JPH04164874A

JPH04164874A - 建材の製造方法

Info

Publication number: JPH04164874A
Application number: JP28734790A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Murata; 友昭村田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-10-26
Filing date: 1990-10-26
Publication date: 1992-06-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、建材の製造方法に関するものであり、更に詳
細には、無機粒状体原料を使用するという従来未知の全
く新規な方法に関するものである。

特に本発明では、原料の計量、型への流し込・みが極め
てスムースに行われるため、作業能率の向上、作業人員
の削減、処理の高速化ないし連続化が確保されるため、
本発明は工業的な建材の製法として極めて卓越している
。

（従来の技術）建物の高層化、また集合住宅の増加などにより耐火性、
断熱性、防音性に優れ、軽量でしかも物理的強度に優れ
た建材を効率的に造ることのできる技術が求められてい
る。そしてこの業界のニーズに応えるため、無機質軽量
建材が開発された。

従来、無機質軽量建材は、特開昭６０−１６１３８０、
特開昭６１−９８８４６等に見られる様に無機質軽骨材
に無機質接着剤の水ガラス又はポルトランドセメント等
を加えて混和し、型枠に詰めたままで乾燥、硬化、成形
して造られているが、接着剤としては水ガラス、又はポ
ルトランドセメントにほぼ同量意思上の水が加えられた
ペースト状のものが使われてきた。このため乾燥硬化に
数日間もの長い期間を要し、製造工程上、流れ作業が中
断されるという大きな欠点を有していた。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来技術は、いずれも、連続的に処理すること
ができないという決定的な欠点は避けられないが、その
解決策として有機系の材料を用いたのでは有毒ガスの発
生等最近特にクローズアップされている公害問題や安全
性の問題があるために、有機材料を使用することはでき
ない。

そこで本発明においては、有機系材料を主原料として用
いることなく、材料の計量や成型を容易ならしめ、短時
間で成型することができ、蓮続流れ作業を可能にする建
材の工業的製法を開発することを新規な目的として設定
した。

（問題点を解決するための手段）上記したように建材、特に無機系建材においては、その
製造は、主としてバッチ式で行われその完成には長時間
を要している現状に鑑み、本発明は、建材の製造を短時
間に且つ連続流れ作業式に行う、いわば従来のマニュア
ル方式から工業的方式に行う新しい方法を開発するため
になされたものである。

そのために各方面から検討した結果、顆粒状ないし粒状
とした建材原料を使用することにより。

従来不可能であった連続流れ作業が可能となり、建材の
製造が短時間に且つ省力的に行うことが可能となること
を発見した。またそれとともに、非常に硬度の高い建材
の製造及び従来より用いられている各種建材との複合板
の製造も自由に可能であることも、併せ発見確認した。

本発明は、これらの新知見を基礎として更に研究の結果
なされたものであって、新規な建材の製造方法に関する
ものである。

以下、本発明について詳しく説明する。

本発明を実施するには、建材原料として骨材を使用する
のがよい、骨材としては、無機の軽量ないし非軽量の骨
材が広く使用することができる。

その例としては、シラスを焼成してなる焼成シラスまた
はその微粒中空ガラス球であるシリカバルーン（これら
をまとめてシリカバルーンということもある）、フライ
アッシュ等が挙げられるが。

これらは市販されており、本発明においてはこれら市販
品が充分使用に耐えうるものである６また、骨材として
は、上記した材料のほかに、インド産の岩石の粉砕物で
あって針状結晶構造を有するケモリット（ケイ酸とカル
シウムが約４５：４５の比率で構成されている）、ウォ
ラスナイトも使用することができる。その他、炭素繊維
、無機又は有機のファイバー類を配合してもよいにれら
の骨材は単用又は２種以上を併用する。

併用する場合の併用比率は適宜決定すればよいが、例え
ばシリカバルーンとケモリットとを併用する場合には、
１　：　０．１〜１０程度の比率で両者を併用すればよ
い。

本発明においては５これらの骨材は顆粒及び／又は粒状
物としなければならない、従来のように粘性を有するペ
ースト状にしたり、単なる粉状体としたのでは所期の目
的が達成されないのである。

