(57)【要約】【課題】成形型のキャビティ内に流し込むモルタルを構成する場合において、意匠性に優れたケイ酸カルシウム系化粧材を容易に製造し得るようにする。【解決手段】モルタルを成形型のキャビティ内に流し込む場合、粒度分布は１０μｍ以下が１０〜３５体積％、１００μｍ以下が２５〜４５体積％、１ｍｍ以下が５０〜８５体積％、２ｍｍ以下が８５体積％以上である。【選択図】　　　　図１
2004123413.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケイ酸カルシウム水和物を生じて固化したケイ酸カルシウム系化粧材を得るためにモルタルを構成するケイ酸カルシウム系化粧材用調合物において、
前記モルタルを成形型のキャビティ内に流し込む場合、粒度分布は１０μｍ以下が１０〜３５体積％、１００μｍ以下が２５〜４５体積％、１ｍｍ以下が５０〜８５体積％、２ｍｍ以下が８５体積％以上であることを特徴とするケイ酸カルシウム系化粧材用調合物。
【請求項２】
セメント、シリカ微粒子及び軽量化原料を含むことを特徴とする請求項１記載のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物。
【請求項３】
シリカ微粒子はシリカフュームであることを特徴とする請求項２記載のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物。
【請求項４】
上記軽量化原料は、天然軽量骨材及び人工軽量骨材であることを特徴とする請求項２又は３記載のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物。
【請求項５】
上記天然軽量骨材は嵩密度が１．２ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項４記載のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物。
【請求項６】
上記人工軽量骨材は嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項４又は５記載のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物。
【請求項７】
上記人工軽量骨材は樹脂ビーズを含み、該樹脂ビーズは、嵩密度が０．０２〜０．１ｇ／ｃｍ３であり、粒径が０．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項５記載のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項記載のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物と水とを混練し、モルタルを得る調合工程と、
該モルタルを流し込むことにより成形体とする成形工程と、
該成形体を養生してケイ酸カルシウム水和物を生じて固化したケイ酸カルシウム系化粧材を得る硬化工程とを有することを特徴とするケイ酸カルシウム系化粧材の製造方法。
【請求項９】
上記ケイ酸カルシウム系化粧材は乾燥嵩密度が０．７〜１．３ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項８記載のケイ酸カルシウム系化粧材の製造方法。
【請求項１０】
硬化工程は水熱処理を含むことを特徴とする請求項８又は９記載のケイ酸カルシウム系化粧材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケイ酸カルシウム系化粧材用調合物と、これを水とともに混練したモルタルを固化してなるケイ酸カルシウム系化粧材の製造方法とに関する。本発明の調合物及び製造方法は、壁タイルや床タイル、サイディング等の建材、擬石、天板、浴槽、カウンタ、ルーバー、手摺等、意匠性が重視される化粧材を製造する場合に好適である。
【０００２】
【従来の技術】
ケイ酸カルシウム水和物を生じて固化したケイ酸カルシウム系化粧材を得るためのケイ酸カルシウム系化粧材用調合物が知られている（特許文献１）。特許文献１記載の調合物は、セメント、軽量骨材、無機骨材、補強繊維及びセルロース系混和剤を含有するものである。特許文献１記載の調合物では、軽量骨材の平均粒径を２ｍｍ以下とするとともに、無機骨材を粒径１〜１００μｍの球形骨材と粒径０．０１〜１μｍの超微粒子骨材とで構成することとしている。
【０００３】
