JP2021127261A - 押出成形用水硬性組成物、押出成形体の製造方法及び押出成形体 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来レベルの可使時間を確保したまま、養生時間の短縮を図ることのできる押出成形用水硬性組成物を提供する。
【解決手段】膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維と、水とを含み、前記膨張材と前記水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの質量比が５０：５０〜９９：１である押出成形用水硬性組成物である。
【選択図】なし
【解決手段】膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維と、水とを含み、前記膨張材と前記水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの質量比が５０：５０〜９９：１である押出成形用水硬性組成物である。
【選択図】なし
Description
本発明は、住宅や中低層ビルディング等に用いられるサイディング用の水硬性組成物等として用いることができる押出成形用水硬性組成物、押出成形体の製造方法及び押出成形体に関する。
従来、押出成形用水硬性組成物においては、アスベスト及び水溶性セルロースエーテルを添加剤として使用することにより、成形性、表面平滑性、強度に優れる成形品を得ていたが、その後の法規制等によりアスベストは使用されなくなった。アスベストの代替としてパルプ繊維が使用される場合が多いが、パルプ繊維は分散性が悪いため、パルプ繊維の分散性、押出成形用水硬性組成物における強度特性や押出成形性を改良するために、水溶性セルロースエーテルを従来よりも増量して使用することが一般的である。
しかし、水溶性セルロースエーテルは、セメントに対する凝結遅延性を有する。即ち、水溶性セルロースエーテルをセメント系の押出成形に使用した場合、成形体を放置養生してセメント組成物を硬化させる工程において、その養生時間を長くとる必要があった。
これに対し、特開平９−２４９４３８号公報（特許文献１）では、養生時間の短縮を図るべく、塩化カルシウムのような凝結促進剤を併用した、水溶性セルロースエーテルを含むセメント系押出成形用材料混和剤が提案されている。
しかしながら、特許文献１の方法では、塩化カルシウムのような凝結促進剤を併用することにより養生時間の短縮は可能であるものの、凝結促進剤を併用することで、水溶性セルロースエーテルの熱ゲル化温度が低下してしまい、雰囲気温度の高い夏季などにおいては、水溶性セルロースエーテルの機能が損なわれる可能性があり改善の余地があった。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、従来レベルの可使時間を確保したまま、養生時間の短縮を図ることのできる押出成形用水硬性組成物、押出成形体の製造方法及び押出成形体を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意研究を行った結果、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースを含む押出成形用水硬性組成物に対して、膨張材を用いることにより、従来レベルの可使時間を確保したまま、養生時間が短縮された押出成形用水硬性組成物が得られることを見出し、本発明を為すに至った。
即ち、本発明は、下記の押出成形用水硬性組成物、押出成形体の製造方法及び押出成形体を提供する。
１．
膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維と、水とを含み、前記膨張材と前記水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの質量比が５０：５０〜９９：１である押出成形用水硬性組成物。
２．
前記膨張材が、エトリンガイト系膨張材又は石灰系膨張材である１に記載の押出成形用水硬性組成物。
３．
前記水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、ヒドロキシプロピルメチルセルロース又はヒドロキシエチルメチルセルロースである１又は２に記載の押出成形用水硬性組成物。
４．
前記膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの合計添加量が、前記セメント、骨材及び補強繊維の合計１００質量部に対して０．５〜１５質量部である１〜３のいずれかに記載の押出成形用水硬性組成物。
５．
１〜４のいずれかに記載の押出成形用水硬性組成物を押出成形することにより、押出成形物を得る工程と、前記押出成形物を養生することにより、養生された押出成形物を得る工程と、前記養生された押出成形物を乾燥することにより、押出成形体を得る工程とを含む押出成形体の製造方法。
６．
膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維とを含む押出成形体。
１．
膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維と、水とを含み、前記膨張材と前記水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの質量比が５０：５０〜９９：１である押出成形用水硬性組成物。
２．
前記膨張材が、エトリンガイト系膨張材又は石灰系膨張材である１に記載の押出成形用水硬性組成物。
