JP6614537B2 - 独立発泡タイルの製造方法および独立発泡タイル - Google Patents
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Description
本発明は、二酸化ケイ素を主成分とするフライアッシュ、二酸化ケイ素含有量が４５％以上である粉砕した岩石、石炭灰および土壌のいずれか一方の材料、又は前記材料の少なくとも２種類を混合させた材料とするタイル製造方法に於いて、前記材料に混合させる発泡材により生成される気泡が前記タイル内部に於いて独立に存在し、非吸水性を有する軽量タイルの製造方法に関する。
発泡タイルは、断熱性及び耐久性に優れた建築材料であるとともに、軽量であることから作業性に優れ、駆体構造にかかる荷重の低減も図れるというメリットがある。その中には、表面に釉薬を施す場合と施さない場合の二つの場合があり、前者の施釉を施す場合には、見栄えを良くすることができるとともに、防汚性・耐水性等の耐久性も向上する。
一方で、釉薬を施したレンガやタイルの基材に於いて、当該基材が連続発泡である場合には釉薬が何らかの理由で剥がれたり、ヒビが入ったりすると雨水の侵入により基材内部に吸水し、冬場の低温時に吸水した雨水が凍結すると体積膨張を起こし基材が破損することになる。そのため軽量かつ非吸水性である独立発泡の基材の開発が重要となる。
軽量レンガやタイルの製造法として、産業廃棄物である石炭灰（フライアッシュ、ボトムアッシュ）やスラグなどが用いられる場合がある。一方で、フライアッシュは、ムライトや石英などの結晶質鉱物とガラス質からなり結晶質材料とガラス質材料との中間的な性質を有しているためにフライアッシュ単独では炭化珪素による発泡の制御が難しいだけでなく、燃焼に用いた石炭の種類により生成する石炭灰の組成が異なることから軟化点、融点に差異を生じ、一定の品質を維持することが困難であるとされている。従って、フライアッシュは外壁用のレンガやパネルとしてではなく人口軽量骨材としての使用に殆どが限定されており、人口骨材を用いたコンクリートとして再利用されている。
低吸水性人口軽量骨材の製造方法として、フライアッシュは結晶質材料とガラス質材料との中間的な性質を有しているため特許文献１に提案されているような軟化点の低いガラス質物質をフラックスとして添加する方法が行なわれている。確かにフラックスであるコットレルダストやＦＣＣ廃触媒などを添加すれば吸水率が３．３％〜４．８％の低吸水性人口軽量骨材は製造できるが非吸水性となっていない。また、特許文献１の比較例にはフラックスを添加していないフライアッシュ単独では吸水率が２４．１％であるため連続発泡状態であることが推察される。
特許文献２は、フライアッシュを主原料とした造粒、発泡焼成して得られる人工軽量骨材の製造方法が提案されているが、化学的・物理的性状のバラツキが大きいため一定の製造条件で品質の安定した骨材を大量に製造することが難しく、高吸水率で強度も低いという問題点があることが記述されている。従って、石炭灰にパーライト原石粉砕工程で発生する粉塵を回収した粉末またはＦＣＣ廃触媒及び炭化珪素を添加し、更に高炉スラグを同等量以上混合することで吸水率が０％の人工軽量骨材を製造しているが前記人工軽量骨材の絶対比重は１．５〜１．６であり軽量化されていない。
特許文献３は、石炭灰（フライアッシュ、ボトムアッシュ）、ガラス微粉末に膨剤の炭化珪素、無定形炭素物の１種又はそれ以上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なる人工軽量骨材の製造方法が提案されているが吸水率は４．７％であり独立発泡軽量骨材とはなっていない。
特許文献４は、石炭灰に融点降下剤として炭酸ナトリウムまたは炭酸カリウムの少なくとも１種と粘結剤と発泡剤とを混合して粉砕し、当該粉砕物に水を添加して混練・造粒した後に乾燥し、焼成する人口軽量骨材の製造方法が提案されている。確かに主材料は石炭灰ではあるが使用する石炭灰および混合物の粒径サイズを２０μｍ以下とすることが必要であるためＪＩＳ規格のフライアッシュを直接使用できないため前記ＪＩＳ規格のフライアッシュを更に粉砕する工程が必要となり生産性の低下やコスト削減効果は小さくなる。また、品質に関しても乾燥比重は０．５にすることは可能としているが非吸水性のデータは掲示されていない。
上述の如く、全ての特許文献は吸水性や軽量化に関する技術的な提案ではあるものの独立発泡となる技術は見出されておらず、更には初期成形されたレンガ又はタイルの形状に対して焼成後に於いても形状バラツキを制御できることに関する技術内容は一切記載されていない。
