JP4309723B2

JP4309723B2 - 撥水性ａｌｃパネルの製造方法

Info

Publication number: JP4309723B2
Application number: JP2003303230A
Authority: JP
Inventors: 憲治神初; 基敬丹羽; 義幸後藤
Original assignee: クリオン株式会社
Priority date: 2003-08-27
Filing date: 2003-08-27
Publication date: 2009-08-05
Anticipated expiration: 2023-08-27
Also published as: JP2005067985A

Description

本発明は、珪酸質原料および石灰質原料を主原料とする固形成分に、水を加えて混練した原料スラリーに、シリコーンオイルおよび乳化剤として両性界面活性剤を添加し、半硬化養生させて得られた可塑性硬化体をオートクレーブ養生する撥水性ＡＬＣパネルの製造方法に関するものである。

ＡＬＣパネルは、その軽量性、耐火性、断熱性、施工性等の利点により、これまで建築材料として外壁、間仕切り、床、屋根などに幅広く用いられている。このＡＬＣパネルは吸水率が高いため、施工前または施工中の降雨により吸水する。従って、該ＡＬＣパネルが乾燥するまで、外壁塗装仕上げ、床フローリング仕上げ、屋根防水仕上げ等の工程へ進めず、工期遅れとなる。

また、寒冷地では施工後の建物への雨水浸入や室内からの湿分移動により、ＡＬＣパネルが高含水となり、割れや亀裂などの凍害が発生する。この対策の一つとして、従来よりＡＬＣパネルの製造段階で、原料スラリーにシリコーンオイルを添加し、撥水性を付与したＡＬＣパネルが市販されている。

記撥水性ＡＬＣパネルの製造では、シリコーンオイルの原料スラリーへの分散性を向上させるため、該シリコーンオイルを非イオンやアニオンなどの界面活性剤を用いて乳化した水溶性のエマルションを、原料スラリーに添加し攪拌する方法などが提案されている（特許文献１参照）。

また、該シリコーンオイルの原料スラリーへの分散性を向上させる他の手段として、予め該シリコーンオイルを親油性の粉末に吸着させ、その粉末を添加する方法（特許文献２参照）や、該シリコーンオイルの噴霧装置や噴霧方法など機械的分散によるシリコーンオイル添加方法などが提案されている（特許文献３参照）。

特開昭５８−５５３５９号公報特公昭５８−４９５０７号公報特開２００２−１２７１３１号公報

しかしながら、上述した原料スラリーにシリコーンオイルを添加し、ミキサーの攪拌羽根や固定羽根による機械的な攪拌・混合方法では、該シリコーンオイルの表面張力が大きいため、細粒状になりにくい。その結果、前記原料スラリー内へ均一に分散させることができない。そのため、多量のシリコーンオイルを添加しても、該ＡＬＣパネルの十分な撥水性能が得られなかった。

また、上記多量のシリコーンオイルの添加は、該可塑性硬化体中において、シリコーンオイルが局所的に集中する部位が発生する。そのことで珪酸質原料と石灰質原料との完全なる水和反応が阻害されるため、該可塑性硬化体の硬度発現が遅延していた。そして、水和反応生成物が不十分な状態のままオートクレーブ養生されるため、水熱合成による主要生成物であるトバモライトの生成を妨げていた。この結果、圧縮強度などの機械的強度の大幅な低下を招いていた。

また、非イオンやアニオンなどの界面活性剤を用い該シリコーンオイルを乳化して原料スラリーに添加する方法においては、ミキサー内での原料スラリー攪拌により該シリコーンオイルが泡立ち易くなり、粗大気泡が形成されていた。そのことで、アルミニウム粉末による０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ（直径）の微細な気泡形成が阻害されるとともに該シリコーンオイルの十分な分散ができにくかった。また、シリコーンオイル粒子界面と結びついた前記非イオンやアニオンなどの界面活性剤は親水性であるため、該ＡＬＣパネルは吸水しやすくなり、十分な撥水性能が得られなかった。

