JPH07126057A - 水硬性組成物の押出成形体、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 組織構造が緻密であり、しかも、耐爆裂性と
機械的強度が優れている、無石綿の補強材を含有する水
和硬化物からなる押出成形体を製造する方法を提供す
る。 【構成】 この押出成形体は、無石綿の補強材を含有す
る水和硬化物からなり、嵩比重が1.４〜2.２で、かつ水
銀圧入法で測定した１０００〜１０００００Åの細孔容
積が0.０２〜0.０８ｃｃ／ｇであり、これは、無石綿の
補強材を含有する水硬性組成物を押出成形して押出成形
体を製造する際に、押出成形されたグリーンを湿熱処理
したのち、温度１５０〜３５０℃で乾熱処理して製造さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無石綿の補強材を含有
する水硬性組成物の押出成形体、およびその製造方法に
関し、さらに詳しくは、耐爆裂性が優れ、機械的特性も
良好な水硬性無機物系押出成形体と、その製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】建築用の壁材、屋根材、床材などや、土
木用のパイプ、パネル、トラフなどは、通常、無機物系
の水硬性原料の押出成形体として製造されている。この
押出成形体は、セメントや石膏などの水硬性無機物に、
必要に応じて、製品の機械的特性を高める補強材やその
他の副原料と水とを添加して全体を混練し、その混練物
を押出成形機で所望形状に押出成形したのち養生して製
造されている。

【０００３】最近、押出成形体の性能を向上させるため
に、押出成形体のグリーンをオートクレーブの中に入
れ、加圧、加熱下で養生するという方法が広く実施され
ている。このような養生を行った押出成形体は緻密化し
て機械的特性が向上する。しかし、他方では、高温下に
おいて爆裂しやすくなるという欠点がある。

【０００４】また、従来から押出成形体の補強材として
は石綿が多用されてきた。しかしながら、最近では、石
綿公害が問題になっているため、この石綿に代えて、各
種の無機系または有機系の繊維状物質が補強材として用
いられはじめている。しかしながら、石綿に代わる繊維
状物質は、いずれも、保水性や親水性が石綿よりも小さ
いので、これらを補強材にして押出成形体を製造する
と、押出成形されたグリーンの保形性は低下するという
問題が発生している。このような問題を回避してグリー
ンの保形性を回復させるためには、水の混合量を少なく
すればよい。

【０００５】しかしながら、水の混合量を少なくする
と、最終的に得られる製品は緻密化して、爆裂しやすく
なるという傾向が新たに派生してくる。ところで、特開
昭６０−１０８３５４号公報では、セメントとアスベス
トを主成分とする原料に有機天然繊維を添加して押出成
形したのち、そのグリーンをオートクレーブで養生した
押出成形体が開示されている。また、特開昭６１−８６
４８０号公報では、セメント配合物に、セメントに対し
て反応不活性な物質粒子を添加するセメント成形品の製
造方法が開示されている。さらには、特開平１−１２２
９５１号公報には、有機合成繊維を添加し、高温、高圧
下で養生したセメント押出成形品が開示されている。

【０００６】しかしながら、上記先行技術に基づく押出
成形体は、耐爆裂性のある程度の向上は認められるもの
の、その程度は必ずしも充分とはいえない水準にある。
さらには、押出成形体は、難燃性や機械的特性が低下す
る虞れがあり、充分に満足すべき製品たり得ないという
問題がある。また、特開平３−１０３３４８号公報に
は、緻密な組織構造を有するセメント硬化体が開示され
ている。しかし、この硬化体は、高強度になってはいる
ものの、やはり爆裂を発生しやすいという問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、緻密
であると同時に、耐爆裂性、難燃性、機械的特性がいず
れも優れている水硬性組成物の押出成形体と、その製造
方法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明者らは、押出成形体の組織構造が耐爆裂
性と機械的特性に及ぼす影響について鋭意研究を重ねた
結果、押出成形体の嵩比重と細孔容積は重要な規定因子
であるとの知見を得、それに基づいて、本発明の押出成
形体とその製造方法を開発するに至った。

【０００９】すなわち、本発明で提供される水硬性組成
物の押出成形体は、無石綿の補強材を含有する水和硬化
物からなり、嵩比重が1.４〜2.２で、かつ水銀圧入法で
測定した１０００〜１０００００Åの細孔容積が0.０２
〜0.０８ｃｃ／ｇであることを特徴とし、またその製造
方法は、無石綿の補強材を含有する水硬性組成物を押出
成形して押出成形体を製造する際に、押出成形されたグ
リーンに湿熱養生を行ったのち、温度１５０〜３５０℃
で乾熱処理を施すことを特徴とする。

