(57)【要約】【課題】硬化物において、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる透光性ジオポリマー成形材料を提供する。【解決手段】透光性ジオポリマー成形材料は、アルカリ化合物と、ケイ酸化合物と、少なくともアルミニウム化合物を含むフィラーと、を含有する。前記フィラーは、前記少なくともアルミニウム化合物を含む易アルカリ溶解性材料を含有する。前記フィラーは、前記アルカリ化合物と前記ケイ酸化合物と前記アルミニウム化合物との反応硬化物よりも屈折率が０．５以上大きい難アルカリ溶解性材料を、実質的に含有しない。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性ジオポリマー成形材料であって、
アルカリ化合物と、
ケイ酸化合物と、
少なくともアルミニウム化合物を含むフィラーと、
を含有し、
前記フィラーは、
前記少なくともアルミニウム化合物を含む易アルカリ溶解性材料を含有し、
前記アルカリ化合物と前記ケイ酸化合物と前記アルミニウム化合物との反応硬化物よりも屈折率が０．５以上大きい難アルカリ溶解性材料を、実質的に含有しない、
透光性ジオポリマー成形材料。
【請求項２】
前記易アルカリ溶解性材料を、固形分全体に対して５質量％以上５０質量％以下で含有する、
請求項１に記載の透光性ジオポリマー成形材料。
【請求項３】
前記ケイ酸化合物を、前記アルミニウム化合物よりも多く含有する、
請求項１又は２に記載の透光性ジオポリマー成形材料。
【請求項４】
前記フィラーは、ケイ酸アルミニウム、及び水酸化アルミニウムの群から選択される少なくとも１種の化合物を含有する、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の透光性ジオポリマー成形材料。
【請求項５】
前記ケイ酸化合物は、水ガラスと、ヒュームドシリカとを含む、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の透光性ジオポリマー成形材料。
【請求項６】
前記フィラーは、前記反応硬化物の屈折率との差が０．５よりも小さい難アルカリ溶解性材料を更に含有する、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の透光性ジオポリマー成形材料。
【請求項７】
前記反応硬化物の屈折率との差が０．５よりも小さい難アルカリ溶解性材料が、平均粒子径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の石英を含む、
請求項６に記載の透光性ジオポリマー成形材料。
【請求項８】
アルカリ化合物と、少なくともアルミニウム化合物を含むフィラーを混合して混合物を得る工程と、
前記混合物にケイ酸化合物を添加する工程と、
前記混合物と前記ケイ酸化合物とを混合して透光性ジオポリマー成形材料を得る工程と、
を含み、
前記フィラーは、
前記少なくともアルミニウム化合物を含む易アルカリ溶解性材料を含有し、
前記アルカリ化合物と前記ケイ酸化合物と前記アルミニウム化合物との反応硬化物よりも屈折率が０．５以上大きい難アルカリ溶解性材料を、実質的に含有しない、
透光性ジオポリマー成形材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、透光性ジオポリマー成形材料、及び透光性ジオポリマー成形材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地球環境への負荷を軽減するため、セメント産業では二酸化炭素の排出量を減らすことが求められている。
【０００３】
そこで、セメント系材料の代替材料として、例えば、特許文献１には、フィラーとアルカリ活性剤と骨材とを含有するジオポリマー組成物が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２３９４４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の場合、フィラーとしてフライアッシュ（石炭灰）が用いられているため、ジオポリマー組成物の硬化物は、石炭灰に起因にしたコンクリート調の色になってしまいやすい。このため、硬化物は、透光性を得にくく、自然石のような高意匠の外観を得にくい。
【０００６】
本開示の目的は、硬化物において、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる透光性ジオポリマー成形材料、及び透光性ジオポリマー成形材料の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示に係る一態様は、透光性ジオポリマー成形材料であって、アルカリ化合物と、ケイ酸化合物と、少なくともアルミニウム化合物を含むフィラーと、を含有する。前記フィラーは、前記少なくともアルミニウム化合物を含む易アルカリ溶解性材料を含有する。前記フィラーは、前記アルカリ化合物と前記ケイ酸化合物と前記アルミニウム化合物との反応硬化物よりも屈折率が０．５以上大きい難アルカリ溶解性材料を、実質的に含有しない。
【０００８】
