JPH11207728A - 無機質建材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水性スラリー中でのシリカヒュームの分散性
を高め、シリカヒュームの反応による組織の緻密化によ
る製品の強度、特に曲げ強度および耐凍害性の高い無機
質建材の製造を可能とする。 【解決手段】 セメントを主成分とする原料固形分とシ
リカヒュームを配合した水性スラリーから抄造し次いで
成形することにより無機質建材を製造する方法であっ
て、シリカヒュームと水とを混合してスラリーバッチを
調製し、このスラリーバッチを、セメントを主成分とす
る原料固形分もしくはその水性スラリーに混合する工程
を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願の発明は、無機質建
材の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、こ
の出願の発明は、外壁材、屋根瓦等の外装材や内装材等
として有用な、セメント系無機質建材の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、外壁材や屋根瓦等の外装材、
あるいは内装材等としての建材として、セメントを主成
分とする原料固形分の水性スラリーを抄造し、次いで成
形して製造した無機質建材が知られている。このセメン
ト系無機質建材については、さらに詳しくは、主成分と
してのセメントをはじめ、シリカ、パーミキュライト、
フライアッシュ等の無機質成分や、パルプ、ロックウー
ル等の補強繊維分等からなる固形分が必要に応じて配合
される粘度調整剤等の添加成分とともに配合された水性
スラリーを、丸網式、あるいは長網式等の方式によって
抄造して湿潤状態にあるグリーンシートを作製し、次い
でこのグリーンシートを脱水、乾燥、成形し、最終的に
養生して所定の形状と大きさの製品とする方法で製造す
ることが知られている。

【０００３】そして最近では、この無機質建材の製造に
おいて、微粉末珪砂として知られているシリカヒューム
を原料固形分の一種として用い、その微粉末としての養
生過程での高い反応性を利用してより緻密な組織を形成
し、無機質建材の強度の向上とそれにともなう耐凍害性
の向上を図ることが検討されてきてもいる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の、抄造法による
無機質建材の製造法では、圧縮力によるプレス成形が行
われるとしても、その組織の緻密化による強度の向上、
特に曲げ強度の向上にはどうしても制約があることか
ら、前記のような、反応性が高く、組織の緻密化が期待
される微粉末のシリカヒュームの添加は、従来の無機質
建材の問題点を解消するのに有効な手段であると考えら
れている。

【０００５】しかしながら、実際には、シリカヒューム
の添加には、以下のような問題点があった。すなわち、
シリカヒュームは、微粉末であることにおいて大変に凝
集しやすく、二次粒子を形成しやすいため、セメント等
の原料固形分とともに水に混合して水性スラリーとする
際には、投入する段階ですでに凝集した二次粒子となっ
ており、水性スラリーを形成した段階でも、この二次粒
子は、一次粒子の微粉末に分散されずに抄造されてしま
うという問題がある。このため、抄造された後には凝集
二次粒子中の未反応のシリカヒュームの存在によって養
生過程での反応は充分に進行せず、製品の強度の向上
や、それにともなう製品の耐凍害性の向上が望めないこ
とになる。

【０００６】しかも、シリカヒュームの添加は、凝集し
た二次粒子の状態で行われることになるため、その粒子
径が大きく、濾過抵抗が低下し、所要製品の生産性がか
えって低下するという問題が生じるのである。特にこの
問題は、丸網抄造法において顕著であった。そこで、こ
のような問題点を解消してシリカヒュームの添加を有効
なものとするための新しい技術的手段の確立が求められ
ていた。

