JPH03271146A - 石コウ複合材およびその製造方法 - 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〕 本発明は建築用資材等に仕様されて好適な石コウ複合材
及びその製造法に関するものであり、より詳細には、高
緻密質で見かけ密度が高く、圧縮強度、曲げ強度が通常
の石コウ材料に比較して優れ、その結果釘打ちやボルト
止め、調湿性など通常の石コウ材料に期待される特性を
合わせ持っており、特に高強度が要求される梁材や床材
、コンクリート打設用型枠材、或いは、音響機器の響鳴
板、その他タイル調の装飾材、パネル等に利用できる石
コウ複合材とその製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より石コウ材料は、鋳型材、建築材等として古くか
ら用いられており、これらはいずれも石コウのスラリー
を常圧で所望の型内へ鋳込むか、或いは抄紙への塗布な
いしは吹き付けなどの方法により成型される。

また常圧による成型以外のものとしては、石コウ自体を
できる限り少量の水と混合したのちに、所定の加圧条件
下において成型するものが知られている。またこの加圧
成型によるものにおいても、石コウと繊維の混合スラリ
ーを抄き上げて、これを積層したものを加圧成型する石
コウ板の製造方法として、特公昭５３−２５３３９号が
知られている。

更に別のものとしては、石コウ材料にポリアクリル酸メ
チルなどの樹脂を多量に含浸させるようなものも知られ
ている。

〔発明が解決すべき課題〕

上記の従来による石コウ材料のうち、常圧条件下により
成型されるものは、−船釣に見かけ密度０．９〜１．３
ｇ／ａｊ、圧縮強度８０〜２００ｋｇｆ／ｃｉ、曲げ強
度５０〜１００ｋｇｆ／−程度のものであり、強度的に
はさほど強いとはいえないものである。

このように常圧による石コウ材料の強度が低いのは、石
コウスラリーを調整する際に、施工の容易性等の理由か
ら不可避的に理論上要求される混水量よりも多くの水を
混ぜる必要があるからである。その場合、混水量を減ら
した場合には、スラリー調整から型入れの際にかなりの
空気が混入し、石コウの密度が理論密度２．３２ｇ／ｄ
に比較してかなり小さい値になるため、高強度が得られ
ないという問題点を有している。

また加圧成型によるものでは、できる限り少量の水を混
ぜたのちに加圧成型するために、強度的には高い石コウ
材料を得ることができる。

しかしながらこの方法は、材料の混練が困難なこと、内
部に含んだ気泡が抜けずに残留するためこれが欠陥とな
ること、更には、できるだけ少量の水を用いるのが良い
とする基本思想のために、保水性の大きい無機繊維を用
いた強化複合材料を調整するのに困難性を伴うという問
題点を有する。

更に加圧成型によるもののうち、石コウと繊維の混合ス
ラリーを抄き上げて積層したものを加圧成型する石コウ
板においては、見かけ密度が１．１〜１．６ｇ／ｄとや
や低く、しかも多孔質であり、圧縮強度はさほど高いと
はいえないために、壁下地材等には使用できるものの、
梁材あるいは床材などの高い圧縮強度が要求される建築
資材としては適さないという問題点を有している。

また、石コウ材料にポリアクリル酸メチルなどの樹脂を
含浸させるものにおいては、樹脂の含浸量が多量になる
ため製品コストが高くなり、商品化に適さないという問
題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記のような事情に鑑み、克明な研究を
進めた結果、大量の水に溶解させたカルシウムイオン交
換性をもつ繊維状ポリマー溶液に無機繊維等を混合、懸
濁させ、これに石コウを加えて調整した流動性のよい石
コウスラリーを圧縮、脱水し、硬化させることにより、
高密度でしかも高強度な石コウ複合材料が得られること
を見出した。

本発明は上記の石コウ複合材料を得るための具体的手段
として、β−半水石コウ、α−半水石コウ及び■型態水
石コラのうち単独、もしくはこれらを混合した石コウを
主成分とし、この石コウに対し０．７〜３倍量の水、及
び強化素材として所定量の繊維状物を混合して調整した
スラリーを、２０〜２０００ｋｇ／ａＪで加圧脱水後も
しくは加圧脱水しながら硬化させることを特徴とするも
のである。

石コウ材料としては、各種のβ−半水石コウ、α−半水
石コウ及び■型態水石コラなどの使用が好適である。ま
た混水量は、石コウ原料に対して混合される繊維状物の
添加量により最適量は変動するが、石コウ１００ｇに対
して８０〜３００　＠１２の範囲にあればよく、気泡の
混入を防ぐことと、良好な流動性と均質なスラリーが得
られる混水量としては１３０〜３００−の範囲が望まし
い。

