JPWO2012060101A1 - 炭化珪素構造体およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 建築用材として利用される炭化珪素のブロック体からなる構造体、および、ブロック体の製造工程で二酸化炭素を消費し、酸素を放出する自然環境に充分配慮したブロック体からなる炭化珪素構造体の製造方法を提供する。【解決手段】 枠型の中に封入された酸化珪素からなる酸化珪砂に二酸化炭素を注入し、反応させて形成した炭化珪素を一定の形状を有するブロック体に形成した炭化珪素構造体であり、防水加工を施して建築用材として用いられる。【選択図】 図１

Description

本発明は、酸化珪素に二酸化炭素を反応させて形成した炭化珪素の構造体に関し、特に、酸化珪素からなる酸化珪砂を枠型に入れて二酸化炭素を注入し、反応させて形成した一定の形状を有するブロック体からなる建築用材となる炭化珪素構造体とその製造方法に関する。
建築技術が飛躍的に進歩する昨今、強度、耐摩耗性、耐薬品性、応力緩和特性、弾性回復性等に優れた建築用材が開発され、利用されている。例えば、特開平７−４１３４３では、石灰石、ガラス微粉末に膨剤の炭化珪素等を添加して粘結性粘土を用いて造粒し、これを低火度焼成して形成される人工軽量骨材が開示されている。これにより、軽量かつ高硬質な人工軽量骨材を提供でき、高層建築物等建築用材に用いる可能性が示唆されている。
また、特開２００７−３９８８７では、エポキシ樹脂中に、微小中空骨材、グラスファイバー、更に必要に応じて、変性アミン、酸化チタン等を分散して形成された建築用材が開示されており、これにより、優れた軽量性を維持し、容易に厚塗りを行うことができると共に、高い強度を有する建築用材の提供が可能になるとされている。
さらに、特開２００９−２２８００３では、エポキシ樹脂組成物を用いた建築用材に関する技術が開示されている。ここでは、吸水性が低く、耐熱性の高い素材を効率良く低コストで供給できるということが開示されている。
ところが、上記技術を用いた建築用材は、その生産過程等や解体、分解過程で環境への負荷がかかる可能性があり、その中でも二酸化炭素を放出するということからは、二酸化炭素の発生を抑制すべきであるという、環境への配慮の観点において逆行するものであり、その点では優れているとはいえなかった。地球温暖化防止が至上命題とされている今日では、二酸化炭素の放出の抑制という観点からの環境に配慮した建築用材の開発は必須であると考えられる。
また、特開２００２−２６５７４２においては、塩化ビニル樹脂の焼却、分解時における環境に対する負荷を考慮し、これに替わる化合物を提供することで、剛性、強度、耐衝撃性、耐候性、耐薬品性、耐摩耗性、耐傷付き性、耐圧痕性、押込み回復性、印刷性に優れ、さらに耐熱性、応力緩和特性、形状追随性、成形時の加工特性にも優れた建築用材料等を提供することが実現できると開示されている。
ここでは確かに自然環境に配慮した技術が開示されているが、積極的に自然環境を向上するという思想の有無の観点からは、その配慮は十分ということはできなかった。特に二酸化炭素放出という観点からは、その抑制が充分であるとはいえなかった。
そこで、剛性、強度、耐衝撃性等を有し、かつ、その製造過程等において自然環境について充分考慮した建築用材の開発が望まれていた。
特開平７−４１３４３ 特開２００７−３９８８７ 特開２００９−２２８００３ 特開２００２−２６５７４２
本発明は上記問題を解決するために、建築用材として利用される炭化珪素のブロック体からなる構造体、および、ブロック体の製造工程で二酸化炭素を消費し、酸素を放出する自然環境に充分配慮したブロック体からなる炭化珪素構造体の製造方法を提供する。
上記の目的を達成するために本発明に係る炭化珪素構造体は、枠型の中に封入された酸化珪素からなる酸化珪砂に二酸化炭素を注入し、反応させて形成した炭化珪素を一定の形状を有するブロック体に形成した構成である。
また、このブロック体は、建築用材として用いられる構成である。
更に、ブロック体からなる炭化珪素構造体は、水密性を保つため、ブロックの一部分または全面に防水コーティング等の防水加工が施されている構成である。
また、ブロック体は、任意形状の型枠によって形成されたブロック体からなる炭化珪素構造体からなる構成である。
更に、ブロック体からなる炭化珪素構造体は、それ自体が圧縮抵抗系の炭化珪素構造体として使用するための完成した形状であるとともに、資材の引張り強度を有する炭化珪素構造体として使用するために、ブロック体からなる炭化珪素構造体の内部および側面（接合部）に張力抵抗のある素材および／または金属材を装備した構成でもある。
