JP5952684B2 - セメント板の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、建築物の外装材などに使用されるセメント板の製造方法に関するものである。
従来、セメントや石膏等を押出成形して形成されるセメント板は、建築物の外装材や内装材などの建築板として広く利用されている。このセメント板の耐火性、断熱性等の性能を向上させるため、例えば特許文献1には、中空孔を有する成形体を押出成形すると共に、この中空孔に発泡セメントを供給することで、中空孔に発泡セメントが充填された成形体を形成し、これを養生硬化して、セメント板を形成することが、提案されている。図6(a)に示すように、このセメント板1の中空孔3内は、発泡セメントが硬化した発泡コンクリート6で充填されている。
このようなセメント板1の製造において、中空孔3内に発泡セメント等の流動性を有する硬化材料を充填させる際、中空孔3内に空気が混入することがある。この空気が、中空孔3内に残留すると、図6(b)に示すように、中空孔3内に空気層70ができる。これにより、中空孔3内に硬化材料の欠損部分が生じて、セメント板1の品質低下を招くという問題があった。また、中空孔3内に空気層70ができても、外部からこの空気層70を検出することは困難である。そのため、中空孔3内に空気を残留させないようにするセメント板の製造方法が求められている。
特開昭61−92808号公報
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、中空孔内に硬化材料を供給する場合の中空孔内における空気の残留を抑制することができるセメント板の製造方法を提供することを目的とするものである。
本発明に係るセメント板の製造方法は、
水硬性材料を押出成形することによって、中空孔を有する成形体を形成するステップ、
前記中空孔が傾斜するように前記成形体を配置した状態で、前記中空孔内に、前記中空孔に沿って斜め上方に向けて、流動性を有する硬化材料を供給するステップ、
及び、
前記成形体を養生硬化するステップを含む。
前記中空孔内に前記硬化材料が配置され、且つ前記中空孔が傾斜するように成形体が配置された状態で、前記成形体の押出し方向と交差する方向に前記成形体を切断することで、切断位置に対して中空孔の傾斜に沿った斜め上側に配置されている上側成形体と、切断位置に対して中空孔の傾斜に沿った斜め下側に配置されている下側成形体とに分割しながら、前記上側成形体の斜め下側の端部を変形させて、この端部の切断面における前記中空孔の開口面積を小さくするステップを更に含むことが好ましい。
前記成形体を、前記成形体の下面から上方へ向けて切断することが好ましい。
前記成形体を切断するにあたって、切断刃と押圧部とを備える切断装置を用い、前記切断刃で前記成形体を切断し、前記押圧部で前記上側成形体の前記端部を押圧することにより、前記端部を変形させて、前記端部の切断面における前記中空孔の開口面積を小さくすることが好ましい。
前記硬化材料が、気泡含有セメントであることが好ましい。
本発明のセメント板の製造方法は、中空孔内に流動性を有する硬化材料を充填させる際、中空孔内に空気が混入しても、中空孔内に空気を残留させないようにすることができるものである。
本発明の実施形態における、水硬性材料を押出成形する工程を示す概略断面図である。 水硬性材料の押出成形に使用される押出成形型の一例を示す断面図である。 本発明の実施形態の一例を示し、(a)は、切断装置によって成形体を切断する工程を示す断面図、(b)及び(c)は、前記切断装置の動作を示す断面図である。 本発明の他の態様を示し、(a)は、切断装置によって成形体を切断する工程を示す断面図、(b)及び(c)は、前記切断装置の動作を示す断面図である。 支持装置及び前記支持装置の動作の一例を示す断面図である。 (a)は、セメント板の一例を示す斜視図、(b)は、従来のセメント板の一例を示す断面図である。
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
