JPH0733504A

JPH0733504A - 無機質組成物

Info

Publication number: JPH0733504A
Application number: JP18021393A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Yokoyama; 祐三横山; Hiroyuki Takihana; 裕之瀧華
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1993-07-21
Filing date: 1993-07-21
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量で且つ断熱性に優れた無機質成形体を製造
する原料として用いて好適な無機質組成物を提供する。【構成】ＳｉＯ₂：Ｋ₂Ｏ＝１．５：１（モル比）の珪
酸カリ水溶液（濃度５２％）７０重量と、ＳｉＯ₂：Ａ
ｌ₂Ｏ₃＝１３：３のシリカアルミナ粉体（粒度０．１
〜１μｍ）３０重量部からなる無機硬化性物質Ａを準備
する。無機硬化性物質Ａ１００重量部、塩化ビニリデン
特殊粒状発泡体Ａ３．３重量部、ポリプロピレン繊維
０．５５重量部をスクリュー式ミキサーにて混合攪拌
し、均一なペーストを得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量で且つ断熱性に優
れた無機質成形体を製造する原料として用いて好適な無
機質組成物である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、粒状発泡体を混入した軽量無
機質成形体が種々提案されている。例えば、特開昭５７
─７７０６６号公報には、水溶性アルカリ金属珪酸塩、
金属系発泡剤、水溶性アルカリ金属珪酸塩の硬化剤、発
泡安定剤及び水を有効成分とする発泡体製造用組成物
に、塩化ビニル、フェノール、ユリア、スチレン、ウレ
タン、エチレン等から調整された合成樹脂の粒状発泡体
もしくは粉状粉砕物を添加することにより、製品のかさ
比重をより小さくするができることが記載されている。

【０００３】又、特公昭４２─２０７１９号公報には、
表面がオルガノシロキサールで被覆されている泡状微粒
スチロール重合物を、セメント、水及び場合により添加
物と混合し、混合物を成形し硬化させることにより製品
のかさ比重を小さくすることができることが記載されて
いる。

【０００４】又、特開昭６３─３０３８１号公報には、
セメント、骨材、補強繊維の配合物からなる軽量セメン
ト製品の製造方法において、粒径が１〜１００μｍで発
泡倍率が２０〜１００倍のポリ塩化ビニリデン系樹脂の
中空粒子を添加することによって、製品のかさ比重を小
さくすることできることが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開昭５７─
７７０６６号公報に記載されているような塩化ビニル、
スチレン、エチレン等から調整された合成樹脂の粒状発
泡体もしくは粉状粉砕物や、特公昭４２─２０７１９号
公報に記載されているような表面がオルガノシロキサー
ルで被覆されている泡状微粒スチロール重合物等は、耐
熱性が悪いために、製品を長期間高温で使用した場合
に、熱収縮又は溶解してしまうために、製品の強度及び
断熱性を長期間維持することができないという問題点が
ある。

【０００６】又、特開昭５７─７７０６６号公報に記載
されているようなフェノール、ユリア、ウレタン等から
調整された合成樹脂の粒状発泡体は、硬質で脆いため
に、混合中の剪断あるいは圧縮により破壊され易く、
又、それらの合成樹脂の発泡体の粉状破壊物は、粉砕中
に気泡が破壊されてしまうために、軽量で且つ断熱性に
優れた製品を得ることができないという問題点がある。

【０００７】又、特開昭６３─３０３８１号公報に記載
されているようなポリ塩化ビニリデン系樹脂の中空粒子
は、粒子の中心部が中空とされているために、混合中の
剪断あるいは圧縮により破壊してしまうため、やはり、
軽量で且つ断熱性に優れた製品を得ることができないと
いう問題点がある。

【０００８】本発明は、上記の如き従来の問題点を解消
し、耐熱性に優れ且つ耐破壊性に優れた粒状発泡体を用
いることにより、軽量で且つ断熱性に優れた無機質成形
体を製造する原料として用いて好適な無機質組成物を提
供することを目的としてなされたものである。

