(57)【要約】【課題】押出し成形によって軽量セメント成形体を製造する。【解決手段】セメント、繊維質原料、かさ密度≦１．０ｇ／ｃｍ３の骨材、水等を含有するセメント組成物を押出して得られた未硬化成形体を硬化させ、かさ比重が０．８〜１．２である軽量セメント成形体を製造する方法であって、セメント組成物から水を除いたものを１００質量部として、前記骨材であってポゾランではない骨材および前記骨材であって１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下である骨材を合計で９〜３０質量部の割合で含有し、当該ポゾランではない骨材の含有割合が１質量部以上、当該１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下である骨材の含有割合が１質量部以上であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントもしくは石灰、繊維質原料、かさ密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下である骨材および水を含有するセメント組成物を押出して得られた未硬化成形体を硬化させ、かさ比重が０．８〜１．２である軽量セメント成形体を製造する方法であって、セメント組成物から水を除いたものを１００質量部として、前記骨材であってポゾランではない骨材および前記骨材であって１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下である骨材を合計で９〜３０質量部の割合で含有し、当該ポゾランではない骨材の含有割合が１質量部以上、当該１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下である骨材の含有割合が１質量部以上であることを特徴とする軽量セメント成形体の製造方法。
【請求項２】
前記ポゾランではない骨材の一部または全部がパーライトである請求項１に記載の軽量セメント成形体の製造方法。
【請求項３】
前記１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下である骨材の一部または全部がフライアッシュバルーンである請求項１または２に記載の軽量セメント成形体の製造方法。
【請求項４】
前記かさ密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下である骨材の含有割合が４０質量部以下である請求項１、２または３に記載の軽量セメント成形体の製造方法。
【請求項５】
セメント組成物が珪石粉末を含有し、その含有割合が当該組成物から水を除いたものを１００質量部として１〜６０質量部である請求項１、２、３または４に記載の軽量セメント成形体の製造方法。
【請求項６】
セメント組成物が水酸化マグネシウム粉末を含有し、その含有割合が当該組成物から水を除いたものを１００質量部として１〜１０質量部である請求項１〜５のいずれかに記載の軽量セメント成形体の製造方法。
【請求項７】
セメント組成物が炭酸カルシウム粉末またはマイカ粉末を含有し、炭酸カルシウム粉末およびマイカ粉末の含有割合の合計が当該組成物から水を除いたものを１００質量部として１〜３０質量部である請求項１〜６のいずれかに記載の軽量セメント成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軽量セメント成形体の押出し成形による製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
窯業系サイディング等の軽量セメント成形体は外装材等として広く使用されている。
このような軽量セメント成形体は、セメント、繊維質原料、骨材、有機混和剤、水等からなるセメント組成物を押出し成形等の方法によって未硬化成形体とし、この未硬化成形体を養生して硬化させて製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
