JP2696245B2 - 珪酸アルカリ用硬化剤、それを含有する無機繊維質処理剤 - Google Patents

珪酸アルカリ用硬化剤、それを含有する無機繊維質処理剤

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本願発明は、珪酸アルカリ用硬化剤、それを含有する
アスベスト、ロックウール等の無機繊維質の接着、難燃
化、固化、表面硬化等の処理剤に関するものである。
<従来の技術> 従来より、アスベスト、ロックウール等の無機繊維質
の処理には、水溶性高分子、水分散樹脂等の有機接着剤
が使用されているが、これらのものは無機繊維質の湿潤
除去の目的には適用できるが、除去せずに固化の目的で
は、耐火、防火、防煙の問題があり使用し難い。又、無
機系のものでは珪酸アルカリ水溶液やコロイダルシリカ
の使用が試みられているが、これらは乾燥までの間に水
の移動と共に溶質成分が乾燥表面へ移動する、所謂マイ
グレーション現象を起こし、表面のみが堅く、内部は柔
らかい不均一な固化になる問題がある。
珪酸塩類のこの問題は、珪酸アルカリ用硬化剤を使用
して乾燥前に珪酸塩の固定を行なうことによって回避す
ることができる。硬化剤には、粉末状のものと水溶液状
のものがあるが、粉末状のものは無機繊維質表面で濾過
されて内部へ浸入しないので使用出来ない。水溶液状の
ものは硬化時間が短いものが一般的であり、アスベスト
処理の様に1時間〜数時間の作業に合せて硬化時間(所
謂ポットライフ)を長くとれるものはない。
また、水溶液状の珪酸アルカリ用硬化剤としては無
機塩又は無機酸水溶液、有機酸又は有機酸エステルが
実用されている。
しかしながら、は硬化時間の調節が難しく、又、低
強度の硬化体しか得られず、特に硬化時間を数時間とし
た場合には適用できない。の有機酸を用いた場合は
と同様であるが、有機酸エステルを用いた場合は硬化時
間が数10分の場合には比較的強度のある硬化体を得るこ
とができるが、硬化時間を1時間以上にすると強度不足
のものしか得られない。又、例えば、特開昭51−55112
号公報には珪酸ソーダとアルミン酸ソーダとクエン酸又
は酒石酸の混合物がグラウト剤として提案されている
が、この組成物で硬化時間を60分としたときには、強度
が低いものしか得られず、硬化時間は30分以下が限界で
あって、それ以上では硬化体がゼリー状となり実用に併
せない。この様な組成物をアスベスト等の無機繊維質処
理用に使用すると固化性能を発揮しないばかりか、乾燥
物が粉化して逆に粉塵発生源となるおそれがある。
<発明が解決しようとする課題> 珪酸アルカリを1時間〜数時間という硬化時間を有
し、且つ高強度の硬化体が得られるアスベスト等の無機
繊維質の飛散防止等の処理剤として有効なものにするこ
とが課題である。
そこで本発明者は鋭意研究を行なった結果本発明を得
た。
<課題を解決するための手段> 即ち、本発明は、アルデヒド類、水溶性低級アルキレ
ンカーボネート及び多価アルコール酢酸エステルから選
ばれた1種以上、及びオキシカルボン酸アルミニウム錯
体を含有してなる珪酸アルカリ用硬化剤である。
ここで、アルデヒド類とは水溶性のホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒド等のモノアルデヒドグリオキザー
ル、マロンジアルデヒド等のポリアルデヒド等であり、
特に硬化時間の調節にはグリオキザールが好ましい。
水溶性低級アルキレンカーボネートとしては、エチレ
ンカーボネート、プロピレンカーボネート等が挙げられ
る。
多価アルコール酢酸エステルとしては、エチレングリ
コール酢酸エステル、グリセリン酢酸エステル、ソリビ
トール酢酸エステル等があるが、特にエチレングリコー
ルジアセテートが好ましい。
又、オキシカルボン酸アルミニウム錯体は、一般には
オキシカルボン酸とアルミン酸アルカリ水溶液との反応
による生成物が使用される。
ここで、オキシカルボン酸としてはクエン酸、乳酸、
グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、クロト
ン酸等からなる群より選ばれた1種又は2種以上が挙げ
られるが、クエン酸が特に好ましい。
アルミン酸アルカリとしてはアルミン酸ナトリウム、
アルミン酸カリウム水溶液等が挙げられるが、アルミン
酸ナトリウムが特に好ましい。
本発明の珪酸アルカリ用硬化剤は以下の成分比を有す
る。
硬化剤を水溶液の形で全量を100%とすると、アルミ
ン酸アルカリ水溶液は、一般に30〜40%固形分の水溶液
