JPS6330381A - 軽量セメント製品の押出し成形による製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野１ 本発明は、軽量セメント製品を押出し成形によって製造
する方法に関するものである。

［背景技術］ ！ｌｌｉ量セメント製品を押出し成形によって１１！逍
するにあたっては、セメントに骨材や補強繊維を配合す
ると共にさらに軽量骨材を配合してこれを水と混練する
ことによってセメント成形材料を調製し、このセメント
成形材料を押出し成形機の金型に通すことによっておこ
なうことができる。そしてｉｔ骨材によってセメント製
品を軽量化することができるが、軽量骨材としては従来
上りパーライトや発泡ポリスチレン、ガラスバルーンや
熱硬化性樹脂中空発泡体などの硬質微少中空球体等が用
いられている。しかしこれらのものは次のような欠点が
あった。

すなわち［を骨材としてパーライトを用いると、パーラ
イトはセメント成形材料を調製する混線の際や押出し成
形する際に破壊され易く、十分な軽量化を達成すること
が困難になり、また押出し成形機やその金型を摩耗させ
易いという問題がある。

またこのパーライトを配合したセメント成形材料にパル
プや良識Ａｌ［が補強繊維として多重に配合されるとセ
メント成形材料の流れ性が悪くなり、押出し金型内の薄
肉異形部や端部での流れ変動が発生し易く、材料切れが
発生した９セメン）製品の直線性が悪くなったりするお
それがある。従ってａ維類やパルプを充分に配合するこ
とができず比較的柔軟性のない硬質で且つやや高比重の
セメント製品が製造されることになる。

また軽量骨材として発泡ポリスチレンを用いる場合、発
泡ポリスチレンは粒径が（０，５〜２ｍｍ）５００μ〜
２０００μと比較的大きく形成されるために、セメント
成形材料の混練物硬さが高くなって、パーライトの場合
とｌ１ｆｆＪ様にセメント成形材料にパルプや艮ａＪＩ
類が補強繊維として多量に配合されるとセメント成形材
料の流れ性が悪くなり、押出し金型内の薄肉異形部や端
部での流れ変動が発生し易く、材料切れが発生したりセ
メント製品の直線性が悪くなったりするおそれがある。

またこのように発泡ポリスチレンは粒径が大きくしかも
発泡ポリスチレンは弾性変形に富むために、セメント成
形材料を押出し成形する際の成形圧力で発泡ポリスチレ
ンは圧縮されると共にこののちの成形圧力の解放によっ
て弾性復元し、セメント製品の表面に発泡ポリスチレン
が突出して表れたり発泡ポリスチレンの近傍に内部歪み
ゃクラックが発生し易い、そこでこれらのことを防止す
るために水の配合量を多（してセメント成形材料の流動
性を良（し、成形圧力を低くすることが試みられるが、
このものでは押出し成形後の保形性が不十分となって複
雑な異形製品を製造することが困難になり、また混合水
が多量であるためにセメントマトリックス部分が脆弱に
なって充分な強度を得ることができなくなる。セメント
成形材料の流動性を良くするためには成形助剤を多量に
配合することも考えられるが、成形助剤を多量に配合す
ると不経済であってコストアップの原因となる。

さらに軽量骨材としてガラスバルーンや熱硬化性樹脂中
空発泡体などの硬質微少中空球体を用いると、硬質のこ
れらのものは比較的脆いためにセメント成形材料の調製
の際の混練による高剪断力の作用で破壊され易く、十分
な軽量化を達成することが困難になる。このために高剪
断力が加わらないようにセメント成形材料を混練するよ
うにし・Ｃいるが、中空球体の分散性が不十分になって
セメント製品の欠陥が生じ易くなる。

〔発明の目的］ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、軽量
効果が高いと共に欠陥の発生が少なく、また耐凍害性に
優れ、さらに成形性に優れた軽量セメント製品の製造方
法を提供することを目的とするものである。

