JPH07149556A

JPH07149556A - 繊維補強押出成形セメント板の製造方法及び得られた押出成形セメント板の用途

Info

Publication number: JPH07149556A
Application number: JP30145793A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Oka; 一則岡; Taku Saeki; 卓佐伯; Takanori Okamoto; 孝則岡本; Hidemi Doi; 秀美土肥; Takeshi Suzuki; 毅鈴木
Original assignee: Okura Industrial Co Ltd
Current assignee: Okura Industrial Co Ltd
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1993-12-01
Publication date: 1995-06-13

Abstract

(57)【要約】【目的】曲げ強度で３００kg/cm²以上、アイゾット衝撃
強度（ノッチ付）で５kg-cm/cm²以上を有し、壁材、屋
根下地材、階段踏み板、足場板、床材、型枠への用途に
好適に使用できる繊維補強押出成形セメント板の製造方
法を提供することを目的とする。【構成】セメント、水、ビニル単量体、逆乳化剤、繊維
からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を押
出成形し、養生硬化してなるセメント成形板において、
繊維として炭素繊維とポリプロピレン繊維を用いること
を特徴とする繊維補強押出成形セメント板の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は曲げ強度と衝撃強度に優
れた繊維補強押出成形セメント板の製造方法及び得られ
た押出成形セメント板の用途に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、押出成形セメント板は耐候
性、防火性に優れており、製造コストも低いことから特
に建築材料として多量に生産されている。これらの押出
成形セメント板は通常セメント、ケイ砂、メチルセルロ
ース、アスベストに必要に応じて軽量骨材を混合したも
のに水を加えて混練して得られる粘土状物を押出成形し
た後、蒸気養生などの方法で硬化させて製造している。
しかしながら、この方法においては賦形性を与えるため
に水の使用量を少なくするため２０kg/cm²以上の高圧で
押出成形することが必要であること、補強繊維が高圧で
著しく破損して十分な補強効果が得られないこと、有機
繊維はセメントとの親和性が悪いので、通常は発ガン性
のあるアスベストのような特定の繊維しか使用できない
こと、高強度のものは高比重であるので作業性が悪いこ
と等の問題点を有していた。

【０００３】これに対して、本発明者等は先に、セメン
トスラリー、ビニル単量体及び界面活性剤からなるセメ
ント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョンは賦形性が非常に優れて
いること、低圧押出成形が可能であり、硬化物はビニル
単量体が連続層で硬化した多孔質複合構造を取っている
ため軽量でかつ強度の高いセメント板が得られることを
明らかにした（特公平１−３０７７８号公報、特公平２
−１６２６６号公報、特公平２−１１５４４号公報）。
更に、このセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョンは無機繊
維だけでなく有機繊維との親和性も良好で、各種繊維を
補強材とするセメント板が５kg/cm²以下の低圧で押出成
形できることを見いだした（特開平１−１７６２５８号
公報、特開平５−７０２０６号公報）。これによって、
ノンアスベストタイプの繊維補強押出成形セメント板を
有利に製造できるようになった。

【０００４】更に、本発明者等はこのような繊維補強押
出成形セメント板の用途展開をはかる中で、土木、建築
分野において外壁、内壁、屋根下地材、階段踏み板、床
材、足場板、型枠等の用途では曲げ強度とともに衝撃強
度にも優れた、具体的には曲げ強度が３００kg/cm²以
上、アイゾット（ノッチ付）衝撃強度が５kg-cm/cm²以
上であって、好ましくはより軽量であることが要望され
ていることが分かった。このレベルが達成されれば前記
用途において取扱い時のセメント板の割れ、カケが大幅
に少なくなって作業性が向上するとともに衝撃によって
一挙に破壊することがなくなり安全性も飛躍的に向上す
る。しかしながら、このような機械的強度レベルは従来
の押出成形セメント板はもとより上記Ｗ／Ｏ型エマルジ
ョンを用いる本発明者等によるこれまでの検討において
も達成は困難であった。すなわち、曲げ強度３００kg/c
m²以上を達成できても、衝撃強度を同時に向上させるこ
とは無機物硬化体であるセメント板の特性上極めて困難
であるとされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決し、曲げ強度で３００kg/cm²以上、アイゾット衝撃
強度（ノッチ付）で５kg-cm/cm²以上を有する、特に壁
材、床材、型枠等に好適に使用できる押出成形セメント
板の有利な製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、セメン
ト、水、ビニル単量体、逆乳化剤、繊維からなるセメン
ト含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を押出成形し、養生
硬化してなるセメント成形板において、繊維として炭素
繊維とポリプロピレン繊維を用いることを特徴とする繊
維補強押出成形セメント板の製造方法が提供され、更
に、前記Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物中の炭素繊維とポ
リプロピレン繊維がそれぞれ１〜６重量％、０．２〜３
重量％であることを特徴とする前記繊維補強押出成形セ
メント板の製造方法が提供され、更に、前記押出成形を
５kg/cm²以下の圧力で行うことを特徴とする前記繊維補
強押出成形セメント板の製造方法が提供され、更にま
た、上記方法で製造された繊維補強押出成形セメント板
の壁材、屋根下地材、階段踏み板、床材、足場板又は型
枠としての用途が提供される。

