(57)【要約】  本発明は含水鉱物結合剤組成物の３Ｄ印刷のための方法に関し、この方法では水性促進剤を結合剤組成物と連続ミキサー内で混合する。本発明による方法は非常に堅固であり、大きい成形体であっても、均一な美的表面及び非常に良好な強度の発現特性を有しながら速やかに印刷することができる。
2020529934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む、３Ｄ印刷によって鉱物結合剤組成物を適用するための方法：
−  含水鉱物結合剤組成物を提供すること、
−  前記含水鉱物結合剤組成物を特にポンプによって、連続ミキサー（１）に送り込むこと、ここで、前記連続ミキサー（１）は、
・少なくとも１つの動的混合要素及び少なくとも１つの入口（６）を備える混合領域（１０）、
・少なくとも１つの搬送装置（５）及び出口（７）を含む、前記混合領域（１０）に連結された搬送領域（１１）
を含み、
前記含水鉱物結合剤組成物を、少なくとも１つの前記入口（６）を通って前記混合領域（１０）の中に搬送する、
−  前記含水鉱物結合剤組成物を硬化させるための少なくとも１つの水性促進剤を、前記連続ミキサー（１）の前記混合領域（１０）へ供給すること、
−  少なくとも１つの前記水性促進剤を、前記含水結合剤組成物と前記連続ミキサー（１）の前記混合領域（１０）内で混合して、促進された結合剤組成物を与えること、
−  前記促進された結合剤組成物を、前記搬送装置（５）によって前記出口（７）に搬送すること、及び
−  前記促進された結合剤組成物を層ごとに、特に可動印刷ヘッドを介して、適用すること。
【請求項２】
前記含水鉱物結合剤組成物は、少なくとも１つの水硬性結合剤、好ましくはセメント系結合剤を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記水硬性結合剤は、ポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント、スルホアルミン酸カルシウムセメント、及びそれらの混合物からなる群から選択されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記鉱物結合剤組成物は充填材を含み、前記結合剤組成物内の全ての充填材の総量１００重量％に基づいて、前記充填材の少なくとも３０重量％、好ましくは少なくとも４０重量％、最も好ましくは少なくとも５０重量％は、２ｍｍより小さく、好ましくは１ｍｍより小さく、より好ましくは０．５ｍｍより小さいことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記含水鉱物結合剤組成物は、フローテーブルを挙上することなくスランプコーンを上昇した後に、ＤＩＮ  ＥＮ  １０１５−３に従って測定して、少なくとも１７０ｍｍ、好ましくは２００〜３８０ｍｍ、より好ましくは２５０〜３５０ｍｍのスランプを有するフレッシュモルタルであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記水性促進剤は、アミノアルコール、アルカリ金属及びアルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属亜硝酸塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属チオシアン酸塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属及びアルカリ土類金属炭酸塩、グリセロール、グリセロール誘導体、グリコール、グリコール誘導体、アルミニウム塩、水酸化アルミニウム、アルカリ金属及びアルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属及びアルカリ土類金属ケイ酸塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属酸化物、結晶化核、特に微粉化した形態のケイ酸カルシウム水和物、並びにそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも１つの化合物を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記水性促進剤は、アルミニウム塩若しくは水酸化アルミニウム、特にアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、硫酸アルミニウム、ヒドロキシ硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、又はそれらの混合物を含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記水性促進剤を、鉱物結合剤の１００重量部に基づいて、水のない固体として計算して、０．３〜８重量部、好ましくは０．４〜５重量部、より好ましくは０．５〜２．５重量部の範囲の量に計量することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記連続ミキサーを、可動印刷ヘッド上に備え付けることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記ミキサー（１）が、追加的に駆動部（３）を含み、かつ前記動的混合要素は、前記含水鉱物結合剤組成物を前記水性促進剤と混合するための、撹拌要素（８）を有する撹拌軸（４）を含み、前記混合領域（１０）及び前記搬送領域（１１）を、一つでありかつ同じドラム（２）内に配置することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記撹拌軸（４）及び前記搬送装置（５）を、一つでありかつ同じ軸上に配置し、より具体的には、前記搬送装置（５）がスクリューコンベヤを含むことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記含水鉱物結合剤組成物を、前記水性促進剤と、前記混合領域内で毎分５００〜３０００回転、好ましくは毎分６５０〜２５００回転、より好ましくは毎分８００〜２０００回転、最も好ましくは毎分１０００〜１５００回転の撹拌軸速度で混合することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法から得られる促進された結合剤組成物であって、前記含水鉱物結合剤組成物を前記水性促進剤と混合した直後に、前記組成物は、少なくとも１０秒間は０．０３ＭＰａ以下の貫入抵抗を有し、かつ最長でも１０分後に、好ましくは最長でも６分後に、より好ましくは最長でも４分後に０．０３ＭＰａを超える貫入抵抗を有し、前記貫入抵抗は１ｍｍの直径の針でＡＳＴＭ  Ｃ−４０３に従った針入度計で２１℃において測定することを特徴とする、促進された結合剤組成物。
