JP5210271B2 - セメント系基材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、セメント系成形体にプレス成形を施すプレス成形工程を含むセメント系基材の製造方法に関する。

セメント系成形材料を成形し、養生硬化することにより得られるセメント系基材は、建築物の外装材などとして広く用いられている。

このセメント系基材は、例えば次のようにして製造されている。まずセメントや補強繊維などを含有するセメント系成形材料を押出成形するなどして、図３（ａ）に示すような、内部に中空孔２を有するセメント系成形体１（グリーンシート）を形成する。このセメント系成形体１をトレー７の上に配置し、この状態で図３（ｂ）及び（ｃ）に示すようにセメント系成形体１に対してプレス成形を施す（プレス成形工程）。プレス成形に使用されるプレス成形型５は成形凸部６を有し、この成形凸部６の形状がセメント系成形体１の表面に転写されて凹部３が形成されることでセメント系成形体１に目地模様等の凹凸模様が形成される。またこのプレス成形によってセメント系成形体１が所定の製品厚みに形成される。このプレス成形後のセメント系成形体１を養生硬化することにより、セメント系基材が得られる。このセメント系基材には必要に応じて塗装や仕上げ加工等が施される。

このようにセメント系基材を製造する際、セメント系成形体１が圧縮されることでセメント系成形体１の内部でセメント系成形材料が流動し、このためプレス成形後のセメント系成形体１の裏面に裏面ヒケ４と呼ばれるしわや凹みが生じることがあり、特に中空孔２を有するセメント系成形体１にプレス成形を施す場合に大きな裏面ヒケ４が生じることがある。これは、プレス成形時に厚みＴ０のセメント系成形体１がプレス成形型５の成形凸部６によって押し込まれ、更にこのプレス成形型５の成形凸部６以外の部分によって押し込まれることで厚みＴ１まで圧縮されると、図３（ｂ）中に矢印で示すようにセメント系成形体１内でセメント系成形材料が下方へ流動し、更にセメント系成形体１の裏面側において中空孔２へ向けて流動するためであると考えられる。すなわち、中空孔２の両側から中空孔２側へ向けてセメント系成形材料が流動することにより、成形材料が中空孔２側へ逃げ、このため中空孔２の裏面側において裏面ヒケ４が生じてしまうものである。裏面ヒケ４が発生すると、セメント系基材の外観不良や強度の低下等を引き起こしてしまう。

このような裏面ヒケ４の有無を、プレス成形工程後、セメント系成形体１を養生硬化するまでの間に確認することは困難である。このため、養生硬化により得られたセメント系基材について裏面ヒケ４の有無を確認し、裏面ヒケ４のあるものを不良品として排除しなければならず、生産効率の悪化を招いている。

このようなセメント系成形体１の裏面ヒケ４を抑制するため、特許文献１に開示されている技術では、プレス成形型５をセメント系成形体１へ向けてプレスの加圧下限より２〜５ｍｍ上方の位置まで下降させた段階でプレス成形型５とセメント系成形体１との間の空間を真空吸引し、プレス成形型５とセメント系成形体１との間の閉鎖された空間で余剰な圧力が高まることを防止している。しかしこの場合は前記のとおりプレス成形型５とセメント系成形体１との間に生じる余剰な圧力に起因する裏面ヒケ４を抑制するものであるため、プレス成形型５の押し込みによって厚みＴ０のセメント系成形体１を厚みＴ１まで圧縮する際のセメント系成形材料の流動に起因する裏面ヒケ４を充分に抑制することができない場合がある。この裏面ヒケ４を確実に防止するためには、プレス成形前のセメント系成形体１の厚みＴ０とプレス成形による押圧時のセメント系成形体１の厚みＴ１とを同一にすればよいとも考えられるが、押出成形等によりセメント系成形体１を作製する場合にはその厚みにバラツキが生じやすく、厚みを一定の値に管理することは困難なものである。また、プレス成形後のセメント系成形体１の製品厚みがプレス成形前の厚みＴ０よりも大きい場合には、真空吸引によりセメント系成形体１が引き上げられるが、この場合、中空孔２の位置が引き上げられてしまい、この中空孔２の高さ位置には上限値があるため、好ましくない。

また、特許文献２には、プレス成形時にセメント系成形体１における捨て代となる部分で裏面ヒケ４を発生させる技術が開示されているが、セメント系成形体１に捨て代となる部分が存在しない場合には対応できないものである。

