JPH07126081A - 水硬性組成物ならびに押出成形体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐爆裂性と機械的特性が優れている水和硬化
物の押出成形体とその製造方法、ならびにそれに用いる
水硬性組成物を提供する。 【構成】 この水硬性組成物は、粒径１００〜６００μ
ｍのけい砂を５〜４０重量％含有する水硬性無機物１０
０重量部に対し、嵩密度が0.６g/cm³ 以下の軽量化材１
〜１５重量部、パルプ0.５〜５重量部、および脂肪族重
合体のスルホン酸塩0.０５〜２重量部を含有してなる。
この水硬性組成物を押出成形したグリーンを養生して押
出成形体が製造され、またこの押出成形体に１５０〜３
５０℃の乾熱処理を施して耐爆裂性が一層向上した押出
成形体が製造される。

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、それを
用いた押出成形体およびその製造方法に関し、さらに詳
しくは、耐爆裂性が優れ、機械的特性も良好な水硬性無
機物系押出成形体の原料素材として好適な水硬性組成物
と、その押出成形体およびその押出成形体の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】建築用の壁材、屋根材、床材などや、土
木用のパイプ、パネル、トラフなどは、通常、無機物系
の水硬性原料の押出成形体として製造されている。この
押出成形体は、セメントや石膏などの水硬性無機物に、
必要に応じて、製品の機械的特性を高める補強材やその
他の副原料と水とを添加して全体を混練し、その混練物
を押出成形機で所望形状に押出成形したのち養生して製
造されている。

【０００３】最近、押出成形体の性能を向上させるため
に、押出成形体のグリーンをオートクレーブの中に入
れ、加圧、加熱下で養生するという方法が広く実施され
ている。このような養生を行った押出成形体は緻密化し
て機械的特性が向上する。しかし、他方では、高温下に
おいて爆裂しやすくなるという欠点がある。

【０００４】また、従来から押出成形体の補強材として
はアスベストが多用されてきた。しかしながら、最近で
は、アスベスト公害が問題になっているため、このアス
ベストに代えて、各種の無機系または有機系の繊維状物
質が補強材として用いられはじめている。しかしなが
ら、アスベストに代わる繊維状物質は、いずれも、保水
性や親水性がアスベストよりも小さいので、これらを補
強材にして押出成形体を製造すると、押出成形されたグ
リーンの保形性は低下するという問題が発生している。
このような問題を回避してグリーンの保形性を回復させ
るためには、水の混合量を少なくすればよい。

【０００５】しかしながら、水の混合量を少なくする
と、最終的に得られる製品は緻密化して、爆裂しやすく
なるという傾向が新たに派生してくる。ところで、特開
昭６０−１０８３５４号公報では、セメントとアスベス
トを主成分とする原料に有機天然繊維を添加して押出成
形したのち、そのグリーンをオートクレーブで養生した
押出成形体が開示されている。また、特開昭６１−８６
４８０号公報では、セメント配合物に、セメントに対し
て反応不活性な物質粒子を添加するセメント成形品の製
造方法が開示されている。さらには、特開平１−１２２
９５１号公報には、有機合成繊維を添加し、高温、高圧
下で養生したセメント押出成形品が開示されている。

【０００６】しかしながら、上記先行技術に基づく押出
成形体は、耐爆裂性のある程度の向上は認められるもの
の、その程度は必ずしも充分とはいえない水準にある。
さらには、押出成形体は、難燃性や機械的特性が低下す
る虞れがあり、充分に満足すべき製品たり得ないという
問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、緻密
であると同時に、耐爆裂性、難燃性、機械的特性がいず
れも優れている水硬性無機物系押出成形体の原料素材と
して有用な水硬性組成物と、前記水硬性組成物の押出成
形体およびそ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、粒径１００〜６００μｍの
けい砂を５〜４０重量％含有する水硬性無機物１００重
量部に対し、嵩密度が0.６g/cm³ 以下の軽量化材１〜１
５重量部、パルプ0.５〜５重量部、および脂肪族重合体
のスルホン酸塩0.０５〜２重量部を含有してなることを
特徴とする水硬性組成物が提供され、またこの水硬性組
成物を押出成形してなる水和硬化物である押出成形体が
提供される。

