JPH0464408A - 粉体と水の連続混練方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は従来は取扱が困難な粉体と水の混練に関する分
野、特に水硬性に限らずセメント、石膏、セラミックス
原料を用いてコンクリート、モルタノベセメント製品、
石膏製品、石膏床仕上材、陶磁器、碍子、レンガ、タイ
ル、瓦、キャスタブル耐火物製造時の連続混練操作に関
する。

〈従来の技術〉 従来粉体を水と混練操作する場合は、所定の量の粉体と
水を容器に投入して混練し、その後排出するという操作
を繰り返す。すなわちバッチ処理が行われている。

かかる従来のバッチ処理方式の混練方法で大容量の処理
を行う場合、通常混線容器を大形化するかバッチ回数を
増やす方法が取られる。しかしバッチ回数のみ増やす対
処法は混練容器への投入及び排出に要する時間が混練時
間に比して増えるため効率的でない。このた約混練容器
は大型化される。

粉体と水の混練装置では、生成されたスラリーは内壁お
よび攪拌設備に付着しやすく洗浄しにくい。特に水硬性
を有するスラリーては放置すると固化付着し洗浄が困難
である。

混練容器が大型化すると接液面積の増加及び構造の複雑
化により洗浄操作は一段と困難となる。

運転・停止頻度の多い場合は、洗浄操作が円滑な運転・
停止動作の障害となる。設備の大型化は付着残留物及び
洗浄水量の増加をもたらし、廃棄物発生量を増加させる
。

またバッチ処理方式は一般に自動化が困難であるが、洗
浄が困難である事は混練設備の自動化をさらに困難とす
る。

以上のごと〈従来のバッチ処理方式では、汚れ、固まり
、面倒な洗浄といった取扱いにくさが伴い、こうした作
業環境が悪いことや多くの人手を要するという欠点があ
り、これらを改善するたぬの自動化も前述のごとく困難
であった。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明はかかる従来の粉体と水の混練装置における欠点
を改良した混練方法を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、コンクリート、モルタノベセメント製品、石
膏製品、石膏床仕上材、陶磁器、碍子、レンガ、タイル
、瓦、キャスタブル耐火物の製造における原料粉体と水
との混練に際し、原料粉体と水とを投入する投入口と、
投入口より連続的に投入された前記粉体と水とを混練す
る混練槽と、混練槽内に投入された前記粉体と水とを攪
拌する攪拌混練手段と、前記投入口とは反対側に設けら
れ、攪拌混練されたスラリーをそこを通して排出し、か
つ攪拌槽内の滞留スラリー量を可変とするスラリー排出
手段とを用いることを比率制御する粉体と水の混練方法
であり、原料粉体と水とを投入する投入口に接続される
原料粉体の供給ホッパー及び水タンクから、それぞれの
流入量を連続的に比率制御する投入制御手段をさらに用
い、前記投入制御手段が前記粉体の供給ホッパーの重量
変化率にしたがって、それぞれの流入量を比率制御した
り、原料粉体と水とを混練する混練槽に洗浄水を加圧噴
射させて、前記混練槽を洗浄するスプレー手段を用いる
方法がその態様としてあげられる。

以下、図面を参照して本発明の説明を行う。第１図は本
発明に従う粉体と水の連続混練方法の系統図を示す。本
連続混練方法では、前記粉体が蓄えである粉体供給ホッ
パー１と混練用の水を蓄えている水タンク２と、混練す
べき粉体の量を計量する計量ホッパー３と、混練装置９
と、水・粉体比率制御装置５と、混練装置９に加圧洗浄
水を噴射させて混線装置９の内壁及び攪拌軸１０に付着
したスラリーを洗浄除去する洗浄スプレィノズル１２か
らなる。さらに計量ホッパー３にはそこから粉体の所定
量を混練装置９に供給する粉体フィーダ４が設けられて
いる。粉体フィーダ４は、スクリュー状の回転駆動型の
フィーダであり、回転数を制御することにより供給量を
コントロールすることができる。そしてこのセメントフ
ィーダ４の回転数を制御する粉体フィーダ回転数制御器
７が設けられ、この粉体フィーダ回転数制御器７は水・
粉体比率制御器５によりコントロールされている。

