トップ :: C 化学 冶金 :: C04 セメント;コンクリ−ト;人造石;セラミツクス;耐火物

【発明の名称】 多孔質材の製造方法
【発明者】 【氏名】木村 雅次

【要約】 【課題】製造コストを削減でき、製造工程数の減少および製造時間の短縮によって生産性を向上させることができるとともに、容易に製造することができる多孔質材の製造方法を提供する。

【解決手段】多孔質材の製造方法では、水和反応により硬化する基材と水とを混練してペースト5を形成し、このペースト5に、多数のシリカゲル前駆体4を分散して混合し、型枠6と、シリカゲル前駆体4よりも小さな幅の多数の開口を備えた仕切材2とを準備し、型枠6内を仕切材2で2つの空間6a,6bに仕切り、シリカゲル前駆体4を混合したペースト5を、型枠6内の2つの空間の一方6aに流し込んで養生する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 水和反応により硬化する基材と水とを混練してペーストを形成し、このペーストに、多数のシリカゲル前駆体を分散して混合し、型枠と、前記シリカゲル前駆体よりも小さな幅の多数の開口を備えた仕切材とを準備し、前記型枠内を前記仕切材で2つの空間に仕切り、前記シリカゲル前駆体を混合した前記ペーストを、前記型枠内の前記2つの空間の一方に流し込んで養生することを特徴とする多孔質材の製造方法。
【請求項2】 前記仕切材は、網またはパンチングメタルで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の多孔質材の製造方法。
【請求項3】 前記基材は、セメントおよび石膏の一方であることを特徴とする請求項1または2に記載の多孔質材の製造方法。
【請求項4】 水和反応により硬化する基材と水とを混練してペーストを形成し、このペーストに、多数の第1シリカゲル前駆体とこの第1シリカゲル前駆体よりも大きな寸法の多数の第2シリカゲル前駆体とを分散して混合し、型枠と、前記第1シリカゲル前駆体よりも小さな幅の多数の第1開口を備えた第1仕切材と、前記第1シリカゲル前駆体よりも大きくかつ前記第2シリカゲル前駆体より小さな幅の多数の第2開口を備えた第2仕切材と、を準備し、前記第1仕切材および第2仕切材を互いに対向するように前記型枠内に配置することによって、前記型枠内を3つの空間に仕切り、前記第1シリカゲル前駆体および前記第2シリカゲル前駆体を混合した前記ペーストを、前記型枠と前記第2仕切材の間の前記空間に流し込んで養生することを特徴とする多孔質材の製造方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸音や防音を目的として建築材料などに用いられる多孔質材の製造方法に関し、特に空隙率の高い吸音層と、空隙率の低い遮断層とを備える2層構造の多孔質材の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の多孔質材の製造方法として、シリカゲル前駆体を用いて多孔質コンクリート材を製造する方法が知られている。この製造方法では、セメント、水および骨材などを所定割合で配合し、ペースト状のセメント含有組成物(以下、セメントペーストという)を形成する。次に、このセメントペーストに、シリカゲル前駆体を所定割合で混合する。この後、セメントペーストを型枠内で養生することにより、硬化させる。この硬化の際に、シリカゲル前駆体が収縮することによって、コンクリート内部に互いに連通する多数の連続孔(空洞)が形成される。これによって、吸音性に優れた多孔質の吸音層が得られる。
