(57)【要約】【課題】建築用材料の製造に要する水を減少させる組成物の提供。特にバーミキュライト及び他の繊維状の軽量の材料と共にセメントに添加することが可能で、最小限の水しか含まない建築用材料の製造に用いられる混和剤の製造方法の提供。更に望ましくは、材料に使用されるバーミキュライト及び他の繊維状の軽量の材料を飽和させる目的で、液体又はゲル状の湿潤剤が添加される建築用材料を製造の製造方法の提供。更に望ましくは、特定の幾つかの反応成分を、それらの間で起こるいかなる反応をも最小化又は除去することが可能な態様で組み合わせ、建築用材料に添加することを特徴とする方法の提供。【解決手段】シリコンベースの酸化物のナノ粒子及び非イオン系界面活性剤を含んでなる組成物であって、前記ナノ粒子及び前記界面活性剤が混合され、前記界面活性剤中に前記ナノ粒子が均一に懸濁している組成物。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンベースの酸化物のナノ粒子及び非イオン系界面活性剤を含んでなる組成物であって、前記ナノ粒子及び前記界面活性剤が混合され、前記界面活性剤中に前記ナノ粒子が均一に懸濁されている組成物。
【請求項２】
前記組成物が、前記ナノ粒子と関連する少なくとも１つの特性を更なる化学製品に対して付与するための担体である、請求項１記載の組成物。
【請求項３】
前記更なる化学製品がシーラント、塗料、エマルジョン、ラテックス、ウレタン及びコールタールのうちの少なくとも１つを含む、請求項２記載の組成物。
【請求項４】
前記更なる化学製品が水性物質である、請求項２記載の組成物。
【請求項５】
前記少なくとも１つの特性が、電気的、化学的、光学的及び構造的特性のうちの少なくとも１つである、請求項２記載の組成物。
【請求項６】
前記ナノ粒子の量が実質的に１重量％〜実質的に５０重量％の範囲である、請求項１記載の組成物。
【請求項７】
前記界面活性剤の所定量が、実質的に５０％〜実質的に９９重量％の範囲である、請求項１記載の組成物。
【請求項８】
前記組成物がゲル及びスラリーのうちの少なくとも１つである、請求項１記載の組成物。
【請求項９】
前記組成物が、非毒性物質、生分解性物質及び不燃性物質のうちの少なくとも１つである、請求項１記載の組成物。
【請求項１０】
水を更に含んでなり、その量が、前記組成物中の前記界面活性剤の含量が少なくとも実質的に８０重量％となる量である、請求項１記載の組成物。
【請求項１１】
前記ナノ粒子と共に前記界面活性剤中に懸濁させることが可能な繊維質材料を更に含んでなる、請求項１記載の組成物。
【請求項１２】
前記繊維質材料が、マイクロファイバー、構造繊維及びバーミキュライトのうちの少なくとも１つを含む、請求項１１記載の組成物。
【請求項１３】
前記ナノ粒子が選択的に前記繊維質材料と結合する、請求項１１記載の組成物。
【請求項１４】
前記界面活性剤中に前記ナノ粒子と共に懸濁させることが可能な混和剤を更に含んでなる、請求項１記載の組成物。
【請求項１５】
前記混和剤が、
ａ．超可塑剤、
ｂ．自動硬化剤、
ｃ．収縮防止剤、及び
ｄ．複数の障壁層
を含んでなり、前記混和剤を製造するとき、前記複数の障壁層の１つが前記混和剤に隣接する各成分の間に設けられて前記成分間における相互の混合を防止し、それにより、前記各成分間における反応が最小化され、前記各成分に関連する特性が維持される、請求項１４記載の組成物。
【請求項１６】
組成物の調製方法であって、
ａ．非イオン系界面活性剤を準備する操作と、
ｂ．界面活性剤にシリコンベースの酸化物のナノ粒子を添加する操作と、
ｃ．界面活性剤及びナノ粒子を混合し、スラリー又はゲルが形成されるまで、界面活性剤の全体にわたってナノ粒子を均一に分配させ、懸濁させる操作
を含んでなる方法。
【請求項１７】
添加のための前記操作において、静止型混合器に界面活性剤及びナノ粒子が添加される、請求項１０記載の方法。
【請求項１８】
更なる化学製品にスラリー又はゲルを添加し、所望の最終製品を生産する操作を更に含んでなる、請求項１２記載の方法。
【請求項１９】
混合のための前記操作の前に、繊維質材料を界面活性剤に添加すること更に含んでなり、混合のための前記操作において、更に繊維質材料、ナノ粒子及び界面活性剤を混合することを含んでなる、請求項１６記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本特許出願は米国特許出願第１１／１７０，７６９号（出願人：Ｍａｔｔｈｅｗ  Ｐｉａｚｚａ、出願日：２００５年６月２９日）の優先権を主張する。
【０００２】
（技術分野）
本発明は、一般に建築用材料、より詳細には建築用材料を製造するための組成物及びその組成物の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
現在使用されているセメント系の軽量建材は、強度が限られたものとなっている。これらの材料は通常、バーミキュライト及び／又は他の繊維状軽量材料、水及びセメントを使用して調製される。これらの建築用材料の製造には大量の水が必要であるが、その理由として、バーミキュライト及び他の繊維質の軽量の材料が高い吸水性を有するために建築用材料の製造に使用される水の相当な量を吸収することが挙げられる。バーミキュライト及び他の繊維質の軽量の材料によって吸収される水は、セメントを濡らし、強化するのに必要である。ただし、建築用のセメント材料による水の消費は建築用材料の重量を増加させ、また建築用材料の製造に使用されたとき、建築用のセメント材料の中で生じる凍結・融解を原因とするひび割れを生じされる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、建築用材料の製造に要する水を減少させる組成物の提供が望まれる。特に、バーミキュライト及び他の繊維状の軽量の材料と共にセメントに添加することが可能で、最小限の水しか含まない建築用材料の製造に用いられる混和剤の製造が望ましい。更に望ましくは、材料に使用されるバーミキュライト及び他の繊維状の軽量の材料を飽和させる目的で、液体又はゲル状の湿潤剤が添加される建築用材料を製造することであり、それにより水を使用する必要がなくなる。更に望ましくは、特定の幾つかの反応成分を、それらの間で起こるいかなる反応をも最小化又は除去することが可能な態様で組み合わせ、建築用材料に添加することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、建築用材料、より詳細には建築用材料を製造するための組成物及び該組成物の製造方法に関する。上記組成物は、通常望ましくない反応を相互に起こす複数の化学物質を含む。
【０００６】
本発明の主要な目的は、建築用材料を製造するための粘性組成物を提供し、従来技術における建築用材料の限界を克服することである。
【０００７】
本発明の更なる目的は、混和剤をセメント質材料、ゴム、プラスチックの少なくとも１つと組み合わせて粘性材料を製造することである。
