JP2689171B2

JP2689171B2 - 水硬性材料成形体の製造方法

Info

Publication number: JP2689171B2
Application number: JP25726589A
Authority: JP
Inventors: 俊雄長谷川; 美徳羽藤; 十三遠藤; 範男山崎
Original assignee: 淺野スレート株式会社
Priority date: 1989-10-02
Filing date: 1989-10-02
Publication date: 1997-12-10
Anticipated expiration: 2012-12-10
Also published as: JPH03122038A

Description

【発明の詳細な説明】 a. 産業上の利用分野本発明は、水硬性材料と補強繊維類とを主原料とし、
補強繊維にパルプ等を用いてノンアスベスト配合とした
原料を、押出成型、金型内に射出あるいは注入成形して
生形体を製造する方法に関し、特に補強繊維としてパル
プを有効に利用し、成形性、表面平滑性、補強効果に優
れた建築・土木関係の材料に適する水硬性材料成形体の
製造方法に関する。

b. 従来の技術従来、主に押出成形製品において、補強繊維として、
アスベストが成形性および製品の形状の面から用いられ
ていた。しかし、アスベスト公害の懸念から、使用が規
制されている。

押出成形技術において、アスベストの代替材料を用い
る技術としては、例えば、特開昭55−51748号、特開昭6
0−137859号、特開昭61−174159号、特開昭62−46941号
等が開示され、また「ビニロン繊維強化セメントの押出
成形」九州工業技術試験所報告No.36、P.95〜100（198
6）等の報告がある。

これらの先行技術には、使用繊維として、耐アルカリ
ガラス繊維とセルロース繊維、補強繊維と珪酸マグネシ
ウム系縁泥石、有機繊維とセピオライト、炭素繊維とパ
ルプ繊維等が組合わせて用いられている。これらの改良
により、アスベスト配合と同等の保形性および強度を得
ている。

しかし、半面、押出の負荷が大きく、押出成形の能率
が低下する傾向があり、繊維量が多くなると、繊維同士
の絡み合いで繊維はファイバーボール状と成り、成形不
能あるいは繊維の分散性の悪化による強度の低下、特に
製品の表面平滑性が得られ難い。

またビニロン繊維を用いる場合、その配合量は、最大
量１％程度であり、得られた形成体はその性状、特に切
断、加工等の施工性に劣り、実用性の面でいまだ完成に
至っていない。

c. 発明が解決しようとする課題一般に押出成形等において原料は、口金の部分で摩
擦、矯正力を受けながら押出されて成形されるから、原
料にはその分散性と流動性が特に重要である。

また、上記押出成形体が建築材料として使用される場
合、運搬、切断、加工、組立等の工程を経るために、耐
衝撃性、加工性等が要求され、また製品として、曲げ強
度、表面平滑性等の性能が要求される。

このため補強効果を充分に発揮するよう、繊維類を相
当量配合する必要があるが、（１）パルプを相当量配合しても、原料の可塑性を保
持し、成形性が良好であること、（２）水硬性材料とパルプとが均一な分散性を有し、
製品の表面平滑性の高いこと、（３）水硬性材料とパルプとが均一な分散性、密着性
を有し、補強効果が高いこと、（４）製品に釘、鋸等で加工しても、割れ、チッピン
グ等の欠損を生じないこと、等の課題を解決する必要がある。

d. 課題を解決するための手段本発明は、水硬性材料とパルプを原料とし、パルプを
二段階の粉砕工程を経て、所定の繊維長とし、押出成形
等の製造をすることによって、目的を達成し得るとの知
見を得て完成した。

すなわち、水硬性剤材料、パルプその他の補強繊維
類、充填材、増粘剤等を原料とする成形体の製造におい
て、パルプを第一段階で剪断タイプの粉砕機で粗砕し、
次に第二段階で衝撃タイプの粉砕機で解繊し、繊維長が
ふるい粒度分布において、2360μ以上の残分が５％以
下、250μ通過分が40％以下とし、この解繊した繊維を
全原料に対して内割りで２〜15重量％配合する。成形体
は、押出成形法あるいは金型内に原料を射出、注入する
成形法によって製造する。

