JP2721563B2

JP2721563B2 - 水硬性成形用組成物

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Publication number: JP2721563B2
Application number: JP28087289A
Authority: JP
Inventors: 昭雄溝辺; 憲二西面; 蒼太郎板谷
Original assignee: KURARE KK
Current assignee: KURARE KK
Priority date: 1989-10-26
Filing date: 1989-10-26
Publication date: 1998-03-04
Anticipated expiration: 2013-03-04
Also published as: JPH03141140A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は石綿を実質的に使用しないにもかかわらず、
強度、衝撃強度、寸法安定性等の機械的性能と耐久性能
の双方に優れた水硬性無機質成形製品を提供し得る成形
用組成物に関するものである。

［従来の技術］従来よりセメント等の水硬性無機物質の補強に石綿が
使用されているが、石渡は兼行に有害であることより、
石綿を使用しない技術の開発が盛んに行なわれており、
石綿を用いない製品とその製造方法に関しては多くの技
術が公開されている。その技術の多くは、叩解した木質
パルプと補強繊維として合成繊維を組合せたものであ
る。さらに雲母、パーライト等の無機物を変容して品質
または製造方法を改善することが特開昭61−6167号公
報、同61−26544号公報、同61−31337号公報、同61−19
7480号公報、同61−183184号公報等に提案されている
が、従来の石綿製造に代替可能としているものの現実的
にはむずかしい。

特に木質パルプは長期間屋外に覆露されると品質の経
時変化が避けられない欠点を有している。またポリオレ
フインパルプ状短繊維と太くて長いポリオレフイン繊維
を併用する製造法が特公昭60−41629号公報に示されて
いるが、何れも全部の性能を満足することは難かしく、
特にポリオレフインパルの添加量を増すと不燃性が問題
となる。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、水硬性無機質製品の特徴である不燃性を保
持しつつ、強度と靭性の優れた物性、具体的には従来の
石綿製品より大幅に優れた曲げ強度と衝撃強度をもち、
曲げ破壊時のたわみが大きく、さらに耐久性に優れてい
る水硬性無機成形品を提供することを目的とするもので
ある。さらに濾水性、セメント歩留りを向上させて製造
時の工程通過性をよくすることも本発明の目的である。

［課題を解決するための手段］本発明者等は、鋭意研究の結果、上記目的を達成する
手段として、水硬性無機物質および下記（ａ）および
（ｂ）を含有し、かつ下記（ａ）の含有量が全固形物に
対して0.1〜３重量％で下記（ｂ）の含有量が全固形物
に対して0.1〜２重量％である水硬性成形用組成物にお
いて、（ａ）ポリビニルアルコール系繊維又はポリアクリロ
ニトリル系繊維であつて、その繊度が0.5デニール以下
のもの、（ｂ）合成パルプ、該（ｂ）の合成パルプが、該合成パルプ３重量％および
残部普通ポルトランドセメントからなる混合物を水に添
加して得られる固形分濃度20g/のスラリー液を用いて
のシヨツパー形パルプ濾水度試験機（JIS−Ｐ−8121に
おいて金網のみ60メツシユに変更）による濾水度試験結
果が側管排水量250〜600ml、スラリー液中の固形分捕捉
率75重量％以上を満足するものであることを特徴とする
水硬性成形用組成物が極めて優れたものであることを見
出した。

補強用合成繊維（ａ）の添加量は0.1〜３重量％の範
囲である。0.1％未満では補強性能が不足する。添加量
を増すほど補強性能は向上するが、多すぎると分散状態
がかえつて悪くなつて補強効率は低下する。分散助剤等
を添加しても３重量％を越える量は不適当である。特に
好ましい添加量は１〜2.5重量％の範囲である。補強用
合成繊維（ａ）の鮮度を0.5デニール以下に限定したの
はパルプの添加量が少くとも高い固形分捕捉率が得られ
るからである。

合成パルプは公知の通り燃焼時の発熱量が大きいこと
が欠点である。したがって製品の不燃性能を確保するた
めには配合量の制約をうける。添加量は0.1〜２重量％
であるが、JIS難燃一級に合格するためには望ましくは
1.5重量％以下にする。一方セメントスレート板のごと
く湿式抄造方式を用いる方法では工程通過性の面で高い
固形分捕捉率を得ることが必要だが、高い固形分促進率
を得ながら該合成のパルの配合量を減少させるためには
繊度が0.5デニール以下の補強繊維と該合成パルの組合
せが必要である。