そこで、原料スラリー内においてシリコーンオイルの分散性が大幅に向上し、また原料スラリーの泡立ちのない製造方法を見出すことで、ＡＬＣパネル表面および内部までの撥水性の確保と、オートクレーブ養生での反応性を向上させて圧縮強度の低下が少ないＡＬＣパネルの製造方法を提供することにある。

上記課題を達成するために、本発明者らは珪酸質原料および石灰質原料を主原料とする固形成分に、水を加えて混練した原料スラリーを半硬化養生させて得られた可塑性硬化体をオートクレーブ養生するＡＬＣパネルの製造方法において、
前記原料スラリーに、シリコーンオイル、水、および両性界面活性剤を、予め混合して得られたシリコーンエマルション溶液を添加し、かつ、前記固形成分重量に対する前記シリコーンオイルの添加量が０．０１重量％〜０．６重量％であるとともに、前記シリコーンオイル重量に対する前記両性界面活性剤の添加量が０．０１重量％〜５．０重量％である撥水性ＡＬＣパネルの製造方法とした。

また、（１）前記両性界面活性剤は、カルボン酸塩型、スルホン酸塩型、硫酸エステル塩型またはリン酸エステル塩型の一種または二種以上であること、
（２）前記両性界面活性剤は、アミノ酸型のカルボン酸塩型であること、
がいずれも好ましい条件として挙げられる。

本発明のＡＬＣパネルの製造方法は、原料スラリーにシリコーンオイルと乳化剤として両性界面活性剤を添加することにより、シリコーンオイルを原料スラリー内に均一に分散することができるとともに、オートクレーブ養生での反応性が阻害されることがないため、ＡＬＣパネル表面および内部において均一で十分な撥水性能を有し、かつ圧縮強度等の機械的強度の低下のない優れた撥水性ＡＬＣパネルを得ることができるという効果を奏する。このことで、シリコーンオイルの添加量を低減することが可能となり、製造原価の低減が図れるという効果を発揮する。

本発明の撥水性ＡＬＣパネルの製造方法は、原料スラリーにシリコーンオイルおよび乳化剤として両性界面活性剤を添加することが特徴である。このことにより、原料スラリーをミキサー等により攪拌・混合しても該シリコーンオイルの泡立ちによる粗大気泡が形成されない。そのため、均一な気泡形成が可能となるとともに、該シリコーンオイルを細粒状にかつ均一に原料スラリー内に分散させることができる。この結果、ＡＬＣパネルの表面および内部での均一な撥水性を確保できるとともに、機械的強度の低下のない撥水性ＡＬＣパネルを得ることが可能となる。
また、前記両性界面活性剤は、親水力が前記非イオンやアニオンなどの界面活性剤と比べて小さいため、ＡＬＣパネルの撥水性が損なわれない。
前記シリコーンオイルの種類としては、アルキル変性シリコーン、ジメチルシリコーンなどが挙げられる。

前記シリコーンオイルと両性界面活性剤とは、予め混合されてエマルション化されていると、前記原料スラリー内により容易に分散することができて好ましい。また、該エマルションを気中噴霧すると、前記原料スラリー内により迅速に分散することができ望ましい。

前記固形成分重量に対して、前記シリコーンオイルの添加量は、０．０１〜０．６重量％であるとともに、前記両性界面活性剤の添加量は、前記シリコーンオイル重量に対して、０．０１〜５．０重量％であると、前記シリコーンオイルの十分な乳化分散が可能となるとともに十分な撥水性能が得られ好ましい。
さらに、前記両性界面活性剤の添加量は、前記シリコーンオイル重量に対して、０．０３〜３．０重量％であると、より適切に効率よく乳化分散が可能となり経済性も向上し望ましい。

前記両性界面活性剤は、カルボン酸塩型、スルホン酸塩型、硫酸エステル塩型またはリン酸エステル塩型の一種または二種以上であると、前記シリコーンオイルの原料スラリー内への分散性が向上するとともに撥水性能を確保することができ好ましい。

カルボン酸塩型両性界面活性剤はアミノ酸型とベタイン型に大別される。アミノ酸型の例としては、アルキルアミノプロピオン酸塩、アルキルイミノジプロピオン酸塩、アルキルアミノ酢酸塩、アルキルイミノジ酢酸などが挙げられる。

