(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水硬性無機物質と、平均粒径が１０μｍ〜２ｍｍの結晶質無機充填材と、平均粒径が０．０１〜１μｍの非晶質シリカと、合成繊維を主成分とする脱水プレス成形用組成物。
【請求項２】
前記水硬性無機物質、結晶質無機充填材、非晶質シリカおよび合成繊維の添加量を、水硬性無機物質、結晶質無機充填材および非晶質シリカの合計１００重量部に対し、各々３０〜８０重量部、１０〜６９重量部、１〜１０重量部、０．１〜４重量部とすることを特徴とする請求項１に記載の脱水プレス成型用組成物。
【請求項３】
請求項１または２に記載の組成物を脱水プレス成形し、養生硬化させることを特徴とする脱水プレス成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は脱水プレス成形用組成物、および脱水プレス成形体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
床、壁、屋根などの建築用部材としてセメントなどの水硬性無機物質による成形体が使用されている。これらの部材は、抄造法、押し出し法、脱水プレス法等により成形されている。このうち、脱水プレス法は、意匠性に優れているため表面に複雑な形状を必要とする部材などには特に適した方法である。
【０００３】
ところで、これら建築用部材としては従来から比較的強度の高い石綿セメント成形板が利用されている。石綿は成形時における成形性を良くし、硬化後の機械的強度を向上させる効果があるが、近年その発癌性が問題視されており、現在は石綿を使用しないで高強度を得るような成形体の製造方法が望まれている。
無石綿で強度の大きいセメント成形体の製造方法として例えば特開昭６４−６４８０４公報に記載されているように、水溶性高分子物質と、その中の１種類が形状が球形でありかつ多孔性で高い比表面積を有する非晶質シリカ微粒子である無機充填材２種類以上と、合成繊維と、セメントと、水とを揺動混合し、得られた混合物を開閉可能な型内に入れ押圧賦形して製造する方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭６４−６４８０４公報では、セメント、フライアッシュ、シリカフューム、ビニロン繊維、メチルセルロースを用いて成形体を作製している。しかしながら、このように充填材として非晶質の物質のみを用いると、飽水状態での曲げ強度は高くなるものの、乾燥状態では成形体内に微細な亀裂が発生し、ヤング率が低くなり、そのため曲げ強度は低くなってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、充填材として、二種類以上の結晶質のシリカ分のみを用いて成形すると、今度は逆に、乾燥状態での曲げ強度は高くなるものの、飽水状態での曲げ強度は低下してしまうという問題があった。
そこで本発明は、上記のような従来の問題を解決し、特に建築用部材として優れた強度、品質を持つ製品を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の１は、水硬性無機物質と、平均粒径が１０μｍ〜２ｍｍの結晶質無機充填材と、平均粒径が０．０１〜１μｍの非晶質シリカと、合成繊維を主成分とする脱水プレス成形用組成物である。
また、本発明の２は、前記水硬性無機物質、結晶質無機充填材、非晶質シリカおよび合成繊維の添加量を、水硬性無機物質、結晶質無機充填材、非晶質シリカの合計１００重量部に対し、各々３０〜８０重量部、１０〜６９重量部、１〜１０重量部、０．１〜４重量部とすることを特徴とする脱水プレス成型用組成物である。
【０００７】
また、本発明の３は、本発明の１あるいは２の組成物を脱水プレス成形し、養生硬化させることを特徴とする脱水プレス成形体の製造方法である。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
本発明において使用される水硬性無機物質としては、市販の普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメント等が用いられる。水硬性無機物質の添加量は、水硬性無機物質、結晶質無機充填材、および非晶質シリカの合計１００重量部に対し３０〜８０重量部、好ましくは３５〜７０重量部、より好ましくは４０〜６０重量部添加する。
【０００８】
本発明で用いる平均粒径が１０μｍ〜２ｍｍの結晶質無機充填材としては、本発明の製造方法で使用されるあらゆる構成材料の作用を著しく阻害しないものならば特に限定されず、たとえば、粉砕珪石、珪砂、川砂、ベントナイト、マイカ、炭酸カルシウムなどがあげられ、粉砕珪石が好ましい。また、二種以上の結晶質無機充填材を添加してもよい。無機充填材として非晶質のものを用いると乾燥させた時に成形体内に微細な亀裂が生じ、ヤング率が低下し、曲げ強度も低下する。ところで、脱水プレス成形は、プレス初期に混合物が型枠内に充填される段階と、混合物の充填が完了して加圧、脱水される段階とに分けられる。結晶質無機充填材は、加圧時に十分な脱水が行われる働きもある。