また、炭化珪素構造体の製造方法は、枠型の中に酸化珪素からなる酸化珪砂を封入し、これに二酸化炭素を注入して反応させ、これより建築用資材として用いられる一定の形状を有する炭化珪素ブロック体を形成する工程からなる構成である。
また、枠型は、建築物の側壁または柱または基礎部分を形成する型枠であり、建築物の壁または柱または基礎を形成するために該型枠を壁または柱または基礎に直接設置する構成である。
また、炭化珪素構造体は、枠型の中に封入された酸化珪素からなる酸化珪砂に二酸化炭素を注入し、反応させ、さらに、有機系素材からなる硬化剤を注入および／または塗布して一定の形状を有するブロック体に形成した構成である。
また、枠型の中に封入された酸化珪素からなる酸化珪砂に二酸化炭素および珪酸ソーダ（珪酸ナトリウム）を注入し、反応させて生成した炭化珪素を一定の形状を有するブロック体に形成した構成である。
また、炭化珪素構造体は、硬化剤を注入および／または塗布した炭化珪素を一定の形状を有するブロック体に形成した構成である。
更に、前記硬化剤は、エポキシ樹脂またはウレタンからなる構成である。
また、枠型の中に封入された酸化珪素を含有する石炭灰に二酸化炭素および珪酸ソーダ（炭酸ナトリウム）を注入し、反応させて生成した炭化珪素を固形化して一定の形状を有するブロック体に形成した構成である。
また、炭化珪素構造体は、枠型の中に封入された酸化珪素を含有する石炭灰に二酸化炭素および珪酸ソーダ（炭酸ナトリウム）を注入し、さらに有機系素材からなる硬化剤を注入および／または塗布して一定の形状を有するブロック体に形成した構成でもある。
更に、硬化剤は、エポキシ樹脂またはウレタンまたは漆からなる構成である。
本発明は、上記詳述した通りの構成であるので、以下のような効果がある。
１．枠型の中に封入された酸化珪素からなる酸化珪砂に二酸化炭素を注入するため、あらゆる形状、大きさの簡単に崩れることのない一定の形状を維持した炭化珪素構造体を形成することが可能となる。また、酸化珪砂に二酸化炭素を注入し反応させて炭化珪素を形成するため、反応後に形成される物質としては炭化珪素以外に酸素を形成することから自然に配慮した、強固かつ耐熱性に優れたブロック体からなる炭化珪素構造体が提供できる。
２．上記ブロック体は、硬度、耐熱性、化学的安定性という利点を有するため、建築用材として用いることに適しており、自然環境に配慮した建築用材を提供できる。
３．上記ブロック体からなる炭化珪素構造体の一部または全面に防水加工が施されているため、水密性が保たれ、より安定した炭化珪素構造体および建築用材を提供できる。
４．上記ブロック体からなる炭化珪素構造体は型枠の形状を任意の形状とすることができるため、あらゆる用途や形状に応じた炭化珪素構造体および建築用材を提供できる。
５．上記ブロック体からなる炭化珪素構造体は、それ自体を完成した構造体として利用できるが、鉄筋等の金属材を装備すれば引張り強度を必要とする構造体としても利用することができ、あらゆる方向から張力、押圧力も加わっても安定した素材として利用できる。
６．上記ブロック体からなる炭化珪素構造体は、製造方法が簡便であり、枠型に酸化珪砂を封入し、これに二酸化炭素を注入するだけの工程で、環境に配慮した二酸化炭素を排出しない製造方法を提供することができる。
７．また、上記に利用する枠型は、建築物の側壁または柱または基礎部分に直接設置するにより、型枠を組むだけで容易に建築用材を形成できるので、建築用材の運搬に係るコストを軽減でき、かつ、運搬時に生じる自然環境への負荷も軽減することができる。
８．また、上記ブロック体は、酸化珪砂に二酸化炭素を注入して硬化させた後、さらに有機系素材からなる硬化剤（エポキシ樹脂またはウレタン等）を注入および／または塗布したため、より形崩れのない外部からの衝撃に耐えられる強固なブロック体を提供することができる。
９．また、上記ブロック体は、酸化珪砂に二酸化炭素と合わせて珪酸ソーダを注入するため、より堅強なブロック体を構成することができる。
１０．更に硬化剤を注入または塗布することにより、表面も強固な形崩れのしない実用に耐えられるブロック体を提供することができる。
１１．使用する硬化剤としてはエポキシ樹脂以外にウレタン、漆等であっても同様の効果をあげることが可能である。
１２．また、上記ブロック体は、酸化珪砂を多く含有する石炭灰を利用して生成するため、産業廃棄物として扱われている素材を原料とすることにより、資源の有効利用を図ることが可能となる。