このように、従来、プレス成形時のセメント系成形体１の圧縮による厚みの変化に起因する裏面ヒケ４の発生に対しては何らの考慮もされておらず、裏面ヒケ４を充分に抑制することができないものであった。

尚、プレス成形前のセメント系成形体１の厚みＴ０が、プレス成形による押圧時のセメント系成形体１の厚みＴ１より大きい場合、プレス成形後のセメント系成形体１の復元力によるスプリングバックが生じて、プレス成形後のセメント系成形体１の厚みは前記厚みＴ１より大きくなことがある。その場合、プレス成形による押圧時のセメント系成形体１の厚みＴ１は、このスプリングバックを考慮して、プレス成形後のセメント系成形体１の厚みが所定の製品厚みとなるように設定される。従来、このスプリングバックを利用し、プレス成形後のセメント系成形体１の厚みを大きくする場合に厚みＴ１を固定とし、厚みＴ０のみ厚く調整することがあったが、セメント系成形体１の圧縮に起因する裏面ヒケ４の発生は考慮されていなかったため、厚みＴ０を大きくし過ぎた結果、突発的な裏面ヒケ４を発生させていた。

特開２００１−３２８１１３号公報 特開２００４−１０６２９１号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、セメント系成形体にプレス成形を施すプレス成形工程においてセメント系成形体の裏面ヒケの発生を抑制することができるセメント系基材の製造方法を提供することを目的とする。

本発明に係るセメント系基材の製造方法では、予めセメント系成形体１と同一の材質からなる試験用成形体についてプレス成形時の圧縮量とプレス成形後の試験用成形体に生じる裏面ヒケ４の深さとの関係を導出すると共にこの関係に基づいて前記裏面ヒケ４の深さが所定の値以下となるための限界圧縮量を導出する。プレス成形前のセメント系成形体１の厚みをＴ０、プレス成形による押圧時のセメント系成形体１の厚みをＴ１、限界圧縮量をＴｃとした場合に、Ｔ１≦Ｔ０≦Ｔ１＋Ｔｃの関係を満たすように、プレス成形前のセメント系成形体１の厚みＴ０を調整する。このセメント系成形体１にプレス成形を施してその厚みを所定の製品厚みＴ１とした後、養生硬化することでセメント系基材を得る。

本発明によれば、セメント系基材の製造時に、プレス成形前のセメント系成形体の厚みを所定の範囲内に調整するだけで、プレス成形工程におけるセメント系成形体の裏面ヒケの発生を容易に抑制することができる。

（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施の形態の一例を示す断面図である。 試験用成形体についての圧縮量と裏面ヒケの深さとの関係の一例を示すグラフである。 プレス成形工程における裏面ヒケの発生過程を示すものであり、（ａ）乃至（ｃ）は断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

セメント系成形材料は、セメント系基材の製造に用いられる適宜の材料であればよいが、例えばポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメント等の水硬性材料と、珪石粉、フライアッシュ、スラグ、シリカ等の骨材と、パルプ、ロックウール、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維等の補強繊維とを、所要量の水と混合することで調製される。

このセメント系成形材料を押出成形機により成形して、図１（ａ）に示すような厚みＴ０のセメント系成形体１（グリーンシート）を得る。このセメント系成形体１には前記押出成形により表裏両面が平坦に形成されると共に並行並列な複数の中空孔２を有するように形成されることが好ましい。中空孔２の、その長手方向と直交する断面に現れる断面積は、セメント系成形体１の中空孔２を含めた断面積の５〜３０％であることが好ましい。また中空孔２の、その長手方向と直交する断面に現れる幅寸法は１０〜３０ｍｍの範囲であることが好ましい。この幅寸法が１０ｍｍ以上であるとプレス成形時に中空孔２が潰れてしまうことを抑制することができる。またこの幅寸法が３０ｍｍ以下であるとセメント系成形体１における中空孔２の形状を充分に維持することができ、このため中空孔２の上部でセメント系成形体１の変形（表面ヒケ）が発生することを抑制することができる。このセメント系成形体１は必要に応じて所定長に切断される。

このセメント系成形体１を、上面が平坦なトレー７の上に載置し、この状態で図１（ｂ）及び（ｃ）に示すようにセメント系成形体１に対してプレス成形を施す（プレス成形工程）。

