(57)【要約】【課題】  自動的に動作可能な機械によって均質な水硬性組成物混合体を提供することが可能な、シーラント用カートリッジ内の水硬性組成物と水との混合方法を提供すること。【解決手段】  シーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法において、  該カートリッジ４２を往復運動Ｂを行う保持手段４１に取り付け、  該往復運動の条件は、往復運動の途中で該カートリッジを１Ｇ（Ｇは重力加速度）以上に加速すると共に、往復運動の折り返し点では、該カートリッジ内の内容物が該カートリッジの長手方向の壁面に衝突するよう急速に減速させ、  該往復運動を複数回繰り返すことにより該カートリッジ内の内容物を混合することを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法において、
該カートリッジを機械的に往復運動を行う保持手段に取り付け、
該往復運動の条件は、往復運動の途中で該カートリッジを１Ｇ（Ｇは重力加速度）以上に加速すると共に、往復運動の折り返し点では、該カートリッジ内の内容物が該カートリッジの長手方向の壁面に衝突するよう急速に減速させ、
該往復運動を複数回繰り返すことにより該カートリッジ内の内容物を混合することを特徴とするシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法において、該保持手段の移動距離がカートリッジの長手方向の全長の１／４倍以上、４倍以下であることを特徴とするシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法において、該往復運動は、往復運動するアーム部と該アーム部の先端部近傍に接続されたリンク部によって行われ、該保持手段は該リンク部に固定され、該往復運動の折り返し点では、該アーム部と該リンク部とのリンク機構により、該カートリッジの移動方向が往復運動による移動方向とは異なる方向に変化することを特徴とするシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載のシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法において、該往復運動は、円弧状の往復運動であることを特徴とするシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法に関し、特に、機械的に水硬性組成物と水とを混合することが可能なシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水硬性組成物を調製する際には、水硬性組成物粉体と水とを一定の比率となるように計量して、ミキサー、練りさじやスコップ、或いは手練り等により撹拌混合して調製を行い、はけ、ヘラやコテ、或いはポンプ等で施工を行っていた。
【０００３】
このような調製方法では、水とセメント等を計量する必要があるため、別途、混合容器を用意する必要があり、簡便な方法ではなかった。
また施工方法においても、目地等の細かい箇所への少量の施工は手間がかかり煩雑であり、特に上向き施工が難しく、均質に施工をすることは難しかった。
【０００４】
本出願人は、特許文献１により、少量の水硬性組成物を簡単に施工することができ、専門家でなくても必要なときに簡便にモルタルを迅速に調製することができる、水硬性組成物用カートリッジを提案した。しかも、このような水硬性組成物用カートリッジを用いることで、モルタルの撹拌混合作業と充填作業を同一の容器で行い、撹拌混合作業中の粉塵の発生をほぼゼロに抑え、上向き施工、孔内充填施工を含む、コテやヘラでは不得意としていた施工を簡便に行うことができる。
【０００５】
