JPH04201520A - 繊維強化セメント成形体の製造方法 - 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、繊維強化セメント成形体の製造方法に関し、
特に、繊維の分散性及び賦形性か改良された高強度のセ
メント硬化体を製造する方法を提供するものである。

〔従来の技術〕

セメント成形品には、成形時における成形性を良好なも
のとするために、並びに硬化後の機械的強度を高めるた
めに、補強材として石綿が混入されてきている。しかし
ながら、近年、石綿を使用することによる健康上の問題
が指摘されており、従って、石綿に代わる補強材として
、各種の合成繊維が利用されてきている。

合成繊維を用いた繊維強化セメント硬化体を製造する方
法の一例が、特開昭５８−２１３６６６号公報に記載さ
れている。この先行技術では、セメントに無機質充填材
及び合繊繊維が配合され、セメント１００重量部に対し
て１５〜３０重量部の水が加えられ、混線時に繊維表面
に傷を付けやすい混線機を用いて混合され、しかる後硬
化体の賦形に必要な水が追加され、次いで賦形が行われ
る。

また、上記のようなセメント及び無機質充填材と共に合
成繊維を少量の水に加えて混練する方法の他に、特開昭
６４−７７５０３号に開示されているように、水３０重
量部以上に水溶性高分子物質０．１重量部以上を溶解し
た水溶液に、一種類の無機質充填材２００重量部以下を
加えて混合した後、合成繊維０．３〜７重量部を添加し
て揺動混合、　　を行い、次いでセメント１００重量部
を添加してさらに揺動混合を行い、これらの工程により
得られた混合物を賦形する方法か知られている゛。

〔発明が解決しようとする課題〕

セメントや骨材に混合された場合の分散性に優れている
石綿に比べて、合成繊維は、繊維同士が交絡してファイ
バーボールを形成し易く、−旦形成されたファイバーボ
ールは容易に解繊されないため、セメントマトリクス中
において繊維が均一に分散され難い傾向がある。従って
、繊維を添加したにも関わらず、得られた硬化体の強度
が充分な大きさになり難いという問題があった。

特開昭５８−２１３６６６号に開示されている方法では
、セメント及び無機質充填材と共に、合成繊維を少量の
水に加えて混練するため、混線自体は良好に行われる。

しかしながら１．繊維に無数の傷が生じたり、繊維か切
断したりするため、繊維自体の強度か低下すると共に、
それによって硬化物の強度か低下するという問題かあっ
た。のみならず、水３０を置部以上を含む混合物をプレ
ス等の成形型内で押圧賦形する場合、賦形完了前に成形
型内で水分の分離か生じ、その結果、混合物が部分的に
流動不良となり完全な賦形が行われなかったり、硬化体
の強度が不均一となったりするという問題もあった。

また、特開昭６４−７７５０３号に開示されている方法
では、水３０重量部以上に水溶性高分子物質０．１重量
部以上を溶解した水溶液に、無機質充填材２００Ｉｉ量
部以下を加えて混合した後に、合成繊維０．３〜７重量
部を添加して他動混合を行い、次いでセメント１００３
！ｉ量部を加えて混練するため、混練は充分に行われる
。しかしながら、水温が変動すると、混合物の流動性に
影響を及ぼし、混合中にセメントの硬化が始まり、材料
の流動性が低下し、賦形か不可能になるという問題があ
った。

また、水温が充分に低い場合においては、ときとして賦
形完了前に成形型内で水分の分離か生じ、混合物が部分
的に流動不良となり、完全な賦形か行われなかったり、
硬化体の強度が不均一となったりするという問題もあっ
た。

本発明の目的は、上記先行技術の問題点を解消すべく、
繊維の分散性及び賦形性に優れており、従って強度の均
一な高強度セメント成形体を、短時間で製造し得る方法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明の繊維強
化セメント成形体の製造方法は、下記の各工程を備える
ことを特徴とする。すなわち、本発明は、４０℃以下の
水３０重量部以上、６０重量部以下に水溶性高分子物質
が０．０１重量部以上、０．１重量部未満を溶解した、
または溶解しつつある水溶液に、無機質充填材２００重
量部以下を加えて混合した後、合成繊維０．３〜７］！
ｉ量部を添加して揺動混合を行う第１の工程と、上記第
１の工程で得られた混合物にセメント１００重量部を添
加して揺動混合を行う第２の工程と、 第２の工程で得られた混合物を開閉可能な成形型内に入
れ、１０ｕｎ、秒以上の速度で該混合物を押圧し賦形す
る第３の工程とを備えることを特徴とする。

