JPH09262815A - 水硬性無機質成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比重が小さい補強繊維を添加した水硬性無機
質組成物であっても、補強繊維が均一に添加され、均一
な強度を有する優れた品質の成形体を得ることが可能な
水硬性無機質成形体の製造方法を提供する。 【解決手段】 バレル１と、このバレル１内でバレル１
の径方向に回転して成形材料を押し出す一対の長尺回転
体２とで構成され、前記長尺回転体２が押し出し方向に
向かって成形材料を供給する機能を有する第一回転部３
と、成形材料を混練する機能を有する第二回転部４と、
成形材料を圧縮する機能を有する第三回転部５と、成形
材料を計量する第四回転部６とよりなる押出機に、水硬
性無機物質、補強繊維、水溶性高分子とを均一に混合し
た水硬性無機質組成物に水を噴霧し、この水の噴霧され
た水硬性無機質組成物を上記第一回転部３に連通して設
けられたホッパー８より供給し、混練、圧縮、及び計量
工程を経てバレル１の先端より押し出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水硬性無機質成形
体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、セメント、モルタル、石膏等の水
硬性無機物質と水とを用いた成形材料よりなる成形体
は、好適な構造材として多く用いられている。上記の成
形材料よりなる成形体を製造するには、押出成形が優れ
た方法であるが、この押出成形においては、成形材料の
流動性が特に要求され、この流動性を確保するために、
従来セメントに多量の水が添加されてきた。

【０００３】このように多量の水が添加されて成形さ
れ、硬化された成形体は、余剰水により空隙が形成さ
れ、少ない水の添加による成形体に比べて強度、耐水性
が劣るといった問題があった。又、上記成形材料に補強
繊維が添加される場合には、繊維がマトリックス中に均
一に分散されるように混合、混練する必要がある。

【０００４】上記説明のように水の添加を少なくして良
好な品質の成形体を得る製造方法は、当社より特願平６
−２７１０７８号により既に出願済みであり、この発明
によれば、水硬性無機質組成物の供給量に関係なく、補
強繊維を添加した場合であっても、より少ない水の添加
で賦形でき、緻密化が図れ、高強度の成形体を得ること
が可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、パルプ
のうな特に嵩比重が小さい繊維を補強繊維として用いる
場合、水硬性無機物質、或いは無機質充填材との比重差
が大きいために、水硬性無機物質、無機質充填材、補強
繊維、及び水溶性高分子物質からなる水硬性無機質組成
物、又は水硬性無機物質、無機質充填材、及び補強繊維
からなる水硬性無機質組成物を同時に、上記特願平６−
２７１０７８号に記載された第１の回転部に供給して
も、比重が大きい水硬性無機物質、或いは無機質充填材
が優先的に第２の回転部に移送され、所定量より補強繊
維が少ない水硬性無機質成形体となる。

【０００６】本発明は、上記のこのような問題点に着目
してなされたものであり、その目的とするところは、こ
れらの問題点を解消し、比重が小さい補強繊維を添加し
た水硬性無機質組成物であっても、補強繊維が均一に添
加され、均一な強度を有する優れた品質の成形体を得る
ことが可能な水硬性無機質成形体の製造方法を提供する
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の水硬性無機質成
形体の製造方法においては、バレルと、このバレル内で
バレルの径方向に回転して成形材料を押し出す一対の長
尺回転体とで構成され、前記長尺回転体が押し出し方向
に向かって成形材料を供給する機能を有する第一回転部
と、成形材料を混練する機能を有する第二回転部と、成
形材料を圧縮する機能を有する第三回転部と、成形材料
を計量する第四回転部とよりなる押出機に、水硬性無機
物質、補強繊維、水溶性高分子とを均一に混合した水硬
性無機質組成物に水を噴霧により添加し、この水の添加
された水硬性無機質組成物を上記第一回転部に連通して
設けられたホッパーより供給し、混練、圧縮、及び計量
工程を経てバレルの先端より押し出すことを特徴とす
る。

【０００８】本発明において、上記押出機に水硬性無機
質組成物を定量的に供給する方法としては、従来技術で
あるスクリューフィーダー、サークルフィーダーが用い
られる。又、水硬性無機質組成物の供給量は、押出機の
バレル径により異なるが、少な過ぎても、多過ぎるても
組成物の混練が十分になされないので、１００ｋｇ／ｈ
ｒ〜６００ｋｇ／ｈｒが好ましい。