【００１０】まず、本発明の押出成形体は、その嵩比重
が1.４〜2.２のものである。この嵩比重が1.４より低い
ものは、全体の組織構造が粗になっているため、機械的
特性が満足すべき水準にあるとはいえず、また、2.２よ
り高いものは過度に緻密化していて、爆裂を発生しやす
くなる。好ましい嵩比重は1.６〜2.０である。

【００１１】なお、本発明でいう嵩比重とは、試験片の
絶乾重量、飽水重量および水中重量を測定し、次式： 絶乾重量／（飽水重量−水中重量） に基づいて算出される値のことをいう。また、本発明の
押出成形体は、水銀圧入法で細孔径分布を測定したとき
に、孔径が１０００〜１０００００Åの範囲にある細孔
の容積の積分値が0.０２〜0.０８ｃｃ／ｇの範囲にある
ことを必要とする。

【００１２】この細孔容積が0.０２ｃｃ／ｇ未満である
場合は、後述する水和反応によって生成して押出成形体
に内蔵されることにより、爆裂現象の原因を構成する結
晶水が外部に散逸しにくくなるため、爆裂が発生しやす
くなり、また、0.０８ｃｃ／ｇを超えている場合は、押
出成形体の各構成成分間における結合力が弱くなり、機
械的強度などの物性の低下を招きやすくなる。好ましい
細孔容積は0.０２〜0.０７ｃｃ／ｇであり、さらに好ま
しくは0.０３〜0.０６ｃｃ／ｇである。

【００１３】本発明の押出成形体はつぎのようにして製
造することができる。すなわち、まず、無石綿の補強材
を含有する水硬性組成物を押出成形してグリーンを製造
する。押出成形すべき水硬性組成物の調製にあたって
は、石灰質原料とけい酸質原料とからなる水硬性無機物
に、石綿に代わる補強材と各種の混和剤が配合される。

【００１４】用いる石灰質原料としては、たとえば、ポ
ルトランドセメント、アルミナセメントのような単味セ
メント；高炉セメントのような混合セメント；膨張セメ
ントのような特殊セメント；などをあげることができ
る。またけい酸質原料としては、たとえば、けい砂、け
い石粉のような結晶性シリカ；フライアッシュ、シリカ
ヒューム、高炉スラグ、けいそう土のような非結晶性シ
リカ；などをあげることができる。

【００１５】このとき、けい酸質原料としては、たとえ
ば、粒径が１００〜５００μｍ程度の比較的粗大なもの
を併用すると、細かいものだけの場合に比べて、耐爆裂
性の向上効果がみられるので好適である。しかし、粗大
なものばかりを用いると、押出成形時における流動性が
悪くなり、押出成形体の機械的強度の低下が起こりはじ
めるので、上記した粒径範囲のものは、けい酸質原料の
うち２０〜８０重量％程度に制限し、その他は細かいけ
い酸質原料にすることが好ましい。

【００１６】この水硬性無機物における石灰質原料とけ
い酸質原料との混合割合については格別限定されるもの
ではないが、通常、前者の重量１に対して、後者を0.２
〜1.２の割合にすることが好ましい。石綿に代わる補強
材としては、たとえば、ガラス繊維、炭素繊維、ロック
ウールなどの無機繊維；ポリアクリルニトリル系、ポリ
オレフィン系、ポリビニルアルコール系などの有機合成
繊維；麻、木材パルプなどの有機天然繊維；ワラストナ
イト、チタン酸カリウム、エデナイトなどの繊維状粉
末；をあげることができる。

【００１７】これら補強材のうちパルプを用いる場合、
パルプとしては、たとえば、広葉樹パルプ、針葉樹パル
プ、古紙パルプ、麻、竹パルプのようなセルロース繊維
の集合体であれば何であってもよい。このパルプの配合
量は、前記した水硬性無機物１００重量部に対し、0.５
〜５重量部に設定される。配合量が0.５重量部よりも少
なくなると、得られた押出成形体の耐爆裂性の向上効果
が小さくなり、また５重量部よりも多くなると、水硬性
組成物への均一分散が行いずらくなって、押出成形体の
機械的特性の低下を招きやすくなる。パルプの好ましい
配合量は、水硬性無機物１００重量部に対し、0.７〜３
重量部である。