１３．また、上記ブロック体は更に珪酸ソーダを注入し、硬化剤を注入および／または塗布するため、強固であって形崩れのしないブロック体を提供することができる。
１４．上記ブロック体に使用する硬化剤として、エポキシ樹脂、ウレタン、漆等を用いることで、強固かつ形崩れのないブロック体の提供ができる。
以下、本発明に係る炭化珪素構造体を、図面に示す実施例に基づいて詳細に説明する。図１は、直方体形状のブロック体からなる炭化珪素構造体１を形成するための枠体の斜視図であり、図２は、二酸化炭素注入用蓋３１を設置した構造体形成用枠体１０の斜視図である。また、図３は、円柱形状の構造体形成用枠体１２の斜視図であり、図４は、図３の断面図である。また、図５は、円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４に用いる二酸化炭素注入用円形蓋３４の斜視図であり、図６は、図５の断面図である。また、図７は、防水加工を施したブロック体からなる炭化珪素構造体１の斜視図であり、図８は、張力抵抗に効率的な素材６０を装備したブロック体からなる炭化珪素構造体１の斜視図である。また、図９は、櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０の斜視図であり、図１０は、櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０を積み重ねた状態を示す斜視図であり、図１１は櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０の別の実施例を示す斜視図である。また、図１２は、単一の櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０の斜視図であり、図１３は、炭化珪素構造体の生成方法の別の実施例を示す断面図であり、図１４は、炭化珪素構造体の生成方法の別の実施例を示す斜視図である。
本発明に係る炭化珪素構造体１は、構造体形成用枠体１０と、酸化珪砂２０と、二酸化炭素３０により生成するものであり、さらに、必要に応じて防水加工部材５０により防水加工される。
構造体形成用枠体１０は、ブロック体からなる炭化珪素構造体１を形成するのに供される直方体形状の長板パネルを併行に組み合わせた枠体である。
この枠体の形状は、必ずしも直方体に限定されるものではない。例えば、図３のように、必要に応じて円柱形状の構造体形成用枠体１２とすることも可能であり、図５のように、円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４とすることも可能である。円柱形状の構造体形成用枠体１２であっても円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４であっても、酸化珪砂２０を封入し、反応させて炭化珪素構造体１を形成することが可能であり、更に上部から押圧力を加えて強度を高めることも可能である。
酸化珪砂２０は、酸化珪素（ＳｉＯ２）からなる砂状体からなる。枠体に封入された酸化珪砂２０は酸化珪素であって、ブロック体に形成される炭化珪素構造体１の反応前の状態である。反応後は固化し炭化珪素構造体１からなるブロック体となり、建築用材に供される。
二酸化炭素３０は、通常の炭酸ガス（ＣＯ２）であり、本発明では、酸化珪素（ＳｉＯ２）に注入されて反応を起こし、酸化珪素から酸を結合反応させて除去して、炭化珪素（ＳｉＣ）を生成する媒体の役目を果たす。
二酸化炭素注入用蓋３１および円柱形状用二酸化炭素注入用円形蓋３４は、二酸化炭素３０を酸化珪砂２０に注入する際に使用される蓋であり、二酸化炭素注入孔３２は、酸化珪砂２０への二酸化炭素３０の注入に供される開口である。
図１で示すように、直方体形状の炭化珪素構造体形成用枠体１０の中に、酸化珪砂２０が封入される。構造体を形成するための枠体は、実施例では直方体となっているが、この形に限定されるものではなく、立方体、円筒形状等であってもよい。また、大きさを限定するものではないが、形状の安定性や製作容易性ないし運搬容易性に鑑み、この実施例では３００ｍｍ×９００ｍｍ程度の大きさとしている。
酸化珪砂２０は、直方体形状の炭化珪素構造体形成用枠体１０の中に封入される。その際、ブロック体からなる炭化珪素構造体１の強度を高めるため、押圧力を加えて封入するのが望ましい。また、封入後は、ブロック体からなる炭化珪素構造体の審美的観点や積み重ねる際のぐらつき等を防止するため、封入口部分を水平に保つように処理を施してもよい。