一方、水タンク２の供給口には水供給量制御弁６が設け
られ、この水供給量制御弁６も水・粉体比率制御装置５
に接続され、これにより供給流量が制御されている。

そして、混練装置９の排出口の下方にはセメント製品、
石膏製品、陶磁器、碍子、レンガ、タイノベ瓦の成型器
１３が配置されている。

混練装置９には、供給された粉体を送り出すスクリュー
形状部１０ａと粉体と水を回転攪拌する攪拌翼１０ｂを
備えた攪拌軸１０が設けられている。この攪拌軸１０は
１本でもまた複数設けても良い。攪拌翼１０ａは一般的
にパドルタイプを使用することができる。供給された粉
体と水はスクリュー形状部１０ａを経て攪拌翼１０ｂに
至り攪拌混練されてスラリーとなる。スクリュー形状部
１０ａには常にスクリュー回転方向の推進力が作用する
ため、生成されたスラリーが供給部へ逆流することはな
い。

攪拌翼１０ｂ部ではスラリーは回転攪拌され、逆流も発
生するため均一なスラリーを形成することが可能となる
。

また、この混練装置には、混練の終了したスラリーを前
記成型器１３に供給するためのスラリー堰１１が前記粉
体と水の供給部の反対側に設けられている。混練の終了
したスラリーはスラリー堰１１をオーバーフローして、
前記成型器１３に供給される。

スラリー堰１１は上下に堰の高さを変えることができ、
この堰１１の高さを変えることにより混練槽内の滞留ス
ラリー量を変えることができる。供給粉体及び水の量と
、排出スラリー量は同じであるから、滞留スラリー量を
変えることでスラリーの滞留時間すなわち混練時間をコ
ントロールすることができる。混練槽内の滞留スラリー
量を可変にする方法としては、弁状の排出手段で、スラ
リー排出部の有効開放面積を変える方法によっても良い
。

前記成型器１３には供給されたスラリーの液面を検知す
る液面検知器Ｉ４と、液面制鍵器１５が設けられている
。そして、成型器１３内のスラリー液面が所定のレベル
になったことを示す信号に基づいてスラリー堰１１の堰
の高さを変更させ、成型器１３へのスラリー注入を停止
させる。また成型器１３の重量を計測し、所定の重量に
なったことを示す信号にもとすいてスラリー堰１１の高
さを変更する方法によっても良い。

計量ホッパー３には、その重量を計測する重量測定器８
が設けられている。二の計量ホンパー３の排出口には粉
体フィーダ４の受は入れ口が接続されている。この重量
測定器８は、百分の１秒車位でその重量を計測し、重量
信号を水、粉体比率制御装置５に送る。水・粉体比王制
装置５はマイクロコンピュータにより構成されている。

水・粉体比率制御装置５は前記重量信号を微分すること
により計量ホッパー３の重量の時間変化率、すなわち粉
体の供給速度を知ることができる。この微分処理により
得られた粉体供給速度に基づいて、粉体フィーダ回転数
制御器７及び水供給量制御弁を制御し、粉体と水の混合
比を一定に保つ。

このように計量ホッパ３の重量を計測しつつ制御してい
るのは、コンクリート、モルタル、セメント製品、石膏
製品、石膏床仕上材、陶磁器、碍子、レンガ、タイル、
瓦、キャスタブル耐火物の製造においては、粉体と水の
混練比率は製品の品質管理上、誤差４ないし５％程度の
高精度に押えなければならないからである。

前記の製造において製品の均質性、緻密性、表面美観は
水・粉体の混合比により著しく影響を受ける。このよう
な高精度での連続粉体供給は、般の粉体供給方法では達
成できない。これは、粉体の場合には一般に嵩比重がし
ばしば変動すること及び従来の粉体連続定量供給法では
搬送機の支持部で滑りが発生するため、たとえ、搬送機
の回転数を定められた回転数対供給量比で制御したとし
ても単位時間当りの供給量は１０ないし２０％程度の変
動をしてしまうからである。これに対し、百分の１秒車
位で粉体供給量変化を測定し、この検知信号にもとすき
粉体と水の供給量をコントロルすることにより、正確な
比率制御は実現できる。