【請求項１４】
前記組成物を２１℃で提供して適用した後に、前記組成物と前記水性促進剤とを混合した後、８時間、より好ましくは４時間、最も好ましくは１時間、前記組成物が少なくとも１０ＭＰａの圧縮強度を有し、前記圧縮強度はＥＮ  １９６−１に従って測定することを特徴とする、請求項１３に記載の促進された結合剤組成物。
【請求項１５】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の前記方法によって生成された成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉱物結合剤組成物の３Ｄ印刷のための方法に関し、それにより生成される成形体にも関する。
【背景技術】
【０００２】
構造用コンクリートを形状するために、コンクリートは典型的には型枠の中に流し込まれ、その中でそのまま固められる。型枠を組み立てることは材料費を伴い時間が掛かり、形状には限界があり、型枠はしばしば環境面で厄介な加工油で処理される。
【０００３】
型枠の使用に関連する高い費用及び形状が制限される問題は、熱可塑性ポリマの場合に例えば３Ｄ印刷方法の使用を通して一部が解決されている。
【０００４】
３Ｄ印刷方法は自由形状構造とも呼ばれる。３Ｄ印刷用の典型的な材料は熱可塑性ポリマであり、熱可塑性ポリマはプラスチックの状態で、局所又は層内で加熱されて塗布される。材料は、通常コンピュータの制御下で可動印刷ヘッドを介して塗布される。冷却することにより、付与した形状を維持するために十分な強度をポリマに与える。
【０００５】
しかし建築材料、特にセメント系材料の３Ｄ印刷は極めて困難である。セメントは、セメント水和と呼ばれる化学工程において水との反応を通してその強度を獲得する。セメントを水と混合することから自立のために十分な強度を獲得するまでの時間は、典型的にはほぼ数時間である。しかし３Ｄ印刷は、迅速な強度の発現又は塗布した材料の一部の上に少なくとも良好な形状の安定性を必要とする。
【０００６】
したがってある特定の使用者は、水をほとんど含有せず、したがって非常に堅いコンクリート又はモルタル混合物を利用してきた。このような混合物は近距離のみにわたって、高いポンプ圧で運ぶことができ、このやり方で生成された成形体は、空気混入などの欠損部をしばしば含有し、例えば視覚的に不均一であり、且つ／又は塗布された個々の層の間の結合が乏しいことを示す。
【０００７】
更なる問題は、特に比較的大きい構造の印刷のためにモルタル又はコンクリート混合物を印刷設備に移動することである。良好な搬送特性を有する混合物のみが、ミキサーから印刷ヘッドに遠距離にわたって搬送することができる。しかしこの種の混合物は、典型的には自立せず、したがって印刷に適さない。
【０００８】
中国特許第２０３３５７６２３号明細書は、堅い自立材料を得るためにコンクリートを塗布する直前に水の一部がコンクリートから真空によって引き抜かれる方法を記載している。このような設備は高額であり、複雑であり、印刷ヘッドの重量の望ましくない増加をさせ、得られる材料はしばしば不均一であり、視覚的な欠陥及び亀裂の両方をもたらす可能性がある。
【０００９】
国際公開第２０１３／０６４８２６号パンフレットは、セメント系材料を層毎に塗布する方法を記載している。付記は、ノズル付近に装着した分離した入口を介して加えられる促進剤を記載しており、セメント系材料は、促進剤をセメント系材料と混合するための混合装置を使用することなくノズルで送達される。記載された配置は、セメント系材料を促進剤と効果的に混合するのに適さない。
【００１０】
中国特許第１０４３１０９１８号明細書は、３Ｄ印刷用のセメント系混合物を記載しており、この場合促進剤と遅延剤の予混合が生成され、次いでこの混合物は、水と混合する前に乾燥したセメント系混合物に加えられる。水と混合するときにすでに促進剤を含有しているセメント系混合物は、遅延剤を含む場合であっても、その硬化作用を制御することは非常に難しい。
【００１１】
特開平０２−６２２０５号公報は、促進剤と混合する水硬性材料を連続して撹拌し、混合し、送達するための装置を記載している。送達された材料は固定した、又は可動の型枠の中に導入される。
【００１２】
独国特許出願公開第２９４７９１３Ａ１号明細書は、湿式コンクリートを噴霧するための機械を記載している。この場合、搬送されたコンクリートは乾燥しており、水及び固形促進剤などの混和剤は、噴霧ホースに噴霧ノズルを備える直前まで追加されず混合されない。圧縮空気により、コンクリートは噴霧ノズルから搬送され、被覆する壁の上に噴霧される。
【００１３】
日本特許第３０８０６２７Ｂ２号公報は、凝集体、硬化剤、及び樹脂を連続混合するための装置を記載している。この場合、硬化剤はまず凝集体と混合され、その後樹脂が混合される。
【００１４】
中国特許出願公開第１０６９８８５３５Ａ号明細書は、印刷材料及び添加剤が混合される３Ｄ印刷ヘッドを記載している。
【００１５】
中国実用新案第２０４３５４２６３Ｕ号明細書は、多成分のビンガム流体を混合して押し出すための装置を記載している。
【００１６】
既存の方法は、製造速度が低く、生産コストが高く、視覚的側面に欠陥があり、且つ／又は成形体の強度が不十分であるという問題の満足する解決策を提供しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
したがって鉱物結合剤組成物の３Ｄ印刷のための改良された方法が必要とされており、これらの方法は上に同定された不都合をできる限り克服する。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
したがって本発明の一目的は、鉱物結合剤組成物の３Ｄ印刷のための改良された方法を提供することである。方法は、具体的には鉱物結合剤組成物の有効な、信頼できる、極めて迅速な塗布ができることを意図する。同時に、可能であれば、塗布した層は強度の発現及び視覚的均一性に関して高品質であるべきである。驚くべきことに、この目的は請求項１に記載されたような方法によって達成される。
【００１９】
含水鉱物結合剤組成物を提供するステップ及び水性促進剤を含水結合剤組成物と混合するステップを分離する効果は、方法に高い柔軟性を与える。含水鉱物結合剤組成物は、水性促進剤が連続ミキサーのみで混合されるので、比較的長期間にわたって加工しやすいままである。これは、ポンプと連続ミキサーとの間で搬送装置、特にホースの中の高圧を回避し、結合剤組成物の強化又は硬化が速過ぎ、それ故特に計画外の待機時間の場合に印刷装置が詰まる可能性も防ぐ。その上、含水結合剤組成物が提供される場所は、塗布する場所から物理的に遠くてもよく、これは印刷場所が狭い空間である要件が多いために好都合である。
【００２０】
少なくとも１つの動的混合要素を有する連続ミキサーの使用を通して、水性促進剤を含水結合剤組成物と混合することは非常に良好で効果的であり、そのため塗布された層は均一に迅速に硬化する。
