無機質硬化体の製造方法
【課題】 優れた外観と強度を有する無機質硬化体を製造する方法を提供する。
【解決手段】 ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び、水からなる無機質組成物を含む成形材料６、雄型４と雌型３からなる成形型の雌型３に注入し、気体透過性フィルムシート９と格子状物８が積層した状態にし、上記成形材料６の上面に載置し、該成形型の雄型と雌型の間に挟持し、加熱硬化させた後、脱型して該気体透過性フィルムシートと格子状物を離脱させる。
【解決手段】 ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び、水からなる無機質組成物を含む成形材料６、雄型４と雌型３からなる成形型の雌型３に注入し、気体透過性フィルムシート９と格子状物８が積層した状態にし、上記成形材料６の上面に載置し、該成形型の雄型と雌型の間に挟持し、加熱硬化させた後、脱型して該気体透過性フィルムシートと格子状物を離脱させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機質硬化体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含有する無機質組成物を加熱硬化させて得られる無機質硬化体は、不燃性であって、機械的強度、耐久性、外観などに優れている。
そのため、住宅、オフィスビルなどの壁、間仕切、床等の建築用部材として有用である。
この優れた建築用部材を得るために、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体を含む各種無機質組成物の提案がなされており、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩水溶液と充填材とを混練後、成形型内に注入し、加熱硬化させた無機質硬化体が提案されている。
【０００３】
しかしＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水を含有する無機質組成物を硬化成分とする成形材料を加熱硬化するには、水の蒸発を防止するために、上記無機質組成物を含む成形材料を成形型内に注入した後、密閉状態で加熱する必要がある。
上記無機質組成物を含む成形材料内で発生した気泡が、成形材料上面付近で破泡し、多数の凹凸を形成するため、透過性フイルムを使って成形することが特許文献１に示されている。
しかしながら、上記製造方法では以下のような問題があった。成形された無機質硬化体が大きい場合等は成形材料のレベリングが困難で雄型で密閉するとき上記成形材料と成形型内で生じる密閉空気等により大きなくぼみができる。また大きな凹凸模様を形成する場合や取り付け金具を埋没させて成形するとき、大きな凸部や金具のまわりの空気等を除去するには効果が不十分であり、外観や強度を低下させるという問題点があった。
【特許文献１】特開平１１−１１４９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決して、優れた外観と強度を有する無機質硬化体を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明の無機質硬化体の製造方法は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含む無機質組成物を硬化成分とする成形材料を、雄型と雌型からなる成形型の雌型に注入し、気体透過性フイルムシートと格子状物を積層した状態にし、上記成形材料の上面に、気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に挟持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明の無機質硬化体の製造方法は、請求項１の製造方法において、補強材、取り付け用金具等の埋没部材を埋没させて一体成形する際、補強材、取り付け用金具等の埋没部材の上面に気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に狭持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型することを特徴とする。
【０００７】
本発明に使用される気体透過性フイルムと格子状物とは別体でも良いし、積層されたものでもよい。気体透過性フイルムシートとは水が透過し難く、水蒸気などの気体が通過し易い微細な通気孔を無数に有する多孔性フイルムや多孔性シートであれば特に限定されるものではない。
【０００８】
多孔性フイルムや多孔性シートとしては、無数の細孔があるフイルムやシートを意味し、例えば、炭酸カルシウム、タルクなどの無機充填材を含有させたポリエチレンや、ポリプロピレンのフイルムを一軸又は二軸延伸して、無数の微細な孔を形成させた多孔性フイルムや多孔性シート（例えば、積水化学工業社製、商品名セルポア、トクヤマ社製、商品名ポーラム）；ポリプロピレンフイルムを融点近傍の低温で溶融押出し、高ドラフト比で引き取り、１３０℃前後でアニール処理して、２．５倍以下に延伸して熱セットし得られる微細孔フイルム（例えば、ヘキスト・セラニーズ社製、商品名ジュラガードなど）；フッ素樹脂の微細孔フイルム（例えば、ジャパンゴアテックス社製、商品名ゴアテックス）；機械的に孔開けしたフイルムやシート；中性子を照射して孔開けしたフイルム；可塑剤を分散した重合性モノマーを紫外線重合してフイルムを作成し可塑剤を溶剤で抽出し乾燥した孔開きフイルム；連続気泡発泡体のフイルムやシート等が挙げられる。
【０００９】
気体透過性フイルムシートの通気孔の直径は、０．１〜２００μｍであることが好ましく、更に好ましくは、０．５〜５０μｍである。孔が小さいと水蒸気などの気体の透過速度が小さ過ぎて、成形型の脱気が不十分となり，大きいと無機質組成物の水、微細微粒子等までを過剰に透過させて、無機質硬化体の物性を低下させる。
気体透過性フイルムシートの肉厚は、０．０５〜０．７ｍｍであることが好ましい。この範囲を逸脱すると、柔らか過ぎたり、硬過ぎたりして、作業性が悪くなる。
【００１０】
格子状物とは、天然又は合成繊維からなるもの、例えば、パルプ、綿花、リンタ、麻、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、レーヨン、ビニロン、ポリエチレンテレフタレートや紙、樹脂や鉄等を格子状にしたものであれば、特に限定されるものでない。
格子状物の厚みとしては、０．０５〜２ｍｍであることが好ましい。厚みが小さいと成形型の脱気が不十分で、大きいと厚み分が成形材料に入りこんでしまい該格子状物を無機質硬化体から離脱させるのに困難となり、離脱できてもその分無機質硬化体（成形体）に凹部ができる。
格子状物の格子間の距離としては、２００ｍｍ以下であることが好ましく、大きいと成形型の脱気が不十分となる。
【００１１】
本発明方法で無機質硬化体を得る時、気体透過性フイルムシートを置いた後、格子状物を置入ても、あるいはその逆に格子状物を置いた後、気体透過性フイルムシートを置いてもよいが、はじめから、気体透過性フイルムと格子状物が積層されている積層物（例えば、気体透過性フイルムと繊維状格子状物（例えば不織布）を積層させたもの；積水化学工業社製、商品名ツユガード、酒井化学社製、商品名ハウスコート）である方が、工業的に工数が少なくて済み、発明の効果が容易に得られ好ましい。
【００１２】
請求項２において、埋没部材とは成形時に埋め込む物であり、それ自身の強度により成形体を補強するもので、補強材や取り付け用金具が挙げられる。補強材とは、無機質硬化体の耐衝撃性や機械的強度を向上させるものであり成形時に埋め込む物であれば、特に限定されるものではない。取り付け用金具とは、他の構造体、部材に接合するための物であって成形時に埋め込むものであれば、特に限定されるものではない。
【００１３】
請求項１，２に記載の発明の無機質硬化体の製造方法に使用されるＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含む無機質組成物を硬化成分とする成形材料について説明する。
【００１４】
