JP2000211958A

JP2000211958A - 脱水プレス成形体およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000211958A
Application number: JP1309399A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kato; 賢加藤; Hiroyoshi Sato; 裕喜佐藤
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-01-21
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】建築用部材として優れた靭性、品質を有する
脱水プレス成形体を提供する。【解決手段】水硬性無機物質（Ａ）、平均粒径が１０
μｍ〜２ｍｍの結晶質無機充填材（Ｂ）、平均粒径が
０．０１〜１μｍの非晶質シリカを予め水に分散させた
スラリー（Ｃ）、合成繊維（Ｄ）および減水剤（Ｅ）を
含む組成物を脱水プレス成形し、養生硬化させることを
特徴とする脱水プレス成形体、およびその製造方法。【効果】上記方法によれば、プレス時に型枠からの漏
れを生ずることなく、容易に脱水プレス成形体を得るこ
とができる。また、得られた製品は、乾燥状態、飽水状
態において、ともに高い曲げ強度を有し、外観も優れて
いるため建築用部材として有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脱水プレス成形体
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】床、壁、屋根などの建築用部材としてセ
メントなどの水硬性無機物質による成形体が使用されて
いる。これらの部材は、抄造法、押し出し法、脱水プレ
ス法等により成形されている。このうち、脱水プレス法
は、意匠性に優れているため表面に複雑な形状を必要と
する部材などには特に適した方法である。

【０００３】ところで、これら建築用部材としては従来
から比較的強度の高い石綿セメント成形板が利用されて
いる。石綿は成形時における成形性を良くし、硬化後の
機械的強度を向上させる効果があるが、近年その発癌性
が問題視されており、現在は石綿を使用しないで高強度
を得るような成形体の製造方法が望まれている。無石綿
で強度の大きいセメント成形体の製造方法として例えば
特開昭６４−６４８０４号公報に記載されているよう
に、水溶性高分子物質と、その中の１種類が形状が球形
であり、かつ多孔性で高い比表面積を有する非晶質シリ
カ微粒子である無機充填材２種類以上と、合成繊維と、
セメントと、水とを揺動混合し、得られた混合物を開閉
可能な型内に入れ押圧賦形して製造する方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開昭６４−６４８０
４公報では、セメント、フライアッシュ、シリカフュー
ム、ビニロン繊維、メチルセルロースを用いて成形体を
作製している。しかしながら、このように充填材として
非晶質の物質のみを用いると、飽水状態での曲げ強度は
高くなるものの、乾燥状態では成形体内に微細な亀裂が
発生し、ヤング率が低くなり、そのため曲げ強度は低く
なってしまうという問題があった。

【０００５】そこで、充填材として、二種類以上の結晶
質のシリカ分のみを用いて成形すると、今度は逆に、乾
燥状態での曲げ強度は高くなるものの、飽水状態での曲
げ強度は低下してしまうという問題があった。また、こ
の方法では、ろ布の汚れがひどく、成形後に成形体をろ
布からひきはがす時に成形体の一部がろ布に張り付い
て、成形体が変形し亀裂が入ってしまうというような問
題もあった。

【０００６】そこで本発明は、上記のような従来の問題
を解決し、特に建築用部材として優れた強度、品質を持
つ製品を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の第一
は、水硬性無機物質（Ａ）、結晶質無機充填材（Ｂ）、
非晶質シリカスラリー（Ｃ）、合成繊維（Ｄ）及び減水
剤（Ｅ）を含む組成物を脱水成形して得られる成形体で
あって、（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の固形分の合計１００
重量部に対し、（Ａ）が３０〜８０重量部、（Ｂ）が１
０〜６９重量部、（Ｃ）の固形分が１〜１０重量部、
（Ｄ）が０．１〜４重量部、および（Ｅ）が０．０５〜
２重量部であることを特徴とする脱水プレス成形体、で
ある。