【００２１】
驚くべきことに、連続ミキサーからの材料の送達は非常に一定しており、ポンプ能力は、含水鉱物結合剤組成物をミキサーに搬送するときに、通常のコンクリート又はモルタルポンプで起きることが多いように変動を受ける場合であっても、これは事実である。
【００２２】
ミキサーから現れる促進された鉱物結合剤組成物の品質も、含水鉱物結合剤組成物が変動を受ける場合であっても非常に一定している。これらの変動は、特に充填材の粒径分布における品質の変動、又は鉱物結合剤の組成物における変動、及び／又は成分の測定におけるわずかな偏差に由来することがある。その上、連続ミキサーの後、促進された結合剤組成物は粗い空気混入がなく、非常に均一であり、塗布された層の形状は非常に均一であり、欠損部がなく見栄えが良い。
【００２３】
この方法を通して促進された結合剤組成物を信頼でき、迅速で均一な層に塗布することが可能であり、それによって大きい成形体を、関与する時間を最小に、外観を美しく容易に生成することができる。
【００２４】
本発明の他の態様は更なる独立請求項の主題である。本発明の具体的な好ましい実施形態は、従属請求項の主題である。
【００２５】
本発明の主題は、３Ｄ印刷によって鉱物結合剤組成物を適用するための方法であって、以下の工程を含む：
−  含水鉱物結合剤組成物を提供すること、
−  上記含水鉱物結合剤組成物を特にポンプによって、連続ミキサーに送り込むこと、      ここで、この連続ミキサーは、
・少なくとも１つの動的混合要素及び少なくとも１つの入口を備える混合領域、
・少なくとも１つの搬送装置及び出口を含む、上記混合領域に連結された搬送領域を含み、
上記含水鉱物結合剤組成物を、少なくとも１つの上記入口を通って上記混合領域の中に搬送する、
−  上記含水鉱物結合剤組成物を、硬化させるための少なくとも１つの水性促進剤を、上記連続ミキサーの上記混合領域へ供給すること、
−  少なくとも１つの上記水性促進剤を、上記含水結合剤組成物と上記連続ミキサーの上記混合領域内で混合して、促進された結合剤組成物を与えること、
−  上記促進された結合剤組成物を、上記搬送装置によって上記出口に搬送すること、及び
−  上記促進された結合剤組成物を層ごとに、特に可動印刷ヘッドを介して、適用すること。
【００２６】
３Ｄ印刷は型枠を自由に形状する方法である。材料は三次元の物体を生成するために層毎に塗布される。この層毎の構造は、特定した塊及び形状に応じて１つ又は複数の液体若しくは固体材料からコンピュータの制御下で行われる。
【００２７】
「３Ｄ印刷」は「自由造形構造」とも呼ばれ、形成可能な材料を固体の成形体が硬化後に形成される複数の層又は比較的小さい部分に塗布することにより、成形体を生成するための方法を指すと本文書では理解されたい。層はこの場合には噴霧によって塗布されない。
【００２８】
「鉱物結合剤」は、固体水和物又は水和相を形成するために水和反応において、具体的には水の存在に反応する結合剤を指すと本文書では理解されたい。
【００２９】
「鉱物結合剤組成物」は、少なくとも１つの鉱物結合剤を含む組成物を対応して指すと本文書では理解されたい。この組成物は、具体的には結合剤、充填材、及び任意選択で１つ又は複数の混和剤を含む。
【００３０】
「含水鉱物結合剤組成物」は、水と混合した鉱物結合剤組成物を指すと本文書では理解されたい。組成物はより具体的には流体形である。
【００３１】
本文書における「セメント系結合剤」は、最大内容物１００ｗｔ％で具体的には少なくとも５ｗｔ％、より好ましくは少なくとも２０ｗｔ％、好ましくは少なくとも３５ｗｔ％、特に少なくとも６５ｗｔ％のセメントクリンカ片を有する結合剤を指す。セメントクリンカは、好ましくはポルトランドセメントクリンカ、アルミン酸カルシウムクリンカ、又はスルホアルミン酸カルシウムクリンカを含む。本文書におけるセメントクリンカは、より具体的には粉砕セメントクリンカを指す。
【００３２】
「モルタル」又は「コンクリート」は、本文書では少なくとも１つのセメント及び少なくとも１つの鉱物充填材を含み、セメントを水和した後に固体形状に硬化することができる水性分散液を指す。「モルタル」は、本文脈では最大でも約８ｍｍ以下の粒径を有する充填材を含む分散液を指し、「コンクリート」は８ｍｍを超える粒径を有する充填材も含む分散液を指す。
【００３３】
「フレッシュモルタル（生モルタル）」又は「生コンクリート」は、本文書では成分を水と混合した直後のモルタル又はコンクリートを指す。
【００３４】
「自立型」は、それによって材料が形状後に個々の寸法をいかなる外力なしに１０％以下しか変えない物理的特性を指すと本文書では理解されたい。これは、正方形断面で測長が１０ｍｍの押出ストランドが、硬化後に高さ９〜１０ｍｍ、及び幅１０〜１１ｍｍを有することを意味する。
【００３５】
「動的混合要素」は、本文書では可動要素を含み、固体及び／又は液体成分を混合するのに適した構成要素を指す。
【００３６】
この方法では含水鉱物結合剤組成物が提供される。この組成物は少なくとも１つの鉱物結合剤を含む。適切な鉱物結合剤は、固体水和物又は水和相を形成するために水和反応において、具体的には水の存在に反応する鉱物結合剤である。これは具体的には、特にセメント若しくは水硬石灰などの水中であっても水で硬化できる水硬性結合剤、又は混和剤の作用により水と合わせる、このような結合剤はより具体的にはスラグである潜在的水硬性結合剤、又は具体的にはフライアッシュなどのポゾラン結合剤、又は具体的には無水石膏若しくは半水石膏の形の石膏などの非水硬性結合剤であってもよい。
【００３７】
鉱物結合剤は、好ましくはセメント、石膏、石灰、スラグ、及びフライアッシュ、並びにそれらの混合物からなる群から選択される。
【００３８】
鉱物結合剤組成物は、好ましくは少なくとも１つの水硬性結合剤、好ましくはセメント系結合剤を含む。
【００３９】
水硬性結合剤は、好ましくはポルトランドセメント、アルミン酸カルシウムセメント、スルホアルミン酸カルシウムセメント、及びそれらの混合物からなる群から選択される。
【００４０】
使用するセメントは、あらゆる入手可能なセメントの型又は２つ以上のセメントの型の混合物であってもよく、例はＤＩＮ  ＥＮ  １９７−１に基づいて分類されるセメント、すなわちポルトランドセメント（ＣＥＭ  Ｉ）、ポルトランド複合セメント（ＣＥＭ  ＩＩ）、高炉スラグセメント（ＣＥＭ  ＩＩＩ）、ポゾランセメント（ＣＥＭ  ＩＶ）、及び複合セメント（ＣＥＭ  Ｖ）である。例えばＡＳＴＭ基準又はインド基準などの代替基準によって生成されたセメントは、当然のことながら等しく適切である。
【００４１】
具体的に好ましいのは、ＤＩＮ  ＥＮ  １９７−１によるセメント、スルホアルミン酸カルシウムセメント、アルミン酸カルシウムセメント、又はそれらの混合物であり、任意選択で硫酸カルシウムとの混合物内における。
