JPH0840758A

JPH0840758A - 繊維強化セメント製品及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0840758A
Application number: JP17722194A
Authority: JP
Inventors: Akira Yada; 明矢田
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1994-07-28
Publication date: 1996-02-13

Abstract

(57)【要約】【構成】補強材として、平均繊維長１．５〜３．０ｍ
ｍ、繊維長０．１〜６ｍｍのセルロース繊維を含有する
繊維強化セメント製品。【効果】本発明による製品は、表面意匠性、曲げ強度に
優れた効果を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化セメント製
品、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維強化セメント製品において、
製品の強度、加工性の向上を目的としてセルロース繊維
を添加することが、特開平１−２２５０２号などにより
提案されている。

【０００３】しかし、こうした方法においては、解繊／
叩解したセルロース繊維長として長いものから短いもの
まで広い範囲のものが含有され、製品の強度が必ずしも
充分とはいえず、また表面意匠性も充分ではなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
が有していた上述の課題を解消し、製品の強度、表面意
匠性に優れた繊維強化セメント製品及びその製造方法の
提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、補強材とし
て、平均繊維長１．５〜３．０ｍｍ、繊維長０．１〜６
ｍｍのセルロース繊維を含有する繊維強化セメント製品
である。

【０００６】本発明において、繊維長は、顕微鏡により
測定するものをいい、平均繊維長は、約２００本の繊維
について測定した繊維長をＪＩＳＺ８１０３にしたが
い、重みつき平均として算出するものをいう。

【０００７】本発明の繊維強化セメント製品において、
補強材として含有されるセルロース繊維は、平均繊維長
が１．５〜３．０ｍｍの範囲にあり、繊維長は０．１〜
６ｍｍの範囲にある。

【０００８】平均繊維長が１．５ｍｍ未満である場合又
は繊維長が０．１ｍｍ未満である場合は、補強効果が不
充分になり、目的とする強度が得られない。一方、平均
繊維長が３．０ｍｍ超である場合又は繊維長が６ｍｍ超
である場合は、セルロース繊維が均一に分散しがたく、
セルロース繊維の含有量が少ない部位の強度が低下する
とともに表面意匠性が低下する。

【０００９】セルロース繊維の径としては、通常の１μ
ｍ〜０．１ｍｍ程度のものが使用される。かかるセルロ
ース繊維は、常法にしたがって、パルプを解繊し叩解す
ることにより得られる。

【００１０】このセルロース繊維の含有量は２〜３０重
量％の範囲が好ましい。セルロース繊維の含有量が２重
量％未満では強度が低いので好ましくなく、３０重量％
超では均一に分散することが難しくなり、セルロース繊
維の含有量が少ない部位の強度が低下するので好ましく
ない。

【００１１】マトリックスとしては、公知のもの、すな
わち、セメント単独、セメントに石膏、スラグ、石灰、
珪石粉末を混合したもの等が使用される。このセルロー
ス繊維、マトリックスのほかにパーライトその他のもの
を含有し、各種特性の改善を図ることができる。

【００１２】かかる繊維強化セメント製品は、次のよう
にして製造できる。まず、原材料として、セメント及び
／又は石灰５〜７０重量％、スラグ０〜５０重量％、石
膏０〜５０重量％、珪石粉末２０〜６０重量％、パーラ
イト０〜３０重量％、水酸化マグネシウム０〜２０重量
％、シリカフューム０〜２０重量％、無機質骨材であっ
て上記以外のもの０〜２０重量％、セルロース繊維２〜
３０重量％、有機質混和剤であってセルロース繊維以外
のもの０〜２重量％の割合で調合する。

【００１３】このうち、セメント、石灰は次のような作
用がある。セメントの水和反応において生成するＣａ
（ＯＨ）₂ と、ＳｉＯ₂ が水熱反応し、ＣａＯ−ＳｉＯ
₂ −Ｈ₂ Ｏ系及び／又はトバモライト等の水和物を生成
する。これらＣａＯ−ＳｉＯ₂−Ｈ₂ Ｏ系、トバモライ
トは耐久性、曲げ強度に優れている。セメント、石灰の
含有量が合量で５％未満では、未反応のＳｉＯ₂ 分が多
量に残り、曲げ強度が低い。セメント、石灰の含有量が
合量で７０％超では、未反応のＣａ（ＯＨ）₂ が多量に
残り、ＣＯ₂ ガスによる材料の炭酸化を受けやすくな
り、耐久性が低下する。セメント、石灰の含有量は合量
で上記範囲中４０〜６０％の範囲が好ましい。

