JPH0524012A - 水硬性無機質成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水硬性無機物質に対して水をできるだけ化学
量論に近い量で添加した組成物に微細な粒子が添加され
た材料にあっても、流動性を損なうことなく成形でき、
高強度で耐久性にすぐれた、水硬性無機質成形体の製造
方法を提供する。 【構成】 水硬性無機物質１００重量部、粒径１０μ以
下の微細無機質充填材２〜１００重量部、及び水１５〜
４０重量部が含まれる組成物を混合し、振動押圧成形す
ることを特徴とする水硬性無機質成形体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高強度で耐久性に優れ
た水硬性無機質成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメント、モルタルまたは石膏等の水硬
性無機物質を用いた成形体は、古くから種々の構造材等
に用いられている。これらの水硬性無機物質成形体を製
造する工程において、水硬性無機物質と水が均一に混練
され、しかも良好な流動性を確保するために、セメント
の水和反応における化学量論以上の水が添加されてき
た。このため、硬化後の成形体に余剰水による空隙が形
成され、強度、耐久性等が化学量論に近い水量で硬化さ
せた成形体に比べ低下してしまうという問題があった。

【０００３】そこで、高強度の水硬性無機質成形体を得
るために特開平２−１６０６５０号公報に記載されてい
るように、ブレ─ン値３，０００ｃｃ／ｇ以上の珪砂
（平均粒径にして５〜１０ミクロン以下、ただし形状で
異なるので正確な対応関係はない。）をセメントに混入
したもの１００重量部に対し、水を２０〜３５重量部と
できるだけ化学量論に近い量で添加した組成物を用い
て、押出成形により高強度の軽量瓦を成形するなど、上
記空隙を微細粒子で埋める方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−１６０６５０号公報に記載の製造方法では、水セメ
ント比が小さく、しかも微細粒子の比表面積が非常に大
きいため、水が微細粒子に吸着され、組成物の流動性が
極めて悪く、平板など同号公報に記載されているような
平板等単純形状の成形体のみ賦形でき、複雑形状の成形
体には適用できないといった問題があった。又、同号公
報に記載の混練物を用いてプレス成形により成形するた
めには、非常な高圧力下で成形する必要があり、混練物
の流動性が小さいので、大型の成形品を得ることは極め
て困難であった。

【０００５】本発明の目的は上記の課題を解決し、水硬
性無機物質に対して水をできるだけ化学量論に近い量で
添加した組成物に微細な粒子が添加された材料にあって
も、流動性を損なうことなく成形でき、高強度で耐久性
にすぐれた、水硬性無機質成形体の製造方法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明において用いられ
る水硬性無機物質は、水で練ったとき硬化性を示す無機
物質ならば特に限定されず、たとえば普通ポルトランド
セメント、特殊ポルトランドセメント、アルミナセメン
ト、ロ─マンセメント等の単味セメント、耐酸セメン
ト、耐火セメント、水ガラスセメント等の特殊セメン
ト、石膏、石灰、マグネシアセメント等の気硬性セメン
トなどがあげられ、特に、強度、耐水性の点で、ポルト
ランドセメント、アルミナセメントが好適に使用され
る。 本発明の製造方法において用いられる水の量は、
水硬性無機物質１００重量部に対し、１５重量部未満で
は水硬性無機物質の硬化が十分になされず、又、補強繊
維や無機質充填材が分散性が低下し、４０重量部を超え
ると得られる成形体の機械的強度が低下するため、１５
〜４０重量部に限定され、好ましくは２０〜３５重量部
である。

【０００７】本発明において用いられる微細無機質充填
材は、水に溶解せず、水硬性無機物質の硬化反応を阻害
しないものならば特に限定されず、たとえば珪砂、川砂
等のセメントモルタル用骨材、フライアッシュ、シリカ
フラワ─、シリカフュ─ム、ベントナイト、高炉スラグ
等の混合セメント用混合材、セピオライト、ウォラスト
ナイト、炭酸カルシウム、マイカ等の天然鉱物などがあ
げられる。これらは単独で使用されてもよいし、２種類
以上併用されてもよい。