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体とは、ＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 との総成分が、５０重量％以上である無機質粉体を意味し、両者の組成比は、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝１／９〜９／１（重量比）のものが好適に使用される。
上記成分の含有量が５０重量％未満であると、アルカリ金属珪酸塩と水との混合物（アルカリ金属珪酸塩水溶液）の反応性が低下し、得られる無機質硬化体の機械的強度が低下する。
【００１５】
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体を具体的に例示すると、例えば、（１）粒径が１０μｍ以下の粒子を８０重量％以上含有するフライアッシュ、（２）４００〜１０００℃で焼成された粒径が１０μｍ以下の粒子を８０重量％以上含有するフライアッシュ、（３）フライアッシュ、粘土、又は、それらの混合物を熔融し、気体中に噴霧することによって得られる無機質粉体、（４）粘土に０．１〜３０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させて得られる無機質粉体、（５）（４）で得られた無機質粉体を、更に、１００〜７５０℃の温度に加熱することによって得られる無機質粉体、（６）メタカオリンに０．１〜３０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させて得られる無機質粉体、（７）コランダム或いはムライトを製造する時に発生する電気集塵機の灰、（８）粉砕仮焼ボーキサイト、（９）メタカオリンなどが挙げられ、これらの少なくとも１種が使用できる。
【００１６】
上記フライアッシュとは、ＪＩＳ Ａ ６２０１に規定される微粉炭燃焼ボイラーから集塵機で採取される微小粒子径の灰で、ＳｉＯ2 ４０％以上、湿分１％以下、比重１．９５以上、比表面積２７００ｃｍ2 ／ｇ以上、４４μｍ標準ふるいを７５％以上通過するものである。
【００１７】
上記（１）、（２）のフライアッシュの粒径を調製する方法は、特に限定されるものでなく、例えば、湿式沈降分級、風力分級、その他の比重を利用した分級、ジェットミル、ロールミル、ボールミル等の微粉砕機と分級機を用いたシステム等が挙げられる。
粒径１０μｍ以下の粒子が８０重量％以下であるフライアッシュは、アルカリ金属珪酸塩水溶液との反応性が低下し、得られる無機質硬化体の機械的強度が低下したり、硬化不良を生じさせるので好ましくない。
【００１８】
（２）に於いて、フライアッシュは一般に黒色であるが、黒色以外の着色を要望される場合には焼成によって脱色される。
焼成温度は４００℃未満では脱色が充分でなく、１０００℃を超えるとアルカリ金属珪酸塩水溶液との反応性が低下するので、４００〜１０００℃で焼成されたフライアッシュであることが好ましい。
【００１９】
（３）の無機質粉体は、フライアッシュ、粘土、又は、それらの混合物を溶融し、気中に噴霧することにより得られる。
上記技術は、セラミックに適用される溶射技術と同様であり、好ましくは、２０００〜１６０００℃の温度で溶融され、３０〜８０ｍ／ｓの速度で噴霧されるものであり、具体的には、プラズマ溶射法、高エネルギーガス溶射法、アーク溶射法等が挙げられる。
溶射技術によって得られる無機質粉体は、一般に、その表面積が０．１〜６０ｍ2 ／ｇにコントロールされる。
【００２０】
（３）、（４）の無機質粉体に使用される粘土は、化学組成として、ＳｉＯ2 が５〜８５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 が９０〜１０重量％を含有する粘土が使用され、例えば、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト等のカオリン鉱物、白雲母、イライト、フェンジャイト、海緑石、セラドナイト、パラゴナイト、ブランマライト等の雲母粘土鉱物、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サボナイト、ソーコナイト等のスクメタイト、緑泥岩、パイロフィライト、タルク、ばん土頁岩等が挙げられる。
【００２１】
上記（３）〜（６）の無機質粉体に使用される粘土、及び、メタカオリンの粒径は、特に限定されるものではないが、機械的エネルギーを有効に作用させる観点から、平均粒径が０．０１〜５００μｍが好ましく、更に好ましくは、０．１〜１００μｍである。
【００２２】
上記機械的エネルギーとしては、特に限定されず、例えば、圧縮力、せん断力、衝撃力等によるエネルギーが挙げられる。
機械的エネルギーを作用させる方法としては、特に限定されず、粉砕を目的として一般的に使用されている粉砕装置を用いて行うことができる。
このような粉砕機としては、例えば、衝撃、摩擦、圧縮、せん断等が複合したボールミル、振動ミル、遊星ミル、媒体攪拌型ミル等のボール媒体ミル；ローラーミル；乳鉢等が挙げられる。また、衝撃、摩砕が主であるジェット粉砕機を使用することも可能である。これらのうち、機構的に無機質粉体に有効に機械的エネルギーを付与することが可能であるので、ボール媒体ミルが好ましい。
【００２３】
機械的エネルギーを作用させるに際しては、セメントクリンカー、珪砂、石灰石等の粉砕時に通常使用される粉砕助剤を使用することが好ましい。
上記粉砕助剤としては、特に限定されず、例えば、メチルアルコール等のアルコール類；トリエタノールアミン等のエタノールアミン類等の液体系のもの；ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム等の固体系のもの；アセトン蒸気等の気体系のもの等が挙げられる。
【００２４】
機械的エネルギーは、０．５〜３０ｋｗｈ／ｋｇが必要で、好ましくは、１．０〜１０ｋｗｈ／ｋｇである。
０．５ｋｗｈ／ｋｇ未満であると、得られる無機質粉体の溶解性が低くなり、硬化速度が不充分となる。
又、３０ｋｗｈ／ｋｇを超えると、粉砕装置へ過大な負荷を与え、媒体としてのボールや容器の激しい磨耗によって、無機質粉体を汚染し、更に、これが凝集して粒子を粗大化するので、コスト、生産性の面で不利益を招く。
【００２５】
機械的エネルギーは、無機質粉体を粉砕装置中に投入して実際に運転したときに粉砕装置が消費する全電力量から、粉砕装置やボール媒体自体の運動や回転によって消費される電力量を差し引いた電力量であって、無機質粉体のみ供給されたと考えられる電力量を示したものである。
ここで、上記粉砕装置やボール媒体自体の運転や回転によって消費される電力量は、無機質粉体を投入しないこと以外は投入する場合と同一の条件で粉砕装置を運転した場合の消費電力量に等しい。
【００２６】
（５）の無機質粉体を作製するに際し、粘土に機械的エネルギーを作用させた後、更に、１００〜７５０℃の温度に加熱処理されるが、この理由は、加熱により、得られる無機質硬化体の機械的強度の向上が認められるからである。
加熱温度が１００℃未満の場合には、得られる無機質硬化体の機械的強度の向上が認められず、又、加熱温度が７５０℃を超えると、無機質粉体に結晶化が起こり、アルカリ金属珪酸塩水溶液との反応性が低下する。
又、上記の加熱時間は、１分〜５時間が好ましい。１分未満の場合は、無機質硬化体の機械的強度の向上が小さく、５分を超えると、エネルギーコストが増大して、意味がない。
【００２７】
（７）の電気集塵機の灰、及び、（８）の粉砕仮焼ボーキサイトは、特公平３−９０６０号公報や特公平４−４５４７１号公報に記載されているような粉体を意味する。
又、（９）のメタカオリンは、特に限定されるものではなく、例えば、市販のメタカオリンが好適に使用される。
【００２８】
アルカリ金属珪酸塩とは、一般式Ｍ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 （式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｋ又はＮａを表す）で表される。