【0003】次に、上記吸音層と比べて、シリカゲル前駆体を低い配合割合で混合した、またはまったく配合しない別のセメントペーストを製造し、これを上記吸音層の上に流し込む。この後、このセメントペーストを養生し、硬化させる。これによって、多孔質の吸音層の上に空隙率の低い遮断層を形成した2層構造の多孔質コンクリート材が得られる。このように製造した多孔質コンクリート材では、これを例えば外壁に用いると、吸音層によって吸音することができるとともに、遮断層によって、吸音層の連続孔を介した外部との連通を遮断でき、空気の出入りや雨水の侵入などを防止できる。その結果、吸音性と耐候性を向上させることができる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の製造方法によれば、シリカゲル前駆体を異なる配合割合で混合した2種類のセメントペーストを準備しなければならないので、これら2種類のセメントペーストを別々に貯蔵する貯蔵設備が必要になり、製造コストが上昇してしまうという問題がある。また、製造する際に、2つの貯蔵設備からセメントペーストを型枠内に供給するラインを切り替える工程が必要になる。これに加えて、吸音層および遮断層を確実に形成するために、セメントペースト同士の混合を防止する必要があり、このため、吸音層および遮断層の一方のセメントペーストを硬化させる工程の終了後に、他方のセメントペーストを硬化させる工程を実行しなければならない。したがって、製造工程数の増加や製造時間の延長を招き、生産性が低下してしまうという問題がある。さらに、製造後において、吸音層および遮断層の固着状態を良好に保持できるようにするためには、1層目のセメントペーストが硬化した後に、2層目のセメントペーストを投入するタイミングを適切に見極める必要があり、この見極めが難しいという問題がある。
【0005】本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、製造コストを削減でき、製造工程数の減少および製造時間の短縮によって生産性を向上させることができるとともに、容易に製造することができる多孔質材の製造方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1の多孔質材の製造方法は、水和反応により硬化する基材と水とを混練してペーストを形成し、このペーストに、多数のシリカゲル前駆体を分散して混合し、型枠と、シリカゲル前駆体よりも小さな幅の多数の開口を備えた仕切材とを準備し、型枠内を仕切材で2つの空間に仕切り、シリカゲル前駆体を混合したペーストを、型枠内の2つの空間の一方に流し込んで養生することを特徴とする。
【0007】この多孔質材の製造方法によれば、多数のシリカゲル前駆体を混合したペーストを、仕切材で仕切られた型枠の2つの空間の一方に流し込むことによって、ペーストが、仕切材の多数の開口を通り、型枠の他方の空間側に流れ込む。このときに、ペースト内の多数のシリカゲル前駆体は、仕切材の多数の開口より幅が狭いことによって、仕切材に保持され、一方の空間側に残留する。これによって、型枠内には、多数のシリカゲル前駆体を混合したペーストの層と、ペーストだけの層とが形成される。この後、養生によって、ペーストの硬化およびシリカゲル前駆体の収縮が進むと、多孔質層と中実層、すなわち吸音層と遮断層からなる2層構造の多孔質材が得られる。
【0008】このように、従来と異なり、シリカゲル前駆体を異なる配合割合で混合した2種類のペーストを必要とせず、1種類のペーストを準備するだけでよいので、ペーストを貯蔵する貯蔵設備を1つに減らすことができ、製造コストを削減することができる。また、製造する際に、従来と異なり、2つの貯蔵設備からペーストを型枠内に供給するラインを切り替える工程が不要になる。これに加えて、従来と異なり、一方のペーストを硬化させる工程と、他方のペーストを硬化させる工程とを前後して実行する必要がなく、同時に実行することができる。したがって、製造工程数の減少および製造時間の短縮を達成できることによって、生産性を向上させることができる。さらに、従来と異なり、2層目のペーストを投入するタイミングを見極める必要がなくなるので、製造作業を容易に行うことができる。
【0009】上記において、仕切材は、網またはパンチングメタルで構成されていることが好ましい。
【0010】この多孔質材の製造方法によれば、網またはパンチングメタルという、比較的、入手が容易でかつ低コストの部品を仕切材として用いることで、製造コストをさらに削減することができる。
