JP2711711B2 - 耐熱性複合材料 - Google Patents
耐熱性複合材料Info
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- JP2711711B2 JP2711711B2 JP1087964A JP8796489A JP2711711B2 JP 2711711 B2 JP2711711 B2 JP 2711711B2 JP 1087964 A JP1087964 A JP 1087964A JP 8796489 A JP8796489 A JP 8796489A JP 2711711 B2 JP2711711 B2 JP 2711711B2
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は優れた機械的強度と耐熱性を有する複合材料
に関する。さらに詳しくは内装材、外装材などの建築材
料や構造材料等耐熱性を要求される材料に適した耐熱性
の複合材料に関する。
に関する。さらに詳しくは内装材、外装材などの建築材
料や構造材料等耐熱性を要求される材料に適した耐熱性
の複合材料に関する。
従来の技術 今日の建築材料、構造材料などには高い材料特性が要
求されており、なかでも耐火性能は不燃、防火などの安
全性に対する性能の一つとして非常に重要視されてい
る。さらに、製品が耐熱性を有し強度低下が少ないこと
によって、製品に対して加熱が必要とされる様々な処
理、例えば高温での焼き付け塗装等が可能となる。
求されており、なかでも耐火性能は不燃、防火などの安
全性に対する性能の一つとして非常に重要視されてい
る。さらに、製品が耐熱性を有し強度低下が少ないこと
によって、製品に対して加熱が必要とされる様々な処
理、例えば高温での焼き付け塗装等が可能となる。
他方高い曲げ強度を示す水硬性セメント硬化体を得る
方法として、添加水量を減少させるとか、シリカヒュー
ムや高炉スラグなどの微粒子を添加したりしてセメント
硬化体の構造を緻密にする等の検討が盛んに行われてい
る。特に、添加水量を極端に少なくし、かつ水溶性高分
子を用いて硬化体中の構造を緻密にすることにより、35
0kgf/cm2以上の曲げ強度を有する高強度セメント硬化を
製造する技術が開示されている（特公昭59−43431）。
この様なセメント硬化体は350kgf/cm2以上の高い曲げ強
度を有するが、高温での熱処理を行うとその強度低下が
著しいという欠点を有している。即ち水溶性高分子とし
てヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いた曲げ強
度600kgf/cm2以上の上記セメント硬化体を250℃で５時
間加熱処理を行うとその強度保持率は20％以下となる。
方法として、添加水量を減少させるとか、シリカヒュー
ムや高炉スラグなどの微粒子を添加したりしてセメント
硬化体の構造を緻密にする等の検討が盛んに行われてい
る。特に、添加水量を極端に少なくし、かつ水溶性高分
子を用いて硬化体中の構造を緻密にすることにより、35
0kgf/cm2以上の曲げ強度を有する高強度セメント硬化を
製造する技術が開示されている（特公昭59−43431）。
この様なセメント硬化体は350kgf/cm2以上の高い曲げ強
度を有するが、高温での熱処理を行うとその強度低下が
著しいという欠点を有している。即ち水溶性高分子とし
てヒドロキシプロピルメチルセルロースを用いた曲げ強
度600kgf/cm2以上の上記セメント硬化体を250℃で５時
間加熱処理を行うとその強度保持率は20％以下となる。
発明が解決しようとする課題 優れた機械的強度を有し、さらに高温処理を行っても
強度低下の少ない、つまり耐熱性も合わせ持つ複合材料
の開発が求められている。
強度低下の少ない、つまり耐熱性も合わせ持つ複合材料
の開発が求められている。
課題を解決するための手段 本発明者らは前記したような課題を解決すべく鋭意研
究を重ねた結果本発明に至った。即ち本発明は少なくと
も１種の水硬性セメントと水と少なくとも１種のカチオ
ン性（メタ）アクリル系水溶性高分子を混練、硬化させ
て得られる耐熱性複合材料を提供する。
究を重ねた結果本発明に至った。即ち本発明は少なくと
も１種の水硬性セメントと水と少なくとも１種のカチオ
ン性（メタ）アクリル系水溶性高分子を混練、硬化させ
て得られる耐熱性複合材料を提供する。