【課題を解決するための手段】本発明は、無機硬化性物
質と、独立気泡の多気泡を有し且つ実質的に球状の塩化
ビニリデン系樹脂粒状発泡体からなる無機質組成物であ
る。

【０００９】本発明において、無機硬化性物質として
は、例えば、普通ポルトランドセメント、アルミナセメ
ント、耐酸セメント、耐火セメント、石膏等の水硬性無
機物質、水ガラスとその硬化剤の混合物などが使用され
る。水ガラスは、一般式ＳｉＯ₂／Ｒ₂Ｏ（Ｒはアルカ
リ金属を示す）で表されるアルカリ金属珪酸塩の水溶液
を指す。

【００１０】アルカリ金属としては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、
Ｒｂが挙げられるが、入手の容易さ、コスト、及び発
泡、硬化が容易なＮａ、Ｋが好適に使用される。水ガラ
スのＳｉＯ₂／Ｒ₂Ｏのモル比は、０．５〜４のものが
好ましく、更に好ましくは０．８〜２．５である。モル
比が０．５より小さいと、硬化体中の結合剤成分となる
ＳｉＯ₂に対するアルカリ金属の含有量が多くなり、耐
水性が低下し、逆に、４より大きいと、アルカリ金属水
溶液のｐＨが低くなり、無機固体成分との反応性が低下
する傾向がある。

【００１１】アルカリ金属珪酸塩水溶液の濃度は、アル
カリ金属塩が１０〜８０重量％が好ましい。濃度が１０
重量％より低いと、アルカリ金属珪酸塩水溶液のｐＨが
低くなり、アルカリ金属珪酸塩の反応性が低下するとと
もに、得られる無機質成形体の強度が低下し、逆に、８
０重量％より高いと、アルカリ金属珪酸塩水溶液の粘度
が高くなり、混合成形時の作業性が低下する傾向があ
る。

【００１２】硬化剤としては、セメント類、シリカダス
ト、酸化亜鉛、酸性金属酸化物、高級脂肪酸の２価以上
の金属塩、カルボキシル基を有する水溶性高分子の２価
以上の金属塩、燐酸塩、ほう酸塩、２価金属の硫酸塩、
２価金属の亜硫酸塩、ケイフッ化物等が使用される。

【００１３】硬化剤の添加量は、アルカリ金属珪酸塩水
溶液中のアルカリ金属珪酸塩１００重量部に対して、５
〜５０重量部が好ましい。添加量が５重量部よりも少な
いと、硬化剤と反応しないアルカリ金属珪酸塩が多くな
るため、得られる無機質成形体の耐水性が低下し、逆
に、５０重量部よりも多いと、反応性が高すぎて作業性
が悪い傾向がある。

【００１４】無機硬化性物質としては、特開平４─５９
６４８に記載されているような、水ガラスとシリカアル
ミナ質粉体の混合物を使用することもできる。水ガラス
としては、上記と同様のものが使用される。シリカアル
ミナ質粉体としては、その組成がＳｉＯ₂：１０〜９０
重量％、Ａｌ₂Ｏ₃：９０〜１０重量％のものが好まし
く、例えば、フライアッシュ、アルミナ系研磨剤を製造
する際のダスト、メタカオリン、粉砕焼成ボーキサイト
等が挙げられるが、組成と粒度が適当であればこれらに
限定されるものではない。

【００１５】シリカアルミナ質粉体の添加量は、アルカ
リ金属珪酸塩水溶液１００重量部に対して、２０〜２０
０重量部が好ましく、更に好ましくは２５〜１２５重量
部である。添加量が２０重量部より少ないと、アルカリ
金属珪酸塩と反応しない硬化剤が多くなり、得られる無
機質成形体の耐水性が低下し、逆に、２００重量部より
多いと、アルカリ金属珪酸塩をつなぐ結合材成分が少な
く、得られる無機質成形体の強度が低下するとともに、
混合成形時の作業性が悪くなる傾向がある。