補強用合成繊維（ａ）は引張り強度5g/デニール以
上、特に8g/デニール以上が望ましい。補強用合成繊維
（ａ）としては、耐アルカリ性および水硬性無機物との
親和性さらに均一分散性等の点より、ポリビニルアルコ
ール系（以下PVAと略す）、またはポリアクリロニトリ
ル系のものが用いられる。本発明においては、当然のこ
とながらPVA系のものとポリアクリルニトリル系のもの
を併用してもよい。併用する場合の量は合計量が上記範
囲内である必要がある。

合成パルプの添加量は0.1〜２重量％の範囲である。
0.1％未満では硬化が不足で、２％を越えるとマトリツ
クス中の繊維成分が多すぎてかさ比重が低下するほか、
工程通過性、原材料費でも不利となる。特に不燃性（JI
S A1321基材試験）に合格するためには添加量が制約さ
れる。好ましい添加量は0.5〜1.5重量％である。かかる
合成パルプは本発明に特定する前記物性を有することが
必須条件である。即ちシヨツパー形パルプ濾水度試験器
の測定結果が側管排水量250〜600mlの範囲にあり、かつ
固形分（濾さい）の捕捉率75％以上の特性を有するもの
でなければならない。かかる補強用合成繊維とかかる合
成パルプを併用した時のみ相乗硬化により曲げ強度・曲
げ靭性が飛躍的に向上する。

ここで、木材ルプでなく合成パルプを使用するのは、
最終製品の吸湿性をおとし、該製品の寸法安定性、耐久
性を付与するためである。そのためにはパルプの原料
は、ポリオレフイン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デン等の合成樹脂が好ましいが、燃焼ガスの安全性の点
からポリオレフイン系パルプが望ましい。

そしてこのような物性を有する合成パルプとしてデユ
ポン社よりルプラスQP3850という商品名で市販されて
いるポリオレフイン系合成パルプが挙げられる。

これに対して極く一般に用いられる合成ルプは上記物
性値を満足しておらず優れた補強性能は得られず、極く
特性の合成パルプの場合のみ性能が発揮される。

無石綿成形品、特に抄造製品においては抄造性が悪い
という問題がある。かかる水硬性製品の抄造に関しては
多くの技術が公開されているが、問題点はスラリー固形
分の捕捉率が低いことと濾水性が良すぎて水位差が得ら
れ難いことである。本発明に特定する繊度が0.5デニー
ル未満のPVAまたはPAN繊維と上記特定のポリオレフイン
系パルプを用いた場合は抄造性、工程通過性が大幅に改
善される。

本発明のポイントである合成パルプの特性についてさ
らに以下に詳しく述べる。

配合組成が合成パルプ３重量％、普通ポルトランドセ
メント残部で、固形分濃度20g/のスラリーを調製し、
シヨツパー形パルプ濾水度試験器（JIS P−8121におい
て金網のみ60メツシユに変更）の濾水筒に該スラリー10
00mlを流し込み、終つてから漏水テスト法で定められた
所定の速度で円錐弁を上方に持ち上げて流下させた。側
管排水量はその時側管から出た排水の量である。側管排
水の量が少ない場合は過抵抗が大きく、多い場合は
過抵抗が小さいことを意味する。側管排水量250〜600ml
の範囲とはフイブリル繊維の形状が比較的細く均一で、
水との親和性が良いことを意味すると思れる。600ml以
上では過抵抗が低すぎて抄造時に充分な水位差が得ら
れず、安定な工程通過性を維持できない。また250ml以
下では過抵抗が高すぎて生産速度を阻害する等の問題
生ずる。好ましい範囲は300〜500mlである。

固形分捕捉率は前述の側管排水量測定時濾水筒の金網
上に捕捉された固形分（濾さい）の全固形分に対する比
率である。固形分捕捉率はできるだけ高い方が望まし
く、75％以上が必要である。高分子凝集剤を併用すれば
捕捉率の向上は比較的容易だか、露水性その他の特性に
悪い影響があるので使用しないか、少量使用が望まし
い。したがつて凝集剤なしでの捕捉率が重要である。

以上の如く、本発明に特定する合成パルプを用いる
と、驚くべき事に補強繊維との相乗効果によるすぐれた
補強性が得られる。加えてセメント歩留りがよく濾水性
が適度であつて工程通過性にも優れている。

本発明で規定する物性値を満足しない一般の合成パル
プもフイブリル状短繊維で構成されているが、均一に水
中分散させることが難かしく、セメントスラリー配合し
た場合石綿または叩解した木質パルプに比較して疎水性
であることも影響して過抵抗が小さすぎる。したがつ
て通常のハチエツク式抄造機では抄き上げ時の水位差が
保持できない欠点を生じる。またセメント等固形分との
親和性が乏しく抄き網に捕捉され難い問題もある。一般
に合成パルプの平均繊維長が短かすぎると捕捉率が不足
し、長すぎると捕捉率は改善されるが、分散不良等の欠
点が発生する。捕捉率の不足は高分子凝集剤を用いるこ
とで改善できるとされているが、前述の通り悪い影響も
あるので凝集剤の添加は少量で高い捕捉率が得られるパ
ルプが望ましい。

