JP3849760B2

JP3849760B2 - 押出成形用水硬性組成物及びその硬化体

Info

Publication number: JP3849760B2
Application number: JP2001234660A
Authority: JP
Inventors: 剛明捧; 勉山川
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-08-02
Filing date: 2001-08-02
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2021-08-02
Also published as: JP2003048766A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、従来に比べ粘性付与成形助剤の量を増加させることなく成形性を向上させることができ、表面平滑性と強度特性に優れた硬化物となり得る押出成形用水硬性組成物及びこれを硬化させてなる硬化体に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、押出成形用水硬性組成物においては、アスベストを押出成形用の添加材として使用することにより、成形性、表面平滑性に優れる成形品を得ていたが、近年、法規制等によりアスベストの使用量は、著しく低下している。現在では、この代替品として、パルプ繊維が使用される場合が多いが、成形性や強度特性面等から、アスベスト以外の無機繊維を使用することもしばしばある。この無機繊維として、セピオライトを使用することにより、押出成形性が改良され、表面平滑性、補強特性等が増加することは、特開昭６０−１３７８５９号公報、特開平１−１４１８５７号公報、特許第２８８８６２９号公報等から既に公知となっているところである。
【０００３】
しかし、これらの提案においては、繊維状であるαセピオライト（粉末状）の繊維長、繊維径、添加量等を規定することで、表面平滑性、補強特性が増加するとはいうものの、粘性付与成形助剤の添加量を低下させる方法については言及していない。また、使用するセピオライトの添加量が多いため、未だ押出成形板の性能と経済性の両面に渡り、満足するに足りるものではなかった。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、経済性に優れ、表面平滑性、補強特性に優れた硬化物を与える押出成形用水硬性組成物及びこの組成物を硬化させてなる硬化体を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を行なった結果、特定性状を示すセピオライトを使用することにより、従来よりも少量のセピオライト及び少量の粘性付与成形助剤の使用で、表面平滑性に優れ、補強特性に優れた硬化物となり得る押出成形用水硬性組成物が得られることを知見し、本発明をなすに至ったものである。
【０００６】
すなわち、本発明においては、セピオライトの形状が従来のように粉末状ではなく、もぐさ状となっていることが必須条件である。また、粘性付与成形助剤の添加も必須であり、当該特定性状を有したセピオライトと、粘性付与成形助剤との組み合わせで上記目的が達成されるものである。
【０００７】
従って、本発明は、平均見掛け繊維長さが０．２〜２ｍｍであり、これら繊維が凝集し、水中でのウエットボリュームの値が３００ｍｌ以上であるもぐさ状のセピオライトを水硬性組成物から水を除いた全材料１００重量部に対して０．１〜１１重量部と、粘性付与成形助剤をセピオライトと水を除いた全材料１００重量部に対して０．３〜１．５重量部とを含むことを特徴とする押出成形用水硬性組成物、及びこの水硬性組成物を硬化させてなる硬化体を提供する。
【０００８】
以下、本発明につき更に詳しく説明すると、本発明の押出成形用水硬性組成物は、通常使用されている水硬性物質、骨材、補強繊維等からなる水硬性組成物に、もぐさ状のセピオライトと粘性付与成形助剤とを必須成分として適当量添加することにより得られるものである。
【０００９】
本発明に使用されるセピオライトは、理想化学式（ＯＨ₂）₄（ＯＨ）₄Ｍｇ₈Ｓｉ₁₂Ｏ₃₀６〜８Ｈ₂Ｏで表される複鎖構造型粘土鉱物である。セピオライトにはα型とβ型の２種類があるが、この中でもα型のものが繊維状となっているため本発明の目的に適しており、更にこれらの繊維状のものが凝集し、もぐさ状となっていることが必要である。本セピオライトは、もぐさ状となっているため、繊維長が長く、平均見掛け繊維長さとして、０．２〜２ｍｍのもの、好適には０．３〜１．５ｍｍのもの、更に好適には０．４〜１ｍｍのものを使用することができる。
【００１０】
本発明において、もぐさ状のセピオライトの形態は、ウエットボリュームによって規定することができる。ウエットボリュームの測定法は、ＪＩＳＭ８６０２（石綿）に規定されている方法であり、概略としては、次の通りである。
１）１Ｌのメスシリンダーにセピオライト５０ｇを入れ、水温１５〜２０℃の清水を１Ｌまで入れる。
２）注水後、３分間均一になるまでガラス棒でよくかき混ぜ、分散させる。
３）分散後、メスシリンダーを上下に３〜４回、水が漏らないように転倒した後、静置する。
４）静置２時間後のセピオライトの容量を測定する。
【００１１】
このようにして測定したウエットボリュームの値が、３００ｍｌ以上になるものが、外見以外に、もぐさ状であることを示すものであり、粉末状のものでは、このように嵩高い値とはならないものである。本発明においては、上記ウエットボリュームが３００ｍｌ以上、特に３５０〜１，０００ｍｌであるものを使用することが好ましい。
【００１２】
また、本発明のもぐさ状のセピオライトは、２重量％水懸濁液の見掛け粘度が、Ｂ型粘度計において、２５℃、６ｒｐｍで測定した場合に、５００〜６，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、特に８００〜５，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましい。
【００１３】
このような形態のセピオライトは、その凝集した繊維中に水分を含み、押出成形等により加圧された場合に、僅かにダイスとの間に水が滲みだして滑りやすくなること、また、チキソトロピー性が非常に大きくなることにより、混練物に動的成形圧力がかかった場合に成形圧力が低下し、成形しやすくなるといった効果を有し、これにより、表面平滑性が向上する。更に、セピオライト自体が補強繊維の役割を果たすため、強度特性も増加するものである。
【００１４】
上記セピオライトの添加量は、水硬性組成物から水を除いた全材料１００重量部に対して０．１〜１１重量部が好ましく、より好適には０．２〜３重量部である。添加量がこれより少ない場合は、成形性の改善が認められないおそれがあり、また逆に添加量がこれより多い場合は、成形性の改善効果等が頭打ちとなるおそれがあるばかりでなく、経済性にも劣ることとなる。
【００１５】
