JPH0796508A - 水硬性組成物の押出成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無石綿の補強材が含まれている水硬性組成物
の押出成形体であって、保型性と表面平滑性が優れ、高
強度・高靱性である押出成形体を製造する方法を提供す
る。 【構成】 この製造方法においては、無石綿の補強材が
含有されている水硬性組成物を押出成形する際に、前記
水硬性組成物に、水溶性のセルロース誘導体と、水溶性
重合体の油中水型エマルジョン（Ｗ／Ｏ型エマルジョ
ン）を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水硬性組成物の押出成形
体の製造方法に関し、さらに詳しくは、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
などを製造するときに適用して有用な水硬性組成物の押
出成形体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セメントや石膏などの水硬性無機物の補
強材としては、従来、石綿が多用されていた。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、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；雲母、
滑石、緑泥石、炭酸カルシウム、カオリン、クレー、ウ
ォラストナイトなどの粉末を補強材として実用化するた
めの検討が進められている。

【０００３】しかしながら、上記したような補強材は、
いずれも石綿に比べて大径であり、しかも保水性や親水
性が小さいので、これらの補強材を配合した水硬性組成
物を押出成形するときは、円滑な押出成形が実現しにく
いという問題がある。このような問題は、水硬性組成物
に、さらにメチルセルロースのようなセルロース誘導体
を多量に添加すれば、ある程度解決することができる。

【０００４】しかしながら、セルロース誘導体を多量に
添加すると、押出成形の過程における水硬性や、押出成
形体の性能に悪影響をもたらすだけではなく、セルロー
ス誘導体は高価であるため、得られた製品の製造コスト
を大幅に引き上げるという問題が発生する。このような
問題を解決するために、たとえば、特開昭５７−２０９
８６６号公報には、セメント質材料にメチルセルロース
とポリアクリルアミドとを配合して押出成形する方法が
開示されている。

【０００５】また特開平４−１４４９４９号公報には、
水溶性または水分散性のセルロース誘導体と水溶性また
は水分散性のアクリルアミド系ポリマーとからなる無石
綿系セメント押出成形用混和剤が開示されている。しか
しながら、これら公報で開示されているアクリルアミド
系のポリマーは、いずれも水に直接溶解または分散させ
て用いている。そのため、これらのポリマーが低分子量
の場合は、水への溶解または分散は均一に進むが、高分
子量である場合は水への溶解または分散は不均一になり
やすい。

【０００６】したがって、これらポリマーを配合した無
石綿の補強材を含む水構成組成物を押出成形したとき
に、上記ポリマーの機能が均等に発揮されないことがあ
り、その結果として、押出成形体の保型性の低下や、表
面平滑性の悪化、さらには、機械的強度の低下などが発
生しやすくなる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、無石
綿の補強材が含有されている水硬性組成物を押出成形す
るときの上記した問題を解決し、無石綿の水硬性組成物
を円滑に押出成形することができ、高強度・高靱性で、
保型性と表面平滑性も優れている、水硬性組成物の押出
成形体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、本発明においては無石綿の補強材が含有されて
いる水硬性組成物を押出成形する際に、前記水硬性組成
物に、水溶性のセルロース誘導体と、水溶性重合体の油
中水型エマルジョン（Ｗ／Ｏ型エマルジョン）とを添加
することを特徴とする、水硬性組成物の押出成形体の製
造方法が提供される。

【０００９】まず、本発明における水硬性組成物とは、
水硬性無機物である石灰質原料とケイ酸質原料とを主原
料とし、これに石綿に代わる補強剤や、各種の混和剤が
配合されているものである。主原料の一方を構成する石
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；をあげることができる。

【００１０】また他方のケイ酸質原料としては、たとえ
ば、ケイ砂、ケイ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；をあげることができる。主原料を
調製するときの石灰質原料とケイ酸質原料との混合割合
はとくに限定されるものではないが、通常、後者１重量
部に対し、前者を約0.５〜約1.２倍量の範囲で混合され
る。

【００１１】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；ウォラストナイト、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。

【００１２】これらの補強材のうち、ウォラストナイト
は好ましい補強材である。ウォラストナイトを補強材と
して用いる場合は、前記した主原料１００重量部に対
し、１〜３０重量部、目的によっては、５〜２０重量部
含有させることが好ましい。また、主原料に配合する混
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、アクリル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。

【００１３】本発明方法においては、上記した水硬性組
成物を押出成形するときに、さらに、後述する水溶性の
セルロース誘導体とＷ／Ｏ型エマルジョンが必須成分と
して添加される。まず、水溶性のセルロース誘導体は、
押出成形時に、水硬性組成物に保水性を付与し、各成分
間における結合力を高める働きをする。

【００１４】このような水溶性のセルロース誘導体とし
ては、たとえば、メチルセルロース、ヒドロキシメチル
セルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒ
ドロキシプロピルエチルメチルセルロースなどをあげる
ことができる。これらは、それぞれ、単独で用いてもよ
いし、また２種以上を混合して用いてもよい。このセル
ロース誘導体の添加量は、水硬性組成物の前記した主原
料１００重量部に対し、0.３〜３重量部であることが好
ましい。とくに好ましくは、主原料１００重量部に対
し、0.５〜１重量部に設定される。

