JP2000086230A - アルミノ珪酸塩スラリー、硬化性無機質組成物及び無機質硬化体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱反応性が高く、成形に必要な常温可使時
間が得られ、かつ、強度及び耐水性に優れた無機質硬化
体を得ることができるアルミノ珪酸塩スラリーを提供す
る。 【解決手段】 水酸化アルミニウム及びＡｌ₂ Ｏ₃ −Ｓ
ｉＯ₂ 系粉体から選ばれる一種以上の粉体に機械的エネ
ルギーを作用させて得られる活性無機粉体（ａ）、及
び、アルカリ金属水溶液（ｂ）を混合して無機質粉体の
アルカリ懸濁液（ｃ）を得、次いで、上記無機質粉体の
アルカリ懸濁液（ｃ）とアルカリ金属珪酸塩（ｄ）を混
合することにより得られることを特徴とするアルミノ珪
酸塩スラリー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木、建築材料等
に使用される無機質硬化体の原料として好適に用いるこ
とができるアルミノ珪酸塩スラリー、硬化性無機質組成
物及び無機質硬化体に関する。

【０００２】

【従来の技術】無機成形体は、不燃性、無発煙性の建築
材料等として有用である。このようなものとしては、例
えば、アルカリの存在下で熱により硬化する無機成形体
が提案されている。特開平４−５９６４８号公報には、
アルカリ金属珪酸塩水溶液と、メタカオリン、コランダ
ム、ムライト製造時に発生する集塵装置の灰、フライア
ッシュ等のアルカリ反応性無機固体成分とを配合し、更
に、充填材、有機ベントナイト等の混和材を混入するこ
とにより、建築材料として有用な無機成形体を製造する
技術が開示されている。また、特開平４−６１３８号公
報には、アルカリ金属珪酸塩水溶液と上述のアルカリ反
応性無機固体成分及び充填材とを混練後、型内に注入
し、加熱硬化させた無機成形体が開示されている。

【０００３】しかし、このようなアルカリ反応性無機固
体成分のうち、安定的かつ安価に供給可能なカオリンや
フライアッシュについて検討したところ、カオリンは、
結晶性が高いためアルカリとの反応性が不充分であり、
良好な無機質成形体を得ることができない。フライアッ
シュは、産生する発電所により反応性にバラツキがあ
り、また、反応速度が非常に遅い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、加熱反応性が高く、成形に必要な常温可使時間が得
られ、かつ、強度及び耐水性に優れた無機成形体を得る
ことができるアルミノ珪酸塩スラリー、該アルミノ珪酸
塩スラリーを含む硬化性無機質組成物及び該硬化性無機
質組成物を用いた無機質硬化体を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のアルミノ珪酸塩
スラリーは、水酸化アルミニウム及びＡｌ₂ Ｏ₃ −Ｓｉ
Ｏ₂ 系粉体から選ばれる一種以上の粉体に機械的エネル
ギーを作用させて得られる活性無機質粉体（ａ）、及
び、アルカリ金属水溶液（ｂ）を混合して無機質粉体の
アルカリ懸濁液（ｃ）を得、次いで、上記無機質粉体の
アルカリ懸濁液（ｃ）とアルカリ金属珪酸塩（ｄ）を混
合することにより得られることを特徴とする。

【０００６】本発明の硬化性無機質組成物は、上記のア
ルミノ珪酸塩スラリー、及び、Ａｌ ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系
粉体からなることを特徴とする。

【０００７】以下、本発明のアルミノ珪酸塩スラリーに
ついて詳述する。本発明のアルミノ珪酸塩スラリーを製
造する方法は、水酸化アルミニウム及びＡｌ₂ Ｏ₃ −Ｓ
ｉＯ₂ 系粉体から選ばれる一種以上の粉体に機械的エネ
ルギーを作用させて得られる活性無機質粉体（ａ）、及
び、アルカリ金属水溶液（ｂ）を混合して無機質粉体の
アルカリ懸濁液（ｃ）を、まず得る。

【０００８】上記活性無機質粉体（ａ）を製造するため
に用いられる水酸化アルミニウムは、組成式Ａｌ₂ Ｏ₃
・３Ｈ₂ Ｏで表されるギブサイト、バイヤライト、ノル
ドストランダイト、組成式Ａｌ₂ Ｏ₃ ・Ｈ₂ Ｏで表され
るベーマイト、ダイアスポア、又は、組成式Ａｌ₂ Ｏ₃
・１／５Ｈ₂ Ｏで表されるトーダイトを指す。

【０００９】上記Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体として
は、例えば、カオリン、ムライト、ばん土、けつ岩、フ
ライアッシュ、白土、焼成汚泥、スラグ、その他カオリ
ン以外の粘土鉱物などが挙げられる。これらのうち、カ
オリンが特に好ましい。カオリンは、カオリン鉱物を５
０重量％以上含有する無機質粉体である。上記カオリン
鉱物は、２−八面体型の１：１層状の珪酸塩からなる粘
土鉱物であって、Ａｌ₂Ｓｉ₂ Ｏ₅ （ＯＨ）₄ の化学式
で示される。このようなものとしては特に限定されず、
例えば、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト等の
鉱物が挙げられる。また、カオリン鉱物の層間に水分子
を含んだハロイサイトであってもよい。

