(57)【要約】【課題】無機質硬化体に所望の付加機能、例えば、建材等の場合では、経年耐久性、易施工性、温調性等の機能が付加された炭酸化硬化体、及びその製造方法を提供する。【解決手段】珪酸カルシウムを主成分とする無機質材料を炭酸化処理することにより得られる炭酸化硬化体において、該炭酸化硬化体に樹脂成形体の少なくとも一部が埋設されている。【選択図】  図１
2004223855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪酸カルシウムを主成分とする無機質材料を炭酸化処理することにより得られる炭酸化硬化体において、該炭酸化硬化体中に樹脂成形体の少なくとも一部が埋設されていることを特徴とする炭酸化硬化体。
【請求項２】
珪酸カルシウムを主成分とする無機質材料中に、樹脂成形体の少なくとも一部を埋設して賦形し、その後に常温〜１５０℃で炭酸化処理を行うことを特徴とする炭酸化硬化体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は樹脂成型体が埋設された炭酸化硬化体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セメント等の無機物質を主成分とした炭酸化硬化体は、外装材、内装材など住環境になくてはならない部材である。しかるに、近年、内装材や外装材は、従来の経年耐久性に加え、施工性、調湿性、調温性、デザイン性など、異なる機能化が求められている。特に施工性に関しては、タイル等の建材やその下地材に特殊形状を賦形することにより、作業工期の短縮や、施工労力の低減を目的とした乾式施工方法の開発が進められている。
【０００３】
一例として、下地用板材表面の上下方向に複数段備えられた、掛止部が上端に沿って形成されている突条に、タイル等の建材の裏面に設けられた引っ掛かり用の係合部が係合取り付けされた乾式施工体であって、前記下地用板材の掛止部には、前記建材の係合部との係合面を削除するように切欠が開口形成され、該切欠は、その外周の全長にわたって、下地用板材の底面または係合面から、底面に対して９０度より大きい角度で前方に向かって拡がるように形成されていることを特徴とする乾式施工体が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５４２９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の方法では、例えば長期安定性に優れたタイル材などでは、炭酸化硬化体を得るために約１０００℃の高温焼成処理が必要であり、製造時の高温焼成処理にコストがかかる問題や、焼成時の熱収縮のため、複雑な形状を賦形する時には、割れ等が発生しやすく、製造効率上の問題がある。
【０００６】
又、タイル等の建材用途に用いられる炭酸化硬化体に、接着剤やビス打ちなどで複雑形状を有する治具等を取付け、施工を簡便化しようとしても、治具の取付けに工数がかかり根本的な解決策とはいえない。また、ビス打ちによる場合、治具取付け時に割れなどが発生しないよう、金属治具であることが好ましく、この場合経年耐久性の問題や、重量が重くなるといった欠点がある。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解決し、炭酸化硬化体に所望の付加機能、例えば、建材等の場合では、経年耐久性、易施工性、温調性等の機能が付加された炭酸化硬化体、及びその製造方法を提供する目的でなされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１記載の炭酸化硬化体（発明１）は、珪酸カルシウムを主成分とする無機質材料を炭酸化処理することにより得られる炭酸化硬化体において、該炭酸化硬化体に樹脂成形体の少なくとも一部が埋設されているものである
【０００９】
本発明１の炭酸化硬化体は、炭酸化処理により得られた化学安定性に優れた炭酸化硬化体中に、樹脂成形体の少なくとも一部が埋設されて、事実上一体とされているので、目的とする付加機能を、埋設した樹脂成形体により発揮させることが可能である。具体的には、経年耐久性、易施工性、調温性等の機能を付加させれば、内装材や外装材として優れた建材として好適に用いることができる。
