JPH05186252A - 水硬性無機質成形体用軽量骨材及び水硬性無機質成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水硬性無機質組成物に添加したときに流動性
が良好で、押出成形時に軽量の骨材を破壊することがな
い、水硬性無機質成形体用軽量骨材及び表面の平滑性に
優れ、耐凍結融解性等の耐久性に優れた、水硬性無機質
成形体の製造方法を提供する。 【構成】 無機多孔質軽量骨材の実質的に全表面が、少
なくとも一つの末端にアルコキシ基を有するシラン化合
物の硬化層で覆われてなることを特徴とする水硬性無機
質成形体用軽量骨材、及びこれを使用して水硬性無機物
質、水とを混練した後、押出成形する製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内装材、外装材等の建
築材料に好適に使用できる、水硬性無機質成形体用軽量
骨材及びそれを用いた水硬性無機質成形体の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートを始めとするセメントモル
タルは優れた圧縮強度を示すため、種々の構造材に使用
されている。しかし、セメントモルタルは比重が高いの
で、大型パネルのような成形体に使用する場合には軽量
化を図る必要がある。そこで従来からコンクリートの軽
量化を図る方法として、パーライト、シラスバルーン、
焼成フライアッシュ等の無機質軽量骨材を混入添加し、
押出成形で成形体を得る方法が知られている。

【０００３】しかし、この方法では、水硬性無機物質と
水が均一に混練され、しかも良好な流動性を確保するた
めに、大量の水が添加されてきた。このため、硬化後の
成形体に余剰水による空隙が形成され、強度、耐久性等
が化学量論に近い水量で硬化させた成形体に比べはるか
に低下してしまい、又、耐凍害性が低く、骨材内部に水
が侵入して、軽量化がはかれないなどの問題があった。

【０００４】そこで、 １）セメントに、骨材、補強繊維と共に、塩化ビニリデ
ン系マイクロバルーン等の熱可塑性樹脂の中空発泡体を
配合して、これを押出成形した後、中空体の軟化温度よ
り２０度以上高くない温度で養生し、成形体を得る方法
（特開昭６３−２１００８２号公報）。 ２）パーライト（真珠岩等の粒子を焼成膨張させ球状に
したもの）を酢酸ビニル、塩化ビニリデン、アクリル酸
エステル、又はこれらの共重合樹脂などのエマルジョン
中に浸漬して、パーライトの表面にこれらの樹脂を被覆
し、パーライト内部への水の浸透を防止した流動性のよ
い押出成形用軽量セメント組成物（特開昭６１−９７１
７６号公報）。などが提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、１）の
方法においては、強度をあげるために水の添加量を減ら
すと、押出成形の際に成形圧力が高圧になるので、熱可
塑性樹脂の中空発泡体が破壊して中空発泡体への水の吸
収量が増大し、組成物の流動性が低下するなどの欠点が
あった。

【０００６】又、２）の組成物を利用しても、樹脂が被
覆されているのが表面のみであるので、混練時に樹脂が
傷ついたり剥離したりすることがあり、押出成形の際に
パーライト内部へ水が浸透し、流動性が低下するなどの
欠点があった。

【０００７】本発明の目的は上記の課題を解決し、水硬
性無機質組成物に添加したときに流動性が良好で、押出
成形を行っても骨材の破壊がないかもしくは破壊しても
骨材中に水が浸透することのない水硬性無機質成形体用
軽量骨材、及び表面の平滑性、耐凍結融解性等の耐久性
などに優れた水硬性無機質成形体の製造方法を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明１の水硬性無機質
成形体用軽量骨材に用いられる無機多孔質軽量骨材は、
比重が０．０１未満では、成形体の機械的強度の低下を
招き、又、１をこえると軽量化の効果が得られないため
０．０１〜１に限定され、好ましくは０．０３〜０．７
である。上記無機多孔質軽量骨材は平均粒径が０．０１
ｍｍ未満では比重の小さな無機多孔質軽量骨材を製造す
るのが難しいばかりか、吸水性が増大し、５ｍｍをこえ
ると最終的に得られる成形体の表面性が悪化するため、
０．０１〜５ｍｍに限定される。

