JP2002201054A - 無機質建材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】耐凍害性に優れた無機質建材及び該無機質建材
の製造方法を提供すること。 【解決手段】セメントを含有してなるセメント配合物、
ガラス転移点又は融点が４５〜１６０℃で、体積平均粒
子径が１０〜２５０μｍの熱可塑性樹脂粉体及び水を含
有してなる混合物を混練し、所定の形状に成形し、該熱
可塑性樹脂粉体の溶融温度以上の温度で処理して得られ
る無機質建材及び該無機質建材の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無機質建材及び該
無機質建材の製造方法に関する。さらに詳しくは、耐凍
害性に優れた無機質建材及び該無機質建材の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、繊維補強されたセメント系無機質
建材は高速道路の防音壁、住宅の外壁、間仕切り等の防
音、断熱材等に広く使用されている。これら無機質建材
の製造方法としてセメント、シリカ質原料、骨材、補強
繊維、メチルセルロース等の流動性改質剤を含有したセ
メント配合物に適量の水を添加して混練し、これを成形
ダイスから押出成形する押出成形法や、プレス成形法に
よる方法が知られている。

【０００３】さらに、軽量化、断熱性付与等の目的か
ら、押出成形配合材料に、パーライト等の無機発泡軽量
骨材や発泡スチロール等の有機発泡軽量骨材を添加し
て、製品組織の多孔化を試みた無機質建材も知られてい
る（特開昭５８−５５３６０号公報、特開平６−３２９
４８２号公報等）。しかしながら、予め発泡させた剤を
使用する場合、押出機内等で成形時に粉砕されることが
多く、これらの方法では耐凍害性に優れた無機質建材を
得ることが難しい。この理由は耐凍害性に有効な空隙が
セメントマトリックス中に混在しないためと考えられ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐凍害性に
優れた無機質建材及び該無機質建材の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に対
して、特定粒径の熱可塑性樹脂を配合することを特徴と
する耐凍害性優れた無機質建材および該無機質建材の製
造方法である。即ち、本発明の要旨は、（１） セメン
トを含有してなるセメント配合物、ガラス転移点又は融
点が４５〜１６０℃で、体積平均粒子径が１０〜２５０
μｍの熱可塑性樹脂粉体及び水を含有してなる混合物を
混練し、所定の形状に成形し、該熱可塑性樹脂粉体の溶
融温度以上の温度で処理して得られる無機質建材、並び
に（２） セメントを含有してなるセメント配合物、ガ
ラス転移点又は融点が４５〜１６０℃で、体積平均粒子
径が１０〜２５０μｍの熱可塑性樹脂粉体及び水を含有
してなる混合物を混練し、所定の形状に押出成形し、該
熱可塑性樹脂粉体の溶融温度以上の温度で処理する、無
機質建材の製造方法に関する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において、セメント配合物
に含有されるセメントにはセメント質材料も含まれる。
例えば、普通ポルトランドセメント、高炉セメント、フ
ライアッシュセメント等が挙げられる。

【０００７】さらに、セメント配合物には、補強繊維、
流動性改質剤、シリカ質原料、骨材等が含有されていて
もよい。補強繊維としては、石綿、岩綿、ガラス繊維、
スチール繊維等の無機質繊維、炭素繊維、ナイロン繊
維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維
等の有機繊維等が挙げられる。流動性改質剤としては、
メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリ
ビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ゼラチン、ア
ルギン酸ナトリウム、ポリエチレングリコール等の水溶
性高分子が挙げられる。

【０００８】熱可塑性樹脂粉体としては、ポリエステ
ル、ポリエステルポリアミド、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、ポリアミド等からなる樹脂粉体が挙げられる
が、これらの中では、強度の観点から、ポリエステル粉
体及び／又はポリエステルポリアミド粉体が好ましい。

【０００９】ポリエステルは、例えば、構成モノマーと
して以下に示すカルボン酸成分とアルコール成分との縮
重合により得ることができる。

【００１０】カルボン酸成分としては、特に限定されな
いが、炭素数４〜４０の二価及び三価のカルボン酸化合
物が好ましく、具体的には、マレイン酸、フマル酸、ア
ジピン酸、テトラヒドロフタル酸、イタコン酸、シトラ
コン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、コハ
ク酸、ダイマー酸、アルケニル（炭素数４〜２０）コハ
ク酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ナフタレンジカル
ボン酸等の二価カルボン酸、１，２，４−ベンゼントリ
カルボン酸等の三価カルボン酸、それらの無水物、それ
らの低級アルキル（炭素数１〜４）エステル等が挙げら
れる。

