JPH0459673A - 着色無機成形体の製造方法 - 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〕 この発明は建築の内、外装材もしくは断熱材又は什器等
に用いられるケイ酸カルシウム系軽量成形体、表面改質
スラグ系軽量成形体、セメント系成形体等の無機成形体
に関するものである。

（従来の技術〕 ケイ酸カルシウム系化合物を主成分とする成形体は人造
木材等と称されて建築用材料として広く用いられている
材料である。その製造方法としてはまずシリカ質原料と
石灰質原料に水を加えて混合スラリー状にし、まず９０
°Ｃ程度で反応させてゲル化させる。これをオートクレ
ーブに入れて１９０〜２５０°Ｃで数時間反応させてゾ
ノトライトを合成する。このゾノトライトスラリーに必
要により靭性を向上させるためにガラス繊維、界面活性
剤、ポリマー混和剤等を適宜加えて撹拌混合し、型枠に
入れて加圧脱水成形を行い、１２０°Ｃ程度で乾燥して
成形体を得る方法である（セメント・コンクリート、Ｎ
ｏ、４６９．　Ｍａｒ、　１９８６．　Ｐ３７〜４３）
。このケイ酸カルシウム系成形体の着色は、乾燥硬化さ
せた成形体の表面に塗装を施こすことによって行なわれ
ている（特開昭５７−７８８８号公報）。そのほか、成
形体の表面にセメントモルタル層を設け、その上に釉薬
を施釉して焼成する技術も知られている（特開昭６３−
７４９８３号公報）。

一方、ガラス質高炉水砕スラグ粉末をアルカリ水溶液で
改質する方法は既に知られており（特開平１−２５２５
５９号公報）、本発明者らはこの改質スラグ粉末を用い
た成形体を既に完成している（特願平１−３３７８１８
号明細書）。改質スラグ系成形体の着色は成形体を形成
するスラリーに顔料を加えたり、その表面を塗装するこ
とにより行なわれる。

そのほか、セメントを主材とする成形体も生産販売され
ており、その着色にはやはり表面塗装等が利用されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題］ 成形体は建築の内、外装材等に利用されるところから表
面を美麗に仕上げることが望まれる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はかかる課題を解決して表面に独特な模様を有す
る着色無機成形体を提供するものであり、型枠内に無着
色又は均一着色を施した無機成形体を形成する水性スラ
リーを張り込み、その表面に顔料を含む疎水性スラリー
を浮かせ、これを成形することを特徴としている。

本発明の方法を適用しうる無機成形体は水系スラリーを
型枠に流し込んで成形しうるちのであればよく、本発明
者らが先に開発した表面改質スラグ系の軽量成形体、ケ
イ酸カルシウム系の軽量成形体、セメント系の成形体等
である。

表面改質スラグ系の軽量成形体はカラス質高炉スラク粉
末をアルカリ水溶液でガラスの溶解反応と水和反応によ
り改質して得られる粉末を工材とし、これにポリマー混
和剤又は合成バルブを加えて成形される軽量成形体であ
る。

ガラス質高炉スラグ粉末をガラスの溶解反応と水和反応
により改質して得られるスラグ（表面改質スラグ）粉末
は、ガラス質高炉スラグ粉末をアルカリ水溶液で処理す
ることによってガラスの溶解反応及び水和反応を生しさ
せ、それによって表面を改質したものである。形状はゾ
ノトライトと異なり、球状あるいは球が重なり合ったぶ
どうの房状である。主な水和生成物はトバモライトまた
はその類似鉱物である。原料のガラス質高炉スラグは水
砕スラグ、風砕スラグ等のいずれであってもよい。粒度
は細かいものがよく、例えばブレーン比表面積で４００
０ｃｆｆｌ／ｇ以上、特に８０００〜Ｉ４０００ｃＩｆ
Ｔ／ｇ程度のものが適当である。このような粒度のもの
を得るために必要により粉砕機および分級機等で微粉化
することができる。原料スラグの比表面積は、本発明の
軽量成形体の物性、特にがさ比重Ｇこ影響を与える。ア
ルカリ水溶液は苛性ソーダ、苛性カリ等の苛性アルカリ
液がよく、濃度は０．５Ｎ以上、特にＩＮ以上が好まし
い。実用上は苛性ソータが使いやすい。また、アルカリ
の組合せも有効である。炭酸ナトリウムを苛性ソーダに
適当量組合せることも有効である。処理時間は処理温度
等によって異なるが３０分間以上であり、通常１時間〜
１０時間程度である。反応を促進するために処理温度は
高い方がよく、実用上９０″Ｃ程度である。

