JPS5930664B2 - 押出成型用ガラス繊維強化セメント組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は押出成型用ガラス繊維強化セメント組成物に関
する。

従来建築用部材として石綿強化セメント質成型物が広範
囲に使用されており、該成型物の一部は、石綿セメント
を予め乾式混練した後、メチルセルロース或はカルボキ
シメチルセルロース等の如き粘性付与剤及び水を加えて
混練して押出成型するという押出成型法により製造され
ている。

しかし、該成型物は耐衝撃性が劣り、破砕して飛散する
欠陥がある。

更に石綿繊維は資源面及び人体に有害である等の点から
他の繊維で代替せる繊維強化セメント質成型物の開発が
行なわれている。

石綿強化セメント製品の該欠陥を改善する目的で、ポリ
アミド或はポリオレフィン等の合成繊維を併用する方法
が提案されている。

しかしこれらの合成繊維を併用して押出成型を行なった
場合、セメント類と繊維との予備混合の段階で合成繊維
が塊状化して均一に分散せず、得られた押出成型物の機
械的性質は殆ど改善されない。

近年、セメント中の強アルカリに耐えるガラス繊維の開
発により耐衝撃性、曲げ強度の優れたガラス繊維強化セ
メント質成型物が脚光を浴びてきている。

一般に繊維強化セメント質成型物の製造方法はプレミッ
クス法、スプレー法、スプレーサクション法、抄造法、
押出成型法等があるが特に押出成型法によりセメント−
水−ガラス繊維からなる混合物を成型する場合、該混合
系から水が分離して混合物の流動性が低下し押出成型が
不可能である。

該セメント一本−ガラス繊維からなる混合物の押出成型
時の水の分離を防止するためにメチルセルロース或はカ
ルボキシメチルセルロース等の粘性付与剤を添加して押
出成型した場合、流動性は良好となるが成型物の形状保
持性が悪く成型後に変形酸は崩壊するため、複雑な形状
を有する成型品の製造が困難である。

本発明者等はかかる従来技術の欠陥を改良するために鋭
意研究を行ない本発明を完成したものであり、その目的
は耐衝撃性ならびに曲げ強度の優れた複雑な形状を有す
るガラス繊維強化セメント質成型物の製造を可能にする
押出成型用ガラス繊維強化セメント組成物を提供するに
ある。

即ち本発明は、セメント−水−耐アルカリ性ガラス繊維
からなる混合系にセメントに対して少なくとも２重量％
の、粒径が５０μｍ以下であるシリカ質粒状物質と、０
．０５〜３重量％の水溶性高分子物質とを混合せしめて
なることを特徴とする押出成型用ガラス繊維強化セメン
ト組成物である。

本発明に使用するシリカ質粒状物質とはシリカを主成分
とする粒状物質であって例えば各種の火山灰、火山岩の
分解物、珪藻土、凝灰岩、珪酸質白土、焼成頁岩、フラ
イアッシュ、フェロシリコン製造時の煙道ガスから採取
せる粒状物質、更には珪砂、川砂、パーライト、シラス
バルーン、石英ガラス、硼珪酸ガラス等の如きガラス粉
末等である。

該シリカ質粒状物質の粒径は５０μ以下が好運であり、
該シリカ質粒状物質は１種のみならず２種以上を混入す
ることも可能である。

又、本発明に使用する水溶性高分子物質とは例えばメチ
ルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、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、カルボキシメチルセルロース、ポリエチレ
ンオキサイド、ポリビニルアルコール等である。

上記シリカ質粒状物質並びに水溶性高分子物質を各々単
独でセメント−水−耐アルカリ性ガラス繊維からなる混
合物に添加しても押出成型法による成型物の製造は困難
である。

例えばシリカ質粒状物質のみを混入した場合該混合物か
ら水が分離して流動性が低下し、押出成型時の押出圧が
高く成型が困難となる。

又同時にガラス繊維の損傷が著しい。

更に水溶性高分子物質のみを使用した場合、前記せる如
く、押出成型は容易になるが成型時の形状保持性が悪く
変形成は崩壊して成型品の製造が困難になる。

本発明は前記せる如くセメントに対して粒径が５０μｍ
以下のシリカ質粒状物質を少なくとも２重量％及び水溶
性高分子物質を０．０５〜３重量％をセメント−水−耐
アルカリ性ガラス繊維混合系中に混合せしめることによ
り押出成型品の製造を可能にするものである。