特許文献５は、少なくとも可塑性材料及び配向性材料を含む非発泡性材料１００重量部と、発泡剤０．０１〜１重量部とを含んでなる発泡軽量タイル用材料であって、該非発泡性材料は、灼熱減量を除いた成分の合計を１００重量％とした場合、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＭｇＯの３成分の合計が８０〜１００重量％であり、該非発泡性材料中のＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＭｇＯの３成分の合計を１００重量％とした場合に重量組成比（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３，ＭｇＯ）が所定の範囲にのみ焼成後のレンガ形状バラツキを抑制する技術が提案されている。しかしながら、前記可塑性材料としてタルク、蛙目粘土及び長石等を用い、各材料の成分分析を施し所定領域内の組成比となるように原料を調合する必要があるために工業的量産化には適していない。
本発明者らは、最も入手し易い土壌や火力発電所の産業廃棄物である石炭灰（フライアッシュやボトムアッシュ）及び岩石を主材料とし、発泡材等を添加し焼成させることで完成する発泡タイルやレンガの安定製造と低コスト化を鋭意検討した結果、二酸化ケイ素含有量が４５％以上である粉砕岩石、土壌および石炭灰（ＪＩＳ規格のフライアッシュ含む）の少なくとも１種類の材料を使用することで該タイルやレンガ内部の気泡サイズが均一化されること、軽量化できること、並びに独立発泡化することを見出し、更には亜鉛粉末を少量添加することにより焼成温度を低温化させること、焼成前の型枠形状に対して焼成後の発泡したレンガやタイルの寸法比が大きく変化することなく均一に膨張させることを見出し本発明を完成するに至った。
本発明の第一の実施形態は、二酸化ケイ素含有量が４５％以上であり、４５μｍふるい残分が７０％以下、比表面積が１５００ｃｍ２／ｇ、強熱減量５％以下からなるＪＩＳ規格のフライアッシュに発泡材、及び亜鉛粉末を湿式混練し、前記材料をプレス形成させた後に、前記発泡材が発泡する温度以上で前記材料を熱処理する独立発泡タイルの製造方法である。
本発明の第二の実施形態は、５００μｍ目開きの篩にて通過した二酸化ケイ素含有量が４５％以上である粉末岩石、土壌及び石炭灰の少なくとも一方の材料に発泡材、及び亜鉛粉末を湿式混練し、前記材料をプレス形成させた後に、前記発泡材が発泡する温度以上で前記プレス形成された材料を熱処理することを特徴とする独立発泡タイルの製造方法である。
本発明の第三の実施形態は、第一の実施形態で使用するＪＩＳ規格のフライアッシュと、第二の実施形態で使用する粉末岩石、石炭灰及び土壌の少なくとも一方の材料を混合させた原料に発泡材、及び亜鉛粉末とを湿式混練し、前記材料をプレス形成させた後に、前記発泡材が発泡する温度以上で前記プレス形成された材料を熱処理することを特徴とする独立発泡タイルの製造方法である。
本発明の第四の実施形態は、二酸化ケイ素含有量が４５％以上であり、４５μｍふるい残分が７０％以下、比表面積が１５００ｃｍ２／ｇ、強熱減量５％以下からなるＪＩＳ規格のフライアッシュに発泡材を湿式混練し、前記材料をプレス形成させた後に、前記発泡材が発泡する温度以上で前記材料を熱処理する独立発泡タイルの製造方法である。
本発明の第五の実施形態は、５００μｍ目開きの篩にて通過した二酸化ケイ素含有量が４５％以上である粉末岩石、土壌及び石炭灰の少なくとも一方の材料に発泡材を湿式混練し、前記材料をプレス形成させた後に、前記発泡材が発泡する温度以上で前記プレス形成された材料を熱処理することを特徴とする独立発泡タイルの製造方法である。
本発明の第六の実施形態は、第一の実施形態で使用するＪＩＳ規格のフライアッシュと、第二の実施形態で使用する粉末岩石、石炭灰及び土壌の少なくとも一方の材料を混合させた原料に発泡材を湿式混練し、前記材料をプレス形成させた後に、前記発泡材が発泡する温度以上で前記プレス形成された材料を熱処理することを特徴とする独立発泡タイルの製造方法である。
前記第一の実施形態から第六の実施形態で使用する発泡材は、炭化ケイ素であり、前記発泡材の重量％が０．２５％以上１０％である独立発泡タイルの製造方法である。
前記第一の実施形態から第三の実施形態で使用する亜鉛粉末の重量％が０．５％以上１０％以下である独立発泡タイルの製造方法である。
前記第一の実施形態から第六の実施形態での温度範囲が１２１０℃以上１３００℃以下である独立発泡タイルの製造方法である。
本発明によれば、これまで人工軽量骨材としての再利用が主であった火力発電所から排出される石炭灰（フライアッシュ、ボトムアッシュ）、二酸化ケイ素含有量が４５％以上である粉末岩石および土壌（細砂、シルト若しくは粘土等）に対して５００μｍ目開きの篩を通過した材料にて付加価値の高い独立発泡タイルを製造できることを可能とする。