【００４２】
最も好ましいのは、ポルトランドセメント又はＤＩＮ  ＥＮ  １９７−１によるポルトランドセメントを含むセメントである。ポルトランドセメントは、具体的には容易に入手でき、モルタルに良好な特性をもたせることができる。
【００４３】
特に適切なのは、セメント、アルミン酸カルシウムセメント及び硫酸カルシウムの混合物、又はセメント及びスルホアルミン酸カルシウムセメントの混合物である。このような結合剤の混合物は、設定時間を短く、初期強度を高くすることができる。
【００４４】
鉱物結合剤全体の割合として、水硬性結合剤は、最大割合１００ｗｔ％で好ましくは少なくとも５ｗｔ％、特に少なくとも２０ｗｔ％、より好ましくは少なくとも３５ｗｔ％、具体的には少なくとも６５ｗｔ％である。更に好都合な実施形態によれば、鉱物結合剤は水硬性結合剤、より具体的にはセメントクリンカの９５〜１００ｗｔ％程度からなる。
【００４５】
結合剤組成物が、水硬性結合剤に加えて又は水硬性結合剤の代わりに他の結合剤を含むことも好都合であることがある。これらの他の結合剤は、具体的には潜在的水硬性結合剤及び／又はポゾラン結合剤である。具体的に適切な潜在的水硬性結合剤及び／又はポゾラン結合剤は、スラグ、鋳物砂、フライアッシュ及び／又はシリカヒュームである。
【００４６】
鉱物結合剤組成物は、好ましくは充填材、特に鉱物充填材を更に含む。充填材は化学的に不活性な固体の粒子物質であり、様々な形状、大きさ、及び極めて細かい砂の粒子から大きく粗い石まで様々な異なる材料として入手可能である。コンクリート及びモルタルに典型的に利用される全ての充填材が原則として適切である。具体的に適切な充填材の例は、岩の粒子の大きさの片、砂利、砂、特にケイ砂及び石灰砂、粉砕石、焼成小石、又は軽量の充填材、例えば膨張粘度、膨張ガラス、気泡ガラス、軽石、パーライト、及びバーミキュライトなどである。他の好都合な充填材は、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、非結晶性シリカ（シリカヒューム）、又は結晶性シリカ（石英の粉体）である。
【００４７】
粒径は塗布によって導かれ、０．１μｍ〜３２ｍｍ又はそれ以上の範囲に据えられる。含水鉱物結合剤組成物の特性を最適に確立させるために、異なる粒径を混合させることが好ましい。異なる材料から構成された充填材も混合することができる。粒径は篩分析を用いて決定してもよい。
【００４８】
好ましい充填材は、８ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下、尚より好ましくは３．５ｍｍ以下、最も好ましくは２．２ｍｍ以下の粒径を有する充填材である。
【００４９】
鉱物結合剤組成物は、好ましくは充填材の少なくとも３０ｗｔ％、より好ましくは少なくとも４０ｗｔ％、最も好ましくは少なくとも５０ｗｔ％が、結合剤組成物内の全ての充填材の総量１００ｗｔ％に基づいて、２ｍｍ未満、好ましくは１ｍｍ未満、より好ましくは０．５ｍｍ未満である充填材を含む。
【００５０】
低い粒径の適切な充填材は、具体的には微細のケイ砂又は炭酸カルシウムの粉体である。
【００５１】
このような粒径を有する結合剤組成物は容易に搬送でき、連続ミキサー内で水性促進剤と良好に混合でき、塗布後に非常に均一な表面をもたらす。
【００５２】
３２ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以下、最も好ましくは１６ｍｍ以下の粒径を有する充填材も使用し得る特定の塗布がある。
【００５３】
含水鉱物結合剤組成物は、任意選択で例えばコンクリート混和剤及び／又はモルタル混和剤及び／又はプロセス薬品のような、少なくとも１つの添加剤を含んでもよい。少なくとも１つの添加剤は、より具体的には消泡剤、湿潤剤、ダイ、防腐剤、可塑剤、遅延剤、追加促進剤、ポリマ、空気添加溶剤、レオロジー助剤、粘度調整剤、ポンプ助剤、収縮低減剤、若しくは腐食防止剤、又はそれらの組合せを含む。
【００５４】
含水鉱物結合剤組成物内に可塑剤又は超可塑剤を使用すると、組成物の流動性が高まる。適切な可塑剤の例には、リグノスルホン酸、スルホン化ナフタレン−ホルムアルデヒド縮合物、スルホン化メラミン−ホルムアルデヒド縮合物、スルホン化ビニル共重合体、ホスホン酸基を有するポリアルキレングリコール、リン酸基を有するポリアルキレングリコール、ポリカルボン酸若しくはポリカルボン酸エーテル、又は言及した可塑剤の混合物が含まれ、ポリカルボン酸エーテルはポリマ骨格上に陰イオン基を有し、ポリアルキレンオキサイド側鎖を有する櫛形ポリマを含むと理解され、陰イオン基は具体的にはカルボン酸基、スルホン酸基、ホスホン酸基、又はリン酸基から選択される。
【００５５】
可塑剤は好ましくはポリカルボン酸エーテルを含む。より具体的には可塑剤は、ポリアルキレンオキサイド側鎖、特にポリエチレンオキサイド側鎖がポリカルボン酸に結合したポリカルボン酸骨格を含む櫛形ポリマである。これらの側鎖は、具体的にはエステル、エーテル、イミド及び／又はアミド基を介してポリカルボン酸骨格に結合する。又このような櫛形ポリマは、Ｓｉｋａ（登録商標）ＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅ（登録商標）の商品名レンジでＳｉｋａ  Ｓｃｈｗｅｉｚ  ＡＧからも販売されている。
【００５６】
硬化遅延剤の使用は、遅延剤が含水結合剤組成物の加工時間を伸ばすので好都合であることがある。硬化遅延剤は、好ましくはヒドロキシカルボン酸、より具体的には酒石酸、クエン酸又はグルコン酸；糖、より具体的にはショ糖；リン酸塩若しくはホスホン酸；又はそれらの塩、或いはこれらの混合物である。
【００５７】
レオロジー助剤の使用は、レオロジー助剤が組成物の凝集力を向上させるので好都合であることがある。好ましいレオロジー助剤は天然又は変性多糖類、特にセルロースエーテル若しくはセルロースエステル、デンプン、変性デンプン、キサンタン、ウェラン、ダイユータン又はカラギーナンである。
【００５８】
より具体的に好ましくは、レオロジー助剤はメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチル−ヒドロキシエチルセルロース、若しくはキサンタンガム、又はそれらの混合物である。
【００５９】
ポンプ助剤の使用は、内部凝集、平滑性、及び組成物の潤滑性が高められるので好都合であることがある。ポンプ助剤は、好ましくは具体的にはＳｉｋａ製のＳｉｋａＰｕｍｐ（登録商標）などの水溶性ポリマを含む。
【００６０】
好ましい一実施形態では、結合剤組成物はポリマ、具体的には非水溶性のフィルム形成ポリマを含む。フィルム形成ポリマは、液体内に分散体として存在するときに、分散体が乾燥するとフィルムを形成するために凝固することができる。ポリマは、好ましくはアクリル酸エステルの単独重合体若しくは共重合体、スチレン及びブタジエンの共重合体、スチレン及びアクリル酸エステルの共重合体、又は酢酸ビニルの単独重合体若しくは共重合体である。