【００１６】本発明において、無機硬化性物質として水
硬性無機物質を用いた場合、水の添加量は、水硬性無機
物質１００重量部に対して、２０〜１００重量部が好ま
しい。添加量が２０重量部よりも低いと、スラリーの粘
度が高く十分発泡せず、逆に、１００重量部より多い
と、得られる無機質成形体の強度が低下する傾向があ
る。無機硬化性物質として水ガラスを用いた場合、必要
に応じて粘度の調整剤として水が添加されてもよい。水
の添加量は、水ガラス１００重量部に対して、１００重
量部以下が好ましい。水の添加量が多いと、得られる無
機質成形体の強度が低下する傾向がある。

【００１７】本発明において使用される、塩化ビニリデ
ン系樹脂粒状発泡体としては、多気泡且つ独立気泡であ
り、実質的に球状のものが使用される。塩化ビニリデン
系樹脂粒状発泡体は、多数の気泡を有するので、単一の
独立気泡のものに比べて強度が強く、且つ、実質的に球
形であるため、混合混練中に剪断力がかかりにくく、そ
のためセルが破壊されにくい。このような塩化ビニリデ
ン系樹脂粒状発泡体の例として、旭化成社製、商品名
「セルモア」等が挙げられる。

【００１８】塩化ビニリデン系樹脂粒状発泡体の平均粒
径は、０．０１〜２０ｍｍが好ましい。平均粒径が０．
０１ｍｍ未満の場合には、発泡体のの分散性が低下する
傾向があり、逆に２０ｍｍを超える場合には、得られる
無機質成形体の強度が低下する傾向がある。

【００１９】塩化ビニリデン系樹脂粒状発泡体のかさ密
度は、０．０１〜１．０（ｇ／ｃｍ ³）が好ましく、更
に好ましくは０．０１〜０．２（ｇ／ｃｍ³）である。
かさ密度が０．０１ｇ／ｃｍ³未満の場合には、粒状発
泡体の強度が低下し、逆に、１．０ｇ／ｃｍ³を超える
場合には、軽量化の意味を失う傾向がある。

【００２０】塩化ビニリデン系樹脂粒状発泡体の置換
率、つまり、無機質組成物中に占める粒状発泡体の占め
る割合は、体積％で２〜７０％が好ましい。空隙率が、
２％未満の場合には、粒状発泡体未添加の場合に比べて
断熱性の向上が見られなず、逆に、７０％を越える場合
には、粒状発泡体の強度低下が著しく、実質上保形不可
能となる。

【００２１】本発明における無機質組成物中には、必要
に応じて、適宜、発泡剤、発泡助剤、補強繊維、充填
剤、増粘剤等を添加してもよい。

【００２２】発泡剤としては、例えば、Ｍｇ、Ｃａ、Ｃ
ｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇ
ａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン等の金属粉末や、過酸
化水素、過酸化曹達、過酸化カリ、過ほう酸曹達等の過
酸化物等が挙げられる。このうち、コスト、安全性、入
手の容易さ、混合のし易さより、Ａｌの金属粉と、過酸
化水素が好適に使用される。

【００２３】金属粉末からなる発泡剤としては、平均粒
径１〜２００μｍのものが好適に使用される。平均粒径
が１μｍより小さいと、無機質組成物への分散性が低下
し、反応性が高くなり発泡が速くなり過ぎ、逆に、２０
０μｍより大きいと、反応性が低下する傾向がある。金
属粉末からなる発泡剤の添加量は、無機硬化性物質１０
０重量部に対して、５重量部以下が好ましい。添加量が
５重量部より多いと、発泡ガスが過剰となり、破泡する
傾向がある。