以上主としてハチエツク式抄造機によるセメントを主
成分とする場合について述べたが、本発明はスラグ石こ
う系等の他の水効性無機物質の場合も同様に適用でき
る。また一層抄きのような長網抄造品または流し込みプ
レス成形品にも適用できる。

その他抄造性ならびに製品内質の改善のための種々の
添加材、例えばマイカ、ワラストナイト、スラグ、シリ
カ、ベントナイト、パーライト等が知られているが、必
要に応じてこれらを混合使用することが出来る。さらに
本発明の合成パルプと通常の木質パルプや安価な故紙パ
ルプ、他の有機・無機補強繊維や骨材等を併用すること
も可能である。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例１〜２、比較例１〜７パルプの性質は下記の方法で測定し、結果を表−１に
記載した。あらかじめ水中に分散したパルプ３重量％、
普通ポルトランドセメント97重量％で固形分濃度20g/
のスラリーを調製して、シヨツパー形パルプ濾水度試験
器（JIS P−8121、但し金網を60メツシユに変更）を使
用して濾姿性と固形分捕捉率を測定した。

該スラリーの調製はパルプ類をTAPPI標準離解機にて
離解処理（パルプ10g/1.5、3000PRM×8Min）した後上
述の場合、濃度になるよう添加した。スラリーの調製は
低速回転プロペラでセメントを混合し約３分間撹拌後、
シヨツパー形パルプ濾水度試験器に流し込み、濾水テス
ト法に定める一定速度で円スイ弁を上方に持ち上げて流
下させた。側管の排水がやんだあの流出量を計量した。
また金網上の濾さいを濾紙上に洗い出して乾燥した後の
重量をW1とし、流下液中の固形分を同様に採取して乾燥
後の重量をW2といて固形分捕捉率を次式により求めた。

次に抄造性並びに製品物質性測定用板材サンプルの作
製方法について記述する。

配合は実施例、比較例の通りであるが、抄造時の固形
分捕捉率が低い場合は一部のセメント等の微細粒子が網
目を通過し、繊維等は殆ど全部捕捉されるので原料スラ
リーの組成と製品の組成の差が大きくなる。したがつて
実際の原料スラリーの調製は上述の捕捉率を考慮して配
合した。

あからじめ合成パルプ（パルプラスQP3850、ケミベス
ト380）は分散機にて予備分散させ、故紙パルプはカナ
デイアンフリーネス100mlに叩解したものを所定の固形
分配合比率となるようスラツシヤー付パルパー内の抄造
白水に添加し、約10分間撹拌処理した。

その後無機異質添加材としてシリカフユーム（日本重
化学工業製（株）SFパウダー；平均粒子径0.36μ）を所
定量添加して、10分間撹拌後マイカ（（株）クラレ製ク
ラライトマイカ60S;平均粒子径280μ、平均アスペクト
比70）並びに水酸化アルミニウム（住友アルミニウム
（株）製Ｃ−303）を所定量添加して約５分間撹拌し
た。しかる後に補強繊維を添加して２分間混合撹拌し均
一に分散したスラーリとした。用いた補強繊維は（株）
クラレ製PVA繊維で繊度0.25dr（drはデニールの略）、
強度13.8g/dr、ヤング率330g/dr、繊維長4mmのものと比
較例に用いた繊度1.8dr、強度13.5g/dr、ヤング率320g/
dr、繊維長6mmのものである。

かかる水分散液に普通ポルトランドセメントを添加
し、濃度約120g/のスラリーとして約５分間撹拌後チ
エストに移送した。抄造用スラリーはアニオン系高分子
凝集剤（市川毛織（株）製IKフロツクＴ−210）及び必
要量の割水を添加しながら抄造槽（バツト）へ導入し
た。この時の凝集剤の抄造固形分に対する添加率は150
〜180ppmとした。かかるスラリーを60メツシユの丸網に
て抄き上げフエルト上に移してメーキングローラーに巻
き取り切断した。さらにプレス処理（75kg/cm²×３分
間）して厚さ約6mmの平板状の生板を作製した。生板は5
0℃で24時間、その後室温で４週間放置して養生後製品
物質を測定した。評価基準、測定条件については以下に
述べる方法で実施した。