出隅柱等に用いられ異型断面を有する窯業系サイディング等の製造においては前記未硬化成形体は押出し成形によって作製されることが多い。このような押出し成形に適するセメント組成物として、特公平８−３２６０３号公報にはフライアッシュ等の球形骨材およびマイクロシリカ等の超微粒子骨材を含有するものが開示されている。
【０００４】
しかし、特公平８−３２６０３号公報に実施例として開示されている軽量セメント成形体の比重はいずれも１．３以上であり軽量性において必ずしも充分ではないという問題があった。
本発明はこのような問題を解決できる軽量セメント成形体の製造方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、セメントもしくは石灰、繊維質原料、かさ密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下である骨材および水を含有するセメント組成物を押出して得られた未硬化成形体を硬化させ、かさ比重が０．８〜１．２である軽量セメント成形体を製造する方法であって、セメント組成物から水を除いたものを１００質量部として、前記骨材であってポゾランではない骨材および前記骨材であって１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下である骨材を合計で９〜３０質量部の割合で含有し、当該ポゾランではない骨材の含有割合が１質量部以上、当該１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下である骨材の含有割合が１質量部以上であることを特徴とする軽量セメント成形体の製造方法を提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明における軽量セメント成形体とは、窯業系サイディング、窯業系役物（出隅、入隅、幕板等）、窯業系軒天、等である。
【０００７】
本発明によって得られる軽量セメント成形体（以下、本発明の成形体という。）のかさ比重ρは、ＪＩＳ　Ａ　５４３０の５．４（１）に規定するかさ比重試験に準じて求められる。ρが０．８未満では軽量セメント成形体の強度が低下する。好ましくは０．９以上、より好ましくは０．９５以上である。１．２超では軽量性が不充分である。好ましくは１．１以下、より好ましくは１．０８以下である。
【０００８】
本発明の成形体の吸水率ｗは４１％以下であることが好ましい。より好ましくは４０％以下である。
前記ｗは、前記かさ比重試験に準じて求められる乾燥時の質量Ｗ０、試験片を水中につるして量ったときの質量Ｗ１および吸水時の質量Ｗ２とから（Ｗ２−Ｗ０）／（Ｗ２−Ｗ１）を算出して求められる。
【０００９】
厚さが６ｍｍの本発明の成形体についてＪＩＳ　Ａ　５４２２の７．５に規定する曲げ破壊荷重試験に準じて求めた曲げ破壊荷重Ｓは８Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。より好ましくは８．５Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは８．８Ｎ／ｍｍ２以上である。
【００１０】
本発明の成形体の２４時間吸水試験体についてＡＳＴＭ　Ｃ６６６−Ａ法に準じて凍結融解サイクル試験を５０サイクル行なって求めた当該試験体の体積変化率の絶対値ΔＶは０．３％以下であることが好ましい。
【００１１】
厚さが６ｍｍ以上の本発明の成形体の釘貫入抵抗Ｒは１９０Ｎ／ｍｍ２以下であることが好ましい。１９０Ｎ／ｍｍ２超では本発明の成形体を建物の躯体等に釘止めする作業がしにくくなる、または釘止めの際に本発明の成形体が破損しやすくなる。より好ましくは１８０Ｎ／ｍｍ２以下である。
【００１２】
前記Ｒは次のようにして測定される。すなわち、５ｔのロードセルを装着したＡ＆Ｄ社製テンシロン型試験機（型番：ＵＣＴ−５Ｔ）のヘッド部に窯業系サイディング用の直径２．３ｍｍ、長さ４０ｍｍの釘（旭硝子社製ステンレスリングネールＶＲＮ４０）を固定し、この釘を、含水率を７％に調整した本発明の成形体に３ｍｍ／分の速度で貫入させそのときに生じる抵抗を測定しこれをＲとする。
【００１３】
本発明の成形体は、セメント組成物を周知の押出し成形方法によって所望の形状に成形して未硬化成形体を得、この未硬化成形体を養生して硬化させ製造される。