本実施形態では、図1に示すように、水硬性材料2が押出成形機21から押出成形されることによって、中空孔3を有する成形体4が形成される。そして、成形体4は、コンベア等の搬送手段27によって搬送され、トレイ28に載せられる。この成形体4が養生硬化されることで、セメント板1が製造される。
水硬性材料2としては、適宜のセメント系成形材料が使用される。水硬性材料2は、例えばセメントと、シリカと、補強繊維と、必要に応じて使用される添加材と、水とを含有する。
セメントとしては、ポルトランドセメント、高炉セメント、アルミナセメントなど公知のセメントが使用できる。
シリカとしては、比表面積の大きい粉末シリカが用いられることが好ましい。この場合、セメント板1の靱性が向上する。特にシリカの比表面積が4000cm2/g以上であることが好ましい。水硬性材料2中のシリカの割合は、セメント100質量部に対して20質量部以上120質量部以下の範囲であることが好ましい。この割合が20質量部以上であると、セメント板1の強度が向上する。また、この割合が120質量部以下であると、水硬性材料2の押出成形性が良好となる。
補強繊維としては、例えばパルプ繊維等の天然繊維、ビニロン、ポリプロピレン等の合成繊維が、挙げられる。これらの材料のうち一種のみが用いられても二種以上が併用されてもよい。パルプ繊維が用いられる場合、L材パルプ、N材パルプ、ラミーパルプ、リンターパルプなどの適宜のパルプの繊維を用いることができる。水硬性材料2中の補強繊維の割合は、セメント100質量部に対して5質量部以上25質量部以下の範囲であることが好ましい。この割合が5質量部以上であると、セメント板1の強度が向上する。また、この割合が25質量部以下であると、水硬性材料2の押出成形性が良好となる。
水硬性材料2は、上記以外の添加材を含有してもよい。添加材の例としては、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロース等の増粘剤;樹脂系の中空体、シラスバルーン、パーライト等の軽量化材;フライアッシュ等の粉体等が、挙げられる。
例えば上記の材料が乾式混合され、更に水が加えられ、更に混練機で混練されることで、水硬性材料2が得られる。水硬性材料2中の水の割合は、セメント100質量部に対して25〜60質量部の範囲であることが好ましい。
この水硬性材料2が押出成形されることで、中空孔3を有する成形体4が形成される。また、中空孔3内には、流動性を有する硬化材料5が供給される。
水硬性材料2の押出成形及び中空孔3の形成には、適宜の押出成形型30が使用される。
押出成形型30は、図2に示すように、口金部8と、この口金部8内に配置されている中子型9とを備える。口金部8は、筒状に形成されている。口金部8の一端には、水硬性材料2の出口となる開口10が形成されている。中子型9は、成形体4に中空孔3を形成するために用いられる。中子型9は、口金部8内に固定される基部11と、この基部11から突出する突出部12とを備える。突出部12は、基部11から開口10へ向けて突出する。突出部12の数は、一つであっても複数であってもよい。突出部12の数は、成形体4に形成される中空孔3の数に一致する。
中子型9内には、空間13が形成されている。空間13は、押出成形型30の外部に連通している。これにより、押出成形型30の外部からこの空間13内に、硬化材料5が供給される。更に、突出部12の先端には、空間13に連通する吐出口14が形成されている。これにより、空間13内に供給された硬化材料5が、この吐出口14から吐出される。
硬化材料5は、硬化性を有する材料であればよい。特に、硬化材料5が、気泡含有セメントであることが好ましい。この場合、セメント板1の耐火性、断熱性及び強度が向上する。気泡含有セメントは、セメント等を主成分とするセメントスラリー中に微小な気泡(空気)を含有させることで、調製される。気泡含有セメントを構成する材料としては、例えば、セメントと、シリカと、その他必要に応じて使用される添加材と、水などが挙げられる。気泡含有セメントにおけるセメント、シリカ、添加材等の材料としては、水硬性材料2と同様の材料を使用することができる。
