JPH02311348A

JPH02311348A - 珪酸カルシウム成形体の製造方法

Info

Publication number: JPH02311348A
Application number: JP13152189A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Fujimoto; 正藤本; Yoshinobu Tsukuda; 美伸佃
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1989-05-26
Filing date: 1989-05-26
Publication date: 1990-12-26

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、優れた耐水性及び耐凍結融解性を有干る建築
材料や断熱材料として好適な珪酸カルシウム成形体の製
造方法に関する。

〔従来の技術および発明が解決しようとする課題〕

珪酸カルシウム成形体は、建築物の内外装材料及び断熱
材料等忙広く使用されている。

特に建築物の外装材には、曲げ強度や曲げ強度を比重の
２乗で除した比強度等の機械的特性の他に耐水性、耐凍
結融解性及び表面硬度等の耐久性が要求されている。優
れた比強度を有する材料としては、ジャイロライト型珪
酸カルシウムの成形体が知られている（特開昭６０−５
１６５１号公報）。しかしながら、この成形体は、耐水
性、耐凍結融解性等の耐久性が満足のい（ものでは無く
、改良の余地が残されている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記した珪酸カルシウム成形体の耐水性
、耐凍結融解性および表面硬度の向上を１指して鋭意研
究を重ねてきた。その結果、特定の一般式で示される珪
酸カルシウムの成形体に重縮合可能な有機珪素化合物及
び／又はその部分重縮合物を含浸せしぬたのち、これら
の化合物の重縮合を行なうことにより得られる珪酸カル
シウム成形体が、上記した目的を達成することを見出し
、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、一般式％式％（但し−ｍ及びｎは正の数で−ｎば０．１〜１０である
。）で示される珪酸カルシウムの成形体に、重縮合可能な有
機珪素化合物及び／又はその部分重縮合物を含浸させた
のち一重縮合を行なうことを特徴とする珪酸カルシウム
成形体の製造方法である。

本発明で使用される珪酸カルシウムは、上記一般式で示
されるものであるが、就中−特開昭５４−９３６９８号
公報に記載されている花弁状の珪酸カルシウムが好適で
ある。上記の花弁状の珪酸カルシウムは、ジャイロライ
ト型の結晶構造を有する。５１０２／ＣａＯのモル比は
特に１．６〜３．２の範囲であることが好ましい。花弁
の大きさは、一般に長手方向の平均直径が０．１〜６０
μ田であり、厚みが０．００５〜０．１μｍの範囲であ
る。

珪酸カルシウムの平均粒子径は、特に制限されるもので
はないが、珪酸カルシウムを成形して得られる成形体の
機械的特性を勘案すると一一般圧平均粒子径は小さい程
好ましく、通常は１０〜３５μｍの範囲のものが使用さ
れる。

上記の珪酸カルシウムの粉体如他の成分を添加混合する
ことは必要に応じて実施することができる。例えば、ビ
ニロン繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維
、ポリエステル綾線、金属繊維等の線維状物；タルク。

パイロフィライト、クレー、マイカ、トーンナイト、カ
オリン等の粘土鉱物；水酸化マグネシウム、水酸化カル
シウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム、塩基
性炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム等の金属水酸
化物；ハラフィン、タール、ポリエチレン。

ポリプロピレン、ゴム、ステアリン酸カルシウム、ステ
アリン酸マグネシウム等の有機質混和剤；ジメチルポリ
シロキサンおよびそのメチル基の一部を水素原子、フェ
ニル基、アルキル基、メルカプト基、ビニル基、シアノ
アルキル基、フルオロアルキル基などで置換１−だポリ
オルガノシロキサンを主成分とするシリコーン樹脂；上
記シリコーン樹脂ト了ルキド樹脂、メラミン樹脂、エポ
キシ樹脂などと縮合して得られる変性シリコーン樹脂類
を挙げることができる。

