JP2014040069A

JP2014040069A - 押出セメント板の製造方法

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Publication number: JP2014040069A
Application number: JP2012184213A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kashida; 雅弘樫田; Hiroyuki Shiromoto; 浩之城本
Original assignee: KMEW Co Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2014-03-06

Abstract

【課題】押出セメント板の製造工程において切りくず片や不良押出セメント板が発生したとしても、これらを廃棄する必要がなく、製造効率の低下を引き起こしにくい押出セメント板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の押出セメント板の製造方法は、水硬性成形材料２を押出成形することによって中空孔３を有する成形体４を形成する工程と、中空孔３に気泡含有セメント５を供給する工程とを含む製造工程からなる。前記製造工程はさらに、前記製造工程で発生する未硬化の不良押出セメント板４５を再利用して前記水硬性成形材料２と混合させる工程を有してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、建築材料等に使用できる押出セメント板の製造方法に関する。

従来、セメントや石膏等を押出成形して形成される押出セメント板は、建築物の外壁や間仕切壁等、種々の建材用途として利用されている。また、押出セメント板の強度、耐火性、断熱性等の性能を向上させることを目的として、補強材を有する種々の押出セメント板やその製造方法が提案されている。例えば、中空孔を有する成形体を押出成形すると共に、この中空孔に発泡セメントを供給することで中空孔に発泡セメントが充填された成形体を形成させ、これを養生硬化して押出セメント板を得る方法が提案されている（例えば、特許文献１等を参照）。この方法で得られる押出セメント板は、図４（ａ）に示すように、中空孔３内に、発泡セメントが硬化してなる発泡コンクリート（気泡含有コンクリート）が形成されており、この発泡コンクリートを芯材６とする複層無機質板５０（押出セメント板）として形成される。複層無機質板５０における芯材６は、補強材としての役割を果たし得る。

特開昭６１−９２８０８号公報

しかし、上記のような押出セメント板を押出成形法により製造する場合、例えば、外観が損傷しているなどによって、未硬化の押出セメント板が成形不良品として発生してしまう場合がある。あるいは、押出成形で得た成形体を切断したときに、この切断による未硬化の切りくず片が多量に発生してしまうこともある。このような未硬化の不良押出セメント板や切りくず片などの不良品４０は、図４（ｂ）に示すように、複層無機質板５０を形成する未硬化材料（芯材６以外の部分）と、芯材６を形成する未硬化材料とが混在したものとなっている。そして、このような不良品４０を、元の原料に再分離させることは難しく、そのため、押出成形時に発生する未硬化の不良品４０は通常は廃棄処分となり、これが原因で製造効率の低下を引き起こす原因となっていた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、押出セメント板の製造工程において切りくず片や不良押出セメント板が発生したとしても、これらを廃棄する必要がなく、製造効率の低下を引き起こしにくい押出セメント板の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明の押出セメント板の製造方法は、水硬性成形材料を押出成形することによって中空孔を有する成形体を形成する工程と、前記中空孔に気泡含有セメントを供給する工程とを含む製造工程からなる押出セメント板の製造方法であって、前記製造工程はさらに、前記製造工程で発生する未硬化の不良押出セメント板を再利用して前記水硬性成形材料と混合させる工程を有してなることを特徴とするものである。

また、上記の押出セメント板の製造方法において、前記気泡含有セメントは、押出成形機の口金部内に設けた中子型から前記中空孔に供給させることで、前記成形体を押出成形しつつ、前記中空孔に前記気泡含有セメントを供給させることが好ましい。

本発明の押出セメント板の製造方法によれば、押出セメント板の製造工程で発生する未硬化の不良押出セメント板を再利用して、原料である水硬性成形材料と混合させる工程を有するものである。そのため、押出セメント板の製造工程で未硬化の切りくず片や不良押出セメント板が発生したとしても、これらを再利用して押出成形するものであるので、廃棄する必要がない。その結果、上記押出セメント板の製造方法では、押出セメント板の製造効率の低下を引き起こしにくいものである。

本発明の押出セメント板の製造方法の実施の形態の一例を示し、押出セメント板の製造フローを説明する概略図である。同上の押出セメント板の製造方法の工程の一部を示し、成形体が押出機の口金部から押出成形されるときの様子を示す断面図である。同上の押出セメント板の製造方法によって製造される押出セメント板の一例を示す断面図であり、（ａ）は押出方向に沿って切断したときの切断面、（ｂ）は押出方向と直交する方向で切断したときの切断面を示す。従来例を示し、（ａ）は芯材を有する押出セメント板の一部を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）の押出セメント板を製造した際に発生する不良品の断面を模式的に示した概略図である。

