(57)【要約】      （修正有）【課題】高い強度を有し、かつ軽量性にも優れた繊維含有瓦、およびかかる繊維含有瓦を製造する方法を提供すること。【解決手段】下記条件（１）〜（３）：（１）平均繊維径が５０μｍ以下であること（２）アスペクト比が５０〜２０００であること、および（３）座屈部が３個／本以下であることを満たす繊維を含む瓦。【選択図】図１
2020112021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記条件（１）〜（３）：
（１）平均繊維径が５０μｍ以下であること、
（２）アスペクト比が５０〜２０００であること、および
（３）座屈部が３個／本以下であること
を満たす繊維を含む瓦。
【請求項２】
前記瓦は、非型成形により硬化された上面と、型成形により硬化された下面と、側面とを備え、前記側面の少なくとも一つの面に切断端面を有する、請求項１に記載の瓦。
【請求項３】
３０ｍｍ×１５０ｍｍの切出片の曲げ強度は５Ｎ／ｍｍ２以上である、請求項１または２に記載の瓦。
【請求項４】
円相当径３ｍｍ以上の繊維の凝集体の含有量が、繊維の全含有量に対して２５重量％以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の瓦。
【請求項５】
前記繊維の分散ばらつきがＣＶ値で３５重量％以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の瓦。
【請求項６】
前記繊維の含有量は０．１〜２重量％である、請求項１〜５のいずれかに記載の瓦。
【請求項７】
前記繊維は、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも１種である、請求項１〜６のいずれかに記載の瓦。
【請求項８】
前記瓦は細骨材を含み、該細骨材の平均粒径が０．１〜５ｍｍである、請求項１〜７のいずれかに記載の瓦。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載された瓦を製造するための成形材料であって、少なくともセメント、細骨材、繊維および水を含み、円相当径３ｍｍ以上の繊維の凝集体の含有量は繊維の全含有量に対して２５重量％以下である、成形材料。
【請求項１０】
請求項１〜８のいずれかに記載された瓦を製造するための、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも一種で構成される繊維の使用。
【請求項１１】
繊維を、セメント、細骨材および水を含む混合物に、混合物の固形分１ｔあたり５ｋｇ／秒以下の添加速度で添加しながら分散させて成形材料を得る準備工程、
前記成形材料を、ローラ／スリッパ方式押出装置のホッパへ供給する供給工程、
前記供給された成形材料を、前記ホッパの下方から、複数の隣接するパレットに充填する充填工程、
前記充填された成形材料を、ローラおよびスリッパにより圧縮し、前記パレット上に、連続する帯状体を形成する圧縮工程、
前記帯状体を切断刃で切断し、個別の前記パレット上に、個別の未硬化の瓦を形成する切断工程、および
前記未硬化の瓦を硬化させる硬化工程
を含む、請求項１〜８のいずれかに記載の瓦を製造する方法。
【請求項１２】
前記準備工程で得られる成形材料中、円相当径３ｍｍ以上の繊維の凝集体の含有量が繊維の全含有量に対して２５重量％以下である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記準備工程で得られる成形材料中、前記繊維の分散ばらつきがＣＶ値で３５重量％以下である、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記準備工程において、繊維を離解処理してから使用し、
該離解処理が、対向する回転ギアの間を通過させて繊維を解す処理、突起物を有するロールに繊維を引っかけることにより解す処理、溝を持つ回転ディスクのせん断力により繊維を解す処理、およびエアフローの衝突力により繊維を解す処理からなる群から選択される１種以上の処理である、請求項１１〜１３のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い強度を有し、かつ軽量性にも優れた繊維含有瓦、ならびにかかる繊維含有瓦を製造するための成形材料およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
モルタルやコンクリート等の水硬性材料から製造される瓦は、建築材料として世界中で広く利用されている。一般に、屋根材として用いられる瓦には、構造体強度の低減および耐震性等の観点から、軽量性が求められる。しかし、軽量性を求めて瓦を薄肉化すると、瓦の強度が損なわれ、耐久性に劣るという問題があった。
【０００３】
そこで、軽量性を担保しつつも、強度を向上させるために、様々な提案が行われている。例えば、特許文献１においては、水硬性材料に対して、非チキソトロピーシリカフュームおよびシリカフューム用の分散剤を添加し、非チキソトロピーシリカフュームと石灰との反応生成物を形成することによって瓦の軽量性および強度を高めた軽量コンクリート屋根瓦が提案されている。また、特許文献２では、繊維を混入させたモルタルによって形成した繊維混入層と、繊維を混入しないモルタル層とを積層してなる軽量コンクリート平板瓦が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−９１０８０号公報
【特許文献２】特開平４−１７９５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載される軽量コンクリート屋根瓦では、シリカフュームによる強度改善を図っているものの、きわめて細かい微粒子であるシリカフュームでは、コンクリート屋根瓦の強度を十分補強することが困難である。
【０００６】
また、特許文献２に記載される軽量コンクリート平板瓦では、繊維が混入された繊維混入層を部分的に設けているが、依然として繊維を混入しないモルタル層を含んでいるため、強度が不十分である。さらに、繊維混入層とモルタル層との二層構造では、瓦全体の厚みを薄くすることができず、軽量性および薄肉性に劣る。
【０００７】
そこで、本発明は、高い強度を有し、かつ軽量性にも優れた繊維含有瓦、ならびにかかる繊維含有瓦を製造するための成形材料および製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記課題を解決するために、繊維含有瓦およびその製造方法について詳細に検討を重ねた結果、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち、本発明は、以下の好適な態様を包含する。
〔１〕下記条件（１）〜（３）：
（１）平均繊維径が５０μｍ以下であること、
（２）アスペクト比が５０〜２０００であること、および
（３）座屈部が３個／本以下であること
を満たす繊維を含む瓦。
〔２〕前記瓦は、非型成形により硬化された上面と、型成形により硬化された下面と、側面とを備え、前記側面の少なくとも一つの面に切断端面を有する、前記〔１〕に記載の瓦。
〔３〕３０ｍｍ×１５０ｍｍの切出片の曲げ強度は５Ｎ／ｍｍ２以上である、前記〔１〕または〔２〕に記載の瓦。
〔４〕円相当径３ｍｍ以上の繊維の凝集体の含有量が、繊維の全含有量に対して２５重量％以下である、前記〔１〕〜〔３〕のいずれかに記載の瓦。
〔５〕前記繊維の分散ばらつきがＣＶ値で３５重量％以下である、前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の瓦。
〔６〕前記繊維の含有量は０．１〜２重量％である、前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の瓦。
〔７〕前記繊維は、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも１種である、前記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の瓦。
〔８〕前記瓦は細骨材を含み、該細骨材の平均粒径が０．１〜５ｍｍである、前記〔１〕〜〔７〕のいずれかに記載の瓦。
〔９〕前記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載された瓦を製造するための成形材料であって、少なくともセメント、細骨材、繊維および水を含み、円相当径３ｍｍ以上の繊維の凝集体の含有量は繊維の全含有量に対して２５重量％以下である、成形材料。
〔１０〕前記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載された瓦を製造するための、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも一種で構成される繊維の使用。
〔１１〕繊維を、セメント、細骨材および水を含む混合物に、混合物の固形分１ｔあたり５ｋｇ／秒以下の添加速度で添加しながら分散させて成形材料を得る準備工程、
