JP2826881B2 - 水硬性無機質組成物 - Google Patents

水硬性無機質組成物

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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は水の添加により硬化して、極めて優れた撥水
性を有する硬化体となる水硬性無機質組成物に関するも
のである。
[従来の技術] 従来、水の添加により硬化する、無機質組成物の代表
例として、石炭質原料のみ、または石炭質原料とけい酸
質原料を主原料とするものがある。その硬化体としてモ
ルタル,各種コンクリート,特には軽量気泡コンクリー
ト(ALC),ガラス繊維強化コンクリート(GRC),けい
酸カルシウム板,石コウ/スラグ鉱板等が挙げられ、こ
れらの高圧蒸気養生,常圧蒸気養生,湿潤養生,気乾養
生等により製造され、土木建築工事における現場施行用
材料,土木用ブロック,建築用パネル,亙,タイル,断
熱材ないし保温材料等として広く用いられてきた。
しかし、上記硬化体、特にALC,けい酸カルシウム板あ
るいはGRCパネル等は吸水性が大きいため吸水する事に
よる断熱性,保温性の低下,水の侵入によるひび割れの
発生,表面崩壊の発生,また、建築用パネルの寸法安定
性が悪いという欠点があり、このため、表面に撥水剤を
塗布するか、撥水剤を含浸させるか、または撥水剤を内
部添加して水の侵入を防止する必要があった。
シリコーンを撥水剤として内部添加したものについて
は次の発明がある。例えば特開昭58−225号公報にはジ
メチルポリシロキサン,特開昭57−123851号公報にはジ
メチルポリシロキサン,メチルフェニルポリシロキサ
ン,メチルハイドロジェンポリシロキサンまたはメチル
カルボキシル変性ポリシロキサンをアニオン系界面活性
剤で乳化したもの、特開昭55−42272号公報にはジメチ
ルポリシロキサン,アミノ基含有ポリシロキサン,オレ
フィン含有ポリシロキサン,フッ素含有ポリシロキサン
およびアルコール変性ポリシロキサン,特開昭55−8545
2号公報にはメチルフェニルポリシロキサンおよびクロ
ルフェニルメチルポリシロキサン,特開昭55−90460号
公報にはメチルシリコーンワニス,フェニルメチルシリ
コーンワニス,シリコーン・エポキシ変性ワニス,シリ
コーン・アルキッド変性ワニス,シリコーン・アクリル
変性ワニスおよびシリコーン・ポリエステル変性ワニス
を撥水剤として添加することが開示されている。
しかしながら、上記の引用した種々のオルガノポリシ
ロキサンを添加した硬化体は撥水性を示すようになる
が、その効果の程度は十分に満足すべきものでないこ
と、また、上記のオルガノポリシロキサンを内部添加し
た硬化体を製造する際、蒸気養性、蒸気加熱あるいは乾
熱などによる加熱を必要とする硬化体の場合は、撥水性
の効果は比較的有効であるが、加熱が困難であるか、加
熱を必要としない硬化体の場合は撥水性が著しく劣ると
いう欠点があった。
[発明が解決しようとする課題] 本発明は上記した欠点を解消することを目的とし、加
熱の必要がないものでも、極めて優れた撥水性を有する
硬化体を製造しうる水硬性無機質組成物を提供するにあ
る。
[課題を解決するための手段とその作用] 前記した目的は (A)水硬性無機質原料 100重量部 (B)1分子中に、けい素原子に結合する式 −R1COOM(式中、R1は2価炭化水素基,Mは水素原子,1価
炭化水素基,トリオルガノシリル基およびアルカリ金属
から選択される。)で示される基を少なくとも1個有す
るオルガノポリシロキサン 0.01〜20重量部 から成ることを特徴とする水硬性無機質組成物により達
成される。
これを説明すると、(A)成分の水硬性無機質原料は