以下、本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、押出セメント板の製造方法の一例を示すものであって、押出セメント板１を製造するための製造フローを説明する概略図である。この実施形態による製造方法では、水硬性成形材料２が押出成形させることによって、中空孔３を有する成形体４が形成される。さらに、中空孔３には、気泡含有セメント５が供給され、この気泡含有セメント５が硬化することで芯材６が形成され、後述する図３に示すように、中空孔３に芯材６が形成された押出セメント板１が製造される。

まず、本実施形態による製造方法で使用する水硬性成形材料２及び気泡含有セメント５について詳述する。

水硬性成形材料２としては、適宜のセメント系成形材料が使用され得る。例えば、水硬性成形材料２は、セメントと、シリカと、補強繊維と、必要に応じて使用される添加材と、水とを含有するものである。

セメントとしては、ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメントなど公知のセメントが使用できる。

シリカとしては、比表面積の大きい粉末シリカが用いられることが好ましい。この場合、押出セメント板１の靱性が向上する。特に、シリカの比表面積が４０００ｃｍ^２／ｇ以上であることが好ましい。水硬性成形材料２中のシリカの割合は、セメント１００質量部に対して２０質量部以上１２０質量部以下の範囲であることが好ましい。この割合が２０質量部以上であると、押出セメント板１の強度が向上する。また、この割合が１２０質量部以下であると、水硬性成形材料２の押出成形性が良好となる。

補強繊維としては、例えばパルプ繊維等の天然繊維、ビニロン、ポリプロピレン等の合成繊維が挙げられる。これらの材料のうち一種のみが用いられても二種以上が併用されてもよい。パルプ繊維が用いられる場合、Ｌ材パルプ、Ｎ材パルプ、ラミーパルプ、リンターパルプなどの適宜のパルプの繊維が用いられ得る。水硬性成形材料２中の補強繊維の割合は、セメント１００質量部に対して５質量部以上２５質量部以下の範囲であることが好ましい。この割合が５質量部以上であると、押出セメント板１の強度が向上する。また、この割合が２５質量部以下であると、水硬性成形材料２の押出成形性が良好となる。

水硬性成形材料２は、上記以外の添加材を含有してもよい。このような添加材の例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の増粘剤；樹脂系の中空体、シラスバルーン、パーライト等の軽量化材；フライアッシュ等の粉体等が挙げられる。

水硬性成形材料２は、例えば、上記の各種材料が乾式混合され、更に水が加えられて混練機で混練されることで調製することができる。水硬性成形材料２中の水の割合は、セメント１００質量部に対して１００〜１５０質量部の範囲であることが好ましい。例えば、セメント１００質量部、シリカ１００質量部、補強繊維（広葉樹の未晒クラフトパルプ、ＬＵＫＰ）５質量部、増粘剤２質量部、及び軽量化材１質量部を乾式混合し、さらに、水を１５０質量部加えて混合することで、水硬性成形材料２を得ることができる。

一方、気泡含有セメント５とは、セメント等を主成分とするスラリー中に微小な気泡（空気）を含んでなるものであり、従来から知られている公知のものを使用することができる。気泡含有セメント５を構成する材料としては、例えば、セメントと、シリカと、その他必要に応じて使用される添加材と、水とを含有する。尚、気泡含有セメント５は、一般的には発泡セメント、あるいは発泡モルタルと称される場合もある。

気泡含有セメント５に使用できるセメント、シリカ、添加材の種類や配合割合はそれぞれ、上記の水硬性成形材料２で説明したものと同じようにすることができる。また、気泡含有セメント５は、成形体４の中空孔３に供給させるものであることを考慮すると、その供給が容易に行える程度に流動性を有していることが好ましく、例えば、水硬性成形材料２よりも流動性が高いことが好ましい。このような流動性を調節するには、例えば、水の配合量、増粘剤の配合量や気泡量などを変更すればよい。

