JP3828660B2 - Molding apparatus for inorganic curable composition and method for producing inorganic molded body - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築材料等に用いられる無機硬化性組成物の成形装置及び無機質成形体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外壁や屋根などの屋外で用いられる建築材料として、セメント系の材料が良く知られている。しかしながら、セメント系材料は、硬化時間が長い。
【０００３】
近年、アルカリ金属珪酸塩とアルミノシリケート系反応性無機質粉体との組成物を硬化させた材料が、耐久性のある、硬化時間の短い材料として提案された（例えば特公平６−１５４２８号公報、特公平４−４５４７１号公報など参照。）。
【０００４】
このようなものでは、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系の反応性無機質粉体とアルカリ金属珪酸塩の水溶液を含む無機硬化性組成物が用いられている。この組成物は、型内で脱水縮重合反応を起こして硬化され、型から取り外されて乾燥させることにより、最終的に無機質成形体が得られる。この間、無機硬化性組成物中に発泡剤が配合されている場合には、硬化工程で発泡が行われて発泡された無機質成形体が得られる。これらの無機質成形体の製造法によれば、硬化時間の短縮が行われる。また、得られた成形体は耐久性があるので、外壁や屋根材などの屋外で使用される材料としても、有効に利用可能である。
【０００５】
また、この成形体は、機械的強度も高いので大型成形品とすることも可能である。さらに、このような成形体は、非常に緻密なゲルの凝集体で形成されているため、高い転写性を有し、成形型としての加飾型を選択することにより多種・多様の模様の成形体を得ることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、硬化過程で脱水縮合を起こし、凝集固化していく通常の材料では、高温で加熱硬化を行う程、また、高温で乾燥させる程、一般に曲げ強度などのマクロな物性は良好となる。そして、これらの材料に対して、外部より熱を与えて反応させた場合、図５の曲線Ａに示されるように、時間と共に材料温度は上昇され、最終的に外部の加熱温度Ｔで平衡に達する。
【０００７】
しかしながら、上述の無機材料は、硬化反応である脱水縮合反応は吸熱反応であるが、ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系無機質粉体がアルカリ金属珪酸塩水溶液中へ溶解する反応が発熱反応である。このため、図５に示すように、発熱反応を伴う場合には、外部の加熱温度Ｔに比べて更に温度が上昇され、最終的には外部温度Ｔで平衡に達する極大値Ｔmaxを有する材料温度曲線Ｂを示す場合がある。そして、この極大値Ｔmax（以下最高発熱温度という。）が高すぎると、脱水縮重合反応により生成するゲルとゲルが急速に凝集して、結果としてゲル間の空隙が大きくなってしまい、凍結破壊が起こりやすくなる。また、急速な反応は気泡の乱れ、粗大化を誘発するので、製品の表面性が低下したり、品質が不安定となる。
【０００８】
そこで、この発明は、これらの急激な温度上昇を抑えることのできる、無機硬化性組成物の成形装置及び無機質成形体の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、硬化反応中の温度制御を容易とすることにより、表面性能が良好であり、品質が安定し、凍結破壊の起こりにくい成形体を与える成形装置及び製造法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水からペースト状に混練された無機硬化性組成物が注入されるキャビティを形成する型を有し、且つ前記キャビティ内で前記無機硬化性組成物から板状の成形体を形成するための成形型と、該成形型に接触して配置され、伝熱により該成形型を加熱する加熱媒体と、前記成形型の型を閉じたままで前記加熱媒体を前記成形型から離間する離間手段とを備えたことを特徴とする成形装置である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記加熱媒体は、熱板であることを特徴とする請求項１に記載の成形装置である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水からなる無機硬化性組成物を混合後、この混合物を成形型内に注型し、加熱硬化用の加熱媒体に該成形型を接触させて、前記混合物の温度が元温から前記加熱媒体の設定温度までの途中の時点で前記成形型を前記加熱媒体から解放し、放冷させながら硬化を行うことを特徴とする無機質成形体の製造方法である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、前記成形型は板状であり、前記加熱媒体は熱板であり、該熱板は前記成形型を両面から挟持して接触させる構成とされていることを特徴とする請求項３に記載の無機質硬化体の製造方法である。
【００１３】
【作用】
請求項１のように構成すれば、この成形装置は、板状の成形体を形成するための成形型に接触してその成形型を伝熱により加熱する加熱媒体が配置され、その加熱媒体を成形型から離間する離間手段が備えられている。
【００１４】
この成形装置を用いれば、請求項３に記載の方法により、成形型は、加熱媒体伝熱により効率よく、素早く加熱されて硬化性組成物は反応を開始する。この反応は発熱反応を伴うので、反応開始後は自ら発熱しながら反応が進行される。途中の時点で成形型から加熱媒体が解放されるので、必要以上に混合物の温度を高めることが防止できる。
【００１５】
これにより、急激な温度上昇により生じるゲル間の急速凝集や気泡の急速成長による形状の乱れや、過度の粗大化を防止することができる。また、この成形方法により得られた成形体は、製品の表面性が良好であり、品質が安定となる。また、凍結破壊も起こりにくい。
【００１６】
加熱媒体としては、熱水、熱板などが例示されるが、請求項２又は請求項４の発明に記載されるように、熱板を用いることが温度管理や熱効率が高いので好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。
【００１８】
図１において、符号１は、この発明において使用されるＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水からなる無機硬化性組成物から板状の成形体を形成するための成形装置の一例である。この成形装置１は、支持台２の上に水平に保持された加熱媒体としての熱板３と、その上に載置された板状の成形型４と、この成形型４の上に載置された熱板５とより大略構成される。このような成形装置１は、単段でもよいが、成形体の高さが低いので複数段積み重ねられた多段に構成することにより生産速度や全体の熱効率を高めるなどしてもよい。
【００１９】
成形型４は、雌型となる内部に成形体の表面模様が加飾された下型４ａと、雄型となり成形型の蓋を構成する上型４ｂとから構成され、内部に無機硬化性組成物を注型するキャビティ４ｃを有する。この上型４ｂは、下型４ａとは適宜の固定装置により固定可能とされており、これにより、内部に発泡性の硬化組成物を注型する場合など、発泡により発生する圧力に耐えて、成形体の形状を保つことが可能とされている。
【００２０】
また、熱板３、５は、成形型４の上下面に接触して、成形型４を伝熱により加熱して、硬化反応を開始させるためのものである。このため、熱板３、５は図示を略す電気ヒータを内蔵したり、温水（熱水）などの熱容量の大きい熱媒体が循環されて、その温度が所定の温度範囲に設定できるように制御されている。
【００２１】
これらの成形型４、熱板５等には適宜の箇所（例えばそれぞれの四隅）にアイボルト、電磁石などの係合部材６が設けられている。成形装置１の上方には、天井７から吊り下げ具８が配置されている。この吊り下げ具８は、係合部材６と係合されて、成形型４、熱板５をそれぞれの高さに水平に移動させて、成形型４を熱板３、５と適宜の間隔に離間できるように構成されている。ジャッキアップにより熱板５及び成形型４を持ち上げたり、成形型４の位置を固定して、上下の熱板３、５をそれぞれ上下に離間させてもよい。
【００２２】
尚、加熱媒体として流動性媒体を用いることもできる。ここで、温水などの液状加熱媒体は、熱容量が大きいので伝熱により効率よく成形型を加熱することができる。例えば、成形型４の全体を温水に浸漬する構成とすれば、この温水が加熱媒体となり、温水から引き上げることにより熱媒体から成形型４を離間することもできる。また、加熱媒体として熱水を噴射することにより成形型に接触させることもできる。この場合、熱水噴射手段により熱水を噴射させている間は、加熱媒体により成形型は伝熱加熱され、熱水噴射手段を停止させることにより、加熱媒体は離間されることになる。
