JPH0427196B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［技術分野］ 本発明は、軽量セメント製品を押出し成形によ
つて製造する方法に関するものである。 ［背景技術］ 軽量セメント製品を押出し成形によつて製造す
るにあたつては、セメントに骨材や補強繊維を配
合すると共にさらに軽量骨材を配合してこれを水
と混練することによつてセメント成形材料を調製
し、このセメント成形材料を押出し成形機の金型
に通すことによつておこなうことができる。そし
て軽量骨材によつてセメント製品を軽量化するこ
とができるが、軽量骨材としては従来よりパーラ
イトや発泡ポリスチレン、ガラスバルーンや熱硬
化性樹脂中空発泡体などの硬質微少中空球体等が
用いられている。しかしこれらのものは次のよう
な欠点があつた。 すなわち軽量骨材としてパーライトを用いる
と、パーライトはセメント成形材料を調製する混
練の際や押出し成形する際に破壊され易く、十分
な軽量化を達成することが困難になり、また押出
し成形機やその金型を摩耗させ易いという問題が
ある。またこのパーライトを配合したセメント成
形材料にパルプを長繊維類が補強繊維として多量
に配合されるとセメント成形材料の流れ性が悪く
なり、押出し金型内の薄肉異形部や端部での流れ
変動が発生し易く、材料切れが発生したりセメン
ト製品の直線性が悪くなつたりするおそれがあ
る。従つて繊維類やパルプを充分に配合すること
ができず比較的柔軟性のない硬質で且つやや高比
重のセメント製品が製造されることになる。 また軽量骨材として発泡ポリスチレンを用いる
場合、発泡ポリスチレンは粒径が（0.5〜２mm）
500μ〜2000μと比較的大きく形成されるために、
セメント成形材料の混練物硬さが高くなつて、パ
ーライトの場合と同様にセメント成形材料にパル
プや長繊維類が補強繊維として多量に配合される
とセメント成形材料の流れ性が悪くなり、押出し
金型内の薄肉異形部や端部での流れ変動が発生し
易く、材料切れが発生したりセメント製品の直線
性が悪くなつたりするおそれがある。またこのよ
うに発泡ポリスチレンは粒径が大きくしかも発泡
ポリスチレンは弾性変形に富むために、セメント
成形材料を押出し成形する際の成形圧力で発泡ポ
リスチレンは圧縮されると共にこののちの成形圧
力の解放によつて弾性復元し、セメント製品の表
面に発泡ポリスチレンが突出して表れたり発泡ポ
リスチレンの近傍に内部歪みやクラツクが発生し
易い。そこでこれらのことを防止するために水の
配合量を多くしてセメント成形材料の流動性を良
くし、成形圧力を低くすることが試みられるが、
このものでは押出し成形機の保形性が不十分とな
つて複雑な異形製品を製造することが困難にな
り、また混合水が多量であるためにセメントマト
リツクス部分が脆弱になつて充分な強度を得るこ
とができなくなる。セメント成形材料の流動性を
良くするためには成形助剤を多量に配合すること
も考えられるが、成形助剤を多量に配合すると不
経済であつてコストアツプの原因となる。 さらに軽量骨材としてガラスバルーンや熱硬化
性樹脂中空発泡体などの硬質微少中空球体を用い
ると、硬質のこれらのものは比較的脆いためにセ
メント成形材料の調製の際の混練による高剪断力
の作用で破壊され易く、十分な軽量化を達成する
ことが困難になる。このために高剪断力が加わら
ないようにセメント成形材料を混練するようにし
ているが、中空球体の分散性が不十分になつてセ
メント製品の欠陥を生じ易くなる。 ［発明の目的］ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであ
り、軽量効果が高いと共に欠陥の発生が少なく、
また耐凍害性に優れ、さらに成形性に優れた軽量
セメント製品の製造方法を提供することを目的と
するものである。 ［発明の開示］ しかして本発明に係る軽量セメント製品の製造
方法は、セメントに骨材、補強繊維を配合すると