【０００８】上記微細無機質充填材は、平均粒径が１０
μｍを超えると水硬性無機物質成形体の空隙中に微細無
機質充填材が分散し難くなるため、成形体の機械的強
度、耐久性が低下するため、１０μｍ以下に限定され、
０．０３μｍ未満であると、水硬性無機物質成形体の空
隙を埋める効果はそれ以上改善されず、製造上の難度が
あがるのみであり、且つ、成形が可能な流動性を付与す
るのに必要な水の量が増加し、機械的強度の改善効果が
見られないため、０．０３〜５μｍが好ましい。

【０００９】上記微細無機質充填材は、添加量が２重量
部未満では、上記空隙を埋める効果が見られないため機
械的強度の改善が見られず、１００重量部を超えると成
形体の空隙を埋める効果はそれ以上改善されないばかり
か、成形圧力が増大し、成形可能な流動性を付与するの
に必要な水の量が増加し、成形体の機械的強度をかえっ
て低下させるため、２〜１００重量部に限定され、好ま
しくは５〜５０重量部である。

【００１０】本発明において、必要に応じて１０μｍを
超える粒径の無機質充填材が添加されてもよい。上記無
機質充填材には上記微細無機質充填材で使用されるもの
と同様のものが使用される。上記無機質充填材の添加量
は２００重量部を超えると成形体の機械的強度が低下す
るため２００重量部以下が好ましい。

【００１１】本発明において、必要に応じて水溶性高分
子物質が添加されてもよい。上記水溶性高分子物質は、
水に溶解して粘性を付与し、無機質充填材及び補強繊維
の分散性を高め、混合物の流動性を高めて賦形性を良好
なものとし、又、セメント硬化体中の過剰な水分を吸収
しセメント粒子間中の空隙を埋める接合剤となりうる高
分子物質ならば特に限定されず、たとえばメチルセルロ
─ス、ヒドロキシメチルセルロ─ス、ヒドロキシエチル
セルロ─ス、カルボキシメチルセルロ─ス、ヒドロキシ
プロピルメチルセルロ─ス等のセルロ─スエ─テル、ポ
リビニルアルコ─ル、ポリアクリル酸などがあげられ
る。上記水溶性高分子物質の添加量は、５重量部を超え
ると得られる成形体の耐水性が低下するため５重量部以
下が好ましい。

【００１２】本発明においてさらに必要に応じ補強繊維
が添加されてもよい。上記補強繊維としては、成形体に
付与したい性能に応じ任意のものが使用でき、たとえ
ば、ビニロン、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピ
レン等の合成繊維や、ガラス繊維などが使用できる。特
に合成繊維を用いた場合には、従来の水硬性無機質成形
体では得られないような可撓性を付与することができ
る。又、補強繊維の太さは、細すぎると混合時に再凝集
し、交絡によりファイバ─ボ─ルが形成されやすくな
り、得られる成形体の強度はそれ以上改善されず、太す
ぎるか又は、短すぎると引張強度向上などの補強効果が
小さく、又、長すぎると繊維の分散性及び配向性が低下
するため、太さ１〜４０デニ─ル、長さ３〜１５ｍｍが
好ましい。上記補強繊維の添加量は２０重量部を超える
と、繊維の交絡によりファイバ─ボ─ルが形成され、得
られる成形体の強度が低下するため２０重量部以下が好
ましい。

【００１３】本発明の水硬性無機質成形体の製造方法
は、上記水硬性無機物質、微細無機質充填材、水からな
る組成物を混合し、振動押圧成形することを特徴とす
る。上記混合方法は、従来公知の任意の方法が使用され
る。

【００１４】上記振動押圧成形は、本発明の製造方法に
より得られた組成物を所望の製品形状を有する押圧金型
内に供給し、金型を振動させながら押圧成形するもので
ある。

【００１５】本発明において使用される押圧金型は、従
来公知の押圧金型に従来公知の振動子を取り付けたもの
で、押圧金型及び押圧金型内に供給された混合物に３次
元方向に微震動を与えるものであり、混練物に効果的な
揺変性を与えるためには、押圧金型に１〜５００μｍの
振幅で１００〜１０，０００Ｈｚの振動数を与えること
が好ましい。このような成形方法には、たとえば、昭和
６３年度愛知県常滑窯業技術センタ─研究成果報告書に
記載されているような、振動プレス成形機が使用でき
る。