【００２３】
次いで、この成形装置１は、元温から微温、好ましくは４０°Ｃ〜６０°Ｃの温度範囲で制御可能な雰囲気中に配置されている。なお、この図では、無機質硬化性組成物の供給装置、成形型４の振動装置など、成形装置１に必要な他の部材の図示は省略している。
【００２４】
次に、この成形装置１を用いた無機質成形体の製造例を、図２に示す工程図及び図３、図４に示された断面図に従い順次説明する。
【００２５】
［無機硬化性組成物に含まれる各成分例］
本発明において用いられるＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃を含有する反応性粉体（Ａ）としては、ＳｉＯ₂を５重量％〜８５重量％の範囲で、Ａｌ₂Ｏ₃を９０重量％〜１０重量％の範囲で含有するものが好適に使用される。ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃とで１００重量％になる反応性粉体（Ａ）は、例えば、合成により製造される。このような反応性粉体としては、フライアッシュ、メタカオリン、カオリン、ムライト、コランダム、アルミナ系研磨材を製造する際のダスト、粉砕焼成ボーキサイト等が例示できるが、組成と粒度が適当であればこれらに限定されるものではない。
【００２６】
これらの反応性粉体は、そのまま用いてもよいが、反応活性（以下単に活性という）の高いものを分級して用いたり、溶射処理や機械的エネルギーを加えた粉砕処理などを行うことにより活性化処理を行ったものが好適に用いられる。これらの活性化手段は併用されて用いることもできる。
【００２７】
溶射処理する方法としては、セラミックコーティングに適用される溶射技術が応用される。その溶射技術では、通常、材料粉末が２０００°Ｃ〜１６０００°Ｃの温度で溶融され、３０ｍ／秒〜８００ｍ／秒の速度で噴霧される。また、プラズマ溶射法、高エネルギーガス溶射法、アーク溶射法等により活性化処理されたものでもよい。このような処理により粉体の比表面積は向上されて活性化される。好適な比表面積（ＢＥＴ法）は、０．１ｍ²／ｇ〜１００ｍ²／ｇ 程度である。
【００２８】
分級する方法としては、従来公知の方法が用いられる。それらは、篩、比重、風力、湿式沈降による分級である。
【００２９】
粉砕して機械的エネルギーを与える方法としては従来公知の任意の方法が採用される。粉砕手段としては、ジェットミル、ロールミル、ボールミルがあげられる。ボール媒体ミル、媒体撹拌型ミル、ロールミル等を使用する場合、０．５ｋｗｈ／ｋｇ〜３０ｋｗｈ／ｋｇ程度の機械的エネルギーを作用させると活性化が好適に進行する。機械的エネルギーが小さいと粉体は活性化されにくく、一方、機械的エネルギーが大きいとこれらの粉砕装置への負荷が大きい。また、粉砕された粉末は、必要に応じて公知の分級手段により分級される。ここで、作用される機械的エネルギーはボールミルに供給した電力を処理粉体単位重量あたりで表した数値である。
【００３０】
原料粉末としてのフライアッシュは、必要に応じて、焼成されたものでもよい。この焼成温度は、低いとフライアッシュの黒色が残り、着色困難となり、高いと、アルカリ金属珪酸塩との反応性が低くなるので、４００℃〜１０００℃であることが好ましい。
【００３１】
本発明に使用されるアルカリ金属珪酸塩（Ｂ）とは、一般式Ｍ₂ Ｏ・ｎＳｉＯ₂ （ここでＭはＫ、Ｎａ、Ｌｉから選択される１種又は２種以上の金属であり、ｎは正数を示す。）で表される塩である。ｎの値が小さいと緻密な発泡体が得られず、大きくなると水溶液の粘度が上昇し混合が困難になるので、ｎは０．０５〜８の範囲が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２．５の範囲である。
【００３２】
アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）はそのまま配合されてもよいが、水に溶解された水溶液で添加されるのが好ましい。ここで、この水溶液濃度は特には限定されないが、薄くなるとフライアッシュ粉末との反応性が低下し、一方、濃くなると固形分が生じやすくなるので、通常１０重量％〜６０重量％の範囲が用いられる。
【００３３】
ここで、アルカリ金属珪酸塩の水溶液を得る方法は、通常の方法がそのまま採用される。例えば、アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）をそのまま加圧、加熱下で水に溶解してもよい。また、アルカリ金属水酸化物水溶液を別途に調製し、この水溶液に珪砂、珪石粉などのＳｉＯ₂ 成分をｎが所定値となるように加圧、加熱下で溶解してもよい。
【００３４】
このようなアルカリ金属珪酸塩（Ｂ）は、通常、反応性粉体（Ａ）１００重量部に対して０．２重量部〜４５０重量部の範囲で配合される。アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）の配合量が少ないと硬化が充分に進行されず、一方、この配合量が多くなると得られる発泡体の耐水性が低下する。好ましい配合量は反応性粉体１００重量部に対して、１０重量部〜３５０重量部の範囲、さらに好ましくは２０重量部〜２５０重量部の範囲である。
【００３５】
この無機硬化性組成物には水が必須成分として配合される。水の配合量は特には制限されないが、通常は、反応性粉体１００重量部に対して３５重量部〜１５００重量部の範囲である。配合される水の量が少ないと充分に硬化が進行されないばかりか、混合も困難となる。一方、水の配合量が必要以上に多くなると成形体の強度が低下しやすくなる。好ましい水の配合量は、反応性粉体１００重量部に対して４５重量部〜１０００重量部の範囲、さらに好ましくは５０重量部〜５００重量部の範囲である。この水は、上述したアルカリ金属珪酸塩水溶液の形で添加されてもよいし、また独立して添加されてもよい。
【００３６】
本発明において成形体は、発泡剤を含んで形成された発泡成形体であってもよい。このような発泡成形体は断熱性等が向上して高付加価値化させたものである。このために、上述の無機硬化性組成物には、発泡剤が必要に応じ発泡助剤と共に添加される。
【００３７】
発泡剤としては、均一な発泡を与えるものであれば、特には限定されない。過酸化水素、過酸化ソーダ、過酸化カリ、過ほう酸ソーダ等の過酸化物やＭｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン等の金属粉末が例示される。これらの発泡剤は、単独でも２種以上混合しても用いられる。過酸化水素を発泡剤として用いるときは、安全性、安定した発泡を考慮すると水溶液として用いるのが好ましい。金属粉末を用いる場合は、安定した発泡を得るために、粒子径が２００μｍ以下の微粉末を用いることが好ましい。
【００３８】
充分な発泡成形体を得るためには、この発泡剤は反応性粉体１００重量部に対して０．０１重量部〜１０重量部の範囲で用いることが好ましい。発泡剤の配合量が少なすぎると発泡倍率が低すぎて充分な発泡成形体を得ることができず、一方、発泡剤の配合量が多すぎると発泡ガスが過剰となり破泡する場合が多くなる。 発泡を行う場合には、発泡を均一に生じさせるために、必要に応じて発泡助剤が添加されるのが好ましい。このような発泡助剤としては、例えば、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、パルミチン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アルミナ粉末等の多孔質粉体などが例示される。この発泡助剤は、単独で使用されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。
【００３９】
発泡助剤の量は多くなると無機硬化性組成物の粘度を上昇させて破泡を発生しやすくする場合がある。通常この発泡助剤は、反応性粉体１００重量部に対して１０重量部以下である。
【００４０】
還元作用のある硫黄化合物や、微細な酸化剤または大きい内部表面積を有する微細な物質を添加して硬化反応を促進したり、また、発泡を制御して、微細なセル構造の低密度発泡体としてもよい。
【００４１】
それらの還元剤としては、例えば、（ピロ）亜硫酸アルカリ、ロンガリット、チオ硫酸アルカリなどの硫黄化合物、亜燐酸アルカリまたは硼酸水素アルカリが挙げられる。このアルカリとしては、ナトリウムが例示される。
【００４２】
また、酸化剤としては、例えば、クロム酸アルカリ、重クロム酸アルカリのようなクロム酸塩、銅（II）、鉄（III）などの酸化性金属塩化物、硫酸塩が挙げられる。具体的には、鉄オーカー、べんがら等の微細な酸化鉄が例示される。
【００４３】
