JP4701453B2 - 無機質成形体の製造方法 - Google Patents

Description

セメント、水、及び油性物質を含むセメント含有逆エマルジョン組成物からなるセメント系成形材料を成形した成形体を養生硬化する無機質成形体の製造方法に関するものである。

押出成形等で形成されるセメント系成形品は、耐候性、耐火性に優れ、また製造コストも低いことから、建築材料として広く利用されている。

従来、セメント系成形品等の無機質成形体を製造する有効な方法として、水、水硬性セメント並びに油性物質及び乳化剤を含む逆エマルジョン（Ｗ／Ｏエマルジョン）を配合したセメント系成形材料を利用する方法が提案されている。このセメント系成形材料は、成形時の保形性に優れており、また、水／セメント比を変化させることでセメント系成形品の比重を自由にコントロールすることができるという特長を有している（特許文献１参照）。

このようなセメント系成形材料にて窯業系外装材や内装材等に適用できる無機質成形体を作製する場合には、セメント系成形材料を所望の形状に成形すると共に必要に応じてその外面に所望の形状の模様を形成し、これを蒸気養生等により水和硬化させるものである。

上記成形体の養生硬化の過程においては、蒸気養生を行う場合の蒸気や成形体から蒸発した水分などが成形体の表面で結露した場合、その結露水に成形体中のカルシウム分が溶出することで白華（エフロレッセンス）が発生することがある。このようなエフロレッセンスは無機質成形体の外観不良の原因となり、特に素材感をもった基材着色を施す場合には非常に見栄えが悪いものとなってしまうものであり、また無機質成形体の表面に塗装を施す場合には塗膜の密着不良の原因ともなるものであった。

そこで、成形体にシーラーを塗布して表面を保護し、その状態で養生硬化を行うことによりエフロレッセンスの発生を防止することも為されている。このようなシーラーとしては、溶剤としてシンナーやＩＰＡ等を用いた塩化ビニル系シーラー、エポキシ系シーラー、アクリル系シーラー等のような溶剤系のものが用いられていたが、取扱性が悪く、また溶剤の揮発による作業環境の悪化が懸念されるため、シラン変性アクリルエマルジョンシーラー等のアクリル系エマルジョンシーラーや、ＢＡＳＦジャパン製の「アクロナール」等のアクリルスチレン系エマルジョンシーラー等のようなＯ／Ｗエマルジョン型のシーラーも用いられている。
特開昭６１−２６５４２号公報

しかし、上記のようなＯ／Ｗエマルジョン型のシーラーを成形体に塗布する場合には、成形体の表層部分の硬化不良（いわゆるドライアウト）が発生するという問題がある。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、セメント、水、及び油性物質を含むセメント含有逆エマルジョン組成物からなるセメント系成形材料を成形し、養生硬化することにより無機質成形体を製造するにあたり、作業環境の悪化の原因となる溶剤系のシーラーを用いることなく、養生硬化の過程におけるエフロレッセンスとドライアウトの発生を共に抑制することができる無機質成形体の製造方法を提供することを目的とするものである。

本発明者らは鋭意研究の結果、上記のようなＯ／Ｗエマルジョン型のシーラーを用いることによるドライアウトの発生はシーラー中に含まれる乳化剤が成形体を構成するセメント系成形材料の逆エマルジョンの形成に悪影響を及ぼしてこの逆エマルジョンを破壊し、このため成形体からの水や油性物質の揮散が促進され、表層における水和硬化が十分に進行しなくなるためであるとの推測に基づき、セメント系成形材料の逆エマルジョンに悪影響を及ぼさないシーラーを見出して、本発明の完成に至ったものである。

すなわち本発明に係る無機質成形体の製造方法は、セメント、水、油性物質及び乳化剤を含むセメント含有逆エマルジョン組成物からなるセメント系成形材料を成形した成形体を養生硬化する無機質成形体の製造方法において、前記成形体の表面に、乳化剤を含まない自己乳化型樹脂エマルジョンからなるシーラーを塗布した状態で養生硬化を行うことを特徴とするものである。

このため、シーラーによって養生硬化中の成形体の表面を保護すると共にシーラー中に乳化剤が含有されていないことからこのような乳化剤が成形体中の逆エマルジョンの形成に悪影響を及ぼすことがなく、成形体の逆エマルジョンの破壊を防止することができる。また、溶剤系のシーラーを用いないことからシーラーの取扱性が良好であると共に溶剤の揮発による作業環境の悪化を招くことがない。

