JPH04292447A

JPH04292447A - 柔軟性に優れた複合材料

Info

Publication number: JPH04292447A
Application number: JP3080910A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishii; 石井　▲尭▼; Kazuko Uchida; 内田　和子; Masato Araiyama; 新井山　政人
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1992-10-16
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: JPH0761886B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高炉水砕スラグを多量
に含み、しかも柔軟性，耐水性等に優れた複合材料に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ボード状に成形したスレート板，石膏ボ
ード等の無機質製品やシート状に成形した塩化ビニルシ
ート等の有機質製品は、比較的安価なことから、建材を
始めとして各種の分野で使用されている。

【０００３】無機質製品であるスレート板や石膏ボード
等は、不燃性で適当な硬度をもっていることから、建築
用のパネル材として汎用されている。しかし、この種の
無機質製品は、吸水率が高く、曲げ加工にも適さない。しかも、面密度を活かした遮音材として使用するとき、
硬度が高いために、高音域で遮音性能が劣化するコイン
シデンス効果が現れる。更には、アスベストを含むスレ
ート材は、飛散，脱落したアスベストが発癌作用を呈す
るという問題も指摘されている。

【０００４】他方、塩化ビニルシート等の有機質製品は
、十分な防水性能を持っており、耐候性にも優れている
。しかし、塩化ビニルシートの難燃性は、含まれる塩素
量に起因して自己消火レベルまでである。また、密度が
１．４程度と比較的低いことから、遮音用途に使用する
とき相当厚く施工することが必要になる。この点、防火
性，遮音性等の性質改善を図る手段として、無機質充填
材を混合することが知られている。

【０００５】合成樹脂をバインダーとして高炉水砕スラ
グを結合することは、特願昭５９−２１４９９０号で提
案されている。しかし、従来の方法によると、たとえば
塩化ビニール及び炭酸カルシウムをそれぞれバインダー
及び無機質充填材として使用するものにあっては、２５
０部程度まで無機質充填材が配合されるに留まっている
。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、鉄鋼製造業
においては、多量の高炉スラグが発生する。この産業廃
棄物を有効利用するため、水砕スラグ粉末としたものを
土壌造成や各種充填材等に使用している。しかし、充填
材として使用するとき、高炉セメントやスラグ石膏板等
で無機質バインダーを用いたものが主流であり、用途面
で限られていた。特に樹脂をバインダーとする商品事例
はほとんど実用化されておらず、柔軟性，耐水性，難燃
性を兼ね備えた製品の出現が待ち望まれていた。

【０００７】本発明は、このような問題を解消するため
に案出されたものであり、特定された結合剤を使用する
ことによって、従来とは比較にならないほどの高充填率
で高炉水砕スラグを配合し、しかも柔軟性，耐水性，遮
音性，難燃性等に優れた複合材料を得ることを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の複合材料は、そ
の目的を達成するため、塩素化ポリエチレン１００重量
部に無機質充填材として高炉水砕スラグ粉末３００重量
部以上を混練した混合物がロールプレス法でシート状或
いは板状に成形されていることを特徴とする。

【０００９】

【作　　用】本発明者等は、高炉水砕スラグ粉末を充填
材とする複合材料に関して、充填性能が高い有機バイン
ダーを調査・研究した。その結果、塩素化ポリエチレン
を使用したとき、極めて高い配合比率で高炉水砕スラグ
を混入させることができ、しかも柔軟性，難燃性，防水
性，遮音性等に優れた複合材料が得られることを解明し
た。このように各種性質に優れた複合材料が得られる原
因は不明であるが、高炉水砕スラグ粉末と塩素化ポリエ
チレンとの組合せによって初めて可能となるものである
。

【００１０】塩素化ポリエチレンは、次の化学式１をも
つ熱可塑性樹脂である。

【化１】

【００１１】塩素化ポリエチレンは、ポリエチレンの結
晶性を塩素が阻止することにより、ゴムのように柔軟で
あり、難燃性で耐候性にも優れている。しかも、二重結
合がないため、オゾンによって侵食されることもない。塩素化ポリエチレンは、また充填性の高いエラストマー
として知られているものであるが、本発明においては、
この塩素化ポリエチレンの性質に着目し、高炉水砕スラ
グを充填材として使用するときのバインダーとして使用
した。