【0011】また、上記において、基材は、セメントおよび石膏の一方であることが好ましい。
【0012】この多孔質材の製造方法によれば、上記のような特徴を備えた2層構造の多孔質コンクリート材または多孔質石膏材を製造することができる。
【0013】請求項4の多孔質材の製造方法は、水和反応により硬化する基材と水とを混練してペーストを形成し、このペーストに、多数の第1シリカゲル前駆体とこの第1シリカゲル前駆体よりも大きな寸法の多数の第2シリカゲル前駆体とを分散して混合し、型枠と、第1シリカゲル前駆体よりも小さな幅の多数の第1開口を備えた第1仕切材と、第1シリカゲル前駆体よりも大きくかつ第2シリカゲル前駆体より小さな幅の多数の第2開口を備えた第2仕切材と、を準備し、第1仕切材および第2仕切材を互いに対向するように型枠内に配置することによって、型枠内を3つの空間に仕切り、第1シリカゲル前駆体および第2シリカゲル前駆体を混合したペーストを、型枠と第2仕切材の間の空間に流し込んで養生することを特徴とする。
【0014】この多孔質材の製造方法によれば、多数の第1および第2シリカゲル前駆体を混合したペーストを、型枠と第2仕切材の間の空間に流し込むことによって、ペーストおよび第1シリカゲル前駆体が、第2仕切材の多数の第2開口を通り、第2仕切材と第1仕切材の間の空間側に流れ込む。このとき、ペースト内の多数の第2シリカゲル前駆体は、第2仕切材の多数の第2開口より幅が狭いことによって、第2仕切材に保持され、型枠の内壁と第2仕切材との間の空間に残留する。さらに、第2仕切材と第1仕切材の間の空間側に流れ込んだペーストは、第1仕切材の多数の第1開口を通り、第1仕切材と型枠の間の空間側に流れ込む。このとき、ペースト内の多数の第1シリカゲル前駆体は、第1仕切材の多数の第1開口より幅が狭いことによって、第1仕切材に保持され、第2仕切材と第1仕切材の間の空間に残留する。以上によって、型枠内には、多数の第2シリカゲル前駆体を混合したペーストの層と、多数の第1シリカゲル前駆体を混合したペーストの層と、ペーストだけの層とが形成される。この後、養生によって、ペーストの硬化や第1および第2シリカゲル前駆体の収縮が進むと、互いに異なる空隙率の2つの多孔質層と中実層、すなわち2つの吸音層と遮断層からなる3層構造の多孔質材が得られる。
【0015】このように、1種類のペーストを準備するだけで3層構造の多孔質材を製造することができ、上記と同様に、製造コストを削減することができる。同様の理由によって、生産性を向上させることができ、製造作業を容易に行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る多孔質材の製造方法について説明する。図1は、多孔質材としての多孔質コンクリート材(以下、「コンクリート材」という)1を製造する作業手順を示している。図1(d)に示すように、このコンクリート材1は、網2を間にして形成した多孔質層10および中実層11によって、2層構造に構成されている。多孔質層10の内部には、多数の孔(空洞)3がほぼ均一に分散した状態で形成されており、これらの孔3は、隣接する孔3と互いに連通することによって、多数の連続孔(図示せず)を形成している。これらの連続孔は、多孔質層10の外表面に開口している。孔3の内部には、後述するシリカゲル前駆体4(図1(b)参照)が水分を失い、収縮し固形化したシリカゲル(図示せず)が存在している。
【0017】一方、中実層11は、通常の中実なコンクリート層で構成されている。また、網2は、ビニロン繊維製の格子状のものであり、この網2の目(開口)は、シリカゲル前駆体(以下、「生ゲル」という)4の粒径より小さく、これが通過できないような寸法に設定されている。ビニロン繊維は、親和性に優れており、これによって、網2は、セメントペースト5(図1(b),(c)参照)内に配置した際に、セメントペースト5と馴染む特性を備えている。