【００１４】かかるセメントとしてはポルトランドセメ
ント、アルミナセメント、耐硫酸塩セメント、高炉セメ
ント、ポゾランセメントが例示される。このうち、ポル
トランドセメント、アルミナセメントは、早強性があ
り、中間生成物であるエトリンガイトやそのモノサルフ
ェイト水和物を生成しにくく、トバモライトの生成が容
易であるので、好ましい。

【００１５】スラグは必須成分ではないが、含有するこ
とにより、次のような利点がある。スラグ中のＡｌ₂ Ｏ
₃ の反応によりトバモライトの生成が容易になり、曲げ
強度が向上し、耐凍結融解性が向上する。しかし、スラ
グの含有量が５０％を超えると、養生するためのオート
クレーブ中においてＨ₂ Ｓ等の発生が著しくなる。好ま
しいスラグの含有量は３０〜５０％である。

【００１６】石膏は必須成分ではないが、含有すること
により、材料の可塑性が向上し欠け等が少なくなる利点
がある。しかし、石膏の含有量が５０％を超えると、中
間生成物であるエトリンガイトやそのモノサルフェイト
水和物が生成し、最終生成物であるトバモライトが生成
しにくくなる。好ましい石膏の含有量は２〜１０％であ
る。

【００１７】珪石粉末は、次のような作用がある。Ｃａ
（ＯＨ）₂ と水熱反応し、ＣａＯ−ＳｉＯ₂ −Ｈ₂ Ｏ系
及び／又はトバモライトを生成する。珪石粉末として
は、結晶性が高い珪石微粉末がＣａＯ−ＳｉＯ₂ −Ｈ₂
Ｏ系及び／又はトバモライトを生成しやすい点から望ま
しい。

【００１８】珪石粉末の含有量が２０％未満では炭酸化
による経時劣化が著しくなり、６０％超では強度が低下
する。

【００１９】珪石微粉末としては比表面積が３５００〜
１００００ｃｍ² ／ｇの範囲内のものが望ましい。３５
００ｃｍ² ／ｇ未満では、ＳｉＯ₂ の反応率が５０％以
下にとどまり、曲げ強度が低い。１００００ｃｍ² ／ｇ
超では、スラリーを均一に混合することが困難であり、
仮に充分な混合度が得られても、成形時に他の原材料と
分離し、均一な品質が得られにくい。珪石微粉末のより
好ましい比表面積は６０００〜９０００ｃｍ² ／ｇの範
囲である。かかる珪石微粉末の比表面積の測定は、ＪＩ
ＳＲ５２０１のブレーン方法による。

【００２０】パーライトは必須成分ではないが、含有す
ることにより、製品の軽量化をはかることができる。し
かし、パーライトの含有量が３０％を超えると、混合時
に大量の水を添加する必要が生じ、生産性が低下する。

【００２１】水酸化マグネシウムは必須成分ではない
が、含有することにより、水和物の安定性を増すため
に、長期的な耐久性が向上する。しかし、水酸化マグネ
シウムの含有量が２０％を超えると、養生後に未反応の
状態で残留し、曲げ強度が低下する。

【００２２】シリカフュームは必須成分ではないが、含
有することにより、反応性が高く水和物の生成を促進す
る。さらに、平均粒径０．１〜１μｍの超微粒子である
ために、セルロース繊維等の間に充填することにより、
耐凍結融解性や表面意匠性が向上する。しかし、シリカ
フュームの含有量が２０％を超えると、脱水性が低下す
る。

【００２３】無機質骨材であって上記した以外のもの
（以下、単に無機質骨材という）は必須成分ではない
が、含有することにより、次のような利点がある。例え
ば、炭酸カルシウム、マイカは、セメント等の反応性を
損なうことがなく、寸法安定性を向上させる。しかし無
機質骨材の含有量が２０％を超えると、曲げ強度が低く
なる。

【００２４】セルロース繊維の含有量は２％未満では、
製品の強度が低下し、３０％超では、原料中に均一に分
散しにくなる。セルロース繊維としては、スラリーの流
動性が高く、より均一な分散が可能になる理由から平均
繊維長１．５〜３．０ｍｍ、繊維長０．１〜６ｍｍであ
る。なお、繊維径としては１μｍ〜０．１ｍｍが望まし
い。

【００２５】セルロース繊維の製造方法としては、繊維
長がより均一になる理由から、シート状のセルロース繊
維をフレーク状に裁断した後、湿式解繊／叩解するか、
又は、ダブルディスクリファイナーを用いて湿式解繊／
叩解することが望ましい。

【００２６】有機質混和剤であってセルロース繊維以外
のもの（以下、単に有機質混和剤という）は必須成分で
はないが、含有することにより、次のような利点があ
る。例えば、ポリビニルアルコール粉末及び／又はスチ
レン粉末は、５０〜１５０℃で溶解するため、養生中に
水和物中の空隙を充填し、耐凍結融解性が向上する。し
かし、有機質混和剤の含有量が２％を超えると、不燃特
性が低下する。