［発明の開示］ しかして本発明に係る軽量セメント製品の製造方法は、
セメントに骨材、補強ａ継を配合すると共に粒径が１〜
１００μで発泡倍率が２０〜１００倍の熱可塑性樹脂の
中空発泡体を配合してセメント成形材料を調製し、これ
を押出し成形したのちに養生することを特徴とするもの
であり、以下本発明の詳細な説明する。

セメント成形材料は、セメントに骨材や補強繊維を混合
したセメント混合物に中空発泡体その他メチルセルロー
スなどの成形助剤を配合し、これに、水を加えて均一に
混合することによって調製されるものであり、ここで中
空発泡体の配合量はセメント混合物１００重量部に対し
て０．０５〜３重量部に、成形助剤の配合量はセメント
混合物１ｏｏ１］！量部に対して０．２〜１．５重量部
に設定するのが好ましい、また、セメントとしてはポル
Ｆランドセメントなど任意のものを用いることができ、
さらに骨材としてはケイ石粉やそのｅ！、フライアッシ
ュや高炉水砕スラグ、石膏などを用いることができる。

補強繊維としては石綿や〃ラス繊維などの無機質繊維、
ビニロン繊維やポリプロピレンａｍ、パルプなどの有機
質繊維を用いることができ、これらのうちポリプロピレ
ン繊維やポリプロピレン繊維などの合成繊維はａｍ艮が
４ＩＩＩ１１以上であることが補強効果のうえで好まし
い。これら補強繊維の配合量はセメント混合物１００重
量物に対して３〜１５重量部に設定するのが好ましい。

３重量部未満であると補強効果が不十分になり、また１
５ｆｉ量部を超えると成形性が低下すると共に補強Ｎ＆
維が特に有機質繊維の場合にはセメント製品が準不燃で
なくなる。

また、中空発泡体としては熱可塑性Ｕ（脂の発泡体を用
いるものであり、なかでもポリ塩化ビニリデン系の樹脂
で形成されたものを用いるのがよい。

このポリ塩化ビニリデンの中空発泡体としては特開昭４
９−４４０９４号公報によって提供されているものを発
泡させて得ることができ、例えば松本油脂製薬株式会社
製の「マツモトマイクロスフェア−」を発泡させたもの
などを用いることができる。ポリ塩化ビニリデン系のも
のはポリスチレン系のものに比べて微小中空の球形に発
泡させることが容易であり、すなわち発泡ポリスチレン
としては粒径が０．５ｍｍ（５００μ）以下のものを得
ることが困難であるが、ポリ塩化ビニリデン系のもので
は粒径が０．１ｍｍ（１００μ）以下の微小球状のもの
が容易に得ることができるために、本発明においては熱
可塑性樹脂の中空発泡体としてポリ塩化ビニリデン系の
ものを用いるのが好ましいものであり、中空発泡体とし
ては１〜１００μの粒径の小さいものを用いるものであ
る０粒径が１００μより大きいと後述するように本発明
の目的を達成することができない。また粒径が１μ未溝
の中空発泡体を得ることは困難であると共に粒径が１μ
未満ではセメント製品の軽量化の効果が不十分になる。

また、中空発泡体がポリ塩化ビニリデン系の場合、発泡
ポリスチレンよりも弾性復元性が小さく、セメント成形
材料を押出し成形した後の成形圧力の解放による弾性復
元を小さくすることができるものであり、この点からも
熱可塑性樹脂の中空発泡体としてポリ塩化ビニリデン系
のものを用いるのが好ましい、さらに中空発泡体はその
発泡倍率（：ａ倍率でな（真の倍率）が２０〜１００倍
のもの、好ましくは３０〜７０倍のものとし形成される
ものである１発泡倍率が１００倍を超えると後述するよ
うに本発明の目的を達成することができないものであり
、逆に発泡倍率が２０未満であるとセメント製品の軽量
化の効果を十分に得ることができず、また軽量化のため
には多量の配合が必要になって経済性が悪くなる。

