JPH0667788B2 - 無機硬化体組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、セメント硬化体や石膏硬化体のような無機硬
化体の組成物に関するものである。

［背景技術］ セメント硬化体や石膏硬化体など無機硬化体を軽量化す
るにあたって、従来より軽量骨材を配合することがなさ
れている。この軽量骨材としてはパーライトなどの無機
軽量骨材が多用されるが、近時発泡ポリスチレンなどの
有機質重合体の発泡ビーズも軽量骨材として注目されて
いる。

しかしこれらのような軽量骨材を用いた場合、セメント
や石膏などの水硬性無機物質にケイ砂などの充填材と共
に軽量骨材を配合し、これを水と共に混練する際および
成形の際に、軽量骨材、特に発泡ポリスチレンなどの発
泡ビーズは水に対する親和性が低いため、混練物から軽
量骨材が分離し易い傾向があり、しかも比重の軽い軽量
骨材は他の配合物との間の比重差によっても分離しやす
い傾向があるということが問題となるものである。すな
わち、軽量骨材がこのように分離されると均一な無機硬
化体の成形品を得ることができなくなるのはもちろん、
成形品の表面に軽量骨材が浮き出て成形品の表面に凹凸
が生じ、成形品を平滑面に形成することができず、金型
の型面の再現性が悪くて複雑で精密な形状や模様を形成
させることができないという問題が生じるものである。
また発泡ポリスチレンなどの発泡ビーズを軽量骨材とし
て使用する場合は、成形の際の加圧でこの発泡ビーズが
圧縮変形され、そして加圧の解除で元の状態に発泡ビー
ズは戻ることになるが、このときに成形品に歪みや材料
切れなどの欠陥を生じさせるおそれがあるという問題も
あった。

［発明の目的］ 本発明は、上記の点に鑑みて為されたものであり、軽量
化して成形をおこなうことができるのはもちろん、欠陥
なく且つ均一な組成で成形をおこなうことができると共
に表面平滑で複雑かつ精密な形状や模様に成形をおこな
うことができる無機硬化体組成物を提供することを目的
とするものである。

［発明の開示］ しかして本発明に係る無機硬化体組成物は、抄造や注
型、押出等の成形用の無機硬化体組成物において、水硬
性無機物質を主成分とし、吸水膨潤状態での圧壊強度が
２．０kg／cm²以上である水膨潤性樹脂が配合されて成
ることを特徴とするものであり、以下本発明を詳細に説
明する。

水硬性無機物質としては普通ポルトランドセメントなど
のセメントや石膏などを用いることができ、この水硬性
無機物質にケイ砂などの充填材、その他必要に応じて有
機繊維や無機繊維などの補強材等、そして水膨潤性樹脂
を配合して無機硬化体組成物を調製し、これを水ととも
に混練することによって混練物を調製して、この混練物
を抄造や注型、押出しなどの工法による成形に供するも
のである。

ここで水膨潤性樹脂は、自重の３０倍程度以上の水を吸
水して数倍から数百倍程度に体積が増加するように膨潤
を生じるもので、特公昭５５−１９２４３号公報におい
て紹介されているほか、ポリビニルアルコール‐ポリア
クリル酸塩共重合体、アクリル酸ソーダ系重合体、アク
リル酸‐アクリルアミド共重合体などを用いることがで
き、種々のものが市販されている。なかでも成形性など
の点においてポリビニルアルコール‐ポリアクリル酸塩
共重合体が用いて好ましい。水膨潤性樹脂の配合量は、
上記混練物における固形分全量に対して０．０５〜３．
０重量％に設定するのが好ましい。配合量が０．０５重
量％未満であると後述するところの水膨潤性樹脂を配合
したことによる効果を期待することができず、また３．
０重量％を超えると成形された無機硬化体の強度など物
性や不燃性を損ねるおそれがあると共に水硬性無機物質
の硬化を阻害するおそれも生じることになる。