強化素材としての繊維状物としては、ＦＲＰ粉砕物、Ｆ
ＲＰ乾留残渣物もしくはＦＲＰ燃焼燃焼物漬物ち一種も
しくはそれ以上の混合物を、石コウに対して０．０２〜
０．４倍量添加することが好ましい、なお、このＦＲＰ
系繊維状物としてはＦＲＰの廃材を利用することが可能
である。

前記のように繊維状物は石コウ１００ｇに対し２〜４０
％添加されるが、この場合２％未満では明確な効果が見
られず、また４０％をこえると圧縮強度の低下が発生す
ることから、最も好ましくは１０〜３０％の範囲が適し
ている。

更にスラリーの調整に際し、前記の石コウに対シて０．
０１〜１％のカルシウムイオン交換性繊維状ポリマーを
添加することが好ましい、このカルシウムイオン交換性
繊維状ポリマーとしては例えば中性アルギン酸ナトリウ
ムなどが適している。このアルギン酸ナトリウムは、繊
維状物に絡まって石コウとのイオン交換作用により、石
コウと繊維状物及び石コウ同士の絡みを良好にする。こ
の場合績アルギン酸ナトリウムの添加量は、石コウに対
し０．０１％未満では繊維状物へのアルギン酸の付着が
不十分で改善されず、また１％をこえると石コウの凝固
調整に好ましくない影響を与えることになるので、０．
０５〜０゜５％の範囲が望ましい。

また成型圧力としては２０〜２０００ｋｇ　／　ａｊの
範囲であるが、２０ｋｇ　／−未満では目的とする高密
度、高強度が得られず、２０００ｋｇ／ｃｍ２をこえる
と装置的、経済的制約をうけ、高価なものになるので好
ましくは１００〜１０００ｋｇ／−の範囲が遺している
。

〔作用〕

本発明による石コウ複合材料は、大量の樹脂と複合させ
ることなく、見かけ密度が１．８〜２．３ｇ／ｃｓｌ、
曲げ強度１５０〜４００ｋｇｆ／ｃｍ２、　Ｌかも圧縮
強度５００〜１００１００Ｏ／　ｃｉと通常の石コウ材
料の１゜５〜３倍の強度を付与することができる。また
既存の加圧成型法による石コウ硬化体に比べても、圧縮
強度や曲げ強度は同等もしくはそれ以上であり、更にこ
れらにない特徴として、見かけ密度が高く、いわゆる高
緻密性のある石コウ硬化体とすることができる。

また本発明の石コウ複合材製造法においては、ＦＲＰの
廃材などを利用した粉砕物、乾留残渣物などの無機繊維
を単独で、或いはこれらの繊維状物の混合物をアルギン
酸ナトリウムなどイオン交換性の繊維状高分子の希ｉ１
溶液に分散させ、これに石コウを加えて得られる流動性
の高いスラリーを、加圧、脱水して硬化させる。そのた
めこれらの繊維状物は、流動性のよいスラリーから加圧
脱水する際に、金型の隙間に対しフィルターの役割を果
たすこととなり、スラリーが濾過されることにより金型
から石コウが漏れ出さない状態をつくることができ、流
動性のよいスラリーの加圧脱水による成型を可能とする
。

また加圧、脱水の際には余分な水分を押出し、高圧によ
る型外部への膨出を防ぎ、かつ型内部への結晶成長を起
させることにより、絡みのよい石コウ複合材料をつくり
、しかも高密度、高強度が達成される。またこの加圧、
脱水は、石コウ同士の結合をも助ける働きを持ち、しか
も前記ＦＲＰ廃材粉砕物等の繊維状物を加えた場合には
、これらの成分との絡み、結合がよくなり、通常の常圧
凝固による場合に比べてはるかに高密度の石コウ複合材
料を得ることができる。

また、前記の繊維状物を加えたスラリーを加圧、脱水に
より成型硬化させるため、スラリー調整の際には、混水
量を通常の１．５〜５倍とすることが可能であり、これ
により流動性のよい石コウ混合物のスラリーからの気泡
の抜けがよくなって高い密度が達成され、これが高強度
化をもたらす利点となる。

更に本発明では、石コウ複合材料構成威分の陽のつなぎ
をよくする手段の一つとして、例えば微量のアルギン酸
ナトリウムを添加し、これによりＦＲＰ粉砕物などや無
機繊維の溶液に対する濡れ性がよくなるが、これは水溶
性のアルギン酸ナトリウムの無機繊維等に対する絡まり
が起こりやすいことを示している。またアルギン酸ナト
リウムはＣａイオン交換性をもち、石コウとのなしみが
良好である。従ってこれらの二つの親和性を高める因子
が働いているスラリーを、加圧下において底型し、硬化
させることにより、石コウとＦＲＰ粉砕物等の添加物と
の接着性が極めて良好となって、高強度性を達成するこ
とができる。

