JPH06199559A

JPH06199559A - 水硬性組成物の押出成形体の製造方法

Info

Publication number: JPH06199559A
Application number: JP25146593A
Authority: JP
Inventors: 貴 ▲高▼田; Takashi Takada; Yuzuru Honda; 本田　　譲; Hajime Kimura; 元木村; Mitsunobu Otani; 光伸大谷
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1992-10-19
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1994-07-19

Abstract

(57)【要約】【目的】無石綿の補強材が含まれている水硬性組成物
の押出成形体であって、保形性と表面平滑性が優れ、高
強度・高靱性である押出成形体を製造する方法を提供す
る。【構成】この製造方法においては、無石綿の補強材が
含有されている水硬性組成物を押出成形する際に、前記
水硬性組成物に、水溶性のセルロース誘導体と、分子内
にカルボキシル基を有し、かつアルカリ増粘性を有する
アクリル系重合体のエマルジョンを添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水硬性組成物の押出成形
体の製造方法に関し、さらに詳しくは、建築用の壁材、
屋根材、床材などや、土木用のパイプ、パネル、トラフ
などを製造するときに適用して有用な水硬性組成物の押
出成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントや石膏などの水硬性無機物の補
強材としては、従来、石綿が多用されていた。しかしな
がら、最近では、石綿公害が問題になっているため、こ
の石綿に代えて、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維、ロ
ックウールなどの無機繊維；ポリアクリルニトリル系、
ポリオレフィン系、ポリビニルアルコール系などの有機
合成繊維；麻、木材パルプなどの有機天然繊維；雲母、
滑石、緑泥石、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、ワ
ラストナイトなどの粉末を補強材として実用化するため
の検討が進められている。

【０００３】しかしながら、上記したような補強材は、
いずれも石綿に比べて大径であり、しかも保水性や親水
性が小さいので、これらの補強材を配合した水硬性組成
物を押出成形するときは、円滑な押出成形が実現しにく
いという問題がある。このような問題は、水硬性組成物
に、さらにメチルセルロースのようなセルロース誘導体
を多量に添加すれば、ある程度解決することができる。

【０００４】しかしながら、セルロース誘導体を多量に
添加すると、押出成形の過程における水硬性や、押出成
形体の性能に悪影響をもたらすだけではなく、セルロー
ス誘導体は高価であるため、得られた製品の製造コスト
を大幅に引き上げるという問題が発生する。このような
問題を解決するために、たとえば、特開平２−２２９７
４８号公報には、ポリアクリル酸もしくはポリアクリル
酸の誘導体と亜鉛華、またはポリアクリル酸もしくはポ
リアクリル酸の誘導体とアルミノケイ酸塩ガラスを添加
混合して押出成形する方法が開示されている。

【０００５】この方法の場合、保水性や親水性の大きい
石綿を含有する水硬性組成物に対してはある程度の効果
を期待することができる。しかしながら、無石綿の場合
には、水硬性組成物の保水性や粘着性が充分とはいえ
ず、そのため、押出成形時の成形圧は低くならざるを得
ず、その結果、得られた成形体の保形性や表面平滑性が
悪くなるという問題が生じてくる。

【０００６】また、特開平４−１４４９４９号公報に
は、セルロース誘導体とアクリルアミドの共重合体とか
らなる無石綿系セメント押出成形用混和剤が開示されて
いる。しかしながら、この混和剤はアルカリ増粘性を示
す重合体のエマルジョンでないため、水硬性組成物への
添加時における粘性が高く、押出成形する水硬性組成物
に充分滲透しない。その結果、得られた成形体の保形性
と表面平滑性は悪くなり、さらに機械的強度が低くな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、無石
綿の補強材が含有されている水硬性組成物を押出成形す
るときの上記した問題を解決し、無石綿の水硬性組成物
を円滑に押出成形することができ、高強度・高靱性で、
保形性と表面平滑性も優れている、水硬性組成物の押出
成形体の製造方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては無石綿の補強材が含有されて
いる水硬性組成物を押出成形する際に、前記水硬性組成
物に、水溶性のセルロース誘導体と、分子内にカルボキ
シル基を有し、かつアルカリ増粘性を有するアクリル系
重合体のエマルジョンとを添加することを特徴とする、
水硬性組成物の押出成形体の製造方法が提供される。

【０００９】まず、本発明における水硬性組成物とは、
水硬性無機物である石灰質原料とけい酸質原料とを主原
料とし、これに、石綿に代わる補強剤や、各種の混和剤
が配合されているものである。主原料の一方を構成する
石灰質原料としては、たとえば、ポルトランドセメン
ト、アルミナセメントのような単味セメント；高炉セメ
ントのような混合セメント；膨張セメントのような特殊
セメント；をあげることができる。

