JPH0228551B2 - Kenzaiyososeibutsuoyobikenzaiseikeitai - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は建材用組成物、特に耐火、断熱性、遮
音性、耐衝撃性等に優れた建材用組成物及び建材
成形体に関する。

（従来の技術） 近年、建築物の軽量化、耐震化、耐火炎化等の
ニーズに応えて、各種改良建材用組成物が開発さ
れている。

旧来の木材は、比較的軽量ではあつても可燃性
であり、コンクリートは、強度が高く不燃性であ
つても重量が大きく、もろくて可撓性が無い。

そこで、改良された建材用組成物として、例え
ば建材製品の軽量化のためには、有機発泡性接着
剤、無機質発泡材（例えば発泡コンクリート、パ
ーライト、バーミキユライト）を、耐火炎化のた
めには、無機質耐火性粉粒体あるいは無機質結合
材を、可撓化のためには、有機軟質高分子樹脂や
柔軟性繊維を、それぞれ配合使用して上記使用目
的の達成を図つている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記のごとく、各種使用目的に沿つて材料の改
善が図られているが、未だに建材として望まれる
多くの特性を充足した材料の製造はなされていな
い。その理由としては、例えば無機質材料と有機
質材料の物性の根本的相違の問題があり、耐火性
や強度を増強しようとして無機質材料を選択すれ
ば、軽量化や可撓化が望めず、軽量化や可撓化を
向上しようとして有機質材料を選択すれば、耐火
性や強度の増強は望めない、といつた技術常識的
矛循の存在が挙げられる。

しかしながら、多くの研究の結果、無機質材料
であつても、それを発泡化することによつて軽量
化したり、石綿のごとき柔軟性無機質繊維を配合
することによつて可撓性を付与したりして、充分
とは言えないまでもかなり優良な建材用組成物が
提供されつつある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであ
り、建材用組成物として望まれる多くの特性を兼
ね備えた建材用組成物を提供しようとするもので
ある。すなわち、本発明者らは鋭意研究の結果、
軽量で、耐火、断熱性、可撓性、遮音性、耐衝撃
性、耐震性、耐薬品性、耐久性等の多くの必要特
性に優れた建材用組成物を開発したのであつて、
それはセメント及び骨材に対し、生コークス、鱗
状マイカ、ほう砂及び有機接着剤を特定比で配合
したもの、あるいはこれらに加えて更に各種釉薬
を特定量又は特定成層構造で配合、充填して成形
したものである。

本発明は、(1)セメント20〜65重量部及び骨材80
〜35重量部よりなる混合物の総量100重量部に対
し、生コークス4.5〜14重量部、鱗片状マイカ4.5
〜９重量部、ほう砂５〜15重量部及び有機接着剤
20〜45重量部とを配合してなることを特徴とする
建材用組成物、(2)セメント20〜65重量部及び骨材
80〜35重量部よりなる混合物の総量100重量部に
対し、生コークス4.5〜14重量部、鱗片状マイカ
4.5〜９重量部、ほう砂５〜15重量部及び有機接
着剤５〜30重量部、更に低熔融点釉薬、中熔融点
釉薬及び高熔融点釉薬からなる釉薬合量５〜30重
量部とを配合してなることを特徴とする建材用組
成物及び(3)セメント20〜65重量部及び骨材80〜35
重量部よりなる混合物の総量100重量部に対し、
生コークス4.5〜14重量部、鱗片状マイカ4.5〜９
重量部、ほう砂５〜15重量部及び有機接着剤５〜
30重量部更に低熔融点釉薬、中熔融点釉薬及び高
熔融点釉薬からなる釉薬合量５〜30重量部とを配
合した建材用組成物より成形された建材成形体で
あつて、それら釉薬は外層から内層にかけて順次
低熔融点釉薬、中熔融点釉薬、高熔融点釉薬と壁
状に配列成層して設けられていることを特徴とす
る建材成形体、である。

