JP5636571B2 - 軽量気泡コンクリートパネルの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、軽量気泡コンクリートパネルの製造方法に関する。さらに詳しくは、軽量気泡コンクリート表面に撥水剤を塗布して撥水性及び防水性を有する撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法に関する。

建築物の壁材、屋根、床材等として使用される軽量気泡コンクリート（以下、「ＡＬＣ」ということがある。）は、珪石等の珪酸質原料とセメントや生石灰等の石灰質原料を主原料とし、これらの微粉末に水とアルミニウム粉末等の添加物を加えてスラリー状の混合物として、予め補強用鉄筋が並べられた型枠に鋳込まれる。鋳込まれた後、上記スラリー状の混合物は、アルミニウム粉末の反応により発泡すると共に、石灰質原料の反応によって徐々に硬化し、半硬化となったところで、ピアノ線などのワイヤにより、所定の寸法に切断して成形する。その後、オートクレーブによる約１８０℃、１０気圧の高温高圧水蒸気養生を行って、ＡＬＣは製造されている。ＡＬＣは、軽量であり、耐火性、断熱性、施工性に優れているため、建築材料として広く使用されている。

ＡＬＣは、製品寸法が大きいため、製造後出荷までの間、屋外にて保管される場合が多い。ＡＬＣは、その表面及び内部に無数の気泡や気孔を有するため、吸水性が高い。そのため、ＡＬＣを屋外にて保管した場合には、降雨によって濡れ、ＡＬＣの表面に濡れ色がついたり、その内部への吸水が起こることがある。ＡＬＣの表面の濡れ色は、表面変色による外観品質低下を招き、内部への吸水は、汚れやカビなどの発生や、一時的な表面強度の低下、ＡＬＣパネルの重量増加などを招く。

そこで、ＡＬＣに撥水性や防水性を付与する技術が提案され、実用化されている。このような技術として、スラリーの原料の混合時にシリコーンオイル等の撥水性物質を添加する、いわゆる内添型の技術が提案されている（特許文献１参照）。例えば、特許文献１には、スラリー状の混合物中の全固形分に対してシリコーンオイルを０．２〜１０重量％で添加する構成が開示されている。

また、水蒸気養生後のＡＬＣパネルの外表面に撥水性と防水性を付与する、いわゆる外添型の技術として、特許文献２に高温高圧での水蒸気養生後にアルキルアルコキシシラン等をエマルジョン化した撥水剤を、その有効成分換算で０．３〜６．０ｇ／ｍ２をスプレー、ローラ或いはフローコーター等で塗布する技術が開示されている。

特開昭５５−４２２７２号公報 特許第３９０２３３９号公報

ＡＬＣ外表面へ撥水剤を塗布する場合、その目的はＡＬＣが屋外にあるときに、雨等によりＡＬＣ外表面に濡れ色が付着することを防止することであり、当然ながら６面全面へ撥水剤を塗布する必要がある。そのため、撥水剤を塗布する方法としては、装置化が容易なスプレー式がよく採用される。最も安易な撥水剤を塗布する方法としては、霧吹きのような２流体タイプであるが、作動流体として圧縮空気が大量に必要となるので、実用的でない。

その他の撥水剤を塗布する方法としては、低圧ポンプで撥水剤に加えた圧力によって、１流体タイプのスプレーノズルから撥水剤を噴霧する方法がある。しかしながらこの方法ではＡＬＣ以外にも広範囲に噴霧してしまうので、撥水剤のロスが多く、撥水剤の歩留まりが悪くなる。

そこで、より精密にスプレーノズルから噴霧する撥水剤の量を制御して必要量のみ撥水剤を塗布するために、撥水剤が微細な粒子（霧化）になり塗布量の制御が行ないやすい高圧のエアレス塗装装置が用いられている。

しかしながら、この方法でも、少なからずＡＬＣ以外に撥水剤を噴霧してしまうため、撥水剤のロスが生じる。例えば、スプレーノズルの位置の制御を行い、噴霧する撥水剤の量もさらに精密にして塗布すれば撥水剤のロスの割合は改善するが、ＡＬＣの生産効率が低下するため実際的では無い。また、エアレス塗装装置は設備が大掛かりになり、また設備投資費が高額になる問題があった。

本発明は、以上の状況に鑑みて提案するものであり、撥水剤の歩留まりが良く、生産効率が高く、設備投資費を抑えることができる、撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、エマルジョン化した撥水剤を循環して再利用する方法を見出し、本発明を完成するに至った。具体的には、以下のものを提供する。

