JPH02267147A - 耐熱性複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は優れた機械的強度と耐熱性を有する複合材料に
関する。さらに詳しくは内装材、外装材などの建築材料
や構造材料等耐熱性を要求される材料に適した耐熱性の
複合材料に関する。

従来の技術 今日の建築材料、構造材料などには高い材料特性が要求
されており、なかでも耐火性能は不燃、防火などの安全
性に対する性能の一つとして非常に重要視されている。

さらに、製品が耐熱性を有し強度低下が少ないことによ
って、製品に対して加熱が必要とされる様々な処理、例
えば高温での焼き付は塗装等が可能となる。

他方高い曲げ強度を示す水硬性セメント硬化体を得る方
法として、添加水量を減少させるとか、シリカヒユーム
や高炉スラグなどの微粒子を添加したりしてセメント硬
化体の構造を緻密にする等の検討が盛んに行われている
。特に、添加水量を極端に少なくし、かつ水溶性高分子
を用いて硬化体中の構造を緻密にすることにより、３５
０ｋｇｆ／ｃＪ以上の曲げ強度を有する高強度セメント
硬化を製造する技術が開示されている（特公昭５９−４
３４３１）。この様なセメント硬化体は３５０ｋｇｆ／
ｃ＋ｆ以上の高い曲げ強度を有するが、高温での熱処理
を行うとその強度低下が著しいという欠点を有している
。即ち水溶性高分子としてヒドロキシプロピルメチルセ
ルロースを用いた曲げ強度６００ｋｇｆ／ｃｍ１以上の
上記セメント硬化体を２５０　’Ｃで５時間加熱処理を
行うとその強度保持率は２０％以下となる。

発明が解決しようとする課題 優れた機械的強度を有し、さらに高温処理を行っても強
度低下の少ない、つまり耐熱性も合わせ持つ複合材料の
開発が求められている。

課題を解決する為の手段 本発明者らは前記したような課題を解決すべく鋭意研究
を重ねた結果本発明に至った。即ち本発明は少なくとも
１種の水硬性セメントと水と少なくとも１種のカチオン
性（メタ）アクリル系水溶性高分子を混練、硬化させて
得られる耐熱性複合材料を提供する。

本発明の詳細な説明する。

本発明において水硬性セメントとは、水和反応によって
硬化するセメントが特に制限なく用いられる。例えば普
通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、
超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメ
ント、対硫酸塩ポルトランドセメント、白色ポルトラン
ドセメント、ハイアルミナセメント、アルミナセメント
、高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメ
ント、などである。これらは単独でも、２種以上を混合
して使用しても良い。

又カチオン性（メタ）アクリル系水溶性高分子としては
、ジメチル（又はジエチル）アミノエチル（メタ）アク
リレートの塩酸又は硫酸による二級アミン塩、ジメチル
（又はジエチル）アミノエチル（メタ）アクリレートと
塩化メチル、又は塩化エチル、塩化ヘンシル、ジメチル
硫酸とのメンシュドキン反応物である四級アンモニウム
塩等の千ツマ−を原料とするホモポリマーや、上記モノ
マーとアクリルアマイド、ＮＮ−ジメチルアクリルアマ
イド、Ｎ−メチルアクリルアマイド、Ｎイソプロピルア
クリルアマイド、Ｎ−ビニルピロリドン、２−ヒドロキ
シエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピ
ル（メタ）アクリレート、アクリロイルモルホリンなど
の親水性千ツマ−８及び酢酸ビニルなどのビニル千ツマ
ー等のコポリマーが使用できる。またジメチルジアリル
アンモニウムクロライドの様なアリル系カチオン性モノ
マーとアクリルアマイドとのコポリマも使用できる。ま
た必要に応じて」二記ポリマーと水分散性高分子、例え
ばエチレン−酢酸ビニルコポリマーエマルジョン、スチ
レン−ブタジェンコポリマーエマルジョン等を併用して
も良い。

特に好ましいカチオン性（メタ）アクリル性水溶性高分
子は、ジメチル（又はジエチル）アミノエチル（メタ）
アクリレートの上記三級アミン塩、又は四級アンモニウ
ム塩とアクリルアマイドとの特に好ましくは５〜１０％
である。アクリル系水溶性高分子の添加量が３％以下で
あると耐熱性の改善効果が少ない。また１５％以上用い
ても本発明の効果は変わらず、経済的に不利となる。水
の添加量は使用するカチオン性（メタ）アクリル系水溶
性高分子の種類、及び添加量によっても異なるが概ね５
〜３０％であり好ましくは１０〜２０％である。