本発明を詳細に説明する。
本発明において水硬性セメントとは、水和反応によっ
て硬化するセメントが特に制限なく用いられる。例えば
普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメン
ト、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランド
セメント、対硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルト
ランドセメント、ハイアルミナセメント、アルミナセメ
ント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカ
セメント、などである。これらは単独でも、２種以上を
混合して使用しても良い。
て硬化するセメントが特に制限なく用いられる。例えば
普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメン
ト、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランド
セメント、対硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルト
ランドセメント、ハイアルミナセメント、アルミナセメ
ント、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカ
セメント、などである。これらは単独でも、２種以上を
混合して使用しても良い。
又カチオン性（メタ）アクリル系水溶性高分子として
は、ジメチル（又はジエチル）アミノエチル（メタ）ア
クリレートの塩酸又は硫酸による三級アミン塩、ジメチ
ル（又はジエチル）アミノエチル（メタ）アクリレート
と塩化メチル、又は塩化エチル、塩化ベンジル、ジメチ
ル硫酸とのメンシュトキン反応物である四級アンモニウ
ム塩等のモノマーを原料とするホモポリマーや、上記モ
ノマーとアクリルアマイド、N,N−ジメチルアクリルア
マイド、Ｎ−メチルアクリルアマイド、Ｎ−イソプロピ
ルアクリルアマイド、Ｎ−ビニルピロリドン、２−ヒド
ロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプ
ロピル（メタ）アクリレート、アクリロイルモルホリン
の親水性モノマー、及び酢酸ビニルなどのビニルモノマ
ー等のコポリマーが使用できる。またジメチルアリルア
ンモニウムクロライドの様なアリル系カチオン性モノマ
ーとアクリルアマイドとのコポリマーも使用できる。ま
た必要に応じて上記ポリマーと水分散性高分子、例えば
エチレン−酢酸ビニルコポリマーエマジョン、スチレン
−ブタジエンコポリマーエマジョン等を併用しても良
い。
は、ジメチル（又はジエチル）アミノエチル（メタ）ア
クリレートの塩酸又は硫酸による三級アミン塩、ジメチ
ル（又はジエチル）アミノエチル（メタ）アクリレート
と塩化メチル、又は塩化エチル、塩化ベンジル、ジメチ
ル硫酸とのメンシュトキン反応物である四級アンモニウ
ム塩等のモノマーを原料とするホモポリマーや、上記モ
ノマーとアクリルアマイド、N,N−ジメチルアクリルア
マイド、Ｎ−メチルアクリルアマイド、Ｎ−イソプロピ
ルアクリルアマイド、Ｎ−ビニルピロリドン、２−ヒド
ロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプ
ロピル（メタ）アクリレート、アクリロイルモルホリン
の親水性モノマー、及び酢酸ビニルなどのビニルモノマ
ー等のコポリマーが使用できる。またジメチルアリルア
ンモニウムクロライドの様なアリル系カチオン性モノマ
ーとアクリルアマイドとのコポリマーも使用できる。ま
た必要に応じて上記ポリマーと水分散性高分子、例えば
エチレン−酢酸ビニルコポリマーエマジョン、スチレン
−ブタジエンコポリマーエマジョン等を併用しても良
い。
特に好ましいカチオン性（メタ）アクリル性水溶性高
分子は、ジメチル（又はジエチル）アミノエチル（メ
タ）アクリレートの上記三級アミン塩、又は四級アンモ
ニウム塩とアクリルアマイドとのコポリマーである。こ
れらの高分子の添加量は、水硬性セメントに対して３〜
15％（重量％，以下同様）が良好であり、特に好ましく
は５〜10％である。アクリル系水溶性高分子の添加量が
３％以下であると耐熱性の改善効果が少ない。また15％
