JPH1143361A

JPH1143361A - 脱水プレス成形用組成物および脱水プレス成形体の製造方法

Info

Publication number: JPH1143361A
Application number: JP20121297A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kato; 賢加藤
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1997-07-28
Filing date: 1997-07-28
Publication date: 1999-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】乾燥状態、飽水状態ともに高い曲げ強度を有
し、高靭性であり、成形性にも優れた脱水プレス成形体
用の組成物及び製造方法を提供する。【解決手段】水硬性無機物質と、平均粒径が１０μｍ
〜２ｍｍの結晶質無機充填材と、平均粒径が０．０１〜
１μｍの非晶質シリカと、合成繊維と、減水剤を含むこ
とを特徴とする脱水プレス成形用組成物、及びこの組成
物を脱水プレス成形し養生硬化させることを特徴とする
脱水プレス成形体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は脱水プレス成形用組
成物、および脱水プレス成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】床、壁、屋根などの建築用部材としてセ
メントなどの水硬性無機物質による成形体が使用されて
いる。これらの部材は、抄造法、押し出し法、脱水プレ
ス法等により成形されている。このうち、脱水プレス法
は、意匠性に優れているため表面に複雑な形状を必要と
する部材などには特に適した方法である。ところで、こ
れら建築用部材としては従来から比較的強度の高い石綿
セメント成形板が利用されている。石綿は成形時におけ
る成形性を良くし、硬化後の機械的強度を向上させる効
果があるが、近年その発癌性が問題視されており、現在
は石綿を使用しないで高強度を得るような成形体の製造
方法が望まれている。

【０００３】無石綿で強度の大きいセメント成形体の製
造方法として例えば特開昭６４−６４８０４公報に記載
されているように、水溶性高分子物質と、その中の１種
類が形状が球形でありかつ多孔性で高い比表面積を有す
る非晶質シリカ微粒子である無機充填材２種類以上と、
合成繊維と、セメントと、水とを揺動混合し、得られた
混合物を開閉可能な型内に入れ押圧賦形して製造する方
法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６４−６４８０
４公報では、セメント、フライアッシュ、シリカフュー
ム、ビニロン繊維、メチルセルロースを用いて成形体を
作製している。しかしながら、このように充填材として
非晶質の物質のみを用いると、飽水状態での曲げ強度は
高くなるものの、乾燥状態では成形体内に微細な亀裂が
発生し、ヤング率が低くなり、そのため曲げ強度は低く
なってしまうという問題があった。そこで、充填材とし
て、二種類以上の結晶質のシリカ分のみを用いて成形す
ると、今度は逆に、乾燥状態での曲げ強度は高くなるも
のの、飽水状態での曲げ強度は低下してしまうという問
題があった。そこで本発明は、上記のような従来の問題
を解決し、特に建築用部材として優れた強度、品質を持
つ製品を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第１
の発明は、水硬性無機物質と、平均粒径が１０μｍ〜２
ｍｍの結晶質無機充填材と、平均粒径が０．０１〜１μ
ｍの非晶質シリカと、合成繊維と、減水剤を含むことを
特徴とする脱水プレス成形用組成物である。第１の発明
において、水硬性無機物質、結晶質無機充填材、非晶質
シリカおよび合成繊維、減水剤の添加量を、水硬性無機
物質、結晶質無機充填材、非晶質シリカの合計１００重
量部に対し、各々３０〜８０重量部、１０〜６９重量
部、１〜１０重量部、０．１〜４重量部、０．０５〜２
重量部とすることは好ましい。また、本発明の第３の発
明は、本発明の第１あるいは第２の発明の組成物を脱水
プレス成形し、養生硬化させることを特徴とする脱水プ
レス成形体の製造方法である。

【０００６】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明において使用される水硬性無機物質としては、市販
の普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメン
ト、アルミナセメント、高炉セメント等が用いられる。
水硬性無機物質の添加量は、水硬性無機物質、結晶質無
機充填材、および非晶質シリカの合計１００重量部に対
し３０〜８０重量部、好ましくは３５〜７０重量部、よ
り好ましくは４０〜６０重量部添加する。

【０００７】本発明で用いる平均粒径が１０μｍ〜２ｍ
ｍの結晶質無機充填材としては、本発明の製造方法で使
用されるあらゆる構成材料の作用を著しく阻害しないも
のならば特に限定されず、たとえば、粉砕珪石、珪砂、
川砂、ベントナイト、マイカ、炭酸カルシウムなどがあ
げられ、特に粉砕珪石が好ましい。また、二種以上の結
晶質無機充填材を添加してもよい。無機充填材として非
晶質のものを用いると乾燥させた時に成形体内に微細な
亀裂が生じ、ヤング率が低下し、曲げ強度も低下する。
ところで、脱水プレス成形は、プレス初期に混合物が型
枠内に充填される段階と、混合物の充填が完了して加
圧、脱水される段階とに分けられる。結晶質無機充填材
は、加圧時に十分な脱水が行われる働きもある。