【００１０】上記カオリンは、上記カオリン鉱物以外
に、例えば、雲母、タルク、スメクタイト、アロフェ
ン、イモゴライト等の粘土鉱物；α―クオーツ等のシリ
カ鉱物；長石；沸石等の一般に粘土中に含まれる鉱物を
含んでいてもよいが、上記カオリン鉱物の含有量が５０
重量％以上のものであることが好ましい。５０重量％未
満であると、アルカリとの反応性が劣る。より好ましく
は、６０〜１００重量％である。

【００１１】上記水酸化アルミニウム及びＡｌ₂ Ｏ₃ −
ＳｉＯ₂ 系粉体の平均粒径は特に限定されないが、機械
的エネルギーの有効利用の観点から、０．１〜１０００
μｍが好ましい。より好ましくは、０．１〜１００μｍ
である。

【００１２】上記活性無機質粉体（ａ）を得るための機
械的エネルギーとしては特に限定されず、例えば、圧縮
力、せん断力、衝撃力等によるエネルギーが挙げられ
る。上記機械的エネルギーを作用させる方法としては特
に限定されず、粉砕を目的として一般的に使用される粉
砕機を用いて行うことができる。このような粉砕機とし
ては、例えば、衝撃、摩擦、圧縮、せん断等が複合した
ボールミル、振動ミル、遊星ミル、媒体撹拝型ミル等の
ボール媒体ミル；ローラーミル；乳鉢等が挙げられる。
また、衝撃、摩砕が主であるジェット粉砕機を使用する
ことも可能である。これらのうち、機構的に上記粉体に
有効に機械的エネルギーを付与することが可能であるの
で、ボール媒体型のミルが好ましい。

【００１３】上記粉砕に際しては、セメントクリンカ
ー、珪砂、石灰石等の粉砕時に通常使用される粉砕助材
を使用することもできる。上記粉砕助材としては、例え
ば、メチルアルコール等のアルコール類、トリエタノー
ルアミン等のエタノールアミン類等の液体系のもの；ス
テアリン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム等の固
体系のもの；アセトン蒸気等の気体系のもの等が挙げら
れる。

【００１４】上記機械的エネルギーは、粉砕装置に投入
した電力を処理原料の単位重量当たりで表して、０．１
〜３０ｋｗｈ／ｋｇが好ましい。０．１ｋｗｈ／ｋｇ未
満であると、結晶構造の変性が不充分であるのでアルカ
リとの反応性がほとんどなくなり、３０ｋｗｈ／ｋｇを
超えると、粉砕装置への過大負荷、媒体としてのボール
や容器の過度の磨耗、処理粉体中への不純物の混入、コ
スト等の生産性等の各種問題が生じ易くなる。より好ま
しくは、０．５〜２０ｋｗｈ／ｋｇであり、更に好まし
くは、０．５〜１０ｋｗｈ／ｋｇである。

【００１５】本発明において、アルカリ金属水溶液
（ｂ）とは、リチウム、ナトリウム又はカリウム水溶液
を指す。

【００１６】上記活性無機質粉体（ａ）及びアルカリ金
属水溶液（ｂ）を混合して無機質粉体のアルカリ懸濁液
（ｃ）を得るに際して、上記アルカリ金属水溶液（ｂ）
の濃度としては、該水溶液を保管する際の温度における
飽和溶解度以下の濃度が好ましい。飽和溶解度を超える
と沈殿を生じ、品質にバラツキを生じる原因となる。好
ましいアルカリ金属水溶液（ｂ）の濃度は、１重量％〜
飽和溶解度である。

【００１７】無機質粉体のアルカリ懸濁液（ｃ）を得る
際のアルカリ金属水溶液（ｂ）と活性無機質粉体（ａ）
の混合割合は、アルカリ金属水溶液（ｂ）１００重量部
に対して活性無機質粉体（ａ）０．５〜３００重量部が
好ましく、１〜１００重量部がより好ましい。

【００１８】上記の混合には、一般に、固液の混合、攪
拌に使用される装置が適用できる。例えば、撹拝機、ミ
キサー、スターラー、ボールミル、ブレンダー等が使用
できる。混合時間は、混合・攪拌装置の能力にもよる
が、１分〜２時間が好ましい。混合時に１００℃以下に
加熱してもよい。

【００１９】得られた、無機質粉体のアルカリ懸濁液
（ｃ）は、乾燥しないような環境下であれば、貯蔵して
もよい。

【００２０】本発明のアルミノ珪酸塩スラリーを製造す
るには、上記無機質粉体のアルカリ懸濁液（ｃ）を得た
後、次いで、上記無機質粉体のアルカリ懸濁液（ｃ）と
アルカリ金属珪酸塩（ｄ）を混合する。

