JP4485774B2 - 成形体の製造方法及びその方法を用いた製造装置 - Google Patents
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Description
本発明は、成形体の製造方法及びその方法を用いた製造装置に関するものである。
従来より、建造物の内外壁、床、塀、歩道の縁石等に成形体が広く使用されている。
かかる成形体の製造方法の一例としては、炭酸ガスと反応することで硬化が促進される性質を有する粉末状の無機質結合材を加圧成形することによって成形体を製造していた。
さらに、成形体を硬化させるために、密閉した養生室内で炭酸ガスを用いて成形体の後養生を行っていた。
具体的には、粉末状の無機質結合材として、たとえば、生成装置で石灰石を焼成して生成した消石灰を用いており、この消石灰に混合装置を用いて骨材や水分などを混入して原料調整を行い、その後、成形機を用いて原料を加圧成形し、養生装置を用いて成形体を養生していた。
ここで、一般的には、原料となる消石灰を生成装置で生成する工程と、成形機や養生装置で成形体を成形や養生する工程とは、それぞれ別の場所で独立して行われていた（たとえば、特許文献１参照）。
特開２００２−３５６３８５号公報
ところが、上記従来の成形体の製造方法にあっては、原料となる消石灰の生成工程と成型体を炭酸ガス養生する工程とがそれぞれ別の場所で独立して行われていたため、消石灰を生成する工程で発生した炭酸ガスを含有するガスは、大気中に放出されるだけであった。
そのため、排出ガスによる大気汚染の問題の原因となり公害問題を引起すおそれがあるとともに、排出ガスが無駄に放出され、有効に活用されておらず、資源問題を引起すおそれもあった。
そこで、請求項１に係る本発明では、炭酸ガスと反応することで硬化が促進される性質を有する粉末状の無機質結合材を生成するための生成装置と、前記無機質結合材と骨材とを混合して混合体を生成する混合機と、前記混合体を加圧成形して成形体とするための成形機と、前記成形体の後養生を行うための密閉状の養生装置とを有する成形体の製造装置において、前記生成装置と、前記混合機、前記成形機及び前記養生装置とをそれぞれ配管により連通連結することによって、前記生成装置における無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを、前記混合機、前記成形機及び前記養生装置に供給可能とした。
また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記養生装置は、矩形箱型状の本体と、前記本体の内部に形成された前記成形体を載置する養生室と、炭酸ガスを前記養生室に供給するために前記本体上部に連通連結された吸気菅と、前記養生室に供給された炭酸ガスを排気するために前記本体上部に連通連結された排気管と、前記養生室の上部に前記本体の天井壁と平行に取り付けられた多孔板と、前記養生室の低壁に設けられた当該養生室に供給された炭酸ガスを攪拌する攪拌ファンと、を具備することにした。
また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記養生装置に供給されたガスを炭酸ガスと同炭酸ガスよりも軽量のガスとに比重分離し、分離された炭酸ガスを用いて成形体を強制的に養生することにした。
そして、本発明は、以下に記載する効果を奏する。
すなわち、請求項１に係る本発明では、炭酸ガスと反応することで硬化が促進される性質を有する粉末状の無機質結合材を生成するための生成装置と、前記無機質結合材と骨材とを混合して混合体を生成する混合機と、前記混合体を加圧成形して成形体とするための成形機と、前記成形体の後養生を行うための密閉状の養生装置とを有する成形体の製造装置において、前記生成装置と、前記混合機、前記成形機及び前記養生装置とをそれぞれ配管により連通連結することによって、前記生成装置における無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを、前記混合機、前記成形機及び前記養生装置に供給可能としているため、無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを有効に活用することができ、公害問題や資源問題を解消することができる。