そして上記のように抄造や注型、押出しなどによって成
形した成形品を養生硬化させ、無機硬化体の製品を得る
ことができるものであるが、成形品内には多量の水を含
水して膨潤した水膨潤性樹脂が配合されており、養生硬
化ののちにおいては水膨潤性樹脂内の水分は乾燥や分解
によって除去された状態となり、この水分が除去された
水膨潤性樹脂の部分において無機硬化体製品内に空隙が
形成され、ポーラス状となって軽量化された無機硬化体
製品を得ることができることになるのである。このよう
に水膨潤性樹脂によって空隙が無機硬化体製品に形成さ
れることになるため、水膨潤性樹脂としては、吸水膨潤
状態で粒径が２．０mm以下のものを用いるようにするの
がよい。吸水膨潤状態で水膨潤性樹脂の粒径が２．０mm
を超えるようであると、無機硬化体製品に形成される個
々の空隙が大き過ぎて強度などに影響が出ると共に、製
品表面の平滑さが損なわれ易くなるなどの問題を生じる
おそれがある。

ここで、水膨潤性樹脂は吸水時のゲル強度が高いために
良好な結果を得ることができる。すなわち、ゲル強度が
低いと無機硬化体組成物の混練物が柔らかくなって押出
し成形のように硬練りの混練物を用いる必要のある成形
には用いることができないが、このように水膨潤性樹脂
はゲル強度が高くて硬練りの混練物を調製することがで
きるために、押出しによる成形においても軽量化した無
機硬化体製品を得ることができることになるものであ
る。

そしてまた、上記した配合の無機硬化体組成物を水とと
もに混練しまた成形するにあたって、水膨潤性樹脂は新
水性表面であるために混練物における水と良好に馴染
み、セメントなどの水硬性無機物質や他の充填材と親和
性が良好で、しかも混練物中において水膨潤性樹脂は吸
水して比重が高められた状態として存在するものであっ
てセメントなどの水硬性無機物質や他の充填材との比重
差が小さくなり、この結果水膨潤性樹脂が混練物から分
離したり表面へ浮き上がったりすることを防止すること
ができ、ラテックスなどのような添加剤を配合するよう
な必要なく均一な混合物として混練をおこなうことがで
きると共に、さらに水膨潤性樹脂の周囲は十分にセメン
ト粒子などの水硬性無機物質や他の充填材で被覆される
ことになる。従ってこの混練物を抄造や注型、押出しな
どの工法で成形して無機硬化体の成形品を成形するにあ
たって、均一な組成の成形品を得ることができると共
に、成形品表面への水膨潤性樹脂の浮き上がりがなく、
成形品の表面を凹凸の少ない平滑面に形成して金型の型
面の再現性が良くて複雑で精密な形状や模様を形成させ
ることができることになるものである。そしてこのよう
に水膨潤性樹脂は混練物中に均一に分散されるために、
吸水して膨潤した水膨潤性樹脂から水が除去されること
によって上記したように形成される無機硬化体製品の空
隙はその表面に多数が現れるようなことがなく、さらに
は空隙は独立して形成されることが多くて連続気泡が少
なく独立気泡が多い無機硬化体製品を得ることができる
ことになる。

ここにおいて、水膨潤性樹脂として吸水膨潤状態での圧
壊強度が２．０Kg／cm²以上の強度を有するものを用い
るのが好ましい。このように水膨潤性樹脂の吸水膨潤状
態の圧壊強度が高いと、無機硬化体組成物を水とともに
混合攪拌する際の攪拌力などの外力や、成形をおこなう
際の抄造成形における圧搾や注型成形における成形圧や
押出し成形における押出し圧などの外力に対して抵抗力
が強く、破壊されたりすることがなく一定条件での製造
が可能になるものである。特に２Kg／cm²以上の圧力が
作用することになる真空押出し成形による成形が可能に
なるものである。そして成形時の加圧力が水膨潤性樹脂
に圧縮力として作用するが、水膨潤性樹脂は吸水して水
分を含んでいる状態にあるため、水膨潤性樹脂が圧縮さ
れる変形を受けることが少なく、圧縮変形されたときの
加圧力解放の際における変形の戻り（スプリングバッ
ク）で成形品に歪みなどが発生して製品に欠陥が生じる
というようなおそれがないものである。