前記成形材料を、ローラ／スリッパ方式押出装置のホッパへ供給する供給工程、
前記供給された成形材料を、前記ホッパの下方から、複数の隣接するパレットに充填する充填工程、
前記充填された成形材料を、ローラおよびスリッパにより圧縮し、前記パレット上に、連続する帯状体を形成する圧縮工程、
前記帯状体を切断刃で切断し、個別の前記パレット上に、個別の未硬化の瓦を形成する切断工程、および
前記未硬化の瓦を硬化させる硬化工程
を含む、前記〔１〕〜〔８〕のいずれかに記載の瓦を製造する方法。
〔１２〕前記準備工程で得られる成形材料中、円相当径３ｍｍ以上の繊維の凝集体の含有量が繊維の全含有量に対して２５重量％以下である、前記〔１１〕に記載の方法。
〔１３〕前記準備工程で得られる成形材料中、前記繊維の分散ばらつきがＣＶ値で３５重量％以下である、前記〔１１〕または〔１２〕に記載の方法。
〔１４〕前記準備工程において、繊維を離解処理してから使用し、
該離解処理が、対向する回転ギアの間を通過させて繊維を解す処理、突起物を有するロールに繊維を引っかけることにより解す処理、溝を持つ回転ディスクのせん断力により繊維を解す処理、およびエアフローの衝突力により繊維を解す処理からなる群から選択される１種以上の処理である、前記〔１１〕〜〔１３〕のいずれかに記載の方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高い強度を有し、かつ軽量性にも優れた繊維含有瓦を提供することができ、またかかる繊維含有瓦を製造するための成形材料およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】繊維に存在する座屈部の一例を示す電子顕微鏡写真である。
【図２】本発明の一実施態様における瓦の概略正面図である。
【図３】図２に示された瓦の概略断面図である。
【図４】本発明の別の実施態様における瓦の概略正面図である。
【図５】本発明の一実施態様における瓦を製造する方法を説明するための概略図である。
【図６】本発明の別の実施態様における瓦を製造する方法を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の瓦は、下記条件（１）〜（３）：
（１）平均繊維径が５０μｍ以下であること、
（２）アスペクト比が５０〜２０００であること、および
（３）座屈部が３個／本以下であること
を満たす繊維を含む。
【００１３】
本発明の瓦は、上記繊維のほかにセメントを含み得る。また、本発明の瓦は、必要に応じて、細骨材および／または各種の混和剤を含む。
【００１４】
（繊維）
本発明における繊維は、５０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下、また、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは３μｍ以上の平均繊維径を有する。繊維の平均繊維径が上記上限値以下であると、繊維の柔軟性が維持され、セメントおよび繊維を含む成形材料を混合する際に抵抗になり難く、繊維を混合することによる流動性の低減を効果的に抑え、繊維自体の強度を保つことができるため、瓦に対する補強性能を高めることができる。加えて繊維の比表面積が大きくなり、瓦との接着性が向上するため、効果的に瓦を補強することができる。また、繊維の平均繊維径が上記下限値以上であると、繊維同士が絡まり難いため、繊維の分散性を高め、セメントおよび繊維を含む成形材料の成形性を良好にすることができるため、瓦の良好な外観および十分な補強性能を得ることができる。なお、平均繊維径は、無作為に繊維を１本ずつ取り出し、繊維の長さ方向の中央部における繊維径を光学顕微鏡を用いて実測し、合計１００本について測定した平均値として算出することができる。
【００１５】
本発明における繊維のアスペクト比は、５０〜２０００、好ましくは５５〜１５００、より好ましくは６０〜１０００である。繊維のアスペクト比が上記範囲内であると、繊維同士が絡まり難く、繊維を成形材料内で均一に分散させることが容易となるため、補強性能を高めることができ、さらに外観にも優れる瓦を得ることができる。アスペクト比が５０未満であると、繊維の補強性能が著しく低下する可能性がある。また、２０００より大きいと、繊維が容易に絡まり、十分な補強性能が得られないおそれがある。なお、アスペクト比とは、繊維長（Ｌ）と繊維径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）を意味している。本発明において、アスペクト比は、ＪＩＳ  Ｌ１０１５「化学繊維ステープル試験方法（８．５．１）」に準じて平均繊維長を算出し、平均繊維径との比により繊維のアスペクト比を算出することができる。
【００１６】
本発明における繊維に存在する座屈部の数は、３個／本以下、好ましくは２．５個／本以下、より好ましくは２個／本以下である。本発明において座屈部とは繊維の欠陥部分であり、例えば図１に示されるように、繊維が座屈する部分である。座屈部は繊維の引張強度が低くなるため、繊維の本数自体は十分に存在していても、実質的に瓦の補強に寄与する繊維の本数が少なくなり、また繊維１本１本の強度が弱くなる。そのため、繊維による補強効果が得られ難くなるだけでなく、座屈部を中心に繊維が折れ曲がるために繊維同士が絡み合い易くなり、繊維の均一分散を阻害することになる。座屈部は、例えば、セメントを含む成形材料（水硬性材料）と繊維とを共に混合する場合に、ミキサーの攪拌因子（羽根形状、攪拌速度、攪拌時間等）、成形材料中の骨材因子（大きさ、形状、比重、硬度等）等による物理的衝撃により形成される。繊維の座屈部の数が上記上限値以下であると、繊維の強度低下に与える影響が少なく、また繊維同士が絡まり難く成形材料内で均一に分散させることが容易となるため、十分な補強効果を得ることが可能となる。繊維の座屈部の数が３個／本より多いと、繊維の補強性能が著しく低下するばかりでなく、瓦の外観が損なわれるおそれがある。本発明における繊維の座屈部の数の下限値は、通常０個／本以上である。なお、繊維の座屈部の数は、後述の方法で定量することができる。
【００１７】
本発明における繊維の平均繊維強度は特には限定されないが、好ましくは５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは６ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに好ましくは７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、特に８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、例えば９ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であってもよく、さらに１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であってもよい。本発明における繊維の平均繊維強度の上限値は、繊維の種類に応じて適宜設定されるが、例えば、３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である。なお、平均繊維強度は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。
【００１８】
本発明における繊維は、無機繊維であっても有機繊維であってもよい。本発明における繊維は、瓦中のセメントアルカリに対する化学的耐久性の観点から、耐アルカリ性繊維であることが好ましい。耐アルカリ性無機繊維としては、例えば、耐アルカリ性ガラス繊維、鋼繊維（スチールファイバー）、ステンレスファイバー、炭素繊維、セラミック繊維およびアスベスト繊維等が挙げられる。耐アルカリ性有機繊維としては、ポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと称することがある）系繊維（ビニロン繊維等）、ポリオレフィン系繊維（ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、エチレン／プロピレン共重合体繊維等）、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアミド系繊維（ポリアミド６、ポリアミド６，６、ポリアミド６，１０等）、アラミド繊維（特にパラアラミド繊維）、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール系繊維（ＰＢＯ繊維）、アクリル繊維、レーヨン系繊維（ポリノジック繊維、溶剤紡糸セルロース繊維等）、ポリフェニレンサルファイド繊維（ＰＰＳ繊維）、およびポリエーテルエーテルケトン繊維（ＰＥＥＫ繊維）等が挙げられる。これらの耐アルカリ性繊維は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。