３．
前記水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、ヒドロキシプロピルメチルセルロース又はヒドロキシエチルメチルセルロースである１又は２に記載の押出成形用水硬性組成物。
４．
前記膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの合計添加量が、前記セメント、骨材及び補強繊維の合計１００質量部に対して０．５〜１５質量部である１〜３のいずれかに記載の押出成形用水硬性組成物。
５．
１〜４のいずれかに記載の押出成形用水硬性組成物を押出成形することにより、押出成形物を得る工程と、前記押出成形物を養生することにより、養生された押出成形物を得る工程と、前記養生された押出成形物を乾燥することにより、押出成形体を得る工程とを含む押出成形体の製造方法。
６．
膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維とを含む押出成形体。
本発明によれば、従来レベルの可使時間を確保したまま、養生時間が短縮された押出成形用水硬性組成物が得られる。
以下に、本発明の一実施の形態における構成について説明する。
なお、ここでいう養生とはコンクリート養生：「コンクリートの強度、耐久性、ひび割れ抵抗性、水密性、鋼材を保護する性能などの所要の品質を確保するため、打込み後の一定期間を硬化に必要な温度および湿度に保ち、有害な作用の影響を受けないように保護する作業」（コンクリート標準示方書（土木学会刊行））をいう。また、養生時間とは、水硬性組成物の押出成形物を成形後に養生してその搬送が可能になるまでの時間をいい、ここでは湿空養生（５０℃、相対湿度９０％ＲＨ）において、その曲げ強度が１Ｎ／ｍｍ2以上となるまでの時間を養生時間長短の判断の目安とする。また、可使時間とは、水硬性組成物が凝固や分離、あるいはひび割れをすることなく、押出成形が可能な程度の靭性を保つ時間をいい、ここでは湿空養生（５０℃、相対湿度９０％ＲＨ）において、その曲げ強度が０．２Ｎ／ｍｍ2以上となるまでの時間を可使時間長短の判断の目安とする。
なお、ここでいう養生とはコンクリート養生：「コンクリートの強度、耐久性、ひび割れ抵抗性、水密性、鋼材を保護する性能などの所要の品質を確保するため、打込み後の一定期間を硬化に必要な温度および湿度に保ち、有害な作用の影響を受けないように保護する作業」（コンクリート標準示方書（土木学会刊行））をいう。また、養生時間とは、水硬性組成物の押出成形物を成形後に養生してその搬送が可能になるまでの時間をいい、ここでは湿空養生（５０℃、相対湿度９０％ＲＨ）において、その曲げ強度が１Ｎ／ｍｍ2以上となるまでの時間を養生時間長短の判断の目安とする。また、可使時間とは、水硬性組成物が凝固や分離、あるいはひび割れをすることなく、押出成形が可能な程度の靭性を保つ時間をいい、ここでは湿空養生（５０℃、相対湿度９０％ＲＨ）において、その曲げ強度が０．２Ｎ／ｍｍ2以上となるまでの時間を可使時間長短の判断の目安とする。
［押出成形用水硬性組成物］
本発明に係る押出成形用水硬性組成物は、膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維と、水とを含むことを特徴とするものである。
本発明に係る押出成形用水硬性組成物は、膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維と、水とを含むことを特徴とするものである。
ここで、膨張材は、ＪＩＳ Ａ６２０２（２０１７）で規定されるコンクリート用膨張材であり、セメント及び水とともに練り混ぜた場合、水和反応によってエトリンガイト、水酸化カルシウムなどを生成し，コンクリート又はモルタルを膨張させる作用のある混和材料である。膨張材としては、例えばエトリンガイト系膨張材、石灰系膨張材、エトリンガイト・石灰複合系膨張材が挙げられる。また、膨張材は市販のものを用いることができ、エトリンガイト系膨張材としてはデンカＣＳＡ＃１０（デンカ（株）製）などが挙げられ、石灰系膨張材としては太平洋ハイパーエクスパン（太平洋マテリアル（株）製）などが挙げられる。このような膨張材は、上記いずれかの１種を単独で使用してもよいし、必要に応じて２種以上を使用してもよい。
膨張材における平均粒子径は、養生時間短縮の観点から、好ましくは１〜５０μｍ、より好ましくは１〜２５μｍである。
膨張材における平均粒子径は、レーザー回折法粒度分布測定装置マスターサーザー３０００（Ｍａｌｖａｒｎ社製）を用いて、乾式法にて、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ回折理論により、分散圧２ｂａｒ、散乱強度２〜１０％の条件により測定を行い、体積基準の累積分布曲線の５０％累積値に相当する径を算出することで決定することができる。
膨張材における平均粒子径は、レーザー回折法粒度分布測定装置マスターサーザー３０００（Ｍａｌｖａｒｎ社製）を用いて、乾式法にて、Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ回折理論により、分散圧２ｂａｒ、散乱強度２〜１０％の条件により測定を行い、体積基準の累積分布曲線の５０％累積値に相当する径を算出することで決定することができる。
水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースにおけるアルコキシ基の置換度（ＤＳ）は、凝結遅延性及び熱ゲル化の観点から、好ましくは１．２〜１．８、より好ましくは１．３〜１．７、更に好ましくは１．４〜１．６である。