【００２７】これらの原料は、水と混合し固形分の含有
量が１０〜３０重量％程度のスラリーにして使用され
る。このスラリーを、抄造法、脱水プレス法、型枠鋳込
み法等の方法により所定の形状に成形し中間成形体を得
る。次いで、この中間体を養生し、繊維強化セメント製
品を製造する。この養生方法としては、６０〜８０℃の
飽和蒸気圧下で湿潤養生し、さらに、１５０〜１８０℃
の高温高圧下でのオートクレーブ養生することが、生産
性、強度の点で好ましい。

【００２８】

【作用】本発明において、従来のセルロース繊維を使用
した場合に比較して、スラリーの流動性、成形性が向上
するため、より均質で、強度及び／又は表面意匠性に優
れた品質の繊維強化セメント製品が得られる。

【００２９】

【実施例】予め、パルプシートを長さ２０ｍｍ、幅２ｍ
ｍのフレーク状に乾式裁断し、次いで、これに水を添加
してリファイナー解繊／叩解後パルパーにより解繊／叩
解し、又は、パルプシートをフレーク処理後これに水を
添加してパルパーにより解繊／叩解し、例１、例２、例
３のセルロース繊維を調製する。次いで、セメント３０
重量％、珪石微粉末４０重量％、パーライト１０重量
％、セルロース繊維１０重量％、水酸化マグネシウム５
重量％、炭酸カルシウム５重量％の割合になるように各
原料を調製し、これに水を添加してスラリーを得た。

【００３０】スラリーの粘度を表１に示す。用いた珪石
微粉末についてＪＩＳＲ５２０１にしたがって測定し
た比表面積も表１に示す。セルロース繊維については、
顕微鏡により約２００本の繊維を測定しそのうち最大の
ものを最大繊維長とし、最小のものを最小繊維長とし
た。また、平均繊維長は、測定した約２００本の繊維の
繊維長からＪＩＳＺ８１０３にしたがって算出した。
これらも表１に示す。

【００３１】次いで、スラリーを加圧脱水して１６ｍｍ
厚の中間成形体を得た。次いで中間成形体を８０℃飽和
水蒸気圧で８時間養生し、その後オートクレーブを用い
て１６０℃で１５時間養生を行い、サンプルを作製し
た。

【００３２】比較例である例４では、乾式裁断を行わず
シート状のセルロース繊維をパルパーにより解繊／叩解
した繊維を使用した点以外は例３と同様にしてサンプル
を作製した。

【００３３】これらのサンプルについて、かさ比重、曲
げ強度、表面意匠性を測定した結果を表１に示す。かさ
比重はＪＩＳＡ５４１３石綿セメントパーライト板の
かさ比重試験に準じて測定し、曲げ強度はＪＩＳＡ５
４２２にしたがい測定した。表面意匠性に関する評価
は、５名の判定員により５点法（表面意匠性に最も優れ
るものを５点、最も劣るものを１点とし、表面意匠性を
５段階で採点する）で行い、平均点が２点以下のサンプ
ルを×、３〜４を○、４点以上を◎とした。

【００３４】表１より明らかなように、本発明によれ
ば、スラリーの流動性が高く、成形性の高いスラリーを
調製できる。さらに、強度、表面意匠性に優れた品質を
有する製品が得られる。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明による製品は、表面意匠性、曲げ
強度に優れた効果を有する。

───────────────────────────────────────────────────── 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 14:18 22:06 Ｚ 14:26） 103:10 111:20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】補強材として、平均繊維長１．５〜３．０
ｍｍ、繊維長０．１〜６ｍｍのセルロース繊維を含有す
る繊維強化セメント製品。
【請求項２】水硬性スラリーを所定の形状に脱水成形し
て中間成形体を成形し、中間成形体を養生硬化する繊維
強化セメント製品の製造方法であって、水硬性スラリー
の固形分は、セメント及び／又は石灰５〜７０重量％、
スラグ０〜５０重量％、石膏０〜５０重量％、珪石粉末
２０〜６０重量％、パーライト０〜３０重量％、水酸化
マグネシウム０〜２０重量％、シリカフューム０〜２０
重量％、無機質骨材であって上記以外のもの０〜２０重
量％、セルロース繊維２〜３０重量％、有機混和剤であ
ってセルロース繊維以外のもの０〜２重量％を含有し、
セルロース繊維は平均繊維長１．５〜３．０ｍｍ、繊維
長０．１〜６ｍｍである繊維強化セメント製品の製造方
法。
【請求項３】前記珪石粉末は、比表面積６０００〜９０
００ｃｍ² ／ｇである請求項２記載の繊維強化セメント
製品の製造方法。