JPH07108798B2 - セメント組成物およびそれを用いたセメント成形体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はセメント組成物，特に，ベランダやバルコニー
のデッキ材，集合住宅の廊下材などに用いられる床材料
を製造するのに好適なセメント組成物；およびそれを用
いたセメント成形体の製造方法に関する。

（従来の技術） ベランダやバルコニーのデッキ材，集合住宅の廊下材な
どの床材としては比較的強度が高く防火性能を有する石
綿セメント成形板が利用されている。この成形板は，石
綿を含有するセメント組成物を用いて押出成形により製
造される。製造工程において石綿は，泥状のセメント組
成物の流動性を高め，かつ押出された未硬化の成形体の
形状維持性を高める。さらに得られる最終製品の強度を
向上させる。しかし，得られる成形体は衝撃に弱いとい
う欠点がある。さらに含有される石綿は特定化学物質に
指定されており，その発癌性が問題となっている。石綿
セメント成形体を製造するときには使用基準が設けられ
てはいるが，製造時および使用時における発塵の問題か
ら，現在では石綿を含有しないセメント組成物を用いた
成形体が望まれている。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は上記従来の欠点を解決するものでありその目的
とするところは，高強度と耐衝撃性とを有し，かつ有害
な石綿を含有しないセメント成形体を成形性良く製造す
る方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明のセメント組成物は，セメント，無機骨材，セピ
オライト，補強繊維およびセルロース系混和剤を含有
し，該無機骨材が粒径１μｍ〜100μｍの球形骨材を主
成分とし，粒径0.01〜１μｍの超微粒子骨材を含有し，
そのことにより上記目的が達成される。

本発明のセメント成形体の製造方法は，上記セメント組
成物を混練して得られる可塑性混練物を加圧下で押出
し，得られる成形体を硬化させる工程を包含し，そのこ
とにより上記目的が達成される。

本発明に用いられるセメント組成物に含有されるセメン
トとしては，ポルトランドセメント，高炉セメント，ア
ルミナセメントなど公知のセメントがいずれも使用され
得る。

セメント組成物に含有される無機骨材は粒径が１μｍ以
上，特に１〜100μｍの球形骨材を主成分とし，さらに
粒径0.01〜１μｍの超微粒子骨材が含有される。無機骨
材のうち球形骨材としては，フライアッシュ（石英火力
発電所の集塵器で採取される微粉炭燃焼灰），球形ケイ
酸カルシウム（シリコンメタル，フェロシリコンなどの
製造時に副生する）などが好適である。超微粒子骨材と
しては，上記粒径を有する無機質粒子であって，後述の
成形工程において細密充填構造を形成し得，かつ硬化工
程においてポゾラン反応を起こすような粒子が用いられ
る。そのような超微粒子骨材としては，マイクロシリ
カ，シリカヒューム（いずれもフェロシリコンの製造時
に副生する）；天然ポゾラン，珪藻土，シリカフラワ
ー，エアロジルなどが好適である。無機骨材は，セメン
ト組成物中に上記セメント100重量部あたり５〜100重量
部の割合で含有され，該無機骨材中に上記超微粒子骨材
が１〜20重量％の割合で含有される。無機骨材の組成物
全体に占める割合が低いと成形性に劣り，過剰であると
得られる成形体の強度が低下する。さらに上記超微粒子
骨材が過少であると得られる成形体の空隙が大きくなる
ため，強度が低下する。逆に過剰であると，押出成形に
適した流動性を確保するために混水量が増大し，強度が
低下する。

セメント組成物に含有されるセピオライトは，例えば
（OH₂）_４（OH）₄Mg₈Si₁₂O₃₀・６〜8H₂Oで示されるケイ
酸マグネシウム化合物である。このセピオライトは複鎖
構造型の粘土鉱物であり，繊維状，粉末状，粒状，板状
などの形で存在する。セピオライトはα型およびβ型の
結晶構造のいずれかで存在するが，繊維状の形態で天然
に存在しているα型のセピオライト（α−セピオライ
ト）が好適に用いられる。この繊維状のセピオライトの
繊維径は0.01〜0.30μm,好ましくは0.15μｍ程度；そし
て繊維長は,1μｍ以上，好ましくは100μｍ以上であ
る。セピオライトはセメント組成物中に，セメント100
重量部に対し３〜50重量部，好ましくは５〜30重量部の
割合で含有される。過少であると得られる硬化セメント
成形体の密度が高くなるため全体としての重量が増加す
る。耐衝撃性も低下する。過剰であると，成形体の強度
が低下する。

