(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質発泡性材料を製造する際に用いられ、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤からなる配合物を混合する混合装置であって、
前記混合装置は、架台に固定された外装容器と、この外装容器の内部に回転自在に設けられ、表面が外装容器に略相似形に形成され且つ表面に多数の棒状部材が取り付けられた内装回転体と、前記内装回転体を回転駆動する駆動部と、前記外装容器と内装回転体とで画成される空間内に前記配合物を供給する供給部と、前記空間内で混合された混合物を排出する排出部とを備え、前記供給部には、前記配合物のうち一部の液分を液滴状態にして供給する手段が設けられていることを特徴とする無機質発泡性材料製造用の混合装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無機質発泡性材料製造用の混合装置において、
前記配合物の一部の液分を液滴状態にして供給する手段からは、前記アルカリ金属珪酸塩水溶液が供給されることを特徴とする無機質発泡性材料製造用の混合装置。
【請求項３】
反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤からなる配合物を混合し発泡硬化させて無機質発泡硬化体を製造する無機質発泡硬化体の製造方法において、
請求項１又は２に記載の混合装置を用いて前記配合物を混合することを特徴とする無機質発泡硬化体の製造方法。
【請求項４】
反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤からなる配合物を混合し、その混合した配合物を雌型に投入するとともに前記雌型に合わせて雄型を装着し、その後、発泡硬化させて壁パネルを製造する壁パネルその製造方法において、
請求項１又は２に記載の混合装置を用いて前記配合物を混合することを特徴とする壁パネルの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の壁パネルの製造方法において、
前記反応性無機質粉体がＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体であって、当該ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体は１００重量部、前記アルカリ金属珪酸塩は０.２〜４５０重量部、前記水は３５〜１５００重量部に配合されていることを特徴とする壁パネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機質発泡性材料製造用の混合装置及びそれを用いた無機質発泡硬化体の製造方法、並びに壁パネルの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤からなる配合物を混合して、発泡硬化させ無機質発泡硬化体を製造する方法が知られている。この場合、発泡を起こさせるには、発泡剤として金属粉体を加えてガスを発生させる方法や、発泡剤を用いることなく加熱下において水蒸気を発生させる方法などが提案されている。例えば、発泡剤として金属粉体を加える方法は、特開昭５７−７７０６２号公報に記載されている。
【０００３】
ところで、反応性無機質粉体がセメント系のものである場合は、一般に混合はバッチミキサーにより行われる。しかし、アルカリ金属珪酸塩を含んでいると、その高アルカリ性のために、発泡剤を投入してから発泡までの時間が非常に短い。そのため、混合に時間のかかるバッチミキサーでは、充分な混合状態になる前に発泡が開始してしまい、均一な発泡状態の無機質発泡性材料を調製することが困難で、得られる無機質発泡硬化体の品質にバラツキが生じる。また、強度等を改善すべく繊維が添加されている場合、その混合時間が長く取れないために、繊維の分散が十分ではなく強度品質にバラツキが生じる。
【０００４】
そこで、特公平６−１５４２８号公報には、スタティックミキサーを用いて混合を行うことが記載されている。スタティックミキサーを用いると、アルカリ金属珪酸塩を含んだ配合物であっても、一定品質の無機質発泡硬化体を得ることはできる。
【０００５】
また従来、無機質発泡性材料を用いて壁パネルを製造するには、上記の特公平６−１５４２８号公報にも記載されているように、バッチミキサー等で混合を行った後、その混合物を所定の雌型に投入するとともに、雌型に合わせて作られた雄型を雌型に装着・併合し、その後発泡充填して熱エネルギーの付与により硬化して、最後に脱型して壁パネルを得るという方法が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のように、スタティックミキサーを用いて混合を行う場合、アルカリ金属珪酸塩を含有する無機質発泡性材料は粘度が高いので、スタティックミキサーでは発泡剤と充分に混合することが難しく、得られる無機質発泡硬化体は、結局、品質にバラツキが生じている。また、スタティックミキサーは外部動力により混合を行うので、混合能力を高めるためにはスタティックミキサーのエレメント数を増加させる必要があるが、エレメント数の増加に伴って圧力損失が大きくなるので、高圧ポンプが必要になり、実施上の困難が生じる。また、エレメント数の増加に伴って混合時間が長くなるので、混合中に発泡が開始するおそれがある。さらに、繊維が添加されている場合、その分散性には問題があり、更に、圧力損失に大きな影響を及ぼすため、混合能力を高める操作に対しては、添加そのものが問題となり、十分な強度のものを得ることができない。
