JPH0242092B2 - - Google Patents

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JPH0242092B2
JPH0242092B2 JP58002023A JP202383A JPH0242092B2 JP H0242092 B2 JPH0242092 B2 JP H0242092B2 JP 58002023 A JP58002023 A JP 58002023A JP 202383 A JP202383 A JP 202383A JP H0242092 B2 JPH0242092 B2 JP H0242092B2
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water
cement
oil
emulsion
hydration
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は含水ポリエステル樹脂の製造法に関す
る。さらに詳しくは不飽和ポリエステル油相と、
セメント水和上清液またはセメント分散液から得
られる油/水/油または水/油/水の複エマルジ
ヨンを架橋硬化させて含水ポリエステル樹脂を製
造する方法において、複エマルジヨン中にセメン
ト膨張材を存在せしめることを特徴とする方法に
関する。 従来、ビニル系モノマー含有不飽和ポリエステ
ル油相に水を微小液滴として分散させた逆エマル
ジヨン(即ち油中水型)を形成し、これを硬化さ
せた含水樹脂硬化物が知られている。その製造方
法としては、ビニル系モノマー含有不飽和ポリエ
ステル油相に、HLB3〜8程度の親油性の大きい
界面活性剤、具体的にはソルビタンモノステアレ
ート、ソルビタンイソステアレート、ソルビタン
モノオレエート、ソルビタンモノパルミテート等
のソルビタン誘導体、グリセリンモノステアレー
ト等非イオン界面活性剤を添加し油中水型エマル
ジヨンを形成させる方法(特開昭47−17895)、ス
チレン、酢酸ビニル等ビニル単量体とポリエチレ
ングリコール、ポリエチレンオキサイド、ポリプ
ロピレンオキサイド等の親水性高分子化合物との
クラフト重合体を乳化剤として用い油中水型エマ
ルジヨンを形成させる方法〔Bartl,H.und W.
von Bonin,Makromol.Chem.,57,74
(1962)〕、別法として不飽和ポリエステル樹脂の
末端カルボキシル基と塩を形成しポリエステル塩
となり得る塩基性物質、具体的にはトリエタノー
ルアミン、ジエタノールアミン、トリエチルアミ
ン等の対称又は非対称のアルキルアミン類、メチ
レンジアミン、エチレンジアミン等のジアミン
類、トリアミノトリエチルアミンの如き有機アミ
ン類、アンモニア、ヒドラジン等の如き含窒素塩
基性物質、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物、水酸
化カルシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ
土類金属水酸化物等を用い油中水型エマルジヨン
を形成させる方法(ベルギー特許622034)があ
る。これら乳化剤のうち不飽和ポリエステルと水
との界面において構造膜をつくり得る可能性のあ
るトリエタノールアミンが特に好ましいとされて
いる。 上記の方法によつて得られた樹脂硬化物は、樹
脂中に多量の水を分散液状に含むことから、樹脂
自体の耐熱性に加えて水の有する高い比熱、大き
な蒸発潜熱、水自身の不燃性等の性質によつて該
重合体の耐熱性を著しく増大させる外、幾多の利
点が報告されている。 上記樹脂硬化物は、その成分として多量の水を
含むことから製造コストも安く、しかもその機械
的強度はかなり大きいことから構造材料、塗り床
仕上げ材、二次製品としての用途が考えられる。
しかし上記方法によつて得られた硬化物は、空気
中に放置すると水分が徐々に逃散し、収縮し、時
として硬化物表面からの水分の逃散量の差が、ね
じれ、そり、クラツクの発生起因となりうる為、
寸法安定性が要求されるものには使用できない難
点がある。 又、この水分逃散量は外部の雰囲気によつて左
右され、この欠点を改善する為、例えば、硬化物
表面を不飽和ポリエステル樹脂等適当な樹脂によ
つてインテグラルスキン層を施したり、油中水型
エマルジヨンを形成する際、ポリアクリルアミ
ド、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセ
ルロース等、水溶性樹脂を水相に添加し水の保水
性を高める等の方法がとられてきた。しかし十分
な効果は得られていない。 又、乳化剤としてポリエステル塩となり得る上
記塩基性物質を用い、水を微小液滴として分散し
ていつた場合、臨界塩基濃度以上(安定な油中水
型領域)では逆エマルジヨンの粘度は急増する。
又含水率が高い程、粘度が増すことが知られてい
る。 さらに該エマルジヨン形成の際、水相として、
セメント水和上清液を用いるか、又はセメント分
散液を用いることによつて安定な比較的低粘度の
油/水/油または水/油/水の複エマルジヨンが
得られること、該エマルジヨンを硬化させた樹脂
硬化物が水を微小液滴として含水すると同時にセ
メント水和反応に伴う可溶、溶出成分を含有する
ことを特徴とし、従来の含水樹脂とは異なり、長
時間、空気中に放置しても収縮、クラツク等の発
生がなく、かつ又、寸法安定性、保水性に優れる
ことが知られている(特開昭55−29552号)。 上記方法についてさらに研究を重ねた結果、上
記エマルジヨン中にさらにセメント膨張材を存在
せしめることによつて、上記と同様の利点を有す
るとともに、機械的強度、耐摩耗性等の機械的性
質が向上した含水ポリエステル樹脂が得られるこ
とが見い出された。 次に本発明についてさらに詳しく説明する。 本発明において利用しうる不飽和ポリエステル
としては、セメント水和上清液またはセメント分
散液とから油/水/油または水/油/水の複エマ
ルジヨンを形成しうるものであればいずれの不飽
和ポリエステルも使用できる。好適な不飽和ポリ
エステルとしてはビニル系モノマー含有不飽和ポ
リエステルがあげられる。 該ビニル系モノマー含有不飽和ポリエステルは
市販の物も利用できるが、α、β不飽和二塩基酸
類、域はそれらと飽和二塩基酸類との混合物を酸
成分、グリコール類をアルコール成分として縮合
させたものに共重合性ビニル系単量体を加えるこ
とによつて製造することができる。 この場合、共重合性ビニル系単量体としてはス
チレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、
ビニルアセテート、メチルメタアクリレート、ジ
アリルフタレート、アクリル酸、アクリル酸エス
テル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、酢
酸ビニル、アクリロニトリル、2−エチルヘキシ
ル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリ
レート等が挙げられる。 上記ビニル系単量体は不飽和ポリエステルを架
橋硬化させるのみならず、重合硬化物の諸特性、
即ち、耐薬品性、耐侯性、耐衝撃性等使用目的を
考慮し組合せて用いることが望ましい。又、上記
ビニル系単量体の使用量は不飽和ポリエステルに
対して任意の量でよいが多量の水を含ませるには
約50%以下であることが望ましい。 本発明において、水相として用いるセメント水
和上清液は、例えば、室温下、一定量の水に一定
量のセメント粉末を混入、撹拌し、そのまま1〜
16時間放置し、その上澄液を用いることができ
る。この場合、水とセメントの混合比は水100部
に対して、セメント0.03〜200部で行うことがで
きるが、好ましくは、水100部に対して、セメン
ト0.1部以上で行う。 さらに本発明におけるセメント分散液は、セメ
ント水和上清液の調整におけると同様に室温下、
一定量の水に一定量のセメント粉末を混入、撹拌
し、そのまま一定時間(1〜16時間)放置後、再
び撹拌、均一分散させ(水とセメントの比が小さ
く、途中セメントが凝結する恐れのある場合は連
続撹拌しておく)これを分散液として用いる。こ
の場合、水とセメントの混合比は水100部に対し
て、セメント0.03〜50部で行うとができるが水
100部に対して、セメント10部以下で行うことが
望ましい。なお、上記において水とセメントの混
合比は、本発明において出発物質として用いる不
飽和ポリエステルの種類、エマルジヨンの安定
性、硬化物に及ぼす影響などを考慮し、適宜増減
させて使用するのが望ましい。 本発明に用いられるセメント水和上清液、分散
液を調製するために使われるセメントとしては、
化学組成として、石灰、シリカ、アルミナ、酸化
鉄それにセツコウ添加による無水硫酸を主成分と
した系からなり、水と反応することによつて硬化
しうる水硬性セメント、即ち、たとえば、普通ポ
ルトランドセメント、アルミナセメント、ベロー
セメントなどがあげられる。 本発明に用いられるセメント膨張材は複エマル
ジヨン中に存在せしめればよいが、好ましくはセ
メント水和上清液又はセメント分散液に添加する
のがよい。以下好ましい場合について説明する。
セメント膨張材としては、(1)遊離の石灰(CaO)、
マグネシア(MgO)の様に水と消化反応し容積
の増大を起こすもの(2)(ポルトランド)セメント
中の3CaO・Al2O3の水和物と化合しエトリンジ
ヤイト結晶(Ettringit)(3CaO・Al2O3
3CaSO4・32H2O)を生成させる無水セツコウを
主成分としたも(3)CaO:Al2O3:CaSO4をモル比
で3:1:3〜4:1:3の範囲で調合し、ポル
トランドセメントに準じて焼成したもので水和反
応によりエトリンジヤイトを生成させるもの等が
挙げられる。 上記膨張材のうち(3)のカルシウムスルホアルミ
ネート(CSA)系物質の場合、構成成分はSiO21
〜7%、Al2O313〜21%、Fe2O31〜6%、CaO43
〜48%、So322〜32%、C4A3(=SO3)38〜
41%、free−CaSO430〜40%、free−CaO3〜20
%からなり、C4A3が完全にトリサルフエート
(エトリンジヤイト)に変化する為にはCaSO4
CaOが必要の他、水相として使用したポルトラン
ドセメントの水和により生成したCa(OH)2が役
立つ。水和の初期にはC4A3の粒子の表面はす
ぐ水和物の皮膜で包まれて、それを通じて制限さ
れた反応が行なわれるから、先ずモノサルフエー
トかその固溶体を生成するので、膨張を示さない
がこの膜を通じて液相からSO4 --,Ca++イオンが
拡散してはじめてトリサルフエートを生成して不
可逆的な膨張を生じる。従つてC4A3の水和は
次の様に進行する。 C4A3+8Ca(OH)2+30H2O →(C3A・CH12−2C4AH13) (C3A・CH12−2C4AH13) +6Ca+++8SO4 --+55H2O →3C3A・3CH32 本発明における油/水/油または水/油/水の
複エマルジヨンは、不飽和ポリエステル油相と、
セメント膨張材を添加したセメント水和上清液ま
たはセメント分散液から得られるが、その形成法
としては、不飽和ポリエステルとセメント水和上
清液などから複エマルジヨンが形成できる方法で
あればいずれの方法でもよい。好適な複エマルジ
ヨン形成法としては、たとえば、ビニルモノマー
含有不飽和ポリエステルなどの不飽和ポリエステ
ル油相中に、セメント膨張材含有セメント水和上
清液またはセメント分散液を少量ずつ添加し、激
しく撹拌(たとえば、700〜3000r.p.m)して乳化
する方法があげられる。他の乳化方法としては、
水相に油相を添加するか、または、油相と水相を
混合した後、激しく撹拌する方法があげられる。
複エマルジヨンを形成する場合、通常の界面活性
剤やポリエステル塩となりうる塩基性物質を添加
することもできる。 本発明によつて得られたエマルジヨンは油/
水/油(又は水/油/水)の複エマルジヨンで、
なお数μ〜数+μといつた大きな水粒子の存在し
たものである。 又、本発明によつて得られたエマルジヨンは長
時間放置しても水は凝集、分離することなく、極
めて安定である。 上記のエマルジヨン生成、安定化機構について
は不明であるがセメント水和反応に伴う組成変化
や転移に追従した動きをとるものと考えられる。
セメントの水和反応に伴い液相の水酸化石灰、硫
酸アルカリ等アルカリ成分と不飽和ポリエステル
の中和反応が起ると共にアルミネート、石コウ、
SiO2、Al2O3その他微量の無機溶存成分が反応し
油−水界面を安定化させ、極めて複雑なエマルジ
ヨンを形成するものと考えられる。 本発明によつて得られるエマルジヨンに所望に
応じて、例えば、ガラス繊維、シリカ繊維、カー
ボン繊維、アスベスト繊維等の無機繊維及び有機
繊維等の補強材、ひる石、パーライト、砂鉄等の
充填剤、その他発泡剤、難燃剤、着色剤等の補強
添加成分を加えることができる。 本発明におけるエマルジヨンを硬化するに用い
られる重合開始剤としては、不飽和ポリエステル
を硬化せせしめるに使用される公知のラジカル重
合開始剤又はレドツクス系重合開始剤を用いるこ
とができる。例えばルジカル重合開始剤として過
硫酸カリ、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾ
イルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサ
イド、t−ブチルパーオキサイド、メチルエチル
ケトンパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイ
ド等が、又、レドツクス系重合開始剤としてベン
ゾイルパーオキサイド−ジメチルアニリン、メチ
ルエチルケトンパーオキサイド−コバルト有機酸
塩、クメンハイドロパーオキサイド−コバルト有
機酸塩(コバルト有機酸塩としてはナフテン酸コ
バルト、コバルトオクトエート等)が挙げられ
る。 上記重合開始剤は不飽和ポリエステルプレポリ
マー100重量部に0.5〜10重量部で使用される。
又、レドツクス重合開始剤のコバルト有機酸塩は