【００２１】上記アルカリ金属珪酸塩（ｄ）は、Ｍ₂ Ｏ
・ｎＳｉＯ₂ で表される。Ｍはリチウム、ナトリウム、
カリウムを指し、ｎは０又は正の整数を指す。上記Ｍ₂
Ｏ・ｎＳｉＯ₂ において、ｎは大きくなると、水と混合
してアルカリ金属珪酸塩水溶液とした場合、ゲル化を起
こし易く、粘度が急激に上昇するため、アルカリ懸濁液
（ｃ）との混合が困難になるので、ｎは８以下が好まし
い。なお、アルカリ金属珪酸塩は単独で用いられても、
２種以上が混合して用いられてもよい。

【００２２】上記アルカリ金属珪酸塩（ｄ）は、予め水
と混合して水溶液にして使用するのが、分散性が向上す
るので好ましい。この場合、アルカリ金属珪酸塩の濃度
は特に限定されないが、低くなると、得られるアルミノ
珪酸塩スラリーを用いて無機質硬化体を製造する際に硬
化しないことがあり、高くなると、得られるアルミノ珪
酸塩スラリーの粘度が高くなり、アルミノ珪酸塩スラリ
ーを用いて無機質硬化体を製造する際に成形が難しくな
ることがあるので、１〜７０重量％が好ましく、３０〜
６０重量％がより好ましい。

【００２３】上記無機質粉体のアルカリ懸濁液（ｃ）に
対するアルカリ金属珪酸塩（ｄ）の添加量は、多くなっ
ても、少なくなっても、得られるアルミノ珪酸塩スラリ
ーの硬化性が不十分となるので、無機質粉体のアルカリ
懸濁液（ｃ）１００重量部に対して２０〜２０００重量
部が好ましい。

【００２４】上記アルカリ懸濁液（ｃ）とアルカリ金属
珪酸塩（ｄ）の混合には、一般に固液の混合、攪拌に使
用される装置が適用できる。例えば、攪拌機、ミキサ
ー、スターラー、ボールミル、ブレンダー等が使用でき
る。混合時間は、混合・攪拌装置の能力にもよるが、１
分〜２時間が好ましい。

【００２５】得られたアルミノ珪酸塩スラリーは、乾燥
しないような環境下であれば、貯蔵してもよいが、各種
の充填材と混合し、成形原料として使用するのが好まし
い。

【００２６】本発明のアルミノ珪酸塩スラリーの状態
は、例えば、溶解イオン、ゾル状、ゲル状、懸濁液等、
いずれの状態でも構わない。

【００２７】本発明のアルミノ珪酸塩スラリーにおい
て、Ｓｉ／Ａｌのモル比は、小さくなると、Ａｌが過剰
となるため、得られる無機質硬化体の強度が低くなり、
大きくなると、Ａｌが過少となるため、該スラリーの反
応速度が著しく遅くなるので、０．５〜１００が好まし
く、０．６〜２０がより好ましく、０．８〜１０が更に
好ましい。

【００２８】上記アルミノ珪酸塩スラリーにおいて、ス
ラリー中のＡｌ濃度は、０．０１〜４．０ｍｏｌ／スラ
リーｋｇが好ましい。Ａｌ濃度が０．０１ｍｏｌ／スラ
リーｋｇより低くなるとＡｌが過少となるため、該スラ
リーの反応速度が著しく遅くなり、４．０ｍｏｌ／スラ
リーｋｇより高いとＡｌが過剰となるため、著しく早く
ゲル化し、成形が非常に困難になる。Ａｌ濃度は、０．
０５〜３．０ｍｏｌ／スラリーｋｇが好ましく、０．１
〜２．０ｍｏｌ／スラリーｋｇがより好ましい。

【００２９】上記アルミノ珪酸塩スラリーは、加熱反応
性及び高品質な無機質形成体を作製できる点から、−Ｓ
ｉ−Ｏ−Ａｌ−の結合を有するイオンが存在するのが好
ましい。このため、上記アルミノ珪酸塩スラリーは、²⁷
ＡｌＮＭＲにより、［Ａｌ（Ｈ₂ Ｏ）₆ ］³⁺を基準とし
て化学シフトを測定した際に、５０〜７５ｐｐｍにピー
クが観測されることが好ましい。

【００３０】本発明のアルミノ珪酸塩スラリーにおい
て、固形分濃度が、低くなると、水が過剰となるため、
得られる無機質硬化体の強度が低くなり、高くなると、
水が過少となるため、該スラリーの成形性が悪化するの
で、２０〜８０重量％が好ましく、３０〜７５重量％が
より好ましく、４０〜７０重量％が更に好ましい。

