JP2003211427A - 短繊維複合セメント系押出成形材料とその製造方法 - Google Patents
短繊維複合セメント系押出成形材料とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 配合された短繊維が押出方向に強く配向され
ていない、より異方性の少ないセメント系押出成形材料
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 押出方向に配向した繊維の割合が５０〜
９０％の範囲にある短繊維複合セメント系押出成形材
料。押出成形に供する短繊維複合セメント系未硬化組成
物の粘度を４００〜３,５００Ｐａ・ｓの範囲で設定する
ことにより、押出成形された短繊維複合セメント系押出
成形材料中の短繊維の押出方向に配向した繊維の割合を
５０〜９０％の範囲で制御する上記セメント系押出成形
材料の製造方法。繊維長３〜１５ｍｍ、繊維径５〜２０
０μｍ、アスペクト比１５０〜１０００の短繊維成分が
硬化後の成形材料中に体積混入率として０.１〜１０％
となるように配合されてなる上記短繊維複合セメント系
押出成形材料の製造方法。
ていない、より異方性の少ないセメント系押出成形材料
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 押出方向に配向した繊維の割合が５０〜
９０％の範囲にある短繊維複合セメント系押出成形材
料。押出成形に供する短繊維複合セメント系未硬化組成
物の粘度を４００〜３,５００Ｐａ・ｓの範囲で設定する
ことにより、押出成形された短繊維複合セメント系押出
成形材料中の短繊維の押出方向に配向した繊維の割合を
５０〜９０％の範囲で制御する上記セメント系押出成形
材料の製造方法。繊維長３〜１５ｍｍ、繊維径５〜２０
０μｍ、アスペクト比１５０〜１０００の短繊維成分が
硬化後の成形材料中に体積混入率として０.１〜１０％
となるように配合されてなる上記短繊維複合セメント系
押出成形材料の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、短繊維複合セメン
ト系押出成形材料およびその製造方法に関する。
ト系押出成形材料およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】押出成形によって作製した短繊維複合材
料では、製造方法の特徴から短繊維が押出方向に配向す
る。この結果、押出成形された短繊維複合材料では力学
的特性や電気的特性に異方性が現われる。従来はこの異
方性の特徴を生かし、より優れた力学的特性や電気的特
性を発現させることを狙いとして高度の配向を実現する
試みが主流であった。そのため配向を小さくしようとす
る研究はほとんど見られず、また一方で、押出成形によ
って配向の少ない成形材料を作成することは実際上容易
なことではなかった。
料では、製造方法の特徴から短繊維が押出方向に配向す
る。この結果、押出成形された短繊維複合材料では力学
的特性や電気的特性に異方性が現われる。従来はこの異
方性の特徴を生かし、より優れた力学的特性や電気的特
性を発現させることを狙いとして高度の配向を実現する
試みが主流であった。そのため配向を小さくしようとす
る研究はほとんど見られず、また一方で、押出成形によ
って配向の少ない成形材料を作成することは実際上容易
なことではなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、配合された
短繊維が押出方向に強く配向されていない、より異方性
の少ないセメント系押出成形材料およびその製造方法を
提供することを目的とする。
短繊維が押出方向に強く配向されていない、より異方性
の少ないセメント系押出成形材料およびその製造方法を
提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、押出方向に配
向した繊維の割合が５０〜９０％の範囲にある短繊維複
合セメント系押出成形材料に関する。また、本発明は、
押出成形に供する短繊維複合セメント系未硬化組成物の
粘度を４００〜３,５００Ｐａ・ｓ（パスカル・秒）の範
囲で設定することにより、押出成形された短繊維複合セ
メント系押出成形材料中の短繊維の押出方向に配向した
繊維の割合を５０〜９０％の範囲で制御する上記の短繊
維複合セメント系押出成形材料の製造方法に関する。特
に、本発明は、未硬化組成物が固体成分として、水硬性
セメント１００重量部、シリカ質原料４０〜１００重量
部、パルプ１〜８０重量部および水溶性セルロース０.