混練装置９には、洗浄スプレィノズル１２が設けられて
いる。洗浄スプレィノズルからは、加圧水が混練装置９
の内壁及び攪拌軸１０に向かって放出できるようになっ
ている。水硬性を有するスラリーの場合は、混練装置９
の内壁及び攪拌軸１０に付着したスラリーが固化する前
に定期的に洗浄スフレイノズル１２より加圧水を放出し
て洗浄操作を行う。水硬性でないスラリーの場合は、運
転停止時または製品グレード切り替え時に同様の洗浄操
作を行う。従来のハツチ処理法では、洗浄スプレィノズ
ルによる洗浄では十分な洗浄効果が得られなかった。バ
ッチ処理法では混練に必要な全粉体と水を受は入れる槽
が必要なため混練装置が大型化する。大型化すると均一
な攪拌を得るためにバッフルが槽の内部に設けられる。

このように槽が大型化し、かつ構造が複雑になると洗浄
スプレィノズルの設置場所に制約を受けること、及び洗
浄液が到達しにくい櫂の内壁部が存在することになるた
め、洗浄スプレィノズルにより自動洗浄することが困難
となる。

本連続混練法では、混練に必要な金粉体と水を受は入れ
る必要はない。混練に必要な混練時間、すなわち滞留時
間は３０秒から２分であるためハツチ処理法に比し槽の
容量は１０分の１から４０分の１と小さくとれる。また
構造も混練槽と混練軸の組合せのみで良く簡単な形状を
とれる。このため、本連続混練法では洗浄スプレィノズ
ルによる自動洗浄が実現できる。

次に本連続混練法の各利用分野での使用法を記す。第２
図はセメント、モルタノベセメント製品の製造工程図を
示す。粉体原料としては、セメント、骨材、粉体添加材
が用いられる。

粉体原料は所定の比率の水と混練されスラリーとなる。

粉体と水の混合比はセメントの水和に必要な量とスラリ
ーの成型に必要な流動性を考慮して決定される。水量が
多すぎると流動性は良好となるが、スラリー成分が分離
しやすくなる。また水和に必要な水分以外の余剰水は蒸
散するため製品の緻密性が損なわれる。このため、混練
時の粉体・水混合比は高精度の管理が要求される。

混練されたスラリーは成型機に注入されるか、または土
木、建築物の建設現場において所定の形状に施工された
型枠中に投入される。また型枠を設けず直接床に流し込
み床仕上材とすることもある。あるいは、掘削された地
中のピットに注入し固化材として使用することもある。

成型または、後者の方法で使用のいずれの場合も、スラ
リーは一定期間養生、すなわち水和反応を行うことによ
りセメント製品またはコンクリート、モルタルになる。

本製造工程では混練と養生の２工程が製品品質に影響を
及ぼす。本粉体と水の連続混練方法は第１図に示す方法
によりコンクリート、モルタノペセメント製品の製造工
程中、セメント等粉体原料と水の混練工程に用いられる
。なお、混練に用いられる水は単なる水に限らず、減水
剤、保水剤、セメント硬化調整剤、膨張剤、合成樹脂エ
マルジョンなどの一般的に用いられる添加剤、混和剤で
あればいずれが混合されていてもさしつかえない。

第３図は石膏製品、石膏仕上材の製造工程を示す。粉体
原料としては、石膏及び粉体添加材が用いられる。粉体
原料は所定の比率の水と混練されスラリーとなる。粉体
と水の混合比は石膏の水和に必要な量とスラリーの成型
に必要な流動性を考慮して決定される。水量がが多すぎ
ると流動性は良好となるが、スラリー成分が分離しやす
くなる。

また水和に必要な水分以外の余剰水は蒸散するため製品
の緻密性が損なわれるのはセメントと同様である。従っ
て石膏の場合も混練時の粉体・水混合比は高精度の管理
が要求される。混練されたスラリーは成型機に注入され
るか、または土木、建築物の建設現場において直接床に
流し込み床仕上材とする。成型または、後者の方法で使
用のいずれの場合も、スラリーは一定期間養生、すなわ
ち水和反応を行うことにより石膏製品または石膏床仕上
材となる。本製造工程では混練と養生の２工程が製品品
質に影響を及ぼす。本粉体と水の混練方法は第１図に示
す方法により石膏製品、石膏床仕上材の製造工程中、石
膏等粉体原料と水の混練工程に用いられる。なお、混練
に用いられる水は単なる水に限らず、減水剤、保水剤、
石膏硬化調整剤、膨張剤、合成樹脂エマルジョンなどの
一般的に用いられる添加剤、混和剤であればいずれが混
合されていてもさしつかえない。