補強繊維は，得られる成形体の曲げ強度および衝撃強度
を向上させるのに用いられ，主として有機繊維が利用さ
れる。有機繊維の素材としては，ビニロン，ポリプロピ
レン，ポリエチレン，アクリル系樹脂，アラミド，ポリ
エステル，カーボンなど耐アルカリ性の素材が好適であ
る。補強繊維の直径は１〜100μm,繊維長は３〜20mmが
適当である。この補強繊維はセメント100重量部に対し
0.2〜10重量部の割合で組成物中に含有される。補強繊
維が過少であると得られる成形体の強度が低下する。過
剰であると組成物の各材料を混合したときの分散性が悪
く，その結果，得られる成形体の強度が低下する。

セルロース系混和剤は，組成物を押出成形するときにあ
る程度の粘度を付与し，流動性を改善する目的で用いら
れる。セルロース系混和剤としては，メチルセルロー
ス，ヒドロキシエチルセルロースなどが好適に用いられ
る。このセルロース系混和剤は，セメント100重量部に
対し,0.1〜10重量部，好ましくは0.5〜５重量部の割合
で組成物中に含有される。過少であると組成物を混和し
たときの粘度が低いため，逆に過剰であると粘度が高い
ため，いずれも成形性に劣る。

本発明方法によりセメント成形体を製造するには，従来
のセメント押出成形と同様の工程が採用され得る。例え
ばまず，上記セメント，無機骨材，セピオライト，補強
繊維およびセルロース系混和剤をドライブレンドする。
これに適量の水を加えて湿式ブレンドを行い，次いで混
練機を用いて充分に混練を行う。得られる可塑性の混練
物を所望の金型を有する押出成形機に導き，加圧下で押
出し成形を行う。押出された所望の形状を有する成形体
は，所定の条件下（例えば温度40〜60℃，湿度90〜100
％）で４〜48時間にわたり放置（養生）することにより
硬化する。上記，ブレンド工程，混練工程および押出成
形工程には，いずれも汎用の設備が用いられ得る。

（作用） 本発明方法により上記セメント組成物を押出成形する
と，押出機内においては混練物は充分な流動性を有し，
流速が均一となりかつ押出された未硬化の成形体は硬化
が進行するまで充分な保形性を有する。このような良好
な性質は，セメント組成物中の無機骨材のうち球形骨
材が加圧下においてベアリングの効果を示すこと；およ
び超微粒子骨材およびセピオライトが含有されるため
混練物は揺変性（チキソトロピー）を有し，加圧下にお
いては流動性が良好であり，押出後においては保形性が
充分であること；に主として起因すると考えられる。混
練物はセルロース系混和剤を含有するため，適当な粘度
が付与される。複雑な異形断面形状を有する金型により
成形が行われる場合にも，従来の脱水工程を必要とせ
ず，容易に成形が行われる。押出された未硬化の成形体
は保形性が良好であり硬化するまでに変形することがな
い。得られた硬化成形体には補強繊維や上記セピオライ
トが含まれているため，該成形体は充分な強度と耐衝撃
性とを有する。このような成形体は住宅の床材などの好
適に利用される。

本発明によれば，このように，従来の石綿繊維を使用す
ることなく床材に適した高強度のセメント成形体が容易
に製造される。石綿繊維を使用しないため，製造工程お
よび使用時において石綿の発塵による発癌の危険性がな
い。

（実施例） 以下に本発明を実施例につき説明する。

実施例１ （Ａ）可塑性混練物の調製： 上記処方のセメント組成物の水以外の各成分をミキサー
（品川式万能ミキサー；三英製作所社製）に入れ,3分間
混合した。これに水を加え，約３分間混合した後，混練
機（オーガー式混練機MP−100型；宮崎鉄工社製）で充
分に混練して可塑性混練物を得た。