共に粒径が１〜100μで発泡倍率が20〜100倍の熱
可塑性樹脂の中空発泡体を配合してセメント成形
材料を調製し、これを押出し成形したのちに養生
することを特徴とするものであり、以下本発明を
詳細に説明する。 セメント成形材料は、セメントに骨材や補強繊
維を混合したセメント混合物に中空発泡体その他
メチルセルロースなどの成形助剤を配合し、これ
に、水を加えて均一に混合することによつて調製
されるものであり、ここで中空発泡体の配合量は
セメント混合物100重量部に対して0.05〜３重量
部に、成形助剤の配合量はセメント混合物100重
量部に対して0.2〜1.5重量部に設定するのが好ま
しい。また、セメントとしてはポルトランドセメ
ントなど任意のものを用いることができ、さらに
骨剤としてはケイ石粉やその他フライアツシユや
高炉水砕スラグ、石膏などを用いることができ
る。補強繊維としては石綿やガラス繊維などの無
機質繊維、ビニロン繊維やポリプロピレン繊維、
パルプなどの有機質繊維を用いることができ、こ
れらのうちポリプロピレン繊維やポリプロピレン
繊維などの合成繊維は繊維長が４mm以上であるこ
とが補強効果のうえで好ましい。これら補強繊維
の配合量はセメント混合物100重量物に対して３
〜15重量部に設定するのが好ましい。３重量部未
満であると補強効果が不十分になり、また15重量
部を越えると成形性が低下すると共に補強繊維が
特に有機質繊維の場合にはセメント製品が準不燃
でなくなる。 また、中空発泡体としては熱可塑性樹脂の発泡
体を用いるものであり、なかでもポリ塩化ビニリ
デン系の樹脂で形成されたものを用いるのがよ
い。このポリ塩化ビニリデンの中空発泡体として
は特開昭49−44094号公報によつて提供されてい
るものを発泡させて得ることができ、例えば松本
油脂製薬株式会社製の「マツモトマイクロスフエ
アー」を発泡させたものなどを用いることができ
る。ポリ塩化ビニリデン系のものはポリスチレン
系のものに比べて微小中空の球形に発泡させるこ
とが容易であり、すなわち発泡ポリスチレンとし
ては粒径が0.5mm（500μ）以下のものを得ること
が困難であるが、ポリ塩化ビニリデン系のもので
は粒径が0.1mm（100μ）以下の微小球状のものが
容易に得ることができるために、本発明において
は熱可塑性樹脂の中空発泡体としてポリ塩化ビニ
リデン系のものを用いるのが好ましいものであ
り、中空発泡体としては１〜100μの粒径の小さ
いものを用いるものである。粒径が100μより大
きいと後述するように本発明の目的を達成するこ
とができない。また粒径が1μ未満の中空発泡体
を得ることは困難であると共に粒径が1μ未満で
はセメント製品の軽量化の効果が不十分になる。
また、中空発泡体がポリ塩化ビニリデン系の場
合、発泡ポリスチレンよりも弾性復元性が小さ
く、セメント成形材料を押出し成形した後の成形
圧力の解放による弾性復元を小さくすることがで
きるものであり、この点からも熱可塑性樹脂の中
空発泡体としてポリ塩化ビニリデン系のものを用
いるのが好ましい。さらに中空発泡体はその発泡
倍率（嵩倍率でなく真の倍率）が20〜100倍のも
の、好ましくは30〜70倍のものとし形成されるも
のである。発泡倍率が100倍を越えると後述する
ように本発明の目的を達成することができないも
のであり、逆に発泡倍率が20未満であるとセメン
ト製品の軽量化の効果を十分に得ることができ
ず、また軽量化のためには多量の配合が必要にな
つて経済性が悪くなる。 上記のようにしてセメントに骨材や補強繊維、
中空発泡体その他成形助剤を配合して水と混練す
ることによつてセメント成形材料を調製するので
あるが、この混合は水の存在下で200rpm以上の
高速攪拌羽根を有する混合機を用いて均一におこ
なわれるようにするのがよい。また混合水の配合
量はセメント成形材料の固形分全量に対して35〜
60重量％に設定するのがよく、またこのようにし
て調製されるセメント成形材料は硬度が粘土硬度
