(57)【要約】【課題】安価なシラスを原料に用いて、特に道路の舗装材や補修材、あるいは建物のブロック塗り壁等の建築物および建築材料に用いて好適なスラリーの製造方法および固化体を提供する。【解決手段】シラス１００重量％に対し、水溶性樹脂１０〜８０重量％、でんぷん１０〜９０重量％、水１０〜８０重量％を配合して混練し、スラリーを得る。得られたスラリーを固化して固化体を得る。シラス１００重量％に対し、火山灰を１〜８０重量％、またはセラミック系またはガラス系のバルーン粒子を１０〜８０重量％、光触媒材料を１〜５０重量％配合することもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シラス１００重量％に対し、水溶性樹脂１０〜８０重量％、でんぷん１０〜９０重量％、水１０〜８０重量％を配合して混練することを特徴とする、スラリーの製造方法。
【請求項２】
シラス１００重量％に対し、火山灰を１〜８０重量％配合することを特徴とする、請求項１記載のスラリーの製造方法。
【請求項３】
シラス１００重量％に対し、セラミック系またはガラス系のバルーン粒子を１０〜８０重量％配合することを特徴とする、請求項１または請求項２記載のスラリーの製造方法。
【請求項４】
シラス１００重量％に対し、光触媒材料を１〜５０重量％配合することを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載のスラリーの製造方法。
【請求項５】
シラスに水溶性樹脂とバルーン粒子とでんぷんと水を混練して一次スラリーを得た後、得られた一次スラリーに比重が１を超える光触媒材料を混練して二次スラリーを得ることを特徴とする、スラリーの製造方法。
【請求項６】
シラス１００重量％に対し、水溶性樹脂１０〜８０重量％、でんぷん１０〜９０重量％、水１０〜８０重量％を配合してスラリーを得るとともに、得られたスラリーを固化してなることを特徴とする、固化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シラスを原料とするスラリーの製造方法と固化体に関し、特に道路の舗装材や補修材、あるいは建物のブロック塗り壁等の建築物および建築材料に用いて好適なスラリーの製造方法および固化体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シラス（白砂）は、南九州に広く分布する白色系の火山噴出物の二次堆積物であり、主成分としてケイ酸や酸化アルミニウムを含み、その他にカルシウム、ナトリウム、カリウム、マグネシウムなどの酸化物を含んでいる。かかるシラスは、コンクリートの骨材としての利用が長年研究されてきたが、品質均一なシラスの確保が難しいこと、自然状態で水分を多く含み、強度（圧縮と曲げ）の発現が難しいこと等により汎用材料として使用できるには至らなかった。
【０００３】
シラスの長年の研究の結果、シラス粒子を９００〜１２００℃の高温で熱処理し、発泡化してシラスバルーンを得る方法（特許文献１）や、このシラスバルーンを主成分用いて高強度コンクリートを製造する方法（特許文献２）が提案された。かかる高強度コンクリートは、屋根瓦、ビルの壁や屋根等の製品に好適とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２５６２７８８号公報
【特許文献２】特開２０００−２６４７５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の高強度コンクリート製品は主成分にシラスバルーンを用いるため、製造コストが高いという難題がある。
【０００６】
本発明は前記課題に鑑みてなされたもので、安価なシラスを主たる原料に用いて、特に道路の舗装材や補修材、あるいは建物のブロック塗り壁等の建築物および建築材料に用いて好適なスラリーの製造方法および固化体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するために、本発明に係るシラスを用いたスラリーの製造方法は、シラス１００重量％に対し、水溶性樹脂１０〜８０重量％、でんぷん１０〜９０重量％、水１０〜８０重量％を配合して混練することを最も主要な特徴とする。
