JP2010222229A - ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質剤と、その表面改質剤を用いたケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質方法 - Google Patents

Abstract

【課題】建材等に使用されるケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面を改質するための表面改質剤と、そのような表面改質剤を用いてケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面を改質する表面改質方法に関し、表面に塗料等を塗着した場合に、その塗料等が不用意に剥離するようなことがない、ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質剤と、表面改質方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質剤に、ケイ酸のアルカリ金属塩を含有させたことを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明はケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質剤と、その表面改質剤を用いたケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質方法、さらに詳しくは、建材等に使用されるケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面を改質するための表面改質剤と、そのような表面改質剤を用いてケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面を改質する表面改質方法に関する。

一般に、建材として使用されている木質板は、燃える、腐る、変形するなどの欠点がある上、天然資源の消費材であるため、地球環境の保全や自然災害の点からも建材として使用することは好ましくないものである。このため、このような木質板の代替用の建材として、ケイ酸カルシウム板が使用されるようになりつつある。

このようなケイ酸カルシウム板は、不燃性を有し、しかも腐朽や虫害の虞れがなく、耐久性に優れている。また、同一形状、同一品質のものを大量生産することができるため、生産管理上も好都合である。このような利点を有することから、ケイ酸カルシウム板等の製造技術に関して、たとえば下記特許文献１乃至３のような特許出願がなされている。

特許文献１はケイ酸カルシウム板材及びその製造方法に関するもの、特許文献２は耐水性を有するケイ酸カルシウム建材の製造方法に関するもの、特許文献３はケイ酸カルシウム水和物固化体とその合成方法に関するものである。

しかしながら、このようなケイ酸カルシウム板は、通水性、吸水性が良好である反面、表層部が脆弱であるので、その表面に塗料等を塗布した場合に、内部結露等が生じることによって、塗着した塗料が不用意に剥離するおそれがあり、さらには、建材として使用され、表面に塗装が施され、養生テープ等を使用した場合、養生テープ剥離時に、塗膜或いは基材の表層部を剥がしてしまうという共通の問題点を有していた。
このような表層部の剥離等の問題を解消するために、従来では、たとえば合成樹脂系のプライマーを表面に施し、含浸固化させることにより、表層部を強化することも行われている。しかしながら、このような従来の表面改質処理は、塗装時に有害な有機溶剤を用いるために健康上好ましくなく、また地球環境破壊の要因ともなる。また燃焼により有毒ガスを発生したり燃焼温度を高めたりするという問題もある。

特開平１１−１３５９号公報 特開２００５−３３０１７３号公報 特開２００７−１３１４８８号公報

本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その表面に塗料等を塗着した場合に、その塗料等が不用意に剥離するようなことがない、ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質剤と、表面改質方法を提供することを課題とする。

本発明は、このような課題を解決するために、ケイ酸のアルカリ金属塩を含有することを特徴とするケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質剤を提供するものである。

また本発明は、ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面に、ケイ酸のアルカリ金属塩を含有する表面改質剤を塗布して、前記ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面を改質することを特徴とするケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質方法を提供するものである。

ケイ酸のアルカリ金属塩としては、たとえばケイ酸カリウムが用いられる。これ以外に、ケイ酸リチウムやケイ酸ナトリウムを用いることも可能である。

本発明は、上述のように、表面改質剤にケイ酸のアルカリ金属塩を含有させたため、このような表面改質剤をケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面に塗布すると、表面改質剤のケイ酸のアルカリ金属塩が、ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表層部のカルシウムと反応し、被膜化する。このような被膜化が生じることによってケイ酸カルシウム板又はセメント板への水分の浸透が防止され、表層部分が強化されることとなる。

この結果、このような表面改質を行った後に、その改質されたケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面に塗料等を塗布する場合、上記のように表面改質剤のケイ酸のアルカリ金属塩と、ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面のカルシウムとの反応によって生じた被膜化物によって、ケイ酸カルシウム板又はセメント板への水分の浸透が防止され、表層部分が強化されるので、ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面からの塗料等の不用意な剥離も好適に防止することができるという効果がある。

さらに、表面改質がなされるだけでなく、ケイ酸カルシウム板又はセメント板自体の物性、特に耐熱性を著しく向上させることができるという効果がある。

本発明のケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質剤は、上述のように、ケイ酸のアルカリ金属塩を含有するものである。ここで、ケイ酸のアルカリ金属塩を含有するとは、本発明の表面改質剤が、ケイ酸のアルカリ金属塩のみからなる場合の他、ケイ酸のアルカリ金属塩以外のものをも含有する場合があることを意味するものである。

ケイ酸のアルカリ金属塩以外の含有成分として、たとえば界面活性剤等を含有させることができる。

ケイ酸のアルカリ金属塩としては、主としてケイ酸カリウムが用いられる。ただし、ケイ酸リチウムやケイ酸ナトリウムを用いることも可能である。

表面改質剤として用いられるケイ酸のアルカリ金属塩は、通常は水溶液の状態で用いられる。水溶液とする場合の濃度は特に限定されるものではないが、たとえばケイ酸カリウムの場合、ケイ酸カリウム水溶液の濃度は４〜４５重量％であることが好ましく、６〜３５重量％であることがより好ましく、７〜２０重量％であることがさらに好ましい。またＰＨは９〜１１程度であることが好ましい。