以上用いても本発明の効果は変わらず、経済的に不利と
なる。水の添加量は使用するカチオン性（メタ）アクリ
ル系水溶性高分子の種類、及び添加量によっても異なる
が概ね５〜30％であり好ましくは10〜20％である。
分子は、ジメチル（又はジエチル）アミノエチル（メ
タ）アクリレートの上記三級アミン塩、又は四級アンモ
ニウム塩とアクリルアマイドとのコポリマーである。こ
れらの高分子の添加量は、水硬性セメントに対して３〜
15％（重量％，以下同様）が良好であり、特に好ましく
は５〜10％である。アクリル系水溶性高分子の添加量が
３％以下であると耐熱性の改善効果が少ない。また15％
以上用いても本発明の効果は変わらず、経済的に不利と
なる。水の添加量は使用するカチオン性（メタ）アクリ
ル系水溶性高分子の種類、及び添加量によっても異なる
が概ね５〜30％であり好ましくは10〜20％である。
本発明では水硬性セメント、カチオン性（メタ）アク
リル系水溶性高分子及び水からなる混合物を成形、硬化
前に混練を行うが、この装置としては該混合物に強い剪
断力を与えられる機器であれば何を用いても良い。具体
的にはツインロールミル、スクリューニーダー等が使用
できる。
リル系水溶性高分子及び水からなる混合物を成形、硬化
前に混練を行うが、この装置としては該混合物に強い剪
断力を与えられる機器であれば何を用いても良い。具体
的にはツインロールミル、スクリューニーダー等が使用
できる。
また成形を行うための装置としては真空押し出し成形
機、ロールプレス成形機、カレンダーロール等が使用で
きるが、好ましくは減圧下で成形する方が良い。そして
成形後は必要により養生工程を経て乾燥を行うか養生を
行うことなく直ちに乾燥を行うことにより成形物の硬化
が行われる。養生は例えば100％又はその付近の相対湿
度の雰囲気中で0.5〜30日間保持することにより行われ
る。又は乾燥は成形物を周辺温度及湿度の条件下に長時
間（例えば10〜20日間）放置して行ってもよいが硬化を
早める為に例えば50〜100℃の温度条件下で５〜20時間
処理してもよい。
機、ロールプレス成形機、カレンダーロール等が使用で
きるが、好ましくは減圧下で成形する方が良い。そして
成形後は必要により養生工程を経て乾燥を行うか養生を
行うことなく直ちに乾燥を行うことにより成形物の硬化
が行われる。養生は例えば100％又はその付近の相対湿
度の雰囲気中で0.5〜30日間保持することにより行われ
る。又は乾燥は成形物を周辺温度及湿度の条件下に長時
間（例えば10〜20日間）放置して行ってもよいが硬化を
早める為に例えば50〜100℃の温度条件下で５〜20時間
処理してもよい。
本発明で得られた複合材料は高い機械的強度を示し25
0℃５時間の耐熱試験においてその強度を50％以上、好
ましい条件下では60％以上保持していた。さらに、400
℃１時間の耐熱試験においてもその形状を維持してい
た。
0℃５時間の耐熱試験においてその強度を50％以上、好
ましい条件下では60％以上保持していた。さらに、400
℃１時間の耐熱試験においてもその形状を維持してい
た。
実施例 以下、本発明をさらに具体的に説明するため、実施例
および比較例を示すが本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものてはない。実施例において部は重量部を示す。
および比較例を示すが本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものてはない。実施例において部は重量部を示す。
実施例および比較例における曲げ強度は三点曲げ試験
法によりスパン間を10cm、荷重速度を3mm/60秒として測
定した値である。
法によりスパン間を10cm、荷重速度を3mm/60秒として測
定した値である。
実施例１ ハイアルミナセメント1000部、ジメチルアミノエチル
メタアクリレートと塩化メチルとのメンシュトキン反応
物である四級アンモニウム塩とアクリルアマイドとのコ
ポリマー（日本化薬（株）製カヤフロックＣ−599−2
P）70部をポリエチレン製の袋に入れ混合した。これに
水120部を添加し、袋の外から手で籾み内容物を粗混合
した。次いで、この混合物をツインロールミルにかけ、
４分間高剪断下にて混練を行った。練り上がったものは
粘土状であり、真空押し出し成形機（本田鉄工（株）製