プレス成形工程で使用されるプレス成形型５の下面は平坦に形成されると共にこの下面に下方に突出する複数の成形凸部６が形成されている。プレス成形時にはセメント系成形体１の上方にプレス成形型５を配置する。プレス成形型５における成形凸部６は、セメント系成形体１における中空孔２が形成されていない部分の上方に配置されるようにすることが好ましい。この状態でプレス成形型５をセメント系成形体１に向けて下降させてこのセメント系成形体１を押圧することにより、プレス成形がなされる。このプレス成形のプレス成形型５による押圧時のセメント系成形体１の厚みＴ１は所定の値に調整される。この厚みＴ１はセメント系成形体１の所定の製品厚みとし、或いはセメント系成形体１にスプリングバックが生じる場合にはこれを考慮して設定される。このプレス成形によって、セメント系成形体１の表面に成形凸部６の形状が転写された凹部３が形成されることで目地模様等の凹凸模様が形成されると共に、このセメント系成形体１の厚みが所定の製品厚みに形成される。

このプレス成形後のセメント系成形体１を、セメント系成形体１の材質、寸法、形状等に応じた適宜の条件で養生硬化することで、セメント系基材が得られる。このセメント系基材には必要に応じて塗装や適宜の仕上げ加工等が施される。

上記のようにしてセメント系基材を製造するにあたり、予めセメント系成形体１と同一の材質からなる試験用成形体について、プレス成形時の圧縮量とプレス成形後の試験用成形体の裏面ヒケ４（図３参照）の深さとの関係を導出しておく。

試験用成形体は、上記セメント系成形体１を作製する場合と同一組成のセメント系成形材料を用い、且つセメント系成形体１を作製する場合と同一の条件で作製することが好ましい。また、セメント系成形体１に中空孔２を形成する場合には、試験用成形体にもセメント系成形体１の場合と同様に中空孔２を形成することが好ましく、この中空孔２の位置及び寸法は、セメント系成形体１と同一となるようにすることが好ましい。また、試験用成形体の厚みは、プレス成形による押圧時のセメント系成形体１の厚みＴ１と同一又はそれ以下の厚みであることが好ましい。

この試験用成形体に対して、プレス成形に使用されるプレス成形型５を用いて、プレス成形を施す。このとき、複数の試験用成形体に対して、圧縮量を変更してプレス成形を施す。この圧縮量は、プレス成形前の試験用成形体とプレス成形による押圧時の試験用成形体との厚みの差である。このとき、３以上の異なる値の圧縮量で試験用成形体をプレス成形することが好ましい。

このプレス成形後の各試験用成形体につき、裏面ヒケ４の深さを測定する。このとき、同一の圧縮量でプレス成形された複数の試験用成形体につき、それぞれ裏面ヒケ４の深さの最大値を測定し、この値の平均値を、各試験用成形体の裏面ヒケ４の深さの測定値とすることが好ましい。この平均値を導出するためのサンプル数は３以上であることが好ましい。これにより、各試験用成形体ごとに、圧縮量と裏面ヒケ４の深さとの組み合わせが得られる。

この結果に基づいて、試験用成形体の圧縮量と裏面ヒケ４の深さとの関係を導出する。この場合は適宜の近似法を採用することができるが、例えば最小二乗法等により一次関数で最良近似した場合、相関係数の二乗値（Ｒ^２）が１に非常に近くなり、信頼性の高い関係式を導出することができる。

このような圧縮量と裏面ヒケ４の深さとの関係に基づいて、裏面ヒケ４の深さが所定の値以下となるための限界圧縮量Ｔｃを導出する。前記裏面ヒケ４の深さの所定の値は、セメント系基材において許容される裏面ヒケ４の深さの最大値であり、セメント系基材の寸法、用途等に応じて適宜設定されるが、セメント系基材の外観不良を抑制すると共に強度の低下を抑制するためには、前記所定の値は１ｍｍ以下であることが好ましい。

そして、セメント系基材の製造時には、プレス成形前のセメント系成形体１の厚みＴ０、プレス成形による押圧時のセメント系成形体１の厚みＴ１、上記導出した限界圧縮量Ｔｃが、Ｔ１≦Ｔ０≦Ｔ１＋Ｔｃの関係を満たすように、セメント系成形体１の厚みＴ０を調整する。