上式に於いて、ｎは、０．０５〜８が好ましく、更に好ましくは０．５〜２．５である。０．０５未満の場合は、ＳｉＯ2 成分に対するアルカリ金属の含有量が多くなり、得られる無機質硬化体の耐水性が低下する。又、８を超えると、水と混合してアルカリ金属珪酸塩水溶液とした場合にゲル化を起こし易く、粘度が急激に上昇して、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体との混合が困難になる。
【００２９】
アルカリ金属珪酸塩の配合量は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体１００重量部に対して、１〜３００重量部が好ましく、より好ましくは、１０〜２５０重量部である。
１重量部未満の場合は、硬化が充分に行われず、２５０重量部を超えると、無機質硬化体の耐水性が低下する。
【００３０】
水の配合量は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体１００重量部に対して、１０〜７５０重量部が好ましく、より好ましくは、５０〜５００重量部である。
１０重量部未満であると、充分な硬化が得られず、７５０重量部を超えると、得られる無機質硬化体の強度が低下する。
【００３１】
無機質組成物を調製するに際しては、アルカリ金属珪酸塩の分散性の観点から、予めアルカリ金属珪酸塩を水と混合し、アルカリ金属珪酸塩水溶液としてから添加することが好ましい。
この場合に於いて、アルカリ金属珪酸塩水溶液の濃度は、１０〜６０重量％が好ましく、より好ましくは、３０〜６０重量％である。
１０重量％未満であると、得られる無機質組成物が硬化しないことがあり、６０重量％を超えると、得られる無機質組成物の粘度が高くなり、成形が困難となる場合がある。
【００３２】
無機質組成物には、必要に応じて、無機質充填材、補強繊維、軽量骨材、着色剤、発泡剤、発泡助剤、起泡剤等が添加されてもよい。
【００３３】
無機質充填材としては、アルカリ金属珪酸塩水溶液に対して活性の低いものが好適に使用され、例えば、珪砂、岩石粉末、シラスや抗火石等の火山灰、珪灰石、炭酸カルシウム、珪石粉、けいそう土、雲母、シリカフューム等が挙げられる。
無機質充填材の添加量は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体１００重量部に対し９００重量部以下が好ましい。９００重量部を超えると、得られる無機質硬化体の機械的強度が低下する。
【００３４】
補強繊維としては、通常のセメント製品用に使用される補強繊維が使用でき、例えば、ポリプロピレン、ビニロン、レーヨン、耐アルカリガラス、炭素繊維、アクリル、アラミド、アクリロニトリル等の繊維を単独又は混合して使用できる。
【００３５】
補強繊維の形状としては、繊維径１〜５００μｍ、繊維長１〜１５ｍｍが好ましい。繊維径が１μｍ未満の場合は、無機質組成物への添加時に、ファイバーボールが形成され、得られる無機質硬化体の機械的強度を低下させる。繊維径が５００μｍを超えたり、繊維長が１ｍｍ未満であると、得られる無機質硬化体の引張強度向上等の補強効果が得られない。又、繊維長が１５ｍｍを超えると、無機質組成物への分散性が低下し、得られる無機質硬化体の機械的強度のバラツキが大きくなる。
補強繊維の添加量は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体１００重量部に対し１０重量部以下が好ましい。
添加量が１０重量部を超えると、無機質組成物への分散性が低下する。
【００３６】
軽量骨材としては、例えば、パーライト、ガラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、シラス発泡体等の無機質発泡体、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン発泡体、ポリスチレン発泡体等の有機質発泡体等が使用される。
【００３７】
着色剤としては、例えば、酸化鉄、酸化チタン、酸化コバルト等の金属酸化物系顔料やカーボンブラック等が好適に使用される。
【００３８】
発泡剤としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン等の金属系粉末、過酸化水素水、過酸化ソーダ、過酸化カリ、過硼酸ソーダ等の過酸化物の水溶液や粉末が使用され、これらの中で、Ａｌ粉末及び過酸化水素水が、コスト、安全性、入手の容易さ、混合作業の容易さ等から好適に使用される。
【００３９】
発泡助剤としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アルミナゲル等の多孔質粉体やステアリン酸金属塩、パルミチン酸金属塩等の金属石鹸等が好適に使用される。
【００４０】
起泡剤としては、例えば、高級アルコール硫酸エステル塩系、アルキルエーテル硫酸エステル塩系、芳香族誘導体スルホン酸塩系、イミダゾリン誘導体系、脂肪酸アミド系、動物性蛋白質系の各種起泡剤が好適に使用される。
【００４１】
図１（イ）は本発明の一実施例を説明する成形型を示す断面図である。
（ロ）は本発明の無機質硬化体を製造するシステムの説明図である。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００４２】
本発明に使用される成形型１０は図１（イ）に一例として示される。成形型１０は雄型４と雌型３より構成され、雌型３は、無機質硬化体を製造するキャビティＳを有する。又雄型４は、単に、蓋型として機能する平面板であっても構わない。無機質組成物は、雌型３に注入されて、発泡する等して、キャビティＳが無機質組成物で満杯にされる。
気体透過性フイルムと格子状物とは図１（イ）に示すように積層した状態で無機質組成物の上面に載置密着され、雄型２と雌型３の間に狭持される。気体透過性フイルムと格子状物は、どちらが上でもよい。
雄型・雌型の材質は、成形型の内圧で容易に変形しない単一層の鋼鉄などから通常構成されているが、無機質組成物の膨張が押さえられれば、特に限定されるものでなく、例えば、アルミニウム、ＦＲＰ、プラスチック、ゴム等が挙げられる。鋼鉄等は単体では、離型が困難となるので、ラミネートなど、離型容易となるようにするのが好ましい。
成形時のキャビティＳに充填された無機質組成物は型締めされた後、加熱するなどして硬化される。加熱硬化が終了した後に無機質硬化体は脱型されて成形体とされる。気体透過性フイルムと格子状物又は該積層物は無機質硬化体に入りこむ場合があるが、取り除くかどうかは、場合によって使い分ければよい。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含む無機質組成物を硬化成分とする成形材料を、雄型と雌型からなる成形型の雌型に注入し、気体透過性フイルムシートと格子状物を積層した状態にし、上記成形材料の上面に、気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に挟持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型するので無機質組成物を含む成形材料内で発生した気泡が、成形材料上面付近で破泡しても型表面にあった空気と共に、透過性フイルムと格子状物が積層された物の中を通り成形したい材料空間外に放出され、表面に滞留することがないので、成形体の表面外観が良好であり、強度も良好である。
【００４４】
又、請求項２に記載の発明によれば、請求項１記載の製造方法において、補強材、取り付け用金具等の埋没部材を埋没させて一体成形する際、補強材、取り付け用金具等の埋没部材の上面に気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に狭持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型するので無機質組成を含む成形材料内で発生した気泡だけでなく、補強材や取り付け金具等の埋没部材のまわりの空気も成形型上面付近で破泡しても気体透過性フイルムと格子状物が積層された物の中を通り成形したい空間外に放出され表面に滞留することがないので表面外観が良好であり、強度も良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する。
＜基本的製造方法１＞