水硬性材料として、各種類のセメント、珪酸カルシウ
ム、石膏、石膏スラグ等の汎用の材料が用いられる。

充填材として、珪藻土、ゼオライト、シリカヒュー
ム、粘土類、石灰石、珪石、スラグ、フライアッシュ、
二水石膏、蛇紋岩、タルク、マイカ、ワラストナイト、
パーライト、バーミキュライト、シラスバルン等の汎用
の物が用いられる。

パルプの種類は、樹種として針葉樹、広葉樹、針葉樹
広葉樹混合品であり、これらを化学および機械的製造処
理した物であり、バージンあるいは段ボール、新聞紙の
古紙等の汎用の物が用いられる。

パルプは、乾式解繊方法による処理が行われる。解繊
は、第一段階で剪断の機能を有する粉砕機で粗く砕き
し、繊維長を任意の長さに切断すると共に、小チップ状
（未解繊小片）〜綿状として、次工程において、解繊を
容易にする大きさとする。

剪断タイプの粉砕機として、カッターミル、ロータリ
ーカッターミル等の汎用機が上げられる。粉砕の条件と
して、回転数300〜1600rpm、クリアランス３〜0.5mm、
スクリーン20〜２φmm程度である。

これらのチップ状〜綿状のパルプを、第二段階で衝撃
の機能を有する粉砕機で解繊し、繊維長分布をふるい粒
度分布において、2360μ以上の残分が５％以下、250μ
通過分が40％以下となるよう、所定の繊維長分布とす
る。この、第二段階を経ることで、小チップおよび繊維
のダマを無くする。

衝撃タイプの粉砕機として、ハンマーミル、ナイフハ
ンマーミル、インペラーブレーカー、ゲージミル、ディ
スインテグレーター、スクリーンミル、アトリッション
ミル、パルペライザー、ピンミル、自由ミル、遠心分級
ミル、スーパーミクロンミル、マイクロアトマイザー、
ターボミル、リファイナー等の汎用機が上げられる
（「化学装置便覧；丸善発行」の分類に一部準じる）。

粉砕の条件として、回転数1000〜6000rpm、クリアラ
ンス５〜0.5mm、スクリーン無しあるいは15〜１φmm程
度である。

二段階での粉砕工程を経ることで、パルプの未解繊物
であるチップ、ダマが無く成り、表面平滑性および補強
効果がより一層向上する。また、生産能力も大幅に向上
した。

粉砕工程は、二段解の工程を中心として、一部または
全体を重複することもできる。

解繊して所定の繊維長分布としたパルプは、分散性、
可塑性、成形性、表面平滑性、補強効果の機能を発揮す
るために用いられる。

パルプ繊維量は２〜15重量％であり、好ましくは、３
〜10重量％である。ここで、パルプ量を２重量％未満と
すると、原料に対してつなぎ材の効果が無く、成形性、
補強効果および加工性が悪くなり、材料の機能は望めな
くなる。15重量％を越えると、成形時にパルプの分散が
悪く、材料の均質性、表面平滑性が得られず、不燃性能
も著しく劣化する。好ましくは10重量％以下としたの
は、不燃性能の面からである。

押出成形法に比べて、射出、注入成形法の場合、金型
を用いるので、表面平滑性はより良好であり、用途によ
って配合量を増加することができる。

パルプのふるいによる繊維長分布は、製紙用パルプ
（TAPPI Method T233）あるいはアスベストのふるい分
け試験方法（Qubeec Asbestos Mining Association C−
１−74）に準じて、バウワーマクネットふるい分け試験
機を用いて湿式による測定を行った。

チップ、ダマは、繊維の未解繊分や再凝集分であり、
その有無について目視観察によって判定を行った。

ふるいの目開き2360μ以上における残分量が５％を越
える場合、原料の可塑性、分散性が得られず、繊維はフ
ァイバーボール状になり、成形が困難であり、表面が大
きく波打ち、凹凸が大きくなる。成形体も、繊維の不均
一分散によって、部分的に極めて硬くなり、性状も劣る
ことととなる。

ふるいの目開き250μ通過する量が40％を越えると、
繊維長は短く成り過ぎ、材料の均一分散性は向上する
が、補強繊維を複合した効果が得られない。従って、製
品の品質の中で、特に、衝撃強度が低下する。