また、ベタイン型の例としてはアルキルジメチルベタイン、アルキルジヒドロキシエチルベタインなどが挙げられる。

また、スルホン酸塩型両性界面活性剤の例としては、アルキルエタンスルホン酸塩（アルキルタウリン塩）などが挙げられる。また、硫酸エステル塩型の例としては、ヒドロキシエチルイミダゾリン硫酸エステルがあり、そして、リン酸エステル塩型の例としては、アルキルヒドロキシエチルリン酸エステル塩、レシチンが挙げられる。

前記両性界面活性剤は、アミノ酸型のカルボン酸塩型であると、前記シリコーンオイルのエマルション化が好適に行われるとともにＡＬＣパネルの撥水性がより向上し好ましい。

以下、本発明の具体的実施の形態を実施例および比較例を用いて詳述する。尚、実施に際して、該シリコーンオイルのエマルション溶液の作製および撥水性ＡＬＣパネルの製造手順を以下に示す。

（１）エマルション溶液の作製
容器にシリコーンオイルとしてメチルオクシルシロキサン１００重量％と乳化
剤としての両性界面活性剤１重量％、水６０重量％をそれぞれ仕込み、攪拌し、シリコーンオイルエマルション溶液とした。
（２）撥水性ＡＬＣパネルの製造方法
珪酸質原料として珪石６０重量％、石灰質原料として生石灰１２重量％、セメント２４重量％、石膏４重量％を主原料とする固形成分に対して外割で、水６８重量％、アルミニウム粉末０．１重量％を加えて混練した原料スラリーに、予め作製していたシリコーンオイルのエマルション溶液を所定量添加・攪拌して得た可塑性硬化体を、ピアノ線で所定寸法に切断したのち、オートクレーブ養生し、目的とする撥水性ＡＬＣパネル（厚さ×幅×長さ＝１００ｍｍ×６００ｍｍ×２９９０ｍｍ）を得た。

以下に、本発明の実施例および比較例を説明する。
（実施例１）
乳化剤として両性界面活性剤のカルボン酸塩型でアミノ酸型のラウリルアミノプロピオン酸ナトリウムを用い、エマルション溶液を作製した。そして、シリコーンオイルのメチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で０．６重量％となるようエマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、上記撥水性ＡＬＣパネルの製造方法に従って撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（実施例２）
メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で０．３重量％となるように、上記実施例１のエマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（実施例３）
メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で０．０８重量％となるように、上記実施例１のエマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（実施例４）
乳化剤として両性界面活性剤のカルボン酸塩型で、べタイン型のラウリルジメチルベタインを用い、エマルション溶液を作製した。そして、該メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で０．６重量％となるよう該エマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（実施例５）
メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で、０．３重量％となるよう上記実施例４のエマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（実施例６）
メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で、０．０８重量％となるよう上記実施例４のエマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（実施例７）
乳化剤として両性界面活性剤のスルホン酸型のラウリルアミノエタンスルホン酸ナトリウムを用い、エマルション溶液を作製した。そして、該メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で０．６重量％となるよう該エマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（実施例８）
メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で、０．３重量％となるよう上記実施例７のエマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（実施例９）
メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で、０．０８重量％となるよう上記実施例７のエマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（比較例１）
メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で０．６重量％となるよう原料スラリーに直接添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（比較例２）
乳化剤として、ノニオン界面活性剤のポリオキシエチレンラウリルエーテルを用い、エマルション溶液を作製した。そして、該メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で０．６重量％となるよう該エマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

（比較例３）
乳化剤として、アニオン界面活性剤のアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムを用い、エマルション溶液を作製した。そして、該メチルオクシルシロキサン添加量が主原料の固形成分に対して、外割で０．６重量％となるよう該エマルション溶液を原料スラリーに添加・攪拌し、撥水性ＡＬＣパネルを得た。