（１） エマルジョン化した撥水剤を、軽量気泡コンクリートパネルの外表面に塗布して、撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルを製造する製造方法において、撥水剤をスプレーするスプレーノズルより噴出し、噴出した撥水剤を拡散して軽量気泡コンクリートパネル外表面に塗布する塗布工程と、前記塗布工程において軽量気泡コンクリートパネル外表面に付着しなかった撥水剤を回収する回収工程と、を備え、前記回収工程において回収された撥水剤を循環して再利用することを特徴とする、撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。

（１）の発明によれば、
スプレーノズルより噴出した撥水剤を拡散して軽量気泡コンクリートパネル外表面に塗布するので、撥水剤に所定以上の圧力を加えることなく、撥水剤を広範囲に散布できる。また、軽量気泡コンクリートパネル外表面に付着しなかった撥水剤を回収し、回収された撥水剤を循環して再利用するので、たとえ、軽量気泡コンクリートパネル外表面以外に撥水剤を散布したとしても、この撥水剤を回収して繰返し再利用できる。
よって、簡単な構造のスプレー機構であっても、撥水剤の歩留まりが良く、生産効率が高く、設備投資費を抑えることができる、撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法を提供できる。

（２） スプレーしている時のスプレーノズル内部における撥水剤の圧力が０．０１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下であることを特徴とする（１）に記載の撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。

ここで、通常の高圧エアレス塗装では、塗布量の制御性を上げるために、塗布液を微細化して霧化させる。霧化の方法としては、高圧（概ね１ＭＰａから２０ＭＰａ程度）の液体を小径のオリフィスから勢い良く噴出させておこなう。
しかしながら、エマルジョン化した撥水剤を循環して繰返し高圧環境下にてスプレーすると、撥水剤に加わるせん断力によってエマルジョンが壊れて油分が分離してしまう。
油分が分離した撥水剤が塗布された軽量気泡コンクリートパネルは、全面に均一な撥水性能は発現せず、外表面において、水を弾く箇所と弾かない箇所がまだらになる。このような軽量気泡コンクリートパネルは、外表面において濡れ色がまだらに発生し見栄えが悪くなり、製品として実用に適さない。

一方、前記（２）の構成とすれば、前記（１）による撥水剤を繰返し利用する構成により撥水剤のロスを抑えることができるので、通常の高圧エアレス塗装のような塗液の霧化は必要がないため、スプレーノズル内部における撥水剤の圧力を０．０１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下に抑えることができる。そして、スプレーノズル内部における撥水剤の圧力を０．０１ＭＰａ以上確保することで流量の低下によりノズル設置数が増加することを抑えつつ、撥水剤の圧力を０．１ＭＰａ以下に抑えることで撥水剤に加わるせん断力が弱まるため、撥水剤の繰返し利用が可能となる。

（３） 前記スプレーノズルは直径φ２．０ｍｍ以上φ１０ｍｍ以下のオリフィスを有するスプレーノズルであることを特徴とする、（１）又は（２）に記載の撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。

ここで、軽量気泡コンクリートパネル外表面には、製造段階において半硬化の状態でワイヤにより切断された際に生じた毛羽立ちが硬化した粉が存在する。また、軽量気泡コンクリートパネルは、材料そのものが脆弱なので外表面に細かい粉が発生しやすい。そのため、軽量気泡コンクリートパネル外表面に塗布されたが、軽量気泡コンクリートパネル外表面に付着せずに回収された撥水剤には、これらの粉が混入する。この回収された撥水剤に混入した粉（以下、「ＡＬＣ粉」ということがある。）は、例えば、回収された撥水剤が一旦液たまりに貯め置かれている過程である程度は沈殿するが、一部はポンプでくみ出されて再度スプレーノズルに向かう。このＡＬＣ粉の大きさは、おおよそ０．０１ｍｍから２．０ｍｍ程度の大きさである。通常の高圧エアレス塗装を行う装置におけるスプレーノズルのオリフィス直径は、一般に小径であり、ＡＬＣ粉の最大の大きさである２．０ｍｍよりも小さい。