【０００８】本発明の第二は、水硬性無機物質（Ａ）、
平均粒径が１０μｍ〜２ｍｍの結晶質無機充填材
（Ｂ）、平均粒径が０．０１〜１μｍの非晶質シリカを
あらかじめ水に分散させたスラリー（Ｃ）、合成繊維
（Ｄ）及び減水剤（Ｅ）を含む組成物を脱水プレス成形
し、養生硬化させることを特徴とする脱水プレス成形体
の製造方法、である。

【０００９】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明において使用される水硬性無機物質（Ａ）として
は、市販の普通ポルトランドセメント、早強ポルトラン
ドセメント、アルミナセメント、高炉セメント等が用い
られる。水硬性無機物質（Ａ）の添加量は、水硬性無機
物質（Ａ）、結晶質無機充填材（Ｂ）、および非晶質シ
リカスラリー（Ｃ）の固形分の合計１００重量部に対し
３０〜８０重量部、好ましくは３５〜７０重量部、より
好ましくは４０〜６０重量部である。

【００１０】本発明で用いる平均粒径が１０μｍ〜２ｍ
ｍの結晶質無機充填材（Ｂ）としては、本発明の製造方
法で使用されるあらゆる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ず、たとえば、粉砕珪石、
珪砂、川砂、ベントナイト、マイカ、炭酸カルシウムな
どがあげられ、粉砕珪石が好ましい。また、二種以上の
結晶質無機充填材を添加してもよい。無機充填材として
非晶質のものを用いると乾燥させた時に成形体内に微細
な亀裂が生じ、ヤング率が低下し、曲げ強度も低下す
る。ところで、脱水プレス成形は、プレス初期に混合物
が型枠内に充填される段階と、混合物の充填が完了して
加圧、脱水される段階とに分けられる。結晶質無機充填
材は、加圧時に十分な脱水が行われる働きもある。

【００１１】結晶質無機充填材（Ｂ）の平均粒径は、１
０μｍ〜２ｍｍ、好ましくは１２μｍ〜５００μｍ、よ
り好ましくは１５μｍ〜１００μｍのものが用いられ
る。ここでいう平均粒径とはレーザー回折型の粒度分布
測定装置を用いて質量中位径を測定した値のことであ
る。平均粒径が１０μｍ未満の場合、結晶質無機充填材
粒子間に水を保持する傾向が強くなるため、加圧時の脱
水を容易にして混合物の型枠からの漏れを防ぐという結
晶質無機充填材の効果が得られなくなり、成形が困難に
なる。また、平均粒径が２ｍｍを越える場合には、混合
物が型枠内に充填される際に型枠の隅々にまで充分に延
びず、さらに混合物からの水分の分離が生じてしまい、
型枠の転写性が悪くなる。

【００１２】結晶質無機充填材（Ｂ）の添加量は、水硬
性無機物質（Ａ）、結晶質無機充填材（Ｂ）、および非
晶質シリカスラリー（Ｃ）の固形分の合計１００重量部
に対し１０〜６９重量部、好ましくは２３〜６４重量
部、より好ましくは３４〜５８重量部である。添加量が
１０重量部未満の場合、加圧時の脱水を容易にし、混合
物の型枠からの漏れを防ぐという上記結晶質無機充填材
の効果が発現し難くなる。添加量が６９重量部を越える
場合には、混合物が型枠内に充填される際に混合物が型
枠の隅々にまで充分に延びず、さらに混合物から水分が
分離する傾向を生じ、型枠の転写性が悪くなる。

【００１３】本発明に用いる非晶質シリカスラリー
（Ｃ）の一次粒子の平均粒径は０．０１〜１μｍであ
り、好ましくは０．０５〜０．８μｍ、更に好ましくは
０．１〜０．６μｍである。平均粒径が１μｍよりも大
きい場合、混合物が型枠内に充填される際に混合物の流
動性が悪くなり、さらに、非晶質シリカが水分を保持す
る効果が得られず混合物からの水分の分離を生じてしま
うため、混合物が充分に延びない。