【０００９】本発明において、水硬性無機質組成物に噴
霧により添加される水の量は、少なくなると水硬性無機
物質の硬化が十分になされず、組成物の分散性が低下
し、多くなると最終的に得られる成形体の強度が低下す
るので、水硬性無機物質１００重量部に対して１５〜６
０重量部が好ましく、更に好ましくは２０〜４０重量部
がよい。

【００１０】本発明の製造方法に用いられる押出機の第
一回転部に定量的に供給される水硬性無機質組成物に噴
霧により添加される水は、少ないと補強繊維と水硬性無
機物質、或いは無機質充填材が分離して均一な混合物が
得られない。又 水硬性無機質組成物の押出機への供給
量が多い場合、噴霧する水の量が多過ぎると、水分を含
んだ水硬性無機質組成物が第一回転部から第二回転部に
定量的に供給されず、成形が不可能となる。

【００１１】従って、第一回転部に定量的に供給される
水硬性無機質組成物に噴霧により添加される水は、均一
な水硬性無機質組成物が定量的に第一回転部より第二回
転部に移送される範囲で、且つ上記水硬性無機物質に対
する水の量以下の範囲で適宜設定すればよい。

【００１２】噴霧する水の量が所望する水硬性無機物質
に対する水の量以下の場合には、不足分の水を成形材料
を混練する第二回転部の位置から供給するようにする。
この第二回転部に水を定量的に供給する方法としては、
従来技術を用いて行えばよく、例えば、定量供給が可能
なポンプ類の全てが使用可能である。

【００１３】本発明において用いられる水硬性無機物質
は、水で練った時、硬化性を示すものであればよい。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、石膏、石灰、マグネシアセメン
ト等の気硬性セメント等が上げられ、特に強度、耐水性
の点でポルトランドセメント、アルミナセメントが好適
に用いられる。これらの水硬性無機物質は、単独で用い
られてもよく、又、２種以上を併用してもよい。

【００１４】又、本発明において用いられる補強繊維に
は、例えば、パルプ（嵩比重０．１５程度）、麻（嵩比
重０．２５程度）等の天然繊維、ビニロン（比重１．３
程度）、ポリアミド（比重１．２程度）、ポリエステル
（比重１．３程度）、ポリプロピレン（比重０．９程
度）、アラミド（比重１．４程度）等の合成繊維が上げ
られる。上記補強繊維の繊維の太さは、細くなると混合
時に再凝集し、交絡により所謂ファィバーボールが形成
され易くなり、最終的に得られる成形体の強度は改善さ
れず、太くなるか、又は短くなると補強効果が小さくな
り、又、長くなると繊維の分散性、及び配向性が低下す
るので、０．５デニールから４０デニールの範囲が好ま
しく、繊維の長さは１ｍｍから１５ｍｍが好ましい。

【００１５】上記補強繊維の添加量は、少なくなると効
果が得られず、多くな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、０．１〜２
０部が好ましい。

【００１６】更に、本発明に用いられる水溶性高分子物
質は、水に溶解して粘性を付し、水硬性無機物質と水か
ら得られる組成物の流動性を高めて賦形性を向上させ、
又、成形体中の余剰の水分を吸収し、セメント粒子間の
空隙を埋める接合剤となり得るものであればよい。これ
らの水溶性高分子物質としては、例えば、メチルセルロ
ーズ、ヒドロキシメチルセルローズ、ヒドロキシエチル
セルローズ、カルボキシメチルセルローズ、ヒドロキシ
プロピルメチルセルローズ等のセルロースエーテル、ポ
リビニルアルコール、ポリアクリル酸、リグニンスルホ
ン酸塩等が上げられる。

【００１７】上記水溶性高分子物質の添加量は、多くな
ると最終的に得られる成形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。

【００１８】又、本発明に用いられる水硬性無機質組成
物には、無機質充填材を添加することも可能である。こ
の無機質充填材は、水に溶解せず、水硬性無機物質の硬
化反応を阻害せず、本発明の製造方法で用いられる全て
の成形材料の作用を阻害しないものであればよく、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、シリカヒューム、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、マイカ等の天然鉱物、炭酸カル
シウム、珪藻土等が上げられる。

【００１９】更に、成形体の軽量化を図る目的で、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成粘度等の無機質
発泡体等を単独、或いは２種以上を併用してもよい。

【００２０】上記無機質充填材の平均粒径は、小さくな
ると取扱が困難となり、大きくなると分散性が悪くなる
ので、０．０３μｍ〜５００μｍが好ましい。又、無機
質充填材の添加量は、少なくなると補強繊維の分散性が
低下し、多くなると最終的に得られる成形体の強度が低
下するので、水硬性無機物質１００重量部に対して２〜
２００重量部が好ましい。