粒状化は常法によって行えばよく、本発明においては従
来既知の造粒システムがすべて利用可能である。

そのためには例えば、骨材とバインダーとを用いて造粒
機で造粒するという方法が使用され得る。

具体的には次のような基本配合により、造粒機に骨材を
一方から供給しバインダーを他方から供給して骨材を顆
粒状体及び／又は粒状体となせばよいのである。

基本配合シリカバルーン　　　　　　１５０〜２００ｇケモリッ
ト　　　　　　　　２５０〜３００ｇバインダー　　　
　　　　　　３５０〜４５０ｇバインダーとしては、水
ガラスを主成分とし、これに水ガラス硬化剤と他の成分
を配合してなるものである。

水ガラスとはＮａ、Ｏ・ｎ５ｉｏ、・ｘＨ，０で示され
るケイ酸ナトリウム含水物の濃水溶液で市販されている
ＪＩＳ規格品をいう。　また、水ガラス硬化剤とは公知
の水ガラス硬化剤をいい、例えばケイ弗化すトリウムな
どのケイ弗化塩、燐酸マグネシウムなどの燐酸塩、ホウ
酸ナトリウムなどのホウ酸塩などがあるが、本発明では
緩効性硬化剤が適しており、特にケイ弗化ナトリウムが
好ましい。その他、水酸化アルミニウム、テトラポリリ
ン酸ナトリウム等ポリリン酸塩、リン酸三ナトリウム、
リン酸二ナトリウム、リン酸ナトリウム、リン酸カリウ
ム、メタホウ酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネ
シウム、硫酸アンモニウム、炭酸カルシウム、ケイ酸カ
ルシウム、酸化チタン、ジルコニウムのほか、ファイン
フレックス、バルクファイバー等の粘度調節剤も配合す
ることができ、例えば硬化物の耐水性や白化抑制をはか
ることができる。

また、これらの配合に雲母系物質を配合して、耐火性な
いし耐熱性を付与し且つ強度の増大を図ることもできる
。雲母系物質としては、雲母のほか、絹雲器、白雲母、
黒雲母、イライト等雲母系鉱物の粉末が広く使用される
。

バインダーは、上記した各物質を適宜配合して高速ミキ
サー等で撹拌混合すれば良いのであるが。

その基本配合の一例を示せば次のとおりである。

バインダーの基　　Ａ１ケイ酸ナトリウム（ＪＩＳ　３号規格品）１．５〜２Ｑ
テトラポリリン酸ナトリウム　　　　　　　　　５０〜
１００ｇリン酸カリウム　　　　　　　　　　　　　　
　４０〜６０ｇ水酸化アルミニウム（易焼結アルミナ）
１５０〜２５０ｇ軽質炭酸カルシウム　　　　　　　　
　　　　１００〜１５０ｇ酸化チタン　　　　　　　　
　　　　　　　　１００〜２００ｇケイ弗化ナトリウム
　　　　　　　　　　　　　１０〜２０％（上記配合に
、必要あれば更に絹雲器を配合してもよい）バインダー
の基本配合（２）ケイ酸ナトリウム（ＪＩＳ　３号規格品）　　　　　　
１〜１．５Ｑケモリツト　　　　　　　　　　　　　　
　　２００〜３００ｇ紹雲母　　　　　　　　　　　３
００〜４００ｇ水酸化アルミニウム（易焼結アルミニウ
ム）１５０〜２００ｇ骨材とバインダーとの配合割合と
しては、骨材１００重量部に対し水ガラスの配合量が６
５重量％、特に５０重量部より少ないと結着力が弱く、
２００重量部より多いと建材の比重が重くなり好ましく
ない、上記骨材１００重量部に対し、水ガラス硬化剤は
３〜３５重量部、好ましくは３〜３０重量部が水ガラス
の硬化速度からみて適している。