（Ｂ）−１平板状セメント成形体の調製：（Ａ）項で得
られた混練物を，平板試作用金型（開口部幅250mm×厚
さ15mm）が取り付けられた真空押出成形機MV−FM−Ａ−
1;宮崎鉄工社製）のホッパーに供給し，押出し成形によ
り巾250mm,厚さ15mm,長さ100cmの平板サンプルの調製を
行った。このときの押出圧力と単位時間あたりの押出量
とを測定した。押出圧力は，押出機のバレルから金型へ
至る抵抗部の圧力をブルドン管式圧力ゲージで測定し
た。単位時間あたりの押出量は，金型先端部から押出さ
れる平板サンプルの60秒間に吐出された長さ（cm/min）
を測定し，次式により算出した。

T:単位時間あたりの押出量（/hr） α：金型出口の断面積（cm²） β：押出された平板サンプルの長さ（cm/分） 上記未硬化の成形体を５時間，室温で放置（前置き）し
た後,50℃,RH95％以上の雰囲気下で12時間保持（１次養
生）し，さらに20℃の水中へ約４週間浸漬した。

（Ｂ）−２中空成形体の調製：開口部が第１図に示す断
面形状を有する中空異形金型を（Ｂ）−１項と同様の真
空押出成形機にとりつけ，この押出成形機に（Ａ）項で
得られた混練物を供給し，（Ｂ）−１項に準じて押出成
形を行い，（Ｂ）−１項と同様に単位時間あたりの押出
量を算出した。

得られたセメント成形体10は，その断面が第１図に示す
ように矩形状の平板状をしており，巾方向の一方の断面
には側方に突出する断面矩形状の突条11が押出し方向の
全域にわたって延設されており，他方の側面には，該突
条11が遊嵌され得る凹溝12が押出し方向の全域にわたっ
て延設されている。また，その内部には，押出し方向の
全域にわたって断面矩形条の３つの空間部13a,13b,13c
が形成されている。空間部13a,13b,13cはそれぞれ等し
い大きさとなっている。

該成形体10は，突条11を除く巾方向寸法が250mm,厚さが
50mm,押出し方向の長さが約200cmとなっており，その各
角部は半径3mmの円弧状に面取りされている。一方の側
面に突設された突条11は，該側面の中央部に，該側面か
らの突出量が20mm,厚さ方向寸法が20mmとなっており，
その先端部における各角部および基端部における各角部
は半径3mmの円弧状に面取りされている。他方の側面に
形成された凹溝12は，該側面の中央部に，開口部におけ
る厚さ方向の寸法が24mm,深さが22.4mmとなっており，
各角部は半径3mmの円弧状に面取りされている。内部に
形成される各空間部13a,13b,13cは，成形体の厚さ方向
の中央部に，それぞれ配設されており，その厚さ方向寸
法が30mm,幅方向寸法が61.2mmとなっている。各空間部1
3a,13b,13cはそれぞれ10mm離隔している。突条11が配設
された側面に隣接する空間部13aは該側面とは,12mm離隔
しており，他方の側面に隣接する空間部は該側面とは3
4.4mm,従って該側面に配設された凹溝12の内奥面とは12
mm離隔している。

上記未硬化の成形体を（Ｂ）−１項と同様に放置して養
生後，水中へ約４週間浸漬した。

（Ｃ）−１平板成形体の性能評価：（Ｂ）−１項で得ら
れた浸漬後のサンプルを巾25mm,長さ240mmに切断（押出
方向に対し直角に切断）し,105℃のギヤーオーブンに入
れて約48時間乾燥後，室温まで放冷した。このサンプル
を200mmの間隔で支持し，その中央部にオートグラフ
（島津製作所製）を用い,2.5mm/分の曲げ速度で力を加
えて曲げ強度を測定した（曲げ強度試験）。別に，浸漬
後のサンプルを巾250mm,長さ250mmに切断（押出方向に
対し直角に切断）し，上記と同様にオーブン処理を行っ
た。このサンプルを平坦な川砂上に載置し，その中央部
に1kgの鋼球を2mの高さから落下させサンプルに異常が
認められるか否かを観察した（衝撃強度試験）。各試験
の結果を表１に示す。