HDE−２型）にて幅10cm、厚さ4mmの板状に押し出し、ナ
イフで長さ16cm切った。この成形体を15日間ビニール袋
の中に静置し、次いで80℃の熱風乾燥器に入れ４時間加
熱乾燥処理を行った。このようにして得られた硬化体か
ら幅4cm、厚さ4mm、長さ16cmの曲げ強度測定用サンプル
を作成した。得られた硬化体の曲げ強度は700kgf/cm2で
あった。そしてこの硬化体を250℃の熱風乾燥器で５時
間加熱処理を行った。この加熱処理後の曲げ強度は630k
gf/cm2（強度保持率:90％）であった。またた400℃の電
気炉で１時間加熱処理を行っても硬化体はその形状を保
持していた。
メタアクリレートと塩化メチルとのメンシュトキン反応
物である四級アンモニウム塩とアクリルアマイドとのコ
ポリマー（日本化薬（株）製カヤフロックＣ−599−2
P）70部をポリエチレン製の袋に入れ混合した。これに
水120部を添加し、袋の外から手で籾み内容物を粗混合
した。次いで、この混合物をツインロールミルにかけ、
４分間高剪断下にて混練を行った。練り上がったものは
粘土状であり、真空押し出し成形機（本田鉄工（株）製
HDE−２型）にて幅10cm、厚さ4mmの板状に押し出し、ナ
イフで長さ16cm切った。この成形体を15日間ビニール袋
の中に静置し、次いで80℃の熱風乾燥器に入れ４時間加
熱乾燥処理を行った。このようにして得られた硬化体か
ら幅4cm、厚さ4mm、長さ16cmの曲げ強度測定用サンプル
を作成した。得られた硬化体の曲げ強度は700kgf/cm2で
あった。そしてこの硬化体を250℃の熱風乾燥器で５時
間加熱処理を行った。この加熱処理後の曲げ強度は630k
gf/cm2（強度保持率:90％）であった。またた400℃の電
気炉で１時間加熱処理を行っても硬化体はその形状を保
持していた。
実施例２ 普通ポルトランドセメント1000部、ジメチルアミノエ
チルメタアクリレートの硫酸による三級アミン硫酸塩と
アクリルアマイドとのコポリマー（日本化薬（株）製カ
ヤフロックＣ−566−2P）70部、水100部を用いた以外は
実施例１と同様に混合、混練および成形を行い、80℃95
％RHの恒温恒湿器の中で14時間加熱湿潤処理を行った。
そして80℃の熱風乾燥器の中で８時間加熱乾燥処理を行
った。得られた硬化体の曲げ強度は900kgf/cm2であっ
た。次にこの硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間
加熱処理をした後の曲げ強度は600kgf/cm2（強度保持率
67％）であった。また実施例１と同様に400℃１時間加
熱処理を行っても硬化体はその現状を保持していた。
チルメタアクリレートの硫酸による三級アミン硫酸塩と
アクリルアマイドとのコポリマー（日本化薬（株）製カ
ヤフロックＣ−566−2P）70部、水100部を用いた以外は
実施例１と同様に混合、混練および成形を行い、80℃95
％RHの恒温恒湿器の中で14時間加熱湿潤処理を行った。
そして80℃の熱風乾燥器の中で８時間加熱乾燥処理を行
った。得られた硬化体の曲げ強度は900kgf/cm2であっ
た。次にこの硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間
加熱処理をした後の曲げ強度は600kgf/cm2（強度保持率
67％）であった。また実施例１と同様に400℃１時間加
熱処理を行っても硬化体はその現状を保持していた。
実施例３ 普通ポルトランドセメント1000部、ジメチルアミノエ
チルメタアクリレートとジメチル硫酸とのメンシュトキ
ン反応物である四級アンモニウム塩とアクリルアマイド
とのコポリマー（日本化薬（株）製カヤフロックＣ−59
9−1F）70部、水130部を用いた以外は実施例１と同様に
混合、混練および成形を行い、実施例２と同様に硬化さ
せた。硬化体の曲げ強度は700kgf/cm2であった。次にこ
の硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間加熱処理を
した後の曲げ強度は500kgf/cm2（強度保持率71％）であ
った。また実施例１と同様に400℃１時間加熱処理を行
っても硬化体はその形状を保持していた。
チルメタアクリレートとジメチル硫酸とのメンシュトキ
ン反応物である四級アンモニウム塩とアクリルアマイド
とのコポリマー（日本化薬（株）製カヤフロックＣ−59