【０００７】この出願の発明は、以上のとおりの事情に
鑑みてなされたものであり、シリカヒュームの添加配合
による組織の緻密化と、それによる強度、特に曲げ強度
の向上と耐凍害性の向上を図り、しかも凝集二次粒子の
存在による濾過抵抗の低下と生産性の低下を抑えて高品
質の無機質建材を高い生産性で製造することのできる新
しい方法を提供することを課題としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この出願は、前記の課題
を解決するために、第１の発明として、セメントを主成
分とする原料固形分とシリカヒュームを配合した水性ス
ラリーから抄造し次いで成形することにより無機質建材
を製造する方法であって、シリカヒュームと水とを混合
してスラリーバッチを調製し、このスラリーバッチを、
セメントを主成分とする原料固形分もしくはその水性ス
ラリーに混合する工程を採用することを特徴とする無機
質建材の製造方法を提供する。

【０００９】

【発明の実施の形態】この出願の発明は、前記のとおり
の特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態につ
いて詳しく説明する。前記のこの出願の発明で構成とし
ている水性スラリーの組成については、主成分としての
セメントをはじめとする原料固形分が挙げられる。セメ
ントは、普通ポルトランドセメントをはじめ、建材の用
途に応じて変性した組成のセメントの各種のものであっ
てよい。また、原料固形分には、セメント成分と同様
に、従来より知られているものをはじめとする各種のも
のが用いられる。代表的なものを例示すれば、無機質成
分、特に無機質の骨材成分としてのシリカ、パーミキュ
ライト、フライアッシュ等が、またパルプ、ロックウー
ル、グラスウール、合成繊維等の補強短繊維成分が挙げ
られる。

【００１０】なお、前記の無機質成分や補強短繊維成分
の大きさは、従来の場合と同様のものでよく、たとえば
シリカ等の無機質成分については、１０〜８００μｍ程
度の範囲の粒径であってよい。そして、この出願の発明
では、シリカヒュームと水とを混合してスラリーバッチ
を調製し、この調製されたスラリーバッチを、前記のセ
メントを主成分とする原料固形分、もしくはその水性ス
ラリーに混合する工程を採用する。図１は、この工程を
例示したブロック図である。

【００１１】この工程は、シリカヒュームの粒径の大き
な凝集二次粒子が抄造されてしまうことがないようにす
るために欠かせない工程である。前記の水性のスラリー
バッチは、シリカヒュームが、微細な一次粒子、もしく
は凝集した二次粒子として水性スラリーに分散されてい
る場合にもより粒径が小さなものとして存在することを
可能とし、このような、シリカヒュームが微細分散され
た状態において、セメントをはじめとする原料固形分と
混合されるようにしている。

【００１２】スラリーバッチの調製と、この調製された
スラリーバッチとセメント等の原料固形分もしくはその
スラリーとの混合が、この出願の発明において、製造さ
れた無機質建材の組織の緻密化と、それによる強度の向
上、耐凍害性の向上を可能としている。そしてまた、抄
造時の濾過抵抗の低下を抑え、その結果として生産性の
低下も抑えている。

【００１３】製品の養生時の反応活性の点からは、シリ
カヒュームについては、その一次粒子の平均粒径として
は８μｍ以下のものが適当であり、より好ましくは５μ
ｍ以下、さらには３μｍ以下のものである。また、スラ
リーバッチにおけるシリカヒュームは、一次粒子、ある
いは凝集した二次粒子の状態であっても、その平均粒径
が８μｍ以下であるのが適当である。より好ましくは５
μｍ以下である。８μｍを超える場合には、製品養生過
程での未反応シリカヒュームの存在により製品の強度向
上、耐凍害性の向上は期待できず、逆に、大きな粒径に
よって濾過抵抗が低下し、所要の厚みと組織の抄造のた
めの生産性が低下することになる。

【００１４】なお、このような粒径の下限については、
シリカヒュームの製造上の限界として考えられる。粒径
がより小さいことが好ましいことに相違はない。スラリ
ーバッチにおいては、前記のとおりの、シリカヒューム
が微細分散された状態とするためには、スラリーバッチ
に対して分散処理を施し、次いでスラリーバッチをセメ
ント等の原料固形分と混合することが有効でもある。