水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースにおけるヒドロキシアルコキシ基の置換モル数（ＭＳ）は、押出成形時における高温溶解性の観点から、好ましくは０．０５〜０．６、より好ましくは０．１〜０．５、更に好ましくは０．１５〜０．４である。
水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースにおけるヒドロキシアルコキシ基の置換モル数（ＭＳ）は、押出成形時における高温溶解性の観点から、好ましくは０．０５〜０．６、より好ましくは０．１〜０．５、更に好ましくは０．１５〜０．４である。
なお、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースにおけるアルコキシ基のＤＳは、置換度（ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）を表し、無水グルコース１単位当たりのアルコキシ基の平均個数をいう。また、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースにおけるヒドロキシアルコキシ基のＭＳは、置換モル数（ｍｏｌａｒ ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｉｏｎ）を表し、無水グルコース１モル当たりのヒドロキシアルコキシ基の平均モル数をいう。水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースにおけるアルコキシ基のＤＳ及びヒドロキシアルコキシ基のＭＳは、第１７改正日本薬局方記載のヒプロメロース（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）の置換度分析法により測定できる値を換算することで求めることができる。
水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの１質量％水溶液の２０℃における粘度は、押出成形性の観点から、好ましくは１，０００〜５０，０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは１，５００〜４０，０００ｍＰａ・ｓ、更に好ましくは３，０００〜３０，０００ｍＰａ・ｓである。
なお、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの１質量％水溶液の２０℃における粘度は、Ｂ型粘度計を用いて１２ｒｐｍの測定条件にて測定することができる（実施例において同じ）。
なお、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの１質量％水溶液の２０℃における粘度は、Ｂ型粘度計を用いて１２ｒｐｍの測定条件にて測定することができる（実施例において同じ）。
水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの種類としては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシエチルメチルセルロース（ＨＥＭＣ）等が挙げられる。本発明で使用する水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの具体例としては、ヒドロキシプロポキシ基のＭＳが０．０５〜０．６であり、メトキシ基のＤＳが１．２〜１．８であり、１質量％水溶液の２０℃における粘度が１，０００〜５０，０００ｍＰａ・ｓであるヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシエトキシ基のＭＳが０．０５〜０．６であり、メトキシ基のＤＳが１．２〜１．８であり、１質量％水溶液の２０℃における粘度が１，０００〜５０，０００ｍＰａ・ｓであるヒドロキシエチルメチルセルロース（ＨＥＭＣ）等が挙げられる。
膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの合計添加量は、養生時間の短縮効果の観点から、セメント、骨材及び補強繊維の合計１００質量部に対して、膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの合計が、好ましくは０．５〜１５質量部、より好ましくは１〜１０質量部、更に好ましくは２．５〜９質量部である。なお、このうち、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの添加量は０．５質量部以上であることが好ましい。
また、膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの質量比は、養生時間の短縮効果の観点から、５０：５０〜９９：１であり、好ましくは６０：４０〜９７：３、より好ましくは６５：３５〜９５：５である。
セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉セメント、中庸熱ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント、シリカセメント等が挙げられる。
セメントは、用途に応じて上記のものから適宜選択するとよく、上記いずれかの１種を単独で使用してもよいし、必要に応じて２種以上を使用してもよい。なお、セメントは市販のものを用いることができる。