抄造性に関しては下記の通りで、結果を表−１に記載
した。バツト内水位は充分均一なシートを抄き上げ可能
な場合を○、濾水抵抗が小さ過ぎて水位がとれず均一な
シートを抄き上げできない場合を×、その中間を△とし
た。捕捉率は抄造槽（バツト）に流入するスラリー濃度
（W1）と丸網を通過して排出する排水濃度（W2）からとして求めた。

抄造性の判定は上述のバツト内水位、捕捉率ならびに
シートの均一性、層間ほくり性等を考慮して総合的に判
断した。充分良好で工業生産可能な場合を○、工業生産
不可能と思われる場合を×、中間になるが、実用化困難
と思われる場合を△とした。製品物性の測定は下記の通
りで結果を表−１に記載した。

かさ比重はJIS A5418に準拠し、試験片をかき混ぜ機
付空気乾燥器に入れ、105±５℃で24時間乾燥し、その
後シリカゲルで調湿したデシケーターに入れて常温まで
冷却したのち、その時の重量を（Ｗ）ｇとする。次に長
さ、幅及び厚さを測定し、計算により体積（Ｖ）cm³を
求める。かさ比重は次式により求めた。

曲げ強度はJIS A1408「建築ボード類の曲げ試験法」
に準拠したが、試料のサイズと測定条件を変更して幅2.
5cm長さ（間隔）を5cmで実施した。また同時にたわみの
大きさを測定した。

衝撃強度はJIS K−7110のIzod試験法によりノツチな
しで測定した。

吸水率はJIS A5418に準拠して測定した。

長さ変化率はJIS A5418に準拠し、１ケ月間気乾状態
に放置した後、60℃で一昼夜乾燥したものを基準として
20℃で一昼夜水に浸漬した時の吸水時の長さを測定し、
基準からの変化率を求めた。

難燃性はJIS A1321「建築物の内装材料および工夫の
難燃性試験方法」に準拠して基材試験及び表面試験を実
施した。基材試験に合格した場合は○とし、表め試験１
級に合格した場合は○とした。判定は両方に合格した時
を○、他は×とした。総合判定は抄造性と製品物性の両
面より判定し、良好を○、不良を×、中間を△とした。

表中、配合量は重量にもとずく割合である。

実施例1,2は良好な抄造性と優れた製品物性を有して
いる。強度が高く、寸法安定性に優れ、難燃一級合格と
バランスのとれた性能をもつているが、特に実施例１は
強度と靭性が高い。

比較例1,2は補強繊維に通常の繊度1.8デニールのPVA
繊維を用いた場合である。パルプの添加量が多ければ抄
造性は改善されるが、比較例１の添加量２％ではバツト
内水位が低く、抄造性は不充分だつた。しかも製品の難
燃性のうち基材試験が不合格となつた。比較例２は実施
例２と同様にパルプの添加量を１％とした場合である。
抄造性に問題があり、特にバツト水位と捕捉率が低かつ
た。即ち補強繊維の繊度が0.25デニールと1.8デニール
では抄造性に顕著な差のあることが明らかである。比較
例３は補強繊維を添加しない場合である。抄造性は良好
だが、製品の強度は非常に低い。比較例４は本発明に特
定するポリオレフイン系パルプを使用せず、通常市販の
合成パルプを用いた場合である。パルプ添加量２％で抄
造性が大幅に劣り、製品物性も不充分だつた。比較例5,
6は通常の叩解木質パルプを用いた場合である。添加量
を実施例１と対応させた比較例５では抄造性が稍劣り、
製品物性も難燃性は合格したが、他は稍劣つた。また添
加量を実施例２と対応させた比較例６でも抄造性、製品
物性とも稍劣つた。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】水硬性無機物質および下記（ａ）および
（ｂ）を含有し、かつ下記（ａ）の含有量が全固形物に
対して0.1〜３重量％で下記（ｂ）の含有量が全固形物
に対して0.1〜２重量％である水硬性成形用組成物にお
いて、（ａ）ポリビニルアルコール系繊維又はポリアクリロ
ニトリル系繊維であつて、その繊度が0.5デニール以下
のもの、（ｂ）合成パルプ、該（ｂ）の合成パルプが、該合成パルプ３重量％および
残部普通ポルトランドセメントからなる混合物を水に添
加して得られる固形分濃度20g/のスラリー液を用いて
のシヨツパー形パルプ濾水度試験機（JIS−Ｐ−8121に
おいて金網のみ60メツシユに変更）による濾水度試験結
果が側管排水量250〜600ml、スラリー液中の固形分捕捉
率75重量％以上を満足するものであることを特徴とする
水硬性成形用組成物。