Hydraulic inorganic formed product

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は水硬性無機質成型体に関するもので、水硬性無機質成型体は、外壁、屋根材、内装材等の建築資材などに利用される。 【０００２】 【従来の技術】セメント等の水硬性材料からなる窯業系外壁材等の建築資材は低比重品から高比重品までバラエティに富む製品群がある。 それぞれ一長一短があり、低比重品は軽量で切削性、釘打ち性に優れる代わりに強度が弱い。 高比重品は逆に高強度であるが、硬いために切削性に劣るという側面がある。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】切削性に劣ると加工時に特殊な鋸が必要であったり、鋸歯の磨耗が激しく、たびたび交換を行わなければならない。 そこで高い強度のでる高比重品で切削性が良好な製品の出現が待たれている。 【０００４】 【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題を解決するため、セメントの反応性、反応生成物の物性等を考慮して鋭意検討を重ねた結果、切削性とセメント板中の非晶質成分量にある相関があることを見いだし、
比重１．２〜１．７の高比重品において所定の非晶質成分量であれば切削性が良好であることを見出し、本発明に至った。 【０００５】すなわち本発明の要旨は、Ｃｕ−ｋα線を用い、Generator tension ：４０ｋＶ、Generator curr
ent ：３０ｍＡ、Divergence slit ：１°、Receiving
slit：０．２°、Step size ：０．０５０°２θ、Time
per step ：１．００Ｓ、の条件下、連続法により粉末Ｘ線回折を測定した場合、２θ＝２０〜４０°の間に観察されるブロードなピークの面積が１５０〜４００［co
unts・°］であることを特徴とする比重が１．２〜１．
７ｇ／ｃｍ ³の水硬性無機質成型体に存する。 本発明において、Ｘ線回折図形における２θ＝２０〜４０°の間に観察されるブロードなピークのことを「非晶質成分」
といい、上記の方法で求めたこのブロードなピークの面積を「非晶質成分量」という。 【０００６】 【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の水硬性無機質成型体は、まず通常、水硬性材料に水を加えて混練し、水硬性無機質組成物を得る。 本発明に用いる水硬性材料は、セメント、石膏等の水硬性を有する無機材料が挙げられ、セメントが好ましく用いられる。 セメントとしては、普通ポルトランドセメント、
早強ポルトランドセメント、低熱セメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、アルミナセメントおよび低収縮セメントなどが挙げられる。 【０００７】セメントの配合量は、水を除いたすべての原料に対して、通常２０〜５０重量％である。 セメントの配合量が２０重量％より少ないと強度が不十分であり、一方、５０重量％より多いとブロードなピークの面積が４００［counts・°］を超え、切削性が悪くなるおそれがある。 本発明の水硬性無機質組成物は、水硬性材料の他に珪酸質原料、石灰質原料、骨材、補強繊維、成形助剤等を含んでいてもよく、好ましくは、セメント、
珪酸質原料および補強繊維を含み、さらに好ましくは、
セメント、珪酸質原料、補強繊維および成形助剤を含む。 【０００８】珪酸質原料は、非晶質、結晶質のいずれでも良く、具体的には５〜１２号の珪砂、珪藻土、珪石、
石英、珪石を含んだ鉱物、粘土鉱物、砂利、砕石、活性白土などの天然品が上げられる。 またシリコンダストなどの工業副産物でもよい。 珪酸質原料を含むことにより未硬化の成型体が硬化する際の収縮を防止することができ、得られる成型体の比重を軽くすることができ、さらに得られた成型体の強度を高めることができる。 珪酸質原料の配合量は、セメント１００重量部に対して、通常２０〜５００重量部である。 好ましくは、水を除いたすべての原料に対して２０〜８０重量％である。 【０００９】石灰質原料としては、生石灰、消石灰などが挙げられる。 石灰質原料の配合量は、セメント１００
