JPH03295840A - 無機硬化成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無機硬化成形品の製造方法に関し、特に建材そ
の他に広い用途を有するセメント系、珪酸カルシウム系
、石膏スラグ系等の成形品を押出成形によって製造する
方法に関する。

〔従来の技術〕

この種の成形品では、セメント等の無機水硬性材料単独
あるいはそれに骨材を混合したものだけを用いて製造し
たものでは強度が小さくて割れやすいので、補強材を入
れることが通常行われ、かなり以前から前記成形品には
製品の強度増加、軽量化、耐候性向上等の目的で石綿を
混入することが普及しており、石綿セメント押出成形板
がその代表例として量産されて来たが、近年石綿につい
ての発癌性が指摘され、環境衛生上からその使用は問題
となっている。

その代りに、他の繊維、例えば鋼繊維、アモルファス金
属繊維等の金属繊維類、ガラス繊維、炭素繊維、鉱石綿
等の無機繊維類、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維
、ポリビニルアルコール繊維、ポリアクリル繊維等の有
機繊維類等を単独で、あるいは併用することが提案され
、一部実用化されている。また、押出成形時の成形性確
保あるいは生製品の保形性確保のため、木粉や植物繊維
の使用も提案されている。

しかしながら、鋼繊維については錆の発生による着色、
強度の低下等の問題があり、アモルファス金属繊維は高
価であるため実用性がなく、またガラス繊維、鉱石綿に
ついてはセメントのアルカリアタックによる浸食を受け
、耐久性に問題があリ、炭素繊維については分散性やセ
メントとの付着性が小さく、高価でもある。有機繊維用
については耐熱性が不十分であり、製品の不燃性が損な
われると共に、水熱条件下で加水分解され易いため１６
０℃以上の温度でオートクレーブ養生を行なうことが不
可能である。

一方、植物繊維については、吸湿性があり、繊維の大き
さが水分含有率と共に変化し、長時間水に浸されると繊
維がふやけ、また約１００〜１２０’Ｃ以上の熱に耐え
られないという欠点があり（Ｄ、Ｊ、ハナント著「繊維
コンクリート」第１６２頁）、得られた押出成形板は吸
水による寸法変化率が大きくなったり、外装材として用
いた場合、吸水・乾燥の繰り返しによるクラックが発生
しやすく、耐久性も良くなかった。また、植物繊維は可
燃性であるため得られた押出成形板の不燃性が損なわれ
たりする。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、上述したように各種補強繊維による欠点を解
消しようとするものであって、安価であり、成形性確保
などが容易である植物繊維を素材として、その水による
寸法変化をなくし、強度を向上させ、セメント等の付着
性を改善し、かつ難燃性を与えたものに改質させ、それ
を補強繊維として用いることにより、強度向上、加工性
向上、軽量化等と共に、成形性と保形性も合せて確保し
て、石綿使用製品に劣らない成形性、保形性等の品質を
有する無機硬化成形品を押出しによって得ようとするこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、無機水硬性材料を含む成形用材料に水不溶性
無機化合物を植物繊維内部及び表面に定着させた改質植
物繊維を配合物全体の０．５〜１５−ｔ％配合したもの
に水を加えて混練後、押出成形することを特徴とする無
機硬化成形品の製造方法によって、その目的を達成した
。

本発明において用いられる無機水硬性材料は、ポルトラ
ンドセメント、高炉セメント、フライアンシュセメント
等の各種セメント類、珪酸カルシウム類、石膏、スラグ
石膏等の水によって硬化する無機材料であって、従来か
ら無機水硬性材料として知られているものはいずれも使
用することができる。

本発明で用いる改質植物繊維とは、植物繊維の内部及び
表面に不溶性無機化合物を定着させたもつである。その
不溶性無機化合物を定着させる量は、絶乾植物繊Ｎ１０
０重量部に対し１０重量部以上であることが好ましい。

その定着量が多いほど耐久性は増すが、加工性、軽量化
などの利点が減少する場合があるので、絶乾植物繊維１
０４１部に対し２００重量部以上としない方が好ましい
。その定着量が１０重量部以下とすると耐久性が小さく
なる。