【０００７】すなわち、本発明者等はセメント含有Ｗ／
Ｏ型エマルジョンを押出成形するセメント成形板の製造
方法について、補強材としての繊維に着目して詳細に検
討を加えた結果、炭素繊維とポリプロピレン繊維の二種
類の繊維を組み合わせて用いた場合、比較的軽量であっ
ても、前記のレベルをクリアーして壁材、屋根下地材、
階段踏み板、床材、足場板又は型枠等の用途にも使用で
きる極めて強靱な押出成形セメント板が得られることを
見いだし本発明に到達したのである。

【０００８】以下に本発明の繊維補強押出成形セメント
板の製造方法について更に詳しく説明する。本発明に使
用されるセメントとしてはポルトランドセメント、高炉
セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、
アルミナセメントあるいはケイ砂等のケイ酸化合物、カ
ルシウム化合物等が挙げられる。これらは単独あるいは
混合して使用することができる。

【０００９】ビニル単量体としては水に対する溶解性が
小さく水とエマルジョンを形成でき、かつ分子中に重合
性二重結合を有する化合物であれば特に制限はない。例
えば、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル
モノマー、（メタ）アクリル酸エチル、（メタ）アクリ
ル酸メチル等の（メタ）アクリル酸エステルあるいはジ
ビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリ
レート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレ
ート、エポキシ（メタ）アクリレート、不飽和ポリエス
テル樹脂等の多官能単量体が挙げられる。特に、これら
の中でもスチレン又はスチレンを主成分とする混合物が
経済的にも、エマルジョン形成性の面からも好ましい。
更に、得られる成形板の機械的強度や重合特性を向上さ
せるために分子中に重合性二重結合を２個以上有する単
量体を一部併用することが好ましい。また、ビニル単量
体に重合触媒を少量混入することによって養生硬化反応
を促進させることができ、有機過酸化物等のラジカル重
合開始剤又はレドックス触媒が通常の処方に従って使用
される。

【００１０】逆乳化剤としてはＷ／Ｏ型エマルジョンを
形成するものであれば特に制限はないがソルビタンセス
キオレート、ソルビタンモノオレート、ソルビタンモノ
ラウレート、グリセリンモノステアレート、ジエチレン
グリコールモノステアレート、ジグリセリンモノオレー
ト、アルキレングリコールの無水マレイン酸付加物、又
はポリアルキレンポリアミンと高級脂肪酸から得られる
アミノ基含有縮合反応生成物と有機スルホン酸及び／又
は有機酸性リン酸エステルの中和物等が好ましい。これ
らは単独であるいは二種以上混合して使用することがで
きる。また、逆乳化剤はビニル単量体と逆乳化剤の合計
量の３〜５０重量％を通常ビニル単量体に溶解して用い
られる。

【００１１】本発明においては繊維として炭素繊維とポ
リプロピレン繊維を用いるのであり、その形状について
特に制限はないが通常長さが２０ｍｍ未満、好ましくは
６〜１２ｍｍのものが押出成形性、補強効果の面から好
ましい。また、使用量はセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジ
ョン組成物中で炭素繊維が１〜６重量％、ポリプロピレ
ン繊維が０．３〜３重量％にするのが好ましい。この範
囲を超えて使用量が多くなると押出成形性が悪くなる傾
向があり、少ないと所望の性能が得られにくくなるので
好ましくない。