【０００７】
また、上記無機質発泡性材料を用いて外壁等を製造する場合、製造条件によっては、表面に泡を有し且つ気泡の独立性に欠ける発泡硬化体しか得られず、品質は十分なものではない。
【０００８】
特に壁パネル等を製造する場合、表面に凹凸模様を有する壁パネルをアルカリ金属珪酸塩を含む熱硬化性配合物と発泡剤を用いた材料で上述のごとく行おうとすると、単純に雌型に投入しただけでは、投入後の材料の高さは均一とはならない。そして、そのまま発泡硬化させると、高さ分布の差異による発泡中の材料の移動が発生し、せっかく綺麗に発泡成長していた泡が破壊され、そのまま硬化するため、発泡硬化体内部においては泡が連続化して独立性に欠け、外壁としての性能が著しく低下するという問題がある。また製品表面においては、材料移動による破れた泡が表層に単独又は複数連続した形で現れ、せっかくの凹凸模様の意匠を台無しにしてしまうという問題もある。
【０００９】
本発明の目的は、安定した品質の無機質発泡硬化体を得ることのできる無機質発泡性材料製造用の混合装置及び無機質発泡硬化体の製造方法を提供することである。
また、本発明の他の目的は、独立性のある気泡を有し、かつ外観の優れた壁パネルの製造方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、無機質発泡性材料を製造する際に用いられ、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤からなる配合物を混合する混合装置であって、前記混合装置は、架台に固定された外装容器と、この外装容器の内部に回転自在に設けられ、表面が外装容器に略相似形に形成され且つ表面に多数の棒状部材が取り付けられた内装回転体と、前記内装回転体を回転駆動する駆動部と、前記外装容器と内装回転体とで画成される空間内に前記配合物を供給する供給部と、前記空間内で混合された混合物を排出する排出部とを備え、前記供給部には、前記配合物のうち一部の液分を液滴状態にして供給する手段が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
上記構成によれば、外装容器と内装回転体とで画成される空間内に供給された配合物は、内装回転体の回転に伴って、棒状部材より連続的にかつ十分に混合される。特に、配合物のうち一部の液分が液滴状態で供給されるので、配合物の粘度を低くすることが可能であり、配合物を短時間で混合することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記配合物の一部の液分を液滴状態にして供給する手段からは、前記アルカリ金属珪酸塩水溶液が供給されることを特徴としている。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤からなる配合物を混合し発泡硬化させて無機質発泡硬化体を製造する無機質発泡硬化体の製造方法において、請求項１又は２に記載の混合装置を用いて前記配合物を混合することを特徴とする無機質発泡硬化体の製造方法である。
【００１４】
外壁等を製造する場合、混合時、注型時に巻き込む空気が表面の泡となり外壁等の外観を損なうので、振動を与え表面の泡をなくし外観を向上させることはよく行われている。しかし、発泡を開始した後に振動を与えると気泡の独立性を失ってしまう。そこで、発泡を開始する前に、混合した配合物に振動を与えれば、気泡の独立性を保つことができる。また、振動を与えることにより、加飾のために設けられた型の凹凸の凹部にも配合物が充填されやすくなり、模様付が正しくできる。このとき、型内の真空引きを併用すると更によい。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤からなる配合物を混合し、その混合した配合物を雌型に投入するとともに前記雌型に合わせて雄型を装着し、その後、発泡硬化させて壁パネルを製造する壁パネルその製造方法において、請求項１又は２に記載の混合装置を用いて前記配合物を混合することを特徴とする壁パネルの製造方法である。
【００１６】
配合物の高さを均一にする操作は、アルカリ金属珪酸塩を含む熱硬化性配合物と発泡剤を混合後、配合物が発泡を開始する以前に行うことが望ましい。好ましくは、目視観察により、明らかに材料の上面高さが上昇し始めない時間よりも早い時点であることがよい。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記反応性無機質粉体がＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体であって、当該ＳｉＯ2−Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体は１００重量部、前記アルカリ金属珪酸塩は０.２〜４５０重量部、前記水は３５〜１５００重量部に配合されていることを特徴としている。