【００６１】
このようなポリマの水分散液は、例えばＡｃｒｏｎａｌ（登録商標）（ＢＡＳＦ）、Ｐｒｉｍａｌ（商標）（ＤＯＷ）、又はＲｅｖａｃｒｙｌ（Ｓｙｎｔｈｏｍｅｒ）の商品名で市販されている。
【００６２】
しかし水と混合すると分散体を形成する再分散可能なポリマ粉体を使用することも可能である。これらの種類のポリマ粉体は、例えばＶｉｎｎａｐａｓ（登録商標）（Ｗａｃｋｅｒ）又はＥｌｏｔｅｘ（登録商標）（ＡｋｚｏＮｏｂｅｌ）の商品名で市販されている。
【００６３】
鉱物結合剤組成物は、具体的には水硬性結合剤組成物、好ましくはモルタル若しくはコンクリート組成物を含み、又はこのような組成物からなる。
【００６４】
含水鉱物結合剤組成物は、好ましくは乾式鉱物結合剤組成物を水と混合することによって提供される。水は、溶解した又は分散した形の添加剤を更に含んでもよい。しかし添加剤は、固体又は溶解した形で水に加えた後に含水鉱物結合剤組成物と混合することもできる。
【００６５】
このような混合物の提供及び生成は、モルタル又はコンクリート混合物の提供から当業者にはよく知られている。
【００６６】
生産は、具体的にはバッチミキサー或いは連続ミキサー内で行ってもよい。
【００６７】
含水鉱物結合剤組成物は、好ましくはフローテーブルを挙上することなくスランプコーンを上昇した後にＤＩＮ  ＥＮ  １０１５−３にしたがって決定した、少なくとも１７０ｍｍ、好ましくは２００〜３８０ｍｍ、より好ましくは２５０〜３５０ｍｍのスランプを有する生モルタルである。
【００６８】
より好ましくは、含水鉱物結合剤組成物は、ＤＩＮ  ＥＮ  １２３５０−２にしたがって決定した、少なくとも１００ｍｍ、好ましくは２００〜２９５ｍｍ、最も好ましくは２５０〜２８０ｍｍのスランプを有する生コンクリートである。
【００６９】
この種の一貫性のある含水鉱物結合剤組成物は、具体的にはポンプ供給及び搬送が容易であり、連続ミキサー内で水性促進剤と非常に良好に混合することができる。
【００７０】
含水鉱物結合剤組成物は、好ましくは以下の成分、すなわち
１００ｗｔ％の含水鉱物結合剤組成物に基づいて、
１５〜５０ｗｔ％のポルトランドセメント、
４０〜６５ｗｔ％の充填材、
０．０１〜５ｗｔ％の添加剤、及び
８〜２５ｗｔ％の水を含む。
【００７１】
より好ましくは、含水鉱物結合剤組成物は以下の成分、すなわち
１００ｗｔ％の含水鉱物結合剤組成物に基づいて、
１０〜３０ｗｔ％のポルトランドセメント、
５〜２０ｗｔ％のアルミン酸カルシウムセメント、
０〜４ｗｔ％の硫酸カルシウム、好ましくは硫酸カルシウム半水和物、
４０〜６５ｗｔ％の充填材、
０．１〜１０ｗｔ％の添加剤、及び
８〜２５ｗｔ％の水を含む。
【００７２】
特に好ましくは、含水鉱物結合剤組成物は以下の成分、すなわち
１００ｗｔ％の含水鉱物結合剤組成物に基づいて、
２０〜４０ｗｔ％のポルトランドセメント、特にポルトランドセメントＣＥＭ  Ｉ、
２．２ｍｍ以下の粒径をもつ４０〜６５ｗｔ％の充填材、好ましくは０．５ｍｍ未満の粒径を有する少なくとも５０ｗｔ％の充填材、
０〜２ｗｔ％の超可塑剤、より好ましくはポリカルボン酸エーテル、
０〜８ｗｔ％の非水溶性ポリマ、
０〜２ｗｔ％の増粘剤、
０〜１ｗｔ％の消泡剤、
０〜５ｗｔ％の追加添加剤、及び
８〜２２ｗｔ％の水を含む。
【００７３】
更に特に好ましくは、含水鉱物結合剤組成物は以下の成分、すなわち
１００ｗｔ％の含水鉱物結合剤組成物に基づいて、
１５〜２８ｗｔ％のポルトランドセメント、特にポルトランドセメントＣＥＭ  Ｉ、
７〜１５ｗｔ％のアルミン酸カルシウムセメント又はスルホアルミン酸カルシウムセメント、
０〜４ｗｔ％の硫酸カルシウム半水和物、
２．２ｍｍ以下の粒径をもつ４０〜６５ｗｔ％の充填材、好ましくは０．５ｍｍ未満の粒径を有する少なくとも５０ｗｔ％の充填材、
具体的には酒石酸及び／又はクエン酸及び／又はそれらの塩を含む、０．１〜５ｗｔ％の遅延剤、
０〜２ｗｔ％の超可塑剤、より好ましくはポリカルボン酸エーテル、
０〜２ｗｔ％の増粘剤、
０〜１ｗｔ％の消泡剤、
０〜５ｗｔ％の追加添加剤、及び
８〜２４ｗｔ％の水を含む。
【００７４】
含水鉱物結合剤組成物は、好ましくはポンプ及び搬送ライン、具体的にはホースを介して提供場所から連続ミキサーに送り込まれる。含水鉱物結合剤組成物は、好ましくは良好な搬送能力を有する。良好な搬送能力は、均一な塗布のために前提として必須である３Ｄ印刷には重要である。特に大きい形状部品の印刷に対して、ポンプと連続ミキサーとの間の搬送ラインの長さは５０ｍまで又はそれ以上に達することがあり、搬送ライン内で高圧になる可能性がある。高圧は、特にホース内では過重が掛かると炸裂する恐れがある材料に大きい応力を加えるという点で不都合である。良好な搬送能力をもつ組成物は、圧力の過剰な蓄積を防ぐことができる。ポンプと連続ミキサーとの間の搬送ライン内の圧力は、好ましくは４０バール未満、より好ましくは２５バール未満である。
【００７５】
含水鉱物結合剤組成物が連続ミキサーに送り込まれる前に、搬送ライン及び印刷器具を通るいわゆる「潤滑混合物」を搬送することが好ましい可能性がある。「潤滑混合物」は塗布されず、典型的にはごみ容器の中に捨てられる。適切な潤滑混合物は、具体的には有機ポリマの水溶液、特にＳｉｋａＰｕｍｐ（登録商標）Ｓｔａｒｔ  １、又は水とセメント及び／若しくは微細充填材、特に石灰岩の高い移動性混合物である。好ましくは、まずポリマ水溶液、次いで水とセメント及び／又は微細充填材の高い移動性混合物が搬送ライン及び印刷器具を通ってポンプ供給された後、含水鉱物結合剤組成物が搬送される。
【００７６】
含水鉱物結合剤組成は、水性促進剤と混合される。促進剤は、固形化促進剤及び／若しくは硬化促進剤、又はこれらの混合物であることが好都合である。
【００７７】
促進剤として使用できる当業者に公知の物質は多数ある。
【００７８】
水性促進剤は、好ましくはアミノアルコール、アルカリ金属及びアルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属亜硝酸塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属チオシアン酸塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属ハロゲン化物、アルカリ金属及びアルカリ土類金属炭酸塩、グリセロール、グリセロール誘導体、グリコール、グリコール誘導体、アルミニウム塩、水酸化アルミニウム、アルカリ金属及びアルカリ土類金属水酸化物、アルカリ金属及びアルカリ土類金属ケイ酸塩、アルカリ金属及びアルカリ土類金属酸化物、結晶化核、特に微粉化した形態のケイ酸カルシウム水和化合物、並びにそれらの混合物からなる群から選択された少なくとも１つの化合物を含む。