なお、石コウは、アルギン酸などのイオン交換性繊維状
ポリマーと良好な接着性をもつため、特別な前処理を必
要としないが、ＦＲＰ粉砕物等の無機繊維状物はイオン
交換性繊維状ポリマーの希薄溶液に予め分散懸濁させて
おくことにより、ポリマーが無機物によく絡み、無機繊
維状物が繊維状ポリマーを介して石コウとよく接着した
高強度の石コウ複合材料を得ることができる。

〔実施例〕 以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

実施例１ 濃度１％の中性アルギン酸ナトリウム溶液１〇−に水１
３０＋ａｌを加え、これにロータリーカッタにより粉砕
した４ｆｌメツシュ通過のＦＲＰ粉砕物１０ｇを混合し
て分散させ、これにβ−半水石コウ１００ｇを攪拌しな
がら加え、よく混合して石コウスラリーを調整する。次
いでこのスラリーをに！Ｉ２ｃ１ｍ×横８ｃｆｆｉ×深
さ４ａａの曲げ試験用の金型と、直径２値×高さ８備の
圧縮試験用の円筒状金型内に流し込み、夫々２００ｋｇ
ｆ／ａａにて加圧、脱水したのち、約３０分後に金型か
ら取り出し、２時間程装置して４５℃で恒量になるまで
乾燥した。こうして得た石コウ材料は、見かけ密度２゜
１０及び２．０で、曲げ強度は２００ｋｇｆ／ａｉ、圧
縮強度は７１０ｋｇｆ／−であった。なお、圧縮強度の
試験はＪＩＳ　Ａ　１１０７に準じて行った。更に、曲
げ試験片についてボール盤による５ｆｉの穴あけ及びボ
ルト止め加工を行ったが、破壊等の支障は認められなか
った。

比較例１ 実施例１と同量のアルギン酸ナトリウム及びＦＲＰ粉砕
物Ｌｏｇに水６０−を加え、これにβ半水石コウ１００
ｇを攪拌しながら加えて調整したスラリーを型に納め、
加圧することなく硬化させて成型体を得た。この底型体
の見かけ密度は１．０１で曲げ強度は５５ｋｇｆ１０Ｊ
、圧縮強度は９８ｋｇｆ／−であった。

実施例２ 濃度１％の中性アルギン酸ナトリウム溶液３゜−に水２
００−を加え、これにＦＲＰ粉砕物２０ｇを加えてよく
分散させる。これにβ−半水石コウ１００ｇを加えよく
混合して得たスラリーを金型に納め、加圧力３００ｋｇ
ｆ／ｄで脱水底型する。

こうして得た底型体の見かけ濃度は２．ｏ５で乾燥強度
は、曲げ強度２３０ｋｇｆ／ａＪ、圧縮強度７００ｋｇ
ｆ／ｃｍ２であった。

実施例３ 濃度１％の中継アルギン酸ナトリウム溶液ｌ〇−に水１
６０＠ｌを加え、これにＦＲＰ粉砕物１０ｇを加えてよ
く分散させた。これにβ−半水石コウ１００ｇを攪拌し
ながら加え、よく混合して石コウスラリーを得た。この
スラリーを実施例１と同じ金型に注ぎ、圧力３０ｋｇｆ
／ｃｊで加圧脱水した。約３０分後に金型から取り出し
、実施例１と同様にして、見かけ密度、曲げ強度及び圧
縮強度を測定した。この底型体の見かけ密度は１．８５
、曲げ強度は１７６ｋｇｆ１０Ｊ、圧縮強度は、５３０
ｋｇｆ　／−であった。

実施例４ 濃度１％の中性アルギン酸ナトリウム溶液３゜−に水１
３０−を加え、これにＦＲＰ粉砕物Ｌｏｇを加えてよく
混合し、これにβ−半水石コウ１゜Ｏｇを攪拌しながら
加え、石コウスラリーを実施例工と同じ金型に注ぎ、圧
力１００１００Ｏ／　Ｃ１１１Ｔ：　７Ｊ１７圧威型し
た。こうして調整した試料を４５℃で１日乾燥した後、
夫々曲げ強度及び圧縮強度を測定した。その結果、見か
け濃度は２．ｏ７、曲げ強度は２５２ｋｇｆ／ａＪ、圧
縮強度は、８５８ｋｇｆ　／−を得た。