このようなプレス成形後のセメント系成形体１の厚みＴ０の範囲の、具体的な導出例について説明する。

セメント１００質量部に対して、シリカを１００質量部、パルプ（ＮＵＫＰ）を２０質量部、増粘剤を２質量部、軽量化材を１質量部配合してドライブレンドを調製し、これに水を１５０質量部加えて混合してセメント系成形材料を調製した。これを押出成形機で押出成形することで、中空孔２を有する試験用成形体を作製した。このとき、プレス成形による押圧時のセメント系成形体１の厚みＴ１を３３ｍｍにすることとし、それに対応して試験用成形体の厚みを前記厚みＴ１と同じ３３ｍｍとした。

この試験用成形体について、成形凸部６を有するプレス成形型５を用い、圧縮量を０ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、０．７ｍｍ、１．０ｍｍ、１．２ｍｍと変更してプレス成形を施し、各場合のプレス成形後の裏面ヒケ４の深さを測定した。このとき、各圧縮量ごとに、サンプル数を８個とし、裏面ヒケ４の最大深さの平均値を導出した。その結果を図２に示す。また、図２には、前記結果に基づき、最小二乗法により一次関数で最良近似して導出した、圧縮量と裏面ヒケ４の深さとの関係を示す直線を併せて示す。この場合、圧縮量をｘ（ｍｍ）、裏面ヒケ４の深さをｙ（ｍｍ）とすると、ｙ＝０．４８５１ｘ＋０．５５０９という関係式が得られ、相関係数の二乗値（Ｒ^２）は０．９９３５となる。

この場合において、裏面ヒケ４の深さの所定の値を１ｍｍとすると、限界圧縮量Ｔｃは約０．９ｍｍとなる。

この結果に基づき、セメント系基材の製造時には、試験用成形体と同じ材質で形成されたプレス成形前のセメント系成形体１の厚みＴ０を、３３．０〜３３．９ｍｍの範囲に調整すると、プレス成形後のセメント系成形体１に生じる裏面ヒケの深さを１ｍｍ以下に収めることができるようになる。

プレス成形前のセメント系成形体１の厚みＴ０の調整は、例えば押出成形時に生じるセメント系成形体１の厚みのばらつきを考慮して押出金型の寸法を調整したり、プレス成形前のセメント系成形体１の厚みを測定してその結果が前記導出された厚みＴ０の範囲を逸脱するものを不良品として排除したりすることでおこなうことができる。

このようにしてプレス成形前のセメント系成形体１の厚みＴ０を調整すると、プレス成形後のセメント系成形体１に生じる裏面ヒケ４の深さを所定の値以下に収めることが容易になる。

すなわち、プレス成形前のセメント系成形体１の厚みには、ある程度のばらつきが生じやすく、このため、裏面ヒケ４の抑制にあたってプレス成形前のセメント系成形体１の厚みを特定の厚みに調整することは困難であり、また特定の厚み以外のセメント系成形体１を不良品として排除すると生産効率が著しく低下してしまう。それに比べると、プレス成形前のセメント系成形体１の厚みを一定の範囲内に収めるようにすることは容易なものである。

また、特に試験用成形体の厚みを、プレス成形による押圧時のセメント系成形体１の厚みＴ１と同一又はそれ以下の厚みとしていると、この試験用成形体の圧縮量に対する裏面ヒケ４の深さの値は、セメント系成形体１の圧縮量に対する裏面ヒケ４の深さの値よりも常に小さくなるため、セメント系成形体１に生じる裏面ヒケ４の深さを、所定の値以下に確実に収めることができるようになる。

１ セメント系成形体
４ 裏面ヒケ

Claims (1)

1. セメント系成形体にプレス成形を施した後、養生硬化することでセメント系基材を得るセメント系基材の製造方法であって、
   予め前記セメント系成形体と同一の材質からなる試験用成形体についてプレス成形時の圧縮量とプレス成形後の試験用成形体に生じる裏面ヒケの深さとの関係を導出すると共にこの関係に基づいて前記裏面ヒケの深さが所定の値以下となるための限界圧縮量を導出し、
   プレス成形前のセメント系成形体の厚みをＴ０、プレス成形による押圧時のセメント系成形体の厚みをＴ１、限界圧縮量をＴｃとした場合に、Ｔ１≦Ｔ０≦Ｔ１＋Ｔｃの関係を満たすように、プレス成形前のセメント系成形体の厚みＴ０を調整することを特徴とするセメント系基材の製造方法。

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