気泡をセメントスラリー中に含有させるための方法としては、例えば、セメントスラリーに起泡剤を添加する方法が挙げられる。このような起泡剤としては、Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、Sn、Si、フェロシリコン等の金属系粉末、過酸化水素水、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過硼酸ナトリウム等の過酸化物系粉末、界面活性剤、あるいはタンパク質等の両親媒性化合物等が挙げられる。また、必要に応じて起泡助剤を併用してもよく、このような起泡助剤としては、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アルミナゲル等の多孔質粉体やステアリン酸金属塩、パルミチン酸金属塩などの金属石鹸などが使用できる。起泡剤や起泡助剤の添加量は、セメントスラリーの種類や粘度、あるいは目的とする気泡のサイズに応じて適宜設定するようにすればよい。セメントスラリーにこのような起泡剤や起泡助剤を添加してセメントスラリーの攪拌処理を行うことにより、セメントスラリーに気泡を含有させることができる。また、起泡剤が界面活性剤の場合においては、予め気泡を作成した後にセメントスラリーと混合することでセメントスラリーに気泡を含有させることができる。また、市販のホモジナイザー、混合ミル、超音波照射装置などを用いて気泡を含有させてもよい。この場合、気泡含有セメント中の気泡がより微小になる。
押出成形型30を使用して水硬性材料2が押出成形される場合には、水硬性材料2が口金部8内から開口10を経て押出成形型30の外部へ押出される。これにより、水硬性材料2が、開口10の形状と合致する断面形状を有する成形体4へと成形される。更に、水硬性材料2が口金部8内を移動する際に、水硬性材料2が口金部8内で突出部12を通過することで、成形体4に、突出部12に対応する中空孔3が形成される。
本実施形態では、中空孔3が傾斜するように成形体4を配置した状態で、中空孔3内に、中空孔3に沿って斜め上方に向けて硬化材料5を供給する。これにより、中空孔3内に硬化材料5を充填させる際、中空孔3内に空気が混入しても、空気に働く浮力によって外部へ空気を押出すことができる。成形体4を配置する傾斜角は、10°〜25°の範囲であることが好ましい。成形体4の傾斜角が10°以上であると、中空孔3内に空気が混入しても、空気に働く浮力によって外部へ空気を押出す作用が大きくなる。また、25°以下であると、中空孔3内への硬化材料5の充填を容易に行うことができる。
また、本実施形態では、水硬性材料2が、押出成形型30から斜め上方に向けて押出され、続いてそれにより形成された成形体4が、搬送手段27によって斜め上方に向けて搬送される。更に、このように水硬性材料2が成形されながら、中子型9から中空孔3へ硬化材料5が供給される。このため、中空孔3が斜めに配置された状態で、中空孔3内に、中空孔3に沿って斜め上方に向けて硬化材料5を供給することができる。
本実施形態では、成形体4を切断することで、複数の成形体4を形成してもよい。尚、本明細書では、成形体4が切断されることによって二つに分割される場合、それによって生じる二つの部材の各々も、成形体4と称する。尚、便宜的に、二つの成形体4のうち、切断時に切断位置に対して中空孔3の傾斜に沿った斜め上側に配置されている成形体4を上側成形体4a、切断位置に対して中空孔3の傾斜に沿った斜め下側に配置されている成形体4を下側成形体4bともいう。また、成形体4を養生硬化するにあたり、成形体4が切断されることで複数個に分割されてから、この複数の成形体4の各々が養生硬化されてもよい。