0.05〜1重量部で使用されるが含水率、硬化条
件、添加物の性質、硬化物に及ぼす影響等につい
て考慮し、適宜増減させ使用するのが望ましい。 本発明によつて得られる含水ポリエステルエマ
ルジヨンは上記の重合開始剤によつて室温又は加
温下で容易に重合して白色の乾いた手ざわりの含
水樹脂硬化物を与える。該硬化物は乳化時に含有
していた水のほぼ全部を微小液滴として含有する
と同時に、セメント水和反応に伴う溶出成分と、
Ca(OH)2、エトリンジヤイト等の大容積の結晶
とを含有することを特徴とし、従来の含水樹脂と
は異なり、長期間、空気中に放置しても収縮、ク
ラツク等の発生がなく、かつ又、寸法安定性、保
水性、耐熱性、機械的強度が大きく改善されてい
る。特に機械添強度の向上はセメント膨張材によ
る化学的プレストレスの導入と圧密効果と関連づ
けられる。 すなわち、樹脂中に微小液滴として分散された
セメント水和又は分散液とセメント膨張材とが反
応し、水不溶性の多量の結合水をもつ大容積のセ
メントバチルス(Bacillus)、エトリンジヤイト
結晶が樹脂と水相との界面に析出、成長し、もつ
て樹脂硬化物に化学的にプレストレス効果が与え
られる。すなわちエトリンジヤイト結晶、Ca
(OH)2結晶等の膨張力により、硬化した樹脂マ
トリツクスに後から化学的なプレストレスが導入
され更に樹脂マトリツクスで拘束された状態では
圧密効果が作用し、高強度硬化物を得ることがで
きる。化学反応式を次に示す。 6CaO+Al2O3+3SO3+32H2O →3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O 3CaO・Al2O3+3CaSO4+32H2O →3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O CaO+H2O→Ca(OH)2 3CaO・3Al2O3・CaSO4 +8CaSO4+6CaO+96H2O →3(3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O) 上記化学反応式に示した様にエトリンジヤイト
結晶を十分成長させるためには多量の結合水を必
要とするが好都合なことに含水ポリエステル樹脂
中に大過剰の水が分散されている。 又、上記反応機構を活用すれば、例えばエマル
ジヨン調製の際セメント分散液として膨張セメン
ト(Expanding cement)分散液を使えばセメン
トペースト中の3CaO・Al2O3・mH2Oのみが反
応にあずかるので初期にはあまり膨張せず、しか
も無水セツコウの溶解速度が遅いために長期にわ
たつて徐々にエトリンジヤイト結晶を生じさせる
こともできる。反応式を次に示す。 3CaO・Al2O3・mH2O+3CaSO4+nH2O →3CaO・Al2O3・3CaSO4・32H2O 次に本発明を実施例により更に詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に限定されるものでな
い。 実施例 1 不飽和ポリエステル〔住友化学(株)スミアツプ
MG−1、酸化13、スチレン含有量40%〕100部
(重量、以下同様)を1200r.p.m.の速度で撹拌し
ながら日本セメント(株)製ボルトランドセメント水
和上清液100部(水300部にセメント66部を混入、
撹拌後、1時間放置し上清液を得た。)を少量ず
つ徐々に添加しポリエステルエマルジヨンを得
た。本発明によつて得られたエマルジヨンは油/
水/油の複エマルジヨンであつた。得られたエマ
ルジヨン200部にメチルエチルケトンパーオキサ
イド1部、ナフテン酸コバルト(Co6%)0.5部を
加え4×4×16cm三連型枠に流し込み、室温で硬
化させた後、取出し空気浴に60℃、4時間放置し
完全に乾いた感触をもつた固い含水ポリエステル
樹脂供試体を得た。この樹脂の硬度はバーコル硬
度計で38〜40であつた。比較の為、セメント膨張
材としてアサノジプカル〔日本セメント(株)製〕10
部をセメント水和上清液に添加した以外は上記と
同様に処理し、含水ポリエステル樹脂供試体を得
た。この樹脂の硬度はバーコル硬度で40〜41であ
つた。上記によつて得られた2種類の供試体を
JIS R−5201に準拠し、油圧式万能試験機を用い
て圧縮、曲げ強度を測定した。結果を表に示す。
The present invention relates to a method for producing a hydrous polyester resin. More specifically, an unsaturated polyester oil phase,
A method for producing a hydrous polyester resin by crosslinking and curing an oil/water/oil or water/oil/water double emulsion obtained from a cement hydration supernatant or a cement dispersion, wherein a cement swelling agent is present in the double emulsion. The present invention relates to a method characterized in that: BACKGROUND ART Conventionally, cured hydrous resins are known, which are obtained by forming an inverse emulsion (ie, water-in-oil type) in which water is dispersed as minute droplets in an unsaturated polyester oil phase containing a vinyl monomer, and then curing this. The manufacturing method involves adding a surfactant with high lipophilicity of HLB 3 to 8 to an unsaturated polyester oil phase containing a vinyl monomer, specifically sorbitan monostearate, sorbitan isostearate, sorbitan monooleate, sorbitan. A method of forming a water-in-oil emulsion by adding a sorbitan derivative such as monopalmitate, a nonionic surfactant such as glycerin monostearate (Japanese Patent Application Laid-open No. 17895-1983), vinyl monomers such as styrene, vinyl acetate, and polyethylene. A method of forming a water-in-oil emulsion using a kraft polymer with a hydrophilic polymer compound such as glycol, polyethylene oxide, polypropylene oxide, etc. as an emulsifier [Bartl, H. und W.