【０００８】
本発明の他の目的は、前記混和剤が、そこに含まれる特定の反応成分を、その成分間での反応を減少又は除去する態様にて含む、粘性材料を製造することである。
【０００９】
更なる本発明の目的は、混和剤により強度を増加させ、また結果として得られる建築用材料の重量を減少させることが可能な粘性材料を製造することである。
【００１０】
更に本発明の他の目的は、混和剤に含まれる各成分が有する特性が、結果として得られる建築用材料に付与されている、粘性材料を製造することである。
【００１１】
更に本発明のその他の目的は、得られる建築用材料に更なる特性を付与するための、ナノ粒子及びナノチューブの少なくとも１つを含む、建築用材料を製造することである。
【００１２】
更なる本発明の目的は、非イオン系界面活性剤及び少なくとも１つのナノ粒子及びナノチューブを、少なくとも１つのゲル及びスラリー状のフォーム中に含有し、湿潤剤として使用できる組成物を製造することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、上記混和剤を使用して生産した建築材料と関連でアドオン製品として使用できるナノゲル及びナノスラリー組成物のうちの少なくとも１つを提供することである。
【００１４】
更なる本発明の目的は、複数の反応性化学物質間の反応を最小化する方法を提供することである。該方法は、以下の工程を含む。第一化学物質を添加し、第一障壁層を添加し、その第一障壁層をその第一化学物質の上に積層させる。第二化学物質を添加し、その第二化学物質をその第一障壁層の上に積層させる。第二化学物質の上に第二障壁層を積層させる。更なる化学物質を加え、その更なる化学組成物を前記第二障壁層の上に積層させる。その後化学物質及び障壁層を均一に混合し、それにより均一に各々の第一、第二及び更なる化学物質が分散された混合液が形成され、そこにおいてその化学物質は密度を減少させるために添加される。
【００１５】
本発明の他の目的は、第一化学物質及び第二化学物質；並びにその第一化学物質と第二化学物質の間に位置し、そこでそれらの相互作用を防止する少なくとも１つの障壁層を含む、組成物を提供することである。予め定められた手順に従い、各々の前記第一化学物質及び第二化学物質を全体にわたり均一に含む混合液に上記組成物を混合した混合液が製造される。
【００１６】
更にその他の本発明の目的は、基材及び注型材料及び混和剤の少なくとも１つを含む組成物を提供することである。前記混和剤は、超可塑剤、自己硬化剤、収縮防止剤及び複数の障壁層を含む。混和剤を製造する際、複数の障壁層のうちの１つを混和剤の各々の隣接した成分の間に添加し、成分間での混合を防止するのが望ましい。これにより、成分間の反応を最小化し、各々の成分がその特性を維持することが可能となる。前記混和剤を基材と配合し、組成物を形成するために混合されると、混和剤は組成物の全体にわたって均一に分散し、基材、注型材料の少なくとも１つ及び混和剤の各々の成分が相互に結合を開始する。
【００１７】
更なる本発明の目的は、組成物を製造する方法を提供することである。該方法は、一定量の基材及び注型材料の少なくとも１つを、水及び湿潤剤の少なくとも１つと結合させ、基材及び注型材料の少なくとも１つを飽和させる工程を含む。その後で、飽和した基材及び注型材料と混和剤を結合させる。該混和剤は、超可塑剤、自己硬化剤、収縮防止剤及び複数の障壁層を含む。複数の障壁層のうちの１つは、混和剤の各々の成分の間に存在し、成分間の混合を防止し、それにより各々の成分がそれ自身に関連した特性を維持することができる。該方法は、基材及び注型材料の少なくとも１つ及び混和剤の混合物を連続的に混合し、混和剤の各々の成分が組成物の全体にわたって均一に分散し、それにより混和剤の成分が各々の基材及び注型材料の少なくとも１つと結合を開始し、混和剤の成分が有する特性を付与された組成物を形成する方法を提供する。
【００１８】
本発明の他の目的は、使用が簡便な混和剤及び建築用材料を製造することである。
【００１９】
更なる本発明の目的は、製造コストの少ない建築用材料を製造することである。
【００２０】
更なる本発明の目的は、以下の記載から明らかとなるであろう。
【００２１】
本発明の様々な他の目的、特徴及び効果は、そのことを添付の図面を参照しながら考察することにより、更に詳細に理解することができる。そこにおいて、記載される同じ符号は、全図にわたって同一又は類似の部材を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明は、建築及び建設材料として使用可能である材料を製造するための化学混和剤に関する。得られる材料は、構造体の構造支持のみならず、同様に装飾にも使用可能である。すなわち、化学混和剤は、セメントを主成分とする材料、プラスチック材料及びゴム材料の少なくとも１つと共に使用可能である。また、その混和剤を使用すると、得られる材料は、これまで我々が認識することができなかった特性を持つように改良される。すなわち、得られる材料は、混和剤、バーミキュライト及び材料を所望の形に成型するための基材を含む。以上より、混和剤は以下の説明の全体にわたって示される更なる利点を更なる領域において使用することが可能であるため、以下の説明にかかるセメントベースの建築用材料は限定的に解釈されるべきでない。
【００２３】
セメント及びバーミキュライト及び／又は繊維状の軽量の材料を含む建築用材料を製造するときは、バーミキュライト又は軽量の材料を水の付加の前に最初に混合物に添加しなければならない。本発明の化学物質又は混和剤は、軽量の材料と反応しない。混和剤はセメント材料とのみ反応し、したがって、この材料を用いて軽量の混合物を製造するときは、バーミキュライトを最初に水により濡らさなければならない。
【００２４】
本発明は、通常、互いに望ましくない形で反応することを理由に、混合してはならないと一般に言われている成分を混合する方法である。この方法は、直接液体又はゲルを混合物中のバーミキュライト又は軽量の材料に添加するときに見出された。
【００２５】
上記の方法は、通常標的となる成分と接触することで反応する成分を混ぜ合わせる方法であり、その成分は建築用材料、特にセメントを主な成分とする建築用材料を製造する際に通常用いられる成分である。この方法はまた、互いに接触すると通常反応するその他の化学物質を混合する際にも使用可能である。
【００２６】
本発明の方法に使用される、本発明の混和剤の製造に用いられる成分には、以下のものが含まれる：
＊超可塑剤としてカルボキシル化ポリエーテル；
＊自己硬化剤としてカルボキシル化プロピレン；
＊収縮防止剤として脂肪族プロピレン、グリコールエーテル；
＊界面活性剤（好ましくは非イオン系界面活性剤）。
【００２７】
上記混和剤に更に添加される成分には、以下のものが含まれる：
＊減水剤（カルボキシル化ポリエーテル、カルシウム、硝酸塩及びグルコースアミン）の水溶液；
＊分離を減らすための粘性調整剤；
＊収縮調整剤；
＊撥水剤；