以下、本発明に係る実施の形態を説明する。
第一の実施形態と第四の実施形態として使用した原材料は、松浦発電所から入手したコンクリート用フライアッシュＩＩ種を用いた。外部分析の結果から、二酸化ケイ素率含有量が６２．３％、湿分が０．１％、強熱残量が２．２％、密度が２．２７ｇ／ｃｍ２および粉末度（４５μｍ篩残分）が２％であることが分かった。同様に松浦発電所から入手したコンクリート用フライアッシュＩＶ種も使用した。
第二の実施形態と第五の実施形態として使用した原材料は、同所から排出された石炭灰を２００μｍ目開きの篩にて通過した石炭灰と５００μｍ目開きの篩にて通過した石炭灰を使用した。一方、土壌に関しては長崎市琴海地域で採取したまさ土、ゴビ砂漠から採取した砂、および市販の玄武岩を粉砕して得られた粉末玄武岩を５００μｍ目開きの篩にて通過した材料をそれぞれ使用した。前記材料の二酸化ケイ素率含有量を分析した結果、玄武岩に関しては４６％、それ以外は６０％以上であることを確認した。
亜鉛粉末は、ハクスイテック株式会社のＦ末（金属亜鉛分が９４％以上、粒径３〜５μｍ）を使用した。
実施例１として、前記フライアッシュＩＩ種６０ｇに対して、炭化ケイ素１％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％、及び亜鉛末（６条件；サンプル１：亜鉛末なし、サンプル２：０．５％添加、サンプル３：１％添加、サンプル４：２％添加、サンプル５：５％添加、サンプル６：１０％添加）をビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。当該金型から取り出した各サンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、約３時間掛けて１２３０℃まで昇温させ３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行った。
実施例２として、ＪＩＳ規格のフライアッシュ（ＦＡ）ＩＩ種６０ｇに対して、亜鉛末５％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％、及び炭化ケイ素（２条件；サンプル７：０．１％、サンプル８：０．２５％）をビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。当該金型から取り出した各サンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、約３時間掛けて１２３０℃まで昇温させ３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行った。
実施例１と実施例２の結果を表１に示す。実施例１の結果から、亜鉛粉末を添加しなかったサンプル１は全く発泡しておらず生成物サイズは熱処理前と同じく縦横寸法とも５０ｍｍであった。一方、亜鉛粉を添加したサンプル２からサンプル６に於いては発泡が確認され、全てのサンプルに於いて縦横寸法は６０ｍｍから６２ｍｍの範囲となっていた。この結果、亜鉛粉末を添加することにより発泡温度を低下させる作用を有し、且つ亜鉛濃度差による膨張率の変化がないことが判明した。また、亜鉛粉末の増加に伴い、生成物自体の色も白っぽくなっていた。実施例２の結果から、炭化ケイ素の添加量０．１％では発泡が生じておらず、０．２５％添加することでサンプル５のサイズと略同等レベルまで膨張していることを確認した。
実施例３は、ＪＩＳ規格のフライアッシュ（ＦＡ）ＩＶ種６０ｇに対して炭化ケイ素１％、亜鉛末５％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％とをビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。当該金型から取り出した各サンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、約３時間掛けて１２３０℃まで昇温させ３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行った。得られた生成物をサンプル９とした。
実施例３の結果を表２に示す。フライアッシュ（ＦＡ）ＩＶ種を使用しても発泡することを確認し、生成物の縦横寸法に関しても実施例１でのフライアッシュＩＩ種（サンプル５）と有意差がないことが分かった。