また、１００°Ｃを越える水熱反応によることもよい。

このアルカリ処理によってガラス質高炉スラグ粒子の表
面でガラスの溶解反応と水和物の形成反応が起こる。そ
の結果、スラグ表面が多孔質化してＢＥＴ比表面積は２
０〜１４０ｍ／ｇ程度、好ましくは４０ボ／ｇ以上、さ
らに好ましくは９０ｒｒ？／ｇ以上になる。

アルカリ処理後は水洗してアルカリを除去して使用する
。このような表面改質スラグの製造方法は特公昭５７−
７０９３号公報および、特開平１−２５２５５９号公報
に開示されている。この表面改質スラグは２５０〜８０
０”Ｃ程度、好ましくは４５０°Ｃ程度で加熱して脱水
することにより、初期の状態により異なるが、例えば、
ＢＥＴ比面積１００ｍ／Ｈのものを１２０〜１４０ｉｎ
／ｇ程度に高めることかできる。なお、この際、加熱脱
水によるシンター現象を起こさないような温度と時間条
件を選択することが肝要である。

この加熱脱水処理スラグの使用によって比強度及び吸放
湿特性を向上できるので好ましい。

ポリマー混和剤は、表面改質スラグ粒子に均一に付着す
るものがよく、各種のゴムラテックス、合成樹脂エマル
ジョン等を使用できる。ゴムラテックスは、例えば、天
然ゴムラテックス及びスチレン−ブタジェン共重合体、
アクリロニトリルブタジェン共重合体、クロロプレン重
合体等のラテフクスであり、合成樹脂エマルジョンは例
えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル重合体
、アクリル酸エステル重合体、塩化ビニリデン重合体、
塩化ビニル重合体等のエマルジョンである。ポリマー混
和剤の添加量は、表面改質スラグに対する固形物重量比
で３〜２０％程度、特に５〜１０％程度が適当である。

３％未満では強度及び機械加工性の向上が不充分になり
、一方、２０％を越えると耐火性の低下が実用上問題と
なる。

合成パルプは、合成樹脂、主としてポリオレフィンに親
水性を与えてパルプ状にしたものであり、ポリエチレン
パルプ、ポリプロピレンパルプ等がある。表面改質スラ
グに対する重量比で３〜２０％程度、特に５〜１０％程
度が適当である。３％未満では機械加工性、表面光沢の
向上が不充分であり、一方、２０％を越えると耐火性が
低下する。

ポリマー混和剤と合成パルプは、その一方のみを加えて
もよく、また両方を併用してもよい。

成形体の強度等を高めるためにさらに補強繊維を加える
ことが好ましい。補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維な
どの無機繊維、合成繊維、天然繊維等である。合成繊維
はポリエステル繊維、ポリエチレン繊維等であり、天然
繊維はパルプ、木綿、鉱物繊維等である。これらの中で
不燃性及びコストの点でガラス繊維が特に好ましい。補
強繊維の添加量は、繊維の比重にもよるが表面改質スラ
グに対する重量比で２〜１０％程度が適当である。２％
未満では補強効果が実用上有効でなく、一方１０％を越
えると均一分散性の確保が難しくなる。