【００１８】
本発明においては、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤を、連続混合機を用いて混合することにより無機質発泡性材料を調製する。
【００１９】
上記反応性無機質粉体としては特に限定されず、例えば、セメント類、フッ化物、酸性金属酸化物、高級脂肪酸の２価以上の金属塩、カルボキシル基を有する水溶性高分子の２価以上の金属塩、２価金属の硫酸塩、２価金属の亜硫酸塩等が挙げられるが、本発明においては、ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系粉体が好適に用いられる。
【００２０】
上記ＳｉＯ2 −Ａｌ2 Ｏ3 系粉体としては、ＳｉＯ2 １０〜９０重量％、Ａｌ2  Ｏ3 ９０〜１０重量％の組成を有するものが好ましい。このようなものとしては、例えば、フライアッシュ、コランダム、ムライトの製造時に発生する電気集塵装置の灰、メタカオリン、粉砕焼成ボーキサイト等が挙げられるが、組成と粒度が適当であればこれらに限定されるものではない。また、これらの粉体をそのまま用いてもよいが、活性化させるために、溶射処理、粉砕分級、機械的エネルギーを作用させてもよい。
【００２１】
溶射処理する方法としては、セラミックコーティングに適用される溶射技術が応用される。その溶射技術は、好ましくは材料粉末が２０００〜１６０００℃の温度で溶融され、３０〜８００ｍ／秒の速度で噴霧されるものであり、プラズマ溶射法、高エネルギーガス溶射法、アーク溶射法等が可能である。得られた粉体の比表面積は、０.１〜１００ｍ2／ｇ が好ましい。
【００２２】
分級、粉砕する方法としては従来公知の任意の方法が採用され、篩、比重、風力、湿式沈降等による分級、ジェットミル、ロールミル、ボールミルによる粉砕などがあげられる。これらの手段は併用されてもよい。
【００２３】
機械的エネルギーを作用させる方法としては、ボール媒体ミル、媒体撹拌型ミル、ローラミル等が使用され、作用させる機械的エネルギーとしては０.５ｋｗｈ／ｋｇ〜３０ｋｗｈ／ｋｇが好ましい。機械的エネルギーが小さいと粉体を活性化しにくく、大きいと装置への負荷が大きい。
【００２４】
フライアッシュは、必要に応じて、焼成されたものでもよい。焼成温度は、低いとフライアッシュの黒色が残り、高いと、アルカリ金属珪酸塩との反応性が低くなるので、４００℃〜１０００℃であることが好ましい。
【００２５】
上記アルカリ金属珪酸塩は、一般式；Ｍ2 Ｏ・ｎＳｉＯ2 （式中、Ｍは、Ｌｉ、Ｋ及びＮａからなる群から選択された少なくとも１種を表す。ｎは、正の有理数を表す）で表される。本発明においては、これらのうち、ｎが０.０５〜８のものが好ましい。ｎが０.０５未満であると、得られる無機質発泡硬化体の強度が低下し、ｎが８を超えると、上記アルカリ金属珪酸塩水溶液の粘度が上昇し、上記反応性無機質粉体との混合が困難になる。より好ましくは０.５〜２.５である。
【００２６】
上記アルカリ金属珪酸塩の添加量は、反応性無機質粉体１００重量部に対して０.２〜４５０重量部が好ましい。０.２重量部未満であると、反応に必要なアルカリの量が少なすぎるために硬化不良となり、４５０重量部を超えると、得られる無機質発泡硬化体の耐水性に問題が生じる。より好ましくは１０〜３５０重量部であり、更に好ましくは２０〜２５０重量部である。
【００２７】
本発明においては、上記アルカリ金属珪酸塩を水溶液として添加するのが好ましい。
上記アルカリ金属珪酸塩水溶液の濃度は、１０〜６０重量％が好ましい。１０重量％未満であると、上記反応性無機質粉体との反応性が低下し、６０重量％を超えると、固形分が生じやすくなる。
【００２８】
上記アルカリ金属珪酸塩水溶液は、上記アルカリ金属珪酸塩を、そのまま、加圧、加熱下で水に溶解することにより調製することができるが、アルカリ金属水酸化物水溶液に、珪砂、珪石粉等のＳｉＯ2 成分を、ｎが所定の量となるように、加圧、加熱下で溶解することによって調製することもできる。
【００２９】
上記水は、本発明においては、上記アルカリ金属珪酸塩水溶液として添加されてもよく、独立して添加されてもよく、また、これらの添加方法を併用してもよい。上記水の添加量は、反応性無機質粉体１００重量部に対して３５〜１５００重量部が好ましい。３５重量部未満であると、得られる無機質発泡性材料が充分に硬化せず、また、混合が困難となり、１５００重量部を超えると、得られる無機質発泡硬化体の強度が低下する。より好ましくは４５〜１０００重量部であり、更に好ましくは５０〜５００重量部である。
【００３０】
