JPH0218301B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、鉄やステンレス鋼等の金属繊維（以
下、単に「金属繊維」と記す）で補強した無機水
硬性物質押出成形体およびその製法に関するもの
である。更に詳しくは石綿、カーボンフアイバ
ー、ガラス繊維、セラミツクフアイバー、プラス
チツクフアイバー等の非金属繊維（以下、単に
「非金属繊維」と記す）と金属繊維とを併用する
ことにより、金属繊維の突出を防止するととも
に、該成形体の表面に釉層を設けて焼成しても、
充分な強度を有する押出成形体に関するものであ
る。 従来、セメント、珪酸カルシウム、石膏等の無
機水硬性物質（以下、単に「無機水硬性物質」と
記す）と水、必要に応じて川砂、砕石、珪砂等の
骨材、減水剤、可塑剤、膨張剤等の添加材（以
下、単に「添加材」と記す）との混練物を流込
み、プレス等の成形方法により所望形状とする成
形体中に、該成形体の強度の向上を目的として、
金属繊維又は非金属繊維のいずれかを含有させる
ことはよく知られている。特に2.5cm程度の長さ
の金属繊維を含有せしめた上記成形体は、成形体
の可撓性が向上し、応力がかかつて成形体にクラ
ツクが発生しても完全破断に至らず初期の形状を
保つことが知られている。 別の成形方法として知られている押出成形によ
れば、複雑形状がものが成形できるうえに空洞構
造とすることが可能で軽量化が図れる為、建築材
料の成形方法としてしばしば用いられている。該
押出成形体の場合、成形直後の保形性を良好にす
る為に繊維の添加が望ましい。この押出成形体の
補強繊維としては、次の理由により非金属繊維で
しかなし得ないのが実状である。すなわち、押出
成形ではスクリユーにより混練物が搬送されるわ
けであるが、その際に繊維が屈曲力を受けるとと
もに、ダイスから押出されて開放された直後に押
出体の内部から外に向かう応力が働く。その際
に、非金属繊維は充分な可撓性があることおよび
一般に繊維径も細い為、搬送時に屈曲した繊維が
押出し時には混練物の流れにしたがつて配向し、
押出成形後は完全に成形体内部に埋設される。こ
れに対して金属繊維は、一般に硬くそして製造方
法や製造コストに原因して非金属繊維より相当大
きな径を有している為、搬送時に屈曲した繊維が
混練物の流れによつて真直にならない。しかも、
押出し直後の外に向かう応力によつて繊維が押出
成形体内部に完全には埋設されず、表面から突出
してしまい、実用に耐えないばかりか、補強効果
も期待した程にはならない。従つて、現状では押
出成形体の場合は、石綿を中心とした非金属繊維
による補強しか行われていない。 なお、押出成形において金属繊維だけを含有さ
せたセメントモルタルを成形したとの報告もある
が、実用性は不明でありかつ金属繊維が表面に突
出した筈である。また、断面径が特に細い金属繊
維および非金属繊維の両者を含有するセメントモ
ルタルを流込み成形等することは可能であろう
が、この場合押出成形は後記のように不可能であ
る。 本発明者らは、無機水硬性物を金属繊維補強し
て良好な押出成形体を得る技術について鋭意研究
した結果、繊維として非金属繊維と金属繊維とを
併用しそして金属繊維として100μm以上の径を有
し、且つ長さが20mm以下のものを使用することに
より、金属繊維の突出が防止でき充分な補強効果
が可能になることを見出した。更に、金属繊維と
して例えばステンレス繊維を用いることにより、
該押出成形体の表面に施釉層を設けて焼成して
も、充分実用強度に成ることを見出して本発明を
完成した。 従つて、本発明の一目的は、金属繊維の突出が
防止された無機水硬性物質の金属繊維補強押出成
形体を提供することである。 本発明の別の目的は、該成形体の表面に釉層を
設けて焼成しても充分な実用強度を保持し得る無
機水硬性物質の補強押出成形体を提供することで
ある。 本発明の補強無機水硬性物質押出成形体は、無
機水硬性物質、水、実質径が100μm以上そして長
さが20mm以下の金属繊維、重量を基準にして該金
属繊維の約1/8以上の量の押出成形可能な非金属
繊維、および必要に応じて骨材、減水剤、可塑
剤、膨張剤等の添加材から成る混合物の押出成形
体である。 ここで無機水硬性物質とは、例えばポルトラン
ドセメント、アルミナセメント等のセメント類、
珪酸カルシウム、石膏スラグ、石膏等、従来の無
機系水硬性物質を云うが、実用的にはセメント類
そして特にポルトランドセメントが通常用いられ