繊維状物は、得られる珪酸カルシウム成形体の曲げ強度
、比強度、靭性、加工性を向上させるのに効果的であり
、通常、珪酸カルシウム１００重量部に対して０．１〜
１０重量部の割合で混合することが好ましい。繊維状物
の長さ及び直径は、特に制限されるものではないが、長
さが１．５〜４■、直径が１〜５０μｍであることが得
られる成形体の曲げ強度や比強度が大となるために好ま
しい。

粘土鉱物及び金属水酸化物は、得られる成形体の曲げ強
度９弾性係数を向上させるのに効果的であり、特に粘土
鉱物は、成形体の反りを減少させるのに効果がある。粘
土鉱物及び金属水酸化物は、通常、珪酸カルシウム１０
０重量部に対して１〜２５重量部の割合で混合すること
が好ましい。粘土鉱物及び金属水酸化物の粒子径は、触
に制限されるものではないが、粒子径が０．１〜５０μ
ｍであることが、得られる成形体の曲げ強度や弾性係数
が大となるために好ましい。

また、有機質混和剤は、得られる珪酸カルシウム成形体
の加工性を向上させるのに、効果的であり、通常、珪酸
カルシウム１００重量部に対して０．５〜８重量部の割
合で混合することが好ましい。

さらに、シリコーン樹脂は、得られる珪酸カルシウム成
形体の耐水性、耐薬品性、耐候性１表面硬度を向上させ
るのに効果的であり、通常、珪酸カルシウム１００重量
部に対して１．５〜１５重量部の割合で混合することが
好ましい。

上記の珪酸カルシウムを成形して珪酸カルシウム成形体
を製造する方法は、特に制限されるものではな（、湿式
圧縮成形法、乾式圧縮成形法などの公知の方法が用いら
れる。即ち、珪酸カルシウムと水とを混合した後、金型
ブレス成形機により５ｏ〜１０．０００Ｋｆ／−の圧力
で脱水成形した後、該成形体を乾燥する方法、或いは一
珪酸カルシウムを直接金型プレス成形機により５０〜１
０．０００に９／−の圧力で成形する方法などである。

乾式圧縮成形法では珪酸カルシウム１００重量部に対し
て６〜１２重量部の水を添加することが好ましい。

珪酸カルシウムに前記した繊維状物を混合して成形した
場合、得られる成形体の表面平滑性が幾分低下すること
がある。このような場合には、繊維状物を含んだ成形体
の表面に、本発明で使用される特定の一般式で示される
珪酸カルシウムの薄層を形成させることが好ましい。薄
層の厚みは０，０５〜２．０鱈の範囲であれば十分であ
る。このような薄層な形成させる方法としては、次の方
法が好適である。

珪酸カルシウムに繊維状物等を混合して金型プレス機に
より０．１〜３０に４／ｆｆｌの圧力で基体を成形し、
次いで、該基体の表面に本発明で使用される珪酸カルシ
ウムを均一に積層させて金型プレス機により５０〜１ｏ
、ｏｏｏＫ４／ｄの圧力で加圧する方法が用いられる。

こうして得られた成形体は、後述する重縮合可能な有機
珪素化合物及び／又はその部分重縮合物の異常な重縮合
の進行を防止するために水分の除去が行なわれることが
好ましい。

一般には、１００〜１８０℃の温度で加熱することによ
って容易に水分を除去することができる。

得られた成形体には一重縮合可能な有機珪素化合物又は
−その部分重縮合物が含浸される。

重縮合可能な有機珪素化合物又はその部分重縮合物とし
ては、公知の化合物が伺ら制限されずに用いられる。例
えば、８ｉ−ＯＨ基を有する有機珪素化合物、加水分解
によって８ｌ−ＯＨ基圧なり得る基、例えば、５ｉ−Ｘ
（但Ｌ、Ｘは・・ロゲン原子又はアルコキシ基である。

）で示される基を有する有機珪素化合物が挙げられる。

また、これらの有機珪素化合物の部分重縮合物も用いる
ことができ、さらに、有機珪素化合物とその部分重縮合
物との混合物も用いることができる。

本発明において好適に使用し得る有機珪素化合物は、下
記式〔Ｉ〕ＲｎＳｉＸ４−ｎ　　　　　　　　［Ｉ］で示される化
合物及び下記式〔■〕で示される化合物が挙げられる。