酸化珪砂２０は、直方体形状の炭化珪素構造体形成用枠体１０の中に封入され、その後、図２で示すような二酸化炭素注入用蓋３１が被せられる。この二酸化炭素注入用蓋３１には二酸化炭素注入孔３２である開口が設けられている。二酸化炭素注入孔３２の大きさおよび数は任意の大きさおよび数とされる。この実施例では、二酸化炭素３０との反応効率や二酸化炭素３０の外部への飛散を鑑みると、上記の３００ｍｍ×９００ｍｍ程度の大きさからなる枠体の場合は、開口の直径が１０ｍｍ前後であって、開口数は１８箇所前後としている。
直方体形状の炭化珪素構造体形成用枠体１０の中に封入された酸化珪砂２０に、炭酸ガスボンベ（図示せず）等を使用して、二酸化炭素注入孔３２より二酸化炭素３０が注入される。これにより、化学反応を起こし、硬度、耐熱性および化学的安定性に優れた物質である炭化珪素が形成され、ブロック体からなる炭化珪素構造体１が形成される。二酸化炭素３０の注入時間は任意であるが、この実施例では二酸化炭素３０との反応効率や二酸化炭素３０の外部への飛散という点を考慮して、上記枠体の体積であれば、二酸化炭素３０の注入時間は２０秒前後であるが反応速度によって更に注入することも考えられる。
なお、本発明の炭化珪素の生成の化学反応は、以下の通りである。
ＳｉＯ２＋ＣＯ２→ＳｉＣ＋２Ｏ２
なお、炭化珪素構造体１の形成時に起きる化学反応により、酸素（Ｏ２）が形成され空気中に排出することになる。二酸化炭素（炭酸ガス）の注入と酸素の排出という自然環境に優しい化学反応が発生するため、建築用材である炭化珪素構造体１の形成は、二酸化炭素の削減という効果を派生する。
ブロック体からなる炭化珪素構造体１の用途は限定されるものではないが、形成方法が容易であり短時間に多くのブロック体を形成することが可能である。炭化珪素自体が化学的安定性に優れた物質であるため強固であり、耐熱性を有する物体である。大量に生成しても同時に生成排出するものが酸素であることから、環境を充分配慮した化学反応である。建築用材として用いられることが二酸化炭素の排出削減と合致した望ましい工法と考えられる。
防水加工部材５０は、形成されたブロック体からなる炭化珪素構造体１に、雨などの水分が付着するのを防止するために設置される。本来、炭化珪素は融点が高く、水に対しては不溶という安定した性質を有する化合物であるが、本件発明により形成されたブロック体からなる炭化珪素構造体１は、完全に反応形成されない部分が残存する可能性が考えられる。この場合，ブロック体からなる炭化珪素構造体自体の硬度という点で水に対する安定性が低くなる可能性が考えられるため、これを解消する目的で、防水加工部材５０をブロック体からなる炭化珪素構造体１に設置するものである。
防水加工部材５０は、図７のようにブロック体からなる炭化珪素構造体１の表面であって、その使用時に水に接する可能性のある部分に敷設される。防水加工に使用される素材は防水コーティングのような防水材であってもよい。ブロック体からなる炭化珪素構造体１の全面を囲うように敷設するのが望ましいが、水に接する一部分のみに敷設してもよい。また、防水加工部材５０の材質は問わないが、例えばブロック体からなる炭化珪素構造体１を建築用材であって外壁、内壁等に用いる場合では、審美性の観点から、ブロック体からなる炭化珪素構造体１が外部から視認できるような透明なガラス、プラスチック、アクリル樹脂等を用いることも考えられる。
円柱形状の構造体形成用枠体１２は、円柱形状の構造体を形成するのに供される枠体である。図３のように円柱形状の構造体形成用枠体１２に酸化珪砂２０を封入し、上部から押圧力を加えて強度を高めることも他の実施例として可能である。炭酸ガスボンベ等を使用して、二酸化炭素を円柱形状の構造体形成用枠体１２から注入することで、円筒形状のブロック体からなる炭化珪素構造体１が反応形成される。この枠体は、この実施例の円柱形状以外に、用途に応じて、多角形の柱形状、立方体、球体などに変更することが可能であり、枠体の形状を任意に変更することにより任意形状のブロック体からなる炭化珪素構造体１を形成することができる。