本発明の主材料となるものであり、これにはポルトラン
ドセメント,アルミナセメント,マグネシアセメント,
フライアッシュセメント,高炉セメント,シリカセメン
ト,生石灰,消石灰,石コウ,けい酸カルシウム,炭酸
カルシウム等の石灰質原料,シリカ,砂,砂利,けい
石,粘土,パーライト,けい藻土,岩石粉(例えば長石
粉,石英粉),ガラス粉末等のけい酸質原料が例示され
る。なお、石灰質原料は、石灰質原料とけい酸原料の複
合材料も含むものとする。それ自体で水硬性があるなら
ば、石灰質原料とけい酸質原料をそれぞれ独立して使用
してもよいし、石灰質原料とけい酸質原料を混合して使
用してもよい。
本発明に使用される(B)成分のオルガノポリシロキ
サンは、本組成物に水を加えて硬化体とした際に極めて
優れた撥水性を付与する成分である。このオルガノポリ
シロキサンは、けい素原子に結合する式−R1COOMで示さ
れる基を1分子中に少なくとも1個有するものであり、
この基は分子構造中のどの位置に存在していてもよい。
主鎖を構成するオルガノポリシロキサンは直鎖状のもの
が好ましいが、一部が分岐状、環状、網状であってもよ
い。また、単独重合体,ブロック共重合体,またはラン
ダム共重合体をとりうる。本発明に使用されるオルガノ
ポリシロキサンは常温で液状、ペーストまたは粉状のも
のであり、次の一般式によって表わされるものが好まし
く使用される。
式中、Rは1価炭化水素基から選択される基であり、1
価炭化水素基としてはメチル基、エチル基、プロピル
基、オクチル基、ノニル基、トリデシル基、テトラデシ
ル基のようなアルキル基、2−フェニルエチル基、2−
フェニルプロピル基のようなアラルキル基、3,3,3−ト
リフルオロプロピル基のようなハロゲン原子置換アルキ
ル基、シクロヘキシル基のようなシクロアルキル基、フ
ェニル基、ナフチル基のようなアリール基、トリル基、
キセニル基のようなアルカリル基が例示される。好まし
い1価炭化水素基としてはメチル基もしくはメチル基と
炭素原子数4以上のアルキル基との組合せである。
R1は2価炭化水素基であり、これにはエチレン基、n
−プロピレン基、イソプロピレン基、イソブチル基のよ
うなアルキレン基、フェニレン基のようなアリーレン
基、エチレンフェニレン基のようなアルキレンアリーレ
ン基が例示され、このうちアルキレン基が代表的であ
り、好ましくはエチレン基とプロピレン基である。
Mは水素原子,メチル基,エチル基,プロピレン基,
オクチル基,フェニル基などの1価炭化水素基,トリメ
チルシリル基,ジメチルエチルシリル基などのトリオリ
ガノシリル基,ナトリウム,カリウム,リチウム,ルビ
ジウム,セシウムなどのアルカリ金属から選択されるも
のである。AはRもしくは−R1COOMで示される基であ
る。mは0〜1000,nは0〜100,ただしm+nは0〜1000
である。nが0である場合はAのどちらか一方または両
方とも−R1COOMで示される基である必要がある。(B)
成分であるオルガノポリシロキサンのうち、最も好まし
いのはMがナトリウムもしくはカリウムの場合である。
カルボキシル当量の小さい場合は−R1−COONaあるいは
−R1−COOKを有するオルガノポリシロキサンは常温で粉
体となり、貯蔵しやすく、モルタル,コンクリート等へ
の添加が容易でスラリーへの分散・溶解性が向上し撥水
性にもすぐれている。
この(B)成分であるオルガノポリシロキサンは、
(A)成分100重量部に対し0.01〜20重量部の範囲で添
加される。0.01重量部未満では十分な撥水性を付与した
硬化体が得られないし、20重量部を超えると硬化体の強
度が低下するのみならず、経済的にも好ましくないため
であり、したがって、好ましい添加量は0.05〜10重量部
であり、より好ましくは0.1〜5重量部である。
(B)成分のオルガノポリシロキサンはそのままの形