改質植物繊維に用いる植物繊維としては、周知の植物繊
維がいずれも用いられ、綿、麻、パルプなどが好ましく
用いられるが、完全に分離した繊維状態である必要はな
く、木毛、木粉、木片（チップ）の形態でも使用するこ
とができる。

本発明で使用する水不溶性無機化合物は、実質的に水に
不溶性であればいずれをも用いることができて、その種
類は特に限定されないが、次のような種類のものを用い
ることができる。

リン酸金属塩：Ｂａ５（ＰＯａ）ｚ、　ＣａＨＰＯａ、
　Ａｌ（）ＩｚＰＯ４）ｚ金属水酸化物：　Ｃａ（ＯＲ
）ｚ、Ａ１　（ＯＲ）　３　、　Ｆｅ　（ＯＨ）　ｚ炭
酸金属塩：　ＣａＣ０ｚ、　Ａｌｔ（ＣＯ３）ｚホウ酸
金属塩：　ＢａＨＢＯ。

硫酸金属塩：　ＣａＳＯ４，Ｂａ５０ｍアパタイト：　
Ｍｌｏ（ＺＬＬχ２ Ｍ：１〜３価イオン、Ｃａ、　Ｐｂ、　Ｃｄ、　Ｓｒ、
　ＮｉＡ１．　Ｎａ、　　Ｋ、　Ｂａ等 ２２３〜７価イオン、Ｐ　＋　ＡＩｒ　Ａｓ、　Ｃｒ、
　５ｉＣ５Ｓ等 Ｘ：０〜３価イオン、ＯＲ，Ｆ、　　（Ｊ、　Ｂｒ、　
　１０、　ＣＣｈ、　１１２０等 エトリンガイト：　３ＣａＯＨＡｌｔｏｓ　・３ＣａＳ
Ｏａ　ＨｎＨｚＯｎ−２８〜３２ 無機超微粒子：　５ｊＯｚ＋　ＣａＣＯ５，Ａｆｚ０３
．　ＴｉＯ２等（粒径０．１−以下） これらの中、ＣａＨＰＯａ＋　ＡＩ（ＯＲ）　３＋　Ｃ
ａＣ０ｚ＋　アパタイト、エトリンガイト、二酸化ケイ
などが好ましく用いられる。

また、水不溶性無機化合物を植物繊維内部及び表面に定
着させる方法としては、下記に例示する方法の外、いず
れの方法によっても良い。

（１）　　混合することによって不溶性無機化合物を生
ずる複数の無機化合物水溶液を植物繊維に順次に含浸さ
せ、各水溶液に含まれるイオン同士を反応させ、不溶性
無機化合物を生成させる方法。

（２）水不溶性無機化合物のゾル分散液（超微粒子）を
植物繊維中に含浸させる方法。

（３）二酸化炭素と反応して水不溶性無機化合物を生じ
る化合物の水溶液を植物繊維に含浸した後、その含浸植
物繊維を二酸化炭素雰囲気中に置く方法。

このような反応による定着の例を次に挙げる。

Ａｆｆｉｘ（ＳＱ、）３＋３ＮａｚＨＰＯ，−−→Ａｆ
ｆｉｚ（ＨＰＯ４）ｉ＋３ＮａｚＳＯ４Ａｆｆｉ　ｚ　
（ＳＯ４）　：＋　　＋　ＮａＯＨ−一−→Ａｌ（ＯＨ
）　３ホウ酸金属塩 Ｒａｂｉｔ　　・２ＨｔＯ＋ＨｓＢＯｓ−−一→ＢａＨ
ＢＯｓこのような無機化合物水溶液の植物繊維への含浸
、あるいはその後の水不溶性無機化合物の生成にさいし
ては、各種界面活性剤、凝集剤等の添加剤に応じて使用
することができる。

このように水不溶性無機化合物を植物繊維内部及び表面
に定着させた改質植物繊維を無機水硬性材料を含む成形
用材料に配合物全体の０．５〜１５ｗｔ％配合させる。

その配合のさい、成形用材料として、前記の改質植物繊
維以外の各種補強繊維、各種骨材、充填材、ＡＥ則、減
水剤、分散剤等の添加剤を必要に応じて含有させること
ができる。