セメントは、用途に応じて上記のものから適宜選択するとよく、上記いずれかの１種を単独で使用してもよいし、必要に応じて２種以上を使用してもよい。なお、セメントは市販のものを用いることができる。
押出成形用水硬性組成物中におけるセメントの添加量は、押出成形体の曲げ強度の観点から、セメント、骨材及び補強繊維の合計１００質量部に対して、好ましくは２０〜８０質量部、より好ましくは２５〜５０質量部である。
骨材としては、混和材と軽量骨材等が挙げられる。
このうち、混和材としては、珪石粉、フライアッシュ等が挙げられる。また、軽量骨材としては、パーライト、中空微小球、スチレンビーズ等が挙げられる。中空微小球は、アクリロニトリル系、ポリ塩化ビニリデン系の有機質であっても、シラスバルーン等の無機質であってもよい。
骨材は、用途に応じて上記のものから適宜選択するとよく、上記いずれかの１種を単独で使用してもよいし、必要に応じて２種以上を使用してもよい。なお、骨材は市販のものを用いることができる。
このうち、混和材としては、珪石粉、フライアッシュ等が挙げられる。また、軽量骨材としては、パーライト、中空微小球、スチレンビーズ等が挙げられる。中空微小球は、アクリロニトリル系、ポリ塩化ビニリデン系の有機質であっても、シラスバルーン等の無機質であってもよい。
骨材は、用途に応じて上記のものから適宜選択するとよく、上記いずれかの１種を単独で使用してもよいし、必要に応じて２種以上を使用してもよい。なお、骨材は市販のものを用いることができる。
押出成形用水硬性組成物中における骨材の添加量は、押出成形体の耐久性の観点から、セメント、骨材及び補強繊維の合計１００質量部に対して、好ましくは１０〜８０質量部、より好ましくは２０〜７０質量部である。
また、セメントと骨材の質量比は、押出成形体の曲げ強度の観点から、好ましくは１０：９０〜９９：１、より好ましくは２０：８０〜９９：１である。
また、セメントと骨材の質量比は、押出成形体の曲げ強度の観点から、好ましくは１０：９０〜９９：１、より好ましくは２０：８０〜９９：１である。
更に、補強繊維としては、有機質繊維と無機質繊維とに大別される。
有機質繊維の場合、パルプ繊維、合成繊維等が挙げられる。このうち、パルプ繊維としては、広葉樹パルプ繊維、針葉樹パルプ繊維、リンターパルプ繊維、古紙等が挙げられる。パルプ繊維における平均繊維長は、曲げ強度の観点から、好ましくは０．１〜５ｍｍである。パルプ繊維における平均繊維長は、走査型電子顕微鏡により測定することができる。
また、合成繊維としては、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維等が挙げられる。合成繊維における繊維長は、曲げ強度の観点から、好ましくは０．５〜３０ｍｍである。合成繊維における繊維長は、走査型電子顕微鏡により測定することができる。
無機質繊維の場合、セピオライト、ワラストナイト、アタパルジャイト等が挙げられる。
有機質繊維の場合、パルプ繊維、合成繊維等が挙げられる。このうち、パルプ繊維としては、広葉樹パルプ繊維、針葉樹パルプ繊維、リンターパルプ繊維、古紙等が挙げられる。パルプ繊維における平均繊維長は、曲げ強度の観点から、好ましくは０．１〜５ｍｍである。パルプ繊維における平均繊維長は、走査型電子顕微鏡により測定することができる。
また、合成繊維としては、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維等が挙げられる。合成繊維における繊維長は、曲げ強度の観点から、好ましくは０．５〜３０ｍｍである。合成繊維における繊維長は、走査型電子顕微鏡により測定することができる。
無機質繊維の場合、セピオライト、ワラストナイト、アタパルジャイト等が挙げられる。
補強繊維は、用途に応じて上記のものから適宜選択するとよく、上記いずれかの１種を単独で使用してもよいし、必要に応じて２種類以上を使用してもよい。なお、補強繊維は、市販のものを用いることができる。
押出成形用水硬性組成物中における補強繊維の添加量は、押出成形体の曲げ強度の観点から、セメント、骨材及び補強繊維の合計１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜１５質量部、より好ましくは０．１〜１０質量部である。
水としては、水道水、海水等が挙げられるが、塩害防止の観点から、水道水が好ましい。
押出成形用水硬性組成物中における水の添加量は、押出成形用水硬性組成物における押出成形性及び押出成形体の曲げ強度の観点から、セメント、骨材及び補強繊維の合計１００質量部に対して、好ましくは１０〜７５質量部、より好ましくは１５〜７０質量部である。
押出成形用水硬性組成物中における水の添加量は、押出成形用水硬性組成物における押出成形性及び押出成形体の曲げ強度の観点から、セメント、骨材及び補強繊維の合計１００質量部に対して、好ましくは１０〜７５質量部、より好ましくは１５〜７０質量部である。
押出成形用水硬性組成物には、必要に応じて、押出成形用水硬性組成物における押出成形性の観点から、変性澱粉等の半合成水溶性高分子、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド等の合成水溶性高分子、ウェランガム等の発酵多糖類等の増粘剤を用いてもよい。
また、押出成形用水硬性組成物には、必要に応じて、押出成形用水硬性組成物における強度の観点から、二水石膏、半水石膏、無水石膏等の石膏を用いてもよい。