本発明においては、これら骨材とバインダーとを用いて
造粒するのであるが、造粒機としては、各種のタイプの
ものが適宜広範囲に使用することができ、例えば、撹拌
造粒ミキサーが好適に使用できる。撹拌造粒ミキサーは
、低速回転羽根とそれと逆方向に回転する高回転羽根と
を備えた二軸撹拌タイプの造粒ミキサーである。

この撹拌造粒ミキサーによれば、建材原料は、低速撹拌
羽根によって浮遊流動しながら転動作用を受けてタンク
中央部へ移動し、そこで高速逆転羽根の強力な剪断力を
受け、このようにして転勤と剪断とのくり返しにより均
−且つ球形の粒子が造粒できるのである。

このようにして造粒した顆粒及び／又は粒状体は、さら
さらした分散性に富む自由流動体となる。

したがって、移送、計量がきわめてスムースに行われ、
省力化、迅速化、連続化が達成できるだけでなく、原料
の成形型への充填流し込みや原料の板状物上へのマウン
トが均一に行われるので、バイブレータを使用したりす
る必要がなく、この点省力化が達成されるのみでなく１
作業が安全且つ連続的に行われ、しかも均−充填等に起
因する品質のよい建材製品が製造できるという著効が奏
される。そのうえ本発明によれば、撹拌造粒機から取り
出して硬化させるまでの時間が（ポットライフ）、約３
０分前後（室温２０〜２５℃）というごく短時間で処理
が終了する。

このような著効は、本発明による顆粒及び／又は粒状体
システムを利用すれば、その粒度を問わず自由に得るこ
とができるが、その大きさを０．１〜４ｍ■好ましくは
０．３〜２ｍｍ程度にすると更に効果を高めることがで
きる。

このようにして得た顆粒状体及び／又は粒状体は、定量
供給機等により一定量を計量して、成形型に充填した後
または充填することなく直接、プレス機に送入して加圧
成形する。その際、ワイヤスクリューモーター等を一定
時間駆動するだけで正確に計量ができるし、ロールプレ
スやバイブレータ−といった特別の装置を使用すること
なくあるいは機械や人手によって水平にならしたりする
ことなく、均一に成形型又はプレス機内に送入充填され
るので、省力化がはかられるとともに作業時間も大幅に
短縮される。

この顆粒及び／又は粒状体は、プレス機内において１例
えば０．５〜５．０ｋｇ／ａｍ２の圧力で加圧成形され
、圧力計の数値が一定に達した時点で成形型から取り出
される。この成形物は、成形物の移動、または運搬に酎
えうる程度の物理的強度を持っている。従って、本発明
においては、型に詰めたままで乾燥硬化させる必要がな
く、型から取り出してから乾燥硬化をはかることができ
る。そして乾燥硬化の処理は、５０〜１００℃で１〜３
時間の処理で充分であり、その後、常温で１０時間程度
養生して製品とする。その際、温度を高めると養生時間
は更に短縮されるし、これらの工程はベルトコンベア等
によって連続的に実施することもできる。

上記にしたがえば、顆粒及び／又は粒状体のみで目的と
する形状及び大きさの板状体その他の建材が製造できる
が、板状物上にこれらをマウント成形して複合プレート
その他の複合建材を製造することも可能である。

それには先ず板状物を用意し、これに接着剤を適用した
後、上記した顆粒及び／又は粒状体をマウントし、プレ
スした後、上記と同様に乾燥、硬化、養生すれば良い。

板状物としては、みかげ石、大理石、セメント系押出成
型板、ケイ酸カルシウム板、その他の各種の天然石板又
は人造石板；タイル、ガラス、カワラ、陶磁器等セラミ
ックス板；その他ボード類等内装及び外装用建材が広く
使用でき、その際、形状、大きさ、厚みについて特別の
限定はなく、薄い箔状のものからレンガ状の物まで各種
の建材が適宜使用できる。