【００１９】
これらのうち、耐アルカリ性繊維は、瓦の補強性能を有しつつ、低コストで製造できる観点から、耐アルカリ性ガラス繊維、炭素繊維、ポリビニルアルコール系繊維（ビニロン繊維等）、ポリオレフィン系繊維（ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、エチレン／プロピレン共重合体繊維等）、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、ポリビニルアルコール系繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維およびアラミド繊維からなる群から選択される少なくとも１種であることがより好ましく、ポリビニルアルコール系繊維であることがさらに好ましい。ポリビニルアルコール系繊維は、ポリビニルアルコール系重合体を溶剤に溶解した紡糸原液を用いて、湿式、乾湿式または乾式のいずれの方法によって紡糸されたものであってもよい。
【００２０】
通常のモルタルやコンクリートのような、自由水も多く流動し易いような成形材料を繊維補強する場合、一般に、繊維の分散性および成形性を向上させるには太い繊維が良好であるが、その場合、比表面積が小さいため繊維の接着性が低く補強性能は劣る。一方で、繊維の接着性を上げて補強性能を得るには繊維が細い方が好ましいが、一般的なモルタル・コンクリートでは繊維の分散が非常に困難であり、また無理に混合しようとすると繊維が傷つくために、結局、補強性能が不十分となる。このように、補強性能と成形性とはトレードオフの関係にある。本発明においては、上記繊維が高い分散性を発揮しながらも瓦の補強性能に優れるため、上記繊維を用いることによって、高い強度を有し、かつ軽量性にも優れた瓦を得ることができる。
【００２１】
本発明において、瓦における繊維の含有量は、繊維の種類、平均繊維径およびアスペクト比等に応じて適宜設定することができるが、瓦全体の重量を基準として、好ましくは０．１〜２重量％、より好ましくは０．２〜１．８重量％、さらに好ましくは０．３〜１．５重量％である。繊維の含有量が上記範囲内であると、繊維による補強効果がさらに高められ、同時に、座屈部を有する繊維の本数および１本あたりの座屈部の数を抑制でき、繊維による補強効果をさらに向上させることができる。
【００２２】
（セメント）
本発明におけるセメントとしては、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、および中庸熱ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント、シリカセメント、ならびにフライアッシュセメントが挙げられる。これらのセメントは、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。
【００２３】
（細骨材）
細骨材は、平均粒径が５ｍｍ以下、例えば０．１〜５ｍｍ、好ましくは０．２〜４ｍｍの細骨材であってもよく、例えば、粒径が５ｍｍ以下の砂類；珪石、フライアッシュ、高炉スラグ、火山灰系シラス、各種汚泥、および岩石鉱物等の無機質材を粉末化または顆粒状化した細骨材等が挙げられる。これらの細骨材は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。砂類としては、例えば、川砂、山砂、海砂、砕砂、珪砂、鉱滓、ガラス砂、鉄砂、灰砂、炭酸カルシウム、人工砂等の砂類が挙げられる。これらの細骨材は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
成形材料のセメントに対する細骨材の割合は通常、Ｓ／Ｃ（砂セメント比）が０．１〜１０であり、好ましくは０．５〜５である。
【００２５】
また、本発明の瓦には軽量骨材が含まれてもよい。軽量骨材としては、火山砂利、膨張スラグ、炭殻等の天然軽量骨材、発泡真珠岩、発泡パーライト、発泡黒よう石、バーミキュライト、およびシラスバルーン等の人工軽量骨材が挙げられる。本発明の瓦は、薄肉化した場合であっても強度を保持できるので、製造工程中に粉砕し易い軽量骨材の量を低減しつつ、軽量化が可能である。したがって、全骨材中における軽量骨材の割合は、１０重量％以下、好ましくは５重量％以下に低減することが可能である。
【００２６】
また、本発明の瓦は、細骨材に加え、機能性骨材を含んでもよい。ここで、機能性骨材とは、有色の骨材、硬質の骨材、弾性を有する骨材、および特定の形状を有する骨材等が挙げられ、具体的には、層状ケイ酸塩（例えば、マイカ、タルク、カオリン）、アルミナ、シリカ等が挙げられる。細骨材に対する機能性骨材の割合は、それぞれの種類に応じて適宜設定することが可能であるが、例えば、細骨材と機能性骨材との重量比は、（細骨材）／（機能性骨材）＝９９／１〜７０／３０であってもよく、好ましくは９８／２〜７５／２５であってもよく、より好ましくは９７／３〜８０／２０であってもよい。これらの機能性骨材は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用してもよい。
【００２７】
これらのうち、機能性骨材としては層状ケイ酸塩が好ましい。層状ケイ酸塩は、フレーク径が、例えば、１０〜８００μｍ、好ましくは２０〜７００μｍであってもよい。例えば、層状ケイ酸塩の一種であるマイカの主成分はＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｋ２Ｏおよび結晶水である。好ましいマイカとしては、マスコバイト（白色雲母）、フロコバイト（金色雲母）等が挙げられる。
【００２８】
層状ケイ酸塩の重量平均フレーク径は、例えば５０〜８００μｍであってもよく、好ましくは１００〜７００μｍであってもよい。なお、重量平均フレーク径は、層状ケイ酸塩を各種の目開きの標準フルイを用いて分級し、その結果をＲｏｓｉｎ−Ｒａｍｍｌａｒ線図にプロットして、測定に供した層状ケイ酸塩の５０重量％が通過する目開きを求め、その目開きの√２倍（正方形の対角線の長さ）の値をさす。層状ケイ酸塩を繊維と組み合わせることにより、互いに補強し合って瓦の各種強度的特性を向上させることができる。
【００２９】
機能性骨材（特に層状ケイ酸塩）と繊維との割合は、機能性骨材および繊維それぞれの種類に応じて適宜設定することが可能であるが、例えば、機能性骨材と繊維との重量比（［機能性骨材］／［繊維］）は１／１〜５０／１であってもよく、好ましくは２／１〜４０／１であってもよく、より好ましくは３／１〜３０／１であってもよい。
【００３０】
また、骨材の総量（Ｓ）とセメント（Ｃ）の重量比（骨材（Ｓ）／セメント（Ｃ）比）は、１／１０〜５／１であってもよく、好ましくは１／８〜４／１であってもよく、より好ましくは１／６〜３／１であってもよい。骨材の総量（Ｓ）は細骨材、軽量骨材および機能性骨材の総量のことである。
【００３１】
本発明の瓦は、適宜、必要に応じて各種混和剤を含んでよい。混和剤としては、例えば、ＡＥ剤、流動化剤、減水剤、高性能減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、増粘剤、保水剤、撥水剤、膨張剤、硬化促進剤、凝結遅延剤、ポリマーエマルジョン［アクリル系エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル系エマルジョン、およびＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）系エマルジョン］等が挙げられる。混和剤は、単独でまたは二種以上組み合わせて含まれていてもよい。なお、ポリマーエマルジョンは、瓦の脆性を強化するだけでなく、瓦中の成分間の接着力を強化することが可能である。さらに、ポリマーエマルジョンを組み合わせることにより、瓦の透水防止性を向上できるだけでなく、過度の乾燥を抑制することができる。
【００３２】
本発明の瓦は、また、必要に応じて水溶性高分子物質を含んでいてもよい。水溶性高分子物質としては、例えばメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、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、ヒドロキシプロピルメチルセルロース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、およびリグニンスルホン酸塩等が挙げられる。水溶性高分子物質は、単独でまたは二種以上組み合わせて使用されていてもよい。
【００３３】
本発明の瓦は、上記繊維のほかに、上記セメント、必要に応じて上記細骨材および、本発明の効果を損なわない範囲で、各種混和剤等を含む成形材料を水とともに混合し、硬化させることによって得ることができる。
【００３４】