つまり、通常の高圧エアレス塗装を行う装置で回収された撥水剤をスプレーした場合、通常の高圧エアレス塗装を行う装置は、スプレーノズルに詰まりを生じてしまい実用に適さない。また、使用するノズルのオリフィスよりも大きなＡＬＣ粉を除去したとしても、
通常の高圧エアレス塗装を行う装置は、撥水剤を高圧高速で噴出すため、より細かいＡＬＣ粉が高圧高速でオリフィスを通過する際にオリフィスに磨耗が生じてしまい、耐久性が低下するため実用に適さない。

一方、前記（３）の構成とすれば、前記（１）による撥水剤を繰返し利用する構成においても、スプレーノズルのオリフィスの直径をφ２．０ｍｍ以上としたので、ノズルにＡＬＣ粉が詰まることを防止できる。また、オリフィスの直径をφ１０ｍｍ以下としたので、圧力低下によりノズルからの撥水剤の拡散が縮小すること防止し、又撥水剤を必要範囲まで拡散させるために撥水剤の必要流量が増加してポンプが大型化することを防止できる。

（４） 前記スプレーノズルは、前記オリフィスの下流に設けたバッフル板を有し、前記バッフル板により噴出した撥水剤を広角に拡散することを特徴とする、（３）に記載の撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。

ここで、前記（２）及び（３）の構成においては、如何にして軽量気泡コンクリートパネル外表面の全面に塗り残すことなく撥水剤を付着させるかが課題となる。
一般的には、ノズルから噴出する液体を広範囲に拡散させるためには、直径がより小さなオリフィスからより高圧で液体を吐出させる必要がある。
例えば、前記（２）及び（３）の構成において、オリフィスを多数開けた配管を上下左右に配して、その内側に軽量気泡コンクリートパネルを通すことでも、軽量気泡コンクリートパネル外表面の全面に撥水剤を付着させることができるかもしれないが、撥水剤の必要流量が増大してポンプの容量や配管直径の増加など設備投資費の増大を招く。

そこで、前記（４）の構成とすれば、バッフル板の設置位置とその形状如何で、所望の方向に撥水剤を拡散塗布することが出来る。よって、スプレーノズルの配置は少なくなり、必要流量も最低限に設定することが可能となる。
また、バッフル板によって撥水剤の吐出方向を制御するので、スプレーノズル内部で撥水剤に過大な圧力をかける必要がなくなり、撥水剤に加わるせん断力を抑えることで、エマルジョンが壊れて油分が分離してしまうのを防止でき、撥水剤の繰返し利用が可能となる。

本発明によれば、撥水剤の歩留まりが良く、生産効率が高く、設備投資費を抑えることができる、撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法を提供できる。

本発明の実施形態の撥水剤塗布層形成工程を説明する図である。 本発明の実施形態のスプレーノズルの斜視図である。

以下に、本発明の実施形態について説明するが、本発明は、これに限定されるものではない。
本実施形態の軽量気泡コンクリート製造方法により製造される軽量気泡コンクリートパネル（以下、「ＡＬＣパネル」ということがある。）には、その表面に撥水剤を塗布して撥水性及び防水性を有する撥水剤の塗布層を備える。
本実施形態の軽量気泡コンクリート製造方法は、コイルに巻かれた補強用鉄筋を直線し所定の長さに切断する直線工程と、切断された補強用鉄筋をＡＬＣパネルの曲げ強度に必要な本数を縦筋と横筋に別け、これらの縦筋と横筋を溶接機で互いに溶接し補強用鉄筋マットを作製する溶接工程と、補強用鉄筋マットを防錆剤に浸漬させ、防錆剤に浸漬させた補強用鉄筋マットを乾燥させ防錆皮膜を形成する防錆処理工程と、防錆皮膜を形成した補強用鉄筋マットを複数枚モールドにセットするモールドセット工程と、複数枚の補強用鉄筋マットをセットしたモールドにスラリーを注入するスラリー注入工程と、モールドに注入したスラリーが発泡し半硬化体へと硬化して生ケーキとなった後に脱型する生ケーキ製造工程と、脱型された生ケーキをピアノ線で所定の寸法で切断する切断工程と、切断された生ケーキをオートクレーブにおいて高温高圧水蒸気養生しＡＬＣパネルとする養生工程と、ＡＬＣパネルの外表面に撥水剤の塗布層を形成する撥水剤塗布層形成工程と、を備える。