本実施形態では、図3(a)に示すように、中空孔3内に硬化材料5が配置され、且つ中空孔3が傾斜するように成形体4が配置された状態で、成形体4の押出し方向Xと交差する方向に成形体4を切断することが好ましい。この場合、成形体4を切断する方向は、押出し方向Xと略直交する方向であることが好ましい。これにより、切断位置に対して中空孔3の傾斜に沿った斜め上側に配置されている上側成形体4aと、切断位置に対して中空孔3の傾斜に沿った斜め下側に配置されている下側成形体4bとに分割することができる。更に、成形体4を切断しながら、上側成形体4aの斜め下側の端部を変形させて、この端部の切断面における中空孔3の開口面積を小さくすることが好ましい。すなわち、このように成形体4を切断することで、養生硬化前の軟質な成形体4(上側成形体4a)の端部を変形させ、それに伴って上側成形体4aの端部の切断面における中空孔3の開口部を変形させることで、その開口面積を小さくする。これにより、中空孔3内に供給された硬化材料5が、上側成形体4aの斜め下側の端部の切断面における中空孔3の開口部から外部へ流出しにくくなる。尚、上側成形体4aの斜め下側の端部の切断面における中空孔3の開口部は、その開口面積が小さくなることで完全に塞がれてもよいが、完全に塞がないようにすることが好ましい。これにより、成形体4を養生硬化する際、中空孔3内の硬化材料5が膨張しても、成形体4が破損しにくくなる。特に、開口面積の残存率が、10〜30%であることが好ましい。
成形体4を切断するにあたっては、図3(a)に示すように、切断装置50を用いることが好ましい。切断装置50は、成形体4を切断する切断刃51と、成形体4を押圧する押圧部53とを、備える。切断装置50は、成形体4を搬送手段27によって搬送する工程に設けられることが好ましい。これにより、成形体4を搬送しながら、成形体4を切断することができる。切断装置50は、成形体4の上方に位置するように設けられてもよいし、成形体4の下方に位置するように設けられてもよい。
切断装置50が成形体4の上方に位置するように設けられる場合、成形体4を、搬送手段27によって搬送しながら、成形体4の上面42から下方へ向けて搬送手段27上で切断することができる。
図3(a)に示すように、上側成形体4aと対向する押圧部53の面が、傾斜面52aとなっている。傾斜面52aは、上側成形体4aに向けて突出する押圧部53の底部から、成形体4の押出し方向Xと同方向に上り傾斜する面である。押圧部53は、成形体4を切断する方向(上下方向)に移動可能に構成されている。尚、押圧部53は、上側成形体4aの上面42を押圧できるものであれば、種々の形状であってよい。
切断刃51は、押圧部53における、成形体4の押出し方向Xの後方側を向く面52cに隣接するように設けられている。図3(b)及び(c)に示すように、切断刃51は、成形体4を切断する方向(上下方向)に移動可能に構成されている。
切断装置50を、例えば次のように動作させることにより、成形体4を切断しながら、中空孔3の開口部を小さくすることができる。
切断刃51の刃先51aを成形体4の上面42に当接させ、切断刃51を下方に移動させることで、成形体4を上面42から下方へ切断する。これにより、成形体4が二つ(上側成形体4a及び下側成形体4b)に分割される。
また、押圧部53も成形体4に向けて下方に移動させることで、上側成形体4aの斜め下側の端部における上面42を下方へ押圧する。尚、上側成形体4aを押圧する際には、押圧部53の傾斜面52aを上側成形体4aの上面42に接触させる。この場合、上側成形体4aは軟質なため、押圧部53によって押圧されることで、上側成形体4aの上面42が、この上側成形体4aの斜め下側の端部において、下方に湾曲する。これにより、上側成形体4aの斜め下側の端部の切断面における中空孔3の開口部が小さくなる。尚、本実施形態では、下側成形体4bの斜め上側の端部における上面42は、下方に押圧されない。そのため、下側成形体4bの斜め上側の端部の切断面における中空孔3は、全体が開口したままの状態になる。
また、本実施形態では、搬送手段27によって成形体4を搬送しながら、切断装置50を所定のタイミングで繰り返し動作させる。これにより、成形体4を搬送しながら、この成形体4を順次切断することができる。この場合、セメント板1の生産効率が向上する。
尚、切断装置50を高速で上下方向に移動させることで、成形体4を切断することも可能であるが、生産効率をより向上させるために成形体4の搬送速度を速くすると、成形体4の切断が次第に困難となる。すなわち、成形体4の搬送速度に切断速度が追いつかず、押出し方向Xの後方側に位置する下側成型体4bの端部が押し潰されてしまう可能性がある。そこで、切断装置50を上下方向に移動させるだけではなく、成形体4の搬送速度に同調するよう押出し方向Xに沿って切断装置50が移動可能とすることで、搬送速度を速くしても成形体4の切断が可能となり、生産効率を更に向上させることができる。