von Bonin, Makromol.Chem., 57 , 74
(1962)]; alternatively, basic substances that can form salts with the terminal carboxyl groups of unsaturated polyester resins to form polyester salts, specifically symmetrical or asymmetrical alkylamines such as triethanolamine, diethanolamine, and triethylamine; Diamines such as methylenediamine and ethylenediamine, organic amines such as triaminotriethylamine, nitrogen-containing basic substances such as ammonia and hydrazine, sodium hydroxide, potassium hydroxide,
There is a method of forming a water-in-oil emulsion using an alkali metal hydroxide such as lithium hydroxide, an alkaline earth metal hydroxide such as calcium hydroxide, magnesium hydroxide, etc. (Belgian Patent No. 622034). Among these emulsifiers, triethanolamine is said to be particularly preferred since it has the potential to form a structural film at the interface between the unsaturated polyester and water. The cured resin product obtained by the above method contains a large amount of water in the form of a dispersed liquid in the resin, so in addition to the heat resistance of the resin itself, water has a high specific heat, a large latent heat of vaporization, and the water itself is nonflammable. In addition to significantly increasing the heat resistance of the polymer due to properties such as heat resistance, numerous advantages have been reported. The above-mentioned cured resin contains a large amount of water as a component, so its production cost is low, and its mechanical strength is quite high, so it can be used as a structural material, a floor coating material, and a secondary product.
However, when the cured product obtained by the above method is left in the air, moisture gradually escapes and shrinks, and sometimes the difference in the amount of moisture escaping from the surface of the cured product causes twisting, warping, and cracking. Because it can be caused by
It has the disadvantage that it cannot be used in items that require dimensional stability. In addition, the amount of water escaping depends on the external atmosphere, and in order to improve this drawback, for example, the surface of the cured product may be coated with an integral skin layer of a suitable resin such as unsaturated polyester resin, or When forming a water-type emulsion, methods have been used such as adding a water-soluble resin such as polyacrylamide, polyvinyl alcohol, carboxymethyl cellulose, etc. to the water phase to increase water retention. However, sufficient effects have not been obtained. Furthermore, when water is dispersed in the form of minute droplets using the above-mentioned basic substance capable of forming a polyester salt as an emulsifier, the viscosity of the inverse emulsion increases rapidly above the critical base concentration (stable water-in-oil region).