【００１０】また他方のけい酸質原料としては、たとえ
ば、けい砂、けい石粉のような結晶性シリカ；フライア
ッシュ、シリカヒューム、高炉スラグ、けいそう土のよ
うな非結晶性シリカ；をあげることができる。主原料を
調製するときの石灰質原料とけい酸質原料との混合割合
はとくに限定されるものではないが、通常、後者１重量
部に対し、前者を約0.５〜約1.２倍量の範囲で混合され
る。

【００１１】石綿に代わる補強材としては、たとえば、
ガラス繊維、炭素繊維、ロックウールなどの無機繊維；
ポリアクリルニトリル系、ポリオレフィン系、ポリビニ
ルアルコール系などの有機合成繊維；麻、木材パルプな
どの有機天然繊維；ワラストナイト、チタン酸カリウ
ム、エデナイトなどの繊維状粉末；をあげることができ
る。

【００１２】これらの補強材のうち、ワラストナイトは
好ましい補強材である。ワラストナイトを補強材として
用いる場合は、前記した主原料１００重量部に対し、１
〜３０重量部、目的によっては、５〜２０重量部含有さ
せることが好ましい。また、主原料に配合する混和剤と
しては、たとえば、押出成形時における水硬性組成物の
流動性（成形性）を向上させる、滑石（タルク）、雲母
（マイカ）、緑泥石などの滑材；押出成形時の保水性を
向上させる、セピオライト、ベントナイト、ゼオライ
ト、アクリル系重合体やデンプン系のような高吸水性樹
脂；押出成形体を軽量にする、パーライト、シラスバル
ーン、ガラスバルーン、合成樹脂の発泡ビーズ；をあげ
ることができる。

【００１３】本発明方法においては、上記した水硬性組
成物を押出成形するときに、さらに、後述する水溶性の
セルロース誘導体とアクリル系重合体のエマルジョンが
必須成分として添加される。まず、水溶性のセルロース
誘導体は、押出成形時に、水硬性組成物に保水性を付与
し、各成分間における結合力を高める働きをする。

【００１４】このような水溶性のセルロース誘導体とし
ては、たとえば、メチルセルロース、ヒドロキシメチル
セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルエチルメチルセルロースなどをあげる
ことができる。これらは、それぞれ、単独で用いてもよ
いし、また２種以上を混合して用いてもよい。このセル
ロース誘導体の添加量は、水硬性組成物の前記した主原
料１００重量部に対し、0.３〜３重量部であることが好
ましい。とくに好ましくは、主原料１００重量部に対
し、0.５〜１重量部に設定される。

【００１５】この添加量が少なすぎると、水硬性組成物
に充分な保水性を付与することができない場合があり、
また逆に多すぎると、水硬性組成物の硬化に悪影響を与
えたり、製造コストの上昇を引き起こす傾向が増すから
である。なお、セルロース誘導体は水に溶解すると粘性
が著しく増加する。したがって、このセルロース誘導体
を水硬性組成物の内部にまで充分に滲透させるために、
滲透剤を併用することが好ましい。そのような滲透剤と
しては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイ
ン酸またはフマール酸などの重合体および他のビニル化
合物との共重合体であるポリカルボン酸系重合体の塩、
ブタジエン、イソプレンのような共役ジエン化合物の重
合体のスルホン酸および共役ジエン化合物とカルボン酸
との共重合体のスルホン酸塩など脂肪族化合物のスルホ
ン酸塩またはカルボン酸塩をあげることができる。とく
に、水硬性組成物の水和反応への影響が少なく、セルロ
ース誘導体の滲透効果の大きいイソプレン系重合体のよ
うな共役ジェン系重合体のスルホン酸塩は好適である。

【００１６】つぎに、水硬性組成物に添加する他の必須
成分であるエマルジョンは、後述するアクリル系重合体
のエマルジョンである。用いるアクリル系重合体は、分
子内にカルボキシル基を有し、かつ、アルカリ増粘性を
有するものである。当然、水に不溶性であり、水とエマ
ルジョンを形成するものである。

【００１７】ここで、アルカリ増粘性とは、このアクリ
ル系重合体と水とからなるエマルジョンが、たとえばセ
メントのアルカリ、すなわちｐＨ９〜１３のアルカリに
接触すると中和され、アクリル系重合体が水に可溶性と
なってエマルジョンの粘性を上昇させる性質のことをい
う。このアクリル系重合体のエマルジョンは、その粘性
が低いので水硬性組成物を構成する各種の補強材や混和
剤の間隙にまで滲透し、そして前記主原料のアルカリに
よって増粘したのち、他の必須成分であるセルロース誘
導体との相乗効果によって、各成分間における滑性や粘
着力を増加せしめ、もって円滑な押出成形を可能にす
る。

