodiment from the first embodiment is that a flat nozzle 21 is attached instead of the substantially cylindrical nozzle 7 in the manufacturing apparatus 20. The nozzle 21 is formed in a cylindrical shape having an L-shaped cross section, and one end side thereof can be connected to the injection port 6. On the other hand, the other end side is widened toward the tip, and the tip is a flat jet port 21A. The nozzle 21 is attached to the injection port 5 such that the jet port 21A faces the circumferential direction of the curing pot 20.
[0046]
When manufacturing a molded object using this manufacturing apparatus 20, the plate body 10 is installed in the curing pot 2 and carbon dioxide gas is injected like the first embodiment. At this time, since the nozzle 21 is attached so that the ejection port 21 faces the circumferential direction of the curing pot 20, the ejection direction of the carbon dioxide gas is set to the direction along the inner wall surface of the curing pot 2. Therefore, as shown by the arrows in FIG. 6, the carbon dioxide gas is guided and diffused on the inner wall surface of the curing pot 2, and a flow of carbon dioxide gas is drawn so as to draw a circle along the circumferential direction of the curing pot 2. Thereby, the diffusion of carbon dioxide gas can be performed more quickly.
[0047]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0048]
<Example 1>
Lightweight cellular concrete was used as a raw material. This lightweight aerated concrete was crushed, 40 parts by weight of water was added to 100 parts by weight of a granular material having an average particle size of 100 μm classified to 1.5 mm or less, and mixed uniformly to obtain a mixed raw material. This lightweight aerated concrete contains 70% by weight of calcium silicate hydrate tobermorite and contains 33% by weight of calcium in terms of calcium oxide.
This mixed raw material was poured into a 300 mm square press mold and pressed with a pressure of 25 MPa by pressing to obtain 372 plates having a thickness of 8 mm.
[0049]
The obtained plate was placed vertically on a manufacturing jig with a space of 15 mm between each plate. The production jigs were aligned on the carriage in two rows, three rows, and two steps in the height direction. The three carriages were carried into a stainless curing pot having the same shape as that shown in the first embodiment. The curing pot has a volume of 3.7m. ³ The pressure resistance was 0.7 MPa, and the filling rate in the curing pot was 8%. The filling rate was calculated by the following formula 1.
[0050]
Filling rate = [total volume of plate body / {volume of curing pot− (volume of manufacturing jig + of cart)
Volume)}] ... (Formula 1)
[0051]
The curing kettle was sealed, and the inside of the curing kettle was deaerated to 0.05 MPa over 30 minutes with a vacuum pump. Thereafter, commercially available carbon dioxide gas was introduced into the curing kettle from a nozzle provided at the top of the curing kettle. Then, when the pressure inside the curing pot reached 0.5 MPa, the injection of carbon dioxide gas was stopped and kept for 2 hours to perform the carbonation reaction. During this time, the temperature was measured by thermocouples attached to the upper side manufacturing jig and the lower side manufacturing jig, respectively. After completion of the reaction, the inside of the curing pot was returned to atmospheric pressure, the completed molding material was taken out, and the occurrence of cracking and warping was observed.
[0052]
<Example 2>
A flat nozzle similar to the nozzle 21 shown in the second embodiment was attached to the inlet of the curing pot, and carbon dioxide gas was injected so that the ejection direction was along the inner wall surface of the curing pot. The carbonic acid cured product was produced in the same manner as in Example 1, and the occurrence of cracks and warpage was observed.
[0053]
<Comparative example>
A carbonic acid cured product was produced in the same manner as in Example 1 except that an injection port was attached to the lower side of the curing pot and carbon dioxide was injected, and cracks and warpage were observed.
[0054]
<Results and discussion>
Table 1 shows the temperature inside the curing pot, the warping of the molding material, and the occurrence of cracks in the examples and comparative examples. Regarding warpage, the average value and standard deviation of warpage of all the plate bodies were shown for each of the examples and comparative examples, and the number of molding materials in which cracking occurred was shown for cracking.
[0055]
[Table 1]