【００１２】ここで、炭素繊維は曲げ強度の向上に貢献
し、ポリプロピレン繊維は衝撃強度の向上に貢献してお
り、両者を併用することによって従来にはない優れた機
械的強度のセメント成形板が得られたのである。これは
本発明のＷ／Ｏ型エマルジョン組成物中ではビニル単量
体が連続層となり、その中にセメントと水が分散してい
るので、従来のセメント−水溶性高分子よりなる組成物
に比較して、表面が親油性のポリプロピレン繊維と炭素
繊維が極めて良好に系中に分散し、硬化後はマトリック
ス中に強固に結合するためと思われる。また、その使用
量が従来のアスベスト繊維の使用量よりはるかに少ない
にもかかわらず優れた補強効果を発揮できる。

【００１３】上述したセメント、水、ビニル単量体、逆
乳化剤、炭素繊維及びポリプロピレン繊維からセメント
含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を製造するのである
が、その際、セメントと水の重量比を１００：１５〜８
０、特に１００：２０〜６０程度にするのが好ましい。
水の重量比が１５未満の場合は押出成形が困難となり、
８０を超えると空隙率が大きくなって所望の機械的強度
が得られにくくなるので好ましくない。また、ビニル単
量体の使用量はセメントと水の合計量に対して１〜２０
重量％程度が好ましい。ビニル単量体の使用量が多くな
るとコストが高くなるばかりでなく、得られたセメント
板の防火性も低下するので不利である。逆にビニル単量
体が少ないと均一なＷ／Ｏ型エマルジョンが得られにく
くなるので好ましくない。

【００１４】セメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョンは、例
えばセメントと水の混合物に逆乳化剤のビニル単量体溶
液と繊維を添加混合するか、あるいはビニル単量体、繊
維、逆乳化剤、水を混合してＷ／Ｏ型エマルジョンとな
し、これにセメントを添加する方法等の方法で製造され
る。なお、混合には連続式ニーダー、ミキサー等が使用
でき、混合装置にもよるが通常０．５〜５分の混合で粘
稠な柔らかい粘土状の水に不溶のセメント含有Ｗ／Ｏ型
エマルジョン組成物が得られる。

【００１５】次に、得られたＷ／Ｏ型エマルジョン組成
物を成形用ダイスを備えた押出成形機に供給して５kg/c
m²以下の圧力で押出成形する。このような低い圧力で押
出成形するためエマルジョン中の非常に破損しやすい炭
素繊維の破損を最小限に抑えることができ極めて機械的
強度の高い押出成形セメント板を製造することが可能と
なったのである。なお、この理由は本発明で使用するセ
メント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョンが炭素繊維及びポリプ
ロピレン繊維に対して優れた親和性を有しており、しか
も高いチクソトロピー性と、潤滑性を有しているからで
あると考えられる。

【００１６】次いで、得られた成形板を自然養生、蒸気
養生、オートクレーブ養生等の方法でビニル単量体の重
合反応とセメントとの水和反応を進行させて硬化させ本
発明の押出成形セメント板が得られる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳しく説
明する。まお、以下で使用する部は全て重量部である。
なお、機械的強度はＪＩＳＫ７１１０及びＪＩＳＫ
７２０３に準拠してそれぞれアイゾット（ノッチ付）衝
撃強度、曲げ強度を測定した。