【００１８】このような働きをするアクリル系重合体と
しては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイ
ン酸、イタコン酸、クロトン酸のような不飽和カルボン
酸と、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、イ
タコン酸エステル、マレイン酸エステル、酢酸ビニル、
スチレン、アクリロニトリルのようなビニル系モノマー
との共重合体をあげることができる。

【００１９】上記した共重合体においては、不飽和カル
ボン酸およびビニル系モノマーのそれぞれの単量体が２
種以上共重合したものであってもよい。上記不飽和カル
ボン酸のうち、アクリル酸またはメタクリル酸は、高分
子量のアクリル系重合体を合成できたり、また、アルカ
リ増粘性に富むアクリル系重合体を合成することができ
るので好適である。

【００２０】アクリル系重合体におけるこの不飽和カル
ボン酸の共重合量は３〜８０重量％であることが好まし
く、とくに３０〜６０重量％であることが好ましい。不
飽和カルボン酸の共重合量が上記した範囲を外れると、
得られたアクリル系重合体のアルカリ増粘性は向上しに
くくなる。または、安定なエマルジョンの形成が実現し
にくくなる。

【００２１】また、アクリル系重合体に保水性を付与す
るために、たとえば、ジビニルベンゼン、ジビニルケト
ン、アクリル酸ビニル、アクリル酸アリル、マレイン酸
ジアリル、ジメタクリル酸エチレングリコールのような
官能性２重結合を分子内に有する単量体を２種以上共重
合させてもよい。その場合、単量体を共重合させる方法
としては、とくに限定されるものではなく、通常の重合
方法、たとえば乳化重合を適用することもできる。

【００２２】単量体を乳化させるための乳化剤として
は、たとえば、高級脂肪酸塩、アルキル硫酸エステル
塩、アルキリベンゼンスルホン酸塩、アルキルリン酸エ
ステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩
のようなアニオン系界面活性剤や、ポリオキシエチレン
アルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノ
ールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルのよ
うなノニオン系界面活性剤をあげることができる。そし
て、重合開始剤としては、公知の過酸化物の外に、レド
ックス触媒のような通常のラジカル重合用開始剤をあげ
ることができる。

【００２３】用いるアクリル系重合体の分子量は、高分
子量であればあるほどアルカリ増粘性が高まるので好ま
しいが、他方では、あまり高分子量になると、エマルジ
ョンの安定性が悪くなるので、その分子量は、重量平均
分子量として５０万〜２００万の範囲に設定されている
ことが好ましい。このアクリル系重合体の添加量は、水
硬性組成物の前記した主原料１００重量部に対し、0.０
５〜２０重量部であることが好ましい。とくに好ましく
は、主原料１００重量部に対し0.１〜0.５重量部であ
る。

【００２４】この添加量が少なすぎると、充分なアルカ
リ増粘性が発揮されず、押出成形体の良好な保形性と表
面平滑性が実現しずらくなり、また逆に多すぎると、押
圧成形時の成形圧が高くなって安定した押出成形を行い
ずらくなるからである。本発明においては、水硬性組成
物にさらに平均粒径が１μｍ以下、好ましくは0.０５〜
１μｍ、とくに好ましくは0.１〜0.５μｍの無機物質を
添加すると、押出成形体の保形性と表面平滑性が一層良
好になるので好適である。

【００２５】このような効果を発揮する無機物質として
は、たとえば、シリカヒューム、フライアッシュ、炭酸
カルシウム、カオリンなどをあげることができる。これ
らのうち、シリカヒュームは粒径が小さくかつ球状であ
るため、水硬性組成物の押出成形時における成形圧を低
くすることができて好適である。無機物質の添加量は、
水硬性組成物の前記した主原料１００重量部に対し、１
〜１５重量部であることが好ましい。とくに好ましく
は、主原料１００重量部に対し２〜１０重量部である。

【００２６】この添加量が少なすぎると、押出成形体の
良好な保形性と表面平滑性を実現しずらく、また逆に多
すぎると、押出成形体の機械的強度の低下が起こりやす
くなるからである。本発明方法においては、まず、石灰
質原料およびけい酸質原料からなる主原料と、石綿に代
わる補強材と、水溶性のセルロース誘導体の粉末と、前
記した各種の混和剤と、さらに必要に応じて前記した無
機物質の粉末とを、たとえばアイリッヒミキサーで混合
して混合物とし、ここに適量の水を添加して全体を撹拌
する。水の添加量は、上記混合物１００重量部に対し、
通常、２０〜３０重量部に設定される。

【００２７】この場合、アクリル系重合体のエマルジョ
ンは、その所定量を上記した水に分散させた状態で添加
することが好ましい。このようにして調製された水硬性
組成物は、つぎに、たとえば真空押出機によって押出成
形する。そして、得られた押出成形体を養生して水和硬
化させる。このとき、押出成形体は、押出機のダイスを
所望するダイスに変えることにより、板状物、柱状物、
筒状物など任意の形状にすることができる。また、養生
方法としては、押出成形物の種類に応じて、自然養生、
蒸気養生、オートクレーブ養生、またはそれらを適当に
組み合わせた方法を採用することができる。