この図１（ロ）において、１は無機質組成物の原料を混合するミキサー、１ａはミキサー１の下部の材料排出口、２は材料排出口１ａの下方に配設されたホッパー、２ａはホッパー２からの成形材料を定位置に供給する成形材料出口、３は上方に開口する雌型、４は雌型３の開口端を閉成する雄型、５は加熱乾燥装置である。６は無機質組成物を含む成形材料、８は格子状物、9は気体透過性フイルムシートである。
また、Ａは反応性無機質粉体（ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体）、Ｂはアルカリ金属珪酸塩、Ｃは水である。
【００４６】
本発明では、基本的には、図１（ロ）（ａ）において、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体（Ａ）１００重量部、アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）０．２〜４５０重量部、水（Ｃ）３５〜１５００重量部をミキサー１で２０℃以下の状態で混合してペースト状の無機質硬化性組成物を組成させる。
この際、発泡剤や発泡助剤を必要に応じて添加してもよいし、又無機質充填材や補強繊維、無機質発泡体、合成樹脂の発泡体、塩化ビニリデン、アクリルバルーンなどが必要に応じて添加されてもよい。これらは単独で添加されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。
【００４７】
この後、連続混合された無機質組成物を含む成形材料６をホッパー２を介して成形材料出口２ａから雌型３内に供給し、図１（ロ）（ｂ）の如く、気体透過性フイルムシート９と格子状物の積層物８等、又は気体透過性フイルムシート９と格子状物８を積層した状態にし、無機質組成物を含む成形材料６の上面に置き、気体透過性フイルムシート９と格子状物８又はこれらの積層物を雌型３と雄型４の間に挟持し、該雌型３の開放端を雄型４で密閉する。次に、レベリング，脱泡の目的で雌型３に振動を与え、型内成形を行う。
【００４８】
そして、図１（ロ）（ｃ）において、雌型３内の無機質組成物を含む成形材料６を昇温加熱（プリキュア）する。この昇温加熱は、無機質組成物を含む成形材料６を混合後１時間以内の間に開始させる。この際、無機質組成物を含む成形材料６の加熱温度は好ましくは６０℃以上で、昇温開始後２０分以下の時間で無機質組成物を含む成形材料６の温度が６０℃以上になるようにする。その加熱時間は１０分以上保持する。
【００４９】
この加熱により無機質組成物を含む成形材料６が硬化して無機質硬化体となった後、雌型３から取り出す脱型を行い、積層物等格子状物８、気体透過性フイルムシート９も取り除く。
脱型された無機質硬化体（成形体）７を図１（ロ）（ｄ）において、加熱（アフターキュア）して硬化度を高め、(ｅ)において乾燥装置により乾燥させて、（ｆ）の建築物の壁パネル等の素板にする。
次に、本発明の実施例を以下に詳しく説明する。
【実施例１】
【００５０】
（１）ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体の作製
メタカオリン１００重量部と、トリエタノールアミン２５重量％とエタノール７５重量％との混合液０．５重量部とを、ウルトラファインミル（三菱重工社製、ジルコニアボール１００ｍｍ使用、ボール充填率８５体積％）を用い、１０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させてＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体を作製した。
（２）無機組成物の作製
上記（１）で作製したＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体１００重量部、ワラスナイト（巴工業社製ＮＹＡＤ−Ｇ）１００重量部、アルカリ金属珪酸塩水溶液（日本化学工業社製、組成：ＳｉＯ2２０重量％、Ｋ2Ｏ２５重量％、水５５重量％）８０重量部をオムニミキサー（千代田技研社製）を用いて、２分間混合し、無機質組成物を作成した。
（３）無機質硬化体の作製
得られた無機質組成物を雌型（３０００×３０００×２５ｍｍ）に注入した後、該無機質組成物の上面と成形型の雄型（蓋型）の間に、気体透過性フイルムシートと格子状物との積層物のハウスコート（酒井化学社製）を該無機質組成物上面の上に置き、上蓋をのせて、９０℃のプレスを６０分行い、硬化させた後、無機質硬化体からハウスコートを取り除き、脱型して成形体を得た。無機質硬化体を評価し結果を表１に示した。
【実施例２】
【００５１】
実施例１（２）までと同様にして無機質組成物を作成した。得られた無機質組成物を成形型（３０００×１０００×２５ｍｍ）に注入した後、埋没部材として補強用ネット（ビニロンネット ＶＫ１１０１（株）クラレ）と取り付け金具（ギャングネイル：ソニテック（株）社製）を順に置いた（不図示）。その上からハウスコート（酒井化学社製）を置き、上蓋を載せて９０℃のプレスを６０分行い、硬化させた後、ハウスコートを取り除き、脱型して無機質硬化体７を得た。無機質硬化体７を評価し結果を表１に示した。
【実施例３】
【００５２】
実施例２でハウスコート（酒井化学社製）の代わりに、気体透過性フイルムシートと格子状物との積層物のツユガード（積水化学工業社製）を用いた以外は同様にして評価し、その結果を表１に示した。
【実施例４】
【００５３】
実施例２でハウスコート（酒井化学社製）の代わりに、気体透過性フイルムシート（ポーラム ＰＭ１００ （株）トクヤマ社製）の上に不織布（三井化学社製、シンテックス、ＰＳ１１６、肉厚０．４７ｍｍ）を用いたこと以外は、同様にして、評価してその結果を表１に示した。
〔比較例１〕
【００５４】
実施例２で積層物のハウスコート（酒井化学社製）の代わりに、気体透過性フイルムシート（ポーラム ＰＭ１００（株）トクヤマ社製）を用いて格子状物は用いなかったこと以外は、同様にして評価し、その結果を表１に示した。
〔比較例２〕
【００５５】
実施例２で積層物のハウスコート（酒井化学社製）の代わりに、気体透過性フイルムシートのツユガード（積水化学工業社製）を用いて格子状物は用いなかったこと以外は、同様に評価しその結果を表１に示した。
【００５６】
【表１】
（結果のまとめ）
表１の評価の記号は目視による外観評価を示し、○は外観良好、△は外観やや問題あり、×は外観不良を示す。
表１に示す通り実施例１、２は外観、強度が良好であり、比較例１、２は外観、強度とも良くない結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明で製造される無機質硬化体は、不燃性であって、機械的強度、耐久性、外観などに優れており、住宅、オフィスビルなどの壁、間仕切、床等の建築用部材として利用される。本発明はこの様な無機質硬化体を優れた外観と強度を有するように製造する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（イ） 本発明の一実施例を説明する成形型を示す断面図である。 （ロ） 本発明の無機硬化体を製造するシステムの説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
３ 雌型
４ 雄型
６ 成形材料
８ 格子状物
９ 気体透過性フイルムシート
１０ 成形型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機質硬化体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含有する無機質組成物を加熱硬化させて得られる無機質硬化体は、不燃性であって、機械的強度、耐久性、外観などに優れている。
そのため、住宅、オフィスビルなどの壁、間仕切、床等の建築用部材として有用である。
この優れた建築用部材を得るために、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体を含む各種無機質組成物の提案がなされており、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩水溶液と充填材とを混練後、成形型内に注入し、加熱硬化させた無機質硬化体が提案されている。