【０００８】
ここでシラスは、南九州に広く分布する白色系の火山噴出物の二次堆積物であり、７０％前後のケイ酸と、約１４〜１５％前後の酸化アルミニウムを含み、その他酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化鉄、酸化マンガンなどを含んでいる。シラス粒子は平均粒径１０００μｍ以下のものを用いるのが望ましい。この場合、番手３００〜５０００♯の篩を用いて粒子分級を行う。
【０００９】
水溶性樹脂には、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂等が含まれる。硬化によりシラス粒子どうしを結合させるバインダーとしての役割をもつ。
【００１０】
でんぷんは、分子式Ｃ６Ｈ１０Ｏ５で表わされる多糖類の炭水化物であり、シラス粒子を焼成することなく、水溶性樹脂によって結合されたシラス粒子の結合体に十分な曲げ強度、圧縮強度を付与する。すなわち、水溶性樹脂のみでは、固化体として十分な強度が得られず、割れが容易に生じるが、でんぷんを加えることにより粘性や靭性が得られ、曲げ強度や圧縮強度が増加し、十分な強度が得られるようになった。
【００１１】
水溶性樹脂を１０重量％以上配合するのは、シラス粒子どうしの結合とスラリー固化後の形状および成形性を確保するためであり、８０重量％以下とするのは８０重量％を超えてもそれ以上の効果の発現が得られないからである。また、でんぷんを１０重量％以上配合するのは、バインダーとしての機能を十分に発揮してスラリーの固化後の曲げ強度および圧縮強度を十分に確保するためであり、９０重量％以下とするのは９０重量％を超えてもそれ以上の効果の発現が得られないからである。
【００１２】
水を１０重量％以上配合するのは、でんぷんの反応効果を十分発現するためであり、８０重量％以下とすることでスラリー固化後の高強度が得られる。
【００１３】
本発明のスラリーは、例えば、道路、歩道、駐車場、公園等の舗装材や補修材、建物のブロック塗り壁等の建築物および建築材料として適用可能である。
【００１４】
本発明に係るスラリーの製造方法は、シラス１００重量％に対し、火山灰を１〜８０重量％配合することを第２の特徴とする。
【００１５】
火山灰は、灰色ないし黒色系の火山噴出直後の一次堆積物で、シラスよりも粒径が小さく、硬度が高い。火山灰粒子は平均粒径１００μｍ以下のものを用いるのが望ましい。この場合、番手１０００〜１００００♯の篩を用いて粒子分級を行う。
【００１６】
火山灰微粒子がシラス粒子間の隙間に充填されることで、スラリーを固化させた後の固化体の曲げ強度と圧縮強度を上げ、および耐磨耗性を得ることができる。また、灰色ないし黒色系であるから、白色系のシラスに配合することで、固化体の着色効果（茶、灰）を付与し、周囲の色に調和させることが可能である。火山灰を１重量％以上配合するのは、強度向上効果の発現のためであり、８０重量％以下とするのは８０重量％を超えても強度向上がそれ以上望めないからである。
【００１７】
本発明に係るスラリーの製造方法は、シラス１００重量％に対し、セラミック系またはガラス系のバルーン粒子を１０〜８０重量％配合することを第３の特徴とする。
【００１８】
バルーン粒子を配合することにより、スラリー固化後の固化体に断熱性を付与できるとともに、固化体を軽量化できる。１０重量％以上配合するのは、十分な断熱効果の発現のためであり、８０重量％以下とするのは製造コスト・施工コストを抑えるためである。
【００１９】
本発明に係るスラリーの製造方法は、シラス１００重量％に対し、光触媒材料を１〜５０重量％配合することを第４の特徴とする。
【００２０】
光触媒材料を配合することにより、光触媒作用による抗菌性、減菌性、防汚性の各機能を発揮させることができる。１重量％以上とするのは、スラリー固化後の光触媒反応の十分な発現のためであり、５０重量％とするのは、スラリー固化後の強度不足の防止のためである。水溶性樹脂を用い、有機溶剤を使用しないから、従来のように有機溶剤が表層に表出して、光触媒材料のもつ本来の機能を阻害することがない。
【００２１】