更に、押出成形用水硬性組成物には、必要に応じて、製造直後の押出成形用水硬性組成物におけるフレッシュの物性を管理する観点から、塩化カルシウム、塩化リチウム、蟻酸カルシウム等の凝結促進剤や、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム等の凝結遅延剤、ポリカルボン酸系やメラミン系等の減水剤（分散剤）等の界面活性剤等を用いてもよい。
増粘剤、石膏、凝結促進剤、凝結遅延剤、界面活性剤は、本発明の効果を損なわない範囲において、通常量使用することができる。
更に、押出成形用水硬性組成物には、必要に応じて、製造直後の押出成形用水硬性組成物におけるフレッシュの物性を管理する観点から、塩化カルシウム、塩化リチウム、蟻酸カルシウム等の凝結促進剤や、クエン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム等の凝結遅延剤、ポリカルボン酸系やメラミン系等の減水剤（分散剤）等の界面活性剤等を用いてもよい。
増粘剤、石膏、凝結促進剤、凝結遅延剤、界面活性剤は、本発明の効果を損なわない範囲において、通常量使用することができる。
次に、押出成形用水硬性組成物の製造方法について説明する。
本発明の押出成形用水硬性組成物は、膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維とを混合することにより、第一の混合物を得る第一工程と、前記第一の混合物と水を混合することにより、第二の混合物を得る第二工程と、前記第二の混合物を混練することにより、押出成形用水硬性組成物を得る第三工程を少なくとも含む押出成形用水硬性組成物の製造方法により、製造することができる。
本発明の押出成形用水硬性組成物は、膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維とを混合することにより、第一の混合物を得る第一工程と、前記第一の混合物と水を混合することにより、第二の混合物を得る第二工程と、前記第二の混合物を混練することにより、押出成形用水硬性組成物を得る第三工程を少なくとも含む押出成形用水硬性組成物の製造方法により、製造することができる。
ここで、第一工程における混合は、例えば、アジテータ（撹拌羽根）を備えるパン型ミキサーを用いて行うことができる。パン型ミキサーにおけるパン回転数は、補強繊維の分散の観点から、好ましくは５〜１８ｒｐｍである。また、パン型ミキサーにおけるアジテータ回転数は、補強繊維の分散の観点から、好ましくは２００〜７００ｒｐｍである。
なお、膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維の添加順序は特に制限されない。
第一工程における混合時間は、補強繊維の破断抑制の観点から、好ましくは０．５〜５分間である。
なお、膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維の添加順序は特に制限されない。
第一工程における混合時間は、補強繊維の破断抑制の観点から、好ましくは０．５〜５分間である。
第二工程における混合は、例えば、アジテータ（撹拌羽根）を備えるパン型ミキサー等を用いて行うことができる。パン型ミキサーにおけるパン回転数は、水の均一分散の観点から、好ましくは１０〜１８ｒｐｍである。また、パン型ミキサーにおけるアジテータ回転数は、水の均一分散の観点から、好ましくは２００〜７００ｒｐｍである。
第二工程における混合時間は、補強繊維の破断抑制の観点から、好ましくは０．５〜５分である。
第二工程における混合時間は、補強繊維の破断抑制の観点から、好ましくは０．５〜５分である。
第三工程における混練は、例えば、ニーダーブレードとルーダースクリューを備えるニーダールーダー等を用いて行うことができる。ニーダールーダーにおけるニーダーブレード回転数は、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの溶解の観点から、好ましくは１０〜４０ｒｐｍである。また、ニーダールーダーにおけるルーダースクリュー回転数は、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの溶解の観点から、好ましくは１０〜３０ｒｐｍである。
第三工程における混練時の温度は、押出成形物の可塑性の観点から、押出成形用水硬性組成物の温度が好ましくは１５〜４５℃となるようにジャケット等を用いて制御することが望ましい。
第三工程における混練時間は、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの分子量低下の観点から、好ましくは１〜１５分間である。
以上のようにして得られた本発明の押出成形用水硬性組成物を以下の押出成形体の製造方法に用いるとよい。
第三工程における混練時の温度は、押出成形物の可塑性の観点から、押出成形用水硬性組成物の温度が好ましくは１５〜４５℃となるようにジャケット等を用いて制御することが望ましい。
第三工程における混練時間は、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの分子量低下の観点から、好ましくは１〜１５分間である。
以上のようにして得られた本発明の押出成形用水硬性組成物を以下の押出成形体の製造方法に用いるとよい。
以上のようにして得られる本発明の押出成形用水硬性組成物によれば、これにより作製される押出成形物について従来レベルの可使時間を確保したまま、従来よりも養生時間を短縮したものとすることができる。
［押出成形体の製造方法］
次に、本発明の押出成形体の製造方法について説明する。
