JP2966881B2 - オートクレーブ養生用水硬性組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は、建築・土木・船舶用などの材料として使用
される高い性能を有するオートクレーブ養生用水硬性組
成物に関するものである。セメント・石膏・水滓スラグ
のような水硬性物質からなる成形物の機械的物性成形性
を改善するために、ポリビニルアルコール（以下PVAと
略）を添加する事は、一般的に知られている。例えば、
特開昭49−45934号公報ではパルプセメント板の曲げ強
度及び衝撃強度の向上のためにPVAを配合することが、
また特開昭61−77655号公報、同61−209950号公報で
は、スラグ、石膏板の曲げ強度、衝撃強度・寸法安定性
・クラック防止のためPVAを使用することがそれぞれ記
載されている。

また、特開昭49−50017号公報や同60−239377号公報
には、セメント成形物用に、そして同51−137719号公報
には、軽量コンクリート用に、その機械的強度、表面改
良、亀裂防止にPVAを使用することが記載されている。

しかしながら、これらの特開昭にはPVAを用いたセメ
ント組成物をオートクレーブ養生して、目的とする高度
に優れた機械的性能および寸法安定性を有する水硬性形
成物を得ることについて記載されていない。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、オートクレーブ養生に適するセメント組成
物を提供すること、およびそれによって機械的強度・亀
裂防止・防水性・寸法安定性・作業性に優れたコンクリ
ートで代表される水硬性成形物を得ることを目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 上記目的は、 （Ｉ）水硬性物質およびケン化度80モル％以上重合度12
00以上のポリビニルアアルコールからなり、かつ該ポリ
ビニルアルコールの含有量が全固形分に対して、0.1〜2
0重量％であるオートクレーブ養生用水硬性組成物、 （II）ポリビニルアルコールの増粘物質をポリビニルア
ルコールに対して１〜20重量％含有する前記（Ｉ）記載
のオートクレーブ養生用水硬性組成物、 または（III）補強繊維を全固形分に対し0.1〜10重量％
含有する前記（Ｉ）または（II）記載のオートクレーブ
養生用水硬性組成物を提供することによって達成され
る。

（発明の実施の形態） 本発明は、オートクレーブ養生用水硬性組成物とし
て、特定のPVAを用いるものであり、さらに詳しくはケ
ン化度80モル％以上、好ましくは88モル％以上、重合度
1200以上、好ましくは1500以上のPVAを用い、このPVAと
水硬性物質との配合物、さらに好適にはこれらに増粘物
質および／または補強繊維を配合したものを使用する。

PVAとしては未変性PVA、変性PVAが用いられ、変性PVA
にはカチオン・アニオン・ノニオン変性PVA等が挙げら
れ、変性PVAとしては水硬性物質と強い親和性を示し、
水硬性物質等の粒子間を強く結合させ、しかもとりわけ
アルカリ中でその性質が顕著なノニオン系のシリル基変
性PVAが、特にこの目的に好適である。このシリル基変
性PVAは、例えば、特公昭64−2684号公報に記載される
方法により製造されるものである。

すなわち、シリル基変性PVAの製造方法としては
（１）PVAにシリル化剤を用いて後変性によりシリル基
を導入する方法、（２）水酸基を有する変性ポリビニル
エステルにシリル化剤を用いてシリル基を導入し、得ら
れるシリル変性ポリビニルエステルをケン化する方法、
（３）ビニルエステルとシリル基含有オレフイン性不飽
和単量体との共重合体をケン化する方法、（４）シリル
基を有するメルカプタンの存在化でビニルエステルを重
合することによって得られる末端シリル変性ポリビニル
エステルをケン化する方法などがあげられるが、工業的
製造の容易性及び得られる変性PVAの均質性の点から上
述の（３）及び（４）の方法が好ましく用いられる。

上述（３）の方法において用いられるシリル基含有オ
レフイン性不飽和単量体としては例えばビニルメトキシ
シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルアセトキシシラ
ン、ビニルメチルジメトキシシラン等のビニルシラン、
あるいは３−（メタ）アクリルアミド−プロピルメトキ
シシラン、３−（メタ）アクリルアミド−プロピルメチ
ルジメチルメトキシシラン等の（メタ）アクリルアミド
−アルキルシラン等が挙げられるが通常ビニルメトキシ
シランが好ましく用いられる。

また上述（４）の方法において用いられるシリル基を
有するメルカプタンとしては例えば３−トリメトキシシ
リル−プロピルメルカプタン、３−メチルジメトキシシ
リル−プロピルメルカプタン、３−トリエトキシシリル
−プロピルメルカプタン等が挙げられるが、通常３−ト
リメトキシシリル−プロピルメルカプタンが好ましく用
いられる。