【０００３】
しかしＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水を含有する無機質組成物を硬化成分とする成形材料を加熱硬化するには、水の蒸発を防止するために、上記無機質組成物を含む成形材料を成形型内に注入した後、密閉状態で加熱する必要がある。
上記無機質組成物を含む成形材料内で発生した気泡が、成形材料上面付近で破泡し、多数の凹凸を形成するため、透過性フイルムを使って成形することが特許文献１に示されている。
しかしながら、上記製造方法では以下のような問題があった。成形された無機質硬化体が大きい場合等は成形材料のレベリングが困難で雄型で密閉するとき上記成形材料と成形型内で生じる密閉空気等により大きなくぼみができる。また大きな凹凸模様を形成する場合や取り付け金具を埋没させて成形するとき、大きな凸部や金具のまわりの空気等を除去するには効果が不十分であり、外観や強度を低下させるという問題点があった。
【特許文献１】特開平１１−１１４９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題点を解決して、優れた外観と強度を有する無機質硬化体を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明の無機質硬化体の製造方法は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含む無機質組成物を硬化成分とする成形材料を、雄型と雌型からなる成形型の雌型に注入し、気体透過性フイルムシートと格子状物を積層した状態にし、上記成形材料の上面に、気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に挟持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明の無機質硬化体の製造方法は、請求項１の製造方法において、補強材、取り付け用金具等の埋没部材を埋没させて一体成形する際、補強材、取り付け用金具等の埋没部材の上面に気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に狭持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型することを特徴とする。
【０００７】
本発明に使用される気体透過性フイルムと格子状物とは別体でも良いし、積層されたものでもよい。気体透過性フイルムシートとは水が透過し難く、水蒸気などの気体が通過し易い微細な通気孔を無数に有する多孔性フイルムや多孔性シートであれば特に限定されるものではない。
【０００８】
多孔性フイルムや多孔性シートとしては、無数の細孔があるフイルムやシートを意味し、例えば、炭酸カルシウム、タルクなどの無機充填材を含有させたポリエチレンや、ポリプロピレンのフイルムを一軸又は二軸延伸して、無数の微細な孔を形成させた多孔性フイルムや多孔性シート（例えば、積水化学工業社製、商品名セルポア、トクヤマ社製、商品名ポーラム）；ポリプロピレンフイルムを融点近傍の低温で溶融押出し、高ドラフト比で引き取り、１３０℃前後でアニール処理して、２．５倍以下に延伸して熱セットし得られる微細孔フイルム（例えば、ヘキスト・セラニーズ社製、商品名ジュラガードなど）；フッ素樹脂の微細孔フイルム（例えば、ジャパンゴアテックス社製、商品名ゴアテックス）；機械的に孔開けしたフイルムやシート；中性子を照射して孔開けしたフイルム；可塑剤を分散した重合性モノマーを紫外線重合してフイルムを作成し可塑剤を溶剤で抽出し乾燥した孔開きフイルム；連続気泡発泡体のフイルムやシート等が挙げられる。
【０００９】
気体透過性フイルムシートの通気孔の直径は、０．１〜２００μｍであることが好ましく、更に好ましくは、０．５〜５０μｍである。孔が小さいと水蒸気などの気体の透過速度が小さ過ぎて、成形型の脱気が不十分となり，大きいと無機質組成物の水、微細微粒子等までを過剰に透過させて、無機質硬化体の物性を低下させる。
気体透過性フイルムシートの肉厚は、０．０５〜０．７ｍｍであることが好ましい。この範囲を逸脱すると、柔らか過ぎたり、硬過ぎたりして、作業性が悪くなる。
【００１０】
格子状物とは、天然又は合成繊維からなるもの、例えば、パルプ、綿花、リンタ、麻、ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、レーヨン、ビニロン、ポリエチレンテレフタレートや紙、樹脂や鉄等を格子状にしたものであれば、特に限定されるものでない。
格子状物の厚みとしては、０．０５〜２ｍｍであることが好ましい。厚みが小さいと成形型の脱気が不十分で、大きいと厚み分が成形材料に入りこんでしまい該格子状物を無機質硬化体から離脱させるのに困難となり、離脱できてもその分無機質硬化体（成形体）に凹部ができる。
格子状物の格子間の距離としては、２００ｍｍ以下であることが好ましく、大きいと成形型の脱気が不十分となる。
【００１１】
本発明方法で無機質硬化体を得る時、気体透過性フイルムシートを置いた後、格子状物を置入ても、あるいはその逆に格子状物を置いた後、気体透過性フイルムシートを置いてもよいが、はじめから、気体透過性フイルムと格子状物が積層されている積層物（例えば、気体透過性フイルムと繊維状格子状物（例えば不織布）を積層させたもの；積水化学工業社製、商品名ツユガード、酒井化学社製、商品名ハウスコート）である方が、工業的に工数が少なくて済み、発明の効果が容易に得られ好ましい。
【００１２】
請求項２において、埋没部材とは成形時に埋め込む物であり、それ自身の強度により成形体を補強するもので、補強材や取り付け用金具が挙げられる。補強材とは、無機質硬化体の耐衝撃性や機械的強度を向上させるものであり成形時に埋め込む物であれば、特に限定されるものではない。取り付け用金具とは、他の構造体、部材に接合するための物であって成形時に埋め込むものであれば、特に限定されるものではない。
【００１３】
請求項１，２に記載の発明の無機質硬化体の製造方法に使用されるＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含む無機質組成物を硬化成分とする成形材料について説明する。
【００１４】
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体とは、ＳｉＯ2 とＡｌ2 Ｏ3 との総成分が、５０重量％以上である無機質粉体を意味し、両者の組成比は、ＳｉＯ2 ／Ａｌ2 Ｏ3 ＝１／９〜９／１（重量比）のものが好適に使用される。
上記成分の含有量が５０重量％未満であると、アルカリ金属珪酸塩と水との混合物（アルカリ金属珪酸塩水溶液）の反応性が低下し、得られる無機質硬化体の機械的強度が低下する。
【００１５】
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体を具体的に例示すると、例えば、（１）粒径が１０μｍ以下の粒子を８０重量％以上含有するフライアッシュ、（２）４００〜１０００℃で焼成された粒径が１０μｍ以下の粒子を８０重量％以上含有するフライアッシュ、（３）フライアッシュ、粘土、又は、それらの混合物を熔融し、気体中に噴霧することによって得られる無機質粉体、（４）粘土に０．１〜３０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させて得られる無機質粉体、（５）（４）で得られた無機質粉体を、更に、１００〜７５０℃の温度に加熱することによって得られる無機質粉体、（６）メタカオリンに０．１〜３０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させて得られる無機質粉体、（７）コランダム或いはムライトを製造する時に発生する電気集塵機の灰、（８）粉砕仮焼ボーキサイト、（９）メタカオリンなどが挙げられ、これらの少なくとも１種が使用できる。
【００１６】
上記フライアッシュとは、ＪＩＳ Ａ ６２０１に規定される微粉炭燃焼ボイラーから集塵機で採取される微小粒子径の灰で、ＳｉＯ2 ４０％以上、湿分１％以下、比重１．９５以上、比表面積２７００ｃｍ2 ／ｇ以上、４４μｍ標準ふるいを７５％以上通過するものである。