また、請求項２に係る本発明では、前記養生装置は、矩形箱型状の本体と、前記本体の内部に形成された前記成形体を載置する養生室と、炭酸ガスを前記養生室に供給するために前記本体上部に連通連結された吸気菅と、前記養生室に供給された炭酸ガスを排気するために前記本体上部に連通連結された排気管と、前記養生室の上部に前記本体の天井壁と平行に取り付けられた多孔板と、前記養生室の低壁に設けられた当該養生室に供給された炭酸ガスを攪拌する攪拌ファンと、を具備しているため、無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを有効に成形体の養生に活用することができる。
また、請求項３に係る本発明では、前記養生装置に供給されたガスを炭酸ガスと同炭酸ガスよりも軽量のガスとに比重分離し、分離された炭酸ガスを用いて成形体を強制的に養生することにしているため、簡易に排出ガスから炭酸ガスを抽出することができる。
本発明では、以下のようにして成形体を製造するようにしている。
（１）無機質結合材の生成
まず、炭酸ガスと反応することで硬化が促進される性質を有する粉末状の無機質結合材を公知の生成装置を用いて生成する。
まず、炭酸ガスと反応することで硬化が促進される性質を有する粉末状の無機質結合材を公知の生成装置を用いて生成する。
ここで、無機質結合材としては、消石灰、ドロマイト、石膏、水酸化マグネシウム等のように、空気中で容易に炭酸ガスと反応して硬化体となる材料を用いている。なお、無機質結合材としては、消石灰、ドロマイト、石膏、水酸化マグネシウムのいずれか一種を単独で用いてもよく、また、二種以上の混合物として用いてもよい。
（２）原料の混合
次に、上記無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを吸着させた骨材を無機質結合材に混合する。
次に、上記無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを吸着させた骨材を無機質結合材に混合する。
ここで、無機質骨材としては、炭酸カルシウム、珪砂、スラグ、フライアッシュ、焼却灰、汚泥、酸化鉄粉等を用いている。なお、これらの無機質結合材と無機質骨材のほかに、更に、シリカゲル・ゼオライト・活性炭・珪藻土等の無機多孔質材料、カオリン・ベントナイト・セピオライト等の粘土、酸化鉄等の無機顔料、酸化チタン・酸化亜鉛等の機能性無機触媒、抗菌抗黴材、クリソタイル・ワラストナイト・ガラス繊維等の無機繊維、パルプ・麻スサ等の天然繊維、ビニロン繊維・ポリエチレン繊維等の合成繊維を加えてもよい。また、混合比率は、無機質結合材を５〜100重量部、無機質骨材を０〜95重量部としている。また、無機質多孔質材料、粘土、無機顔料、機能性無機触媒、抗菌抗黴材、無機繊維等を0．1〜50重量部混合してもよい。
このように、骨材に炭酸ガスを吸着させることによって、成形後に骨材に付着した炭酸ガスによって無機質結合材を成形体の内部から硬化することができるので、成形体の強度を増大することができる。
また、炭酸ガスとして無機質結合材を生成する過程で発生するものを利用しているため、資源の有効利用を図ることができるとともに、ガスの排出量を低減することができて公害の発生を防止することができる。
（３）加圧成形
次に、公知の成形機を用いて無機質結合材を略真空中で加圧成形することによって成形体を形成するとともに、無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを加圧成形直後の成形体に吸着させる。
次に、公知の成形機を用いて無機質結合材を略真空中で加圧成形することによって成形体を形成するとともに、無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを加圧成形直後の成形体に吸着させる。
このように、加圧成形により成形体を製造しているために、焼成処理やオートクレーブ処理などのように熱処理を必要とせず、したがって、熱処理により発生する排煙で環境を汚染することもなく、環境汚染を防止することができるとともに、熱処理を行わないために処理コストの低廉化を図ることができる。
また、金型によって様々な形態の成形体を成型することができ、幅広い分野の成形体を製造することができる。
しかも、空気中の炭酸ガスと反応して硬化する性質を有する無機質結合材を用いているために、自然硬化前に成形体表面の切削・研削・研磨加工が容易に行える一方、成形体の表面を切削・研削・研磨加工しても、成形体の表面が空気中で自然硬化して、成形体表面の強度を確保することができる。