【０００９】上記無機多孔質軽量骨材は水に溶解せず、
水硬性無機物質の硬化反応を阻害しない無機材料で製造
され、多孔質のものであり、中空体であってもよく、た
とえばシリカバルーン、パーライト、フライアッシュバ
ルーン、シラスバルーン、アルミナシリケートバルー
ン、発泡焼成粘土などがあげられる。上記軽量骨材は単
独で使用されてもよいし、２種以上併用されてもよい。

【００１０】本発明１の水硬性無機質成形体用軽量骨材
に用いられる、少なくとも一つの末端にアルコキシ基を
有するシラン化合物としては、アルキルアルコキシシラ
ン、アルキレンアルコキシシラン、アルキルアルコキシ
アルコキシシランなどがあげられ、たとえばメチルメト
キシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメ
トキシシラン、エチルトリメトキシシラン、ｎ−プロピ
ルトリメトキシシラン、ｎ−プロピルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β−メ
トキシエトキシ）シラン、メチルトリス（β−メトキシ
エトキシ）シラン、メチルトリス（β−ヒドロキシエト
キシ）シラン、メチルジエトキシシラン、トリメチルメ
トキシシラン、トリメチルエトキシシラン、ジメチルジ
エトキシシラン、トリエチルメトキシシラン、ジエチル
ジメトキシシラン、トリエチルエトキシシラン、ジエチ
ルジエトキシシラン、トリプロピルメトキシシラン、ジ
プロピルメトキシシラン、ジプロピルジメトキシシラ
ン、トリプロピルエトキシシラン、ジプロピルジエトキ
シシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラ
ン、ヘキシルトリメトキシシラン、メチルヘキシルジメ
トキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、メチルヘ
キシルジエトキシシラン、ウンデシルトリメトキシシラ
ン、ウンデシルトリエトキシシラン、メチルウンデシル
ジエトキシシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、
メチルオクタデシルジメトキシシラン、オクタデシルト
リエトキシシラン、メチルオクタデシルジメトキシシラ
ン、メチルオクタデシルジエトキシシランなどのモノマ
ー及びこれらのオリゴマーがあげられる。

【００１１】これらのオリゴマーとは前記シラン化合物
のモノマーの低重合度の重縮合物であり、重合度は１０
をこえると粘度が高くなりすぎて軽量骨材への含浸が不
良になるため２〜１０が好ましい。

【００１２】このようなシラン化合物のモノマーとして
はたとえば、東亜合成化学社製、商品名；アクアプルー
フ２０Ｊなどがあげられ、オリゴマーとしてはたとえ
ば、住友精化社製、商品名；アクアシール２００Ｓなど
があげられる。

【００１３】本発明１の水硬性無機質成形体用軽量骨材
は、上記無機多孔質軽量骨材の、実質的に全表面にシラ
ン化合物の硬化層が積層されているが、実質的に全表面
とは、軽量骨材の外表面、孔の表面及び中空体の場合に
はその内表面の大部分に硬化層が積層されていることを
意味する。

【００１４】硬化層の積層方法は任意の方法が採用され
てよく、たとえば １）上記シラン化合物のモノマー中に無機多孔質軽量骨
材を分散して攪拌する。 ２）上記シラン化合物のモノマー又はオリゴマーを有機
溶媒に溶解した中に無機多孔質軽量骨材を分散して攪拌
する。 ３）上記シラン化合物を適当な乳化剤で水中に分散させ
た中に無機多孔質軽量骨材を分散して攪拌する。 などの方法でシラン化合物を無機多孔質軽量骨材に含浸
させた後加熱することにより、含浸したシラン化合物を
硬化させる方法があげられる。得られた水硬性無機質成
形体用軽量骨材は表面にシラン化合物の硬化層が積層さ
れているので撥水性を示す。

【００１５】前記硬化物の量は、無機多孔質軽量骨材１
００重量部に対し、硬化物が２重量部未満では押出成形
時に無機多孔質軽量骨材が破壊した場合、骨材内部への
水の浸透を防止できず、組成物の流動性が低下し、５０
重量部をこえると最終的に得られる成形体の強度が低下
するため、２〜５０重量部が好ましい。

