(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント３０〜５０重量部、スラグ３５〜６０重量部、軽量骨材５〜１５重量部、石膏４〜１０重量部、パルプ３〜６重量部、マイカ１．５〜８重量部及び補強繊維０．４〜１．５重量部からなるスラリーを、固形分濃度２５〜３５％のスラリーとし、該スラリーを３５〜５０℃の温度で脱水プレスすることを特徴とする脱水プレス成型体の製造方法。
【請求項２】
上記脱水プレスが、加圧力２０〜６０kgf/cm2 、脱水時間８〜３５秒で行われる請求項１記載の脱水プレス成型体の製造方法。
【請求項３】
上記脱水プレスをした後、該脱水プレスされたスラリーを７０〜９０℃の温度で１４〜１６時間以上蒸気養生を行い乾燥する請求項１又は２記載の脱水プレス成型体の製造方法。
【０００１】
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脱水プレス成型体の製造方法に関し、詳しくは、建築材料及び土木材料として用いた場合に必要十分な防火性、強度及び加工性を有する脱水プレス成型体を容易に製造することができる脱水プレス成型体の製造方法に関する。
【０００１】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
石綿セメント板は、通常、セメント、石綿、抄造助剤としてのパルプ等を水に投入し、攪拌混合してスラリーを調整し、このスラリーを抄造後プレス脱水した後、養生、硬化させることにより得られる。
【０００２】
しかし、石綿は天然物であるため品質のバラツキが大きく、従って、得られる石綿セメント板の品質、特に強度にバラツキが生じることが多い。
また、製造された石綿セメント板に含まれる石綿の繊維が抄造方向に配向するため、製造された石綿セメント板は、抄造方向と抄造方向の直角方向とにおいて吸水時と乾燥時の寸法変化率が異なり、製造後に反りが生じ易くなるという問題があった。
【０００３】
そこで、上記問題を解決するため、石綿セメントを製造する際の石綿の代替材料としてシリカフラワー、ワラストナイト、セピオライト等を、また、石綿代替繊維として、耐アルカリガラス繊維、ビニロン繊維、ロックウール繊維等を使用することが試みられている。
しかし、石綿の代替材料又は代替繊維として上記の材料等を使用する場合の石綿セメント板の製造方法の条件、特にプレス成型する際のスラリー濃度、プレス温度等については文献に記載されていないのが実状である。
【０００４】
また、上記石綿代替材料又は石綿代替繊維を用いて石綿セメント板を製造した場合、例えば、シリカフラワーを用いた場合には、ある程度の使用量まで上げることにより、得られる石綿セメント板の寸法安定性及び強度はある程度向上するが、使用量をそれ以上多くすると、得られる石綿セメント板が緻密化し養生及び乾燥後にクラックが発生し、強度の劣化が著しくなる。
【０００５】
また、プレス成型の条件については、上記石綿代替材料又は石綿代替繊維を用いて石綿セメント板を製造する場合のスラリー濃度を低くし過ぎると脱水時間がかかり過ぎ、高くし過ぎるとスラリーの投入及びフォーミングが上手く行えないために不良品を生産してしまう。また、プレス成型の温度については、温度を高くすると粘性が低くなり、スラリーの投入等が容易になるが、高すぎるととセメントの水和反応が促進され、ゲル水和物が生成し、粘性が高くなり、スラリーの流動性が失われ強度低下を招くという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、建築材料及び土木材料として用いた場合に必要十分な防火性、強度及び加工性を有する脱水プレス成型体の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討した結果、セメント、スラグ、軽量骨剤、石膏、パルプ、マイカ及び補強繊維よりなる特定の配合のスラリー（以下、単にスラリーと称する）を脱水プレス成型してなる脱水プレス成型体が上記目的を達成し得ることを知見した。
【０００９】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、セメント３０〜５０重量部、スラグ３５〜６０重量部、軽量骨材５〜１５重量部、石膏４〜１０重量部、パルプ３〜６重量部、マイカ１．５〜８重量部及び補強繊維０．４〜１．５重量部からなるスラリーを、固形分濃度２５〜３５％のスラリーとし、該スラリーを３５〜５０℃の温度で脱水プレスすることを特徴とする脱水プレス成型体の製造方法を提供することにより上記目的を達成したものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、先ず、本発明の脱水プレス成型体について詳述する。
本発明の脱水プレス成型体は、スラグ３５〜６０重量部、セメント３０〜５０重量部、軽量骨材５〜１５重量部、石膏４〜１０重量部、パルプ３〜６重量部、マイカ１．５〜８重量部及び補強繊維０．４〜１．５重量部からなるスラリーを脱水プレス成型してなるものである。
