JP6006584B2 - セメント板の製造方法 - Google Patents

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の製造においては、中空孔内に発泡セメント等の流動性を有する硬化材料が充填された状態で、成形体が所定の寸法で切断されると、成形体の切断面には中空孔が開口して開口部が生じる。そのため、製造工程における振動などによって、中空孔内に供給された硬化材料が、成形体の開口部から外部に流出することがある。これにより、中空孔内に硬化材料の欠損部分が生じて、セメント板の品質低下を招いたり、成形体の搬送に利用されるコンベアやトレイなどの製造設備が、成形体から流出した硬化材料で汚れたりするという問題があった。

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、中空孔内に供給された硬化材料の流出を効果的に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、
前記中空孔内に流動性を有する硬化材料を供給するステップ、
前記硬化材料が前記中空孔内に配置されている状態で、前記成形体の押出し方向と交差する方向で且つ下面から上方へ向けて前記成形体を切断しながら、前記成形体の端部を変形させて、前記成形体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、
及び、
前記成形体を養生硬化するステップを含む。

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、前記押圧部で前記成形体の端部を押圧することにより、前記成形体の端部を変形させて、前記成形体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。

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、
前記中空孔内に流動性を有する硬化材料を供給するステップ、
前記硬化材料が前記中空孔内に配置されている状態で、切断刃と押圧部とを備える切断装置を用いて前記成形体の押出し方向と交差する方向に前記切断刃で前記成形体を切断し、前記押圧部で前記成形体の端部を押圧することにより、前記成形体の端部を変形させて、前記成形体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、
及び、
前記成形体を養生硬化するステップを含む。

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、成形体の中空孔内に流動性を有する硬化材料を供給しても、成形体からの硬化材料の流出を抑制することができるものである。

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。 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。 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。 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。 セメント板の一例を示す斜視図である。

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５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。更に、本実施形態では、中空孔３内に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３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。

このような押出成形型３０が使用されることで、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。

このような水硬性材料２の押出成形と並行して、突出部１２の吐出口１４から、硬化材料５が吐出される。これにより、硬化材料５が中空孔３内に供給され、この中空孔３内で硬化材料５が成形される。

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、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。

このように水硬性材料２が押出成形され、成形体４が得られる。この成形体４には、中空孔３が形成され、この中空孔３内には、硬化材料５が配置される。

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、図１（ａ）に示すように、成形体４の押出し方向Ｘと交差する方向に成形体４を切断しながら、成形体４の端部を変形させて、成形体４の切断面における中空孔３の開口面積を小さくする。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の端部を変形させ、それに伴って中空孔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、中空孔３内に供給された硬化材料５が、成形体４の開口部から外部へ流出しにくくなる。尚、成形体４の切断面における開口部は、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１（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１（ａ）に示すように、押圧部５３の成形体４と対向する面には、二つの傾斜面５２ａ、５２ｂが、形成されている。傾斜面５２ａは、押圧部５３の中央底部から、成形体４の押出し方向Ｘと同方向に傾斜する面である。傾斜面５２ｂは、押圧部５３の中央底部から、成形体４の押出し方向Ｘと反対方向に傾斜する面である。これにより、押圧部５３の成形体４に対向する面は、成形体４へ向けて突出する山型状に形成されている。図１（ｂ）に示すように、押圧部５３には、その成形体４と対向する面の中央底部で開口するスリット状の孔５４が、形成されている。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、成形体４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。

図１（ｂ）に示すように、切断刃５１は、押圧部５３の孔５４内に設けられている。切断刃５１は、図１（ｂ）及び（ｃ）に示すように、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。この場合、軟質な成形体４に切断刃５１からの摩擦力がかけられることで、成形体４の上面４２が、この成形体４の端部において、下方に湾曲する。これにより、中空孔３の開口部が小さくなる。

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、成形体４を上面４２から下方へ押圧する。尚、成形体４を押圧する際には、押圧部５３の傾斜面５２ａ、５２ｂを成形体４の上面４２に接触させる。この場合、軟質な成形体４は、押圧部５３によって押圧されることで、成形体４の上面４２が、この成形体４の端部において、下方に湾曲する。これにより、中空孔３の開口部が更に小さくなる。

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成型体４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２（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の下面４１が、この成形体４の端部において、上方に湾曲する。それにより、開口部の開口面積が縮小すると共に、開口部が成形体４の上面４２寄りの位置に配置される。このため、中空孔３内に供給された硬化材料５が、成形体４の開口部から外部へ流出しにくくなる。

成形体４を切断するにあたっては、図２（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２（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２（ａ）に示すように、押圧部５３の成形体４と対向する面には、二つの傾斜面５２ａ、５２ｂが、形成されている。傾斜面５２ａは、押圧部５３の中央頂部から、成形体４の押出し方向Ｘと同方向に傾斜する面である。傾斜面５２ｂは、押圧部５３の中央頂部から、成形体４の押出し方向Ｘと反対方向に傾斜する面である。これにより、押圧部５３の成形体４に対向する面は、成形体４へ向けて突出する山型状に形成されている。図２（ｂ）に示すように、押圧部５３には、その成形体４と対向する面の中央頂部で開口するスリット状の孔５４が、形成されている。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、成形体４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。

図２（ｂ）に示すように、切断刃５１は、押圧部５３の孔５４内に設けられている。切断刃５１は、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、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。この場合、軟質な成形体４に切断刃５１からの摩擦力がかけられることで、成形体４の下面４１が、この成形体４の端部において、上方に湾曲する。これにより、中空孔３の開口部が小さくなる。

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、成形体４を下面４１から上方へ押圧する。尚、成形体４を押圧する際には、押圧部５３の傾斜面５２ａ、５２ｂを成形体４の下面４１に接触させる。この場合、軟質な成形体４は、押圧部５３によって押圧されることで、成形体４の下面４１が、この成形体４の端部において、上方に湾曲する。これにより、中空孔３の開口部が更に小さくなる。

切断装置５０を動作させるにあたっては、押圧部５３を成形体４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によって成形体４の端部を押圧することで、成形体４の端部が容易に変形されて、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２（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４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。

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、両側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 (4)

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、
   前記中空孔内に流動性を有する硬化材料を供給するステップ、
   前記硬化材料が前記中空孔内に配置されている状態で、前記成形体の押出し方向と交差する方向で且つ下面から上方へ向けて前記成形体を切断しながら、前記成形体の端部を変形させて、前記成形体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、
   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、前記押圧部で前記成形体の端部を押圧することにより、前記成形体の端部を変形させて、前記成形体の切断面における前記中空孔の開口面積を小さくする、請求項１に記載のセメント板の製造方法。
3. 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、
   前記中空孔内に流動性を有する硬化材料を供給するステップ、
   前記硬化材料が前記中空孔内に配置されている状態で、切断刃と押圧部とを備える切断装置を用いて前記成形体の押出し方向と交差する方向に前記切断刃で前記成形体を切断し、前記押圧部で前記成形体の端部を押圧することにより、前記成形体の端部を変形させて、前記成形体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、
   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。
4. 前記硬化材料が、気泡含有セメントである、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。

Images