上記シーラーとしては、自己乳化型ウレタンエマルジョンからなるものを用いる。

本発明によれば、成形体を養生硬化して無機質成形体を得るにあたり、作業環境の悪化の原因となる溶剤系のシーラーを用いることなく、成形体の表面を保護することでエフロレッセンスの発生を防止して外観不良や塗膜の密着不良の発生を防止することができると共に、併せてシーラーによる成形体中の逆エマルジョンの破壊を防止してドライアウトの発生を防止することができて、成形体の表面の硬度を充分に高くすることができるものである。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明において使用されるセメント系成形材料は、セメントと水と油性物質とを主成分とするセメント含有逆エマルジョン組成物からなるものである。この組成物において、セメントと水の比率は任意に設定することができるが、質量比率で、セメント１に対して水０．３〜２の範囲が一般的に好ましい。

セメントとしては、特に制限されるものではないが、ポルトランドセメント、フライアッシュセメント、高炉セメント、アルミナセメント、ハイアルミナセメント、シリカヒューム等を用いることができ、また一種単独で用いたり、二種以上を併用したりすることができる。

また、油性物質としては、水と逆エマルジョン（Ｗ／Ｏエマルジョン）を形成しうるものであれば、特に制限はなく、通常疎水性の液状物質が利用され、例えば、トルエン、キシレン、灯油、スチレン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。特に、油性物質として、スチレン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等の重合性二重結合を有するもの（ビニル単量体）を使用すれば、セメントの水和反応と重合性二重結合を有する油性物質の重合反応が同時に起こり、ポリマーがマトリックスを形成して、優れた物理的、機械的性質を有するセメント成形品が得られるので望ましい。

また、重合性二重結合を有する油性物質を使用する場合には、油性物質の重合を促進するために、有機過酸化物や過硫酸塩等の重合開始剤、例えばｔ−ヘキシルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等を併用することが望ましい。また、トリメチロールプロパントリメタクリレート等の架橋剤を併用することもできる。

セメント含有逆エマルジョン組成物中の油性物質の含有量は、セメント含有逆エマルジョン組成物中に水との逆エマルジョンを形成でき、且つ得られる無機質成形体に所望の特性が付与されるように、適宜調整されるものであるが、例えばセメント含有逆エマルジョン組成物中の水と固形分の総量に対して５〜１０体積％の範囲であることが好ましい。

また、セメント含有逆エマルジョン組成物には上記成分の他に、乳化剤（逆乳化剤）を配合することが好ましい。乳化剤は逆エマルジョンに安定性を付与するために配合されるものであり、例えばソルビタンセスキオレート、グリセロールモノステアレート、ソルビタンモノオレート、ジエチレングリコールモノステアレート、ソルビタンモノステアレート、ジグリセロールモノオレート等の非イオン性界面活性剤、各種アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等を用いることができる。このような乳化剤の含有量も適宜調整することができるが、好ましくはセメント含有逆エマルジョン組成物中の水と固形分の総量に対して１〜３体積％の範囲とするものである。

また、セメント含有逆エマルジョン組成物中には、さらに適宜量の軽量骨材、シリカ系骨材、有機繊維等の補強材や、各種添加剤を配合することができる。軽量骨材としては例えばフライアッシュバルーン、パーライト、シラスバルーン等のほか、発泡ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン発泡体等の有機発泡体等を用いることができ、その含有量はセメント１００質量部に対して２０〜４０質量部の範囲とすることが好ましい。また、シリカ系骨材としては例えば砂利、ガラス粉、アルミナシリケート等を用いることができ、その含有量はセメント１００質量部に対して１００質量部以下とすることが好ましい。また、有機繊維としては例えばポリプロピレン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維等を用いることができ、その含有量はセメント１００質量部に対して３〜６質量部の範囲とすることが好ましい。

次に、上記のセメント含有逆エマルジョン組成物をセメント系成形材料として用いて無機質板を製造する方法について説明する。

まずセメント系成形材料を板状等に成形して成形体を作製する。成形体の成形は、注型法、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等の通常用いられている手段により為すことができる。

このようにして得られる成形体を養生硬化する前に、本発明では成形体の表面に乳化剤を含まない自己乳化型樹脂エマルジョンからなるシーラーを塗布する。ここでいう自己乳化型樹脂エマルジョンとはエマルジョンを形成する樹脂自体が親水基及び疎水基を有することにより、水溶液中においてその親水基が表面側に配置されることで乳化剤を必要とすることなく乳化分散されるものをいい、例えば自己乳化型ウレタンエマルジョン、自己乳化型アクリルエマルジョン、自己乳化型アクリルスチレンエマルジョン等、を挙げることができる。

また、特にシーラーとしては、自己乳化型ウレタンエマルジョンからなるものを用いる。

また、シーラー中にはエマルジョンを形成する樹脂のほか、適宜の添加剤を含有させることができ、例えば成膜助剤としてテキサノールを含有させたり、着色のための適宜の染料や顔料等を含有させるようにしても良い。