図５は、円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４に円柱形状用二酸化炭素注入用円形蓋３４を被せた別の実施例である。この場合、二酸化炭素注入用円形蓋３４および円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４に二酸化炭素注入孔３２が設けられる。二酸化炭素注入孔３２の大きさは任意のものであってもよい。この実施例では、二酸化炭素３０との反応効率や二酸化炭素３０の外部への飛散を鑑み、開口の直径を１０ｍｍ前後としている。炭酸ガスボンベ等を使用して、二酸化炭素３０を円柱形状用二酸化炭素注入用円形蓋３４に設けられる二酸化炭素注入孔３２および円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４に設けられる二酸化炭素注入孔３２から注入することにより、円筒形状のブロック体からなる炭化珪素構造体１が反応形成される。この枠体も同様に、円柱形状以外に、多角形の柱形状等に変更可能である。
張力抵抗に効率的な素材６０は、ブロック体からなる炭化珪素構造体１が張力抵抗を具備する必要がある際に用いられる部材である。
ブロック体からなる炭化珪素構造体１は、圧縮に対する抵抗力を有しており、圧縮抵抗系としての使用にあっては、完成した形状としてブロック体からなる炭化珪素構造体１自体が使用される。一方、ねじれ、曲げ等、資材の引張り強度を必要とする場合は、より高い強度が求められるため、前記の形状の直方体に形成されたブロック体からなる炭化珪素構造体１自体を使用するのではなく、図８のように、ブロック体からなる炭化珪素構造体１の内部および接合部に張力抵抗に効率的な素材６０（例えば鉄筋等の金属材）を付設することが望ましい。張力抵抗に効率的な素材６０は、ブロック体からなる炭化珪素構造体１が、ねじれ、曲げ等、資材の引張りに対して抵抗力を有する程度まで硬度を有する状態に抵抗できるものであればよく、例えば、鉄筋等の金属材やその他の補強部材を使用することが考えられる。また、張力抵抗に効率的な素材６０は、棒状のものに限定されず、板状のものであってもよい。また、縦方向、横方向いずれに設置してもよいし、縦横両方向に設置してもよい。
炭化珪素構造体１を構成する別の実施例として、直方体形状の炭化珪素構造体形成用枠体１０、または、円柱形状の構造体形成用枠体１２、または、円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４の中に封入された酸化珪砂２０に、二酸化炭素３０を注入する。これにより、化学反応を起こして炭化珪素が形成され、ブロック体からなる炭化珪素構造体１が形成される。これに対して更に有機系素材からなる硬化剤４０を注入および／または塗布することが考えられる。炭化珪素構造体１は、硬化剤４０注入および塗布しない場合であっても一定の形状を維持するのに充分な強度を有するが、硬化剤４０を注入および／または塗布することにより、形成された炭化珪素構造体１をより外圧に強く崩れにくい強固なものとすることが可能となる。これにより、より強度に一定の形状を保つことができるので、建築の基礎など、充分な強度が求められる場面における広範な用途に利用する可能性が考えられる。
更なる別の実施例として、上記各種枠体の中に封入された酸化珪砂２０に対して二酸化炭素３０を注入する際に、同時に珪酸ソーダ３６（珪酸ナトリウム）を注入し、反応させて炭化珪素構造体１を形成する事が可能である。珪酸ナトリウムは水溶性の物質であって、この濃水溶液は水ガラスと呼ばれる粘性の強い液体であり、粘度調整用の添加剤としての用途を有するものである。二酸化炭素３０と合わせて珪酸ナトリウムを酸化珪砂２０に注入することで、より強固な一定の形状を有する炭化珪素構造体１を形成することが可能となった。なお、炭化珪素構造体１に対して更に有機系素材からなる硬化剤４０を注入および／または塗布することも可能である。これにより、更に表面が崩れにくい強固な炭化珪素構造体１を形成することが可能となる。
硬化剤４０としては、エポキシ樹脂、ウレタンまたは漆等が利用可能と考えられる。これらの樹脂は、強度や取扱の観点から本発明の炭化珪素構造体１に用いる素材としては適していると考えられるが、これらに限定されるものではなく、強度が確保できるものであれば、その他の樹脂を用いてもよい。
また、注入および／または塗布量も炭化珪素構造体１の用途に合わせて適宜調整することが可能であるが、炭化珪素構造体１に接する人に対する視覚的効果を大事にするということを考慮し、炭化珪素構造体１が有する珪砂の素材感を失わない程度に注入および／または塗布量を調整するのが望ましい。
更に、炭化珪素構造体１を構成する実施例として、枠型の中に酸化珪素を含有する石炭灰を封入して、これに二酸化炭素３０および珪酸ソーダ３６（炭酸ナトリウム）を注入し、反応させて炭化珪素を生成し一定の形状を有する炭化珪素構造体１のブロック体に形成することが可能である。