（Ｃ）−２中空成形体の性能評価：（Ｂ）−２項で得ら
れた浸漬後のサンプルを押出し方向に長さ100mmの位置
で切断した。このようにして試験片２個を得，凸部と凹
部の嵌合部が嵌合可能であるか否かを調べた。その結果
を表１に示す。

実施例２ フライアッシュの量を20重量部，セピオライトの量を15
重量部，水の量を50重量部とし，補強繊維としてアラミ
ド繊維を用いたこと以外は実施例１と同様である。その
結果を表１に示す。以下，実施例３〜４および比較例１
〜２の結果もあわせて表１に示す。

実施例３ フライアッシュの量を40重量部，マイクロシリカの量を
10重量部，セピオライトの量を20重量部，水の量を55重
量部とし，さらにポリプロピレン繊維（平均直径45μm,
長さ10mm）を１重量部使用したこと以外は実施例１と同
様である。

実施例４ フライアッシュの量を40重量部，セピオライトの量を20
重量部，水の量を55重量部とし，補強繊維としてポリプ
ロピレン繊維２重量部を用いたこと以外は実施例１と同
様である。

比較例１ マイクロシリカおよびセピオライトを使用せず，そし
て，水の量を35重量部としたこと以外は実施例１と同様
である。

比較例２ フライアッシュおよびセピオライトを使用せず，無機骨
材としてマイクロシリカ50重量部を使用し，そして，水
の量を45重量部としたこと以外は実施例１と同様であ
る。この比較例のセメント組成物を用いて押出成形を試
みたところ，成形性が悪く，所望の成形体は得られなか
った。

実施例５ （Ａ）可塑性混練物の調製： 上記処方のセメント組成物の水以外の各成分をミキサー
（アイリッヒミキサー；日本アイリッヒ社製）に入れ10
00rpmで２分間混合した。これに水を加え,800rpmで約１
分間混合した後，オーガー式混練機（MP−100型；宮崎
鉄工社製）で充分に混練して可塑性混練物を得た。

（Ｂ）−１平板セメント成形体の調製：（Ａ）項で得ら
れた混練物を，平板試作用金型（開口部巾250mm×厚さ1
5mm）が取り付けられた真空押出成形機（MV−FM−Ａ−
1;宮崎鉄工社製）のホッパーに供給し，押出し成形によ
り巾250mm,厚さ15mm,長さ50cmの平板サンプルの調製を
行った。このときの押出圧力と単位時間あたりの押出量
とを実施例１と同様の方法で測定した。上記未硬化の成
形体を５時間，室温で放置（前置き養生）した後,50℃,
RH95％以上の雰囲気下で12時間保持（１次養生）した。
さらにこの平板成形体を20℃の水中へ約４週間浸漬し
た。

（Ｂ）−２断面Ω状成形体の調製：第２図（ａ）に示す
ように断面台形状の突条部41aが長手方向に沿って配設
された内型41および該突条部の上部が嵌合する凹溝部42
aが長手方向に沿って配設された外型42を有する金型を
準備した。この内型41の突条部の上面の幅方向寸法は7c
m,底面の幅方向寸法は9cm,そして高さは5cmである。外
型42の凹溝部の開口部の幅方向寸法は11.5cm,内奥部の
幅方向寸法は9.5cm,そして深さは5cmである。別に
（Ｂ）−１項と同様の方法で押出成形にて未硬化の長板
状セメント成形体（25cm×1.5cm×35cm）を得た。この
未硬化の長板状セメント成形体３を第２図（ａ）に示す
ように，内型41の突条部を挟んで対向配設された一対の
支持板21,22上に幅方向の各側部を載置し，第２図
（ｂ）に示すように，内型41と外型42とでプレス（圧力
10kg/cm²,10秒間）し，第２図（ｃ）に示す断面Ω状の
未硬化成形体30を得た。この未硬化成形体を（Ｂ）−１
項に準じて硬化させ，第３図（ａ）および（ｂ）に示す
ように，上方へ突出する凹部を有する硬化成形体31を得
た。