実施例４は、フライアッシュ（ＦＡ）ＩＩ種６０ｇに対して炭化ケイ素１％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％、および亜鉛末０．５％をビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。発泡温度に関するテストのため、当該金型から取り出した各サンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、６条件の熱処理テストを行った。サンプル１０：１２００℃、サンプル１１：１２１０℃、サンプル１２：１２２０℃、サンプル１３：１２３０℃、サンプル１４：１２４０℃、およびサンプル１５：１２５０℃であり、いずれも到達温度で３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行った。
実施例４の結果を表３に示す。サンプル１０（１２００℃）は全く発泡しておらず生成物サイズは熱処理前と同じく縦横寸法とも５０ｍｍであり、サンプル１１からサンプル１５に於いては発泡を確認、高温化に伴い縦横寸法が大きくなっていることが分かった。熱処理炉の仕様上、１２５０℃より高温熱処理を施していないが更に高温化すればサンプルの縦横寸法が増加することが考えられるが熱処理炉の仕様等を勘案すれば熱処理温度は低温ほど好ましいため１２５０℃以下とし、好ましくは１２１０℃から１２３０℃の範囲とする。
実施例５は、ＪＩＳ規格のフライアッシュ（ＦＡ）ＩＩ種６０ｇに対して、炭化ケイ素２％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％、および亜鉛末０．５％をビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。当該金型から取り出した各サンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、各３条件のテストを行った。サンプル２０：１２３０℃、サンプル２１：１２４０℃、およびサンプル２２：１２５０℃にて３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行った。
実施例５の結果を表４に示す。例えば、実施例３での１２５０℃熱処理による炭化ケイ素濃度１％添加したサンプル１５では縦横寸法が８１ｍｍ×８１ｍｍであったが、実施例５での１２５０℃熱処理による炭化ケイ素２％添加したサンプル２２では９１ｍｍ×９１ｍｍとなっており炭化ケイ素濃度の増加に伴いサンプルの縦横寸法も大きくなることが分かった。
実施例６は、ＪＩＳ規格のフライアッシュ（ＦＡ）ＩＩ種６０ｇに対して、炭化ケイ素２％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％、および亜鉛末０．５％を添加したサンプル３０、亜鉛末を添加していないサンプル３１として各々ビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。発泡温度に関するテストのため当該金型から取り出した各サンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、約３時間掛けて１２５０℃まで昇温させ３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行った。
実施例６の結果を表５に示す。亜鉛添加無のサンプル３１に於いて１２５０℃まで熱処理温度を高めることで生成物が発泡することが分かった。また、亜鉛末０．５％添加したサンプル３０と比較すると亜鉛無のサンプル３１では縦横寸法が小さいことが判明した。この結果から、亜鉛末は炭化ケイ素の発泡温度を低下させる作用があることが再認識された。
実施例７は、松浦発電所から入手した石炭灰に対して、２００μｍ目開きの篩にて通過した粒径サイズ２００μｍ以下の原料と５００μｍ目開きの篩にて通過した粒径サイズ５００μｍ以下の原料を準備し、前記各原料６０ｇに対して、それぞれ炭化ケイ素１％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％、及び亜鉛末０．５％を添加しビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。当該金型から取り出したサンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、約３時間掛けて１２３０℃まで昇温させ３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行い、粒径サイズ２００μｍ以下の原料をサンプル４０、粒径サイズ５００μｍ以下の原料をサンプル４１とした。同様に粉末玄武岩（サンプル４２）、長崎市琴海で採取したまさ土（サンプル４３）及びゴビ砂漠（サンプル４４）の砂を５００μｍ目開きの篩にて通過した粒径サイズ５００μｍ以下の原料を準備し前記同様の製造を施した。