図１は、本発明の実施形態の撥水剤塗布層形成工程を説明する図である。
撥水剤塗布層形成工程は、撥水剤塗布層形成装置１００にＡＬＣパネルＡを通過させることで、ＡＬＣパネルＡの外表面に撥水剤Ｅの塗布層Ｃを形成する。
撥水剤塗布層形成装置１００は、撥水剤Ｅをスプレーするスプレーノズル１と、スプレーノズル１から噴出され、ＡＬＣパネルＡの外表面に付着しなかった撥水剤Ｅを受ける撥水材タレ受け２と、撥水材タレ受け２で受けた撥水剤Ｅを貯留する撥水剤槽３と、ＡＬＣパネルＡの外表面の余分な撥水剤Ｅをカットするエアブローノズル４と、モータ（図示なし）などの原動機によって回転し、ＡＬＣパネルＡを搬送する搬送ローラ５と、撥水剤槽３に貯留された撥水剤Ｅをスプレーノズル１に送出するポンプＰと、を供える。
スプレーノズル１は、ＡＬＣパネルＡの外表面全面に対して撥水剤Ｅが塗布されうる位置に、必要な数量配置されている。

図２は、本発明の実施形態のスプレーノズル１の斜視図である。
スプレーノズル１は、略円注状体に形成され撥水剤の送出方向（図２中点線矢印）に延出し、撥水剤の送出方向の下流側端部に設けられ、ポンプＰ（図１参照）から撥水剤が送出される配管２０と接続する接続部１１と、撥水剤の送出方向の上流側に設けられ、撥水剤の送出方向と直交する方向（図２中ＲＬ方向）に沿って形成された溝部１２と、撥水剤の送出方向に沿ってスプレーノズル１の略中心を溝部１２まで貫通するオリフィス１３と、を備える。

接続部１１には、ポンプＰにより０．０１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下の圧力で撥水剤が配管２０より送出される。
溝部１２は、断面略コの字状に形成され、撥水剤の送出方向において、オリフィス１３の下流であって、オリフィス１３に対向し、開口方向（図２中矢印Ｏ方向）に向けてオリフィス１３から離れる方向に傾斜するバッフル板１２ａを有する。
オリフィス１３は、直径φ２．０ｍｍ以上φ１０ｍｍ以下の貫通孔である。
これにより、スプレーノズル１に送出された撥水剤は、オリフィス１３より噴出し、バッフル板１２ａに衝突することで、図２中ＲＯＬ方向を含む範囲に拡散する。

図１に戻って、撥水剤塗布層形成工程を詳細に説明する。
撥水剤塗布層形成工程は、撥水剤槽３に貯留された撥水剤ＥをポンプＰにて配管２０を介してスプレーノズル１に送出する撥水剤送出工程と、平置きした状態のＡＬＣパネルＡを搬送ローラ５により矢印Ｆ方向に搬送する搬送工程と、撥水剤Ｅをスプレーするスプレーノズル１のオリフィス１３（図２参照）より噴出し、噴出した撥水剤Ｅを、バッフル板１２ａ（図２参照）により拡散して、搬送されているＡＬＣパネルＡの外表面に塗布する塗布工程と、エアブローノズル４により、ＡＬＣパネルＡの外表面にエアを吹き付け、ＡＬＣパネルＡの外表面の余分な撥水剤Ｅをカットする撥水剤カット工程と、塗布工程においてＡＬＣパネルＡの外表面に付着しなかった撥水剤Ｅを撥水材タレ受け２により受けて、撥水剤槽３に回収する回収工程と、を備える。

撥水剤送出工程では、スプレーノズル１に対して、ポンプＰにて撥水剤Ｅを、配管２０内部圧力が０．０１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下となるように圧力を調整したうえで送出する。
塗布工程では、搬送されているＡＬＣパネルＡが撥水剤Ｅをスプレーするスプレーノズル１に対して相対移動することで、ＡＬＣパネルＡの外表面に撥水剤Ｅが塗布される。
撥水剤カット工程は、省略することもできるが、撥水剤Ｅを余剰に使用することを防止するため行うことが望ましい。
回収工程では、ＡＬＣパネルＡの外表面に付着しなかった撥水剤Ｅが撥水材タレ受け２に落ちて、配管（図示なし）を通って撥水剤槽３に回収される。なお、回収工程において、ふるいやロフなどによって撥水剤Ｅに含まれる粗いＡＬＣ粉を回収しても良い。
回収された撥水剤Ｅは、再び、撥水剤送出工程によりスプレーノズル１に送出される。すなわち、撥水剤塗布層形成工程では、撥水剤Ｅを循環して再利用する。

