(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機物質、水及び油性物質からなる原材料を二軸連続ニーダーに供給して連続的にＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成しながら成形する無機質成形板の連続製造方法において、該二軸連続ニーダーのホッパー部からバレル内部に至る部分にフィード機能を有する少なくとも１ピッチ以上のスクリュー型パドルが装着されていて、原材料を該スクリュー型パドルによってバレル内部に供給すること、ならびに、該二軸連続ニーダーが一対の回転軸にパドルを装着した構造であって、パドルとバレル内壁との最小ギャップが０．２〜５．０ｍｍであり、該パドルを毎分６０回転以上の回転速度で混練し、かつ原材料の該二軸連続ニーダーにおける混練時間が１５秒〜５分間であることを特徴とする無機質成形板の連続製造方法。
【請求項２】
混練用のパドルの形状が凸レンズ状であることを特徴とする請求項１記載の無機質成形板の連続製造方法。
【請求項３】
二軸連続ニーダーによって形成されたＷ／Ｏエマルジョン組成物を真空室を通過させてから押出成形することを特徴とする請求項１または２に記載の無機質成形板の連続製造方法。
【請求項４】
無機物質が水硬性物質であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無機質成形板の連続製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機質成形板を効率よく連続的に成形することが可能な連続製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、押出成形法で生産された無機質板は建築用途を中心に広く使用されている。無機質板の中でもセメント板は一般に、まずセメント、骨材、混和剤、増粘剤及び補強繊維を乾式混合し、次いで水及び混和剤を加えて湿式混合して得られたセメントスラリーを押出成形することによって製造されている。しかしながら、この方法では膨大な設備投資を必要とすること、押出成形性や保型性を付与するためにセメントスラリーの粘度をある程度以上にする必要があり、そのために１５ｋｇ/ｃｍ2以上の押出圧力が必要となること等の問題があった。また、セメントスラリーがもともと水性であることにより、アスべスト以外の補強繊維の使用が困難であるという問題もあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一方、セメント、水及び重合性モノマーを乳化剤の存在下で撹拌混合して得られるセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を押出成形した後、養生させると、機械的性質に優れたセメント板が得られることが知られている。このセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物は、通常のセメントスラリーと違って、せん断力をかけた状態では流動するが、せん断力をかけない状態（静置状態）では流動性が少ない性質（いわゆるチクソトロピー性）を有していることから、押出成形の際の押出圧力が低圧ですみ、また成形後の保証性に優れているという利点を有している。更に、該セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物は、油性物質が連続層となっているので、合成繊維系の補強繊維が使用できるという特徴も有している。
【０００４】
しかしながら、Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を利用して無機質成形板を工業的に生産するためには、以下に述べるような問題があった。すなわち、撹拌混合槽でＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成し、次いでこれを押出機に供給して押出成形する方法では、混合槽中で形成されたＷ／Ｏエマルジョン組成物のエマルジョンを全量が押出機に供給し終えるまで安定に保つ必要があり、また、例えば、無機物質として水硬性物質を使用した場合には水和反応が進行する前に使用する必要があった。また、大型の混合槽を使用した場合は、槽内の全域にわたって撹拌することが困難であり、また機械設備に多額の費用を要するという問題もあった。
【０００５】
一方、押出成形機に原材料を連続的に供給して、押出成形機内でＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成させて押出成形する方法の場合は、安価な機械設備で製造が可能であるという利点があるが、通常の押出成形機ではＷ／Ｏエマルジョンを押出成形中に形成させることは困難であり、従来の押出セメント板の製造に使用される押出機では、Ｗ／Ｏエマルジョン組成物が形成されないままの状態で押出成形さされるという問題があった。