さらに、略真空中において高圧で成形することにより、成形体の内部に殆ど空気が残留しておらず、物理強度が高く、寸法精度の良好な成形体を成形することができる。
特に、加圧成形直後に成形体に炭酸ガスを吸着させているために、成形体の表面に付着した炭酸ガスによって無機質結合材を硬化することができ、成形体の強度を増大させることができる。
また、炭酸ガスとして無機質結合材を生成する過程で発生するものを利用しているため、資源の有効利用を図ることができるとともに、ガスの排出量を低減することができて公害の発生を防止することができる。
（４）養生
最後に、密閉した養生室内で炭酸ガスを用いて成形体の後養生を行う。
最後に、密閉した養生室内で炭酸ガスを用いて成形体の後養生を行う。
この成形体の後養生においては、無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを養生装置内部の養生室内に供給し、その炭酸ガスを用いて成形体を強制的に養生する。
ここで、養生装置は、養生室の上部に前記生成装置を吸気管を介して連通連結するとともに、養生室の上部に排気管を連通連結し、生成装置で発生したガスを吸気管を介して養生室の上部に供給し、養生室の上部で供給されたガスを炭酸ガスと炭酸ガスよりも軽量のガスとに比重分離し、分離された炭酸ガスよりも軽量のガスを排気管を介して外部に排出する一方、炭酸ガスを養生室の内部に供給するように構成している。
このように、加圧成形後に、成形体を炭酸ガス雰囲気中において強制的に養生した場合には、無機質結合材として用いた消石灰等が、
Ｃa(ＯＨ)2＋ＣＯ2 → ＣaＣＯ3＋Ｈ2Ｏ
のように、炭酸ガスを吸収して炭酸カルシウムとなり、これによって、成形体の物理強度を増大させることができる。
Ｃa(ＯＨ)2＋ＣＯ2 → ＣaＣＯ3＋Ｈ2Ｏ
のように、炭酸ガスを吸収して炭酸カルシウムとなり、これによって、成形体の物理強度を増大させることができる。
特に、生成装置で発生した炭酸ガスを養生装置内部の養生室に供給し、養生室の内部で炭酸ガスを用いて成形体を強制的に養生することにしているため、資源の有効利用を図ることができるとともに、ガスの排出量を低減することができて公害の発生を防止することができて、公害問題や資源問題を解消することができる。
また、生成装置で発生したガスを前記養生室の上部に供給するための吸気管と供給されたガスを排出する排気管とを連通連結して、養生室の上部で供給されたガスを炭酸ガスと同炭酸ガスよりも軽量のガスとに比重分離し、分離された炭酸ガスを用いて成形体を強制的に養生することにしているため、簡易に排出ガスから炭酸ガスを抽出することができるので、養生装置の構造を簡略化することができ、養生装置に要するコストを削減できて、成形体の製造コストを低減することができる。
以下に、本発明に係る成形体の製造装置について図面を参照しながら具体的に説明する。
成形体の製造装置１は、図１に模式的に示すように、生成装置２と混合機３と成形機４と養生装置５とで構成している。
生成装置２は、炭酸ガスと反応することで硬化が促進される性質を有する粉末状の無機質結合材である消石灰を生成するものである。
この生成装置２では、消石灰の生成過程で炭酸ガスを含有するガスが発生する。この炭酸ガスを含有するガスは、排気管６を介して生成装置２の外部に排出され、吸気管7,8,9を介して混合機３、成形機４、養生装置５にそれぞれ供給される。
混合機３は、生成装置２から供給される無機質結合材と骨材などとを混合して混合体を生成するものである。なお、混合機３によって含水量の調整も併せて行われる。
この混合機３では、吸気管７から供給されるガスを骨材などに吹き付けることによって、骨材などの表面に炭酸ガスを吸着させ、その後、この骨材などと無機質結合材とを撹拌混合するようにしている。
成形機４は、混合機３から供給される混合体を略真空中で加圧成形するものである。
この成形機４では、吸気管８から供給されるガスを加圧成形直後に成形体に吹き付けることによって、成形体の表面に炭酸ガスを吸着させている。
養生装置５は、成形機４から供給される成形体を炭酸ガスで養生することによって成形体の後養生を行うものである。
この養生装置５では、吸気管９から供給されるガスから炭酸ガスを比重分離し、その炭酸ガスを用いて成形体を強制的に養生することにしている。
具体的には、養生装置５は、図２及び図３に示すように、矩形箱形状の本体11の内部に成形体を載置するための養生室12を形成するとともに、本体11の左右側壁に出入扉13,14を設け、さらには、本体11の天井壁の右側後部に吸気管９を接続し、本体11の天井壁の左側後部に排気管10を接続し、本体11の前側壁の左側下部に排気管15を接続している。図中、16は、観察窓である。