計で７以下の混練物となるようにするのがよい。
そしてこのセメント成形材料を押出し成形機に供
給して金型を通過させることによつて押出し成形
をおこなう。この押出し成形はその成形圧力を10
Kg／cm²以下、好ましくは８Kg／cm²以下に設定して
おこなうのがよい。このように押出し成形をおこ
なつたのち、セメント押出し成形品を養生硬化し
てセメント製品を得ることができるが、養生は70
℃以上の湿熱養生、及びこののちの最終段階での
２〜６気圧の高温高圧でのオートクレープ養生で
おこなうのがよい。 しかして、本発明においては軽量骨材として熱
可塑性樹脂の中空発泡体を用いているものであ
り、パーライトや硬質微小中空球対などと異な
り、中空発泡体はその塑性のためにセメント成形
材料を調製する混練の際の剪断力や押出し成形の
際の剪断力で破壊されることを低減することがで
き、軽量化の硬化を十分に発揮させることができ
ると共に、セメント成形材料の混練を高速でおこ
なつてセメント成形材料を均一な組成に調製する
ことができる。そしてこのように本発明で用いる
中空発泡体は破壊され難いために、破壊された部
分が強度上の欠陥になることもなく強度補強のた
めに過剰に補強繊維を配合する必要がなくなる。 また、本発明においては中空発泡体として発泡
倍率が100倍以下のものを用いているものであり、
発泡倍率が大き過ぎて強度が低下するということ
がなく、この点においても中空発泡体が破壊され
ることを防止することができ、しかも中空発泡体
は発泡倍率が20倍以上であつて、軽量化の効果を
十分に得ることができる。 さらに本発明においては中空発泡体として粒径
が100μ以下の微小なものを用いているものであ
り、中空発泡体が熱可塑性樹脂で形成されている
ものであるにもかかわらずこのように粒径が小さ
いために、押出し成形後の成形圧力の解放によつ
て中空発泡体が大きく弾性復元（スプリングバツ
ク）するおそれがなく、セメント製品に内部歪み
やクラツクなどの欠陥が発生することを防止して
十分な強度を得ることができる。また粒径が
100μ以下の本発明の微小中空発泡体は粒径が小
さく滑り性があつて、混練物として調製されるセ
メント成形材料の流れ性を良くすることができ、
比較的混合水の少ない領域でもセメント成形材料
は十分に柔らかく形成することができ、従つて押
出し成形の際の成形圧力も低くすることができ、
この点においても押出し後の成形圧力の解放によ
る中空発泡体の弾性復元を小さく抑えることがで
きると共に、また高速での押出し成形も可能にな
る。さらにはこのようにセメント成形材料の流れ
性を良くすることができるために、押出し成形機
の金型内の薄肉異形部や端部でのセメント成形材
料の流れをスムーズにすることができ、材料切れ
や直線性の不良などが発生することを低減するこ
とができる。特に粒径の小さい中空発泡体を用い
ている本発明のものでは、セメント成形材料に補
強繊維として比較的長い合成繊維やパルプ類など
が配合されていても、セメント成形材料の流れ性
を高く保持することができ、長い合成繊維やパル
プ類を充分な量で配合して強度や靱性に優れると
共により軽量化したセメント製品を複雑な異径成
形品として容易に得ることができるものである。
また中空発泡体は微小粒径であるために補強繊維
はその配向性が充分に発揮され、補強繊維による
補強の向きを設定することが容易になる。さらに
粒径が微小な中空発泡体間の空〓は小さくセメン
ト製品内の空〓も小さくなり、従つて中空発泡体
によつて軽量化の効果を充分に発揮させることが
できる割に強度低下を小さく抑えることができ
る。 また、粒径が１〜100μの微小中空発泡体が含
有されるセメント製品においては、中空発泡体に
よつて独立気泡としての気泡が多量に形成される
ことになり、この気泡によつて凍結融解時の応力
発生を充分に緩和することができ、耐凍害性を高
めることができるものである。発泡ポリスチレン
