JP2006181973A - セメント硬化体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メチルセルロースを含むセメント組成物を押出成形した後養生硬化することによりセメント硬化体を製造するにあたり、セメント組成物の高い成形性を確保すると共にメチルセルロースによるセメント組成物の硬化阻害を著しく抑制して生産性を向上し、併せて材料コストも低減する。
【解決手段】メチルセルロース、ナフタレン系分散剤及びポリカルボン酸系分散剤を含むセメント組成物を押出成形し、この成形物を養生硬化する。これにより、メチルセルロースに加えて上記分散剤を含有させることで、メチルセルロースの使用量を低減してもセメント組成物に高い粘度を付与することができる。更に、セメント組成物中ではナフタレン系分散剤がメチルセルロースと反応することでメチルセルロース中のＯＨ基を低減しながら、セメント組成物の高い保水性を維持することができる。
【選択図】なし

Description

本発明は、建材等として使用されるセメント硬化体の製造方法に関するものである。

セメント硬化体は様々な分野で利用されているが、特に建材等において需要が著しく多い。従ってセメント硬化体を製造するにあたって、強度を保持しつつ生産性を向上することは非常に重要であり、特に押出成形法は異形断面の成形品を効率良く製造することができるために注目されている。セメント組成物を押出成形法で成形してセメント硬化体を製造する場合には、成形性を確保するために増粘剤としてヒドロキシエチ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等のメチルセルロース（ＭＣ）を配合することが行われている。

しかしＭＣは材料単価が高く、ＭＣを多量に配合することはコストアップの原因となる。またＭＣ中にはＯＨ基が含まれ、このＯＨ基の存在によりセメント組成物に保水性を付与して成形時における水の分離を防ぐという点でも成形性の向上に寄与するものであるが、同時にこのＯＨ基の存在に起因して硬化阻害が生じるものでもあった。

そこで、セメント組成物中にポリカルボン酸系分散剤等の分散剤を添加することでこのセメント組成物の押出圧力を低減し、その結果としてＭＣの含有量を低減することを可能とすることが行われていた。
特開平６−１８２７４９号公報

上記のようにポリカルボン酸系分散剤を用いることで、ＭＣの使用量を低減しつつ成形性を確保し、更に材料コストの低減と硬化阻害の抑制とが図られるようになってきたが、近年、更に高いレベルで押出成形時の成形性を確保すると共に硬化阻害を抑制し、養生硬化に要する時間を短縮してセメント硬化体の生産性を向上することが求められるようになってきている。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、メチルセルロースを含むセメント組成物を押出成形した後養生硬化することによりセメント硬化体を製造するにあたり、セメント組成物の高い成形性を確保すると共にメチルセルロースによるセメント組成物の硬化阻害を著しく抑制して生産性を向上することができ、且つ併せて材料コストも低減することができるセメント硬化体の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明に係るセメント硬化体の製造方法は、メチルセルロース、ナフタレン系分散剤及びポリカルボン酸系分散剤を含むセメント組成物を押出成形し、この成形物を養生硬化することを特徴とするものである。このようにすると、メチルセルロースに加えて上記分散剤を含有させることで、メチルセルロースの使用量を低減してもセメント組成物に高い粘度を付与することができ、且つセメント組成物中ではナフタレン系分散剤がメチルセルロースと反応することでメチルセルロース中のＯＨ基を低減しながら、セメント組成物の高い保水性を維持することができる。

上記セメント組成物中では、メチルセルロースの含有量１質量部に対して、ナフタレン系分散剤及びポリカルボン酸系分散剤の総量の含有量が０．１５〜０．８質量部であることが好ましい。このようにすると、押出成形時の抵抗圧力を特に低減して成形性を更に向上することができる。

また、上記セメント組成物中のナフタレン系分散剤とポリカルボン酸系分散剤との含有量の質量比は、９：１〜１：９の範囲となるようにすることが好ましい。このようにするとセメント組成物の増粘、保水性維持、硬化阻害の抑制を十分になすことができ、更に高い成形性を付与することができる。

本発明によれば、メチルセルロールの使用量を低減しつつセメント組成物に高い粘度と保水性を付与して押出成形時の成形性を向上し、且つメチルセルロール中のＯＨ基に起因する硬化阻害が起こることを防止して養生硬化時の硬化性を向上し、養生硬化に要する時間を短縮することができ、生産性を向上することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

