JP3728012B2

JP3728012B2 - 無機質水硬性成形物用バインダーの製造方法

Info

Publication number: JP3728012B2
Application number: JP12938296A
Authority: JP
Inventors: 英樹古市; 中島　　隆; 博司野口
Original assignee: Japan Vam and Poval Co Ltd
Current assignee: Japan Vam and Poval Co Ltd
Priority date: 1996-04-26
Filing date: 1996-04-26
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: JPH09295844A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建築用材料や土木用材料として使用される無機質水硬性成形物用バインダ−の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より耐火性、断熱性および強度に優れた建材や土木用資材として珪酸カルシウム板やセメント系無機質板が広く使用されている。これらの無機質板はセメント、消石灰、生石灰等の石灰質粉体とシリカ質粉体からなる水硬性組成物にパ−ライト等の軽量化材や金属石鹸等の撥水剤および補強繊維等を添加した配合物を適量の水と混ぜてスラリ−とし、抄造法でシ−ト状にしたものを多層に加圧成形し、水和硬化して製造されている。
【０００３】
更に、水硬性成形物の機械的物性、耐凍害性、寸法安定性等の向上、表面状態の改良、成形性の改善などのために、水硬性物質中にポリビニルアルコール（以下ＰＶＡという）を添加して成形を行うことが従来から行われている。例えば、特開昭４９−４５９３４号公報、特開昭４９−５００１７号公報、特開昭５１−１３７７１９号公報、特開昭６０−２３９３７７号公報、特開昭６１−７７６５５号公報および特開昭６１−２０９９５０号公報には曲げ強度、衝撃強度、寸法安定性の向上、クラック防止のためにＰＶＡを使用することが記載されている。更に、特開平３−９７６４４号公報および特開平３−１９３６５１号公報には、ＰＶＡを粉末状で水硬性材料中に添加して成形・養生を行い、水硬性成形物の強度、耐凍害性等を向上させることが開示されている。
【０００４】
一方、近年水硬性成形物の製造方法においても従来広く行われていた自然養生あるいは常圧下での加熱養生から強度および寸法安定性の向上、クラック防止のために有利なオ−トクレ−ブ法による高温高圧養生が広く採用されるようになってきた。オ−トクレ−ブ法のように１００℃以上の温度で養生を行う場合、通常オ−トクレ−ブ養生の前にスチ−ム養生や自然養生による予備（１次）養生が行われる。この際、水硬性成形物の固化に伴い水和熱が発生し温度上昇を来す。その際、ＰＶＡ系重合体粉末の溶解温度が低いと、この段階でＰＶＡ系重合体粉末が溶解し、ＰＶＡ系重合体が水硬性物質中に過度に拡散し粒子間の結合作用が大幅に低下するためか、バインダ−としての効果が低下してしまう。
【０００５】
この対策としてＰＶＡのゲル化剤を併用し、かつＰＶＡ粉末を養生される前に膨潤させておくという方法（特開平６ー２７１３６８号公報）が提案されているが、単にゲル化剤を混合したのみでは、ＰＶＡ粉末を膨潤させる工程においてＰＶＡの溶解が見られ、バインダ−効果が十分発揮されないのが現状である。そのため、予備（１次）養生の後、１００℃以上の温度で養生を行っても十分効果を発揮するバインダ−が望まれている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる現状に鑑み、水硬性成形物の養生を行う際、先ず予備（１次）養生を行った後、１００℃以上の温度で２次養生を行っても優れたバインダ−効果を発揮する無機質水硬性成形物用バインダ−の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の無機質水硬性成形物用バインダ−の製造方法は、上記の目的を達成するために、２０℃における水膨潤度が５０〜３００重量％のＰＶＡ系重合体粉末をＰＶＡ系重合体のゲル化剤溶液に浸漬後、脱液し、ＰＶＡ系重合体１００重量部に対して、ＰＶＡ系重合体のゲル化剤を１．５重量部以上含有せしめることを特徴とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明においては、２０℃における水膨潤度が５０〜３００重量％のＰＶＡ系重合体粉末を使用することが必要である。
水膨潤度が５０重量％未満のＰＶＡ系重合体の場合には、ゲル化剤を必要な量だけＰＶＡ系重合体に含ませることができず、また水膨潤度が３００重量％を超えるＰＶＡ系重合体の場合には、ゲル化剤の脱液が困難となり、更に、ゲル化剤溶液が水溶液のさいには、ゲル化剤への浸漬時におけるＰＶＡ系重合体の溶出が多くなり、本発明の効果を十分発揮できない。
【０００９】