第４図はセラミックス製品、すなわち陶磁器、碍子、レ
ンガ、タイル、瓦、キャスタブル耐火物の製造工程図を
示す。粉体原料としては可塑性原料としてカオリン、粘
土、雲母、蝋石、ベントナイト、滑石が用いられる。ま
た非可塑性原料として長石、珪石、珪砂、石英、陶石、
石灰石、マグネサイト、ドロマイト、炭酸バリウム、炭
酸ストロンチウム、シリマナイト、ムライト、アルミナ
、ジルコン、ジルコニア、ルチル、酸化第２鉄、ベリリ
ア等が用いられる。

これらのうち粉砕が必要な原料については、湿式または
乾式の粉砕処理がとられる。一般に非可塑性原料並びに
可塑性原料の中、蝋石、滑石は粉砕処理が行われる。粉
砕処理が行われた粉体及びカオリン、粘土等の粉体は所
定の比率の水と混練されスラリーとなる。粉体と水の混
合比は多数の粉体原料がスラリー中で均一分散すること
と、混練以降の加工工程に必要な流動性を考慮して決定
される。水量が多すぎるとスラリーの粘度が低下し粉体
原料の分離が起こる。また水分が少なすぎると粘度が上
昇し粉体原料の均一分散が損なわれる。

このため、混練時の粉体・水混合比は高精度の管理が要
求される。混練されたスラリーは成型後、乾燥させた後
加熱により焼成されてセラミックス製品、すなわち陶磁
器、碍子、レンガ、タイル、瓦、キャスタブル耐火物等
となる。本製造工程では原料の調整、すなわち混練及び
成型、焼成の３工程が製品品質に最も影響を及ぼす。本
粉体と水の連続混練方法は第１図に示す方法によりセラ
ミックス製品の製造工程中、原料の調整すなわち混練工
程に用いられる。なお混練に用いられる水は単なる水に
限らず、解膠剤、凝膠剤、保護コロイド、有機結合剤、
潤滑剤、減摩剤、乾燥促進剤、発泡剤などの一般に用い
られる添加剤、混和剤であればいずれが混合されていて
もさしつがえない。

〈実施例〉 以下の実施例により本発明を例示するがそれによって本
発明の趣旨に何等制限を受けるものではない。

実施例１ 第１図に示す連続混練方法において、混練装置９の容量
を１５β、攪拌軸１ｏの長さ対外形寸法比を４．５にと
った。また洗浄スフライノズル１２を設置し、２０ｋｇ
／ｃ［１１の加圧水を噴射できる構造とした。

本装置を用いて以下のセメント組成物と水の混練を行っ
た。

すなわち　ボルトランドセメンン）　１００重量部、砂
１００重量部からなる粉体に対し水６０重量部を加える
。粉体及び水を本装置を用いて連続的に混練を行ったと
ころ、所定のスラリーを得るに必要な混練時間すなわち
スラリーの滞留時間は５０秒であつ一ロ 従って一時間当りの混練処理能力は１５１ｘ３６００１
５０　＝　１０８０１！を得た。

従来のバッチ処理法で混練する場合、混練槽の容量は５
００１を要した。これは、バッチ処理においては、粉体
原料を投入時徐々に投入しないと水と混合しにくい。こ
のため原料の投入に時間を要し、原料の投入・混練・ス
ラリー排出の１バ７チサイクルに３０分程度を要する。

従って、１時間に２サイクル程度が限度となることによ
る。以上より、本連続混練方法によると、従来のバッチ
処理法の約３０分の１の容量に設備をコンパクト化でき
た。

次に混練終了後、洗浄スプレィノズル１２より加圧水を
噴射し、混練装置９の内壁及び攪拌軸１ｏに付着したス
ラリーの洗浄を行った。洗浄に要した時間は４分で、付
着スラリーは除去された。バッチ処理法においては、混
練槽の構造が複雑なため洗浄スプレィノズルによって同
様に洗浄したが混練線種バッフル部、及び混練槽底部の
コーナー隅部に付着スラリーが残った。このたと洗浄ス
プレィノズルによる自動洗浄は困難であった。また洗浄
時間は混練槽の開放及び復帰時間を含め工時間を要した
。

