JP2847896B2 - 珪酸カルシウム成形体 - Google Patents

珪酸カルシウム成形体

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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、軽量、不燃であり、かつ耐水性、機械的強
度に優れ、建材用として好適な珪酸カルシウム成形体に
関する。
[従来の技術] 珪酸カルシウム成形体は多孔質で断熱性に優れ、かつ
不燃、計量であるという特徴を有する素材であるが、建
築材料として使用する場合、耐水性及び機械的強度を向
上させる必要がある。
従来、珪酸カルシウム成形体の表面保護等を目的とし
て、珪酸カルシウム成形体の表面にイソシアネート樹
脂、または、湿気硬化型ウレタン樹脂を塗布、含浸し、
硬化させて強化する方法が知られている(特開昭61−21
9779、特開昭63−4943)。かかる方法により、耐水性に
優れた珪酸カルシウム成形体を得ることができる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、珪酸カルシウム成形体に前述の湿気硬
化型ウレタン樹脂等を塗布、含浸するだけでは機械的強
度、特に曲げ強度が低いという問題があった。
[課題を解決するための手段] 本発明者らは、かかる問題点に鑑み、鋭意検討を重ね
た結果、珪酸カルシウム成形体に特定のウレタンプレポ
リマーを含浸して得られた成形体により、これら問題点
が解決されることを見い出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の目的は耐水性に優れ、かつ機械的
強度、特に曲げ強度が高い珪酸カルシウム成形体を提供
することにあり、この目的は、樹脂を含浸処理して成る
珪酸カルシウム成形体において、該樹脂が、ポリイソシ
アネート化合物と数平均分子量300〜1500のポリオール
とを反応させて得られるイソシアネート基を1分子中に
平均して2個以上含有するウレタンプレポリマーである
ことを特徴とする珪酸カルシウム成形体により、容易に
達成される。以下本発明を詳細に説明する。
本発明に用いられる珪酸カルシウム成形体基材は、公
知の方法により製造される。即ち、珪酸カルシウム水和
物水性スラリーに、必要に応じて補強材等を添加混合
し、加圧脱水成型後、乾燥することにより基材が得られ
る。珪酸カルシウム水和物は、石灰質原料、例えば、生
石灰と珪酸質原料例えば珪石とを、水熱合成させること
により得られる。補強材としては、板の曲げ強度を向上
させる目的で、繊維質補強材が使用できる。繊維質補強
材は、例えば、石綿、パルプ、ガラス繊維、炭素繊維、
レイヨン、ナイロン、ポリエステル等が用いられる。
このようにして得られた珪酸カルシウム成形体基材に
含浸する樹脂は、ポリイソシアネート化合物と数平均分
子量300〜1500のポリオールとを反応させて得られるイ
ソシアネート基を1分子中に平均して2個以上含有する
ウレタンプレポリマーである。
該ウレタンプレポリマーを製造する方法は、目的とす
るプレポリマーの重合度、使用する原料の種類などを考
慮して公知の製造法から適宜選ばれる。一般的には、通
常のスズ系、鉄系、三級アミノ系ウレタン化触媒を用い
て、0〜150℃、好ましくは20〜130℃の温度範囲でポリ
イソシアネート化合物とポリオールとをイソシアネート
基/水酸基の当量比を1〜10の範囲で反応させることが
好ましい。当量比が1未満ではウレタンプレポリマーが
高分子量化したり、場合によってはゲル化するおそれが
あり、また、プレポリマーのイソシアネート基含有量が
低くなり、硬化が不充分になる場合がある。また、当量
比が10を超えると未反応のポリイソシアネード化合物を
除去する手間がかかり、また、硬化物の強度が低下する
ため好ましくない。
本発明に用いられるポリイソシアネート化合物として
は、例えば2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリ
レンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、2,4′−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、ナフタレン−1,5−ジイソシアネート、キシリレ
ンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、4,4′−メチレンビス
(シクロヘキシルイソシアネート)、ポリメチレンポリ
フェニレンイソシアネートおよびこれらのイソシアネー
ト化合物と2価又は3価アルコールとのアダクト体、水
とのアダクト体及びジイソシアネート化合物を環化反応
したイソシアヌレート体等があげられる。必要に応じ
て、これらのポリイソシアネート化合物を混合して用い
ることも可能である。また、該化合物のうち芳香族環を
含有するトリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン
ジイソシアネート及びポリメチレンポリフェニレンジイ
ソシアネートはウレタンプレポリマーの硬化性が優れて
いる点から特に好ましい。
本発明に用いられるポリオールの数平均分子量は300
〜1500である。分子量が300未満あるいは1500を超える
とケイ酸カルシウム成型体の曲げ強度が低くなり、好ま