【００１０】
請求項２記載の炭酸化硬化体の製造方法（発明２）は、  珪酸カルシウムを主成分とする無機質材料中に、樹脂成形体の少なくとも一部を埋設して賦形し、その後に常温〜１５０℃で炭酸化処理を行うことを特徴とする炭酸化硬化体の製造方法である。
【００１１】
発明２においては、無機質粉末中に樹脂成形体の少なくとも一部を埋設して目的の製品（炭酸化硬化体）形状に賦形してから、常温〜１５０℃の温度で炭酸化処理を行うので、樹脂成形体の形状を変形させることなく複雑な形状を有する炭酸化硬化体を得ることができる。
【００１２】
本発明で用いられる珪酸カルシウムとしては、各種セメント材料やその水和物、鉄鋼スラグ、ワラストナイトなどの天然鉱物が挙げられるが、得られる炭酸化硬化体の機械的強度が優れていることから、ワラストナイトを使用するのが好ましい。ワラストナイトとは、ＣａＳｉＯ３  で示される珪酸塩鉱物であり、白色の繊維状又は塊状物として天然に産出される。一般にその繊維状の形状を利用して、アスベスト代替品等の補強部材として利用されている。
【００１３】
高強度の炭酸化硬化体を得ようとすると、高アスペクト比のワラストナイトや、ワラストナイトを高度に粉砕処理した高反応性ワラストナイトの適用が挙げられる。例えば、アスペクト比が１０〜２５の高アスペクト比のワラストナイトを使用すると、繊維補強効果に加え、炭酸化処理を行う前の賦形体の密度を高度に上げることが可能で、機械的物性に優れた成形体を得ることができる。
【００１４】
高アスペクト比のワラストナイトの製造方法は特に限定されないが、ジェットミルなどによる粗粉砕と分級処理により得ることができる。
【００１５】
また、高度に粉砕され、結晶構造が乱れた珪酸カルシウムを用いると、珪酸カルシウムの化学反応性が向上し、炭酸化処理時における炭酸化処理率が向上し、常温かつ短時間の処理で機械的物性に優れた炭酸化硬化体を得ることができる。
【００１６】
本発明に用いられる無機質材料若しくは無機質材料としては、例えば、珪砂、石炭灰、炭酸カルシウム、珪藻土、石膏などの無機質材料等が挙げられるが、本発明にいう賦形性をより向上させるという点では、石膏が好ましい。
【００１７】
なお、本発明の炭酸化硬化体には、上記無機質材料以外にも、木片、パルプ等の天然繊維、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド等の合成樹脂繊維などが添加されても良い。これらの場合、ワラストナイト配合重量比率は、十分な機械的強物性を得るために、無機質材料若しくは無機質材料に対し２０重量％以上が好ましい。
【００１８】
これら、珪酸カルシウムの炭酸化処理温度は、用いられる樹脂成形体の軟化温度以下とされ、その処理温度は、通常は、１５０℃以下とされる。１５０℃以上だと、樹脂成形体に変形などが起こり、複雑形状を維持できない場合もある。より好ましくは１２０℃以下である。
【００１９】
ここで、炭酸化処理とは、水存在下で、少なくとも珪酸カルシウム成分が炭酸化されうる処理のことを意味する。このような炭酸化処理としては、例えば気体、超臨界状態の二酸化炭素を利用する方法等が挙げられる。炭酸ガス濃度は、任意の濃度が利用されるが、１００％に近い濃度で処理することが、炭酸化の効率という点で好ましい。
【００２０】
炭酸化硬化体を得るためのプロセスは、所定の原料をプレス、押し出し、抄造等の一般の無機成形法により賦形するプロセスと、該賦形体を炭酸化処理して固化するプロセスとからなる。
【００２１】
無機質材料と水とは、適用する賦形方法により所望の比率で混合される。例えば、乾燥した無機質材料を原料としてプレス成型法により賦形するプロセスを適用する場合、この原料全量に対する添加水量の割合は、１．７〜７重量％が好ましい。この範囲より少ないと、炭酸化処理時に粒子間への二酸化炭素の溶解量が少なく反応速度が小さくなり十分な組織の緻密化が期待できない。また、この範囲より大きくなると、原料の混合や分散性が悪くなったり、１００℃以上の炭酸化処理時に層間剥離の原因になる場合がある。混合方法としては、周知の混合装置により混合されればよく、特に限定されない。
【００２２】