【００１４】また、結晶質のシリカを用いると、非晶質
シリカがセメントの水和の結果により生ずる水酸化カル
シウムを消費するポゾラン反応が起きないため、飽水状
態での曲げ強度が低くなる。また、非晶質シリカを水に
分散してスラリー化したものを用いることにより、ろ布
の汚れが少なくなるため、成形後に成形体をろ布からひ
きはがす時に一部がろ布に張り付いて成形体が変形し亀
裂が入ってしまう、というような問題を起こしにくい。
また、成形体の色むらも少なくなりさらに塗装剥離も起
こりにくい。また、非晶質シリカが単一粒子にまで分散
しやすくなって水硬性無機物質や結晶質無機充填材の隙
間に入り込んで充填度が上がり、強度が向上する。ま
た、スラリー化することにより、配管内で粉体が凝集し
て配管が閉塞するというトラブルも起こりにくい。ま
た、粉塵も発生しづらく、環境衛生的にも優れている。

【００１５】非晶質シリカスラリーとしては、例えばシ
リカフュームスラリー、マイクロシリカスラリーなどが
用いられる。非晶質シリカスラリーの固形分濃度は、７
０％以下であればよい。非晶質シリカスラリー（Ｃ）の
固形分の添加量は、水硬性無機物質（Ａ）、結晶質無機
充填材（Ｂ）および非晶質シリカスラリー（Ｃ）の固形
分の合計１００重量部に対し１〜１０重量部、好ましく
は１．５〜７重量部、より好ましくは２〜６重量部であ
る。

【００１６】添加量が１重量部未満の場合には、混合物
が型枠内に充填される際に混合物が充分に延びず、型枠
の隅々にまで行き届きにくい。また、非晶質シリカがセ
メントの水和により生ずる水酸化カルシウムを消費する
ポゾラン反応の速度が遅くなるので、飽水状態での曲げ
強度が低くなる。逆に添加量が１０重量部を越えると、
混合物の脱水性が低下し、加圧時に混合物が型枠から漏
れ、成形することができない。

【００１７】本発明において、合成繊維（Ｄ）を添加す
るのは成形体の靭性を高めることを主目的としており、
この目的に合ったものであれば特に限定されないが、例
えばポリプロピレン、ビニロン、ポリエチレン、ポリエ
ステル、アラミド、ポリアミド等が使用でき、特にポリ
プロピレン、ビニロンが好ましい。合成繊維を添加する
ことにより成形体に亀裂が生じてもその進展を抑えるこ
とができるため、靭性が著しく向上する。

【００１８】合成繊維（Ｄ）は、水硬性無機物質
（Ａ）、無機充填材（Ｂ）および非晶質シリカスラリー
（Ｃ）の固形分の合計１００重量部に対し０．１〜４重
量部、好ましくは０．２〜２重量部、より好ましくは
０．３〜１．５重量部である。添加量が０．１重量部よ
りも小さいと合成繊維が靭性を高める効果が発現しにく
くなる。また添加量が４重量部よりも大きいと繊維の分
散性が低下する傾向にあり、成形体の均一性も低下し、
曲げ強度も低下してくる。

【００１９】本発明において、合成繊維の大きさとし
て、直径は１μｍ〜１ｍｍのものが使用でき、好ましく
は５μｍ〜０．５ｍｍ、特に好ましくは１０μｍ〜０．
２ｍｍである。。また、繊維の長さは１〜５０ｍｍのも
のが使用でき、好ましくは２〜３０ｍｍ、特に好ましく
は３〜２０ｍｍである。繊維の直径が１μｍより小さい
か、あるいは長さが５０ｍｍより大きい場合には、繊維
がうまく分散しないために均一な成形体が得にくい。ま
た直径が１ｍｍより大きい場合、混合物が型枠内に充填
される際に充分に延びにくい。また、長さが１ｍｍより
小さい場合には、靭性を高める効果が発現しにくい。