養生としては、たとえば６０〜８０℃の飽和蒸気圧下での湿潤養生、１４０〜１８０℃の高温高圧下でのオートクレーブ養生が挙げられる。また、湿潤養生後にさらにオートクレーブ養生を行なってもよい。
【００１４】
セメント組成物は、セメントもしくは石灰の少なくともいずれか１種、繊維質原料、かさ密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下である骨材（以下、軽量骨材という。）、水を必須成分として含有する。
【００１５】
前記かさ密度は、ＪＩＳ　Ｋ　５１０１の２０．１に規定する静置法での見かけ密度の測定法に準じて測定される見かけ密度である。
【００１６】
次にセメント組成物の成分について説明する。なお、セメント組成物中の各成分の含有割合は、セメント組成物から水を除いたものを１００質量部とする質量部（以下、単に部という。）表示で表す。
【００１７】
セメントとしては、ポルトランドセメント、アルミナセメント、耐硫酸塩セメント、高炉セメント、ポゾランセメント等が例示される。このうち、ポルトランドセメントおよびアルミナセメントは早強性があり、また中間生成物であるエトリンガイトやモノサルフェイト水和物を生成しにくく、またトバモライトの生成が容易であるので好ましい。
硬化速度を速めたい等の場合には石灰を含有することが好ましい。
【００１８】
セメントおよび石灰の含有割合の合計は５〜７０部であることが好ましい。５部未満では、ＣａＯ分とＳｉＯ２分の水和反応生成物が少なくなって強度が低下するおそれがある。より好ましくは２０部以上、特に好ましくは３０部以上である。７０部超では未反応の水酸化カルシウム分が多くなり、炭酸ガスによる炭酸化反応が起こりやすくなって耐久性が低下するおそれがある。より好ましくは５０部以下、特に好ましくは４０部以下である。
【００１９】
繊維質原料としては、ガラス繊維、ロックウール、金属繊維等の無機質繊維、または、パルプ、木繊維、ポリエチレン、ビニロン、ポリプロピレン、アクリル等の有機質繊維が挙げられる。パルプおよび木繊維は安価である、またはセメントとの親和性が高いという点で優れる。ガラス繊維およびポリプロピレン繊維は引張り強度が高いという点で優れる。
【００２０】
繊維質原料の含有割合は２〜３０部であることが好ましい。２部未満では成形体の強度が低下する。より好ましくは４部以上である。３０部超では繊維質原料をセメント組成物中に均一に分散させにくくなる。より好ましくは１５部以下、特に好ましくは１０部以下である。
【００２１】
軽量骨材の含有割合は４０部以下であることが好ましい。４０部超では成形体の強度が低下する、または耐凍害性能が低下するおそれがある。より好ましくは３５部以下、特に好ましくは３０部以下である。
【００２２】
軽量骨材にはポゾランではないもの（以下、非ポゾラン軽量骨材という。）が存在しなければならない。ここでポゾランとは、それ自体ではセメントのように水と反応して硬化する性質はないが、石灰やセメント水和の際に生成する水酸化カルシウムと結合して安定な不溶解性の化合物を生成して硬化する、珪酸（ＳｉＯ２）質物質の粉末である。
【００２３】
非ポゾラン軽量骨材としては、かさ密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下であるパーライトが挙げられる。
非ポゾラン軽量骨材の一部または全部がパーライトであることが好ましい。
【００２４】
非ポゾラン軽量骨材の含有割合が１部未満では、ポゾランである軽量骨材が多くなって成形体が脆化し前記Ｒが大きくなる。好ましくは２部以上、より好ましくは３部以上である。
【００２５】
また、軽量骨材には１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下であるもの（以下、高強度軽量骨材という。）が存在しなければならない。
前記１０ＭＰａの静水圧下における破壊率は次のようにして測定される。すなわち、軽量骨材とグリセリンとを体積比１：１で混合してグリセリン中に軽量骨材を均一に分散させ、これをチャック付きビニール袋に空気が入らないように入れてチャックをして密封する。この密封されたビニール袋を、たとえばマイクロテック・ニチオン社製の耐圧試験装置の水で満たされた加圧容器の中に入れ、１０ＭＰａに加圧し１分間保持する。