実施例７の結果を表６に示す。粒径サイズ２００μｍ以下の石炭灰のみならず、粒径サイズ５００μｍ以下の石炭灰、まさ土及びゴビ砂漠の砂に対しても発泡が観察された。また、二酸化ケイ素含有量の最も少ない粉末玄武岩に対しても発泡が観察され、いずれのサンプルも縦横寸法は略６０ｍｍ×６０ｍｍであり実施例４のフライアッシュＩＩ種であるサンプル１３と有意差がないことを確認した。この結果より、二酸化ケイ素含有量が４５％以上、粒径サイズが５００μｍ以下の原料であれば発泡化が可能であることが分かった。
実施例８は、ＪＩＳ規格のフライアッシュＩＩ種３０ｇと粒径サイズ５００μｍ以下であるまさ土３０ｇの混合物に対して炭化ケイ素１％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％、および亜鉛末０．５％を添加して各々ビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。発泡温度に関するテストのため、当該金型から取り出したサンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、約３時間掛けて１２３０℃まで昇温させ３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行った。得られた生成物をサンプル５０とした。
実施例８の結果を表７に示す。フライアッシュＩＩ種と粒径サイズ５００μｍ以下のまさ土の混合物に対しても同様に発泡が観察され、実施例４のフライアッシュＩＩ種単独であるサンプル１３又は実施例７のまさ土単独であるサンプル４３と有意差がないことを確認した。
実施例９は、フライアッシュＩＩ種６０ｇ、又は５００μｍ目開きの篩にて通過した粒径サイズ５００μｍ以下の長崎市琴海で採取したまさ土６０ｇに対して、炭化ケイ素１％と亜鉛末１．０％をビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。当該金型から取り出した各サンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、約３時間掛けて１２３０℃まで昇温させ３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行った。前記フライアッシュＩＩ種をサンプル５１、前記まさ土をサンプル５２とした。
実施例９の結果を表８に示す。フライアッシュＩＩ種を使用したサンプル５１は実施例１のサンプル３の結果と同様に発泡が観察、まさ土を使用したサンプル５２に於いても実施例７のサンプル４３の結果と同様に発泡が観察された。これにより粘結剤を使用しなくとも同等の効果があることが判明した。
実施例１０は、フライアッシュＩＩ種６０ｇに対して、炭化ケイ素１％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％、及び亜鉛末１％をビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて５ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレス、又は４００ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、１日放置した。当該金型から取り出した各サンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、約３時間掛けて１２３０℃まで昇温させ３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行った。前記５ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスをサンプル５３、４００ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスをサンプル５４とした。
実施例１０の結果を表９に示す。前記５ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行ったサンプル５３、および４００ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行ったサンプル５４のいずれも発泡が観察され、実施例１の８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行ったサンプル３と同等であることが判明した。