【００３１】また、本発明のアルミノ珪酸塩スラリー
は、上記した方法以外に例えば、アルミン酸塩とアルカ
リ珪酸塩水溶液を混合し作製する方法を用いてもよい。
ここでいうアルミン酸塩とは、水酸化アルミニウムを水
酸化アルカリ等で溶かした溶液中の化学種、及び、それ
から得られる固体の総称であり、一般式ｘＭ₂ Ｏ・ｙＡ
ｌ₂ Ｏ₃ ・ｚＨ₂ Ｏで表される。ここで、Ｍは、Ｎａ、
Ｋ又はＬｉを示す。

【００３２】以下、本発明の硬化性無機質組成物につい
て詳述する。本発明の硬化性無機質組成物は、上記のア
ルミノ珪酸塩スラリー、及び、Ａｌ ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系
粉体からなることを特徴とする。

【００３３】上記Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体として
は、前述のアルミノ珪酸塩スラリーの製造に使用される
もののいずれも使用可能であるが、これらのうち特に非
晶質Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体が好ましい。

【００３４】上記非晶質Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 粉体と
は、Ｘ線回折法において非晶質相を観測することがで
き、かつ、²⁷Ａｌ ＭＡＳ ＮＭＲにて酸素配位数５又
は６のＡｌが観測されるＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体を
さす。組成としてはＡｌ₂ Ｏ₃ が２０重量％以上である
ものが好ましい。このような粉体としては、例えば、メ
タカオリン、フライアッシュ、ガラス粉砕品、溶射等に
より加熱溶融後急冷された粉体などが挙げられる。

【００３５】本発明の硬化性無機質組成物において、ア
ルミノ珪酸塩スラリー１００重量部に対するＡｌ₂ Ｏ₃
−ＳｉＯ₂ 系粉体の配合割合は、２００重量部を超える
と固形分が多くなり過ぎて成形しにくくなるので、２０
０重量部以下が好ましく、３〜７０重量部がより好まし
い。

【００３６】上記硬化性無機質組成物中には、必要に応
じて、補強繊維を添加することができる。上記補強繊維
としては、形成される無機質硬化体に付与すべき性能に
応じて適宜のものを使用することができる。このような
補強繊維としては特に限定されず、例えば、ビニロン、
ポリプロピレン、アクリル、レーヨン、アラミド等の合
成繊維；ガラス繊維；チタン酸カリウム、ロックウール
等の無機繊維；カーボン繊維；鋼繊維等の一般にセメン
ト等の無機硬化材料に使用されているもの等が挙げられ
る。

【００３７】上記補強繊維は、長繊維又は短繊維のいず
れであってもよく、また、メッシュ状で使用することも
できる。短繊維を使用する場合は、その繊維径は１〜５
００μｍ，その繊維長は１〜１５ｍｍであることが好ま
しい。細すぎると混合時に再凝集しやすく、交絡により
ファイバーボールが形成されるので、得られる無機質硬
化体の強度が不充分となり、また、表面の凸凹が激しく
なり良好な外観のもの得られない。また、太すぎたり短
すぎたりすると補強効果が不充分になる。

【００３８】上記補強繊維の添加量は、上記アルミノ珪
酸塩スラリー１００重量部に対して１０重量部以下が好
ましい。１０重量部を超えると、上記補強繊維の分散
性、得られる無機質硬化体の耐熱性等に問題が生じる。

【００３９】上記硬化性無機質組成物中には、また、硬
化及び乾燥時における収縮の低減、流動性向上のため
に、無機質充填材を添加することができる。上記無機質
充填材としては特に限定されず、例えば、珪砂、珪石
粉、フライアッシュ、スラグ、シリカヒューム、マイ
カ、タルク、ワラストナイト、炭酸カルシウム、粘土等
が挙げられる。

【００４０】上記無機質充填材の平均粒径は、０．０１
μｍ〜１ｍｍが好ましい。０. ０１μｍ未満であると、
硬化及び乾燥時における収縮の低減効果が不充分であ
り、１ｍｍを超えると、流動性が悪化し、得られる無機
質硬化体の表面の凸凹が大きくなる。上記無機質充填材
の添加量は、上記アルミノ珪酸塩スラリー１００重量部
に対して８００重量部以下が好ましい。８００重量部を
超えると、上記無機質粉体の割合が小さくなるために硬
化性が不充分となる。より好ましくは、１００〜５００
重量部である。

【００４１】上記硬化性無機質組成物中には、更にま
た、得られる無機質硬化体の軽量化のために、有機質、
無機質等の軽量骨材を添加することができる。上記軽量
骨材としては特に限定されず、例えば、スチレン系、塩
化ビニリデン系、フェノール系、ウレタン系、エチレン
系等の各種合成樹脂発泡体；ガラスバルーン、シラスバ
ルーン、フライアッシュバルーン、シリカバルーン、パ
ーライト等の無機質発泡体等が挙げらる。これらは単独
で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