上記一般式〔Ｉ〕及び［１１〕で示される有機珪素化合
物をそのまま珪酸カルシウム成形体に含浸させる場合に
は、得られる珪酸カルシウム成形体に優れた耐水性及び
耐凍結融解性を付与するために、上記一般式ＣＤ及び［
ｎ〕中のＲ及びＲ′の炭素数は６〜１０の範囲であり、
また、ｎは１であることが好ましい。また、上記一般式
〔■〕中のＡは、２価の有機基であればよいが、直鎖状
に結合した原子の数が４個以上、好ましくは７個以上の
２価の有根基が好ましく、さらには、カーボネート基根
基を一般式で表わすと次のとおりである。

本発明において好適に用いられる有機珪素化合物を具体
的に例示すると、例えば、メチルトリメトキシシラン、
エチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン
、ジエチルジメトキシシラン、プロピルトリメトキシシ
ラン、ブチルトリメトキシシラン、ヘキシルトリメトキ
シシラン、ヘプチルトリメトキシシラン、オクチルトリ
メトキシシラン、ジベンチルジメトキシシラン、ジヘキ
シルジメトキシシラ／、ジエチルジクロルシラン。

トリへキシルメトキシシラン等のオルガノアルコキシシ
ラン；メチルトリクロルシラン。

エチルトリクロルシラン、ジメチルジクロルシラン、ジ
エチルジクロルシラン、ペンチルトリクロルシラン、ヘ
キシルトリクロルシラン、ヘフチルトリク口ルシラン、
シペンチルジクロルシラン、ジヘキシルジクロルシラン
等のオルガノハロゲンシラン；ヘキシルシラントリオー
ル、ヘプチルシラントリオール。

ジヘキシルシランジオール、ジヘプチルシランジオール
、トリへキシルシラノール等のオルガノシラノール：及
ヒ次式で示される化合物を挙げることができる。

また−重縮合可能な有機珪素化合物の部分重縮合物とし
ては、上記した種々の有機珪素化合物の部分重縮合物を
使用し得ることは勿論、一般にはシリコーン樹脂及びシ
リコーン樹脂塗料として知られているものも使用し得る
。

上記の有機珪素化合物を珪酸カルシウム成形体に含浸さ
せるにあたり、含浸性を良好とするためには、粘度を例
えば、０．２〜１０００ｃｐｓの範囲に調整することが
好ましい。このために、前記した有機珪素化合物又はそ
の部分重縮合物は必要に応じて有機溶媒で希釈されて用
いられる。有機溶媒としては、メタノール、エタノール
、イングロビルアルコール。

ブタノール等のアルコール類；１．１．１−トリクロロ
エタン、トリクロロメタン、ジクロロメタン等の・・ロ
ゲン化炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン等の
芳香族炭化水素類を挙げることができる。

有機珪素化合物及び／又はその部分重縮合物の珪酸カル
シウム成形体への含浸方法は、液体の固体への含浸方法
が何ら制限なく採用される。例えば、珪酸カルシウム成
形体を有機珪素化合物及び／又はその部分重縮合物中に
浸漬する方法、浸漬後に脱気や加圧を行なう方法、有機
珪素化合物及び／又はその部分重縮合物を珪酸カルシウ
ム成形体に塗布する方法−又は吹きつける方法等が挙げ
られる。

前記した有機珪素化合物は一般には珪酸カルシウム成形
体の内部まで均一に含浸され、一方、部分重縮合物は珪
酸カルシウム成形体０表面から５０〜１００μｍ程度の
深さまで含浸されるか又は後述するように部分重縮合物
の含浸及び重縮合を複数回繰り返した場合には、２回目
以降の部分重縮合物は珪酸カルシウム成形体の表面に被
膜を形成することがある。