シリカ質粒状物質の混合量がセメント重量に対して同量
もしくは同量以上の場合はシリカ質粒状物質に適度な粒
度分布をもたせることによって容易に押出成型すること
ができるが特に好ましい混合量は５〜４０重量％である
。

又水溶性高分子物質の混合量が前記範囲を外れて、少な
い場合はセメント−水−耐アルカリ性ガラス繊維混合系
から水が分離し、又多い場合、該混合系にシリカ質粒状
物質を含有せしめても流動性が著しく犬となり成型品の
形状保持が困難となるため上記範囲内で使用することが
好ましい。

又、本発明に適用される耐アルカリ性ガラス繊維とはセ
メント中の強アルカリに対し実用的に強度が低下しない
繊維を意味し、例えばＺｒＯ□を５モル％以上、好まし
くは９モル％以上更に好ましくは１１モル％以上含有す
る耐アルカリ性ガラスから成るガラス繊維或は、Ｅガラ
ス、Ｃガラスから成るガラス繊維を耐アルカリ性のある
樹脂で被覆したものである。

前記耐アルカリ性ガラス繊維の中でも特に次の組成範囲
からなるガラスを溶融紡糸して得た繊維を適用した場合
、セメント成分中のＣａＯ、Ｎａ２０ 、 Ｒ２０に起
因する塩基性成分に対して優れた化学的抵抗性を有する
。

組 成 （モル％） ＳＩＯ２５０〜６９ Ｚｒ０２ ９〜１４Ｒ２０（Ｎａ
、 Ｌｊ ） １０〜２５に２０
１〜７ Ｒ′０ ０〜１０ ＣａＦ２ ０〜２ Ｂ２０３ ０〜７ Ｐ２０５ ０〜５ （その他金属酸化物） ０〜１０ Ｆ２ ０〜３ 但しＲ２０とに２０の合計は、１４〜２５モル％であり
Ｒ′はアルカリ土類金属又はＺｎ 、 Ｍｎ 、 Ｒｂ
である。

その他金属酸化物はＡｌ２Ｏ３，ＴｉＯ２゜Ｆｅ２Ｏ３
，ＣｅＯ□、５ｎ０２等であり、又弗化物はＦ２に換算
せるものである。

耐アルカリ性ガラス繊維の使用量はセメントとシリカ質
粒状物質の総重量に対して２〜２０重量％の範囲が望ま
しく、繊維の使用量が２重量％未満の場合補強効果は得
られない。

又２０重量％を超えた場合、経済的でないばかりか、ガ
ラス繊維の損傷が多くなり、更には押出性も悪くなる。

この様な意味から好ましくは３〜１０重量％更に好まし
くは４〜７重量％の範囲で使用することが望ましい。

又耐アルカリ性ガラス繊維の繊維径は好ましくは５〜４
０μであり繊維径が５μよりも細い場合は均一分散し難
く補強効果が得られず又４０μより太い場合はガラス繊
維の取扱いが難しくなり押出成型時ガラス繊維の損傷を
生じて充分な補強効果が得られず不適当である。

取扱い易さ、均−分散性、補強効果の面から好ましい繊
維径は７〜２０μの範囲である。

又繊維長に就いては２〜５０１ｒＬ１１Ｌの範囲が好適
である。

２龍よりも短いと補強効果が充分でなく逆に５０朋を上
廻ると繊維の絡みを生じ均一分散し難く、又繊維の損傷
も多くなる。

本発明のガラス繊維強化セメント組成物に対する成型装
置としては通常の真空土練機を使用することができる。

真空土練機は供給された原料をスクリューの回転によっ
て混練する部分と混練原料の脱気を行なう真空室、混練
物を圧縮する圧縮部、及び一定の形状に成型するための
口金から構成されている。

次に本発明の実施態様について説明する。

まず所定量のセメント、シリカ質粒状物質及び耐アルカ
リ性ガラス短繊維をミキサー、ニーダ−等に投入して混
練し、次に水溶性高分子物質を溶解した水を加えて更に
混練して押出機供給用混合物を作製する。

又セメント、シリカ質粒状物質、水溶性高分子物質及び
水を予め混練したる後、耐アルカリ性ガラス短繊維を加
えて、更に混練して供給用混合物を作製してもよい。

該混合物を押出成型機に投入して押出成型した後、成型
物を常温放置養生、或は蒸気養生等の養生法により養生
硬化せしめて耐衝撃性、曲げ強度の優れた押出成型品が
得られる。