【００１１】
本発明において用いられ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、耐硫酸塩ポルトランドセメント、中庸ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント、超速硬ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、膨張セメント、酸性燐酸塩セメント、白硬性セメント、石灰スラグセメント、高炉セメント、高硫酸塩スラグセメント、フライアッシュセメント、キーンスセメント、ポゾランセメント、アルミナセメント、カルシウムアルミネート等が挙げられる。本発明においては、上記セメントを単独で用いることもでき又は二種以上を混合して用いることもできる。
【００１２】
本発明において用いられるスラグとしては、例えば、高炉水砕スラグが挙げられる。上記スラグとしては、ブレーン値が３５００〜９０００cm2 ／ｇであるものが好ましく、４０００〜８０００cm2 ／ｇであるものが更に好ましく用いられる。ブレーン値が３５００cm2 ／ｇ未満であると、反応性が低いため、得られる脱水プレス成型体の強度が発現しにくく、９０００cm2 ／ｇを超えると得られる脱水プレス成型体が緻密化し加工時に割れや破損を発生しやすいので、上記範囲内とするのが好ましい。
尚、上記ブレーン値とはＪＩＳ  Ｒ５２０１（セメントの物理試験方法）により測定した値である。
【００１３】
上記スラリーにおける上記セメントと上記スラグとの配合割合は、上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記スラグ３５〜６０重量部であり、好ましくは上記セメント３５〜４０重量部に対し、上記スラグ４０〜５０重量部である。
上記スラグの配合割合が３５重量部未満であると、寸法変化率、特に収縮率が大きくなり、６０重量部を超えると強度発現が遅く目的とする強度が得られない。
【００１４】
本発明において用いられる軽量骨材としては、例えば、パーライト、シラスバルーン、珪藻土、発泡ポリスチレン、発泡ポリプレン、ゾノトライト、トバモライト及び焼却灰等が挙げられる。本発明においては、上記軽量骨材を単独で用いることもでき又は二種以上を混合して用いることもできる。
【００１５】
上記スラリーにおける上記セメントと上記軽量骨材との配合割合は、上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記軽量骨材５〜１５重量部であり、好ましくは上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記軽量骨材７〜１０重量部である。
上記軽量骨材の配合割合が５重量部未満であると本来の目的の軽量化が困難となり硬くもろいものとなり、１５重量部を超えるとスラリー中の材料分離が発生しやすく、強度低下を招く。
【００１６】
本発明において用いられる石膏としては、例えば、天然石膏、排煙脱硫石膏、焼石膏、リン酸石膏及びチタン石膏等が挙げられる。本発明においては、上記石膏を単独で用いることもでき又は二種以上を混合して用いることもできる。
【００１７】
上記スラリーにおける上記セメントと上記石膏との配合割合は、上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記石膏４〜１０重量部であり、好ましくは上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記石膏５〜７重量部である。
上記石膏の配合割合が４重量部未満であると目的とする強度が得られず、１０重量部を超えると膨張率が大きくなる欠点がある。
【００１８】
本発明において用いられるパルプとしては、例えば、新聞古紙、亜硫酸パルプ、クラフトパルプ、砕木パルプ、セミケミカルパルプ及び合成パルプ等が挙げられる。本発明においては、上記パルプを単独で用いることもでき又は二種以上を混合して用いることもできる。
【００１９】
上記スラリーにおける上記セメントと上記パルプとの配合割合は、上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記パルプ３〜６重量部であり、好ましくは上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記パルプ４〜５重量部である。
上記パルプの配合割合が３重量部未満であるとスラリー中の材料分離が起きやすく品質のバラツキが発生し、６重量部を超えると収縮率が大きくなる欠点がある。
【００２０】