【００１６】本発明の製造方法で得られた水硬性無機質
成形体は、水硬性無機物質としてたとえば石膏のように
硬化速度の速いものを用いれば、成形中、たとえば押圧
成形の際に加熱することにより、成形と同時に硬化させ
ることもでき、又、得られた成形体を時間をかけて自然
養生を行ってもかまわないが、硬化反応の遅いたとえば
ポルトランドセメントのような水硬性無機物質を使用す
る場合には、成形体を加熱、加湿するなど、従来公知の
方法により養生を行うことにより、硬化反応を促進で
き、機械的物性を向上することができるのは言うまでも
ない。

【００１７】

【実施例】本発明の詳細を実施例をもってさらに詳しく
説明する。 実施例１〜５、比較例１ 表１に示す所定量の普通ポルトランドセメント、最大粒
径１０μｍ以下、平均粒径０．１μｍのシリカフュ─
ム、最大粒径１０μｍ以下、平均粒径３μｍの微粉珪
砂、ウォラストナイト（土屋カオリン社製、商品名；ケ
モリットＡ─６０）、太さ２デニ─ル、長さ６ｍｍのビ
ニロン繊維、ヒドロキシプロピルメチルセルロ─ス（２
０℃における２％水溶液の粘度が３０，０００ｃｐｓの
もの）を１０リットルのミキサ─（アイリッヒ社製、商
品名；アイリッヒミキサ─ＲＶ０２）に入れて約３分間
混合し、所定量の水を添加してさらに約２分間混合し
た。得られた混合物を振動プレス成形機（アサヒエンジ
ニアリング社製、商品名；ＳＡ─５０）により、所定の
圧力で、振動数１，０００Ｈｚ、振幅約１０μで成形
し、深さ２０ｍｍ、幅１５ｍｍのリブ２本を有する、５
００ｍｍ×５００ｍｍ×６ｍｍの板状の成形体を得た。

【００１８】比較例２ 表１に示す所定量の配合からなる組成物を実施例１と同
様にして混合物を得、プレス成形機により所定の圧力で
成形し、板状の成形体を得た。

【００１９】比較例３ 表１に示す所定量の配合からなる組成物を実施例１と同
様にして混合物を得、土練機で混練し、所定の圧力で真
空押出機で押出成形し、板状の成形体を得た。

【００２０】以上、得られた実施例１〜１０、比較例１
〜３の成形体を６０℃、９０％ＲＨにおいて６時間養生
し、平板部を切断して試験片を得、以下の試験に供し
た。以上の結果を表１に併せ示した。

【００２１】

【表１】

【００２２】物性評価 複雑成形性 リブ形状が成形されているか否かを目視で判断し、成形
されているものについては○、成形されていないものに
ついては×を記した。 曲げ強度 得られた成形体の曲げ強度を、ＪＩＳ Ａ １４０８の
方法に準じて測定した。 凍結融解性 得られた成形体を、ＡＳＴＭ Ｃ ６６６Ａの方法に準
じて凍結融解試験を行い、割れの発生したサイクル数を
示した。

【００２３】

【発明の効果】本発明の水硬性無機質成形体の製造方法
は、水硬性無機物質に、特定量の粒径１０μ以下の微細
無機質充填材、水からなる組成物を混合した後、振動押
圧成形するものであり、押圧金型に３次元の微震動を与
えながら押圧成形するため、上記組成物に十分な流動性
を付与できるため、硬化後の成形体に形成される余剰水
による空隙が微細粒子で埋められるため、化学量論に近
い水量で水硬性無機物質を硬化させることができる。
又、従来の押圧成形に比較して１／５〜１／２０の圧力
で成形が可能となり、従来の成形法に比較して複雑な形
でも成形することが可能となった。

【００２４】従って、本発明の水硬性無機質成形体の製
造方法によれば、高強度で耐久性に優れた様々な形状を
有する成形体を製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 14:04）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 水硬性無機物質１００重量部、粒径１０
   μ以下の微細無機質充填材２〜１００重量部、及び水１
   ５〜４０重量部が含まれる組成物を混合し、振動押圧成
   形することを特徴とする水硬性無機質成形体の製造方
   法。