上記発泡剤としては特に限定されず、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン等の金属系発泡剤；過酸化水素、過酸化曹達、過酸化カリ、過ほう酸曹達等の過酸化物等が挙げられる。これらのうち、コスト、安全性、入手の容易さ、混合の容易さ等の観点から、アルミニウム系発泡剤、過酸化水素が好ましく、発泡速度の制御の観点から、Ｓｉ、フェロシリコンが好ましい。
【００３１】
上記発泡剤として金属系発泡剤を用いる場合は、適量の水に分散させて混合することが好ましい。また、分散安定化のために増粘剤、乳化剤等を混合してもよい。
【００３２】
上記発泡剤の添加量は、目的とする無機質発泡硬化体の密度に応じて、適宜決定することができる。また、必要に応じて、気泡を微細化するために界面活性剤を添加してもよい。
【００３３】
本発明においては、更に必要に応じて、充填剤、補強織維、発泡助剤等を添加してもよい。この場合、あらかじめ上記反応性無機質粉体とミキサー等により混合してから添加することが好ましい。
【００３４】
上記充填剤としては特に限定されず、例えば、珪砂、珪石粉、フライアッシュ、スラグ、シリカヒューム、マイカ、タルク、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、エアロジル、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アルミナゲル等の多孔質粉体等が挙げられる。
【００３５】
上記補強繊維としては特に限定されず、例えば、ビニロン、ポリプロピレン、アラミド、アクリル、レーヨン、カーボン、ガラス、チタン酸カリウム、アルミナ、鋼、スラグウール等が挙げられる。
【００３６】
上記発泡助剤としては特に限定されず、例えば、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アルミナゲル等の多孔質粉体；ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸アルミニウム等のステアリン酸金属塩；オレイン酸ナトリウム、オレイン酸カリウム等のオレイン酸金属塩；パルミチン酸ナトリウム、パルミチン酸カリウム等のパルミチン酸金属塩；ラウリルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム等の界面活性剤等が挙げられる。
【００３７】
また、本発明の壁パネルの製造方法においては、配合物は所定の凹凸模様に対し、その面を覆うように投入展開されていることが望ましい。好ましくは、その覆っている面積割合が全凹凸模様部投影面積の９５〜１００％、さらに好ましくは１００％であることがよい。
【００３８】
さらに、投入された配合物の厚み（高さ）の分布が出来る限り無いことが望まれる。絶対値については、得ようとする壁パネルの厚み及び比重により異なるが、分布割合については、長さに対して０〜１０％以内、好ましくは、０〜５％、さらに好ましくは０〜１％以内であると良い。
【００３９】
上記各請求項に記載の発明は組み合わせることができる。例えば、請求項５に記載の配合物を請求項１及び２に記載の混合装置を用いて混合し、その混合した配合物に対して、請求項３に記載の製造方法を適用することにより、無機質発泡硬化体を製造することができる。また、請求項１及び２を用いて混合した上記配合物に対して、請求項３及び４に記載の製造方法を適用し、配合物を雌型に入れてから発泡するまでの時間に余裕を持たせて、その間に振動を与えて高さ均しをすることにより、厚さの均一な壁パネルを得ることができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の一態様について図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係る混合装置の縦断面図である。図１に示すように、混合装置は、外装容器１０及び内装回転体２０から構成されている。外装容器１０は、上板１１及び下板１２の間に側壁１３が一体的に設けられた倒立切頭円錐状の中空体となっており、内部に内装回転体２０が設けられている。内装回転体２０は、上部回転面２１及び側部回転面２２からなり、表面が外装容器１０と略相似形に形成されている。内装回転体２０の中心には、上端部に尖頭円錐状の回転コーン３２が取り付けられた回転軸３０が接続されている。回転軸３０は、架台６０に軸受け３１を介して回転可能に支持されている。
【００４１】
上部回転面２１及び側部回転面２２には、短棒からなる突子２３（棒状部材）が多数植設される。突子２３を植設する方法としては、例えば、短棒をスタッド溶接で固定したり、端部にネジを有する短棒をナットにより固定したりする方法を採用することができる。植設された突子２３は、混合する原料の物性等に応じて、その先端を、円錐状または半球状等の形状としてもよい。突子２３の配置状態は特に限定されず、混合する資料の物性等に応じて、回転軸３０を中心とした渦巻き状、放射状等の配置を適宜採用することができる。突子２３に使用される材料としては特に限定されず、例えば、鉄、ステンレス等の金属や、金属にセラミックス、樹脂等をコーティングしたものなどが好適に用いられる。
【００４２】