【００２４】過酸化物からなる発泡剤としては、水溶液
濃度が０．１〜３５％のものが好適に使用される。水溶
液濃度が０．１％より薄いと、粘度が低下し発泡が安定
せず、逆に、３５％よりも濃いと、発泡が速くなり過
ぎ、安定して発泡することができなくなる傾向がある。
過酸化物からなる発泡剤の添加量としては、無機硬化性
物質１００重量部に対して、４重量部以下が好ましい。
添加量が４重量部より多いと、発泡ガスが過剰となり、
破泡する傾向がある。

【００２５】発泡助剤は、発泡の安定化のために添加さ
れ、例えば、シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アルミ
ナゲル等の多孔質粉体、ステアリン酸金属塩、パルミチ
ン酸金属塩等の金属石ケンなどが挙げられる。発泡助剤
の添加量は、無機硬化性物質１００重量部に対して、５
重量部以下が好ましい。添加量が５重量部よりも多い
と、破泡等発泡に悪影響を及ぼす傾向がある。

【００２６】補強繊維は、得られる無機質成形体の強度
向上、クラック防止のために添加され、例えば、ビニロ
ン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、アクリル
繊維、レーヨン、カーボン繊維、ガラス繊維、チタン酸
カリウム繊維、アルミナ繊維、鋼繊維、スラグウール等
が挙げられる。

【００２７】補強繊維の繊維長は、１〜１５ｍｍが好ま
しい。繊維長が１ｍｍより短いと、混合時に再凝集し、
ファイバーボールを形成し、得られる無機質成形体の強
度が向上せず、逆に、１５ｍｍより長いと、無機質組成
物への分散性が低下する傾向がある。補強繊維の繊維径
は、１〜５００μｍが好ましい。繊維径が１μｍより細
いか、５００μｍより太いと、得られる無機質成形体の
補強効果が小さい傾向がある。

【００２８】補強繊維の添加量は、無機硬化性物質１０
０重量部に対して、１０重量部以下が好ましい。添加量
が１０重量部より多いと、無機質組成物への分散性が低
下する傾向がある。

【００２９】充填剤は、硬化時の収縮低減、スラリーの
流動性向上、セルの緻密化等のために添加され、例え
ば、珪砂、珪石粉、フライアッシュ、スラグ、シリカヒ
ューム、マイカ、タルク、ウォラストナイト、炭酸カル
シウム、エアロジル等が挙げられる。

【００３０】充填剤の平均粒径としては、０．０１〜１
ｍｍが好ましい。平均粒径が０．０１ｍｍより細かい
と、吸着水量の増加によって粘度が上がり作業性を低下
させ、逆に、１ｍｍより大きいと、得られる無機質成形
体の強度が低下する傾向がある。

【００３１】充填剤の添加量は、無機硬化性物質１００
重量部に対して、１００重量部以下が好ましい。添加量
が１００重量部を越える場合には、得られる無機質成形
体の強度を低下させる傾向がある。

【００３２】増粘剤としては、例えば、メチルセルロー
ス、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、メチ
ルセルロース等が挙げられる。

【００３３】本発明の無機質組成物の混合は、通常のセ
メントモルタルを混合する機械、例えば、オムニミキサ
ー、ハンドミキサー、アイリッヒミキサー、強制練りミ
キサー、生コンプラント用可傾式ミキサー、ポルテック
ミキサー等を用いることができる。混合の手順として
は、発泡剤を除く固形原料を全てまず混合し、その後液
体原料を添加混合してペーストにし、次に、発泡剤を添
加混合するのが好ましい。このようにして得られたスラ
リーを注型又は吹き付けし、発泡させ、得られた発泡体
を硬化させることにより、防水性に優れた無機質成形体
を得る。