１〜１０重量部を含んでなるマトリックス成分と、繊維
長３〜１５ｍｍ、繊維径５〜２００μｍ、アスペクト比
１５０〜１,０００の短繊維成分からなり、短繊維が硬
化後の成形材料中に体積混入率として０.１〜１０％と
なるように配合されてなる上記に記載の短繊維複合セメ
ント系押出成形材料の製造方法に関する。
向した繊維の割合が５０〜９０％の範囲にある短繊維複
合セメント系押出成形材料に関する。また、本発明は、
押出成形に供する短繊維複合セメント系未硬化組成物の
粘度を４００〜３,５００Ｐａ・ｓ（パスカル・秒）の範
囲で設定することにより、押出成形された短繊維複合セ
メント系押出成形材料中の短繊維の押出方向に配向した
繊維の割合を５０〜９０％の範囲で制御する上記の短繊
維複合セメント系押出成形材料の製造方法に関する。特
に、本発明は、未硬化組成物が固体成分として、水硬性
セメント１００重量部、シリカ質原料４０〜１００重量
部、パルプ１〜８０重量部および水溶性セルロース０.
１〜１０重量部を含んでなるマトリックス成分と、繊維
長３〜１５ｍｍ、繊維径５〜２００μｍ、アスペクト比
１５０〜１,０００の短繊維成分からなり、短繊維が硬
化後の成形材料中に体積混入率として０.１〜１０％と
なるように配合されてなる上記に記載の短繊維複合セメ
ント系押出成形材料の製造方法に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明において、「押出方向に配
向した繊維」とは、押出方向に垂直な断面に対して角度
８１〜９０°の範囲以内に配向している繊維を意味し、
「押出方向に配向した繊維の割合」とは、押出方向に対
して垂直な断面に現われる繊維のうちの上記配向した繊
維の数割合を意味する。
向した繊維」とは、押出方向に垂直な断面に対して角度
８１〜９０°の範囲以内に配向している繊維を意味し、
「押出方向に配向した繊維の割合」とは、押出方向に対
して垂直な断面に現われる繊維のうちの上記配向した繊
維の数割合を意味する。
【０００６】押出方向に垂直な断面に対して角度８１〜
９０°の範囲以内に配向している繊維を判定する実際的
な方法は、例えば次のようにして行うことができる。硬
化した押出成形体を押出方向に正確に垂直方向に裁断
し、裁断面に現われた繊維断面の形状によってその配向
角を計算することができる。すなわち、短繊維の断面形
状が円形である場合は、押出方向と垂直の裁断面に現わ
れる繊維断面は楕円形であるため、楕円の長軸の長さａ
と短軸の長さｂとから軸比α（＝ｂ／ａ）を用いて配向
角θを数式（Ｉ）により算出することができる。
９０°の範囲以内に配向している繊維を判定する実際的
な方法は、例えば次のようにして行うことができる。硬
化した押出成形体を押出方向に正確に垂直方向に裁断
し、裁断面に現われた繊維断面の形状によってその配向
角を計算することができる。すなわち、短繊維の断面形
状が円形である場合は、押出方向と垂直の裁断面に現わ
れる繊維断面は楕円形であるため、楕円の長軸の長さａ
と短軸の長さｂとから軸比α（＝ｂ／ａ）を用いて配向
角θを数式（Ｉ）により算出することができる。
【数１】
比αが０.９８７〜１.０００以上のものが押出方向に配
向した繊維である。この関係を図２に示した。
向した繊維である。この関係を図２に示した。
【０００７】本発明において、配向した繊維としての対
象となる短繊維とは、補強および／または電波特性等を
改良するために添加される短繊維であり、一般には長さ
が３〜１５ｍｍの有機合成繊維、炭素繊維、ガラス繊
維、スチール繊維等の短繊維を意味する。
象となる短繊維とは、補強および／または電波特性等を
改良するために添加される短繊維であり、一般には長さ
が３〜１５ｍｍの有機合成繊維、炭素繊維、ガラス繊
維、スチール繊維等の短繊維を意味する。
【０００８】本発明が対象とする短繊維複合セメント系
押出成形材料とは、セメントを主成分としこれに充填剤
または必要に応じて成形助剤を含むセメントマトリック
スと上記短繊維とを必須成分として含有するものを意味
する。
押出成形材料とは、セメントを主成分としこれに充填剤