石炭灰の成分中には、本発明で利用する炭化珪素が多く含まれる。これらは、現在、産業廃棄物としてしか扱われていないことから、石炭灰を原料とすることで資源の有効利用を図ることが可能となる。また、製造過程において二酸化炭素を利用し、反応後は有害物質を生成しないことから、自然環境に配慮した構造体を製造することが可能となる。さらに、瞬時に形成できるという性質から、教育教材の材料や医療材料としての利用も期待できる。
酸化珪素を含有する石炭灰に二酸化炭素３０および珪酸ソーダ３６（炭酸ナトリウム）を注入し化学反応させることにより、組成物質の１つとしてメタケイ酸ナトリウムが生成される。メタケイ酸ナトリウム（いわゆるシリカゲル）は固体に近い状態を保持し、また、多孔質構造を有することから、触媒としての役割を果たす。このメタケイ酸ナトリウムが炭化珪素の粒子を結合する役割を果たすため、炭化珪素構造体の圧縮強度および引張強度を増大させることが可能となる。
上記化学反応により、酸素のほか、炭酸ナトリウムや水も合わせて組成される。これらは、自然環境に対し負荷を与える性質を持つ物質ではないため、自然環境に配慮した構造体の製造が可能となる。
酸化珪素を含有する石炭灰を利用し生成した炭化珪素構造体１に対して更に有機系素材からなる硬化剤４０を注入して形成することも、または形成した炭化珪素構造体の表面に塗布することも考えられる。なお、硬化剤を注入した炭化珪素構造体の表面に更に硬化剤を塗布することも可能である。これにより、更に強固な炭化珪素構造体１を形成することが可能となる。
硬化剤４０としては、エポキシ樹脂、ウレタンまたは漆等が利用可能である。漆は、酸素と結合することにより硬化する性質を持つことから、炭化珪素構造体１の強度を高める効果が期待できる。また、これらの素材は、炭化珪素構造体１中に含まれる水（Ｈ２Ｏ）の酸素（Ｏ）を吸収する性質を持つため、生成される炭化珪素構造体１は、水分含有量が少ないものとすることが可能となり、この点からも構造体の強度を高めることが可能となる。
なお、硬化剤として炭化珪素構造体１に用いる樹脂は、これらに限定されるものではなく、強度を高める素材であれば、その他の樹脂を用いてもよい。
また、硬化剤４０の注入および／または塗布量は、炭化珪素構造体１の視覚的効果を考慮し、炭化珪素構造体１が有する珪砂の素材感を失わないよう調整するのが望ましい。
図９乃至図１１のように、等高線に沿うような形状で積層した櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０を配置することも他の実施例として可能である。ここでは、図９のように、平面板に櫛歯体を立設した形状の櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０を生成する。そして、図１０のように前記炭化珪素構造体７０を、櫛歯対が交互に並ぶような態様で高さ方向にせり出しながら積み重ねる。図１１のように、等高線に沿うような形状で積層していくことで、等高線のような構造体が出来上がる。これにより、強固かつ安定した壁面を構成することができ、内部を空間として使用可能となる。なお、櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０は、図９に示すように複数の櫛歯体により構成することができるが、図１２に示すように、単一の櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０として構成することも可能である。
ブロック体からなる炭化珪素構造体１は、直方体形状の炭化珪素構造体形成用枠体１０の中に酸化珪砂２０を封入し、強度を高めるため、押圧力を加えて封入する。前記直方体形状の炭化珪素構造体形成用枠体１０の中には、酸化珪砂２０の代わりに石炭灰を封入することも可能である。封入後は、封入口部分を水平になるように均等にならす。その後、二酸化炭素注入用蓋３１を被せ、炭酸ガスボンベ等を使用して、二酸化炭素注入孔３２より二酸化炭素３０を注入する。このとき、更に珪酸ソーダ３６（珪酸ナトリウム）を合わせて注入することもできる。二酸化炭素３０および／または珪酸ソーダ３６（珪酸ナトリウム）を注入し化学反応を起こさせた後、固化したブロック体からなる炭化珪素構造体１を直方体形状の炭化珪素構造体形成用枠体１０から取り出す。これにより、硬度、耐熱性および化学的安定性に優れた物質である一定の形状を維持した炭化珪素が形成され、ブロック体からなる炭化珪素構造体１が形成される。なお、炭化珪素構造体１に対しては、更に有機系素材からなる硬化剤４０を、型枠から取り出す前または後に、注入および／または塗布し、硬化させて、更に硬度を補強した一定の形状を有するブロック体に形成することもできる。
