JPH03247413A - 複合材料の製造方法及びそれによる複合材料 - 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 本発明は高強度複合材料の製造方法及びそれによる複合
材料に関する。更に詳しくは、建築材料としての内装材
や外装材、又は構造材料等に使用できる高強度複合材料
の製造方法及びそれによる複合材料に関するものである
。

従来の技術 古くからセメントに代表される水硬性材料は、構造材料
、建築材料として幅広く使用されてきた。しかしながら
、水硬性材料は水と接触後可使時間が生ずる為、製造作
業上時間的に制約されるという問題があった。その解決
策として本発明者等は非水硬性無機質材料と水溶性ポリ
マーと水からなる混合物を混練、成形、乾燥するだけで
高強度複合材料を得ることを見出し、すでに特許出願し
た。

発明が解決しようとする課題 しかし、この非水硬性無機質材料を主体とする成形体は
乾燥するだけで容易に高強度が得られるものの、乾燥時
に収縮に伴う歪みを生じ、乾燥硬化体が反るという問題
点を有していた。

課題を解決する為の手段 本発明者等は、上記した課題を解決すべく鋭意検討した
結果、本発明に至った。すなわち本発明は非水硬性無機
質材料、軟化点を有する水溶性高分子及び水からなる組
成物を混練、成形、乾燥した後、乾燥硬化体の軟化点以
上の温度で熱プレス整形する事を特徴とする高強度複合
材料の製造方法及びそれによる複合材料を提供するもの
である。ここでいう軟化点とは、乾燥処理の済んだ複合
材料を、温度を変えて加温した状態で三点曲げ試験を行
った時、最大たわみの値が増大し始める温度をいう。以
下に本発明の詳細な説明する。

まず本発明に於いて非水硬性無機質材料とは単に水と混
練するだけでは硬化しないものであり、その具体例とし
ては、高炉スラグ粉末、シリカヒユーム、フライアッシ
ュ、珪砂、珪石粉、炭酸カルシウム、タルク、ベントナ
イト、クレー、ゼオライト、パーライト、ケイソウ土、
カオリン、アルミナ、チタニア、ジルコニア等の無機質
微粒子が挙げられる。これらは単独で、また二種以上を
混合して用いても良い。

使用されつる水溶性高分子に関しては加熱による軟化点
を有するものであれば特に制限は無いが、混練時間内に
均一に且つ迅速に溶解するのが望ましいので微粒子であ
るほうが好ましい。例えば以下に示すような水溶性高分
子か使用されうる。即ち、部分加水分解ポリ酢酸ビニル
、カチオン化ポリビニールアルコール、アニオン化ポリ
ビニールアルコール、等のポリ酢酸ビニール誘導体、ア
クリルアマイド、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアマイド、
Ｎ−インプロピルアクリルアマイド、アクリロイルモル
ホリン等のアクリルアマイド系モノマー　ヒドロキシプ
ロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース
等のセルロース誘導体、ポリエチレンオキサイド、及び
２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートや２−ヒド
ロキシプロピル（メタ）アクリレートのホモポリマー　
コポリマー等の−ＯＨを有する水溶性高分子である。特
に好ましい水溶性高分子は部分加水分解ポリ酢酸ビニー
ル、カチオン化ビニールアルコール、アニオン化ポリビ
ニールアルコール等のポリ酢酸ビニール誘導体である。

これら水溶性高分子の使用量は非水硬性無機質材料に対
して１−１５％（重量比、以下同じ）が好ましく、特に
好ましくは３〜１０％である。水溶性高分子の使用量が
１％以下であると、混合物が混練出来ないか、又は混練
出来たとしても、混練体が脆くて後工程での成形加工性
が悪くなる傾向にある。

また１５％以上使用しても本発明の効果は大きく変わら
ず、経済的に不利である。水の使用量は、非水硬性無機
質材料の種類及び水溶性高分子の種類と使用量によって
異なり、混合物が良好な混練性を示す様に決めなければ
ならないが、概ね４〜４０％であり、好ましくは７〜３
０％ある。