【００２１】以下図面を参照して、本発明において用い
られる押出機の一例を説明する。図１は、上記押出機の
水平断面図であり、図２は、図１を側面より見た断面図
である。この押出機は、バレル１と、このバレル１内で
バレル１の径方向に回転して、成形材料を連続的に押し
出す一対の長尺回転体２とにより構成されている。

【００２２】上記長尺回転体２は、先端の押し出し方向
に向かって、成形材料を供給する第一回転部３と、混練
する第二回転部４と、圧縮を行う第三回転部５と、更
に、軽量を行う第四回転部から構成されている。又、バ
レル１の第二回転部４の上方には、水を供給するノズル
７が設けられている。

【００２３】水硬性無機質組成物の供給ホッパー８か
ら、第一回転部３に供給された水硬性無機質組成物は、
ノズル９より噴霧された水により、補強繊維と水硬性無
機物質、無機質骨材及び水溶性高分子が一体化され、フ
ライト３１を有する長尺回転体２により、定量的に第二
回転部４に移送される。上記の噴霧による水の供給量で
足りない場合には、同時にノズル７より必要量の水が供
給される。

【００２４】第二回転部４においては、所定量の水が供
給された水硬性無機質組成物の押出機内における滞留時
間、内部圧力が調整され、続いて第三回転部５に移送さ
れる。第三回転部５においては、水硬性無機質組成物に
圧縮応力、剪断応力が加えられ、押出機の先端側に行く
に従って組成物の体積が減少し、バレル１内での充満率
が上げられ、第四回転部６に移送され、定量的に押出機
の吐出口１０より押し出されていく。

【００２５】上記のようにして得られた成形体を硬化さ
せて製品とするには、時間をかけて自然養生を行っても
よいが、硬化反応が遅い水硬性無機物質（例えば、ポル
トランドセメント）の場合には、この成形体を加熱、加
湿するオートクレーブ養生を施す等により、硬化反応を
促進させるとともに、機械的物性を向上させることが可
能である。

【００２６】

【作用】本発明の水硬性無機質成形体の製造方法におい
ては、水硬性無機物質、補強繊維、水溶性高分子とを均
一に混合した水硬性無機質組成物に水を噴霧により添加
し、この水の添加された水硬性無機質組成物をホッパー
より供給し、混練、圧縮、及び計量工程を経てバレルの
先端より押し出すようにしたので、補強繊維として、特
にパルプ、麻等の嵩比重が小さい天然繊維を用いた場合
であっても、均質で高強度の品質が優れた成形体を得る
ことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例、比較例により説明する。 （実施例１）図１に示す押出機を用い、第一回転部３に
は全長１５０ｍｍのフライトが設けられたスクリューを
用い、第二回転部は、図３に示すように、パドル４１に
回転軸２が嵌着されたものであり、バレル１の径方向に
１００ｍｍの長さを有し、押し出し方向に向かって頂部
がほぼ螺旋状になるように４５°づつ角度を変えながら
４枚組で構成され、全長が１２５ｍｍのものを用いた。

【００２８】又、上記パドル４１は、常に頂部が他方の
頂部を摺動するように９０°の位相差をもって回転し、
パドル４１とバレル１との間には０．１ｍｍの隙間を設
け、回転軸２と第一回転部４のスクリューに連動して回
転するようにした。

【００２９】第二回転部４のバレル１の上方に設けたノ
ズル７は、バレル１内に定量的に水が供給できるよう
に、ノズル径は、バレル１の外側で１０ｍｍ、バレル１
のパドル４１側では５ｍｍとし、押圧された水が供給で
きるようにした。

【００３０】第三回転部５は、上記第二回転部４と同
様、パドル５１を１０枚組で設け、全長を３１３ｍｍと
した。又、回転軸２は第一回転部３のスクリュー、第二
回転部４の回転軸２に連動して回転するようにした。

【００３１】第四回転部６は、第二回転部４と同様、パ
ドル６１を９枚組で設け、全長を２８２ｍｍとした。
又、回転軸２は第一回転部３のスクリュー、第二回転部
４の回転軸２、第三回転部５の回転軸２に連動して回転
するようにした。

【００３２】上記構成の押出機に、先ず、普通ポルトラ
ンドセメント（秩父小野田セメント社製）１００重量
部、フライアッシュ（平均粒径１００μｍ、真比重２．
３、嵩比重０．６ ＪＩＳ Ａ ６２０１に準ずる）５
０重量部、ヒドロキシプロピルメチルセルローズ（２０
℃における２％水溶液の粘度が３００００ｃｐｓのも
の）２重量部、針葉樹末晒クラフトパルプを自社で乾燥
状態で解繊粉砕したもの（嵩比重０．１程度）５重量部
をアイリッヒミキサー（日本アイリッヒ社製）で５分間
混合し、乾燥状態の水硬性無機質組成物とした。

