JP2006124231A

JP2006124231A - セメント系成形体

Info

Publication number: JP2006124231A
Application number: JP2004314441A
Authority: JP
Inventors: Fumitoshi Imaoka; 史利今岡; Satoshi Kitagawa; 聡北川
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd; Panahome Corp
Current assignee: Panasonic Homes Co Ltd; KMEW Co Ltd
Priority date: 2004-10-28
Filing date: 2004-10-28
Publication date: 2006-05-18

Abstract

【課題】残存スチレン量を低減化した、セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を成形硬化してなるセメント系成形体を提供する。
【解決手段】少なくともセメントと、水と、スチレンを含有する油性物質と、乳化剤と、重合開始剤とを含むセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を、成形硬化してなるセメント系成形体において、重合開始剤として、ｔ−ヘキシルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートの中から選ばれる一種、又は二種以上を混合したものを用いている。
【選択図】なし

Description

本発明は、セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョンを成形硬化してなるセメント系成形体に関し、詳しくは残存スチレンが低減化されたセメント系成形体に関する。

建築や建設の分野においては、セメント系成形体が、外壁材やパネル等に広く使用されている。セメント系成形体の一種としては、水、油性物質及びセメント等を混合し攪拌することによってセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を調製し、該Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を成形し養生硬化して得られる成形体が従来から知られている（特許文献１参照）。
この方法により得られる成形体は、油性物質に、分子中に重合性二重結合を有する化合物であるスチレンが用いられているので、養生硬化時に、セメントが水和反応によって硬化すると同時にスチレンが重合反応してマトリックスを形成することにより強固な性質を示すものである。

上記セメント系成形体は、家屋の内壁材や床材などといった屋内において使用される。
しかしながら、養生硬化前の成形されたセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物中のスチレンは、養生硬化時に全て重合硬化するのではなく、いくらかの量のスチレンは未反応のまま残ってしまうために、重合の反応効率を高める必要があった。

重合の反応効率を高め、残存スチレンを減らすためには、養生硬化時の温度条件や加熱時間等を、スチレンの重合反応が促進されるのに適した条件にして養生硬化することが考えられる。しかし、養生硬化の工程では、スチレンの重合反応と同時にセメントの水和反応が進行していることから、重合条件だけを考慮したのではセメントの水和反応が十分に進行せず、セメント板として必要な性能を有する製品を得ることができないという問題がある。
このように、セメントが十分に水和される限られた養生条件のもとで残存スチレン量を低減化したセメント系成形体を得ることはとても困難であった。
特開２００２−４７０４０号公報

そこで、本発明においては、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的としては、ＶＯＣである残存スチレンを低減化した、セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を成形硬化してなるセメント系成形体を提供するものである。

本発明者等は上記問題を解決するために鋭意検討した結果、少なくともセメントと、水と、スチレンを含有する油性物質と、乳化剤と、重合開始剤とを含むセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を、成形硬化してなるセメント系成形体において、前記重合開始剤として、ｔ−ヘキシルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートの中から選ばれる一種、又は二種以上を混合したものを用いて製造することを見出した。特に、前記Ｗ／Ｏエマルジョン組成物中には、前記油性物質中のスチレンと前記重合開始剤とが１００：０．２〜１０の重量比で含有されていることが好ましく、また、Ｗ／Ｏエマルジョン組成物中に、前記スチレンが、前記油性物質の５０〜１００重量％含有されていることが好ましい。

本発明においては、セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を成形硬化してなるセメント系成形体を得る際に、重合開始剤としてｔ−ヘキシルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートの中から選ばれる一種、又は二種以上を混合したものを用いていることによって、残存スチレンを低減化したセメント系成形体を得ることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係るセメント系成形体は、セメントと、水と、油性物質と、乳化剤と、重合開始剤とを原料とし、これらを混合攪拌してセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョンを組成し、該Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を板状等に成形した後、硬化養生して得られたものである。

セメントとしては、ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント、シリカセメント、アルミナセメント、或いはけい砂などのけい酸化合物、カルシウム化合物等が挙げられる。これらは単独で使用しても良いし混合して使用しても良い。