【０００８】前記結晶質無機充填材の平均粒径は、１０
μｍ〜２ｍｍ、好ましくは１２μｍ〜５００μｍ、より
好ましくは１５μｍ〜１００μｍのものが用いられる。
ここでいう平均粒径とはレーザー回折型の粒度分布測定
装置を用いて質量中位径を測定した値のことである。平
均粒径が１０μｍ未満の場合、結晶質無機充填材粒子間
に水を保持する傾向が強くなるため、加圧時の脱水を容
易にして混合物の型枠からの漏れを防ぐという結晶質無
機充填材の効果が得られなくなり、成形が困難になる。
また、平均粒径が２ｍｍを越える場合には、混合物が型
枠内に充填される際に型枠の隅々にまで充分に延びず、
さらに混合物からの水分の分離が生じてしまい、型枠の
転写性が悪くなる。

【０００９】前記結晶質無機充填材は、水硬性無機物
質、結晶質無機充填材、および非晶質シリカの合計１０
０重量部に対し、１０〜６９重量部、好ましくは２３〜
６４重量部、より好ましくは３４〜５８重量部添加す
る。添加量が１０重量部未満の場合、加圧時の脱水を容
易にし、混合物の型枠からの漏れを防ぐという上記結晶
質無機充填材の効果が発現し難くなる。添加量が６９重
量部を越える場合には、混合物が型枠内に充填される際
に混合物が型枠の隅々にまで充分に延びず、さらに混合
物から水分が分離する傾向を生じ、型枠の転写性が悪く
なる。

【００１０】本発明に用いる非晶質シリカの平均粒径は
０．０１〜１μｍであり、好ましくは０．０５〜０．８
μｍ、更に好ましくは０．１〜０．６μｍである。平均
粒径が１μｍよりも大きい場合、混合物が型枠内に充填
される際に混合物の流動性が悪くなり、さらに、非晶質
シリカが水分を保持する効果が得られず混合物からの水
分の分離を生じてしまうため、混合物が充分に延びな
い。また、結晶質のシリカを用いると、非晶質シリカが
セメントの水和の結果により生ずる水酸化カルシウムを
消費するポゾラン反応が起きないため、飽水状態での曲
げ強度が低くなる。前記非晶質シリカとしては、例えば
シリカフューム、マイクロシリカなどが用いられる。

【００１１】前記非晶質シリカは、水硬性無機物質、結
晶質無機充填材および非晶質シリカの合計１００重量部
に対し、１〜１０重量部、好ましくは１．５〜７重量
部、より好ましくは２〜６重量部添加する。添加量が１
重量部未満の場合には、混合物が型枠内に充填される際
に混合物が充分に延びず、型枠の隅々にまで行き届きに
くい。また、非晶質シリカがセメントの水和により生ず
る水酸化カルシウムを消費するポゾラン反応の速度が遅
くなるので、飽水状態での曲げ強度が低くなる。逆に添
加量が１０重量部を越えると、混合物の脱水性が低下
し、加圧時に混合物が型枠から漏れ、成形することが困
難となる。

【００１２】本発明で、合成繊維を添加するのは成形体
の靭性を高めることを主目的としており、この目的に合
ったものであれば特に限定されないが例えばポリプロピ
レン、ビニロン、ポリエチレン、ポリエステル、アラミ
ド、ポリアミド等が使用でき、特にポリプロピレン、ビ
ニロンが好ましい。合成繊維を添加することにより成形
体に亀裂が生じてもその進展を抑えることができるた
め、靭性が著しく向上する。前記合成繊維は、水硬性無
機物質、無機充填材および非晶質シリカの合計１００重
量部に対し、０．１〜４重量部、好ましくは０．２〜２
重量部、より好ましくは０．３〜１．５重量部添加す
る。添加量が０．１重量部よりも小さいと合成繊維が靭
性を高める効果が発現しにくくなる。また添加量が４重
量部よりも大きいと繊維の分散性が低下する傾向にあ
り、成形体の均一性も低下し、曲げ強度も低下してく
る。