上記のようにしてセメントに骨材や補強繊維、中空発泡
体その他戒形助剤を配合して水と混線することによって
セメント成形材料を調製するのであるが、この混合は水
の存在下で２００　ｒｐｍ以上の高速攪拌羽根を有する
混合機を用いて均一におこなわれるようにするのがよい
、また混合水の配合量はセメント成形材料の固形分全量
に対して３５〜６０重量％に設定するのがよく、またこ
のようにして調製されるセメント成形材料は硬度が粘土
硬度計で７以下の混線物となるようにするのがよい。そ
してこのセメント成形材料を押出し成形機に供給し″ζ
金型を通過させることによって押出し成形をおこなう。

この押出し成形はその成形圧力を１０　ｋｇ／　ａｍ２
以下、好ましくは８ｋｇ／ａｍ２以下に設定しておこな
うのがよい。このように押出し成形をおこなったのち、
セメント押出し成形品を養生硬化してセメント製品を得
ることができるが、養生は７０℃以上の温熱養生、及び
こののちの最終段階での２〜６気圧の高温高圧でのオー
トクレーブ養生でおこなうのがよい。

しかして、本発明においては軽量骨材として熱可塑性ａ
ｆ脂の中空発泡体を用いているものであり、パーライト
や硬質微小中空球対などと異なり、中空発泡体はその塑
性のためにセメント成形材料を調製する混練の際の剪断
力や押出し成形の際の剪断力で破壊されることを低減す
ることができ、軽量化の効果を十分に発揮させることが
できると共に、セメント成形材料の混線を高速でおこな
ってセメント成形材料を均一な組成に調製することがで
きる。そしてこのように本発明で用いる中空発泡体は破
壊さｈ難いために、破壊された部分が強度上の欠陥にな
ることもなく強度補強のために過剰に補強繊維を配合す
る必要がなくなる。

また、本発明においては中空発泡体として発泡倍率が１
００倍以下のものを用いているものであり、発泡倍率が
大き過ぎて強度が低下するということがなく、この点に
おいても中空発泡体が破壊されることを防止することが
でき、しかも中空発泡体は発泡倍率が２０倍以上であっ
て、軽量化の効果を十分に得ることができる。

さらに本発明においては中空発泡体として粒径が１００
μ以下の微小なものを用いているものであり、中空発泡
体が熱可塑性樹脂で形成されているものであるにもかか
わらずこのように粒径が小さいために、押出し成形後の
成形圧力の解放によって中空発泡体が大きく弾性復元（
スプリングバック）するおそれがなく、セメント製品に
内部歪みやクラックなどの欠陥が発生することを防止し
て十分な強度を得ることがでさる。また粒径が１００μ
以下の本発明の微小中空発泡体は粒径が小さく滑り性が
あって、混線物として調製されるセメント成形材料の流
れ性を良くすることができ、比較的混合水の少ない領域
でもセメント成形材料は十分に柔らか（形成することが
でき、従っ−ζ押出し成形の際の成形圧力も低くするこ
とができ、この点においても押出し後の成形圧力の解放
による中空発泡体の弾性復元を小さく抑えることができ
る・と共に、また高速での押出し成形も可能になる。

さらにはこのようにセメント成形材料の流れ性を良（す
ることがで終るために、押出し成形磯の金型内の薄肉異
形部や端部でのセメント成形材料の流れをスムーズにす
ることができ、材料切れや直線性の不良などが発生する
ことを低減することができる。特に粒径の小さい中空発
泡体を用いている本発明のものでは、セメント成形材料
に補強繊維として比較的長い合成繊維やパルプ類などが
配合されていても、セメント成形材料の流れ性を高く保
持することかでか、長い合成繊維やパルプ類を充分な量
で配合して強度や靭性に優れると共により軽量化したセ
メント製品を複雑な異形成形品として容易に得ることが
できるものである。また中空発泡体は微小粒径であるた
めに補強＃＆雑はその配向性が充分に発揮され、補強繊
維による補強の向きを設定することが容易になる。さら
に粒径が微小な中空発泡体間の空隙は小さくセメント製
品内の空隙も小さくなり、従って中空発泡体によってｕ
ｉ化の効果を充分に発揮させることができる割に強度低
下を小さく抑えることができる。

