灰泥瓷砖及其制造方法.pdf

本发明的课题在于提供一种灰泥瓷砖，其不会降低光催化剂对有害物质的分解能力，并且可以减少施工所需的劳力、时间以及成本。于是，本发明提供一种灰泥瓷砖的制造方法，其是在灰泥中添加光催化剂后，通过以能够在其表面形成透孔的压力进行加压成形而形成为成形体，并通过在该成形体的表面涂敷光催化剂而制造成形为瓷砖形的灰泥。

1.  一种灰泥瓷砖，其特征在于：在灰泥中添加光催化剂后，以能够在其表面形成透孔的压力进行加压成形。

2.  一种灰泥瓷砖，其特征在于：在灰泥中添加光催化剂后，通过以能够在其表面形成透孔的压力进行加压成形而形成为成形体，并在该成形体的表面涂敷光催化剂。

3.  一种灰泥瓷砖的制造方法，其特征在于：在灰泥中添加光催化剂后，通过以能够在其表面形成透孔的压力进行加压成形而制造成形为瓷砖形的灰泥。

4.  一种灰泥瓷砖的制造方法，其特征在于：在灰泥中添加光催化剂后，通过以能够在其表面形成透孔的压力进行加压成形而形成为成形体，并通过在该成形体的表面涂敷光催化剂而制造成形为瓷砖形的灰泥。