上記組成において、セメントとしては市販のア
ルミナセメント、ポルトランドセメント等種々の
セメントが用いられ、骨材としては、珪砂、方解
石、大理石、フライアツシユ等を、生コークスに
は250℃以上の高温時に熱分解重縮合が起きて光
学的異方性の液晶メソフエースを生成するピツチ
コークス、タールピツチ、直留残渣油等を、鱗片
状マイカには黒雲母、白雲母等の偏平な雲母を、
ほう砂には５水和物、10水和物等の結晶粉末を、
有機発泡性接着剤にはイソシアネート系、ウレタ
ン系等のもの（自己発泡性のものがよい）等を、
そして釉薬には比較的高熔融点の釉薬、普通の熔
融点の釉薬、及びほう酸鉛系、タリウムほう酸鉛
系、リン酸塩系等の熔融温度の低いものが用いら
れる。

上記組成物を建材とするには、適当量の水を添
加、混練して適宜形状物とした後、乾燥工程を経
て製品となるのであるが、水の添加量は建材の使
用形態により、例えば充填用に用いる際には可塑
性の良好なものとするため比較的多い目に、また
壁パネル材を工場生産する際には密度、乾燥性の
向上を図るため、最小限度量に選択調整するが、
通常は上記組成物100重量部に対し16〜30重量部
添加する。

セメントは製品建材の結合材として高強度化に
寄与するほか、火炎加熱を受けた際に耐火材とし
て作用する。そして、特にセメントとしてアルミ
ナセメントを使用すると、流し込み成形体の均
一、微細な発泡化が増進され、可撓性があり強度
の高い製品建材が得られ、そして製品建材の耐火
性が上昇する。更に生コークス（ピツチコーク
ス）は250℃以上の非酸化性雰囲気において、耐
火性で高温強度の高いメソフエース結晶構造の炭
素質物を生成し、組成物組織中へ浸透して組成物
全体を耐火性で高強度のものとする働きがある。

鱗片状マイカは本体その厚さ方向には伝熱性が
低いものであるため、建材面外部より急激な加熱
を受けても、建材用組成物中に建材面に沿つて層
状に配列された鱗状マイカがその熱を建材内部へ
多くは伝熱せず、建材内部を保護するものであ
る。

ほう砂の添加は、ほう砂が５あるいは10水和物
を形成して多量の結晶水を保有していることか
ら、温度が100℃以上になるとその結晶水の放出
による、吸熱反応と放出水とにより建材用組成物
の燃焼を阻止し、更に高温度上昇時にはアルミ
ナ、珪石、石灰、鱗片状マイカ等の無機質成分と
反応してガラス組成物を生成し、結合剤あるいは
高熱遮断材を形成する。

骨材として石灰石を用いると、昇温環境下にお
かれた場合、熱分解してCO₂ガスを発生し、気泡
内のO₂含有率を低下させるので建材用組成物中
に残留して難燃性向上に寄与するとともに生コー
クスがメソフエースとなるのを助長する。

有機発泡性接着剤としては、イソシアネート
系、ウレタン系、エポキシ系のものなどが用いら
れ、建材製品を多孔質軽量化する役割を果たす。
これらは該建材用組成物製造時及び通常温度にお
ける建材製品において、各組成物成分相互の接
着、形状保持剤として、更に製品の可撓化剤とし
て作用する。更に発泡剤として例えばポリシロサ
ン系の自己発泡性のものを用いてもよい。

本発明で使用される前記イソシアネート系のも
のの具体例を挙げると、それらは、トリレンジイ
ソシアネート、ジフエニルジイソシアネート、フ
エニレンジイソシアネート、ジフエニールメタン
ジイソシアネート、水添加トリレンジイソシアネ
ート、水添加ジフエニルメタンジイソシアネー
ト、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレ
ンジイソシアネートなどのジイソシアネート化合
物や上記ジイソシアネート化合物とポリエステル
ポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリル
ポリオール、エポキシポリオール、ひまし油など
のポリオールをNCO基がOH基に対して過剰な割
合で反応させて得られる末端にNCO基を有する
ポリイソシアネート化合物、である。