次いで、板状物には接着剤を適用する。接着剤としては
、前記したバインダーをそのまま使用することができる
ほか、更に無機系添加料に配合することも可能である。

無機系添加料としてはカオリン、タルク、炭酸カルシウ
ム、白土原石粉末、絹雲母等が例挙され。

固化した後の強度を調節する等の作用を奏する。

本発明において使用される接着剤の基本配合例のひとつ
は次のとおりである。

基本配合例ケイ酸ナトリウム（ＪＩＳ　３号規格品）　　　　　　
１〜１．５　Ｑリン酸カリウム　　　　　　　　　　　
　　　　　４０〜７０ｇテトラポリリン酸ナトリウム　
　　　　　　　　５０〜１００ｇ軽質炭酸カルシウム　
　　　　　　　　　　　１５０〜２５０ｇ水酸化アルミ
ニウム（易焼結アルミニウム）１５０〜２００ｇ絹雲母
　　　　　　　　　　　　　　　　　　２００〜４００
ｇこの接着剤は、硬化剤を用いないで１液性接着剤とし
て容器に保存しておいた場合、大半の配合において固化
することなく１年以上もの長期間保存することができる
にもかかわらず、これを−見過用するとわずか数時間で
接着固化するという卓越した特徴を有するので、特に工
業用接着剤として好適である。

この接着剤は、上記成分のみを用いて１液性接着剤に調
製してもよいが、更に硬化剤を配合して２液性接着剤と
して、耐水性を付与し且つ硬化時間を短縮することもで
きる。硬化剤としは、既述したように、ケイ弗化ナトリ
ウムなどのケイ弗化塩、リン酸マグネシウムなどのリン
酸塩、ホウ酸ナトリウムなどのホウ酸塩といった既知の
水ガラス硬化剤が適宜使用される。その配合割合は、上
記接着剤の１〜２０％、好ましくは５〜１５％程度であ
る。硬化剤は接着剤とよく混合撹拌して使用するが、常
温で３０分〜１時間程度は硬化しないので作業を急ぐ必
要はない。

この接着剤は、塗布、スプレーその他の既知の方法によ
って適宜自由に、面状、点状又は部分状に適用すること
ができる。またこの接着剤は、上記のように粒状体から
なる板状体と大理石プレートその他の板状物とを接着し
て複合プレートを製造するのに使用できるだけでなく、
既述のように粒状体同志の接着にも使用できるほか、本
発明によって製造された複合プレートないし成形板状体
を、実際に床や壁面上に接着する際にも、セメントや水
ガラス等と同様に接着剤として使用することができる。

接着剤が適用された板状物は、ベルトコンベアー等によ
り連続的に又は不連続的にプレス機内に供給され、その
上に顆粒及び／又は粒状体をマウントし、既述した方法
によってプレス処理及び乾燥、養生処理して複合建材を
得るのである。この際、成形型への充填又は非充填は、
先に述べたとおり適宜必要に応じて選択すればよい。

成形物は、既述のように加温し又は加温することなく乾
燥、硬化させた後、養生する。養生は加温下でもよいが
、常温でも充分に養生が行われる。

なお本発明においては、原料として顆粒及び／又は粒状
体を用いており従来のように水を大量に用いたペースト
体を用いていないため、蒸散させるべき水分が少なく、
また成形の後に水分を蒸散させるため、成形物の収縮、
変形が少ない利点がある。なお、従来の多水分含量の原
料を用いる方法では、成形物が収縮するため正確な寸法
の製品を得ることが困難であった。

したがって本発明によれば、複合建材の製造において、
粒状体からなる成形板状体と大理石プレート等板状物と
の大きさにずれが生じることがなく両者が正確に一体成
形され、切削処理等の後処理が必要でない、この点は、
二層からなる複合建材の製造においてはもとより、同種
又は異種の材料からなる三層以上の多層構造とした場合
に特に重要となってくる新規にして有用な特徴ないし利
点である。

また本発明によれば、特に板状体と板状物の複合プレー
トの製造において、上記した寸法安定性がすぐれている
ほか１両者の接着がきわめて強固であるため、板状物と
して非常に薄いものの使用が可能となった。そのため、
大理石やみかげ君等天然石にあっては、天然資源の大幅
な節約になるし、他の材料を使用する場合にあっても大
幅なコストダウンとなり、また重量のある石材等の使用
量が低減されるため建材の軽量化を併せ可能となる。