【０００９】
前記結質性無機充填材の平均粒径は、１０μｍ〜２ｍｍ、好ましくは１２μｍ〜５００μｍ、より好ましくは１５μｍ〜１００μｍのものが用いられる。ここでいう平均粒径とはレーザー回折型の粒度分布測定装置を用いて質量中位径を測定した値のことである。平均粒径が１０μｍ未満の場合、結晶質無機充填材粒子間に水を保持する傾向が強くなるため、加圧時の脱水を容易にして混合物の型枠からの漏れを防ぐという結晶質無機充填材の効果が得られなくなり、成形が困難になる。また、平均粒径が２ｍｍを越える場合には、混合物が型枠内に充填される際に型枠の隅々にまで充分に延びず、さらに混合物からの水分の分離が生じてしまい、型枠の転写性が低下する。
【００１０】
前記結晶質無機充填材は、水硬性無機物質、結晶質無機充填材、および非晶質シリカの合計１００重量部に対し、１０〜６９重量部、好ましくは２３〜６４重量部、より好ましくは３４〜５８重量部添加する。添加量が１０重量部未満の場合、加圧時の脱水を容易にし、混合物の型枠からの漏れを防ぐという上記結晶質無機充填材の効果が発現し難くなる。添加量が６９重量部を越える場合には、混合物が型枠内に充填される際に混合物が型枠の隅々にまで充分に延びず、さらに混合物から水分が分離する傾向を生じ、型枠の転写性が低下する。
【００１１】
本発明に用いる非晶質シリカの平均粒径は０．０１〜１μｍであり、好ましくは０．０５〜０．８μｍ、更に好ましくは０．１〜０．６μｍである。平均粒径が１μｍよりも大きい場合、混合物が型枠内に充填される際に混合物の流動性が悪くなり、さらに、非晶質シリカが水分を保持する効果が得られず混合物からの水分の分離を生じてしまうため、混合物が充分に延びない。一方、平均粒系が０．０１μｍ以下の場合はコスト的に高くなるという問題がある。
【００１２】
また、結晶質のシリカを用いると、非晶質シリカがセメントの水和の結果により生ずる水酸化カルシウムを消費するポゾラン反応が起きないため、飽水状態での曲げ強度が低くなる。
前記非晶質シリカとしては、例えばシリカフューム、マイクロシリカなどが用いられる。
【００１３】
前記非晶質シリカは、水硬性無機物質、結晶質無機充填材および非晶質シリカの合計１００重量部に対し、１〜１０重量部、好ましくは１．５〜７重量部、より好ましくは２〜６重量部添加する。添加量が１重量部未満の場合には、混合物が型枠内に充填される際に混合物が充分に延びず、型枠の隅々にまで行き届きにくい。また、非晶質シリカがセメントの水和により生ずる水酸化カルシウムを消費するポゾラン反応の速度が遅くなるので、飽水状態での曲げ強度が低くなる。逆に添加量が１０重量部を越えると、混合物の脱水性が低下し、加圧時に型枠から混合物が漏れ、成形しにくくなる。
【００１４】
本発明で、合成繊維を添加するのは成形体の靭性を高めることを主目的としており、この目的に合ったものであれば特に限定されないが例えばポリプロピレン、ビニロン、ポリエチレン、ポリエステル、アラミド、ポリアミド等が使用でき、特にポリプロピレン、ビニロンが好ましい。合成繊維を添加することにより成形体に亀裂が生じてもその進展を抑えることができるため、靭性が著しく向上する。
【００１５】
前記合成繊維は、水硬性無機物質、無機充填材および非晶質シリカの合計１００重量部に対し、０．１〜４重量部、好ましくは０．２〜２重量部、より好ましくは０．３〜１．５重量部添加する。添加量が０．１重量部よりも小さいと合成繊維が靭性を高める効果が発現しにくくなる。また添加量が４重量部よりも大きいと繊維の分散性が低下する傾向にあり、成形体の均一性も低下し、曲げ強度も低下してくる。
【００１６】
本発明の合成繊維の大きさとしては、直径は１μｍ〜１ｍｍのものが使用でき、５μｍ〜０．５ｍｍが好ましく１０μｍ〜０．２ｍｍが特に好ましい。また、長さは１〜５０ｍｍのものが使用でき、２〜３０ｍｍが好ましく、３〜２０ｍｍが特に好ましい。直径が１μｍより小さいかあるいは長さが５０ｍｍより大きい場合には繊維がうまく分散しないために均一な成形体が得にくい。また直径が１ｍｍより大きい場合、混合物が型枠内に充填される際に充分に延びにくい。また、長さが１ｍｍより小さい場合には、靭性を高める効果が発現しにくい。
【００１７】
本発明で、成形水は、水硬性無機物質、結晶質無機充填材および非晶質シリカの合計１００重量部に対し、１０〜５０重量部が好ましく、更に２０〜４０重量部の割合で混練するのが好ましい。１０重量部未満では組成物の分散性が低下してくる。また、流動性が低下するため混合物が型枠内に充填される際に混合物が充分に伸びにくい。５０重量部を越えると混合物が型枠内に充填される際に混合物から水分が分離しやすくなり、型枠の転写性が低下する。また、脱水した水には細かな粉体が分散しているので廃水処理が必要であるが、５０重量部を越えると廃水処理の負荷が非常に多くなる。
【００１８】