【００１６】本発明２において用いられる水硬性無機物
質は、水で練ったとき硬化性を示す無機物質ならば特に
限定されず、たとえば普通ポルトランドセメント、特殊
ポルトランドセメント、アルミナセメント、ローマンセ
メント等の単味セメント、耐酸セメント、耐火セメン
ト、水ガラスセメント等の特殊セメント、石膏、石灰、
マグネシアセメント等の気硬性セメントなどがあげら
れ、特に、強度、耐水性の点で、ポルトランドセメン
ト、アルミナセメントが好適に使用される。

【００１７】本発明２において用いられる水の量は、水
硬性無機物質１００重量部に対し、２０重量部未満では
水硬性無機物質の硬化が十分になされず、又、組成物の
分散性が低下し、１００重量部をこえると得られる成形
体の機械的強度が低下するため、２０〜１００重量部に
限定され、好ましくは４０〜７０重量部である。

【００１８】本発明２において用いられる本発明１の水
硬性無機質成形体用軽量骨材の添加量は、水硬性無機物
質１００重量部に対し１０重量部未満では軽量化の効果
が得られず、水硬性無機質成形体用軽量骨材の添加量が
１００重量部をこえると機械的強度が低下するため、１
０〜１００重量部に限定され、好ましくは３０〜８０重
量部である。

【００１９】本発明においてさらに必要に応じて補強繊
維が添加されてもよい。補強繊維は、成形体に付与した
い性能に応じ任意のものが使用でき、たとえば、ビニロ
ン、ポリアミド、ポリエステル、ポリプロピレン、カー
ボン、アラミド、アクリル等の合成繊維、ガラス繊維、
石綿、チタン酸カリウム、鋼、パルプなどが使用でき
る。特に合成繊維を用いた場合には、可撓性の向上が著
しい。上記補強繊維の太さは、細すぎると混合時に再凝
集し、交絡によりファイバーボールが形成されやすくな
り、得られる成形体の強度はそれ以上改善されず、太す
ぎるか又は、短すぎると引張強度向上などの補強効果が
小さく、又、長すぎると繊維の分散性及び配向性が低下
するので、太さ０．５〜４０デニール、長さ１〜１５ｍ
ｍが好ましい。上記補強繊維の添加量は水硬性無機物質
１００重量部に対し、０．１重量部未満では補強効果が
小さく、２０重量部をこえると繊維の分散性が低下する
ため、０．１〜２０重量部が好ましい。

【００２０】本発明においてさらに必要に応じて水溶性
高分子物質が添加されてもよい。水溶性高分子物質は、
水に溶解して粘性を付与し、水硬性無機物質と水から得
られる組成物の流動性を高めて賦形性を良好なものと
し、又、セメント硬化体中の過剰な水分を吸収しセメン
ト粒子間中の空隙を埋める接合剤となりうる高分子物質
ならば特に限定されず、たとえばメチルセルロース、ヒ
ドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピル
メチルセルロース等のセルロースエーテル、ポリビニル
アルコール、ポリアクリル酸などがあげられる。上記水
溶性高分子物質の添加量は、０．５重量部未満では組成
物の流動性が悪く、５重量部をこえると得られる成形体
の耐水性が低下するため０．５〜５重量部が好ましい。

【００２１】本発明においてさらに必要に応じて無機質
充填材が添加されてもよい。無機質充填材は、水に溶解
せず、水硬性無機物質の硬化反応を阻害せず、本発明の
製造方法で使用されるあらゆる構成材料の作用を著しく
阻害しないものならば特に限定されず、たとえば珪砂、
川砂等のセメントモルタル用骨材、フライアッシュ、シ
リカフラワー、シリカフューム、ベントナイト、高炉ス
ラグ等の混合セメント用混合材、セピオライト、ウォラ
ストナイト、マイカ等の天然鉱物、炭酸カルシウムなど
があげられる。これらは単独で使用されてもよいし、２
種類以上併用されてもよい。

【００２２】上記無機質充填材は、平均粒径が０．０３
μｍ未満のものであると、得られる成形体の強度が低下
し、５００μｍをこえると無機質充填材の粒子が分散し
難くなるため、衝撃強度が低下するので、０．０３〜５
００μｍが好ましい。上記無機質充填材は、添加量が水
硬性無機物質１００重量部に対し２００重量部をこえる
と、得られる成形体の強度が低下するため２００重量部
以下が好ましい。