本発明に用いる無機硬化性組成物には、必要に応じて無機質充填材が添加されてもよい。無機質充填材は、水に溶解せず、無機硬化性組成物の硬化反応を阻害せず、アルカリ金属珪酸塩と反応しないものであれば特に限定されない。例えば、珪砂、川砂、ジルコンサンド、結晶質アルミナ、岩石粉末、火山灰、シリカフラワー、シリカフューム、ベントナイト、高炉スラグ等の混合セメント用混合材、セピオライト、ワラストナイト、マイカ等の天然鉱物、炭酸カルシウム、珪藻土などがあげられる。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。
【００４４】
発泡成形体を得る場合、この無機質充填材の大きさ（平均径）は、０．０１μｍ〜１０００μｍの範囲が好ましい。平均径が小さいと無機硬化性組成物の粘度が上昇し、高倍率の発泡体が得られにくくなる。一方、平均径が大きくなると発泡が不安定になる場合がある。また、この無機質充填材の量が多くなると得られる発泡体の強度が低下するので、この無機質充填材の配合量は、反応性粉体１００重量部に対して７００重量部以下であることが好ましい。
【００４５】
本発明において、必要に応じて更に小割合の補強繊維が添加されてもよい。補強繊維は、成形体に付与したい性能に応じ任意のものが使用できる。例えば、ビニロン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、カーボン繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、鋼繊維などが例示される。
【００４６】
この補強繊維の繊維径は、細くなると混合時に再凝集し、交絡によりファイバーボールが形成されやすくなり、最終的に得られる発泡体の強度はそれ以上改善されない。一方、繊維径が太くなるか又は繊維長が短くなると引張強度向上などの補強効果が小さくなる。また、繊維長が長くなると繊維の分散性及び配向性が低下する。以上の観点から、繊維径は１μｍ〜５００μｍの範囲、繊維長は１ｍｍ〜１５ｍｍの範囲が好ましい。補強繊維の添加量は多くなると繊維の分散性が低下するので、反応性粉体１００重量部に対して、１０重量部以下で配合されるのが好ましい。
【００４７】
さらに成形体の軽量化を図る目的でシリカバルーン、パーライト、フライアッシュバルーン、シラスバルーン、ガラスバルーン、発泡焼成粘土等の無機質発泡体、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン等の合成樹脂の発泡体、塩化ビニリデンバルーンなどが添加されてもよい。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。
【００４８】
さらに必要に応じて、アルミナセメント、γ−アルミナ、溶射されたアルミナ、アルミン酸アルカリ金属塩又は水酸化アルミニウムを加えてもよい。
【００４９】
このような、無機硬化性組成物の具体例は、例えば、特公平４−４５４７１号公報、特公平６−１５４２８号公報等に記載されている。
【００５０】
［無機硬化性組成物の調整］
以上の各配合成分は、無機硬化性組成物の全体が均一となり、反応が均一となるように適宜の組み合わせで配合することにより、ペースト状の無機硬化性組成物９とすることができる。混練は通常のミキサーでよい。温度が高いほど硬化速度が速くなるので、通常は、２０°Ｃ以下の低温で混合され、１時間程度以内の短時間の間に成形に付される。
【００５１】
このようにして得られたペースト状の無機硬化組成物９は、常温でも硬化するが、加温させることにより硬化反応が促進される。例えば、５０°Ｃ〜１１０°Ｃの温度範囲では、３０分〜８時間程度で硬化され、機械的物性の向上が図れた成形体とされる。
【００５２】
［成形型への注型］
成形方法及び成形体の形状は限定されないが、一例として、図１に示す成形型４が用意される。この成形型４は、伝熱性の良好なステンレス製などの金属材料から構成され、内部に所望の凹凸模様などが付された加飾型であってもよい。この成形型４には、図３に示すように、ペースト状の無機硬化組成物９が注型される。混練中に混入した空気の脱泡と、組成物９の均等注型のために、この成形型４は振動に付されるのがよい。
【００５３】
［熱板間に成形型挟持］
一般の成形型への加熱手段には、例えば、成形型へ温水などの熱媒体を直接循環させたり、また成形型の周囲を加熱する加温手法が知られている。しかしながら、この発明では、注型後の初期の段階で、成形型４は熱板３、５間に挟持される。これにより、熱板３、５は成形型４の上下面に接触して、成形型４を伝熱により加熱する。空気層を介すると極端に伝熱効率が低下するので、熱板３、５と成形型との接触面積は多くなるように設定するのがよい。
【００５４】
このとき、伝熱により成形型４を加熱するのが目的であるので、この熱板３、５には圧力を掛ける必要はない。熱板３、５の温度は、適宜の手法により６０°Ｃ〜１００°Ｃの温度範囲に設定されている。温度が低いと、反応時間がかかるだけでなく、充分に硬化反応が進行せずに、無機硬化性組成物の重合度があがらないので、得られた成形体の機械的強度が低下する。一方、温度が高すぎると、熱板３、５の伝熱を受けた成形品表面近傍のみ急速な反応が起こり、成形品全体の均質性を欠き、好ましくない。この熱板３、５の好ましい温度範囲は、７０°Ｃ〜９０°Ｃの範囲である。
【００５５】
［所定温度で熱板解放］
この発明においては、熱板３、５からの伝熱により無機質硬化性組成物が元の温度から昇温し、反応の開始を促進できるが、反応開始後、必要以上にこの熱板３、５を挟持し続けると、図５に示すように、反応熱により材料温度の上昇が過度になる。そこで、材料温度が元温以上、熱板３、５の設定温度以下の適宜の温度において、図４に示すように、吊り下げ具８を牽引することにより、熱板６及び成形型４を牽引し、それぞれの間隔ｄ1、ｄ2を開けて解放させる。これにより、熱板３、５からの伝熱が終了され、成形型４は放冷されることになる。
【００５６】
適宜の温度になった時点で熱板を解放させるのは、過度の温度上昇を抑制するためであり、この材料が硬化反応により反応熱を発しながら反応を開始し始める開始温度まで材料温度を上げれば充分である。この熱板解放時の温度は、反応性粉体の活性化の程度や、熱板の温度、成形品の大きさ、成形型の素材、など種々の要因により最適値が異なり限定されない。
【００５７】
［脱型・乾燥］
硬化が大略完了すると、脱型され、必要に応じ、アフターキュア、冷却、乾燥させて、板状の無機質成形体が得られる。このようにして得られた成形体は、脱水縮重合反応により硬化し、緻密なゲルを形成し、これが密に重合していくため、高強度である。また大量に生産した場合、温度制御が容易であるので、品質の安定して成形体を製造することができる。
【００５８】
以下に実施例により本発明の効果を具体的に説明する。なお、実施例中の部は断りにない限り重量に関する。
【００５９】
【実施例１】
［反応性粉体の活性化処理］
メタカオリン（エンゲルハード社製のサテントンｓｐ３３、平均粒径３．３μｍ、比表面積１３．９ｍ²／ｇ）１００部にトリエタノールアミン２５重量％とエタノール７５重量％の混合液０．５部を加え、ウルトラファインミルＡＴ−２０（三菱重工業社製、ジルコニアボール直径１０ｍｍ使用、ボール充填率８５体積％）に供給し２５ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させ、粉砕メタカオリンを得た。
【００６０】
［無機硬化性組成物の調製］
得られた粉砕メタカオリンの１００部、アルカリ金属珪酸塩としての珪酸カリウム水溶液（モル比１．４、濃度５０重量％）の１６５部、無機質充填材としてのワラストナイト（カキウチ社製）の１００部、磁選珪砂（増岡窯業原料社製）の１００部、補強繊維としてのビニロン繊維（クラレ社製）の２部、発泡剤としての金属シリコン微粉（キンセイマテック社製）の０．０８部、発泡助剤としてステアリン酸亜鉛１部及び粘度調整剤としての水１０部を配合してペースト状の無機硬化性組成物として用いた。
【００６１】
得られた無機硬化性組成物を、２０°Ｃ以下の温度で、オムニミキサーで混練し、注型用組成物とした。
【００６２】
［成形体の形成］
成形は図１に概略を示す成型装置１が用いられた。このときの成形型４は、ステンレス製の型枠から構成され、その大きさは２８０×２８０×３０mmである。また、熱板解放時材料内部の温度を測定する際には、キャビティ中央部（厚み方向中央）には温度計が挿入された。これにより、熱板解放時間を決定したり、成形を繰り返しても設定された熱板解放温度が適切であることが確認された。
【００６３】
注型用組成物を注型後、テーブルバイブレーター（振動数１２００回／分、振幅０．５ｍｍ、縦振動）で１分振動を加えた後、蓋をした。ついで、表１に記載の所定の条件に設定された熱板を成形型の両側から挟持して硬化反応を開始した。
【００６４】
材料中央部の温度を観測しつつ硬化反応を進行させ、材料中央温度が表１記載の所定の温度になったとき、吊り下げ具を牽引させることにより成形型から熱板を解放させた。このときの室温と材料中央部の最高発熱温度Ｔmaxを測定し、表１に併せて示した。