次に本発明の高強度複合材料の製造法の説明を行う。本
発明では非水硬性無機質材料、水溶性高分子、および水
を用いるが、これらを−緒にしてまずパドル型ミキサー
やプラネタリ−ミキサーの様な混合機で粗混合する。つ
いで混線に移るが、混練は粗混合に強い剪断力を与えら
れる機器が用いられ、例えばルーダニーダ−加圧ニーダ
−、ロールニーダ−、バンバリーミキサ−１湿式パンミ
キサー　ミキシングロール、クネットマシーン、バッグ
ミル、スクリュー押出機等が用いられる。成形機に関し
ては特に制限は無いが、カレンダーロール、（低〜高）
圧プレス、（真空）押出成形機等が一般に用いられる。

特に、減圧下で成形出来る方法、例えば真空押出機を使
用すると、より大きい曲げ強度を有し、かつ曲げ物性の
バラツキの少ない乾燥硬化体が得られるので好ましい。

成形後乾燥に移るが、本発明に於いては水硬性セメント
を使用した場合とは異なり養生という工程を必要とせず
、乾燥のみで高強度を有する乾燥硬化体が得られる、と
いう特徴がある。乾燥温度に特に制限はなく、任意の温
度を採用できるが、好ましくは室温〜１００℃で乾燥を
行う。常温に於いて徐々に乾燥（予備乾燥）を行いその
後高温（例えば８０°Ｃ−１００°Ｃ）で５〜１５時間
加熱乾燥する方法を採れば、乾燥に伴う歪みを減少出来
るので好ましい。この様にして得られる高強度複合材料
の乾燥時の収縮にともなう歪みを取り除き、均一な面を
有する高強度複合材料を得るため、例えば、フラットな
面を有する金属製の板に挟んで、乾燥硬化体の軟化点温
度以上に加熱しておいたプレス機で圧力をかける方法が
採用できる。そのときのプレス圧は、通常面圧１〜５０
ｋｇ／ｃｍ２である。処理時間は歪みが矯正出来れば特
に制限はないが、生産効率およびポリマーの熱安定性を
考慮するとなるべく短いほうが好ましく、概ね５分〜１
時間である。尚、ここでいう乾燥硬化体の軟化点は、乾
燥硬化体を種々の温度に於いて、三点曲げ試験を行った
時の最大たわみの値が大きく変化しはじめる温度をいう
。

この様にして得られた本発明の高強度複合材料は、乾燥
時に発生する歪みが矯正され均一な面を有している。ま
た、三点曲げ試験を行った結果、矯正してないものと同
様に高い曲げ強度を有している。

実施例 次に実施例に依って本発明を更にを詳細に説明するが、
本発明がこれに限定されるべきでないことは言うまでも
ない。尚、実施例に於いて、部は重量部を示す。

実施例１ 非水硬性無機質材料としてクレー（クニミネ工業■製；
ＮＫ−３００）９０部、シリカヒユーム（平均粒径０．
１４μｍ）１０部、軟化点を有する水溶性高分子として
部分加水分解ポリ酢酸ビニール（日本合成化学工業■製
、ＫＨ−１７Ｓ）７部、および、水１５部からなる混合
物を、二本ロールニーダ（（有）協栄鉄工製）にて高剪
断力下に混練し粘度状のドウを得た。

これを真空押し出し成形機（本田鉄工■製；ＨＤＥ−２
型）にて、幅１０ｃｒｎ、厚み４即、の板状に押し出し
成形した。次いで、この成形物を長さ２０ｃｍにナイフ
で切断した。この様にして得られた成形物を８０℃の熱
風乾燥機に入れ、１８時間乾燥処理を行った。得られた
乾燥硬化体は乾燥時の上下面の乾燥収縮差により反りが
生じており、反りの大きさは３〜５　Ｃ［Ｄあった。

ここでいう反りの大きさは、乾燥板を完全に均一な平板
の上に置き乾燥硬化体の長さ方向の一端を押さえた時の
反対側の端と平板との間隔として表現する。この様にし
て得られた乾燥硬化体の軟化点を三点曲げ試験にて調べ
る為、乾燥硬化体の中央付近の反りの少ない部分から、
幅１．５ｃｍ、長さ８　ｃｍの三点曲げ試験用サンプル
を、回転式ダイヤモンドカッターにて数枚切り出した。