本発明の瓦は、非型成形により硬化された上面（表面）と、型成形により硬化された下面（裏面）と、側面とを備え、上記側面の少なくとも一つの面に切断端面を有し得る。このような瓦は、例えばローラ／スリッパ方式によって製造される。この方式によれば、効率的に本発明の瓦を製造することができるため、高強度かつ軽量性に優れるだけでなく、さらにコスト性に優れた瓦を得ることができる。
【００３５】
具体的には、図２に示されるように、本発明の一実施態様における瓦は、半筒状の瓦本体部２を有し、瓦本体部２は、上面３、下面５、および側面としての切断端面１を有している。上面３は、非型成形により硬化された瓦表面であり、例えば、成形ローラおよびスリッパにより圧縮されて成形されている。下面５は、型成形により硬化された瓦表面であり、例えば、ローラ／スリッパ方式においてパレットと称される型により成形されている。図２は、本発明の一実施態様に係る瓦を説明するための概略正面図である。
【００３６】
また、本発明の瓦を製造する際に切断されて形成された切断端面１は、その切断端面の少なくとも一部に、切断に由来する粗面形状を有していてもよい。より詳細には、粗面形状は、成形材料が、例えば鈍端を有する切断手段により切断される（すなわち押し切られる）ことによって形成される粗面形状であり、このような粗面形状は、主として成形材料が切断面において圧縮される際に凝集してできるものである。なお、後述する繊維凝集体に由来する凸部は、周りの成形材料と完全には一体化せず、周囲の成形材料との間に少なくとも一部の空隙を有する硬化物として存在しているため、粗面形状と、繊維凝集体に由来する凸部とは、目視により、区別することが可能である。
【００３７】
本発明の瓦は、図３に示すように、内部で繊維７が十分に均一に分散されている。具体的には、円相当径３ｍｍ以上の繊維の凝集体（単に「繊維凝集体」ということがある）の含有量は繊維の全含有量に対して、好ましくは２５重量％以下、特に０．０１〜２５重量％である。当該繊維凝集体の含有量は、強度および外観のより一層の向上の観点から、より好ましくは０．０１〜１０重量％、さらに好ましくは０．０５〜５重量％である。繊維の凝集体の含有量が多すぎると、強度が低下するだけでなく、表面に形成される当該凝集体に由来の凸部に基づく外観不良が起こる。図３は、本発明の瓦を説明するための概略断面図である。
【００３８】
本明細書中、円相当径３ｍｍ以上の繊維凝集体とは、繊維凝集体の最外輪郭に基づく面積の円相当径が３ｍｍ以上の凝集体を意味する。円相当径は、上記最外輪郭に基づく投影面積と同じ面積を持つ円の直径のことである。このような繊維凝集体の含有量は、後で詳述するように、瓦を溶解させて全繊維を取り出し、繊維総重量および繊維凝集体重量から算出される値を用いている。
【００３９】
本発明においては、繊維凝集体の形成をさらに抑制し、強度および外観をより一層向上させる観点から、耐アルカリ性繊維の分散ばらつきはＣＶ値で３５重量％以下、特に０．０１〜３５重量％であることが好ましく、より好ましくは０．０５〜１５重量％である。
【００４０】
繊維の分散ばらつきは、分割された瓦片における繊維含有量のＣＶ値（ばらつき）を用いており、後で詳述する方法により測定することができる。
【００４１】
なお、パレットに充填された状態の成形材料を、後述するブレード等の切断手段により押し切る場合、切断手段は必ずしも鋭利な歯を有していなくてもよい。そのため、瓦本体部に含まれた繊維は、成形材料の押し切り時に切断されず、その圧力により内部から引き出される場合がある。そのような場合、繊維の少なくとも一部は、切断端面に存在していてもよい。
【００４２】
本発明の瓦は、瓦内部の骨材に由来する凸部、デザイン上形成される凸部を有していてもよいが、瓦本体部２の表面部分（例えば、瓦本体部２の上面３および／または下面５、好ましくは上面３）は、意匠性および補強性能の観点から、繊維が球状等に集合した繊維凝集体に由来する凸部を有していないのが好ましい。なお、切断端面に形成された粗面形状と明確に区別するために、瓦における繊維凝集体に由来する凸部の有無を判断する際には、切断端面を除いて、瓦本体部の表面部分を評価してもよい。
【００４３】
繊維凝集体に由来する凸部は、当該凸部を含む面で瓦を切断する際に、円相当径３ｍｍ以上（好ましくは５ｍｍ以上、特に１０ｍｍ以上）を有する繊維凝集体が凸部内に存在するか否かにより確認することができる。ここで、該繊維凝集体に由来する凸部は、周りの成形材料と完全には一体化せず、周囲の成形材料との間に少なくとも一部の空隙を有する硬化物として存在している。このため、粗面形状と、繊維凝集体に由来する凸部とは、目視により、区別することが可能である。また、円相当径とは、粒子の投影面積と同じ面積を持つ円の直径であり、Ｈｅｙｗｏｏｄ径と称することもある。瓦本体部の表面部分とは、デザイン上、突出する部分を有しないものとして作製された部分を指す。
【００４４】
また、図３に示されるように、瓦本体部の内部には、繊維７が厚み方向にわたって、全体的に特定の状態、すなわち、凝集体の含有量が上記範囲で存在している。例えば、繊維は、瓦本体部の内部において、繊維が厚み方向においてランダムに分散されてもよいし、所定の方向への配向性を有する状態で分散されてもよいし、ランダム分散と配向性分散とが部分的に共存する状態であってもよい。なお、曲げ補強性を向上する観点から、繊維は、ローラ／スリッパ方式の進行方向に配向しているのが好ましい。
【００４５】
本発明の瓦の形状は、特に限定されず、Ｓ形、筒形、半筒状、波形、Ｆ形、平形、Ｊ形またはビーバーシェイク等の当業界において用いられる公知の形状であればよく、用途に応じて適宜選択することができる。
【００４６】
また、瓦は、上面において、一方の側縁部に隣接する瓦との重ね合わせ部（または連結部）を有し、下面において、他方の側縁部に隣接する瓦との被重ね合わせ部（または被連結部）を有してもよい。例えば、図４は、Ｆ形瓦である本発明の瓦を説明するための概略正面図である。この瓦は、少なくとも一辺に切断端面１１を有する略方形状の瓦本体部１２と、この瓦本体部１２の上面１３に設けられた重ね合わせ部１４と、この瓦本体部１２の下面１５に設けられた被重ね合わせ部１６とを備えている。また、瓦を製造する際に切断されて形成された切断端面１１は、その切断端面に、切断に由来する粗面形状を有している。
【００４７】
重ね合わせ部１４は、被重ね合わせ部１６と係合するための溝を有しており、被重ね合わせ部１６は、上記重ね合わせ部１４の溝を逆にした形状を有している。図４では、隣接する瓦を点線で示しているが、重ね合わせ部１４は、この隣接する瓦の被重ね合わせ部と、実質的にすきまなく重ね合わせることができてもよい。ここで、実質的にすきまなく重ね合わせることができる状態とは、重ね合わせ部と被重ね合わせ部とが、１０ｍｍ以上の隙間を有さずに、互いに係合する状態を意味している。なお、その詳細な評価方法については、後述する実施例に記載されている。重ね合わせ部および被重ね合わせ部は、瓦本体部のデザインにもよるが、瓦本体部に比べて薄いために厚みのムラは生じやすい傾向にある。
【００４８】
本発明の瓦は、繊維を上記のように十分な均一な分散状態で含んでいるため、軽量であるにもかかわらず、曲げ強度に優れており、３０ｍｍ×１５０ｍｍの切出片の曲げ強度が、好ましくは５Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは５．５Ｎ／ｍｍ２以上、さらに好ましくは６Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは６．５Ｎ／ｍｍ２以上、とりわけ好ましくは７Ｎ／ｍｍ２以上、非常に好ましくは８Ｎ／ｍｍ２以上である。３０ｍｍ×１５０ｍｍの切出片の曲げ強度が上記下限値以上であると、軽量であると同時に、曲げ強度に優れた瓦を得ることができる。また、３０ｍｍ×１５０ｍｍの切出片の曲げ強度の上限値は特に限定されないが、例えば２０Ｎ／ｍｍ２以下である。なお、曲げ強度は、後述する実施例に記載された方法によって測定することができる。
【００４９】
本発明の瓦は、強度に優れているのが好ましく、ＥＮ４９１：２０１１に準じて行われる瓦曲げ試験で、ＥＮ４９０規格に合格するのが好ましい。この場合、瓦曲げ試験で合格するとは、ＥＮ４９１：２０１１に準じて行われる負荷試験において、平板瓦の場合は瓦強度が１２００Ｎ以上（好ましくは１５００Ｎ以上、より好ましくは１８００Ｎ以上）であることを示す。なお、前記瓦曲げ試験における上限は特に限定されないが、４０００Ｎ程度であることが多い。なお、ここで瓦曲げ試験の数値は、後述する実施例に記載された方法により測定された値を示す。
【００５０】
本発明の瓦は、強度に優れるため、薄肉化が可能であり、例えば、瓦本体部における最も薄い部分の厚みが、例えば、６〜１００ｍｍ（例えば８〜１００ｍｍ）、より好ましくは７〜９５ｍｍ（例えば１０〜９５ｍｍ）、さらに好ましくは８〜９０ｍｍ（例えば１５〜９０ｍｍ）とすることができる。
【００５１】