【００６５】
【表１】

本発明に従う、実験番号１〜４の成形条件では、熱板温度を７０〜９０°Ｃと広い範囲に広げても、熱板解放を４０〜６０°Ｃの適度の温度範囲で行い、また、元温から微温程度の３０〜５０°Ｃの温度範囲で放冷することにより、最高発熱温度Ｔmaxは、いずれも８５〜８６°Ｃの範囲の最も好適な温度に制御されていた。これに対して、熱板を解放せずに硬化反応を完結させた場合、実験番号１１〜１３に認められるように、熱板温度が７０°Ｃ以上では、いずれも最高到達温度が高く、一方、熱板温度を実験番号１３に比較してわずか５°Ｃ下げた実験番号１４の場合には、最高発熱温度Ｔmaxが７７°Ｃと低く、温度制御が極めて困難であった。
【００６６】
これにより、本発明に従うように、所定の温度で熱板を解放し、また、所定の温度で放冷を行う操作により、最高発熱温度Ｔmaxの制御が容易となることが理解される。また、これにより得られた成形品は、温度コントロールが正確に行えるので、製品の品質が安定する。また、これにより、ゲル間空隙が緻密な組織を有する成形体が得られ、製品の表面性が向上されると共に、組織の凍結破壊が軽減でき、寒冷地などでも耐久性のある建物外壁素材としての展開の容易な成形体を与えることができる。
【００６７】
【実施例２】
［無機硬化性組成物の調製］
実施例１において、発泡剤としての金属シリコン微粉（キンセイマテック社製）と発泡助剤のステアリン酸亜鉛を添加しない以外は、実施例１と同様にして無機硬化性組成物として用いた。
【００６８】
［成形体の形成］
実施例１と同様に、オムニミキサーで混練した注型用組成物を２８０×２８０×３０mmのステンレス型枠に注型し、テーブルバイブレーター（振動数１２００回／分、振幅０．５ｍｍ、縦振動）で１分振動を加えた後、蓋をした。ついで、表２に記載の所定の条件に設定された熱板を成形型の両側から挟み込み硬化を開始した。
【００６９】
実施例１と同様に材料温度を厚みの中央部で測定しつつ硬化反応を進行させ、材料温度が所定の温度になったとき、熱板を解放させて放冷しつつ硬化反応を完結させた。このときの室温と最高発熱温度Ｔmaxを測定し、表２に併せて示した。
【００７０】
【表２】

本発明に従う、実験番号５〜８の成形条件では、熱板温度を７０〜９０°Ｃと広い範囲に広げても、最高発熱温度Ｔmaxは、いずれも８１〜８７°Ｃの範囲の好適な温度に制御されていた。これに対して、熱板を解放せずに硬化反応を完結させた場合、実験番号１５〜１７に認められるように、熱板温度が７０°Ｃ以上では、いずれも最高発熱温度Ｔmaxが高かった。これにより、発泡されていない成形品を成形する際にも、本発明に従えば温度制御が容易となり、実施例１と同等な効果が得られることが理解される。
【００７１】
得られた硬化体は、アフターキュア、乾燥により硬化反応が完結される。この成形体の曲げ強度は１５０ｋｇｆ／ｃｍ²（１４．７[ＭＰａ]）以上であり、耐凍結融解試験（ＡＳＴＭ Ｃ−６６６ Ａ法）１００サイクルによる耐凍結融解試験結果も異常なしと良好であった。
【００７２】
以上、この発明を実施の形態及び実施例により説明したが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
【００７３】
例えば、温水に成形型４の全体を浸漬する構成とすれば、この温水が加熱媒体となり、温水から引き上げることにより加熱媒体から成形型４を離間することができる。
【００７４】
同様に、加熱媒体として熱水などの比熱の大きな流動性媒体を用いることもできる。この場合、熱水噴射手段により熱水を噴射させている間は、加熱媒体により成形型は伝熱加熱される。熱水噴射手段を停止させることにより、成形型は加熱媒体から離間されることになる。
【００７５】
また、ベルトコンベアーを用いて成形型４を搬送させれば、放冷工程や、必要に応じて付加される後工程のアフターキュア工程、乾燥工程は別室で行うことができる。これにより、生産性を増大することができる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は請求項３に記載の発明によれば、成形型は、加熱媒体の伝熱により効率よく、素早く加熱されて硬化性組成物は反応を開始する。この反応は発熱反応を伴うので、反応開始後は自ら発熱しながら反応が進行されるが、途中の時点で成形型から加熱媒体が解放されるので、必要以上に混合物の温度を高めることが防止できる。
【００７７】
これにより、急激な温度上昇により発生するゲル同志の凝集を抑え、ゲル間に大きな空隙が発生して生じる気泡の粗大化を防止することができる。また、この成形方法により得られた成形体は、製品の表面性が良好であり、品質が安定となる。また、凍結破壊も起こりにくい。
【００７８】
請求項２又は請求項４に記載の発明によれば、加熱媒体としては、熱板が用いられるので、温度管理が容易となり、また、熱効率も高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】 無機質成形体を製造する成形装置の断面模式図である。
【図２】 無機質成形体を製造する方法の概略を説明する工程図である。
【図３】 無機質成形体を製造する方法の概略を説明する断面図である。
【図４】 無機質成形体を製造する方法の概略を説明する断面図である。
【図５】 成形材料温度の経時変化を示す材料温度曲線図である。
【符号の説明】
１…成形装置
２…支持体
３、５…熱板
４…成形型
８…吊り下げ具（離間手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a molding apparatus for an inorganic curable composition used for building materials and the like, and a method for producing an inorganic molded body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, cement-based materials are well known as building materials used outdoors such as outer walls and roofs. However, cement materials have a long setting time.
[0003]
In recent years, a material obtained by curing a composition of an alkali metal silicate and an aluminosilicate-based reactive inorganic powder has been proposed as a durable material having a short curing time (for example, Japanese Patent Publication No. 6-15428, (See Japanese Patent Publication No. 4-45471).
[0004]
In such a case, SiO ₂ -Al ₂ O _Three An inorganic curable composition containing an aqueous reactive inorganic powder and an alkali metal silicate solution is used. This composition is cured by causing a dehydration condensation polymerization reaction in the mold, and is removed from the mold and dried to finally obtain an inorganic molded body. During this time, when a foaming agent is blended in the inorganic curable composition, foaming is performed in the curing step to obtain a foamed inorganic molded body. According to the method for producing these inorganic molded bodies, the curing time is shortened. Moreover, since the obtained molded object has durability, it can be used effectively also as materials used outdoors, such as an outer wall and a roofing material.