【０００９】さらに、本発明においては、前記水硬性組
成物を押出成形してなる水和硬化物を、温度１５０〜３
５０℃で乾熱処理することを特徴とする、押出成形体の
製造方法が提供される。まず、本発明の水硬性組成物に
おける水硬性無機物は、後述する水硬性原料と所定粒径
のけい砂を必須成分とする。

【００１０】ここで、水硬性原料は、石灰質原料とけい
酸質原料とで構成される。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；などをあげることが
できる。また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；などをあげることができる。

【００１１】この水硬性原料における石灰質原料とけい
酸質原料との混合割合については格別限定されるもので
はないが、通常、前者の重量１に対して、後者を0.２〜
1.２の割合にすることが好ましい。水硬性無機物におけ
る他の必須成分であるけい砂としては、その粒径が１０
０〜６００μｍのものが用いられる。

【００１２】粒径が１００μｍより小さいけい砂を添加
しても、得られた押出成形体の耐爆裂性が充分に向上せ
ず、また粒径が６００μｍより大きいけい砂は、得られ
る押出成形体の機械的特性を低下させるからである。添
加するけい砂の好ましい粒径は１２５〜５００μｍであ
る。なお、ここでいうけい砂の粒径とは、ＪＩＳＺ８８
０１で規定する呼び寸法１００μｍおよび２５０μｍの
篩を用いることにより、試料を水中に分散して測定した
ときの値のことをいう。

【００１３】また、このけい砂は、水硬性無機物全体に
対し、５〜４０重量％となるように含有されていること
が必要である。この含有量が５重量％より少ない場合
は、得られた押出成形体の耐爆裂性は充分に向上せず、
また４０重量％よりも多く含まれていると、押出成形体
の機械的特性が低下するようになるからである。けい砂
の好ましい含有量は１０〜３０重量％である。

【００１４】本発明の水硬性組成物における他の必須成
分は、ＪＩＳＫ６２２３で規定する嵩密度測定法に準拠
して測定したときの嵩密度が0.６g/cm³ 以下の軽量化材
である。このような軽量化材としては、たとえば、パー
ライト、シラスバルーン、ガラスバルーンのような無機
質発泡体；アクリル系樹脂、ポリスチレン系重合体、オ
レフィン系重合体、ポリ塩化ビニル、ポリウレタンなど
からなる有機質発泡体；などをあげることができる。こ
の軽量化材は、水硬性組成物を押出成形したのち水和硬
化物である押出成形体にしたときに、その押出成形体の
組織を部分的に多孔状態にし、もって耐爆裂性を向上さ
せるという働きをする。嵩密度が0.６g/cm ³ より高いも
のは、上記した効果を充分に発揮しないことがある。

【００１５】この軽量化材の配合量は、前記した水硬性
無機物１００重量部に対し、１〜１５重量部に設定され
る。配合量が１重量部よりも少ない場合は、押出成形体
の耐爆裂性の向上効果が小さく、また１５重量部よりも
多くなると、水硬性原料である石灰質原料とけい酸質原
料との水和反応を妨げられ、押出成形体の特性が低下す
る。

【００１６】好ましい配合量は、水硬性無機物１００重
量部に対し、１〜１０重量部である。水硬性組成物に配
合するパルプとしては、たとえば、広葉樹パルプ、針葉
樹パルプ、古紙パルプ、麻、竹パルプのように、セルロ
ース繊維の集合体であれば何であってもよい。

【００１７】このパルプの配合量は、前記した水硬性無
機物１００重量部に対し、0.５〜５重量部に設定され
る。配合量が0.５重量部よりも少なくなると、得られた
押出成形体の耐爆裂性の向上効果が小さくなり、また５
重量部よりも多くなると、水硬性組成物への均一分散が
行いずらくなって、押出成形体の機械的特性の低下を招
きやすくなる。パルプの好ましい配合量は、水硬性無機
物１００重量部に対し、0.７〜３重量部である。

【００１８】本発明の水硬性組成物においては、脂肪族
重合体のスルホン酸塩が必須成分として含有されてい
る。この脂肪族重合体のスルホン酸塩は、水硬性組成物
を構成する各成分間の間隙への浸透性に優れているの
で、各成分の均一分散化を促進する働きをする。この脂
肪族重合体のスルホン酸塩としては、屈曲性の大きい脂
肪族重合体を骨格とする重合体のスルホン酸が好適であ
り、たとえば、ヘキサジエン、ペンタジエン、ブタジエ
ン、イソプレンのような共役ジエンの重合体のスルホン
酸塩；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；などをあげることができる。