しかしながら、水硬性組成物と水とをカートリッジ内で混合するには、カートリッジを激しく振る必要があり、手で握って振る方法では作業性に限界がある。しかも、練りあがりに個人差が発生し、均質な水硬性組成物混合体を製造することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特願２００９−５９３９０号（出願日：２００９年３月１２日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、機械的に動作可能な装置によって均質な水硬性組成物混合体を提供することが可能な、シーラント用カートリッジ内の水硬性組成物と水との混合方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明のシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法は、該カートリッジを往復運動を行う保持手段に取り付け、該往復運動の条件は、往復運動の途中で該カートリッジを１Ｇ（Ｇは重力加速度）以上に加速すると共に、往復運動の折り返し点では、該カートリッジ内の内容物が該カートリッジの長手方向の壁面に衝突するよう急速に減速させ、該往復運動を複数回繰り返すことにより該カートリッジ内の内容物を混合することを特徴とする。
【０００９】
また、好ましくは、該保持手段の移動距離がカートリッジの長手方向の全長の１／４倍以上、４倍以下であることを特徴とする。
【００１０】
さらに、好ましくは、該往復運動は、往復運動するアーム部と該アーム部の先端部近傍に接続されたリンク部によって行われ、該保持手段は該リンク部に固定され、該往復運動の折り返し点では、該アーム部と該リンク部とのリンク機構により、該カートリッジの移動方向が往復運動による移動方向とは異なる方向に変化することを特徴とする。特に、該往復運動は、円弧状の往復運動であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法により、カートリッジ内で水硬性組成物と水とを確実に混合でき、均質な水硬性組成物混合体を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法に使用される水硬性組成物用カートリッジの一実施例の形態を示す断面図である。
【図２】図１の水硬性組成物用カートリッジに水を入れた状態を示す断面図である。
【図３】本発明に係るシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法を行う装置の一実施例を示す正面図である。
【図４】本発明に係るシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法を行う装置の他の実施例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明に係るシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法について以下に詳細に説明する。
まず、本発明のシーリング用カートリッジ内で水硬性組成物と水との混合方法に使用する水硬性組成物用カートリッジについて説明する。
【００１４】
図１は、水硬性組成物用カートリッジの一実施例の形態を示す断面図である。
水硬性組成物用カートリッジは、図１に示すように、シリンダ１、吐出口封止用アルミシート４、移動可能なピストン壁２及び水硬性組成物粉体３を備える。
シリンダ１の形状は円筒形等であり、ピストン壁２がシリンダ１の吐出口６に向かってシリンダ１の内壁に沿ってシリンダ１内を移動できる距離が長くなるような形状、すなわちピストン壁２が可能な限り吐出口６に近づけるような形状を採用する。
これにより、シリンダ内部で液体と混合された水硬性組成物を無駄なく押出して使用することができる。
【００１５】
該シリンダ１はその一端に吐出口６を備えるが、水硬性組成物用カートリッジに液体Ａを導入するまでは、該吐出口６内側は密閉されている。
吐出口６を封止する手段としては、図１に示すように、吐出口６をアルミシート４のような封止シートを設けることによっても、吐出口６にキャップを備えることによっても、またアルミシート４を設けるとともにキャップで封止することによっても、いずれの手段を用いてもよい。
このように該吐出口６を封止することで、内部と外気とは遮断され、シリンダ１内部に収容されている水硬性組成物粉体３が空気中に含まれる水分と接触することを回避でき、本発明の水硬性組成物用カートリッジの寿命を長くすることが可能となる。
【００１６】
シリンダ１の吐出口６の反対側には、該吐出口６に向かって移動するピストン壁２が設けられており、該ピストン壁２の形状は、該ピストン壁２の外周とシリンダ１の内壁の内周とが等しくなるような形状、該ピストン壁２がシリンダ１の内面と密着する形状である。