または必要に応じて成形助剤を含むセメントマトリック
スと上記短繊維とを必須成分として含有するものを意味
する。
【０００９】押出方向に配向した繊維の割合が５０〜９
０％の範囲にある本発明の短繊維複合セメント系押出成
形材料を製造するためには、本発明は押出成形に供する
原料として粘度が４００〜３,５００Ｐａ・ｓの範囲の未
硬化組成物を使用する。ここでいう粘度とは、図１に示
すプランジャー型押出試験機を用いて、幅Ｗ(ｍｍ)、高
さｈ(ｍｍ)の断面を有する長さＬ(ｍｍ)のダイスを通し
て圧力差Ｐ(ＭＰa)で押し出したときに得られる流量Ｑ
(ｍｍ３／ｓｅｃ)から、下記数式（II）
０％の範囲にある本発明の短繊維複合セメント系押出成
形材料を製造するためには、本発明は押出成形に供する
原料として粘度が４００〜３,５００Ｐａ・ｓの範囲の未
硬化組成物を使用する。ここでいう粘度とは、図１に示
すプランジャー型押出試験機を用いて、幅Ｗ(ｍｍ)、高
さｈ(ｍｍ)の断面を有する長さＬ(ｍｍ)のダイスを通し
て圧力差Ｐ(ＭＰa)で押し出したときに得られる流量Ｑ
(ｍｍ３／ｓｅｃ)から、下記数式（II）
【００１０】
【数２】
によって算出される値である。
【００１１】本発明で使用できる短繊維複合セメント系
押出成形材料は、水硬性セメントを主成分とするマトリ
ックス成分と上記で定義した短繊維を含んでなるもので
あれば全て使用できる。押出成形原料組成物としての代
表的なセメント系未硬化組成物は、マトリックスとし
て、水硬性セメントとともに、一般に、シリカ質原料、
パルプ、水溶性セルロース等を固形成分として含む。ま
た必要に応じて、軽量骨材、鉱物繊維等を含むこともで
きる。
押出成形材料は、水硬性セメントを主成分とするマトリ
ックス成分と上記で定義した短繊維を含んでなるもので
あれば全て使用できる。押出成形原料組成物としての代
表的なセメント系未硬化組成物は、マトリックスとし
て、水硬性セメントとともに、一般に、シリカ質原料、
パルプ、水溶性セルロース等を固形成分として含む。ま
た必要に応じて、軽量骨材、鉱物繊維等を含むこともで
きる。
【００１２】未硬化組成物の好ましい例としては、固体
成分として、水硬性セメント１００重量部、シリカ質原
料４０〜１００重量部、パルプ１〜８０重量部および水
溶性セルロース０.１〜１０重量部を含んでなるマトリ
ックス成分と、繊維長３〜１５ｍｍ、繊維径５〜２００
μｍ、アスペクト比１５０〜１０００の短繊維成分から
なり、短繊維が硬化後の成形材料中に体積混入率として
０.１〜１０％となるように配合されたものが含まれ
る。軽量骨材を含む場合は、水硬性セメント１００重量
部に対して１〜１００重量部の範囲で含まれるのが好ま
しい。また、鉱物繊維は、水硬性セメント１００重量部
に対して１〜４０重量部の範囲で含まれるのが好まし
い。
成分として、水硬性セメント１００重量部、シリカ質原
料４０〜１００重量部、パルプ１〜８０重量部および水
溶性セルロース０.１〜１０重量部を含んでなるマトリ
ックス成分と、繊維長３〜１５ｍｍ、繊維径５〜２００
μｍ、アスペクト比１５０〜１０００の短繊維成分から
なり、短繊維が硬化後の成形材料中に体積混入率として
０.１〜１０％となるように配合されたものが含まれ
る。軽量骨材を含む場合は、水硬性セメント１００重量
部に対して１〜１００重量部の範囲で含まれるのが好ま
しい。また、鉱物繊維は、水硬性セメント１００重量部
に対して１〜４０重量部の範囲で含まれるのが好まし
い。
【００１３】本発明で使用できる短繊維には、例えばポ
リプロピレン繊維、ポリエチレン系繊維、ポリビニルア
ルコール系繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリア
ミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、スチール繊
維、ガラス繊維等が挙げられる。これら以外の短繊維も
補強および/または電波吸収性能を有し、上記所定の寸
法を有するものであればいずれも使用できる。これらの
短繊維は、硬化後の成形材料中に体積混入率として０.