本開示に係る一態様は、透光性ジオポリマー成形材料の製造方法である。前記製造方法は、アルカリ化合物と、少なくともアルミニウム化合物を含むフィラーを混合して混合物を得る工程と、前記混合物にケイ酸化合物を添加する工程と、前記混合物と前記ケイ酸化合物とを混合して透光性ジオポリマー成形材料を得る工程と、を含む。前記フィラーは、前記少なくともアルミニウム化合物を含む易アルカリ溶解性材料を含有し、前記アルカリ化合物と前記ケイ酸化合物と前記アルミニウム化合物との反応硬化物よりも屈折率が０．５以上大きい難アルカリ溶解性材料を、実質的に含有しない。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、透光性ジオポリマー成形材料の硬化物において、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一実施形態に係る透光性ジオポリマー成形材料の硬化物に入射された光が、上記硬化物において、反射、屈折、散乱、吸収、透過する態様を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜透光性ジオポリマー成形材料＞
まず、一実施形態に係る透光性ジオポリマー成形材料について説明する。
【００１２】
本実施形態に係る透光性ジオポリマー成形材料（以下、成形材料（Ｘ）という）は、アルカリ化合物と、ケイ酸化合物と、フィラーとを含有する。フィラーは、少なくともアルミニウム化合物を含む。また、成形材料（Ｘ）の硬化物は、成形材料（Ｘ）中で生じる化学反応によりジオポリマーが生成されることで得られる硬化物である。
【００１３】
成形材料（Ｘ）がアルカリ化合物とケイ酸化合物とアルミニウム化合物とを含有することで、アルカリ化合物の水溶液存在下で、ケイ酸化合物からケイ酸が得られやすく、アルミニウム化合物から水酸化アルミニウムが得られやすくなる。そして、水酸化アルミニウム等とケイ酸とで脱水重縮合反応が生じることで、架橋構造を有するジオポリマーが生成されやすくなる。
【００１４】
ここで、「ジオポリマー」は、アルミニウム等を含有するケイ酸ポリマーである。
【００１５】
また、成形材料（Ｘ）及び硬化物中のフィラーは、粒子状だけに限定されず、成形材料（Ｘ）の作製時にフィラーを溶解させた溶解物であってもよく、或いは粒子と溶解物との混合物であってもよい。成形材料（Ｘ）がフィラーの溶解物を含有する場合、フィラーの溶解物はジオポリマーの生成に関与してもよい。具体的な一例として、アルミニウム化合物の溶解物は、上記の通り、ジオポリマーの生成に関与する。
【００１６】
本実施形態に係る成形材料（Ｘ）において、フィラーは、易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）を含有し、難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）を実質的に含有しない。易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）は、アルカリ化合物を含有する水溶液に対して溶解しやすい材料であって、少なくともアルミニウム化合物を含む。
【００１７】
難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）は、アルカリ化合物を含有する水溶液に対して溶解しにくい材料であって、アルカリ化合物とケイ酸化合物とアルミニウム化合物との反応硬化物（以下、単に反応硬化物という場合がある）よりも屈折率が０．５以上大きい。例えば、反応硬化物の屈折率が１．５０である場合、フィラーは、屈折率が２．００以上の難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）を実質的に含有しない。難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）は、硬化物において粒子状のフィラーとして存在しやすい。難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）が有する、アルカリ化合物の水溶液に対する難溶解性は、例えば下記の方法で得られる。例えばｐＨが１４である成形材料（Ｘ）に用いるアルカリ化合物水溶液に、アルカリ化合物水溶液の重量に対して１質量％の難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）を添加する。難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）の添加から２４時間後、アルカリ化合物水溶液中で、添加前の重量に対して１０質量％以上の難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）が溶存する。
【００１８】
フィラーが易アルカリ溶解性材料を含有し、難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）を実質的に含有しないことで、硬化物中に光散乱性の高いフィラーが粒子状に存在しにくくなる。すなわち、硬化物に含まれる光散乱性の高い粒子状のフィラーの量を軽減できる。これにより、屈折光は、粒子状のフィラーによる影響（例えば、屈折、散乱、及び反射）を受けにくくなって、硬化物内で吸収されにくくなる。このため、硬化物は、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【００１９】