また、粒径が１〜１００μの微小中空発泡体が含有され
るセメント製品においては、中空発泡体によって独立気
泡としての気泡が多量に形成されることになり、この気
泡によって凍結融解時の応力発生を充分に緩和すること
ができ、耐凍害性を高めることができるものである。発
泡ポリスチレンのように粒径の大きな中空発泡体の場合
は既述のように弾性復元で内部歪みやクラックが発生し
、この箇所に凍結融解時の応力が集中することになって
耐凍害性はかえって悪くなるが、本発明では熱可塑性樹
脂の中空発泡体を使用するにもかかわらず粒径が微細で
あるために、このような弾性復元での内部歪みやクラッ
クの発生がなく、耐凍害性の低下の問題は生じない。し
かも本発明では上記のように流動性を損なうことなくセ
メント成形材料に長繊維やパルプ類を充分に配合するこ
とができるものであり、これらによっても凍結融解時の
応力緩和を高めることができ、耐凍害性を高めることが
できるものである。さらには軽量骨材としてパーライト
を用いる場合、パーライトは吸水率の高いものが多くて
セメント製品の吸水率も＾くなり、凍結融解の応力を受
は易くて耐凍害性を高めることは難しいが、本発明で用
いる熱可塑性樹脂の中空発泡体では独立気泡を成立させ
ることができるためにこのような吸水の問題はなく、容
易に耐凍害性を高めることができる。またパーライトハ
コのように吸水性が高いためにセメント成形材料の流動
性を商めるためには混合水量を多くする必要があり、こ
の結果養生過程で外部雰囲気との温度の平衡が崩れると
セメント（品の表面に白華が生じ易くなり、また粗大な
発泡ポリスチレンの場合においてもセメントマトリック
スやａｍｎ分では多少の白華が発生し易いが、本発明の
ように熱可塑性樹脂の微小中空発泡体を用いた場合には
微細な独立中空部分が多量にセメント成形品中に含まれ
て毛細管中での水分の移行が抑制されることになり、後
述の実施例でみられるように白華の発生を殆どな（すこ
とができる、そして白華が発生したり、あるいは粗大粒
子の発泡ポリスチレンの場合のように弾性復元で表面に
突出物が発生した場合には、セメント製品の表面を切削
やバフ研摩などをする必要があって、この切削や研摩部
分での塗膜の密着性低下や塗膜の剥離の問題があるが、
白華や突出物の発生がない本発明ではこのような問題は
ない。

次に本発明を実施例によってさらに説明する。

ｔ　　　１〜６　　　１〜６ 第１表に示す配合で混合混練することによってセメント
成形材料を調製した。ここで、第１表中「マイクロスフ
ェア−」としては松本油脂製薬株式会社製の「マツモト
マイクロスフェア−」を用いた。

またセメント成形材料の固さを粘土硬度計で測定し、結
果を第２表に示した。このセメント成形材料を第２表に
示す成形圧力で押出し成形することによって、第１図に
示す異形断面の押出し成形品Ａを得た。この押出し成形
品Ａの外観を検査し、また直線性を測定し、結果を第２
表に示した。ここで、第２表において「成形品の直線性
」は、押出し成形品の押出し方向３１１１での側端部の
偏移寸法を測定して示した。次にこの押出し成形品Ａを
第２表に示す条件で湿熱養生及びオートクレーブ養生す
ることによって、軽量セメント製品を得た。

このようにして得た軽量セメント製品について各種特性
を測定し、結果を第２表に示した。ここで第２表におい
て「耐凍害性」はＡＳＴＭＣ−６６６Ａ法における凍結
融解試験に準拠して測定をお第２表の結果、粒径の大き
な発泡ポリスチレンを用いた比較例２やパーライトを用
いた比較例３、ガラスバルーンを用いた比較例４ではセ
メント成形材料が硬くて大きな成形圧力が必要であり、
押出し成形の際に材料切れが発生すると共に押出し成形
品の直線性が悪いものであり、東だセメント製品の表面
に白華が発生し易く、さらには耐凍害性も悪いものであ
ったが、平均粒径が４０μで平均発泡倍率が６０倍のマ
イクロスフェア−を用いた実施例１〜５及び平均粒径が
３０μで平均発泡倍率が３０倍のマイクロスフェア−を
用いた実施例６ではこれらの問題は発生しないことが確
認される。またマイクロス７エ７−を用いたものであっ
ても、発泡倍率が１１０倍の比較例１のものではマイク
ロスフェア−の破壊によって軽量化の効果が低くなると
共に耐凍害性が低下することになることが確認される。