It is also known that the higher the water content, the higher the viscosity. Furthermore, when forming the emulsion, as an aqueous phase,
Stable, relatively low viscosity oil/water/oil or water/oil/water double emulsions are obtained by using a cement hydration supernatant or by using a cement dispersion; curing the emulsions; The cured resin material contains water in the form of minute droplets and at the same time contains soluble and eluted components associated with the cement hydration reaction. It is known that there is no shrinkage, cracking, etc. even when it is used, and it also has excellent dimensional stability and water retention (Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-29552). As a result of further research on the above method, it was found that by further adding a cement expansion agent to the above emulsion, it had the same advantages as above, and improved mechanical properties such as mechanical strength and abrasion resistance. It has been found that a hydrous polyester resin can be obtained. Next, the present invention will be explained in more detail. The unsaturated polyester that can be used in the present invention includes any unsaturated polyester that can form an oil/water/oil or water/oil/water double emulsion with a cement hydration supernatant or a cement dispersion. Polyester can also be used. Suitable unsaturated polyesters include unsaturated polyesters containing vinyl monomers. Although commercially available unsaturated polyesters containing vinyl monomers can be used, α- and β-unsaturated dibasic acids and saturated dibasic acids are condensed using a mixture of them as an acid component and glycols as an alcohol component. It can be produced by adding a copolymerizable vinyl monomer to a product. In this case, the copolymerizable vinyl monomers include styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene,
Examples include vinyl acetate, methyl methacrylate, diallyl phthalate, acrylic acid, acrylic ester, methacrylic acid, methacrylic ester, vinyl acetate, acrylonitrile, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, and ethyl (meth)acrylate. The above vinyl monomer not only crosslinks and cures the unsaturated polyester, but also improves the properties of the polymerized and cured product.
That is, it is desirable to use them in combination, taking into account the purpose of use, such as chemical resistance, weather resistance, and impact resistance. Further, the amount of the vinyl monomer used may be any amount based on the unsaturated polyester, but it is preferably about 50% or less in order to contain a large amount of water. In the present invention, the cement hydration supernatant liquid used as the aqueous phase can be prepared by, for example, mixing a certain amount of cement powder into a certain amount of water at room temperature, stirring the mixture, and then
Leave to stand for 16 hours, and the supernatant can be used. In this case, the mixing ratio of water and cement can be 0.03 to 200 parts of cement per 100 parts of water, but preferably 0.1 part or more of cement per 100 parts of water. Furthermore, the cement dispersion in the present invention can be prepared at room temperature as in the preparation of the cement hydration supernatant.
Mix a certain amount of cement powder with a certain amount of water, stir it, leave it as it is for a certain period of time (1 to 16 hours), then stir again and disperse it uniformly (because the ratio of water to cement is small, there is a risk that the cement will solidify during the process). (If necessary, stir continuously) This is used as a dispersion. In this case, the mixing ratio of water and cement can be 0.03 to 50 parts of cement to 100 parts of water.
It is desirable to use less than 10 parts of cement per 100 parts. In the above, it is desirable to increase or decrease the mixing ratio of water and cement as appropriate, taking into consideration the type of unsaturated polyester used as a starting material in the present invention, the stability of the emulsion, the effect on the cured product, etc. The cement used to prepare the cement hydration supernatant liquid and dispersion liquid used in the present invention includes:
Hydraulic cement, which has a chemical composition mainly consisting of lime, silica, alumina, iron oxide, and sulfuric anhydride with the addition of sulfuric acid, and can harden by reacting with water, i.e., ordinary Portland cement, Examples include alumina cement and bellows cement. The cement expansion agent used in the present invention may be present in the double emulsion, but is preferably added to the cement hydration supernatant or cement dispersion. Preferred cases will be explained below.
As cement expansion agents, (1) free lime (CaO);
Magnesia (MgO), which undergoes a digestive reaction with water and causes an increase in volume. 2 O 3
(3) CaO: Al 2 O 3 : CaSO 4 is prepared in a molar ratio of 3:1:3 to 4:1:3. , those calcined similar to Portland cement, which produce ettringite through a hydration reaction. In the case of calcium sulfoaluminate (CSA) based material (3) among the above expansion materials, the constituent components are SiO 2 1
~7%, Al2O3 13~21 % , Fe2O3 1 ~6%, CaO43
~48%, So3 22~32%, C4A3 (= SO3 ) 38~
41%, free− CaSO4 30~40%, free−CaO3~20
%, and in order for C 4 A 3 to completely change to trisulfate (ettringite), CaSO 4 ,
In addition to the need for CaO, Ca(OH) 2 produced by hydration of the Portland cement used as the water phase is useful. At the beginning of hydration, the surface of C 4 A 3 particles is immediately surrounded by a hydrate film, through which a limited reaction takes place, which first forms monosulfate or its solid solution, which expands. Although SO 4 -- and Ca ++ ions diffuse from the liquid phase through this membrane, trisulfate is generated and irreversible expansion occurs. Therefore, hydration of C 4 A 3 proceeds as follows. C 4 A 3 +8Ca(OH) 2 +30H 2 O → (C 3 A・CH 12 −2C 4 AH 13 ) (C 3 A・CH 12 −2C 4 AH 13 ) +6Ca ++ +8SO 4 -- +55H 2 O → 3C 3 A・3CH 32 The oil/water/oil or water/oil/water double emulsion in the present invention comprises an unsaturated polyester oil phase,
It can be obtained from a cement hydration supernatant liquid or a cement dispersion liquid to which a cement swelling agent has been added, but it can be formed using any method that can form a double emulsion from unsaturated polyester and cement hydration supernatant liquid, etc. It may be a method. A suitable method for forming a double emulsion includes, for example, adding a cement hydration supernatant or a cement dispersion containing a cement swelling agent little by little into an oil phase of an unsaturated polyester such as an unsaturated polyester containing a vinyl monomer, and stirring vigorously ( For example, a method of emulsifying at 700 to 3000 rpm) can be mentioned. Other emulsification methods include
Examples of the method include adding an oil phase to an aqueous phase, or mixing an oil phase and an aqueous phase and then vigorously stirring the mixture.