各実施例および比較例で得た各ＡＬＣパネルにおいて、撥水性の評価および反応性の評価を以下の方法で行った。
（１）撥水性の評価
撥水性の評価は、以下の方法で行った。すなわち、実施例および比較例の各ＡＬＣパネルより、試験体（１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０ｃｍ）を採取（パネルの長さ方向および幅方向の中央部）し、６０℃で３日間乾燥した後に、重量を測定（Ａｇ）した。その後、乾燥後の該試験体を水中に２４時間浸漬（試験体上面が水面下３０ｍｍとなるように載置）し、浸漬後の該試験体重量を測定（Ｂｇ）した。そして、以下の算出式により、吸水量の体積（１０００ｃｍ³）当たりの１００分率を求めた。
（体積当たりの１００分率の算出式）：（（Ｂ−Ａ）／１０００）×１００）（％）
そして、（比較例１）のＡＬＣパネルの吸水率との比により、以下の判定基準により、撥水性の評価を行った。吸水率、吸水比および評価結果を表1に示す。
（評価の判定基準）：△以上を合格とした。
◎：吸水比が、８９未満。
○：吸水比が、９０〜９９。
△：吸水比が、１００〜１１０。
×：吸水比が、１１１以上。

（２）反応性の評価
前記実施例および比較例の各ＡＬＣパネルより、約５ｇの試料片を採取し、１０５℃で２４時間乾燥した。その後、メノウ乳鉢で粉砕し、目開き９０μｍの篩を通過した粉体を用いてＸ線回折（理学電機製ガイガーフレックス・粉末Ｘ線回折装置を使用）を行った。（Ｘ線回析結果を表２に示す。）
（Ｘ線回折条件）
Ｘ線種類：ＣｕＫα線
加速電圧：３５ｋＶ
加速電流：２５ｍＡ
受光スリット：０．１５ｍｍ
走査速度：２°／分
各Ｘ線回折結果からバックグランドを除いたトバモライトの回折線（００２面）強度（ｃｐｓ）を計測した。そして、前記（比較例１）のＡＬＣパネル回折線強度との比により、以下の判定基準により反応性の評価を行った。各ＡＬＣパネルの強度、強度比および評価結果を表1に示す。
（評価の判定基準）：△以上を合格とした。
○：強度比が、１０５以上。
△：強度比が、９５〜１０４。
×：強度比が、９４未満。

表１の結果から、予めシリコーンオイルと乳化剤として両性界面活性剤と水を混合したエマルション溶液を原料スラリーに添加して、得られた撥水性ＡＬＣパネルは、いずれの場合においても優れた撥水性を示した。また、トバモライトの生成は、Ｘ線回折の強度比結果からみても、シリコーンオイルを直接添加したＡＬＣパネル（比較例１）ほどの低下は見られず、非常に良好であることが判明した。また、機械的強度結果も同様であった。

本発明によれば、ＡＬＣパネルに均一な撥水性を付与することができるとともに、オートクレーブでの反応性を阻害することがないため、同様の方法で撥水性を付与する窯業系の建築用パネルの製造方法に適用できる。

Claims

珪酸質原料および石灰質原料を主原料とする固形成分に、水を加えて混練した原料スラリーを半硬化養生させて得られた可塑性硬化体をオートクレーブ養生するＡＬＣパネルの製造方法において、
前記原料スラリーに、シリコーンオイル、水、および両性界面活性剤を、予め混合して得られたシリコーンエマルション溶液を添加し、かつ、
前記固形成分重量に対する前記シリコーンオイルの添加量が０．０１重量％〜０．６重量％であるとともに、前記シリコーンオイル重量に対する前記両性界面活性剤の添加量が０．０１重量％〜５．０重量％であることを特徴とする撥水性ＡＬＣパネルの製造方法。
前記両性界面活性剤は、カルボン酸塩型、スルホン酸塩型、硫酸エステル塩型またはリン酸エステル塩型の一種または二種以上である請求項１に記載の撥水性ＡＬＣパネルの製造方法。
前記両性界面活性剤は、アミノ酸型のカルボン酸塩型である請求項１または請求項２に記載の撥水性ＡＬＣパネルの製造方法。