JP2888629B2

JP2888629B2 - 繊維強化セメント組成物

Info

Publication number: JP2888629B2
Application number: JP32777990A
Authority: JP
Inventors: 正之森岡; 新一五十畑; 浩松本; 徹西野
Original assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1999-05-10
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JPH04193748A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は繊維強化セメント組成物に関する。

従来の技術従来から壁、床などにセメント組成物を押し出し成
形、養生硬化させた成形物が使用されてきた。セメント
組成物を押し出し成形するためには、セメント組成物に
以下の性能が必要になる。

水を加えられた粘土状態の流動性が高く押し出し抵抗
が低いこと（押し出し成形性）押し出された後も組成物どうしがつながり形を保つ保
形性が高いこと組成物が完全に分散し、成形物の表面が滑らかなこと
（表面平滑性）硬化後の成形体強度を増加すべく補強効果に優れるこ
と以上の要求性能を満足するものとして、従来からアス
ベスト（石綿）が使用されてきた。

しかしながら、アスベストは発癌性を有することが近
年明らかとなり、アスベスト含有セメント成形体の製造
時および使用時に、アスベストの粉塵を吸込むことによ
って健康が著しく害される危険性のあることが明らかと
なった。

このような背景から、現在ではアスベストを使用しな
い成形体が要求されている。

このようなものとして、補強繊維として特定のパルプ
を用いたもの（特開昭63−256555号公報）や、セピオラ
イトを混合したもの（特開昭63−123851号公報）が提案
されているが、これらは軽量セメント成形体の製造に適
用した場合や押出機スクリュー径に対して成形品の断面
積が小さい場合は、成形が困難になるという問題点があ
った。

さらに、アスベストの代替品として、セピオライトと
補強繊維とを配合したセメント組成物（特開昭61−1741
59号および特開平１−141855号公報）や、セピオライト
と軽量骨剤と補強繊維とを配合したセメント組成物（特
開平２−6360号公報）が提案されているが、これらはい
ずれも軽量セメント成形体の製造に適用した場合、押し
出し機のスクリュー径に対して成形品の断面積が小さい
場合あるいは成形品の断面形状が複雑で断面積に対する
断面周辺長の比が大きい場合（薄い板を成形する場合等
すべて押し出し圧が上昇する傾向の場合）には、成形が
困難になったり、強度低下、表面の凹凸が生じる（成形
体の表面平滑性不良）という問題点があった。

発明が解決しようとする課題本発明は、有害なアスベストを使用しなくても、押出
成形時における押出圧力が低く成形性に優れ、かつ、表
面平滑性、曲げ強度および釘打ちや鋸びきなどの加工性
に優れたセメント成形体を製造し得る繊維強化セメント
組成物を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明はセメント100重量部に対して、セピオライト
１〜30重量部、パルプ１〜40重量部および多孔質独立気
泡構造を有するパーライト（平均粒径:0.2〜1.2mm）30
〜120重量部含有する繊維強化セメント組成物に関す
る。

以下、本発明を詳細に説明する。

セメントとしては、高炉セメント、ポルトランドセメ
ント、アルミナセメント、シリカセメント、フライアッ
シュセメント、硫酸塩セメント等任意のものを用いるこ
とができ、これにセピオライトおよびパルプ等を混合し
て繊維強化セメント組成物を調製する。

セピオライトは理論化学式 Mg₈Si₁₂O₃₀（OH）_４（H₂O）_４・8H₂Oで表される珪酸マ
グネシウム化合物の複鎖構造型粘土鉱物である。セピオ
ライトにはα型とβ型があり、β−セピオライトは不定
形鱗片状結晶で繊維状ではないが、α−セピオライトは
中空孔を有する繊維状の構造であり好適に用いられる。

繊維径は0.01〜１μ、繊維長は１〜100μ程度の形態
をしているが、その中でも繊維径0.1〜0.5μ、繊維長５
μ以上の物が好ましい。

セピオライトの配合量は、セメント100重量部に対し
て１〜30重量部、好ましくは３〜25重量部である。セピ
オライトの配合量が１重量部よりも少ないと、セピオラ
イト配合による効果が十分に得られず、また30重量部よ
りも多くなるとセメント組成物の流れが悪くなり、複雑
な成形品を成形することが困難になるなど成形性が悪く
なる。