＊空気連行（ＡＥ）剤。
【００２８】
上記混和剤に添加される更なる成分には、以下のものが含まれる：
＊シリコンベースの酸化物から形成されるナノ粒子；
＊シリコンベースの酸化物から形成されるナノチューブ；
＊ラテックス；
＊イットリウム酸化物、酸化アルミニウム、アルミニウムシリコン酸化物、バリウムシリコン酸化物、バリウムジルコニウム酸化物、酸化セリウム、酸化マグネシウム及び酸化ジルコニウムのうち少なくとも１つ。
【００２９】
上記の全ては商標ではなく、個々にセメント混合に添加される際のそれらの機能によって定義される。
【００３０】
上記の混和剤は、セメント及びバーミキュライトとともに使用した場合、建築用材料の製造の際に問題が生じる。具体的には、バーミキュライトが水の有意な量を吸収することである。２０ポンド（９．０７ｋｇ）のバーミキュライトは、最高５ガロン（１９Ｌ）の水を吸収し、湿った砂の粘性を有する組成物となる。すなわち、混和剤の構成成分がバーミキュライトに吸収され、セメント材料を含む混合物内への均一な分散が妨げられるため、直接混和剤をバーミキュライトに添加することは望ましくない。混和剤は、更に水を有するセメントの混合物に添加される。この混和剤の使用により、建築用材料を製造するために加えられる水の量を実質的に減らし、潜在的に水の必要性を除去することとなる。更に、メタカオリン、軽量の繊維を組成物に添加することにより、得られる建築用材料を強化することができる。
【００３１】
あるいは、水の代わりに、液体又はゲル状の湿潤剤をバーミキュライトに添加し、水を使用しない形でバーミキュライトを湿らせてもよい。周知の湿潤剤の特性により、バーミキュライト又は／及び繊維状の軽量の材料を飽和させて組成物を製造するのに実質的に必要となる湿潤剤の量はより少ないものとなる。加えて、周知の湿潤剤は水よりも大幅に重量が小さく、ゆえに飽和したバーミキュライト及び繊維状の軽量の材料の重量を減少させる。更に、液体又はゲル状の湿潤剤は、製品を反応させるために必要なあらゆる材料を混合するとき、使用する混和剤に添加してもよい。液体又はゲル状の湿潤剤は、混和剤中の反応性の成分間に層を形成させるために使用してもよく、それにより水量が減少し、ゆえに上記混和剤を使用して生産されるいかなる製品の重量も減少する。
【００３２】
したがって、以下に述べるように、本発明の組成物により得られる建築用材料では、通常反応性の成分を本発明の層化工程と組み合わせることにより、成分間のいかなる相互作用も防止することが可能となる。上記組成物は上記混和剤を用いて形成されるが、そこでは水、及び液体又はゲル状の湿潤剤のうちの１つによる層が、成分のうち最も重いものの上に形成され、それに続き次に最も重い１つの成分が添加され、それによりその間での反応が防止される。このように、化学物質の組み合わせがなされる間、水、及び液体又はゲル状の湿潤剤のうちの１つによる層が、それが混和剤に加えられる前と後の成分間に形成される。
【００３３】
水の代わりに、液体又はゲル状の湿潤剤をバーミキュライトに添加し、水を使用しない形でバーミキュライトを湿らせてもよい。周知の湿潤剤の特性により、バーミキュライト又は／及び繊維状の軽量の材料を飽和させて組成物を製造するのに実質的に必要となる湿潤剤の量はより少ないものとなる。加えて、周知の湿潤剤は水よりも大幅に重量が小さく、ゆえに飽和したバーミキュライト及び繊維状の軽量の材料の重量を減少させる。更に、液体又はゲル状の湿潤剤は、製品を反応させるために必要なあらゆる材料を混合するとき、使用する混和剤に添加してもよい。液体又はゲル状の湿潤剤は、混和剤中の反応性の成分間に層を形成させるために使用してもよく、それにより水量が減少し、ゆえに上記混和剤を使用して生産されるいかなる製品の重量も減少する。
【００３４】
また、水を含まないセメント材料を製造するため、液体又はゲル状の湿潤剤を水の代わりにセメントに添加してもよい。得られるセメント材料は、まるで水と混合したかのような製品の特徴を有する。水の除去のため、セメント材料は、従来のコンクリート混合物より強度が大きい。
【００３５】
混和剤の製造に用いられる好適な湿潤剤は、非イオン系界面活性剤である。その界面活性剤は、親水性部分及び疎水性部分を有する化合物である。界面活性剤の化学的作用により物質の表面張力が減少するため、界面活性剤を湿潤剤として使用することが可能である。界面活性剤の親水性部分は、エチレンオキシドのモル数により判断される。エチレンオキシド鎖は、界面活性剤分子の親水性部分を形成する。分子のこの部分が大きくなる程、非イオン性界面活性剤の水への溶解度がより大きくなる。加えて、界面活性剤及びそれらの機能性は、その親水性／親油性バランス（ＨＬＢ）を表す任意のスケールを使用して判断される。より高いＨＬＢ値は高い水溶性を有する界面活性剤であることを表し、一方低いＨＬＢ値はより高い油溶性を有する界面活性剤であることを表す。ＨＬＢ値は、界面活性剤の分子構造に基づいて算出される数値である。理想的には、上記の非イオン性界面活性剤は７〜９の間のＨＬＢ値を有する。
【００３６】
望ましくは、非イオン性界面活性剤は、オクチルフェノールへのエチレンオキシドの付加によって得られるオクチルフェノールエトキシレートである。得られるオクチルフェノールエトキシレートは、広い温度及びｐＨ範囲において効果的であり、農業分野において低発泡性の湿潤剤として用いられる強力なゲル及び粘性溶液を形成する。しかしながら、それらの化学的性質は、それが本発明の混和剤への用途を考慮したものが望ましい。非イオン性界面活性剤は、付加された材料の層の間、例えば可塑剤及び収縮防止剤の間に位置し、通常それらの間で生じる不必要な相互作用を防止する。添加された際、界面活性剤は混和剤に順番に添加された構成成分の間の障壁層として機能する。全ての添加された構成成分が混合されるとき、界面活性剤が混和剤中にて化合する。
【００３７】
あるいは、非イオン性界面活性剤の代わりにラテックスの層を混和剤に添加してもよい。界面活性剤と同様に、ラテックス層は、順次添加された混和剤の構成成分の間に位置し、構成成分間のいかなる尚早な、及び／又は不必要な反応を防止する障壁層として作用する。ラテックスは、混合されると各種成分の分散を補助する輸送媒体として機能する。すなわち、ラテックスも湿潤剤として作用し、従来技術における建築及び建設の材料にて典型的に使用される水の代替となる。
【００３８】
混和剤に添加される、更なる強度を与える構成成分は、シリコンベースの酸化物である。シリコンベースの酸化物は、硬化を促進する薬剤として機能する優れた添加物である。加えて、シリコンベースの酸化物は、化合物のかき傷耐性（ｓｃｒａｔｃｈ−ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）を増加させるために使用される。ケイ酸塩は、硬度及びかき傷耐性を向上させるため、レンガ及び建築用材料の添加物として特異的な有用性を有する。
【００３９】