る。 金属繊維としては、代表的には鉄繊維やステン
レス鋼繊維、鋼繊維等の１種又は２種以上が使用
できる。鉄繊維や鋼繊維の場合は、表面にメツキ
処理してあつても良い。 釉層を設ける為に焼成する場合は、焼成による
劣化を防止する為にステンレス鋼等の耐食性金属
繊維であることが好ましい。金属繊維の形状は、
断面が円形状、四角状、異形状であつても良い
し、全体に波形になつていても良い。 金属繊維の寸法は、基本的には、押出機の能力
や、押出成形体の断面形状、寸法等により決定さ
れるものである。該金属繊維は、径が100μm（ミ
クロン）以上、好ましくは0.1〜１mmの円形断面
のものまたは同断面積範囲の他の断面形状のもの
であり（これらを総称して本明細書では実質径と
いう）、そして長さが一般に約４〜20mm、好まし
くは約５〜約15mmのものである。径が100μm未満
であると金属繊維同志のからみが強くなり、繊維
の均一混合が困難になり易く、良好な押出原料が
得られないし、また長さが20mmを越えると金属繊
維の屈曲及び表面への突出の防止が困難になる。 金属繊維の添加量は、同じ理由（該繊維の均一
混合性および表面への突出の防止）や価格の点か
ら、無機水硬性物質100重量部に対して一般に約
４〜約20重量部、好ましくは約５〜約15重量部で
ある。 なお上記の通り金属繊維の添加量は、その上限
の選定が重要である。該添加量の下限は、本発明
にて意図する補強効果が得られる限り任意に選定
できることが当業者に自明である。この観点から
は、補強に有効な該添加量は、例えば約１〜約20
重量部そして通常には約２〜約15重量部である。 非金属繊維としては、代表的には石綿、カーボ
ンフアイバー、ガラス繊維、セラミツクフアイバ
ー、プラスチツクフアイバー等、市販の非金属系
繊維の１種又は２種以上を使用し得る。接着性や
コストの観点からは石綿が一般的に好ましい。非
金属繊維の太さは特に限定されず、市販のものの
太さでよい。長さは30mm以下であるのが望まし
い。30mmを越えると該繊維同志のからみ合いが強
くなり、繊維の均一混合が困難になる。非金属繊
維の添加量は、重量を基準にして金属繊維の約1/
８以上、好ましくは約1/6〜1/3以上である。非金
属繊維が約1/8未満であると、金属繊維の表面突
出を充分に防止できない。なお、非金属繊維を金
属繊維の約２重量倍以上用いても無意味であり、
また焼成する場合は逆効果を生ずるおそれがあ
る。また非金属繊維の無機水硬性物質に対する添
加割合は、無機水硬性物質100重量部に対して一
般に１〜10重量部であり、釉層を設ける場合の焼
成時の劣化を考慮すると約５重量部以下、好まし
くは約２〜約５重量部である。 水、および川砂、砕石、珪砂磁器質粉、ガラス
質粉等の骨材、ならびに減水剤、可塑剤、膨張剤
等の添加材の添加量は、全体の配合、及び押出原
料の押出性等から決定される。通常の場合、無機
水硬性物質100重量部に対して、水が20乃至40重
量部、骨材が200重量部以下、可塑剤が１乃至３
重量部程度が適当である。その他の添加剤の量は
従来用いられている量である。 更に、表面に釉層を設けた押出成形体とする場
合は、上述の様な条件で押出された押出成形体を
養生した後、スプレー、幕がけ等の方法で表面に
施釉し、650乃至950℃で15分乃至３時間焼成する
ことによつて表面に釉層を設けた後、水中浸漬、
蒸気養生、オートクレーブ養生等の方法で再水和
することによつて得られる。 次に、実施例及び比較例に基づいて、本発明を
更に説明する。 実施例 １ 無機水硬性物質として普通ポルトランドセメン
ト100重量部、骨材として磁器質タイル破砕物110
重量部、可塑剤としてメチルセルロース（hiメト
ローズ90SH−15000信越化学工業株式会社製）
1.9重量部、水32重量部、金属繊維として0.3（厚
さ）×0.5（巾）×10（長さ）〔mm〕のステンレス鋼繊
維（ISフアイバー、イゲタ鋼板株式会社製）10重
量部、および非金属繊維として石綿（6D−5EX、
LAQ社製）2.5重量部をオムニミキサー（OM−
30千代田技研工業株式会社製）により均一混合し
たものを、押出成形機（DE−100本田鉄工株式会
社製）により断面が10×100〔mm〕の成形体に押出
した。 実施例 ２ 石綿の添加量を５重量部とした以外は実施例１
と同一の操作を行い、同様の押出成形体を得た。 実施例 ３ ステンレス鋼繊維の添加量を５重量部とした以
外は実施例１と同一の操作を行い、押出成形体を
得た。 実施例 ４ ステンレス鋼繊維の添加量を15重量部とした以