本発明において、型枠の漏れという問題を与えない程度のごく少量ならば、水溶性高分子を添加することができる。上記水溶性高分子としては、例えば、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリルアミド等がある。ただし、添加する量が多量であると、混合物の脱水性が悪くなり、加圧時に型枠から漏れ、成形することが困難になる。
【００１９】
このように配合した組成物を混合する混合機としては、例えばモルタルミキサー、オムニミキサー、アイリッヒミキサー等を用いることができる。
上記の方法により得られた混合物を脱水プレス成形により賦形する。上記脱水プレスとは、開閉可能な金型に混合物を入れ押圧と脱水を同時に行うものであり、脱水方法としては、プレス時に自然に水が絞り出されていく方法をとってもよいし、真空で水を引きながらプレスする方法でもよい。この際、金型に所定の形状を施すことによって複雑な形状の成形体を得ることができる。本発明の組成物は従来のものに比べ流動性に優れ、混合物が型枠内に充填される際の混合物からの水分の分離が防がれるため、プレス前に前もって混合物を型枠の端近くまで充填させておく必要はなく、混合物を型枠中央付近に塊状に置くだけで、型枠の隅々にまで行き届かせることができる。また、押圧速度が１〜１０ｃｍ／秒というような大きな速度であっても型枠からの漏れを生ずることなく成形することができる。
【００２０】
上記の方法により得られた成形体の養生は任意の方法でよく、自然養生、蒸気養生、水中養生のいずれも可能である。またオートクレーブ養生も、合成繊維が耐えうる温度まで可能である。オートクレーブ養生の条件としては、使用する合成繊維の種類にもよるが、温度が１００℃〜１８０℃、時間は１〜１０時間が好ましい。
【００２１】
本発明において、平均粒径が１０μｍ〜２ｍｍの結晶質無機充填材を含有することにより、乾燥状態での曲げ強度が向上する。
また、結晶質無機充填材が混合物の脱水性を改善する効果が生じるため、加圧時に脱水を容易にし混合物の型枠からの漏れを生じることなく成形することが可能になる。
【００２２】
また、平均粒径が０．０１〜１μｍの非晶質シリカを含有することにより、非晶質シリカが水分を保持し混合物からの水分の分離を防ぐため、混合物が型枠内に充填される際に充分に延び、型枠の隅々にまで行き届き、容易に成形体を得ることができる。
さらに、セメントの水和の結果により生ずる水酸化カルシウムが非晶質シリカと反応して消費されるポゾラン反応が起きるため、飽水状態での曲げ強度を高めることができる。
【００２３】
さらに、合成繊維を添加することにより、製品に靭性を持たせることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
【００２５】
【実施例】
以下に実施例および比較例により本発明を更に具体的に説明する。
なお、実施例及び比較例で用いた原料は下記の通りである。
セメント：普通ポルトランドセメント
粉砕珪石１：珪石粉砕品、平均径１５μｍ
粉砕珪石２：珪石粉砕品、平均径２０μｍ
フライアッシュ：平均径１５μｍ
シリカフューム：平均径０．２μｍ
微粉砕珪石：関野珪石微粉砕品、平均径３μｍ
合成繊維：ビニロン繊維（クラレ製ＲＭ）、直径１４μｍ、長さ４ｍｍ
【００２６】
【実施例および比較例】
表１に示す量のセメント、結晶質無機充填材、シリカフュームをオムニミキサーで１分間混合した。その後、水を加えて２分間混合し、ビニロン繊維を加えて２分間混合し、混合物を作製した。
次にこの混合物を４４０×３３０ｍｍの型枠の中央部に直径２０ｃｍ程度の塊状に置き、これを脱水プレス成形機（アタゴエンジニアリング社製）にて、押圧速度５ｃｍ／秒、圧力７０ｋｇ／ｃｍ２  で片面より減圧して水を抜く真空脱水プレスを１０秒間行い、厚さ８ｍｍの成形体を得た。
【００２７】
この成形体を６０℃、９５％ＲＨの条件で２４時間養生した。
曲げ強度については乾燥状態、飽水状態で試験を行った。得られた製品より試験片を幅２５ｍｍ、長さ１１０ｍｍの大きさに切り出した。そのうち、７０℃の乾燥器に２４時間乾燥させたものを乾燥状態とし、清水中に２４時間浸したものを飽水状態とし、スパン９０ｍｍの三点曲げ試験にて測定を行った。載荷方向は製品の表から裏に向ける方向とし、クロスヘッドスピードは１ｍｍ／ｍｉｎとした。
【００２８】
ヤング率は、曲げ強度試験時の荷重−変位曲線の傾きより求めた。
乾燥状態、飽水状態それぞれの含水率については、曲げ強度試験後の試料を１０５℃で２４時間乾燥させ、乾燥前後の重量差を乾燥後の重量で割ることにより求めた。
【００２９】
【表１】
0003594378.tif 000002
【００３０】
【発明の効果】
本発明の組成物及び製造法を用いることにより、混合物が型枠内に充填される際に水分の分離を生ずることなく、型枠の隅々まで流れるくらいの良好な流動性を示し、また加圧時に型枠からの漏れを生じることなく容易に脱水プレス成形することができる。本発明により得られた製品は、乾燥状態、飽水状態ともに高い曲げ強度を有し、靭性も高い。このため、建築用部材として優れた性質を示す製品を製造することが可能である。