実施例２ 実施例１に示す混練装置を用いて以下の組成の磁器原料
粉体と水の混練を行った。

すなわち　カオリン１００重量部、長石５ｏ重量部、石
英５０重量部からなる粉体に対し水７０重量部を加える
。長石及び石英はあらがじめ粉砕しておく。

粉体及び水を本装置を用いて混練を行ったところ、所定
のスラυ−を得るに必要な混練時間すなわちスラリーの
滞留時間は１５０秒であった。従って一時間当りの混練
処理能力は１５１　ｘ３６（１（１／１６０３３７、５
７を得た。従来のバッチ処理法で混練する場合、混練槽
の容量は約１７０１を要した。これは、実施例１と同様
の理由によりバッチ処理法では１時間に２サイクルのバ
ッチ処理が限度のためである。以上より、本連続混練方
法では、従来のバッチ処理法の約１１分の１の容量に設
備をコンパクト化できた。

次に混練終了後、洗浄スプレィノズル１２より加圧水を
噴射し、混練装置９の内壁及び攪拌＄１１１１０に付着
したスラリーの洗浄を行った。洗浄に要した時間は３分
で、付着スラリーは除去された。パンチ処理法において
は実施例１と同様に、洗浄スプレィノズルによる自動洗
浄は困難であった。

〈発明の効果〉 本発明の混練方法では、連続混練方法をとることにより
コンパクトでかつ簡易な構造で大容量の混練が可能であ
る。

更に本発明の混練方法では、粉体と水の混合比を実際に
供給した粉体の重量を測定しつつ行うため、連続的で正
確な比率制御可能な混練方法が実現できる。

更に本発明の混練方法では、洗浄スプレィノズルにより
自動的に混練槽内に付着したスラリーを洗浄できるので
、省力化及び作業環境の改善が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従う粉体と液体の連続混練方法の系統
図、第２図は本発明の混練方法の用途を示すコンクリー
ト、モルタル、セメント製品の製造工程図、第３図は同
様に本発明の混練方法の用途を示す石膏製品、石膏仕上
材の製造工程図、第４区は同様に本発明の用途を示すセ
メント製品の製造工程図である。 １・・・粉体供給ホッパー　２・・・水タンク、３・・
・計量ホッパー　４・・・粉体フィーダ、５・・・水・
粉体比率制御装置、６・・・水供給量制御弁、７・・・
粉体フィーダ回転数制御器、８・・・重量測定器、９・
・・混練装置、１０・・・攪拌軸、１０ａ・・・スクリ
ュウ形状部、１０ｂ・・・攪拌翼、１１・・・スラリー
堰、１２・・・洗浄スプレィノズル、１３・・・成型器
、１４・・・液面検知器、１５・・・液面制御器第１図 連続混練方法の系統図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、コンクリート、モルタル、セメント製品、石膏製品
   、石膏床仕上材、陶磁器、碍子、レンガ、タイル、瓦、
   キャスタブル耐火物の製造における原料粉体と水との混
   練に際し、原料粉体と水とを投入する投入口と、投入口
   より連続的に投入された前記粉体と水とを混練する混練
   槽と、混練槽内に投入された前記粉体と水とを攪拌する
   攪拌混練手段と、前記投入口とは反対側に設けられ、攪
   拌混練されたスラリーをそこを通して排出し、かつ攪拌
   槽内の滞留スラリー量を可変とするスラリー排出手段と
   を用いることを特徴とする粉体と水の混練方法。 ２、原料粉体と水とを投入する投入口に接続される原料
   粉体の供給ホッパー及び水タンクから、それぞれの流入
   量を連続的に比率制御する投入制御手段をさらに用い、
   前記投入制御手段が前記粉体の供給ホッパーの重量変化
   率にしたがって、それぞれの流入量を比率制御する請求
   項１記載の粉体と水の混練方法。 ３、原料粉体と水とを混練する混練槽に洗浄水を加圧噴
   射させて、前記混練槽を洗浄するスプレー手段を用いる
   請求項１または２記載の粉体と水の混練方法。