本発明において用いられるマイカとしては、例えば、化学組成がK2Al4(Si3Al)2O20(OH)4 のマスコバイト（白色雲母）、K2Mg6(Si3Al)2O20(OH)4 のフロコバイト（金色雲母）等が挙げられる。上記マイカとしては、幅及び厚さがそれぞれ１０〜１００μｍで且つ長さが１５０μｍ〜４ｍｍであるもの（アスペクト比が１．５〜４００）が好ましく、幅及び厚さがそれぞれ３０〜８０μｍで且つ長さが３００μｍ〜３ｍｍであるもの（アスペクト比が３．８〜３８）が更に好ましく用いられる。幅及び厚さ、長さが上記範囲未満であると石綿代替材としてのマイカによる補強、寸法安定性、脱水濾過性、耐凍結融解性及び耐衝撃性向上等の効果が得られにくく、上記範囲を超えるとスラリー攪拌及びポンプ圧送中に折れてしまい、安定的に存在しなくなるので、上記範囲内とするのが好ましい。本発明においては、上記マイカを単独で用いることもでき又は二種以上を混合して用いることもできる。
【００２１】
上記スラリーにおける上記セメントと上記マイカとの配合割合は、上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記マイカ１．５〜８重量部であり、好ましくは上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記マイカ２〜７重量部である。
上記マイカの配合割合が１．５重量部未満であると上記同様石綿代替材料としての効果が得られにくく、８重量部を超えるとコストアップになると共に超えた分に見合う効果が得られない。
【００２２】
本発明において用いられる補強繊維としては、例えば、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維（ナイロン繊維）、耐アルカリガラス繊維及びカーボン繊維等が挙げられる。上記繊維としては、径が８〜１２μｍで且つ長さが３〜１８ｍｍであるアクリル繊維が好ましく、径が８〜１０μｍで且つ長さが６〜１２ｍｍであるものが更に好ましく用いられる。径又は長さが上記範囲未満であるとセメント等の硬化体との接着面積が小さい為、拘束力がなく強度低下を招き、上記範囲を超えるとスラリーの流動性が著しく失われ、安定したフォーミングが得られないので、上記範囲内とするのが好ましい。本発明においては、上記補強繊維を単独で用いることもでき又は二種以上を混合して用いることもできる。
【００２３】
上記スラリーにおける上記セメントと上記補強繊維との配合割合は、上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記補強繊維０．４〜１．５重量部であり、好ましくは上記セメント３０〜５０重量部に対し、上記補強繊維０．６〜１．０重量部である。
上記補強繊維の配合割合が０．４重量部未満であると、優れた寸法安定性、耐衝撃性が得られず硬くもろいものとなり、１．５重量部を超えるとスラリーの流動性が著しく失われ、安定したフォーミグが得られない。
【００２４】
また、本発明の成型プレス成型体には必要に応じて流動化剤、減水剤、高分子凝集剤、熱可塑性樹脂等の添加剤を添加することができる。
これらの添加剤の配合割合は、上記セメント３０〜５０重量部に対して、好ましくは０．０１〜０．５重量部である。
【００２５】
上記の「脱水プレス成型体」の製造方法については後述する。
【００２６】
本発明の脱水プレス成型体の厚みは、一般に８〜５０ｍｍであることが好ましく、１０〜２４ｍｍであることが更に好ましい。
また、本発明の脱水プレス成型体の比重は、一般に０．８５〜１．４０であることが好ましく、０．９〜１．１であることが更に好ましい。
【００２７】
本発明の脱水プレス成型体は、防火性、強度及び加工性に優れており、住宅・非住宅の内外装材、高速道路及びトンネルの防音壁材、護岸工事用及びプレキャスト製品の代替品等の建築材料及び土木材料等として用いることができる。
【００２８】
次に、本発明の脱水プレス成型体の好ましい製造方法である本発明の脱水プレス成型体の製造方法について説明する。
本発明の脱水プレス成型体の製造方法は、セメント３０〜５０重量部、スラグ３５〜６０重量部、軽量骨材５〜１５重量部、石膏４〜１０重量部、パルプ３〜６重量部、マイカ１．５〜８重量部及び補強繊維０．４〜１．５重量部からなるスラリー原料を、濃度２５〜３５％のスラリーとし、該スラリーを３５〜５０℃の温度で脱水プレスすることからなる。
【００２９】
本発明の脱水プレス成型体の製造方法において脱水プレス成型体を製造するには、先ず、濃度が２５〜３５％のスラリーを作製する。該濃度が２５％未満であると脱水プレス成型時に加圧力を高めることができるが、加圧時間を長くしなければならなく、同一加圧時間で行うとスラリーの吹出しが起きたり、表面及び厚みの不良が起こる。また、３５％を超えるとスラリーの流動性が失われ、スラリーの型枠への投入やフォーミングが困難になり、スラリーに流動化剤を添加する必要が生ずるので、上記範囲内とする。上記スラリーの濃度は、２８〜３２％であることが好ましい。