上板１１と上部回転面２１の間には一次混合室４１が形成され、側壁１３と側部回転面の間には二次混合室４２が形成されている。上板１１の略中央部には、粉状の原料を一次混合室４１に投入するための粉体供給部１４ａ、及び液状の原料を一次混合室４１に投入するための液体供給部１４ｂが設けられ、側壁１３の下部には、二次混合室４２から混合物を取り出すための排出口１５が設けられる。この粉体供給部１４ａ内には液を液滴として供給する為のノズル１４ｃが装備される。
【００４３】
そして、回転軸３０、回転コーン３２及び内装回転体２０を、伝動プーリ３３、３４及び伝動ベルト３５を介して、駆動モータ５０により回転させる。回転数は特に限定されず、混合する原料の物性等に応じて、適宜決定することができる。駆動モータ５０としては、内装回転体２０の回転数を適宜設定できるように、可変速型モータが好ましい。
【００４４】
本発明においては、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤等の配合物を、上記混合装置を用いて混合するので、短時間で且つ連続的に、充分な混合状態の無機質発泡性材料を調製することができる。
【００４５】
上記混合に際しては、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤を、それぞれ独立に上記混合装置に投入し混合してもよいが、あらかじめ、適宜な組み合わせで予備混合してから投入することにより、より短い滞留時間で、充分に混合された無機質発泡性材料を得ることができる。例えば、アルカリ金属珪酸塩は、あらかじめアルカリ金属珪酸塩水溶液としてから投入することにより、アルカリ金属珪酸塩を充分溶解させてから使用することができる。また、発泡剤として金属系発泡剤を用いる場合には、金属系発泡剤と反応性無機質粉体をミキサー等により予備混合し、金属系発泡剤を反応性無機質粉体中に充分に分散させた後、得られた予備混合物及びアルカリ金属珪酸塩水溶液を上記混合装置に投入、混合すれば、反応性無機質粉体とアルカリ金属珪酸塩水溶液が混合されると同時に、発泡剤とアルカリ金属珪酸塩水溶液も混合されるという、発泡のタイミングとしては不利な条件にもかかわらず、安定した品質の無機質発泡硬化体を得ることができる無機質発泡性材料を調製することができる。
【００４６】
一方、発泡剤として上記過酸化物を用いる場合は、発泡までの時間が短いにもかかわらず、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩水溶液及び発泡剤を上記混合装置にそれぞれ独立に、同時に投入しても、短時間で、かつ、充分に混合された無機質発泡性材料を、発泡剤が発泡を開始する以前に得ることができる。
【００４７】
また、反応性無機質粉体及びアルカリ金属珪酸塩水溶液をバッチミキサー等により混合した後、発泡剤とともに上記混合装置に投入することもできる。
【００４８】
本発明の上記混合装置により製造された無機質発泡性材料を硬化させて得られる無機質発泡硬化体は、安定した品質を有するので、建材等の用途に好適に用いることができる。
【００４９】
上記無機質発泡性材料を硬化させて無機質発泡硬化体とする方法としては特に限定されないが、例えば、注型、押圧成形等の公知の方法等により、所望の形状に賦形した後、硬化させることにより行うことができる。
【００５０】
アルカリ金属珪酸塩水溶液を、液体供給部１４ｂから投入する。投入する際には、例えば、ギヤポンプ（ＧＸ−１２ＳＫＫＣ−０４Ｇ３、イワキ社製）、プランジャー式ポンプ（Ｖ−１０Ｇ１００Ｃ、イワキ社製）等を好適に用いることができる。
【００５１】
同時にノズル１４ｃからアルカリ金属珪酸塩水溶液を噴射させる。噴射させる際には、ノズルとして通常塗装に用いるエアガン、エアレスガン等を好適に用いることができる。液滴の大きさ等は特に限定されるものではなく、添加しようとする繊維の太さ、長さ、量による好適に用いることが可能である。液滴の量を多くしたい場合は、噴射量そのものを多くすることによっても良く、ノズルの数を多くすることによっても良い。
【００５２】
一方、あらかじめ予備混合した反応性無機質粉体、充填剤、発泡助剤、補強繊維及び発泡剤からなる混合粉体を、粉体供給部１４ａから投入する。投入する際には、例えば、コンスタント・スパイラルフィーダＰＳＦ−６５（太平洋機工社製）等を好適に用いることができる。
【００５３】
液滴状態で供給されたアルカリ金属珪酸塩水溶液は、投入された混合粉体と混ざりながら上部回転面２１上に到達する。
【００５４】
一方、投入された混合粉体も遠心力によって、上部回転面２１上を円周方向に飛散するので、薄膜状に飛散したアルカリ金属珪酸塩水溶液と上部回転面２１上で合流する。更に、合流したアルカリ金属珪酸塩水溶液及び混合粉体は、突子２３により剪断的に混合され、混合物となる。このようにして、一次混合室４１で剪断的に混合された上記混合物は、回転混合体２０の回転に応じて順次、遠心力により二次混合室４２に搬送される。
【００５５】
二次混合室４２においては、一次混合室４１において剪断的に混合された上記混合物を、一定時間滞留させて、更に充分な混合を行う。