これにより、養生装置５は、生成装置２と吸気管９を介して連通連結しており、養生室12は、吸気管９と排気管10,15とに連通連結している。
また、養生装置５は、本体11の上部に複数の噴出口17を有する多孔板18を天井壁と平行に取付け、本体11の底壁の左右中央部に一対のファン19,20を埋設している。
これにより、養生装置５は、養生室12の上部で供給されたガスを炭酸ガスと同炭酸ガスよりも軽量のガスとに比重分離し、分離された炭酸ガスを用いて成形体を養生室12の内部で強制的に養生するようにしている。
すなわち、吸気管９から供給されたガスは、多孔板18の上方空間に供給され、その後、比較的重量のある炭酸ガスは、多孔板18の噴出口17から養生室12の内部に噴出され、一方、比較的軽量なガスは、多孔板18の上方空間を通過して排気管10から排出される。
そして、養生室12の内部に供給された炭酸ガスは、ファン19,20によって撹拌されることで均一濃度となり、養生室12の内部に静置した成形体を強制的に養生し、その後、排気管15から外部に排出される。
また、養生装置５は、上部に左右一対の吐水管21を取付けており、この吐水管21の外周下部に形成した複数の吐水口22から水や薬液などを成形体に噴霧できるようにしている。
成形体の製造装置１は、以上に説明したような構成となっており、生成装置２と養生装置５とを連通連結することによって生成装置２で発生した炭酸ガスを養生装置５の内部の養生室12に供給し、養生室12の内部で炭酸ガスを用いて成形体を強制的に養生するようにしている。
これにより、上記成形体の製造装置１では、無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを有効に活用することができ、公害問題や資源問題を解消することができる。
特に、生成装置２で発生したガスを養生室12の上部に供給するための吸気管９と供給されたガスを排出する排気管10とを連通連結して、養生室12の上部で供給されたガスを炭酸ガスと同炭酸ガスよりも軽量のガスとに比重分離し、分離された炭酸ガスを用いて成形体を強制的に養生しているため、簡易に排出ガスから炭酸ガスを抽出することができる。
１ 成形体の製造装置
２ 生成装置
３ 混合機
４ 成形機
５ 養生装置
６ 排気管
7,8,9 吸気管
10 排気管
11 本体
12 養生室
15 排気管
17 噴出口
18 多孔板
19,20 ファン
21 吐水管
22 吐水口
２ 生成装置
３ 混合機
４ 成形機
５ 養生装置
６ 排気管
7,8,9 吸気管
10 排気管
11 本体
12 養生室
15 排気管
17 噴出口
18 多孔板
19,20 ファン
21 吐水管
22 吐水口
Claims (3)
- 炭酸ガスと反応することで硬化が促進される性質を有する粉末状の無機質結合材を生成するための生成装置と、前記無機質結合材と骨材とを混合して混合体を生成する混合機と、前記混合体を加圧成形して成形体とするための成形機と、前記成形体の後養生を行うための密閉状の養生装置とを有する成形体の製造装置において、
前記生成装置と、前記混合機、前記成形機及び前記養生装置とをそれぞれ配管により連通連結することによって、前記生成装置における無機質結合材の生成過程で発生する炭酸ガスを、前記混合機、前記成形機及び前記養生装置に供給可能としたことを特徴とする成形体の製造装置。 - 前記養生装置は、矩形箱型状の本体と、前記本体の内部に形成された前記成形体を載置する養生室と、炭酸ガスを前記養生室に供給するために前記本体上部に連通連結された吸気菅と、前記養生室に供給された炭酸ガスを排気するために前記本体上部に連通連結された排気管と、前記養生室の上部に前記本体の天井壁と平行に取り付けられた多孔板と、前記養生室の低壁に設けられた当該養生室に供給された炭酸ガスを攪拌する攪拌ファンと、を具備することを特徴とする請求項１に記載の成形体の製造装置。
- 前記養生装置に供給されたガスを炭酸ガスと同炭酸ガスよりも軽量のガスとに比重分離し、分離された炭酸ガスを用いて成形体を強制的に養生することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形体の製造装置。
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