釉薬としては、１種類のものを使用するのでは
なく、比較的高熔融点のもの、普通熔融点のもの
及び低熔融点のものというように、数種の熔融点
のものが組み合わせ使用される。低熔融点のもの
としては例えば、PbO―B₂O₃系、B₂O₃―PbO―
Tl₂O系、NaO―P₂O₅系、P₂O₅―PbO系、NaO
―P₂O₅―SiO₂系のものあるいはゼーゲル錐組成
の各種融点のもの等のもを選択、使用することが
できる。

この低熔融点釉薬は、建材成形体製品が火災等
により加熱された際に、まず前記ほう砂が100〜
200℃ではその結晶水を放出して耐火（防火）作
用を発揮した後、200℃以上になつたときに耐火
作用を果たすことになるものである。なお、他の
配合成分の中にも釉薬として作用させることので
きるものもあり、例えばほう砂には無水物が740
℃付近で熔融してガラスとなるのでその温度での
耐火釉薬として作用させることができる。

普通熔融点、高熔融点の釉薬としては、周知の
ほうろう釉薬、陶磁器釉薬等の中から適宜に選
択、使用すればよい。

釉薬の使用は、各種熔融点の釉薬粉末、例え
ば、400、600、800、℃のものを用意し、これら
を同時に建材用組成物中に混和して行う。この場
合、外部からの加熱に対しては、例えば400℃程
度の加熱に対しては熔融点400℃の釉薬が熔融し
てガラス膜を形成し、600℃程度の加熱に対して
は熔融点600℃の釉薬によりガラス膜を形成する
ことによつて、外熱から内部を保護する。

他の例としては、第２図１図示のごとく製品の
外側層（加熱面）から内側層へ順次に400℃（図
示符号Ａ）、600℃（図示符号Ｂ）、800℃（図示符
号Ｃ）のものと配列成層して形成する。こうする
ことにより、加熱面温度が上昇した場合、各段階
温度毎にそれぞれの熔融点釉薬が熔融されて熔融
ガラス膜層を生成し、それによつて幾重ものガラ
ス膜バリアーを設けたようにして、建材用組成物
の内部を高熱から遮断するのである。

このため、該建材用組成物は外部高温熱から内
部を保護する効果が非常に大きく、耐火、断熱性
の優れた製品を提供することができる。

また第２図２図示のごとく、製品建材の表面か
ら内層中心へ向けて、Ａ―Ｂ―Ｃ―Ｂ―Ａと中心
部が高熔融点釉薬になるように配列成層すること
もでき、これは戸境壁として使用すると好適であ
る。

次に、本発明における、組成物の配合組成比の
限定理由について説明する。

セメント及び骨材については、両者総量の100
重量部のうちセメントが20〜65重量部の範囲外と
なると、20重量部より少ない場合は建材製品の強
度が弱くなり、燃えやすくなり、65重量部より多
くなると製品強度は十分であるがそれ以上の強度
増加は望めず、かつ均一な発泡が得られにくくな
る。

骨材が35重量部より少なくなると燃えやすくな
り、80重量部より多くなると発泡不良となるばか
りか、製品強度が不十分となる。

セメント及び骨材の総量100重量部に対し、生
コークスが4.5重量部よりも少なくなると、メソ
フエース結晶の発達が不十分となり、耐熱性が落
ちる。20重量部を越えると製品強度が低下する。

鱗片状マイカが4.5重量部よりも少なくなると
600℃からの耐熱性が劣化し、９重量部を越える
と製品強度が低くなる。

ほう砂が５重量部よりも少なくなると初期の耐
熱性が低下するとともに燃えやすくなる。18重量
部を越えると、高温度時における製品強度が低下
し、耐火性が悪くなる。

有機発泡性接着剤が釉薬を含まない組成物にお
いて、20〜45重量部の範囲外になると、20重量部
より少ない場合は発泡が不十分又は発泡せず、45
重量部より多い場合は成形体が燃え易くなり、強
度も低くなる。釉薬を含む場合は、20重量部より
少なくても、５〜30重量部で満足できる発泡が生
じる。