また、本発明の方法によると、使用する材料が同じであ
っても加圧成形時の圧力の調節により異なる性状の成形
物、すなわち比重、強度を異にするものを得ることがで
きる。

本発明の方法で得られる成形品の見掛は比重は、原料と
して軽量骨材を使用した場合、０．８〜１．３で軽く、
また耐火性、断熱性、防音性があり、物理的強度にも優
れ、床材、内壁材、天井材等の内装建材のほか、外壁材
、カッ５、屋根材等の外装建材などの建材となり得るも
のである。

以下、第１図に示す本発明を実施するのに好適な装置を
用いて、目的とする建材を製造する実施例について記述
する。

実施例１バインダー用高速撹拌機１内に以下の組成のバインダー
原料を投入し、充分に撹拌混合した後、バンダータンク
２に移送した。

４３−とダニ」１文ケイ酸ナトリウム（ＪＩＳ　ａ号規格品）　　　　　　
ＩＱＱケモリット　　　　　　　　　　　　　　　２０
００ｇ水酸化アルミニウム（易焼結アルミニウム）　　
１５００ｇ絹雲母　　　　　　　　　　　　　　　　　
３０００ｇ一方、骨材タンク３内に、以下の組成の骨材
配合粉体を投入した。

豊■（威シリカバルーン　　　　　　　　　　　　　　１８００
ｇケモリット　　　　　　　　　　　　　　　２８００
ｇこの骨材配合粉材に上記によって調製したバインダー
（４０００ｇ）をバインダータンク２から少量ずつスプ
レーしながら、撹拌造粒機４内で骨材粉体の造粒を行っ
た０本実施例においては、撹拌造粒機としては、低速回
転羽根とそれと逆方向に回転する高速回転羽根とを設け
た二軸撹拌造粒ミキサーを使用した。なお、５は羽根の
回転を行うモーターである。造粒機４で造粒された骨材
は、粒径０．３〜２．０＋ｎ＋の顆粒状及び／又は粒状
体を呈し、これを定量供給機６に移送した。

定量供給機６は、ホッパー６１とその底部開口部に設け
た槌部６２からなるが、槌部６２内にはスクリュー６３
が設けられ、且つワイヤースクリューモーター６４によ
ってスクリュー６３は駆動され、また槌部６２も水平方
向に移動する。

一方、２００ｍｍ　Ｘ　２００＋Ｉｌ＋ａ　Ｘ　５　ｍ
ｍのみかげ石プレートＡの表面に、下記の組成を有する
接着剤を接着剤タンク７からローラーによって塗布した
。接着剤層Ｂを有するプレートＡは、ベルトコンベア８
上に載置されプレス機９へと移動する。

援皇見址戒ケイ酸ナトリウム（ＪＩＳ　３号規格品）ｌＯＱリン酸
カリウム　　　　　　　　　　　　　　　４００ｇテト
ラポリリン酸ナトリウム　　　　　　　　　５００ｇ軽
質炭酸カルシウム　　　　　　　　　　　　１．５００
ｇ水酸化アルミニウム（易焼結アルミニウム）　　１５
００ｇ絹雲母　　　　　　　　　　　　　　　　　２０
００ｇプレートＡは、油圧プレス機等既知のプレス機９
内に移送され、下部の型９１上にマウントされる。

型９１は、表面を平滑にしておき、模様を刻んでもよい
し刻むことなく平面上にしてもよいが、上下方向に移動
可能にしておく。そこでプレスの型９Ｉを下部の位置り
から上部の位［Ｈへと上げる。なお図面において、上部
位置における型は省略されている。