【００２３】本発明２の水硬性無機質成形体の製造方法
は、上記水硬性無機物質、水及び本発明１の水硬性無機
質成形体用軽量骨材からなる組成物を混練した後、押出
成形することを特徴とする。

【００２４】本発明２における押出成形法は従来公知の
押圧成形法が使用できる。本発明の製造方法で得られた
水硬性無機質成形体は、水硬性無機物質としてたとえば
石膏のように硬化速度の速いものを用いれば、成形中、
たとえば押圧成形の際に加熱することにより、成形と同
時に硬化させることもでき、又、得られた成形体を時間
をかけて自然養生を行ってもかまわないが、硬化反応の
遅いたとえばポルトランドセメントのような水硬性無機
物質を使用する場合には、成形体を加熱、加湿するな
ど、従来公知の方法により養生を行うことにより、硬化
反応を促進でき、機械的物性を向上することができるの
は言うまでもない。

【００２５】

【実施例】本発明の詳細を実施例をもって説明する。 実施例１〜３ 末端にアルコキシ基を有するシラン化合物のモノマー
（東亜合成化学社製、商品名；アクアプルーフ２０Ｊ）
の２０重量％水溶液１００重量部中に、篩で平均粒径
０．５ｍｍに分級した比重０．７のフライアッシュバル
ーン５０重量部を浸漬し、５分間攪拌した後１００℃で
８時間加熱して上記シラン化合物を硬化させて、水硬性
無機質成形体用軽量骨材１を５５重量部得た。表１に示
す所定量の普通ポルトランドセメント（小野田セメント
社製）、フライアッシュ（関電化工社製）、ポリプロピ
レン繊維（ダイワ社製、商品名；ＰＺＬ１２ｄ）、ヒド
ロキシプロピルメチルセルロース（２０℃における２％
水溶液の粘度が３０，０００ｃｐｓのもの）、パルプ
（興人社製、商品名；ＨＰ１０６）を１０リットルのミ
キサー（アイリッヒ社製、商品名；アイリッヒミキサー
ＲＶ０２）に入れて１０００ｒｐｍで約２分間混合し、
所定量の水を添加してさらに１０００ｒｐｍで２分間、
さらに上記水硬性無機質成形体用軽量骨材１を添加して
５００ｒｐｍで２分間混合した。得られた混合物をニー
ダーで４分間混練しその混練物を押出機（宮崎鉄工社
製、商品名；ＭＶ−１００）に供給し、厚み１５ｍｍ、
幅２００ｍｍの平板を成形した。

【００２６】実施例４ 末端にアルコキシ基を有するシラン化合物のオリゴマー
（住友精化社製、商品名；アクアシール２００Ｓ）に、
篩で平均粒径０．５ｍｍに分級した比重０．７のフライ
アッシュバルーンを浸漬し、実施例１と同様にして水硬
性無機質成形体用軽量骨材２を得、実施例１と同様にし
て平板を成形した。

【００２７】実施例５ フライアッシュバルーンの代わりに比重０．４のパーラ
イト（東邦パーライト社製、商品名；ＮＯ．ＴＭ）を篩
で粒径０．１５〜３．５ｍｍに分級して使用したこと以
外は実施例１と同様にして水硬性無機質成形体用軽量骨
材３を得、実施例１と同様にして平板を成形した。

【００２８】実施例６ 末端にアルコキシ基を有するシラン化合物として、トリ
メチルメトキシシランを使用したこと以外は、実施例４
と同様にして水硬性無機質成形体用軽量骨材４を得、実
施例１と同様にして平板を成形した。

【００２９】実施例７ 末端にアルコキシ基を有するシラン化合物として、ジメ
チルジメトキシシランを使用したこと以外は、実施例４
と同様にして水硬性無機質成形体用軽量骨材５を得、実
施例１と同様にして平板を成形した。

【００３０】実施例８ 末端にアルコキシ基を有するシラン化合物として、メチ
ルトリメトキシシランを使用したこと以外は、実施例４
と同様にして水硬性無機質成形体用軽量骨材６を得、実
施例１と同様にして平板を成形した。

【００３１】比較例１、２ 本発明１の水硬性無機質成形体用軽量骨材にかえて、篩
で平均粒径０．５ｍｍに分級した比重０．７平均粒径
０．５ｍｍのフライアッシュバルーン（以下未処理フラ
イアッシュバルーンという）を使用したこと以外は、実
施例１と同様にして平板を成形した。