【０００６】
混練能力の高い二軸連続ニーダーを使用してＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成しながら押出成形する方法も提案されているが、Ｗ／Ｏエマルジョンの形成される前後で流動特性が大きく変化すること及びＷ／Ｏエマルジョン組成物が高いチクソトロピー性を有しているということから、回転軸に装着するパドルとして混練能力の高いものを使用した場合には、フィード、排出性に問題が生じ、フィード、排出機能を有するパドルを装着した場合は、混練能力が不足して均一なＷ／Ｏエマルジョン組成物の形成が困難となるという問題があった。
【０００７】
このような問題を解決する方法の一つとして、二軸連続ニーダーの混練部と押出成形部との接続部にスペーサーを設けて滞留させ均一なＷ／Ｏエマルジョンを形成する方法（特開昭６２−３０００７号公報）が提案されているが、この方法によっても、均一なＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成しながら押出成形できるように製造条件をコントロールすることは困難であった。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決して連続的に無機質含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を形成し、それを安定して成形できる無機質成形板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、無機物質、水及び油性物質からなる原材料を二軸連続ニーダーに供給して連続的にＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成しながら成形する無機質成形板の連続製造方法において、該二軸連続ニーダーが一対の回転軸にパドルを装着した構造であって、パドルとバレル内壁との最小ギャップが０．２〜５．０ｍｍであり、該パドルを毎分６０回転以上の回転速度で混練し、かつ原材料の該二軸連続ニーダーにおける混練時間が１５秒〜５分間であることを特徴とする無機質成形板の連続製造方法が提供される。
【００１０】
すなわち、無機物質、水及び油性物質を二軸連続ニーダーを用いて特定条件下で撹拌混練すれば、均一で押出成形可能なＷ／Ｏエマルジョン組成物を連続的に形成でき、目的とする無機質成形板が安定して押出成形できることを見いだし、本発明に到達した。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面に基づいて詳細に説明する。
図面は本発明で使用する装置の一例を示し、図１−（ａ）は二軸連続ニーダー１の一例を示す概略説明図であり、図１−（ｂ）は図１−（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。また、図２は押出装置６を組み合わせた製造装置の全体概念図である。二軸連続ニーダー１は、図１−（ａ）に示すように、原料投入用のホッパー部２から投入された原料が、バレル３内の一対の回転軸４及びそれに装着された各種形状のパドルの回転によって、フィード、混練されて排出される構造となっている。二軸連続ニーダー１は、目的に応じてパドルを適宜選択して組み合わせて使用することができる構造となっていて、パドルの形状としてはスクリュー型、羽子板状、矩形、凸レンズ状等が挙げられる。特に、Ｗ／Ｏエマルジョンを連続的に形成するためには、少なくとも混合撹拌機能、圧縮、引き伸ばし、せん断作用のある混練用のパドル５２を組み合わせて使用する必要があり、凸レンズ状のパドルが混練用パドル５２として好適に使用できる。
【００１２】
また、形成されたＷ／Ｏエマルジョン組成物が高いチクソトロピー性を有していて排出が困難なことから、原材料をバレル３内部、特に混練用パドル５２に供給するために、ホッパー部２からバレル３内部に至る部分に、フィード機能を有する少なくとも１ピッチ以上のスクリュー型パドル５１を装着することが好ましい。スクリュー型パドル５１のピッチ数が１ピッチ未満であったり、スクリュー型５１の代わりにフィード機能のない、例えば凸レンズ状パドルを装着した場合には、場合によっては押出量が不安定になったり、原材料が逆流したりするので好ましくない。
【００１３】