のように粒径の大きな中空発泡体の場合は既述の
ように弾性復元で内部歪みやクラツクが発生し、
この箇所に凍結融解時の応力が集中することにな
つて耐凍害性はかえつて悪くなるが、本発明では
熱可塑性樹脂の中空発泡体を使用するにもかかわ
らず粒径が微細であるために、このような弾性復
元での内部歪みやクラツクの発生がなく、耐凍害
性の低下の問題は生じない。しかも本発明では上
記のように流動性を損なうことなくセメント成形
材料に長繊維やバルブ類を充分に配合することが
できるものであり、これらによつても凍結融解時
の応力緩和を高めることができ、耐凍害性を高め
ることができるものである。さらには軽量骨材と
してパーライトを用いる場合、パーライトは吸水
率の高いものが多くてセメント製品の吸水率も高
くなり、凍結融解の応力を受け易くて耐凍害性を
高めることは難しいが、本発明で用いる熱可塑性
樹脂の中空発泡体では独立気泡を成立させること
ができるためにこのような吸水の問題はなく、容
易に耐凍害性を高めることができる。またパーラ
イトはこのように吸水性が高いためにセメント成
形材料の流動性を高めるためには混合水量を多く
する必要があり、この結果養生過程で外部雰囲気
との温度の平衡が崩れるとセメント製品の表面に
白華が生じ易くなり、また粗大な発泡ポリスチレ
ンの場合においてもセメントマトリツクスや繊維
部分では多少の白華が発生し易いが、本発明のよ
うに熱可塑性樹脂の微小中空発泡体を用いた場合
には微細な独立中空部分が多量にセメント成形品
中に含まれて毛細管中での水分の移行が抑制され
ることになり、後述の実施例でみられるように白
華の発生を殆どなくすことができる。そして白華
が発生したり、あるいは粗大粒子の発泡ポリスチ
レンの場合のように弾性復元で表面に突出物が発
生した場合には、セメント製品の表面を切削やバ
フ研摩などをする必要があつて、この切削や研摩
部分での塗膜の密着性低下や塗膜の剥離の問題が
あるが、白華や突出物の発生がない本発明ではこ
のような問題はない。 次に本発明を実施例によつてさらに説明する。 実施例１〜６，比較例１〜６ 第１表に示す配合で混合混練することによつて
セメント成形材料を調製した。ここで、第１表中
「マイクロスフエアー」としては松本油脂製薬株
式会社製の「マツモトマイクロスフエアー」を用
いた。またセメント成形材料の固さを粘土硬度計
で測定し、結果を第２表に示した。このセメント
成形材料を第２表に示す成形圧力で押出し成形す
ることによつて、第１図に示す異形断面の押出し
成形品Ａを得た。この押出し成形品Ａの外観を検
査し、また直線性を測定し、結果を第２表に示し
た。ここで、第２表において「成形品の直線性」
は、押出し成形品の押出し方向3mでの側端部の
偏移寸法を測定して示した。次にこの押出し成形
品Ａを第２表に示す条件で湿熱養生及びオートク
レーブ養生することによつて、軽量セメント製品
を得た。このようにして得た軽量セメント製品に
ついて各種特性を測定し、結果を第２表に示し
た。ここで第２表において「耐凍害性」は
ASTMC−666A法における凍結融解試験に準拠
して測定をおこない、200サイクル後の状態を表
示した。

【表】

【表】

【表】

【表】 第２表の結果、粒径の大きな発泡ポリスチレン
を用いた比較例２やパーライトを用いた比較例
３、ガラスバルーンを用いた比較例４ではセメン
ト成形材料が硬くて大きな成形圧力が必要であ
り、押出し成形の際に材料切れが発生すると共に
押出し成形品の直線性が悪いものであり、またセ
メント製品の表面に白華が発生し易く、さらには
耐凍害性も悪いものであつたが、平均粒径が40μ
で平均発泡倍率が60倍のマイクロスフエアーを用
いた実施例１〜５及び平均粒径が30μで平均発泡
倍率が30倍のマイクロスフエアーを用いた実施例
６ではこれらの問題は発生しないことが確認され
る。またマイクロスフエアーを用いたものであつ
ても、発泡倍率が110倍の比較例１のものではマ
イクロスフエアーの破壊によつて軽量化の効果が