混和剤に添加されるシリコンベースの酸化物は、ナノ粒子又はナノチューブ（例えばＮａｎｏＰｒｏｄｕｃｔｓ社によるＰＵＲＥＮＡＮＯ（登録商標））の形で存在するのが好ましい。これらのシリコンベースの酸化物のナノ粒子は、塊を形成しないナノスケール材料を提供し、それは例えば本発明の請求項に係る混和剤のような混合物に均一に分散させることが可能である。ナノ粒子の強化された特性は、それらの構造による。具体的には、格子のレベルで、１つ以上の金属とシリカの組み合わせにより、機械的、光学的、熱的、表層、構造的及び他の特性が向上している。このように、シリコンベースの酸化物のナノ粒子は、本発明の混和剤のためにテーラーメードすることができる。使用可能なシリコンベースの酸化物の例としては、アルミニウムシリコン酸化物、ジルコニウムシリコン酸化物及び他のマルチ金属シリコン酸化物である。
【００４０】
更に、所定量のナノ粒子及びナノチューブのうちの少なくとも１つと、所定量の界面活性剤を組み合わせてゲル及び／又はスラリーを形成させることにより、その含まれるナノ粒子及びナノチューブのうちの少なくとも１つと関連する属性を利用する最も有効な機構を提供できることを見出した。好ましくは、ナノ粒子及びナノチューブは粉末形態である。界面活性剤は、ゲル及び／又はスラリーの全体にわたって、ナノ粒子の完全かつ均一な分散を可能にするための優れた担体として機能する。この現象は、組成物において界面活性剤を使用することで溶液の表面張力が低下することにより生じる。組成物の表面張力が低下すると、材料中の空所が互いに近接するため、得られる材料の強度が増加する。空所が互いに近接するため、組成物がより多くの量のナノ粒子を保持することが可能となる。
【００４１】
更に、ゲル及び／又はスラリー中にナノ粒子及び界面活性剤を含有するこの懸濁液はまた、ナノ粒子と水ベース及び／又は水性生成物とを組み合わせるためのより改善された方法の提供を可能にする。この利点は、湿潤剤として使用できる界面活性剤に起因し、水性材料の過度の希釈をもたらさない効果がある。すなわち、添加された水性材料と混合すると、得られる組成物にはナノ粒子及びナノチューブのうちの少なくとも１つと関連する属性が付与される。ナノ−界面活性剤スラリーとの組合せにより改善されるその他の水性材料の例としては、密封剤、塗料、エマルジョンラテックス、水性ウレタン及びコールタールが挙げられるがこれに限定されるものではない。これらの強化された生成物は更に、以下に述べる本発明の混合物を使用して製造された建材と組み合わせて使用できる。
【００４２】
本発明のナノ−ゲル及び／又はスラリーの形成に使用される好ましい界面活性剤は元々、農薬用途に設計されたものである。すなわち、それらは生分解可能で、非毒性で、不燃性で、またリン酸塩を含有しない。当該界面活性剤は非イオン性界面活性剤であり、アルコールエトキシレート、イソプロパノール、ジメチルポリシロキサン、フェノールエトキシレートが挙げられる。上記の界面活性剤は典型的には農業において使用され、湿潤剤として使用する場合は、１クォートの界面活性剤を１００〜１２５ガロンの適当量の水で希釈する。これらの従来技術では、希釈したときの界面活性剤の含量は４０％〜５０重量％の範囲である。しかしながら、本発明のナノ−界面活性剤組成物は水を使用した界面活性剤の直接的な希釈が不要であり、ナノ粒子をそれに直接添加することができる。あるいは、本発明では界面活性剤１クォートあたり最高１０ガロンの水を利用してもよい。すなわち、本発明における界面活性剤の希釈により、８０重量％以上の界面活性剤を含有する混合物が結果的に得られる。
【００４３】
本発明の発明に係るナノゲル及び／又はナノスラリーを添加することにより、ナノ粒子及びナノチューブの少なくとも１つを１％〜５０％（体積又は重量ベース）で組成物に含有させることができる。スラリー及び／又はゲルに添加されるナノ粒子の量は、ナノスラリーの使用目的に依存する。ナノ粒子のパーセンテージが増加するにつれて、ナノスラリーの粘稠性が低下し、よりゼラチン状に変化する。本発明の製剤の場合、ユーザーはスラリー又はゲルに添加すべきナノ粒子の具体的な量を適宜決定することができる。界面活性剤に添加されるナノ粒子又はナノチューブの他に、添加材を添加して、様々な最終製品を生産してもよい。当該添加材としては、繊維質の材料（例えばマイクロファイバー、構造繊維及びバーミキュライト）が挙げられるがこれらに限られない。更に、本願明細書に記載されている混和剤を上記ゲル又はスラリーに添加することもできる。これらの添加材を添加することにより、ナノ粒子及び／又はナノチューブをそれに結合させることができるか、あるいはゲル又はスラリー中に懸濁させることができる。
【００４４】
ナノゲル及び／又はスラリーの調製は、界面活性剤を均一に添加・混合しつつ、更にナノ粒子及びナノチューブの中の少なくとも１つをそこに添加することによって行う。なお、ナノ−界面活性剤ゲル又はスラリーの調製方法は、以下において図４を参照しながら具体的に説明する。これにより、ナノ粒子が界面活性剤中に一様に懸濁され、またゲル又はスラリーが上記のように担体として機能するようになる。このナノ粒子の均一な懸濁液により、他の材料に任意に添加できる界面活性剤が得られ、それにより、限定されないが化学的性質、電気特性、光学特性及び強化された構造特性などのうちの少なくとも１つの優れた特性を有する製品が作製できる。更に、ナノ粒子を用いることにより、柔軟性が増加し、抗張力が増加し、密度が上昇し、水透過率が低下した材料（特に水性材料）が得られる。
【実施例】
【００４５】
実施例Ａ：５ガロン（１９Ｌ）混合物の製造
通常の水道水を使用し、超可塑剤混合物を５ガロン（１９Ｌ）サイズの囲いに注入し、超可塑剤の上にほぼ８分の１インチ（０．３２ｃｍ）の水／界面活性剤障壁層を設けるのに十分な水を注入する。水／界面活性剤は超可塑剤より軽く、超可塑剤の上に残るため、水／界面活性剤層の層が障壁の役割を果たす。水／界面活性剤層の表面上に次の成分、例えば自己硬化剤（又は自己収縮剤）、を注入しても、混合したり化学反応が生じたりしない。次にその作業を繰り返し、第二層の上に実質的に同じ量の水／界面活性剤の層を配置し、第三の成分（例えば収縮防止剤）を添加する。更に、その作業を繰り返し、混和剤に各々の成分を添加する。
【００４６】
上記の典型的な混和剤は、実質的に１＋１／４ガロン（４．７５Ｌ）の超可塑剤、実質的に２．５ガロン（９．５Ｌ）の自己硬化剤及び実質的に３／４ガロン（２．８５Ｌ）の収縮防止剤を含む。更に上記の混和剤は、超可塑剤、自己硬化剤及び収縮防止剤の各々の層間に散在する、実質的に１／２ガロン（１．９Ｌ）の水／界面活性剤障壁層を含む。なお、上記における各々の水／界面活性剤障壁層は、実質的に等しい量である。
【００４７】
上記は、セメントを含む製品に多くの物質が添加された混和剤の製造方法である。これと同じ方法が、その他の化学物質を混合する際にも使用することができる。上記の方法は、多くの異なる目的に有用であり、通常互いに反応する成分を含む混和剤を製造するために用いてもよい。上記した混和剤の用途は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載の方法を限定するものではない。