二次混合室４２に搬送された上記混合物は、遠心力により、回転軸３０から遠ざかる方向の力を受ける。しかし、側壁１３が存在するので、結果として、上記混合物は、側壁１３表面を順次上昇するかたちとなる。従って、二次混合室４２においては、遠心力に応じて側壁１３表面に沿って上昇する上記混合物と、一次混合室４１から搬送されてくる新たな混合物とが更に合流することにより、充分な混合、混練が行われる。
【００５６】
上述のようにして、アルカリ金属珪酸塩水溶液と、反応性無機質粉体、充填剤、発泡助剤、補強繊維及び発泡剤からなる上記混合粉体が、連続的かつ短時間で充分に混合、混練されるので、安定した品質の無機質発泡硬化体を得ることができる無機質発泡性材料を調製することができる。得られた無機質発泡性材料は、順次、排出口１５より吐出される。
【００５７】
吐出された無機質発泡性材料は、図２に示すような手順によって外壁等の素板として製造される。すなわち、混合装置１から吐出された無機質発泡性材料は、雌型２内に投入され（同図（ａ））、その後、雌型２に合わせて雄型３が装着される（同図（ｂ））。そして、発泡開始前に振動を加え、高さ均しをする。なお、振動は６０Ｈｚよりは１２Ｈｚがよく、振幅は０.２ｍｍよりは２ｍｍがよく、上下振動は少なく、主に水平方向の振動の方が加飾面への充填性の点でよい。このとき、真空引きを併用すると更に良好な模様付ができる。
【００５８】
次に、プリキュア及びアフターキュアが実施され、更に乾燥されて硬化する（同図（ｃ）〜（ｅ））。硬化温度は常温でもよいが、５０〜１１０℃で３０分間〜８時間硬化させることにより、硬化反応を促進でき、機械的物性を向上することができる。そして最後に、素板４として完成する（同図（ｆ））。雌型２や雄型３が壁パネル用のものであれば、素板４は壁パネルとなる。
【００５９】
【実施例】
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
《無機質発泡性材料製造用の混合装置》
まず、本発明に係る無機質発泡性材料製造用の混合装置を用いて実験を行った。
【００６０】
（実施例１）
反応性無機質粉体として分級フライアッシュ（新小野田産フライアッシュ、５μｍアンダー、小野田セメント社製）４０.０重量部、充填剤としてアルミナセメント（アルミナセメント１号、旭硝子社製）１０.０重量部、微粉珪砂（Ｍ−１００、平均粒径６５μｍ、レプコ社製）４０.０重量部、ウォラストナイト２０.０重量部、発泡助剤としてステアリン酸亜鉛１.０重量部、補強繊維としてビニロン（ＲＭ１８２×３ｍｍ、クラレ社製）１.０重量部、及び、発泡剤としてアルミ粉末（３５０Ｆ、ミナルコ社製）０.０８重量部を、アイリッヒミキサーで３分間混合し、混合粉体（以下、このものを「混合粉体（I）」とする）を得た。
【００６１】
連続混合機を、回転混合体及び回転コーンを、回転数が１７３０ｒｐｍとなるように駆動した。
混合粉体（Ｉ）を、コンスタント・スパイラルフィーダ（ＰＳＦ−６５、太平洋機工社製）により、連続混合機に１.６７ｋｇ／分で投入した。
また、アルカリ金属珪酸塩水溶液（水：５８.８％、ＳｉＯ2 ：２４.４％、Ｎａ2 Ｏ：１６.８％、日本化学工業社製）（以下、このものを「アルカリ金属珪酸塩水溶液」とする）を、ギヤポンプ（ＧＸ−１２ＳＫＫＣ−０４Ｇ３、イワキ社製）と、ノズルとしてエアスプレーガン（ミクロエースＡＧＢ２０、旭大隅産業株式会社製）２個により、連続混合機に０.９６９ｋｇ／分で投入した。
【００６２】
連続混合機の排出口から、無機質発泡性材料を、２.６３９ｋｇ／分で１時間、連続的に吐出させた。吐出された無機質発泡性材料の密度及び曲げ強度について、以下の評価方法により測定した。測定結果を下記に示す。
結果
密度    ：０.７５±０.０１ｇ／ｃｍ3
曲げ強度：８４±０.２ｋｇｆ／ｃｍ2 （８.２±０.０２ＭＰａ）
【００６３】
評価方法
連続混合機による混合が始まって５分後から、５分毎に１２回、吐出される無機質発泡性材料を１０秒間サンプリングし、８５℃で１２時間硬化させ無機質発泡硬化体を得た。得られた無機質発泡硬化体を３０×３０×３０ｍｍの試験片３個に切断し、合計３６個の試験片を得た。
試験片の密度を、試験片の重量を体積で除して測定し、圧縮強度を、ＪＩＳＡ１４０８に準拠して測定し、その平均値と標準偏差を求めた。
【００６４】
（実施例２）
ノズルの個数を４個とする以外は実施例１と同様にして無機質発泡性材料を２.６３９ｋｇ／分で１時間連続的に吐出させた。評価結果を下記に示す。
結果
密度    ：０.７５±０.０１ｇ／ｃｍ3
曲げ強度：９６±０.２ｋｇｆ／ｃｍ2 （９.４±０.０２ＭＰａ）
【００６５】
（比較例１）
発泡剤を添加しないこと、補強繊維としてビニロン（ＲＭ１８２×３ｍｍ，クラレ製）１.０重量部添加している以外は実施例１と同様にして混合粉体（以下、このものを「混合粉体（II）」とする）を得た。また、発泡剤としてアルミ粉末を水に混合分散させた懸濁液（アルミ粉末：水＝０.０８：４（重量比）（以下、このものを「発泡剤溶液（I）」とする））を調製した。
【００６６】