【００２６】
次に、加圧容器から前記ビニール袋を取り出す。ビニール袋から軽量骨材−グリセリン混合液を流し出し、アセトン等の有機溶剤を用いてグリセリンを除去して軽量骨材（加圧処理軽量骨材）を分離する。
【００２７】
この加圧処理軽量骨材を水と混合し、分液ロート等を用いて浮揚分と沈降分に分離する。
前記沈降分の質量ＷＳを測定し、ＷＳを加圧処理軽量骨材の質量Ｗで除して百分率表示で表したものが前記破壊率（単位：％）である。
【００２８】
高強度軽量骨材が１部未満では前記ΔＶが大きくなり耐凍害性能が低下する。好ましくは２部以上、より好ましくは３部以上である。
【００２９】
高強度軽量骨材としてはかさ密度が１．０ｇ／ｃｍ３以下、かつ１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下であるフライアッシュバルーン、ガラスバルーン、高強度シラスバルーン等が挙げられる。
高強度軽量骨材の一部または全部がフライアッシュバルーンであることが好ましい。
【００３０】
非ポゾラン軽量骨材と高強度軽量骨材の含有割合の合計が９部未満では、前記ρが大きくなり軽量性が不充分になる、または前記Ｒが大きくなる。好ましくは１４部以上、より好ましくは１７部以上である。３０部超では強度が低下する、または耐凍害性能が低下する。好ましくは２５部以下である。
なお、セメント組成物が１０ＭＰａの静水圧下における破壊率が３０％以下である非ポゾラン軽量骨材を含有する場合、前記含有割合の合計の計算に際しては当該非ポゾラン軽量骨材は非ポゾラン軽量骨材として扱い、高強度軽量骨材としては扱わないものとする。すなわち重複計算は行なわない。
【００３１】
水の含有割合は３０〜７０部であることが好ましい。より好ましくは３５〜５０部である。
【００３２】
セメント組成物は以上の成分を必須成分として含有するが、その他に以下に述べるような成分を含有する、または含有してもよい。なお、セメント、石灰、繊維質原料および軽量骨材の含有割合の合計は、好ましくは４０部以上、より好ましくは５０部以上、特に好ましくは５５部以上である。
【００３３】
セメント組成物は珪石粉末、スラグ、マイクロシリカ、ソーダライムシリカガラス粉末等のＳｉＯ２無機物粉末を含有する。その含有割合は、好ましくは１５部以上、より好ましくは２０部以上である。また、当該含有割合は６０部以下であることが好ましい。より好ましくは５０部以下、特に好ましくは４０部以下である。なお、ＳｉＯ２無機物粉末は、ＳｉＯ２を質量百分率表示で２０％以上含有し、かつかさ密度が１．０ｇ／ｃｍ３超である無機物粉末である。
【００３４】
珪石粉末はセメントの水和反応において生成する水酸化カルシウムと水熱反応しＣａＯ−ＳｉＯ２系水和物またはトモバライトを生成し、成形体の耐久性または強度を向上させる。珪石粉末を含有する場合、その含有割合は１〜６０部であることが好ましい。６０部超ではかえって成形体の強度が低下する。より好ましくは４０部以下、特に好ましくは３５部以下である。１部未満では前記水和物またはトモバライトの生成が少ない。より好ましくは２０部以上、特に好ましくは２５部以上である。
【００３５】
水酸化マグネシウム粉末は水和物の安定性を増加させ、成形体の長期的な耐久性を向上させる効果を有する。水酸化マグネシウム粉末を含有する場合、その含有割合は１〜１０部であることが好ましい。
【００３６】
炭酸カルシウム粉末およびマイカ粉末はセメント等の反応性を損なうことまたはマイカ粉末を含有する場合、その含有割合の合計は１〜３０部であることが好ましい。
【００３７】
スラグは成形体の強度を向上させる効果を有する。これはスラグ中のＡｌ２Ｏ３の反応によりトバモライトの生成が容易になるためと考えられる。スラグを含有する場合、その含有割合は２〜５０部であることが好ましい。オートクレーブ養生を行なう場合は２〜１０部であることが好ましい。１０部超ではオートクレーブ養生時にＨ２Ｓ等の発生が顕著になる。
スラグとしては高炉スラグ微粉末が好ましい。ブレーン比表面積が４０００ｃｍ２／ｇ以上であり、ＳｉＯ２の他にＡｌ２Ｏ３、ＣａＯを主成分とするものがより好ましい。
【００３８】