【００１８】また上記した補強材のうち、ワラストナイ
トは好ましい補強材である。ワラストナイトを補強材と
して用いる場合は、前記した水硬性無機物１００重量部
に対し、１〜３０重量部に設定する。配合量が少なすぎ
ると、充分な補強効果が得られず、また多すぎると、押
出成形時における成形圧が著しく上昇して、得られる押
出成形体の表面品位が低下するからである。好ましい配
合量は、水硬性無機物１００重量部に対し５〜２０重量
部である。

【００１９】また、補強材として有機合成繊維を用いる
場合、その有機合成繊維としては、長さを１〜１０mm、
好ましくは４〜６mmに切断したものであることが好まし
く、これら短繊維はそれぞれ単独で、または数種類のも
のを混合した状態で配合してもよい。短繊維の配合量
は、前記した水硬性無機物１００重量部に対し、0.３〜
３重量部、好ましくは0.５〜２重量部にする。配合量が
少なすぎると、上記した効果が充分に得られず、また多
すぎると水硬性組成物への均一分散が困難になるからで
ある。

【００２０】また、水硬性無機物に配合する混和剤とし
ては、たとえば、押出成形時における水硬性組成物の流
動性（成形性）を向上させる、滑石（タルク）、雲母
（マイカ）、緑泥石などの滑材；押出成形時の保水性を
向上させる、セピオライト、ベントナイト、ゼオライト
などの無機保水剤、アクリル系重合体やデンプン系のよ
うな高吸水性樹脂；押出成形体を軽量にする、パーライ
ト、シラスバルーン、ガラスバルーン、合成樹脂の発泡
ビーズ；をあげることができる。

【００２１】また、各成分の混練時や押出成形時に、水
硬性組成物における水硬性無機物や他の配合成分の保水
性を付与し、もって各成分間の結合力を高めることを目
的として、たとえば、メチルセルロース、ヒドロキシエ
チルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロ
キシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセル
ロース、ヒドロキシプロピルエチルメチルセルロースの
ような水溶性のセルロース誘導体を配合することが好ま
しい。

【００２２】そのときの水溶性セルロース誘導体の配合
量は、水硬性無機物１００重量部に対し、0.３〜３重量
部、好ましくは0.５〜1.５重量部にする。この配合量が
少なすぎると、上記した効果がえれらず、また、多すぎ
ると、水硬性無機物の硬化を妨げたり、また製造コスト
も高くなるからである。さらに、上記した水溶性のセル
ロース誘導体を配合する際には、このセルロース誘導体
の分散性を高め、また各成分間の間隙への滲透性を高め
てその配合効果を充分に発揮させるために、これと一緒
に、脂肪族重合体のスルホン酸塩や、分子内にカルボキ
シル基を有し、かつアルカリ増粘性を有するアクリル系
重合体のエマルジョンや、水溶性重合体の油中水型エマ
ルジョンなどを滲透剤として配合することが好ましい。
このようにすると、押出成形体の耐爆裂性が向上するか
らである。

【００２３】本発明においては、前記した水硬性無機
物、補強材および混和剤の所定量を、たとえば、アイリ
ッヒミキサー（日本アイリッヒ（株）製）で混合し、こ
こに、適量の水を添加して全体を混練することにより水
硬性組成物を調製する。添加する水の量は、前記した水
硬性無機物１００重量部に対し、１０〜４０重量部、好
ましくは２０〜３０重量部に設定する。

【００２４】このとき、前記した滲透剤は、あらかじめ
水に分散または溶解させた状態で配合することが好まし
い。このようにして調製された水硬性組成物を、つぎ
に、真空押出成形機を用いて押出成形してグリーンを製
造する。用いる真空押出成形機としては、公知のもので
あればよく格別限定されるものではないが、たとえば、
２段式の真空押出成形機で、１段目と２段目の間に脱気
用真空室が介装されている構造のものが好適である。

【００２５】このとき、グリーンは、押出成形機のダイ
スを所望するダイスに変えることにより、板状物、柱状
物、筒状物など任意の形状にすることができる。本発明
においては、つぎに、成形されたグリーンに対し、湿熱
養生を施して、石灰質原料とけい酸質原料との間で水和
反応を行わせて水和硬化させる。この湿熱処理の条件
は、得られた水和硬化物の嵩比重が1.４〜2.２、好まし
くは1.６〜1.９となるように選定される。この嵩比重が
上記範囲から外れている押出成形体は、耐爆裂性や機械
的特性の向上効果が小さくなる傾向を示すからである。