外は実施例１と同一の操作を行い、押出成形体を
得た。 実施例 ５ ステンレス鋼繊維として0.3（厚さ）×0.5（巾）×
12.5（長さ）〔mm〕のものを５重量部使用した以外
は実施例１と同一の操作を行い、押出成形体を得
た。 比較例 １ 非金属繊維としての石綿を使用せず、そして金
属繊維として0.3（厚さ）×0.5（巾）×25（長さ）
〔mm〕のステンレス鋼繊維（ISフアイバー、イゲ
タ鋼板株式会社製）10重量部を使用する以外は実
施例１と同一の操作を行つて、断面10×100〔mm〕
の成形体を押出したが、押出成形機中でフアイバ
ーボールができて閉塞し、成形体を得ることがで
きなかつた。 比較例 ２ 金属繊維として0.08（厚さ）×0.08（巾）×12.5（長
さ）〔mm〕のステンレス鋼繊維（NASフアイバー
日本治金工業株式会社製）を使用した以外は、比
較例１と同一条件で押出成形を行つたが、混合中
に金属繊維同志がからみあつてフアイバーボール
ができ均一混合ができず、押出成形体が得られな
かつた。 比較例 ３ 金属繊維として0.3（厚さ）×0.5（巾）×10（長さ）
〔mm〕のステンレス鋼繊維（ISフアイバー）を使
用した以外は、比較例１と同一条件で押出成形を
行つた。実施例１乃至５、及び比較例３につき得
られた押出成形体からランダムに10（厚さ）×100
（巾）×150（長さ）〔mm〕の試料を５枚切り出し、
表面に突出した金属繊維の本数を数えたところ、
平均突出本数は表−１に示すような結果となつ
た。 比較例 １ 金属繊維として0.3（厚さ）×0.3（巾）×15（長さ）
〔mm〕のステンレス鋼繊維（TESUSA、日本鋼管
株式会社製）を使用した以外は比較例３と同一の
操作を行い、表−１に示すような結果となつた。 上記の実施例及び比較例の操作条件および得ら
れた押出成形体の結果を表−１に示す。

【表】 表−１より明らかなように、非金属繊維と金属
繊維、特に径が0.1mm以上、長さが15mm以下の金
属繊維を併用することにより、金属繊維補強体の
押出しが可能になるばかりか、金属繊維の表面へ
の突出も著しく改善され、建築材料として充分有
用なものになる。これによつて、非金属繊維と金
属繊維が相互に拘束しあう為、(イ)混合や押出し時
にフアイバーボールの発生がないこと、(ロ)スクリ
ユーによる搬送時に繊維に加わる屈曲力が緩和さ
れること、(ハ)押出成形直後においても特に非金属
繊維が配向して、成形体内部から外部にむかう応
力を拘束する為に金属繊維もその拘束力を受ける
こと等の利点が得られる。従つて、押出成形体表
面に金属繊維が突出することを防止できる。 実施例６〜14、比較例５〜８ 次に、焼成して釉層を設けた場合について、比
較例及び実施例によつて金属繊維および非金属繊
維の各添加量の押出成形体の強度に及ぼす効果の
説明をする。試料の作成及び測定は以下のように
して行つた。 無機水硬性物質として普通ポルトランドセメン
ト100重量部、骨材として磁器質タイル破砕物110
重量部、可塑剤としてメチルセルロース1.9重量
部、水32重量部、金属繊維として表−２に示す寸
法のステンレス鋼繊維を表−２に示す重量部、お
よび非金属繊維として石綿を表−２に示す重量部
をオムニミキサーにより均一混合したものを、押
出成形機により断面が10×100〔mm〕の成形体に押
出し、直ちに150mm長に切断し、ランダムに10枚
を選んだ。試料は３日間の気中放置の後、５枚を
スプレー法により、100×150〔mm〕の一面に均一
に施釉し電気炉により850℃にて30分間の焼成を
行い徐冷の後、施釉焼成を行わなかつた５枚の試
料と共に、60℃、100％相対湿度の雰囲気で２日
間の蒸気養生を行い、100℃で３時間の乾燥をし、
曲げ強度測定用の試料とした。曲げ強度は、テン
シロン（東洋ボールドウイン製）によりスパン
120mm、荷重速度１mm／分で測定した。表−２の
値は曲げ強度比であり、施釉および焼成した５枚
の試料の曲げ強度の平均値を、施釉、焼成を行わ
なかつた５枚の試料の曲げ強度の平均で除したも
のである。

【表】 表−２より明らかなように、本発明に係る施釉
押出成形体は、非金属繊維の添加量を５重量部以
下にすることそして、金属繊維としてステンレス
鋼繊維を用いることにより、釉層を設ける為に焼
成を行つても、従来の様に非金属繊維単独のよう
に強度比が落ちることはない。又、ステンレス鋼
繊維単独の場合と比較しても、強度比の低下は事
実上ない。本発明の成形体においては非金属繊維