ポリマー混和剤の凝集剤を加えることによって表面改質
スラグへのポリマー混和剤の吸着性を高めることができ
、加圧成形過程での濾水（脱水）性が向上し、また、排
水中に漏出する有機物の量を少なくでき、排水処理を容
易に行なうことができる。凝集剤は、硫酸アルミニウム
等の無機系のものもあるが、本発明の成形体には有機系
のもの、特にカチオン型高分子凝集剤が好ましい。カチ
オン型高分子凝集剤の例としては、ポリジアルキルアミ
ノアルキルアクリレート、ポリアミノメチルアクリルア
ミド、ポリビニルピリジニウムハロゲン塩、ポリビニル
イミダシリン等の４級アミン化合物などがある。凝集剤
の添加量は、カチオン型高分子凝集剤の場合には、ポリ
マー混和剤１重量部（固形物重量）に対し０．０５〜０
．２重量部程度が好ましい。

表面改質スラグ系軽量成形体には、そのほか軽量骨材、
増結剤、分散剤、顔料、針状ないし繊維状のケイ酸カル
シウム水和物、水硬性石コウ等をさらに含むことができ
る。軽量骨材はパーライト、シラスバルーン等であり、
添加量は表面改質スラグに対する重量比で６０％を越え
ると成形体の強度、加工性等が低下するので好ましくな
い。増粘剤は補強繊維の分散性向上や成形時の保形性な
どを確保するものであり、水溶性高分子、−船釣にはセ
ルロースエーテル類が用いられる。分散剤はポリマー混
和剤、補強繊維などの分散、混練スラＩＪ−の流動性向
上などのために添加されるものであり、ナフタレンスル
ホン酸塩ホルマリン高縮合物、メラミンスルホン酸系化
合物などが用いられる。顔料は成形体を着色するもので
あり、鉛白、鉛丹、黄鉛、群青、紺青、酸化コバルト、
二酸化チタン、チタニウムイエロー、ヘンガラ、鉄黒、
モリブデン赤、リサージ、アルミニウム粉等の無機顔料
、アゾ系、フタロシアニン系等の有機顔料を使用するこ
とができる。ケイ酸カルシウム水和物は、シリカ質原料
と石灰質原料に水を加えて加熱反応させること↓こよっ
て得られ、ゾノトライト、トバモライト等の針状ないし
は繊維状の結晶質のものか好ましい。表面改質スラグと
上記のケイ酸カルシウム水和物の配合重量比は、９：Ｉ
〜１：９、好ましくは７：３〜３ニアの範囲が適当であ
る。水硬性石コウは、α型及びβ型の半水石コウ、無水
石コウ等のいずれのものであってもよいが価格の面から
β型半水石コウを主要成分とする焼石コラが好ましい。

石コウの添加量は、表面改質スラグに対する重量比で１
０〜１５０％程度、好ましくは３０〜７０％程度が適当
である。１０％以下では曲げ強度の向上効果が少なく、
一方、１５０％を越えると機械加工性及び比強度が低下
する。必要によりクエン酸ソーダなどの石コウの凝結調
整剤をさらに添加することができる。

表面改質スラグ系の軽量成形体の成形は、表面改質スラ
グ粉末（またはそれを含むスラリー）、ポリマー混和剤
又は合成パルプ等および水を含む混合物を混練したスラ
リーを利用して行なう。補強繊維、凝集剤、ケイ酸カル
シウム水和物、軽量骨材、増粘剤、分散剤、顔料等を添
加する場合には混練する前または混練中に添加する。混
練した水性スラリーに気泡が混入し、成形体に欠陥が生
ずる恐れがあれば、消泡剤を添加したり、混練中や混練
後減圧脱泡することもできる。