【００４８】
あるいは、上記混和剤は、水／界面活性剤障壁層の代わりに水、液体湿潤剤、ゲル湿潤剤及びゲル状の湿潤剤の少なくとも１つを、隣接する添加化学物質の各層の間に設けてもよい。この障壁層に上記のナノゲル又はナノスラリー混合物を含有させてもよく、それにより特異的なナノパウダー及びナノチューブに関連する特性及び特徴が混合物に付与される。
【００４９】
軽量のコンクリート混合材料を製造するとき、バーミキュライト、パーライト（Ｐｕｒｌｉｔｅ）、雲母などのような軽量の材料とセメントが通常反応する。しかしながら、これらの材料を用いる場合、これらの軽量の材料における水の吸収性の高さが問題となる。すなわち、そのような混合物は目的の機能を発揮するために大量の水を必要とするが、大量の水とセメントを混ぜ合わせることによりセメントの強度が低下し、また得られるコンクリート製品の重量が増加する。本発明の混和剤は、必要な水量を減らすように機能するため、得られる建築用材料の強度が増加し、同時にその重量が減少する。本発明の混和剤の典型的な組成を、以下の組成物Ａとして示す。
【００５０】
組成物Ａ
＊２部のカルボキシル化ポリエーテル（超可塑剤）；
＊１部のカルボキシル化プロピレン（自己硬化剤）；
＊１部の脂肪族プロピレン、グリコールエーテル（収縮防止剤）；及び
＊１部の界面活性剤。
【００５１】
組成物Ａに列記される成分に加え、他の付加的な化学物質を、付加的な特性を与えるために混和剤に添加してもよい。これらの付加的な成分には、少なくとも１部の空気連行（ＡＥ）剤、１部のシリコンベースの酸化物のナノ粒子及び１部のラテックスが含まれる。シリコンベースの酸化物として形成されているナノ粒子に関する記載は飽くまで例示であり、それに関連する望ましい特性を有するいかなる種類のナノ粒子も本発明の混和剤及び／又は粘性材料に使用可能である。あるいは、製剤Ａに添加される界面活性剤は上記で述べた本発明のナノスラリー又はナノゲルであってもよい。製剤中にナノスラリー又はナノゲルを添加することによって、添加材が得られる組成物の全体にわたって均一かつ効率的に分散し、個々にナノ粒子又はナノチューブを添加した場合と比較し強化の度合いが優れている。
【００５２】
上記で列記された化学物質は、混合バットにおいて層状に添加され、隣接する層の間に水及び／又は湿潤剤の層を含む。この層は、本発明の混和剤の構成成分間の不必要で望ましくない相互作用を防止する。
【００５３】
あるいは、上記混合物は複数のラテックスを輸送／湿潤剤として利用することができ、上記の各々の構成成分間に位置するように添加される。すなわち、ラテックスは混和剤の層をなす構成成分の１つとして機能し、また、そこに順次添加される構成成分間の障壁層として機能する。
【００５４】
また、シリコンベースの酸化物から形成されるナノ粒子は、二つの湿潤剤の層の間に位置する形で独立した層として順次添加されてもよい。あるいは、上記ナノ粒子を、順次添加される上記の別の成分を含む層中（特に上記の界面活性剤層中）に配合してもよい。更に、上記ナノ粒子は、注型プロセスの間、あるいはそれに先行して、混合物及び／又は組成物に直接添加してもよい。上記ナノ粒子は、少なくとも１つの固有の特性を有し、それが建築用材料を製造するための組成物に付与される。そのような特性としては、強度の増加、耐久性の増加、熱膨張の減少、色彩の増加、硬度の増加が含まれるが、これに限定されるものではない。上記混合物にナノ粒子を添加することにより、材料の電気的、化学的及び、光学的特性を更に強化することが可能となる。
【００５５】
上記の混和剤を、特に以下の図３及び４に記載の本発明の方法と組み合わせることにより、本発明の建築用材料が製造される。混合することにより、コンクリートの全ての特性を有し、欠点の存在しないキャスティング可能なセメント混合物を製造することが可能である。得られる建築用材料は、実質的に重量が減少し、柔軟性が増し、従来のコンクリートの４倍以上の抗張強度を有するものとなる。例えば、従来のコンクリートは通常最高２００ポンド（９０．７ｋｇ）の柔軟強度を有するが、本発明の建築用材料は６５０〜８５０ポンド（２９４．８〜３８５．６ｋｇ）の柔軟強度を有する。
【００５６】
本発明の建築用材料は、下記の表１に示すような材料の組み合わせを含む。これらの材料は、通常、乾燥粉末状の材料であって、建築用材料の製造の際に上記の組成物Ａとして表される混和剤と結合される。
表１：材料
・セメント
・砂又はシリカ
・メタカオリン−ポゾラン（ｍｅｔａｋａｔｏｌｉｎ−ａｐｏｚｚｏ−ｌａｎｉｅ）材料
・バーミキュライト又は置換パーライト（Ｐｕｒｌｉｔｅ）、雲母等
・繊維
・ポリプロピレン
・ポリエチレン
・ガラス繊維又はその他の繊維材料
・ナノチューブ及びナノ粉末の少なくとも１つ。
【００５７】
本発明の建築用材料の製造に使用する上記材料の量は、ユーザー毎の用途に伴い変化させることができる。
【００５８】
本発明の建築用材料の製造における、組成物Ａを含む表１の特定の材料の典型的な組み合わせを、以下の組成物Ｂに示す。組成物Ｂは以下のものを含む。
組成物Ｂ：
・１袋のセメント（約９４ポンド（約４３ｋｇ））
・５０ポンド（２２．７ｋｇ）の砂
・２０ポンド（９．１ｋｇ）のバーミキュライト
・５ポンド（２．２７ｋｇ）のメタカオリン（ｍｅｔａｋａｔｏｌｉｎ）
・１／４ポンド（１１３ｇ）のポリプロピレン微小繊維
・１ポンド（４５３ｇ）のポリプロピレン構造繊維
・１クォート（０．９５Ｌ）の組成物Ａの混和剤
・８ガロン（３０．４Ｌ）の水
【００５９】
上記の材料により、組成物Ａの混和剤と結合して完全に安定に統一された粘着性セメント混合物が製造され、様々なセメント製品の製造に使用可能である。得られる建築用材料は、引張強度及び柔軟強度が増加し、重量の減少したコンクリート材料である。
【００６０】
加えて、水を農業分野で通常使用する液体又はゲル状の湿潤剤に置換し、混合物への水添加を減少させることにより、得られるセメント材料の強度を増加させ、重量を減少させることが可能となる。これはまた、セメントの過剰な湿潤という課題を克服し、安定かつ均一な混合物の製造を可能にする。更に、セメント混合物にバーミキュライトのように吸収特性を有する軽量の材料を使用する際、軽量の材料内に包含される水分は、通常のコンクリートより長い期間にわたりセメント材料に連続的に放出され、セメント材料を強化する。これは、セメント材料の水和が安定に保たれ、それにより材料の硬化がより強固になり、安定することによる。
【００６１】
上記した混和剤及び方法はまた、グラウト、スタッコ及び他のいかなるセメント混合物の混合にも使用可能である。
【００６２】