【００４２】上記無機質発泡体の比重は、０．０１〜１
が好ましい。０．０１未満であると、得られる無機質硬
化体の強度が低下し、１を超えると、軽量化の効果が得
られない。上記軽量骨材の添加量は、上記アルミノ珪酸
塩スラリー１００重量部に対して０．１〜１００重量部
が好ましい。０．１重量部未満であると、軽量化の効果
が得られず、１００重量部を超えると、得られる無機質
硬化体の強度が低下する。

【００４３】本発明の硬化性無機質組成物の製造方法と
しては特に限定されず、例えば、セメント組成物を製造
する際に通常使用されるオムニミキサー、アイリッヒミ
キサー、万能ミキサー、ライカイ機等を使用して、予め
調製したアルミノ珪酸塩スラリー、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ
₂ 系粉体、及び、必要に応じて補強繊維、無機質充填材
等を配合し、混合する方法等が挙げられる。

【００４４】本発明の硬化性無機質組成物を使用して無
機質硬化体を得る方法としては特に限定されず、一般的
な方法が用いられ、例えば、注入法、プレス法、押し出
し法等が挙げられる。

【００４５】本発明の硬化性無機質組成物から無機質硬
化体を得る際の硬化温度は、１〜３００℃が好ましい。
１℃未満であると、硬化反応速度が著しく低下すること
があり、３００℃を超えると、硬化時の収縮が大きくな
り、得られる無機質硬化体にクラック等が発生すること
がある。より好ましくは、１０〜１５０℃である。

【００４６】従来技術にみられるような、フライアッシ
ュ等の非晶質Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂粉体とアルカリ金属
珪酸塩水溶液を単純に混合した場合に反応性が低い理由
は、非晶質Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 粉体からの反応性Ａｌ
イオン溶出速度が非常に遅いため生成アルミノシリケー
ト成分量が硬化に必要な量までに達しないことにある。
本発明においては、硬化源であるアルミノシリケート成
分が、硬化しないレベルの量の範囲で、事前に生成され
ているので、容易に硬化することが可能になる。

【００４７】本発明の硬化性無機質組成物においては、
硬化に必要な残り少しのアルミノシリケートの生成の調
整を、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体を添加することによ
り行う。特に、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体として、非
晶質Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体を用いると、反応性Ａ
ｌイオン溶出速度の遅さが、反応速度の微調整に有効に
働く。上記硬化性無機質組成物より得られた無機質硬化
体は、強度及び耐久性に優れる。上記無機質硬化体もま
た本発明の一つである。

【００４８】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００４９】実施例１〜３ （１）活性無機質粉体の調製 無機質粉体として、表１に示した水酸化アルミニウム
（組成「Ａｌ₂ Ｏ₃ ：６５重量％、Ｈ₂ Ｏ：３５重量
％」、ＣＬ−３１０、平均粒径１０μｍ、住友化学工業
社製）の２ｋｇ又はカオリン（組成「Ａｌ₂ Ｏ₃ ：３９
重量％、ＳｉＯ₂ ：４５重量％、Ｈ₂ Ｏ：１４重量％、
その他：２重量％」、ジョージア産、平均粒径５μｍ、
山陽クレー社製）の２ｋｇを、ウルトラファインミルＡ
Ｔ−２０（三菱重工業社製、１０ｍｍφジルコニアボー
ル４４ｋｇを使用）に投入し、表１に示した機械的エネ
ルギーを印加することにより活性化処理して、それぞ
れ、活性無機質粉体を調製した。

【００５０】（２）アルミノ珪酸塩スラリーの調製 （２−１）アルカリ懸濁液の調製 上記で得られた活性無機質粉体と表１に示した濃度のＫ
ＯＨ水溶液を、表１に示した重量比でスターラーを用い
て混合し、アルカリ懸濁液を調製した。

【００５１】（２−２）アルミノ珪酸塩スラリーの調製 上記で得られたアルカリ懸濁液と１Ｋ水ガラス（日本化
学社製）を、表１に示した重量比でハンドミキサーを用
いて３分間混合し、アルミノ珪酸塩スラリーを調製し
た。

【００５２】（３）アルミノ珪酸塩スラリーの性状 得られたアルミノ珪酸塩スラリーのＳｉ／Ａｌモル比、
及び固形分濃度は、表１に示す通りである。また、６０
℃雰囲気下に放置し、その固化時間を測定し、結果を表
１に示した。

【００５３】

【表１】

【００５４】実施例４〜８ （１）活性無機質粉体の調製 無機質粉体として、表２に示した水酸化アルミニウム
（組成「Ａｌ₂ Ｏ₃ ：６５重量％、Ｈ₂ Ｏ：３５重量
％」、ＣＬ−３１０、平均粒径１０μｍ、住友化学工業
社製）の２ｋｇ又はカオリン（組成「Ａｌ₂ Ｏ₃ ：３９
重量％、ＳｉＯ₂ ：４５重量％、Ｈ₂ Ｏ：１４重量％、
その他：２重量％」、ジョージア産、平均粒径５μｍ、
山陽クレー社製）の２ｋｇを、ウルトラファインミルＡ
Ｔ−２０（三菱重工業社製、１０ｍｍφジルコニアボー
ル４４ｋｇを使用）に投入し、表２に示した機械的エネ
ルギーを印加することにより活性化処理して、それぞ
れ、活性無機質粉体を調製した。