本発明の押出成形体の製造方法は、上述した本発明の押出成形用水硬性組成物を押出成形することにより、押出成形物を得る工程と、前記押出成形物を養生することにより、養生された押出成形物を得る工程と、前記養生された押出成形物を乾燥することにより、押出成形体を得る工程を少なくとも含むことを特徴とするものである。
なお、ここでいう押出成形物は、押出成形用水硬性組成物を押出成形した直後のもの及びこれを養生した凝固過程（セメントの水和反応）の途中のものをいう。また、押出成形体は、前記押出成形物が凝固した硬化物をいう。
次に、本発明の押出成形体の製造方法について説明する。
本発明の押出成形体の製造方法は、上述した本発明の押出成形用水硬性組成物を押出成形することにより、押出成形物を得る工程と、前記押出成形物を養生することにより、養生された押出成形物を得る工程と、前記養生された押出成形物を乾燥することにより、押出成形体を得る工程を少なくとも含むことを特徴とするものである。
なお、ここでいう押出成形物は、押出成形用水硬性組成物を押出成形した直後のもの及びこれを養生した凝固過程（セメントの水和反応）の途中のものをいう。また、押出成形体は、前記押出成形物が凝固した硬化物をいう。
ここで、押出成形は、押出成形機を用いて行うことができ、例えば、オーガスクリューとパグスクリューを備えた真空押出成形機を用いて吐出部に設けたダイスにより必要な形状に成形すればよい。真空押出成形機におけるオーガスクリュー回転数は、押出成形物表面の平滑性の観点から、好ましくは１０〜３０ｒｐｍである。また、真空押出成形機におけるパグスクリュー回転数は、押出成形物表面の平滑性の観点から、好ましくは１０〜３０ｒｐｍである。
真空押出成形機では減圧して投入した材料の真空脱気を行う。その際のゲージ圧は、押出成形体の曲げ強度の観点から、好ましくは−０．０８０〜−０．１００ＭＰａである。
押出成形物を得る工程における押出成形時の温度は、押出成形物の可塑性の観点から、押出成形物の温度が好ましくは１５〜４５℃となるようにジャケット等を用いて制御することが望ましい。
真空押出成形機では減圧して投入した材料の真空脱気を行う。その際のゲージ圧は、押出成形体の曲げ強度の観点から、好ましくは−０．０８０〜−０．１００ＭＰａである。
押出成形物を得る工程における押出成形時の温度は、押出成形物の可塑性の観点から、押出成形物の温度が好ましくは１５〜４５℃となるようにジャケット等を用いて制御することが望ましい。
養生の方法としては、常圧蒸気養生、湿空養生、高圧蒸気養生等が挙げられる。より具体的には、常圧蒸気養生、湿空養生のいずれかを行い、押出成形物を運搬可能な強度になるまで処理した後、更に高圧蒸気養生（追加養生）を行うことが好ましい。
湿空養生における養生温度は、押出成形物の強度発現の観点から、好ましくは２０〜７０℃である。また、湿空養生における相対湿度は、押出成形物の表面平滑性の観点から、好ましくは８０〜１００％ＲＨである。本発明の押出成形用水硬性組成物を使用すれば従来の押出成形の場合よりも養生時間の短縮を図ることができ、例えば湿空養生（５０℃、相対湿度９０％ＲＨ）における養生時間を５〜８時間程度とすることができる。
高圧蒸気養生における圧力は、押出成形物の強度発現促進の観点から、好ましくは０．５〜１．４ＭＰａ、より好ましくは０．６〜１．２ＭＰａである。また、高圧蒸気養生における養生温度は、押出成形物の強度発現促進の観点から、好ましくは１５０〜１９０℃、より好ましくは１６０〜１８０℃である。また、高圧蒸気養生における追加養生時間は、押出成形物の強度発現促進の観点から、好ましくは６〜１２時間、より好ましくは８〜１０時間である。
乾燥は、乾燥機を用いて行うことができる。乾燥温度は、乾燥効率の観点から、好ましくは１００〜１５０℃である。また、乾燥時間は、強度発現促進の観点から、好ましくは０．５〜４８時間である。
［押出成形体］
本発明の押出成形体は、膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維とを少なくとも含むことを特徴とするものである。この押出成形体は、上述した本発明の押出成形体の製造方法により製造されることが好ましい。
押出成形体における含水率は、曲げ強度の観点から、好ましくは８質量％以下、より好ましくは５質量％以下である。なお、押出成形体における含水率は、ＪＩＳ Ａ５４４１に従い、測定される（実施例において同じ）。
本発明の押出成形体は、膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維とを少なくとも含むことを特徴とするものである。この押出成形体は、上述した本発明の押出成形体の製造方法により製造されることが好ましい。
押出成形体における含水率は、曲げ強度の観点から、好ましくは８質量％以下、より好ましくは５質量％以下である。なお、押出成形体における含水率は、ＪＩＳ Ａ５４４１に従い、測定される（実施例において同じ）。
以下に、実施例及び比較例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例１〜１１、比較例１〜４]
＜使用材料＞
押出成形用水硬性組成物として、以下の材料を使用した。
（Ｉ）膨張材：物性及び組成を表１に示す。
・Ａ：エトリンガイト系膨張材：デンカＣＳＡ＃１０（デンカ（株）製）
・Ｂ：石灰系膨張材：太平洋ハイパーエクスパン（太平洋マテリアル（株）製）
（ＩＩ）水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロース：物性を表２に示す。
（ＩＩＩ）セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
（ＩＶ）骨材：
・珪石粉、２５０ｍｅｓｈ篩品（（株）マルエス製）