このサンプルを用いて、３０°Ｃから２００℃までの１
０℃刻みの温度で三点曲げ試験を行い、最大たわみを測
定した。三点曲げ試験はテンシロン（（株）オリエンチ
ック製）を用い、スパン間６ｃｍ、試験スピード１醒／
分の条件で行った。結果を第１図に示す。この結果から
乾燥硬化体の軟化点は５０℃であることが判った。この
結果をもとにして、上記乾燥硬化体の熱プレス整形を行
った。即ち、乾燥硬化体の軟化点温度以上の温度である
１５０℃に設定した熱プレス機に予め予熱して置いた乾
燥硬化体（反りの大きさ；３．５ｃｍ）を入れ、面圧２
０ｋｇ　／　ｃｒｌで２０分間熱プレス整形した。この
様にして得られた乾燥整形体の反りの大きさは０゜５ｍ
ｍであった。また、３０°Ｃでの三点曲げ試験で得られ
た曲げ強度は整形前と変わらす９１０眩であった。

実施例２ 非水硬性無機質材料としてクレー１００部、軟化点を有
する水溶性高分子としてポリアクリルアマイド（日本化
薬■製；カヤフロックＮ１００）７部に、水２１部を用
いた他は実施例１と同じ処理をして、乾燥硬化体を得た
。この乾燥硬化体の反りの大きさは２．８〜４．２ｃｍ
の範囲であった。また、実施例１と同様にして乾燥硬化
体の軟化点を測定したところ、この乾燥硬化体の軟化点
は１５０°Ｃであることが判った。結果を第２図に示す
。そこで乾燥硬化体の軟化点温度以上の温度である２１
０℃に設定した熱プレス機に予め予熱して置いた乾燥硬
化体（反りの大きさ；３．８ｃｍ）を入れ、面圧２０ｋ
ｇ　／　ｃｒｌで２０分間熱プレス整形した。この様に
して得られた乾燥整形体の反りの大きさは０゜２ｍｍで
あった。また、３０℃での三点曲げ試験で得られた曲げ
強度は整形前と変わらず５８０眩であった。

実施例３ 非水硬性無機質材料としてクレー９０部、シリカヒユー
ム（平均粒径０．１４μｍ）１０部を用い、軟化点を有
する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（松本油脂■製；マーポローズＥＭＰ−Ｈ）７部
に、水３０部を用いた他は実施例１と同じ処理をして、
乾燥硬化体を得た。この乾燥硬化体の反りの大きさは２
．３〜３．８ｃｍの範囲であった。また、実施例１と同
様にして乾燥硬化体の軟化点を測定したところ、この乾
燥硬化体の軟化点は１２０℃であることが判った。結果
を第３図に示す。そこで乾燥硬化体の軟化点温度以上の
温度である１８０８Ｃに設定した熱プレス機に予め予熱
して置いた乾燥硬化体（反りの大きさ；３゜５ｃｍ）を
入れ、面圧２０ｋｇ／ｃｎｆで２０分間熱プレス整形し
た。この様にして得られた乾燥整形体の反りの大きさは
０．１ｍｍであった。また、３０℃での三点曲げ試験で
得られた曲げ強度は整形前と変わらず２９０ｋｇであっ
た。

比較例１ 非水硬性無機質材料としてクレー９０部、シリカヒユー
ム（平均粒径０．１４μｍ）１０部を用い、軟化点を有
しない水溶性高分子としてカルボキシメチルセルロース
（ダイセル化学工業■製；　ＣＭＣ−１１６０）７部に
、水３０部を用いた他は実施例１と同じ処理をして、乾
燥硬化体を得た。この乾燥硬化体の反りの大きさは２．
５〜４゜１ｃｍの範囲であった。また、実施例１と同様
にして乾燥硬化体の軟化点を測定したところ、この乾燥
硬化体は軟化点を有していないことが判った。結果を第
４図に示す。確認のため１８０℃に設定した熱プレス機
に予め予熱して置いた乾燥硬化体（反りの大きさ；２８
ｃｍ）を入れ、面圧２０ｋｇ／ｃｄで加圧したところ割
れてしまった。

発明の効果 乾燥硬化体の軟化点以上の温度で熱プレス整形すること
によって、均一で滑らかな面を有する高強度複合材料を
得ることが出来た。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、乾燥硬化体を１０〜２１０℃まで１
０℃刻みの温度雰囲気下で、三点曲げ試験を行った時の
最大たわみと測定温度との関係を示したものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非水硬性無機質材料、軟化点を有する水溶性高分子
   及び水からなる組成物を混練、成形、乾燥した後、乾燥
   硬化体の軟化点以上の温度で熱プレス整形する事を特徴
   とする高強度複合材料の製造方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載の製造方法で製造され
   た高強度複合材料