【００１５】この添加量が少なすぎると、水硬性組成物
に充分な保水性を付与することができない場合があり、
また逆に多すぎると、水硬性組成物の硬化に悪影響を与
えたり、製造コストの上昇を引き起こす傾向が増すから
である。なお、セルロース誘導体は水に溶解すると粘性
が著しく増加する。したがって、このセルロース誘導体
を水硬性組成物の内部にまで充分に滲透させるために、
滲透剤を併用することが好ましい。そのような滲透剤と
しては、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイ
ン酸あるいはフマール酸の重合体および他のビニル化合
物との共重合体であるポリカルボン酸系重合体の塩、ブ
タジエン、イソプレンなどの共役ジエン化合物の重合体
のスルホン酸塩および共役ジエン化合物とカルボン酸と
の共重合体のスルホン酸塩のような脂肪族化合物のスル
ホン酸塩またはカルボン酸塩をあげることができる。と
くに、水硬性組成物の水和反応への影響が少なく、セル
ロース誘導体の滲透効果が大きいイソプレン系重合体の
ような共役ジエン系重合体のスルホン酸塩は好適であ
る。

【００１６】つぎに、Ｗ／Ｏ型エマルジョンは、油中
に、後述する水溶性重合体が、通常、粒径１μｍ以下の
微細粒子となって分散しているものである。このエマル
ジョンが水と接触すると、分散している水溶性重合体は
即座に水に溶解して水中油型エマルジョン（Ｏ／Ｗ型エ
マルジョン）に転相する。そして、その転相エマルジョ
ンは、水硬性組成物を構成する各種の補強材や混和剤の
間の間隙にまで浸透し、水溶性のセルロース誘導体との
相乗効果により、各成分間の結合力を高め、もって円滑
な押出成形を可能にすることによって、押出成形体の保
型性や表面平滑性、さらには機械的強度の向上効果に資
する。

【００１７】このような働きをするＷ／Ｏ型エマルジョ
ンは、つぎのようにして調製することができる。すなわ
ち、不活性な疎水性の有機溶媒に、重合によって目的と
する水溶性重合体になる単量体の水溶液を、界面活性剤
の存在下で分散させ、油溶性ラジカル開始剤を用いて水
溶性単量体の重合反応を進めることによって得ることが
できる。

【００１８】このときに用いる疎水性有機溶媒として
は、たとえば、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素、各種
の植物油や動物油をあげることができ、具体的には、た
とえば、パラフィン、ベンゼンやトルエン、鉱油、灯
油、などをあげることができる。また、目的とする水溶
性重合体を与える単量体としては、たとえば、アクリル
アミド、メタクリルアミド、アクリル酸ソーダ、メタク
リル酸ソーダの１種または２種以上の混合物を好適なも
のとしてあげることができる。なお、上記した水溶性単
量体とともに、さらに他の水溶性単量体、たとえば、マ
レイン酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸塩、スチレン
スルホン酸塩、ジメチルアミノメタクリレートなどを少
量併用してもよい。

【００１９】用いる界面活性剤としては、安定なＷ／Ｏ
型エマルジョンを形成することができ、かつそのエマル
ジョンが水に接触すると、そのエマルジョンを水中油型
エマルジョン（Ｏ／Ｗ型エマルジョン）に転相しやすく
するものであればよく、格別限定されるものではない。
たとえば、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチ
レンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポ
リオキシプロピレン誘導体、ポリエステル−ポリオキシ
エチレン縮合物をあげることができる。

【００２０】また、上記した重合反応に用いる油溶性ラ
ジカル開始剤としては、たとえば、アゾイソブチロニト
リルのようなアゾ系化合物や、ベンゾイルパーオキサイ
ドのような有機過酸化物をあげることができる。このよ
うにして合成された水溶性重合体は、高分子量であれば
あるほど、前記した各種の補強材や混和剤の間の結合力
を高めることにより押出成形体の保型性を向上させるの
で好適であるが、あまり高分子量になると、エマルジョ
ンの安定性が悪くなるので、その分子量は、重量平均分
子量として１００万〜５０００万の範囲に設定されるこ
とが好ましい。とくに好ましくは、５００万〜１５００
万である。

【００２１】この水溶性重合体の添加量は、水硬性組成
物の前記した主原料１００重量部に対し、0.０１〜２重
量部であることが好ましい。とくに好ましくは、主原料
１００重量部に対し0.０５〜0.５重量部である。この添
加量が少なすぎると、Ｗ／Ｏ型エマルジョンからＯ／Ｗ
型エマルジョンへの転相が少ないため、押出成形体の良
好な保型性と表面平滑性が実現しずらくなり、また逆に
多すぎると、押圧成形時の成形圧が高くなって安定した
押出成形を行いずらくなるからである。