【００７９】
特に好ましくは、水性促進剤は、アルミニウム塩若しくは水酸化アルミニウム、特にアルミン酸ナトリウム、アルミン酸カリウム、硫酸アルミニウム、ヒドロキシ硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、又はそれらの混合物を含む。
【００８０】
これらの種類のアルミニウム化合物は、水硬性結合剤、特にウェルの設定を促進する。
【００８１】
好ましくは、異なる組成物内で２つ以上の水性促進剤を一緒に又は互いから分離して加えることも可能である。
【００８２】
このようにして、例えば非常に広範囲の異なる塗布に柔軟に適合することができる。
【００８３】
促進剤の計量は、含水鉱物結合剤組成物の成分、特に水硬性結合剤の性質及び量、存在する場合は遅延剤の性質及び量、並びに水の量に依存し、周囲温度及び含水結合剤組成物の温度にも依存する。
【００８４】
促進剤は、好ましくは促進された組成物が数秒間から数分間容易に形状できるままであるように一定量に測定される。これにより層を均一に塗布でき、前記層は良好な凝集を発現し、生成された成形体の表面は例えば所望であれば処理後に十分に平滑にすることが可能である。
【００８５】
測定された促進剤が不十分な量である場合は、層に塗布された促進された結合剤組成物は、それに追加の層を塗布することができるように必要な強度を後で獲得する。結果として、印刷速度は大幅に低減しなければならず、又は待機時間を受け入れなければならず、それによって形状片の完成が遅れる。
【００８６】
測定された促進剤が基準より高過ぎる場合、促進された鉱物結合剤組成物の少なくとも一部がまだミキサーの中にある間に硬化を起こす可能性があり、これによりミキサーを詰まらせる、或いはミキサーに入れた直後で塗布の前若しくは最中に一部が硬化する可能性があり、その結果塗布された層が不均一でもろくなり、次に塗布するあらゆる層への結合が不完全になる可能性がある。
【００８７】
鉱物結合剤組成物は、好ましくは促進された鉱物結合剤組成物の塗布の直前まで水性促進剤と混合されない。
【００８８】
水性促進剤は、鉱物結合剤の１００重量部に基づいて水のない固体として計算して、好ましくは０．３〜８重量部、より好ましくは０．４〜５重量部、尚より好ましくは０．５〜２．５重量部の範囲の量に測定される。
【００８９】
促進剤の他に、連続ミキサーを使用して含水鉱物結合剤組成物と混合してもよい追加添加剤がある。
【００９０】
少なくとも１つの水性促進剤及びあらゆる追加添加剤は、好ましくは連続ミキサーの領域内で測定装置を介して測定される。
【００９１】
含水鉱物結合剤組成物及び水性促進剤、並びに任意選択で追加添加剤は、例えば１つ又は複数の搬送装置、特にポンプ及び搬送ラインを介してミキサーに搬送されてもよい。これらの搬送装置は、具体的には特に互いに独立した制御ユニットを介して制御することができる。
【００９２】
連続ミキサーは、好ましくは可動印刷ヘッド上に装着される。
【００９３】
印刷ヘッドは、好ましくは促進された鉱物結合剤組成物を層毎に塗布するための送達ノズルを含む。
【００９４】
連続ミキサーは、好ましくはこの送達ノズルと直接関連した可動印刷ヘッド上に装着される。結果として、継時的に鉱物結合剤による強度の発現は調整することができる。具体的には、塗布は全体として促進剤の添加を通して大幅に促進することができる。
【００９５】
連続ミキサーの寸法及び重量は、好ましくは印刷ヘッドの大きさに適合される。したがって比較的小さい形状部品用の印刷設備内のミキサーが、家の部品又は壁などの大きい形状部品用の印刷設備内のミキサーより小さい場合も好都合である。
【００９６】
したがって連続ミキサーは、数メートル程度の形状部品の印刷用に２０〜１００ｋｇ若しくはそれ以上の重量、又は約５ｃｍ〜１ｍ程度の形状部品の印刷用に約１〜２０ｋｇの重量を有してもよい。
【００９７】
連続ミキサーで、促進剤は非常に素早く、効果的に、均一に鉱物結合剤組成物の中に混合される。
【００９８】
これは層毎に塗布する組成物が均一で、一様に迅速に硬化するように重要である。
【００９９】
一例示的実施形態では、ミキサーは２つ以上の入口、特に２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、又は８つの入口を含む。
【０１００】
複数の入口を提供する利点は、成分、特に互いに反応する、又は一緒に保存すると安定しない成分を、分離した入口を通してミキサーの混合領域に送り込むことができることである。
【０１０１】
具体的に適切なミキサーは、出願番号ＰＣＴ／ＥＰ２０１７／０５４８２４号を有する国際特許出願に記載されている。
【０１０２】
含水鉱物結合剤組成物の水性促進剤との混合領域内での混合は、好ましくは撹拌軸の速度が毎分５００〜３０００回転、より好ましくは毎分６５０〜２５００回転、尚より好ましくは毎分８００〜２０００回転、最も好ましくは毎分１０００〜１５００回転で行われる。
【０１０３】
高速の混合は、結合剤組成物を促進剤と迅速に効果的に混合させ、これが重要であるのは、水性鉱物結合剤組成物内に促進剤があまり分配されないと非常に急速に局所的に結合材を著しく高い粘度にし、且つ／又は硬化させ、その結果ミキサーの詰まり及び／又は損傷を起こす可能性があるからである。一方促進剤が水性鉱物結合剤組成物と非常に迅速に効果的に混合される場合は、粘度の増加及び硬化は、ミキサーを詰まらせることなく均一に制御可能に行われ、促進された鉱物結合剤組成物は絶え間なく塗布することができる。
【０１０４】
含水鉱物結合剤組成物のミキサー内の滞留時間は、好ましくは１０ｓ未満、より好ましくは７ｓ未満、非常に好ましくは４ｓ未満である。
【０１０５】
結合剤組成物の混合装置内の中間滞留時間は、粒子が混合装置内で入口から出口に留まっている平均期間である。
【０１０６】
特に好ましい形の連続ミキサーは、結合剤組成物内で促進剤を非常に良好に分配させ、塊が形成されることなく、又は成分間の結合が乏しいことなく、促進された結合剤組成物を均一に硬化させる。
【０１０７】
連続ミキサーの発現と組み合わせて水性促進剤を使用することは、驚くべきことに含水量、充填材の粒径分配、又はセメントの品質の変動などの、含水鉱物結合剤組成物の構造の慣習的な変動を補完することを可能にし、それ故促進された結合剤組成物の特性は極めて一貫性があり、方法は非常に強固になり、これは極めて好都合である。
【０１０８】
促進された結合剤組成物は促進剤が混合された直後に非常に変形しやすく、印刷ヘッドを使用して均一な層に塗布することができる。これらの層は短時間後に自立し、強度の迅速な発現を示す。したがって後続の層は、短い間隔で、問題なく下にある層に数センチメートルの高さに塗布することができる。
【０１０９】