ケイ酸カルシウム系の軽量成形体の製造方法は種々知ら
れており、その公知の方法で作製された各種組成の水性
スラリーを本発明の方法に適用することができる。例え
ば特開昭５２−１５５１６号公報には粉末状のシリカ質
原料及び石灰質原料を水中に混合して加熱反応させるこ
とによりケイ酸カルシウムの水性スラリーを得、これに
ポリマーエマルジョンを加えてポリマーをケイ酸カルシ
ウムに吸着させる方法が開示されている。また、特開昭
５４１６０４２８号公報には石灰質原料とケイ酸質原料
とを水熱合成反応させて得られたケイ酸カルシウムに水
硬性面コウ、重合体エマルジョン及び重合体エマルジョ
ン用凝集剤を加えて水性スラリーとし、これを成形、乾
燥して成形物とする方法が開示されている。特開昭６０
−２４６２５１号公報には石灰質原料とケイ酸質原料と
を水熱合成反応させて得られたケイ酸カルシウムにカル
ボキシル基を含むスチレン−ブタジェン共重合体ラテン
クス及びカチオン型高分子凝集剤を加えて水性スラリー
としこれを成形、乾燥して成形物とする方法が開示され
ている。特開昭６３−８５０３８号公報には石灰原料と
ケイ酸原料との混合物に水を加えてスラリー化し、オー
トクレーブ中で撹拌しながら加熱することによってケイ
酸カルシウム結晶スラリーを生成させ、これに合成パル
プ又はその熱変形物を加えて脱水、成形、乾燥して成形
体を得る方法が開示されている。特開昭６．３−２０１
０５０号公報には石灰石原料粉末とケイ酸質原料粉末と
を混合し、水を加えて水熱反応させて得られたケイ酸カ
ルシウムスラリーにポリマーエマルジョンを吸着したセ
ピオライト及び補強繊維を加えてプレスにより脱水成形
し乾燥することによって成形体を得る方法が開示されて
いる。さらに、特開昭６３〜２６０８４７号公報には石
炭質原料とケイ酸質原料とを水熱合成反応させて得られ
たケイ酸カルシウム水和物にカルボキシル基を含有する
スチレン−ブタジェン共重合体ラテンクスを加えて水性
スラリーとし、これを成形、乾燥して成形物とする方法
において該成形物を繊維網状体で補強する方法が開示さ
れている。

セメント系無機成形体は、セメント単独あるいはこれに
川砂、シラスバルーン、パーライト、珪砂等を加え、水
を加えて混練した水性スラリーを用いる。セメントはポ
ルトランドセメント等であってもよいがホワイトセメン
トが特に好ましい。

このスラリーはさらに前記の表面改質スラリ、その添加
剤等を含むことができる。

上記の水性スラリーのいずれかをまず型枠内に張り込む
。この型枠の形は成形体の形状に対応するものであり、
通常は長方形で底が浅いバット状をしている。

次いで、その表面に顔料を含む疎水性のスラリーを浮か
せる。顔料は着色目的ムこ応じた色を有し、疎水性スラ
リーに均一分散可能なものであればよく、公知の多くの
ものを使用できる。無機物系の顔料のほうが褪色がない
点で好ましいが、有機物系顔料は鮮やかな色になる利点
がある。スラリーの分散媒は疎水性であって無機成形体
を形成する水性スラリーの上に浮かせられるものであれ
ばよい。一般には油がよく、例えば大豆油、ナクネ油、
ンハキ油等の植物油が好ましいが、鉱物油であってもよ
い。無機成形体を形成する水性スラリーの比重がかなり
大きいところから分散媒の比重は１よりも大きくてもよ
い。疎水性スラリーの主材は熱膨張率が無機成形体を形
成する水性スラリーの主材とほぼ同じであればよい。特
別な目的がなければ両生材には同種のものを用いる。ま
た、疎水性スラリーには無機成形体を形成する水性スラ
リーに添加されている添加物を添加することができる。