更に、パドルを選択するに当たっては、パドルとバレル３内壁との最小ギャップが０．２〜５．０ｍｍになるようにする必要がある。この最小ギャップが５．０ｍｍを越えると、バレル３の内壁に付着しているＷ／Ｏエマルジョン組成物の高いチクソトロピー性によって混練されずに滞留したり、部分的にＷ／Ｏエマルジョンが形成されないまま排出されて、無機質成形板の品質が安定しない原因となったり、場合によってはゲル化して二軸連続ニーダー１の故障の原因となるので好ましくない。また、ギャップが例えば０．２ｍｍ未満の場合には、原材料がギャップ間に詰まりやすく、二軸連続ニーダー１を運転すること自体が困難となる。なお、最小ギャップとは、例えば、パドルの形状が凸レンズ状である場合には、バレル３の内径の１／２からパドルの長軸径の１／２を差し引いた値に一致する値である。
【００１４】
本発明においては、上述した条件を満たす二軸連続ニーダー１に、無機物質、水及び油性物質からなる原材料を投入して、連続的にＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成するのであるが、その際に、パドルの回転速度を毎分６０回転以上、かつ原材料の混練時間を１５秒〜５分間の範囲とする必要がある。回転速度が毎分６０回転未満の場合は、混練時間を長くしてもＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成することが困難であり、また、混練時間が１５秒未満の場合は、回転速度を速くしても同様にＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成することは困難となる。一方、混練時間を５分間以上にしてもＷ／Ｏエマルジョン組成物は形成されるが、生産性が低下するので好ましくない。
【００１５】
混練時間は、バレル３のＬ／Ｄ（Ｌ：バレル長、Ｄ：バレル径）によるが、同一機種においては、原材料の供給量、回転速度、あるいはバレル３内における混練用のパドル５２の数（数が増加するとＬ２部分が長くなる、）及び形状によって決まる混練実容積（混練用のパドル５２を装着した部分：Ｌ２の容積）を変えることによって、容易に調節することができる。
【００１６】
このようにして得られたＷ／Ｏエマルジョン組成物は、そのまま押出装置６に供給して押出成形することも勿論可能であるが、真空室７を介して押出装置６に供給して押出成形するのが好ましい。本発明においては、真空室７はＷ／Ｏエマルジョン組成物中の空気を除去するばかりでなく、バレル３内への滞留を防止するという作用を有している。通常の押出成形法においても、真空室を通過させて内部の空気を除去して欠陥の少ない成形品を製造することは、広く行われていることであるが、本発明において真空室７を通過させるのは、Ｗ／Ｏエマルジョン組成物が高いチクソトロピー性を有しているという固有の問題を解決する上で、極めて有効な手段である。
【００１７】
なお、本発明でいうＷ／Ｏエマルジョン組成物とは、水、油性物質及び無機質粉末を混合撹拌して得られる油性物質の連続層中に水滴が分散した、いわゆる油中水型エマルジョン（Ｗ／Ｏエマルジョン）構造を有するものであって、油性物質としては、疎水性を有する液体であって水とＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成することが可能なものであれば特に制限はなく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、灯油、軽油あるいはスチレンのような重合性モノマー等が好適に使用できる。
【００１８】
また、無機物質としては、ポルトランドセメント、フライアッシュ、高炉スラグ等のセメントはもとより、珪砂、石膏、水酸化カルシウム、炭酸カルシウム等が挙げられ、これらは単独であるいは混合して使用できるが、前述した油性物質に重合性モノマーを使用しない場合は、無機物質のみでも結合力を発揮することが可能なセメント、石膏等で代表される水硬性物質を使用することが望ましい。
【００１９】
更に、本発明においては、Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を形成させるための乳化剤や補強繊維あるいはその他の各種添加剤を使用することも勿論可能である。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明の技術的範囲がこれらにより限定されるものではない。
【００２１】
実施例１〜３、比較例１、２