この調合物は水とともに混練されてモルタルとされる。特許文献１記載の方法では、このモルタルは押出成形機により押し出されて成形体とされる。こうして得られた成形体は、養生されることにより化粧材とされる。成形体を固化させる段階では、セメントと水とが反応して種々の不溶性のケイ酸カルシウム水和物が生成し、それらの結晶が互いに複雑に絡み合った構造となる。こうして製造された化粧材は内装用又は外装用の建材等として利用される。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−３２０２４３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、発明者らの試験結果によれば、上記特許文献１記載のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物により成形型のキャビティ内に流し込むモルタルを構成すると、比重の大きな粒子でも沈降しない範囲でモルタル中の水分を可及的に多くしたとしても、そのモルタルは未だ流動性が不十分である。このため、その調合物では、モルタル中に多量の気泡が残留し、成形体ひいては化粧材の表面に巣を発生させやすく、意匠性に優れた化粧材を製造し難い。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、成形型のキャビティ内に流し込むモルタルを構成する場合において、意匠性に優れたケイ酸カルシウム系化粧材を容易に製造し得るようにすることを解決すべき課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記課題解決のために鋭意研究を行い、成形型のキャビティ内に流し込むモルタルを構成する場合におけるケイ酸カルシウム系化粧材用調合物の最も好ましい粒度分布を発見し、本発明を完成させるに至った。
【０００８】
すなわち、本発明のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物は、ケイ酸カルシウム水和物を生じて固化したケイ酸カルシウム系化粧材を得るためにモルタルを構成するケイ酸カルシウム系化粧材用調合物において、前記モルタルを成形型のキャビティ内に流し込む場合、粒度分布は１０μｍ以下が１０〜３５体積％、１００μｍ以下が２５〜４５体積％、１ｍｍ以下が５０〜８５体積％、２ｍｍ以下が８５体積％以上であることを特徴とする。
【０００９】
発明者らの試験結果によれば、ケイ酸カルシウム系化粧材用調合物の粒度分布がこの範囲内であれば、成形型のキャビティ内に流し込むモルタルを構成した場合、粒子の沈降を生じず、好適な流動性が得られる。このため、この調合物によれば、モルタル中に気泡が残留し難く、成形体ひいては化粧材の表面に巣を発生させ難いため、意匠性に優れた化粧材を製造し易い。
【００１０】
したがって、本発明のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物によれば、成形型のキャビティ内に流し込むモルタルを構成する場合において、意匠性に優れたケイ酸カルシウム系化粧材を容易に製造することができる。
【００１１】
発明者らは、セメント、シリカ微粒子及び軽量化原料を含むケイ酸カルシウム系化粧材用調合物について、本発明の効果を確認している。
【００１２】
セメントとしては、白色セメントの他、普通ポルトランドセメント等を用いることができる。白色セメントを採用すれば、着色が容易となり、意匠性に優れた化粧材とすることができる。
【００１３】
シリカ微粒子としては、シリカフューム、コロイダルシリカ、マイクロシリカ、アエロジル、フライアッシュ等の粒子径の小さいシリカを含むもの用いることができる。特に、一般的なセメント系構造物の製造方法では、セメントに含まれているケイ酸三カルシウム（３ＣａＯ・ＳｉＯ２）やケイ酸二カルシウム（２ＣａＯ・ＳｉＯ２）が水と反応してケイ酸カルシウム水和物を生成する際、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）を生じ、これが化粧材の表面で炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）となり、白い粉として存在することとなる（いわゆる白華現象）ため、その化粧材は極めて見栄えが悪いものとなってしまう。この点、本発明の調合物及び製造方法では、シリカ微粒子を含む調合物を採用し得るため、成形体は、シリカ微粒子がセメント粒子間の隙間に入り込んでその隙間を埋めたものとなる。そして、硬化工程において、成形体を養生し、ケイ酸カルシウム水和物を生じて固化した化粧材を得る。この際、セメント粒子間の間隙に入り込んだシリカ微粒子は緻密なケイ酸カルシウム水和物の結晶を生成する。