JPH07276332A

JPH07276332A - 水硬性無機質硬化体の製造方法

Info

Publication number: JPH07276332A
Application number: JP7201294A
Authority: JP
Inventors: Masakatsu Sakamoto; 正勝坂本; Yoshihiro Tanaka; 喜博田中; Takeshi Uehara; 剛上原
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1994-04-11
Filing date: 1994-04-11
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】高強度で可撓性に優れた水硬性無機質硬化体を
製造する方法を提供する。【構成】水硬性無機物質１００重量部に対して、補強繊
維３〜７重量部と、フレーク径が５０〜３，０００μｍ
のマイカ３〜２０重量部と、水２０〜８０重量部とを添
加した水硬性無機質組成物を用いる。流量５０〜２，０
００リットル／時間で且つ流路の最小厚みｔ２が４〜１
５ｍｍである押出金型を用いる。流量（Ｑ）、流路の最
小厚み（ｔ）及び最小厚み部分の幅（ｗ）から計算され
る剪断速度〔Γ＝６Ｑ／（ｗｔ²）〕が１０〜６５ｓ^-1
となる条件にて押出成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築材料等に好適に用
いられる可撓性及び曲げ強度に優れた水硬性無機質硬化
体の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築材料等としては、水硬性無機
質材料製のものがよく知られている。この水硬性無機質
材料中の補強繊維としては、従来は石綿が一般的に広く
使用されていた。それは石綿が製品の曲げ強度の向上、
耐衝撃性の向上、更には保形性付与等に対して有効であ
る他、原料中での分散性にも優れているという様々な優
れた特性を有しているからである。

【０００３】しかしながら、近年、石綿の品質の悪化や
人体に対する有害性のため使用が制限されるようになっ
た。そこで、石綿に代替するものとして、例えば、パル
プ（特開昭５９─２０３７４７号公報）や、ポリビニル
アルコール系繊維（特開昭５９─２９１４６号公報）
や、ポリプロピレン系繊維（特開昭６４─３７４７８号
公報、特開平１─１７６２５３号公報）等の補強繊維が
使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの補強
繊維は分散性が悪く、曲げ強度の向上に対して補強繊維
が有効に作用しないため、多量の補強繊維を添加する必
要がある。多量の繊維を添加した場合、これらの補強繊
維は有機繊維であるために不燃性が問題となる他、高弾
性率化に伴い可撓性のない材料となり、段差のある場所
や曲面への施工が困難となり、成形品が大型化したと
き、自重で割れ易いという問題点がある。

【０００５】本発明は、上記の如き従来の問題点を解消
し、高強度で可撓性に優れた水硬性無機質硬化体を製造
する方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、水硬性無機物
質１００重量部に対して、補強繊維３〜７重量部と、フ
レーク径が５０〜３，０００μｍのマイカ３〜２０重量
部と、水２０〜８０重量部とを添加した水硬性無機質組
成物を、流量５０〜２，０００リットル／時間で且つ流
路の最小厚みが４〜１５ｍｍである押出金型を用いて、
流量（Ｑ）、流路の最小厚み（ｔ）及び最小厚み部分の
幅（ｗ）から計算される剪断速度〔Γ＝６Ｑ／（ｗ
ｔ²）〕が１０〜６５ｓ^-1となる条件にて押出成形する
水硬性無機質硬化体の製造方法である。

【０００７】本発明の水硬性無機質組成物中における水
硬性無機物質としては、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ることなく用いることがで
き、例えば、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、ローマンセメント等
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や、石膏、石灰、マグネシ
アセメントの気硬性セメント等が挙げられ、特に強度、
耐火性の点で、ポルトランドセメント、アルミナセメン
ト等が好適に用いられる。これらは単独で用いられても
よいし、又２種以上併用されてもよい。

【０００８】本発明の水硬性無機質組成物中における補
強繊維としては、ビニロン繊維、アクリル繊維、プロピ
レン繊維、カーボン繊維、レーヨン等の合成繊維や、ガ
ラス繊維、チタン酸カリウム繊維、鋼繊維等の無機繊維
や、パルプ、麻等の天然繊維など任意のものを用いるこ
とができる。これらの繊維は単独で用いられてもよい
し、又２種以上併用されてもよい。

【０００９】補強繊維の添加量は、少なすぎると補強効
果が得られず、多すぎると繊維の分散性が低下するの
で、水硬性無機物質１００重量部に対して３〜７重量部
に限定される。

【００１０】補強繊維の径及び長さは、細すぎると混合
時に再凝集し、交絡によりファイバーボールが形成され
易くなるため、剪断による繊維の配向が起こらず、最終
的に得られる硬化体の強度の改善に対して有効に作用せ
ず、太すぎるか又は短かすぎると引張強度等の補強効果
が小さく、又、長すぎると繊維の分散性及び配向性が低
下するので、繊維径は０．５〜１０デニールが好まし
く、１〜５デニールが更に好ましく、繊維長は１〜２０
ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍであるのが更に好まし
い。