【0018】このコンクリート材1を製造する場合、まず、基材としてのセメントと、骨材と、セメントに混ぜる水と、減水剤と、生ゲル4とを用意し、これらを所定配合割合で混合する。セメントとしては、市販のポルトランドセメントや、その他各種のセメントを用いる。また、セメントに混合する骨材としては、例えば、人工軽量骨材であるパミスターを、減水剤としては、ナフタリン酸スルホン酸系の減水剤を、それぞれ用いる。
【0019】一方、生ゲル4は、例えばケイ酸ナトリウムやケイ酸カリウムなどのアルカリ−ケイ酸系水溶液を、硫酸等の鉱酸で中和し、弾性ゲルとなった状態で、これを水洗して可溶性塩を除去することによって得られるものであり、内部水を多量に含んだゲル状の物質である。この生ゲル4は、吸着剤、洗剤、接着剤、防火剤やシリカゲルを製造する際の原材料として知られており、常温で放置すると、内部水を放出しつつ凝固する性質を有する。この内部水の放出後に、生ゲル4は、内部水の放出前の1/5〜1/10程度に体積が収縮し、乾燥後にシリカゲルとなる。本実施形態においては、生ゲル4として、比重が1.2前後の飽和状態で、かつほぼ同一粒径の粒状のものを使用する。飽和状態の生ゲル4は、その表面に粘着性を備えており、これにより相互に付着し合う特性を有している。
【0020】次に、コンクリート材1の製造手順について説明すると、まず、図1(a)に示すように、縦長でかつ左右方向(図面の奥行方向)に延びる立型の型枠6を準備するとともに、型枠6の内部を、左右方向に延びる網2によって前後部の空間6a,6bに仕切る。これとは別に、セメント、減水剤および骨材を所定配合割合で混ぜ、充分に空練りする。次に、これらに所定配合割合で水を加え、ミキサーなどを用いて10分程度、混練し、セメントペースト5を製作する。さらに、生ゲル4を、上記セメントペースト5内に所定配合割合で混合し、ミキサーなどを用いて撹拌することによって、セメントペースト5内に均一に分散させる。
【0021】この後、図1(b)に示すように、生ゲル4を分散したセメントペースト5を、型枠6の前部空間6a側に流し込むと、セメントペースト5は、網2を通り抜けて後部空間6b側に流れ込む。しかし、生ゲル4は、網2の目より大きな粒径であるため、網2を通り抜けることができず、前部空間6a内のセメントペースト5内に留まる。さらに、図1(c)に示すように、セメントペースト5を、型枠6内が満たされるまで流し込む。それから、前部空間6aのセメントペースト5を撹拌することによって、生ゲル4を、前部空間6aのセメントペースト5内に均一に分散した後、養生する。
【0022】この状態で水和反応により、セメントペースト5の凝結が開始される。このように凝結する際に、生ゲル4は、セメントペースト5の粘性抵抗やその比重との関係から、セメントペースト5内を移動することがなく、均一に分散した状態に保たれる。
【0023】セメントペースト5は、水和反応の進行に伴って、生ゲル4を均一に分散した状態で硬化し、1〜3時間で初期強度に達する。この時点では、セメントペースト5内の水分含有量が充分なので、生ゲル4は、収縮を開始していない。さらに、養生が進むと、セメントペースト5は、水和反応による水分の減少と、表面からの水分蒸発とにより、内部が乾燥し始め、これに伴って、生ゲル4は、内部水をセメントペースト5側に放出して収縮を開始する。この生ゲル4の収縮開始時には、上記のように、セメントペースト5は、初期強度に達しているので、生ゲル4が収縮しても変形することがなく、図1(d)に示すように、多孔質層10の内部に孔3が形成される。最終的に、セメントペースト5が硬化し、コンクリート材1となったとき、生ゲル4は、体積が1/5〜1/10に収縮して固形化し、内部にマイクロポアを備えたシリカゲルとなる。
【0024】以上のように製造したコンクリート材1では、図1(d)に示すように、多数の連続孔を備えた多孔質層10と、コンクリートのみの中実層11とが、網2を間にして一体に形成される。このコンクリート材1を、例えば多孔質層10側を表側として外壁に用いた場合、音波が多孔質層10表面の開口から連続孔内に入射すると、これが連続孔内で反射を繰り返すことによって、音波の振動エネルギが多孔質層10内で吸収される(一部は、干渉により減衰する)。このように、多孔質層10は、外部から連続孔内に入射した音波を吸収・減衰するための吸音層として作用する。一方、中実層11は、多孔質層10側から中実層11側へ延びる連続孔が、網2を境として中実層11内まで延びていないことによって、コンクリート材1の表裏間における空気の出入りや雨水の侵入などを防止する。このように、中実層10は、コンクリート材1の耐候性を向上させるための遮断層として作用する。