【００１９】重合体の骨格としては、水硬性無機物の水
和反応に対して悪影響を与えず、また各成分間の間隙へ
の滲透性が良好であるということから、共役ジエン系重
合体、とくに、イソプレン系重合体が好適である。そし
て、スルホン酸塩としては、たとえば、アルカリ金属
塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、アミン塩な
どをあげることができる。これら塩のうち、アルカリ金
属塩は好ましいものであり、とくにナトリウム塩は好ま
しいものである。

【００２０】この脂肪族重合体のスルホン酸塩の配合量
は、前記した水硬性無機物１００重量部に対し、0.０５
〜２重量部に設定される。配合量が0.０５重量部よりも
少ないと、分散効果が小さく、機械的特性の向上効果を
期待しにくくなり、また５重量部よりも多くしても、押
出成形体の耐爆裂性や機械的特性の向上は望めないから
である。好ましい配合量は、水硬性無機物１００重量部
に対し、0.１〜１重量部である。

【００２１】本発明の水硬性組成物は以上の成分を必須
とするが、さらに、アスベストに代わる補強材として、
天然または人工のメタケイ酸ナトリウムであるワラスト
ナイトを添加することが好ましい。そのときの添加量
は、前記した水硬性無機物１００重量部に対し、１〜３
０重量部、好ましくは５〜２０重量部にする。この添加
量が少なすぎると、押出成形体に対する充分な補強効果
が得られず、また多すぎると、押出成形時における成形
圧が著しく高くなり、その結果、押出成形体の表面品位
が低下するからである。

【００２２】また、押出成形時における水硬性組成物の
流動性を高めることにより成形圧を低めるために、滑材
を添加してもよい。用いる滑材としては、たとえば、滑
石（タルク）、雲母（マイカ）、緑泥石（ペンニナイ
ト）などをあげることができる。これら滑材の添加量
は、水硬性無機物１００重量部に対し、１〜３０重量
部、好ましくは５〜２０重量部にする。この添加量が少
なすぎると、成形圧が高くなったり、成形圧が変動しや
すくなり、また押出成形体の表面品位が低下するように
なり、また、多すぎると、押出成形体が高密度になり、
爆裂を起こしやすくなるからである。

【００２３】さらに、押出成形時における水硬性組成物
の保形性を高めたり、押出成形体の機械的特性を向上さ
せることを目的として、たとえば、ポリオレフィン系、
ポリアクリルニトリル系、ポリビニルアルコール系のよ
うな有機合成繊維の短繊維をそれぞれ単独で、または数
種類のものを混合した状態で配合してもよい。その場
合、短繊維としては、繊維長が１〜１０mm、好ましくは
４〜６mmのものがよい。短繊維の配合量は、前記した水
硬性無機物１００重量部に対し、0.３〜３重量部、好ま
しくは0.５〜２重量部にする。配合量が少なすぎると、
上記した効果が充分に得られず、また多すぎると水硬性
組成物への均一分散が困難になるからである。

【００２４】また、各成分の混練時や押出成形時に、水
硬性組成物における水硬性無機物や他の配合成分に保水
性を付与し、もって各成分間の結合力を高めることを目
的として、たとえば、メチルセルロース、ヒドロキシエ
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のような水溶性のセルロース誘導
体を配合することが好ましい。

【００２５】そのときの、水溶性セルロース誘導体の配
合量は、水硬性無機物１００重量部に対し、0.３〜３重
量部、好ましくは0.５〜1.５重量部にする。この配合量
が少なすぎると、上記した効果が充分に得られず、ま
た、多すぎると、水和による硬化反応が妨げられ、また
製造コストも高くなるからである。なお、押出成形時に
おける保水性を向上させるためには、たとえば、セピオ
ライト、ベントナイト、ゼオライトのような無機鉱物系
保水剤、アクリル系重合体やデンプン系のような高吸水
性の樹脂などを添加することも有効である。

【００２６】本発明の押出成形体は、上記した水硬性組
成物を用いて次のようにして製造することができる。す
なわち、前記した水硬性無機物、さらに必要に応じては
他の成分などの所定量を、たとえば、アイリッヒミキサ
ー（日本アイリッヒ（株）製）で混合し、ここに、適量
の水を添加して全体を混練することにより水硬性組成物
を調製する。