油性物質としては、水に対する溶解性が小さく水とエマルジョンを形成でき、かつ分子中に重合性二重結合を有する化合物が用いられ、本発明においてはスチレンを含有した油性物質を用いている。スチレンを用いる理由としては、経済性及びエマルジョンの形成性の面から好ましいからである。なお、全体の油性物質に対するスチレンの含有量は５０〜１００重量％が好ましく、特には７０〜１００重量％が好ましい。
なお、スチレン以外の油性物質としては、分子中に重合性二重結合を有する化合物である、α−メチルスチレン等の芳香族ビニルモノマーや、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、ヒドロキシプロピルメタクリレート等の（メタ）アクリル酸エステルや、アクリロニトリル、また分子中に重合性二重結合を２個以上有する、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等を用いることが可能である。特に、スチレンと、重合性二重結合を２個以上有する油性物質を併用するのが残存スチレン量を低減する上で好ましい。

Ｗ／Ｏエマルジョンを形成するための乳化剤としては、非イオン系界面活性剤や各種アニオン系界面活性剤やカチオン系界面活性剤等が挙げられるが、ソルビタンモノオレート、ソルビタンセスキオレート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンモノラウレート、グリセロールモノステアレート、グリセロールモノオレエート、グリセロールモノステアレート等のＨＬＢ価が３〜９である非イオン性界面活性剤を使用するのが好ましい。

また、得られる成形体の機械的強度を改善するために補強繊維を使用することが好ましい。補強繊維としては、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維等の合成樹脂や、炭素繊維、ガラス繊維等が挙げられ、これらを単独で、或いは混合して使用することができる。更に、上記原材料に加えて砂、砂利、パーライト、シラスバルーン、ガラス粉、発泡ガラス粒等の骨材や、各種添加剤を併用することも勿論可能である。

油性物質の重合を促進させるための重合開始剤としては、ｔ−ヘキシルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートの中から選ばれる一種、またはこれらの中の二種以上を混合したものを用いている。
特に、上記の一種、又は二種以上が混合された重合開始剤が、セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物中に、油性物質中に含まれるスチレンと重合開始剤との重量比が１００：０．２〜１０となるように含有されていることが好ましい。

これらの重合開始剤は、従来と同様の加熱条件で養生硬化してセメント系成形体をつくった場合において、残存スチレン量を従来に比べて低減化することが可能となる。すなわち、例えば一般的な重合開始剤であるｔ−ブチルパーオキシベンゾエートが使用されているセメント系成形体に比べて、本発明に係るセメント系成形体は残存スチレン量を約４０％以上削減することが可能となる。
これにより、養生硬化の工程を従来と同様の加熱条件で行えることから、セメントの水和反応を十分に進行させて硬化させることができると共に、残存スチレン量を低減化することが可能となる。

次に、本実施形態のセメント系成形体の製造方法を手順に従って説明する。先ず、上述したセメント、油性物質、乳化剤及び重合開始剤の原料を攪拌混合してセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物をなし、次いで、それを注型法、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等の通常用いられる手段で成形して養生及び硬化させた後、必要に応じて乾燥して製造することができる。
なお、本発明に係るセメント系成形体は、上記の製造方法に限定されるものではなく、例えば、水と油性物質と乳化剤によりＷ／Ｏエマルジョンを組成した後、その中にセメントを混合して成形することであっても良い。

以下に本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はそれらによって何ら限定されるものではない。本実施例においては以下に原材料を使用した。
＜水＞
水道水
＜無機充填材＞
ポルトランドセメント
＜油性物質＞
スチレンモノマーとトリメチロールプロパントリメタクリレート（ＴＭＰＴ）とを重量比１００：１で混合したものを使用した。
＜乳化剤＞
ソルビタンモノオレート（ＨＬＢ価＝４．０）
＜重合開始剤＞
(1)ｔ−ヘキシルパーオキシ２−エチルヘキサノエート（日本油脂社製、商品名パーキュア−ＨＯ、純度５０％）
(2)１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（日本油脂社製、商品名パーヘキサＴＭＨ、純度８４％）
(3)ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド（日本油脂社製、商品名パーブチルＨ−６９、純度６９％）
(4)ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート（日本油脂社製、商品名パーキュア−Ｏ、純度５０％）
(5)ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネート（日本油脂社製、商品名パーブチルＩ、純度９５％）
（なお、実施例で使用する重合開始剤としては、上記記載の重合開始剤が括弧内の純度で含まれた市販品を使用している。以下の実施例及び比較例では、これらの市販品の使用量を記載している。）
＜繊維＞
ポリプロピレン繊維