【0025】以上のように構成された本実施形態の製造方法によれば、1つのセメントペースト5で多孔質層10および中実層11の2層を同時に形成することができるので、従来と異なり、生ゲル4を異なる配合割合で混合した2種類のセメントペースト5を必要とせず、1種類のセメントペースト5を準備するだけでよい。これによって、セメントペースト5を貯蔵する貯蔵設備を1つに減らすことができ、製造コストを削減することができる。また、製造する際に、従来と異なり、2つの貯蔵設備からセメントペースト5を型枠6内に供給するラインを切り替える工程が不要になる。これに加えて、従来と異なり、多孔質層10のセメントペースト5を硬化させる工程と、中実層11のセメントペースト5を硬化させる工程とを前後して実行する必要がなく、同時に実行することができる。したがって、製造工程数の減少および製造時間の短縮を達成できることによって、生産性を向上させることができる。
【0026】さらに、1つのセメントペースト5で2層を同時に形成できることによって、従来と異なり、2層目のセメントペースト5を投入するタイミングを見極める必要がなくなるので、2層構造のコンクリート材1を容易に製造することができる。同様の理由によって、従来の2層を時間的にずらして硬化させる場合と比べて、2層間の固着力を向上させることができる。また、ビニロン繊維製の網2という、比較的、入手が容易でかつ低コストの部品を用いて型枠6内を2つに仕切ることができ、製造コストをさらに削減することができる。
【0027】なお、上記実施形態においては、多孔質層10と中実層11を備えた2層構造のコンクリート材1を製造するようにしたが、これに限らず、互いに異なる空隙率の複数の多孔質層と中実層を備えた多層構造のコンクリート材1を製造してもよい。例えば、互いに異なる空隙率の2つの多孔質層と中実層を備えた3層構造のコンクリート材1を製造する場合には、上記網2と生ゲル4に加えて、生ゲル4より大きな粒径の他の生ゲルと、他の生ゲルの粒径より小さくかつ生ゲル4の粒径より大きな目の他の網とを準備し、2つの網を型枠6内に対向させて配置することによって、型枠6内を3つの空間に仕切ってから、型枠6と他の網との間の空間に、2つの生ゲルを混合したセメントペースト5を流し込んで養生するようにすればよい。
【0028】また、上記実施形態においては、粒状の生ゲル4を用いたが、これに限らず、生ゲル4としては、コンクリート材1内に形成する孔3の大きさに応じて、粉末状または塊状のものを適宜、選択して用いればよい。さらに、型枠6を2つの空間6a,6bに仕切る仕切材としてビニロン繊維製の網2を用いたが、これに限らず、他の材質の網、パンチングメタルおよび多数のスリットを備えた金属板などを用いてもよく、型枠6内を仕切ることができ、かつ生ゲル4を通さない多数の開口を有するものであればよい。また、多孔質材を製造するための基材としては、セメントに限らず石膏を用いてもよく、水和反応によって硬化する性質を備えたものであればよい。
【0029】
【発明の効果】以上のように、本発明の多孔質材の製造方法によれば、製造コストを削減でき、製造工程数の減少および製造時間の短縮によって生産性を向上させることができるとともに、容易に製造することができる。
【出願人】 【識別番号】000001410
【氏名又は名称】株式会社河合楽器製作所
【出願日】 平成10年6月10日(1998.6.10)
【代理人】 【識別番号】100093964
【弁理士】
【氏名又は名称】落合 稔 (外1名)
【公開番号】 特開2000−1378(P2000−1378A)
【公開日】 平成12年1月7日(2000.1.7)
【出願番号】 特願平10−162409