このため、こうして得られた化粧材は、キャビティの内面に対して極めて高い転写性を発揮するため、その表面を光沢面としたり、繊細な質感を表現したりすること等が可能であり、優れた見栄えを呈することができる。また、白華現象の原因となる水酸化カルシウムがシリカ微粒子と反応して緻密なケイ酸カルシウム水和物を生成する。このため、こうして得られた化粧材は、白華現象が生じ難く、この点においても優れた見栄えを呈することができる。発明者らの試験結果によれば、シリカ微粒子としてシリカフュームを採用することが好ましい。シリカフュームは、これらシリカ微粒子の中でも微細であり、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）との反応速度も速く、固化時に極めて緻密な構造をなすことができるからである。
【００１４】
なお、セメントを主原料とし、シリカ微粒子及び軽量骨材を含む調合物も特開２００１−１０６５６１号公報に開示されている。この調合物も水が加えられてモルタルとされ、このモルタルを成形型のキャビティ内に流し込んで成形体とする。そして、この成形体を養生して固化させる。しかしながら、この公報記載の調合物及び製造方法においても、断熱用コンクリートという強度を主目的としたセメント系構造物の製造を主眼としており、やはりその外観をさほど重要視していない。このため、この調合物及び製造方法により、意匠性が重視される化粧材を製造するとすれば、得られる化粧材の表面は、微小な凹凸によって表面に光沢がなかったり、繊細な質感を表現できていなかったり、白華を生じたりする等、見栄えが十分でない。この点、本発明の調合物及び製造方法は、シリカ微粒子を含む調合物を採用し得るため、優れた見栄えを呈する化粧材を製造することができる。
【００１５】
また、セメントと水とを含むモルタル中にシリカフュームを添加することは特許公報第２８７４２３２号等において公知である。しかしながら、同公報記載の製造方法は、上記特許文献１と同様、モルタルを押出成形機により押し出して成形体を得ることとしており、モルタル中にシリカフュームを添加することにより押出成形機内のモルタルの流動性をよくしているだけである。発明者らの試験によれば、シリカフュームは、押出し成形時の流動性向上にメリットを有するだけでなく、本発明が示す粒度分布をもつ流し込み用モルタルの調合物では、モルタルの粘性を適正に保つメリットがある。さらに、微細なシリカ源として、セメントと緻密に反応し、転写性に優れたり、白華現象を抑制したりする等、極めて化粧材の製造に適した作用を奏するのである。
【００１６】
また、上記公報及び上記特許文献１記載の製造方法では、押出成形機を不可欠としているため、この製造方法で化粧材を製造するとすれば、設備投資に多額の費用を要し、ひいては製造コストの高騰化を招来することになってしまう。この点、本発明の調合物及び後述する製造方法では、成形型のキャビティ内にモルタルを流し込むこととしているため、押出成形機が不用であり、設備投資に多額の費用を要することはなく、ひいては製造コストの低廉化を実現できる。
【００１７】
さらに、上記公報及び上記特許文献１記載の製造方法は成形体の成形に押出し成形法を採用しているため、凹凸を有する複雑な形状の化粧材を製造することも困難である。この点、本発明の調合物及び製造方法では、キャビティによって凹凸を有する複雑な形状の化粧材を容易に製造することができる。また、この調合物及び製造方法によれば、得られる化粧材が優れた転写性を発揮するため、その化粧材が複雑な形状のものであっても、その形状の精度が極めて高い。このため、本発明の調合物及び製造方法によれば、大型の化粧材を製造する場合であっても、その化粧材を繋ぎ目が目立たないように製造することができる。
【００１８】
ケイ酸カルシウム系化粧材用調合物が軽量化原料を含めば、軽量な化粧材を製造することが可能となる。特にこの調合物及び製造方法で得られる化粧材は構造が緻密であるため、モルタルに多孔質の軽量化原料を多量に含ませたとしても、ひび割れ等が発生し難い。このため、極めて軽量な化粧材を製造することができる。軽量化原料としては、天然軽量骨材や人工軽量骨材を採用することができる。発明者らは天然軽量骨材及び人工軽量骨材を軽量化原料に採用した場合について本発明の効果を確認している。天然軽量骨材としては、天然パーライト、シラスバルーン、珪藻土等を採用することができる。人工軽量骨材としては、パーライト、発泡スチレンビーズ、ＥＶＡ樹脂チップ、発泡ガラスバルーン、フライアッシュ、パルプ、有機繊維等を採用することができる。ケイ酸カルシウム系化粧材用調合物にその他の骨材として、珪石粉、川砂等の無機骨材を含ませることもできる。
【００１９】