9−1F）70部、水130部を用いた以外は実施例１と同様に
混合、混練および成形を行い、実施例２と同様に硬化さ
せた。硬化体の曲げ強度は700kgf/cm2であった。次にこ
の硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間加熱処理を
した後の曲げ強度は500kgf/cm2（強度保持率71％）であ
った。また実施例１と同様に400℃１時間加熱処理を行
っても硬化体はその形状を保持していた。
実施例４ 普通ポルトランドセメント1000部、ジメチルアミノエ
チルアクリレートと塩化メチルとのメンシュトキン反応
物である四級アンモニウム塩とアクリルアマイドとのコ
ポリマー（日本化薬（株）製カヤフロックＣ−599−1
R）70部、水140部を用いた以外は実施例１と同様に混
合、混練および成形を行い、実施例２と同様に硬化させ
た。得られた硬化体の曲げ強度は630kgf/cm2であった。
次にこの硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間加熱
処理をした後の曲げ強度は380kgf/cm2（強度保持率60
％）であった。また実施例１と同様に400℃１時間加熱
処理を行っても硬化体はその形状を保持していた。
チルアクリレートと塩化メチルとのメンシュトキン反応
物である四級アンモニウム塩とアクリルアマイドとのコ
ポリマー（日本化薬（株）製カヤフロックＣ−599−1
R）70部、水140部を用いた以外は実施例１と同様に混
合、混練および成形を行い、実施例２と同様に硬化させ
た。得られた硬化体の曲げ強度は630kgf/cm2であった。
次にこの硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間加熱
処理をした後の曲げ強度は380kgf/cm2（強度保持率60
％）であった。また実施例１と同様に400℃１時間加熱
処理を行っても硬化体はその形状を保持していた。
比較例１ ハイアルミナセメント1000部、部分加水分解ポリ酢酸
ビニル（日本合成（株）製ゴーセノールKH−17）70部、
水130部を用いた以外は実施例１と同様に混合、混練お
よび成形を行い、ビニール袋中で２日間静置し、次いで
80℃の熱風乾燥器の中で４時間加熱乾燥処理を行った。
得られた硬化体の曲げ強度は1100kgf/cm2であった。次
にこの硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間加熱処
理を行った後の曲げ強度は175kgf/cm2で（強度保持率16
％）であった。また実施例１と同様に400℃１時間加熱
処理を行ったところ硬化体はその形状を保持せず、割れ
てしまった。
ビニル（日本合成（株）製ゴーセノールKH−17）70部、
水130部を用いた以外は実施例１と同様に混合、混練お
よび成形を行い、ビニール袋中で２日間静置し、次いで
80℃の熱風乾燥器の中で４時間加熱乾燥処理を行った。
得られた硬化体の曲げ強度は1100kgf/cm2であった。次
にこの硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間加熱処
理を行った後の曲げ強度は175kgf/cm2で（強度保持率16
％）であった。また実施例１と同様に400℃１時間加熱
処理を行ったところ硬化体はその形状を保持せず、割れ
てしまった。
比較例２ 普通ポルトランドセメント1000部、ヒドロキシプロピ
ルメチルセルロース（松本油脂製薬（株）マーポローズ
EMP−Ｈ）70部、水140部を用いた以外は実施例１と同様
に混合、混練および成形を行い実施例２と同様に硬化さ
せた。得られた硬化体の曲げ強度は680kgf/cm2であっ
た。次にこの強化体を実施例１と同様に250℃で５時間
加熱処理を行った後の曲げ強度は190kgf/cm2（強度保持
率28％）であった。また実施例１と同様に400℃１時間
加熱処理を行ったところ硬化体はその形状を保持せず、
割れてしまった。
ルメチルセルロース（松本油脂製薬（株）マーポローズ
EMP−Ｈ）70部、水140部を用いた以外は実施例１と同様
に混合、混練および成形を行い実施例２と同様に硬化さ
せた。得られた硬化体の曲げ強度は680kgf/cm2であっ
た。次にこの強化体を実施例１と同様に250℃で５時間
加熱処理を行った後の曲げ強度は190kgf/cm2（強度保持