本発明においては、ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面において、カルシウムとアルカリ金属ケイ酸塩との反応が生じ、被膜化物がケイ酸カルシウム板の表面に生成されることとなり、その被膜化物によって、ケイ酸カルシウム板又はセメント板への水分の浸透が防止され、基材表層部が強化されることとなる。その結果、ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面からの塗料等の不用意な剥離も好適に防止されることとなる

表面改質の対象となるケイ酸カルシウム板は、ケイ酸質原料、石灰質原料と補強繊維を主成分として、ウェットマシンで抄造し、オートクレーブで高温高圧蒸気養生を行った板である。オートクレーブ処理された板は、強く安定した結晶構造を持ち、結晶構造を持たない他の板に比べて経年変化、温湿度による変質変形が少ない、安定した品質の不燃材である。

ケイ酸カルシウム板の種類も特に限定されるものではないが、主としてゾノトライト（６ＣａＯ・６ＳｉＯ₂・Ｈ₂Ｏ）、及びトバモライト（５ＣａＯ・６ＳｉＯ₂・５Ｈ₂Ｏ）をも使用することができる。ゾノトライト及びトバモライトのいずれも、石灰質材料とケイ酸質材料（ＳｉＯ₂）を主な出発原料とし、混練、成形し、オートクレーブ処理して得ることができる。

石灰質材料としてはセメント系材料が通常用いられる。ＣａＯや水酸化カルシウムも利用できるが、成形後脱枠してオートクレーブ養生を行う場合には、自硬性の材料である、普通、早強、超早強、耐硫酸塩、中庸熱、低熱のポルトランドセメント、白色セメント、エコセメント等を好適に使用することができる。また、混合セメントである高炉セメント、フライアッシュセメントやシリカセメント等も好適に使用できる。

一方、ケイ酸質材料としては、α−石英を主成分とするケイ石微粉末や産業副産物であるシリカフューム、籾殻灰、フライアッシュ等を使用することができる。石灰質材料とケイ酸質材料の混合比率は、特に限定されるものではないが、目的とする生成物がトバモライトである場合は、セメント系材料等の石灰質材料１０〜９０重量部とケイ酸質材料９０〜１０重量部であり、より好ましくは、石灰質材料４０〜５０重量部とケイ酸質材料６０〜５０重量部である。

上記のオートクレーブ処理温度は、一般に１１０℃以上である。具体的には、目的とする生成物により異なり、トバモライトでは１８０℃、ゾノトライトでは２００℃程度が好適であり、結晶性の低い水和物では、１１０℃から１５０℃程度であるのが好適である。

ケイ酸カルシウム板の成形に際しては、型枠に原料スラリーを流し込んで成形し、若しくは加圧脱水成形し、或いは抄造成形した後、飽和水蒸気圧下でオートクレーブ養生してケイ酸カルシウム水和物とする方法、又は予めケイ酸カルシウム水和物を撹拌式オートクレーブなどで合成した後、加圧脱水してケイ酸カルシウム水和物とする方法等がある。後者の方法では、成形の際には、耐アルカリ性ガラス繊維などを繊維補強材として加えることもできる。

この場合の繊維補強材としては、有機系及び無機系のいずれの繊維をも使用できる。有機系繊維補強材としては、セルロース繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維等を使用することができ、無機系繊維補強材としては、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維等を使用することができる。

尚、ケイ酸カルシウム板成形の際、ケイ酸塩の金属アルカリ塩を予め混合しておき、脱水成形後、反応させて同様の効果を得ることもできる。また、脱水成形後、ケイ酸塩の金属アルカリ塩を塗布し、オートクレープ処理することによって同様の効果を得ることもできる。さらには、脱水成形し、オートクレープ処理後、金属アルカリ塩を塗布して剥離させることにより、同様の効果を得ることもできる。

さらに、表面改質の対象として、ケイ酸カルシウム板に代えてセメント板を使用することも可能である。セメント板としては、たとえば繊維で補強された繊維補強セメント板のようなものを用いることができる。

（実施例１）
市販のケイ酸カルシウム板（商品名：ＮＰラックス（ニチアス社製）９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ×６ｍｍ）の表面、裏面、側面に、エアースプレーガンを用いて１５０ｇ／ｍ²の割合で、ケイ酸カリウムからなる表面改質剤を塗布し、２４時間、常温で乾燥した。その後、表面側にグレー色のアクリルエマルジョン塗料を１５０ｇ／ｍ²の割合で塗布した。４８時間後に２ｍｍゴバン部をきざんだが、表層部の剥離等は生じなかった。

（試験例１）
本試験例では、ケイ酸カルシウム板に対してケイ酸カリウム水溶液からなる表面改質剤による処理を行ったもの（実施例１）と、行っていないもの（比較例１）について、熱処理試験を行った。試験は、７５０℃の温度で１時間行った。

試験の結果、表面改質剤による処理を行っていない比較例１のケイ酸カルシウム板は、破壊された状態となったが、表面改質剤による処理を行った実施例１のケイ酸カルシウム板は、全く破壊されることがなかった。

Claims (4)

1. ケイ酸のアルカリ金属塩を含有することを特徴とするケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質剤。
2. ケイ酸のアルカリ金属塩が、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、又はケイ酸ナトリウムの少なくともいずれかである請求項１記載のケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質剤。
3. ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面に、ケイ酸のアルカリ金属塩を含有する表面改質剤を塗布して、前記ケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面を改質することを特徴とするケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質方法。
4. ケイ酸のアルカリ金属塩が、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、又はケイ酸ナトリウムの少なくともいずれかである請求項３記載のケイ酸カルシウム板又はセメント板の表面改質方法。