【００１３】本発明の合成繊維の大きさとしては、直径
は１μｍ〜１ｍｍのものが使用でき、５μｍ〜０．５ｍ
ｍが好ましく１０μｍ〜０．２ｍｍが特に好ましい。ま
た、長さは１〜５０ｍｍのものが使用でき、２〜３０ｍ
ｍが好ましく、３〜２０ｍｍが特に好ましい。直径が１
μｍより小さいかあるいは長さが５０ｍｍより大きい場
合には繊維がうまく分散しないために均一な成形体が得
にくい。また直径が１ｍｍより大きい場合、混合物が型
枠内に充填される際に充分に延びにくい。また、長さが
１ｍｍより小さい場合には、靭性を高める効果が発現し
にくい。

【００１４】本発明で用いる減水剤としては、従来公知
のものを使用でき、リグニンスルホン酸塩、オキシカル
ボン酸塩、ポリアルキルアリルスルホン酸塩、メラミン
ホルマリン樹脂スルホン酸塩、芳香族多環縮合物スルホ
ン酸塩などが使用できる。減水剤は、最適な水の量を外
さなくとも、加圧時にろ布面からの脱水速度を抑制する
働きがあり、結果として成形体の厚い部分での表面の荒
れを少なくする。減水剤を用いない場合、ろ布面からの
脱水速度が大きくなり内部の水分移動が間に合わず、ろ
布面近くのモルタルばかりが脱水されて固形化してしま
い、特に厚い部分ではろ布面と反対側の表面が荒れてし
まう。しかしながら、減水剤を添加することでろ布面か
らの脱水速度が抑制されるため、ろ布面近くのモルタル
が脱水されてもすぐに内部から水分が補給され、ろ布面
側、その反対側ともに均一な脱水が行われ、結果として
厚い部分の表面もきれいに成形されるようになるのであ
る。

【００１５】前記減水剤は、水硬性無機物質、無機充填
材および非晶質シリカの合計１００重量部に対し、０．
０５〜２重量部、好ましくは０．１〜１重量部、より好
ましくは０．２〜０．５重量部添加する。添加量が０．
０５重量部に満たない場合、厚い部分での成形性を改善
するという減水剤の効果が発現しにくくなる。添加量が
２重量部を越えると生産性に影響を及ぼすほど脱水速度
が遅くなってしまい実用的でない。

【００１６】本発明で、成形水は、水硬性無機物質、結
晶質無機充填材および非晶質シリカの合計１００重量部
に対し、１０〜５０重量部が好ましく、更に２０〜４０
重量部の割合で混練するのが好ましい。１０重量部未満
では組成物の分散性が低下してくる。また、流動性が低
下するため混合物が型枠内に充填される際に混合物が充
分に伸びにくい。５０重量部を越えると混合物が型枠内
に充填される際に混合物から水分が分離しやすくなり、
型枠の転写性が低下する。また、脱水した水には細かな
粉体が分散しているので廃水処理が必要であるが、５０
重量部を越えると廃水処理の負荷が非常に多くなる。

【００１７】本発明において、型枠の漏れという問題を
与えない程度のごく少量ならば、水溶性高分子を添加す
ることができる。上記水溶性高分子としては、例えば、
メチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリ
ル酸ソーダ、ポリアクリルアミド等がある。ただし、添
加する量が多量であると、混合物の脱水性が悪くなり、
加圧時に型枠から漏れ、成形することが困難になる。こ
のように配合した組成物を混合する混合機としては、例
えばモルタルミキサー、オムニミキサー、アイリッヒミ
キサー等を用いることができる。上記の方法により得ら
れた混合物を脱水プレス成形により賦形する。上記脱水
プレスとは、開閉可能な金型に混合物を入れ押圧と脱水
を同時に行うものであり、脱水方法としては、プレス時
に自然に水が絞り出されていく方法をとってもよいし、
真空で水を引きながらプレスする方法でもよい。この
際、金型に所定の形状を施すことによって複雑な形状の
成形体を得ることができる。

【００１８】本発明の組成物は従来のものに比べ流動性
に優れ、混合物が型枠内に充填される際の混合物からの
水分の分離が防がれるため、プレス前に前もって混合物
を型枠の端近くまで充填させておく必要はなく、混合物
を型枠中央付近に塊状に置くだけで、型枠の隅々にまで
行き届かせることができる。また、押圧速度が１〜１０
ｃｍ／秒というような大きな速度であっても型枠からの
漏れを生ずることなく成形することができる。上記の方
法により得られた成形体の養生は任意の方法でよく、自
然養生、蒸気養生、水中養生のいずれも可能である。ま
たオートクレーブ養生も、合成繊維が耐えうる温度まで
可能である。オートクレーブ養生の条件としては、使用
する合成繊維の種類にもよるが、温度が１００℃〜１８
０℃、時間は１〜１０時間が好ましい。