[0056]
From Table 1, when carbon dioxide is injected from the lower part of the curing pot (comparative example), the temperature measured by the upper and lower thermocouples is 72 ° C. and 50 ° C., respectively. The ambient temperature of was significantly lower than the upper side. Further, the warpage of the finished molding material was an average of 0.74 mm, and cracks were observed in 44 of 372 sheets. This is because carbon dioxide gas is heavier than air, and when it is injected from the lower side of the curing kettle, it stays at the bottom of the kettle, so the flow of carbon dioxide does not occur in the curing kettle, and the carbon dioxide concentration distribution, temperature This is thought to be because the distribution and humidity distribution were biased.
[0057]
On the other hand, in the case where carbon dioxide gas is injected from the upper part of the curing pot (Example 1), the temperature measured by the upper and lower thermocouples is 70 ° C. and 58 ° C., respectively. Although the ambient temperature of the jig was slightly lower than that on the upper side, the difference was as small as 12 ° C. From this, it was found that the flow of carbon dioxide occurred in the curing pot, and the uneven temperature distribution was suppressed. Further, the warpage of the finished molding material was an average of 0.17 mm. Furthermore, no cracks were observed. This is because by flowing carbon dioxide gas, the carbon dioxide concentration distribution, temperature distribution, and humidity distribution in the curing pot are suppressed, and local decrease in temperature and water content in the plate is suppressed. This is probably because the chemical reaction was performed uniformly.
[0058]
In the case where carbon dioxide gas is injected such that a flat nozzle is attached and the ejection direction is along the inner wall surface of the curing pot (Example 2), the temperature measured by the upper and lower thermocouples is 73 respectively. The difference was 9 ° C., which was smaller than that of Example 1. This is done by attaching a nozzle and setting the direction of carbon dioxide ejection along the inner wall surface of the container, so that the flow rate of carbon dioxide increases and the diffusion of carbon dioxide into the curing pot more quickly. As a result, it is considered that the bias of carbon dioxide concentration distribution, temperature distribution, and humidity distribution in the curing pot was further suppressed. Further, the warpage of the finished molding material was 0.05 mm on average, which was smaller than that in Example 1. Furthermore, no cracks were observed as in Example 1. Thus, it was found that by causing the carbon dioxide gas to diffuse quickly, non-uniform carbonation reaction can be effectively suppressed and the quality of the molding material can be ensured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram of the manufacturing apparatus according to the first embodiment.
FIG. 3 is a perspective view of a manufacturing jig according to the first embodiment.
FIG. 4 is a side view in which a plate is installed on the manufacturing jig of the first embodiment.
FIG. 5 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus according to a second embodiment.
FIG. 6 is a schematic diagram of a manufacturing apparatus according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 20 ... Manufacturing equipment
2 ... Curing pot (container)
4 ... Stirring blade (stirring device)
5 ... Inlet
7, 21 ... Nozzle
8 ... food department
17 ... Plate

Claims

A method for producing a molding material, which includes a molding step of forming a plate body by molding a raw material containing a calcareous component and / or calcium silicate, and a curing step of storing the plate body in a container and curing it in a carbon dioxide atmosphere. Because
A method for producing a molding material, wherein curing is performed while flowing the carbon dioxide gas in the container by introducing carbon dioxide gas into the container from the upper part of the container .

The method for producing a molding material according to claim 1, wherein the carbon dioxide gas is stirred at least from the start of curing until the temperature in the container reaches the maximum temperature.

The method for producing a molding material according to claim 1 or 2, wherein the carbon dioxide gas is introduced into the container through a nozzle.

The method for producing a molding material according to any one of claims 1 to 3 , wherein the carbon dioxide gas is flowed by providing a stirring device in the container and stirring the gas in the container.

The method for producing a molding material according to any one of claims 1 to 4 , wherein the inside of the container is evacuated before the carbon dioxide gas is introduced into the container.

6. The container according to claim 1, wherein the container is cylindrical, and three or more injection ports for introducing carbon dioxide gas into the container from the upper part of the container are provided. Method for producing molding material.

Curing is performed in a state in which a hood part is provided in the container to partition between the ceiling surface of the container and a plate installed in the container. The manufacturing method of the molding material as described in any one of.

An apparatus for producing a molding material for curing a plate body produced by molding a raw material containing a calcareous component and / or calcium silicate under a carbon dioxide gas atmosphere,
A container in which the plate body can be installed;
An inlet provided at the top of the container and capable of introducing the carbon dioxide gas into the container;
An apparatus for producing a molding material, comprising: a stirrer provided inside the container and capable of stirring the gas in the container.