【００１１】本発明の水硬性無機質組成物中におけるマ
イカとしては、化学組成、結晶構造では特に制限はな
く、白雲母、黒雲母、金雲母、鱗雲母、ソーダ雲母、合
成雲母等の任意のものが用いられる。

【００１２】マイカのフレーク径は、小さすぎると剪断
による補強繊維の押出方向に対する１次元配向が有効に
起こらず、又、大きすぎると硬化体表面が剥離し易くな
り、表面に化粧層を施す場合にその密着性を問題が生じ
るため、５０〜３，０００μｍである必要がある。

【００１３】マイカの添加量は、少なすぎると剪断によ
る補強繊維の押出方向に対する１次元配向が有効に起こ
らず、又、多すぎると水硬性無機物質との均一な混合が
困難となるため、水硬性無機物質１００重量部に対し
て、３〜２０重量部である必要がある。

【００１４】本発明の水硬性無機質組成物中における水
の添加量は、少なすぎると水硬性無機物質の硬化が充分
に行われず、又組成物の分散性が低下し、多すぎると押
出し後の保形性が保てなくなる他、得られる硬化体の強
度が低下するので、水硬性無機物質１００重量部に対し
て、２０〜８０重量部である必要がある。

【００１５】本発明の水硬性無機質組成物中には、必要
に応じて、水溶性高分子物質が添加されてもよい。水溶
性高分子物質は、水に溶解して粘性を付与し、水硬性無
機物質と水とから得られる組成物の流動性を高めて賦形
性良好なものとし、又、得られる硬化体中の過剰な水を
没収し、水硬性無機物質間の空隙を埋める接着剤となり
うる高分子物質ならば特に限定されずに用いることがで
き、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセル
ロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、
ポリアクリル酸、リグニンスルホン酸塩等が挙げられ
る。水溶性高分子物質の添加量は、多すぎると得られる
硬化体の耐水性が低下するので、水硬性無機物質１００
重量部に対して、５重量部以下が好ましい。

【００１６】本発明の水硬性無機質組成物中には、必要
に応じて、無機質充填材が添加されてもよい。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
害せず、本発明で用いられる水硬性無機質組成物中の構
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
れることなく用いることができ、例えば、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
ラワー、シリカフューム、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
イト等の天然鉱物、炭酸カルシウム、珪藻土等が挙げら
れる。

【００１７】更に軽量化を図るために、シリカバルー
ン、パーライト、フライアッシュバルーン、シラスバル
ーン、ガラスバルーン、発泡焼性粘土等の無機質天然発
泡体等を用いてもよい。これらは単独で用いられてもよ
いし、２種類以上併用されてもよい。

【００１８】無機質充填材の平均粒径は、小さすぎると
その製造が困難となり、大きすぎると水硬性無機質組成
物中に分散し難くなるので、０．０３〜５００μｍが好
ましい。無機質充填材の添加量は、少なすぎると添加の
効果がなく、多すぎると補強繊維の分散性が低下するの
で、水硬性無機物質１００重量部に対して、２０〜５０
重量部が好ましい。

【００１９】本発明においては、上記水硬性無機質組成
物を押出機にて混合・混練して、この混練物を流量５０
〜２，０００リットル／時間で且つ流路の最小厚みが４
〜１５ｍｍである押出金型を用いて押出成形する。混練
物の流量が、５０リットル／時間より少ないと補強繊維
を押出方向に対して１次元配向させるのに十分な剪断速
度が得られず、又、２，０００リットル／時間より大き
いと剪断速度が大きくなりすぎるため、マイカが粉砕さ
れ、補強繊維を十分配向させる効果が得られない。

【００２０】又、押出金型の流路の最小厚みが、４ｍｍ
より小さくなると安定した押出成形が不可能となり、
又、１５ｍｍより大きくなると補強繊維を押出方向に対
して１次元配向させるに十分な剪断速度が得られなくな
る。

【００２１】又、本発明においては、上記押出金型を用
いて、流量（Ｑ）、流路の最小厚み（ｔ）及び最小厚み
部分の幅（ｗ）から計算される剪断速度（Γ）が、 Γ＝６Ｑ／（ｗｔ²）＝１０〜６５ｓ^-1・・・式（１）〔尚、単位は、流量（Ｑ）：ｃｍ³・ｓ^-1、流路の最小
厚み（ｔ）：ｃｍ、最小厚み部分の幅（ｗ）：ｃｍであ
る。〕となる条件にて押出成形する。