珪酸カルシウム成形体に含浸された有機珪素化合物及び
／又はその部分重縮合物は、次に重縮合が行なわれる。

重縮合の方法は、空気中に１〜２４時間放置する方法、
加熱する方法等が好適に採用される。有機珪素化合物及
び／又はその部分重縮合物を有機溶媒で希釈して使用ｌ
−だときには、有機溶媒を蒸発させた後、上記の方法で
重縮合を行なうことが好ましい。加熱により重縮合させ
る場合には、重縮合の進行速度や珪酸カルシウム成形体
の熱による劣化防止の点から、一般には５０〜１８０℃
の範囲で加熱することが好ま１−い。

本発明においては、珪酸カルシウム成形体に、まず、前
記した有機珪素化合物を含浸させて重縮合した後、部分
重縮合物を含浸させて重縮合することが、得られる珪酸
カルシウム成形体の耐水性、耐凍結融解性及び表面硬度
の６者を共に充分に向上させることができるために好ま
しく採用される。

特に、部分重縮合物の珪酸カルシウム成形体への含浸と
その重縮合とを複数回繰り返すことが−より優れた表面
硬度の珪酸カルシウム成形体が得られるために好ましい
。

サラニ、珪酸カルシウム成形体の表面硬度を向上させる
ために一公知のコーティング剤を塗布する方法は必要に
応じて採用し得る。

コーティング剤としては、Ｍ２Ｏ・ｘｓｉ０２（Ｍはア
ルカリ金属であり、Ｘは正数である。）で示されるアル
カリシリケート類；ナトリウム、アンモニウムなどの安
定化イオンを有する水溶性コロイダルシリカ類；　Ｍ２
／ｋｏ・ｘＰ２０５（Ｍは周期律表第■族又は第■族の
金属であり、ｋはその価数であり、Ｘは正数である。）
で示されるリン酸塩；フッ素樹脂塗料；アルミニウム又
はチタンの了ルコラート類等が挙げられる。コーティン
グ剤の塗布後、必要に応じて１００〜２２０℃の温度で
加熱することにより一良好な塗膜を形成することができ
る。塗膜の厚みは３〜６０μ出とするのが好ましく、こ
の塗膜によって表面硬度を向上させることができろ。

〔効果〕

本発明の方法によれば、耐水性、耐凍結融解性及び表面
硬度の優れた珪酸カルシウムの成形体を得ることができ
る。特に、有機珪素化合物を含浸し、重縮合した場合に
は、得られる珪酸カルシウム成形体の切断面からの吸水
が極めて小さくなるために、耐水性、耐凍結融解性の向
上に効果的である。また、部分重縮合物の含浸と、重縮
合とを１ないし複数回繰り返した場合には、耐水性と共
に表面硬度の向上に効果的である。

従って、本発明の方法により得られた珪酸カルシウム成
形体は、優れた耐水性、耐凍結融解性１表面硬度が要求
される建築物の内外装材料として好適に使用される。

〔実施例〕

以下に、本発明を更に具体的に説明するために、実施例
および比較例を示すが、本発明は、これらの実施例に限
定されるものではない。

（１日）尚、実施例および比較例に於ける各試験は、以下の方法
で行った。

（１）曲げ試験気乾状態の供試体を３点曲げ法によりスパン８０簡、供
試体の幅２０目、厚さ３簡、荷重速度０．５ｍ／分とし
て曲げ強度σｂを測定した。

（２）耐水強度比（１）と同じ供試体を、２０℃の水中で２４時間吸水さ
せた後、（１）と同じ方法で曲げ強度σイを測定し−σ
ｂに対するσ、を１００分率で表した。

（３）凍結融解強度比（１）と同じ供試体を２０℃の水中で２４時間吸水させ
た後、−２０℃で１時間、＋２０℃で１時間夫々保持し
−さらに＋２０℃の水中で１５分間吸水させる６つの工
程を１サイクルとして８０サイクル実施し、さらに該供
試体を気乾状態にして（１）と同じ方法で曲げ強度σｆ
を測定し−　σｂに対するσｆを１００分率で表した。