【００１５】このような分散処理としては、たとえばス
ラリーバッチのｐＨ値を調整することや、分散剤を添加
すること、さらには超音波振動を加えること等の手段が
考慮される。ｐＨの調整については、スラリーバッチの
ｐＨを８以下とするのが適当である。

【００１６】ｐＨを８以下とするには、無機酸や有機酸
の添加により調製することができる。たとえば塩酸、硫
酸、有機カルボン酸等の添加が考慮される。なお、ｐＨ
を５よりも小さくしても効果の向上は望めない傾向にあ
ることから、実際的にはｐＨは５〜８の範囲でよい。こ
の範囲にするために、アルカリをスラリーバッチに添加
してもよい。ＮａＯＨ、ＫＯＨ等のアルカリである。分
散剤を使用する場合には、界面活性剤等がたとえば考慮
される。これらの添加量は微量であってよく、分散され
ているシリカヒューム重量１に対して重量比で、０．１
〜５程度の割合であってよい。分散剤としては、たとえ
ばその具体例としては、有機ポリカルボン酸やその塩類
が挙げられる。

【００１７】シリカヒュームは、セメント等の原料固形
分とともに水に配合されて水性スラリーを構成するが、
シリカヒュームや原料固形分の配合割合については、ま
ず、シリカヒュームを含めた固形分の全体量に占める割
合としては、一般的には、セメントが３０〜７０重量
％、シリカ等の無機質成分が１５〜５０重量％、補強短
繊維が１０重量％以下、そしてシリカヒュームが１０重
量％以下であるのが適当である。より好ましくは、セメ
ントは４０〜６５重量％、シリカ等の無機質成分が２０
〜４５重量％、補強短繊維が２〜８重量％、シリカヒュ
ームが２〜８重量、特に５〜８重量％である。

【００１８】シリカヒュームの割合が１０重量％を超え
る場合には、未反応シリカヒュームによって養生過程に
おける組織緻密化のための反応は充分なものとならず、
かえって製品強度や耐凍害性を阻害する要因となりかね
ない。また、配合量が、たとえば１重量％未満のように
あまりにも少ない場合には発明の所期目的は達成できな
いことになる。

【００１９】シリカヒュームを含めた固形分の水性スラ
リーにおける割合については、抄造法による製造を実際
的なものにするために、一般的には、スラリー中におけ
る濃度を５〜３０重量％を目安とするのが適当である。
さらには、８〜２０重量％程度がより適当である。５重
量％未満、あるいは３０重量％を超える場合には、抄造
による生産性が低下し、かつ、均一組成の無機質建材を
得ることが難しくなる。そして、シリカヒュームの添加
効果も得られないことになる。

【００２０】以上のような水性スラリーへの配合割合を
考慮して、シリカヒューム含有のスラリーバッチがあら
かじめ調製されることになる。なお、シリカヒュームを
除く、セメント等の固形分（原料固形分）については、
スラリーバッチに直接添加して混合してもよいし、水性
スラリーの状態としておいて前記のスラリーバッチと混
合するようにしてもよい。

【００２１】シリカヒュームと水との混合によるスラリ
ーバッチの調製、そしてこのスラリーバッチのセメント
をはじめとする原料固形分もしくはその水性スラリーへ
の混合には、従来と同様に、機械的攪拌手段や、磁気に
よる攪拌手段、あるいは（循環）ジェット噴流による攪
拌手段等の各種の手段が適宜に採用される。また、抄造
の方式、脱水、プレス、成形、乾燥、そして養生につい
ても従来同様の様々な手段を採用することができる。た
とえば、丸網抄造法や減圧吸引脱水、３０〜８０ｋｇ／
ｃｍ² 程度の加圧力でのプレス成形、オートクレーブ養
生等の手段である。

【００２２】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの出
願の発明の実施の形態について説明する。