本実施形態によれば、以下のような作用効果がある。
本実施形態の撥水剤塗布層形成工程は、撥水剤塗布層形成工程より噴出した撥水剤Ｅを拡散してＡＬＣパネルＡの外表面に塗布するので、撥水剤Ｅに所定以上の圧力を加えることなく、撥水剤Ｅを広範囲に散布できる。また、ＡＬＣパネルＡの外表面に付着しなかった撥水剤Ｅを回収し、回収された撥水剤Ｅを循環して再利用するので、たとえ、ＡＬＣパネルＡの外表面以外に撥水剤Ｅを散布したとしても、この撥水剤Ｅを回収して繰返し再利用できる。
よって、簡単な構造のスプレー機構であっても、撥水剤の歩留まりが良く、生産効率が高く、設備投資費を抑えることができる、撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法を提供できる。

また、撥水剤Ｅを繰返し利用する構成により撥水剤Ｅのロスを抑えることができるので、通常の高圧エアレス塗装のような塗液の霧化は必要がないため、スプレーノズル１内部における撥水剤Ｅの圧力を０．０１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下に抑えることができる。そして、スプレーノズル１内部における撥水剤Ｅの圧力を０．０１ＭＰａ以上確保することで流量の低下によりノズル設置数が増加することを抑えつつ、撥水剤の圧力を０．１ＭＰａ以下に抑えることで、撥水剤Ｅに加わるせん断力が弱まるため、撥水剤Ｅの繰返し利用が可能となる。
また、スプレーノズル１のオリフィス１３の直径をφ２．０ｍｍ以上としたので、ノズルにＡＬＣ粉が詰まることを防止できる。また、オリフィス１３の直径をφ１０ｍｍ以下としたので、圧力低下によりノズルからの撥水剤の拡散が縮小すること防止し、又撥水剤を必要範囲まで拡散させるために撥水剤の必要流量が増加してポンプが大型化することを防止できる。

また、撥水剤Ｅの送出方向において、オリフィス１３の下流にバッフル板１２ａを設けたので、バッフル板１２ａにより噴出した撥水剤Ｅを広角に拡散できる。これにより、バッフル板１２ａによって撥水剤Ｅの吐出方向を制御するので、スプレーノズル１内部で撥水剤Ｅに過大な圧力をかける必要がなくなり、撥水剤Ｅに加わるせん断力を抑えることで、エマルジョンが壊れて油分が分離してしまうのを防止でき、撥水剤の繰返し利用が可能となる。

本発明は、例えば建築物の壁材、屋根、床材等として使用される軽量気泡コンクリートに利用することができる。

１ スプレーノズル
２ 撥水剤タレ受け
３ 撥水剤槽
４ エアブローノズル
５ 搬送ローラ
１１ 接続部
１２ 溝部
１２ａ バッフル板
１３ オリフィス
２０ 配管
１００ 撥水剤塗布層形成装置
Ａ ＡＬＣパネル
Ｃ 塗布層
Ｅ 撥水剤
Ｐ ポンプ

Claims (3)

1. エマルジョン化した撥水剤を、該撥水剤に加えた圧力により１流体タイプのスプレーノズルから噴霧することによって、軽量気泡コンクリートパネルの外表面に塗布して、該撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルを製造する製造方法において、
   前記スプレーノズルより、前記撥水剤を噴出し、噴出した前記撥水剤を拡散して軽量気泡コンクリートパネル外表面に塗布する塗布工程と、
   前記塗布工程において軽量気泡コンクリートパネル外表面に付着しなかった前記撥水剤を回収する回収工程と、を備え、
   前記塗布工程におけるスプレーしている時の前記スプレーノズル内部における前記撥水剤の圧力を０．０１ＭＰａ以上０．１ＭＰａ以下とし、
   前記回収工程において回収された前記撥水剤を循環して再利用することを特徴とする、撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
2. 前記スプレーノズルは直径φ２．０ｍｍ以上φ１０ｍｍ以下のオリフィスを有するスプレーノズルであることを特徴とする、請求項１に記載の撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。
3. 前記スプレーノズルは、前記オリフィスの下流に設けたバッフル板を有し、前記バッフル板により噴出した前記撥水剤を広角に拡散することを特徴とする、請求項２に記載の撥水剤の塗布層を備えた軽量気泡コンクリートパネルの製造方法。

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