【００３４】

【作用】本発明の無機質組成物は、無機硬化性物質と、
独立気泡の多気泡を有し且つ実質的に球状の塩化ビニリ
デン系樹脂粒状発泡体からなることにより、粒状発泡体
は耐熱性が優れており、製品を長期間高温で使用した場
合に、熱収縮又は溶解してしまうようなことがなく、
又、粒状発泡体は耐破壊性にも優れており、混合中の剪
断あるいは圧縮により破壊してしまうようなことがない
ので、軽量で且つ断熱性に優れた無機質成形体を製造す
る原料として好適に使用することができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明を実施例により説明する。（１）無機硬化性物質の準備ＳｉＯ₂：Ｋ₂Ｏ＝１．５：１（モル比）の珪酸カリ水
溶液（濃度５２％）７０重量と、ＳｉＯ₂：Ａｌ₂Ｏ₃
＝１３：３のシリカアルミナ粉体（粒度０．１〜１μ
ｍ）３０重量部からなる無機硬化性物質Ａを準備した。（２）粒状発泡体の準備表１に示したとおりの、粒状発泡体Ａ〜Ｅを準備した。

【００３６】

【表１】

【００３７】実施例１、２無機硬化性材料Ａ、ポリプロピレン繊維（大和紡績社
製、ＰＺＬ、繊維径２μｍ、繊維長６ｍｍ）、表１に示
した粒状発泡体Ａ又はＢを、それぞれ表２に示した添加
量だけスクリュー式ミキサーにて混合攪拌し、均一なペ
ーストを得た。得られたペーストを容器内に流し込み、
８５℃にて硬化を完全に行い、無機質成形体を得た。得
られた無機質成形体より、大きさ５０ｍｍ×５０ｍｍ、
厚さ５０ｍｍの試験片を切り出した。

【００３８】この試験片について、剪断や圧縮による粒
状発泡体の耐破壊性、粒状発泡体の耐熱性の評価を行っ
た。その結果を表２に併せて示した。尚、剪断や圧縮に
よる粒状発泡体の耐破壊性については、試験片の密度を
測定し、これを理論値の密度と比較することにより評価
した。即ち、試験片の密度（測定値）が密度（理論値）
とほぼ同じ場合には、剪断や圧縮による粒状発泡体の破
壊が進行していないものと判断し、密度（測定値）が密
度（理論値）よりも大きくなっている場合には、剪断や
圧縮による粒状発泡体の破壊が進行しているものと判断
する目安とした。

【００３９】又、粒状発泡体の耐熱性については、試験
片を１６０℃のオーブン中に２４時間入れて熱処理を行
い、その前後の試験片の熱伝導率を測定し、その変化に
よって評価を行った。即ち、熱処理後の試験片の熱伝導
率が熱処理前の試験片の熱伝導率とほぼ同じ場合には、
粒状発泡体の耐熱性がよく熱収縮又は溶解していないも
のと判断し、熱処理後の試験片の熱伝導率が熱処理前の
試験片の熱伝導率よりも高くなっている場合には、粒状
発泡体の耐熱性が悪く熱収縮又は溶解しているものと判
断する目安とした。

【００４０】実施例３、４無機硬化性物質Ａの代わりに、普通ポルトランドセメン
ト（小野田セメント社製）を表２に示した添加量用い、
更に、水及び珪砂粉（住友セメント社製、平均粒径１０
μｍ）をそれぞれ表２に示した添加量だけ用いたこと以
外は、実施例１、２と同様にして、剪断や圧縮による粒
状発泡体の耐破壊性、粒状発泡体の耐熱性の評価を行っ
た。その結果を表２に併せて示した。

【００４１】実施例５、６無機硬化性材料Ａの代わりに、水ガラス（ＪＩＳＫ１
４０８１号）を表３に示した添加量だけ用い、更に、
水、珪砂粉（住友セメント社製、平均粒径１０μｍ）及
びケイ弗化ソーダ（和光純薬社製）をそれぞれ表３に示
した添加量だけ用いたこと以外は、実施例１、２と同様
にして、剪断や圧縮による粒状発泡体の耐破壊性、粒状
発泡体の耐熱性の評価を行った。その結果を表３に併せ
て示した。