上記スラリーの組成としては、上述した本発明の脱水プレス成型体におけるスラリーを用いる。
【００３０】
次いで、３５〜５０℃の温度に調整した上記スラリーを型枠内に投入した後、脱水プレスして脱水し、成型体を得る。
型枠は、脱水プレス成型を製造するために従来用いられているものを制限なく用いることができる。また、脱水プレスする方法についても、従来公知の方法を制限なく用いることができる。
本発明の脱水プレス成型体は、３５〜５０℃のスラリーを脱水プレスして得られるものである。該温度が３５℃未満であるとセメント、スラグの水和反応が緩やかに進行するため養生時間が長くなる。また、５０℃を超えるとスラリーの流動性が失われ、スラリーの型枠への投入やフォーミングが困難になり、スラリーに流動化剤を添加する必要が生ずるので上記範囲内とする。上記温度は、３８〜４５℃であることが好ましい。
スラリーの温度を３５〜５０℃にする方法に制限はないが、例えば、加温しておいた水を用いてスラリーを製造する、生蒸気を水又はスラリーに加える、スラリーの攪拌時間を９０分以内にしセメントの水和熱を利用する等の方法が挙げられる。
【００３１】
上記脱水プレスは、好ましくは２０〜６０ｋｇｆ／ｃｍ2 、更に好ましくは２５〜４０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力下において行なう。また、脱水時間は好ましくは８〜３５秒である。
上記圧力が２０ｋｇｆ／ｃｍ2 未満であるとプレス成型品の表面が柔らかく積載時にくぼんだり、折れたりしてしまい、６０ｋｇｆ／ｃｍ2 を超えるとエンボス型との離型が悪く、又、コストアップとなるので上記範囲内とする。また、上記脱水時間が８秒未満であると脱水プレス時にスラリーが吹き出したり、スラリーの移動時間が短すぎ期待する意匠が得られにくいので、上記範囲内とする。
このようにして脱水されたスラリーの濃度は好ましくは５５〜７５％である。
【００３２】
次いで、脱水されたスラリーを公知の方法により養生、硬化させて脱水プレス成型体を得る。
【００３３】
上記養生は、公知の方法により行なうことができるが、７０〜９０℃の温度で１４〜１６時間以上蒸気養生を行ない脱水プレスされたスラリーを乾燥する方法が好ましい。上記温度が７０℃未満であると蒸気養生時間が２４時間以上必要となり、９０℃を超えるとセメントのゲル水和物が早く進み最終強度が得られにくい。また、上記の時間が１４時間未満であると強度が発現しないので、上記範囲内とする。更に好ましい養生温度は７５〜８５℃である。更に、寸法変化率を小さくする為のオートクレーブ養生（昇温１時間、１３０〜１８０℃保持６〜１０時間、減圧１．５時間）でも良い。
【００３４】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、本発明の範囲は、かかる実施例に限定されないことはいうまでもない。
【００３５】
〔実施例１〜３及び比較例１〜５〕
セメント、スラグ、軽量骨材、石膏、パルプ、マイカ、補強繊維として下記に示すものを、それぞれ〔表１〕に示す組成としたスラリーを用い、後述の製造方法に従って成型し、脱水プレス成型体を得た。
【００３６】
セメント；普通ポルトランドセメント                        ４３重量部
スラグ；高炉水砕スラグ（ブレーン値；４０００ｃｍ2 ／ｇ）  ３５重量部
軽量骨材；パーライト                                      １０重量部
石膏；リン酸石膏                                            ５重量部
パルプ；クラフトパルプ                                      ４重量部
マイカ；マスコバイト（幅及び厚さ；７０μｍ，長さ；１ｍｍ）  ２重量部
補強繊維；アクリル繊維（径；８μｍ，長さ１２ｍｍ）          １重量部
【００３７】
〔表１〕に示す組成のスラリーの原料を予め４０℃の水温にしたパルパー内に添加し、濃度３０％のスラリーとした。次いで、このスラリーの温度を４０℃に保ちながら３０分間攪拌し、このスラリーを型枠に投入し、３０ｋｇｆ／ｃｍ2 の圧力下、８秒間プレスし、その厚みを１１．０ｍｍとした。次いで、脱水されたスラリーを、８０℃の温度下１６時間養生し、２００℃の温度で１７分間乾燥し、脱水プレス成型体を得た。
得られた脱水プレス成型体について、下記〔脱水プレス成型体の評価基準〕に従って、それぞれ評価を行なった。評価結果を〔表１〕に示す。
【００３８】
〔脱水プレス成型体の評価基準〕
（１）嵩比重；ＪＩＳ  Ａ５４２２（窯業系サイディング）に準じて測定した。
（２）曲げ強度；ＪＩＳ  Ａ  １４０８（４号試験体）に準じて測定した。
（３）寸法変化率；ＪＩＳ  Ａ５４２２（窯業系サイディング）に準じて測定した。
（４）ヤング率；ＪＩＳ  Ａ１４０８（４号試験体）に準じて測定した。
【００３９】