さらに発泡倍率が１０倍の比較例５のものではセメント
製品の比重を小さくすることができず、軽量化の効果を
充分に得ることができないものであり、軽量化の効果を
得るためには比較例６のようにマイクロスフェア−の配
合量を多くする必要があって経済性に劣ることになるこ
とが確認される。

また、比較例２、比較例３及び実施例１のセメント成形
材料についてその押出し成形性の評価試験をおこなった
。試験は第２図に示す入り口がφ１６（断面積２ｃｍ”
）で出口がφ１１のシリンダーＢにセメント成形材料を
入れ、φ１６の押出し棒Ｃを使ってセメント成形材料を
押出し物りとして押し出すことによっておこない、この
とき押出しの流Ｉｔ　Ｑ　（ａｍ３／　ｗｉｎ）を２．
４．６．１０と変えた場合の単位面積当たりの押出し圧
力Ｐ　（ｋｇｆ／　０ｍ２）がどのように変わるかを検
討した。結果は第３表に示す通りであってこれらをグラ
フで示すと第３図のようになる。すなわち比較例２の結
果を第３図（ａ）のグラフで、比較例３の結果を第３図
（ｂ）のグラフで、実施例１の結果を第３図（ｃ）のグ
ラフでそれぞれ示したが、比較例２，３のものは流量Ｑ
と圧力Ｐとの関係が負の関係にあり、実施例１のものは
正の関係にある。このことは比較例２゜３のものでは押
出し圧力を高くしても吐出量が増加しない、つまり仕置
骨材が圧縮されていく傾向があって不安定な成形流れと
なるが、実施例１のものでは押出し圧力を高（すると吐
出量が増加す４るものであって安定な成形流れとなるこ
とを意味するものである。

［発明の効果１ 上述のように本発明は、セメントに骨材、補強繊維を配
合すると共に粒径が１〜１００μで発泡倍率が２０〜１
００倍の熱可塑性樹脂の中空発泡体を配合してセメント
成形材料を３１ｉ製し、これを押出し成形したのちに養
生するようにしたものであるから、この中空発泡体は破
壊され難くて軽量効果を充分に発揮させたセメント製品
を得ることができると共に、この中空発泡体は押出し成
形後の弾性復元が小さくて欠陥の発生が少ないセメント
製品を得ることができるものであり、またこの中空発泡
体はセメント成形材料の流れ性を低下させることがなく
材料切れや直線性の低下などの成形性を低下させること
がなく、さらには中空発泡体による独立気泡の形成でセ
メント製品の耐凍害性を高めることができるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は押出し成形品の異形断面を示す図、第２図は成
形性の評価に用いるシリンダーの斜視図、第３図（ａ）
（ｂ）（ｃ）はセメント成形材料の流量と押出し圧力と
の関係を示すグラフである。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 第１図 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）セメントに骨材、補強繊維を配合すると共に粒径
   が１〜１００μで発泡倍率が２０〜１００倍の熱可塑性
   樹脂の中空発泡体を配合してセメント成形材料を調製し
   、これを押出し成形したのちに養生することを特徴とす
   る軽量セメント製品の製造方法。
2. （２）中空発泡体はポリ塩化ビニリデン系樹脂で形成さ
   れたものであることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の軽量セメント製品の製造方法。
3. （３）中空発泡体はセメント成形材料に、セメントと骨
   材、補強繊維の合計量１００重量部に対して０．０５〜
   ３重量部の割合で配合されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載の軽量セメント製品の
   製造方法。
4. （４）補強繊維はセメント成形材料に、セメントと骨材
   、補強繊維の合計量１００重量部に対して３〜１５重量
   部の割合で配合されていることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の軽量セメント
   製品の製造方法。