【００１７】
上記（１）、（２）のフライアッシュの粒径を調製する方法は、特に限定されるものでなく、例えば、湿式沈降分級、風力分級、その他の比重を利用した分級、ジェットミル、ロールミル、ボールミル等の微粉砕機と分級機を用いたシステム等が挙げられる。
粒径１０μｍ以下の粒子が８０重量％以下であるフライアッシュは、アルカリ金属珪酸塩水溶液との反応性が低下し、得られる無機質硬化体の機械的強度が低下したり、硬化不良を生じさせるので好ましくない。
【００１８】
（２）に於いて、フライアッシュは一般に黒色であるが、黒色以外の着色を要望される場合には焼成によって脱色される。
焼成温度は４００℃未満では脱色が充分でなく、１０００℃を超えるとアルカリ金属珪酸塩水溶液との反応性が低下するので、４００〜１０００℃で焼成されたフライアッシュであることが好ましい。
【００１９】
（３）の無機質粉体は、フライアッシュ、粘土、又は、それらの混合物を溶融し、気中に噴霧することにより得られる。
上記技術は、セラミックに適用される溶射技術と同様であり、好ましくは、２０００〜１６０００℃の温度で溶融され、３０〜８０ｍ／ｓの速度で噴霧されるものであり、具体的には、プラズマ溶射法、高エネルギーガス溶射法、アーク溶射法等が挙げられる。
溶射技術によって得られる無機質粉体は、一般に、その表面積が０．１〜６０ｍ2 ／ｇにコントロールされる。
【００２０】
（３）、（４）の無機質粉体に使用される粘土は、化学組成として、ＳｉＯ2 が５〜８５重量％、Ａｌ2 Ｏ3 が９０〜１０重量％を含有する粘土が使用され、例えば、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト、ハロイサイト等のカオリン鉱物、白雲母、イライト、フェンジャイト、海緑石、セラドナイト、パラゴナイト、ブランマライト等の雲母粘土鉱物、モンモリロナイト、バイデライト、ノントロナイト、サボナイト、ソーコナイト等のスクメタイト、緑泥岩、パイロフィライト、タルク、ばん土頁岩等が挙げられる。
【００２１】
上記（３）〜（６）の無機質粉体に使用される粘土、及び、メタカオリンの粒径は、特に限定されるものではないが、機械的エネルギーを有効に作用させる観点から、平均粒径が０．０１〜５００μｍが好ましく、更に好ましくは、０．１〜１００μｍである。
【００２２】
上記機械的エネルギーとしては、特に限定されず、例えば、圧縮力、せん断力、衝撃力等によるエネルギーが挙げられる。
機械的エネルギーを作用させる方法としては、特に限定されず、粉砕を目的として一般的に使用されている粉砕装置を用いて行うことができる。
このような粉砕機としては、例えば、衝撃、摩擦、圧縮、せん断等が複合したボールミル、振動ミル、遊星ミル、媒体攪拌型ミル等のボール媒体ミル；ローラーミル；乳鉢等が挙げられる。また、衝撃、摩砕が主であるジェット粉砕機を使用することも可能である。これらのうち、機構的に無機質粉体に有効に機械的エネルギーを付与することが可能であるので、ボール媒体ミルが好ましい。
【００２３】
機械的エネルギーを作用させるに際しては、セメントクリンカー、珪砂、石灰石等の粉砕時に通常使用される粉砕助剤を使用することが好ましい。
上記粉砕助剤としては、特に限定されず、例えば、メチルアルコール等のアルコール類；トリエタノールアミン等のエタノールアミン類等の液体系のもの；ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム等の固体系のもの；アセトン蒸気等の気体系のもの等が挙げられる。
【００２４】
機械的エネルギーは、０．５〜３０ｋｗｈ／ｋｇが必要で、好ましくは、１．０〜１０ｋｗｈ／ｋｇである。
０．５ｋｗｈ／ｋｇ未満であると、得られる無機質粉体の溶解性が低くなり、硬化速度が不充分となる。
又、３０ｋｗｈ／ｋｇを超えると、粉砕装置へ過大な負荷を与え、媒体としてのボールや容器の激しい磨耗によって、無機質粉体を汚染し、更に、これが凝集して粒子を粗大化するので、コスト、生産性の面で不利益を招く。
【００２５】
機械的エネルギーは、無機質粉体を粉砕装置中に投入して実際に運転したときに粉砕装置が消費する全電力量から、粉砕装置やボール媒体自体の運動や回転によって消費される電力量を差し引いた電力量であって、無機質粉体のみ供給されたと考えられる電力量を示したものである。
ここで、上記粉砕装置やボール媒体自体の運転や回転によって消費される電力量は、無機質粉体を投入しないこと以外は投入する場合と同一の条件で粉砕装置を運転した場合の消費電力量に等しい。
【００２６】
（５）の無機質粉体を作製するに際し、粘土に機械的エネルギーを作用させた後、更に、１００〜７５０℃の温度に加熱処理されるが、この理由は、加熱により、得られる無機質硬化体の機械的強度の向上が認められるからである。
加熱温度が１００℃未満の場合には、得られる無機質硬化体の機械的強度の向上が認められず、又、加熱温度が７５０℃を超えると、無機質粉体に結晶化が起こり、アルカリ金属珪酸塩水溶液との反応性が低下する。
又、上記の加熱時間は、１分〜５時間が好ましい。１分未満の場合は、無機質硬化体の機械的強度の向上が小さく、５分を超えると、エネルギーコストが増大して、意味がない。
【００２７】
（７）の電気集塵機の灰、及び、（８）の粉砕仮焼ボーキサイトは、特公平３−９０６０号公報や特公平４−４５４７１号公報に記載されているような粉体を意味する。
又、（９）のメタカオリンは、特に限定されるものではなく、例えば、市販のメタカオリンが好適に使用される。
【００２８】
アルカリ金属珪酸塩とは、一般式Ｍ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 （式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｋ又はＮａを表す）で表される。
上式に於いて、ｎは、０．０５〜８が好ましく、更に好ましくは０．５〜２．５である。０．０５未満の場合は、ＳｉＯ2 成分に対するアルカリ金属の含有量が多くなり、得られる無機質硬化体の耐水性が低下する。又、８を超えると、水と混合してアルカリ金属珪酸塩水溶液とした場合にゲル化を起こし易く、粘度が急激に上昇して、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体との混合が困難になる。
【００２９】
アルカリ金属珪酸塩の配合量は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体１００重量部に対して、１〜３００重量部が好ましく、より好ましくは、１０〜２５０重量部である。
１重量部未満の場合は、硬化が充分に行われず、２５０重量部を超えると、無機質硬化体の耐水性が低下する。
【００３０】
水の配合量は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体１００重量部に対して、１０〜７５０重量部が好ましく、より好ましくは、５０〜５００重量部である。
１０重量部未満であると、充分な硬化が得られず、７５０重量部を超えると、得られる無機質硬化体の強度が低下する。
【００３１】
無機質組成物を調製するに際しては、アルカリ金属珪酸塩の分散性の観点から、予めアルカリ金属珪酸塩を水と混合し、アルカリ金属珪酸塩水溶液としてから添加することが好ましい。
この場合に於いて、アルカリ金属珪酸塩水溶液の濃度は、１０〜６０重量％が好ましく、より好ましくは、３０〜６０重量％である。
１０重量％未満であると、得られる無機質組成物が硬化しないことがあり、６０重量％を超えると、得られる無機質組成物の粘度が高くなり、成形が困難となる場合がある。
【００３２】
無機質組成物には、必要に応じて、無機質充填材、補強繊維、軽量骨材、着色剤、発泡剤、発泡助剤、起泡剤等が添加されてもよい。
【００３３】
無機質充填材としては、アルカリ金属珪酸塩水溶液に対して活性の低いものが好適に使用され、例えば、珪砂、岩石粉末、シラスや抗火石等の火山灰、珪灰石、炭酸カルシウム、珪石粉、けいそう土、雲母、シリカフューム等が挙げられる。
無機質充填材の添加量は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体１００重量部に対し９００重量部以下が好ましい。９００重量部を超えると、得られる無機質硬化体の機械的強度が低下する。