本発明において、水溶性高分子物質を水に溶解させるの
は、水に粘性を付与し、その後に加えられる無機質充填
材の沈澱を抑制したり、無機質充填材及び合成繊維の分
散性を良好なものとするためであり、さらに混合物に流
動性を高めて賦形性を高めるためである。用い得る水溶
性高分子物質としては、例えば、メチルセルロース、カ
ルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコフル、ヒ
ドロキシエチルセルロースまたはポリアクリル酸等が挙
げられる。

また、本発明において強度を高めるために使用する合成
繊維としては、ビニロン、ポリアミド、ポリエステル、
ポリプロピレン等の繊維か挙げられ、太さ２〜４０デニ
ール、長さ３〜１５−のものか用いられる。

本発明でいうセメントとは、ポルトランドセメント、ア
ルミナセメントまたは高炉セメント等の水硬性のもの全
般を指す。

無機質充填材は、安価で安定した増量剤として用いられ
るものであり、賦形後の乾燥収縮により生しる体積の変
化を小さくすることを目的として添加されている。用い
得る無機質充填材としては、例えば、珪砂、川砂、フラ
イアッシュ、ソリ力フラワー、ベントナイト、セピオラ
イト、ウオラストナイト、炭酸カルシウムまたはマイカ
等が挙げられる。

また、本発明における揺動混合とは、例えば、攪拌ばね
を用いずに円盤状の揺動盤上に可撓自在のゴム製容器を
取り付けた装置を用い、揺動盤かその傾斜方向と角度と
を連続的に変化させることにより、混合される材料か入
れられたゴム製容器が変形しながら揺動し、内容物を加
速し、その速度及び方向に変化を与えることによりラン
ダムな方向に飛散させて混合する方法を言う。この揺動
盤の動きのサイクルは、１〜３回　秒で行われる。

本発明の製造方法において、第１の工程では、まず４０
℃以下の水３０重量部以上、６０重量部以下に水溶性高
分子物質０．０１１重量部上、０．１重量部未満を溶解
した、または溶解しつつある水溶液が用いられ、それに
よって後で加えられる無機質充填材の沈澱か抑制され、
かつ分散性か高め゛られ、さらに混合物の流動性か高め
られて賦形性も高められる。

水溶性高分子物質の添加量は０．０１〜０．１重量部と
比較的少ない。従って、押圧時の混合物からの水抜けか
良好とされており、肉厚比の大きな成形体でも押圧時間
か短くてすむようにされている。

なお、水溶性高分子物質の添加量か上記の範囲とされて
いるため、第３の工程における押圧速度か小さい場合に
は混合物の流動性か不足し、賦形完了前に成形型内で水
の分離が生じ、完全な賦形が行われなかったり、硬化体
の強度か均一にならなかったりするという問題か生じる
。従って、第３の工程における上記押圧速度は、１０日
７秒以上必要であり、それによって混合物の流動性か強
制的に確保される。

第１の工程において、４０℃以下の水を用いるのは、水
温か４０℃を超えると混合中にセメントの硬化か始まり
、材料の流動性か低下し、賦形か不可能となるからであ
る。なお、水溶性高分子物質として水に対して溶解し易
いメチルセルロースを用いる場合には、無機質充填材と
同時に水溶性高分子物質を水に混合することか可能であ
る。

第１の工程では、上記のような水溶性高分子物質及び無
機質充填材を混合した後に合成繊維を添加して揺動混合
することにより、合成繊維か傷ついたり、切断されるこ
となく均一に分散される。

この場合、無機質充填材の平均粒径が１１００ＬＬを超
えると、合成繊維間に無機質充填材の粒子が入り難く、
繊維が分散せずに凝集する傾向が現れる。従って、無機
質充填材の平均粒径は１００μｍ以下であることが好ま
しい。