【００２０】本発明で用いる減水剤（Ｅ）としては、従
来公知のものを使用でき、リグニンスルホン酸塩、オキ
シカルボン酸塩、ポリアルキルアリルスルホン酸塩、メ
ラミンホルマリン樹脂スルホン酸塩、芳香族多環縮合物
スルホン酸塩などが使用できる。減水剤（Ｅ）は、最適
な水の量を外さなくとも、加圧時にろ布面からの脱水速
度を抑制する働きがあり、結果として成形体の厚い部分
での表面の荒れを少なくする。減水剤を用いない場合、
ろ布面からの脱水速度が大きくなり内部の水分移動が間
に合わず、ろ布面近くのモルタルばかりが脱水されて固
形化してしまい、特に厚い部分ではろ布面と反対側の表
面が荒れてしまう。しかしながら、減水剤を添加するこ
とでろ布面からの脱水速度が抑制されるため、ろ布面近
くのモルタルが脱水されてもすぐに内部から水分が補給
され、ろ布面側、その反対側ともに均一な脱水が行わ
れ、結果として厚い部分の表面もきれいに成形されるよ
うになるのである。

【００２１】減水剤（Ｅ）の添加量は、水硬性無機物質
（Ａ）、結晶質無機充填材（Ｂ）および非晶質シリカス
ラリー（Ｃ）の固形分の合計１００重量部に対し０．０
５〜２重量部、好ましくは０．１〜１重量部、より好ま
しくは０．２〜０．５重量部である。添加量が０．０５
重量部に満たない場合、厚い部分での成形性を改善する
という減水剤の効果が発現しにくくなる。添加量が２重
量部を越えると生産性に悪い影響を及ぼすほど脱水速度
が遅くなってしまい実用的でない。

【００２２】本発明において、成形水の添加量は、水硬
性無機物質（Ａ）、結晶質無機充填材（Ｂ）及び非晶質
シリカスラリー（Ｃ）の固形分の合計１００重量部に対
し、１０〜５０重量部が好ましく、更に２０〜４０重量
部の割合で混練するのが好ましい。成形水の添加量が１
０重量部未満では組成物の分散性が低下してくる。ま
た、流動性が低下するため混合物が型枠内に充填される
際に混合物が充分に伸びにくい。５０重量部を越えると
混合物が型枠内に充填される際に混合物から水分が分離
しやすくなり、型枠の転写性が低下する。また、脱水し
た水には細かな粉体が分散しているので廃水処理が必要
であるが、５０重量部を越えると廃水処理の負荷が非常
に多くなる。

【００２３】本発明において、型枠の漏れという問題を
与えない程度のごく少量ならば、水溶性高分子を添加す
ることができる。水溶性高分子としては、例えば、メチ
ルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸
ソーダ、ポリアクリルアミド等がある。ただし、添加す
る量が多量であると、混合物の脱水性が悪くなり、加圧
時に型枠から漏れ、成形することが困難になる。

【００２４】このように配合した組成物を混合する混合
機としては、例えばモルタルミキサー、オムニミキサ
ー、アイリッヒミキサー等を用いることができる。本発
明においては、上記の方法により得られた混合物を脱水
プレス成形により賦形する。上記脱水プレスとは、開閉
可能な金型に混合物を入れ押圧と脱水を同時に行うもの
であり、脱水方法としては、プレス時に自然に水が絞り
出されていく方法をとってもよいし、真空で水を引きな
がらプレスする方法でもよい。この際、金型に所定の形
状を施すことによって複雑な形状の成形体を得ることが
できる。

【００２５】本発明の組成物は、従来のものに比べて流
動性に優れ、混合物が型枠内に充填される際の混合物か
らの水分の分離が防がれるため、プレス前に前もって混
合物を型枠の端近くまで充填させておく必要はなく、混
合物を型枠中央付近に塊状に置くだけで、型枠の隅々に
まで行き届かせることができる。また、押圧速度が１〜
１０ｃｍ／秒というような大きな速度であっても型枠か
らの漏れを生ずることなく成形することができる。