これにより、シリンダ１の内壁に沿ってピストン壁２がスムースに移動することが可能となるとともに、ピストン壁２とシリンダ１との内壁との間がシールされる。
例えば、シリコーンシーラントのカートリッジに用いられるピストン壁２の多くが円錐台状の形状をしており、該ピストン壁２の一部の外周がシリンダ１の内壁の内周より小さいと、ピストン壁２とシリンダ１の内壁との間に隙間が形成され、ピストン壁２がシリンダ１の吐出口６の方向に移動する際に、水硬性組成物中に含まれる砂のような骨材が該間隙に入って、ピストン壁２の移動を妨げるようになり、好ましくない。
【００１７】
シリンダ１の吐出口１の形状は、シリンダ１の内部に液体Ａを導入できるような形状であれば、任意の形状を採用することができる。
【００１８】
シリンダ１の内部には、水硬性組成物粉体３が収容されている。
水硬性組成物粉体３としては、水硬性粉体のみ、水硬性粉体及び非水硬性粉体、更には、これらの粉体に増粘剤等を添加したものを使用することができる。
水硬性粉体とは、水と接触して硬化する粉体を意味し、好ましくはポルトランドセメント、珪酸カルシウム、カルシウムアルミネート、カルシウムフルオロアルミネート、カルシウムサルフォアルミネート、カルシウムアルミノフェライト、リン酸カルシウム、半水又は無水石膏及び自硬性を有する生石灰の粉体からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体が含まれる。
前記水硬性粉体は、成形時の可使時間の点から平均粒径１０〜５０μｍ程度のものが好ましく、また、高強度を確保する点から、ブレーン比表面積が２５００ｃｍ２／ｇ以上のものであることが好ましい。
【００１９】
また、前記非水硬性粉体は、単体では水と接触しても硬化することがない粉体を意味するが、アルカリ性若しくは酸性状態、あるいは高圧蒸気雰囲気においてその成分が溶出し、他の既溶出成分と反応して生成物を形成する粉体も含む意である。
非水硬性粉体としては、水酸化カルシウム粉末、二水石膏粉末、炭酸カルシウム粉末、スラグ粉末、フライアッシュ粉末、珪石粉末、珪砂粉末、粘土粉末及びシリカヒューム粉末からなる群より選ばれた少なくとも一種類の粉体が好ましい。
【００２０】
さらに、本発明で用いる水硬性組成物粉体３には、公知の配合剤や添加剤、例えば増粘剤、減水材、凝結遅延剤、反応促進剤等の粉体を添加することができ、モルタルの練りあがり性状を施工に好ましい状態にさせることができる。
【００２１】
また、シリンダ１内に導入されて水硬性組成物粉体３と反応する該液体Ａの主成分は水であるが、必要に応じて、ポリマーや、凝結遅延剤等をあらかじめ混合しておくことも可能である。
【００２２】
シリンダ１内には、上記水硬性組成物粉体３が収容されているが、シリンダ１内全体に充填されるものではなく、一定の空洞５を設けた状態で充填されている。
上記水硬性組成物粉体３は、該カートリッジの容器を立てた場合、上記ピストン壁２側に偏って充填され、空洞５が、吐出口６側に出現することが望ましい。
すなわち、該空洞５は、該吐出口６側のシリンダ１の内面と、前記充填された水硬性組成物粉体３の端面との間に設けられることが好ましい。
【００２３】
該空洞５の容積は、前記充填された水硬性組成物粉体３の容量と反応する液体Ａを該吐出口６より導入すべき容量と同じであるか、若干大きいものとする。
水硬性組成物粉体３と反応する水等の液体Ａの容量は、水硬性組成物粉体３の成分や、得られる水硬性組成物の所望する粘性により変動するものであり、予め設定することができるものである。
これにより、シリンダ１内で得られる水硬性組成物の容量を可能な限り多くするとともに、導入した液体Ａと水硬性組成物粉体３とが振動によりスムースに撹拌混合することができる。
【００２４】
図２は、図１の水硬性組成物用カートリッジの使用形態の一実施例を示す模式図であり、該カートリッジの吐出口６を封止していたアルミシート４を破断させて、該カートリッジの吐出口６から水硬性組成物粉体３と反応する液体Ａを充填した状態を模式的に示す図である。
例えば、本発明の図１で示される水硬性組成物用カートリッジのノズルを取り除いて、吐出口６を封止していた、内部のアルミシート４を破断して、水等の液体Ａを、該シリンダ１の該吐出口６よりシリンダ１内に設けられた空洞５に導入する。