本実施形態に係る成形材料（Ｘ）を硬化させると、図１のような透光性を有する硬化物１になる成形材料となる。硬化物１が透光性を有することで、硬化物１の受光面に向かって入射された光（入射光）は、受光面で反射光と屈折光とに分けられる。屈折光は、硬化物１に対する光の入射時に、硬化物１内にあり、反応硬化物の屈折率により受光面で折れ曲がった光である。そして、屈折光は、入射光の光軸において受光面とは反対側の出射面から正透過光（図１の太矢印）として出射される。図１の例では、正透過光を囲むようにして、出射面から拡散透過光（図１の細矢印）が出射されている。拡散透過光は、屈折光の一部が硬化物１内で散乱されて散乱光となり、この散乱光が出射面から出射された光である。また、反射光は、正反射光（図１の太矢印）と、拡散反射光（図１の細矢印）とを含む。正反射光は、入射光の一部が受光面で鏡面反射した光であり、鏡面反射光ともいう。拡散反射光は、屈折光の一部が硬化物１内で散乱されて散乱光となり、この散乱光が受光面から出射された光である。拡散反射光は、正反射光を囲んでいる。
【００２０】
硬化物１の透光性は、可視光透過率で示される。硬化物１の可視光透過率は、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６に準拠して測定される。硬化物１の可視光透過率は、硬化物１の厚みが４ｍｍである場合に、好ましくは３％以上である。この場合、硬化物１は、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。硬化物１の可視光透過率は、より好ましくは１０％以上であり、更により好ましくは２０％以上である。硬化物１の可視光透過率の上限は、特に限定されないが、例えば８０％である。
【００２１】
ここで「フィラーは、難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）を実質的に含有しない」とは、難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）の量が、アルカリ化合物とケイ酸化合物とアルミニウム化合物との固形分全体に対して僅かであることを意味する。すなわち、フィラーは、好ましくは難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）を含有しないが、不可避的な不純物として難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）が混入してしまう態様を許容することを意味する。難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）の量は、例えば、アルカリ化合物とケイ酸化合物とアルミニウム化合物との固形分全体に対して、好ましくは２質量％以下であり、より好ましくは０．５質量％以下である。難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）の下限量は、０質量％である。
【００２２】
難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）として、例えば、錫酸鉛、酸化チタン、及び酸化鉄が挙げられる。
【００２３】
また、フィラーは、難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）とは異なる難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）を更に含有できる。難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）は、反応硬化物（アルカリ化合物とケイ酸化合物とアルミニウム化合物との反応硬化物）の屈折率との差が０．５よりも小さい屈折率の材料である。この場合、難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）と反応硬化物との屈折率差は小さい。このため、硬化物１中に、難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）からなる粒子状のフィラー２が分散していても、硬化物１内に入射した屈折光は、粒子状のフィラー２により屈折されにくく、散乱して吸収されにくい。屈折光が硬化物１内に吸収されにくいことで、硬化物１は、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【００２４】
難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）は、難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）と同様、アルカリ化合物水溶液に対して溶解しにくい材料である。難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）として、例えば、石英、酸化マグネシウム、及び硫酸バリウム等が挙げられる。特に難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）が石英を含むことが好ましい。石英は、結晶質シリカの１種である。結晶質シリカは、結晶構造を持つ二酸化珪素である。難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）が石英を含むことで、成形材料（Ｘ）の成形時における硬化収縮を抑制することができる。つまり、成形収縮率を小さくすることができる。