低くなると共に耐凍害性が低下することになるこ
とが確認される。さらに発泡倍率が10倍の比較例
５のものではセメント製品の比重を小さくするこ
とができず、軽量化の効果を充分に得ることがで
きないものであり、軽量化の効果を得るためには
比較例６のようにマイクロスフエアーの配合量を
多くする必要があつて経済性に劣ることになるこ
とが確認される。 また、比較例２、比較例３及び実施例１のセメ
ント成形材料についてその押出し成形性の評価試
験をおこなつた。試験は第２図に示す入り口が
φ16（断面積２cm²）で出口がφ11のシリンダーＢに
セメント成形材料を入れ、φ16の押出し棒Ｃを使
つてセメント成形材料を押出し物Ｄとして押し出
すことによつておこない、このとき押出しの流量
Ｑ（cm³／min）を２、４、６、10と変えた場合の
単位面積当たりの押出し圧力Ｐ（kgf／cm²）がど
のように変わるかを検討した。結果は第３表に示
す通りであつてこれらをグラフで示すと第３図の
ようになる。すなわち比較例２の結果を第３図ａ
のグラフで、比較例３の結果を第３図ｂのグラフ
で、実施例１の結果を第３図ｃのグラフでそれぞ
れ示したが、比較例２，３のものは流量Ｑと圧力
Ｐとの関係が負の関係にあり、実施例１のものは
正の関係にある。このことは比較例２，３のもの
では押出し圧力を高くしても吐出量が増加しな
い、つまり軽量骨材が圧縮されていく傾向があつ
て不安定な成形流れとなるが、実施例１のもので
は押出し圧力を高くすると吐出量が増加するもの
であつて安定な成形流れとなることを意味するも
のである。

【表】 ［発明の効果］ 上述のように本発明は、セメントに骨材、補強
繊維を配合すると共に粒径が１〜100μで発泡倍
率が20〜100倍の熱可塑性樹脂の中空発泡体を配
合してセメント成形材料を調製し、これを押出し
成形したのちに養生するようにしたものであるか
ら、この中空発泡体は破壊され難くて軽量効果を
充分に発揮させたセメント製品を得ることができ
ると共に、この中空発泡体は押出し成形後の弾性
復元が小さくて欠陥の発生が少ないセメント製品
を得ることができるものであり、またこの中空発
泡体はセメント成形材料の流れ性を低下させるこ
とがなく材料切れや直線性の低下などの成形性を
低下させることがなく、さらには中空発泡体によ
る独立気泡の形成でセメント製品の耐凍害性を高
めることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出し成形品の異形断面を示す図、第
２図は成形性の評価に用いるシリンダーの斜視
図、第３図ａ，ｂ，ｃはセメント成形材料の流量
と押出し圧力との関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメントに骨材、補強繊維を配合すると共に
   粒径が１〜100μで発泡倍率が20〜100倍の熱可塑
   性樹脂の中空発泡体を配合してセメント成形材料
   を調製し、これを押出し成形したのちに養生する
   ことを特徴とする軽量セメント製品の製造方法。 ２ 中空発泡体はポリ塩化ビニリデン系樹脂で形
   成されたものであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の軽量セメント製品の製造方法。 ３ 中空発泡体はセメント成形材料に、セメント
   と骨材、補強繊維の合計量100重量部に対して
   0.05〜３重量部の割合で配合されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   軽量セメント製品の製造方法。 ４ 補強繊維はセメント成形材料に、セメントと
   骨材、補強繊維の合計量100重量部に対して３〜
   15重量部の割合で配合されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
   記載の軽量セメント製品の製造方法。