本発明では水硬性セメント、カチオン性（メタ）アクリ
ル系水溶性高分子及び水からなる混合物を成形、硬化前
に混練を行うが、この装置としては該混合物に強い剪断
力を与えられる機器であれは何を用いても良い。具体的
にはツインロールミル、スクリューニーダ−等が使用で
きる。

また成形を行うための装置としては真空押し出し成形機
、ロールプレス成形機、カレンダーロル等が使用できる
が、好ましくは減圧下で成形する方が良い。そして成形
後は必要により養生工程を経て乾燥を行うか養生を行う
ことなく直ちに乾燥を行うことにより成形物の硬化が行
われる。養生は例えば１００％又はその付近の相対湿度
の雰囲気中で０．５〜３０日間保持することにより行わ
れる。

又は乾燥は成形物を周辺温度及湿度の条件下に長時間（
例えば１０〜２０日間）放置して行ってもよいが硬化を
早める為に例えば５０〜１００’Ｃの温度条件下で５〜
２０時間処理してもよい。

本発明で得られた複合材料は高い機械的強度を示し２５
０°Ｃ５時間の耐熱試験においてその強度を５０％以上
、好ましい条件下では６０％以上保持していた。さらに
、４００°Ｃ１時間の耐熱試験においてもその形状を維
持していた。

実施例 以下、本発明をさらに具体的に説明するため、実施例お
よび比較例における曲げ強度は三点曲げ試験法によりス
パン間を１０ｃｍ、荷重速度を３　ｍｍ／６０秒として
測定した値である。

実施例１ ハイアルミナセメント１０００部、ジメチルアミノエチ
ルメタアクリレートと塩化メチルとのメンシュドキン反
応物である四級アンモニウム塩とアクリルアマイドとの
コポリマー（日本化薬■製カヤフロンクＣ−５９９−２
Ｐ）７０部をポリエチレン製の袋に入れ混合した。これ
に水１２０部を添加し、袋の外から手で籾み内容物を粗
混合した。次いで、この混合物をツインロールミルにか
け、４分間高剪断下にて混練を行った。練り上がったも
のは粘土状であり、真空押し出し成形機（本田鉄工■製
ＨＤ　Ｂ　−２型）にて幅１０ｃｍ、厚さ４　ｍｍの板
状に押し出し、ナイフで長さ１６ｃｍ切った。この成形
体を１５日間ビニール袋の中に静置し、次いで８０°Ｃ
の熱風乾燥器に入れ４時間加熱乾燥処理を行った。この
ようにして得られた硬化体から幅４　ｃｍ、厚さ４ｍｍ
、長さ１６　ｃｍの曲げ強度測定用サンプルを作成した
。得られた硬化体の曲げ強度は７００ｋｇｆ／ｃ＋＋ｌ
であった。そしてこの硬度体を２５０°Ｃの熱風乾燥器
で５時間加熱処理を行った。この加熱処理後の曲げ強度
は６３０ｋｇｆ／ｃｆｆｌ　（強度保持率＝９０％）で
あった。

まただ４００°Ｃの電気炉で１時間加熱処理を行っても
硬化体はその形状を保持していた。

実施例２ 普通ポルトランドセメント１０００部、ジメチルアミノ
エチルメタアクリレートの硫酸による三級アミン硫酸塩
とアクリルアマイドとのコポリマ（日本化薬■製カヤフ
ロックＣ−５６６−２）７０部、水１００部を用いた以
外は実施例１と同様に混合、混練および成形を行い、８
０°Ｃ９５％ＲＨの恒温恒湿器の中で１４時間加熱湿潤
処理を行った。そして８０°Ｃの熱風乾燥器の中で８時
間加熱乾燥処理を行った。得られた硬化体の曲げ強度は
９００　ｋｇｆ／Ｃ＋ａであった。次にこの硬化体を実
施例１と同様に２５０　’Ｃで５時間加熱処理をした後
の曲げ強度は６００ｋｇｆ／ｃｆｆｌ　（強度保持率６
７χ）であった。また実施例１と同様に４００°Ｃ１時
間加熱処理を行っても硬化体はその現状を保持していた
。