【００４２】実施例７、８実施例１、２の無機質組成物に、更に、タルク（山陽ク
レー社製、商品名「タルクＳＳ」、平均粒径５μｍ）、
マイカ（スゾライトマイカ「３２５Ｓ」、平均粒径４０
μｍ）、ステアリン酸カルシウム（和光純薬社製）及び
過酸化水素水（三菱ガス化学社製、３５％品を１０％に
希釈）を、それぞれ表３に示した添加量だけ用いたこと
以外は、実施例１、２と同様にして、剪断や圧縮による
粒状発泡体の耐破壊性、粒状発泡体の耐熱性の評価を行
った。その結果を表３に併せて示した。

【００４３】比較例１、２粒状発泡体として、表１に示した粒状発泡体Ｃ又はＤを
表４に示した添加量だけ用いたこと以外は、実施例１、
２と同様にして、剪断や圧縮による粒状発泡体の耐破壊
性、粒状発泡体の耐熱性の評価を行った。その結果を表
４に併せて示した。

【００４４】比較例３、４粒状発泡体として、表１に示した粒状発泡体Ｃ又はＤを
表４に示した添加量だけ用いたこと以外は、実施例３、
４と同様にして、剪断や圧縮による粒状発泡体の耐破壊
性、粒状発泡体の耐熱性の評価を行った。その結果を表
４に併せて示した。

【００４５】比較例５、６粒状発泡体として、表１に示した粒状発泡体Ｃ又はＤを
表５に示した添加量だけ用いたこと以外は、実施例５、
６と同様にして、剪断や圧縮による粒状発泡体の耐破壊
性、粒状発泡体の耐熱性の評価を行った。その結果を表
５に併せて示した。

【００４６】比較例７、８粒状発泡体として、表１に示した粒状発泡体Ｃ又はＤを
表５に示した添加量だけ用いたこと以外は、実施例７、
８と同様にして、剪断や圧縮による粒状発泡体の耐破壊
性、粒状発泡体の耐熱性の評価を行った。その結果を表
５に併せて示した。

【００４７】比較例９粒状発泡体として、表１に示した粒状発泡体Ｅを表５に
示した添加量だけ用いたこと以外は比較例３と同様にし
て、剪断や圧縮による粒状発泡体の耐破壊性、粒状発泡
体の耐熱性の評価を行った。その結果を表５に併せて示
した。

【００４８】

【表２】

【００４９】

【表３】

【００５０】

【表４】

【００５１】

【表５】

【００５２】表２〜表５からも明らかな如く、実施例１
〜８の場合には、いずれも、試験片の密度（測定値）が
密度（理論値）とほぼ同じで、剪断や圧縮による粒状発
泡体の破壊が進行していないものと判断されるととも
に、熱処理後の試験片の熱伝導率が熱処理前の試験片の
熱伝導率とほぼ同じで、粒状発泡体の耐熱性がよく熱収
縮又は溶解していないものと判断される。

【００５３】これに対して、比較例１、３、５、７の場
合の如く、粒状発泡体として、ポリスチレン発泡粒子を
用いた場合には、熱処理後の試験片の熱伝導率が熱処理
前の試験片の熱伝導率よりもかなり高くなっており、粒
状発泡体の耐熱性が悪く熱収縮又は溶解しているものと
判断される。

【００５４】又、比較例２、４、６、８、９の場合の如
く、粒状発泡体として、ポリウレタン発泡体の粉砕品又
は塩化ビニリデン共重合体中空発泡粒子を用いた場合に
は、密度（測定値）が密度（理論値）よりもかなり大き
くなっており、剪断や圧縮による粒状発泡体の破壊が進
行しているものと判断される。

【００５５】

【発明の効果】本発明の無機質組成物は、上記の如き構
成とされていることにより、軽量で且つ断熱性に優れた
無機質成形体を製造する原料として好適に使用すること
ができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 16:06）Ｚ 111:40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機硬化性物質と、独立気泡の多気泡を
有し且つ実質的に球状の塩化ビニリデン系樹脂粒状発泡
体からなることを特徴とする無機質組成物。