【００３４】
補強繊維としては、通常のセメント製品用に使用される補強繊維が使用でき、例えば、ポリプロピレン、ビニロン、レーヨン、耐アルカリガラス、炭素繊維、アクリル、アラミド、アクリロニトリル等の繊維を単独又は混合して使用できる。
【００３５】
補強繊維の形状としては、繊維径１〜５００μｍ、繊維長１〜１５ｍｍが好ましい。繊維径が１μｍ未満の場合は、無機質組成物への添加時に、ファイバーボールが形成され、得られる無機質硬化体の機械的強度を低下させる。繊維径が５００μｍを超えたり、繊維長が１ｍｍ未満であると、得られる無機質硬化体の引張強度向上等の補強効果が得られない。又、繊維長が１５ｍｍを超えると、無機質組成物への分散性が低下し、得られる無機質硬化体の機械的強度のバラツキが大きくなる。
補強繊維の添加量は、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体１００重量部に対し１０重量部以下が好ましい。
添加量が１０重量部を超えると、無機質組成物への分散性が低下する。
【００３６】
軽量骨材としては、例えば、パーライト、ガラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーン、シラス発泡体等の無機質発泡体、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン発泡体、ポリスチレン発泡体等の有機質発泡体等が使用される。
【００３７】
着色剤としては、例えば、酸化鉄、酸化チタン、酸化コバルト等の金属酸化物系顔料やカーボンブラック等が好適に使用される。
【００３８】
発泡剤としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン等の金属系粉末、過酸化水素水、過酸化ソーダ、過酸化カリ、過硼酸ソーダ等の過酸化物の水溶液や粉末が使用され、これらの中で、Ａｌ粉末及び過酸化水素水が、コスト、安全性、入手の容易さ、混合作業の容易さ等から好適に使用される。
【００３９】
発泡助剤としては、例えば、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アルミナゲル等の多孔質粉体やステアリン酸金属塩、パルミチン酸金属塩等の金属石鹸等が好適に使用される。
【００４０】
起泡剤としては、例えば、高級アルコール硫酸エステル塩系、アルキルエーテル硫酸エステル塩系、芳香族誘導体スルホン酸塩系、イミダゾリン誘導体系、脂肪酸アミド系、動物性蛋白質系の各種起泡剤が好適に使用される。
【００４１】
図１（イ）は本発明の一実施例を説明する成形型を示す断面図である。
（ロ）は本発明の無機質硬化体を製造するシステムの説明図である。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００４２】
本発明に使用される成形型１０は図１（イ）に一例として示される。成形型１０は雄型４と雌型３より構成され、雌型３は、無機質硬化体を製造するキャビティＳを有する。又雄型４は、単に、蓋型として機能する平面板であっても構わない。無機質組成物は、雌型３に注入されて、発泡する等して、キャビティＳが無機質組成物で満杯にされる。
気体透過性フイルムと格子状物とは図１（イ）に示すように積層した状態で無機質組成物の上面に載置密着され、雄型２と雌型３の間に狭持される。気体透過性フイルムと格子状物は、どちらが上でもよい。
雄型・雌型の材質は、成形型の内圧で容易に変形しない単一層の鋼鉄などから通常構成されているが、無機質組成物の膨張が押さえられれば、特に限定されるものでなく、例えば、アルミニウム、ＦＲＰ、プラスチック、ゴム等が挙げられる。鋼鉄等は単体では、離型が困難となるので、ラミネートなど、離型容易となるようにするのが好ましい。
成形時のキャビティＳに充填された無機質組成物は型締めされた後、加熱するなどして硬化される。加熱硬化が終了した後に無機質硬化体は脱型されて成形体とされる。気体透過性フイルムと格子状物又は該積層物は無機質硬化体に入りこむ場合があるが、取り除くかどうかは、場合によって使い分ければよい。
【発明の効果】
【００４３】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含む無機質組成物を硬化成分とする成形材料を、雄型と雌型からなる成形型の雌型に注入し、気体透過性フイルムシートと格子状物を積層した状態にし、上記成形材料の上面に、気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に挟持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型するので無機質組成物を含む成形材料内で発生した気泡が、成形材料上面付近で破泡しても型表面にあった空気と共に、透過性フイルムと格子状物が積層された物の中を通り成形したい材料空間外に放出され、表面に滞留することがないので、成形体の表面外観が良好であり、強度も良好である。
【００４４】
又、請求項２に記載の発明によれば、請求項１記載の製造方法において、補強材、取り付け用金具等の埋没部材を埋没させて一体成形する際、補強材、取り付け用金具等の埋没部材の上面に気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に狭持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型するので無機質組成を含む成形材料内で発生した気泡だけでなく、補強材や取り付け金具等の埋没部材のまわりの空気も成形型上面付近で破泡しても気体透過性フイルムと格子状物が積層された物の中を通り成形したい空間外に放出され表面に滞留することがないので表面外観が良好であり、強度も良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳しく説明する。
＜基本的製造方法１＞
この図１（ロ）において、１は無機質組成物の原料を混合するミキサー、１ａはミキサー１の下部の材料排出口、２は材料排出口１ａの下方に配設されたホッパー、２ａはホッパー２からの成形材料を定位置に供給する成形材料出口、３は上方に開口する雌型、４は雌型３の開口端を閉成する雄型、５は加熱乾燥装置である。６は無機質組成物を含む成形材料、８は格子状物、9は気体透過性フイルムシートである。
また、Ａは反応性無機質粉体（ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体）、Ｂはアルカリ金属珪酸塩、Ｃは水である。
【００４６】
本発明では、基本的には、図１（ロ）（ａ）において、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体（Ａ）１００重量部、アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）０．２〜４５０重量部、水（Ｃ）３５〜１５００重量部をミキサー１で２０℃以下の状態で混合してペースト状の無機質硬化性組成物を組成させる。
この際、発泡剤や発泡助剤を必要に応じて添加してもよいし、又無機質充填材や補強繊維、無機質発泡体、合成樹脂の発泡体、塩化ビニリデン、アクリルバルーンなどが必要に応じて添加されてもよい。これらは単独で添加されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。
【００４７】
この後、連続混合された無機質組成物を含む成形材料６をホッパー２を介して成形材料出口２ａから雌型３内に供給し、図１（ロ）（ｂ）の如く、気体透過性フイルムシート９と格子状物の積層物８等、又は気体透過性フイルムシート９と格子状物８を積層した状態にし、無機質組成物を含む成形材料６の上面に置き、気体透過性フイルムシート９と格子状物８又はこれらの積層物を雌型３と雄型４の間に挟持し、該雌型３の開放端を雄型４で密閉する。次に、レベリング，脱泡の目的で雌型３に振動を与え、型内成形を行う。
【００４８】