石膏はセメント組成物の可塑性を向上させ、成形体の欠け等を低減する効果を有する。石膏を含有する場合、その含有割合は２〜３０部であることが好ましい。３０部超では水和の初期にエトリンガイトやモノサルフェイト水和物が多く生成し、最終生成物であるトバモライトが生成しにくくなる。オートクレーブ養生を行なう場合は２〜１０部であることが好ましい。
【００３９】
マイクロシリカは平均粒径が０．１〜１μｍである超微粒子であり、繊維質原料等の間に充填され、成形体における穴や亀裂の生成を防止し表面意匠性を向上させる効果を有する。マイクロシリカを含有する場合、その含有割合は２〜２０部であることが好ましい。２０部超では最終生成物であるトバモライトが生成しにくくなるおそれがある。
【００４０】
マイクロシリカとしては、フェロシリコン生産時または脱珪ジルコニア生産時に生じる珪酸質ダストであるフュームドシリカが好ましい。また、ＳｉＯ２含有量が８０質量％以上のものが好ましい。また、ブレーン比表面積は、好ましくは１０ｍ２／ｇ以上、より好ましくは２０ｍ２／ｇ以上である。
【００４１】
有機系混和剤は、セメント組成物を押出し成形するときに適度の粘性を付与し流動性を改善するために使用してもよい。有機系混和剤を含有する場合、その含有割合は０．５〜１０部であることが好ましい。０．５部未満では流動性の改善効果が小さい。より好ましくは１部以上である。１０部超ではかえって流動性が高くなりすぎ成形性が低下する。より好ましくは６部以下、特に好ましくは４部以下である。有機系混和剤としてはメチルセルロース、ヒドロキシセルロース等が挙げられる。
【００４２】
【実施例】
表１のセメント〜フライアッシュバルーンの欄に質量部表示で示す粉体組成物となるように各原料を調合し１５６８ｇの粉体組成物を得た。これに、同表のメチルセルロースおよび水の欄に同じく質量部表示で示す割合のメチルセルロースおよび水を添加してニーダールーダー型混練機にて混練し、２２２０〜２３２０ｇのセメント組成物を得た。
【００４３】
次に、このセメント組成物を押出し成形機で成形し、厚さ６ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ３００ｍｍの未硬化成形体とし、この未硬化成形体を８０℃飽和水蒸気圧で８時間養生し、その後オートクレーブで１６０℃で１５時間養生を行ってセメント成形体を作製した。例１〜６は実施例、例７、８は比較例である。
【００４４】
使用した原料は以下のとおりである。
セメント：三菱マテリアル社製普通ポルトランドセメント。
珪石粉末：秩父鉱業社製微粉珪石粉末。
【００４５】
セルロース繊維：ハーマック社製バージンパルプをハンマーミルで粉砕したもの。
水酸化マグネシウム：旭硝子社製工業用水酸化マグネシウム。
炭酸カルシウム：奥多摩鉱業社製ＴＲ−３５２。
【００４６】
フライアッシュバルーン：東海工業社製メタスフィアー。平均粒径は１３０μｍ、１０ＭＰａの静水圧下における破壊率は１０％。
前記平均粒径は次のようにして測定した。すなわち、電動篩機を用い、直径１００ｍｍ、深さ４５ｍｍで篩の目開き４５，７５，１０６，１５０，２１２，３００，４２５，５００，６００，８５０μｍのＪＩＳ　Ｚ８８０１に準拠した篩で篩い分け、目開きの小さい篩下の粒子重量から累積し５０％になる点を平均粒径とした。
【００４７】
パーライト：太平洋パーライト社製中空パーライトＫＰＳ。平均粒径は１３０μｍ、１０ＭＰａの静水圧下における破壊率は６２％。
メチルセルロース：信越化学工業社製ｈｉ９０ＳＨ。
【００４８】
例１〜８の成形体について、かさ比重ρ、吸水率ｗ（単位：％）、曲げ破壊荷重値Ｓ（単位：Ｎ／ｍｍ２）、釘貫入抵抗Ｒ（単位：Ｎ／ｍｍ２）、凍結融解サイクル試験・５０サイクル体積変化率ΔＶ（単位：％）を測定した。結果を表１に示す。
【００４９】
【表１】
2004090250.tif 000002
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、押出し成形によってかさ比重が０．８〜１．２である窯業系サイディング等の軽量セメント成形体が得られる。
また、本発明の好ましい形態によれば、釘止めがしやすく、かつ耐凍害性に優れた軽量セメント成形体が得られる。