以上のようにして配合したものは水が加えられたものの
保形性などの性質がよく、押出し成形に適した混練物が
得られ、かつ時間の経過により硬化するので、この配合
したものに水を加えて混練したものを押出し成形して所
望の成形体を得、これを硬化させて目的とする無機硬化
成形品を製造することができる。

前記の押出し成形によって種々の形状の成形体を得るこ
とができ、例えば板状、柱状、パイプ状、その他の形状
の成形体が得られるので、本発明によって、壁材、屋根
材、柱、床材、各種パイプなどをつくることができるの
で、建築、土木等の広い分野に適用することができる。

その成形により得られた成形体を硬化させるに当っては
、養生を行うが、その養生の手段としてはオートクレー
ブ養生、高温湿空養生、自然養生のいずれの方法をも採
用することができる。

特に、補強繊維として有機繊維を用いた場合には前述し
たように１６０”Ｃ以上の温度でオートクレーブ養生を
することができないが、本発明の押出し成形により得ら
れる成形体は、改質植物繊維を用いているために１６０
°Ｃ以上の温度におけるオートクレーブ養生を行うこと
ができるので、その養生手段による、短時間にかつ最大
の強度に到達させることができるという利点を有する。

〔作用〕

従来、無機水硬性材料に石綿あるいは植物繊維以外の通
常の補強繊維、可望剤等を配合し、水を加えて混練して
押出し成形をすると、■混練後の手積（「混練物」を指
す）は保水性、流動性が乏しく、押出機内部あるいは口
金内部でセメント等の固形分と水が分離脱水されて固く
詰まり押出し不能となる。■水量を多くすることにより
手積の流動性が向上して一応口金の外まで押出可能とな
るが、押出直後の生製品の保形性が劣り、いわゆる「タ
レＪ現象が生ずる。従って、■成形品の形状を保持でき
る硬さで且つ押出可能な水量の範囲は極めて狭く、実際
の操業上この水量の決定は困難である。

しかるに、補強繊維として植物繊維類を添加した場合に
は、上記のような欠点は改善され、生種の保水性、流動
性といった成形性や生製品の保形性は向上するが、元来
植物繊維は繊維の大きさが水分含有率と共に変化し、長
時間水に浸されると繊維がふやけ、また耐熱性、耐火性
に劣る材料であり、さらに弾性係数が低いことから高比
重の製品の強度向上には余り役立たないものであるため
、石綿の代りに植物繊維を使用した押出製品は、石綿製
品と比較して品質が劣る場合が多かった。

本発明において用いる、水不溶性無機化合物を植物繊維
内部及び表面に定着させた改質植物繊維は、植物繊維が
バルキング効果により耐水性が向上し、吸水による寸法
変化が小さくなり、得られる製品の寸法変化率や耐候性
を損なうことがない。

改質植物繊維は、その表面に水不溶性無機化合物が定着
されているために、無機水硬性材料との親和性が増し、
混練のさいに混合、分散が十分に行われ、保形性などの
向上に寄与する。そして、それは植物繊維の性質も有し
ているため、保水性が良いという性質を失なわず、流動
性、保水性という成形上の特性も良い。また、改質植物
繊維の弾性率が高くなるためか、成形品の曲げ強度の向
上をもたらすこともできる。さらに、その繊維自体の耐
熱性及び耐火性も改善されるので、得られる成形品の耐
熱性及び耐火性も良（なる。この改質植物繊維は、通常
の植物繊維のようにオートクレーブ養生による劣化を起
すことが少ないので、成形体の硬化のさいにおける養生
にはオートクレーブ養生、高温湿空養生、自然養生のい
ずれの方法も採用できる。

この改質植物繊維は、水不溶性無機化合物の定着量が植
物繊維（絶乾）１００重量部当り１０重量部以下では植
物繊維が十分に改質されておらず、得られる成形品の寸
法変化率にある程度の悪影響が出ることがあるので、そ
の定着量を１帽１部以上とすることが好ましい。