【００３２】比較例３ 比重０．４のパーライト（東邦パーライト社製、商品
名；ＮＯ．３Ｆ）を篩で粒径６．０〜８．０ｍｍに分級
して使用したこと以外は実施例１と同様にして水硬性無
機質成形体用軽量骨材８を得、実施例１と同様にして平
板を成形した。

【００３３】比較例４ 比重１．０２、平均粒径０．４ｍｍのシラスバルーン
（イチチ化成社製、商品名；ＭＳＢ３０１１）を使用し
たこと以外は実施例１と同様にして水硬性無機質成形体
用軽量骨材９を得、実施例１と同様にして平板を成形し
た。

【００３４】得られた水硬性無機質成形体用軽量骨材１
〜８を破砕し、シラン化合物がどこまで浸透しているか
を顕微鏡で観察したところ、すべての骨材の外表面、孔
の内部及び内表面に硬化層が積層されていた。

【００３５】又、実施例１〜８、比較例１〜４で得られ
た成形体を、９０％ＲＨにおいて２４時間養生し、硬化
体を得た後、以下の試験に供した。 密度 得られた硬化体を切断して試験片を得、重量を測定して
体積で除した。 曲げ強度 得られた硬化体を切断して試験片を得、曲げ強度を、Ｊ
ＩＳ Ａ １４０８の方法に準じて測定し、曲げ強度と
した。 凍結融解性 得られた硬化体の平面部を切断して試験片を得、ＡＳＴ
Ｍ Ｃ ６６６Ａ の方法に準じて凍結融解を行い、１
０サイクル毎に試験片を取り出して外観を目視で観察
し、２００サイクルで変化のないものには○、変化のあ
ったものについては変化の発生したサイクル数を記し
た。 製品外観 得られた硬化体の表面状態を目視で観察し、良好なもの
には○、凹凸又は皺の発生しているものには×を記し
た。

【００３６】以上の結果を表２に併せ示した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【表２】

【００３９】

【発明の効果】本発明１の水硬性無機質成形体用軽量骨
材は、特定の比重、平均粒径を有する無機多孔質軽量骨
材の実質的に全表面に、少なくとも一つの末端にアルコ
キシ基を有するシラン化合物の硬化層が積層されている
ものであるから、上記水硬性無機質成形体用軽量骨材に
十分な吸水防止性能を賦与することができ、水硬性無機
質組成物に添加したときに流動性が良好で、水／セメン
ト比が小さくても成形圧力が上がることなしに成形で
き、上記水硬性無機質成形体用軽量骨材を破壊すること
がない。

【００４０】本発明２の水硬性無機質成形体の製造方法
は、水硬性無機物質に特定量の本発明１の水硬性無機質
成形体用軽量骨材及び水からなる組成物を混練した後、
押出成形するものであるから、表面の平滑性に優れ、耐
凍結融解性等の耐久性に優れた水硬性無機質硬化体を得
ることができる。

【００４１】従って、本発明の水硬性無機質成形体用軽
量骨材及び水硬性無機質成形体の製造方法によれば、内
装材、外装材等の建築材料に好適に使用できる水硬性無
機質硬化体を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 18:08 Ｂ 2102−4Ｇ 20:00 Ａ 2102−4Ｇ 20:02 Ｚ 2102−4Ｇ 24:42 Ａ 2102−4Ｇ 16:02 Ｚ 2102−4Ｇ 16:06 Ａ 2102−4Ｇ 24:38） Ｄ 2102−4Ｇ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比重０．０１〜１．０、平均粒径０．０
   １〜５ｍｍの無機多孔質軽量骨材の実質的に全表面に、
   少なくとも一つの末端にアルコキシ基を有するシラン化
   合物の硬化層が積層されていることを特徴とする水硬性
   無機質成形体用軽量骨材。
2. 【請求項２】 水硬性無機物質１００重量部、請求項１
   記載の水硬性無機質成形体用軽量骨材１０〜１００重量
   部及び水５０〜１００重量部からなる組成物を混練した
   後、押出成形することを特徴とする水硬性無機質成形体
   の製造方法。