で添加してもよいし、予めエマルジョン、水溶液、その
他の溶液または無機質もしくは有機質の粉体に担持させ
た形で添加してもよい。この調製に使用される材料の種
類、方法、条件等については特に限定はしない。
(B)成分のオルガノポリシロキサンの製法の1例と
して、分子鎖両末端に−R1−COONa基を有するものにつ
いて説明する。
まず、 とオクタメチルシクロテトラシロキサンを活性白土等の
酸性触媒を用い、例えば60℃で5時間重合して分子鎖両
末端にけい素原子結合の水素原子を有するジメチルポリ
シロキサンを得る。次いで、−COOH基の末端をヘキサメ
チルジシラザンなどのマスキング剤でマスキングしたCH
2=CHCOOSi(CH3等を触媒(塩化白金酸等)の存在
下で、上記したジメチルポリシロキサンの分子鎖両末端
に付加反応させ、次いで、NaOCH3でマスキング剤を外す
ことによって、分子鎖両末端に−R1−COONa基を有する
オルガノポリシロキサンを製造することができる。本発
明にはマスキング剤を外さないままの、上記の例でいう
とジメチルポリシロキサンに−CH2CH2COOSi(CH3
結合したままのものも使用できる。また、Na塩ではな
く、−COOHのまま残したい場合は水またはアルコール水
溶液(酢酸含有)で処理すればよい。側鎖に撥水性に有
利で耐候性も良好な長鎖アルキル基と、カルボキシル基
の両方を有するオルガノポリシロキサンを得たい場合
は、側鎖にけい素原子結合の水素原子を有するオルガノ
ポリシロキサンに、例えば、CH2=CH(CH25CH3で示さ
れるα−オレフィンと−COOH基の末端をマスキングした
例えばCH2=CHCOOSi(CH3とを、触媒(塩化白金酸
等)の存在下で同時に付加反応させた後、マスキング剤
を外すことによって容易に製造することができる。
この(B)成分であるオルガノポリシロキサンの製法
は如何なる方法によってもよく、何ら限定するものでは
ない。なお、−R1COOM基の好ましい含有量は2〜50モル
%である。
本発明の水硬性無機質組成物は(A)成分及び(B)
成分からなるものであり、これに水を添加することによ
って撥水性に優れた硬化体を得ることができる。場合に
よっては水のかわり粉砕した氷を使用することができ
る。水の添加量は通常は(A)成分100重量部に対し10
〜300重量部添加されるが、条件(例えばけい酸カルシ
ウム板のような抄造法)によっては1000重量部を超える
場合もあるので、適宜添加すればよい。
上記した水以外に、本組成物には必要に応じて他の成
分を添加することができる。例えば、酸化マグネシウ
ム,アルミナ,酸化物などの金属酸化物,アスベスト,
合成繊維,ガラス繊維,合成樹脂粉末,などの補強剤,
木屑,鉱物油,(B)成分以外のオルガノポリシロキサ
ン,界面活性剤,金属粉末などの発泡剤,硬化促進剤,
防錆剤,着色剤などがあげられる。
本発明は(A)成分と(B)成分の混合物を硬化作業
現場まで運搬し、そこで水を添加して硬化することがで
きる。また、硬化作業現場で(A)成分、(B)成分お
よび水の三者を混合して硬化することができる。水を添
加してスラリー状としたものを型に流し込んで成形して
もよいし、型を使わないで、塗布、噴き付け、含浸して
もよい。固化させる場合はそのまま常温で乾燥させて固
化させるか、必要に応じて比較的低温ないし高温で加熱
乾燥またはスチール養生させることによって優れた撥水
性を有する硬化体を製造することができる。また、壁の
モルタルのように鏝で塗布し、そのまま常温で自然乾燥
させても撥水性の良好なモルタル仕上げが可能となる。
したがって、硬化方法は特に限定するものではない。
本発明の水硬性無機質組成物は軽量気泡コンクリート
(ALC)、ガラス繊維強化コンクリート(GRC)、その他