率28％）であった。また実施例１と同様に400℃１時間
加熱処理を行ったところ硬化体はその形状を保持せず、
割れてしまった。
比較的３ ハイアルミナセメント1000部、ポリアクリルアマイド
（日本化薬（株）カヤフロックＮ−100）70部、水130部
を用いた以外は実施例１と同様に混合、混練および成形
を行い、ビニール袋中で３日間静置し、次いで80℃の熱
風乾燥器の中で４時間加熱乾燥処理を行った。次にこの
硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間加熱処理を行
った後の曲げ強度は42kgf/cm2（強度保持率4.2％）であ
った。また実施例１と同様に400℃１時間加熱処理を行
ったところ硬化体はその形状を保持せず、割れてしまっ
た。
（日本化薬（株）カヤフロックＮ−100）70部、水130部
を用いた以外は実施例１と同様に混合、混練および成形
を行い、ビニール袋中で３日間静置し、次いで80℃の熱
風乾燥器の中で４時間加熱乾燥処理を行った。次にこの
硬化体を実施例１と同様に250℃で５時間加熱処理を行
った後の曲げ強度は42kgf/cm2（強度保持率4.2％）であ
った。また実施例１と同様に400℃１時間加熱処理を行
ったところ硬化体はその形状を保持せず、割れてしまっ
た。
本発明の効果 本発明により、カチオン性（メタ）アクリル系水溶性
高分子を使用することによって高い機械的強度と耐熱性
とを合わせ持つ複合材料を得ることができる。
高分子を使用することによって高い機械的強度と耐熱性
とを合わせ持つ複合材料を得ることができる。
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも１種の水硬性セメントと水と少
なくとも１種のカチオン性（メタ）アクリル系水溶性高
分子を混練、硬化させて得られる耐熱性複合材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087964A JP2711711B2 (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 耐熱性複合材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1087964A JP2711711B2 (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 耐熱性複合材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02267147A JPH02267147A (ja) | 1990-10-31 |
| JP2711711B2 true JP2711711B2 (ja) | 1998-02-10 |
Family
ID=13929542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1087964A Expired - Fee Related JP2711711B2 (ja) | 1989-04-10 | 1989-04-10 | 耐熱性複合材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2711711B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5913656A (ja) * | 1982-07-13 | 1984-01-24 | 昭和電工株式会社 | 石綿セメント製品成形用組成物 |
| JPS60171256A (ja) * | 1984-02-13 | 1985-09-04 | 日本ゼオン株式会社 | セメント用混和剤 |
| JPS63270333A (ja) * | 1987-04-28 | 1988-11-08 | Kyoritsu Yuki Co Ltd | 粘稠なセメント組成物 |
-
1989
- 1989-04-10 JP JP1087964A patent/JP2711711B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02267147A (ja) | 1990-10-31 |
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