（５）相決加工性；住友林業（株）製機械切削により、以下の評価基準により判定を行なった。
◎；欠損、割れが全くない。
○；欠損、割れが長尺方向の最後のみにある。
△；欠損、割れが長さ３０ｍｍ以内である。
×；欠損、割れが著しい。
（６）耐衝撃試験；ＪＩＳ  Ａ５４２２（窯業系サイディング）に準じて測定し、以下の評価基準により判定を行なった。
◎；貫通する亀裂なし。
×；貫通する亀裂あり。
【００４０】
（７）耐凍結融解試験；ＪＩＳ  Ａ５４２２（窯業系サイディング）に準じて測定し、以下の評価基準により判定を行なった。
◎；表面の剥離面積が２％以下で、著しい層間剥離がなく、かつ厚さ変化率が１０％以下。
×；表面の剥離面積が２％を超えるか、著しい層間剥離があるか、又は厚さ変化率が１０％を超える。
（８）不燃性試験；ＪＩＳ  Ａ５４２２（窯業系サイディング）に準じて測定し、以下の評価基準により判定を行なった。
◎；防火上有害な変形、溶融がなく、発煙係数及び排気温度曲線が範囲内である。
×；防火上有害な変形又は溶融があるか、発煙係数又は排気温度曲線が範囲外である。
【００４１】
【表１】
0003677325.tif 000002
【００４２】
〔表１〕から明らかなように、実施例１〜３の脱水プレス成型体は、全ての試験項目において優れたものであった。これに対し、比較例１〜５の脱水プレス成型体は、曲げ強度、耐衝撃性、防火性等において劣るものであった。
【００４３】
〔実施例４〕
スラグとして細かいブレーン値（８０００ｃｍ2 ／ｇ）のものを用いた以外は、実施例１と同様にして、脱水プレス成型体を得た。このようにして得られた脱水プレス成型体の嵩比重、曲げ強度及び耐凍結融解性を、上記〔脱水プレス成型体の評価基準〕に従って、それぞれ評価を行なった。また、フォーミング性及び表面状態について以下の方法により評価を行なった。それぞれの結果を〔表２〕に示す。
【００４４】
＜フォーミング性＞
スラリーの高さ及び濃度を、高さはレベル計で、濃度はスラリーを採取し、６０℃、２４時間乾燥し算出し、以下の評価基準により判定を行なった。
◎；高さが±５ｍｍ以内で、濃度が±１．５％以内である。
○；高さが±５ｍｍ以内で、濃度が±２．０％以内である。
×；高さが±５ｍｍを超えるか、濃度が±２．０％を超える。
【００４５】
＜表面状態＞
エンボス板を元に、表面の形状比較を行い、目的以外の凹凸を３ｍ離れた所より観察し、亀裂・剥離等使用上有害か否か判定。以下の評価基準により判定を行なった。
◎；著しく目立つ凹凸がなく、有害な亀裂等がない。
×；著しく目立つ凹凸があるか、有害な亀裂等がある。
【００４６】
〔比較例６〕
スラリーの温度を２５℃とし、厚みを１１．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、脱水プレス成型体を得た。このようにして得られた脱水プレス成型体の評価を実施例４と同様に行なった。その結果を〔表２〕に示す。
【００４７】
〔比較例７〕
スラリーの温度を６０℃とし、厚みを１１．６ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、脱水プレス成型体を得た。このようにして得られた脱水プレス成型体の評価を実施例４と同様に行なった。その結果を〔表２〕に示す。
【００４８】
〔比較例８〕
スラリーの濃度を２０％とし、厚みを１２．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、脱水プレス成型体を得た。このようにして得られた脱水プレス成型体の評価を実施例４と同様に行なった。その結果を〔表２〕に示す。
【００４９】
〔比較例９〕
スラリーの濃度を４０％とし、厚みを１０．８ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、脱水プレス成型体を得た。このようにして得られた脱水プレス成型体の評価を実施例４と同様に行なった。その結果を〔表２〕に示す。
【００５０】
〔比較例１０〕
スラリーの温度を２５℃とし、厚みを１１．０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、このようにして得られた脱水プレス成型体を得た。脱水プレス成型体の評価を実施例４と同様に行なった。その結果を〔表２〕に示す。
【００５１】
【表２】
0003677325.tif 000003
【００５２】
〔表２〕から明らかなように、実施例１及び４の脱水プレス成型体は、全ての試験項目において優れていたが、比較例６〜１０の脱水プレス成型体は、フォーミング性、表面状態、耐凍結融解性等に劣るものであった。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の脱水プレス成型体の製造方法によれば、建築材料及び土木材料として用いた場合に必要十分な防火性、強度及び加工性を有する脱水プレス成型体を容易に製造することができる。