とステンレス鋼繊維とが相互に拘束しあうため、
焼成により非金属繊維による補強効果が消失して
も、耐熱性の良好なステンレス鋼繊維の補強効果
によつて充分な強度保持が可能となる。特に、従
来金属繊維補強の場合は１インチ程度の長さのも
のが必要であると言われていたが、金属繊維とし
てステンレス鋼繊維を用いて焼成した場合は、焼
成によりステンレス鋼繊維表面が活性化され無機
水硬性物質との接着が強固になる結果、長さが15
mm以下のものであつても、非金属繊維が焼成劣化
してその効果が消失しても充分な補強効果を有す
るものである。 比較例および実施例に基づいて詳述したよう
に、本発明に係る押出成形体は、補強繊維として
非金属繊維と金属繊維、特に金属繊維として
100μm以上の径及び20mm、特に15mm以下の長さの
ものを使用することにより、従来、フアイバーボ
ールの発生や、繊維の屈曲や表面への突出により
事実上不可能であつた金属繊維補強の押出成形体
を得ることが可能になつたばかりか、副次効果と
して以下の点が挙げられる： (i) 非金属繊維と金属繊維との相乗効果による拘
束が得られる為、押出成形体の保形性が良く、
空洞体であつてもたれを生じない。 (ii) 従来の非金属繊維のみによる補強では、過大
な応力がかかつた時にクラツクの発生と同時に
破壊する。特に表面に焼成して施釉層を設けた
時に、非金属繊維が場合によつては消失する
為、この傾向が顕著である。しかし本発明では
金属繊維を併用することにより、クラツクが発
生しても、無機水硬性物質と金属繊維との接着
力によりただちに破壊することはなく、ねばり
を示す。 (iii) 非金属繊維を５重量部以下としそして金属繊
維としてステンレス鋼繊維等の耐食性金属繊維
を用いることにより、表面に施釉層を設ける為
に焼成しても、金属繊維の長さが15mm以下であ
つても良好な強度を保持することが可能とな
る。先に述べた効果と併せて、表面に金属繊維
が突出することもなく、充分な強度を有した表
面に施釉層を有する美麗な押出成形体が得られ
る。又、副次的な効果として、無機水硬性物質
としてセメントを使用した場合に、従来問題と
なつたセメントの中性化による金属繊維の錆
も、ステンレス鋼等の耐食性金属の繊維を用い
ることにより防止できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機水硬性物質および水、ならびに該水硬性
   物質100部当り20重量部以下の量の実質径が0.1〜
   １mmそして長さが４〜20mmの金属繊維、および該
   水硬性物質100部当り１重量部以上で該金属繊維
   の重量の1/8以上の量の押出成形可能な非金属繊
   維を含む混合物の押出成形物からなり、そして該
   成形物中の押出配向した非金属繊維によつて該金
   属繊維の表面突出を実質的に防止した押出成形
   体。 ２ 該混合物が骨材、減水剤、可塑剤、膨張剤等
   の添加材の少くも一種を含有する、特許請求の範
   囲第１項記載の成形体。 ３ 該金属繊維の長さが５〜15mmである特許請求
   の範囲第１項または第２項記載の成形体。 ４ 該金属繊維の量が無機水硬性物質100重量部
   当り１〜20重量部である特許請求の範囲第１、第
   ２または第３項記載の成形体。 ５ 該非金属繊維の量が無機水硬性物質100重量
   部当り１〜10重量部である特許請求の範囲第１、
   第２、第３又は第４項記載の成形体。 ６ 該非金属繊維の量が重量を基準にして該金属
   繊維の1/6以上である特許請求の範囲第１〜５項
   のいずれか１項記載の成形体。 ７ 該非金属繊維の量が無機水硬性物質100重量
   部当り５重量部以下であり、該金属繊維が耐食性
   金属繊維であり、そして押出成形体の表面の少な
   くとも一部に焼成した釉層を設けたことを特徴と
   する、特許請求の範囲第１〜６項のいずれか１項
   記載の成形体。 ８ 無機水硬性物質および水、ならびに該水硬性
   物質100部当り20重量部以下の量の実質径が0.1〜
   １mmそして長さが４〜20mmの金属繊維、および該
   水硬性物質100部当り１重量部以上で該金属繊維
   の重量の1/8以上の量の押出成形可能な非金属繊
   維を含む混合物を押出成形し、そして成形物中の
   該金属繊維の応力を押出配向した非金属繊維によ
   つて拘束することを特徴とする、該金属繊維の表
   面突出を実質的に防止した押出成形体の製法。