重量部に対して通常０〜５０重量部である。 骨材としては、細骨材、軽量骨材などが挙げられ、具体的には砂、
石、シラスバルーン、パーライト、発泡ポリエチレンなどが挙げられる。 骨材の配合量は、水硬性材料１００重量部に対して、通常０〜２００重量部、好ましくは０〜
２０重量部である。 軽量骨材が多すぎると、得られる成形体の比重が軽くなりすぎ、目的とする比重１．２〜
１．７ｇ／ｃｍ ³とすることが困難である。 【００１０】補強繊維としては、パルプなどの天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、ポリプロピレン繊維などの有機繊維などの公知の繊維状物質を用いることができる。 これらは単独、もしくは２種以上混合して用いても良い。 補強繊維を配合することにより、得られる成型体の強度を向上させることができる。 補強繊維の配合量は、水硬性材料１００重量部に対して、通常０．５〜２０重量部である。 【００１１】成形助剤として、保水剤、減水剤、増粘剤、凝結剤、凝結遅延剤等、通常使用しうる助剤が使用しうる。 通常、押出成形しやすくするために増粘剤を配合する。 増粘剤としては、通常、セルロース系化合物が用いられる。 セルロース系化合物としては、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロースが挙げられる。 増粘剤の配合量は、水硬性材料１００重量部に対して、通常０．５〜６重量部である。 【００１２】水は、水を除いたすべての原料１００重量部に対して、通常２５〜５０重量部である。 水の配合量が２５重量部より少ないと、水硬性組成物を十分に混練することができず、均質な成型体を得ることができない。 一方、５０重量部より多いと、得られる成型体の比重が軽くなりすぎる。 これらの水硬性材料、水、必要に応じて、珪酸質原料、石灰質原料、骨材、補強繊維、成型助剤などからなる、未硬化の水硬性無機質組成物は、
次いで、所定の形状に賦形される。 【００１３】賦形の方法は、押出成型、型枠に流し込む方法、抄造法など公知の成型方法が用いられる。 好ましくは、押出機の内部を減圧状態にしながら混練、押出を行う真空押出成型が用いられる。 減圧状態にしながら混練、押出を行うことで、未硬化の水硬性組成物に含まれる空気を抜くことができ、その結果、得られる成型体の比重を高くすることができる。 【００１４】このようにして得られた未硬化の成型体は、養生することにより硬化される。 養生としては、通常、室温放置または加温加湿状態に放置する一次養生を行い、必要に応じ、さらにオートクレーブ養生を行ってもよい。 養生の条件は、セメントと水の配合量などにより適宜決定される。 例えば、セメントの配合量が、水を除いた原料に対して、通常４０〜５０重量％と多く、かつ、水の配合量が、水を除いた原料に対して、通常２５
〜３５重量％と少ない場合などの、得られる成型体の比重が高くなる場合は、通常、温度４０〜８０℃、湿度７
０〜９５％の加温加湿状態の一次養生を、通常１〜２０
時間程度行われる。 【００１５】また、セメントの配合量が、水を除いた原料に対して、通常２０〜３０重量％と少なく、かつ、水の配合量が、水を除いた原料に対して、通常３５〜５０
重量％と多い場合などの、得られる成型体の比重が低くなる場合は、通常、温度４０〜８０℃、湿度７０〜９５
％の加温加湿状態の一次養生を、通常１〜２０時間程度行った後、通常１４０〜２００℃、飽和水蒸気圧におけるオートクレーブ養生を通常１〜１０時間行う。 【００１６】Ｘ線回折図形において、２θ＝２０〜４０