パルプは、例えば広葉樹と針葉樹の組合わせ、また繊
維長分布の異なる二以上のパルプの組合わせを用いるこ
とが可能である。これらの配合比率における繊維長分布
は、設定条件以内であることが必要である。

パルプは通常、パルパー、ディスクリファイナー等の
湿式解繊処理される。この場合、パルプはフィブリル化
して、フリーネスが低下するが、繊維長はほとんど変化
がなく、元の長さのままである。また、カナダ標準フリ
ーネス値（csf）を200ml程度とするには、多大のエネル
ギーを要し、配合時に水分の調整も必要なことから、押
出成形等の原料として、不向である（乾式解繊物のカナ
ダ標準フリーネス値は700〜300ml程度である）。

乾式解繊処理として、剪断タイプのカッターミルのみ
用いた場合、繊維は任意の長さに切断されるが、チップ
状〜綿状である。このために、成形性、表面平滑性が悪
く、補強効果も劣る結果と成る。

また衝撃タイプの粉砕機のみでは、繊維は切断され
ず、またチップ、ダマが存在して、解繊が不充分であ
り、同様に押出成形等の原料として、使用できず、ま
た、粉砕能力としても極めて低い。

パルプ以外の補強繊維として、ガラス繊維、炭素繊維
等の無機質繊維類およびポリプロピレン、ポリエチレ
ン、ポリエステル、ポリビニルアルコール（ビニロ
ン）、ポリアミド、アクリル等の合成繊維がある。これ
らの補強繊維は、パルプと併用して０〜２重量％配合さ
れる。

増粘剤としては、水溶性高分子剤のエチレンオキシド
重合体、アクリルアミド重合体、ポリビニールアルコー
ル、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース等
の汎用の物が用いられる。

本発明の製造工程は、所定の原料を配合し、混合した
のち、水を加えて混練し、この混練物をスクリュー型あ
るいはピストン型の押出成形機等を用いて押出成形等が
行われる。押出成形の場合、口金によって摩擦、矯正さ
れて、二次元状の中空、中実状の形状に成形が行なわれ
る。また、射出成形あるいは注入成形は、三次元形状の
金型内に原料を供給して、金型にて同様に矯正され、成
形が行われる。

成形物は、用いる水硬性材料の種類によって、低温、
常温、蒸気あるいは高温高圧蒸気等の各材料に適した養
生が行われ、水和硬化をさせる。養生後に、成形体は乾
燥、その他の処理を行い製品とする。

e. 作用ノンアスベスト化配合物を押出成形等を行なう場合
に、水硬性材料に補強繊維として、パルプ、その他の繊
維類が配合される。この配合される繊維類が多過ぎた
り、また長過ぎたりすると、繊維類の分散性が悪くな
り、一度分散した繊維が混練、成形過程で再度絡み合う
ことによって、繊維の凝集によるファイバーボール化を
生じ、成形性が困難と成り、表面に凹凸が生じ、平滑性
が著しく悪くなり、製品の性状も低下することに成る。

パルプを剪断力による解繊と衝撃力による二段階の工
程によって解繊して、所定の繊維長分布とし、チップ、
ダマを無くしたことで、相当量の繊維を配合しても分散
性、成形性が良くなり、繊維のファイバーボール化も無
く成り、成形性、表面平滑性が著しく良くなる。また、
相当量の繊維を配合しても、繊維類の均一分散が向上す
るので、成形体の複合硬化がより一層高まり、製品の性
状も向上する。

f. 実施例実施例１〜22、比較例１〜10 押出成形について、実施例、比較例を示す。射出、注
入成形については、これに準ずる。

実施例、比較例の各々の表に、パルプの種類、粉砕方
法、繊維長分布等および原料配合条件を示す。各々の配
合物をアイリッヒミキサーで乾式混合、ニーダーで必要
な水を加えて均一に混練し、次いで混練物をスクリュー
型真空押出成形機で厚さ10、幅200mmに成形した。

成形体のセメント系配合物は、180℃、５時間の高温
高圧蒸気養生を行った。また、石膏系配合物は、15℃、
７日間の養生を行った。各々、養生後に成形体は、60
℃、24時間の乾燥を行った。