しくない。ポリオールの分子量は滴定法による末端水酸
基の定量によって求めることができる。
該ポリオールとしてはポリエーテルポリオール、ポリ
エステルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジ
ェンポリオール、水素添加ポリブタジエンポリオール、
エポキシ変性ポリオール、ケイ素含有ポリオール等があ
げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、例えばエチレング
リコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオー
ル、グリセリン、トリメチロールプロパン、エリスリト
ール、ソルビトール、シュークローズ、水等の多価アル
コールに酸化エチレン、酸化プロピレン、テトラヒドロ
フラン等を付加した重合物もしくは共重合体が挙げられ
る。このうち、グリセリン、トリメチロールプロパン、
ソルビトールおよびシュークローズに酸化プロピレンを
付加した3官能以上のポリオキシプロピレンポリオール
が、耐水性、曲げ強度の点で特に好ましい。
ポリエステルポリオールとしては低分子量多価アルコ
ールと二塩基酸の脱水縮合反応によって得られるポリエ
ステル類、ε−カプロラクトンなどのラクトンを前記の
多価アルコールの存在下で開環重合したラクトンポリオ
ールおよび1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−
ペンタンジオール等の多価アルコールとジアルキルカー
ボネート、アルキレンカーボネートとの反応によって得
られるカーボネートポリオールが挙げられる。このう
ち、耐アルカル性の点でラクトンポリオールおよびカー
ボネートポリオールが特に好ましい。
以上のポリオールの中には、20重量%以下ならばエチ
レングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブタン
ジオール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロ
パン、グリセリン等の低分子量多価アルコールを併用す
ることも可能である。
以上のようにして製造されたウレタンプレポリマー
は、イソシアネート基に大して不活性な溶媒で希釈し、
基材への含侵方法に応じて適当な粘度に希釈して使用す
る。該溶媒としては、トルエン、キシレン、酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、ヘキサン、ヘプタン、ジクロロメ
タン、ジクロロエタン、テトラヒドロフラン、ジメチル
フォルムアミド等があげられる。
本発明の樹脂含浸珪酸カルシウム成型体の製造方法
は、上記樹脂溶液中に珪酸カルシウム成形体を浸漬し含
浸する方法、フローコーターにより塗布する方法、スプ
レー塗装により塗布する方法等がある。樹脂の含浸量
は、通常、珪酸カルシウム成形体100重量部に対して1
〜30重量部である。1未満では耐水性および曲げ強度を
向上できない。30を超えると珪酸カルシウム成形体の特
徴である不燃性の低下、カサ比重の増加などの問題が生
ずる。含浸終了後、50℃〜200℃の熱風乾燥機中で10分
間〜2時間かけて溶剤を揮発させた後、室温で1日間養
生し、樹脂を硬化させる。
かくして、機械的強度及び耐水性に優れた珪酸カルシ
ウム成形体が得られる。
[実施例] 以下に、ウレタンプレポリマー合成例、珪酸カルシウ
ム成形体の実施例及び比較例をあげて、さらに具体的に
説明する。
ウレタンプレポリマー合成例1 2,4−トリレンジイソシアネート/2,6−トリレンジイ
ソシアネート=80/20(重量比)の組成のジイソシアネ
ート(以下、これを「80−TDI」という)1392gおよびグ
リセリンにプロピレンオキシドを付加した3官能ポリオ
ール(G300:旭電化工業(株)製、数平均分子量300)30
0gを仕込み、60℃で5時間反応させた。得られた反応生
成液を165℃、1mmHgの条件で薄膜蒸留し、未反応のトリ
レンジイソシアネートモノマーを留去させた。得られた
プレポリマーをメチルエチルケトンに溶解させて、濃度
80重量%のウレタンプレポリマー溶液を得た。このウレ
タンプレポリマー溶液のNCO濃度は11.8重量%であっ
た。
ウレタンプレポリマー合成例2 4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート750g、ト
リメチロールプロパンにプロピレンキシドを付加した3
官能ポリオール(TP400;三洋化成工業(株)製、数平均
分子量400)440gおよびメチルエチルケトン298gを仕込
み、65℃で5時間反応させた。得られたウレタンプレポ
リマー溶液のNCO濃度は7.5重量%であった。
ウレタンプレポリマー合成例3 4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート750g、グ
リセリンにプロピレンオキシドを付加した3官能ポリオ
ール(GP600:三洋化成工業(株)製、数平均分子量60
0)660gおよびメチルエチルケトン353gを仕込み、65℃
で5時間反応させた。得られたウレタンプレポリマー溶
液のNCO濃度は6.2重量%であった。
ウレタンプレポリマー合成例4 80−TDI 522g、グリセリンにプロピレンオキシドを付
加した3官能ポリオール(G1500:旭電化工業(株)製、