更に、上記の混合技術を、ゴム及びプラスチック材料の形成と組み合わせて用いることもできる。例えば、酢酸塩、ＰＶＣ、ポリエチレン繊維及びポリプロピレン繊維から形成される粘着性組成物が、混合工程の間に各々の成分の間に位置するように添加されたゲルエマルジョン障壁層を用いることにより製造することができる。これは、混合前の成分間の反応を防止する。更に、前記のナノ粒子、ナノ粉末及びナノチューブの少なくとも１つを上記と同様の方法で混合物に添加することもでき、その場合、個々の層として添加してもよく、あるいはナノスラリーの状態で界面活性剤として各層の一部として添加してもよい。
【００６３】
添付の図を用い、本願明細書において示される発明の方法、及び本発明の方法を使用して製造される本発明の組成物を説明する。
【００６４】
図１は、本発明の混和剤を製造する方法、又は通常互いに反応する成分から形成される混合物を製造する方法を例示するフローチャートである。この図から明らかなように、ステップＳ２において、混和剤は一定量の超可塑剤のようなカルボキシル化ポリエーテルを添加することから行われる。次に、水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つの層が、ステップＳ４において、超可塑剤の上に配置され、その上に障壁層を形成する。水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つによる層の上に、自己硬化剤であるカルボキシル化プロピレンの層が、ステップＳ６にて配置される。通常、カルボキシル化ポリエーテルがカルボキシル化プロピレンと結合する際、例えば発泡のような化学反応が生じる。しかしながら、水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つによる障壁層をそれらの間に位置させることにより、カルボキシル化ポリエーテル及びカルボキシル化プロピレンの間のいかなる反応も最小化又は除去することが可能となる。また、水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つから形成される他の障壁層をステップＳ８においてカルボキシル化プロピレンの層の上に配置することができる。また、脂肪族プロピレン、グリコールエーテルの層を、収縮防止剤としてステップＳ１０においてカルボキシル化プロピレンの上に配置することができる。これらの成分の組み合わせにより形成される混和剤は、建築用材料の製造の際、成分間でのいかなる反応も生じさせずに混合することが可能である。
【００６５】
ステップＳ１２において、空気連行剤のような付加的な成分を、最初に水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つによる更なる障壁層を配置することにより、混合物に添加することができる。ステップＳ１６において、水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つによる更なる障壁層を、更に障壁層の上にカルボキシル化ポリエーテル、カルシウム、硝酸塩及びグルコースアミンのような減水剤の水溶液の層を添加する前に、ステップＳ１４において空気連行剤の上に配置することができる。最後の層と更なる層（例えばステップＳ１８の自己収縮剤、ステップＳ２０の収縮調整剤及びステップＳ２２の減水剤）の間に、障壁層を配置することができる。
【００６６】
層を形成する成分を含むバットの断面図を図２（以下参照番号１０）に示す。この図から明らかなように、水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つの障壁層２８は、各々の成分を切り離し、このことにより混和剤の中での成分間のいかなる反応も減少又は防止される。この図から明らかなように、混和剤は、カルボキシル化ポリエーテル（例えば最下層を形成している超可塑剤１２）の一定量と共に形成される。自己硬化剤のようなカルボキシル化プロピレン１４の層は、カルボキシル化ポリエーテル１４の上に、それらの間に水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つによる障壁層２８を伴って、配置される。水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つによる他の障壁層２８は、カルボキシル化プロピレンの層の上に配置され、更に脂肪族プロピレン、グリコールエーテル１６（例えば収縮防止剤）の層が上記障壁層の上に配置される。すなわち、これらの成分の組み合わせにより形成される混和剤は、建築用材料を製造する際、成分の間でのいかなる反応も生じさせずに混合することができる。
【００６７】
空気連行剤１８のような添加剤は、脂肪族プロピレン、グリコールエーテル１６の層の上に最初に水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つによる更なる障壁層２８を配置することにより、混合物に添加することができる。水、液体湿潤剤又はゲル湿潤剤の少なくとも１つによる更なる障壁層２８は、更に空気連行剤の上に配置することができ、減水剤としてのカルボキシル化ポリエーテル、カルシウム、硝酸塩及びグルコースアミンの水溶液の層２０を上記障壁層の上に配置することができる。更に、障壁層を最後の層及び更なる層（例えば自己収縮剤２２、収縮調整剤２４及び減水剤２６）の間に位置することができる。成分を添加する順序を、例として示す。実際には、混和剤の製造のために混合されるまで、水又は湿潤剤により形成される層が層間に位置し、層間の分離を維持することが可能であれば、これらの成分はいかなる順に添加されてもよい。
【００６８】
図３は、上記図１及び２に係る混和剤を使用して建築用材料を調製する方法を示すダイヤグラムである。本発明の建築用材料を製造するため、ステップＳ１００において、バーミキュライトのような軽量の充填材の所望の量を、実質的にバーミキュライトを飽和させることが可能な量の水及び湿潤剤の少なくとも１つと配合する。更に、必要に応じて微小繊維をバーミキュライトに添加してもよい。ステップＳ１０２において、次に秤量したセメントを飽和したバーミキュライト及び微小繊維に添加する。セメントに加えて、砂、シリカ、並びにガラス繊維又は他の繊維のような他の成分を添加することができる。上記混和剤は、ステップＳ１０４にて、セメント及びバーミキュライト／微小繊維の混合物に添加される。この点において、ステップＳ１０６において、メタカオリン（ｍｅｔａｋａｔｏｌｉｎ）（例えばポゾラン材料）を必要に応じて組成物に添加することができる。更に、ステップＳ１０８において構造繊維を適当量添加することができる。必要に応じ、又は所望の粘性を得るために、１１０と表示される矢印によって示されるように、メタカオリン（ｍｅｔａｋａｔｏｌｉｎ）及び構造繊維を連続的に添加してもよい。この全プロセスは、混合器内で行われ、全工程の間、常に混合される。セメントの添加後、更に水又は湿潤剤を添加する必要性も考えられる。
【００６９】