また成形品を養生硬化するにあたって、常圧または加圧
下で５０℃以上の湿熱養生をおこなうかもしくはオート
クレーブ養生をおこなうようにすれば、水膨潤性樹脂の
吸水性を低減させることができ、良好に空隙を形成させ
た軽量の無機硬化体製品を得ることができる。このと
き、水硬性無機物質としてセメントのような高アルカリ
性物質を用い、高アルカリ状態でこのような養生をおこ
なうようにすれば、この吸水性の低減を促進させること
ができる。一方、水硬性無機物質として石膏のように比
較的中性に近いものを用い、比較的中性条件下で温和な
条件で養生乾燥をおこなうようにすれば、水膨潤性樹脂
の吸水性を可逆的に保持させたまま水膨潤性樹脂を乾燥
させることができ、無機硬化体の製品状態においても水
膨潤性樹脂に吸水性を発揮させて結露水を吸収させたり
することができることになる。そして、これら養生をお
こなうにあたって、水膨潤性樹脂中には多量の水分が吸
水されているため、養生硬化の過程において急速な乾燥
を受けることをこの水膨潤性樹脂に含まれる水分によっ
て防止することができるものである。

次に本発明を実施例によって例証する。

実施例１ 水膨潤性樹脂としてスミカゲルＳ‐５０（住友化学工業
株式会社製）を用いた第１表に示す配合の無機硬化体組
成物を水とともに混練し、これを手抄き抄造機によって
抄造して１５mm厚みのシートに脱水成形したのち、１０
Kg／cm²、１０分間の条件で加圧成形した。得られたシ
ートを６０℃で３日間湿熱養生し、こののち２週間室内
に放置して無機硬化体を得た。このようにして得られた
無機硬化体の物性を第２表に示す。

比較例１ 実施例１における水膨潤性樹脂の替わりに黒曜石パーラ
イト（見掛け比重０．３、最大粒径２mm）を２０重量部
の配合量で用いるようにした第１表の配合のものを用い
た他は、実施例１と同様にして無機硬化体を得た。この
ようにして得られた無機硬化体の物性を第２表に示す。

実施例２ 水膨潤性樹脂としてスミカゲルＳＰ‐５２０（住友化学
工業株式会社製）を用いた第１表に示す配合の無機硬化
体組成物を水とともに混練し、これを深さ５mmの凹凸を
有する型上に注型して一夜放置した後、脱型して１８０
℃で１０時間湿熱養生し、さらに室温に２週間放置して
無機硬化体を得た。このようにして得られた無機硬化体
の物性を第２表に示す。この無機硬化体は第２表にも示
されるように比重０．６３の均質な軽量体であった。

比較例２ 水膨潤性樹脂のみを除いた他は殆ど実施例２の配合と同
じ第１表に示す配合のものを用いた他は、実施例２と同
様にして無機硬化体を得た。このようにして得られた無
機硬化体の物性を第２表に示す。このものにあっては、
成形時に粒子成分のみ沈降して上層には多量の分離した
水が存在するものであって、硬化乾燥後は比重１．６５
と高く脆弱な無機硬化体であった。

比較例３ 水膨潤性樹脂の替わりに発泡ポリスチレン（見掛け比重
０．０５、最大粒径２mm）を５．０重量部配合し、さら
に水の配合を４０重量部にした他は殆ど実施例２の配合
と同じ第１表に示す配合のものを用いた他は、実施例２
と同様にして無機硬化体を得た。このようにして得られ
た無機硬化体の物性を第２表に示す。このものにあって
は、成形時に粒子分やセメントペーストが沈降すると共
に発泡ポリスチレンが表層に浮上し、しかも浮上した発
泡ポリスチレン表面はセメントペーストの付着が少なく
て得られた無機硬化体の表面が粗々しい面に形成され
た。

実施例３ 水膨潤性樹脂としてスミカゲルＳＰ‐５２０（住友化学
工業株式会社製）を用いた第１表に示す配合の無機硬化
体組成物を水とともに混練し、これを型上に注型して一
夜放置した後、脱型してさらに室温に２週間放置するこ
とによって厚み１２mmの無機硬化体を得た。このように
して得られた無機硬化体の物性を第２表に示す。この無
機硬化体は第２表にも示されるように比重０．５５の均
質な軽量体であった。

実施例４ 水膨潤性樹脂としてスミカゲルＳ‐５０（住友化学工業
株式会社製）を用いた第１表に示す配合の無機硬化体組
成物を水とともに混練し、これを３Kg／cm²の加圧下真
空押出し成形して１２mm厚みの成形品を得た。これを一
夜放置した後１５０℃で１５時間湿熱養生し、さらに室
温に２週間放置して無機硬化体を得た。このようにして
得られた無機硬化体の物性を第２表に示す。またこのも
のにおける押出し金型の開口寸法に対する無機硬化体製
品の厚み寸法は１．０５倍であった。

