JPH0231027B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維補強せつこう系硬化体およびそ
の製造方法に関し、さらに詳しくは内外装材とし
て、耐火性、寸法精度、柔軟性および湾曲性にも
優れた建築材料およびその製造方法に関する。 〔従来の技術〕 建築用の内外装材として、省資源、省エネルギ
ーの立場から繊維補強せつこう系硬化体の製造方
法が開発され、登録された（特公昭55−46985）。
この繊維補強せつこう系硬化体の製造方法は、二
水せつこうと微粉スラグを主成分とし、微粉スラ
グの刺激剤としてアルカリ塩類物質を添加し、更
に反応促進剤として硫酸アルミニウム含有物質を
添加し、補強繊維として石綿、ガラス繊維、カー
ボン繊維、パルプ、合成繊維等から１〜２種を選
択して混合し、更に必要に応じて軽量骨材を混合
して、円網抄造法、押出成形法、またはモールド
成形法等の方法によつて製造するものである。 〔発明が解決しようとする問題点〕 このような繊維補強せつこう系硬化体の成形品
は、強度が高く、速硬性、耐水性、耐候性に富み
加工性に優れており、安価であるが、その反面一
般不燃材と同様に硬くてもろい欠点をもつてい
る。 この材料に柔軟性を付与し、加工や取り扱いを
容易にし、材木の性質に近づけるためには、基材
自身に柔軟性を付与する必要がある。 本発明は上記従来発明にさらに改善を加え、柔
軟性を付与し、可撓性に富んだすぐれた特性を有
する繊維補強せつこう系硬化体およびその製造方
法を提供することを目的とする。 〔問題点の解決する手段〕 本発明者らは種々研究の結果、上記特性を有す
る建築材料として、二水せつこうの針状結晶とエ
トリンガイトの針状結晶をマトリツクス中に含有
する繊維補強せつこう系硬化体を開発した。 また、このような繊維補強せつこう系硬化体を
製造するには二水せつこうと焼せつこうが重量比
で１：９乃至９：１であるせつこうとスラグと
を、せつこうとスラグとの重量比が２：８乃至
８：２の範囲内で混合し、該混合物にアルカリ塩
類物質、硫酸アルミニウム含有物質、凝結遅延剤
を添加混合し、繊維と水を加え混合し、更に軽量
骨材を混合して成形し、湿熱養生することを特徴
とする技術手段に講じた。 この製造方法において、好ましい実施態様とし
て、 ａ アルカリ塩類物質、硫酸アルミニウム含有物
質、凝結遅延剤の各々の添加割合がせつこう、
スラグの混合物に対して0.1〜５重量％である
こと、 ｂ 繊維の混合割合がせつこう、スラグの混合物
に対して５〜30％であること、 ｃ 軽量骨材が該混合物に対して１〜25重量％で
あること、 ｄ 湿熱養生温度が90℃以下、かつ400℃・時以
上で養生すること が好適である。 〔作用〕 繊維補強せつこう系硬化体成形品の柔軟性につ
いて、本発明はそのマトリツクスに着目して研究
の結果完成されたものである。繊維補強せつこう
系硬化体の無機質のマトリツクスはエトリンガイ
ト、二水せつこう、カルシウムシリケート水和物
が主成分であり、このうち、エトリンガイトと、
焼せつこうから生成した二水せつこうは共に針状
結晶であり、この結晶をより大きく成長させるこ
とにより、曲げ強度が高くなり、また撓み量が大
きくなることが判明した。 特公昭55−46985の繊維補強せつこう系硬化体
の製造法は、二水せつこうと微粉スラグを主原料
とし、硬化した結晶体は、エトリンガイト結晶と
カルシウムシリケート水和物よりなる。このエト
リンガイトは針状結晶であり、その針状結晶を大
きく成長させるように試みたが、期待通りに進展
しなかつた。 発明者らは上記方法において二水せつこうの１
部を焼せつこうと置換し、凝結遅延剤を添加する
ことによつて、焼せつこうの凝結をスラグの加水
分解時以降になるように調整することにより、従
来のマトリツクスとまつたく異なつた大きな針状
結晶を生成させることができることを知見した。
これは、微粉スラグの加水分解が始まり、二水せ
つこうと反応して、エトリンガイトの結晶が析出
して針状結晶が成長して行く一方、スラグの加水
分解によつて、カルシウムシリケートゲルができ
るが、、この時点において、焼せつこうが凝結を
始めるように凝結遅延剤で調整すると、焼せつこ
うから二水せつこうの針状結晶が同時に析出を始
め、この針状結晶が大きく成長する。と同時にエ
トリンガイトの針状結晶も大きく成長する。第１
図は約50倍の顕微鏡下で見られる結晶状況を模式
的に示したものである。エトリンガイト２の針状
結晶と焼せつこうの水和物（二水せつこう）４の
針状結晶は入り乱れて大きく成長している。 ここで使用する焼せつこうとしては、β型半水
せつこうと、可溶性無水せつこうのいづれか１種
または２種の混合物である。 これらの焼せつこうは凝結が早いので、凝結遅