【００５５】（２）アルミノ珪酸塩スラリーの調製 （２−１）アルカリ懸濁液の調製 上記で得られた活性無機質粉体と表２に示した濃度のＫ
ＯＨ水溶液を、表２に示した重量比でスターラーを用い
て混合し、アルカリ懸濁液を調製した。

【００５６】（２−２）アルミノ珪酸塩スラリーの調製 上記で得られたアルカリ懸濁液と１Ｋ水ガラス（日本化
学社製）を、表２に示した重量比でハンドミキサーを用
いて３分間混合し、アルミノ珪酸塩スラリーを調製し
た。得られたアルミノ珪酸塩スラリーの名称を、表２に
示すようにそれぞれＡ、Ｂ、Ｃとした。

【００５７】（３）アルミノ珪酸塩スラリーの性状 アルミノ珪酸塩スラリーＡ、Ｂ、ＣのＳｉ／Ａｌモル
比、及び固形分濃度は、表２に示した通りである。

【００５８】

【表２】

【００５９】（４）硬化性無機質組成物の調製 表３に示した、反応性アルミノ珪酸塩スラリー；Ａｌ₂
Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体として、非晶質Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｓｉ
Ｏ₂ 系粉体である、メタカオリン（組成「Ａｌ ₂ Ｏ₃ ：
４４重量％、ＳｉＯ₂ ：５２重量％、その他：４重量
％」、「比表面積１３ｍ² ／ｇ」、「結晶構造は非晶
質」、「酸素配位数６のＡｌ有り」、ＳＰ−３３、平均
粒径５μｍ、エンゲルハート社製）又はフライアッシュ
（組成「Ａｌ ₂ Ｏ₃ ：２５重量％、ＳｉＯ₂ ：５５重量
％、その他：２０重量％」、「比表面積６ｍ² ／ｇ」、
「結晶構造は非晶質」、「酸素配位数６のＡｌ有
り」）、充填剤として、珪石粉（住友セメント社製のプ
レーン比表面積が９０００ｃｍ² ／ｇのもの）及びワラ
ストナイト（ケモリットＡ−６０、Ｗｏｌｋｅｍ社
製）、並びに、補強材として、ビニロン繊維（ＲＭ１８
２、繊維長６ｍｍ、繊維径１４μｍ、クラレ社製）の、
表３に示した配合の組成物を遊星攪拌型ミキサーにて１
０分間混合して、硬化性無機質組成物を得た。得られた
硬化性無機質組成物を常温に放置し、超音波粘度計で粘
度を測定し、粘度が１００００ｃｐに到達するまでの時
間を測定して、常温可使時間として表３に示した。

【００６０】（５）無機質硬化体の調製 得られた硬化性無機質組成物を幅５０ｍｍ、長さ１５０
ｍｍ、厚さ１０ｍｍの型枠内に注入し、ホットプレート
を用いて６０℃で３０分間、硬化させて、無機質硬化体
を得た。得られた無機質硬化体の曲げ強度、沸騰水試験
後の強度維持率を下記の方法で評価した。結果を表３に
示した。

【００６１】評価方法 （１）曲げ強度の測定 得られた無機質硬化体を脱型し、５０℃で２４時間乾燥
し、ＪＩＳ Ａ １４０８の方法に準じて曲げ強度を測
定した。 （２）沸騰水試験後の強度維持率 得られた無機質硬化体を脱型し、沸騰水中に８時間浸漬
した後、５０℃で２４時間乾燥し、上記方法にて曲げ強
度を測定し、強度維持率を算出した。

【００６２】

【表３】

【００６３】実施例９〜１３ （１）活性無機質粉体の調製 無機質粉体として、表４に示した水酸化アルミニウム
（組成「Ａｌ₂ Ｏ₃ ：６５重量％、Ｈ₂ Ｏ：３５重量
％」、ＣＬ−３１０、平均粒径１０μｍ、住友化学工業
社製）の２ｋｇ又はカオリン（組成「Ａｌ₂ Ｏ₃ ：３９
重量％、ＳｉＯ₂ ：４５重量％、Ｈ₂ Ｏ：１４重量％、
その他：２重量％」、ジョージア産、平均粒径５μｍ、
山陽クレー社製）の２ｋｇを、ウルトラファインミルＡ
Ｔ−２０（三菱重工業社製、１０ｍｍφジルコニアボー
ル４４ｋｇを使用）に投入し、表４に示した機械的エネ
ルギーを印加することにより活性化処理して、それぞ
れ、活性無機質粉体を調製した。