そして、図１（ロ）（ｃ）において、雌型３内の無機質組成物を含む成形材料６を昇温加熱（プリキュア）する。この昇温加熱は、無機質組成物を含む成形材料６を混合後１時間以内の間に開始させる。この際、無機質組成物を含む成形材料６の加熱温度は好ましくは６０℃以上で、昇温開始後２０分以下の時間で無機質組成物を含む成形材料６の温度が６０℃以上になるようにする。その加熱時間は１０分以上保持する。
【００４９】
この加熱により無機質組成物を含む成形材料６が硬化して無機質硬化体となった後、雌型３から取り出す脱型を行い、積層物等格子状物８、気体透過性フイルムシート９も取り除く。
脱型された無機質硬化体（成形体）７を図１（ロ）（ｄ）において、加熱（アフターキュア）して硬化度を高め、(ｅ)において乾燥装置により乾燥させて、（ｆ）の建築物の壁パネル等の素板にする。
次に、本発明の実施例を以下に詳しく説明する。
【実施例１】
【００５０】
（１）ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体の作製
メタカオリン１００重量部と、トリエタノールアミン２５重量％とエタノール７５重量％との混合液０．５重量部とを、ウルトラファインミル（三菱重工社製、ジルコニアボール１００ｍｍ使用、ボール充填率８５体積％）を用い、１０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させてＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体を作製した。
（２）無機組成物の作製
上記（１）で作製したＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体１００重量部、ワラスナイト（巴工業社製ＮＹＡＤ−Ｇ）１００重量部、アルカリ金属珪酸塩水溶液（日本化学工業社製、組成：ＳｉＯ2２０重量％、Ｋ2Ｏ２５重量％、水５５重量％）８０重量部をオムニミキサー（千代田技研社製）を用いて、２分間混合し、無機質組成物を作成した。
（３）無機質硬化体の作製
得られた無機質組成物を雌型（３０００×３０００×２５ｍｍ）に注入した後、該無機質組成物の上面と成形型の雄型（蓋型）の間に、気体透過性フイルムシートと格子状物との積層物のハウスコート（酒井化学社製）を該無機質組成物上面の上に置き、上蓋をのせて、９０℃のプレスを６０分行い、硬化させた後、無機質硬化体からハウスコートを取り除き、脱型して成形体を得た。無機質硬化体を評価し結果を表１に示した。
【実施例２】
【００５１】
実施例１（２）までと同様にして無機質組成物を作成した。得られた無機質組成物を成形型（３０００×１０００×２５ｍｍ）に注入した後、埋没部材として補強用ネット（ビニロンネット ＶＫ１１０１（株）クラレ）と取り付け金具（ギャングネイル：ソニテック（株）社製）を順に置いた（不図示）。その上からハウスコート（酒井化学社製）を置き、上蓋を載せて９０℃のプレスを６０分行い、硬化させた後、ハウスコートを取り除き、脱型して無機質硬化体７を得た。無機質硬化体７を評価し結果を表１に示した。
【実施例３】
【００５２】
実施例２でハウスコート（酒井化学社製）の代わりに、気体透過性フイルムシートと格子状物との積層物のツユガード（積水化学工業社製）を用いた以外は同様にして評価し、その結果を表１に示した。
【実施例４】
【００５３】
実施例２でハウスコート（酒井化学社製）の代わりに、気体透過性フイルムシート（ポーラム ＰＭ１００ （株）トクヤマ社製）の上に不織布（三井化学社製、シンテックス、ＰＳ１１６、肉厚０．４７ｍｍ）を用いたこと以外は、同様にして、評価してその結果を表１に示した。
〔比較例１〕
【００５４】
実施例２で積層物のハウスコート（酒井化学社製）の代わりに、気体透過性フイルムシート（ポーラム ＰＭ１００（株）トクヤマ社製）を用いて格子状物は用いなかったこと以外は、同様にして評価し、その結果を表１に示した。
〔比較例２〕
【００５５】
実施例２で積層物のハウスコート（酒井化学社製）の代わりに、気体透過性フイルムシートのツユガード（積水化学工業社製）を用いて格子状物は用いなかったこと以外は、同様に評価しその結果を表１に示した。
【００５６】
【表１】
（結果のまとめ）
表１の評価の記号は目視による外観評価を示し、○は外観良好、△は外観やや問題あり、×は外観不良を示す。
表１に示す通り実施例１、２は外観、強度が良好であり、比較例１、２は外観、強度とも良くない結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明で製造される無機質硬化体は、不燃性であって、機械的強度、耐久性、外観などに優れており、住宅、オフィスビルなどの壁、間仕切、床等の建築用部材として利用される。本発明はこの様な無機質硬化体を優れた外観と強度を有するように製造する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】（イ） 本発明の一実施例を説明する成形型を示す断面図である。 （ロ） 本発明の無機硬化体を製造するシステムの説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
３ 雌型
４ 雄型
６ 成形材料
８ 格子状物
９ 気体透過性フイルムシート
１０ 成形型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含む無機質組成物を硬化成分とする成形材料を、雄型と雌型からなる成形型の雌型に注入し、気体透過性フイルムシートと格子状物を積層した状態にし、上記成形材料の上面に気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に挟持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型することを特徴とする無機質硬化体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の無機質硬化体の製造方法において、補強材、取り付け用金具等の埋没部材を埋没させて一体成形する際、補強材、取り付け用金具等の埋没部材の上面に気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に狭持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型することを特徴とする無機質硬化体の製造方法。
【請求項１】
ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、及び水を含む無機質組成物を硬化成分とする成形材料を、雄型と雌型からなる成形型の雌型に注入し、気体透過性フイルムシートと格子状物を積層した状態にし、上記成形材料の上面に気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に挟持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型することを特徴とする無機質硬化体の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の無機質硬化体の製造方法において、補強材、取り付け用金具等の埋没部材を埋没させて一体成形する際、補強材、取り付け用金具等の埋没部材の上面に気体透過性フイルムシートと格子状物を載置し、前記気体透過性フイルムシートと格子状物を該成形型の雄型と雌型の間に狭持し、成形材料を加熱硬化させた後、脱型することを特徴とする無機質硬化体の製造方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−３５６７８（Ｐ２００６−３５６７８Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１９９５５（Ｐ２００４−２１９９５５）
【出願日】平成１６年７月２８日（２００４．７．２８）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２８日（２００４．７．２８）
【出願人】（０００００２１７４）積水化学工業株式会社 (5,781)
【Ｆターム（参考）】
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