【００２５】
難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の平均粒子径は、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であり、より好ましくは０．１５ｍｍ以上１ｍｍ以下である。難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の平均粒子径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることで、硬化物１は、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の平均粒子径は、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内では、大きいほど好ましい。特に難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）が石英を含み、さらにこの石英の平均粒子径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であることがより好ましい。この場合、石英の配合比率を高めても透光性の低下を抑えることができるため、成形材料（Ｘ）の成形時における硬化収縮を抑制しつつ、硬化物１の透光性の低下も抑制することができる。なお、本明細書において「平均粒子径」とは、動的光散乱法による測定結果から算出されるメディアン径、すなわち累積５０％径（Ｄ５０）を意味する。
【００２６】
難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の量は、難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の平均粒子径によって以下のように変えるのが好ましい。
【００２７】
すなわち、難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の平均粒子径が５０μｍ未満の場合には、難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の量は、好ましくは、アルカリ化合物とケイ酸化合物とアルミニウム化合物との固形分全体に対して８質量％未満である。この場合、硬化物１は透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の量は、より好ましくは５質量％以下であり、更により好ましくは２質量％以下である。難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の下限量は、０質量％である。
【００２８】
また難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の平均粒子径が５０μｍ以上の場合（特に０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の場合）には、難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の量は、好ましくは、アルカリ化合物とケイ酸化合物とアルミニウム化合物との固形分全体に対して９０質量％未満である。この場合、硬化物１は透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の量は、より好ましくは８０質量％以下である。
【００２９】
易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）は、上記の通り、アルカリ化合物の水溶液に対して溶解しやすい材料である。このため、硬化物１に、易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）からなる粒子状のフィラー２が含有されにくくなる。これにより、屈折光は、粒子状のフィラー２による影響を受けにくくなって、硬化物１内で吸収されにくくなる。このため、硬化物１は、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【００３０】
易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）が有するアルカリ化合物の水溶液に対する溶解性は、例えば下記の方法で得られる。例えばｐＨが１４である成形材料（Ｘ）に用いるアルカリ化合物水溶液に、アルカリ化合物水溶液の重量に対して１質量％の易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）を添加する。易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）の添加から２４時間後、アルカリ化合物水溶液中で、添加前の重量に対して１０質量％未満の易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）が溶存するか、或いは易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）が完全溶解する。
【００３１】