【００２２】剪断速度が、１０ｓ^-1より小さいと補強繊
維を押出方向に対して１次元配向させるのに十分な剪断
応力が作用せず、６５ｓ^-1より大きくなると剪断応力が
大きくなりすぎるため、マイカが粉砕される他、金型内
で水硬性無機質組成物の逆流が起こり、安定した押出成
形が不可能となる。

【００２３】本発明においては、湿熱養生することによ
って、高曲げ強度でありながら且つ低曲げ弾性率の可撓
性に優れる硬化体を得ることが可能となる。養生条件と
しては、４０〜９０℃の温度下で、３〜２４時間養生す
るが好ましく、６〜１４時間養生するのが更に好まし
い。

【００２４】

【作用】本発明の水硬性無機質硬化体の製造方法は、水
硬性無機物質１００重量部に、補強繊維３〜７重量部
と、フレーク径が５０〜３，０００μｍのマイカ３〜２
０重量部とを添加した水硬性無機質組成物を、流量５０
〜２，０００リットル／時間で且つ流路の最小厚みが４
〜１５ｍｍである押出金型を用いて、流量（Ｑ）、流路
の最小厚み（ｔ）及び最小厚み部分の幅（ｗ）から計算
される剪断速度〔Γ＝６Ｑ／（ｗｔ²）〕が１０〜６５
ｓ^-1となる条件にて押出成形することにより、補強繊維
及びマイカの分散性がよく、又、補強繊維が押出方向に
１次元配向するため、その補強効果が有効に作用し、高
強度で且つ可撓性に優れた水硬性無機質硬化体を得るこ
とができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。実施例１水硬性無機質組成物用の原料として、普通ポルトランド
セメント（小野田セメント社製）１００重量部と、フラ
イアッシュ（関電化工社製、ＪＩＳＡ６２０１相当
品、平均粒径２０μｍ）３０重量部と、ヒドロキシプロ
ピルメチルセルロース（２０℃２％水溶液の粘度が３
０，０００ｃｐｓ）２重量部と、ビニロン繊維（クラレ
社製、商品名「ＲＭＳ１８２」、繊維径１．８ｄ、繊維
長３ｍｍ）４重量部と、マイカ（クラレ社製、商品名
「ＣＬＡＲＩＴＥＭＩＣＡ：３０─Ｃ」）４重量部
と、水３５重量部とを用いた。

【００２６】まず、上記原料をアイリッヒミキサー（ア
イリッヒ社製、商品名「Ｒ０８−Ｗ」）を用い、水以外
の原料を攪拌翼回転数８８０ｒ．ｐ．ｍ、攪拌槽回転数
２８ｒ．ｐ．ｍにて３分間混合し、更に水を加えて２分
間混合した。その後、混練機（宮崎鉄工社製、商品名
「ＭＰ−１００−１型」）にて混練処理して水硬性無機
質組成物を得た。

【００２７】この水硬性無機質組成物を、真空押出機
（宮崎鉄工社製、商品名「ＭＶ−ＰＭ型」、バレル径１
１０ｍｍ、スクリュー径１００ｍｍ）に供給して溶融・
混練し、この混練物を、図１に示した流路の形状が、Ｌ
１＝１０５ｍｍ、最小厚みｔ１＝６ｍｍ、最小厚み部分
の幅ｗ１＝３００ｍｍである押出金型より、流量１００
リットル／時間、剪断速度１５ｓ^-1の条件にて押し出し
て成形体を得た。尚、剪断速度は上記の式（１）により
計算した。

【００２８】得られた成形体を、養生庫にて６０℃、９
０％ＲＨで１４時間の湿熱養生を行い硬化体を得た。

【００２９】実施例２マイカとして、重量平均フレーク径が８０μｍのマイカ
（クラレ社製、商品名「ＣＬＡＲＩＴＥＭＩＣＡ２
００─Ｃ」）４重量部を用いたこと以外は実施例１と同
様にして硬化体を得た。

【００３０】実施例３マイカの添加量を８重量部としたこと以外は実施例１と
同様にして硬化体を得た。

【００３１】実施例４流量を２００リットル／時間、剪断速度３０ｓ^-1の条件
で押出成形したこと以外は実施例１と同様にして硬化体
を得た。

【００３２】実施例５図１に示した押出金型であって、流路の形状が、Ｌ２＝
１８０ｍｍ、最小厚みｔ１＝１３ｍｍ、最小厚み部分の
幅ｗ１＝３００ｍｍであるものを用いたこと、流量６０
０リットル／時間、剪断速度２０ｓ^-1の条件で押出成形
したこと以外は実施例１と同様にして硬化体を得た。