【００１１】アルコール成分としては、特に限定されな
いが、エチレングリコール、プロピレングリコール、
１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、グ
リセリン、ペンタエリスリトール、トリメチロールプロ
パン、ソルビトール、１，６−ヘキサンジオール等の炭
素数２〜１０の脂肪族ポリオール、ビスフェノールＡ、
水素化ビスフェノールＡ等の芳香族系ポリオール及びそ
れらのアルキレン（炭素数２〜４）オキサイド付加物
（平均付加モル数２〜２０）等が挙げられ、耐熱性及び
耐水性の観点から、ビスフェノールＡのプロピレンオキ
サイド付加物及びエチレンオキサイド付加物が好まし
い。

【００１２】カルボン酸成分とアルコール成分との縮重
合は、公知の方法、例えば、カルボン酸成分とポリオー
ル成分とを不活性ガス雰囲気中にて１８０〜２５０℃で
反応させることにより行うことができ、縮重合の際に
は、酸化ジブチル錫等のエステル化触媒、ハイドロキノ
ン、ｔ−ブチルカテコール等の重合禁止剤等の添加剤を
適宜使用してもよい。また、反応の終了は分子量の指標
となる軟化点、酸価等の追跡により決定すればよい。

【００１３】なお、カルボン酸成分とポリオール成分と
のモル比（カルボン酸成分／ポリオール成分）は、１／
０．６〜１／１．５が好ましい。

【００１４】ポリエステルポリアミドは、公知の方法、
例えば、ポリエステルの原料モノマーとして挙げたカル
ボン酸成分及びアルコール成分にアミン誘導体を添加し
て縮重合することにより、得ることができる。アミン誘
導体としては、特に限定されないが、エチレンジアミ
ン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、
メタキシリレンジアミン等のポリアミン；メチルグリシ
ン、トリメチルグリシン、６−アミノカプロン酸、δ−
アミノカプリル酸、ε−カプロラクタム等のアミノカル
ボン酸；エタノールアミン、プロパノールアミン等のア
ミノアルコール等が挙げられる。

【００１５】ポリエステルポリアミド中における、ポリ
オール成分、酸成分及びアミン誘導体のモル比は、カル
ボキシル基と水酸基及びアミノ基の合計との当量比（カ
ルボキシル基／水酸基とアミノ基の合計）が、１／０．
６〜１／１．５となるように調整することが好ましい。

【００１６】熱可塑性樹脂粉体のガラス転移点又は融点
は、配合材料を混練、押出成形する際の熱による溶融を
防止するために、４５℃以上、熱可塑性樹脂粉体の溶融
温度以上の温度で処理する際の溶融時に必要な熱量を考
慮して、１６０℃以下が好ましい。従って、該ガラス転
移点又は融点は、４５〜１６０℃、好ましくは４５〜１
５０℃、より好ましくは４５〜１４０℃である。なお、
本発明では、熱可塑性樹脂が非晶質樹脂である場合には
ガラス転移点が、結晶性樹脂である場合には融点が、そ
れぞれ前記範囲内にあるものとする。また、非晶質樹脂
粉体の軟化点は、溶融粘度の観点から、１６０℃未満が
好ましい。また、成形時に粉砕、破壊されないように、
熱可塑性樹脂粉体は中空構造でないことが好ましい。

【００１７】本発明におけるポリエステル粉体及びポリ
エステルポリアミド粉体の粉砕性指数は、溶融後の空隙
の補強効果の観点から９以上が好ましく、商業製品への
粉砕性の観点から、４０以下が好ましい。従って、該粉
砕性指数は、９〜４０が好ましく、９〜３５がより好ま
しい。

【００１８】ポリエステル及びポリエステルポリアミド
の酸価は、疎水性を維持するために、０〜５０ｍｇＫＯ
Ｈ／ｇが好ましく、０〜４０ｍｇＫＯＨ／ｇがより好ま
しい。また、ポリエステルポリアミドのアミン価は、０
〜１０ｍｇＫＯＨ／ｇであることが、疎水性を維持でき
るため、好ましい。

【００１９】なお、ポリエステル及びポリエステルポリ
アミドの酸価、アミン価の調整は、例えば、樹脂の原料
モノマー比、反応時間等を調整することにより行うこと
ができる。

【００２０】熱可塑性樹脂粉体の体積平均粒子径は、耐
凍害性の観点から、１０〜２５０μｍ、好ましくは１０
〜２００μｍ、より好ましくは１０〜１００μｍであ
る。

【００２１】本発明において、熱可塑性樹脂粉体は、混
練、押出工程で破壊され難く、熱可塑性樹脂粉体の溶融
温度以上の温度で処理する際に溶融してミクロな空隙を
形成する。そして、冷却固化後、空隙の周囲を補強する
役割を担う。