【００２６】具体的には、得られた押出成形体のグリー
ンを温度５０〜１００℃のスチーム中で前養生したの
ち、さらに、温度１４０〜２００℃のスチーム中でオー
トクレーブ養生する。オートクレーブとしては、セメン
ト成形物養生用として公知のものを用いればよい。ま
た、養生に要する時間は、養生温度によっても異なる
が、通常、３〜１５時間に設定される。

【００２７】なお、湿熱処理は、前記した前養生でとど
めてもよいし、さらにオートクレーブ養生まで続けても
よい。ついで、本発明においては、上記の湿熱処理につ
づけて乾熱処理が施される。この乾熱処理は、湿熱処理
時に水和反応によって生成し、水和硬化物の中に結晶水
として取り込まれている水分の量を制御し、そのことに
よって、押出成形体における前記した細孔容積を0.０２
〜0.０８ｃｃ／ｇの範囲に調整して耐爆裂性の一層の向
上を図るために行われる。

【００２８】具体的には、湿熱処理が終了した押出成形
体（水和硬化物）に対し、温度１５０〜３５０℃で乾熱
処理が施される。この温度が１５０℃より低いと、押出
成形体に含まれている結晶水の除去効果は小さく、孔径
１０００〜１０００００Åの細孔容積は0.０２ｃｃ／ｇ
より小さくなって耐爆裂性の向上効果は減退し、また、
３５０℃より高い温度で乾熱処理を行うと、押出成形体
における細孔容積が大きくなりすぎ、全体として、押出
成形体の曲げ強度、耐衝撃値のような機械的な特性値が
低下してしまう。好ましい温度は１７０〜３００℃であ
る。

【００２９】この乾熱処理は、公知の回分式、多段式ま
たは連続式の乾熱処理装置を用いて行えばよい。そし
て、加熱手段としては、熱風式、赤外線または高周波加
熱式、マイクロ波加熱式などの手段を用いることができ
る。たとえば、熱風式加熱手段を用いた場合、昇温と降
温はできるだけ緩徐な条件、具体的には、昇温速度は１
〜４℃／min 、降温速度は0.５〜1.５℃／min で行うこ
とが好ましい。また、所定の養生温度における保持時間
は0.５〜２時間程度であることが好ましい。

【００３０】この乾熱処理の効果を高めるためには、湿
熱処理後における押出成形体の中実部の厚みが、１０〜
２０mmになっていることが好ましい。この厚みが１０mm
より薄い場合は、乾熱処理の影響が過大に発現して、処
理後における押出成形体ののような特性が低下してしま
い、また厚みが２０mmより厚い場合は、乾熱処理の効果
が中実部付近にまで及ばなくなりやすいからである。中
実部における好ましい厚みは１１〜１９mm、さらに好ま
しくは１２〜１８mmである。

【００３１】このようにして製造された耐爆裂性に優れ
た押出成形体に対しては、さらに、中実部の厚みにもよ
るが、全体の見掛け上の熱伝導率を目的とする値に制御
して、耐爆裂性を一層向上させることもできる。その手
段としては、押出成形体の一部分または全部の吸水率を
２〜１０重量％となるようにすることが好ましい。

【００３２】なお、ここでいう吸水率（％）とは、 １００×（吸水重量−絶乾重量）／絶乾重量 のことをいう。この吸水率が２重量％より小さい場合
は、押出成形体の熱伝導率の制御効果はあまりあらわれ
ず、また、１０重量％より大きくすると、逆に耐爆裂性
の低下が引き起こされる。

【００３３】上記した吸水率の付与は、たとえば、押出
成形体の全体を水に所定時間浸漬したり、または、水を
スプレー状もしくはシャワー状にして押出成形体の必要
個所に噴霧して行うことができる。

【００３４】

【発明の実施例】ポルトランドセメント６５重量部、粒
径２〜６００μｍのけい砂３５重量部、パルプ1.３重量
部、ワラストナイト7.５重量部、タルク１０重量部、繊
維長６mmのポリプロピレン繊維0.３重量部、およびメト
ローズ９０ＳＨ−３００００（商品名、信越化学工業
（株）製のヒドロキシプロピルメチルセルロース粉末）
１重量部を、アイリッヒミキサー（日本アイリッヒ
（株）製の形式ＲＶ−０２）で充分に混合した。