【００２６】上記の方法により得られた成形体の養生は
任意の方法でよく、自然養生、蒸気養生、水中養生のい
ずれも可能である。またオートクレーブ養生も、合成繊
維が耐えうる温度まで可能である。オートクレーブ養生
の条件としては、使用する合成繊維の種類にもよるが、
温度が１００℃〜１８０℃、時間は１〜１０時間が好ま
しい。

【００２７】本発明において、平均粒径が１０μｍ〜２
ｍｍの結晶質無機充填材を含有することにより、乾燥状
態での曲げ強度が向上する。また、結晶質無機充填材が
混合物の脱水性を改善する効果が生じるため、加圧時に
脱水を容易にし、混合物の型枠からの漏れを生じること
なく成形することが可能になる。

【００２８】また、平均粒径が０．０１〜１μｍの非晶
質シリカを含有することにより、非晶質シリカが水分を
保持し混合物からの水分の分離を防ぐため、混合物が型
枠内に充填される際に充分に延び、型枠の隅々にまで行
き届き、容易に成形体を得ることができる。さらに、セ
メントの水和の結果により生ずる水酸化カルシウムが非
晶質シリカと反応して消費されるポゾラン反応が起きる
ため、飽水状態での曲げ強度を高めることができる。

【００２９】更に、非晶質シリカを水に分散してスラリ
ー化したものを用いることにより、ろ布の汚れが少なく
なるため、成形後に成形体をろ布からひきはがす時に一
部がろ布に張り付いて成形体が変形し亀裂が入ってしま
う、というような問題が起こりにくい。また成形体の色
むらも少なくなり、さらに塗装剥離も起こりにくい。ま
た、非晶質シリカが単一粒子にまで分散しやすくなって
水硬性無機物質や結晶質無機充填材の隙間に入り込んで
充填度が上がり、強度が向上する。また、スラリー化す
ることにより、配管内で粉体が凝集して配管が閉塞する
というトラブルも起こりにくい。また、粉塵も発生しづ
らく、環境衛生的にも優れている。

【００３０】さらに、合成繊維を添加することにより、
製品に靭性を持たせることができる。また、減水剤を添
加することにより、最適な水の量を外すことなくろ布面
からの脱水速度を抑制することができるため、厚い部分
での表面の荒れを少なくすることができる。

【００３１】

【発明の実施の形態】

【００３２】

【実施例】以下に実施例および比較例により本発明を更
に具体的に説明する。なお、実施例及び比較例で用いた
原料は下記の通りである。（Ａ）セメント：普通ポルトランドセメント（Ｂ）粉砕珪石１：珪石粉砕品、平均径１５μｍ（比較例）粉砕珪石２：珪石粉砕品、平均径２０μｍ（比較例）フライアッシュ：平均径１５μｍ（Ｃ）シリカフュームスラリー：濃度６５％、平均径
０．２μｍ（比較例）シリカフューム粉体：平均径０．２μｍ（比較例）微粉砕珪石：珪石微粉砕品、平均径３μｍ（Ｄ）合成繊維：ビニロン繊維、直径１４μｍ、長さ
４ｍｍ（Ｅ）減水剤： βナフタリンスルホン酸ホルマリン高
縮合物

【００３３】

【実施例１、２および比較例１〜５】表１に示す量のセ
メント、結晶質無機充填材、シリカフュームをオムニミ
キサーで１分間混合した。その後、水を加えて２分間混
合し、ビニロン繊維を加えて２分間混合し、混合物を作
製した。次に、この混合物を４４０×３３０ｍｍの型枠
の中央部に直径２０ｃｍ程度の塊状に置き、これを脱水
プレス成形機にて、押圧速度５ｃｍ／秒、圧力７０ｋｇ
／ｃｍ2 で片面より減圧して水を抜く真空脱水プレスを
１０秒間行い、最薄部厚さ８ｍｍの成形体を得た。