また、本発明の瓦は、薄肉化した場合であっても強度を保持できるため、小さい比重である必要はなく、軽量化が可能である。例えば、本発明の瓦の比重は１．５〜２．２であってもよく、好ましくは１．６〜２．１であってもよく、さらに好ましくは１．７〜２．０であってもよい。なお、比重とは、４℃の水の１立方センチの重さを「１」とした時の同体積の重さの比較値を表したものである。
【００５２】
本発明の瓦は、例えば、軽量瓦として有用であり、例えば、その重量は４０ｋｇ／ｍ２以下（例えば、１５〜３８ｋｇ／ｍ２）であってもよく、好ましくは３７ｋｇ／ｍ２以下（例えば、２０〜３６ｋｇ／ｍ２）であってもよい。
【００５３】
瓦の重量は、瓦自体の単位面積当たりに対する重量を表しており、本質的には、瓦１枚当たりの面積および重量を得て、その重量を面積で除した値である。
【００５４】
本発明の瓦は、靱性に優れているのが好ましく、ＪＩＳ  Ａ１４０８を参考にして行われる落球試験によって、実質的に分断破壊されないのが好ましい。ここで実質的に分断破壊されないとは、瓦が完全に破壊されて２つ以上の大きな断片（少なくとも一つの断片の体積は破壊前の瓦全体の体積の２０％から８０％）に分かれないことを意味しており、亀裂破壊による表面破壊、表面の欠けによる小さな断片の欠損は、分断破壊には包含されない。
【００５５】
本発明の瓦の切断端面において、耐アルカリ性繊維の少なくとも一部が内部から現れていてもよい。
【００５６】
（瓦の製造方法）
本発明に係る瓦の製造方法では、瓦は、例えばローラ／スリッパ方式、プレス方式または真空押し出し成形によって製造することができる。なかでも、効率的に本発明の瓦を製造することができ、高強度かつ軽量性に優れるだけでなく、さらにコスト性に優れた瓦を得ることができるため、ローラ／スリッパ方式が好ましい。
【００５７】
ローラ／スリッパ方式においては、本発明の瓦は、
繊維を、セメント、細骨材および水を含む混合物に、混合物の固形分１ｔあたり５ｋｇ／秒以下の添加速度で添加しながら分散させて成形材料を得る準備工程、
上記成形材料を、ローラ／スリッパ方式押出装置のホッパへ供給する供給工程、
上記供給された成形材料を、上記ホッパの下方から、複数の隣接するパレットに充填する充填工程、
上記充填された成形材料を、ローラおよびスリッパにより圧縮し、上記パレット上に、連続する帯状体を形成する圧縮工程、
上記帯状体を切断刃で切断し、個別の上記パレット上に、個別の未硬化の瓦を形成する切断工程、および
上記未硬化の瓦を硬化させる硬化工程
を含む方法によって製造することができる。
【００５８】
本発明の瓦の製造方法について、図５を参照しながら説明する。ローラ／スリッパ方式で用いられる押出装置は、材料を供給するためのホッパＨ、パレットＰを押し出すための油圧シリンダーＣ、ホッパＨから材料を下方へ押し出すとともに、パレットへの圧縮を行うためのローラＲ、ローラＲによって押し出された材料をさらに圧縮するためのスリッパＳを備えている。
【００５９】
（１）準備工程；
本工程では、繊維を、セメント、細骨材および水を含む混合物に対して、所定の添加速度で添加しながら分散させて成形材料を得る。
【００６０】
上記準備工程においては、まずセメント、細骨材および水を含む混合物が調製される。繊維が添加される混合物は通常、繊維以外の全ての成分を含むものであり、少なくともセメント、細骨材および水を含む。セメント、細骨材および水の混合順序は、特に限定されない。混合物には、セメント、細骨材、および水の、使用予定である全量がそれぞれ初めから含まれていてもよいし、一部が含まれていてもよい。例えば、混合物が一部のセメント、細骨材および水をそれぞれ含む場合、残りは、繊維の分散中および／または分散後に添加してもよい。混合は、例えば、セメント、細骨材、および水を混合すればよく、例えば、セメント、細骨材を乾式で混合した後、水を添加して混合してもよい。
【００６１】
次に、繊維を、上記混合物に添加しながら分散させることによって、成形材料Ｍが得られる。この際の繊維の添加速度は、混合物の固形分１ｔあたり、好ましくは５ｋｇ／秒以下、特に０．０１〜５ｋｇ／秒、より好ましくは０．０１〜４．５ｋｇ／秒、さらに好ましくは０．０１〜４．０ｋｇ／秒、特に好ましくは０．０１〜２ｋｇ／秒、とりわけ好ましくは０．１〜１ｋｇ／秒である。上記上限値以下の添加速度で繊維を混合物に添加すると、繊維の均一分散性が著しく向上するため、繊維凝集体の形成が抑制され、結果として瓦の強度および外観が十分に向上する。従来技術においては、繊維は全量を一括して添加される。仮に連続的に添加するにしても、繊維の添加速度は混合物の固形分１ｔあたり２０ｋｇ／秒以上が一般的であり、遅く設定したとしても１０〜１５ｋｇ／秒である。このような従来技術における添加速度を採用すると、繊維の均一分散性が低下し、繊維凝集体が形成され、結果として瓦の強度および外観が低下する。
【００６２】
上記添加速度の表記「混合物の固形分１ｔあたり」とは、混合物の固形分の量に応じて添加速度が変わることを意味する。例えば、混合物の固形分が少ないほど、添加速度は小さく設定される。具体的には、混合物の固形分１ｔあたり５ｋｇ／秒以下の添加速度は、例えば、当該固形分が１．７ｔのときは、８．５ｋｇ／秒以下を意味し、また例えば、当該固形分が７０ｋｇのときは、０．３５ｋｇ／秒以下を意味する。
【００６３】
繊維の添加は定速で連続的に行うことが好ましい。添加を開始してから完了するまでの添加継続時間は、特に限定されないが、繊維凝集体の形成をさらに抑制する観点から、好ましくは３秒以上、特に３〜３０秒であり、より好ましくは５〜２０秒である。
【００６４】
上記準備工程において、上記混合物における水とセメントとの混合比率は、混合物の構成等に応じて適宜調整されるが、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）は２０〜５０重量％であることが好ましく、より好ましくは２５〜４５重量％、さらに好ましくは３０〜４０重量％である。
【００６５】
本発明においては、小さい水／セメント比（Ｗ／Ｃ）のもとで繊維が混入することが可能である。従来小さい水／セメント比（Ｗ／Ｃ）のもとでは、混合後の状態が流動性に欠けるため、繊維をたとえ混和したとしても、成形材料Ｍ中に均一に混和して、それにより瓦の強度を増加させることは不可能であった。また、たとえ混和剤を用いた場合でも、通常の流し込み成形向けに得られるモルタルやコンクリートよりも流動性は劣るものであり、繊維の均一混和は困難である。一方、本発明において規定される繊維を用いれば、小さい水／セメント比（Ｗ／Ｃ）でも繊維を均一に分散させ、強度に優れる瓦を得ることができる。
【００６６】
例えば、繊維の分散性を向上するため、（ｉ）繊維を定量供給してもよく、（ｉｉ）解された状態の繊維を投入してもよく、（ｉｉｉ）繊維を混合する際に撹拌性能の高いミキサー、ニーダーを用いてもよい。これらの（ｉ）〜（ｉｉｉ）の方法を、単独でまたは二種以上組み合わせて行ってもよい。
【００６７】
繊維を定量供給する場合、所定量の範囲で繊維を連続式に投入できる限り特に限定されない。例えば、繊維の投入量および／または投入速度を制御しながら供給する装置として、各種定量供給装置（例えば、振動フィーダー、スクリューフィーダー、またはベルトフィーダー等）を用いることができる。
【００６８】
繊維を解す場合、例えば、繊維凝集体が成形材料に発生するのを抑制できる程度に、繊維凝集体を、より小さな繊維集合体単位まで、所定の離解手段等により解すことができる。なお、繊維凝集体を解す場合、繊維強度を維持する観点から、繊維のフィブリル化、繊維の粉砕および座屈部の形成が生じない範囲で行うのが好ましい。
【００６９】
繊維凝集体は、通常、乾式において各種方法で解すことができる。例えば、繊維凝集体（繊維ベール、繊維ベールの粗解繊物、ショートカットファイバー束等）は、突起物を有するロールに繊維を引っかけることにより解してもよく、対向する回転ギアの間を通過させて解してもよく、溝を持つ回転ディスクのせん断力により解してもよく、エアフローの衝突力により解してもよい。これらの方法は、単独でまたは二種以上組み合わせて行ってもよい。例えば、繊維凝集体（所定の長さに切断されたショートカットファイバーの塊等）を乾式で解すことにより繊維同士を引き離し、繊維凝集体を解してもよい。
【００７０】
繊維の添加に際しては、混合物を撹拌しながら繊維を分散させることが好ましい。繊維の分散方法は、さまざまな方法により繊維の分散を行うことが可能である。例えば、撹拌性能の高いミキサー、ニーダーを用いる場合、撹拌性能の高いミキサー、ニーダーとしては、例えば、双腕ニーダー、加圧ニーダー、アイリッヒミキサー、スーパーミキサー、プラネタリーミキサー、バンバリーミキサー、コンティニュアスミキサー、あるいは連続混練機等を使用することができる。好ましくはプラネタリーミキサーやアイリッヒミキサーを用いる。
【００７１】
例えば、プラネタリーミキサーの場合には、繊維凝集体の形成をさらに抑制する観点から、自転速度は３０〜４００ｒｐｍ、特に４０〜３５０ｒｐｍが好ましく、公転速度は１０〜２００ｒｐｍ、特に１５〜１８０ｒｐｍが好ましい。
【００７２】