本発明において使用されるパルプの種類は特に限定さ
れないが、古紙パルプよりもバージンパルプの方が好ま
しい。パルプの繊維長は0.05〜5mm、好ましくは0.1〜3m
mである。このパルプの配合量はセメント100重量部に対
して１〜40重量部、好ましくは２〜30重量部である。

繊維長が短かったり、または添加量が少ないセピオラ
イトとの相乗効果による成形性の改善効果がなく、更に
パルプの一般的に使用される補強効果もでない。逆に長
かったり多すぎると分散不良となり成形体の表面平滑性
が悪化したり、激しい場合には強度も低下する。

セピオライト／パルプの重量比率は0.1〜10、好まし
くは0.2〜５がよい。この比率が大きいと成形性が悪く
なり、また逆に小さいと成形性が悪くなるばかりか分散
性も悪くなる。

本発明による繊維強化セメント組成物には、後述の多
孔質独立気泡構造を有するパーライトをさらに配合する
が、所望により以下の微小粒子を配合してもよい。

本発明において使用される微小粒子としては水酸化マ
グネシウム、珪酸カルシウム粉末、マイカ、炭酸カルシ
ウム、炭酸マグネシウム、タルク等の無機質微小粒子お
よび焼成籾がら粉等の有機質微小粒子が例示され、これ
らは単独で用いることも、併用することもできる。微小
粒子の粒径は１〜500μｍ、好ましくは３〜400μｍであ
る。微小粒子の配合量は、セメント100重量部に対して
0.5〜30重量部、好ましくは１〜20重量部である。いず
れも範囲から外れると成形性に劣り、とくに粒径が大き
いか添加量が多いと強度も低下する。

本発明において使用されるパーライトは、真珠岩また
は黒曜石を焼成発泡して得られるパーライトであって、
微小な独立気泡が集合した独立多孔質発泡体構造を有す
るものである。

従来、黒曜石または真珠岩を焼成発泡させた中空構造
のパーライトは軽量骨材として使用されていたが、これ
らはピンポン球のような単一気泡構造であるため混練時
に破壊され易く、また破壊されると完全に軽量化効果を
失ってしまう。これに比べて、本発明の多孔質パーライ
トは、その独立多孔質発泡体構造のため高強度を有する
ので混練時に破壊されにくく、また破壊されてもその破
片には気泡が存在するため軽量化効果は失われなく、ま
たその破片は従来のパーライトの様な偏平形状でなくそ
の独立気泡の為粒子形状を保つためベアリング効果によ
り押し出し成形性の悪化を防ぐ。

多孔質パーライトの平均粒径は0.2〜1.2mm、好ましく
は0.3〜1.1mmである。該粒径が0.2mmより小さいと押出
成形時の押出圧が増加して成形性が悪くなり、また1.2m
mより大きいと同様に押出成形時の押出圧が増加して成
形性が悪くなるばかりでなく、軽量化が必要な場合には
軽量化効率が低下する。

多孔質パーライトは粒径が0.15〜1.3mmのものの分布
割合が70％以上、好ましくは80％以上のものを用いる
と、成形性、加工性がさらに向上するので好ましい。

多孔質パーライトのかさ密度は、0.15〜0.3g/cm³、好
ましくは0.17〜0.25g/cm³である。該密度が0.15g/cm³よ
り小さいと、多孔質パーライトが破壊され易くなり軽量
化効率が低下すると共に成形性が悪化し、また0.3g/cm³
より大きいと軽量化が達成できないだけでなく成形性も
悪化する。

多孔質パーライトの配合量は、通常セメント100重量
部に対して30〜120重量部である。

パーライトの添加量は成形体の密度を幾らにするかに
よって左右される。軽量化を計る場合には30重量部以上
の添加が必要である。使用量が多すぎると成形性が悪化
する。

上記のセメント、セピオライト、パルプおよび所望に
よる微小粒子および／またはパーライトを含有する本発
明の繊維強化セメント組成物を、まず、乾燥状態で十分
混合し、これに適量の水を加えて混練し、得られる混練
物を加圧下で押圧成形を行い、得られる成形体を所定の
条件下で放置（養生）して乾燥固化させることによりセ
メント成形体を得ることができる。

上記混合工程、混練工程および押出成形工程には、い
ずれも汎用の設備を使用すればよい。

上記水の使用量は、上記各成分の配合量および押出成
形条件によって変わるので特に限定的ではないが、一般
的にはセメント100重量部に対して30〜250重量部、好ま
しくは40〜200重量部である。