【００３４】この際、ろ布からのはがれについては、は
がれる様子を目視観察した。得られた成形体を６０℃、
９５％ＲＨの条件で１２時間養生した。得られた製品よ
り試験片を幅２５ｍｍ、長さ１１０ｍｍの大きさに切り
出した。清水中に２４時間浸したものを飽水状態とし、
スパン９０ｍｍの三点曲げ試験にて測定を行った。載荷
方向は製品の表から裏に向ける方向とし、クロスヘッド
スピードは１ｍｍ／ｍｉｎとした。

【００３５】表面の荒れについては、一般部の３倍の厚
さを持つ部分の表側表面の様子を目視で判断した。色む
らについては、目視での観察を行った。本発明の脱水成
形体は、表１の実施例１および２に示されるように、高
い曲げ強度を有し、ろ布からのはがれ、表面の荒れ、色
むらの全てにおいて良好であった。

【００３６】それに対し、本発明外の成形体は、表１の
比較例に示されるように、本発明品に比べて成形性およ
び各種性能の面で劣っていた。まず比較例１では、結晶
質無機充填材の添加量が請求の範囲よりも多いが、型枠
の転写性が悪化し、表面の荒れが生じた。また、シリカ
フュームをスラリーとせず粉体のまま用いているため、
ろ布からのはがれ、色むらが不良となった。

【００３７】比較例２では、非晶質シリカを添加してい
ないが、曲げ強度が低かった。また、減水剤を添加して
おらず、表面の荒れが生じた。比較例３では、非晶質シ
リカの添加量が請求の範囲よりも多いが、混合物の脱水
性が低下して型枠からの漏れを生じ成形することができ
なかった。比較例４では、減水剤の添加量が請求の範囲
よりも多いが、脱水速度が非常に遅くなり、事実上脱水
できずに成形することができなかった。

【００３８】比較例５では、非晶質シリカの代わりに結
晶質シリカである微粉砕珪石を使用したが、曲げ強度が
低かった。また、減水剤を使用しておらず、表面の荒れ
が生じた。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】本発明の製造法を用いることにより、混
合物が型枠内に充填される際に水分の分離を生ずること
なく、型枠の隅々まで流れるくらいの良好な流動性を示
し、また加圧時に型枠からの漏れを生じることなく容易
に脱水プレス成形することができる。また、耐久性に悪
影響を及ぼすような亀裂も生じにくい。

【００４１】本発明により得られた製品は、乾燥状態、
飽水状態において、ともに高い曲げ強度を有し、靭性も
高い。また、厚く成形するのが難しい部分でもきれいに
成形でき、色むらも少ないため外観上も優れている。こ
のため、建築用部材として優れた性質を示す製品が製造
可能である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 14:06 16:06 111:20 24:22）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水硬性無機物質（Ａ）、結晶質無機充填
材（Ｂ）、非晶質シリカスラリー（Ｃ）、合成繊維
（Ｄ）及び減水剤（Ｅ）を含む組成物を脱水成形して得
られる成形体であって、（Ａ）と（Ｂ）と（Ｃ）の固形
分の合計１００重量部に対し、（Ａ）が３０〜８０重量
部、（Ｂ）が１０〜６９重量部、（Ｃ）の固形分が１〜
１０重量部、（Ｄ）が０．１〜４重量部、および（Ｅ）
が０．０５〜２重量部であることを特徴とする脱水プレ
ス成形体。
【請求項２】水硬性無機物質（Ａ）、平均粒径が１０
μｍ〜２ｍｍの結晶質無機充填材（Ｂ）、平均粒径が
０．０１〜１μｍの非晶質シリカを予め水に分散させた
スラリー（Ｃ）、合成繊維（Ｄ）及び減水剤（Ｅ）を含
む組成物を脱水プレス成形し、養生硬化させることを特
徴とする脱水プレス成形体の製造方法。