[0005]
Moreover, since this molded object also has high mechanical strength, it can also be used as a large sized molded article. Furthermore, since these molded products are formed from very dense gel aggregates, they have high transferability and can be molded into a wide variety of patterns by selecting a decorative mold as the mold. You can get a body.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Here, in a normal material that undergoes dehydration condensation during the curing process and coagulates and solidifies, the macroscopic physical properties such as bending strength generally become better as the heat curing is performed at a higher temperature and the drying is performed at a higher temperature. When these materials are reacted by applying heat from the outside, the material temperature rises with time as shown in the curve A of FIG. 5, and finally reaches equilibrium with the external heating temperature T. Reach.
[0007]
However, in the above-mentioned inorganic materials, the dehydration condensation reaction that is a curing reaction is an endothermic reaction, but SiO ₂ ―Al ₂ O _Three A reaction in which the inorganic inorganic powder is dissolved in the aqueous alkali metal silicate solution is an exothermic reaction. For this reason, as shown in FIG. 5, when an exothermic reaction is involved, the temperature is further increased as compared with the external heating temperature T, and finally the material temperature having a maximum value Tmax that reaches equilibrium at the external temperature T. Curve B may be shown. If this maximum value Tmax (hereinafter referred to as the maximum exothermic temperature) is too high, the gel and gel generated by the dehydration condensation polymerization reaction rapidly aggregate, resulting in an increase in voids between the gels, resulting in freeze fracture. Is likely to occur. In addition, since the rapid reaction induces bubble disturbance and coarsening, the surface property of the product is deteriorated and the quality becomes unstable.
[0008]
Then, this invention aims at providing the shaping | molding apparatus of an inorganic curable composition and the manufacturing method of an inorganic molded object which can suppress these rapid temperature rises. Another object of the present invention is to provide a molding apparatus and a manufacturing method for providing a molded article having good surface performance, stable quality, and less likely to cause freeze fracture by facilitating temperature control during the curing reaction. Is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the invention according to claim 1 is made of SiO. ₂ ―Al ₂ O _Three From inorganic mineral powder, alkali metal silicate, water Kneaded into paste Inorganic curable composition Having a mold to form a cavity into which the inorganic curable composition is injected. A mold for forming a plate-shaped molded body, a heating medium disposed in contact with the mold, and heating the mold by heat transfer; The mold is closed while the mold is closed. A molding apparatus comprising: a separating unit that separates the heating medium from the mold.
[0010]
The invention according to claim 2 is the molding apparatus according to claim 1, wherein the heating medium is a hot plate.
[0011]
Invention of Claim 3 is SiO. ₂ ―Al ₂ O _Three After mixing an inorganic curable composition comprising an inorganic inorganic powder, an alkali metal silicate, and water, the mixture is poured into a mold, the mold is brought into contact with a heating medium for heat curing, and the mixture is mixed. The mold is released from the heating medium at a point in time from the original temperature to the set temperature of the heating medium, and is cured while being allowed to cool.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, the mold is plate-shaped, the heating medium is a hot plate, and the hot plate is configured to sandwich and contact the mold from both sides. It is a manufacturing method of the inorganic hardening body of Claim 3.
[0013]
[Action]
If comprised like this, this shaping | molding apparatus will arrange | position the heating medium which contacts the shaping | molding die for forming a plate-shaped molded object, and heats the shaping | molding die by heat transfer, A separating means for separating from the mold is provided.
[0014]
If this shaping | molding apparatus is used, according to the method of Claim 3, a shaping | molding die will be Heating medium Efficiently and quickly heated by heat transfer, the curable composition starts to react. Since this reaction involves an exothermic reaction, the reaction proceeds with its own exotherm after the start of the reaction. Since the heating medium is released from the mold at an intermediate point, it is possible to prevent the temperature of the mixture from being raised more than necessary.
[0015]
Thereby, it is possible to prevent rapid aggregation between gels caused by a rapid temperature rise, shape disturbance due to rapid growth of bubbles, and excessive coarsening. Moreover, the molded object obtained by this shaping | molding method has the favorable surface property of a product, and quality becomes stable. In addition, freezing and breaking are unlikely to occur.
[0016]
Examples of the heating medium include hot water and a hot plate. However, as described in the invention of claim 2 or claim 4, it is preferable to use a hot plate because temperature control and thermal efficiency are high.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes SiO used in the present invention. ₂ ―Al ₂ O _Three It is an example of the shaping | molding apparatus for forming a plate-shaped molded object from the inorganic curable composition which consists of a system inorganic powder, an alkali metal silicate, and water. The molding apparatus 1 includes a hot plate 3 as a heating medium held horizontally on a support base 2, a plate-like mold 4 placed on the hot plate 3, and a mold 4 placed on the mold 4. The heat plate 5 is generally configured. Such a molding apparatus 1 may be a single stage. However, since the height of the molded body is low, the production speed and the overall thermal efficiency may be increased by configuring the molding apparatus 1 in multiple stages stacked in multiple stages.
[0019]
The mold 4 is composed of a lower mold 4a in which the surface pattern of the molded body is decorated inside a female mold, and an upper mold 4b which becomes a male mold and forms a lid of the mold, and has an inorganic curable composition inside. It has a cavity 4c for casting an object. The upper mold 4b can be fixed to the lower mold 4a by an appropriate fixing device, and thereby, withstands the pressure generated by foaming, such as when a foamable curable composition is cast inside, It is possible to keep the shape of the molded body.
[0020]
The hot plates 3 and 5 are for contacting the upper and lower surfaces of the mold 4 and heating the mold 4 by heat transfer to start a curing reaction. Therefore, the heat plates 3 and 5 are controlled so that an electric heater (not shown) is incorporated, or a heat medium having a large heat capacity such as hot water (hot water) is circulated so that the temperature can be set within a predetermined temperature range. ing.
[0021]
Engaging members 6 such as eyebolts and electromagnets are provided at appropriate locations (for example, the four corners) of the mold 4 and the hot plate 5. A hanging tool 8 is disposed above the molding device 1 from the ceiling 7. This suspending tool 8 is engaged with the engaging member 6 to move the mold 4 and the hot plate 5 horizontally to their respective heights so that the mold 4 is spaced from the hot plates 3 and 5 at an appropriate interval. It is comprised so that it can space apart. The hot plate 5 and the mold 4 may be lifted by jacking up, or the position of the mold 4 may be fixed, and the upper and lower hot plates 3 and 5 may be spaced apart from each other.
[0022]
A fluid medium can also be used as the heating medium. Here, since a liquid heating medium such as warm water has a large heat capacity, the mold can be efficiently heated by heat transfer. For example, when the entire mold 4 is immersed in warm water, the warm water becomes a heating medium, and the mold 4 can be separated from the heating medium by pulling up from the warm water. Moreover, it can also be made to contact a shaping | molding die by injecting hot water as a heating medium. In this case, while hot water is jetted by the hot water jetting means, the mold is heated by heat transfer by the heating medium, and the heating medium is separated by stopping the hot water jetting means.
[0023]
Next, the molding apparatus 1 is disposed in an atmosphere that can be controlled within a temperature range from a source temperature to a slight temperature, preferably 40 ° C to 60 ° C. In this figure, illustration of other members necessary for the molding apparatus 1 such as an inorganic curable composition supply device and a vibration device of the mold 4 is omitted.
[0024]
Next, an example of manufacturing an inorganic molded body using the molding apparatus 1 will be sequentially described with reference to the process diagram shown in FIG. 2 and the cross-sectional views shown in FIGS.