【００３５】ここに、ダイナフロ−Ｚ１０５（商品名、
日本合成ゴム（株）製のポリイソプレンスルホン酸ナト
リウム）が上記ポルトランドセメントとけい砂の合量に
対し0.２５重量部分散している水を、前記合量に対し２
６重量部添加して、全体をニーダで充分に混練した。こ
の混練物を、脱気用真空室が介装されている２段式真空
押出成形機で押出成形し、一辺１５mmの角棒形状の押出
成形体のグリーンとした。

【００３６】ついで、このグリーンを一昼夜自然養生し
たのち、７０℃のスチーム中で４時間の前養生を行い、
つづけて、１８０℃のスチーム中で5.５時間のオートク
レーブ養生を行った。湿熱養生後の押出成形体の嵩比重
は1.８、気乾状態における曲げ強度（スパン長、１０c
m）は３４６kg/cm²、シャルピー衝撃値は2.０５kg・cm/
cm²であった。

【００３７】湿熱養生後における押出成形体を、１０５
℃で２時間乾燥したのち、１０５℃から２５０℃まで0.
５時間かけて徐々に加熱し、２５０℃で0.５時間保持し
て乾熱処理を行い、ついで、室温まで８時間かけて徐冷
した。得られた押出成形体の嵩比重は1.７８であり、水
銀圧入法で測定した孔径１０００〜１０００００Åの細
孔容積は0.０４１ｃｃ／ｇであった。

【００３８】また、曲げ強度は、湿熱処理後における押
出成形体の曲げ強度の９６％の値を保持していた。つい
で、乾熱処理後の押出成形体につき、７０℃／min の昇
温速度で７００℃まで加熱し、その温度で１５分間保持
したのち、室温まで徐冷して耐火性の評価を行った。

【００３９】表面に若干のひび割れはみられたものの、
押出成形体は原形をとどめ、爆裂は全く発生していなか
った。 比較例 乾熱処理を施すことなく湿熱処理で止めたことを除いて
は、実施例と同様にして押出成形体を製造した。

【００４０】この押出成形体の嵩比重は1.８２であり、
水銀圧入法で測定した孔径１０００〜１０００００Åの
細孔容積は0.０１５ｃｃ／ｇであった。また、曲げ強度
（スパン長、１０cm）は３４２kg/cm²、シャルピー衝撃
値は2.０３kg・cm/cm²であった。この押出成形体につ
き、実施例で示した耐火性評価試験を行った。加熱開始
後、３分の時点で爆裂が発生し、原形をとどめないまで
に崩壊した。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、緻密な組織構造を有し、しかも、耐爆裂性
と機械的強度の両方が優れている水和硬化物の押出成形
体を得ることができる。これは、この押出成形体の製造
時に、水硬性組成物を押出成形したグリーンに、湿熱処
理を行ったのち、温度１５０〜３５０℃の乾熱処理を施
すことにより、水和反応時に生成した結晶水の量を制御
することにより、嵩比重を1.４〜2.２にし、また、孔径
１０００〜１０００００Åの細孔容積を0.０２〜0.０８
ｃｃ／ｇに調整したことがもたらす効果である。

───────────────────────────────────────────────────── 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 40/02 //(Ｃ０４Ｂ 28/02 16:06 Ｚ 14:06 Ｚ 16:02 Ａ 22:06 24:38 Ａ 24:26） Ｚ 111:12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無石綿の補強材を含有する水和硬化物か
   らなり、嵩比重が1.４〜2.２で、かつ水銀圧入法で測定
   した１０００〜１０００００Åの細孔容積が0.０２〜0.
   ０８ｃｃ／ｇであることを特徴とする、水硬性組成物の
   押出成形体。
2. 【請求項２】 吸水率が２〜１０重量％の範囲にある、
   請求項１の水硬性組成物の押出成形体。
3. 【請求項３】 無石綿の補強材を含有する水硬性組成物
   を押出成形して押出成形体を製造する際に、押出成形さ
   れたグリーンを湿熱養生したのち、温度１５０〜３５０
   ℃で乾熱処理することを特徴とする、水硬性組成物の押
   出成形体の製造方法。