【００２２】本発明の無機質建材は、以上のセメント配
合物及び熱可塑性樹脂粉体に、さらに水を添加した混合
物を混練し、所定の形状に成形し、該熱可塑性樹脂粉体
の溶融温度以上の温度で処理することにより、得られ
る。

【００２３】セメントの含有量は、セメント配合物中、
３０〜９０重量％が好ましく、４０〜８０重量％がより
好ましい。熱可塑性樹脂粉体の配合量は、セメント配合
物１００重量部に対して、耐凍害性の観点から、０．１
重量部以上が好ましく、該樹脂粉体の添加相対容積の増
大によるセメントマトリックスの結合強度の低下を防止
するために、１０重量部以下が好ましい。従って、該樹
脂粉体の配合量は、セメント配合物１００重量部に対し
て、０．１〜１０重量部が好ましく、０．１〜８重量部
がより好ましい。また、水の配合量は、セメント配合物
１００重量部に対して、４０〜３００重量部が好まし
く、４０〜１００重量部がより好ましい。

【００２４】なお、本発明の無機質建材には、例えばＡ
Ｅ剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、高性能減水剤、遅延剤、
早強剤、促進剤、起泡剤、発泡剤、保水剤、増粘剤、防
水剤等や高炉スラブ、フライアッシュ、シリカヒューム
等の公知の消泡剤や添加剤（材) を併用することができ
る。これらの添加剤（材) は、セメント配合物や混練物
等に適宜して用いることができる。

【００２５】セメント配合物、熱可塑性樹脂粉体及び水
を含有した混合物の混練方法及び所定の形状への成形方
法には、公知の方法を特に限定することなく採用するこ
とができる。

【００２６】次いで、成形した混練物に高温処理を施
す。高温処理は、混練物中の水分により圧力が上昇する
ため、オートクレーブ養生により行うことが好ましい。
処理温度は、熱可塑性樹脂粉体の溶融温度以上、好まし
くは該溶融温度より１０℃以上高い温度である。なお、
本発明においては、熱可塑性樹脂が非晶質樹脂である場
合には軟化点が、結晶性樹脂である場合には融点が、そ
れぞれ溶融温度に相当するものとする。

【００２７】

【実施例】〔ガラス転移点又は融点〕示差走査熱量計
「ＤＳＣ２１０」（セイコー電子社製）により、１０℃
／分の昇温条件にて測定し、接線法で求められる。

【００２８】〔粉砕性指数〕ポリエステル又はポリエス
テルポリアミドの反応終了後、冷却、粉砕工程を終えた
ものを篩いにかけ、１６メッシュを通過し２０メッシュ
を通過しない粉体を得、この分級された粉体を１０．０
０ｇ精秤し、コーヒーミル（Ｐｈｉｌｉｐｓ社製、ＨＲ
−２１７０タイプ）にて１０秒間粉砕後、３０メッシュ
の篩いにかけ、通過しない粉体の重量（Ａ）ｇを精秤
し、次式により、Ａの値から残存率を求め、この操作を
３回行い平均して求めた値を粉砕性指数とする。この粉
砕性指数を用いると、簡便に粉体の固さ、靭性を知るこ
とができ、その数値の再現性は高いものである。

【００２９】

【数１】

【００３０】〔酸価〕ＪＩＳ Ｋ ００７０に従って測
定する。

【００３１】〔アミン価〕ＡＳＴＭ Ｄ２０７３に従っ
て測定する。

【００３２】〔軟化点〕高化式フローテスター（島津製
作所社製）を用い、荷重１９６Ｎ、オリフィス径１ｍ
ｍ、オリフィス長さ１ｍｍ、３℃／分の昇温条件で測定
し、半量流れ出た温度を軟化点とする。

【００３３】〔体積平均粒子径〕レーザ回折式粒度分布
測定装置「ＳＡＬＤ−２０００Ｊ」（島津製作所製）等
を用いて測定する。

【００３４】樹脂製造例１ ポリオキシプロピレン（２．２）−２，２−ビス（４−
ヒドロキシフェニル）プロパン７００ｇ、ポリオキシエ
チレン（２．２）−２，２−ビス（４−ヒドロキシフェ
ニル）プロパン９７５ｇ、フマル酸５８０ｇ及びハイド
ロキノン１ｇを、をガラス製３Ｌの４つ口フラスコに入
れ、温度計、ステンレス製攪拌棒、流下式コンデンサー
及び窒素導入管を取り付け、電熱マントルヒーター中で
窒素気流下、２１０℃で６時間反応後、９．３３ｋＰａ
の減圧下で２時間反応させた。得られたポリエステルの
酸価は２０ｍｇＫＯＨ／ｇ、ガラス転移点は５５℃、軟
化点は１０２℃、粉砕性指数は１１であった。該ポリエ
ステルをポリエステル１とする。