セメント組成物は、セメントに必要に応じて骨材、繊維、着色剤等を配合して水と混練することによって調製されるものであり、セメントとしては普通ポルトランドセメント、スラグセメント、アルミナセメント、早強セメントなど任意のものを用いることができる。また骨材としては、シリカ、珪石粉、珪砂、フライアッシュ、スラグ、砕石等を用いることができる。繊維としてはポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維、パルプ、カーボン繊維、綿、麻、金属繊維等を用いることができる。さらに着色剤としては鉄黒、カーボンブラック、酸化クロム等を用いることができる。

そして本発明では、セメント組成物に増粘剤としてヒドロキシエチ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等のメチルセルロース（ＭＣ）を含有させると共に、分散剤としてナフタレン系分散剤とポリカルボン酸系分散剤とを共に含有させるものである。

ここで、ポリカルボン酸系分散剤としてはポリメタクリル酸のエーテル変性物やエステル変性物などの変性ポリカルボン酸を用いることができるものであり、例えば市販品では三洋化成工業株式会社製「ＳＦ２３０Ｇ」を使用することができる。ここで、変性されていないポリカルボン酸はセメントや骨材を分散させても安定性が悪く、再凝集してしまうおそれがあるために、本発明では変性ポリカルボン酸を使用することが好ましい。また、ナフタレン系分散剤としては、ナフタレンスルホン酸系やその塩のようにＯＨ基との反応性を有するスルホン酸基を有するものやその塩を用いることができ、例えば花王株式会社製の商品名「マイティ１５０」、三洋化成工業株式会社製の商品名「レベロン」等のようなナフタレンスルホン酸ホルムアルデヒド重合物の塩等を用いることができる。

このように増粘剤であるＭＣと共に上記のような分散剤を含有させることで、ＭＣの含有量を低減しつつセメント組成物の粘度を高く維持することができ、押出成形時のセメント組成物の成形性を向上することができるものである。

更に、分散剤として、ポリカルボン酸系分散剤と共にナフタレン系分散剤を用いることで、セメント組成物の保水性を維持しつつ、セメント組成物を高粘度化すると共にＭＣによるセメント組成物の硬化阻害を抑制し、養生硬化時の硬化不良の発生を防止したり、養生硬化に要する時間を短縮したりすることができるものである。

このとき、ナフタレン系分散剤におけるスルホン酸基等とＭＣにおけるＯＨ基とが反応することでＭＣ中のＯＨ基を低減して、このＯＨ基によるセメント組成物の硬化阻害を抑制する。また、このようにナフタレン系分散剤はＭＣと反応することで、ナフタレン系分散剤を架橋点としてＭＣが三次元的に結合して、セメント組成物の増粘に寄与し、且つこの三次元ネットワーク構造中に水分子が保持されることにより保水性が維持されるものと考えられる。また、このようなナフタレン系分散剤を用いることで、ポリカルボン酸系分散剤のみを用いる場合よりもＭＣの使用量を低減しつつ高い成形性を確保することができて、材料コストの更なる低減を図ることもできるものである。

上記セメント組成物中でのＭＣの含有量は特に制限されないが、本発明ではセメント組成物中の固形分全量に対して０．５〜１．５質量％の範囲という低い含有量であっても、セメント組成物の高粘度化を図ると共に保水性を付与し、押出成形時の高い成形性を付与することができるものである。

また、ポリカルボン酸系分散剤とナフタレン系分散剤とはその合計量がＭＣ１質量部に対して０．１５〜０．８質量％の範囲であることが好ましい。このような範囲とすることで、少ないＭＣ量であっても、セメント成形材料に適度に増粘して押出成形時における押出圧力を低減することで、より高い成形性を得ることができるものであり、またこのため、ＭＣの含有量が更に少なくなった場合でも押出成形は容易なものである。

また、セメント組成物中のナフタレン系分散剤とポリカルボン酸系分散剤との含有量の質量比は、前者対後者が好ましくは９：１〜１：９、更に好ましくは９：１〜５：５の範囲となるようにする。このようにすることで、ナフタレン系分散剤を含有させることによるセメント組成物の増粘、保水性維持、硬化阻害の抑制を十分になすことができ、更に高い成形性を付与することができるものである。このとき、ポリカルボン酸系分散剤に対してナフタレン系分散剤の含有量が少なくなることにより前記範囲を逸脱すると硬化阻害を十分に抑制できないなど前記効果を充分に達成することが困難となり、また材料コストも上昇してしまう。また、ナフタレン系分散剤に対してポリカルボン酸系分散剤の含有量が少なくなることにより前記範囲を逸脱すると、セメント組成物の混練後、しばらく放置した後に押出成形を行う場合に押出抵抗が大きくなり、例えば押出抵抗の大きい金型を用いる場合に十分な押出性が得られないおそれがある。