なお、合成繊維の添加量を０．３重量部〜７重量部とし
たのは、ｌ）、　ａ　ｆｆｉ量部未満ては成形体の強度
を所望の強度に高めることができないからであり、逆に
７重量部を超えると繊維の分散性が低下し、かつ賦形時
の流動性も低下するからである。

上記合成繊維を添加した後の揺動混合は、通常、３〜１
０秒程度行わわる。

第２の工程においては、第１の工程で得られた混合物に
セメント１００重量部が加えられて、再び揺動混合か行
われる。この第２の工程によって、セメントの微粒子か
、無機質充填材と合成繊維との間に均一に分散された混
合物か得られる。

第３の工程では、第２の工程で得られた混合物か成形型
内に入れられて、押圧・賦形される。この場合、混合物
からの水分の分離が生じるまでに賦形を完了させる必要
があり、そのために、成形型内の混合物の押圧速度を１
０ｔｎ／秒以上とすることにより、水分が分離すること
なく成形型内全体に速やかに混合物が充填されて完全に
賦形が行われる。

上述の第１〜第３の工程によって得られた成形体は、保
形性を保つ程度に成形型内で脱水した後、脱型され、既
知の方法で養生硬化することにより使用に供される。

〔実施例の説明〕

以下、本発明の非限定的な実施例及び比較例を説明する
ことにより、本発明を明らかにする。

実施例１ １５℃の水４０重量部に、０．０５重量部のメチルセル
ロースを溶解し、該水溶液に、粒径１００μｍのフライ
アッシュ３０重量部を加えて混合し、次に５デニール、
６．ｍｎ長のビニロン繊維２．０重量部を添加して５６
０秒間揺動揺動音行った。次に、得られた混合物に、ポ
ルトランドセメント１００重量部を添加して再度揺動混
合を２０秒間行った。

さらに、得られた混合物を、開閉可能な成形型内におい
て、約６５ｋｇ　　Ｃｉの圧力で、かつ１０ｍｍ秒の速
度で押圧し、賦形することにより繊維強化セメント成形
体を得た。

しかる後、得られた成形体を、６０℃１９００６ＲＨに
おいて６時開養生することにより、実施例１の繊維強化
セメント成形体とした。

なお、上記した各揺動混合には、千代田技研工業■製、
オムニミキサー（容量５Ａ’）を用いた。

実施例２ 無機質充填材としてフライアッシュに代えて、粒径１０
０μｍの珪砂を用いたことを除いては、実施例１と同様
にして、繊維強化セメント成形体を得、実施例２の繊維
強化セメント成形体とした。

実施例３ 水溶性高分子物質として、メチルセルロースに代えてポ
バールを用いたことを除いては、実施例２と同様にして
、繊維強化セメント成形体を得、実施例３の繊維強化セ
メント成形体とした。

実施例４ 水４４重量部に、０．０２重量部のメチルセルロースを
添加した水溶液を用いたことを除いては、実施例２と同
様にして繊維強化セメント成形体を得、実施例４の繊維
強化セメント成形体とした。

炊殻璽１ ４４重量部の水に対して０．１５ｆｆｉ量部のメチルセ
ルロースを溶解した高分子水溶液を用い、かつ押圧速度
を５１ｍ　秒としたことを除いては、実施例４と同様に
して繊維強化セメント成形体を得、比較例１の繊維強化
セ、メント成形体とした。

比較例２ 押圧速度を５ｍ＋　　秒としたことを除いては、実施例
２と同様にして繊維強化セメント成形体を得、比較例２
の繊維強化セメント成形体とした。

比較例３ 使用する水として水温が４５℃のものを用いたことを除
いては、実施例２と同様にして繊維強化セメント成形体
を得、比較例３の繊維強化セメント成形体とした。

比較例４ メチルセルロースの混合量を０．１５重量部としたこと
を除いて、実施例２と同様にして、繊維強化セメント成
形体を得、比較例４の繊維強化セメント成形体とした。

実施例　び比較例の評価 上記実施例１〜４及び比較例１〜４て得られた各繊維強
化セメント成形体につき、成形サイクルを測定した結果
を、下記の第１表に示す。

また、実施例１〜４及び比較例１〜４で得られた各繊維
強化セメント成形体につき、ビニロン繊維の分散性及び
得られた成形体の表面性状を観察した。結果を、下記の
第１表に示す。