実施例３ 普通ポルトランドセメント１０００部、ジメチルアミノ
エチルメタアクリレ−１−とジメチル硫酸とのメンシュ
ドキン反応物である四級アンモニウム塩とアクリルアマ
イドとのコポリマー（日木化薬■製カヤフロック（、−
５９９−ＩＦ）７０部、水１３０部を用いた以外は実施
例１と同様に混合、混練および成形を行い、実施例２と
同様に硬化させた。

硬化体の曲げ強度は７００ｋｇｆ／ｃ−であった。次に
この硬化体を実施例１と同様に２５０　’Ｃで５時間加
熱処理をした後の曲げ強度は５００ｋｇｆ／ｃＪ　（強
度保持率７１％）であった。また実施例１と同様に４０
０　’Ｃ１時間加熱処理を行っても硬化体はその形状を
保持していた。

実施例４ 普通ポルトランドセメント１０００部、ジメチルアミノ
エチルアクリレートと塩化メチルとのメンシュドキン反
応物である四級アンモニウム塩とアクリルアマイドとの
コポリマー（口木化薬■製カヤフロック（、−５９９−
ＩＲ）７０部、水１４０部を用いた以外は実施例１と同
様に混合、混練および成形を行い、実施例２と同様に硬
化させた。得られた硬化体の曲げ強度は６３０ｋｇｆ／
ｃＪであった。次にこの硬化体を実施例１と同様に２５
０°Ｃで５時間加熱処理をした後の曲げ強度は３８０ｋ
ｇｆ／ｃＪ　（強度保持率６０χ）であった。また実施
例１と同様に４００°Ｃ１時間加熱処理を行っても硬化
体はその形状を保持していた。

比較例１ ハイアルミナセメンｌ−１０００部、部分加水分解ポリ
酢酸ビニル（日本合成■製ゴーセノールＫ　Ｈｌ　７　
）　７０部、水１３０部を用いた以外は実施例１と同様
に混合、混練および成形を行い、ビニール袋中で２日間
静置し、次いで８０°Ｃの熱風乾燥器の中で４時間加熱
乾燥処理を行った。得られた硬化体の曲げ強度は１１０
０ｋｇｆ／ｃｆｆｌであった。次にこの硬化体を実施例
１と同様に２５０°Ｃで５時間加熱処理を行った後の曲
げ強度は１７５ｋｇｆ／ｃｆｆｌで（強度保持率１６χ
）であった。また実施例１と同様に４００　’Ｃ１時間
加熱処理を行ったところ硬化体はその形状を保持せず、
割れてしまった。

比較例２ 普通ポルトランドセメント１０００部、ヒドロキシプロ
ピルメチルセルロース（松本油脂”ＪＪ　薬■マポロー
ズＥ　Ｍ　Ｐ　−Ｈ）　７０部、水１４０部を用いた以
外は実施例１と同様に混合、混練および成形を行い実施
例２と同様に硬化させた。得られた硬化体の曲げ強度は
６８０ｋｇｆ／ａｆｌであった。次にこの強化体を実施
例１と同様に２５０°Ｃで５時間加熱処理を行った後の
曲げ強度は１９０ｋｇｆ／ｃ＋ｆｌ　（強度保持率２８
χ）であった。また実施例１と同様に４００°Ｃ１時間
加熱処理を行ったところ硬化体はその形状を保持せず、
割れてしまった。

比較例３ ハイアルミナセメント１０００部、ポリアクリルアマイ
ド（日本化薬■製カヤフロックＮ　−１００）７（１、
水１３０部を用いた以外は実施例１と同様に混合、混練
及び成形を行１．ｚ、ビニール袋中で３日間静置し、次
いで８０°Ｃの熱風乾燥器の中で４時間加熱乾燥処理を
行った。次にこの硬化体を実施例１と同様に２５０°Ｃ
で５時間加熱処理を行った後の曲げ強度は４２ｋｇｆ／
ｃ＋ｆｌ　（強度保持率４．２χ）であった。また実施
例１と同様に４００″ＣＩ時間加熱処理を行ったところ
硬化体はその形状を保持せず、割れてしまった。

本発明の効果 本発明により、カチオン性（メタ）アクリル系水溶性高
分子を使用することによって高い機械的強度と耐熱性と
を合わせ持つ複合材料を得ることができる。

特許出願人　　日本化薬株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、少なくとも１種の水硬性セメントと水と少なくとも
   １種のカチオン性（メタ）アクリル系水溶性高分子を混
   練、硬化させて得られる耐熱性複合材料。