【００２７】添加する水の量は、前記した水硬性無機物
１００重量部に対し、１０〜４０重量部、好ましくは２
０〜３０重量部に設定する。このとき、水に、あらかじ
め脂肪族重合体のスルホン酸塩を溶解しておくことが好
ましい。なお、混練に際しては、パルプおよび有機合成
繊維とけい砂を前混合しておき、つぎに他の成分を添加
して高速撹拌しながらそこに水を注入すると、上記繊維
成分の分散性が向上し、得られる押出成形体の機械的特
性が向上して好適である。このときの水の注入は、たと
えば、スプレー状またはシャワー状にして行うことがで
きる。

【００２８】つぎに、このようにして得られた水硬性組
成物をたとえば真空押出成形機を用いて成形する。用い
る真空押出成形機としては、公知のものであればよく格
別限定されるものではなきが、たとえば、２段式の真空
押出成形機で、１段目と２段目の間に脱気用真空室が介
装されている構造のものが好適である。また、１段目か
ら水硬性組成物を押し出すときに、ある程度の圧力をか
けながら水硬性組成物を通過させることができるダイス
状シュレッダーを備えた真空押出成形機を用いると、各
成分を均一分散でき、混練効果が高まるので好適であ
る。

【００２９】また、２段目の押出部からグリーンを押し
出すときのダイスとしては、目的とする押出成形体の形
状に対応した任意の断面形状のものを用いることができ
るが、そのダイス内における混練物の流れを制御するこ
とができる抵抗板を設置してもよい。得られた押出成形
体のグリーンには、つぎに、養生処理を施して水和硬化
物にし、本発明の押出成形体を得る。

【００３０】そのときの条件は、得られた水和硬化物の
嵩比重が1.４〜2.１、好ましくは1.６〜1.９となるよう
に選定される。この嵩比重が上記範囲から外れている押
出成形体は、耐爆裂性や機械的特性の向上効果が小さく
なる傾向を示すからである。なお、ここでいう嵩比重と
は、試料の絶乾重量、飽水重量および水中重量を測定
し、次式：絶乾重量／（飽水重量−水中重量）に基づい
て算出した値のことをいう。

【００３１】具体的には、得られた押出成形体のグリー
ンを温度５０〜１００℃のスチーム中で前養生したの
ち、さらに、温度１４０〜２００℃のスチーム中でオー
トクレーブ養生する。オートクレーブとしては、セメン
ト成形物養生用として公知のものを用いればよい。ま
た、養生に要する時間は、養生温度によっても異なる
が、通常、３〜１５時間に設定される。

【００３２】このようにして製造された水和硬化物であ
る押出成形体に対して、さらに後述する乾熱処理を行な
って、養生後の押出成形体に結晶水として取り込まれて
いる水分の量を調整すると、耐爆裂性が一層向上するの
で好適である。すなわち、温度１５０〜３５０℃で乾熱
処理が行われる。この温度が１５０℃より低いと、押出
成形体に含まれている結晶水の除去効果は小さく、ま
た、３５０℃より高い温度で乾熱処理を行うと、押出成
形体の耐衝撃性のような特性が低下してしまう。好まし
い温度は１７０〜３００℃である。

【００３３】この乾熱処理は、公知の回分式、多段式ま
たは連続式の乾熱処理装置を用いて行えばよい。そし
て、加熱手段としては、熱風式、赤外線または高周波加
熱式、マイクロ波加熱式などの手段を用いることができ
る。たとえば、熱風式加熱手段を用いた場合、昇温と降
温はできるだけ緩徐な条件、具体的には、昇温速度は１
〜４℃／min 、降温速度は0.５〜1.５℃／min で行うこ
とが好ましい。また、所定の養生温度における保持時間
は0.５〜２時間程度であることが好ましい。

【００３４】なお、この乾熱処理は、目的によってはオ
ートクレーブ養生を省略して、前養生に続けてただちに
行うこともできる。

【００３５】

【発明の実施例】実施例１ ポルトランドセメント６５重量部、粒径１００〜６００
μｍの粒度成分を水硬性無機物に対し１５重量％含むけ
い砂３５重量部、嵩密度0.２g/cm³ のパーライト３重量
部、パルプ1.２５重量部、ワラストナイト７重量部、タ
ルク７重量部、繊維長６mmのポリプロピレン繊維0.４重
量部、およびメトローズ９０ＳＨ−３００００（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）製の形式ＲＶ−０２）で充分に混合
した。