When forming a double emulsion, common surfactants and basic substances which can be polyester salts can also be added. The emulsion obtained according to the present invention is oil/
A water/oil (or water/oil/water) double emulsion,
In addition, there were large water particles ranging from several microns to several + microns in size. Furthermore, the emulsion obtained according to the present invention is extremely stable, with water not coagulating or separating even if left for a long time. Although the above-mentioned emulsion formation and stabilization mechanism is unknown, it is thought that the movement follows the compositional change and transition accompanying the cement hydration reaction.
Along with the hydration reaction of cement, a neutralization reaction between alkali components such as lime hydroxide and alkali sulfate in the liquid phase and unsaturated polyester occurs, and aluminate, gypsum,
It is thought that SiO 2 , Al 2 O 3 and other trace amounts of dissolved inorganic components react to stabilize the oil-water interface and form an extremely complex emulsion. If desired, the emulsion obtained by the present invention may contain reinforcing materials such as inorganic fibers and organic fibers such as glass fiber, silica fiber, carbon fiber, and asbestos fiber, and fillers such as vermiculite, perlite, and iron sand. Other reinforcing additive components such as foaming agents, flame retardants, and colorants can be added. As the polymerization initiator used for curing the emulsion in the present invention, known radical polymerization initiators or redox polymerization initiators used for curing unsaturated polyesters can be used. For example, as a radical polymerization initiator, potassium persulfate, azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, cumene hydroperoxide, t-butyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, lauroyl peroxide, etc. are used as a redox polymerization initiator. Examples include benzoyl peroxide-dimethylaniline, methyl ethyl ketone peroxide-cobalt organic acid salt, and cumene hydroperoxide-cobalt organic acid salt (cobalt organic acid salts include cobalt naphthenate, cobalt octoate, etc.). The above polymerization initiator is used in an amount of 0.5 to 10 parts by weight per 100 parts by weight of the unsaturated polyester prepolymer.
In addition, the cobalt organic acid salt as a redox polymerization initiator is
It is used in an amount of 0.05 to 1 part by weight, but it is desirable to increase or decrease the amount as appropriate, taking into account the water content, curing conditions, properties of additives, influence on the cured product, etc. The hydrous polyester emulsion obtained according to the present invention is easily polymerized by the above-mentioned polymerization initiator at room temperature or under heating to give a cured hydrous resin product that is white and has a dry texture. The cured product contains almost all of the water contained during emulsification as minute droplets, and at the same time contains eluted components accompanying the cement hydration reaction,
It is characterized by containing large-volume crystals such as Ca(OH) 2 and ettringite, and unlike conventional water-containing resins, it does not shrink or crack even if left in the air for a long period of time. In addition, dimensional stability, water retention, heat resistance, and mechanical strength are greatly improved. In particular, the improvement in mechanical strength is associated with the introduction of chemical prestress by cement expansion agents and the consolidation effect. That is, the cement hydration or dispersion liquid dispersed as minute droplets in the resin reacts with the cement expanding agent, and a large volume of cement bacillus and ettringiaite crystals, which have a large amount of water-insoluble bound water, interact with the resin. It precipitates and grows at the interface with the aqueous phase, giving a chemical prestress effect to the cured resin. i.e. ettringite crystal, Ca
Chemical prestress is later introduced into the cured resin matrix by the expanding force of (OH) 2 crystals, etc., and when the resin is restrained by the resin matrix, a consolidation effect acts, making it possible to obtain a high-strength cured product. . The chemical reaction formula is shown below. 6CaO+Al 2 O 3 +3SO 3 +32H 2 O →3CaO・Al 2 O 3・3CaSO 4・32H 2 O 3CaO・Al 2 O 3 +3CaSO 4 +32H 2 O →3CaO・Al 2 O 3・3CaSO 4・32H 2 O CaO+H 2 O→Ca(OH) 2 3CaO・3Al 2 O 3・CaSO 4 +8CaSO 4 +6CaO+96H 2 O → 3 (3CaO・Al 2 O 3・3CaSO 4・32H 2 O) Ettringite crystal as shown in the above chemical reaction formula. Although large amounts of bound water are required for adequate growth, a large excess of water is conveniently dispersed in the hydrous polyester resin. Also, if the above reaction mechanism is utilized, for example, if an expanding cement dispersion is used as the cement dispersion when preparing an emulsion, only 3CaO・Al 2 O 3・mH 2 O in the cement paste will participate in the reaction. In the initial stage, it does not expand much, and furthermore, because the dissolution rate of anhydrite is slow, it is possible to gradually form ettringite crystals over a long period of time. The reaction formula is shown below. 3CaO・Al 2 O 3・mH 2 O+3CaSO 4 +nH 2 O →3CaO・Al 2 O 3・3CaSO 4・32H 2 O Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. It is not limited. Example 1 Unsaturated polyester [Sumiap, Sumitomo Chemical Co., Ltd.]
MG-1, oxidized 13, styrene content 40%] 100 parts (weight, same below) was stirred at a speed of 1200 rpm while 100 parts of Bortland cement hydration supernatant liquid (water 300%) manufactured by Nippon Cement Co., Ltd. 66 parts of cement is mixed into the
After stirring, the mixture was allowed to stand for 1 hour to obtain a supernatant liquid. ) was gradually added little by little to obtain a polyester emulsion. The emulsion obtained according to the present invention is oil/
It was a water/oil double emulsion. To 200 parts of the obtained emulsion, 1 part of methyl ethyl ketone peroxide and 0.5 part of cobalt naphthenate (Co6%) were added and poured into a triple mold of 4 x 4 x 16 cm. After curing at room temperature, it was taken out and placed in an air bath at 60°C. After being left for 4 hours, a hard water-containing polyester resin specimen with a completely dry feel was obtained. The hardness of this resin was 38 to 40 on the Barcol hardness scale. For comparison, Asano Gypcal [manufactured by Nippon Cement Co., Ltd.] 10 is used as a cement expansion material.