本発明の更なる主題は、したがって記載された方法から獲得した促進された結合剤組成物であり、これは含水鉱物結合剤組成物を水性促進剤と混合直後に少なくとも１０秒間、０．０３ＭＰａ以下の貫入抵抗を有し、最長でも１０分後に、好ましくは最長でも６分後に、尚より好ましくは最長でも４分後に０．０３ＭＰａを超える貫入抵抗を有し、貫入抵抗は１ｍｍの直径の針でＡＳＴＭ  Ｃ−４０３に従った針入度計で２１℃において決定する。
【０１１０】
促進された結合剤組成物は、好ましくは可動印刷ヘッドを介して塗布される。
【０１１１】
印刷ヘッドは、具体的には少なくとも１つの送達孔を所有し、送達孔は連続ミキサーの出口と同一であってもよく、出口を通って硬化性材料を送達することができる。
【０１１２】
塗布された層の撓み抵抗が高いことにより、型枠パネルを印刷ヘッドの送達孔に沿わせて運ぶ必要がなくなる。
【０１１３】
しかし特定の塗布の場合に、型枠パネルを送達孔に直接沿わせて運ぶことが好都合であることがある。
【０１１４】
送達孔に送達された材料を形状する送達ノズルが存在することが好ましい。形状に制限はないが、形状は送達する材料の最大粒径に適合するべきである。
【０１１５】
送達ノズルは、好ましくは長方形、正方形又は円形形状を有する。送達ノズル内に装着された更なる形状要素が存在してもよい。
【０１１６】
１つの好ましい変形では、印刷ヘッドは１つ、２つ又は３つの空間方向に動くことができる。特に好ましいのは、３つの空間方向に動くことができる印刷ヘッドである。これにより、実際にあらゆる所望の形状の成形体を特に単純なやり方で生成することが可能になる。
【０１１７】
印刷ヘッドの動きは、１つ、２つ又は３つの空間方向に動くことができる従来のロボットアーム上に印刷ヘッドを装着することによって具体的に実現されてもよい。
【０１１８】
印刷ヘッドは、好ましくは３軸ポータルロボットシステム上に置かれる。これにより、可撓性形状の大きい成形体であっても迅速に印刷することができる。
【０１１９】
別の可能性は、建築空間領域の対応する動きを通して１つ、２つ又は３つの空間方向への動きを実現することである。この文脈における建築空間領域は、例えばその上に成形体が構築される表面の領域である。
【０１２０】
促進された鉱物結合剤組成物は、水性促進剤と混合後８時間、より好ましくは４時間、最も好ましくは１時間に２１℃で提供されて塗布されたとき、少なくとも１０ＭＰａの圧縮強度を有し、圧縮強度はＥＮ  １９６−１にしたがって決定される。
【０１２１】
成形体は、本発明の方法で層毎の塗布によって驚くほど速やかに生成することができる。
【０１２２】
典型的には個々の層によって形成された平面に実質的に垂直な方向、より具体的には垂直方向に測定された個々の層の高さは、好ましくは１ｍｍ〜２００ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜１００ｍｍ、より具体的には１０ｍｍ〜５０ｍｍである。
【０１２３】
成形体の全高、又は一緒に切り取った成形体の個々の層全ての厚さは、好ましくは０．０１ｍ〜１００ｍ若しくはそれ以上、より好ましくは０．１ｍ〜８０ｍ、尚より好ましくは０．３ｍ〜３０ｍ、より具体的には０．５ｍ〜１０ｍである。これは特に鉱物結合剤組成物がモルタル若しくはコンクリート組成物を含む、又はモルタル若しくはコンクリート組成物からなる場合である。
【０１２４】
成形体の表面は、まだ加工可能である間に適切な用具を使用して平滑にされ、修正され、又は特に変形されてもよい。これは、機械的製作の一部として、又は別個のステップとして手動で行ってもよい。又表面は、例えば塗料などで機能的又は装飾的被覆を備えてもよい。
【０１２５】
成形体は、まだ加工可能である間に適切な用具を使用して切断してもよい。したがって穴、特に窓開口、ドア開口、導管路、或いは切欠きを特に後の作業ステップのために成形体内に作成することができる。
【０１２６】
本発明の方法で生成された成形体は、ほぼあらゆる所望の形を有してもよい。成形体は、例えば建物、建物用の組立部品、建築要素、組積造、橋梁、柱、例えば築山、リーフ若しくは彫刻などの装飾要素、池、井戸、又は樋である。この場合の成形体は、基部を備えた、又は基部のない固体形状又は中空形状を表してもよい。
【０１２７】
成形体は、その場で直接生成され、塗布後にはもはや動かさなくてもよい。別法として、成形体は、別の場所、特に工場内で生成されてもよい。これは、好ましくはそれに成形体を取り付けない基部上で行う。硬化した後、成形体は所望の場所に輸送することができる。
【０１２８】
本発明の更なる主題は、本発明の方法によって生成された成形体である。
【実施例】
【０１２９】
上記の発明をより詳細に明瞭にするように意図する例示的実施形態が以下に与えられる。本発明は、当然ながら記載されたこれらの例示的実施形態に限定されない。
【０１３０】
使用した材料
Ｓｉｇｕｎｉｔ（登録商標）−Ｌ５３  ＡＦ（ＣＣ）は、およそ５２ｗｔ％の固形分を有する硫酸アルミニウムを主成分とする水性の非アルカリ促進剤であり、Ｓｉｋａから入手可能である。
Ｂｅｔｏｆｌｏｗ（登録商標）Ｄは、１〜５μｍの粒径の微細炭酸カルシウムの粉体であり、Ｏｍｙａから入手可能である。
Ｎｅｋａｆｉｌｌ（登録商標）１５は微細な粉砕石灰であり、Ｋａｌｋｆａｂｒｉｋ  Ｎｅｔｓｔａｌから入手可能である。
Ｓｉｋａ（登録商標）ＶｉｓｃｏＣｒｅｔｅ（登録商標）−３０８８  Ｓはポリカルボン酸エーテルを主成分とする水性遅延剤／可塑剤であり、Ｓｉｋａから入手可能である。
Ｃａｒｂｏｗｅｔ（登録商標）４０００は消泡剤であり、Ａｉｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ  Ｅｕｒｏｐｅから入手可能である。
ＳｉｋａＰｕｍｐ（登録商標）は水溶性ポリマを含むポンプ助剤であり、Ｓｉｋａから入手可能である。
【０１３１】
印刷工程の説明
３軸ポータルロボットが３Ｄ印刷に使用された。
【０１３２】
ポータルロボットは、３つの空間方向全てに動くことができる印刷ヘッドを具備していた。印刷ヘッド内に一体化されていたのは、およそ６０ｋｇの重量の動的連続ミキサーである。ミキサーの構造は図１に示された通りであった。ミキサーはモルタル用の入口、水性促進剤用の入口、及び促進されたモルタル用の出口を有していた。ドラムは混合領域及び搬送領域を含有し、約１００ｍｍの直径を有していた。混合領域内に釘を備えた撹拌軸があり、搬送領域内に６巻きを有するスクリューコンベヤがあり、撹拌軸及びスクリューコンベヤは同じ軸上に配置された。入口は撹拌軸の領域内に位置付けられ、出口はスクリューコンベヤの端部に位置付けられた。出口上に装着されたのは４０ｍｍの直径を有する円形ノズルであった。
【０１３３】
生モルタルは強制練りミキサーを使用して提供された。このミキサーでは、モルタルの乾燥成分がまず１分間混合され、次いで水及び水性成分が加えられ、３分にわたって混合された。
【０１３４】
スクリューポンプを使用して、モルタルは３５ｍｍの内径及び３２ｍの全長を有するホースを通してミキサーの第１の入口に搬送された。