の各種コンクリート、モルタル、スレート、ブロック、
セメント亙、木毛セメント板、石綿セメントパーライト
板、石綿セメントけい酸カルシウム板、石コウスラグ鉱
板、化粧石綿セメント板、石綿セメントサイディング、
けい酸カルシウム保温材、パーライト保温材等として有
用である。
[実施例] 次に、実施例をあげて説明する。実施例および比較例
中の部とあるのは重量部を意味し、粘度は25℃における
値である。
なお、撥水性試験は100×100×16mmに固化させた成形
硬化体の表面の3箇所に、約0.03グラムの水滴をそれぞ
れ滴下し、その撥水状態を観察して、次の5段階で評価
した。
◎ 30分後も水滴は球状に保たれ、撥水性は非常に良
好。
○ 20分後には水滴は半球状となるが、撥水性は良
好。
△ 10分後には水滴はくずれるが吸収されるまでに至
らず、撥水性はやや良好。
× 2〜3分後に水滴は吸収、拡散され、撥水性は悪
い。
×× 水液は直ちに吸収、拡散され、撥水性は非常に悪
い。
実施例1 ポルトランドセメント300部、渡良瀬川産出の川砂600
部を加えて2分間空練りした後、水150部を添加して3
分間練り混ぜを行なった。次いで第1表に示すオルガノ
ポリシロキサン9部を加え、3分間練り混ぜたものを10
0×100×16mmのステンレス製の型枠に打込み成形した。
48時間後に脱型して25℃,湿度85±5%の恒温恒湿機中
で3日間養生した。次いで、28℃の室内で7日間自然乾
燥した。このようにして、オルガノポリシロキサン1種
について各3枚作り、その内の1枚を加熱なしで、1枚
を50℃の熱風乾燥機で3時間加熱した。残りの1枚は10
0℃で3時間加熱処理した。このようにして準備したそ
れぞれの成形硬化体の表面に水滴を滴下して撥水状態を
調べ、その結果を第2表に示した。
本発明になる成形硬化体は比較例に比べ加熱処理なし
でも抜群に良好な撥水性を示した。なお、50℃ないし10
0℃の低温加熱でより一層安定した撥水性を示した。
実施例2 ポルトランドセメント100部、渡良瀬川産出の川砂200
部、3〜5mm直径の小砂利300部を加え2分間空練りした
後、水130部を加え3分間練り混ぜを行なった。次いで
実施例1で使用した第1表に示すオルガノポリシロキサ
ン6部を加え3分間練り混ぜたものを100×100×16mmの
ステンレス製の型枠に打込み成形した。
48時間後に脱型して25℃,湿度85±5%の恒温恒湿機
中で1時間養生した。次いで、28℃の室内で14日間自然
乾燥した。このようにして準備した成形硬化体の表面に
水滴を滴下して、その撥水状態を観察し、その結果を第
3表に示した。
本発明になる成形硬化体は加熱なしでも良好な撥水性
を示した。
実施例3 生石灰30部にけい石粉末30部、水500部を加え180℃の
オートクレーブ中で6時間熱処理した。次いで、冷却し
たスラリー中に粉末したアスベスト繊維100部、ポルト
ランドセメント100部および実施例1で使用したオルガ
ノポリシロキサンNo.1,2,5(本発明)および8(比較
例)のオルガノポリシロキサンを各8部添加後(比較例
として無添加のものを含む)、フェルトクロムを使って
脱水成形し、再び140℃のオートクレーブで3時間熱処
理した。その後120℃で10時間乾燥して成形硬化体を作
製した。この成形硬化体について撥水性の試験を実施し
た。本発明になる成形硬化体は第4表のようにいずれも
良好な撥水性を示した。
実施例4 5容量のホバートミキサの容器にポルトランドセメ
ント1500部と砂4500部を入れ2分間空練りした後、水78
0部を添加し3分間練り混ぜた。次いで実施例1で使用
したオルガノポリシロキサンNo.1,2,3,4,5,6(本発明)
および7,9(比較例)を24部添加し、3分間練り混ぜ
た。その後、100×100×16mmのステンレス製の型枠に無