（４）切断耐水強度比（１）と同じ供試体を１幅２０瓢の中央でスパン方向に
切断して、スパン８０　ｍ　、幅９ｆｉ。

厚さ３簡の供試体を得た。該供試体の一方は、（１）と
同じ方法で気乾状態の曲げ強度σｂを測定し−もう一方
は（２）と同じ方法で吸水後の曲げ強度σ７を測定し、
σｂに対するσＷを１００分率で表した。

（５）表面硬度２Ｂ〜９Ｈの硬度の鉛筆で順に供試体の表面をひつかき
、傷がつかない最大の硬度を表　　　′面硬度とした。

実施例　１珪酸カルシウムとして　２　Ｃａ０・３−５８ｉ０２・
２．１Ｈ２０で示され、ジャイロライト型の結晶構造を
有する花弁状珪酸カルシウム粉体（平均粒子径２０μｍ
、花弁の長手方向の平均直径２μｍ、花弁の厚み０．１
μｍ）を１００重量部、粘土鉱物として平均粒子径が１
０μｍのタルク１５重量部、繊維状物として長さが３簡
、直径が１６μｍのビニロン繊維３．５重量部を混合し
、金型プレス機により５００Ｋｆｆ／−の圧力でプレス
成形をした後、１２０℃で３０分間加熱処理をして成形
体を得た。次に、該成形体に有機珪素化合物としてヘキ
シルトリメトキシシランを１２重量％の濃度でメタノー
ル中に溶解した溶液を浸漬法により飽和するまで含浸さ
せ一１２０℃で１時間乾燥１−で成形体を得た。得られ
た成形体の曲げ強度は３０１Ｋｆｆ／ｄ、耐水強度比は
７９％。

凍結融解強度比は７８％、切断耐水強度比は７７％１表
面硬度は２Ｂであった。

実施例２〜５実施例１で用いた有機珪素化合物の溶液を第１表に示し
たものにかえた以外は、実施例１と同様にして珪酸カル
シウム成形体を得た。

得られた成形体の試験結果を第１表に示した。

比較例　１実施例１で用いたヘキシルトリメトキシシランを使用し
ないこと以外は、実施例１と同様にして珪酸カルシウム
成形体を得た。得られた成形体の試験結果を第１表に示
した。

実施例７〜９実施例１で用いた有機珪素化合物をシリコーン樹脂であ
るバイシロンＬ○（商品名：バイエル合成シリコーン＠
）製）（実施例７）及び５Ｒ２４０６レジン（商品名二
乗レシリコーン＠）製）（実施例８．９）にかえ、これ
らを含浸させたのち、１８０℃で２０分間加熱して成形
体を得た。得られた成形体の試験結果を第２表に示した
。

実施例１０〜１２実施例１と同様にしてプレス成形して得られた珪酸カル
シウム成形体に、第３表に示したシリコーン樹脂を含浸
させたのち１８０℃で２０分間加熱するとｂう操作を２
回繰り返した。その結果得られた成形体の測定値を第６
表に示した。

実施例１３〜１６実施例１において得られた有機珪素化合物の含浸及び重
縮合後の本発明の珪酸カルシウム成形体に、第４表に示
したシリコーン樹脂を含浸させたのち、１８０℃で２０
分間加熱するという操作を１ないし２回繰り返した。

その結果得られた成形体の測定値を第４表に示した。

実施例１７〜１８珪酸カルシウムとして、第５表に示したジャイロライト
型珪酸カルシウムを用いた他は実施例１と同様にして珪
酸カルシウム成形体を得た。得られた成形体の物性は第
５表に示したとおりであった。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一般式２ＣａＯ・３ＳｉＯ＿２・ｎＳｉＯ＿２・ｍＨ＿Ｏ（但
し、ｍ及びｎは正の数で、ｎは０．１〜１０である。）で示される珪酸カルシウムの成形体に、重縮合可能な有
機珪素化合物及び／又はその部分重縮合物を含浸させた
のち、重縮合を行なうことを特徴とする珪酸カルシウム
成形体の製造方法。