１〜１０％、好ましくは２〜８％となるように配合され
る。
リプロピレン繊維、ポリエチレン系繊維、ポリビニルア
ルコール系繊維、アクリル繊維、アラミド繊維、ポリア
ミド繊維、ポリエステル繊維、炭素繊維、スチール繊
維、ガラス繊維等が挙げられる。これら以外の短繊維も
補強および/または電波吸収性能を有し、上記所定の寸
法を有するものであればいずれも使用できる。これらの
短繊維は、硬化後の成形材料中に体積混入率として０.
１〜１０％、好ましくは２〜８％となるように配合され
る。
【００１４】本発明において、「水硬性セメント」とは
水との反応により硬化体を形成することのできるセメン
トまたはこのようなセメントが硬化した硬化体をいう。
本発明で使用する水硬性セメントは特に限定されず、各
種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシ
ュセメント、アルミナセメント、シリカセメント、マグ
ネシアセメント、硫酸塩セメント等をすべて含む。
水との反応により硬化体を形成することのできるセメン
トまたはこのようなセメントが硬化した硬化体をいう。
本発明で使用する水硬性セメントは特に限定されず、各
種ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシ
ュセメント、アルミナセメント、シリカセメント、マグ
ネシアセメント、硫酸塩セメント等をすべて含む。
【００１５】本発明のセメント系押出成形材料に用いる
ことのできるシリカ質原料としては、珪石粉、高炉スラ
グ、珪砂、フライアッシュ、珪藻土、シリカヒューム、
非晶質シリカ等を使用することができる。好ましくは、
成形体の強度向上および寸法安定性に寄与する点から、
珪石粉、珪砂である。これらのシリカ質原料として好ま
しくは比表面積（ＪＩＳ Ｒ ５２０１に記載の方法によ
る）が３０００〜１５０００ｃｍ２／ｇのものを使用す
る。シリカ質原料は水硬性セメント１００重量部に対し
て４０〜１００重量部、好ましくは５０〜８０重量部の
割合で配合される。シリカ質原料が４０重量部より少な
いと成形体の強度が低下する上に、エフロレッセンスが
発生し易くなり、１００重量部より多くても成形体の強
度が低下する。より好ましくは５０〜８０重量部であ
る。
ことのできるシリカ質原料としては、珪石粉、高炉スラ
グ、珪砂、フライアッシュ、珪藻土、シリカヒューム、
非晶質シリカ等を使用することができる。好ましくは、
成形体の強度向上および寸法安定性に寄与する点から、
珪石粉、珪砂である。これらのシリカ質原料として好ま
しくは比表面積（ＪＩＳ Ｒ ５２０１に記載の方法によ
る）が３０００〜１５０００ｃｍ２／ｇのものを使用す
る。シリカ質原料は水硬性セメント１００重量部に対し
て４０〜１００重量部、好ましくは５０〜８０重量部の
割合で配合される。シリカ質原料が４０重量部より少な
いと成形体の強度が低下する上に、エフロレッセンスが
発生し易くなり、１００重量部より多くても成形体の強
度が低下する。より好ましくは５０〜８０重量部であ
る。
【００１６】本発明で配合されるパルプは、綿パルプま
たは木材パルプ等の天然パルプが好ましい。天然パルプ
であれば特に限定されず、バージンパルプのみならず古
紙からの再生パルプも使用できる。また木材パルプの場
合、木材の組織からリグニンを化学的に取り除いた化学
パルプ、木材を機械的に処理した機械パルプのいずれも
使用できる。パルプは繊維長が０.０５〜１０ｍｍのも
のが好ましい。パルプは水硬性セメント１００重量部に
対して１〜８０重量部、好ましくは２〜３０重量部の割
合で配合される。１重量部より少ないと補強効果を発揮
できず、また８０重量部より多いと分散不良となり、成
形体の表面平滑性が悪化したりする。
たは木材パルプ等の天然パルプが好ましい。天然パルプ
であれば特に限定されず、バージンパルプのみならず古
紙からの再生パルプも使用できる。また木材パルプの場
合、木材の組織からリグニンを化学的に取り除いた化学
パルプ、木材を機械的に処理した機械パルプのいずれも
使用できる。パルプは繊維長が０.０５〜１０ｍｍのも
のが好ましい。パルプは水硬性セメント１００重量部に