あるいは、このプロセスは図４に示すように静止型混合器４００においても実行可能である。この図から明らかなように、建築用材料を製造する際に必要な成分４０２を静止型混合器４００の上部／煙突４０４から添加し、その中のトラック４０６、４０８に沿って連続的に進ませ、成分を常に混合することができる。本発明の混和剤、水又は湿潤剤４１４の一定量を、その上に配置されるパイプ４１０を通してミキサーに添加し、バーミキュライトのような軽量の充填材を飽和させ、セメントを湿潤させる。混和剤は、別々、又はセメントに提供される水又は湿潤剤と混合して添加してもよい。混和剤、並びに水又は湿潤剤はタンクのポンプに貯蔵され、圧力により静止型混合器４００に供給され、セメントと反応し、糊のような粘着性の織物状の物質が製造される。組成物の成分４０２が静止型混合器４００を通過する間、それらは均質な混合物を形成するように常に混合される。圧力４１８を静止型混合器４００に配置される成分４０２に印加し、それにより、成分を静止型混合器４００に移動させ、成分４０２全体を押す。圧力４１８は、例えば窒素又は空気のように、十分な圧力を発生させることが可能ないかなるものにより印加してもよい。更に、静止型混合器４００の底部にて、上記の混合組成物から圧力を生じさせる物質を除去する。
【００７０】
本発明の混和剤により、欠点のない、成型コンクリートの全ての特徴を有する軽量の材料を製造ことができる。上記の混和剤及び上記方法を使用して製造される材料は、軽量で、コンクリートよりも高い強度を有し、割れにくい特徴を有する。上記方法は、材料を特有の方法により添加することにより新規な物質を構成させる。コンクリート、砂、メタカオリン（ｍｅｔａｋａｔｏｌｉｎ）、バーミキュライト、繊維、その他の材料は、混和剤と結合されるとこれらの成分間で結合を形成するが、それは通常形成されない結合であり、それにより従来のコンクリートの圧縮による柔軟・引張強度よりも実質的に大きい圧縮による柔軟・引張強度を有するマトリックスを有する製品が得られる。
【００７１】
混和剤は、優れた接着性の構成成分を生産するほか、多量のメタカオリン（ｍｅｔａｋａｔｏｌｉｎ）（混合物へのポゾラン材料）の添加を可能にする。そのようなことは従来は不可能であった。ポゾランとは、ポルトランドセメントの水和から放出される石灰分と反応する、天然の又は工業的に生成された材料である。この反応で、メタカオリン（ｍｅｔａｋａｔｏｌｉｎ）の添加により、効果的にフリーな石灰が除去され、最終材料を安定なセメント製品に変換する。ポゾランはまた、セメントペーストの透過性を減少させる。これにより、溶液中の反応性を高める物質の進入の防止に役立ち、また低い透過性により、セメント混合物が硫酸塩、酸、凍結−融解条件、凍結防止用の塩及び海水による攻撃に対し、半永久的に耐久性となる。更に、バーミキュライトのような軽量の充填材が混合物に添加されることにより、最終製品の重量が減少するのみならず、液体及び水の吸収にも役立つ。上記材料は、混合物中の水を徐々に蒸発させるバーミキュライトの存在により、徐々に連続的に硬化する。このように、最終的なセメント製品は絶えず液体を供給され、それにより崩壊する可能性が最小化し、最終製品の強化につながる。
【００７２】
加えて、特許請求された本発明の混和剤を、少なくとも１つのナノ粒子及びナノチューブをその中に含む第二の混合物と結合し、セメント材料を製造することができる。ナノ粒子及び／又はナノチューブは、得られる材料の強度を増加させる。更に、得られるセメント材料の重量は、実質的に従来のセメント材料より少ない。あるいは、特に図５及び６にて後述するように、本発明の建築用材料はナノ粒子及び／又はナノチューブを含み、混合工程の間、混合物の全体に均一に分散される。
【００７３】
本願明細書に示される静止型混合器はまた、界面活性剤及びナノ粒子混合物を混合して本発明のナノゲル又はナノスラリーを調製する方法として好ましい態様である。静止型の混合により、ナノ粒子が均一に混合され、界面活性剤中に懸濁された状態が維持される。更に、上記のように、また混和剤と同様に、ナノゲル又はスラリーの調製の際、更に繊維質の材料を材料として添加して静止型混合器で混合してもよい。あるいは、商標ＣＯＮＮ（登録商標）として市販されている刃（ブレード）を使用する混合方法を用いても、本発明のナノゲルの調製において界面活性剤とナノ粒子の混合物を良好に混合できる。
【００７４】
図５は、他の実施例に係る混和剤の製造方法を示すダイヤグラムである。図１と同様に、超可塑剤をステップＳ５００に示すようにバットに添加する。その後、ステップＳ５０２で述べるように障壁層を形成させることが重要である。しかしながら、図１において製造される混和剤と異なり、ステップＳ５０２において形成される障壁層は、７〜９の間のＨＬＢ値を有する非イオン性界面活性剤である湿潤剤から形成される。その後、ステップＳ５０４に示すように、収縮調整剤の一定量を、第一の障壁層の上に添加する。非イオン性界面活性剤による上記の第一障壁層は、超可塑剤と収縮調整剤が互いに反応するのを防止する。第二障壁層を、ステップＳ５０６に示すように、収縮調整剤及び超過疎剤の層の上に非イオン性界面活性剤を添加することにより形成する。次に、シリコンベースの酸化物から形成されるナノ粒子の層を、ステップＳ５０８に示すように第二障壁層の上に添加する。ナノ粒子状のシリコンベースの酸化物は、混和剤において硬度及び支持構造の強度を増強させ、その後セメント材料と結合し、最終的な混合物が製造される。非イオン性界面活性剤による第三の障壁層は、ステップＳ５１０のように、ナノ粒子の材料、収縮調整剤及び超可塑剤の層の上に添加される。次に、ステップＳ５１２は、ラテックス材の層が混和剤の第三の非イオン性界面活性剤による障壁層の上に添加されることが必要である。最後の第四の非イオン性界面活性剤による障壁層が、ステップＳ５１４において、必要に応じてラテックスの層の表面に添加される。以上で、特許請求された本発明の混和剤の、他の実施態様が完成する。その後、ステップＳ５１６で、完全に層をなした混和剤が上記のセメント材料と結合され、それにより、増加した引張応力及び硬度を有する建築用材料を製造するための混合物を得ることができ、同時に優れた構造特性を有する建築及び建設用の材料の製造が可能となる。
【００７５】
あるいは、ステップＳ５０２、Ｓ５０６、Ｓ５１０及びＳ５１４において、超可塑剤、収縮調整剤及びナノ粒子間に位置する障壁層として、ラテックスを使用してもよい。更に、シリコン酸化物から形成されるナノ粒子の層を、混和剤の他の層内に散在させてもよい。具体的には、ナノ粒子は、本発明の混和剤におけるラテックス、超可塑剤及び収縮調整剤の少なくとも１つと配合してもよい。
【００７６】
更に、処理Ｓ５０８を図５に関する上記の方法から除去することもできる。具体的には、湿潤剤としてナノ−界面活性剤スラリー又はゲルを使用して混合物を階層化することによって、処理Ｓ５０２、Ｓ５０６及びＳ５１４を修正することが可能である。
【００７７】