本発明のセメント組成物は、前述の各成分のほかに補
強繊維、可塑剤および骨材等の添加剤を必要に応じて適
宜配合してもよい。

補強繊維としては、ビニロン、ポリプロピレン（P
P）、ポリエチレン、アクリル系樹脂、アラミド、ポリ
エステル、カーボンなどの有機繊維やステンレスファイ
バーなどの金属繊維、ロックウール等の無機繊維が挙げ
られる。これらは押し出し成形後の未硬化セメント成形
体の保形性、および得られるセメント成形体の曲げ強
度、耐衝撃性の向上に効果があるが、オートクレーブ養
生の実施の有無など製造工程で要求される耐熱性で使用
は限定される。

可塑剤としては、メチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロースなどが挙げられる。

可塑剤は、組成物の各成分を混合、押出成形する場合
に、混練物に粘性を付与し、成形性を向上する働きがあ
り、その使用量はセメント100重量部に対し、0.5〜10重
量部である。使用量が少なくても、また多くても、混練
物の粘性が不適となり成形性が劣る。

上記補強繊維を添加する場合は、セメント100重量部
に対して、有機繊維の場合には0.5〜10重量部、金属繊
維の場合には２〜20重量部、また無機繊維の場合には１
〜20重量部であり、添加量が少ないと補強効果がなく、
多いと分散性が劣り成形体の表面平滑性が低下する。

骨材としては、砂、砕砂、高炉スラグ、珪砂、珪石粉
などが挙げられる。これらは単独で用いることも、併用
することもできるが、オートクレーブ養生を実施する場
合には、SiO₂分が多く、ケイ酸カルシウムを合成し、成
形体の強度向上と寸法安定性に寄与する珪砂、珪石粉が
好ましい。骨材の粒径は0.01〜2mmである。粒径が上記
範囲より小さいと成形性が劣り、上記範囲より大きいと
加工性が悪化する。骨材の使用量は、セメント100重量
部に対して50〜150重量部である。使用量が上記範囲よ
り少ないと補強効果がなく、また上記範囲より多いと強
度が低下する。

本発明セメント組成物は主として押出成形について説
明したが、流し込み成形、抄造法、プレス成形用組成物
としても使用することができる。

作用本発明はセピオライトとパルプを同時に使用すること
により初めて所期の効果が得られる。更に微小粒子、パ
ーライトによりこの効果がより一層明確になるものであ
る。

アスベストを使用しないセメント組成物を押し出し成
形しようとすると、その得られる成形体の強度より成形
工程そのものが問題となることが多い。つまり、成形体
の表面平滑性不良の発生、押し出し圧が上昇し押し出し
難くなったり、セメント組成物が押し出し機内に閉塞
し、押し出しそのものが不可能になるなどの現象であ
る。

このような現象を生じないためには、押し出し機内の
高圧下に於いてもセメント組成物が十分な流動性を保つ
ことが必要である。そのためには、各組成物の完全な分
散と添加された水を高圧下に於いても均一に組成物内に
保持する保水性が重要になる。

セピオライトはアスベストとは異なる特異な中空構造
のため保水性が高くアスベスト代替品として優れた性能
を持っているが、それ単独では充分な押し出し性を示さ
ない。一方パルプも表面の親水性から大量の保水性を持
つが高圧下の保水力にやや劣る為、押し出し成形時に組
成物からの水の分離（ブリージング）を生じ押し出し成
形性を悪化させたり、その分散のしにくさのため成形体
の表面平滑性が悪化することがある。

しかしながら、各々単独では不十分な性能しか示さな
いパルプとセピオライトも同時に共存させると、セピオ
ライトがパルプの分散を補助し、高圧下での保水性も充
分な性能になるなど、押し出し成形性が格段に向上する
ことが判った。一般にパルプはセメント組成物の中では
繊維補強材として扱われているが、本発明では押し出し
成形性に対する効果を第一に考えている。

微小粒子、パーライトは上記パルプ、セピオライトの
成形性向上に対する効果を補助するものである。パーラ
イトは成形体の軽量化にも寄与するが、軽量化が不要な
場合に於いても少量の使用で成形性を向上する。もちろ
ん、軽量化を狙う場合には、成形性が悪化し易いので本
発明のパーライトの成形性の向上効果は顕著になる。