【００１２】他方、充填材として使用される高炉水砕ス
ラグ粉末は、高温の溶融状態から急冷されたものであり
、比較的均質な成分をもっている。これに対し、徐冷し
た高炉スラグは、結晶化の過程で偏析が生じ易く、不均
質な成分系となる。また、徐冷高炉スラグが水と接触す
るとき硫黄が溶出する黄水現象が生じるが、高炉水砕ス
ラグではこのような黄水現象は見られない。また、同様
に製鉄・製鋼業では、転炉や電気炉等から製鋼スラグが
発生する。この製鋼スラグは、たとえば転炉スラグの場
合には鉄分が多く残留しているため硬度が高く、粉砕が
容易でない。また、平均３％程度のフリーＣａＯや微量
のフリーＭｇＯを含んでいるとされる。これらフリーの
ＣａＯやＭｇＯは、Ｃａ（ＯＨ）２，　Ｍｇ（ＯＨ）２
に転化し、スラグ硬化の刺激剤として働く虞れがある。そのため、このようなスラグをそのままで使用すること
には問題がある。

【００１３】高炉水砕スラグの成分・組成は、通常表１
に示す通りである。

【表１】

【００１４】

【実施例】以下、実施例の説明に併せて、本発明を具体
的に説明する。塩素化ポリエチレン１００重量部に対し
て、高炉水砕スラグをそれぞれ６００〜１４００重量部
配合し、カレンダーロールによって所定厚さのシート及
びボードに成形した。すなわち、塩素化ポリエチレンの
粉末をシート状に練り上げながら、安定剤，次いで高炉
水砕スラグ粉末を振りかけ、所定形状に成形した。この
とき、ロール混練に起因した樹脂，充填材とロールとの
間の摩擦熱で配合物が十分に加熱され、ロールの加熱は
必要とせず、むしろ冷却水を供給した。この条件下で、
塩素化ポリエチレンに充填材を１バッチ当り５〜１０分
混練した。

【００１５】使用した高炉水砕スラグ粉末は、粒度が大
きいものほど充填率を高くすることができる。たとえば
、板厚が１０ｍｍのボードを製造するとき、粒径３００
〜５００μｍの高炉水砕スラグ粉末を使用することもで
きる。しかし、曲げ応力が加わったとき、粗大粒子近傍
に応力が集中して亀裂を発生し易くなる。また、粒度が
大きくなるに従って、得られたシート及びボードに偏析
が見られる。この点、均質な製品を得る上から、１００
メッシュ（粒径１４７μｍ）より細かい高炉水砕スラグ
粉末を使用することが好ましい。

【００１６】この高炉水砕スラグ粉末を塩素化ポリエチ
レンと配合するとき、最高充填率１４００重量部、すな
わち高炉水砕スラグ粉末の配合量９３重量％まで均質で
柔軟性に富む複合材料を得ることができた。この充填率
は、柔軟性のある複合材料としては驚異的なものである
。従来品では、たとえば軟質塩化ビニルに炭酸カルシウ
ムを充填する場合、炭酸カルシウムの充填率は最高２５
０重量部といわれているのに対し、本複合材料は高炉水
砕スラグの充填率を３００重量部以上とすることによっ
て、遮音性，難燃性，コストダウン等の特徴を有するも
のである。また、用途によって配合比を自由に変えるこ
とができる。

【００１７】充填率は、スラグ粒径や製品厚みを大きく
することによって更に上げることができる。表２は、配
合例を示す。なお、１００〜２００メッシュは、粒径１
４７〜７４μｍに相当し、２００メッシュ以下は粒径７
４μｍ以下に相当する。