繊維には、混合物への添加に先立って、離解処理することが、繊維凝集体の形成をさらに抑制する観点から好ましい。離解処理とは、繊維群を解すことにより、繊維同士を引き離し、単繊維の形成を促進する処理である。
【００７３】
離解処理は、通常、乾式下において各種方法で行うことができる。例えば、対向する回転ギアの間を通過させて繊維を解す処理、突起物を有するロールに繊維を引っかけることにより解す処理、溝を持つ回転ディスクのせん断力により繊維を解す処理、およびエアフローの衝突力により繊維を解す処理からなる群から選択される１種以上の処理が挙げられる。好ましくは対向する回転ギアの間を通過させて繊維を解す処理を行う。
【００７４】
対向する回転ギアの間を通過させて繊維を解す処理においては、ギア間のクリアランスを繊維が通過する際に、ギアの回転力により繊維が解される。
【００７５】
突起物を有するロールに繊維を引っかけることにより解す処理においては、回転するロールの突起物で繊維を引っかけて、梳くことにより、繊維を解すことができる。
【００７６】
溝を持つ回転ディスクのせん断力により繊維を解す処理においては、繊維と、溝を持つローターと固定子との鋸歯状の刃の相互作用により、バイアス方向にドラフトしながら解繊することができる。
【００７７】
エアフローの衝突力により繊維を解す処理においては、繊維投入時に、エアノズルで圧縮空気を付与することで繊維を解すことができる。エアは、少なくとも一方向から付与されていれば、特に制限はない。
【００７８】
本準備工程で得られる成形材料においては、本発明の瓦において円相当径３ｍｍ以上の繊維凝集体の含有量を達成することが好ましい。成形材料において所定の繊維凝集体の含有量が達成されていないと、本発明の瓦においても、所定の繊維凝集体の含有量を達成できない。成形材料中の当該繊維凝集体の含有量は、瓦中の当該繊維凝集体の含有量の測定方法と同様の方法により、測定することができる。
【００７９】
本準備工程で得られる成形材料においては、本発明の瓦において達成されることが好ましい繊維の分散ばらつき（ＣＶ値）が達成されていることが好ましい。成形材料中の繊維の分散ばらつき（ＣＶ値）は、瓦を切り分けて切り出し片に対する繊維割合等を測定する代わりに、成形材料の任意の５０箇所からサンプルを取り出し、当該サンプルの繊維割合等を測定すること以外、瓦中の繊維の分散ばらつき（ＣＶ値）の測定方法と同様の方法により、測定することができる。
【００８０】
（２）供給工程；
上記供給工程においては、上記準備工程で得られた成形材料Ｍが、ローラ／スリッパ方式押出装置のホッパＨに供給される。図５は、ローラ／スリッパ方式押出装置の概念図である。ローラ／スリッパ方式で用いられる押出装置は、材料を供給するためのホッパＨ、パレットＰを押し出すための油圧シリンダーＣ、ホッパＨから材料を下方へ押し出すとともに、パレットへの圧縮を行うためのローラＲ、ローラＲによって押し出された材料をさらに圧縮するためのスリッパＳを備えている。
【００８１】
（３）充填工程；
上記充填工程においては、上記供給された成形材料Ｍが、上記ホッパＨの下方から、複数の隣接するパレットＰに充填される。具体的には、図５に示されるように、ホッパＨの下方には、瓦裏面（瓦下面）形状の型となる一連のパレットＰが列状に並び、これらのパレットは滑りながら台Ｔの上を移動する。上記台Ｔは、一連のパレットＰを移動させるためのガイドを、底面と側面に備えている。押出装置には、列状に並び、瓦裏面形状の型となる一連のパレットＰを押し出すための油圧シリンダーＣが配設されている。なお、油圧シリンダーＣは、ストロークの終わりに到達すると、一旦停止し、その後初期位置に戻るために、矢印方向とは反対方向へ移動する。
【００８２】
この油圧シリンダーＣは、パレットＰを、矢印方向への働きにより、ホッパＨを上流として下流に向かって押し出し、パレットＰの移動に伴って、ホッパＨの下方から成形材料Ｍが押し出され、パレットＰに充填される。
【００８３】
（４）圧縮工程；
上記圧縮工程においては、上記充填された成形材料Ｍが、ローラおよびスリッパにより圧縮され、上記パレットＰ上に、連続する帯状体が形成される。具体的には、図５に示されるように、充填工程においてパレットＰに充填された成形材料Ｍは、ローラＲおよびスリッパＳを用いて圧縮することによって帯状体が形成される。ここで、油圧シリンダーＣは、パレットＰを、矢印方向への働きにより、ホッパを上流として下流に向かって押し出す。このパレットＰの移動に伴って、パレットＰに充填された成形材料Ｍは、ローラＲおよびスリッパＳにより均されることによって圧縮され、パレットＰ上に連続した帯状体が形成されるとともに、瓦表面（または瓦上面）が形成される。
【００８４】
より詳細には、ホッパＨ中の成形材料Ｍは、それ自身の重みおよびローラＲの矢印方向の回転等によりパレットＰへと充填され、パレットＰに充填された成形材料Ｍは、ローラＲおよびスリッパＳにより圧縮されることによって瓦表面（または瓦上面）が形成され、充填工程および圧縮工程が一体的に行われる。なお、必要に応じて、ホッパＨ内には、成形材料ＭをパレットＰ方向へ押し出すための押し出し手段（例えば、パドル等）が存在していてもよい。
【００８５】
充填工程および圧縮工程が加熱下で行ってもよく、ローラＲおよびスリッパＳは、必要に応じて加熱されていてもよい。加熱温度としては、４０〜９０℃程度が好ましく、より好ましくは４５〜８５℃、さらに好ましくは５０〜８０℃である。
【００８６】
成形材料Ｍと接触するパレットＰ、ローラＲおよび／またスリッパＳの表面には、適宜デザイン由来の凹凸があってもよく、この凹凸によって、瓦自体の形状、瓦の重ね合わせ部および非重ね合わせ部の形状や、瓦の模様等を形成することができる。
【００８７】
瓦は、その下面がパレットＰと接触した状態において養生、硬化するため、下面はパレットＰを用いた型成形により硬化された表面を有している。一方、瓦の上面は、ローラＲおよび／またはスリッパＳで圧縮する際に成形されるが、型を用いた成形ではないため、非型成形により硬化された表面を有している。型成形により硬化された表面は、型の形状に由来して、平滑な表面となり易い傾向にある。
【００８８】
（５）切断工程；
上記切断工程においては、上記帯状体が切断刃で切断され、個別の上記パレットＰ上に、個別の未硬化（生状態）の瓦が形成される。具体的には、図５に示されるように、隣接したパレットＰ上に連続して形成された帯状体が、油圧シリンダーＣによってホッパＨの下流側に移動する。そして下流側に設けられたブレードＢによってこのパレットＰの前後端が切断され、個別のパレットＰ上に、個別の未硬化の瓦が形成される。
【００８９】
（６）硬化工程；
上記硬化工程においては、上記未硬化の瓦を硬化させる。具体的には、上記未硬化の瓦をさらに所定の条件、例えば１００℃以下の雰囲気において、養生することによって、未硬化の瓦を硬化させ、所定の形状を有する瓦を得ることができる。なお、このブレードＢによる切断の際、瓦の切断端面では、通常、切断に由来した粗面が形成される。
【００９０】
さらに、本発明の瓦は図６に示すローラ／スリッパ方式押出装置によっても製造することができる。図６を利用して、本発明の別の一実施態様である瓦の製造方法を説明する。この実施態様では、図５に記載された台Ｔに代えて、ホッパＨの下方には、瓦裏面形状の型となる一連のパレットＰを列状に備えるコンベアＶが配設されている。
【００９１】
このコンベアＶは、ホッパを上流として下流に向かって移動し、その移動に伴って、成形材料Ｍが押し出され、ローラＲおよびスリッパＳを用いてパレットＰに充填・圧縮される。より詳細には、例えば、ホッパＨ中の成形材料Ｍは、それ自身の重みおよびローラＲの矢印方向の回転等によりパレットＰへと充填され、コンベアＶは、ホッパを上流として下流に向かって移動し、その移動に伴ってパレットＰに押し出された成形材料Ｍは、ローラＲおよびスリッパＳにより圧縮されることによって瓦表面が形成される。
【００９２】
また、図６には図示していないが、コンベアＶは、当業界で利用されている各種駆動手段を用いて移動させることができ、例えば、コンベアＶはモーター等の駆動手段により移動可能であってもよい。さらに、パレットＰが移動可能である限り、パレットＰの移動手段としては、特に限定されず、ここに例示した移動手段以外のものであっても使用することが可能である。
【００９３】
本発明の瓦は、プレス方式によっても製造することができる。プレス方式においては、上記と同様に調製された成形材料を、型枠へ投入し、上面成形型やロール等を用いてプレスにより押圧することによって、未硬化の瓦が得られる。
【００９４】
押圧は、必要に応じて加熱を行いながら行ってもよい。加熱温度としては、４０〜９０℃程度が好ましく、より好ましくは４５〜８５℃、さらに好ましくは５０〜８０℃である。
【００９５】
型枠への投入の際、必要に応じて、振動を加えられてもよい。振動は、通常型枠を振動させることにより行われる。振動を加えることによって、成形材料が型枠内部において、より均等に分布することが可能となる。
【００９６】