本実施形態において、好ましくは、成形材料（Ｘ）は、その固形分全体に対して５質量％以上５０質量％以下の易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）を含有する。成形材料（Ｘ）が５質量％以上の易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）を含有する場合、成形材料（Ｘ）は硬化しやすくなる。成形材料（Ｘ）が５０質量％以下の易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）を含有する場合、硬化物１の透光性が向上しやすくなり、硬化物１は自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【００３２】
また、易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）は、少なくともアルミニウム化合物を含む。アルミニウム化合物は、成形材料（Ｘ）の硬化時に、ジオポリマーのアルミニウム源となる化合物である。
【００３３】
成形材料（Ｘ）は、固形分換算で、ケイ酸化合物を、アルミニウム化合物よりも多く含有してもよい。成形材料（Ｘ）は、好ましくは、ケイ酸化合物を、アルミニウム化合物の２倍以上含有する。
【００３４】
アルミニウム化合物として、例えば、ケイ酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、及びアルミニウムイソプロポキシド等が挙げられる。アルミニウム化合物は、上記の群から選択される少なくとも１種の化合物を含有できる。
【００３５】
アルミニウム化合物がケイ酸アルミニウムを含有する場合、ケイ酸アルミニウムの量は、好ましくは、成形材料（Ｘ）の固形分全体に対して１０質量％以上４０質量％以下である。
【００３６】
アルミニウム化合物が水酸化アルミニウムを含有する場合、好ましくは、水酸化アルミニウムの量は、成形材料（Ｘ）の固形分全体に対して１０質量％以上３５質量％以下である。
【００３７】
易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）は、アルミニウム化合物のみを含有してもよく、アルミニウム化合物以外の金属化合物を更に含有してもよい。金属化合物として、例えば、カルシウム化合物、及び亜鉛化合物が挙げられる。金属化合物は、上記の群から選択される少なくとも１種の化合物を含有できる。カルシウム化合物は、例えば、水酸化カルシウムである。亜鉛化合物は、例えば、酸化亜鉛である。
【００３８】
易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）を含有する場合、易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）の量は、好ましくは、成形材料（Ｘ）の固形分全体に対して０質量％以上１０質量％以下である。
【００３９】
ケイ酸化合物は、成形材料（Ｘ）の硬化時に、ジオポリマーのケイ素源となる化合物である。ケイ酸化合物として、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸アルミニウム及びメタケイ酸ナトリウム等のケイ酸塩；水ガラス；並びにヒュームドシリカが挙げられる。ケイ酸化合物は、上記の群から選択される少なくとも１種の化合物を含むことができる。ケイ酸化合物は、好ましくは、水ガラスと、ヒュームドシリカとを含む。
【００４０】
水ガラスは、ケイ酸塩を水又はアルカリ化合物の水溶液に完全溶解させた水溶液である。ヒュームドシリカは、非晶質の二酸化珪素を主成分として含有する粒子状の成分であって、アルカリ化合物の水溶液に対して溶解しやすい性質を有する。このため、ヒュームドシリカは、アルカリ化合物の水溶液の存在下で溶解して、ジオポリマーのケイ素源となる。
【００４１】
アルカリ化合物は、水に溶解することで、ジオポリマーを生じさせる際に、成形材料（Ｘ）をアルカリ性にする化合物である。アルカリ化合物として、例えば、水酸化ナトリウム、及び水酸化カリウムが挙げられる。アルカリ化合物は、上記の群から選択される少なくとも１種の化合物を含有できるが、好ましくは、水酸化カリウムである。また、本実施形態では、成形材料（Ｘ）は、好ましくは、アルカリ化合物の水溶液を含有し、より好ましくは、水酸化カリウム水溶液を含有する。
【００４２】
また、成形材料（Ｘ）は、その効果に影響しなければ、増粘剤、着色剤等の各種添加材を含有することができる。
【００４３】
増粘剤としては、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、及びカルボキシメチルセルロースが挙げられる。
【００４４】
着色剤は、硬化物１において透光性を得ることができ、かつ硬化物１を着色させる成分である。着色剤として、例えば、ベンガラ、鉄黒、酸化チタン等の微量の難アルカリ溶解性材料（Ｍ２）や有機系の染料が挙げられる。
【００４５】
＜透光性ジオポリマー成形材料の製造方法＞
次に、一実施形態に係る透光性ジオポリマー成形材料の製造方法について説明する。本製造方法は、成形材料（Ｘ）を製造する方法である。このため、本製造方法は、成形材料（Ｘ）の説明を参照する。
【００４６】
本実施形態に係る製造方法は、準備工程と、第１混合工程と、添加工程と、第２混合工程と、を含む。
【００４７】