対して１〜８０重量部、好ましくは２〜３０重量部の割
合で配合される。１重量部より少ないと補強効果を発揮
できず、また８０重量部より多いと分散不良となり、成
形体の表面平滑性が悪化したりする。
【００１７】本発明で配合される水溶性セルロースとし
ては、メチルセルロース、エチルセルロース等のアルキ
ルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキ
シエシルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチル
セルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のヒドロキ
シアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロース等を例示するこ
とができる。水溶性セルロースは押出組成物の各成分を
混合、押出成形する場合に、混練物に粘性を付与し、成
形性を向上させるものである。水溶性セルロースは水硬
性セメント１００重量部に対して０.１〜１０重量部の
割合で配合される。０.１重量部より少ないと可塑性が
なく成形できない。一方１０重量部より多い場合にはコ
ストの上昇を招くだけであり、これ以上の効果の向上は
期待できない。
ては、メチルセルロース、エチルセルロース等のアルキ
ルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキ
シエシルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチル
セルロース、ヒドロキシエチルセルロース等のヒドロキ
シアルキルセルロース、ヒドロキシアルキルアルキルセ
ルロース、カルボキシメチルセルロース等を例示するこ
とができる。水溶性セルロースは押出組成物の各成分を
混合、押出成形する場合に、混練物に粘性を付与し、成
形性を向上させるものである。水溶性セルロースは水硬
性セメント１００重量部に対して０.１〜１０重量部の
割合で配合される。０.１重量部より少ないと可塑性が
なく成形できない。一方１０重量部より多い場合にはコ
ストの上昇を招くだけであり、これ以上の効果の向上は
期待できない。
【００１８】本発明で配合される鉱物繊維としては、セ
ピオライト、ウォラストナイト、タルク、アタパルジャ
イト、ロックウール等を例示することができる。鉱物繊
維は水硬性セメント１００重量部に対して０〜４０重量
部、好ましくは３〜２５重量部の割合で配合される。鉱
物繊維が４０重量部より多いと成形体の強度が低下す
る。
ピオライト、ウォラストナイト、タルク、アタパルジャ
イト、ロックウール等を例示することができる。鉱物繊
維は水硬性セメント１００重量部に対して０〜４０重量
部、好ましくは３〜２５重量部の割合で配合される。鉱
物繊維が４０重量部より多いと成形体の強度が低下す
る。
【００１９】本発明で使用する軽量骨材としては、火山
れきなどの天然軽量骨材、焼成フライアッシュなどの人
工軽量骨材、真珠岩パーライト、黒曜石パーライト、バ
ーミキュライトなどの超軽量骨材、膨張スラグなどの副
産物軽量骨材を使用することができる。好ましくは、比
重を０.０６〜０.５に設定できる真珠岩パーライト、黒
曜石パーライト、バーミキュライトである。例えば、特
許第３０４０１４４号の特許公報に記載されているよう
なパーライトが例示できる。
れきなどの天然軽量骨材、焼成フライアッシュなどの人
工軽量骨材、真珠岩パーライト、黒曜石パーライト、バ
ーミキュライトなどの超軽量骨材、膨張スラグなどの副
産物軽量骨材を使用することができる。好ましくは、比
重を０.０６〜０.５に設定できる真珠岩パーライト、黒
曜石パーライト、バーミキュライトである。例えば、特
許第３０４０１４４号の特許公報に記載されているよう
なパーライトが例示できる。
【００２０】本発明のセメント系押出成形材料には、上
記以外の添加剤として、必要に応じて、マイカ、アルミ
ナ、炭酸カルシウム等のシリカ以外の無機質材料、減水
剤、界面活性剤、増粘剤等を配合することもできる。