であるが、全量に対して0.2〜5.0%を含有し、好ましく
は0.5〜3.0%を含有する。その理由は、5.0%を超える
と硬化時間が短くなりすぎ目的とするものが得られず、
0.2%未満では強度のないものしか得られないからであ
る。
オキシカルボン酸は、その分子量によって異なるので
一概に言うことはできないが、おおむね0.01〜30%であ
り、例えば、クエン酸(分子量210)では、全量に対し
て0.1〜3.5%を含有、好ましくは0.3〜2.0%である。ア
ルミン酸アルカリのアルミニウムイオンをキレート化す
るには当量以上のオキシカルボン酸が必要であり且つ、
アルミン酸アルカリのアルカリを中和してpH3〜9にす
る量のオキシカルボン酸が必要となる。従って、アルミ
ン酸アルカリの含有量によって必然的にオキシカルボン
酸の量は決る。
又、アルデヒド類、水溶性低級アルキレンカーボネー
ト及び多価アルコール酢酸から選ばれた1種以上は珪酸
アルカリの種類によって異なるが、おおむね2〜10%を
含有し、好ましくは3〜8%である。その理由は10%を
超えると硬化時間が早すぎて目的に合わず、2%未満で
は硬化時間が必要以上に長くなり意味がないからであ
る。
本発明の珪酸アルカリ用硬化剤は以下の方法によって
調製することが出来る。
まず、アルミン酸アルカリとオキシカルボン酸の混合
を行なう。この混合は中和反応でありpH3−9とする。
そのためには、アルミン酸アルカリ溶液中の苛性アルカ
リ1グラム当量に対してオキシカルボン酸を0.5〜2グ
ラム当量が適当である。こうして得られる液は透明であ
り、オキシカルボン酸のキレート効果により安定に貯蔵
できる。次いで、これにアルデヒド類、水溶性低級アル
キレンカーボネート及び多価アルコール酢酸エステルか
ら選ばれた1種以上を加えるが、その添加量は硬化時間
を決定することになり任意にきめることができるが、実
用的な範囲としては珪酸アルカリ溶液のアルカリ成分1
グラム当量に対して0.001〜1グラム当量である。こう
して得られる液は透明であり安定に貯蔵できる。
上記の硬化剤に適用できる珪酸アルカリは、特に限定
はなく、例えば、珪酸カリウム、珪酸ナトリウム、珪酸
リチウム等から選ばれた1種以上が挙げられ、特に、珪
酸カリウムが好ましい。
次に、上記の硬化剤と珪酸アルカリよりなるものは無
機繊維質の処理剤として使用することが出来る。
この場合、珪酸アルカリは水溶液で全量に対して固形
分10〜50%で使用するのが好ましい。その理由は、10%
未満では固化せず、50%を超えると取扱い上作業性が悪
いばかりでなく、硬化時間が早すぎ不適当であるからで
ある。
又、硬化剤及び珪酸アルカリの他に必要に応じて、界
面活性剤、消泡剤、湿潤剤、水溶性有機ポリマー、水分
散性有機樹脂エマルジョン、撥水剤、着色剤、無機フィ
ラー等を添加したものも使用することができる。
有機物を添加する場合には、被処理無機繊維質の重量
を含めた処理後の全固形分重量以上に対して有機物量が
1%以下とするのが好ましい。この重量以上では耐火テ
スト時の発煙量が大きくなり好ましくない。界面活性剤
としては市販のアニオン、ノニオン、カチオン性界面活
性剤のいずれも使用できるが、ポリオキシエチレンアル
キルフェニルエーテルやアルファオレフィンスルホン酸
ナトリウム塩が浸透性の向上に好ましい。又、水分散性
の有機樹脂エマルジョンとしてはビニル−アクリル系共
重合体エマルジョン、アクリルスチレン共重合体エマル
ジョンなど使用できるが、例えばモビニールDM−765
(エキスト合成(株)製)、ヨドゾールAD−31(カネボ
ウNSC製)などが混合使用し易く、粉化防止効果を有す
る。
本発明に係わる無機繊維質としては、例えば、代表的
なものとしてアスベスト、ロクウール、ガラスウール等
が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の無機繊維質の処理剤は、無機質接着剤として
主として用いられるが、基材表面の難燃化、表面硬化等
の処理剤として用いられる。又、その使用方法として
は、特に、無機繊維質と共に混合する方法、無機繊維質
を含有する成形体に処理剤を吹きつける方法等が挙げら
れるが、特に限定はない。
このようにして、吹き付け方法が採用できることは、
本発明に係る処理剤が可使用時間が長いことの特徴によ
るものである。
アスベストの発癌性の問題がクローズアップされて以
来、近時、その各種成型品の処理、特に、建材の処理に
際してアスベスト短繊維の発塵が問題とされる。該成型