混合粉体（II）１１２ｋｇと、アルカリ金属珪酸塩水溶液６５ｋｇを、オムニミキサー（１５０リッター、千代田技研工業社製）により混合混練し、混練物を得た。得られた混練物を、チューブポンプ（ＫＢ−１２、川機械工業社製）により、２.６３８ｋｇ／分で、スタティックミキサー（Ｎ−６０型、外径６５.９ｍｍ、全長６３０ｍｍ、ノリタケカンパニーリミテッド社製）の注入口に流し込んだ。また、注入口近傍から、発泡剤溶液（Ｉ）を、６１ｇ／分で注入し、無機質発泡性材料を得、実施例１と同様にして評価した。結果を下記に示す。
結果
密度    ：０.７５±０.０５ｇ／ｃｍ3
曲げ強度：６２±０.５ｋｇｆ／ｃｍ2 （６.１±０.０５ＭＰａ）
【００６７】
（比較例２）
発泡剤溶液（Ｉ）の代わりに発泡剤溶液（II）を用い、供給速度を１６７ｇ／分としたこと以外は、比較例１と同様にして無機質発泡性材料を得、実施例１と同様にして評価した。結果を下記に示す。
結果
密度    ：０.７５±０.０５ｇ／ｃｍ3
曲げ強度：５３±０.５ｋｇｆ／ｃｍ2 （５.２±０.０５ＭＰａ）
【００６８】
（比較例３）
混合粉体（II）１１２ｋｇと、アルカリ金属珪酸塩水溶液６５ｋｇを、オムニミキサー（１５０リッター、千代田技研工業社製）で３分間混合し、さらに、発泡剤溶液（I）４０８０ｇ加え、３０秒間混合した。
得られた無機質発泡性材料は、すでに発泡が開始しており、流動がなく、型に注入することが困難であり、試験片を作製することができなかった。
【００６９】
（比較例４）
補強繊維としてビニロン（ＲＭ１８２×３ｍｍ，クラレ製）２.０重量部添加している以外は実施例１と同様にして混合粉体（以下、このものを「混合粉体（III）」とする）を得た。
また、発泡剤としてアルミ粉末を水に混合分散させた懸濁液（アルミ粉末：水＝０.０８：４（重量比）（以下、このものを「発泡剤溶液（I）」とする））を調製した。
【００７０】
この混合粉体（III）を用いる以外は比較例１と同様にして無機質発泡性材料を得ようとしたが、圧力損失により、材料づまりが起こり、無機質発泡性材料を得ることができなかった。
【００７１】
実施例１・２における試験片は、比較例１・２における試験片に比べて、密度及び圧縮強度のどちらも、試験片ごとのバラツキが数分の１に減少していることが明らかであった。また、比較例３・４は、混合中に発泡が開始しており、特に比較例４は材料の目づまりにより試験片を作製することができなかった。
【００７２】
《無機質発泡硬化体の製造方法》
本発明に係る無機質発泡硬化体の製造方法について実験を行った。
メタカオリン（エンゲルハード社製のＳＡＴＩＮＴＯＮＥ  ＳＰ  ３３、平均粒径３.３μm、比表面積１３.９ｍ２／ｇ）１００重量部及びトリエタノールアミン２５重量部％とエタノール７５重量％の混合溶液０.５重量部をウルトラファインミルＡＴ−２０（三菱重工業社製、ジルコニアボール直径１０ｍｍ使用、ボール充填率８５体積％）に供給し２５ｋｗｈ／Ｋｇの機械的エネルギーを作用させ、無機質粉体を得た。なお、作用させた機械的エネルギーはボールミルに供給した電力を処理粉体単位重量あたりで表した。
【００７３】
（実施例３）
所定量のｎＳｉＯ2 ／Ｍ2 Ｏ（ｎ＝１.５、Ｍ＝Ｎａ，Ｋ；モル比１：１）をオートクレーブ中において１３０℃、７ｋｇｆ／ｃｍ2 （０.７ＭＰａ）で所定量の水に溶解し、ワラストナイト、ビニロン繊維（クラレ社製、商品名；ＲＭ１８２×３）、珪石粉、８号珪砂ＳｉＯ2―Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体１、水酸化アルミニウム（粒径１００μｍ以下）、ステアリン酸亜鉛、をオムニミキサー（千代田技研工業株式会社製）で混合し、均一なペーストとした。このペーストに、粒径が７０μｍ以下の粉末を９０重量％以上を含有するアルミ粉を添加して４０秒間攪拌し、硬化性無機質組成物を得た。これを型内に流し込みながら振動（振動数３０Ｈｚ）を１分与え、振動を与えた後、１分後発泡が開始し、発泡終了後硬化させ脱型し無機質発泡硬化体を得た。
【００７４】
この無機質発泡硬化体の外観は泡の少ない優れたものであり、さらに、顕微鏡で観察したところ独立気泡を有する無機質発泡硬化体無機であることを確認した。
【００７５】
（実施例４）
所定量のｎＳｉＯ2 ／Ｍ2 Ｏ（ｎ＝１.５、Ｍ＝Ｎａ，Ｋ；モル比１：１）をオートクレーブ中において１３０℃、７ｋｇｆ／ｃｍ2 （０.７ＭＰａ）で所定量の水に溶解し、ワラストナイト、ビニロン繊維（クラレ社製、商品名；ＲＭ１８２×３）、珪石粉、８号珪砂ＳｉＯ2―Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体１、水酸化アルミニウム（粒径１００μｍ以下）、ステアリン酸亜鉛、をオムニミキサー（千代田技研工業株式会社製）で混合し、均一なペーストとした。このペーストに、粒径が７０μｍ以下のＳｉ粉（キンセイマテック（株）社製＃６００）を添加して４０秒間攪拌し、硬化性無機質組成物を得た。これを型内に流し込み、振動（振動数３０ＨＺ）を１分与え、振動を与えた後、１２分後発泡が開始し、発泡終了後硬化させ脱型し無機質発泡硬化体を得た。
【００７６】
この無機質発泡硬化体の外観は泡の少ない優れたものであり、さらに、顕微鏡で観察したところ独立気泡を有する無機質発泡硬化体であることを確認した。