比較例４ 水膨潤性樹脂を除いた他は実施例４の配合と同じ第１表
に示す配合のものを用いた他は、実施例４と同様にして
押出し成形をおこなった。しかしこの配合のものは成形
が不可能であった。

比較例５ 水膨潤性樹脂の替わりに発泡ポリスチレン（見掛け比重
０．０２、最大粒径２mm）を０．８５重量部配合し、さ
らに水の配合を４０重量部にした他は殆ど実施例４の配
合と同じ第１表に示す配合のものを用いた他は、実施例
４と同様に成形をおこなって無機硬化体を得た。このよ
うにして得られた無機硬化体の物性を第２表に示す。こ
のものにあっては、成形品において板厚方向に平行な微
細な割れが観察された。またこのものにおける押出し金
型の開口寸法に対する無機硬化体製品の厚み寸法は１．
２０倍であった。

第２表の結果、水膨潤性樹脂を配合した実施例１乃至４
のものは、いずれも軽量化した無機硬化体の成形を良好
におこなうことができ、またいずれの実施例のものも欠
陥なく外観が良好で表面の平滑さが優れているものであ
った。そして実施例４と比較例５とにおける金型の開口
寸法と無機硬化体製品の厚み寸法との差の結果、水膨潤
性樹脂は圧縮変形をあまり受けていないことが確認され
る。

［発明の効果］ 上述のように本発明に係る無機硬化体組成物は、抄造や
注型、押出等の成形用の無機硬化体組成物において、水
硬性無機物質を主成分とし、吸水膨潤状態での圧壊強度
が２．０Kg／cm²以上である水膨潤性樹脂が配合された
ものであるから、かかる組成体を水とともに混練して成
形した成形品内には多量の水を含水して膨潤した状態で
水膨潤性樹脂が存在することになり、養生硬化ののちに
おいては水膨潤性樹脂内の水分は除去されてこの水分が
除去された水膨潤性樹脂の部分において無機硬化体製品
内に空隙が形成され、ポーラス状となって軽量化された
無機硬化体製品を得ることができるものである。しかも
水膨潤性樹脂は親水性表面であるために混練物における
水と馴染み、水硬性無機物質などとの親和性が良好で、
さらに水膨潤性樹脂は吸水して比重が高められた状態と
して存在して水硬性無機物質などとの比重差が小さくな
り、この結果水膨潤性樹脂が分離したり表面へ浮き上が
ったりするようなことがなく、均一な組成の成形品を得
ることができると共に成形品の表面を凹凸の少ない平滑
面に形成することができて金型の型面の再現性が良くて
複雑で精密な形状や模様を形成させることができること
になるものである。また吸水膨潤状態での圧壊強度が
２．０Kg／cm²以上である水膨潤性樹脂が配合されてい
るので、抄造成形における圧搾や注型成形における成形
圧や押出成形における押出圧、或いは混合攪拌する際の
攪拌力などの外圧に対して抵抗力が強く、水膨潤性樹脂
が破壊されたりすることがなく一定条件での製造が可能
になるものである。つまり成形時に加圧力が水膨潤性樹
脂に圧縮力として作用しても水膨潤性樹脂は吸水して水
分を含んでいる状態にあって圧縮される変形を受けるこ
とが少なく、加圧力解放の際における変形の戻りも少な
くなって、成形品に歪みなどが発生して製品に欠陥が生
じるというようなおそれがないものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】抄造や注型、押出等の成形用の無機硬化体
   組成物において、水硬性無機物質を主成分とし、吸水膨
   潤状態での圧壊強度が２．０kg／cm²以上である水膨潤
   性樹脂が配合されて成ることを特徴とする無機硬化体組
   成物。
2. 【請求項２】水膨潤性樹脂が固形分全量に対して０．０
   ５から３．０重量％配合されて成ることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の無機硬化体組成物。
3. 【請求項３】水膨潤性樹脂がポリビニルアルコール−ポ
   リアクリル酸塩共重合体であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の無機硬化体組成物。