図１に示した全長が７１０ｍｍの二軸連続ニーダー１（Ｄ：８５ｍｍφ×２）のＬ０部及びＬ１部にスクリュー型パドル５１（ピッチ：８０ｍｍ、溝の幅７３ｍｍ、溝の深さ１４ｍｍ）を装着した。この時のＬ１部の長さは２００ｍｍであり、ピッチ数は２．５ピッチであった。また、Ｌ２部（２４０ｍｍ）には混練用パドル５２として凸レンズ状パドル（厚さ２０ｍｍ、長軸径８０ｍｍ、短軸径５１ｍｍ）を各々４５度になるように装着して、普通ポルトランドセメント２５重量部、水１５重量部、スチレンモノマー１重量部、乳化剤としてのソルビタン・モノオレート０．３重量部の組成比で原材料をホッパー２より投入し、表１に示す製造条件で混練して、連続的にＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成した。エマルジョンの形成性及びバレル内壁での滞留についての結果を同じく表１に示す。
なお、本実施例、比較例においては混練実容積は１．２７Ｌであり、混練時間は原材料の供給量をコントロールすることによって調節した。
【００２２】
【表１】
0003841474.tif 000002
【００２３】
実施例４〜６、比較例３、４
パドルの組み合わせを変えてＬ２部の混練実容積を変えるか、最小ギャップを変える以外は、実施例１と同様にして原材料をホッパー２より投入し、表２に示す製造条件で混練して、連続的にＷ／Ｏエマルジョン組成物を形成した。エマルジョンの形成性及びバレル内壁での滞留についての結果を同じく表２に示す。
【００２４】
【表２】
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【００２５】
表１及び２からも明らかなように、全く同じ仕様の二軸連続ニーダーを使用した場合であっても、回転速度が６０回転未満の比較例１の場合や、回転速度は高いが混練時間が１５秒未満の比較例２の場合は、Ｗ／Ｏエマルジョン組成物が形成される前に二軸連続ニーダーから排出されてしまって、目的とする無機質成形板を製造することはできなかった。また、最小ギャップが５．０ｍｍを越える比較例３及び４の場合は、バレルの内壁原材料が滞留して、長時間運転を続けた場合、滞留部分のポルトランドセメントが水和して硬化し、後の清掃作業が困難であった。特に、最小ギャップが１０ｍｍもある比較例４の場合は、Ｗ／Ｏエマルジョンの形成が不十分なものが混入していた。
一方、凸レンズ状のパドルの使用数を増やしてＬ２部の長さを長くし、混練実容積を増加させた実施例６の場合は、比較例２と同じ原材料供給量で、同じ回転速度で混練しても、混練時間が１５秒以上となるため、均一なＷ／Ｏエマルジョン組成物を連続的に形成することができた。
【００２６】
実施例７
実施例１の原料組成に更に補強繊維としてのポリプロピレン繊維（２．５ディニール、長さ１０ｍｍ）を０．６２重量部を加えて、実施例１と同様にしてＷ／Ｏエマルジョン組成物の製造を試みたが、得られたＷ／Ｏエマルジョン組成物は均一で、本発明の無機質成形板の製造に使用し得るものであった。
【００２７】
実施例９
実施例１〜７で使用した二軸連続ニーダー１の排出口に真空室７を介して押出機を接続して、上記実施例１〜７で形成されたＷ／Ｏエマルジョン組成物を押出成形して板状物とし、次いで相対湿度９３％下で３０℃から９０℃まで１７時間、９０℃で１７時間養生して、無機質成形板を製造した。この時の押出圧力は５ｋｇ/ｃｍ2以下であり、極めて押出特性が良く、板状物の保型性にも優れたものであり、得られた無機質成形板も極めて均質なものであった。また、二軸連続ニーダーの排出口付近にＷ／Ｏエマルジョン組成物の滞留も見られず、脱気の状態も良好であった。
【００２８】
比較例５
二軸連続ニーダー１のＬ１部のスクリュー型パドルに変えて凸レンズ状パドルを使用した以外は実施例１と同様にしたが、Ｗ／Ｏエマルジョンは形成されたものの二軸連続ニーダーからのＷ／Ｏエマルジョン排出量が不安定であった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、均一なＷ／Ｏエマルジョン組成物を連続的に形成することが可能となったので、押出成形性と保型性に優れ、しかも任意に比重をコントロールできるＷ／Ｏエマルジョン法によって、各種用途に使用可能な無機質成形板を安価にしかも容易に製造することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は二軸連続ニーダー１の概略説明図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】二軸連続ニーダー１に押出装置６を組み合わせた製造装置の全体概念図である。
【符号の説明】
１  二軸連続ニーダー
２  ホッパー部
３  バレル
４  回転軸
５１  スクリュー型パドル
５２  混練用パドル
Ｌ０  ホッパー部下方のスクリュー型パドルを装着した部分
Ｌ１  スクリュー型パドルを装着した部分
Ｌ２  混練用パドルを装着した部分
６  押出装置
７  真空室
【図１】
0003841474.tif 000004
【図２】
0003841474.tif 000005