【００３３】この水硬性無機質組成物を１２０ｋｇ／ｈ
ｒで第一回転部３に供給し、同時に霧状の水を２２．９
ｋｇ／ｈｒで水硬性無機質組成物に吹き付けた。

【００３４】上記押出機のスクリューを６０ｒｐｍで回
転させ、第四回転部６と吐出口１０との間に１００ｍｍ
のバレル１と、バレル１内にフライトが設けられたスク
リューを挿入して連設し、更に、バレル１の出口には、
押し出し方向に１００ｍｍの平行部を有し、出口形状が
幅２００ｍｍ、高さ１０ｍｍの金型を連設し、押出圧力
を２３ｋｇ／ｃｍ² とし、平板状の成形体を連続的に押
出成形した。

【００３５】上記成形体を６０℃、１００％ＲＨで６時
間養生し、硬化された成形体とした。この成形体の押し
出し初期、中期、後期の部分の曲げ強度（ＪＩＳ Ａ
１４０４に準ずる）を測定し、その均質性を調べた。そ
の結果は表１に示す通りで、均質で安定していた。

【００３６】

【表１】

【００３７】（実施例２）上記構成の押出機に、先ず、
普通ポルトランドセメント（秩父小野田セメント社製）
１００重量部、フライアッシュ（平均粒径１００μｍ、
真比重２．３、嵩比重０．６ ＪＩＳ Ａ ６２０１に
準ずる）５０重量部、ヒドロキシプロピルメチルセルロ
ーズ（２０℃における２％水溶液の粘度が３００００ｃ
ｐｓのもの）２重量部、針葉樹末晒クラフトパルプを自
社で乾燥状態で解繊粉砕したもの（嵩比重０．１程度）
５重量部をアイリッヒミキサー（日本アイリッヒ社製）
で５分間混合し、乾燥状態の水硬性無機質組成物とし
た。

【００３８】この水硬性無機質組成物を２４０ｋｇ／ｈ
ｒで第一回転部３に供給し、同時に霧状の水を１５．３
ｋｇ／ｈｒで水硬性無機質組成物に吹き付けた。

【００３９】更に、第二回転部４の始まりから押し出し
方向に５０ｍｍの位置から水を一軸ネジ式ポンプ（兵神
装備社製 型式 モーノポンプ３ＮＥ０８Ｈ２）を用い
て３０．６ｋｇ／ｈｒで供給した。その他は、上記実施
例１と同様の条件により、押出成形を行い平板状の成形
体を得た。

【００４０】上記成形体を６０℃、１００％ＲＨで６時
間養生し、硬化された成形体とした。この成形体の押し
出し初期、中期、後期の部分の曲げ強度（ＪＩＳ Ａ
１４０４に準ずる）を測定し、その均質性を調べた。そ
の結果は表１に示す通りで、均質で安定していた。

【００４１】上記押出機のスクリューを６０ｒｐｍで回
転させ、第四回転部６と吐出口１０との間に１００ｍｍ
のバレル１と、バレル１内にフライトが設けられたスク
リューを挿入して連設し、更に、バレル１の出口には、
押し出し方向に１００ｍｍの平行部を有し、出口形状が
幅２００ｍｍ、高さ１０ｍｍの金型を連設し、押出圧力
を２３ｋｇ／ｃｍ² とし、平板状の成形体を連続的に押
出成形した。

【００４２】上記成形体を６０℃、１００％ＲＨで６時
間養生し、硬化された成形体とした。この成形体の押し
出し初期、中期、後期の部分の曲げ強度（ＪＩＳ Ａ
１４０４に準ずる）を測定し、その均質性を調べた。そ
の結果は表１に示す通りで、均質で安定していた。

【００４３】（実施例３）実施例２において、噴霧する
水を７．６ｋｇ／ｈｒとし、ノズル７に供給する水を３
８．２ｋｇ／ｈｒとした以外は、実施例２と同様の条件
で押出成形を行った。

【００４４】上記成形体を６０℃、１００％ＲＨで６時
間養生し、硬化された成形体とした。この成形体の押し
出し初期、中期、後期の部分の曲げ強度（ＪＩＳ Ａ
１４０４に準ずる）を測定し、その均質性を調べた。そ
の結果は表１に示す通りで、均質で安定していた。