気泡含有セメント５において、上記気泡をスラリー中に形成させる方法としては、例えば、セメントスラリーに起泡剤を添加させる方法が挙げられる。このような起泡剤としては、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン等の金属系粉末、過酸化水素水、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過硼酸ナトリウム等の過酸化物系粉末、界面活性剤、あるいはタンパク質等の両親媒性化合物等が挙げられる。また、必要に応じて起泡助剤を併用してもよく、このような起泡助剤としては、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アルミナゲル等の多孔質粉体やステアリン酸金属塩、パルミチン酸金属塩などの金属石鹸などが使用できる。起泡剤や起泡助剤の添加量は、スラリーの種類や粘度、あるいは目的とする気泡のサイズに応じて適宜設定するようにすればよい。セメントスラリーに上記のような起泡剤や起泡助剤を添加してセメントスラリーの攪拌処理を行えば、セメントスラリーに気泡を形成させることができる。また、起泡剤が界面活性剤の場合においては、予め気泡を形成した後に、これをセメントスラリーと混合することでセメントスラリーに気泡を含有させることができる。また、市販のホモジナイザー、混合ミル、超音波照射装置などを用いて気泡を形成させるようにすることも可能であり、この場合、気泡含有セメント５の気泡がより微小に形成されやすくなる。

図１に示す製造フローによって、押出セメント板１を製造する方法を以下に詳述する。

水硬性成形材料２は、押出成形機２１の一端側に備えてあるホッパー等の原料投入口２３から押出成形機２１内へ供給させ、押出成形機２１内に設けてあるスクリュー２２により混練される。スクリュー２２の回転速度等は、材料の種類等に応じて適宜設定すればよい。水硬性成形材料２は、混練されつつ、押出成形機２１の他端側の口金部３０に到達した後、この口金部３０から吐出して押出成形機２１の外部へ押し出されて、成形体４として形成される。尚、押出成形機２１は、公知のものが使用され得る。

図２には、押出セメント板１の製造で使用することができる口金部３０の断面を示している。この口金部３０は、筒状、例えば、円筒状に形成され、さらに、口金部３０の内部には中子型９が備えられている。また、口金部３０の一端には、水硬性成形材料２の出口となる開口１０が形成されている。中子型９が口金部３０の内部に備えられていることにより、水硬性成形材料２が押し出されて成形体４が形成されると、成形体４に中空孔３が形成されることになる。

中子型９は、口金部３０内に固定される基部１１と、この基部１１から突出する突出部１２とを備える。突出部１２は、基部１１から開口１０へ向けて突出する。突出部１２の数は、一つであっても複数であってもよい。突出部１２の数は、成形体４に形成される中空孔３の数に一致する。

また、中子型９内には、押出成形機２１の外部と連通する空間１３が形成されており、さらに、突出部１２の先端には、空間１３に連通する吐出口１４が形成されている。このような構成によって、後述するように、押出成形機２１の外部から空間１３へ気泡含有セメント５を供給することが可能となり、また、空間１３に供給された気泡含有セメント５が吐出口１４から吐出可能となる。

押出成形機２１が上記のような口金部３０を備えていることで、水硬性成形材料２が押出成形されると、水硬性成形材料２は口金部３０内から開口１０を経て押出成形機２１の外部へ押し出され、開口１０の形状と合致する断面形状を有した成形体４が得られる。さらに、水硬性成形材料２が口金部３０内を移動する際に、水硬性成形材料２が口金部３０内で突出部１２を通過することで、成形体４に、突出部１２に対応する中空孔３が形成されることになる。

尚、本発明で使用される口金部３０は、上記の構成のものに限定されるものではなく、成形体４に中空孔３を形成できるものであれば特に制限はない。

気泡含有セメント５は、例えば、押出成形機２１の外部から、上記の中子型９内の空間１３に供給させれば、成形体４の中空孔３に供給することができる。具体的には、図１に示すように、まず気泡含有セメント５を、押出成形機２１の外部に設けた攪拌層２４内に攪拌機２５で攪拌させつつ収容しておき、攪拌層２４から中子型９の空間１３に気泡含有セメント５を供給させる。気泡含有セメント５の供給にあたっては、図１では省略してあるが、定量ポンプなどの供給手段により、一定の供給量にて供給することができる。攪拌層２４と空間１３とは、パイプ等の供給管２６によって連結されており、この供給管２６を通じて気泡含有セメント５を直接、攪拌層２４から空間１３へ供給できるようになっている。空間１３へ供給された気泡含有セメント５は、突出部１２の吐出口１４から吐出されて、中空孔３内に気泡含有セメント５が供給されることになる。従って、空間１３に気泡含有セメント５を供給するようにした場合は、水硬性成形材料２を押出成形して成形体４を形成させるのと並行して、成形体４の中空孔３内に気泡含有セメント５を供給することができるようになる。そのため、口金部３０から吐出される成形体４は、図２に示すように、中空孔３に気泡含有セメント５が注入された状態となって押し出されることになる。中空孔３に供給された気泡含有セメント５は、硬化すると芯材６として形成されるが、押し出された直後は未硬化の状態である。