円柱形状の構造体形成用枠体１２を用いる場合は、枠体１２に酸化珪砂２０を封入し、上部から押圧力を加えて強度を高める。前記円柱形状の構造体形成用枠体１２の中には、酸化珪砂２０の代わりに石炭灰を封入することも可能である。その後、炭酸ガスボンベ等を使用して、二酸化炭素３０を円柱形状の構造体形成用枠体１２の上部開口から注入する。このとき、更に珪酸ソーダ３６（珪酸ナトリウム）を合わせて注入することも可能である。二酸化炭素３０および／または珪酸ソーダ３６（珪酸ナトリウム）を注入し化学反応を起こさせた後、固形化された一定の形状を有するブロック体からなる炭化珪素構造体１を円柱形状の構造体形成用枠体１２から取り出す。また、円柱形状用二酸化炭素注入用円形蓋３４を被せる実施例の場合は、炭酸ガスボンベ等を使用して、二酸化炭素３０および／または珪酸ソーダ３６（珪酸ナトリウム）を円柱形状用二酸化炭素注入用円形蓋３４および円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４に設けられた二酸化炭素注入孔３２から注入し、化学反応を起こさせた後、固形化されたブロック体からなる炭化珪素構造体１を円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４から取り出す。これにより、一定の形状を有する円筒形状の炭化珪素構造体１が形成される。なお、炭化珪素構造体１に対しては、更に有機系素材からなる硬化剤４０を、型枠から取り出す前または後に、注入および／または塗布し、硬化させて形成することも可能である。
これにより、円筒形状からなる炭化珪素構造体１の反応形成時に酸素が形成されるため、炭化珪素構造体の形成過程において二酸化炭素の発生を防ぎ、却って酸素を放出するので、自然環境に優しい炭化珪素構造体の形成が可能となる。
なお、ブロック体からなる炭化珪素構造体１を建築用材として用いる場合、直方体形状の炭化珪素構造体形成用枠体１０や円柱形状の構造体形成用枠体１２などの枠体を建築物の側壁部分等に直接配置することが可能となる。建築物の壁や柱または基礎等を建築現場で直接形成することが可能であって、容易に建築用材を提供できると同時に建築用材の運搬に係るコストを軽減でき、かつ、運搬時に生じる自然環境への負荷を軽減することが可能となる。
さらに、本発明の別の実施例として、前記直方体形状の構造体形成用枠体や、円柱形状の構造体形成用枠体を使用する以外に、図１３に示すように、地面と面一になるように酸化珪砂２０を装填し、強度を高めるため押圧力を加え、大気中で二酸化炭素３０を吹きかけて固化させて炭化珪素構造体１を形成することが考えられる。酸化珪砂２０の代わりに石炭灰を地面と面一になるように配置して、地表に固形化した炭化珪素構造体１を形成することも可能である。これにより、容易に建築用材を提供できると同時に建築用材の運搬に係るコストを軽減でき、かつ、運搬時に生じる自然環境への負荷を軽減することが可能となる。
また、二酸化炭素の注入時は、図１４に示すように、前記直方体形状の構造体形成用枠体１０、円柱形状の構造体形成用枠体１２、円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４等を密閉容器８０に封入し、容器外から二酸化炭素を注入する方法が考えられる。これにより、より高濃度の二酸化炭素が酸化珪砂２０に注入されるため、より強固な炭化珪素構造体１を形成することが可能となる。地表に直接装填された酸化珪砂２０の場合は、配置した酸化珪砂２０を取り囲むようにして密封することにより、同様の効果を得ることが可能となる。
本発明の炭化珪素構造体１の用途としては、上記述べた地上における建築用資材としての利用が考えられるほか、耐水性を備えた強固な構造体の構成が可能となることから、海底における構造体への応用が考えられる。また、強固であり、かつ任意の箇所で形成可能であることから、地盤改良体への応用も考えられる。