【００４５】（実施例４）実施例３で、針葉樹末晒クラ
フトパルプを自社で乾燥状態で解繊粉砕したものに代え
て、セルロースパウダー（嵩比重０．１４）（興人社製
セルトップＨＰ−１０６）を用いた以外は、実施例３
と同様の条件で押出成形を行った。

【００４６】上記成形体を６０℃、１００％ＲＨで６時
間養生し、硬化された成形体とした。この成形体の押し
出し初期、中期、後期の部分の曲げ強度（ＪＩＳ Ａ
１４０４に準ずる）を測定し、その均質性を調べた。そ
の結果は表１に示す通りで、均質で安定していた。

【００４７】（実施例５）実施例３で、針葉樹末晒クラ
フトパルプを自社で乾燥状態で解繊粉砕したものに代え
て、ラミー麻（嵩比重０．２５）（トスコ社製 ＣＷＳ
５０００Ｒ）を用いた以外は、実施例３と同様の条件で
押出成形を行った。

【００４８】上記成形体を６０℃、１００％ＲＨで６時
間養生し、硬化された成形体とした。この成形体の押し
出し初期、中期、後期の部分の曲げ強度（ＪＩＳ Ａ
１４０４に準ずる）を測定し、その均質性を調べた。そ
の結果は表１に示す通りで、均質で安定していた。

【００４９】（比較例１）実施例１で、霧状の水を供給
する代わりに一軸ネジ式ポンプ（兵神装備社製型式 モ
ーノポンプ３ＮＥ０８Ｈ２）を用いて２２．９ｋｇ／ｈ
ｒで棒状の水を第一回転部３に供給した以外は、実施例
１と同様の押出成形を行った。しかし、水を添加された
水硬性無機質組成物は、第一回転部３に滞留して、第二
回転部４以降に供給されず、成形体を得ることがてきな
かった。

【００５０】（比較例２）実施例１で、第一回転部３か
らは、水硬性無機質組成物のみを供給し、第二回転部４
に、一軸ネジ式ポンプ（兵神装備社製 型式 モーノポ
ンプ３ＮＥ０８Ｈ２）を用いて２２．９ｋｇ／ｈｒで定
量的に水を供給した以外は、実施例１と同様の押出成形
を行った。

【００５１】上記成形体を６０℃、１００％ＲＨで６時
間養生し、硬化された成形体とした。この成形体の押し
出し初期、中期、後期の部分の曲げ強度（ＪＩＳ Ａ
１４０４に準ずる）を測定し、その均質性を調べた。そ
の結果は表１に示す通りで、曲げ強度のバラツキがおお
きく、均質で安定した品質を得ることができなかった。

【００５２】

【発明の効果】本発明の水硬性無機質成形体の製造方法
においては、水硬性無機物質、補強繊維、水溶性高分子
とを均一に混合した水硬性無機質組成物に水を噴霧によ
り添加し、この水の添加された水硬性無機質組成物をホ
ッパーより供給し、混練、圧縮、及び計量工程を経てバ
レルの先端より押し出すようにしたので、補強繊維とし
て、特にパルプ、麻等の嵩比重が小さい天然繊維を用い
た場合であっても、均質で高強度の品質が優れた成形体
を得ることが可能となった。従って、水硬性無機質成形
体の製造方法として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の水硬性無機質成形体の製造方法におけ
る押出機の一例を示す水平断面図。

【図２】図１の側面断面図。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図。

【符号の説明】

１ バレル ２ 長尺回転体 ３ 第一回転部 ４ 第二回転部 ５ 第三回転部 ６ 第四回転部 ７ ノズル ８ ホッパー ９ 水噴霧用ノズル １０ 吐出口 ３１ フライト ４１、５１、６１ パドル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バレルと、このバレル内でバレルの径方
   向に回転して成形材料を押し出す一対の長尺回転体とで
   構成され、前記長尺回転体が押し出し方向に向かって成
   形材料を供給する機能を有する第一回転部と、成形材料
   を混練する機能を有する第二回転部と、成形材料を圧縮
   する機能を有する第三回転部と、成形材料を計量する第
   四回転部とよりなる押出機に、水硬性無機物質、補強繊
   維、水溶性高分子とを均一に混合した水硬性無機質組成
   物に水を噴霧し、この水の噴霧された水硬性無機質組成
   物を上記第一回転部に連通して設けられたホッパーより
   供給し、混練、圧縮、及び計量工程を経てバレルの先端
   より押し出すことを特徴とする水硬性無機質成形体の製
   造方法。