このようなセメント組成物にてセメント硬化体を製造する場合には、セメント並びに必要に応じてその他の骨材、石綿、繊維、着色剤等の固形物を混合すると共に、更にＭＣ、ポリカルボン酸系分散剤及びナフタレン系分散剤を配合して混合し、次に水を加えて混練機で混練することによって、押出成形用のセメント組成物を調製する。水の含有量は適宜調整されるが、例えばセメント組成物中の全固形分量に対して２０〜６０質量％の範囲とすることができる。

次に、このセメント組成物を押出成形機で押出成形して成形物を得る。このときセメント組成物は十分に高い粘度と保水性とが付与されており、良好な成形性を発揮するものである。

そして、得られた成形物を蒸気養生、オートクレーブ養生等により養生硬化させて、セメント硬化体を得ることができる。養生硬化の条件は適宜設定されるが、例えば８０℃で１０時間蒸気養生した後、１７０℃で１０時間オートクレーブ養生することができる。

このような成形物の養生硬化にあたっては、増粘剤としてＭＣを用いると共に分散剤を用いなかった場合、或いは分散剤としてポリカルボン酸系分散剤を用いた場合と比較して、ＭＣによる硬化阻害が著しく抑制されて、養生硬化時の硬化性に優れ、硬化不良の発生を抑制したり、養生硬化に要する時間を短縮したりすることができるものである。

次に、本発明を実施例によって詳述する。

（実施例１〜４、比較例１〜３）
原料としてセメント（普通ポルトランドセメント；宇部興産株式会社製）、ケイ酸原料（珪石粉；住友大阪セメント株式会社製「シリカタック」）、パルプ、軽量骨材（松本油脂株式会社製、マイクロスフィアー「Ｆ３０Ｅ」）、増粘剤（メチルセルロース；信越化学工業株式会社製「９０ＳＨ１０００００」）、ポリカルボン酸系分散剤（三洋化成工業株式会社製「ＳＦ２３０Ｇ」）、ナフタレン系分散剤（三洋化成工業株式会社製「レベロン」）及び水を用い、表１に示すこれらの原料を混合・混練して表１に示すセメント組成物を調整した。

（押出性評価）
上記セメント組成物を２軸押出機にて１０×１５０ｍｍの口金型から押し出した際の押し出しの可否を確認すると共に、押し出し可能な際の成形物の表面の地合いの様子を観察し、下記評価基準にて評価した。
◎…地合い良好
○…やや地合い悪化（表面に僅かな凹凸）
△…地合い悪化（表面に明らかな凹凸発生又は成形物に部分的な断裂の発生）
×…押出不能
（硬化性評価）
上記押出性評価によって押出可能であった成形物を４０℃で１０時間保持した後、ＡＳＴＭ Ｄ２２４０に準拠してアスカー社製の硬度計「ＤＵＲＯＭＥＴＥＲ ＨＡＲＤＮＥＳＳ」を用いて硬度を測定して、下記評価基準にて評価した。
◎…硬度３０以上
○…硬度２５以上３０未満
△…硬度１０以上２５未満
×…硬度１０未満
（曲げ強度）
各実施例及び比較例で得られたセメント硬化体に対して、ＪＩＳ Ａ１４０８に準拠して曲げ強度を測定した。

これらの結果を表１に併せて示す。

Claims (3)

1. メチルセルロース、ナフタレン系分散剤及びポリカルボン酸系分散剤を含むセメント組成物を押出成形し、この成形物を養生硬化することを特徴とするセメント硬化体の製造方法。
2. 上記セメント組成物中のメチルセルロースの含有量１質量部に対して、ナフタレン系分散剤及びポリカルボン酸系分散剤の総量の含有量が０．１５〜０．８質量部であることを特徴とする請求項１に記載のセメント硬化体の製造方法。
3. 上記セメント組成物中のナフタレン系分散剤とポリカルボン酸系分散剤との含有量の質量比が９：１〜１：９の範囲であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセメント硬化体の製造方法。