予め設定された容量の液体Ａを該空洞５内に導入したあと、例えばキャップ等の簡易な封止手段７によって、該吐出口６を仮密封する。
【００２５】
次いで、該カートリッジに振動を与えて、該水硬性組成物粉体３と該液体Ａ（主として水）とを撹拌混合する。
本発明に係るシーラント用カートリッジ内の水硬性組成物と水との混合方法では、該カートリッジを機械的に往復運動を行う保持手段に取り付け、該往復運動の条件は、往復運動の途中で該カートリッジを１Ｇ（Ｇは重力加速度）以上に加速すると共に、往復運動の折り返し点では、該カートリッジ内の内容物が該カートリッジの長手方向の壁面に衝突するよう急速に減速させ、該往復運動を複数回繰り返すことにより該カートリッジ内の内容物を混合することを特徴とする。
【００２６】
本発明の混合方法の基本的な原理は、カートリッジを１Ｇ以上の加速度で加速させ、急に停止することにより、中の材料が慣性力で反対側の壁（カートリッジの長手方向の壁面）まで移動し衝突する。次に、反対方向に動かし、再度運動を停止させることにより、材料はカートリッジ内を移動し、反対側の壁面に衝突する。この往復運動を繰り返すことにより、カートリッジ内で材料が移動し、両端の壁面に衝突し、内容物を練ることが出来る。
【００２７】
カートリッジの移動距離は、カートリッジの長手方向の全長の１／４倍以上であることが好ましい。
カートリッジの両側の壁面に材料を衝突させるため、中の材料の流動性が極端に低い場合は、カートリッジの移動距離は、カートリッジの全長より小さくても可能である。ただし、カートリッジの往復運動に係る加速度がいくら大きくても、移動距離がカートリッジの全長の１／４倍より小さい振動である場合は、材料がカートリッジ内を十分に移動することは出来ず、均質な混合物を得ることができない。
【００２８】
一般にスラリー状の材料を練る場合には、カートリッジの移動距離はカートリッジの全長よりも長いことが好ましい。ただし、カートリッジの移動距離に応じて装置自体が大きくなるので、カートリッジの移動距離をカートリッジの全長の４倍以内に抑制することが好ましい。
【００２９】
図３又は図４は、カートリッジに往復運動を与える装置の実施例を示す図である。
図３では、基台１に固定されるモーター２と、該基台１に回転軸５を中心に回転自在に取り付けられたアーム３とを設けている。アーム３には、カートリッジ２０を保持する保持手段４が設けられている。アーム３のスライド穴７と、モーター２により回転するピン６とが係合し、ピン６の回転に応じて、アーム３が円弧状に往復運動を行い、カートリッジに往復運動を与えるよう構成されている。モーター２の代わりに、回動用のハンドルを取り付け、ピン６を回転させることで、手動で動かすこともできる。
【００３０】
カートリッジに与える往復運動は、図３のような矢印Ｂのような円弧状の運動に限らず、鉛直方向の上下運動や水平方向の水平運動などもある。ただし、円弧状に動かすことにより、カートリッジが傾き、カートリッジ内の材料の慣性力に、さらに重力も加わり、より強くカートリッジ内の壁面に材料を当てることが出来る。
【００３１】
カートリッジ内の材料をより強く内壁面に衝突させる方法として、図４に示すようなリンク機構を利用することが可能である。
図４では、基台３１に、ステッピングモーターなどのような正逆転可能な回転手段３４を取り付けている。手動の場合は、支点３７にハンドルを取り付けると、動かすことができる。回転軸には、アーム３６が取り付けられ、さらに、アーム３６の先端部近傍には、リンク部４０がリンク機構を介して取り付けられている。リンク機構は、アーム３７に設けた回転軸３７を中心に対して、リンク部４０が回転可能とされている。アーム３７に対するリンク部４０の移動距離は、アームに設けられたピン３８とリンク部に設けられたスライド穴３９とが係合することで、設定されている。リンク部４０の先端部には、カートリッジ４２を保持する保持手段４１が固定されている。また、ゴムなどの弾性部分３３を有するストッパーが、支持部材３２を介して基台３１に取り付けられている。ストッパーは、アーム３６の運動範囲を制限する役割を担っている。アーム３６がストッパーに衝突し、停止するとリンク機構が働き、リンク部４０が、アーム３６の回転方向とは異なる回転軸３７を中心として、さらに回転を行う。
【００３２】