光触媒材料としては、酸化チタン（ＴｉＯ２）、チタンアパタイト等がある。ここで、チタンアパタイトは、カルシウムアパタイトの一部がチタンによって置換され、たとえば、Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２で表されるカルシウムヒドロキシアパタイトにおけるカルシウムの一部がチタンによって置換されたＣａ９Ｔｉ１（ＰＯ４）６（ＯＨ）２で表される。
【００２２】
本発明に係るスラリーの製造方法は、シラスに水溶性樹脂とバルーン粒子とでんぷんと水を混練して一次スラリーを得た後、得られた一次スラリーに比重が１を超える光触媒材料を混練して二次スラリーを得ることを第５の特徴とする。
【００２３】
二次混練工程で比重が１を超える光触媒材料を混練するから、一次混練工程で混練したバルーン粒子と光触媒材料が水溶性樹脂又はでんぷんを介して結合し、バルーン粒子の浮力により光触媒材料が二次混練物の表層部に浮上し、固化体の表層部に光触媒材料が並び、抗菌性等の光触媒効果を十分に発揮させることができる。
【００２４】
本発明に係る固化体は、シラス１００重量％に対し、水溶性樹脂１０〜８０重量％、でんぷん１０〜９０重量％、水１０〜８０重量％を配合してスラリーを得るとともに、得られたスラリーを固化してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明に係るスラリーの製造方法によると、シラスに水溶性樹脂とでんぷんを配合してなり、南九州一帯に大量に存在するシラスを用いて、特に道路の舗装材や補修材、あるいは建物のブロック塗り壁等の建築物および建築材料に用いて好適なスラリーと固化体を得ることができ、しかも、でんぷんを配合することで、スラリー固化後の固化体に、舗装材・補修材やブロック塗り壁等として十分な曲げ強度、圧縮強度を付与することができるという優れた効果を奏する。
【００２６】
また、本発明のスラリーの製造方法は、火山灰を配合することにより、スラリー固化後の強度をより高めることができるとともに着色効果を付与し、また、バルーン粒子を配合することにより、スラリー固化後の固化体に断熱性を付与し、さらには光触媒材料を付与することにより、前記固化体に抗菌性等を付与するなど、固化体に高度な機能を付加できるという優れた効果を奏する。
【００２７】
さらに、本発明の固化体は、極めて安価なシラスを用いて、施工コストの低廉化を図りながら、必要な強度でもって道路等の舗装や補修を行い、また、製造コストの低廉化を図りながら、高強度のブロック等を得ることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は本発明に係るスラリーから舗装用ブロックまでの製造手順を示すフローチャート、図２は同ブロックを示す図である。これらの図において、符号１はスラリー、符号２は固化体であるブロックを示す。
【００２９】
まず、シラス３を篩にかけ（番手３００〜５０００♯の篩を用いる）、平均粒径１０００μｍ以下のシラス３を準備する。また、火山灰４を篩にかけ（番手１０００〜１００００♯の篩を用いる）、平均粒径１００μｍ以下の火山灰４を準備する。そして、混錬容器５内にシラス３、火山灰４を投入し、併せて、水溶性樹脂（アクリル系樹脂）６、でんぷん７、水８を投入し、均一に混錬する。これにより固化体用のスラリー１が得られる。
【００３０】
このとき、各材料の配合比は、シラス１００重量％に対し、火山灰１〜８０重量％、水溶性樹脂１０〜８０重量％、でんぷん１０〜９０重量％、水１０〜８０重量％とする。
【００３１】
次に、得られた混錬容器５内のスラリー１を、型枠９内に流し込み、一定期間養生させ、硬化および乾燥させる。これにより、所定形状のブロック２が得られる。
【００３２】
得られたブロック２は、シラス３の粒子どうしが水溶性樹脂５だけでなくでんぷん７によって強固に結合されているので、ブロックとして必要な曲げ強度と圧縮強度が得られ、さらにシラス３の粒子間に密に充填された火山灰４の微粒子によりさらに強度が上がるとともに、耐摩耗性も得られ、優れた性能のブロックが得られる。
【００３３】
図３および図４は本発明の第２実施形態を示すもので、図３は本発明に係るスラリーから建物壁用のブロックまでの製造手順を示すフローチャート、図４は同ブロックを示す図である。これらの図において符号１０は一次スラリー、符号１１は二次スラリー、符号１２はブロックを示す。