【００２２】本発明方法においては、まず、石灰質原料
およびケイ酸質原料からなる主原料と、石綿に代わる補
強材と、水溶性のセルロース誘導体の粉末と、前記した
各種の混和剤とを、たとえばアイリッヒミキサーで混合
して混合物とし、ここに適量の水を添加して全体を撹拌
する。水の添加量は、上記混合物１００重量部に対し、
通常、２０〜３０重量部に設定される。

【００２３】この場合、水溶性重合体のＷ／Ｏ型エマル
ジョンは、その所定量を上記した水に分散させた状態で
添加することが好ましい。このとき、水溶性重合体が水
に溶解して、転相の結果得られたＯ／Ｗ型エマルジョン
の粘度が著しく上昇して、そのエマルジョンを水硬性組
成物に均一に混合することが困難になる場合もある。

【００２４】そのような場合には、用いるＷ／Ｏ型エマ
ルジョンの一部を、主原料のアルカリで増粘するエマル
ジョン、たとえば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイ
ン酸などの不飽和カルボン酸と、アクリル酸エステル、
メタクリル酸エステル、マレイン酸エステルなどのビニ
ル系モノマーとの共重合体のようなアルカリ増粘性のエ
マルジョンで置換しておくことが好ましい。

【００２５】このような処置を施すと、エマルジョンの
水硬性組成物への混合が容易になり、しかも押出成形体
は、その保型性と表面平滑性が向上すると同時に、高強
度・高靱性になるからである。このようにして調製され
た水硬性組成物は、つぎに、たとえば真空押出機によっ
て押出成形する。そして、得られた押出成形体を養生し
て水和硬化させる。

【００２６】このとき、押出成形体は、押出機のダイス
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。また、
養生方法としては、押出成形物の種類に応じて、自然養
生、蒸気養生、オートクレーブ養生、またはそれらを適
当に組み合わせた方法を採用することができる。

【００２７】

【発明の実施例】

実施例１ 平均粒径２０μｍのポルトランドセメント６５重量部と
平均粒径１０μｍのケイ石微粉３５重量部とからなる主
原料１００重量部と、平均粒径２０μｍのウォラストナ
イト7.５重量部、平均粒径５μｍのタルク１０重量部、
パルプ1.８重量部、繊維長６mmのポリプロピレン繊維0.
５重量部、およびメトローズ９０ＳＨ３０００（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）製の型式ＲＶ−０２）で充分に混合し
た。

【００２８】得られた混合粉末に、インバーテックスＡ
Ｒ−６５（商品名、東亞合成化学工業（株）製のアクリ
ルアミド系Ｗ／Ｏ型エマルジョン）が上記主原料に対し
0.１重量部添加されている水を、同じく主原料に対し２
８重量部添加し、全体をニーダで充分に混練した。得ら
れた混練物を真空押出機で押出成形し、一辺1.５mmの角
棒形状の押出成形体とした。

【００２９】この押出成形体を長さ５００mmに切断して
試料とし、スパン長２４０mmのエッジ上に静置し、試料
の中央部におけるたわみ量を測定して保型性を評価し
た。たわみ量は1.６mmであった。また、押出成形体の表
面に、亀裂は全く認められず、表面平滑性は良好であっ
た。押出成形体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、ついでオートクレー
ブにいれて１８０℃のスチーム中で5.５時間の養生を行
った。

【００３０】養生後の成形体の嵩密度は1.９０g/cm³ 、
気乾状態下における曲げ強度（スパン長、１００mm）と
シャルピー衝撃値は、それぞれ３９０kg/cm²、3.１kg−
cm／cm² であった。 比較例 エマルジョンを添加しなかったことを除いては、実施例
１と同様にして押出成形体を製造した。

【００３１】得られた成形体のたわみ量は3.０mmであっ
た。また、表面には多くの亀裂が認められ、表面平滑性
は劣悪であった。この成形体につき、実施例１と同様の
養生を行った。養生後の成形体の嵩密度は1.９１g/c
m³ 、気乾状態下における曲げ強度（スパン長、１００m
m）とシャルピー衝撃値は、それぞれ３５０kg/cm²、2.
７kg−cm／cm² であった。

【００３２】

【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、無石綿の補強材を含む水硬性組成物を押出
成形して、保型性と表面平滑性が優れ、しかも高強度・
高靱性の押出成形体を製造することができる。これは、
押出成形する水硬性組成物に、水溶性のセルロース誘導
体と、水溶性重合体のＷ／Ｏ型エマルジョンを添加した
ことがもたらす効果である。また、本発明方法によれ
ば、水溶性のセルロース誘導体の使用量を少なくするこ
とができ、経済的な効果も大である。

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 28/02 24:26 Ｄ 24:38 Ｄ 16:06 Ｚ 14:04 Ｚ 16:02） Ｚ 111:12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無石綿の補強材が含有されている水硬性
   組成物を押出成形する際に、前記水硬性組成物に、水溶
   性のセルロース誘導体と、水溶性重合体の油中水型エマ
   ルジョンとを添加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。
2. 【請求項２】 前記水溶性重合体がアクリルアミド系重
   合体である請求項１の水硬性組成物の押出成形体の製造
   方法。