緩剤を選定して、凝結時間を遅延させ、結晶化を
調整する必要がある。凝結遅延剤としてはクエン
酸アルカリ、ペプトン、ゼラチン、アミノ酸誘導
物質の１種または２種以上を使用する。使用量は
せつこうとスラグとからなる主原料に対して0.1
〜５重量％とする。0.1重量％未満では十分な遅
延効果が得られず、５重量％を越えると二水せつ
こうの針状結晶が適時に生成せず、好ましくは
0.5〜1.0重量％である。 二水せつこうの針状結晶を生成させ、その結晶
を成長させるので、せつこうは焼せつこうを必須
とする。一方、エトリンガイトの生成の観点から
二水せつこうの存在を考慮する。従つて、二水せ
つこうと焼せつこうとは１：９乃至９：１とし、
好ましくは３：７乃至７：３である。 スラグは3000cm²／ｇ以上の比表面積を有するも
のであればよく、ガラス質の高炉スラグが好適で
あるが、その他のガラス質の電気炉スラグも使用
することができる。 アルカリ塩類物質はアルカリ金属塩、たとえば
硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、水酸化ナトリウ
ム、水酸化カリウム、およびアルカリ土類金属
塩、たとえば消石灰等を含み、その添加量は上記
主原料に対して0.1〜５重量％で、好適には1.5〜
3.0重量％である。 硫酸アルミニウム含有物質としては、たとえば
硫酸アルミニウム、好適には無水硫酸アルミニウ
ム、ナトリウム明バン、カリ明バンが含まれ、そ
の添加量は主原料に対して0.1〜５重量％、好適
には0.5〜2.0重量％である。 硫酸アルミニウム含有物質は上記アルカリ塩類
物質と同時に添加することも、あるいは別々に添
加することもできる。 これら添加剤の添加量は上記のそれぞれの下限
未満では添加効果が小なく、また上限値を越える
場合は得られる硬化体の強度低下をもたらす。 補強繊維としては無機質繊維および有機質繊維
が使用でき、前者には、たとえば石綿（クリソタ
イル、アモーサイトを含む）、岩綿、ガラス繊維
（無アルカリガラス、低アルカリガラス、耐アル
カリ性ガラスを含む）、スチール繊維、（鉄系、ス
テンレスを含む）、ワラストナイト、雲母片が含
まれ、後者にはたとえばカーボン繊維、合成化学
繊維のアラミド系繊維、ビニロン繊維、アクリル
繊維、ポリプロピレン繊維、ナイロン繊維、パル
プ繊維、天然性植物繊維が含まれる。これらの繊
維長は作業性、硬化体の加工性、曲げ強度などを
考慮して適宜選択することができるが、繊維の長
さとして0.5〜50mm、好適には２〜10mmである。
これらの繊維の中から１種または２種以上添加す
ることが可能であり、例えば石綿とガラス繊維、
石綿とポリプロピレン繊維等である。 補強繊維を添加すると硬化体の成形、保形性を
助けると共に、硬化体の物性、特に曲げ強度と靭
性が向上する。その添加量は主原料に対して５〜
30重量％、好適には10〜25重量％である。添加量
が５％未満では効果が不十分で30重量％を越える
と曲げ強度が低下し、保形性も劣るものとなる。 軽量材としては無機質、有機質の軽量材が使用
可能であり、無機質軽量材としては例えばシラス
バルーン、パーライト、発泡軽量骨材、合成ゼオ
ライトが使用され、有機質軽量材として例えば木
屑、発泡性物質であるスチレン発泡体が有効であ
る。また耐候性の改善を目的とする場合はセメン
トコンクリートで使用される軽砂が使用される。
軽量材の添加量は主成分に対して１〜25重量％、
好適には10〜20重量％である。軽量材を添加する
と硬化体の嵩比重が小となるので、添加量が25重
量％を越すと全般的に物性が低下し、１重量％未
満ではその添加効果が少ない。 次に成形方法として、公知のいずれの方法でも
適用することが可能であり限定されない。たとえ
ば流し込み方法、加圧成形方法、押出成形方法、
抄造方法などが、また成形時においても各種セメ
ント、微粉末炭酸カルシウムの混用も可能であ
る。 硬化体の調合原料に加える水の量は成形方法に
よつて異なり、その成形方法に適した水量を適宜
選ぶことができる。 本発明によつて得られた硬化体は本質的に主原
料のスラグ中の酸化カルシウム（CaO）、酸化ア
ルミニウム（Al₂O₃）と二水せつこう（CaSO₄・
2H₂O）との反応によつて生成したエトリンガイ
ト（3CaO・Al₂O₃・3CaSO₄・31〜32H₂O）、焼
せつこうから生成した針状の二水せつこう、これ
らの結晶体をとりまくカルシウムシリケート水和
物、および未反応の余剰の二水せつこうよりなる
ものであり、この硬化体が示す高強度は初期材令
においては上記エトリンガイトによつて、また長
期材令ではスラグの潜在水硬性によつてそれぞれ
確保されているものである。 硬化体の養生としては90℃以下かつ400℃・時
以上で湿熱養生を行う。湿熱温度が90℃を越える