記以外の添加剤として、必要に応じて、マイカ、アルミ
ナ、炭酸カルシウム等のシリカ以外の無機質材料、減水
剤、界面活性剤、増粘剤等を配合することもできる。
【００２１】本発明では、押出成形された短繊維複合セ
メント系押出成形材料中の短繊維の押出方向に配向した
繊維の割合を５０〜９０％の範囲で制御するために、押
出成形に供する短繊維複合セメント系未硬化組成物の粘
度を４００〜３,５００Ｐａ・ｓ（パスカル・秒）の範囲
で設定する。短繊維がポリプロピレン（以下、ＰＰと略
称する）繊維の場合は、 １）ＰＰ短繊維が１.５体積％、メチルセルロースがセ
メント１００重量部に対して３重量部では未硬化組成物
の粘度範囲は４００〜１,５００Ｐａ・ｓ ２）ＰＰ短繊維が１.５体積％、メチルセルロースがセ
メント１００重量部に対して６重量部では未硬化組成物
の粘度範囲は４００〜３,５００Ｐａ・ｓ ３）ＰＰ短繊維が４.５体積％、メチルセルロースがセ
メント１００重量部に対して３重量部では未硬化組成物
の粘度範囲は８００〜３,２００Ｐａ・ｓであることが好
ましい。
メント系押出成形材料中の短繊維の押出方向に配向した
繊維の割合を５０〜９０％の範囲で制御するために、押
出成形に供する短繊維複合セメント系未硬化組成物の粘
度を４００〜３,５００Ｐａ・ｓ（パスカル・秒）の範囲
で設定する。短繊維がポリプロピレン（以下、ＰＰと略
称する）繊維の場合は、 １）ＰＰ短繊維が１.５体積％、メチルセルロースがセ
メント１００重量部に対して３重量部では未硬化組成物
の粘度範囲は４００〜１,５００Ｐａ・ｓ ２）ＰＰ短繊維が１.５体積％、メチルセルロースがセ
メント１００重量部に対して６重量部では未硬化組成物
の粘度範囲は４００〜３,５００Ｐａ・ｓ ３）ＰＰ短繊維が４.５体積％、メチルセルロースがセ
メント１００重量部に対して３重量部では未硬化組成物
の粘度範囲は８００〜３,２００Ｐａ・ｓであることが好
ましい。
【００２２】
【実施例】以下、実施例により本発明をより詳細に且つ
具体的に説明する。実施例 １ 表１に記載した配合で全ての成分を一緒に混練して押出
成形用セメント組成物を調製し、これを幅Ｗ＝８０ｍ
ｍ、厚さｈ＝１５ｍｍ、ランド長Ｌ＝７０ｍｍの矩形断
面金型からスクリュータイプ押出機によって押出成形し
た。セメント組成物１〜３はセメント１００重量部に対
するメチルセルロールの重量部数を３重量部、ポリプロ
ピレン短繊維の体積混入率（セメント硬化後の成形体中
の体積分率）を１.５％として水比だけを変化させて粘
度を調整したもの、セメント組成物４〜６はセメント１
００重量部に対するメチルセルロールの重量部数を６重
量部、ポリプロピレン短繊維の体積混入率（セメント硬
化後の成形体中の体積分率）を１.５％として水比だけ
を変化させて粘度を調整したもの、またセメント組成物
７〜９はセメント１００重量部に対するメチルセルロー
ルの重量部数を３重量部、ポリプロピレン短繊維の体積
混入率（セメント硬化後の成形体中の体積分率）を４.
５％として水比だけを変化させて粘度を調整したもので
ある。使用したポリプロピレン短繊維はいずれも２デニ
ールの繊維径１８μｍ、繊維長６ｍｍの単繊維である。
具体的に説明する。実施例 １ 表１に記載した配合で全ての成分を一緒に混練して押出
成形用セメント組成物を調製し、これを幅Ｗ＝８０ｍ
ｍ、厚さｈ＝１５ｍｍ、ランド長Ｌ＝７０ｍｍの矩形断
面金型からスクリュータイプ押出機によって押出成形し
た。セメント組成物１〜３はセメント１００重量部に対
するメチルセルロールの重量部数を３重量部、ポリプロ
ピレン短繊維の体積混入率（セメント硬化後の成形体中
の体積分率）を１.５％として水比だけを変化させて粘
度を調整したもの、セメント組成物４〜６はセメント１
００重量部に対するメチルセルロールの重量部数を６重
量部、ポリプロピレン短繊維の体積混入率（セメント硬
化後の成形体中の体積分率）を１.５％として水比だけ
を変化させて粘度を調整したもの、またセメント組成物
７〜９はセメント１００重量部に対するメチルセルロー
ルの重量部数を３重量部、ポリプロピレン短繊維の体積
混入率（セメント硬化後の成形体中の体積分率）を４.