[0025]
[Examples of each component contained in the inorganic curable composition]
SiO used in the present invention ₂ And Al ₂ O _Three As the reactive powder (A) containing ₂ In the range of 5% to 85% by weight, Al ₂ O _Three Is preferably used in a range of 90 to 10% by weight. SiO ₂ And Al ₂ O _Three For example, the reactive powder (A) of 100% by weight is produced by synthesis. Examples of such reactive powders include fly ash, metakaolin, kaolin, mullite, corundum, dust when producing an alumina-based abrasive, pulverized and fired bauxite, etc. It is not limited to.
[0026]
These reactive powders may be used as they are, but they can be activated by classifying those with high reaction activity (hereinafter simply referred to as activity), or by performing thermal spraying or grinding treatment with mechanical energy. Those subjected to the conversion treatment are preferably used. These activation means can be used in combination.
[0027]
As a thermal spraying method, a thermal spraying technique applied to a ceramic coating is applied. In the thermal spraying technique, the material powder is usually melted at a temperature of 2000 ° C. to 16000 ° C. and sprayed at a speed of 30 m / sec to 800 m / sec. Further, it may be activated by a plasma spraying method, a high energy gas spraying method, an arc spraying method or the like. By such treatment, the specific surface area of the powder is improved and activated. Suitable specific surface area (BET method) is 0.1 m ² / G-100m ² / G.
[0028]
As a classification method, a conventionally known method is used. They are classified by sieving, specific gravity, wind power, wet settling.
[0029]
Any conventionally known method may be employed as a method of pulverizing to give mechanical energy. Examples of the pulverizing means include a jet mill, a roll mill, and a ball mill. When a ball medium mill, a medium stirring mill, a roll mill or the like is used, activation proceeds suitably when mechanical energy of about 0.5 kwh / kg to 30 kwh / kg is applied. If the mechanical energy is small, the powder is difficult to be activated, whereas if the mechanical energy is large, the load on these pulverizers is large. Further, the pulverized powder is classified by a known classification means as necessary. Here, the applied mechanical energy is a numerical value representing the electric power supplied to the ball mill per unit weight of the processed powder.
[0030]
The fly ash as the raw material powder may be fired as necessary. If the firing temperature is low, fly ash black remains and coloring becomes difficult. If the firing temperature is high, the reactivity with the alkali metal silicate is low, and therefore it is preferably 400 ° C to 1000 ° C.
[0031]
The alkali metal silicate (B) used in the present invention is a general formula M ₂ O · nSiO ₂ (Where M is one or more metals selected from K, Na and Li, and n is a positive number). If the value of n is small, a dense foam cannot be obtained. If the value of n is large, the viscosity of the aqueous solution increases and mixing becomes difficult. Therefore, n is preferably in the range of 0.05-8, more preferably 0.5-2. .5 range.
[0032]
The alkali metal silicate (B) may be blended as it is, but is preferably added as an aqueous solution dissolved in water. Here, the concentration of the aqueous solution is not particularly limited, but when it becomes thin, the reactivity with fly ash powder decreases. On the other hand, when it becomes thick, solid content tends to be generated, and therefore the range of 10 wt% to 60 wt% is usually used. It is done.
[0033]
Here, as a method for obtaining an aqueous solution of alkali metal silicate, a usual method is employed as it is. For example, the alkali metal silicate (B) may be dissolved in water under pressure and heating as it is. In addition, an alkali metal hydroxide aqueous solution is prepared separately, and SiO 2 such as silica sand and silica powder is added to this aqueous solution. ₂ The components may be dissolved under pressure and heating so that n becomes a predetermined value.
[0034]
Such an alkali metal silicate (B) is usually blended in an amount of 0.2 to 450 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the reactive powder (A). When the blending amount of the alkali metal silicate (B) is small, curing does not proceed sufficiently. On the other hand, when the blending amount is large, the water resistance of the resulting foam is lowered. A preferable blending amount is in the range of 10 to 350 parts by weight, more preferably in the range of 20 to 250 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the reactive powder.
[0035]
Water is blended as an essential component in the inorganic curable composition. The amount of water is not particularly limited, but is usually in the range of 35 to 1500 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the reactive powder. If the amount of water to be blended is small, not only curing does not proceed sufficiently, but also mixing becomes difficult. On the other hand, when the amount of water is increased more than necessary, the strength of the molded body tends to decrease. A preferable amount of water is 45 to 1000 parts by weight, more preferably 50 to 500 parts by weight, based on 100 parts by weight of the reactive powder. This water may be added in the form of the alkali metal silicate aqueous solution described above, or may be added independently.
[0036]
In the present invention, the molded body may be a foamed molded body formed including a foaming agent. Such a foam-molded product has a high added value due to improved heat insulation and the like. For this reason, a foaming agent is added to the above-mentioned inorganic curable composition together with a foaming aid as necessary.
[0037]
The foaming agent is not particularly limited as long as it gives uniform foaming. Peroxides such as hydrogen peroxide, sodium peroxide, potassium peroxide, sodium perborate, Mg, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ga, Sn, Si, ferrosilicon, etc. The metal powder is exemplified. These foaming agents may be used alone or in combination of two or more. When hydrogen peroxide is used as a foaming agent, it is preferably used as an aqueous solution in consideration of safety and stable foaming. When using a metal powder, it is preferable to use a fine powder having a particle size of 200 μm or less in order to obtain stable foaming.
[0038]
In order to obtain a sufficient foamed molded article, the foaming agent is preferably used in the range of 0.01 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the reactive powder. If the blending amount of the foaming agent is too small, the foaming ratio is too low to obtain a sufficient foamed molded product. On the other hand, if the blending amount of the foaming agent is too large, the foaming gas becomes excessive and bubbles are often broken. . When foaming is performed, it is preferable to add a foaming aid as necessary in order to uniformly generate foam. Examples of such foaming aids include fatty acid metal salts such as zinc stearate, calcium stearate, and zinc palmitate, and porous powders such as silica gel, zeolite, activated carbon, and alumina powder. These foaming aids may be used alone or in combination of two or more.
[0039]
When the amount of the foaming aid is increased, the viscosity of the inorganic curable composition may be increased to facilitate the generation of foam breaks. Usually, this foaming assistant is 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the reactive powder.
[0040]
Add a reducing sulfur compound, a fine oxidizer or a fine substance with a large internal surface area to accelerate the curing reaction, or control foaming to create a low-density foam with a fine cell structure Also good.
[0041]
Examples of these reducing agents include sulfur compounds such as alkali (pyro) sulfite, Rongalite, and alkali thiosulfate, alkali phosphites, and alkali hydrogen borates. Examples of the alkali include sodium.
[0042]
Examples of the oxidizing agent include chromate salts such as alkali chromate and alkali dichromate, oxidizing metal chlorides such as copper (II) and iron (III), and sulfates. Specifically, fine iron oxides such as iron ocher and bengara are exemplified.
[0043]
If necessary, an inorganic filler may be added to the inorganic curable composition used in the present invention. The inorganic filler is not particularly limited as long as it does not dissolve in water, does not inhibit the curing reaction of the inorganic curable composition, and does not react with the alkali metal silicate. For example, silica sand, river sand, zircon sand, crystalline alumina, rock powder, volcanic ash, silica flour, silica fume, bentonite, mixed materials for cement such as blast furnace slag, natural minerals such as sepiolite, wollastonite, mica, calcium carbonate, For example, diatomaceous earth. These may be added alone or in combination of two or more.
[0044]
When obtaining a foam molded article, the size (average diameter) of the inorganic filler is preferably in the range of 0.01 μm to 1000 μm. When the average diameter is small, the viscosity of the inorganic curable composition increases, and it becomes difficult to obtain a high-magnification foam. On the other hand, if the average diameter is increased, foaming may become unstable. Further, since the strength of the foam obtained is reduced when the amount of the inorganic filler is increased, the blending amount of the inorganic filler is preferably 700 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the reactive powder. .
[0045]
In the present invention, a smaller proportion of reinforcing fibers may be added as necessary. Any reinforcing fiber can be used depending on the performance to be imparted to the molded body. For example, vinylon fiber, polyamide fiber, polyester fiber, polypropylene fiber, carbon fiber, aramid fiber, glass fiber, potassium titanate fiber, steel fiber and the like are exemplified.