A water-containing polyester resin specimen was obtained in the same manner as above, except that the same amount was added to the cement hydration supernatant. The hardness of this resin was 40 to 41 on Barcol hardness. The two types of specimens obtained by the above
Compression and bending strengths were measured using a hydraulic universal testing machine in accordance with JIS R-5201. The results are shown in the table.

【表】 結果から分かる様にセメント膨張剤を添加した
ものは添加しないものに比較し、圧縮で33%、曲
げで15%の強度向上が見られた。又この2種類の
供試体を室温下、5ケ月放置したがいずれも重量
変化がほとんどなく保水性に優れる事が分つた。 実施例 2〜5
[Table] As can be seen from the results, the strength improved by 33% in compression and 15% in bending when compared to those without cement expansion agent added. Furthermore, when these two types of test specimens were left at room temperature for 5 months, it was found that both had excellent water retention properties with almost no change in weight. Examples 2 to 5

【表】 セメント膨張材の商品名
出発物質として不飽和ポリエステル〔武田薬品
(株)ポリマール6702、酸価8.5、スチレン含有量40
%〕を使用し、酸合比をそれぞれ上の表の様にし
た以外は実施例1と同様に処理して得られたエマ
ルジヨンにメチルエチルケトンパーオキサイド1
部、ナフテン酸コバルト(Co6%)0.5部を加えた
後、焼却灰を均一に練り合わせ、4×4×16cmの
モルタル試験用三連型枠につめ60℃、6時間放置
後、実施例2,4の含水樹脂モルタル供試体を得
た。 比較の為、セメント膨張材としてエクスパン又
はアサノジプカルの一定量をセメント水和上清液
に添加した以外は実施例2,4と同様に処理し、
実施例3,5の含水樹脂モルタル供試体を得た。 上記によつて得られた4種類の供試体を実施例
1の方法に従つて圧縮、曲げ強度を測定した。結
果を表にまとめた。 実施例2,4を比較すると分かる様に、一般に
含水樹脂は含水率の増加と共に機械的強度は低下
する。この場合、含水率が50%増すと圧縮強度で
25%、曲げ強度で15%の強度低下がみられる。 しかし、実施例2,4組成のものにセメント膨
張材としてエクスパン、アサノジプカルを添加し
た実施例3,5ではいずれも強度の大巾な向上が
見られる。実施例2,3を比較すると圧縮強度は
65%、曲げ強度は41%増している。又、実施例
4,5を比較すると圧縮強度は99%、曲げ強度は
68%増している。実施例3では樹脂中に微小液滴
として分散した水相でセメント水和液相と遊離し
たCaOの水和によつて生成する大型板状結晶Ca
(OH)2の結晶成長やEttringitの析出・成長およ
び結晶圧に起因するものと考えられる。一方、実
施例5ではセメント水和液相と無水カルシウムス
ルフオアルミネート(4CaO・3Al2O3・SO3)、石
コウ(CaSO4)及び酸化カルシウムと反応し、
Ettringitの針状結晶やCa(OH)2が多量に析出・
成長した為である。実施例3と5を比較すると実
施例5は実施例3より含水率が高いにもかかわら
ず高強度が得られるのはアサノジプカルの方がエ
クスパンより大容積のセメント−BaCillus、
Ettringitを多量に析出させる為である。即ち、
本発明で得られる硬化物中の水粒子のプレストレ
ス効果は生成する結晶がCa(OH)2が主体か
Ettringitが主体かによつて左右されるものであ
る。いずれにしても実施例2,4で得られた樹脂
硬化物中の水は単なる微小分散液滴であつたもの
が実施例3,5では結晶水に変化している為に水
粒子が細骨材を用い、最密充填の状態で硬化した
かの様な構造をとる為である。 実施例 6〜8
[Table] Product name of cement expanding agent Unsaturated polyester as starting material [Takeda Pharmaceutical
Polymer Co., Ltd. 6702, acid value 8.5, styrene content 40
%] was used, and the emulsion was treated in the same manner as in Example 1, except that the acid combination ratios were as shown in the table above.
After adding 0.5 parts of cobalt naphthenate (Co6%), the incineration ash was kneaded uniformly, packed in a 4 x 4 x 16 cm triple mold for mortar testing, and left at 60°C for 6 hours. A hydrous resin mortar specimen of No. 4 was obtained. For comparison, the same treatment as in Examples 2 and 4 was carried out except that a certain amount of Expan or Asanodypcal was added to the cement hydration supernatant liquid as a cement expansion agent.
Hydrous resin mortar specimens of Examples 3 and 5 were obtained. The compression and bending strengths of the four types of specimens obtained above were measured according to the method of Example 1. The results are summarized in a table. As can be seen by comparing Examples 2 and 4, the mechanical strength of hydrous resins generally decreases as the water content increases. In this case, when the moisture content increases by 50%, the compressive strength
25%, and a 15% decrease in bending strength. However, in Examples 3 and 5, in which Expan and Asanodypcal were added as cement expansion agents to the compositions of Examples 2 and 4, a significant improvement in strength was observed in both cases. Comparing Examples 2 and 3, the compressive strength is
65%, and bending strength increased by 41%. Also, when comparing Examples 4 and 5, the compressive strength was 99%, and the bending strength was 99%.