実施例１１は、フライアッシュＩＩ種６０ｇに対して、炭化ケイ素１％、粘結剤として濃度５％水溶液のＣＭＣを１０％、及び亜鉛末１％をビニール袋に入れ、スプレーにより水を散布しながら混練した後に、５０ｍｍ角の金型にて８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレスを行い３ｃｍ厚みの試料を作製し、該金型から取り出したサンプルを小型電気炉内に設置し、室温から９００℃までを３時間にて昇温し、約３時間掛けて１２３０℃まで昇温させ３０分保持した後にファンのみ回転させて自然冷却を行いサンプル５５とした。
実施例１１の結果を表１０に示す。加圧プレス直後に熱処理を行ったサンプル５５に於いても発泡が観察され、実施例１の８０ｋｇ重／ｃｍ２の加圧プレス後に１日放置したサンプル３と同等であることが判明した。
実施例１２は、焼成後のサンプル形状変化を調査するために亜鉛を添加したサンプル３０と亜鉛を添加していないサンプル３１を用いて厚み方向の寸法も計測した。亜鉛を添加していないサンプル３１はサンプル中央部の厚みが４０．５ｍｍ、端部の厚みが３２．５ｍｍであり外観形状として丸みを帯びているのに対して、亜鉛を添加したサンプル３０ではサンプル中央部の厚み３６．５ｍｍに対して端部は３３．５ｍｍであり型枠形状から大きく変形することがなかった。前記サンプル内部の気泡の状態に関しては、切断機にて前記サンプルを分割させ断面観察を行った。亜鉛添加していないサンプル３１は内部に直径０．４ｍｍ前後の気泡が全体的に発生しているが２ｍｍから３ｍｍ程度の大きな気泡も高密度に散在していた。一方、亜鉛を添加したサンプル３０では大きな気泡は観察されずに０．４ｍｍ前後の気泡が均一に形成していた。
実施例１３は、実施例１から実施例１１で得られた全てサンプルに対して水に対する浮沈実験を行った。前記サンプルに対して切断機を用いて縦方向に２等分に分割した後に水洗いを行い１時間乾燥させた。前記全てのサンプルの重量を測定し、注水させた水槽内に入れ２４時間放置した後にサンプルを回収し表面の水を拭き取り、３０分間乾燥させた後に再び重量測定を行った。また、前記注水させた水槽内に前記サンプルを入れ、重しを載せ１週間浸水させた後にサンプルを回収し表面の水を拭き取り、３０分間乾燥させた後に再び重量測定を行った。
表１１に各サンプルの浮沈状況と水没前後の重量差を示す。サンプル１、サンプル７およびサンプル１０のみが水没しており、いずれも発泡が確認されていないものであった。残りのサンプルは発泡が確認されたものであり、浸水前後での重量増減は観察されなかった。このことから発泡が観察された全てのサンプルに対して生成物内部の気泡が連続して形成されているのではなく単独として発泡化していると結論できる。また、亜鉛を添加してないサンプル３１に関しても吸水性が観測されていないため独立発泡化できることも明らかとなった。
独立発泡タイルは軽量であるため作業性の向上や住宅等の壁材に使用すると耐震効果も改善する。また、焼成後のタイルは最終的に成形して矩形構造とするが亜鉛を添加したタイルは型枠形状から大きく変形することが少ないため切断工程での廃材量が減少する。
Claims (7)
- 二酸化ケイ素含有量が４５％以上であり、４５μｍふるい残分が７０％以下、比表面積が１５００ｃｍ２／ｇ以上、強熱減量５％以下からなるＪＩＳ規格のフライアッシュとする原料に発泡剤と亜鉛粉末を湿式混練し、前記湿式混練したものをプレス形成させた後に、前記発泡剤が発泡する温度以上で前記プレス形成されたものを熱処理することを特徴とする独立発泡タイルの製造方法。
- ５００μｍ目開きの篩にて通過した二酸化ケイ素含有量が４５％以上である粉末岩石、土壌および石炭灰とする原料の少なくとも一方の材料に発泡剤と亜鉛粉末を湿式混練し、前記湿式混練したものをプレス形成させた後に、前記発泡剤が発泡する温度以上で前記プレス形成されたものを熱処理することを特徴とする独立発泡タイルの製造方法。
- 請求項１記載のフライアッシュと、請求項２記載の原料の少なくとも一方を混合させた材料に発泡剤と亜鉛粉末を湿式混練し、前記湿式混練したものをプレス形成させた後に、前記発泡剤が発泡する温度以上で前記プレス形成されたものを熱処理することを特徴とする独立発泡タイルの製造方法。
- 前記発泡剤が炭化ケイ素であることを特徴とする請求項１から請求項３記載の独立発泡タイルの製造方法。
- 前記発泡剤の重量％が０．２５％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１から請求項３記載の独立発泡タイルの製造方法。
- 前記亜鉛粉末の重量％が０．５％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１から請求項３記載の独立発泡タイルの製造方法。
- 前記温度範囲が１２１０℃以上１３００℃以下であることを特徴とする請求項１から請求項３記載の独立発泡タイルの製造方法。
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