【００６４】（２）アルミノ珪酸塩スラリーの調製 （２−１）アルカリ懸濁液の調製 上記で得られた活性無機質粉体と表４に示した濃度のＫ
ＯＨ水溶液を、表４に示した重量比でスターラーを用い
て混合し、アルカリ懸濁液を調製した。また、アルミン
酸カリウム溶液（Ｋ₂ Ｏ：２７．８重量％、Ａｌ
₂ Ｏ₃ ：１７．７重量％）と表５に示した濃度のＫＯＨ
水溶液を、表５に示した重量比でスターラーを用いて混
合し、アルカリ懸濁液を調製した。

【００６５】（２−２）アルミノ珪酸塩スラリーの調製 上記で得られたアルカリ懸濁液と１Ｋ水ガラス（日本化
学社製）を、表４及び表５に示した重量比でハンドミキ
サーを用いて３分間混合し、アルミノ珪酸塩スラリーを
調製した。得られたアルミノ珪酸塩スラリーの名称を、
表４及び表５に示すようにそれぞれＤ、Ｅ、Ｆ及びＧと
した。

【００６６】（３）アルミノ珪酸塩スラリーの性状 得られたアルミノ珪酸塩スラリーＤ、Ｅ、Ｆ及びＧのＡ
ｌ濃度、及び、固形分濃度は、表４及び表５に示した通
りである。

【００６７】

【表４】

【００６８】

【表５】

【００６９】（４）硬化性無機質組成物の調製 表６に示した、反応性アルミノ珪酸塩スラリー；Ａｌ₂
Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体として、非晶質Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｓｉ
Ｏ₂ 系粉体である、メタカオリン（組成「Ａｌ ₂ Ｏ₃ ：
４４重量％、ＳｉＯ₂ ：５２重量％、その他：４重量
％」、「比表面積１３ｍ² ／ｇ」、「結晶構造は非晶
質」、「酸素配位数６のＡｌ有り」、ＳＰ−３３、平均
粒径５μｍ、エンゲルハート社製）又はフライアッシュ
（組成「Ａｌ ₂ Ｏ₃ ：２５重量％、ＳｉＯ₂ ：５５重量
％、その他：２０重量％」、「比表面積６ｍ² ／ｇ」、
「結晶構造は非晶質」、「酸素配位数６のＡｌ有
り」）、充填剤として、珪石粉（住友セメント社製のプ
レーン比表面積が９０００ｃｍ² ／ｇのもの）及びワラ
ストナイト（ケモリットＡ−６０、Ｗｏｌｋｅｍ社
製）、並びに、補強材として、ビニロン繊維（ＲＭ１８
２、繊維長６ｍｍ、繊維径１４μｍ、クラレ社製）の、
表６に示した配合の組成物を遊星攪拌型ミキサーにて１
０分間混合して、硬化性無機質組成物を得た。得られた
硬化性無機質組成物を常温に放置し、超音波粘度計で粘
度を測定し、粘度が１００００ｃｐに到達するまでの時
間を測定して、常温可使時間として表６に示した。 （５）無機質硬化体の調製 得られた硬化性無機質組成物を幅５０ｍｍ、長さ１５０
ｍｍ、厚さ１０ｍｍの型枠内に注入し、ホットプレート
を用いて６０℃で３０分間、硬化させて、無機質硬化体
を得た。得られた無機質硬化体の曲げ強度、沸騰水試験
後の強度維持率を評価した。結果を表６に示した。

【００７０】

【表６】

【００７１】実施例１４〜１６ （１）活性無機質粉体の調製 無機質粉体として、表７に示した水酸化アルミニウム
（組成「Ａｌ₂ Ｏ₃ ：６５重量％、Ｈ₂ Ｏ：３５重量
％」、ＣＬ−３１０、平均粒径１０μｍ、住友化学工業
社製）の２ｋｇ又はカオリン（組成「Ａｌ₂ Ｏ₃ ：３９
重量％、ＳｉＯ₂ ：４５重量％、Ｈ₂ Ｏ：１４重量％、
その他：２重量％」、ジョージア産、平均粒径５μｍ、
山陽クレー社製）の２ｋｇを、ウルトラファインミルＡ
Ｔ−２０（三菱重工業社製、１０ｍｍφジルコニアボー
ル４４ｋｇを使用）に投入し、表７に示した機械的エネ
ルギーを印加することにより活性化処理して、それぞ
れ、活性無機質粉体を調製した。

【００７２】（２）アルミノ珪酸塩スラリーの調製 （２−１）アルカリ懸濁液の調製 上記で得られた活性無機質粉体と表７に示した濃度のＫ
ＯＨ水溶液を、表７に示した重量比でスターラーを用い
て混合し、アルカリ懸濁液を調製した。

【００７３】（２−２）アルミノ珪酸塩スラリーの調製 上記で得られたアルカリ懸濁液と１Ｋ水ガラス（日本化
学社製）を、表７に示した重量比でハンドミキサーを用
いて３分間混合し、アルミノ珪酸塩スラリーを調製し
た。得られたアルミノ珪酸塩スラリーの名称を、表７に
示すようにそれぞれＨ、Ｉとした。