°の間はＣＳＨ系の非晶質成分がブロードなピークとして表れることが知られており、このＣＳＨ系の非晶質成分は、水硬性材料に水を加えると、硬化の過程の中で徐々に生じてくるので、養生の条件により、非晶質成分量を制御することができる。 このようにして得られた水硬性無機質成型体の比重は、１．２〜１．７ｇ／ｃｍ ³と比重が大きいものとなる。 比重がこの範囲であると、曲げ強度が通常１００〜１５０ｋｇ／ｃｍ ²と大きく、外壁材として好適に使用することができる。 【００１７】得られた水硬性無機質成型体の非晶質成分量は、Ｘ線回折測定をもとに算出される。 また、切削性はその簡易判断法である釘侵入荷重法にて判断する。 具体的に、非晶質成分量は、以下の条件で、Ｃｕ−ｋα線を用い、連続法で粉末Ｘ線回折（以下「ＸＲＤ」ともいう）を測定し、得られたチャートにおいて次の（１）〜
（３）の作業を行い、式１から算出する。 図１に作図例を示す。 なお、ＸＲＤを測定に際しては、無機質成型体を粉砕して試料とするが、無機質成型体は種々の物質の混合物であることから、粉砕後、組成が均一になるようにしてから、試料を採取する。 【００１８】（１）２θ＝１７〜２０°のノイズの中央を２θ軸と平行に引き（ベースライン）、この線の高さ
[counts]を読みとり、ｄとする。 （２）２θ＝２０〜４０°の間のブロードなピークのノイズの中央に接線を引き、（１）の線とともに三角形を形成する。 （３）三角形の頂点（ｃ[counts]）と底辺の２点（ａ
［°］，ｂ［°］）を定める。 （但しａ＞ｂ） （４）非晶質成分量は形成した三角形の面積として、式１より求める。 単位は［counts・°］となる。 【００１９】 【数１】 非晶質成分量＝（ａ−ｂ）×（ｃ−ｄ）／２ ……式１ 【００２０】本発明の水硬性無機質成型体の非晶質成分量は、１５０〜４００［counts・°］である。 １５０
［counts・°］より少ないと反応が不十分であり十分な強度が得られない。 ４００［counts・°］より多いと切削性が悪くなる。 これは４００［counts・°］より多くのＣＳＨが存在すると、ＣＳＨが非晶質で低比重であるために占有容積が多く、ミクロな空隙が減少していくためと推察される。 【００２１】Ｘ線回折の測定条件は、次の通り。 Generator tension ：４０ｋＶ Generator current ：３０ｋＶ Tube anode： Ｃｕ Divergence slit ：１° Receiving slit ：０．２° Step size ：０．０５０°２θ Time per step ：１．００Ｓ 【００２２】 【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、下記実施例に限定されるものではない。 釘侵入荷重測定は、次のように行った。 針侵入荷重測定の結果は、水硬性無機質成型体のサンプルに、釘が１ｍｍ内部に入っていくのに必要な荷重を表す。 測定機器はテンシロンを用いた。 圧縮治具に丸釘１．７ｍｍの釘の先端が下に向くように固定する。 サンプルは釘と垂直（圧縮治具の加圧面に水平）
にセットする。 １ｍｍ／ｍｉｎの速度でロードセルを降下させ、釘をサンプル中に侵入させる。 このときサンプルの抵抗がロードセルの荷重となって表れる。 【００２３】釘侵入荷重と切削性の関係は、以下の通りである。 １０ｋｇ／ｍｍ未満 ：●：極めて切削性に優れる１０〜１５ｋｇ／ｍｍ ：◎：切削性に優れる（比重１．０程度の低比重品並） １５〜２０ｋｇ／ｍｍ ：○：切削性良好２０ｋｇ／ｍｍより高い：×：切削性に劣る【００２４】以下の条件でＸ線回折の測定を行った。 Generator tension ：４０ｋＶ Generator current ：３０ｋＶ Tube anode： Ｃｕ Divergence slit ：１° Receiving slit ：０．２° Step size ：０．０５０°２θ Time per step ：１．００Ｓ 【００２５】＜実施例１＞普通ポルトランドセメント（秩父小野田製）４０重量部、珪石（「ＭＳ３５」秩父工業製）１００重量部、メチルセルロース２重量部をミキサーにて十分空練りした後、水５０重量部を添加し、
均一になるまで充分に混練した。 得られたセメント混練物を９．４ｃｍ×６．３ｃｍポリ容器の型枠に厚さ１．
３ｃｍになるよう流し込み、賦形した。 この未硬化の成形体を温度６０℃、相対湿度９５％の恒温恒湿槽中に１