灰泥瓷砖及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种以灰泥为原料而成形为瓷砖形的灰泥瓷砖(mortartile)及其制造方法。
背景技术
以前，灰泥因为其具有透气性、防水性及耐候性等而被广泛用作墙体材料。
另一方面，近年来，甲醛或福尔马林等挥发性有害物质所导致的空气污染已经成为社会问题。
因此，近年来，一直在开发一种将光催化剂添加到灰泥中的墙体材料(例如，参照日本特开平11-264224号公报)，其中光催化剂在紫外线的照射下，具有将有害物质进行分解的功能。
但是，对在上述现有灰泥中添加光催化剂的墙体材料来说，虽然具有可通过光催化剂的作用将有害物质分解从而防止空气污染的效果，但是，在墙壁上进行实际施工时，操作者必须熟练并且施工需要极大的劳力和时间，恐怕会大大提高施工费用。
于是，本发明的发明人经反复潜心的研究发现，可以通过将添加了光催化剂的灰泥进行加压成形而制造瓷砖形的成形体，如果将这样制造的灰泥瓷砖用作墙体材料，则可以降低施工所需的劳力、时间以及成本。
而且如果只是将添加了光催化剂的灰泥加压成形为瓷砖形，则可以解决施工方面的问题，但为人所知的是，这也会降低光催化剂对有害物质的分解能力。
此外，通过寻找因为对添加了光催化剂的灰泥进行加压成形而降低光催化剂对有害物质的分解能力的原因，发现以较高压力对添加了光催化剂的灰泥进行加压成形时，表面光滑，损害了灰泥固有的透气性。
发明内容
于是，本发明的目的在于：提供一种不会破坏灰泥所具有的透气性并且改善了可施工性的灰泥瓷砖及其制造方法。
本发明第1方面提供一种灰泥瓷砖，其特征在于：在灰泥中添加光催化剂后，以能够在其表面形成透孔(through hole)的压力进行加压成形。
另外，本发明第2方面提供一种灰泥瓷砖，其特征在于：在灰泥中添加光催化剂后，通过以能够在其表面形成透孔的压力进行加压成形而形成为成形体，并在该成形体的表面涂敷光催化剂。
另外，本发明第3方面提供一种灰泥瓷砖的制造方法，其特征在于：在灰泥中添加光催化剂后，通过以能够在其表面形成透孔的压力进行加压成形而制造成形为瓷砖形的灰泥。
另外，本发明第4方面提供一种灰泥瓷砖的制造方法，其特征在于：在灰泥中添加光催化剂后，通过以能够在其表面形成透孔的压力进行加压成形而形成为成形体，并通过在该成形体的表面涂敷光催化剂而制造成形为瓷砖形的灰泥。
本发明具有以下效果。
即在本发明中，于灰泥中添加光催化剂后，通过以能够在其表面形成透孔的压力进行加压成形而制造灰泥瓷砖，因此，不会降低光催化剂对有害物质的分解能力，并且可以减少施工所需的劳力、时间以及成本。
特别地，在表面涂敷光催化剂的情况下，可以提高对有害物质的分解能力。
附图说明
图1是表示真空成形机的说明图；
图2是表示甲醛分解试验(灰泥的情况下)结果的曲线图；
图3是表示甲醛分解试验(灰泥瓷砖的情况下)结果的曲线图；
图4是灰泥瓷砖(试样B的情况下)的表面的显微镜照片；
图5是灰泥瓷砖(试样D的情况下)的表面的显微镜照片。
具体实施方式
本发明的灰泥瓷砖是以添加了光催化剂的灰泥为原料而加压成形为瓷砖形的。
其制造方法为：首先，使用搅拌机在灰泥中添加光催化剂后进行混合。
这里，灰泥以消石灰为主要成分，并以适当比例含有无机材料、抹灰纤维及浆料。此外，也可以包括不含抹灰纤维及浆料的。而且作为无机材料，可以使用碳酸钙、碳酸钡、氢氧化钡等，作为抹灰纤维，可以使用马尼拉麻、日本纸、棕榈、木浆、合成纤维、玻璃纤维等，作为浆料，可以使用牛皮胶、粳米、蒟蒻粉、鹿角菜等天然浆料，或者聚乙烯醇、甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素等合成浆料等。
另外，作为光催化剂，可以使用氧化钛和氧化锌等氧化物半导体、以及硫化镉和硫化锌等硫化物半导体等各种晶体结构的物质。
另外，必要时也可以在灰泥中添加无机粘结材料，其中所述无机粘结材料具有可以与空气中的二氧化碳和水分发生反应而固化的性质。此外，作为无机粘结材料，可以使用像消石灰、白云石、石膏、氢氧化镁、水泥等那样，在空气中容易与二氧化碳和水发生反应成为固化物体的材料，既可以单独使用消石灰、白云石、石膏、氢氧化镁、水泥等材料之中的任意一种，也可以使用两种或更多种的混合物。另外，还可以加水混炼至预定的含水率。
接着，使用成形机在大致的真空中对灰泥和光催化剂的混合物进行加压成形而形成为成形体。这时，加压成形时的压力为在加压成形后、可以在成形体表面形成透孔这种程度的比较低的压力。
最后，在成形体的表面涂敷光催化剂。
这样，本发明在灰泥中添加光催化剂后，通过加压成形而制造灰泥瓷砖，因此，可以减少施工时所需要的劳力、时间以及成本。
而且对压力进行设定以便在加压成形时可以在表面形成透孔，故而可以预先防止成形体表面的平滑化而破坏透气性，可以形成具有透气性的成形体，由此，可以防止光催化剂对有害物质的分解能力地降低。
特别地，在表面上涂敷光催化剂的情况下，可以提高对有害物质的分解能力。
另外，因为不需要诸如烧结处理和高压蒸养处理(autoclave)之类的热处理，所以，不会因为热处理产生的废烟而污染环境，可以防止环境污染，同时由于无需进行热处理，故而可以谋求处理成本的低廉化。
另外，根据成形时使用的金属模形状的不同，可以成形各种形状的成形体，可以制造多领域的成形体。
再者，当在混合体中添加具有与空气中的二氧化碳和水发生反应而固化的性质的无机粘结材料时，容易在自然固化之前对成形体表面进行切削、磨削以及研磨加工，另一方面，尽管对成形体的表面进行切削、磨削、研磨加工，成形体的表面也在空气中自然固化，从而可以确保成形体表面的强度。
加压成形使用图1所示的真空成形机。在该图中，真空成形机20，在机架21的下部设置有下模22，另一方面，在机架21的上部以活塞杆24的前端朝下的方式设置有液压式升降汽缸23，该汽缸24的前端部连结设置着上模25，由于升降汽缸23的作用，使上模25朝着下模22的凹部26进行升降动作。图中，27是连通连结在下模22的凹部26上的真空泵，28是液压泵，29是液压操作盘。
首先，将作为原料的灰泥和光催化剂等的混合物投入下模22的凹部26中。
然后，通过真空泵27的作用，使由下模22的凹部26和上模25形成的加压空间处于-80kPa～-100kPa的大致真空状态，并由成形机20将原料加压成形为板状或块状。此外，加压空间优选设定为-94kPa～-100kPa的大致真空状态。
这里，加压成形时原料所受到的成形压力为15MPa～80MPa。这是因为，如果成形压力不高于15MPa，则成形体的强度较低，另一方面，如果成形压力不低于80MPa，则如后所述，成形体表面变得光滑，将会破坏灰泥所固有的透气性。该成形压力根据成形原料的不同而不同，只要是成形后成形体的表面可形成透孔的压力即可，并不限于上述范围的压力。
这样，通过在大致真空中成形，成形体的内部几乎不会残留空气，可以形成物理强度高、尺寸精度好的成形体。
而且在加压成形后，将成形体放置在空气中或者在二氧化碳气氛中进行养护，此时成形体所含的消石灰等像