直方体形状のブロック体からなる炭化珪素構造体１を形成するための枠体の斜視図 二酸化炭素注入用蓋３１を設置した構造体形成用枠体１０の斜視図 円柱形状の構造体形成用枠体１２の斜視図 図３の断面図 円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体１４に用いる二酸化炭素注入用円形蓋３４の斜視図 図５の断面図 防水加工を施したブロック体からなる炭化珪素構造体１の斜視図 張力抵抗に効率的な素材６０を装備したブロック体からなる炭化珪素構造体１の斜視図 櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０の斜視図 櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０を積み重ねた状態を示す斜視図 櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０の別の実施例を示す斜視図 単一の櫛歯体からなる炭化珪素構造体７０の斜視図 炭化珪素構造体の生成方法の別の実施例を示す断面図 炭化珪素構造体の生成方法の別の実施例を示す斜視図
１ 炭化珪素構造体
１０ 構造体形成用枠体
１２ 円柱形状の構造体形成用枠体
１４ 円柱形状用注入孔付き構造体形成用枠体
２０ 酸化珪砂
３０ 二酸化炭素
３１ 二酸化炭素注入用蓋
３２ 二酸化炭素注入孔
３４ 円柱形状用二酸化炭素注入用円形蓋
３６ 珪酸ソーダ
４０ 硬化剤
５０ 防水加工部材
６０ 張力抵抗に効率的な素材
７０ 櫛歯体からなる炭化珪素構造体
８０ 密閉容器

Claims (14)

  1. 枠型の中に封入された酸化珪素からなる酸化珪砂に二酸化炭素を注入し、反応させて生成した炭化珪素を一定の形状を有するブロック体に形成したことを特徴とする炭化珪素構造体。
  2. 前記ブロック体は、建築用材として用いられることを特徴とする請求項１記載の炭化珪素構造体。
  3. 前記ブロック体は、水密性を保つため、ブロックの一部分または全面に防水コーティング等の防水加工が施されていることを特徴とする請求項１および請求項２記載の炭化珪素構造体。
  4. 前記ブロック体は、任意形状の型枠によって形成されたブロック体であることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の炭化珪素構造体。
  5. 前記ブロック体は、それ自体が圧縮抵抗系の炭化珪素構造体として使用するための完成したブロック形状であるとともに、資材の引張り強度を有する炭化珪素構造体として使用するために、ブロック体の内部および側面（接合部）に張力抵抗のある素材および／または金属材を装備したことを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の炭化珪素構造体。
  6. 枠型の中に酸化珪素からなる酸化珪砂を封入し、これに二酸化炭素を注入して反応させ、これより建築用資材として用いられる一定の形状を有する炭化珪素ブロック体を形成することを特徴とする炭化珪素構造体の製造方法。
  7. 前記枠型は、建築物の側壁部分を形成する型枠であり、建築物の壁または柱または基礎を形成するために該型枠を壁または柱または基礎に直接設置することを特徴とする請求項６記載の炭化珪素構造体の製造方法。
  8. 枠型の中に封入された酸化珪素からなる酸化珪砂に二酸化炭素を注入し、反応させ、さらに、有機系素材からなる硬化剤を注入および／または塗布して一定の形状を有するブロック体に形成したことを特徴とする炭化珪素構造体。
  9. 枠型の中に封入された酸化珪素からなる酸化珪砂に二酸化炭素および珪酸ソーダ（珪酸ナトリウム）を注入し、反応させて生成した炭化珪素を一定の形状を有するブロック体に形成したことを特徴とする炭化珪素構造体。
  10. 前記炭化珪素構造体は、硬化剤を注入および／または塗布した炭化珪素を一定の形状を有するブロック体に形成したことを特徴とする請求項９記載の炭化珪素構造体。
  11. 前記硬化剤は、エポキシ樹脂またはウレタンまたは漆であることを特徴とする請求項８乃至請求項１０記載の炭化珪素構造体。
  12. 枠型の中に封入された酸化珪素を含有する石炭灰に二酸化炭素および珪酸ソーダ（炭酸ナトリウム）を注入し、反応させて生成した炭化珪素を固形化して一定の形状を有するブロック体に形成したことを特徴とする炭化珪素構造体。
  13. 前記炭化珪素構造体は、枠型の中に封入された酸化珪素を含有する石炭灰に二酸化炭素および珪酸ソーダ（炭酸ナトリウム）を注入し、さらに有機系素材からなる硬化剤を注入および／または塗布して一定の形状を有するブロック体に形成したことを特徴とする請求項１２記載の炭化珪素構造体。
  14. 前記硬化剤は、エポキシ樹脂またはウレタンまたは漆であることを特徴とする請求項１２または請求項１３記載の炭化珪素構造体。
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