０時間放置し、養生硬化させた。 養生後、ポリ型枠から成形体をはずし、比重、釘侵入荷重測定およびＸＲＤ測定を行い、釘侵入荷重と非晶質成分量を算出した。 結果を表１に示すように、比重１．２７、釘侵入荷重は１１
Ｋｇ、非晶質成分量は２７３であった。 釘侵入荷重が２
０Ｋｇ以下であることより、切削性に優れていることがわかる。 【００２６】＜実施例２＞実施例１において、普通ポルトランドセメント４０重量部を１００重量部とし、水量５０部を６５重量部とした以外は、実施例１と同じ方法で行った。 表１にしめすように比重１．２９、釘侵入荷重は１６Ｋｇ、非晶質成分量は３５０であった。 釘侵入荷重が２０Ｋｇ以下であることより、切削性は良好であることがわかる。 【００２７】＜実施例３＞実施例１において普通ポルトランドセメント４０重量部を８０重量部とし、水５０重量部を６５重量部とした以外は、実施例１と同じ方法で行った。 表１に示すように比重１．２７、釘侵入荷重は１１Ｋｇ、非晶質成分量は３３８であった。 釘荷重が２
０Ｋｇ以下であることより、切削性に優れていることがわかる。 【００２８】＜実施例４＞実施例１において普通ポルトランドセメント４０重量部を９０重量部とし、水５０重量部を６５重量部とした以外は、実施例１と同じ方法で行った。 表１に示すように比重１．２６、釘侵入荷重は１４Ｋｇ、非晶質成分量は３００であった。 Ｘ線回折図形を図１に示す。 釘荷重が２０Ｋｇ以下であることより、切削性に優れていることがわかる。 【００２９】＜実施例５＞普通ポルトランドセメント４
０重量部、珪石１００重量部、故紙パルプ６重量部、メチルセルロース２重量部、ポリプロピレン繊維１重量部をミキサーにて十分空練りした後、水５０重量部を添加し、均一になるまで充分に混練した。 得られたセメント混練物を押し出し成型機に板状に成形した。 この未硬化の成形体を温度６０℃、相対湿度９５％の恒温恒湿槽中で１０時間養生硬化させた。 養生後、更に１６０度で５
時間水熱養生を行った。 ２回目の養生ののち成形体の比重、釘侵入荷重測定およびＸＲＤ測定を行い、釘侵入荷重と非晶質成分量を算出した。 結果は表１に示すように、比重１．４４、釘侵入荷重は２０ｋｇ、非晶質成分量は１６７であった。 釘侵入荷重が２０Ｋｇ以下であることより、切削性は良好であることがわかる。 【００３０】＜実施例６＞普通ポルトランドセメント１
００重量部、珪石１００重量部、故紙パルプ６重量部、
メチルセルロース３重量部、茶色無機顔料１０重量部をミキサーにて十分空練りした後、水７５重量部を添加し、均一になるまで充分に混練した。 得られたセメント混練物を押し出し成型機にて板状に成形した。 この未硬化の成形体を温度６０℃、相対湿度９５％の恒温恒湿槽中で１０時間養生硬化させた。 この成型体の比重、釘侵入荷重測定およびＸＲＤ測定を行い、釘侵入荷重と非晶質成分量を算出した。 結果は表１に示すように、比重１．５５、釘侵入荷重は１１ｋｇ、非晶質成分量は１６
０であった。 釘侵入荷重が２０Ｋｇ以下であることより、切削性は良好であることがわかる。 【００３１】＜比較例１＞実施例３で得られた成型体を更に１６０度で５時間水熱養生を行った。 この養生の後、成形体の釘侵入荷重測定およびＸＲＤ測定を行い、
釘侵入荷重と非晶質成分量を算出した。 結果は表１に示すように、比重１．２７、釘侵入荷重は２４ｋｇ、非晶質成分量は６２４であった。 釘侵入荷重が２０Ｋｇより大きいことより、切削性に劣ることがわかる。 【００３２】＜比較例２＞実施例５においてセメント４
０重量部の対し、１００重量部使用した以外は、実施例５と同じ方法行った。 結果は表１に示すように、比重１．６０、釘侵入荷重は４１ｋｇ、非晶質成分量は７１
３であった。 釘侵入荷重が２０Ｋｇより大きいことより、切削性に劣ることがわかる。 【００３３】 【表１】

【図面の簡単な説明】 【図１】 実施例３で得られた成型体のＸ線回折図形。 【符号の説明】 ａ 非晶質成分量測定のための底辺の点ｂ 非晶質成分量測定のための底辺の点ｃ 非晶質成分量測定のための頂点ｄ 非晶質成分量測定のためのベースライン