図１に示すように、口金部３０から吐出された成形体４は、押出成形機２１の吐出側に並設されている搬送コンベア等の搬送手段２７によって搬送される。搬送後、成形体４は、搬送手段２７によって搬送されて、積載台２８に積載される。積載させる前、あるいは積載させた後において、成形体４を所定の箇所で切断することで、所望の寸法にすることができる。

ところで、気泡含有セメント５は、上記のように中子型９の空間１３に供給せずに、成形体４を一定の大きさに形成させた後に、中空孔３に直接供給させること、いわゆる後注入することも可能である。すなわち、気泡含有セメント５を中子型９の空間１３に供給せずに押出成形した場合、中空孔３に気泡含有セメント５を有さない成形体４が形成されるので、この成形体４の中空孔３に直接、気泡含有セメント５を供給させることもできる。この場合は、例えば、図１において破線矢印で示しているように、攪拌層２４から積載台２８に積載した成形体４の中空孔３へ直接、気泡含有セメント５を供給させることができる。この供給にあっても、上記同様、定量ポンプなどを使用できる。

ここで、上記のように成形体４を押出成形させた場合、必ずしも良品の成形体４、すなわち目的とする品質の成形体４が得られるわけではなく、押出不良となった成形体４が形成されてしまうこともある。例えば、変形した状態で成形体４が押出成形されてしまったり、成形体４の外観に欠けや凹み等の損傷がある状態で形成されたり、あるいは、気泡含有セメント５の供給状態に異常な過不足が発生したりすることもある。また、上記のように成形体４を切断した際に、切りくず片等が多量に発生してしまうこともある。上記のような押出不良の成形体４や切断による切りくず片など（以下、「不良押出セメント板４５」という）は、後述の養生硬化させる前の段階であるため、未硬化の状態である。尚、不良押出セメント板４５は、図１に示す製造ラインの下側に模式的に示している。また、上述したように、気泡含有セメント５を口金部３０に供給させつつ押出成形した場合や、押出時の不具合などに気づかずに成形体４に前記後注入によって気泡含有セメント５を供給した場合は、不良押出セメント板４５は、未硬化の気泡含有セメント５を含んでいる。

そこで本発明では、上記のような押出成形後に発生する不良押出セメント板４５を再利用するようにしている。具体的には、押出成形後に発生する不良押出セメント板４５を回収して、成形体４を形成するための原料である水硬性成形材料２と混合させ、この混合させた未硬化の材料（水硬性成形材料２と不良押出セメント板４５との混合原料）を、上記同様に押出成形させる。このような混合原料を用いて押出成形した場合でも、もちろん、中空孔３に気泡含有セメント５が含まれた成形体４は得られる。水硬性成形材料２と不良押出セメント板４５との混合割合は特に制限されるものではないが、例えば、不良押出セメント板４５の割合が水硬性成形材料２の１割以下の質量割合であれば、押出不良や品質の低下が起こりにくい。

不良押出セメント板４５を再利用すると、出発原料である水硬性成形材料２には、気泡含有セメント５が含有されるものとなってしまうが、水硬性成形材料２と、気泡含有セメント５とは、補強繊維の有無で相違するだけであって、基本的な材料構成は類似する。そのため、水硬性成形材料２と不良押出セメント板４５との混合原料を押出成形して成形体４を形成させても、最終的に得られる押出セメント板１の品質（例えば、外観や強度等の物性）が損なわれるおそれは小さい。特に、水硬性成形材料２及び気泡含有セメント５に使用するセメント成分やシリカ成分が同一の材料である場合は、品質はほとんど変化し得ないものとなる。