【０１３５】
水性促進剤は貯蔵タンクからポンプでホースを通してミキサーの第２の入口に搬送された。
【０１３６】
ミキサー内で、モルタル混合物は水性促進剤と連続して混合され、促進されたモルタルは出口及び印刷ヘッドのノズルを介して層に塗布された。
【０１３７】
モルタル混合物の搬送、促進剤の測定、連続ミキサーの回転速度、及び印刷ヘッドの動きはコンピュータプログラムを介して制御された。
【０１３８】
第１のモルタル混合物の前に、１袋のＳｉｋａＰｕｍｐ（登録商標）Ｓｔａｒｔ  １と３０ｌの水の混合物、続いて１５ｋｇのＮｅｋａｆｉｌｌ（登録商標）１５及び１５ｋｇの水の混合物が、印刷設備を通して、すなわちホース、ミキサー、及び印刷ヘッドを通して廃棄パンの中にポンプ供給された。
【０１３９】
含水モルタル混合物の温度は約１９℃であり、周囲空気の温度は約２１℃であった。
【０１４０】
本発明の実施例１
生モルタルは、１２０ｋｇのポルトランドセメントＣＥＭ  Ｉ  ５２．５、９２ｋｇの含水率２．２ｗｔ％の０〜１ｍｍのケイ砂、３３ｋｇのＢｅｔｏｆｌｏｗ（登録商標）−Ｄ、８０ｋｇのＮｅｋａｆｉｌｌ（登録商標）１５、１．１ｋｇのＳｉｋａ（登録商標）Ｖｉｓｃｏｃｒｅｔｅ（登録商標）−３０８８  Ｓ、０．００４ｋｇのＣａｒｂｏｗｅｔ（登録商標）４０００、及び５６．８ｋｇの水を調合した。
【０１４１】
生モルタルは、フローテーブルを挙上することなくスランプコーンを上昇した後にＤＩＮ  ＥＮ  １０１５−３にしたがって測定した２６０ｍｍのスランプを有した。
【０１４２】
生モルタルは、約３３ｋｇ／分の搬送速度で連続ミキサーに搬送された。
【０１４３】
約３５０〜４００ｍｌ／分の搬送速度で、予め希釈したＳｉｇｕｎｉｔ（登録商標）−Ｌ５３  ＡＦ（ＣＣ）（７５ｗｔ％のＳｉｇｕｎｉｔ（登録商標）−Ｌ５３  ＡＦ（ＣＣ）及び２５ｗｔ％の水）が促進剤として連続ミキサーに搬送された。
【０１４４】
生モルタル及び促進剤は、ミキサー内で毎分約１２００回転の撹拌軸で連続して混合された。促進されたモルタル混合物は、印刷ヘッドで幅約５０ｍｍ及び高さ１０ｍｍの層内でコンクリート基部の上に置かれたプラスチックシートに塗布された。この場合の印刷ヘッドの速度は毎分２０〜３０メートルであった。複数の層内に円錐形の細長い起伏のある中空枠が、バスタブの底部が開いた形で高さ約８００ｍｍに印刷された。長手方向側面は平行であり、長手方向側面は丸みを帯び、長手方向側面上の壁の傾斜は約３０°であった。完了した成形体は、上部及び下部の幅が約５９０ｍｍ、下部の長さが約７２０ｍｍ、上部の長さが約１６７０ｍｍであった。成形体の印刷は約１５分掛かった。下層の高さと上層の高さの差は５％以下であった。印刷された成形体は、波形で視覚的な欠損部がない非常に規則的な表面を有した。
【０１４５】
印刷操作を通して、生モルタルを搬送するためのホース内の圧力は３〜５バールの範囲であった。
【０１４６】
最後の層の塗布の後約１６時間で、中空本体は、移送ベルト及びクレーンを使用して、印刷された成形体にいかなる損傷もさせることなく輸送パレットの上に持ち上げられた。
【０１４７】
約４日後、成形体は重いハンマーを使用して壊され、破片は光学的に分解された。破面は空気混入又は欠損部のない均一表面を示した。破面はいかなる好ましい配向も示さず、塗布された層の互いの連結は、まさに同じ層内の連結と同様に良好であった。
【０１４８】
比較実施例１
発明の実施例１は繰り返したが、促進剤は加えなかった。モルタルは送達ノズルから流出し、層に塗布できなかった。実験はその後すぐに停止された。
【０１４９】
比較実施例２
発明の実施例１は繰り返したが、促進剤をモルタル混合物と混合するためにミキサーは使用しなかった。促進剤用の測定ラインは、促進剤が送達ノズルのすぐ前で、モルタルが搬送されたホースの中間で測定されるようなやり方で装着された。促進剤の測定は発明の実施例１と同じであった。送達ノズルから送達されたモルタルは非常に不均一であった。このモルタルを使用して複数の被覆層を築き上げることは不可能であった。
【０１５０】
比較実施例３
発明の実施例１は繰り返したが、水性促進剤は、水性モルタル混合物を提供した直後に前記混合物に加え、その中で混合した。数秒後、モルタルは堅くなり始め、もはや印刷ヘッドに搬送できなかった。
【０１５１】
本発明の例示的実施形態は図面を参照して以下により詳細に解明される。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】例示的ミキサーの概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０１５３】
本発明の直接的な理解に必須の発明の要素のみが示されている。
【０１５４】
図１は例示的ミキサー１を例示する。ミキサー１は、混合領域１０及び搬送領域１１を備えた駆動部３及びドラム２を有する。混合領域には１つの撹拌軸４及び２つの入口６があり、搬送領域１１には１つの搬送装置５及び１つの出口７がある。
【０１５５】
この場合、搬送装置５は撹拌軸４のすぐ隣に配置されているので、撹拌軸４によって混合された促進された鉱物結合剤組成物は、搬送装置５によって直接捕捉することができ、出口７を通してドラム２から搬出することができる。
【０１５６】
この例示における搬送装置５はスクリューコンベヤとして構成されている。この例示におけるスクリューコンベヤは２つの完全な巻き９を有する。所望の搬送速度に依存して、スクリューコンベヤは異なる寸法及び／又は異なる構成を有してもよい。搬送装置５及び撹拌軸４は、ドラム２内の全く同じ軸上に配置される。この例示では、撹拌軸４は釘８を具備するので、ドラム内の含水結合剤組成物は、撹拌軸の回転の際に釘８によって動かされる。
【０１５７】
この例示では、ドラム２上に配置された２つの入口６が存在する。しかし例示されていない代替変形では、ドラム２は１つのみの入口を有する。その場合、混合される構成要素は、構成要素が入口を介してドラム２の中に搬送される前にすでに組み合わされてもよい。
【０１５８】
この種のミキサーは、特に水性促進剤を含水鉱物結合剤組成物と迅速に一様に混合するのに適している。
【０１５９】
駆動部３を追加として含み、含水鉱物結合剤組成物を水性促進剤と混合するための撹拌要素８を有する撹拌軸４を動的混合要素が含むために、ミキサー１が好ましく、混合領域１０及び搬送領域１１は全く同じドラム２内に配置される。
【０１６０】
撹拌軸４及び搬送装置５は、好ましくは全く同じ軸上に配置され、搬送装置５はより具体的にはスクリューコンベヤを含む。
【図１】
2020529934.tif 000003
【国際調査報告】
2020529934.tif 000004
2020529934.tif 000005
2020529934.tif 000006
2020529934.tif 000007
2020529934.tif 000008