【００７７】
（比較例５）
所定量のｎＳｉＯ2 ／Ｍ2 Ｏ（ｎ＝１.５、Ｍ＝Ｎａ，Ｋ；モル比１：１）をオートクレーブ中において１３０℃、７ｋｇｆ／ｃｍ2 （０.７ＭＰａ）で所定量の水に溶解し、ワラストナイト、ビニロン繊維（クラレ社製、商品名；ＲＭ１８２×３）、珪石粉、８号珪砂ＳｉＯ2―Ａｌ2Ｏ3系無機質粉体１、水酸化アルミニウム（粒径１００μｍ以下）、ステアリン酸亜鉛、をオムニミキサー（千代田技研工業株式会社製）で混合し、均一なペーストとした。このペーストに、粒径が７０μｍ以下の粉末を９０重量％以上を含有するアルミ粉を添加して４０秒間攪拌し、硬化性無機質組成物を得た。これを型内に流し込み、発泡が開始しした後、振動（振動数３０Ｈｚ）を１分与え、発泡終了後硬化させ脱型し無機質発泡硬化体を得た。
【００７８】
この無機質発泡硬化体の外観は、気泡が潰れたことにより、外観がそこなわれており、さらに、顕微鏡で観察したところ独立気泡の少ない無機質発泡硬化体となっていた。
【００７９】
なお、実施例３と実施例４及び比較例５における配合重量部をまとめて表１に示す。
【表１】
0003688434.tif 000002
【００８０】
《壁パネルの製造方法》
本発明に係る壁パネルの製造方法について実験を行った。
予め、表２の原料配合比になるよう、反応性無機質粉体、充填材、発泡助剤、補強繊維及び発泡剤、アルカリ金属珪酸塩水溶液を用意し、オムニミキサー（千代田技研工業株式会社製）にて混合した。
【表２】
0003688434.tif 000003
※１：粉砕メタカオリンについて
メタカオリン(エンゲルハード社製ＳＡＴＩＮＴＯＮＥ ＳＰ ３３、平均粒径３.３μｍ、比表面積１３.９ｍ2/ｇ)１００重量部及びトリエタノールアミン２５重量部％とエタノール７５重量％の混合溶液０.５重量部をウルトラファインミルＡＴ−２０(三菱重工業社製、ジルコニアボール直径１０ｍｍ使用、ボール充填率８５％)に供給し２５ｋｗｈ/ｋｇの機械的エネルギーを作用させ、無機質粉体を得た。
※２：アルカリ金属珪酸塩水溶液について
所定量のｎＳｉＯ2/Ｍ2Ｏ(ｎ=１.５、Ｍ=Ｎａ,Ｋ;モル比１:１)をオートクレーブ中において１３０℃、７ｋｇｆ/ｃｍ2（０.７ＭＰａ）で所定量の水に溶解して得た。
【００８１】
これとは別に凹凸模様の深さを含む全深さが３１ｍｍで、幅方向９００ｍｍ、長さ方向３０００ｍｍの空間を有し、凹凸模様部はウレタンゴム（商品名：モールドスター、東海ゴム（株）社製）によってなりその他部分は金属によって構成される雌型と、それに合一する同じく金属製の雄型を用意した。
【００８２】
また、投入材料の均一分散の方法として、金属板によるスクレイパーを用意し、凹凸模様投影面積被覆率は、投入材料の投影寸法を図り、凹凸模様投影面積にて除することにて算出した。厚み分布率は、糸を用意し、その高さを基準として各所で厚みを測定し、その分布の最大幅を型の最大長さ寸法で除することにて算出した。
【００８３】
含水率はできた発泡硬化体を切り出し、２４時間放置して吸水させ、その後オーブンにて１０５℃にて３日で絶乾状態にし、その重量変化から算出した。実験結果の詳細を、実施例５と実施例６及び比較例６として表３に示す。
【表３】
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【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の無機質発泡性材料製造用の混合装置によれば、反応性無機質粉体、アルカリ金属珪酸塩、水及び発泡剤からなる配合物を、短時間に連続的かつ充分に混合することができるので、安定した品質の無機質発泡硬化体を得ることができる。
【００８５】
また、本発明の無機質発泡硬化体の製造方法によれば、独立気泡を有しかつ外観の優れた無機質発泡硬化体を得ることができる。そして、得られた無機質発泡硬化体は建材等の用途に好適に用いることができる。
【００８６】
さらに、本発明の壁パネルの製造方法によれば、凹凸模様の転写に優れかつ意匠性が良く、壁として品質に優れた壁パネルを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無機質発泡性材料製造用の混合装置の断面図である。
【図２】本発明に係る壁パネルの製造方法の手順を示した図である。
【符号の説明】
１０  外装容器
１１  上板
１２  下板
１３  側壁
１４  供給部
１４ａ  粉体供給部
１４ｂ  液体供給部
１４ｃ  ノズル
１５  排出口
２０  内装回転体
２１  上部回転面
２２  側部回転面
２３  突子
３０  回転軸
３１  軸受け
３２  回転コーン
３３，３４  伝動プーリ
３５  伝動ベルト
４１  一次混合室
４２  二次混合室
５０  駆動モータ
６０  架台
【図１】
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【図２】
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