ビニロン繊維の分散性については、繊維が完全に分散さ
れ凝集か全く認められないものをＯ印を付して、分散さ
れているがやや凝集が認められるものをΔ印を付し、著
しい凝集か認められ、分散不良となっているものをＸ印
を付して表した。

また、成形体の表面性状については、表面が平滑であり
繊維のムラが認められないものについてはＯ印を付し、
表面の凹凸または繊維のばらつきがやや認められるもの
をΔ印を付し、表面の凹凸または繊維のムラが著しいも
のを×印を付して表した。

また、得られた各繊維強化セメント成形体の曲げ強さを
、ＪＩＳ−ＡＩ４０Ｂに準じて測定した。

結果を、第１表に併せて示す。

第　　１　　表　　（その１） ※配合割合は、全て重量部を示す。

第　　１　　表　　（その２） ※配合割合は、全て重量部を示す。

第１表から明らかなように、実施例１〜４の各繊維強化
セメント成形体では、ビニロン繊維の分散性及び成形体
の表面性のいずれについても良好であることかわかる。

これに対して、比較例２及び３ては、いずれもビニロン
繊維の分散性が不良であり、成形体表面性状についても
、比較例２〜４ては表面の凹凸か著しいことがわかる。

また、比較例２〜４では、得られた繊維強化セメント成
形体の曲げ強さが、実施例１〜４の場合に比べて低いこ
ともわかる。

また、比較例１．２の繊維強化セメント成形体の製造方
法では、成形サイクルが１７秒と、実施例１〜４の場合
に比べてかなり長時間を要することもわかる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１の工程において、４０℃以下の水
３０１ｉ量部以上、６０重量部以下に水溶性高分子物質
０．０１１ｉ量部以上、０．１重量部未満を溶解した、
または溶解しつつある水溶液が用いられるため、その後
に加えられる無機質充填材の沈澱が抑制され分散性が高
められ、さらに混合物に流動性か付与されて賦形性も高
められる。

上記水溶性高分子物質の添加量は、０．０１〜０゜１重
量部と比較的少ないため、押圧時の混合物からの水抜け
が良好とされ、従って肉厚比の大きな成形体を得る場合
ても押圧時間が短くてすむようにされている。

また、上記のような無機質充填材か良好に分散された水
溶液に合成繊維が加えられて揺動混合か行われるため、
合成繊維の間に無機質充填材粒子か容易に侵入し、繊維
が傷ついたり切断することなく均一に分散される。

さらに、第２の工程では、粘性を有する水溶液に安定な
状態で分散された無機質充填材や合成繊維の間に、これ
らよりもさらに小さい粒子からなるセメントが加えられ
て再び揺動混合されるため、セメント粒子が容易にかつ
均一に分散され、しかも合成繊維はこの段階でも終始傷
が付いたり切断されることなく均一な分散状懸となるよ
うに混合される。

第３の工程では、成形型内に入れられた混合物か１０．
０　ｗｎ／′秒以上の高速度で押圧賦形されるため、混
合物の水分が分離するまでに賦形を完了させることがで
き、それによって、成分が均一で表面性状に優れ、さら
に曲げ強度の大きな繊維強化セメント成形体を得ること
かできる。

よって、本発明の製造方法によれば、健康上問題となる
石綿を使用することなく、また分散助剤を加えることな
く、賦形が良好に行われ、かつ充分に脱水された高強度
の繊維強化セメント成形体を短時間で製造することか可
能となる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）４０℃以下の水３０重量部以上、６０重量部以下
   に水溶性高分子物質０．０１重量部以上、０．１重量部
   未満を溶解した、または溶解しつつある水溶液に、無機
   質充填材２００重量部以下を加えて混合した後、合成繊
   維０．３〜７重量部を添加して揺動混合を行う第１の工
   程と、 前記第１の工程で得られた混合物にセメント１００重量
   部を添加して揺動混合を行う第２の工程と、 前記第２の工程で得られた混合物を開閉可能な成形型内
   に入れ、１０ｍｍ／秒以上の速度で該混合物を押圧し賦
   形する第３の工程とを備えることを特徴とする、繊維強
   化セメント成形体の製造方法。