尚、成形体4を搬送せずに静置した状態で、切断装置50を動作させることで、成形体4を切断してもよい。
本実施形態では、図4(a)に示すように、成形体4は、成形体4の下面41から上方へ向けて切断されることが好ましい。尚、下面41とは、成形体4が、押出成形機21から押出され、搬送手段27によって搬送される際、搬送手段27に接する成形体4の面のことをいう。この場合、成形体4の端部の切断面における中空孔3の開口部を、成形体4の上面42寄りの位置に配置しやすくなる。これにより、中空孔3内に硬化材料5が供給されても、硬化材料5が、成形体4の端部の切断面における中空孔3の開口部から外部へ流出するのを抑制することができる。
また、成形体4を切断するにあたっては、図4(a)に示すように、切断装置50を用いることが好ましい。切断装置50は、成形体4を切断する切断刃51と、成形体4を押圧する押圧部53とを、備える。切断装置50は、成形体4を搬送手段27によって搬送する工程に設けられることが好ましい。これにより、成形体4を搬送しながら、成形体4を切断することができる。本実施形態においては、切断装置50は、成形体4の下方、すなわち、搬送手段27の位置と同じ成形体4の下面41側に設けられることが好ましい。更に、図4(a)に示すように、切断装置50は、搬送手段27における、隣り合う二つのコンベアの間に設けられることが好ましい。これにより、成形体4を、搬送手段27によって搬送しながら、成形体4の下面41から上方へ向けて切断することができる。
図4(a)に示すように、上側成形体4aと対向する押圧部53の面が、傾斜面52aとなっている。傾斜面52aは、上側成形体4aに向けて突出する押圧部53の頂部から、成形体4の押出し方向Xと同方向に下り傾斜する面である。押圧部53は、成形体4を切断する方向(上下方向)に移動可能に構成されている。尚、押圧部53は、上側成形体4aの下面41を押圧できるものであれば、種々の形状であってよい。
切断刃51は、押圧部53における、成形体4の押出し方向Xの後方側を向く面52cに隣接するように設けられている。図4(b)及び(c)に示すように、切断刃51は、成形体4を切断する方向(上下方向)に移動可能に構成されている。
切断装置50を、例えば次のように動作させることにより、成形体4を切断しながら、上側成形体4aの斜め下側の端部の切断面における中空孔3の開口部を小さくすることができる。
切断刃51の刃先51aを成形体4の下面41に当接させ、切断刃51を上方に移動させることで、成形体4を下面41から上方へ切断する。これにより、成形体4が二つ(上側成形体4a及び下側成形体4b)に分割される。
また、押圧部53も成形体4に向けて上方に移動させることで、上側成形体4aの斜め下側の端部における下面41を上方へ押圧する。尚、上側成形体4aを押圧する際には、押圧部53の傾斜面52aを上側成形体4aの下面41に接触させる。この場合、上側成形体4aは軟質なため、押圧部53によって押圧されることで、上側成形体4aの下面41が、この上側成形体4aの斜め下側の端部において、上方に湾曲する。これにより、上側成形体4aの斜め下側の端部の切断面における中空孔3の開口部が小さくなる。尚、本実施形態では、下側成形体4bの斜め上側の端部における下面41は、上方に押圧されない。そのため、下側成形体4bの斜め上側の端部の切断面における中空孔3は、全体が開口したままの状態になる。
切断装置50を動作させるにあたっては、押圧部53を上側成形体4aに向けて移動させながら、同時に切断刃51を成形体4に向けて移動させることが好ましい。この場合、切断刃51から成形体4へ摩擦力をかけながら、押圧部53によって上側成形体4aの斜め下側の端部を押圧することで、上側成形体4aの斜め下側の端部が容易に変形されて、中空孔3の開口部が容易に小さくなる。
尚、押圧部53を移動させてから切断刃51を移動させてもよいし、切断刃51を移動させてから押圧部53を移動させてもよい。