発明者らの試験結果によれば、天然軽量骨材は嵩密度が１．２ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。具体的には、天然パーライト等を採用することができる。人工軽量骨材は嵩密度が０．５ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。具体的には、パーライト、発泡スチレンビーズ等を採用することができる。特に、人工軽量骨材が発泡スチレンビーズ、ＥＶＡ樹脂チップ等の樹脂ビーズを含む場合、樹脂ビーズは、嵩密度が０．０２〜０．１ｇ／ｃｍ３であり、粒径が０．５〜２．０ｍｍであることが好ましい。発明者らは、これらの範囲内において本発明の効果と軽量化の効果とを確認している。
【００２０】
本発明のケイ酸カルシウム系化粧材の製造方法は、上記本発明のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物と水とを混練し、モルタルを得る調合工程と、該モルタルを流し込むことにより成形体とする成形工程と、該成形体を養生してケイ酸カルシウム水和物を生じて固化したケイ酸カルシウム系化粧材を得る硬化工程とを有することを特徴とする。
【００２１】
この製造方法により、意匠性に優れたケイ酸カルシウム系化粧材を製造することができる。
【００２２】
発明者らの試験結果によれば、化粧材は乾燥嵩密度が０．７〜１．３ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。発明者らは、この範囲内において本発明の効果と軽量化の効果とを確認している。
【００２３】
硬化工程が水熱処理を含まなくても十分な性能が得られるが、硬化工程が水熱処理を含むことがより好ましい。水熱処理を行えば、硬化工程におけるケイ酸カルシウム水和物の生成が促進され、化粧材の構造がより緻密になる。このため、吸水率もさらに低下するとともに、機械的強度も大きくなる。水熱処理としては、加熱した水蒸気の雰囲気下で硬化工程を行うスチーム養生、オートクレーブ装置中において加熱及び加圧した水蒸気の雰囲気下で硬化工程を行うオートクレーブ養生等を採用することができる。発明者らの試験結果によれば、オートクレーブ養生の方がスチーム養生よりセメント系化粧材の構造を緻密にすることができ、機械的強度も大きくなる。なお、硬化工程を常温で行う場合には、２０°Ｃ以上で行うことが好ましい。こうであれば、硬化工程におけるケイ酸カルシウム水和物の生成がある程度促進され、化粧材の構造が緻密になる。
【００２４】
ケイ酸カルシウム系化粧材用調合物は、セメント１００質量部に対し、シリカフューム１０〜６０質量部と、軽量化原料を有する骨材１３０〜１８０質量部とを含むことが好ましい。この範囲内のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物は、水／セメント比が４５〜６０（質量％）かつ水／固形分比が１５〜２５（質量％）になるように水と混練され、モルタルとされ得る。発明者らの試験結果によれば、ケイ酸カルシウム系化粧材用調合物及びモルタルの組成をこの範囲とすれば、得られる化粧材の構造が緻密となり、極めて優れた転写性を示すこととなる。また、その緻密な構造のために化粧材の吸水率も低下し、優れた防水性を示す。さらには、吸水した水が凍結することによって生じるひび割れ等の凍害を防止することもできる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のケイ酸カルシウム系化粧材用調合物及びケイ酸カルシウム系化粧材の製造方法をタイル用の調合物及びその製造方法に具体化した試験を図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
「調合工程」
まず、白セメントと、シリカ微粒子としてのシリカフュームと、骨材としての珪石粉、天然パーライト、川砂、パーライト、発泡ガラスバルーン、フライアッシュ、発泡スチレンビーズ及びＥＶＡ樹脂チップとを用意する。
【００２７】
白セメントの嵩密度は１．３ｇ／ｃｍ３である。シリカフュームの嵩密度は０．４ｇ／ｃｍ３である。２ｍｍアンダーの天然パーライトを天然パーライト１、１．２ｍｍアンダーの天然パーライトを天然パーライト２とする。天然パーライトの嵩密度は１．０ｇ／ｃｍ３である。川砂は５ｍｍアンダーのものであり、この嵩密度は２．０ｇ／ｃｍ３である。市販の粗粒のパーライトをパーライト１、市販の細粒のパーライトをパーライト２とする。パーライトの嵩密度は０．２ｇ／ｃｍ３である。発泡スチレンビーズは体積が４０〜６０倍に発泡し得るものであり、この嵩密度は０．０２ｇ／ｃｍ３である。また、ＥＶＡ樹脂チップは１．５ｍｍアンダーのものであり、この嵩密度は０．１ｇ／ｃｍ３である。