【００３６】ここに、ダイナフロ−Ｚ１０５（商品名、
日本合成ゴム（株）製のポリイソプレンスルホン酸ナト
リウム）が上記ポルトランドセメントとけい砂の合量に
対し0.２５重量部溶解している水を、前記合量に対し２
８重量部添加して、全体をニーダで充分に混練した。こ
の混練物を、脱気用真空室が介装されている２段式真空
押出機で押出成形し、一辺１５mmの角棒形状の押出成形
体のグリーンとした。

【００３７】ついで、このグリーン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、
つづけて、１８０℃のスチーム中で5.５時間のオートク
レーブ養生を行った。養生後の押出成形体の嵩比重は1.
７５、気乾状態における曲げ強度（スパン長、１０cm）
は３２７kg/cm²、シャルピー衝撃値は1.９５kg-cm/cm²
であった。

【００３８】また、この押出成形体につき、７０℃／mi
n の昇温速度で７００℃まで加熱し、その温度で１５分
間保持したのち、室温まで徐冷して耐火性の評価を行っ
た。表面に若干のひび割れはみられたものの、押出成形
体は原形をとどめ、爆裂はほとんど発生していなかっ
た。 実施例２ 実施例１の養生後における押出成形体を、１０５℃で２
時間乾燥したのち、１０５℃から２５０℃まで１時間か
けて徐々に加熱し、２５０℃で１時間保持した。つい
で、室温まで６時間かけて徐冷したのち、実施例１の場
合と同じ条件で耐火性の評価試験を行った。

【００３９】表面のひび割れは少なく、爆裂は全く発生
していなかった。 比較例１ パーライトを配合しなかったことを除いては、実施例１
と同じようにして押出成形体を成形し、それを養生し
た。養生後の嵩比重は1.８５、曲げ強度（スパン長、１
０cm）は３３５kg/cm²、シャルピー衝撃値は2.０３kg-c
m/cm² であった。

【００４０】この押出成形体を、実施例２と同様の条件
で乾熱処理したのち、耐火性を評価した。部分的に爆裂
が発生し、押出成形体の破片が飛散した。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
水硬性組成物を用いれば、耐爆裂性と機械的特性が優れ
ている水和硬化物の押出成形体を製造することができ
る。これは、原料である水硬性無機物に粒径１００〜６
００μｍのけい砂を必須成分として５〜４０重量％配合
したことにより、オートクレーブ養生時に、けい砂が溶
解して石灰質原料と反応してもその一部が残存し、この
残存したけい砂と軽量化材とパルプとの相互作用によっ
て、水硬性無機物が緻密化するにもかかわらず、耐爆裂
性の低下が抑制されるからであると考えられる。

【００４２】また、配合した脂肪族重合体のスルホン酸
塩の滲透作用により、各成分の混練時における均一化が
促進され、押出成形体の耐爆裂性の向上が実現されてい
る。そして、本発明においては、この押出成形体に、さ
らに乾熱処理を施すことにより、爆裂の原因である結晶
水の量が制御され、耐爆裂性がさらに向上した押出成形
体を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 28/18 //(Ｃ０４Ｂ 28/18 14:06 Ｚ 14:02 Ｂ 16:02 Ｚ 24:26） Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒径１００〜６００μｍのけい砂を５〜
   ４０重量％含有する水硬性無機物１００重量部に対し、
   嵩密度が0.６g/cm³ 以下の軽量化材１〜１５重量部、パ
   ルプ0.５〜５重量部、および脂肪族重合体のスルホン酸
   塩0.０５〜２重量部を含有してなることを特徴とする水
   硬性組成物。
2. 【請求項２】 前記脂肪族重合体が共役ジエン系重合体
   である、請求項１の水硬性組成物。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２の水硬性組成物
   を押出成形してなる水和硬化物であることを特徴とする
   押出成形体。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２の水硬性組成物
   を押出成形してなる水和硬化物を、温度１５０〜３５０
   ℃で乾熱処理することを特徴とする、押出成形体の製造
   方法。