【００３５】樹脂製造例２〜４ 表１に示すモル比でモノマーを使用した以外は、樹脂製
造例１と同様にして、ポリエステル２、３、ポリエステ
ルポリアミド１を製造した。なお、フマル酸を使用した
場合は、樹脂製造例１と同様にしてハイドロキノンを添
加した。得られる樹脂の物性を表２に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】実施例１〜４、比較例１、２ セメント（太平洋社製、普通ポルトランドセメント）６
０重量部、けい砂（豊浦産）３０重量部、パルプ繊維９
重量部、メチルセルロース（信越化学社製、メトローズ
９０）１重量部からなるセメント配合物１００重量部
に、予め、表３に示す体積平均粒子径に粉砕した熱可塑
性樹脂粉末を添加し、水を５０重量部添加して得た混合
物を混練し、該混合物を厚さ２ｃｍ、幅２０ｃｍの断面
形状で押出成形し、長さ５０ｃｍの板状試験片を得た。
得られた試験片を室温で２４時間放置後、１６０℃のオ
ートクレーブ中で１２時間養生させ、無機質建材を得
た。

【００３９】試験例 実施例１〜４、及び比較例１、２で得た無機質建材は、
いずれも十分な強度を有していたが、以下の方法によ
り、耐凍害性を評価した。結果を表３に示す。

【００４０】〔耐凍害性〕凍結融解に対する抵抗性を、
ＡＳＴＭ−Ｃ６６６法（方法Ａ）に準じて試験し、クラ
ックが発現したサイクル数で判定する。なお、判定は１
０サイクルごとに行い、１００サイクル後もクラックが
発生しないものを良好とする。

【００４１】

【表３】

【００４２】以上の結果より、実施例１〜４の無機質建
材は優れた耐凍害性を有するのに対し、小粒径の熱可塑
性樹脂粉末を用いた比較例１や大粒径の熱可塑性樹脂粉
末を用いた比較例２では、十分な耐凍害性の効果が得ら
れない。このように空隙の大きさが耐凍害性に影響する
原因の詳細は不明なるも、樹脂粉末の粒径が小さすぎる
と空隙の形成や空隙の周囲を補強する効果が低下し、粒
径が大きすぎると空隙が大きすぎて樹脂の補強効果が低
下するためと推定される。

【００４３】

【発明の効果】本発明により、耐凍害性に優れた無機質
建材を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０４Ｂ 16:12 Ｃ０４Ｂ 16:12 16:04） 16:04） 111:76 111:76 (72)発明者 倭 富士桜 和歌山市湊1334番地 花王株式会社研究所 内 Ｆターム(参考） 2E001 DH00 FA24 FA30 GA11 HA04 JA21 JB07 JD02 JD04 2E162 CA00 FA01 FD00 4G012 PA23 PC13 PE02 4G054 AA01 AA11 AC04 BD00

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セメントを含有してなるセメント配合
   物、ガラス転移点又は融点が４５〜１６０℃で、体積平
   均粒子径が１０〜２５０μｍの熱可塑性樹脂粉体及び水
   を含有してなる混合物を混練し、所定の形状に成形し、
   該熱可塑性樹脂粉体の溶融温度以上の温度で処理して得
   られる無機質建材。
2. 【請求項２】 熱可塑性樹脂粉体がポリエステル粉体及
   び／又はポリエステルポリアミド粉体である請求項１記
   載の無機質建材。
3. 【請求項３】 ポリエステル粉体及び／又はポリエステ
   ルポリアミド粉体の粉砕性指数が９〜４０である請求項
   ２記載の無機質建材。
4. 【請求項４】 セメントを含有してなるセメント配合
   物、ガラス転移点又は融点が４５〜１６０℃で、体積平
   均粒子径が１０〜２５０μｍの熱可塑性樹脂粉体及び水
   を含有してなる混合物を混練し、所定の形状に押出成形
   し、該熱可塑性樹脂粉体の溶融温度以上の温度で処理す
   る、無機質建材の製造方法。
5. 【請求項５】 熱可塑性樹脂粉体がポリエステル粉体及
   び／又はポリエステルポリアミド粉体である請求項４記
   載の無機質建材の製造方法。
6. 【請求項６】 ポリエステル粉体及び／又はポリエステ
   ルポリアミド粉体粉砕性指数が９〜４０である請求項５
   記載の無機質建材の製造方法。