このようなシーラーを成形体に塗布した後、成膜する際は、焼き付け・乾燥を施すとドライアウトが生じる場合があるため、通常は常温乾燥により成膜するものである。シーラーの塗布量は適宜調整されるが、シーラーの乾燥塗膜の塗布量が２〜６ｇ／ｍ²の範囲となるようにすることが好ましい。

次いで、シーラーが塗布された成形体を養生硬化し、更に必要に応じて乾燥することにより無機質成形体を得ることができる。養生硬化を行う際の条件は適宜設定されるものであるが、例えば４０〜１００℃で２０〜４８時間加熱することができる。このとき蒸気養生を行っても良いが、それ以外の適宜の手段で成形体の加熱を行っても良い。

このようにして成形体の養生硬化を行うと、養生硬化の過程において成形体の表面に結露が生じても、成形体の表面がシーラーにて保護されているために結露水へのカルシウム分の溶出を阻害することができ、無機質成形体にエフロレッセンスが生じることを防止することができる。また、このときシーラーとして上記のように乳化剤を含まない自己乳化型樹脂エマルジョンからなるものを用いていることから、シーラーにおける乳化剤が成形体中の逆エマルジョンへ悪影響することがなく、このため成形体の逆エマルジョンの破壊によるドライアウトと呼ばれる無機質成形体の表層部分の硬化不良を抑制して硬度を充分に高くすることができ、これにより、得られた無機質成形体に研磨等によるドライアウト部分の除去を施すことなく、この無機質成形体の耐摩耗性を向上し、またこの無機質成形体に塗装を施す場合には塗膜の密着性を向上することができる。また、溶剤系のシーラーを用いないことから、溶剤の揮発による作業環境の悪化を防止することができるものである。

（実施例１、比較例１，２）
下記表１に示す組成にて油性物質と乳化剤とを混合した後、水、有機繊維、架橋剤、重合開始剤を加え、ミキサーにて混合することにより逆乳化エマルジョンとした後、更にセメント、軽量骨材、シリカ系骨材を加えて混練し、セメント含有逆エマルジョン組成物からなるセメント系成形材料を調製した。

このセメント系成形材料をエクストルーダーにて成形して板状の成形体とし、その表面にロールにて凹凸模様を形成した後、実施例１及び比較例１については下記表１に示すシーラーをスプレーガンにて乾燥塗膜の塗布量が４ｇ／ｍ²となるように塗布し、常温乾燥した。

次いで、上記成形体を密閉型のトレー内に配置した状態で積載し、蒸気養生庫内で蒸気を熱源としたヒータ養生により室温から１．５時間かけて６０℃まで昇温した後、６０℃で１０時間保持し、次いで２時間かけて９０℃まで昇温した後、９０℃で１０．５時間保持することで養生硬化した後、乾燥させて、無機質成形体を得た。

（評価試験）
上記各実施例及び比較例にて得られた無機質成形体について、その表面にガムテープを貼着後、これを引き剥がした際の無機質成形体の剥離の有無を確認することでドライアウトの発生の有無を調査し、剥離が認められないもの（ドライアウトの発生が認められないもの）を「○」、剥離が認められたもの（ドライアウトの発生が認められたもの）を「×」と評価した。

また、この無機質成形体の外観を目視で観察し、エフロレッセンスの発生が認められないものを「○」、エフロレッセンスの発生が認められたものを「×」として評価した。

以上の結果を下記表１に併せて示す。

尚、上記表１に示されている自己乳化型ウレタンエマルジョンとＯ／Ｗ型水系アクリルエマルジョンは、共に樹脂濃度が１０％となるように水で希釈したものである。

以上の結果から明らかなように、シーラーを用いない比較例２ではエフロレッセンスが発生し、またシーラーとしてＯ／Ｗ型水系アクリルエマルジョンからなるものを用いた比較例１ではエフロレッセンスが抑制されているもののドライアウトが発生してしまうのに対して、シーラーとして自己乳化型ウレタンエマルジョンからなるものを用いた実施例１ではドライアウトとエフロレッセンスとが共に抑制されているものである。

Claims (1)

1. セメント、水、油性物質及び乳化剤を含むセメント含有逆エマルジョン組成物からなるセメント系成形材料を成形した成形体を養生硬化する無機質成形体の製造方法において、前記成形体の表面に、乳化剤を含まない自己乳化型樹脂エマルジョンからなるシーラーとして自己乳化型ウレタンエマルジョンからなるものを塗布した状態で養生硬化を行うことを特徴とする無機質成形体の製造方法。