本発明の粘性付与成形助剤は、セメント等の水硬性物質、骨材、補強繊維等のみでは、変形性と保水性に著しく乏しく、粘性付与成形助剤が添加されないと成形不能となるため、添加するものである。このようにして使用される代表的なものとして、水溶性セルロースエーテルが挙げられる。水溶性セルロースエーテルとしては、ヒドロキシアルキルアルキルセルロースがあり、具体的にはヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロース等が挙げられる。このほかにもメチルセルロース等のアルキルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースなどのヒドロキシアルキルセルロース等を使用することもできる。これらは、いずれも水溶性である。また、目的によっては、セルロースエーテル系以外に変性澱粉等の半合成水溶性高分子、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイド等の合成水溶性高分子、ウエランガム等の発酵多糖類等の増粘剤などを使用することもでき、これらをセルロースエーテル系増粘剤との組み合わせで使用することは差し支えない。
【００１６】
粘性付与成形助剤の粘度は、２０℃における１重量％水溶液として測定（Ｂ型粘度計、１２ｒｐｍ）した場合に、１００〜５０，０００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、より好適には５，０００〜５０，０００ｍＰａ・ｓのものが経済的であるため多く使用される。
【００１７】
粘性付与成形助剤の添加量は、セピオライトと水を除いた全材料１００重量部に対し、０．３〜１．５重量部が好ましく、より好適には０．５〜１．２重量部の範囲である。使用量がこれより少ない場合は、保水性と変形性に乏しく、成形が困難となる場合があり、多すぎる場合は、粘性が高すぎて成形性が悪くなり、ダイス部での付着が著しくなるため、成形物がささくれ立ったりするおそれがある。なお、本発明においては、上記特定性状のセピオライトを使用したことにより、このような低添加量での成形が可能となるものである。
【００１８】
本発明の水硬性組成物においては、通常の場合、水硬性物質を使用するものであり、この水硬性物質としては、セメント等が挙げられる。セメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強セメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント、アルミナセメント等が使用できる。また、石膏系においても使用可能であり、二水石膏、半水石膏、無水石膏等が挙げられる。これらの使用量は、目的とする強度が発現する量で良く、特に限定されるものではない。
【００１９】
また、通常の場合、骨材も使用され、これには珪石粉やフライアッシュ等が通常用いられる。この他にも、軽量化を目的とし、パーライトや中空微小球、スチレンビーズ等を使用することもでき、いずれにおいても、目的とする性状となるように水硬性物質と組み合わせて使用すればよい。なお、水硬性物質と骨材とは、重量比として１０：９０〜１００：０の割合で使用することができる。
【００２０】
場合によっては、凝結促進剤や、凝結遅延剤、減水剤や分散剤等の界面活性剤も使用される場合があるが、この場合は、水を加えて混練した直後のフレッシュの物性を管理するためのものであるため、目的に応じた物質を常用量で添加することは、差し支えない。
【００２１】
更に、補強繊維等も使用することができる。現在は、発ガン性等の心配がないパルプ繊維等がアスベストに代替され、主として使用されており、本発明においてもこれを好適に用いることができる。パルプ繊維としては、バージンパルプ、古紙パルプ、針葉樹、広葉樹由来のもの等が挙げられる。その他、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、アクリル繊維等も添加することができ、これらは耐火性等の問題から、通常、水を除いた全材料１００重量部に対して１０重量部以下の範囲で使用することが好ましい。
【００２２】
なお、本発明の水硬性組成物には水が加えられ、水の量は水硬性組成物の種類等に応じて選定され、常用量とすることができるが、水硬性物質と骨材との合計量１００重量部に対して１５〜１５０重量部の範囲が好ましい。
【００２３】
本発明の水硬性組成物は、上記各成分を常法に準じて混練することにより得ることができる。また、上記により得られた水硬性組成物は、押出成形等の方法により形成され、硬化体となり得る。
【００２４】
【実施例】
以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
【００２５】
［実施例１〜５、比較例１〜３］
押出成形用セメント系組成物として、以下の材料を使用し、表１及び表２の配合の組成物を得た。
（１）セメント：普通ポルトランドセメント
（２）珪石粉：珪石粉篩品
（３）パルプ：バージンパルプ、平均繊維長０．８ｍｍ
（４）水溶性セルロースエーテル：メトローズＳＨＶ−Ｐ（ヒドロキシプロピルメチルセルロース）、２０℃、１重量％水溶液粘度１３，８００ｍＰａ
・ｓ（Ｂ型粘度計、１２ｒｐｍで測定）
（５）セピオライト
ＭＬ−５０Ｄ：（市販品：もぐさ状）２５℃、２重量％水懸濁液、Ｂ型粘度計、６ｒｐｍにおける粘度２，５００ｍＰａ・ｓ、ウエットボリューム４８０ｍｌ、平均見掛け繊維長０．６ｍｍ（水澤化学工業製）
ＭＬ−３０Ｄ：（市販品：もぐさ状）２５℃、２重量％水懸濁液、Ｂ型粘度計、６ｒｐｍにおける粘度１，０００ｍＰａ・ｓ、ウエットボリューム４５０ｍｌ、平均見掛け繊維長０．４ｍｍ（水澤化学工業製）
ＭＬ−７０ＤＳＡ：（市販品：もぐさ状）２５℃、２重量％水懸濁液、Ｂ型粘度計、６ｒｐｍにおける粘度２，５００ｍＰａ・ｓ、ウエットボリューム９８０ｍｌ、平均見掛け繊維長０．５ｍｍ（水澤化学工業製）
ＳＰ：（市販品：粉状）平均繊維長１０μｍ、２５℃、２重量％水懸濁液、Ｂ型粘度計、６ｒｐｍにおける粘度３５０ｍＰａ・ｓ、ウエットボリューム１１０ｍｌ（水澤化学工業製）
【００２６】
水以外の材料をヘンシェルミキサーにて３分間混合し、所定の水を加えた後、更に２分間混合した。その後、１０Ｌニーダールーダーで５分間混練し、真空押出成形を行なった。ダイス形状は６ｍｍ×７５ｍｍの表面平滑性測定用平板用、２０ｍｍ×４０ｍｍの強度測定用の２種類を使用した。平板の場合は、長さ３０ｃｍに切断したものを３枚、強度測定用は１６ｃｍに切断したものを１０本作製し、養生後、乾燥させたものを用い、それぞれの測定を行なった。結果を表１及び表２に示す。
【００２７】
なお、養生は、供試体をビニール袋に密封し、６５℃で１５時間、その後オートクレーブ養生を１７０℃で８時間行なった。その後、１３０℃に保持した送風乾燥機内で２時間乾燥させ、含水率を１０重量％以下とした。
【００２８】
各測定方法を以下に示す。
表面平滑性：目視と触感により行なった。
○：見かけ上の凹凸がなく、触感においてもザラザラ感が感じられない。
△：見かけ上の凹凸は認めがたいが、触感においてザラザラ感が感じられる。
×：見掛けにおいて凹凸が認められる。
曲げ強度：支点間の距離を７５ｍｍとし、２０ｍｍの方向を厚み方向とし、中央に荷重をかけることにより測定した。
【００２９】
【表１】