本発明で使用するＰＶＡ系重合体としては、上述の水膨潤度であれば、無変性の通常のＰＶＡおよび変性ＰＶＡのいずれでもよい。変性ＰＶＡとしては例えば、イタコン酸、マレイン酸等の不飽和カルボン酸成分を共重合させたカルボキシル変性ＰＶＡ、硫酸基等のイオン基を導入したイオン変性ＰＶＡ、疎水基を導入した疎水基変性ＰＶＡ、アセトアセチル基やシリル基を導入したＰＶＡ等を挙げることができるが、これに限られるものではない。ＰＶＡ系重合体は１種類のみを使用しても、または２種以上を併用してもよい。
【００１０】
また、ＰＶＡ系重合体の重合度は特に限定されないが、より高い強度を有する水硬性成形物を得るためには１０００以上の重合度を有するＰＶＡ系重合体を使用することが好ましい。さらに、ＰＶＡ系重合体のケン化度も特に限定されないが、９５モル％以上であるのが好ましい。
【００１１】
ＰＶＡ系重合体粉末の粒径は特に限定されないが、粒径が小さい方が水硬性成形物中に均一に分散させることができ、バインダ−効果を高め、強度を向上する観点からも好ましい。ＰＶＡ系重合体粉末としては、通常８０メッシュ篩を通過する微粉の割合が９０重量％以上のものを使用するのが好ましい。
【００１２】
更に、本発明では、該ＰＶＡ系重合体粉末中にＰＶＡ系重合体のゲル化剤を含有せしめることが必須であり、ＰＶＡ系重合体１００重量部に対して１．５重量部以上、好ましくは２．５重量部以上含有させることが必要である。ここでゲル化剤の含有量が１．５重量部未満では１００℃以下の温度でアルカリ性水溶液に溶解するようになる。
【００１３】
ゲル化剤としては、硼酸、硼砂、硼酸アンモニウム、２価および３価の各種鉄塩、ジルコニウム塩、アルミニウム塩、過マンガン酸塩等を挙げることができる。それらのうちでは特に硼酸、硼砂等の硼素系化合物が無機質水硬性成形物用バインダ−のゲル化剤として適している。上記したゲル化剤は１種類のみを使用しても、または互いに悪影響を及ぼさない範囲で２種以上を併用しても良い。
【００１４】
ＰＶＡ系重合体粉末を浸漬するゲル化剤溶液に使用する溶剤としてはゲル化剤が溶けるものであれば特に限定されるものではなく、水およびメタノ−ル、エタノ−ル等のアルコ−ル類等の有機溶剤を単独または併用して使用することができるが、水を使用するのが好ましい。
【００１５】
また、浸漬後の脱液の方法は遠心分離、濾別等が一般的であるが、これに限定されるものではなく、必要に応じて脱液したものを更に乾燥してもよい。
【００１６】
上記により製造した無機質水硬性成形物用バインダ−を使用することによって、自然養生、スチ−ム養生等の一次養生ではバインダ−が溶解せず、通常オ−トクレ−ブで飽和蒸気圧下約１２０〜１８０℃で行われる２次養生の段階で初めてバインダ−が溶解し、水硬性成形物のマトリックス中に浸透し補強効果が発現すると同時に、バインダ−が存在していた部分が独立した空隙となり水硬性成形物の見掛けの密度を下げることにより軽量化が図れるものと考えられる。
【００１７】
本発明で製造される無機質水硬性成形物用バインダ−は、建築、土木等の種々の分野で使用される水硬性成形物のバインダ−として広く使用することができ、特に軽量性と強度および耐凍害性が要求される屋根、外壁、床材、道路用ブロック、護岸ブロック等の建材として使用される水硬性成形物のバインダ−として極めて有効に使用することができる。
【００１８】
【実施例】
以下に本発明を実施例を挙げ具体的に説明する。
【００１９】
実施例１
２０℃の水に対する膨潤度が１００％、重合度１７２０、ケン化度９９．５モル％の未変性ＰＶＡ（ユニチカケミカル製）の８０メッシュパス粉末１００重量部を３０℃の硼酸飽和水溶液に１時間浸漬した後、遠心分離機で脱水した。得られた無機質水硬性成形物用バインダ−は、硼酸を４．５重量部（対ＰＶＡ１００重量部）含有し、浸漬時の溶出も０．５％と少なかった。このものを水酸化カルシウムの飽和水溶液に投入し昇温したところ、１００℃では溶解せず、１２０℃（加圧下）で溶解した。
【００２０】
この無機質水硬性成形物用バインダ−３重量部を使用し、セメント８６重量部、ワラスナイト１０重量部、セピオライト１重量部、パルプ３重量部とともに水中で攪拌分散し、固形分濃度が３０重量％のスラリ−を作成し、型枠に流込んだ後、２５Kg／cm²の圧で脱水成形し、含水率約５０％の厚さ７mmの板材を作成した。得られた板材を８０℃で２４時間湿熱養生し、更に１６０℃で１０時間オ−トクレ−ブ養生し、１００℃で１６時間乾燥した。
得られた成形物の曲げ強度は、JIS A1408 「建築ボ−ド類の曲げ試験法」に準じて、幅４cm、スパン長１０cmで測定したところ、２５０Kg／cm²であった。
総合評価は表２に示すように、良好であった。
【００２１】
実施例２〜実施例６
実施例１において表１に示す条件を使用した以外は、実施例１と同様に行った。得られた結果は表２に示すように、浸漬時の溶出量は０．３〜１．５％と少なく、ゲル化剤の含有量は１．６〜１４．７重量部で、いずれも１．５重量部以上であった。また、溶解温度は１１０〜１４０℃で、いずれも１００℃を超えており、成形物の曲げ強度は２２６〜２４３Kg／cm²といずれも良好であり、総合評価はいずれも良好であった。
【００２２】
【表１】