また、成形体4を下面41から上方へ向けて切断するにあたっては、図4(a)に示すように、支持装置55を成形体4の上方に位置するように設けることが好ましい。これにより、成形体4の切断時に、成形体4が上方に浮き上がるのを抑制することができる。支持装置55は、成形体4の上面42に略接するように設けられた硬質のロールであって、切断刃51の刃先51aと対向する位置に設置されている。また、支持装置55は、図5に示すように、成形体4の上面42に平行な板状の部材であってもよい。この場合、支持装置55は、切断刃51の刃先51aと対向する位置において、成形体4の上面42に近接離反するように設けられている。また、この場合、支持装置55は、切断装置50の上下方向の移動に連動して、上下方向に移動可能に形成されている。例えば、切断装置50の切断刃51が上方へ移動して、成形体4を切断する場合、支持装置55は、成形体4の上面42に向けて下方に移動し、成形体4の上面42に近接する。これにより、成形体4の切断時に、成形体4が上方に浮き上がるのを抑制することができる。
また、本実施形態では、成形体4を押出成形しながら、同時に中空孔3内に硬化材料5を供給するが、成形体4を押出成形し、ウォータージェット等の公知の方法で所定の寸法に切断した後、成形体4をトレイ28に載せてから、中空孔3内に硬化材料5を供給してもよい。この場合、トレイ28を傾斜させ、中空孔3が傾斜するように成形体4を配置した状態で、中空孔3内に、中空孔3に沿って斜め上方に向けて硬化材料5を供給する。これにより、中空孔3内に空気が混入しても、空気に働く浮力によって外部へ空気を押出すことができる。
続いて、硬化材料5が中空孔3内に配置されている状態で、成形体4が養生硬化される。成形体4を養生硬化する方法としては、蒸気養生等の公知の方法を採用することができる。養生硬化の条件は、適宜設定される。これにより、セメント板1が得られる。
このセメント板1は、養生硬化の工程の後で、その端部を切断してもよい。これにより、上記のようなセメント板1の製造工程において、セメント板1の端部を変形させても、この変形した部位は切除されるので、製品の品質には何ら影響を与えないようにすることができる。
1 セメント板
2 水硬性材料
3 中空孔
4 成形体
5 硬化材料
41 下面
50 切断装置
51 切断刃
53 押圧部
X 押出し方向

Claims (5)

  1. 水硬性材料を押出成形することによって、中空孔を有する成形体を形成するステップ、
    前記中空孔が傾斜するように前記成形体を配置した状態で、前記中空孔内に、前記中空孔に沿って斜め上方に向けて、流動性を有する硬化材料を供給するステップ、
    及び、
    前記成形体を養生硬化するステップを含むセメント板の製造方法。
  2. 前記中空孔内に前記硬化材料が配置され、且つ前記中空孔が傾斜するように成形体が配置された状態で、前記成形体の押出し方向と交差する方向に前記成形体を切断することで、切断位置に対して中空孔の傾斜に沿った斜め上側に配置されている上側成形体と、切断位置に対して中空孔の傾斜に沿った斜め下側に配置されている下側成形体とに分割しながら、前記上側成形体の斜め下側の端部を変形させて、この端部の切断面における前記中空孔の開口面積を小さくするステップを更に含むことを特徴とする請求項1に記載のセメント板の製造方法。
  3. 前記成形体を、前記成形体の下面から上方へ向けて切断することを特徴とする請求項1又は2に記載のセメント板の製造方法。
  4. 前記成形体を切断するにあたって、切断刃と押圧部とを備える切断装置を用い、前記切断刃で前記成形体を切断し、前記押圧部で前記上側成形体の前記端部を押圧することにより、前記端部を変形させて、前記端部の切断面における前記中空孔の開口面積を小さくすることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のセメント板の製造方法。
  5. 前記硬化材料が、気泡含有セメントであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のセメント板の製造方法。
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