また、本発明では無機水硬性材料を含む成形用材料に改
質植物繊維を配合物全体の０．５〜１５ｗｔ％配合する
が、これは化種の成形性能を改善するためには少なくと
も０．５ｗｔ％必要であり、１５−ｔ％以上でもその改
善はあるものの、１５ｗｔ％を超えると製品の不燃性を
損ない建材としての用途が制限されるため上限を１５ｗ
ｔ％としたものである。

〔実施例〕

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

実施例１〜３ ＬＢＫＰ　（広葉樹晒しクラフトパルプ）をパルプ濃度
３％で離解後、圧縮成形機で含水率約３００％の湿潤パ
ルプを得た。これを１．５ｍｏｌ／ｊ！の塩化バリウム
水溶液に１５分間浸漬した。ついで、圧縮成形機によっ
て余剰の塩化バリウムを除去したのち３．５＊ｏｌ／ｌ
リン酸水素アンモニウム水溶液に２０分間浸漬処理した
。水洗乾燥後、重量増加率を測定したところ６５％重量
が増加した改質植物繊維Ａが得られた。

改質植物繊維Ａを粉砕機で解離後、第１表に示す組成で
混練し、押出成形機によって中５００　Ｘ厚５０ＩＩＩ
Ｉｆｉの中空形状（間隔を置いて中空部が縦方向に設け
られている形状体）の成形体を成形後、所定の養生を行
ない押出成形板を得た。

比較例１〜３ 第１表の組成に従ったほかは、上記実施例１〜３と同様
にして押出成形板を得た。

実施例４ ＬＢＫＰを木粉（径３ｍｍ以下）に代えたほかは、上記
実施例１〜３と同様の手順で処理したところ、重量増加
率９１％の改質植物繊維Ｂが得られた。

この改質植物繊維Ｂを用いたほかは上記実施例１〜３と
同様にして成形後、１８０’Ｃ，１０時間オートクレー
ブ養生し押出成形板を得た。

実施例５ 塩化バリウム水溶液濃度をＩｍｏｌ／／！、リン酸水素
アンモニウム水溶液濃度を１．５ｍｏｌ／ｌとしたほか
は、上記実施例１〜３と同様な手順で処理したところ、
重量増加率１３％の改質植物繊維Ｃが得られた。

この改質植物繊維Ｃを用いたほかは、上記実施例４と同
様にして押出成形板を得た。

比較例４ 改質植物繊維の代わりにＬＢＫＰバルブを用いたほかは
、上記実施例４と同様にして押出成形板を得た。

上記実施例１〜５及び比較例１〜４について、成形品の
曲げ強度、寸法変化率、嵩比重をそれぞれ測定した０寸
法変化率は、成形品を４８時間吸水させて飽水状態にし
、これを絶乾状態にしたときの寸法変化を測定すること
によって行った。クラック試験は湿潤（２４時間水中浸
漬）−乾燥（９０”Ｃ２４時間乾燥）サイクルを１０回
繰り返した後、押出成形板の表面及び小口のクランクの
有無を目視により観察した。測定した結果を第１表及び
第２表に示す。

第１表 第２表 〔発明の効果〕 本発明によれば、水不溶性無機化合物を植物繊維の内部
及び表面に定着させた改質植物繊維を配合しているため
、その配合したものに水を加えて混練したものは、保水
性の外、成形性、保形性に冨むので、押出成形により容
易に成形体を得ることができ、押出成形に適する含水率
の範囲も広い。

改質植物繊維は無機水硬性材料などとの親和性に富み、
混練においてその混合分散などが良く行なわれる。

また、改質植物繊維は耐水性などが改善されているので
、前記の成形体を硬化させて得られる無機硬化成形品は
、寸法変化率が小さく、クラックが入りがたくて耐久性
、耐候性があり、また曲げ強度も大きい。さらに、この
成形品は耐熱性及び耐火性も十分有するため、建材など
に使用することができる。

前記の押出成形により得られた成形体の硬化のさいにお
ける養生にはオートクレーブ養生を行うことができるの
で、養生のためにどの養生手段を取ってもよい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 無機水硬性材料を含む成形用材料に水不溶性無機化合物
   を植物繊維内部及び表面に定着させた改質植物繊維を配
   合物全体の０．５〜１５ｗｔ％配合したものに水を加え
   て混練後、押出成形することを特徴とする無機硬化成形
   品の製造方法。