そして釉薬が５〜30重量部の範囲外になると、
５重量部より少ない場合は、製品建材が火炎等に
より加熱されたときに建材内に釉薬の加熱、熔融
によりガラスウオールを形成して外界からの加熱
をシヤツトアウトするという本願第２発明の作用
目的を達成できなく、そしてCO₂の発生が不十分
となるため均一な発泡体とならず、30重量部を越
えると製品建材が外界からの火炎加熱をうけた場
合多量の釉薬が熔融するため製品全体が軟化変形
してしまう危険性があり、製品発泡体の硬化後の
強度の発現も不十分となる。

以上のことから、本発明では上記範囲の組成比
に特定したのである。

実施例 １ アルミナセメント200Kg、石灰岩粉砕物400Kg、
生コークス（軟化点約430℃、固定炭素88.8％、
揮発分10.7％、灰分0.5％）25Kg、鱗片状雲母25
Kg、ほう砂（10水和物）90Kg、イソシアネート系
発泡性接着剤（水溶性ウレタンプレポリマー）
250Kgとからなる粉末混合物に水250Kgを添加混合
して得られた餅状のものを、24時間、室温で乾燥
し、長さ1.8ｍ、幅0.9ｍ、厚さ40mmの建材用組成
物パネルを製造した。このパネルの物理特性は以
下のとおりである。

抗折強度：22.5Kg／cm²、 圧縮強度：28.4Kg／cm²、 カサ比重：1.09、 遮音性：１級合格（「日本建築学会」、建築物の
遮音性能基準、１級D50に相当） 次に以上のごとくして厚さ100mmのパネルを製
作しその内に、第３図図示のごとく表面部から裏
面にかけて、深さ（厚さ）15mmの位置（第１地
点）、深さ32.5mmの位置（第２地点）、深さ50.0mm
の位置（第３地点）、深さ67.5mmの位置（第４地
点）及び深さ85.0mmの位置（第５地点）に、それ
ぞれ温度センサーを埋設したものに対し、その表
面部に火炎を当てて、耐火、断熱性を測定した。

その結果を第１図に示す。図中、線１は第１地
点、線２は第２地点、線３は第３地点、線４は第
４地点、線５は第５地点における時間―温度曲線
であり、線Ｐはパネル表面温度曲線、線Ｊは日本
工業規格（JIS）に定められたパネルの耐火試験
加熱温度曲線である。

このグラフから、加熱面が1000℃程度になつて
も、その反対側付近の第５地点における本発明建
材製品の温度は殆ど上昇せず、耐火断熱性が非常
に優れていることが判る。

実施例 ２ ポルトランドセメント240Kg、石灰岩粉末90Kg、
生コークス（軟化点約430℃、固定炭素88.8％、
揮発分10.7％、灰分0.5％）35Kg、鱗片状雲母29
Kg、ほう砂（10水和物）40Kg、イソシアネート系
発泡性接着剤（水溶性ウレタンプレポリマー）90
Kg、熔融点300℃のB₂O₃―PbO―Tl₂O系釉薬45
Kg、熔融点480℃のPbO―B₂O₃―SiO₂系釉薬40Kg
とからなる粉末混合物に水250Kgを添加混合して
得られた餅状のものを、24時間、室温で乾燥し、
長さ1.8ｍ、幅0.9ｍ、厚さ40mmの建材用組成物パ
ネルを製造した。このパネルの物理特性は以下の
とおりである。

抗折強度：21.0Kg／cm²、 圧縮強度：27.0Kg／cm²、 カサ比重：1.10、 遮音性：１級合格（「日本建築学会」、建築物の
遮音性能基準、１級D50に相当） 以上のように、本発明建材用組成物から得られ
る製品は、耐火、断熱性の点においても非常に優
良でJIS規格品（日本工業規格A1304、（２時間耐
火））をはるかに凌駕するものであり、抗折強度
も十分であり、遮音性も周波数125Hz〜4KHz域で
平均音響透過損失57.4dB（１級合格）程度で良好
であり、比重も低いものである。