【００７４】（３）アルミノ珪酸塩スラリーの性状 アルミノ珪酸塩スラリーＨ、Ｉについて、²⁷ＡｌＮＭＲ
測定データを図１に示した。ここで、²⁷ＡｌＮＭＲ測定
データは、日本電子製 ＮＭＲ装置を用い、共鳴周波数
１０４．２１６ＭＨｚ、繰り返し時間０．２ｓ、プロト
ンデカップリングなし、積算回数６００回にて測定し
た。

【００７５】

【表７】

【００７６】（４）硬化性無機質組成物の調製 表８に示した、反応性アルミノ珪酸塩スラリー；Ａｌ₂
Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体として、非晶質Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｓｉ
Ｏ₂ 系粉体である、メタカオリン（組成「Ａｌ ₂ Ｏ₃ ：
４４重量％、ＳｉＯ₂ ：５２重量％、その他：４重量
％」、「比表面積１３ｍ² ／ｇ」、「結晶構造は非晶
質」、「酸素配位数６のＡｌ有り」、ＳＰ−３３、平均
粒径５μｍ、エンゲルハート社製）又はフライアッシュ
（組成「Ａｌ ₂ Ｏ₃ ：２５重量％、ＳｉＯ₂ ：５５重量
％、その他：２０重量％」、「比表面積６ｍ² ／ｇ」、
「結晶構造は非晶質」、「酸素配位数６のＡｌ有
り」）、充填材として、珪石粉（住友セメント社製のプ
レーン比表面積が９０００ｃｍ² ／ｇのもの）及びワラ
ストナイト（ケモリットＡ−６０、Ｗｏｌｋｅｍ社
製）、並びに、補強材として、ビニロン繊維（ＲＭ１８
２、繊維長６ｍｍ、繊維径１４μｍ、クラレ社製）の、
表８に示した配合の組成物を遊星攪拌型ミキサーにて１
０分間混合して、硬化性無機質組成物を得た。得られた
硬化性無機質組成物を常温に放置し、超音波粘度計で粘
度を測定し、粘度が１００００ｃｐに到達するまでの時
間を測定して、常温可使時間として表８に示した。 （５）無機質硬化体の調製 得られた硬化性無機質組成物を幅５０ｍｍ、長さ１５０
ｍｍ、厚さ１０ｍｍの型枠内に注入し、ホットプレート
を用いて６０℃で３０分間、硬化させて、無機質硬化体
を得た。得られた無機質硬化体の曲げ強度、沸騰水試験
後の強度維持率を評価した。結果を表８に示した。

【００７７】

【表８】

【００７８】

【発明の効果】本発明のアルミノ珪酸塩スラリーは、上
述の構成からなるので、加熱反応性が高く、成形に必要
な常温可使時間が得られ、かつ、強度及び耐水性に優れ
た無機質硬化体を得ることができる。本発明の硬化性無
機質組成物は、上述の構成からなるので、加熱反応性が
高く、成形に必要な常温可使時間が充分にあり、かつ、
強度及び耐水性に優れた無機質硬化体を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例において、得られたアルミノ珪
酸塩スラリーＨ及びアルミノ珪酸塩スラリーＩの²⁷Ａｌ
ＮＭＲ測定データである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水酸化アルミニウム及びＡｌ₂ Ｏ₃ −Ｓ
   ｉＯ₂ 系粉体から選ばれる一種以上の粉体に機械的エネ
   ルギーを作用させて得られる活性無機粉体（ａ）、及
   び、アルカリ金属水溶液（ｂ）を混合して無機質粉体の
   アルカリ懸濁液（ｃ）を得、 次いで、上記無機質粉体のアルカリ懸濁液（ｃ）とアル
   カリ金属珪酸塩（ｄ）を混合することにより得られるこ
   とを特徴とするアルミノ珪酸塩スラリー。
2. 【請求項２】 Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体がカオリン
   である請求項１記載のアルミノ珪酸塩スラリー。
3. 【請求項３】 アルミノ珪酸塩スラリー中のアルミニウ
   ム濃度が０．０１〜４．０ｍｏｌ／スラリーｋｇであ
   り、かつ、固形分濃度が２０〜８０％である請求項１又
   は２記載のアルミノ珪酸塩スラリー。
4. 【請求項４】 ²⁷ＡｌＮＭＲにより、［Ａｌ（Ｈ₂ Ｏ）
   ₆ ］³⁺を基準として化学シフトを測定した際に、５０〜
   ７５ｐｐｍにピークが観測されることを特徴とする請求
   項１、２又は３記載のアルミノ珪酸塩スラリー。
5. 【請求項５】 請求項１、２、３又は４記載のアルミノ
   珪酸塩スラリー、及び、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系粉体の
   混合物からなることを特徴とする硬化性無機質組成物。
6. 【請求項６】 請求項５記載の硬化性無機質組成物を硬
   化させてなることを特徴とする無機質硬化体。