【００３４】
まず、第１実施形態と同じく、シラス３を篩にかけ（番手３００〜５０００♯の篩を用いる）、平均粒径１０００μｍ以下のシラス３を準備する。また、火山灰４を篩にかけ（番手１０００〜１００００♯の篩を用いる）、平均粒径１００μｍ以下の火山灰４を準備する。そして、混錬容器５内にシラス３、火山灰４、バルーン粒子１３を投入し、併せて、水溶性樹脂（アクリル系樹脂）６、でんぷん７、水８を投入し、均一に混錬して一次スラリー１０を得る。
【００３５】
このとき、各材料の配合比は、シラス１００重量％に対し、バルーン粒子１０〜８０重量％、水溶性樹脂１０〜８０重量％、でんぷん１０〜９０重量％、水１０〜８０重量％とする。火山灰３はブロックの色を調整し、シラス１００重量％に対し１〜８０重量％とする。
【００３６】
次に、得られた混錬容器５内の一次スラリー１０に対し、光触媒材料（酸化チタン）１４を投入する。光触媒材料１４の配合比は、シラス１００重量％に対し、１〜５０重量％とする。これにより二次スラリー１１が得られる。
【００３７】
次に、得られた二次スラリー１１を、型枠１５内に流し込み、一定期間養生させ、硬化および乾燥させる。これにより、所定形状のブロック１２を得る。
【００３８】
得られたブロック１２は、バルーン粒子１３が配合されているので、断熱性を発揮することができ、また、光触媒材料１４が配合されているので、外壁に使用する場合には、太陽光の紫外線作用による防汚効果が得られ、内壁に使用する場合には、紫外線作用による抗菌作用を発揮することができる。
【実施例】
【００３９】
本発明者は、図２に示すブロック２の試料を製作し、評価試験を行った。表１にブロック２の材料の配合比と、評価結果を示す。評価は比較例１を１００とし、実施例１〜実施例５はその相対評価とした。水溶性樹脂はアクリル系樹脂を用いた。
【表１】
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【００４０】
本発明者は、また、図４に示すブロック１２の試料を製作し、評価試験を行った。評価項目は、強度（曲げ強度、圧縮強度）、軽量性、断熱性、防汚性の４つである。表２にブロック１２の材料の配合比と、評価結果を示す。評価は比較例２を１００とし、実施例６〜実施例１０はその相対評価とした。
【表２】
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【００４１】
以上説明した各実施形態においては、固化体を舗装用のブロック２や建物壁用のブロック１２として製造したが、これに限らず、道路や歩道の表層あるいは路盤上に直接混錬物を敷き均し施工して舗装材や補修材とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明に係るスラリーの製造方法および固化体は、車道、歩道、公園等における舗装材や表層材、補修材、あるいは建物の塗り壁や塀のブロック等の建築物および建築材料に用いて好適な、スラリーの製造方法および固化体として広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態を示すもので、スラリーから舗装用のブロックまでの製造手順を示すフローチャート、
【図２】図１の製造手順により得られるブロックの斜視図、
【図３】本発明の第２実施形態を示すもので、スラリーから壁用のブロックまでの製造手順を示すフローチャート、
【図４】図３の製造手順により得られるブロックの斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  スラリー
２，１２  ブロック（固化体）
３  シラス
４  火山灰
５  混錬容器
６  水溶性樹脂
７  でんぷん
８  水
９，１５  型枠
１０  一次スラリー
１１  二次スラリー
１３  バルーン粒子
１４  光触媒材料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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