【００１９】本発明において、平均粒径が１０μｍ〜２
ｍｍの結晶質無機充填材を含有することにより、乾燥状
態での曲げ強度が向上する。また、結晶質無機充填材が
混合物の脱水性を改善する効果が生じるため、加圧時に
脱水を容易にし混合物の型枠からの漏れを生じることな
く成形することが可能になる。また、平均粒径が０．０
１〜１μｍの非晶質シリカを含有することにより、非晶
質シリカが水分を保持し混合物からの水分の分離を防ぐ
ため、混合物が型枠内に充填される際に充分に延び、型
枠の隅々にまで行き届き、容易に成形体を得ることがで
きる。さらに、セメントの水和の結果により生ずる水酸
化カルシウムが非晶質シリカと反応して消費されるポゾ
ラン反応が起きるため、飽水状態での曲げ強度を高める
ことができる。

【００２０】さらに、合成繊維を添加することにより、
製品に靭性を持たせることができる。また、減水剤を添
加することにより、最適な水の量を外すことなくろ布面
からの脱水速度を抑制することができるため、厚い部分
での表面の荒れを少なくすることができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】

【００２２】

【実施例】以下に実施例および比較例により本発明を更
に具体的に説明する。なお、実施例及び比較例で用いた
原料は下記の通りである。セメント：普通ポルトランドセメント粉砕珪石１：珪石粉砕品、平均径１５μｍ粉砕珪石２：珪石粉砕品、平均径２０μｍフライアッシュ：平均径１５μｍシリカフューム：平均径０．２μｍ微粉砕珪石：関野珪石微粉砕品、平均径３μｍ合成繊維：ビニロン繊維（クラレ製ＲＭ）、直径１４μ
ｍ、長さ４ｍｍ減水剤：βナフタリンスルホン酸ホルマリン高縮合物
（花王製マイティ１５０）

【００２３】

【実施例および比較例】表１に示す量のセメント、結晶
質無機充填材、シリカフュームをオムニミキサーで１分
間混合した。その後、水を加えて２分間混合し、ビニロ
ン繊維を加えて２分間混合し、混合物を作製した。次に
この混合物を４４０×３３０ｍｍの型枠の中央部に直径
２０ｃｍ程度の塊状に置き、これを脱水プレス成形機
（アタゴエンジニアリング社製）にて、押圧速度５ｃｍ
／秒、圧力７０ｋｇ／ｃｍ² で片面より減圧して水を抜
く真空脱水プレスを１０秒間行い、最薄部厚さ８ｍｍの
成形体を得た。

【００２４】この成形体を６０℃、９５％ＲＨの条件で
１２時間養生した。曲げ強度については乾燥状態、飽水
状態で試験を行った。得られた製品より試験片を幅２５
ｍｍ、長さ１１０ｍｍの大きさに切り出した。そのう
ち、７０℃の乾燥器に２４時間乾燥させたものを乾燥状
態とし、清水中に２４時間浸したものを飽水状態とし、
スパン９０ｍｍの三点曲げ試験にて測定を行った。載荷
方向は製品の表から裏に向ける方向とし、クロスヘッド
スピードは１ｍｍ／ｍｉｎとした。表面の荒れについて
は、一般部の３倍の厚さを持つ部分の表側表面の様子を
目視で判断した。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】本発明の組成物及び製造法を用いること
により、混合物が型枠内に充填される際に水分の分離を
生ずることなく、型枠の隅々まで流れるくらいの良好な
流動性を示し、また加圧時に型枠からの漏れを生じるこ
となく容易に脱水プレス成形することができる。本発明
により得られた製品は、乾燥状態、飽水状態ともに高い
曲げ強度を有し、靭性も高い。また、厚く成形の難しい
部分でもきれいに成形される。このため、建築用部材と
して優れた性質を示す製品を製造することが可能であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ０４Ｂ 24:22） 111:12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水硬性無機物質と、平均粒径が１０μｍ
〜２ｍｍの結晶質無機充填材と、平均粒径が０．０１〜
１μｍの非晶質シリカと、合成繊維と、減水剤を含むこ
とを特徴とする脱水プレス成形用組成物。
【請求項２】前記水硬性無機物質、結晶質無機充填
材、非晶質シリカ、合成繊維、減水剤の添加量を、水硬
性無機物質、結晶質無機充填材および非晶質シリカの合
計１００重量部に対し、各々３０〜８０重量部、１０〜
６９重量部、１〜１０重量部、０．１〜４重量部、０．
０５〜２重量部とすることを特徴とする請求項１に記載
の脱水プレス成型用組成物。
【請求項３】請求項１または２に記載の組成物を脱水
プレス成形し、養生硬化させることを特徴とする脱水プ
レス成形体の製造方法。