上述の（３）あるいは（４）において用いられるビニ
ルエステルとは、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン
酸ビニル等が挙げられるが、通常は酢酸ビニルが好まし
く用いられる。また該ビニルエステルの重合あるいは共
重合は、塊状あるいはメタノール等の低級アルコール溶
媒中においてラジカル開始剤を用いた公知の方法で行う
ことが出来、得られるビニルエステルの重合体あるいは
共重合体のケン化は該重合体等のアルコール溶液にアル
カリ又は酸触媒を加える常法によって行うことが出来
る。

かかるシリル基変性PVAのシリル基変性の度合は0.1〜
10モル％であることが好ましい。0.1モル％未満では、
水硬性成形物への添加による補強効果が必ずしも充分で
なく、又同様に10モル％を越えると補強効果が低下す
る。10モル％を越えると補強効果が低下する理由は、判
然としないが溶解してもゲル状となり拡がりがよくない
ためと推定される。そして、この変性PVAのケン化度が8
0モル％以上であればマトリックス（水硬性物質）中へ
の分散が均一となり、その粒子結合力と被膜強力によっ
て最終製品の曲げ強度、防水性が著しく向上する。逆に
80モル％未満であれば、PVA中の親水基の数が低下し、
不溶部分が生じるため、物性の均一化が妨げられ、曲げ
強度、防水性の向上が小さい。

また、本発明においてPVAの重合度は1200以上である
ことが重要であり、重合度が1200以上であることによ
り、被膜が強く、かつ粒子結合力も大きいため、水硬性
組成物をオートクレーブ養生して得られる成形物の特性
を大きく向上出来る。

また、本発明においてPVAの含有量は全固形分に対し
0.1〜20重量％であることが重要である。添加量が0.1重
量％未満では、添加による補強効果が得られず、20重量
％を越えるとマトリックスの粘度が極端に上昇し、作業
性が低下する。またマトリックス中の水硬性物質に対し
ての割合で表わすと0.2〜40重量％が好ましい。

また、曲げ強度などの機械的性能を向上させるためPV
A水溶液に増粘をおこさせる増粘物質を添加することが
好ましい。PVAは一般に強酸、強塩基に対してはかなり
安定であるが、塩類に対しては沈殿、凝集をおこし、特
に硼酸・硼砂とは化学結合することにより増粘、ゲル化
することが知られている。その他PVA水溶液に増粘、ケ
ル化をおこさせる物質としてはクロム酸や重クロム酸の
アルカリ金属性が還元されたときに生成する３価のクロ
ム、三塩化チタンの酸化でできる４価のチタンやバナジ
ン酸塩があり、銅イオン等も錯化合物を生成する。その
他有機物としてはコンゴーレッドのような染料、没食子
酸等が知られているが、実用的には前述の硼酸または硼
砂が好ましい。

例えば、抄造方式で製造する場合は、スラリーの粘度
が高すぎると濾水姓が悪くなって工程通過性に問題が起
る。しかし粉末状PVAならびに増粘を起す硼酸等を添加
した場合は水に殆ど溶解しないので増粘せず、その大部
分は金網上に抄き上げられる。そしてその後の養生工程
で加熱により溶解して補強性能が発揮される。またこの
増粘物質はオートクレーブ処理時の熱劣化防止にも有効
に作用している。なお増粘物質の含有量は一般にが多い
ほど増粘度合は大きいが、PVAに対して１〜20重量％、
好ましくは５〜20重量％である。１重量％未満では実用
的な効果が不足する。

また、さらに高性能の製品強度を発現させるために補
強繊維を使用する事が望ましい。補強繊維の含有量とし
ては全体の固形物に対して0.1〜10重量％、より好まし
くは0.5〜５重量％である。0.1重量％未満では水硬性物
質の補強効果やグリーンシートのつなぎ効果が得られに
くい。また、10重量％を越えても分散性に問題があり、
かえって補強効果を損なうこととなる。補強繊維の種類
としては、通常セメント等の補強材として使用されるも
のが全て挙げられるが、好ましくは水硬性物質の補強繊
維として実績のあるビニロン系、アクリル系、オレフィ
ン系、カーボン、アラミド系の各繊維、合成パルプ、木
材パルプ、木材の高叩解パルプ等のパルプ類（本発明で
はこれらもふくめて繊維と称す）であり、使用に際して
はこれら単独又は２種類以上を組合せて使用してもよ
い。成形法は湿式抄造法、乾式法等のいずれでもよい
が、湿式抄造法である場合には、パルプ、叩解パルプ、
合成パルプ等のパルプ類のどれかが含まれていることが
望ましい。

養生条件は、得られる特性・用途だけでなく、マトリ
ックスの種類、補強繊維によっても異なるが、得られる
水硬性成形物に良好な寸法安定性および機械的性能を付
与するためには、オートクレーブ養生が有効である。ま
た、建材として良好な寸法安定性をもたせるため、さら
にPVAをマトリックス内に均一に分散させるために、オ
ートクレーブ養生法は簡便で有効な方法である。PVAを
粉体状で使用することが最も良好である。