【００２８】
これらを表１の試験１〜１２に示す配合割合（質量％）で配合してアイリッヒミキサーに投入し、乾式混合を行う。こうして、試験１〜１２の各ケイ酸カルシウム系化粧材用調合物が得られる。試験１１の調合物は上記特許文献１（特開平１−３２０２４３号公報）記載のものに相当する。また、試験１２の調合物は特開２００１−１０６５６１号公報記載のものに相当する。
【００２９】
次いで、試験１〜１２の各調合物に表１に示す水／セメント比（質量％）及び水／固形分比（質量％）になるように水を加え、湿式混合を行う。これらをモルタルミキサ等に投入し、さらに混練する。こうして、試験１〜１２の各モルタルを得る。
【００３０】
「成形工程」
次に、直方体形状のキャビティを有した成形型を用意し、このキャビティに試験１〜１２の各モルタルを流し込む。この際、試験１、３〜１０の各モルタルでは好適な流動性が得られた。他方、試験２のモルタルではやや流動性が不十分であった。また、試験１１及び試験１２の両モルタルでは流動性が全く不十分であった。こうして、試験１〜１２の各成形体を得る。
【００３１】
「硬化工程」
この後、前養生として、飽和水蒸気圧下４０°Ｃの環境で３〜１２時間静置後、試験１〜１２の各成形体を成形型から外す。そして、試験１〜８の各成形体については、飽和水蒸気圧下６０°Ｃの環境で２４時間静置して養生を行なう。また、試験１０の成形体については、飽和水蒸気圧下６０°Ｃの環境で１４時間静置して養生を行なう。さらに、試験１２の成形体については、飽和水蒸気圧下２０°Ｃの環境で７２時間静置して養生を行なう。こうして試験１〜８、１０、１２の各成形体を養生することにより、ケイ酸カルシウム水和物を生じて固化した試験１〜８、１０、１２の各タイルを得る。
【００３２】
他方、試験９、１１については、これらを各成形体をオートクレーブ装置に入れ、飽和水蒸気圧下１７０°Ｃの環境で６時間のオートクレーブ養生を行う。このオートクレーブ養生が水熱処理である。こうして、各成形体を養生することにより、ケイ酸カルシウム水和物を生じて固化した試験９、１１の各タイルも得る。得られた試験１〜１２の各タイルの乾燥嵩密度（ｇ／ｃｍ３）も表１に示す。
【００３３】
＜評価＞
得られた試験１〜１２の各タイルについて、吸水率（％）を測定するとともに、表面に気泡が残留しているか否かの確認を目視により行う。これらの結果も表１に示す。
【００３４】
【表１】
2004123413.tif 000003
【００３５】
表１より、試験１、３〜１０の調合物により流し込み用のモルタルを製造すれば、表面に気泡がほとんど残留せず、意匠性に優れた化粧材を容易に製造できることがわかる。これは、試験２〜１０の調合物によれば、モルタル中に気泡が残留し難く、成形体ひいては化粧材の表面に巣を発生させ難いためである。これに対し、試験２、１１、１２の各調合物により流し込み用のモルタルを製造したのでは、各調合物の粒度分布が細か過ぎることから、モルタル中に気泡が残留し易く、成形体ひいては化粧材の表面に巣を発生させ易い。特に、試験１１の調合物は、元々押出成形により成形体を得るためのモルタルを構成するものであるため、この傾向が強い。
【００３６】
したがって、調合物の粒度分布は、１０μｍ以下が１０〜３５体積％、１００μｍ以下が２５〜４５体積％、１ｍｍ以下が５０〜８５体積％、２ｍｍ以下が８５体積％以上が好ましいことがわかる。
【００３７】
また、試験１〜１０の調合物はシリカフュームを含むため、得られた化粧材がキャビティの内面に対して極めて高い転写性を発揮し、その表面を光沢面としたり、繊細な質感を表現したりすること等が可能であり、優れた見栄えを呈することができた。また、これらの化粧材は、白華現象が生じ難く、この点においても優れた見栄えを呈することができた。
【００３８】
さらに、試験１〜１０の調合物は軽量化原料を含むため、軽量な化粧材を製造できることがわかる。特にこれらの調合物及び製造方法で得られる化粧材は構造が緻密であるため、モルタルに多孔質の軽量化原料を多量に含ませたとしても、ひび割れ等が発生し難い。
【００３９】
また、試験１〜１０の調合物及び製造方法によれば、成形型のキャビティ内にモルタルを流し込むこととしているため、押出成形機が不用であり、設備投資に多額の費用を要することはなく、ひいては製造コストの低廉化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験１〜１２の調合物の粒度分布を示すグラフである。
【図１】
2004123413.tif 000004