特に凝集剤の添加によって色のぼかした調節をすること
ができる。この凝集剤は前述の表面改質スラグ系成形体
において列挙したもののなかから選択できる。疎水性ス
ラリーは１種に限定されるものではなく、顔料の異なる
複数種類を用いることによって彩色の種類を増やすこと
ができる。

その場合、各疎水性スラリーの組成は顔料以外は同−で
あってもよい。

無機成形体を成形する水性スラリーの上に疎水性スラリ
ーを浮かせた後はそのまま成形してもよいが、液流を生
しさせることによって種々の流水模様を有する無機成形
体を製造することができる。

この液流は緩やかな流れがよく、例えば棒等で緩やかに
撹拌するとか気流を吹きつける等の手段によって生じさ
せる。

目的の模様を形成させた後はそれぞれの成形体の方法に
従って成形すればよい。

表面改質スラグ系軽量成形体の場合には、加圧脱水成形
するが、均−脱水や成形効率を上げるために、加圧面に
金網、ろ紙、ろ布、多孔板なとを用いたり、減圧脱水・
脱泡が可能なユニットを組み込んだり、また表面の意匠
性を上げるためエンボス板を組み込んだりすることがで
きる。また加圧脱水後成形体を所定の形状に切出すこと
もできる。加圧は所定の程度まで脱水できる圧力で行え
ばよく、例えば成形体のかさ比重が所定の値になるよう
に調整すれば良く、通常１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２、
好ましくは２０〜６０ｋｇｆ／ｃｕｔである。乾燥は成
形体の内部の水分を除去でき、かつ表面改質スラグの結
晶水が残る程度がよく、例えば１００〜１８０°Ｃ程度
、好ましくは１１０〜１５０°Ｃ程度で加熱乾燥すれば
よい。

成形体の乾燥によるひび割れを防止するために、まず６
０〜８０°Ｃ程度で予備乾燥することも好ましい。

こうして得られる軽量成形体は、混練物から水分を除い
た組成になり、かさ比重は０．２〜Ｉｇ／ｃｆｆｌ程度
、好ましくは０．４〜０．６ｇ／ｃｎｌ程度の多孔質体
である。

ケイ酸カルシウム系軽量成形体も表面改質スラグ系軽量
成形体と同様にして加圧脱水成形し、乾燥すればよい。

セメント系成形体の場合には加圧脱水成形してもよいが
通常はそのまま放置して硬化させればよい。

〔作用］ 無機成形体を形成する水性スラリーの上に顔料を有する
疎水性スラリーを浮かせて成形することによって疎水性
スラリーの形状、特に流水に応じた色模様を成形体の表
面に形成させることができる。無機成形体は吸液性を有
しているところから疎水性スラリーと一体成形を可能に
している。

〔実施例］ 実施例１ ガラス質高炉スラグ（日本鋼管京浜製鉄新製、高炉水砕
スラグ）をボールミルでブレーン比表面積４５００ｃｆ
ｆｌ／ｇまで粉砕し、これを分級原料とし気流分級機に
て分級し、ブレーン比表面積１４０００ｃ＋Ｊ／　ｇの
微粉スラグを得た。

この微粉スラグを温度が９０°Ｃでかつ濃度が３規定の
ＮａＯＨ溶液１００ｍに対し５ｇの割合で添加し、３時
間撹拌処理することによりＢＥＴ比表面積１００ｒｄ／
ｇの表面改質スラグを得た。この表面改質スラグを充分
に水洗してアルカリ分を除去し、乾燥して成形体製造用
原料として用いた。

表面改質スラグ１００重量部に対し、ポリマー混和剤で
ある（スチレンブタジェン共重合体ラテックス（Ｎｉｐ
ｏｌ　ＬＸ−４３８Ｃ１日本ゼオン製）を１５重量部（
固形分として）、カチオン型凝集剤ＣサンフロックＣ４
５４、三洋化成工業製）１．５重量部（固形分として）
及び水４００重量部を加えて混練した。この水性スラリ
ーを１８００×９００×４０１′［ＩＩｎの型枠に張り
込んだ。