（Ｃ）−１成形体の性能評価：（Ｂ）−１項で得られた
浸漬後の平板成形体の曲げ強度試験と衝撃強度試験とを
実施例１と同様の方法で行った。各試験の結果を表２に
示す。

（Ｃ）−２成形体の性能評価：（Ｂ）−２項で得られた
硬化後の成形体31を長手方向と直角に30cmの長さに切断
し，凹部の深さＸ（第３図（ｂ）に示す）をノギスで測
定した。その結果を表２に示す。

実施例６ フライアッシュの量を45重量部とし，セピオライトの量
を５重量部とし，セルロース混和剤の量を1.2重量部と
し，水の量を48重量部とし，そして，補強繊維としてさ
らにポリプロピレン繊維（平均直径45μm,長さ10mm）１
重量部を使用したこと以外は実施例５と同様である。そ
の結果を表２に示す。以下，実施例７〜８および比較例
３〜４の結果もあわせて表２に示す。

実施例７ セピオライトの量を10重量部とし，セルロース混和剤の
量を1.4重量部とし，そして水の量を35重量部としたこ
と以外は実施例５と同様である。

実施例８ フライアッシュの量を30重量部とし，セピオライトの量
を10重量部とし，補強繊維の量を２重量部とし，そし
て，水の量を38重量部としたこと以外は実施例５と同様
である。

比較例３ マイクロシリカおよびセピオライトを使用しなかったこ
と以外は実施例５と同様である。

比較例４ マイクロシリカおよびセピオライトを使用せず，セルロ
ース混和剤の量を1.4重量部とし，そして水の量を40重
量部としたこと以外は実施例５と同様である。

表１および表２から，本発明の組成物を用いると，セメ
ント成形体が押出成形により成形性よく得られることが
わかる。得られた未硬化の成形体は形状維持性に優れ，
かつ硬化して得られる成形体は曲げ強度および耐衝撃性
に優れる。水和のため長期間水に浸漬しても変形するこ
とがない。

（発明の効果） 本発明により，このように，高強度で耐衝撃性に優れた
セメント成形体が，押出成形により成形性よく高効率で
得られる。このようなセメント成形体は，例えば集合住
宅のデッキ材，廊下材などの床材として好適に用いられ
る。石綿が含有されていないため，製造工程においても
使用時においても石綿の発塵による発癌の危険性がな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明により押出成形により得られるセメン
ト成形体の一例を示す断面図，第２図（ａ）〜（ｃ）
は，本発明により押出成形により得られる未硬化長板状
セメント成形体をプレス加工する工程の一例を示す説明
図，そして第３図（ａ）および（ｂ）は該プレス加工に
より得られた断面Ω状のセメント成形体の斜視図および
断面図である。 ３……未硬化長板状セメント成形体,10……中空セメン
ト成形体,30……断面Ω状セメント成形体。

───────────────────────────────────────────────────── 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 16/06 Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セメント，無機骨材，セピオライト，補強
   繊維およびセルロース系混和剤を含有するセメント組成
   物であって，該無機骨材が粒径１μｍ〜100μｍの球形
   骨材を主成分とし，粒径0.01〜１μｍの超微粒子骨材を
   含有する，セメント組成物。
2. 【請求項２】前記セメント100重量部に対し，無機骨材
   が５〜100重量部，セピオライトが３〜50重量部，補強
   繊維が0.2〜10重量部，そしてセルロース系混和剤が0.1
   〜10重量部の割合で含有され，該無機骨材の１〜20重量
   ％が前記超微粒子骨材である，特許請求の範囲第１項に
   記載の組成物。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載の組成物を混
   練して得られる可塑性混練物を加圧下で押出し，得られ
   る成形体を硬化させる工程， を包含するセメント成形体の製造方法。
4. 【請求項４】前記セメント100重量部に対し，無機骨材
   が５〜100重量部，セピオライトが３〜50重量部，補強
   繊維が0.1〜10重量部，そしてセルロース系混和剤が0.1
   〜20重量部の割合で含有され，該無機骨材の１〜50重量
   ％が前記超微粒子骨材である，特許請求の範囲第２項に
   記載の製造方法。