数平均分子量1500)1650gおよびメチルエチルケトン543
gを仕込み65℃で5時間反応させた。得られたウレタン
プレポリマー溶液のNCO濃度は4.0重量%であった。
ウレタンプレポリマー合成例5 80−TDI 522g、グリセリンにプロピレンオキシドを付
加した3官能ポリオール(GP600:三洋化成工業(株)
製、数平均分子量600)480g、水素添加ポリブタジェン
ポリオール(ポリテールHA、三菱化成(株)製、数平均
分子量1300)650gおよびトルエン1652gを仕込み70℃で
5時間反応させた。得られたウレタンプレポリマー溶液
のNCO濃度は3.2重量%であった。
ウレタンプレポリマー合成例6 80−TDI 522g、平均して1分子中に3個の水酸基を有
するポリエステルポリオール(YT101:旭電化工業(株)
製、数平均分子量520)1122gおよびメチルエチルケトン
411gを仕込み65℃で5時間反応させた。得られたウレタ
ンプレポリマー溶液のNCO濃度は3.2重量%であった。
ウレタンプレポリマー合成例7 80−TDI 522g、トリメチロールプロパン134gおよびメ
チルエチルケトン167gを仕込み65℃で5時間反応させ
た。得られたウレタンプレポリマーの溶液のNCO濃度は1
3.1重量%であった。
ウレタンプレポリマー合成例8 80−TDI 348g、ポリオキシプロピレングリコール(PP
2000:三洋化成工業(株)製、数平均分子量2000)2200g
およびメチルエチルケトン637gを仕込み65℃で5時間反
応させた。得られたウレタンプレポリマー溶液のNCO濃
度は2.2重量%であった。
実施例1〜8 生石灰(CaO:96.2%)49.6重量部に温水を加え、消和
し、消石灰スラリーとし、このスラリーに珪石(SiO2:9
6.4%)50.4重量部を添加し、総水量が固形分に対して2
7.5重量倍となるように水を加え、このスラリーを15kg/
cm2の水蒸気下で4時間反応を行い、ゾノトライトの珪
酸カルシウム水和物を得た。この水和物にガラス繊維
(18mm長)3重量部およびパルプ3重量部を添加し、充
分に分散させた。次いでこのスラリーを300mm×300mmの
型枠に注入し、加圧脱水成型し、120℃で10時間乾燥
し、比重0.5、縦300mm、横30mm、厚さ17mmの珪酸カルシ
ウム成形体を得た。この成型体を各種試験に応じた寸法
に切断して樹脂含浸用の試験板とした。
一方、ウレタンプレポリマー合成例1〜8で得られた
ウレタンプレポリマー、メチルエチルケトン又はトルエ
ンで5重量%または10重量%に希釈し、含浸用樹脂溶液
を調製した。この溶液に珪酸カルシウム板を所定時間
(5〜20分間)安全に浸漬した後、熱風乾燥機で150
℃、1時間乾燥させて、溶剤を完全に揮発させた。その
後23℃、相対湿度65%の恒温恒湿槽に樹脂含浸珪酸カル
シウム板を一昼夜入れ、試験用の珪酸カルシウム板を得
た。樹脂含浸量は、樹脂溶液濃度および浸漬時間で調節
した。
得られた珪酸カルシウム板の曲げ強度、耐水性凍結融
解性の試験結果を第1表に示す。また、試験方法を以下
に示す。
1.曲げ強度の測定 ・試験板寸法 5cm×30cm×1.7cm(端面カット) ・測定装置 テンシロン万能強度試験機(UTM−5T) ・測定方法 JIS A 1408に準じて、スパン20cm、クロスヘッドスピ
ード5mm/分で行なった。曲げ強度は下式により求めた
(3個の平均値)。
K:曲げ強度(kg/cm2) W:最大荷重(kg) l:スパン(cm) b:巾(cm) h:厚さ(cm) 2.耐水性の測定 試験片(寸法5cm×5cm×1.7cm)を25℃の水に3時間
完全に浸漬した後重量を求めた。
比較例1 実施例と同様にして得られた珪酸カルシウムの試験板
(樹脂含浸なし)を、そのまま、試験を行った結果を第
1表に示す。
比較例2〜4 実施例と同様の珪酸カルシウム試験板に、ウレタンプ
レポリマー合成例7または8、もしくはポリメリックイ
ソシアネート溶液を含浸させた成型体の試験結果を第1
表に示す。
[発明の効果] 本発明の樹脂含浸珪酸カルシウム成形体は軽量で、曲
げ強度が大きく、耐水性、不燃性及び耐熱性に優れ、建
築用材料として極めて有用なものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−219779(JP,A) 特開 昭63−4943(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C04B 41/62 - 41/64

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】樹脂を含浸処理して成る珪酸カルシウム成
    形体において、該樹脂が、ポリイソシアネート化合物と
    数平均分子量300〜1500のポリオールとを反応させて得
    られるイソシアネート基を1分子中に平均して2個以上
    含有するウレタンプレポリマーであることを特徴とする
    珪酸カルシウム成形体。
  2. 【請求項2】数平均分子量300〜1500のポリオールがポ
    リエーテルポリオールである請求項1記載の珪酸カルシ
    ウム成形体。
  3. 【請求項3】数平均分子量300〜1500のポリオールがポ
    リエステルポリオールである請求項1記載の珪酸カルシ
    ウム成形体。
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