【００２３】

【実施例】（実施例１）固形分の配合割合（重量％）
が、その原体量に対して、セメント５０％、シリカ４０
％、パルプ５％で、かつシリカヒュームが５％の割合と
なるように、まず、シリカヒュームと水とを混合してス
ラリーバッチを調整し、次いで、セメント等の原料固形
分を添加し、含固形分の濃度が１０重量％となるように
水性スラリーを形成した。

【００２４】スラリーバッチ調製のために投入されたシ
リカヒュームの平均粒径は約１０μｍであったが、調製
されたスラリーバッチにおける平均粒径は３．５μｍで
あった。投入時には、すでに凝集により二次粒子の平均
粒径が約１０μｍにまで成長していたシリカヒューム
は、スラリーバッチへの分散によって、３．５μｍにま
で微細分散された状態とされた。

【００２５】前記のとおりの調製されたスラリーとセメ
ント等の固形分との混合により形成された水性スラリー
を用いて丸網方式により抄造を行い、５０ｋｇ／ｃｍ²
の加圧力で脱水プレス成形を行い、製板した。丸網抄造
法での抄造は、濾過抵抗の低下もなく安定した状態で行
われた。また、製板後の板について曲げ強度を測定し、
ＡＳＴＭ−Ａ法による凍害試験（３００サイクル）を行
った。その結果、曲げ強度は、２００ｋｇ／ｃｍ² で、
凍害試験では異常は認められなかった。 （実施例２〜４）実施例１と同様にして、シリカヒュー
ムの配合割合を変更して製板を行った。

【００２６】スラリーバッチにおけるシリカヒュームの
平均粒径、丸網抄造の安定性、製板された板の曲げ強
度、並びに凍害試験の結果を評価した。その結果を表１
に示した。いずれの場合にも、品質等は良好であること
が確認された。また、比較のために、シリカヒュームを
全く配合しない場合、並びにスラリーバッチを調製する
ことなしに、シリカヒュームをセメント等の原料固形分
とともに直接混合してスラリーとした場合についても評
価した。

【００２７】その結果も表１に示した。いずれの場合
も、品質等において劣ることが確認された。

【００２８】

【表１】

【００２９】（実施例５）実施例１において、調製され
たスラリーバッチに対して超音波振動（３００Ｗ，２分
間）を加えることで分散処理を行った。スラリーバッチ
におけるシリカヒュームの平均粒径は、一次粒子径にほ
ぼ相当する０．６μｍであった。

【００３０】同様に曲げ強度を測定したところ、２３０
ｋｇｆ／ｃｍ² であり、丸網抄造の安定性は良好で、凍
害試験でも全く異常は認められなかった。実施例１に比
べて、曲げ強度が向上していることが確認された。シリ
カヒュームの配合量を３％とした場合には、曲げ強度は
２０９ｋｇｆ／ｃｍ² であった。丸網抄造安定性は良好
で、凍害試験でも異常は認められなかった。

【００３１】以上の結果からは、分散処理した場合に
は、シリカヒュームの添加割合を低減させても良好な品
質と生産性で製板できることが確認された。

【００３２】

【発明の効果】以上詳しく説明したとおり、この出願の
発明によって、水性スラリー中でのシリカヒュームの分
散性を高め、シリカヒュームの反応による組織の緻密化
による製品の強度、特に曲げ強度および耐凍害性の高い
無機質建材の製造を可能とする。

【００３３】そして、この出願の発明では、丸網方式等
の抄造法において、シリカヒュームの分散性を高めるこ
とで粒子径成長を抑え、濾過抵抗の低下を抑えてこれを
適切なものにして良好な生産性を維持して製造すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の工程を示したブロック図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメントを主成分とする原料固形分とシ
   リカヒュームを配合した水性スラリーから抄造し次いで
   成形することにより無機質建材を製造する方法であっ
   て、シリカヒュームと水とを混合してスラリーバッチを
   調製し、このスラリーバッチを、セメントを主成分とす
   る原料固形分もしくはその水性スラリーに混合する工程
   を採用することを特徴とする無機質建材の製造方法。