品の処理に際し、本発明に係る処理剤を用いるとその表
面から内部深くまで短繊維間を接着固化できるので発塵
性の問題がなくなり安全に処理できる。
以下に実施例を挙げて具体的に説明する。
<実施例> 珪酸アルカリ水溶液(A液)の調製; SiO2=26.5%、K2O=13.5%の珪酸カリウム水溶液
(以下「AK」)80重量部に水20重量部を加えて充分混合
して、A液を得た。
珪酸アルカリ用硬化剤(B液)の調製; クエン酸4.83重量部を水5重量部に溶解し、これにAl
2O3=16%、Na2O=19%のアルミン酸ソーダ水溶液10.15
重量部を加え、充分混合した後、更にクエン酸7重量部
を加え溶解し、次いで、アルミン酸ソーダ水溶液を5.45
重量部を加えてpH7−9とした。この混合液5重量部に
水85重量部を加えて混合し、次いで、グリオキザール40
%水溶液10重量部を加えてB液を調製した。
硬化体の作成;B液50重量部にA液50重量部を加えて良く
混合し、放置して流動性のなくなるまでの時間(硬化時
間)を測定したところ60分であった。硬化前の同じ液を
50m/m×100m/mHの型枠に流し込み硬化させた後密閉養生
して1日後に圧縮強度を測定したところ0.6kg/cm2であ
った(これを「ホモゲルの圧縮強度」と表わす)。尚、
測定にはアームスラー型強度試験機を用い10mm/minで圧
縮した。
アスベストの処理; アスベスト42重量%、ポルトランドセメント25重量
%、4%酢酸ビニルエマルジョン液33%の配合比で、ス
レート板にアスベストを吹き付けた後7日放置、乾燥し
て、嵩密度0.2g/cm3、厚さ15mmの施工品を作成し、これ
を10cm/10cmに切断してテスト材とした。
上記A、B等量混合液を作成し、エアレンスガンにて
4kg/m2となる量をテスト材に吹き付け、2日放置乾燥し
た後、アスベスト面に10cm×10cmの塩化ビニル製支持板
をエポキシ系接着剤で全面接着し、アームスラー型強度
試験機を用いて引張り強度試験を行なった結果を第1表
に示す。
実施例2〜5及び比較例1〜5 実施例1と同様のアスベスト処理試験をA液およびB
液の組成を変えて行なった結果を第1表に示す。尚、表
中、AN1はSiO2=29.5%、Na2O=9.5%の珪酸ソーダ水溶
液、AN2はSiO2=30.0%、Na2O=14.4%の珪酸ソーダ水
溶液を表わす。
<発明の効果> 本発明の珪酸アルカリ用硬化剤は珪酸アルカリの硬化
反応を1時間〜数時間という比較的長い硬化時間(ポッ
トライフ)を有し、且つ高強度の硬化体を得ることがで
きると言う利点がある。従って、該硬化剤を用いた珪酸
アルカリを主成分とする無機繊維質処理剤は、例えば、
アスベスト成型品処理の様に処理液のアスベストへの浸
透が充分になされた後に硬化するので、その内部まで、
接着効果が発揮できると共に、処理作業を伴う可使時間
の許容範囲が拡大し、極めて有効である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C04B 41/68 C04B 41/68

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルデヒド類、水溶性低級アルキレンカー
    ボネート及び多価アルコール酢酸エステルから選ばれた
    1種以上、及びオキシカルボン酸アルミニウム錯体を含
    有してなる珪酸アルカリ用硬化剤
  2. 【請求項2】請求項(1)記載のアルデヒド類がグリオ
    キザールである珪酸アルカリ用硬化剤
  3. 【請求項3】請求項(1)記載の水溶性低級アルキレン
    カーボネートがエチレンカーボネートである珪酸アルカ
    リ用硬化剤
  4. 【請求項4】請求項(1)記載の多価アルコール酢酸エ
    ステルが多価アルコール酢酸エステルとしては、エチレ
    ングリコール酢酸エステル、グリセリン酢酸エステル、
    ソルビトール酢酸エステル、エチレングリコールジアセ
    テートから選ばれた1種以上である珪酸アルカリ用硬化
  5. 【請求項5】請求項(1)記載のオキシカルボン酸アル
    ミニウム錯体がオキシカルボン酸とアルミン酸アルカリ
    水溶液との反応生成物である珪酸アルカリ用硬化剤
  6. 【請求項6】請求項(1),(2),(3),(4)又
    は(5)記載の珪酸アルカリ用硬化剤及び珪酸アルカリ
    を主成分とする無機繊維質処理剤
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