前記と同し表面改質スラグ１００重量部に対し同しポリ
マー混和剤２０重量部、同しカチオン型凝集剤４重量部
、ダイピロキサイドカラーのイエロー（Ｔｉ　　５ｂ−
Ｎｉ系、大日精化製）３０重量部及びオリーブ油１０重
量部を混練して疎水性スラリーを作製した。この疎水性
スラリーを型枠の上から５００ｇ／ｒｒ？の割合で流し
込み水性スラリーの上に浮かせた。

次いでこれを棒でゆっくりかきまわし流水模様を形成さ
せた。

そのまま徐々に加圧脱水して成形し、６０°Ｃで１５時
間、さらに１１０″Ｃで５時間乾燥して流水模様を有す
る表面改質スラグ系軽量成形体を得た。

実施例２ 疎水性スラリーにダイピロキサイドカラーのイエローの
代わりにグリーン（Ｃｏ−Ａｆｆ−Ｚｎ−系、大日精化
製）を用いて緑色の疎水性スラリーを作製した。

実施例１と同様にして作製し型枠に張り込んだ水性スラ
リーの上に実施例１と同し黄色の疎水性スラリーを３０
０　ｇ　／ボの割合で浮かせ、次いで緑色の疎水性スラ
リーをその隣りに浮かせた。これを棒でゆっくりかきま
わして流水模様を形成させ、実施例１と同様に加圧脱水
成形後乾燥して２種の色の流水模様を有する表面改質ス
ラグ系軽量成形体を得た。

実施例３ 非晶質ケイ酸粉末と消石灰とをＳｉＣ，、：ＣａＯのモ
ル比が１＝１となるよう調合し、これに５倍量の水を加
え、９０゛Ｃで３時間反応させ、まずＣ３−Ｈゲル（Ｃ
：　ＣａＯ８ｓ：５ｉｏ２、Ｈ：　Ｈ２Ｏ）を得た。

次にこのスラリーに３倍量の水を加え、オートクレーブ
にて２０９°Ｃ，１９ｋｇｆ／ｃ艷Ｇの条件で撹拌しな
がら３時間反応させケイ酸カルシウム永和物を得た。得
られた水和物は粉末Ｘ線回折によりソリドライドである
ことを確認した。水性スラリー、疎水性スラリーの両方
ともこのゾノトライト粉末を表面改質スラグの代わりに
用いて実施例１と同様にして流水模様を有するケイ酸カ
ルシウム系軽量成形体を得た。

実施例４ ホワイトセメント１００重量部、ケイ砂１００重量部、
シラスバルー７５０重量部に水１００重量部を加えて混
練し、この水性スラリーを実施例１と同し型枠に流し込
んだ。

一方、ホワイトセメント１００重量部、ケイ砂８０重量
部、シラスバルーン７０重量部、カチオン型凝集剤（サ
ンフロックＣ４５４、三洋化成工業製）３重量部、ダイ
ピロキサイドカラーのイエロー（ＴｉＳｂ−Ｎｉ系、大
日精化製）３重量部及びオリーブ油１０重量部を混練し
て疎水性スラリーを作製した。

この疎水性スラリーを実施例１と同し型枠の上から１０
００ｇ／　ｒｒｆの割合で流し込み水性スラリーの浮か
せた。これを棒でゆっくりかきまわして流水模様を形成
し、加圧脱水成形を施し、常温で放置して硬化させ、流
水模様を有するセメント系成形体を得た。

〔発明の効果〕

本発明により独特の模様を有し装飾性にすくれた無機成
形体を提供することができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 型枠内に無着色又は均一着色を施した無機成形体を形成
   する水性スラリーを張り込み、その表面に顔料を含む疎
   水性スラリーを浮かせ、これを成形することを特徴とす
   る着色無機成形体の製造方法