【００３０】
【表２】

【００３１】
表１及び表２の結果から明らかなように、実施例においては、少ない粘性付与成形助剤の添加量で、表面平滑性に優れ、強度特性にも優れた成形物を得た。これに対して、比較例１は、セピオライトを使用せず、粘性付与成形助剤の添加量を比較的多く使用した場合、比較例２は、比較例１と同じく粘性付与成形助剤を多量に加え、本発明の範囲外である粉末状のセピオライトを使用した場合、また比較例３は、本発明の範囲外である粉末状のセピオライトを実施例１と同じ条件で添加した場合であり、いずれの場合においても、実施例の場合より表面平滑性に劣り、強度特性も劣ることが判る。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の押出成形用水硬性組成物は、特定性状のセピオライトを使用することにより、ゼロアスベストとしても経済性を損なうことなく、少ない粘性付与成形助剤と、少ないセピオライトの添加量で成形が可能であり、また表面平滑性、強度特性に優れた硬化体を得ることができる。

Claims

平均見掛け繊維長さが０．２〜２ｍｍであり、これら繊維が凝集し、水中でのウエットボリュームの値が３００ｍｌ以上であるもぐさ状のセピオライトを水硬性組成物から水を除いた全材料１００重量部に対して０．１〜１１重量部と、粘性付与成形助剤をセピオライトと水を除いた全材料１００重量部に対して０．３〜１．５重量部とを含むことを特徴とする押出成形用水硬性組成物。
もぐさ状のセピオライトの２重量％水懸濁液の見掛け粘度が、Ｂ型粘度計において、２５℃、６ｒｐｍで測定した場合に、５００〜６，０００ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１記載の水硬性組成物。
粘性付与成形助剤が水溶性セルロースエーテルである請求項１又は２記載の水硬性組成物。
請求項１、２又は３記載の水硬性組成物を硬化させてなる硬化体。