準備工程は、アルカリ化合物と、フィラーと、ケイ酸化合物とを用意する工程である。準備工程中、アルカリ化合物を水に溶解させたアルカリ化合物水溶液を作製してもよい。また、ケイ酸化合物が固形状のケイ酸塩である場合には、ケイ酸塩を水又はアルカリ化合物水溶液に溶解させてもよい。準備工程後、第１混合工程と、添加工程と、第２混合工程とが行われる。
【００４８】
第１混合工程は、アルカリ化合物と、少なくともアルミニウム化合物を含むフィラーとを混合して混合物を得る工程である。フィラーが、アルミニウム化合物以外の金属化合物、及び難アルカリ溶解性材料（Ｍ３）の群から選択される少なくとも一方の化合物を更に含む場合、これらの化合物は、準備工程中に予め混合されてもよく、或いは第１混合工程中にアルカリ化合物と混合されてもよい。第１混合工程後、添加工程と、第２混合工程とが行われる。
【００４９】
添加工程は、第１混合工程で得られた混合物にケイ酸化合物を添加する工程である。添加工程中、ケイ酸化合物の全量を混合物に添加してもよい。あるいは、添加工程と、第２混合工程とを同時に行って、ケイ酸化合物を複数回に分けて混合物に添加してもよい。なお、ケイ酸アルミニウムのように、アルミニウム化合物とケイ酸化合物の両者に含まれるフィラーは、通常は第１混合工程でアルカリ化合物と混合するが、添加工程でも添加して第２混合工程でも混合するようにしてもよい。
【００５０】
第２混合工程は、ケイ酸化合物が添加された混合物を混合して成形材料（Ｘ）を得る工程である。第２混合工程で得られた成形材料（Ｘ）が水を含有していない場合、第２混合工程後、成形材料（Ｘ）に水を添加して更に混合することで、成形材料（Ｘ）中の化合物を水に溶解させることができる。
【００５１】
本実施形態では、第２混合工程後、水を含有する成形材料（Ｘ）を成形型に供し、この状態で成形材料（Ｘ）を硬化させることで硬化物１を得ることができる。
【００５２】
成形材料（Ｘ）を硬化させる際、成形材料（Ｘ）及び成形型の温度は、室温であってもよい。この場合、成形型の素材が制約されにくくなるため、成形型に任意の模様を形成しやすくなる。また、成形材料（Ｘ）の硬化時間は、得られる硬化物１の大きさに応じて任意に設定されるため、特に限定されない。
【実施例】
【００５３】
以下、本開示を実施例によって具体的に説明する。
【００５４】
＜実施例１〜１９、及び比較例１〜７＞
各実施例及び比較例は、下記の成分を用いて行われた。
【００５５】
・ＫＯＨ水溶液：水酸化カリウム水溶液（固形分量：２７．３質量％）
・水ガラス：ケイ酸カリウムの水溶液（固形分量：４９．７質量％）
・ヒュームドシリカ：アエロジル２００（日本アエロジル株式会社製）
・石英パウダー（株式会社丸東製、平均粒子径：３５μｍ、７０μｍ、２００μｍ）。
【００５６】
｛ジオポリマー成形材料｝
［実施例１］
４６．０質量部のＫＯＨ水溶液と、２１．７質量部のケイ酸アルミニウムとを混合して混合物を作製した。そして、混合物に、１９．７質量部の水ガラスと、１０．３質量部のヒュームドシリカとを添加して更に混合することで、ジオポリマー成形材料を作製した。
【００５７】
［実施例２］
４６．０質量部のＫＯＨ水溶液と、２１．７質量部のケイ酸アルミニウムと、０．３質量部の水酸化アルミニウムとを混合して混合物を作製した。そして、混合物に、１９．７質量部の水ガラスと、１０．３質量部のヒュームドシリカとを添加して更に混合することで、ジオポリマー成形材料を作製した。
【００５８】
［実施例３］
水酸化アルミニウムの量を１質量部にした以外は、実施例２と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００５９】
［実施例４］
水酸化アルミニウムの代わりに、１質量部の水酸化カルシウムを用いた以外は、実施例３と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００６０】
［実施例５］
水酸化アルミニウムの代わりに、１質量部の酸化亜鉛を用いた以外は、実施例３と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００６１】
［実施例６］
水酸化アルミニウムの代わりに、１質量部の酸化マグネシウムを用いた以外は、実施例３と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００６２】
［比較例１］
水酸化アルミニウムの代わりに、１質量部の錫酸鉛を用いた以外は、実施例３と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００６３】
［比較例２］
水酸化アルミニウムの代わりに、１質量部の酸化チタンを用いた以外は、実施例３と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００６４】
［比較例３］
水酸化アルミニウムの代わりに、１質量部の酸化鉄を用いた以外は、実施例３と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００６５】
【表１】
2020059643.tif 000002
【００６６】
［実施例７］
水酸化アルミニウムの量を３質量部にした以外は、実施例２と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００６７】
［実施例８］