本発明の混和剤の製造に使用する各々の構成成分の比率は、多様に変更可能である。しかしながら、各々の成分の量を変更することにより、最終製品の特性（例えば重量、強さ、耐久性及び硬度）が変化する。したがって、生産される製品を、所望の特性になるように変化させることが可能である。本発明の混和剤と共に使用される構成成分のこのような組成の調整は、以下に説明するようなセメント材料を含む最終的な混合物にも適用することができる。構成成分の比率を調整することにより、得られる建築又は建設用材料の特性は変化する。このように、建築又は建設用材料に求められる特性に基づいて、上記の材料を製造することができる。
【００７８】
図６は、本発明の他の実施態様に係る混和剤を有するバット６００の断面図である。各々の超可塑剤の層６０２は、バット６００の底部に配置される。また、バットは収縮調整剤の層６０８、シリコンベースの酸化物のナノ粒子の層６１０及びラテックス材の層６１２を含む。６０２、６０８、６１０、６１２各々の層の間に位置するのは、非イオン性界面活性剤から形成される障壁層６０４である。それは、本発明の建築用材料の製造の際、セメント材料との組み合わせの前に混和剤の個々の構成成分の不必要な混合を予防するため、障壁層を配置することは重要である。成分を隔離した状態に維持し、セメント材料が存在する場合にのみそれらを化合させることは、建築用材料を製造する際に各々の成分が均一に混合されることを確実にするために重要である。この均一な混合により、各々の成分が有する各々の特性が、得られる混合物にも付与され得る。
【００７９】
あるいは、シリコンベースの酸化物のナノ粒子の層を取り除き、少なくともラテックス材の層６１２及び非イオン性界面活性剤の層６０４と配合してもよい。
【００８０】
図５及び６に記載されている混和剤は、特に図３及び４に係る上記の方法のセメント材料と組み合わせることが可能である。発明の混和剤は、シリコンベースの酸化物のナノ粒子を有するため、一度上記のセメント材料と混合されると、それによる優れた強度及び硬度を有する建築又は建設用材料が製造される。シリコンベースの酸化物のナノ粒子（結晶格子のレベルで予め定められた金属を有する）をセメント材料と結合させてもよく、これにより得られる混合物の硬度及び構造的支持力が強化される。更に、非イオン性界面活性剤を包含させることにより、それの強度の維持と共に、得られる建築用材料の重量が顕著に減少する。
【００８１】
本発明の混和剤によって、成型コンクリートの全ての特徴を有し、いかなる欠点もない軽量の材料を製造することが可能となる。混和剤を使用し、上で述べられる方法により製造された材料は、通常のコンクリートより軽量であり、より強度が高く、崩壊しにくい。上記方法は、材料を特有の方法にて組み合わせることにより、新規な物質を提供する。コンクリート、砂、メタカオリン（ｍｅｔａｋａｔｏｌｉｎ）、バーミキュライト、繊維、その他の材料は、混和剤と結合されるとこれらの成分間で結合を形成するが、それは通常形成されない結合であり、それにより、実質的に従来のコンクリートの圧縮による柔軟・引張強度よりも数倍大きい圧縮による柔軟・引張強度のマトリックスを有する製品が得られる。本発明の混和剤を用い、上記方法により製造される混合材料は、新規な最終製品の製造を可能にする。例えば、上記混合材料は、軽量の薄いパネルの製造に使用可能であり、非常に安価でフォーム、金属及び／又は木材を被覆し、非常に高価な切り石、大理石、石灰岩、木などの外観を与える用途に使用可能である。すなわち、得られる混合物がシリコンベースの酸化物のナノ粒子を含むことは、その材料が有する強化されたかき傷耐性が均一に与えられる意味で重要である。かき傷耐性の強化により、上記材料は、建築用材料を崩壊させ、その構造的完全性に影響を及ぼしかねないような、他の物体との突発的及び故意の接触に対して、顕著な抵抗力を有する。
【００８２】
加えて、本発明の混和剤は、バーミキュライト、ナノ粒子、ナノチューブ及び繊維材料の少なくとも１つの添加が可能な態様で、材料の調製において粘性を様々に調整してもよい。この粘性は、粘度調整剤の添加により更に増加させてもよく、組成物の粘性を異なる用途に向けて多様に調整することを可能にする。このように、この混和剤は、プラスチックと同様、セメント材料を含む多くの分野に適用することができる。
【００８３】
上記の改良された建築材料の製造に用いられることに加えて、予め定められたナノ粒子及び界面活性剤の組合せから形成されるナノスラリー又はゲルを、他の材料（本願明細書に記載されている発明の建材に適用できる塗料及びシーラント、あるいは例えば従来の建材（例えばコンクリート、木、プラスチックなど））と組み合わせて使用することもできる。上記ナノスラリーとこれらの他の生成物の組合せにより、新規な及び改良されたバージョンの生成物の製造が可能となる。具体的には、ナノスラリー中に懸濁されることが可能なナノ粒子は、生成物の化学的、電気的、構造的及び光学的特性を改良することができる。
【００８４】
上記の、及びそれに関連した課題を解決するために、本発明は添付の図面において例示される態様で実施するのが望ましい。但し、それらの図面は飽くまで例示に過ぎず、添付の請求の範囲で記載した範囲内にて、上記で例示及び記載された特定の建設用途に応じて変更することができる。
【００８５】
上記の成分の各々、又はその二つ以上を合わせたものを用い、上記とタイプが異なる他の方法における有用な応用法が発見可能であると考えられる。
【００８６】
本発明の特定の新しい特徴が添付の請求の範囲において開示、記載及び示されているが、それは上記の詳細な説明に限定されることを意味するものではない。なぜなら、当業者であれば、本発明の思想から逸脱しないあらゆる形で、例示される装置の形及びその詳細、並びにそのための操作方法に対する様々な省略、変更、置換及び変化を加えることが可能であると考えられるからである。
【００８７】
更に検討するまでもなく、以上より本発明の要旨が明確となり、それにより第三者が、公知技術を利用して、従来技術の見地から、本発明の一般的又は特殊な態様における本質的特徴の大部分を構成する特徴を省略することなく様々な用途にそれら応用し得ると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】混和剤の製造方法を例示するフローチャートである。
【図２】混合する前の、混和剤を構成する成分が階層化しているバットを示す断面図である。
【図３】混和剤を含む建築用材料を製造する方法を示すダイヤグラムである。
【図４】建築用材料を構成する成分を混合する際に使用する静止型混合器の斜視図である。
【図５】本発明の他の実施態様に係る混和剤の製造方法を例示するフローチャートである。
【図６】他の実施態様に係る混和剤の層を示す断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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2009500273.tif 000010
2009500273.tif 000011