本発明で用いられる樹脂成形体の材料は、目的とする機能に応じて適宜選択され、特に限定されない。例えば、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ（アクリル−スチレン−ブタジエン共重合樹脂）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＶＣ（塩化ビニル樹脂）、ＭＡ（メタクリル樹脂）、合成ゴム等の熱可塑性樹脂類；ポリカーボネート樹脂などのエンジニアリングプラスチックス類；ポリエステル、ポリウレタン等の熱硬化性樹脂類；これらの樹脂類をガラス繊維や炭素繊維等で強化した複合樹脂類；又はこれらを組み合わせたもの等が挙げられる。特に、高耐久性、易賦形性樹脂である塩化ビニル樹脂が好適に用いられる。
【００２３】
これらの樹脂成形体は、少なくとも一部を無機質材料を主成分とする無機質材料中に埋設して一体賦形され、その後、炭酸化処理により、炭酸化硬化体中に事実上一体として埋設され、目的の機能を有する製品とされる。
【００２４】
発明２においては、珪酸カルシウムを主成分とする無機質材料と樹脂成形体とを一体賦形し、その後に常温〜１５０℃、好ましくは４０℃〜１２０℃で、炭酸化処理を行うことを特徴とする。炭酸化処理において、例えば塩化ビニル樹脂等の汎用の熱可塑性樹脂等の成形体を埋設に用いる場合では、これより高い温度であると、その樹脂成形体に変形などが起こり、複雑形状を維持できないだけでなく、炭酸化処理時に賦形体内部から水が蒸発し、炭酸化処理速度に影響を及ぼすだけでなく、微孔が生じ、機械的強度が低下する。常温より低い温度であると、十分な炭酸化処理を起こすには大きな時間を要し、実用的でない。ここで、常温とは、特に冷却又は加熱装置を用いない、平常な状態での温度のことをいう。
【００２５】
炭酸化処理時の圧力としては特に限定されないが、０．２〜２０ＭＰａの範囲であることが好ましい。加圧圧力が０．２ＭＰａより低いと、賦形体への二酸化炭素の浸透性、炭酸化処理率が低下し、炭酸化処理が充分に起こらなくなるか、若しくは、炭酸化処理が充分に起こるには長時間を要する。一方、加圧圧力を２０ＭＰａよりも高くしても、炭酸化処理速度は大きく変わらず、逆に大きなエネルギーがかかり、工業生産性や設備の大型化という観点から不適当である。
【００２６】
上記炭酸化処理の時間としては特に限定されないが、５〜１２０分であることが好ましい。処理時間がこれより少ないと、炭酸化が充分に起こらず、炭酸化硬化体の機械的強度が得られ難くなる。また、処理時間を１２０分より長くしても、炭酸化速度に大きな向上は見られず、生産上好ましくない。
【００２７】
本発明２において、無機質材料と水とが所望の比率で混合された混合物を型に充填し、１秒以上加圧し、加圧後除圧し、除圧後再度１秒以上加圧し、これを複数回繰り返して賦形体を得ることが好ましい。
【００２８】
一般に、本発明に用いる無機質材料等の原料をプレス方法で圧縮成型すると、粉体と型枠内に摩擦力が発生するため、圧縮効率が落ちる。このため、賦形体の緻密性を挙げるために、賦形体比重１．６以上とするには、加圧時間や加圧圧力を増加させる必要がある。型枠内に発生する摩擦力は、加圧時間や加圧圧力と共に増加し、摩擦力が大きくなると、パッキングなどの剥離現象が発生してしまう。従って、安易に加圧時間や加圧圧力を増加させることはできない。
【００２９】
逆に、加圧時間の短縮や加圧圧力を低減すると、原料同士が接着することができずに空隙が残り、層間剥離等の現象が賦形体に発生したり、賦形体の密度が上がらず強度が低い炭酸化硬化体となってしまう。しかし、上記成形方法を用いることで、粉体を型枠内に発生する摩擦力を低減することができ、加圧圧力を増加させることなく圧縮効率が高められるため、パッキングなどの剥離現象を発生させずに、高比重賦形体を作成することができる。又、圧縮効率が高まるため、所望賦形体密度を得るためのプレス時間の短縮も可能である。
【００３０】
加圧回数と１回当たりの加圧時間の関係は、粉体種やプレス装置により選択されうる。加圧回数は特に限定されないが、パッキングなどの剥離現象抑制のためには、４回以上行うのが好ましい。１回当たりの加圧時間も１秒以上であれば特に限定されないが、生産効率の観点から１５秒以内が好ましい。加圧時間がこれより小さいと、粉体の微視的移動に充分な時間が与えられず、高充填化が望めない。除圧時の圧力は特に限定されないが、圧縮効率向上の観点から、加圧時の５０％以下にすることが好ましい。
