JPH04193748A - 繊維強化セメント組成物 - 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
物とうしがつながり形を保つ保形性か高いこと ■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）か提案されているが、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
いう問題点かあった。

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６１ｉ７４
１５９号および特開平１−１４１８５５号公報）や、セ
ピオライトと軽量膏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
か、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
か生じる（成形体の表面平滑性不良）という問題点かあ
った。

発明か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か低く成形性に浸れ、かつ、表面
平滑性、曲げ強度および低密度品の場合には釘打ちや鋸
びきなと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。

課題を解決するだめの手段 本発明はセメント１００重量部に対して、セピオライト
１〜３０重量部およびパルプ１〜４０重量部含有する繊
維強化セメント組成物に関する。

以下、本発明の詳細な説明する。

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、フライアソン
ユセメンｌ−１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 ％式％ 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ｌ−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５μ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か十分に得られず、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
ないか、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０．０５〜５暉、好ましくは０．
１〜３ｍｍである。このパルプの配合量はセメント１０
０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一・１− ビ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。

逆に長かったり多ず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かよい。この比率か太きいと成形性か
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、所望により
、さらに微小粒子および／または多孔質独立気泡構造を
有するパーライトを配合してもよい。

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、炭酸マダイ・シウム、タルク等の無機質微小粒子お
よび焼成籾か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１〜５００μｍ１好ましくは３〜４００μ
ｍ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
はビ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　、２　ｍｍ
。

好ましくは０．３〜ｌ　、　ｌ　ｍｍ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、２ｍｍ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０．１５〜１．３　ｍｍのも
のの分布割合か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／ｃ＋ｎ３で
ある。該密度が０　、１５　ｇ／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
大きいと軽量化か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）１００重量
部に対して１〜１２０重量部、好ましくは３〜１００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１重量部より少ないと成
形性の改善効果がなく、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
を加圧下で押出成形を行い、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（ＰＰ）
、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
セルロースなとが挙げられる。

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かあり
、その使用量はセメント１００重置部に対し、０．５〜
ｌＯ重量部である。使用量か少なくても、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ｍ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、添加量か少ないと補強効果
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
とが挙げられる。これらは単独で用いることも、併用す
ることもできるか、オートクレーブ養生を実施する場合
には、８１０２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
大きいと加工性か悪化する。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
量か上記範囲より少ないと補強効果がなく、また上記範
囲より多いと強度か低下する。

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
したか、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。

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か得られる。更に微小粒子、パー
ライトによりこの効果か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か多い。つまり、成形体の
表面平滑性不良の発生、押し出し圧か上昇し押し出し離
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１ま、押し出し機内の
高圧下に於いてもセメント組成物か十分な流動性を保つ
ことか必要である。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
持っているか、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）を生し押し出し成形
性を悪化させたり、その分散のしにくさのため成形体の
表面平滑性か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
イトかパルプの分散を補助し、高圧下での保水性も充分
な性能になるなと、押し出し成形性か格段に向上するこ
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、セビオラ−１２＝ 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、軽量化か
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、成形性か悪化し易い
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か、
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１〜５、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、木繊外の原料をア
イリッヒミキザーで均一に混合する。

（２）水を投入し更に混合する。

（３）ニータ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１２Ｘ２５
０ｍｍに押し出す。

（５）未硬化押し出し成形品を８０°Ｑｘ５ｈｒにてス
チーム養生する。

（６）ｌ　６０００Ｘ　４ｈｒにてオートクレーブ養生
する。但し、高密産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（実
施例４．５および比較例３）。

（７）所定の寸法に切断する。

（８）　１０５°０Ｘ２４ｈｒ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　：押出機のバレルから金型に至る抵Ｃ
ｋｇ／ｃｍ２）　　挟部の圧力を、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
ｌこ。

（３）曲げ強度　；押出方向と平行に幅４０×長さＣｋ
ｇ／ｃｍ”）　　さ１６０ｍｍに切断し、乾燥後２４時
間放置した。このサンプルを１ ００ｍｍ間隔で支持し、その中央部 に０　、５　ｍｍ／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、２．５−の石 膏ボード釘を打った（ステンレス 布目スクリュー釘１３Ｘ４５）。

◎：軽く打て、サンプルに異常もない。

○：打ち込む抵抗は強いか、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。

◎：サンプルに異常かない。

○：ザンプルに異常はないか、切断抵抗が強い。

△：クラックが発生する。

×：切断抵抗か強く、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　　Ａ３００７ｒ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０−１５ｍ
ｍ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。

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、曲げ強度および低
密産品の場合には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特徴とする

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、セメント１００重量部に対して、セピオライト１〜
   ３０重量部およびパルプ１〜４０重量部含有する繊維強
   化セメント組成物。 ２、微小粒子および／または多孔質独立気泡構造を有す
   るパーライトを含有する請求項１記載の組成物。