水酸化カルシウムの量を３質量部にした以外は、実施例３と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００６８】
［実施例９］
酸化亜鉛の量を３質量部にした以外は、実施例４と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００６９】
［実施例１０］
酸化マグネシウムの量を３質量部にした以外は、実施例５と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００７０】
［比較例４］
錫酸鉛の量を３質量部にした以外は、比較例１と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００７１】
［比較例５］
酸化チタンの量を３質量部にした以外は、比較例２と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００７２】
【表２】
2020059643.tif 000003
【００７３】
［実施例１１］
水酸化アルミニウムの量を５質量部にした以外は、実施例２と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００７４】
［実施例１２］
水酸化カルシウムの量を５質量部にした以外は、実施例３と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００７５】
［実施例１３］
酸化亜鉛の量を５質量部にした以外は、実施例４と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００７６】
［実施例１４］
酸化マグネシウムの量を５質量部にした以外は、実施例５と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００７７】
［比較例６］
錫酸鉛の量を５質量部にした以外は、比較例１と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００７８】
［比較例７］
酸化チタンの量を５質量部にした以外は、比較例２と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００７９】
［実施例１５］
４６．９質量部のＫＯＨ水溶液と、６．１質量部の水酸化アルミニウムとを混合して混合物を作製した。そして、混合物に、２０．１質量部の水ガラスと、２４．６質量部のヒュームドシリカとを添加して更に混合することすることで、ジオポリマー成形材料を作製した。
【００８０】
【表３】
2020059643.tif 000004
【００８１】
［実施例１６］
４６．０質量部のＫＯＨ水溶液と、２１．７質量部のケイ酸アルミニウムとを混合して混合物を作製した。そして、混合物に、１９．７質量部の水ガラスと、１０．３質量部のヒュームドシリカとを添加して更に混合した後、１．０質量部の石英（平均粒子径３５μｍ）を添加して更に混合することで、ジオポリマー成形材料を作製した。
【００８２】
［実施例１７］
石英（平均粒子径３５μｍ）の量を１６２．９質量部にした以外は、実施例１６と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００８３】
［実施例１８］
石英（平均粒子径３５μｍ）の代わりに、１６２．９質量部の石英（平均粒子径７０μｍ）を用いた以外は、実施例１７と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００８４】
［実施例１９］
石英（平均粒子径３５μｍ）の代わりに、１６２．９質量部の石英（平均粒子径２００μｍ）を用いた以外は、実施例１７と同様にしてジオポリマー成形材料を作製した。
【００８５】
【表４】
2020059643.tif 000005
【００８６】
｛硬化物｝
各実施例及び比較例のジオポリマー成形材料を深さ４ｍｍの成形型に供し、成形型内のジオポリマー成形材料が有する厚みを４ｍｍにさせた。そして、成形型内のジオポリマー成形材料を、室温（２５℃）で２４時間放置して硬化させて硬化物を得た。
【００８７】
｛アルカリ溶解性｝
各実施例及び比較例のジオポリマー成形材料で用いたヒュームドシリカ及びフィラーのアルカリ溶解性を以下の方法で評価した。
【００８８】
ｐＨが１４である１０ｇの水酸化カリウム水溶液に対して、ヒュームドシリカ及びフィラーの各々を０．１ｇ添加した。そして、２４時間後の溶解状態を目視で確認してから上澄み液を取り出し、残りの沈殿物を乾燥させた。乾燥後、沈殿物の重量を測定して、ヒュームドシリカ及びフィラーの各々のアルカリ溶解性を下記の項目に従って評価した。
１：完全に溶解し、溶液は透明である、
２：沈殿物はないが、溶液は不透明である、
３：添加時の重量に対して、０質量％よりも多く１０質量％未満の沈殿物があった、
４：添加時の重量に対して、１０質量％以上５０質量％未満の沈殿物があった、
５：添加時の重量に対して、５０質量％以上の沈殿物があった。
【００８９】
なお、アルカリ溶解性の評価において、水酸化アルミニウムは、添加時の重量に対して、４０質量％が沈殿した。水酸化カルシウムは、添加時の重量に対して、１５質量％が沈殿した。酸化亜鉛は、添加時の重量に対して、１０質量％が沈殿した。酸化マグネシウムは、添加時の重量に対して、１００質量％が沈殿した。錫酸鉛は、添加時の重量に対して、１００質量％が沈殿した。酸化チタンは、添加時の重量に対して、１００質量％が沈殿した。酸化鉄は、添加時の重量に対して、１００質量％が沈殿した。