振動させる際の振動数は、振動数１０〜１０００Ｈｚであることが好ましく、より好ましくは２０〜９００Ｈｚ、さらに好ましくは３０〜８００Ｈｚである。振幅は、０．１〜２０μｍであることが好ましく、より好ましくは０．５〜１８μｍ、さらに好ましくは１〜１５μｍである。
【００９７】
押圧時の圧力は、混合された成形材料の状態、型枠の形態等によって適宜設定可能であるが、１０〜１５０ＭＰａであることが好ましく、より好ましくは２０〜１４０ＭＰａ、さらに好ましくは３０〜１３０ＭＰａである。圧力が１０ＭＰａ未満であると材料の一体化が不十分となる可能性があり、圧力が１５０ＭＰａを超えると骨材による押圧で繊維が傷つき、繊維強度が低下するだけでなく、型枠の耐久性も損なわれる場合がある。
【００９８】
押圧は、必要に応じて加熱を行いながら行ってもよい。加熱温度としては、好ましくは４０〜９０℃、より好ましくは４５〜８５℃、さらに好ましくは５０〜８０℃である。
【００９９】
所定の形状に成形後は、１００℃以下の雰囲気で養生を行うことによって成形材料を硬化させることにより、本発明の瓦を得ることができる。
【０１００】
（瓦の成形材料）
本発明に係る瓦を製造するための成形材料は、少なくとも前記セメント、細骨材、繊維および水を含んでいる。また、本発明の成形材料は、必要に応じて前記軽量骨材、機能性骨材を含んでもよい。セメント、骨材および繊維の種類、含有量および含有比率は、上記で説明したものと同様である。また、本発明の成形材料は上記の各種混和剤を含んでもよい。
【０１０１】
本発明の成形材料において、水セメント比（Ｗ／Ｃ）は通常、重量％として２０〜５０％であり、好ましくは２０〜４５％（例えば、３５〜４５％）、より好ましくは２０〜４０％（例えば、３５〜４０％）であってもよい。また、この成形材料においては、前記したように、本発明の瓦において達成される円相当径３ｍｍ以上の繊維凝集体の含有量が達成されている。さらに、この成形材料においては、本発明の瓦において達成されることが好ましい繊維の分散ばらつき（ＣＶ値）が達成されていることが好ましい。
【０１０２】
成形材料の固形分に対する繊維の割合は、補強性能と繊維凝集体の形成の抑制の観点から、０．１〜２重量％であることが好ましく、より好ましくは０．２〜１．８重量％、さらに好ましくは０．３〜１．６重量％である。
【０１０３】
本発明の成形材料は、小さい水セメント比（Ｗ／Ｃ）のもとで繊維が混入することが可能である。
【実施例】
【０１０４】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【０１０５】
［平均繊維径（μｍ）およびアスペクト比］
ＪＩＳ  Ｌ１０１５「化学繊維ステープル試験方法（８．５．１）」に準じて平均繊維長を算出し、平均繊維径との比により繊維のアスペクト比を評価した。なお、平均繊維径については、無作為に繊維を１００本取り出し、それぞれの繊維の長さ方向の中央部における繊維径を光学顕微鏡により測定し、その平均値を平均繊維径とした。
【０１０６】
［平均繊維強度］
ＪＩＳ  Ｌ１０１５「化学繊維ステープル試験方法（８．５．１）」に準拠し、予め温度２０℃、相対湿度６５％の雰囲気下で５日間繊維を放置して調湿したのち、単繊維を試長６０ｍｍとし、引張速度６０ｍｍ／分としてＦＡＦＥＧＲＡＰＨ Ｍ［Ｔｅｘｔｅｃｈｎｏ製］にて繊維強力を測定し、この強力を繊度で除して繊維強度を算出した。無作為に選んだ繊維１０本以上について繊維強度を測定し、その平均値を平均繊維強度とした。
【０１０７】
［繊維に存在する座屈部の数］
瓦を５重量％塩酸水溶液に２０℃で浸漬し、セメントを溶解した後、繊維をピンセットで２０本取り出した。その繊維を、青色染料を溶解した８０℃の温水に３０分浸漬後、できるだけ重ならないようにスライドガラス上に拡げた後、カバーガラスを載せ、評価サンプルとした。この評価サンプルを、図１に示されるように、キーエンス社製ビデオマイクロスコープにて拡大観察し、全繊維に存在する座屈部の染色部分の個数をカウントした。その後、以下式にて、繊維１本あたりの座屈部の数を算出した。
繊維に存在する座屈部の数（個／本）＝カウントした座屈部の総個数（個）／２０（本）
【０１０８】
［瓦の比重］
１枚の瓦から、長さ約１５０ｍｍ、幅約５０ｍｍの短冊状に切り出した切出片を３体切り出し、各々の寸法を測定することで、各切出片の体積を算出した。その後、各切出片を１００℃乾燥機内で２４時間乾燥した後、各重量を測定した。その後、以下式により、各切出片の比重を算出後、平均値を算出し、瓦の比重とした。
比重（ｇ／ｃｍ３）＝切出片重量（ｇ）／切出片体積（縦×横×高さ）（ｃｍ３）
【０１０９】
［切り出し片の曲げ強度］
瓦より、長さ約１５０ｍｍ、幅約５０ｍｍの短冊状に切り出した切出片を瓦１枚あたり３体切出した。その後、切出片の測定時の含水率を一定に調整するため、切出片を４０℃に調整した乾燥機にて７２時間乾燥した。曲げ強度の測定方法は、ＪＩＳ  Ａ１４０８に準じて測定した。曲げ強度の測定は、島津製作所社製オートグラフＡＧ５０００−Ｂにて、試験速度（戴荷ヘッドスピード）２ｍｍ／分、中央戴荷方式で曲げスパン１００ｍｍで行った。
【０１１０】
［繊維凝集体の含有量及び繊維含有量のＣＶ値の測定方法］
繊維凝集体は、上記したように、円相当径３ｍｍ以上の凝集体である。円相当径は、繊維凝集体を撮影し、得られた写真のコンピュータ解析により、容易に求めることができる。
【０１１１】
まず、瓦を５ｃｍ角に切り分け、各々の重量を測定した。５ｃｍ角に満たない半端なサイズについては、５ｃｍ角の重量に近い重量となるような寸法に切り分けた。その後、各々の切り出し片を５％塩酸水溶液中に浸漬し、セメントを溶解させた後、篩いにかけることで繊維を分離し、水洗・乾燥後に繊維重量を測定した。その際、分離した繊維に繊維凝集体が含まれている場合は、凝集体のみを取り出し、凝集体だけの重量も測定した。この操作を、瓦を切り分けた全ての切り出し片に対して行なった。その後、各々の切り出し片について、その切り出し片に含まれる繊維重量を切り出し片重量で除することで、各々の切り出し片に対する繊維割合（重量％）を算出した。また同様に、各切り出し片に含まれる繊維凝集体重量を切り出し片重量で除することで、各々の切り出し片に対する繊維凝集体割合（重量％）を算出した。
【０１１２】
（繊維凝集体の含有量）
各切り出し片に対する繊維割合（重量％）の総和を切り出し片の個数で除することで、瓦に含まれる繊維の平均割合（重量％）を算出した。同様に、各切り出し片に対する繊維凝集体の割合（重量％）の総和を切り出し片の個数で除することで、瓦に含まれる繊維凝集体の平均割合（重量％）を算出した。その後、以下式により、繊維凝集体の含有量（ＦＡ）を算出した。
【数１】
2020112021.tif 000003
【０１１３】
繊維凝集体の含有量（ＦＡ）について、（ＦＡ＞２５重量％の場合を不良（×）、２５重量％≧ＦＡ＞１０重量％の場合を並（△）（実用上問題なし）、１０重量％≧ＦＡの場合を良（○）とする。
【０１１４】
（繊維含有量のＣＶ値）
各切り出し片に対する繊維割合（重量％）より、繊維割合（重量％）の標準偏差を算出した。その後、以下式により、繊維含有量のＣＶ値を算出した。
【数２】
2020112021.tif 000004
【０１１５】
繊維含有量のＣＶ値（ＦＣ）について、ＦＣ＞３５％の場合を不良（×）、３５％≧ＦＣ＞１５％の場合を並（△）（実用上問題なし）、１５％≧ＦＣの場合を良（○）とする。
【０１１６】
［瓦重量の測定方法（ｋｇ／ｍ２）］
５枚の瓦につき、それぞれの瓦の上面からの投影面積および重量を測定した。そして、それぞれの面積および重量を合計し、その合計重量を合計面積で除することにより、瓦重量（ｋｇ／ｍ２）を算出した。
【０１１７】
［瓦の曲げ荷重測定試験］
ＥＮ４９１：２０１１に準じ、試験速度（戴荷ヘッドスピード）１５００Ｎ／分にて、瓦曲げ試験を行った。この試験により得られた曲げ荷重値をＥＮ４９０規格に照らし、合格しているか否かを判定した。
【０１１８】
［瓦の落球試験］
ＪＩＳ  Ａ１４０８を参考に、対辺単純支持、スパン２００ｍｍ、ボール重量１．０５ｋｇ、落下高さ３０ｃｍにて、落球試験を実施した。１水準あたり３枚試験し、１枚でも実質的に分断破壊された場合は不合格とした。ここで実質的に分断破壊されないとは、瓦が完全に破壊されて２つ以上の大きな断片（各断片の体積は破壊前の瓦全体の体積の２０％以上）に分かれないことを意味している。亀裂破壊による表面破壊、表面の欠けによる小さな断片の欠損は、分断破壊には包含されない。
【０１１９】
実施例および比較例において、以下の成分を用いた。
（繊維）
・ＰＶＡ１：ポリビニルアルコール系繊維（ビニロン）、平均繊維径７μｍ、(株)クラレ製
・ＰＶＡ２：ポリビニルアルコール系繊維（ビニロン）、平均繊維径２６μｍ、(株)クラレ製
・ＰＶＡ３：ポリビニルアルコール系繊維（ビニロン）、平均繊維径１００μｍ、(株)クラレ製
・ＰＶＡ４：ポリビニルアルコール系繊維（ビニロン）、平均繊維径５μｍ、(株)クラレ製
・ＰＶＡ５：ポリビニルアルコール系繊維（ビニロン）、平均繊維径４５μｍ、(株)クラレ製