添加(比較例)のものおよびオルガノポリシロキサンを
添加したものを打込みを成形した。48時間後に脱型し、
その後、温度20℃、湿度85%の恒温恒湿機中で15日間養
生した。次いで80℃のオーブン中で1時間熱処理し、そ
の後、20℃の蒸留水中に24時間浸してから重量W1を測定
した。さらに、温度105℃の恒温槽に25日間乾燥してか
ら重量W2を測定した。この測定値から次式により吸水率
%を求めた。その結果を第5表に示した。
本発明になる成形硬化体の吸水率は極めて低く、水中
浸漬によっても水の浸透が少ない事が確認された。
実施例5 半水石コウ80部と実施例1で使用したオイガノポリシ
ロキサンNo.2を20部とを予め均一に混合した。
半水石コウ100部に上記のオルガノポリシロキサンで
処理した半水石コウ8部を添加し、さらに水100部を添
加して混練した。これを100×100×16mmのステンレス製
の型枠に入れて、室温で5時間放置後さらに60℃で20時
間乾燥して石コウの成形硬化体を得た。その表面に水滴
を滴下して撥水状態で調べた。
比較例としてオルガノポリシロキサンNo.7と無添加の
ものについても同様に実施した。その結果を第6表に示
した。
実施例6 ポルトランドセメント270部、パーライト44部、石綿8
6部、水250部を混練機でかきまぜた後、これに実施例1
で使用したオルガノポリシロキサンNo.5を4部添加して
さらにかきまぜた。次いで、濾布の四方を止めて、平ら
に張った上に100×100×16mmの型枠を乗せ、この型枠の
中に上記の混練物を平らに流し込み、脱水して24時間そ
のまま放置した。その後、脱型して105℃の熱風乾燥機
に15時間乾燥して成形硬化体を得た。その表面に水滴を
滴下して撥水状態を調べた。
比較例としてオルガノポリシロキサンNo.8と無添加の
ものについても同様に実施した。その結果を第7表に示
した。
本発明のオルガノポリシロキサンを添加したものは非
常に良好な撥水性を示した。
[発明の効果] 本発明の水硬性無機質組成物は、けい素原子に結合す
る式−R1COOM(Mは水素原子,1価炭化水素基、トリオル
ガノシリル基およびアルカリ金属から選択される)で示
される基を、1分子中に少なくとも1個有するオルガノ
ポリシロキサンが配合されているので、水の添加により
硬化した場合、従来品に比べて極めて優れた撥水性を有
する硬化体となる。特にカルボキシル当量が小さく、M
がアルカリ金属の場合はオルガノポリシロキサンが粉体
となるため、貯蔵しやすく、水硬性無機質原料への添加
が容易で、かつ、分散性,溶解性が向上する。

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(A)水硬性無機質原料 100重量部 (B)1分子中に、けい素原子に結合する式 −R1COOM(式中、R1は2価炭化水素基,Mは水素原子,1価
    炭化水素基,トリオルガノシリル基およびアルカリ金属
    から選択される。)で示される基を少なくとも1個有す
    るオルガノポリシロキサン 0.01〜20重量部 から成ることを特徴とする水硬性無機質組成物。
  2. 【請求項2】Mがアルカリ金属である、請求項1に記載
    の水硬性無機質組成物。
  3. 【請求項3】Mのアルカリ金属がナトリウムまたはカリ
    ウムである、請求項2に記載の水硬性無機質組成物。
  4. 【請求項4】(A)成分が石炭質原料とけい酸質原料の
    混合物である、請求項1に記載の水硬性無機質組成物。
  5. 【請求項5】石炭質原料がセメントであり、けい酸質原
    料が砂またはけい石粉末である、請求項4に記載の水硬
    性無機質組成物。
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