【００３１】
型の材質は特に限定されないが、耐久性と軽量性の面からアルミニウム合金が好ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施形態を、いくつかの実施例を引用して説明する。図１は  実施例１記載の易施工性内装材の製造方法の一例をその工程順に示す説明図、図２は  実施例２記載の温調用内装材の製造方法の一例をその工程順に示す説明図である。
【００３３】
（実施例１）
アスペクト比２０のワラストナイト（１ａ）１５０重量部に対し、水（２）７重量部を添加し、高速回転式混合機（３）（三井鉱山社製ヘンシェルミキサー、ＦＭ２０−Ｃ１型、容量２０リットル）にて、線速度１０ｍ／秒、で３０秒間混合し、混合物（４ａ）を得た。得られた混合物（４ａ）７５ｇを、内寸１５０ｍｍ×８０ｍｍの平板作製用アルミニウム合金製型枠（５）内に均一に展開した。
【００３４】
次に、上記展開された混合物（４ａ）上に、図１記載のような、断面が凹型で側面上部が内側向きに折り曲げられた形状の塩化ビニル樹脂製の成形体（８）を配置し、成形体（８）の上に、更に上記混合物（４ａ）７５ｇを展開し、成形体（８）の底平面が混合物（４ａ）で完全に被覆されるようにした。
【００３５】
これを、プレス成型機で、プレス面圧４０ＭＰａで５秒間加圧し、一旦２０ＭＰａ以下まで減圧した後再度４０ＭＰａに加圧し、この圧力を５秒間保持した。これを２４回繰り返し、混合物（４ａ）中に成形体（８）が埋設された賦形体（６ａ）を得た。但し、プレス機のプレス面（５１）は、凹型成形体（８）の側面（８１）が挿入可能な凹部（５２）を有するように加工されたプレス板（５１）とした。
【００３６】
この賦形体（６ａ）を炭酸化処理装置（７）に投入し、加圧圧力１ＭＰａ、処理温度５０℃で、３０分間炭酸化処理を行い、凹型成形体（８）の側部が施工時の引っ掛かり部として作用可能な炭酸化硬化体としてタイル状の易施工性内装材（１０）を得た。
【００３７】
（実施例２）
実施例１と同じ混合物（４ｂ）１５０ｇを、内寸１５０ｍｍ×８０ｍｍの平板作製用アルミニウム合金製型枠（５）内に均一に展開した。
【００３８】
次に、上記展開された混合物（４ｂ）上に、図１記載のような外形１０ｍｍの塩化ビニル樹脂製管（９）を配置し、管（９）の上に、更に上記混合物（４ｂ）１５０ｇを展開し、管（９）が混合物（４ｂ）で完全に被覆されるようにした。
【００３９】
これを、プレス成型機で、プレス面圧４０ＭＰａで５秒間加圧し、一旦２０ＭＰａ以下まで減圧した後再度４０ＭＰａに加圧し、この圧力を５秒間間保持した。これを２４回繰り返し、混合物（４ｂ）中に管（９）が埋設された賦形体（６ｂ）を得た。
【００４０】
この賦形体（６ｂ）を炭酸化処理装置（７）に投入し、加圧圧力１ＭＰａ、処理温度５０℃で、３０分間炭酸化処理を行い、管（９）に温水又は冷水を流して温調を行うことができる炭酸化硬化体として、パネル状の温調用内装材（１１）を得た。
【００４１】
【発明の効果】
以上の通りであるから、発明１の炭酸化硬化体は、所望の付加機能、例えば建材等の場合であれば経年耐久性、易施工性、調温性等、の機能を付加された、安価な炭酸化硬化体化となるのである。
【００４２】
また、発明２の炭酸化硬化体の製造方法は、上述の構成とされているから、樹脂成形体の形状を変形させることなく、複雑な形状を有し上記付加機能を有する炭酸化硬化体を得ることができるのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１記載の易施工性内装材の製造方法の一例をその工程順に示す説明図である。
【図２】実施例２記載の温調用内装材の製造方法の一例をその工程順に示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ  無機質材料
２  水
３  混合機
４ａ、４ｂ  混合物
５  成形型
６ａ、６ｂ  賦形体
７  炭酸化処理装置
８  凹型成形体
９  管
１０  易施工性内装材
１１  温調用内装材
【図１】
2004223855.tif 000003
【図２】
2004223855.tif 000004