ここで水硬性物質とは、各種ポルトランドセメント・
石膏・水滓スラグ・炭酸マグネシウム・ケイ酸カルシウ
ム等の水硬性を有する無機物を指す。本発明の組成物に
は、必要により、前記した成分以外に、水硬性成形物に
使用される添加剤はを含んでいてもよく、例えば粉末シ
リカ、フライアッシュのような無機充填材や、砂、砂
利、軽量骨材等の充填材を添加材として含んでいてもよ
く、さらに気泡を含んでいてもよい。

本発明の水硬性組成物は、屋根、外壁、内壁等に用い
られる板状物、道路用、護岸用ブロック等の成形材料と
して用いられる。

以下に本発明の効果を実施例によって説明する。実施
例中％は、特にことわりがない限り重量にもとづく値で
ある。

また以下の実施例での製品物性は次に記す評価方法に
よって評価した。

曲げ強度、曲げたわみ;JIS A1408「建築ボード類の曲げ
試験法」に準拠したが、スパンは5cmで測定した。なお
スパン中央部の最大たわみ量を曲げたわみとした。

かさ比重;JIS A5413に準拠し、試験片をかきまぜ機付空
気乾燥器に入れ、105±５℃で24時間乾燥後の重量と体
積から求めた。

長さ変化率;JAS A5416に準拠し、60℃−昼夜乾燥したも
のを基準とし20℃−昼夜水に浸漬した吸水時の長さを測
定し変化率を求めた。

実施例１、比較例１、２ 以下に示す配合、即ち けい酸質（55重量％）、石灰質（38重量％）、 PP繊維（２重量％）、パルプ（５重量％） に対して、次の未変性PVA100メッシュ粉体を２％添加
し、または添加せずしてハチエックマシンによる湿式抄
造を行ない、180℃、８時間でのオートクレーブ養生を
行なって、硅酸カルシウム軽量板を作製した。

ここで実施例１は重合度1700、ケン化度98モル％の上
記PVA使用の場合、比較例１は重合度500、ケン化度75モ
ル％の上記PVA使用の場合、比較例２はPVAを添加しない
場合である。

各例で得られた軽量板の比重およぴ曲げ強度を表−１
に示す。この場合も、曲げ強度を比較するとPVA無添加
に比し、未変性PVAでも50％近い向上を示し補強性への
効果の高い事を証明している。

実施例２、３、比較例３ 湿式抄造による無石綿の板材を作成して比較を行っ
た。実施例２の配合は補強剤として重合度1700、ケン化
度98％、100メッシュの粉末PVAを２％用いた。また補強
繊維として叩解パルプ５％、軽量化材としてパーライト
15％を使用し、残部は普通ポルトランドセメントとし
た。

実施例３は実施例２の配合に増粘剤として0.2％（PVA
に対して10％）の硼酸を添加した。

比較例３はPVA、硼酸何れも添加しなかった。

上述の配合で固形分濃度40％のスラリーを調整して型
枠に流し込んだ後、プレスして厚さ約0.8cm、嵩比重約
1.0の板状物を作成した。これは通常の長網式一層抄き
に相当する。その後80℃で24時間スチーム養生後140℃
または160℃で６時間オートクレーブ養生し、さらに90
℃で16時間乾燥して無石綿板材製品を得た。その配合組
成並びに製品物性を表−２に示す。実施例２は140℃お
よび160℃オートクレーブ処理の両方とも比較例３より
曲げ強度が高く、曲げたわみが大きいことから明らかに
靭性が優れている。さらに少量の硼酸を添加した実施例
３はさらに曲げ強度、曲げたわみが向上し、比較例３と
は著しい差が認められた。

なおオートクレーブ処理温度により製品物性は変化す
る。160℃処理の方が寸法安定性が向上するが、曲げ強
度、曲げたわみは低下傾向となる。しかし実施例３は曲
げ強度、曲げたわみの低下率が小さかった。これは、PV
Aの熱劣化の度合が少いためと考えられる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０４Ｂ 16:02 16:06） 111:12 (56)参考文献 特開 昭51−17218（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−50935（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−82726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−119632（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−184754（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−69454（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−149152（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−45934（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C04B 28/18 C04B 24/26 C04B 22/08 C04B 16/02 C04B 16/06

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水硬性物質およびケン化度80モル％以上重
   合度1200以上のポリビニルアルコールからなり、かつ該
   ポリビニルアルコールの含有量が全固形分に対して、0.
   1〜20重量％であるオートクレーブ養生用水硬性組成
   物。
2. 【請求項２】ポリビニルアルコールの増粘物質をポリビ
   ニルアルコールに対して１〜20重量％含有する請求項１
   記載のオートクレーブ養生用水硬性組成物。
3. 【請求項３】補強繊維を全固形分に対し0.1〜10重量％
   含有している請求項１または２記載のオートクレーブ養
   生用水硬性組成物。