・ＰＰ    ：ポリプロピレン繊維、平均繊維径１４μｍ
なお繊維ＰＶＡ１〜ＰＶＡ５およびＰＰは、各実施例および比較例において所定のアスペクト比を有するように切断して用いた。
（セメント）
・普通ポルトランドセメント、太平洋セメント社製
（細骨材）
・６号珪砂
（混和剤）
・シリカフューム（巴工業（株）製ＥＦＡＣＯ）、平均粒子径:約０．１〜０．２μｍ
【０１２０】
［実施例１〜６］
１００Ｌ容量のプラネタリーミキサー（ＴＭ−１００：太平洋機工社製）を用いて、普通ポルトランドセメント（３３．３重量部）、細骨材Ｓ１として海砂（６３．２重量部）、機能性骨材Ｓ２としてマイカ（重量平均フレーク径：３００μｍ、２．５重量部）を配合し、１分間ドライブレンドした後、水を添加し、１分間混練し、水セメント比（Ｗ／Ｃ）＝３８重量％、骨材（Ｓ）／セメント（Ｃ）比＝２／１のセメント系混合物を得た。その後、混合物を自転速度１８０ｒｐｍおよび公転速度６０ｒｐｍで撹拌しながら、この混合物に対し、対向して配設された回転ギアの間を通過させて離解処理した表１に示す繊維を表１に示す添加量および添加速度で添加して２分間混練し、成形材料を得た。この成形材料を、図５に示すように、ローラ／スリッパ方式押出装置のホッパに投入し、平瓦用の金属製パレット上に材料を押出し、次いで、その材料をスリッパで圧縮して、パレットに成形材料を充てんした。次いで、切断刃でパレットの前後端を切断し、図４に示す係合部を有する寸法４２２ｍｍ×３３３ｍｍ×約１０ｍｍの平瓦を製造した。これらの瓦を養生槽に移し、５０℃、ＲＨ１００％で１８時間硬化させ、硬化後瓦を金属製パレットから取り出し、２０℃ＲＨ８５％中で２９日さらに養生を実施した。得られた瓦の性質を、表１に示す。
【０１２１】
［実施例７］
繊維を予め離解処理しない以外は、実施例１と同様にして瓦を得た。得られた瓦の性質を、表１に示す。
【０１２２】
［比較例１］
繊維を用いない以外は、実施例１と同様にして瓦を得た。得られた瓦の性質を、表１に示す。
【０１２３】
［比較例２］
繊維の添加速度を表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして瓦を得た。得られた瓦の性質を、表１に示す。
【０１２４】
実施例１〜７および比較例１〜２において得られた瓦の外観評価を以下のように行った。その結果を表１に示す。
（表面における凸部の有無）
瓦１０枚の上面において、凸部の有無を目視により確認する。瓦１枚あたりの凸部の数（Ｎｔ）を算出する。Ｎｔ≧１の場合を不良（×）、１＞Ｎｔ＞０の場合を並（△）（実用上問題なし）、Ｎｔ＝０の場合を良（○）とする。
（重ね合わせ部における係合状態）
（重ね合わせ部と被重ね合わせ部とを重ね合わせ、両者が重なり合う状態を目視により観察する。瓦２枚をひと組として用い、１０組の瓦の組み合わせから、隙間の最大値（ＭＬ）を求める。ＭＬ≧１０ｍｍの場合を不良（×）、１０ｍｍ＞ＭＬ≧１ｍｍの場合を並（△）（実用上問題なし）、ＭＬ＜１ｍｍの場合を良（○）とする。
【０１２５】
【表１】
2020112021.tif 000005
【０１２６】
［実施例８］
１００Ｌ容量のプラネタリーミキサー（ＴＭ−１００：太平洋機工社製）を用いて、上記セメント（２５重量部）、６号珪砂（７３．３重量部）、およびシリカフューム（１重量部）を１分間ドライブレンドした後、水を添加し、１分間混合し、水／セメント比（Ｗ／Ｃ）が３８重量％、細骨材（Ｓ）／セメント（Ｃ）比が３／１であるセメント系混合物を得た。その後、この混合物に対し、対向して配設された回転ギアの間を通過させて解した繊維ＰＶＡ１を０．７重量％の量で投入して２分間混合し、成形材料を得た。この成形材料を、ローラ／スリッパ方式押出装置のホッパに投入し、平瓦用の金属製パレット上に成形材料を押出し、次いで、その成形材料をパレットに充填し、スリッパおよびローラを用いて圧縮し、帯状体を形成した。次いで、帯状体を、切断刃を用いてパレットの前後端箇所で切断し、寸法４２２ｍｍ×３３３ｍｍ×約１０ｍｍの未硬化の平瓦を製造した。この瓦を養生槽に移し、５０℃、ＲＨ１００％で１８時間硬化させた。硬化後、瓦を金属製パレットから取り出し、２０℃ＲＨ８５％中で２９日さらに養生を実施した。得られた瓦の性質を表２に示す。
【０１２７】
［実施例９および１０］
繊維として表２に示された繊維を用いたこと以外は、実施例８と同様にして瓦を得た。得られた瓦の性質を表２に示す。
【０１２８】
［実施例１１〜１３］
繊維として表２に示された繊維を用いたこと、および繊維含有量を表２に示された量としたこと以外は、実施例８と同様にして瓦を得た。得られた瓦の性質を表２に示す。
【０１２９】
［実施例１４］
繊維ＰＶＡ１を、対向して配設された回転ギアの間を通過させる離解処理を行わなかった以外は、実施例８と同様にして瓦を得た。得られた瓦の性質を表２に示す。
【０１３０】
［比較例３〜５］
繊維として表２に示された繊維を用いたこと、および繊維含有量を表２に示された量としたこと以外は、実施例８と同様にして瓦を得た。得られた瓦の性質を表２に示す。
【０１３１】
［比較例６］
セメント系混合物に繊維を投入して混合した時間を１３分間とした以外は、実施例１１と同様にして瓦を得た。得られた瓦の性質を表２に示す。
【０１３２】
実施例８〜１３および比較例３〜６において得られた瓦の外観評価を以下のように行った。その結果を表２に示す。
（表面部分および重ね合わせ部における繊維凝集体に由来する凸部の有無）
瓦本体部の表面部分および重ね合わせ部それぞれにおいて、繊維凝集体に由来する凸部の有無を目視により確認した。また、凸部が存在する場合、凸部を含む面で瓦を切断し、円相当径１０ｍｍ以上を有する繊維凝集体が凸部内に存在する場合、繊維凝集体由来の凸部であると判断する。判断基準として、円相当径１０ｍｍ以上の繊維凝集体が１つでも存在すると不良（×）、円相当径３ｍｍ以上１０ｍｍ未満の繊維凝集体が１つでも存在すると並（△）、繊維凝集体が円相当径３ｍｍ未満の場合は良（○）とした。なお、凸部の確認は、無作為に選んだ瓦１０枚を用いて行い、そのうちの１つでも凸部が確認された場合、凸部があるものとして扱う。
【０１３３】
【表２】
2020112021.tif 000006
【０１３４】
実施例１〜４の瓦では、表１に示すように、繊維が著しく均一に分散しており、外観に優れるとともに、切断片の曲げ強度試験、瓦曲げ試験、落球試験のいずれにおいても、瓦として十分な性質を示している。またこのような高い強度を有しつつ、瓦の軽量化についても達成できる。
【０１３５】
実施例５〜７の瓦では、表１に示すように、繊維が許容可能な程度で均一に分散しており、外観、切断片の曲げ強度試験、落球試験において、実用上問題のない性質を示している。瓦曲げ試験では不合格であったが、曲げ強度試験および落球試験において実用上問題のない性質を示したため、本発明において許容可能である。
【０１３６】
比較例１の瓦は、繊維を有していないため、切断片の曲げ強度試験、瓦曲げ試験、落球試験のいずれにおいても、不十分である。比較例２の瓦では、繊維の添加速度が速すぎるため、繊維が十分に均一に分散されず、瓦内部において凝集するばかりでなく、繊維同士の絡み合いが激しくなった結果、多くの座屈部を形成することとなった。このため、外観性に劣ると共に、切断片の曲げ強度試験および瓦曲げ試験で十分な強度を示していない。
【０１３７】
表２に示されるように、実施例８〜１３において得られた瓦は、切出片の曲げ強度試験において、高い強度を有することが分かる。これより、本発明によれば、高い強度を有しつつ、瓦の軽量化についても達成できることが分かる。さらに、実施例８〜１３における瓦は、外観にも優れることが分かる。一方、比較例３〜６では、いずれにおいても切出片の曲げ強度試験において不十分であった。さらに、比較例３、４および６では、外観にも劣る結果となった。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の瓦は、軽量かつ強度に優れるため、各種屋根材として有用に用いることができ、また壁面タイル、床面タイルなどとして、利用することも可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
Ｘ  ：繊維
Ｙ  ：座屈部
１  ：切断端面
２  ：瓦本体部
３  ：上面
５  ：下面
７  ：繊維
１１：切断端面
１２：瓦本体部
１３：上面
１４：重ね合わせ部
１５：被重ね合わせ部
Ｍ  ：成形材料
Ｈ  ：ホッパ
Ｐ  ：パレット
Ｃ  ：油圧シリンダー
Ｒ  ：ローラ
Ｓ  ：スリッパ
Ｂ  ：ブレード
Ｔ  ：台
Ｖ  ：コンベア
【図１】
2020112021.tif 000007
【図２】
2020112021.tif 000008
【図３】
2020112021.tif 000009
【図４】
2020112021.tif 000010
【図５】
2020112021.tif 000011
【図６】
2020112021.tif 000012