[0046]
When the fiber diameter of the reinforcing fiber is reduced, it reaggregates during mixing, and fiber balls are easily formed by entanglement, and the strength of the foam obtained finally is not further improved. On the other hand, when the fiber diameter is increased or the fiber length is decreased, the reinforcing effect such as improvement in tensile strength is decreased. Further, when the fiber length is increased, the dispersibility and orientation of the fiber are lowered. From the above viewpoint, the fiber diameter is preferably in the range of 1 μm to 500 μm, and the fiber length is preferably in the range of 1 mm to 15 mm. Since the dispersibility of the fibers decreases as the addition amount of the reinforcing fibers increases, it is preferable that the reinforcing fibers are blended at 10 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the reactive powder.
[0047]
Furthermore, for the purpose of reducing the weight of the molded body, silica foam, pearlite, fly ash balloon, shirasu balloon, glass balloon, inorganic foam such as foamed fired clay, foam of synthetic resin such as phenol resin, urethane resin, polyethylene, chloride A vinylidene balloon or the like may be added. These may be added alone or in combination of two or more.
[0048]
Further, if necessary, alumina cement, γ-alumina, sprayed alumina, alkali metal aluminate or aluminum hydroxide may be added.
[0049]
Specific examples of such an inorganic curable composition are described in, for example, JP-B-4-45471, JP-B-6-15428, and the like.
[0050]
[Adjustment of inorganic curable composition]
Each of the above blending components can be made into a paste-like inorganic curable composition 9 by blending in an appropriate combination so that the entire inorganic curable composition is uniform and the reaction is uniform. The kneading may be an ordinary mixer. The higher the temperature, the faster the curing speed. Usually, the mixture is mixed at a low temperature of 20 ° C. or lower and subjected to molding within a short time of about 1 hour.
[0051]
The paste obtained in this way Inorganic curing The composition 9 is cured even at room temperature, but the curing reaction is accelerated by heating. For example, in a temperature range of 50 ° C. to 110 ° C., the molded body is cured in about 30 minutes to 8 hours and improved in mechanical properties.
[0052]
[Casting mold]
The molding method and the shape of the molded body are not limited, but as an example, a molding die 4 shown in FIG. 1 is prepared. The mold 4 may be a decorative mold that is made of a metal material such as stainless steel having good heat conductivity and that has a desired uneven pattern on the inside. As shown in FIG. 3, the mold 4 has a paste shape. Inorganic curing Composition 9 is cast. This mold 4 is preferably subjected to vibration for defoaming of air mixed during kneading and uniform casting of the composition 9.
[0053]
[Holding mold between hot plates]
As a heating means for a general mold, for example, a heating method is known in which a heat medium such as warm water is directly circulated in the mold or the periphery of the mold is heated. However, in the present invention, the mold 4 is sandwiched between the hot plates 3 and 5 at an initial stage after casting. Thereby, the hot plates 3 and 5 contact the upper and lower surfaces of the mold 4 to heat the mold 4 by heat transfer. Since the heat transfer efficiency is extremely reduced through the air layer, it is preferable that the contact area between the hot plates 3 and 5 and the mold is increased.
[0054]
At this time, since the purpose is to heat the mold 4 by heat transfer, it is not necessary to apply pressure to the hot plates 3 and 5. The temperature of the hot plates 3 and 5 is set to a temperature range of 60 ° C to 100 ° C by an appropriate method. When the temperature is low, not only the reaction time is required, but also the curing reaction does not proceed sufficiently and the degree of polymerization of the inorganic curable composition is not increased, so that the mechanical strength of the obtained molded article is lowered. On the other hand, if the temperature is too high, a rapid reaction occurs only in the vicinity of the surface of the molded product that has been subjected to the heat transfer of the hot plates 3 and 5, and the uniformity of the entire molded product is lacking. A preferable temperature range of the hot plates 3 and 5 is in a range of 70 ° C to 90 ° C.
[0055]
[Heat plate is released at a specified temperature]
In the present invention, the inorganic curable composition can be heated from the original temperature by heat transfer from the hot plates 3 and 5, and the start of the reaction can be promoted. As shown in FIG. 5, the material temperature rises excessively due to reaction heat. Therefore, the hot plate 6 and the mold 4 are pulled by pulling the suspending tool 8 as shown in FIG. 4 at an appropriate temperature not lower than the original temperature and not higher than the set temperature of the hot plates 3 and 5. Then, the gaps d1 and d2 are opened and released. Thereby, the heat transfer from the hot plates 3 and 5 is completed, and the mold 4 is allowed to cool.
[0056]
The reason why the hot plate is released when the temperature reaches an appropriate temperature is to suppress an excessive temperature rise, and the material temperature can be raised to the start temperature at which the reaction starts while starting to generate reaction heat due to the curing reaction. Is enough. The temperature at the time of releasing the hot plate varies depending on various factors such as the degree of activation of the reactive powder, the temperature of the hot plate, the size of the molded product, the material of the mold, and is not limited.
[0057]
[Demolding / Drying]
When the curing is almost completed, the mold is removed, and after curing, cooling and drying as necessary, a plate-like inorganic molded body is obtained. The molded body thus obtained has high strength because it is cured by a dehydration condensation polymerization reaction to form a dense gel, which is polymerized densely. In addition, when mass production is performed, temperature control is easy, and thus a molded product can be manufactured with stable quality.
[0058]
The effects of the present invention will be specifically described below with reference to examples. In addition, unless otherwise indicated, the part in an Example is related with a weight.
[0059]
[Example 1]
[Reactive powder activation treatment]
Metakaolin (Satinton sp33 from Engelhard, average particle size 3.3 μm, specific surface area 13.9 m ² / G) 0.5 part of a mixed solution of 25% by weight of triethanolamine and 75% by weight of ethanol is added to 100 parts, and Ultra Fine Mill AT-20 (Mitsubishi Heavy Industries, Ltd., using zirconia ball diameter of 10 mm, ball filling rate of 85 volumes) %) And mechanical energy of 25 kwh / kg was applied to obtain ground metakaolin.
[0060]
[Preparation of inorganic curable composition]
100 parts of the obtained pulverized metakaolin, 165 parts of an aqueous potassium silicate solution (molar ratio 1.4, concentration 50% by weight) as an alkali metal silicate, 100 parts of wollastonite (manufactured by Kakiuchi) as an inorganic filler , 100 parts of magnetically selected silica sand (manufactured by Masuoka Ceramics Co., Ltd.), 2 parts of vinylon fiber (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) as a reinforcing fiber, 0.08 parts of metal silicon fine powder (manufactured by Kinsei Matec Co., Ltd.) as foaming agent, foaming aid 1 part of zinc stearate as an agent and 10 parts of water as a viscosity modifier were blended and used as a paste-like inorganic curable composition.
[0061]
The obtained inorganic curable composition was kneaded with an omni mixer at a temperature of 20 ° C. or lower to obtain a casting composition.
[0062]
[Formation of molded body]
For forming, a forming apparatus 1 schematically shown in FIG. 1 was used. The molding die 4 at this time is composed of a stainless steel mold, and its size is 280 × 280 × 30 mm. Further, when measuring the temperature inside the material when the hot plate was released, a thermometer was inserted in the center of the cavity (in the thickness direction). Thereby, it was confirmed that the set hot plate release temperature is appropriate even when the hot plate release time is determined or molding is repeated.
[0063]
After casting the casting composition, vibration was applied for 1 minute with a table vibrator (frequency: 1200 times / min, amplitude: 0.5 mm, longitudinal vibration), and then the cap was applied. Subsequently, the hot plate set to the predetermined conditions shown in Table 1 was sandwiched from both sides of the mold to initiate the curing reaction.