【００９０】
〔評価〕
｛反応硬化物の屈折率｝
各実施例及び比較例の反応硬化物の屈折率は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１４２：２０１８に準拠して測定した。
【００９１】
｛硬化物の透光性（硬化物の可視光透過率）｝
各実施例及び比較例の硬化物の可視光透過率は、ＪＩＳ  Ｒ  ３１０６に準拠して測定した。
【００９２】
｛成形収縮率｝
実施例１６〜１９の成形収縮率は、成形型の体積に対する得られた硬化物の体積の比率より求めた。
【００９３】
アルカリ溶解性及び各評価結果を、表１〜表４に示す。
【００９４】
（まとめ）
上記説明の通り、第１態様は、透光性ジオポリマー成形材料であって、アルカリ化合物と、ケイ酸化合物と、少なくともアルミニウム化合物を含むフィラーと、を含有する。前記フィラーは、前記少なくともアルミニウム化合物を含む易アルカリ溶解性材料を含有する。前記フィラーは、前記アルカリ化合物と前記ケイ酸化合物と前記アルミニウム化合物との反応硬化物よりも屈折率が０．５以上大きい難アルカリ溶解性材料を、実質的に含有しない。
【００９５】
第１態様によれば、透光性ジオポリマー成形材料の硬化物において、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【００９６】
第２態様は、第１態様の透光性ジオポリマー成形材料であって、前記易アルカリ溶解性材料を、固形分全体に対して５質量％以上５０質量％以下で含有する。
【００９７】
第２態様によれば、透光性ジオポリマー成形材料が５質量％以上の易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）を含有することで、透光性ジオポリマー成形材料は硬化しやすくなる。透光性ジオポリマー成形材料が５０質量％以下の易アルカリ溶解性材料（Ｍ１）を含有することで、透光性ジオポリマー成形材料の硬化物の透光性が向上しやすくなり、硬化物は自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【００９８】
第３態様は、第１又は第２態様の透光性ジオポリマー成形材料であって、前記ケイ酸化合物を、前記アルミニウム化合物よりも多く含有する。
【００９９】
第３態様によれば、透光性ジオポリマー成形材料の硬化物において、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【０１００】
第４態様は、第１〜第３態様のうちのいずれか１つの透光性ジオポリマー成形材料であって、前記フィラーは、ケイ酸アルミニウム、及び水酸化アルミニウムの群から選択される少なくとも１種の化合物を含有する。
【０１０１】
第４態様によれば、透光性ジオポリマー成形材料の硬化物において、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【０１０２】
第５態様は、第１〜第４態様のうちのいずれか１つの透光性ジオポリマー成形材料であって、前記ケイ酸化合物は、水ガラスと、ヒュームドシリカとを含む。
【０１０３】
第５態様によれば、透光性ジオポリマー成形材料の硬化物において、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【０１０４】
第６態様は、第１〜第５態様のうちのいずれか１つの透光性ジオポリマー成形材料であって、前記フィラーは、前記反応硬化物の屈折率との差が０．５よりも小さい難アルカリ溶解性材料を更に含有する。
【０１０５】
第６態様によれば、透光性ジオポリマー成形材料の硬化物において、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【０１０６】
第７態様は、第６態様の透光性ジオポリマー成形材料であって、前記反応硬化物の屈折率との差が０．５よりも小さい難アルカリ溶解性材料が、平均粒子径が０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下の石英を含む。
【０１０７】
第７態様によれば、石英の配合比率を高めても透光性の低下を抑えることができるため、透光性ジオポリマー成形材料の成形時における硬化収縮を抑制することができる。
【０１０８】
第８態様は、透光性ジオポリマー成形材料の製造方法である。前記製造方法は、アルカリ化合物と、少なくともアルミニウム化合物を含むフィラーを混合して混合物を得る工程と、前記混合物にケイ酸化合物を添加する工程と、前記混合物と前記ケイ酸化合物とを混合して透光性ジオポリマー成形材料を得る工程と、を含む。前記フィラーは、前記少なくともアルミニウム化合物を含む易アルカリ溶解性材料を含有する。前記フィラーは、前記アルカリ化合物と前記ケイ酸化合物と前記アルミニウム化合物との反応硬化物よりも屈折率が０．５以上大きい難アルカリ溶解性材料を、実質的に含有しない。
【０１０９】
第８態様によれば、透光性ジオポリマー成形材料の硬化物において、透光性を得やすくなり、自然石のような高意匠の外観を得やすくなる。
【符号の説明】
【０１１０】
１  透光性ジオポリマー成形材料の硬化物
２  粒子状のフィラー
【図１】
2020059643.tif 000006