そこで、定量供給機６の＠６２を型９Ｉの一方の端部か
ら他方の端部へと水平方向に移動させると同時にスクリ
ュー６３も駆動せしめて、骨材からなる粒状体をプレー
トＡ上にマウントし、板状体Ｃの層を形成せしめた。こ
の粒状体は自由流動性にすくれているので、上記操作の
他に格別の水泡ならし操作やバイブレーション等を行う
ことなく、均一に且つ定量が型状に充填された。そこで
上部加圧プレス９２（表面は平滑でもよいし模様等を刻
んでおいてもよい）を低下せしめて、１．０ｋｇ／ｃ＋
ｍ２の圧力で加圧成形した。

得られた複合成形板りは、みかげ石プレートＡ上に骨材
からなる板状体Ｃが均一にマウントされた構造を有して
いた。

これをベルトコンベアー１０上にのせ、５０〜７０℃に
保持した乾燥室内に４時間維持して乾燥させた後、常温
で１０時間養生した。この間、成形物の収縮、変形は全
く認められず、みかげ石プレート上に骨材板状体がこれ
と同一の寸法でしかも均一の厚さ１２ｍｍＮＩ１１でマ
ウントされていた。また、みかげ石プレートと板状体と
は強固に結合しており１両者は剥離しないことが確認さ
れた。

実施例２実施例１においてみかげ石プレートを使用しない点及び
プレス圧を０．８ｋｇ／ｃｓ＋２に変更した点のほかは
実施例１と同様の処理をくり返し、骨材のみからなる板
状体を得た。

この板状体は、きわめて固く且つその表面は平滑であっ
てタイル状を呈し、比重は１．３であり、建材として優
秀なものであった。また、この板状体は、固いのみでな
くキメが細かいために通常の石材と同様、各種の表面加
工が可能であることも確認された。

（発明の効果）本発明は、人工建材の製造において顆粒及び／又は粒状
体の原料を使用することをはじめて開発するのに成功し
たものである。

したがって本発明によれば、すぐれた原料の自由流動性
のため、原料の移送、計量、均一化がきわめて円滑に且
つ省エネルギー的に行われ、各種形状、大きさを有する
成形体を連続的に製造することが可能となり、従来上と
してバッチ式で行われていた建材の製造が本発明によっ
てはじめて連続的ないし工業的に実施できることとなっ
たといっても過言ではない。

また本発明によれば、骨材のみからなる建材が製造でき
るのみでなく、金属、石材、セメント類、陶板のほか木
材類との複合建材も自由に製造することができる。

本発明においてはすぐれた接着性が得られるので、複合
建材の製造の際１石材プレートの厚みを非常に薄くして
も充分に骨材板状体と接着しており、このため貴重な天
然資源である天然石材が節約されるし、他の材料におい
てもその使用量が少なくて済み、非常に経済的であるば
かりでなく、建材の軽量化が達成できる。また、複合建
材としても、単に二層構造とするだけでなく、三層以上
の多層構造とすることも可能であるので、従来未知の新
しいタイプの建材を創製することもできる。

そのうえ、本発明においては無機系の材料を主として使
用すものであるから、耐火性、耐熱性にすぐれ、且つ有
毒ガスを発生することもなくきわめて安全性の高い建材
を製造することができ１本発明はこの点においてもすぐ
れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る方法を実施するための装置の１
例を図示したものである。代理人　弁理士　戸　１）親　男

Claims

【特許請求の範囲】

（１）顆粒及び／又は粒状体を板状物上で硬化成型せし
めることを特徴とする建材の製造方法。
（２）顆粒及び／又は粒状体を板状体に硬化成型せしめ
ることを特徴とする建材の製造方法。
（３）硬化後更に養生することを特徴とする請求項第１
項又は第２項に記載の方法。
（４）顆粒及び／又は粒状体の粒度が、０．１〜４ｍｍ
好ましくは０．３〜２ｍｍの大きさであることを特徴と
する請求項第１項〜第３項のいずれか１項に記載の方法
。
（５）顆粒及び／又は粒状体が、骨材とバインダーとを
造粒機により造粒してなるものであることを特徴とする
請求項第１項〜第４項のいずれか１項に記載の方法。