また、不良押出セメント板４５を再利用すると、不良押出セメント板４５に含まれる気泡含有セメント５に由来する気泡が、水硬性成形材料２に混入することになる。しかし、押出成形機２１で水硬性成形材料２を押出成形させるにあたっては、通常は、真空工程があるため、この工程による真空圧で脱気されることで、水硬性成形材料２中の気泡は消失される。仮に、すべての気泡が消失しないとしても、その量はわずかであると考えられるので、品質に与える影響は小さい。また、押出成形において、水硬性成形材料２を吐出させる圧力（吐出圧）を高くすれば、この吐出圧によっても気泡が崩壊するので、気泡をより確実に消失させることができる。従って、不良押出セメント板４５を再利用することによる品質の低下は起こり難いものである。上記吐出圧は０．１〜２．０ＭＰａが好ましく、また、上記真空圧は−０．０６０〜−０．０９９ＭＰａが好ましい。ここで、上記の吐出圧や真空圧の設定によっては、圧力変化による水硬性成形材料２の材料分離（相分離）が起こることがあり得るが、この場合、水硬性成形材料２に増粘剤を添加しておけば、そのような材料分離を抑制でき、所望の品質を確保できるようになる。

不良押出セメント板４５を再利用して成形体４を形成させた場合でも、上述と同様に不良押出セメント板４５が発生することがあるが、もちろん、ここで発生した不良押出セメント板４５も再利用することはできる。

以上のように、不良押出セメント板４５を再利用して、中空孔３に気泡含有セメント５が含まれる成形体４が形成された後、これを養生硬化することで、押出セメント板１が製造される。押出セメント板１は、必要に応じてプレス成形されていてもよい。成形体４を養生硬化する方法としては、蒸気養生等の公知の方法を採用でき、また、養生硬化の条件は適宜設定される。プレス成形の方法も特に制限されるものではなく、成形方法や成形条件は適宜設定される。

図３には、上記実施形態で製造された押出セメント板１の断面の一部を示している。押出セメント板１は、例えば、平面視略矩形状で平板状に形成される。押出セメント板１は、複数の中空孔３が成形体４の押出方向略全長にわたって形成されてなる。そして、各々の中空孔３内には、気泡含有セメント５が硬化してなる芯材６が配置されてなる。芯材６には気泡含有セメント５に由来する多数の気泡が形成されているため、いわゆる発泡コンクリートとして形成されている。押出セメント板１が上記のように構成されていることで、押出セメント板１は全体として軽量化されたものであり、しかも、芯材６が気泡を有していることで、耐火性にも優れる。従って、このような押出セメント板１は、住宅用建材の用途のみならず、住宅以外の建材用途、例えば店舗やビル等の建築物に対しても好適に使用される。

押出セメント板１の製造工程では、水硬性成形材料２を押出成形して中空孔３を有する成形体４を形成する工程と、中空孔３に気泡含有セメント５を供給する工程と、中空孔３に供給された気泡含有セメント５を硬化させて芯材６を形成させる工程とを含む。さらに、これらの工程に加えて、未硬化の不良押出セメント板４５を再利用して水硬性成形材料２と混合させる工程も含むものである。すなわち、上記製造工程で発生する不良押出セメント板４５を再利用し、これを成形体４の原料である水硬性成形材料２に混合させ、この混合材料を押出成形させる工程を有する。この工程によって、押出成形において切りくず片や不良押出セメント板が発生したとしても、これらを廃棄する必要がなくなる。そのため、上記の押出セメント板１の製造工程では、押出セメント板１の製造効率の低下を引き起こしにくいものである。しかも、未硬化の不良押出セメント板４５を再利用しても、押出セメント板１の品質が変動しにくいものであるので、不良押出セメント板４５を再利用せずに製造した押出セメント板１と同様に各種用途に使用することができる。

１押出セメント板
２水硬性成形材料
３中空孔
４成形体
５気泡含有セメント
６芯材
９中子型
２１押出成形機
３０口金部
４５不良押出セメント板

Claims

水硬性成形材料を押出成形することによって中空孔を有する成形体を形成する工程と、前記中空孔に気泡含有セメントを供給する工程とを含む製造工程からなる押出セメント板の製造方法であって、
前記製造工程はさらに、前記製造工程で発生する未硬化の不良押出セメント板を再利用して前記水硬性成形材料と混合させる工程を有してなることを特徴とする押出セメント板の製造方法。
前記気泡含有セメントは、押出成形機の口金部内に設けた中子型から前記中空孔に供給させることで、前記成形体を押出成形しつつ、前記中空孔に前記気泡含有セメントを供給させることを特徴とする請求項１に記載の押出セメント板の製造方法。