このように、カートリッジを保持する保持手段を、図３のアームよりも、図４のアームに角度をつけることが出来るリンク部の先端部に取り付けることで、アームが止まった後もリンク部の稼動範囲だけ、さらにカートリッジを動かすことが出来る。このようなリンク部の働きで、円弧の移動角度より大きな角度でカートリッジを振ることが可能となり、カートリッジの静止角度が垂直に近くなり、より重力を有効に使うことができる。さらに、カートリッジの角速度は半径の２乗に反比例して速くなるので、より材料の慣性力を高め、強い力でカートリッジ内の壁面に衝突させることが出来る。
【００３３】
図３のように、モーター等の回転運動をクランク機構を介して往復運動を作り出した場合は、通常加速した容器は工程の中央で最高速に達し、その後減速して止まる。その後、反対側に緩やかに加速を始めるので、急なストップとはならない。図４の実施例ではこのような不具合も解消している。
【００３４】
カートリッジが移動し、ストッパーにより急に止めることにより、中の材料が慣性力で反対側の壁面まで移動し衝突する機構のため、ストッパーにより運動を止められるまで、加速し続ける動力源が、より好ましい。加速し続ける動力源として、エアー式、電動式等の自動式、手動式等を用いることが出来るが、これらに限定されることはない。また、図４において、ストッパーによる衝撃で均質な混合が期待できる場合には、リンク部４０を省略し、モーターや手動で駆動されるアーム３６に直接保持手段４１を設けることも可能である。
【００３５】
また、直線方向の水平往復や、垂直往復でも混合は可能だが、円弧運動より、早い加速とスピードが必要となる。円弧運動より、大きな動力や装置が必要となり、経済的でない。
さらに、移動の加速度は１Ｇ以上が必要であり、好ましくは５Ｇ以上が必要である。加速度が大きいほど、良く混合することが出来るが、２０Ｇを超えると、装置の負担が大きくなり、現実的でない。
【００３６】
また、片手で持って、カートリッジを振る場合、カートリッジの重量をすべて手で保持しなければならず、カートリッジを加速、さらに急に減速して止める過程でさらに大きな力を必要とする。この装置を手動で動かす場合、カートリッジを保持する力と、急に減速することをストッパーによって行うので、大幅な労力の低減が可能となる。装置を使うことにより、手のみで振る場合に比べて、個人差が少なく、作業を標準化することもできる。
【００３７】
（試験結果）
カートリッジ容器の中央に加速度センサーを取り付け、カートリッジ容器を容器全長の２．５倍の移動距離で稼動させ、容器の加速度と水硬性組成物の混合状態を確認した。各条件で３回試験し、その練りあがり状態を確認した。
【００３８】
カートリッジ容器として、コーキング用紙カートリッジ（φ４１×２１５ｍｍ，日本ウイリング株式会社製）を使用し、容器内には、以下の条件のモルタルが形成できる材料を投入した。
（モルタル：総量２００ｇ）
・セメント（住友大阪セメント株式会社製，マイルドジェットセメント）
・砂（日瓢工業，４号砂）
・水（セメント比１８％）
加速度センサーは、株式会社エー・アンド・デイ社製（ＡＤ−３６５１）を使用した。
また、水硬性組成物混合体の状態を、次のように評価した。３回試験中で、３本とも混合良好を○、３本とも混合不良を×、３本中１〜２本が混合不良を△とした。評価結果を表１に示す。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１の結果からも、円弧状の往復運動の方が少ない加速度で効率的に混合体を調整できることが容易に理解される。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上のように、本発明によれば、自動的に動作可能な機械によって均質な水硬性組成物混合体を提供することが可能な、シーラント用カートリッジ内の水硬性組成物と水との混合方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１    シリンダ
２    ピストン壁
３    水硬性組成物粉体
４    アルミシート
５    空洞
６    吐出口
７    封止手段
Ａ    液体（主として水）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011212846.tif 000006
【図４】
2011212846.tif 000007