It has increased by 68%. In Example 3, large plate-like crystals of Ca are generated by hydration of the cement hydration liquid phase and liberated CaO in the aqueous phase dispersed as minute droplets in the resin.
This is thought to be caused by crystal growth of (OH) 2 , precipitation/growth of Ettringit, and crystal pressure. On the other hand, in Example 5, the cement hydrated liquid phase reacts with anhydrous calcium sulfoaluminate (4CaO・3Al 2 O 3・SO 3 ), gypsum (CaSO 4 ), and calcium oxide,
A large amount of needle-like crystals of Ettringit and Ca(OH) 2 precipitate.
It's because I grew up. Comparing Examples 3 and 5, even though Example 5 has a higher moisture content than Example 3, high strength can be obtained because Asano Zipcal has a larger volume of cement than Expan - BaCillus,
This is to precipitate a large amount of Ettringit. That is,
The prestressing effect of water particles in the cured product obtained by the present invention is due to the fact that the crystals formed are mainly Ca(OH) 2 .
It depends on whether Ettringit is the subject. In any case, the water in the cured resin products obtained in Examples 2 and 4 was simply finely dispersed droplets, but in Examples 3 and 5, it changed to crystal water, so the water particles became fine bones. This is to create a structure that looks like it has been cured in a close-packed state. Examples 6-8

【表】【table】

【表】 不飽和ポリエステル樹脂として武田薬品(株)ポリ
マール6702を使用し、配合比をそれぞれ上の表の
様にした以外は実施例2,3と同様に処理し、実
施例6,7,8の含水樹脂モルタル供試体を得
た。上記によつて得られた3種類の供試体につい
て、ASTMD−1242−56MethodAに従つて耐摩
耗性試験をした。結果を表にまとめた。実施例
6,7,8を比較すると、エクスパン無添加の場
合の摩耗量0.61mmに比較し、エクスパン15%添加
した場合0.57mm(7%減)、30%添加した場合
0.46mm(25%減)に低下している。−エクスパン
の添加が耐摩耗性を大巾に向上させることが分か
る。このことは実施例3,5の機械的強度の向上
と同様、大容積のCa(OH)2、Ettringit結晶の析
出・成長に伴うプレストレスの導入と圧密効果に
起因するものである。 以上詳細に説明した如く、本発明によつて得ら
れる含水ポリエステル樹脂硬化物は多量の水を含
有し、ポリエステル樹脂の固有する優れた機械的
強度を保持して保水性、寸法安定性、耐熱性、耐
燃性が著しく改善されている。これらの諸特性を
応用して土木建築材料、高分子塗り床仕上げ材、
合成木材、難燃材、断熱材、防音材など各種の用
途に使用できるものである。
[Table] Examples 6, 7, and 8 were treated in the same manner as in Examples 2 and 3, except that Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.'s Polymer 6702 was used as the unsaturated polyester resin and the compounding ratios were as shown in the table above. A hydrous resin mortar specimen was obtained. The three types of specimens obtained above were subjected to a wear resistance test in accordance with ASTMD-1242-56MethodA. The results are summarized in a table. Comparing Examples 6, 7, and 8, the wear amount was 0.61 mm when no EXPAN was added, 0.57 mm (7% reduction) when 15% EXPAN was added, and 0.57 mm (7% reduction) when 30% was added.
It has decreased to 0.46mm (25% decrease). - It can be seen that the addition of Expan greatly improves the wear resistance. Similar to the improvement in mechanical strength in Examples 3 and 5, this is due to the introduction of prestress and the consolidation effect accompanying the precipitation and growth of a large volume of Ca(OH) 2 and Ettringit crystals. As explained in detail above, the cured hydrated polyester resin obtained by the present invention contains a large amount of water, maintains the excellent mechanical strength inherent to polyester resin, and has excellent water retention, dimensional stability, and heat resistance. , flame resistance is significantly improved. By applying these properties, we can create civil engineering and construction materials, polymer floor finishing materials,
It can be used for various purposes such as synthetic wood, flame retardant material, heat insulation material, and soundproofing material.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 不飽和ポリエステル油相とセメント水和上清
液とから得られる油/水/油の複エマルジヨン中
に不飽和ポリエステル樹脂100に対し5〜20の割
合の(1)石灰もしくはマグネシア、(2)セメント水和
上清液と反応してエトリンジヤイト結晶を生成さ
せる無水石膏を主成分としたもの及び(3)CaO:
Al2O3:CaSO4をモル比で3:1:3〜4:1:
3の範囲内で調合し、焼成したもので、水和反応
によりエトリンジヤイトを生成させるものから選
ばれるセメント膨張材を存在させ、複エマルジヨ
ンを架橋硬化させることを特徴とする含水ポリエ
ステル樹脂の製造法。
(1) Lime or magnesia in a ratio of 5 to 20 parts per 100 parts of unsaturated polyester resin in an oil/water/oil double emulsion obtained from an unsaturated polyester oil phase and a cement hydration supernatant; (2) Those whose main component is anhydrite that reacts with cement hydration supernatant to form ettringite crystals, and (3) CaO:
Al 2 O 3 :CaSO 4 molar ratio 3:1:3 to 4:1:
A method for producing a water-containing polyester resin, which comprises crosslinking and curing a double emulsion in the presence of a cement expansion agent selected from those prepared and fired within the range of 3, which produces ettringite through a hydration reaction.
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