[0064]
The curing reaction was allowed to proceed while observing the temperature at the center of the material. When the temperature at the center of the material reached the predetermined temperature shown in Table 1, the hot plate was released from the mold by pulling the hanging tool. The room temperature and the maximum exothermic temperature Tmax at the center of the material were measured and are also shown in Table 1.
[0065]
[Table 1]

Under the molding conditions of Experiment Nos. 1 to 4 according to the present invention, even if the hot plate temperature is expanded to a wide range of 70 to 90 ° C, the hot plate is released in an appropriate temperature range of 40 to 60 ° C. The maximum exothermic temperature Tmax was controlled to the most suitable temperature in the range of 85 to 86 ° C. by allowing to cool in the temperature range of 30 to 50 ° C. from the original temperature to the slight temperature. On the other hand, when the curing reaction is completed without releasing the hot plate, as observed in Experiment Nos. 11 to 13, the highest reached temperature is high when the hot plate temperature is 70 ° C or higher. In the case of Experiment No. 14 where the hot plate temperature was lowered by only 5 ° C. compared to Experiment No. 13, the maximum exothermic temperature Tmax was as low as 77 ° C., and temperature control was extremely difficult.
[0066]
Accordingly, it is understood that the control of the maximum exothermic temperature Tmax is facilitated by the operation of releasing the hot plate at a predetermined temperature and allowing to cool at the predetermined temperature as in accordance with the present invention. Moreover, since the molded product obtained by this can perform temperature control correctly, the quality of a product is stabilized. In addition, this gives a compact with a dense structure between the gel gaps, improves the surface quality of the product, reduces the freezing destruction of the structure, and is a durable building outer wall material even in cold regions. It is possible to provide a molded body that can be easily developed.
[0067]
[Example 2]
[Preparation of inorganic curable composition]
In Example 1, it used as an inorganic curable composition like Example 1 except not adding the metal silicon fine powder (made by Kinsei Matec Co., Ltd.) as a foaming agent, and the zinc stearate of a foaming adjuvant.
[0068]
[Formation of molded body]
In the same manner as in Example 1, the casting composition kneaded with an omni mixer was cast into a 280 × 280 × 30 mm stainless mold, and a table vibrator (frequency 1200 times / min, amplitude 0.5 mm, longitudinal vibration) After applying vibration for 1 minute, the cap was applied. Subsequently, the hot plate set to the predetermined conditions shown in Table 2 was sandwiched from both sides of the mold and curing was started.
[0069]
As in Example 1, the curing reaction was advanced while measuring the material temperature at the center of the thickness. When the material temperature reached a predetermined temperature, the heating plate was released and allowed to cool to complete the curing reaction. . The room temperature and the maximum exothermic temperature Tmax at this time were measured and are also shown in Table 2.
[0070]
[Table 2]

Under the molding conditions of Experiment Nos. 5 to 8 according to the present invention, even if the hot plate temperature is expanded to a wide range of 70 to 90 ° C, the maximum exothermic temperature Tmax is a suitable temperature in the range of 81 to 87 ° C. Was controlled. On the other hand, when the curing reaction was completed without releasing the hot plate, the maximum exothermic temperature Tmax was high when the hot plate temperature was 70 ° C or higher, as recognized in Experiment Nos. 15-17. . Thus, it is understood that, even when molding a non-foamed molded product, the temperature control is facilitated according to the present invention, and the same effect as in Example 1 can be obtained.
[0071]
The obtained cured product is completely cured by aftercuring and drying. The bending strength of this molded body is 150 kgf / cm. ² (14.7 [MPa]) or more, and the freeze / thaw resistance test result by 100 cycles of freeze / thaw resistance test (ASTM C-666 A method) was also good with no abnormality.
[0072]
Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the specific configuration is not limited to the embodiments, and design changes and the like within the scope not departing from the gist of the invention are included in the invention. It is.
[0073]
For example, if it is set as the structure which immerses the whole shaping | molding die 4 in warm water, this warm water becomes a heating medium, and the shaping | molding die 4 can be spaced apart from a heating medium by pulling up from warm water.
[0074]
Similarly, a fluid medium having a large specific heat such as hot water may be used as the heating medium. In this case, while the hot water is jetted by the hot water jetting means, the mold is heated by heat transfer by the heating medium. By stopping the hot water injection means, the mold is separated from the heating medium.
[0075]
Moreover, if the shaping | molding die 4 is conveyed using a belt conveyor, the after-cooling process and the drying process of the post process added as needed and a drying process can be performed in a separate chamber. Thereby, productivity can be increased.
[0076]
【The invention's effect】
As explained above, according to the invention of claim 1 or claim 3, the mold is Heating medium The curable composition starts to react when heated quickly and efficiently. Since this reaction involves an exothermic reaction, the reaction proceeds with its own exotherm after the start of the reaction. Heating medium As a result, the temperature of the mixture can be prevented from being raised more than necessary.
[0077]
Thereby, aggregation of the gels which generate | occur | produces by rapid temperature rise can be suppressed, and the bubble coarsening which arises when a big space | gap generate | occur | produces between gels can be prevented. Moreover, the molded object obtained by this shaping | molding method has the favorable surface property of a product, and quality becomes stable. In addition, freezing and breaking are unlikely to occur.
[0078]
According to invention of Claim 2 or Claim 4, since a hot plate is used as a heating medium, temperature management becomes easy and thermal efficiency is also high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a molding apparatus for producing an inorganic molded body.
FIG. 2 is a process diagram for explaining the outline of a method for producing an inorganic molded body.
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the outline of a method for producing an inorganic molded body.
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the outline of a method for producing an inorganic molded body.
FIG. 5 is a material temperature curve showing a change with time of the molding material temperature.
[Explanation of symbols]
1 ... Molding equipment
2 ... Support
3, 5 ... Hot plate
4 ... Mold
8 ... Hanging tool (spacer)

Claims (4)

ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水からペースト状に混練され
た無機硬化性組成物が注入されるキャビティを形成する型を有し、且つ前記キャビティ内で前記無機硬化性組成物から板状の成形体を形成するための成形型と、該成形型に接触して配置され、伝熱により該成形型を加熱する加熱媒体と、前記成形型の型を閉じたままで前記加熱媒体を前記成形型から離間する離間手段とを備えたことを特徴とする成形装置。SiO ₂ --Al ₂ O ₃ inorganic powder, alkali metal silicate , kneaded in paste form from water
A mold for forming a cavity into which the inorganic curable composition is injected, and a mold for forming a plate-shaped molded body from the inorganic curable composition in the cavity, and a contact with the mold And a heating medium for heating the mold by heat transfer, and a separating means for separating the heating medium from the mold while the mold of the mold is closed. . 前記加熱媒体は、熱板であることを特徴とする請求項１に記載の成形装置。The molding apparatus according to claim 1, wherein the heating medium is a hot plate. ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水からなる無機硬化性組成物を混合後、この混合物を成形型内に注型し、加熱硬化用の加熱媒体に該成形型を接触させて、前記混合物の温度が元温から前記加熱媒体の設定温度までの途中の時点で前記成形型を前記加熱媒体から解放し、放冷させながら硬化を行うことを特徴とする無機質成形体の製造方法。After mixing an inorganic curable composition comprising SiO ₂ —Al ₂ O ₃ inorganic powder, alkali metal silicate, and water, the mixture is poured into a mold, and the mold is used as a heating medium for heat curing. The mold is released from the heating medium when the temperature of the mixture is midway from the original temperature to the set temperature of the heating medium, and is cured while being allowed to cool. Body manufacturing method. 前記成形型は板状であり、前記加熱媒体は熱板であり、該熱板は前記成形型を両面から挟持して接触させる構成とされていることを特徴とする請求項３に記載の無機質硬化体の製造方法。The inorganic material according to claim 3, wherein the mold is plate-shaped, the heating medium is a hot plate, and the hot plate is configured to sandwich and contact the mold from both sides. A method for producing a cured product.

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