５％として水比だけを変化させて粘度を調整したもので
ある。使用したポリプロピレン短繊維はいずれも２デニ
ールの繊維径１８μｍ、繊維長６ｍｍの単繊維である。
【００２３】それぞれのセメント組成物について、上記
金型を用いて矩形断面の成形体を押出成形した。押出成
形時の圧力は表１に記載した。次に硬化した押出成形体
を押出方向に対して直角の方向に裁断し、その断面を電
子顕微鏡写真に撮って繊維の状態を観察した（図３）。
使用した繊維は本来円形断面であるため、電子顕微鏡写
真にある繊維な断面形状は円形または種々の(短軸／長
軸)比α（α＝ｂ／ａ）を有する楕円であり、上記で説
明したように、比αが０.９８７〜１.０００以上のもの
を押出方向に配向した繊維としてその割合を測定した。
こうして評価した押出方向に配向した繊維の割合Ｒを表
１に記載した。
金型を用いて矩形断面の成形体を押出成形した。押出成
形時の圧力は表１に記載した。次に硬化した押出成形体
を押出方向に対して直角の方向に裁断し、その断面を電
子顕微鏡写真に撮って繊維の状態を観察した（図３）。
使用した繊維は本来円形断面であるため、電子顕微鏡写
真にある繊維な断面形状は円形または種々の(短軸／長
軸)比α（α＝ｂ／ａ）を有する楕円であり、上記で説
明したように、比αが０.９８７〜１.０００以上のもの
を押出方向に配向した繊維としてその割合を測定した。
こうして評価した押出方向に配向した繊維の割合Ｒを表
１に記載した。
【００２４】押出成形に用いたセメント組成物粘度の測
定は、図１に示す幅Ｗ＝８０ｍｍ、厚さｈ＝１５ｍｍ、
ランド長Ｌ＝７０ｍｍの矩形断面金型からプランジャー
によって押し出した。この時の圧力Ｐは検出端をダイス
内に挿し込んだ圧力計によって直接読み取った。吐出量
Ｑは、レーザー変位計により測定した成形体の流速と開
口形状から求めた。測定値ＰおよびＱとダイスの寸法か
ら、上記（II）式を用いて粘度を算出した。得られた粘
度値も表１に記載した。また、粘度ηと配向繊維割合Ｒ
の関係を図４にグラフとして表した。
定は、図１に示す幅Ｗ＝８０ｍｍ、厚さｈ＝１５ｍｍ、
ランド長Ｌ＝７０ｍｍの矩形断面金型からプランジャー
によって押し出した。この時の圧力Ｐは検出端をダイス
内に挿し込んだ圧力計によって直接読み取った。吐出量
Ｑは、レーザー変位計により測定した成形体の流速と開
口形状から求めた。測定値ＰおよびＱとダイスの寸法か
ら、上記（II）式を用いて粘度を算出した。得られた粘
度値も表１に記載した。また、粘度ηと配向繊維割合Ｒ
の関係を図４にグラフとして表した。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【発明の効果】本発明の方法によれば、短繊維の押出方
向に配向した繊維の割合を５０〜９０％の範囲で制御し
て短繊維複合セメント系押出成形材料を押出成形するこ
とができ、従来の押出成形技術では得ることが困難であ
った繊維配向のより少ない押出成形体を製造することが
でき、従来にない特性を有するセメント系成形体を得る
ことが期待できる。このような短繊維が比較的等方的に
分散した成形体は異方性が緩和されており、その繊維の
特性に応じて耐衝撃性材料や電波吸収材料としての用途
に有用である。
向に配向した繊維の割合を５０〜９０％の範囲で制御し
て短繊維複合セメント系押出成形材料を押出成形するこ
とができ、従来の押出成形技術では得ることが困難であ
った繊維配向のより少ない押出成形体を製造することが
でき、従来にない特性を有するセメント系成形体を得る
ことが期待できる。このような短繊維が比較的等方的に
分散した成形体は異方性が緩和されており、その繊維の
特性に応じて耐衝撃性材料や電波吸収材料としての用途
に有用である。
【図１】 粘度評価用プランジャー型押出試験機の断面
図。
図。
【図２】 押出方向に垂直な断面に対してθ°の角度で
配向した繊維とその断面形状との関係を示す説明図。
配向した繊維とその断面形状との関係を示す説明図。
【図３】 実施例１で得られた押出成形体の断面電子顕
微鏡写真における繊維断面形状の模式図。
微鏡写真における繊維断面形状の模式図。
【図４】 実施例１で得られたセメント組成物の粘度と
押出成形体中の繊維の押出方向に配向したものの割合と
の関係図。
押出成形体中の繊維の押出方向に配向したものの割合と
の関係図。
１：粘度評価用プランジャー型押出試験機、
２：押出試験機プランジャー、
３：押出試験機ダイス、
４：配向した単繊維、
５：配向した単繊維の軸を含む縦断面、
６：配向した単繊維の横断面、