【００２８】

【発明の実施例】

実施例１平均粒径２０μｍのポルトランドセメント６５重量部と
平均粒径１０μｍのけい石微粉３５重量部とからなる主
原料１００重量部と、平均粒径２０μｍのワラストナイ
ト7.５重量部、平均粒径５μｍのタルク１０重量部、パ
ルプ1.８重量部、繊維長６mmのポリプロピレン繊維0.５
重量部、およびメトローズ９０ＳＨ３０００（商品名、
信越化学工業（株）製のヒドロキシプロピルメチルセル
ロース粉末）１重量部をアイリッヒミキサー（日本アイ
リッヒ（株）製の型式ＲＶ−０２）で充分に混合した。

【００２９】得られた混合粉末に、アクリル酸の共重合
量が４５重量％であるアクリル系重合体（重量平均分子
量、約８０万）のエマルジョンを上記主原料に対し0.２
重量部分散させた水を、同じく主原料に対し２８重量部
添加し、全体をニーダで充分に混練した。得られた混練
物を真空押出機で押出成形し、一辺1.５mmの角棒形状の
押出成形体とした。

【００３０】この押出成形体を長さ５００mmに切断して
試料とし、スパン長２４０mmのエッジ上に静置し、試料
の中央部におけるたわみ量を測定して保形性を評価し
た。たわみ量は1.５mmであった。また、押出成形体の表
面に、亀裂は全く認められず、表面平滑性は良好であっ
た。押出成形体を一昼夜自然養生したのち、７０℃のス
チーム中で４時間の前養生を行い、ついでオートクレー
ブにいれて１８０℃のスチーム中で5.５時間の養生を行
った。

【００３１】養生後の成形体の嵩密度は1.９０g/cm³、
気乾状態下における曲げ強度（スパン長、１００mm）と
シャルピー衝撃値は、それぞれ３９０kg/cm²、3.２kg−
cm／cm²であった。実施例２実施例１において、タルクの添加量を7.５重量部とした
こと、さらに、平均粒径２μｍのシリカヒュームを2.５
重量部添加したことを除いては、実施例１と同様にして
押出成形体を製造した。

【００３２】得られた成形体のたわみ量は0.８mmであ
り、また表面に亀裂は全く認められず表面平滑性は良好
であった。この成形体につき、実施例１と同様の養生を
行った。養生後の成形体の嵩密度は1.９１g/cm³、気乾
状態下における曲げ強度（スパン長、１００mm）とシャ
ルピー衝撃値は、それぞれ４１０kg/cm²、3.３kg−cm／
cm²であった。

【００３３】比較例エマルジョンを添加しなかったことを除いては、実施例
１と同様にして押出成形体を製造した。得られた成形体
のたわみ量は3.０mmであった。また、表面には多くの亀
裂が認められ、表面平滑性は劣悪であった。

【００３４】この成形体につき、実施例１と同様の養生
を行った。養生後の成形体の嵩密度は1.９１g/cm³、気
乾状態下における曲げ強度（スパン長、１００mm）とシ
ャルピー衝撃値は、それぞれ３５０kg/cm²、2.７kg−cm
／cm²であった。

【００３５】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、無石綿の補強材を含む水硬性組成物を押出
成形して、保形性と表面平滑性が優れ、しかも高強度・
高靱性の押出成形体を製造することができる。これは、
押出成形する水硬性組成物に、水溶性のセルロース誘導
体と、アルカリ増粘性を示すアクリル系重合体のエマル
ジョンを添加したことがもたらす効果である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 16:02 Ｚ 2102−4Ｇ 16:06 Ａ 2102−4Ｇ 14:38 Ｃ 2102−4Ｇ 24:26 Ｅ 2102−4Ｇ 24:38）Ｄ 2102−4Ｇ (72)発明者大谷光伸滋賀県大津市園山１丁目１番１号東レ株式会社滋賀事業場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無石綿の補強材が含有されている水硬性
組成物を押出成形する際に、前記水硬性組成物に、水溶
性のセルロース誘導体と、分子内にカルボキシル基を有
し、かつアルカリ増粘性を有するアクリル系重合体のエ
マルジョンとを添加することを特徴とする、水硬性組成
物の押出成形体の製造方法。
【請求項２】前記水硬性組成物に、さらに、平均粒径
が１μｍ以下である無機物質を添加する、請求項１の水
硬性組成物の押出成形体の製造方法。
【請求項３】前記アクリル系重合体が、アクリル酸ま
たはメタクリル酸の共重合体である、請求項１または２
の水硬性組成物の押出成形体の製造方法。