【００２３】
実施例７
実施例１における未変性ＰＶＡの代わりに、２０℃の水に対する膨潤度が１５０％で炭素数１８のアルキルビニルエ−テルを０．５％共重合した変性ＰＶＡ粉末（膨潤度１５０％、重合度１５００、ケン化度８８．０モル％）を使用した以外は実施例１と同様に行った。結果は表２に示すように、浸漬時の溶出量は１．５％と少なく、ゲル化剤の含有量は７．６重量部で、溶解温度は１３０℃で、成形物の曲げ強度は２３８Kg／cm²と良好であり、総合評価は良好であった。
【００２４】
比較例１
実施例１の硼酸水溶液の濃度を０．５％に変えた以外は、実施例１と同様に行った。結果は表２に示すように、浸漬時の溶出量は０．５％と少なかったが、ゲル化剤の含有量は０．６重量部と少なく、溶解温度は８０℃と低く、成形物の曲げ強度は１９７Kg／cm²と劣っており、総合評価は不良であった。
【００２５】
比較例２
実施例３で使用したＰＶＡの膨潤度を３５０％に変えた以外に、実施例１と同様に行った。結果は表２に示すように、浸漬時の溶出量は２０％と大きく、ゲル化剤の含有量、溶解温度、成形物の曲げ強度は測定不能であって、総合評価は不良であった。
【００２６】
参考例
実施例１の成形物についてバインダ−を使用せずに作成したものの曲げ強度を参考例として表２に示した。成形物の曲げ強度は１８５Kg／cm²と劣っており、総合評価は不良であった。
【００２７】
【表２】

【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、１００℃以下の温度では実質的にアルカリ性水溶液に溶解せず、予備（一次）養生の後、１００℃以上の温度で２次養生を行っても優れたバインダ−効果を発揮することにより、建築、土木等の種々の分野で使用される強度の優れた水硬性成形物を製造することのできる無機質水硬性成形物用バインダ−を提供することができる。

Claims

２０℃における水膨潤度が５０から３００重量％のポリビニルアルコール系重合体粉末をポリビニルアルコール系重合体のゲル化剤溶液に浸漬後、脱液することにより、ポリビニルアルコール系重合体１００重量部に対して、ポリビニルアルコール系重合体のゲル化剤を１．５重量部以上含有せしめることを特徴とする無機質水硬性成形物用バインダーの製造方法。