ａ：実施例の組成物１〜３、
ｂ：実施例の組成物４〜６、
ｃ：実施例の組成物７〜９。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０４Ｂ 16:02 Ｃ０４Ｂ 16:06 Ｅ
16:06 24:38 Ａ
24:38 14:38 Ｃ
14:38）
(72)発明者 高島 博之
大阪府寝屋川市下木田町14番５号 倉敷紡
績株式会社技術研究所内
Ｆターム(参考） 4G012 PA04 PA15 PA22 PA24 PB40
4G054 AA01 AA15 BC00
Claims (5)
- 【請求項１】 押出方向に配向した繊維の割合が５０〜
９０％の範囲にある短繊維複合セメント系押出成形材
料。 - 【請求項２】 押出成形に供する短繊維複合セメント系
未硬化組成物の粘度を４００〜３,５００Ｐａ・ｓ（パス
カル・秒）の範囲で設定することにより、押出成形され
た短繊維複合セメント系押出成形材料中の短繊維の押出
方向に配向した繊維の割合を５０〜９０％の範囲で制御
する請求項１に記載の短繊維複合セメント系押出成形材
料の製造方法。 - 【請求項３】 未硬化組成物が固体成分として、水硬性
セメント１００重量部、シリカ質原料４０〜１００重量
部、パルプ１〜８０重量部および水溶性セルロース０.
１〜１０重量部を含んでなるマトリックス成分と、繊維
長３〜１５ｍｍ、繊維径５〜２００μｍ、アスペクト比
１５０〜１,０００の短繊維成分からなり、短繊維が硬
化後の成形材料中に体積混入率として０.１〜１０％と
なるように配合されてなる請求項２に記載の短繊維複合
セメント系押出成形材料の製造方法。 - 【請求項４】 マトリックスが更に軽量骨材１〜１００
重量部を含む請求項３に記載の短繊維複合セメント系押
出成形材料の製造方法。 - 【請求項５】 マトリックスが更に鉱物繊維１〜４０重
量部を含む請求項３または４に記載の短繊維複合セメン
ト系押出成形材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002010229A JP2003211427A (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 短繊維複合セメント系押出成形材料とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002010229A JP2003211427A (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 短繊維複合セメント系押出成形材料とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003211427A true JP2003211427A (ja) | 2003-07-29 |
Family
ID=27648025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002010229A Pending JP2003211427A (ja) | 2002-01-18 | 2002-01-18 | 短繊維複合セメント系押出成形材料とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003211427A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3141362A1 (de) * | 2015-09-11 | 2017-03-15 | SCHWENK Zement KG | Verfahren zur herstellung einer struktur aus mörtel oder beton und dazu geeignete anordnung |
-
2002
- 2002-01-18 JP JP2002010229A patent/JP2003211427A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3141362A1 (de) * | 2015-09-11 | 2017-03-15 | SCHWENK Zement KG | Verfahren zur herstellung einer struktur aus mörtel oder beton und dazu geeignete anordnung |
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