【００１８】実施例１〜７、比較例１〜６スチレン８８部、ビスフェノールＡエチレンオキサイド
付加物のジメタクリレート５部からなるビニル単量体混
合物に有機過酸化物としてｔ−ブチルパーベンゾエート
１部、逆乳化剤としてテトラエチルペンタミン１モルと
オレイン酸１．５モルの縮合反応生成物のドデシルベン
ゼンスルホン酸による中和物を１２部添加して混合溶解
してビニル単量体溶液となし、これに長さ１０mm、直径
１８μのピッチ系炭素繊維と長さ１０mm、直径１８μの
ポリプロピレン繊維を表１に示す所定量及び水６６３部
を添加して約５００ｒｐｍのミキサーで１分間攪拌して
Ｗ／Ｏ型エマルジョンとした。これにポルトランドセメ
ント２１２０部を更に添加して３分間攪拌して水に不溶
性で軟らかい粘土状のセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョ
ン組成物を得た。ついでこれを押出機に供給して３kg/c
m²以下の圧力で幅１３５mm、厚さ２０mmの板状に押し出
し、８５℃、９８％ＲＨの条件で４２時間蒸気養生した
後、乾燥して試験片を得た。機械的強度の測定結果を表
１に示す。

【００１９】なお、比較のために炭素繊維、ポリプロピ
レン繊維を単独で使用した場合、繊維を使用しない場
合、ポリプロピレン繊維に代えて他の繊維を使用した場
合及び市販の押出成形セメント板の機械的強度を測定し
た結果も併せて表１に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】実施例８〜１０実施例１と同じビニル単量体溶液（ＶＭＳ）、炭素繊
維、ポリプロピレン繊維、ポルトランドセメントを用い
てＶＭＳ、水、セメント比、及び繊維の添加量を代えた
以外は実施例１と同様にして試験片を得た。機械的強度
の測定結果を表２に示す。表２から低比重の押出成形セ
メント板でも優れた強度を示すことがわかる。

【００２２】

【表２】

【００２３】実施例１１最大毎時０．６トンの処理能力を有する連続ニーダー、
真空室、押出スクリューを備えた連続押出成形機にポル
トランドセメントを３８０kg/hr、水を１２０kg/hr、炭
素繊維（長さ１０mm、直径１８μ）を１３．４kg/hr、
ポリプロピレン繊維（長さ１０mm、直径１８μ）を
２．７kg/hr、及びスチレン７５部、ソルビタンモノオ
レート２５部、ｔ−ブチルパーベンゾエート１部を混合
溶解して得られるビニル単量体溶液を２１kg/hrで連続
定量供給して３kg/cm²以下の圧力で押し出して幅４５５
mm、厚さ１２mmの押出成形セメント板を得た。このセメ
ント板を実施例１と同様に養生、硬化、乾燥して試験片
を得た。この試験片の比重は１．７２、曲げ強度３４０
kg/cm²、衝撃強度７．４kg-cm/cm²であった。

【００２４】

【効果】本発明によって、従来のセメント板には見られ
ない優れた曲げ強度と衝撃強度を有する比較的低比重か
ら高比重の範囲の繊維補強押出成形セメント板を製造す
ることができるようになった。したがって、このような
セメント板が土木、建築分野の外壁、内壁等に使用する
壁材、屋根下地材、階段踏み板、床材、足場板あるいは
コンクリート型枠、永久型枠等の型枠としての用途に使
用可能となったことにより作業性、安全性を更に向上さ
せることができた。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｅ０４Ｆ 13/14 １０２Ｂ 9127−2ＥＥ０４Ｇ 9/02 7628−2Ｅ //(Ｃ０４Ｂ 28/02 14:38 Ａ 16:06 Ｇ 24:28 Ｚ 24:00） 111:72 (72)発明者土肥秀美香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社内 (72)発明者鈴木毅香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セメント、水、ビニル単量体、逆乳化剤、
繊維からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物
を押出成形し、養生硬化してなるセメント成形板におい
て、繊維として炭素繊維とポリプロピレン繊維を用いる
ことを特徴とする繊維補強押出成形セメント板の製造方
法。
【請求項２】前記Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物中の炭素
繊維とポリプロピレン繊維がそれぞれ１〜６重量％、
０．２〜３重量％であることを特徴とする請求項１記載
の繊維補強押出成形セメント板の製造方法。
【請求項３】前記押出成形を５kg/cm²以下の圧力で行う
ことを特徴とする請求項１記載の繊維補強押出成形セメ
ント板の製造方法。
【請求項４】請求項１〜３記載の方法で製造された繊維
補強押出成形セメント板の壁材、屋根下地材、階段踏み
板、床材、足場板又は型枠としての用途。