と二水せつこうの脱水や生成したエトリンガイト
の分解が発生する。400℃・時以上ではスラグの
加水分解を起こし、上記各種の結晶体やゲル物質
を生成するために必要である。また夏場のときに
は常温で養生してもよいが2000℃・時以上が好ま
しい。 上記アルカリ塩類物質および硫酸アルミニウム
含有物質の添加効果としてはこれら添加剤が相乗
的にエトリンガイトの生成を促進するものであり
このエトリンガイトの生成は本発明の硬化体に初
期材令における高強度、すなわち早硬性および耐
水性を付与するものである。 しかして、本発明の上記の硬化体はさらにマト
リツクス中の二水せつこうの針状結晶の優れた効
果により引張強度、柔軟性、可撓性、湾曲性に富
んだ特性を示すものである。 〔実施例〕 次に、本発明を実施例によつて具体的に説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限りは以下の
実施例に限定されるものではない。 第１表、No.１〜No.13に示した配合に従つて、主
原料、副原料、添加剤を配合し、水を加え混合し
てスラリー状として、円網式抄造法によつて抄き
上げ、メーキングロール上に厚さ６mmまで積層さ
せたものを切断展開して生シートを得た。この生
シートを60℃で24時間蒸気養生し、さらに７日間
自然養生し、乾燥して、本発明の実施例のせつこ
う系硬化体を得た。 第１表にはNo.13として従来法による配合で製造
した比較例を併せて示した。 また第１表にこれらの物性値を示した。表中の
軽量材はパーライト、添加剤のＡ，Ｂ，Ｃは消石
灰、硫酸アルミニウム、アミノ酸系凝結遅延剤で
ある。 実施例は比較例に比し、乾燥時の曲げ強度、た
わみが向上し、長さ変化率が低減した。また吸水
時の曲げ強度、たわみが向上し、建築材料として
用いる場合にわずかに湿潤させてコーナー部等を
施工することが容易となつた。

【表】

〔発明の効果〕

本発明は繊維補強せつこう系硬化成形体のマト
リツクス中に二水せつこうの針状結晶を形成させ
ることにより、従来の高強度で耐水耐候性に富み
加工性の優れた材料に、さらに柔軟性、可撓性、
湾曲性に富んだ成形体を与えるもので、建築材料
としての適応性に寄与するところが大である。 また本発明の硬化体は建築材料としてわずかに
湿潤させて撓ませて接着する場合にすぐれた特性
を有している。 本発明の製造方法は、上記成形体を安価に合理
的に製造することを可能とした。 従つて本発明の工業的価値はきわめて大きいも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のせつこう系硬化体のマトリツ
クスの約50倍の模式図である。 １……カルシウムシリケート水和物、２……エ
トリンガイト、３……二水せつこう、４……焼せ
つこうの水和物（二水せつこうの針状結晶）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ マトリツクス中に二水せつこうの針状結晶お
   よびエトリンガイトの針状結晶を含有することを
   特徴とする繊維補強せつこう系硬化成形体。 ２ 二水せつこうおよび焼せつこうが重量比で
   １：９乃至９：１であるせつこうとスラグとを、
   せつこうとスラグとの重量比が２：８乃至８：２
   の範囲内で混合し、該混合物にアルカリ塩類物
   質、硫酸アルミニウム含有物質および凝結遅延剤
   を添加混合し、繊維と水を加え混合し、更に軽量
   骨材を混合して成形し、湿熱養生することを特徴
   とする繊維補強せつこう系硬化体の製造方法。 ３ アルカリ塩類物質、硫酸アルミニウム含有物
   質、凝結遅延剤の各々の添加割合がせつこう、ス
   ラグの混合物に対して0.1〜５重量％であること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の繊維
   補強せつこう系硬化体の製造方法。 ４ 繊維の混合割合がせつこう、スラグの混合物
   に対して５〜30％であることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項に記載の繊維補強せつこう系硬化
   体の製造方法。 ５ 軽量骨材がせつこう、スラグの混合物に対し
   て１〜25重量％であることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載の繊維補強せつこう系硬化体
   の製造方法。 ６ 湿熱養生温度が90℃以下、かつ400℃・時以
   上で養生することを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項に記載の繊維補強せつこう系硬化体の製造方
   法。