本発明の押出成型用ガラス繊維強化セメント組成物によ
り押出成型性並びに成型物の形状保持性が優れ耐衝撃性
、曲げ強度の優れたガラス繊維強化セメント質成型物を
製造することが可能となりその工業的利用価値は極めて
犬なるものである。

以下実施例によって本発明を説明する。

実施例中曲げ強度についてはＪＩＳＡ−１４０８に記載
の方法に準拠して試験片ｌＸ４Ｘ１６ｃｒｆＬをインス
トロン試験機にて測定し、ｋｇ／ｃｒＡで表示した。

又衝撃強度は試験片ｌＸ４Ｘ１０に７７！をシャルピー
衝撃試験機にて測定し、ｋｇｃＩｒＬ／ＣＩ？ｔで表示
した押出成型後のガラス繊維の損傷度合については押出
成型直後に成型品内部よりガラス繊維を取り出し、その
２０本の長さの平均値を測定しその平均値を元の繊維長
で除した値をもって繊維長保持率として評価した。

繊維長保持率（％）− 押出成型後のガラス繊維の平均長さ ×１００ 元のガラス繊維長 実施例 １ セメント１００部に対して、粒径５０μ以下のシリカ質
粒状物質、水溶性高分子物質及び水を第１表に示す破合
量でニーダ−に投入して混練後、耐アルカリ性ガラス繊
維をセメント及びシリカ質粒状物質に対して５重量％投
入して更に混線を行ない押出成型用混合物を得た。

該混合物を押出成型機に投入して押出成型し断面が１×
４ｃｒｆＬの板状試料を作製した。

得られた試料を１日気乾養生後２７日間２０°Ｃ水中に
て葉先したものを試験試料とし、曲げ強度及び衝撃強度
を測定した。

その結果を第１表に示す。

尚、使用したシリカ質粒状物質はフェロシリコン製造時
の煙道ガスから集塵せる５ｉｎ２８０％、以上で粒径０
，５〜２μの微粒状物質（商品名・デンカフラワー・電
気化学工業（株）製造であり、水溶性高分子物質として
はヒドロキシプロピルメチルセルロースを使用した。

又使用したガラス繊維は組成がモル％でＳ ｉ ０２
ｍ ５９．５、ＺｒＯ２ｚ １３、Ｎａ２Ｏ：１９に２
０：１．５、Ｂ２Ｏ３：４、Ｐ２Ｏ５：３であり繊維長
１３ｍｍ、繊維径１５μである。

第１表より明らかな如く、セメントに対しシリカ質粒状
物質を少なくとも２重量％及び水溶性高分子物質を０．
０５〜３．０重量％の範囲に於てのみ押出成型が可能と
なり、ガラス繊維の損傷が少なく且つ曲げ強度及び衝撃
強度の高いガラス繊維強化セメント押出成型品が得られ
る。

実施例 ２ セメント１００重量部、粒状の異なる珪砂１０重量部、
ポリエチレンオキサイド０．５重量部、水２６重量部を
予め混練して更に粗相がモル％で：Ｓ ＋０２ ： ６
４、ＺｒＯ，、： １２、Ｎａ２Ｏ’ １５、Ｋ２Ｏ：
３、ＣａＯ：４、Ｂ２Ｏ３：２からなるガラスを溶融紡
糸して得た繊維長２５１ｒＬ７ｆｔ、繊維径１３μの耐
アルカリ性ガラス繊維３重量部を添加して混線を行ない
押出成型用混合物を得た。

該混合物を押出成型機に投入して押出成型し、断面が１
×４αの板状試料を作製した。

得られた試料を１日気乾養生後２７日間２０°Ｃ水中に
て養生したものを試１験試料として曲げ強度及び衝撃強
度を測定した。

その結果を第２表に示す。

第２表より明らかな如くシリカ質粒状物質の粒径が５０
μ以下の範囲で押出成型が容易で且つ曲げ強度、衝撃強
度の高いガラス繊維強化セメント成型品が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメント−水−耐アルカリ性ガラス繊維からなる混
   合系にセメントに対して少くとも２重量％の、粒径が５
   ０μｍ以下であるシリカ質粒状物質と、０．０５〜３重
   量％の水溶性高分子物質とを混合せしめてなることを特
   徴とする押出成型用ガラス繊維強化セメント組成物。