【００３３】実施例６図１に示した押出金型であって、流路の形状が、Ｌ１＝
１８０ｍｍ、最小厚みｔ１＝１３ｍｍ、最小厚み部分の
幅ｗ１＝３００ｍｍであるものを用いたこと、流量１５
００リットル／時間、剪断速度５０ｓ^-1の条件で押出成
形したこと以外は実施例５と同様にして硬化体を得た。

【００３４】実施例７図２に示した押出金型であって、流路の形状が、Ｌ２＝
１８０ｍｍ、最小厚みｔ２＝７．５ｍｍ、最小厚み部分
の幅ｗ２＝９０ｍｍであるものを用いたこと、流量５０
リットル／時間、剪断速度１６ｓ^-1の条件で押出成形し
たこと以外は実施例１と同様にして硬化体を得た。

【００３５】比較例１流量２０リットル／時間、剪断速度３ｓ^-1の条件で押出
成形したこと以外は実施例１と同様にして硬化体を得
た。

【００３６】比較例２流量５００リットル／時間、剪断速度７０ｓ^-1の条件で
押出成形したこと以外は実施例１と同様にして硬化体を
得た。

【００３７】比較例３図１に示した押出金型であって、流路の形状が、Ｌ１＝
１８０ｍｍ、最小厚みｔ１＝１３ｍｍ、最小厚み部分の
幅ｗ１＝３００ｍｍであるものを用いたこと、流量５０
リットル／時間、剪断速度２ｓ^-1の条件で押出成形した
こと以外は実施例１と同様にして硬化体を得た。

【００３８】比較例４図１に示した押出金型であって、流路の形状が、Ｌ１＝
１８０ｍｍ、最小厚みｔ１＝１３ｍｍ、最小厚み部分の
幅ｗ１＝３００ｍｍであるものを用いたこと、流量２０
００リットル／時間、剪断速度７５ｓ^-1の条件で押出成
形したこと以外は実施例１と同様にして硬化体を得た。

【００３９】比較例５マイカとして、重量平均フレーク径が１８μｍのマイカ
（クラレ社製、商品名「ＣＬＡＲＩＴＥＭＩＣＡ４
００Ｗ」）４重量部を用いたこと以外は実施例１と同様
にして硬化体を得た。

【００４０】比較例６マイカの添加量を３０重量部としたこと以外は実施例１
と同様にして硬化体を得た。比較例７マイカの添加量を１重量部としたこと以外は実施例１と
同様にして硬化体を得た。

【００４１】比較例８マイカを添加しなかったこと以外は実施例１と同様にし
て硬化体を得た。比較例９ビニロン繊維の添加量を１重量部としたこと以外は実施
例１と同様にして硬化体を得た。

【００４２】比較例１０ビニロン繊維の添加量を１０重量部としたこと以外は実
施例１と同様にして硬化体を得た。実施例１〜７及び比
較例１〜１０で得られた硬化体について、曲げ試験を行
って評価した。その結果を表１〜表３に示した。

【００４３】尚、曲げ試験は、ＪＩＳＫ６９１１に準
じて、前処理として製造後４０日間放置して養生を行っ
たものから、長さ×幅＝１５０ｍｍ×３０ｍｍの短冊状
に切り出して評価試料を作成し、この評価試料につい
て、スパン間１００ｍｍ、載荷速度２ｍｍ／分にて３点
曲げ試験を行い、曲げ弾性率及び曲げ強度を測定した。

【００４４】

【表１】

【００４５】

【表２】

【００４６】

【表３】

【００４７】表１〜表３からも明らかな如く、本発明の
実施例１〜７の場合には、いずれも、曲げ強度及び曲げ
弾性が優れているのに対して、比較例１〜１０の場合に
は、いずれも、曲げ強度が劣っている。

【００４８】

【発明の効果】本発明の水硬性無機質硬化体の製造方法
は、上記の如き構成とされているので、高強度で且つ可
撓性に優れた水硬性無機質硬化体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する押出金型の一例を示す断面図
である。

【図２】本発明に使用する押出金型の別の例を示す断面
図である。

【符号の説明】

ｔ２，ｔ３最小厚みｗ２，ｗ３最小厚み部分の幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水硬性無機物質１００重量部に対して、
補強繊維３〜７重量部と、フレーク径が５０〜３，００
０μｍのマイカ３〜２０重量部と、水２０〜８０重量部
とを添加した水硬性無機質組成物を、流量５０〜２，０
００リットル／時間で且つ流路の最小厚みが４〜１５ｍ
ｍである押出金型を用いて、流量（Ｑ）、流路の最小厚
み（ｔ）及び最小厚み部分の幅（ｗ）から計算される剪
断速度〔Γ＝６Ｑ／（ｗｔ²）〕が１０〜６５ｓ^-1とな
る条件にて押出成形することを特徴とする水硬性無機質
硬化体の製造方法。