【００１８】

【表２】

【００１９】得られた複合材料を曲げ試験した。高炉水
砕スラグ粉末の充填率が１４００重量部で板厚１．４ｍ
ｍのシートは、９０度曲げに耐えるものであった。しか
し、引張り強度が２０ｋｇｆ／ｃｍ２　とやや不足して
いた。また、粒径の小さな高炉水砕スラグを使用して厚
いシートを作ることによって偏析を抑えるとき、得られ
た製品の物性を向上させることができる。たとえば、表
３に示すように、粒径１４７μｍ以下の高炉水砕スラグ
粉末を使用した場合、３０ｋｇｆ／ｃｍ２　台の引張り
強度を持ち伸び率が２０％以上の複合材料とすることが
できる。なお、表３においては、塩素化ポリエチレン１
０重量部に対して高炉水砕スラグ１０００重量部を配合
し、適宜安定剤を加えた混合物から得られた複合材料の
物性を示す。なお、表３における吸水率は、得られた複
合材料を２４時間水に浸漬した後の重量増加を百分率で
示したものである。

【００２０】

【表３】

【００２１】高炉水砕スラグ粉末の充填率を変えたもの
について、硬度試験法によって柔軟性を調べた。このと
き、硬度は、針径１．０ｍｍのレオノメータを試験片に
１．５ｍｍの深さまで突き刺し、そのときの最大抵抗値
を測定した。その結果、充填率と柔軟性との間に、図１
に示す関係が成立していた。

【００２２】この複合材料は、通常の無機系材料の吸水
率が１５〜２０％であるのに比較して、前掲の表３に示
すように極めて低い吸水率を呈している。また、熱膨張
率も低く、燃えにくい性質を備えている。難燃性は高炉
水砕スラグの充填率が大きくなるに従って優れたものと
なり、充填率６００重量部では全く点火することがない
。この複合材料は、平均密度２．４ｇ／ｃｍ３　で厚み
が小さくても高い面密度が得られ易く、且つ柔軟なため
、コインシデンス効果が起きにくい。したがって、優れ
た遮音性能が期待される。たとえば、充填率６００〜１
３００重量部のシートについてみると、表４に示すよう
に板厚２ｍｍの本発明品は板厚１ｍｍの市販遮音材を２
枚重ねたものと同等、板厚３ｍｍの本発明品は板厚１ｍ
ｍの市販品を２枚重ねたものを上回る性能を呈した。また、１０００Ｈｚの音源に対しては、２ｍｍ品及び３
ｍｍ品共に１２ｍｍの石膏ボードを超える遮音特性を示
した。

【００２３】本発明品は、鋏，カッター等で容易に且つ
性格に裁断することができ、また釘やアクリル系，酢酸
ビニル系，エチレン酢酸ビニル系，ゴム系，エポキシ系
等の汎用接着剤で木質，無機質，高分子等の各種基体に
容易に且つ確実に取り付けることができる。

【００２４】

【表４】

【００２５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、高炉水砕スラグを充填材とし、塩素化ポリエチレン
をバインダーとして使用することにより、多量の高炉水
砕スラグを配合させることができ、しかも柔軟性に優れ
た複合材料が得られる。この複合材料は、柔軟性，耐水
性，遮音性，難燃性等の各種性質に優れ、木質フロアの
下に敷かれる遮音材等の建材を始めとして各種用途に使
用される。また、鋏，カッター等で容易に裁断すること
ができ、釘や接着剤で所定箇所に取り付けることができ
るため、施工性が極めて良い。更に、アスベストのよう
な人体に有害な物質も含まないため、健康的な居住空間
が簡単に作られる。その他、ドアや防音壁等のコア材と
しても使用できる。高炉水砕スラグは鉄鋼の副産物とし
て安価且つ安定的に入手でき、従来汎用されている樹脂
用充填材の炭酸カルシウムより安価となる展望をもって
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　高炉水砕スラグ粉末の充填率と得られた複
合材料の柔軟性との関係を表したグラフ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　塩素化ポリエチレン１００重量部に無
機質充填材として高炉水砕スラグ粉末３００重量部以上
を混練した混合物がロールプレス法でシート状或いは板
状に成形されていることを特徴とする柔軟性に優れた複
合材料。