以下の方法で成形体の残存スチレン量を測定した。
（測定方法）
下記の実施例及び比較例で成形された成形体の芯部のサンプル（5×15×90ｍｍ）を、１２０ｃｃガラス製サンプル管に入れ密封し、容器を６０℃で２時間加熱した後、サンプル管内のガスを一定量抜き取り、ガスクロマトグラフにより分析を行い、成形体１ｃｍ³から揮発された残存スチレンの量を求める。

（実施例１）
スチレンモノマーとＴＭＰＴとが重量比１００：１で混合された油性物質３．２重量部に、乳化剤としてのソルビタンモノオレートを０．８重量部溶解させた溶液に、更に重合開始剤である重合開始剤(1)を、スチレンモノマーと重合開始剤(1)との重量比が１００：１となるように溶解させたビニルモノマー溶液（ＶＭＳ）を調整し、水４０重量部、セメント１００重量部、ビニルモノマー溶液（ＶＭＳ）４．０３重量部、補強繊維２．０重量部を二軸の混練装置に投入し、毎分２００回転で攪拌混合して、セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を得た。次いで、得られたセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を板状に押出成形した後、蒸気養生硬化する。養生硬化は、全工程を相対湿度９８％の下で、先ず１時間かけて２０℃から４５℃に加熱した後、４５℃に保ったまま４時間放置し、次いで、１３時間かけて４５℃から８５℃に加熱した後、８５℃で５時間放置することによって行う。この蒸気養生硬化によりセメント系成形体が得られる。
得られたセメント系成形体の残存するスチレン量を上記方法により測定した。測定結果を下記の表１に示す。

（実施例２〜５）
実施例２では重合開始剤(2)、実施例３では重合開始剤(3)、実施例４では重合開始剤(4)、実施例５では重合開始剤(5)を、実施例1と同じ量だけ油性物質中に溶解させた以外は、実施例1と同様の原材料によりセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョンを組成し、同様の工程によって蒸気養生硬化してセメント系成形体をつくったものである。測定結果を同じく表１に示す。

（実施例６）
実施例６では、重合開始剤(1)と重合開始剤(2)を１：１で混合した重合開始剤を使用している。この混合重合開始剤を、油性物質中に含まれるスチレンモノマーとこの重合開始剤との重量比が１００：２となるように油性物質中に溶解させた以外は、実施例１と同様の原料によりセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョンを組成し、同様の工程によって蒸気養生硬化してセメント系成形体をつくったものである。測定結果を同じく表１に示す。

（比較例１）
重合開始剤としてｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（日本油脂社製、商品名パーブチルＺ、純度９８％）を用いている以外は、実施例１と同様の原材料によりセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョンを組成し、該Ｗ／Ｏエマルジョンを実施例１と同様の工程で蒸気養生硬化してセメント系成形体をつくったものである。測定結果を同じく表１に示す。

上記表１から明らかなように、実施例１〜６の本発明に係るセメント系成形体は、比較例に係るセメント系成形体に比べ、残存スチレン量が約４０％以上低減されていることが分かる。
特に、ｔ−ヘキシルパーオキシ２−エチルヘキサノエート（実施例１）、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（実施例２）、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド（実施例３）、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート（実施例４）を用いた場合には、比較例の残存スチレン量よりも５０％以上低減化することができることから好ましく、この中でも、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン（実施例２）は比較例に比べて９０％も残存スチレン量を低減化することができ特に好ましい。

本発明に係るセメント系成形体は、内壁材や床材などの屋内用建築部材として用いられることが好ましい。

Claims

少なくともセメントと、水と、スチレンを含有する油性物質と、乳化剤と、重合開始剤とを含むセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を、成形硬化してなるセメント系成形体において、
前記重合開始剤として、ｔ−ヘキシルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、１，１−ビス（ｔ−ヘキシルパーオキシ）３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルモノカーボネートの中から選ばれる一種、又は二種以上を混合したものを用いていることを特徴とするセメント系成形体。
前記Ｗ／Ｏエマルジョン組成物中には、前記油性物質中のスチレンと前記重合開始剤とが１００：０．２〜１０の重量比で含有されていることを特徴とする請求項１記載のセメント系成形体。
前記スチレンが、前記油性物質の５０〜１００重量％含有されていることを特徴とする請求項１又は２記載のセメント系成形体。