原料配合は内割の重量％であり、水量、メチルセルロ
ース量のみは外割の重量％である。

（１）使用原料は次のとおりである。

セメント：日本セメント製粉末度3210cm²/g 珪石：秩父鉱業製粉末度3520cm²/g ガラス繊維：日本電気硝子製チョップドストランド6mm ビニロン繊維：クラレ製ビニロン繊維6mm ゼオライト：ジークライト製粉末度16300cm²/g 消石灰：奥多摩工業製石灰石：奥多摩工業製硫酸カリウム：試薬１級メチルセルロース：信越化学製ハイメトローズ90SH−15
000 LBKP:広葉樹晒クラフトパルプ NBKP:針葉樹晒クラフトパルプ CTMP:化学処理機械パルプ（２）試験方法は、次の方法によって行われた。

繊維長分布:TAPPI Method T233およびケベック石綿鉱業
協会（Qubeec Asbestos Mining Association）Ｃ−１−
74のアスベストの試験方法に準拠。バウワーマクネット
（Bauer McNett）ふるい分け試験機を用い、未乾燥パル
プ試料（乾燥試料10.00g相当）を水500mlで充分に撹拌
してほぐし、供給水量５/minで、ふるい2360,1180,50
0,250μを通して20分間測定。各ふるい残分量（105℃±
2degに24時間乾燥）を試料量の比として％で表示。

チップ・ダマの目視：未解繊分および繊維の再凝集観察
分を目視観察によって判定。

◎ 完全に無い ○ 僅かに存在 △ 一部に存在 × かなり多く存在カナダ標準:JIS P8121「パルプのろ水度フリーネス試験
方法」による。

比重:JIS A5418「石綿セメントけい酸カルシウム板」に
準拠。（JISにおけるかさ比重を略称）曲げ強度:JIS A5418「石綿セメントけい酸カルシウム
板」に準拠。

衝撃試験:JIS K6911「熱硬化性プラスチック一般試験方
法」のシャルピー衝撃強さ試験に準拠。

分散性：繊維の分散，絡みの程度を混練物にて目視観測
して判定。

◎ 良好 ○ ほぼ良好 △ 一部に繊維の小さなファイバーボール有り × 全体に繊維のファイバーボール有り表面平滑性：試験片20×30cmを目視観測して表面の凹凸
の状態を判定。

◎ 良好 ○ ほぼ良好 △ 一部に小さな凹凸有り × 全体に大きな凹凸有り加工性：試験片を釘打機，切断機で加工し、割れ，打抜
け，チッピング等の欠陥の有無の状態を判定。

◎ 良好 ○ ほぼ良好 △ 小さな欠陥有り × 大きな欠陥有り h. 効果本発明の水硬性材料成形体の製造方法によれば、水硬
性材料を押出成形等により成形する場合に、配合原料で
あるパルプを剪断力および衝撃力によって解繊し、所定
の繊維長分布およびチップ、ダマを無くしたことによ
り、繊維の分散が良くなり、繊維のファイバーボール化
も無くなった。この結果、複合効果が高まり、補強効果
を充分に発揮すると共に、繊維類を相当量配合すること
が可能となり、これらにより、（１）原料の可塑性を保持し、成形性が向上した、（２）パルプが均一な分散をして、製品の表面平面性
が得られた、（３）パルプとの均一な分散性、密着性が良好であ
り、補強効果が高く、曲げ強度、衝撃強度が向上した、（４）施工時の釘、鋸等による組立、加工に対して、
割れ、打抜け、チッピング等の欠損が無い成形体であっ
た、等の製品の品質の向上の効果が得られた。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ２１Ｊ 3/00 Ｄ２１Ｈ 5/12 Ｚ (Ｃ０４Ｂ 28/00 16:06） (72)発明者山崎範男東京都港区芝大門２丁目12番10号淺野スレート株式会社内 (56)参考文献特開平３−50144（ＪＰ，Ａ) 特開平３−23248（ＪＰ，Ａ) 特開平２−283646（ＪＰ，Ａ) 特開平２−229750（ＪＰ，Ａ) 特開昭55−37435（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−20036（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも水硬性材料とパルプを主原料と
して用いた成形体を製造するにあたり、パルプを剪断力
によって解繊し、次いで衝撃力によって解繊し、繊維長
がふるい粒度分布において、2360μ以上の残分が５％以
下、250μ通過分が40％以下とし、これを２〜15重量％
配合することを特徴とする水硬性材料成形体の製造方
法。