・パーライト、Ｎ−３（ハットリ（株）製）
（Ｖ）補強繊維：
・広葉樹パルプ繊維、平均繊維長１．５ｍｍ（王子製袋（株）製）
・ポリプロピレン繊維、１３ｄｔｅｘ（デシテックス）、繊維長６ｍｍ（荻原工業（株）製）
（ＶＩ）水：水道水
＜使用材料＞
押出成形用水硬性組成物として、以下の材料を使用した。
（Ｉ）膨張材：物性及び組成を表１に示す。
・Ａ：エトリンガイト系膨張材：デンカＣＳＡ＃１０（デンカ（株）製）
・Ｂ：石灰系膨張材：太平洋ハイパーエクスパン（太平洋マテリアル（株）製）
（ＩＩ）水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロース：物性を表２に示す。
（ＩＩＩ）セメント：普通ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製）
（ＩＶ）骨材：
・珪石粉、２５０ｍｅｓｈ篩品（（株）マルエス製）
・パーライト、Ｎ−３（ハットリ（株）製）
（Ｖ）補強繊維：
・広葉樹パルプ繊維、平均繊維長１．５ｍｍ（王子製袋（株）製）
・ポリプロピレン繊維、１３ｄｔｅｘ（デシテックス）、繊維長６ｍｍ（荻原工業（株）製）
（ＶＩ）水：水道水
＜使用機器及び条件＞
（１）ミキサー：（株）エムアイジー製 型式ＭＺ−５０
・パン回転数：１３ｒｐｍ、アジテータ回転数：５００ｒｐｍ
（２）ニーダールーダー：（株）エムアイジー製 型式ＮＲ−２５
・ニーダーブレード回転数：３０ｒｐｍ、ルーダースクリュー回転数：１５ｒｐｍ
（３）真空押出成形機：（株）エムアイジー製 型式ＭＩＧ−０７５
・オーガスクリュー回転数；２０ｒｐｍ、パグスクリュー回転数２０ｒｐｍ
・ゲージ圧：−０．０９８ＭＰａ
（１）ミキサー：（株）エムアイジー製 型式ＭＺ−５０
・パン回転数：１３ｒｐｍ、アジテータ回転数：５００ｒｐｍ
（２）ニーダールーダー：（株）エムアイジー製 型式ＮＲ−２５
・ニーダーブレード回転数：３０ｒｐｍ、ルーダースクリュー回転数：１５ｒｐｍ
（３）真空押出成形機：（株）エムアイジー製 型式ＭＩＧ−０７５
・オーガスクリュー回転数；２０ｒｐｍ、パグスクリュー回転数２０ｒｐｍ
・ゲージ圧：−０．０９８ＭＰａ
＜押出成形用水硬性組成物の製造＞
上記使用材料のうち、水以外の材料を上記ミキサーに投入し、４分間混合を行うことにより、第一の混合物を得た。次いで、ミキサー中の第一の混合物に所定量の水を添加し、撹拌しながら２分間混合することにより第二の混合物を得た。その後、第二の混合物をニーダールーダーに移し４分間混練を行うことにより、押出成形用水硬性組成物を得た。このときの各成分（上記使用材料）の添加量を表３に示す。
なお、ニーダールーダーにおけるジャケット温度は押出成形用水硬性組成物の温度が２５℃になるように設定した。
上記使用材料のうち、水以外の材料を上記ミキサーに投入し、４分間混合を行うことにより、第一の混合物を得た。次いで、ミキサー中の第一の混合物に所定量の水を添加し、撹拌しながら２分間混合することにより第二の混合物を得た。その後、第二の混合物をニーダールーダーに移し４分間混練を行うことにより、押出成形用水硬性組成物を得た。このときの各成分（上記使用材料）の添加量を表３に示す。
なお、ニーダールーダーにおけるジャケット温度は押出成形用水硬性組成物の温度が２５℃になるように設定した。
＜評価＞
１．押出成形性評価
得られた押出成形用水硬性組成物を矩形（成形寸法縦横１４×１２０ｍｍ）のダイスを装着した上記真空押出成形機に投入し、押出成形物の長さが３ｍとなるまで押出成形を行うことにより、押出成形時の押出成形物の亀裂の有無及び蛇行を目視にて確認した。なお、真空押出成形機におけるジャケット温度は押出成形物の温度が２５℃になるように設定した。
１．押出成形性評価
得られた押出成形用水硬性組成物を矩形（成形寸法縦横１４×１２０ｍｍ）のダイスを装着した上記真空押出成形機に投入し、押出成形物の長さが３ｍとなるまで押出成形を行うことにより、押出成形時の押出成形物の亀裂の有無及び蛇行を目視にて確認した。なお、真空押出成形機におけるジャケット温度は押出成形物の温度が２５℃になるように設定した。
２．押出成形物の可使時間及び養生時間
得られた押出成形用水硬性組成物を矩形（成形寸法縦横２０×４０ｍｍ）のダイスを装着した上記真空押出成形機に投入して押出成形を行い、長さ１５０ｍｍとなるようにカットして押出成形物試料を作製した。なお、真空押出成形機におけるジャケット温度は押出成形物の温度が２５℃になるように設定した。
次いで、作製した押出成形物試料を５０℃、相対湿度９０％ＲＨの恒温恒湿機（ＴＰＡＶ−１２０−２０、（株）いすゞ製作所製）にて養生し、３０分毎に曲げ強度測定を行った。このとき、曲げ強度が０．２Ｎ／ｍｍ2以上となっていた時間を可使時間とし、養生体の搬送が容易に可能となる強度である１Ｎ／ｍｍ2以上となっていた時間を養生時間とした。
なお、曲げ強度測定には（株）前川試験機製作所製 圧縮試験機ＡＣＡ−２０Ｓを用い、２点支持（距離１０ｃｍ）、１点中央載荷とした。
得られた押出成形用水硬性組成物を矩形（成形寸法縦横２０×４０ｍｍ）のダイスを装着した上記真空押出成形機に投入して押出成形を行い、長さ１５０ｍｍとなるようにカットして押出成形物試料を作製した。なお、真空押出成形機におけるジャケット温度は押出成形物の温度が２５℃になるように設定した。
次いで、作製した押出成形物試料を５０℃、相対湿度９０％ＲＨの恒温恒湿機（ＴＰＡＶ−１２０−２０、（株）いすゞ製作所製）にて養生し、３０分毎に曲げ強度測定を行った。このとき、曲げ強度が０．２Ｎ／ｍｍ2以上となっていた時間を可使時間とし、養生体の搬送が容易に可能となる強度である１Ｎ／ｍｍ2以上となっていた時間を養生時間とした。