比較例２ 水１２０Ｉ７７にβ−半水石コウ１００ｇを攪拌しなが
ら加え、よ（混合して石コウスラリー調整した。

このスラリーを実施例４と同し条件で加圧脱水した。こ
うして調整した試料を４５℃で１日乾燥した後、夫々曲
げ強度、圧縮強度及び引張強度を測定した。その結果、
見かけ密度は１．７５、曲げ強度は１５５ｋｇｆ／ｃｍ
２、圧縮強度は、８７４ｋｇｆ／ｄを得た。実施例４と
比較例２の結果から、本発明による複合材料は石コウだ
けの硬化体に比べ、約１．６倍の曲げ強度を持っている
ことが解る。

実施例５ 実施例１において、β−半水石コウに代えてα−半水石
コウを用いて試料を調整した。この試料の見かけ密度は
２．１０、曲げ強度は２４４ｋｇｆ／−１圧縮強度は、
８７０ｋｇｆ／−であった。

実施例６ 実施例１のＦＲＰ粉砕物に代えて、ＦＲＰ乾留残渣７ｇ
を用いて、実施例１と同じ調整条件で石コウ複合材料を
調整した。この複合材料の見かけ密度は２．０３、曲げ
強度は２２５ｋｇｆ／ｃｊ、圧縮強度は、７５０ｋｇｆ
　／−であった。

実施例７ 実施例１のＦＲＰ粉砕物に代えて、ＦＲＰを６００℃に
て燃焼した残渣７ｇを用いて、実施例１と同し条件で石
コウ複合材料を調整した。この複合材料の見かけ密度は
２．００、曲げ強度ば１８０ｋｇｆ／ａＪ、圧縮強度は
、６５０ｋｇｆ１０Ｊであった。

実施例８ β−半水石コウ１００ｇに対して凝固遅延剤としてクエ
ン酸ナトリウムを０．０５ｇ加えて実施例１と同し条件
で石コウ複合材料を調整した。この複合材料の見かけ密
度は１．９５、曲げ強度は１８５ｋｇｆ／ｃｍ２、圧縮
強度は、６８７ｋｇｆ　／　ｃＩａであった。

〔効果〕

本発明に係る石コウ複合材料は、従来技術のように大量
の樹脂を用いずに高密度でかつ高強度を達成することが
できるので、製造コストの低廉化を期待することができ
る。またＦＲＰ等のような繊維状廃棄物や他の繊維状無
機物の添加により、釘打ちやボルト止めも充分に可能な
ので、！ｌＩ湿性のある木材代替材料として、従来の石
コウ材料では得られなかった梁材、柱材、床材などの多
用途に利用することができる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）β−半水石コウ、α−半水石コウおよびII型無水
   石コウのうち単独もしくはこれらを混合した石コウと、
   この石コウに対し０．７〜３倍量の水および所定量の繊
   維状物を混合して調整したスラリーを２０〜２０００ｋ
   ｇ／ｃｍ＾２で加圧脱水後もしくは加圧脱水しながら硬
   化させてなる石コウ複合材。
2. （２）繊維状物が、石コウに対し０．０２〜０．４倍量
   のＦＲＰ粉砕物、ＦＲＰ乾留残渣物およびＦＲＰ燃焼残
   渣物のうち１種もしくはそれ以上の混合物である請求項
   １に記載の石コウ複合材。
3. （３）スラリーを調整する際に石コウに対し０．０１〜
   １％のカルシウムイオン交換性繊維状ポリマーを添加し
   てなる請求項１に記載の石コウ複合材。
4. （４）β−半水石コウ、α−半水石コウおよびII型無水
   石コウのうち単独もしくはこれらを混合した石コウに対
   し０．７〜３倍量の水および所定量の繊維状物を用意し
   、前記水と繊維状物とを混合撹拌し、これに前記石コウ
   を加えながら撹拌することによりスラリーを調整し、こ
   のスラリーを金型内に注入して２０〜２０００ｋｇ／ｃ
   ｍ＾２で加圧脱水後もしくは加圧脱水しながら硬化させ
   ることを特徴とする石コウ複合材の製造方法。
5. （５）繊維状物が、石コウに対し０．０２〜０．４倍量
   のＦＲＰ粉砕物、ＦＲＰ乾留残渣物およびＦＲＰ燃焼残
   渣物のうち１種もしくはそれ以上の混合物である請求項
   ４に記載の石コウ複合材の製造方法。
6. （６）水もしくは水と繊維状物の混合物に、石コウに対
   し０．０１〜１％のカルシウムイオン交換性繊維状ポリ
   マーを添加する請求項４に記載の石コウ複合材の製造方
   法。