そして、耐震性では1/125の変形にも堪えられ
る。また、本発明建材用組成物製品には重量感の
ある美観があり、外壁部材等として好適である。

耐薬品性も極めて高く、それ故ゴキブリ、ねず
み等の防除用薬品を注入、浸透させて置くことも
でき、カビ不生剤を付着させて置くことも可能で
ある。

（発明の効果） 以上詳述したごとく、本発明の建材用組成物及
び建材成形体は、建材として必要な多くの優れた
物理、化学特性を発揮するものであり、好適な建
材としての適用範囲が広いものである。

即ち、建材、注入材、戸境壁、バルコニー、手
すり、充填材、間仕切り材、床材、外壁、防火
扉、複合パネル材、としての用途に好適である。

特性として、配合成分の各種熔融点釉薬や鱗状
マイカ等の作用により耐火（JIS2時間耐火）、断
熱性（（3.0Kcal／m²・ｈ・℃）、熱伝導率0.03〜
0.035は、ロツクウールの0.027、発泡ウレタンの
0.021、ALCの0.09に比べ可なり優良である）が
良い点は、特に防火扉、戸境壁に有利であり、耐
衝撃性（可撓性）の良い点（３Kg―ｍの衝撃に耐
える）は、凹み、き裂が生じなく一般建材として
はもち論、特に超高層ビルの壁材として有利であ
り、遮音性の点では特に間仕切り材として有利で
あり、そして軽量である点（比重0.3〜1.6）は、
特に外壁、建込み工事に特に有利である。

更に、接着性もよいので建材同士の接合組み立
て、装飾レンガ張りにも有利で、軽量のため現場
取り付け、取り外しが容易、結露付着が無い等の
多くの利点と用途が挙げられる。

更にまた、本発明建材用組成物製品は人造木材
と同質に近く、ALCでは不可能な、カンナかけ、
ノコギリひき、びよう止め、くぎ打ち等ができ、
アンカー保持も可能である。

そしてまた、切削、切断屑は、例えば接着材の
フイーラーとしてあるいは防火扉等の詰め物とし
て、100部再利用することができ、いわゆる産業
廃棄物を排出することが無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例による建材パネルの耐
火、断熱性テストのグラフ、第２図１，２は建材
パネル内における各種熔融点の釉薬の存在状態を
表し、第３図は同パネルの耐火、断熱試験におけ
る温度センサー埋設状態を示す。 Ａ，Ｂ，Ｃ：各種熔融点釉薬。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメント20〜65重量部及び骨材80〜35重量部
   よりなる混合物の総量100重量部に対し、生コー
   クス4.5〜14重量部、鱗片状マイカ4.5〜９重量
   部、ほう砂５〜15重量部及び有機発泡性接着剤20
   〜45重量部とを配合してなることを特徴とする建
   材用組成物。 ２ セメント20〜65重量部及び骨材80〜35重量部
   よりなる混合物の総量100重量部に対し、生コー
   クス4.5〜14重量部、鱗片状マイカ4.5〜９重量
   部、ほう砂５〜15重量部及び有機発泡性接着剤５
   〜30重量部、更に低熔融点釉薬、中熔融点釉薬及
   び高熔融点釉薬からなる釉薬合量５〜30重量部と
   を配合してなることを特徴とする建材用組成物。 ３ セメント20〜65重量部及び骨材80〜35重量部
   よりなる混合物の総量100重量部に対し、生コー
   クス4.5〜14重量部、鱗片状マイカ4.5〜９重量
   部、ほう砂５〜15重量部及び有機発泡性接着剤５
   〜30重量部更に低熔融点釉薬、中熔融点釉薬及び
   高熔融点釉薬からなる釉薬合量５〜30重量部とを
   配合した建材用組成物より成形された建材成形体
   であつて、それら釉薬は外層から内層にかけて順
   次低熔融点釉薬、中熔融点釉薬、高熔融点釉薬と
   壁状に配列成層して設けられていることを特徴と
   する建材成形体。 ４ セメントがアルミナセメントである特許請求
   の範囲第２項又は第３項記載の建材成形体。 ５ セメントがポルトランドセメントである特許
   請求の範囲第２項又は第３項記載の建材成形体。