なお、曲げ強度測定には（株）前川試験機製作所製 圧縮試験機ＡＣＡ−２０Ｓを用い、２点支持（距離１０ｃｍ）、１点中央載荷とした。
３．押出成形体の評価
上記２項と同様に作製した押出成形物試料（高さ２０ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）を５０℃、相対湿度９０％ＲＨの恒温恒湿機（ＴＰＡＶ−１２０−２０、（株）いすゞ製作所製）にて湿空養生を１０時間行った。その後、１６０℃のオートクレーブ（セメント養生用オートクレーブＣＡ型、（株）栗原製作所製）により圧力０．６ＭＰａのもと、高圧蒸気養生を８時間行った。次いで、１０５℃の送風乾燥機（送風定温恒温機 ＤＫＮ８１２型、ヤマト科学（株）製）にて、２４時間乾燥することにより、押出成形体を得た。得られた押出成形体の曲げ強度の測定を、上記押出成形物の場合と同様に（株）前川試験機製作所製 圧縮試験機ＡＣＡ−２０Ｓを用い、２点支持（距離１０ｃｍ）、１点中央載荷で行った。
以上の結果を表３に示す。
上記２項と同様に作製した押出成形物試料（高さ２０ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ）を５０℃、相対湿度９０％ＲＨの恒温恒湿機（ＴＰＡＶ−１２０−２０、（株）いすゞ製作所製）にて湿空養生を１０時間行った。その後、１６０℃のオートクレーブ（セメント養生用オートクレーブＣＡ型、（株）栗原製作所製）により圧力０．６ＭＰａのもと、高圧蒸気養生を８時間行った。次いで、１０５℃の送風乾燥機（送風定温恒温機 ＤＫＮ８１２型、ヤマト科学（株）製）にて、２４時間乾燥することにより、押出成形体を得た。得られた押出成形体の曲げ強度の測定を、上記押出成形物の場合と同様に（株）前川試験機製作所製 圧縮試験機ＡＣＡ−２０Ｓを用い、２点支持（距離１０ｃｍ）、１点中央載荷で行った。
以上の結果を表３に示す。
実施例１〜１１及び比較例１〜４より、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースを含む押出成形用水硬性組成物に、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースに対して所定比率の膨張材を使用することにより、可使時間を損なうことなく、養生時間を短縮することができることが知見された。
また、実施例１〜３より、膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの質量比を変えても同様な効果が得られることが知見された。
また、実施例４〜１１より、実施例１〜３とは異なる種類の膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの組み合わせによっても同様な効果が得られることが知見された。
また、得られた押出成形体はいずれも比較例に対して、強度が損なわれることはなかった。
また、実施例１〜３より、膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの質量比を変えても同様な効果が得られることが知見された。
また、実施例４〜１１より、実施例１〜３とは異なる種類の膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの組み合わせによっても同様な効果が得られることが知見された。
また、得られた押出成形体はいずれも比較例に対して、強度が損なわれることはなかった。
なお、これまで本発明を上記実施形態をもって説明してきたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
Claims (6)
- 膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維と、水とを含み、前記膨張材と前記水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの質量比が５０：５０〜９９：１である押出成形用水硬性組成物。
- 前記膨張材が、エトリンガイト系膨張材又は石灰系膨張材である請求項１に記載の押出成形用水硬性組成物。
- 前記水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースが、ヒドロキシプロピルメチルセルロース又はヒドロキシエチルメチルセルロースである請求項１又は２に記載の押出成形用水硬性組成物。
- 前記膨張材と水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースの合計添加量が、前記セメント、骨材及び補強繊維の合計１００質量部に対して０．５〜１５質量部である請求項１〜３のいずれか１項に記載の押出成形用水硬性組成物。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の押出成形用水硬性組成物を押出成形することにより、押出成形物を得る工程と、前記押出成形物を養生することにより、養生された押出成形物を得る工程と、前記養生された押出成形物を乾燥することにより、押出成形体を得る工程とを含む押出成形体の製造方法。
- 膨張材と、水溶性ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと、セメントと、骨材と、補強繊維とを含む押出成形体。
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