那样吸收二氧化碳而成为碳酸钙，由此，可以进一步增加成形体的物理强度。
另外，和砖及瓷砖等不同，因为未经烧结或高压蒸养处理等热处理，即使在混合体中添加无机多孔材料和粘土、功能性无机催化剂、抗菌抗霉材料，这些无机多孔材料和粘土等也不会受到热的影响，从而可以成形出保持无机多孔材料和粘土等各自材料所具有的特性的成形体。
而且因为未经热处理，不会因窑变(kiln changes)而发生变色，能够以良好的重现性大批量成形与加压成形前的混合体的颜色相同的成形体。
再者，和水泥制品不同，因为原料不是浆状，不会产生泛白现象，仅在混合体中混入5重量份或以下的颜料即可充分产生出颜色。
另外，通过混入纤维，也可以增强弯曲强度。
下面参照图2及图3就由灰泥和光催化剂的组合带来的对甲醛的分解效果进行说明。
此外，分解试验是采用如下的方法来进行的，即向内墙面上进行了灰泥或者灰泥瓷砖施工的房屋中，连续供给1000ppb浓度的甲醛，从开始供给经过预定的时间后，在内墙面上照射紫外线，以开始照射光的时间为基准(0分钟)，测量甲醛的浓度随时间的变化。
图2表示出了不将灰泥成形为瓷砖状而是和以往同样地在墙面上进行涂敷时的试验结果。
图2中，试样1是仅涂敷灰泥而成的，试样2是涂敷在灰泥中添加了光催化剂的混合物而成的，试样3是涂敷在灰泥中添加了光催化剂的混合物之后用木抹子弄粗表面而成的，试样4是涂敷在灰泥中添加了光催化剂的混合物之后再在表面上涂敷光催化剂而成的。
由图2可知，全部试样1～4在供给甲醛之后，通过在短时间内使甲醛吸附在泥灰中，降低了甲醛的浓度。
但是，由于其吸附力随时间的推移而降低，甲醛的浓度逐渐增加。
此外，不言而喻，在光的照射下，含有光催化剂的试样2～4因光催化剂而使甲醛分解，故而甲醛的浓度得以降低。
特别地，试样4可以将甲醛浓度显著降低到20ppb或以下。
另一方面，图3表示在墙面上施工泥灰瓷砖时的试验结果。
图3中，试样A是施工仅以灰泥为原料加压成形的灰泥瓷砖而成的，试样B是施工以添加了光催化剂的灰泥为原料在100MPa的成形压力下加压成形的灰泥瓷砖而成的，试样C是施工以添加了光催化剂的灰泥为原料在30MPa的成形压力下加压成形的灰泥瓷砖而成的，试样D是施工以添加了光催化剂的灰泥为原料在30MPa的成形压力下加压成形的灰泥瓷砖之后再涂敷光催化剂而成的。
由图3可知，全部试样A～D在供给甲醛之后，通过在短时间内将甲醛吸附在泥灰瓷砖中，降低了甲醛的浓度。
但是，由于其吸附力随时间的推移而降低，甲醛的浓度逐渐增加。
此外，不言而喻，在光的照射下，含有光催化剂的试样B～D因光催化剂而使甲醛分解，故而甲醛的浓度得以降低。
而且试样C及D4随着时间的推移，可以将甲醛浓度降低到100ppb或以下。
特别地，试样D可以将甲醛浓度显著降低到约20ppb或以下。
这里，将光照射后甲醛浓度的降低不同的试样B和试样C、D相比较，可知它们在加压成形时的压力是不同的。
因此，就试样B和试样C的不同进行了详细研究，结果如图4及图5所示，可知试样B和试样C的表面形态是完全不同的。
也就是说，图4是试样B表面的5000倍的显微镜照片，在以100MPa的成形压力进行加压成形的情况下，由图4可知，表面平滑，完全不见透孔，破坏了透气性。
另一方面，图5是试样C表面的5000倍的显微镜照片，在以30MPa的成形压力进行加压成形的情况下，由图5可知，表面形成透孔，不会破坏透气性。
这样，由试样B和试样C的比较可知，在加压成形时通过设定能够在表面形成透孔的压力，则可以预先防止因成形体表面平滑而使透气性遭到破坏，可以形成具有透气性的成形体，由此，可以防止光催化剂对有害物质分解能力的降低。
另外，由试样D和试样4的比较可知，通过在灰泥瓷砖表面上涂敷光催化剂，可以得到不比在添加了光催化剂的灰泥表面上涂敷光催化剂的情况逊色的污染物质的分解能力。