以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

実施例１〜３、比較例１〜３及び参照例（１）実施例、比較例に示す配合（重量部）に従い、水
以外の原料をアイリッヒミキサーで均一に混合する。

（２）水を投入し更に混合する。

（３）ニーダーにて充分に混練りする。

（４）原料を真空押し出し機に投入し、断面12×250mm
に押し出す。

（５）未硬化押し出し成形品を80℃×5hrにてスチーム
養生する。

（６）160℃×4hrにてオートクレーブ養生する。但し、
高密度品はオートクレーブ養生を行わずスチーム養生後
はそのまま室内に７日間放置養生する（比較例３）。

（７）所定の寸法に切断する。

（８）105℃×24hrにて完全に乾燥する。

押出成形時の押出圧力、および、得られたセメント成
形体の物性、加工性を測定した結果を表−１に示す。

各測定は、以下の方法によった。

（１）押出圧力（kg/cm²）；押出機のバレルから金型に
至る抵抗部の圧力を、テーパーダイス直前にブルドン菅
圧力計を設置して測定した。

（２）比重；乾燥後24時間放置した後に測定した。

（３）曲げ強度（kg/cm²）；押出方向と平行に幅40×長
さ160mmに切断し、乾燥後24時間放置した。このサンプ
ルを100mm間隔で支持し、その中央部に0.5mm/minの速度
で荷重を加えて測定した。

（４）釘打ち性；乾燥後24時間放置した後に測定した。
長尺品を300mmに切断し、切断面より30mm、製品幅端面
より25mmの位置に、2.5φの石膏ボード釘を打った（ス
テンレス布目スクリュー釘13×45）。

◎：軽く打て、サンプルに異常もない。

○：打ち込む抵抗は強いが、サンプルには異常がない。

△：サンプル裏面にクラックが発生する。

×：サンプルが割れる。

（５）鋸びき性；乾燥後24時間放置したサンプルをスレ
ート鋸で切断した。

◎：サンプルに異常がない。

○：サンプルに異常はないが、切断抵抗が強い。

△：クラックが発生する。

×：切断抵抗が強く、切断できない。

（６）表面平滑性；目視観察 ○：滑らかである。

×：小さな凹凸が目立つ。

（７）軽量骨材物性;JIS A5007「パーライト」に準じ
て行った。

粒度分布 0.037mm（400mesh）〜2.4mm（8mesh）まで
の篩のうち各試料に応じた５種類以上の篩を用いて分級
した。

・平均粒径−頻度累計（篩目通過量重量％）50％（重量
基準）の粒径（篩目寸法mm）・粒径0.15〜1.3mmの割合−粒径1.3mmの頻度累計値から
粒径0.15mmの頻度累計値を引いたもの。

かさ密度所定容器に骨材を入れた場合の骨材重量を
容積で割ったもの。

（１）普通ボルトランドセメント（２）平均粒径 0.45mm 粒径分布 0.15〜1.3mmが88％密度 0.196g/cm³ 名称真珠岩パーライト構造独立多孔質発泡体構造（３）クリソタイル石綿−6D （４）広葉樹パルプ（５）大和紡“マーキュリー"3mm （６）クラレ“RKW1.82＊3" （７）太平洋金属“パムコファイバー” （８）信越化学工業“メトローズ”メチルセルロース90
SH−3000 （９）旭硝子（10）グンゼ産業“GSS" （11）Kg/cm² 発明の効果本発明の繊維強化セメント組成物は、有害なアスベス
トを使用しなくても、押出成形時における押出圧力が低
く、成形性に優れ、かつ、表面平滑性、曲げ強度および
釘打ちや鋸びきなどの加工性に優れたセメント成形体の
製造を可能にする。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 16:02） (72)発明者西野徹大阪府寝屋川市下木田町14―５倉敷紡績株式会社技術研究所内 (56)参考文献特開昭59−73463（ＪＰ，Ａ) 特開平１−239045（ＪＰ，Ａ) 特開平２−6360（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 28/02 C04B 14/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント100重量部に対して、セピオライ
ト１〜30重量部、パルプ１〜40重量部および多孔質独立
気泡構造を有するパーライト（平均粒径:0.2〜1.2mm）3
0〜120重量部含有する繊維強化セメント組成物。
【請求項２】微小粒子を含有する請求項１記載の組成
物。