JPH09156972A - 珪酸化合物硬化体及びその製造方法、並びに繊維強化珪酸化合物複合材及びその製造方法 - Google Patents

珪酸化合物硬化体及びその製造方法、並びに繊維強化珪酸化合物複合材及びその製造方法

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JPH09156972A
JPH09156972A JP31524795A JP31524795A JPH09156972A JP H09156972 A JPH09156972 A JP H09156972A JP 31524795 A JP31524795 A JP 31524795A JP 31524795 A JP31524795 A JP 31524795A JP H09156972 A JPH09156972 A JP H09156972A
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JP
Japan
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acid compound
fiber
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boric acid
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JP31524795A
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Yasuo Hatogai
康夫 鳩貝
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FUTSUTOWAAKU COMPOSITE KK
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FUTSUTOWAAKU COMPOSITE KK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols
    • C04B28/26Silicates of the alkali metals

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Abstract

(57)【要約】 【課題】水ガラスを用いて、軽量であって高い強度を有
する珪酸化合物硬化体、特に繊維強化珪酸化合物複合材
を提供することを目的とする。 【解決手段】アルカリ金属珪酸塩の水溶液に好ましくは
アンモニアを添加混合し、次いで硼酸化合物を添加混合
した配合物を、硬化条件下におくことにより、アルカリ
金属珪酸塩と硼酸化合物との反応硬化物からなる本発明
の珪酸化合物硬化体を製造する。そして、かかる配合物
を繊維状補強材と複合して、硬化条件下におくことによ
って、アルカリ金属珪酸塩と硼酸化合物との反応硬化物
と、繊維性補強材とからなる本発明の繊維強化珪酸化合
物複合材を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は建築材料や、船舶、
車両等の建造用材料として利用可能な不燃性の珪酸化合
物材料に関し、特に繊維強化珪酸化合物複合材及びその
製造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水ガラス(珪酸ナトリウムの濃水
溶液)を硬化させるために、1)750〜800℃に加熱
して脱水縮合させる方法、2)珪弗化物を用いて中和する
方法、3)活性金属粉末を添加する方法などが一般的に用
いられ、その他、無機酸、無機塩、多価金属酸化物など
を単独あるいは併用で硬化剤として使用する方法も知ら
れている。しかし、これらの方法は単に水ガラスを硬化
させるだけで、強度を改善するような作用は殆んどみら
れない。
【0003】また、繊維強化複合材として、ガラス繊維
強化ポリエステル(FRP)や、ガラス繊維強化セメン
ト(GRC)などが広い分野に用いられている。その一
方で複合材用の繊維補強材としては、ガラス繊維の他、
アラミド繊維、金属繊維、炭素繊維、その他種々の繊維
も使用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記のような
従来の繊維強化プラスチックは、建築基準法及び同法施
行令に規定する難燃材料に当たるものでしかない。そし
て、不燃材料としては繊維強化コンクリートなどがある
が、軽量で強靱な成形品を製造するには、必ずしも適し
ているものではない。また、水ガラスを用いる従来技術
によれば、比較的に軽量な硬化体が得られるものの、繊
維強化成形品を製造しようとすると、一般に硬化速度の
制御が容易でない。そして、従来のFRP製造に利用さ
れているハンドレイアップ成形法に適した硬化速度で
は、水ガラスの硬化体の強度が不十分であって、実用的
な強度を有する繊維強化水ガラス系成形品は得られてい
なかった。
【0005】そこで、本発明は水ガラス、すなわちアル
カリ金属珪酸塩を用いて、軽量であって高い強度を有す
る珪酸化合物硬化体、特に繊維強化珪酸化合物複合材を
提供することを目的としたものであり、更には、かかる
珪酸化合物硬化体や繊維強化珪酸化合物複合材を製造す
る、新規な方法を提供しようとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するこ
とができる本発明の珪酸化合物硬化体は、アルカリ金属
珪酸塩と硼酸化合物との反応硬化物からなることを特徴
とする。そして、かかる珪酸化合物硬化体は、アルカリ
金属珪酸塩の水溶液に硼酸化合物を添加混合した配合物
を、硬化条件下におくことによって製造することができ
る。更に、アルカリ金属珪酸塩の水溶液にアンモニアを
添加混合し、次いで硼酸化合物を添加混合した配合物
を、硬化条件下におくことにより、制御された硬化速度
下で珪酸化合物硬化体を容易に製造することができる。
【0007】また、本発明の繊維強化珪酸化合物複合材
は、アルカリ金属珪酸塩と硼酸化合物との反応硬化物
と、繊維性補強材とからなることを特徴とする。そし
て、かかる繊維強化珪酸化合物複合材は、アルカリ金属
珪酸塩の水溶液に硼酸化合物を添加混合した配合物を、
繊維状補強材と配合して硬化条件下におくことによって
製造することができる。更に、アルカリ金属珪酸塩の水
溶液にアンモニアを添加混合し、次いで硼酸化合物を添
加混合した配合物を、繊維状補強材と配合して硬化条件
下におくことにより、制御された硬化速度下で繊維強化
珪酸化合物複合材を容易に製造することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明におけるアルカリ金属珪酸
塩の水溶液としては、通称水ガラスとして市販されてい
るものが用いられるが、これに限らず適宜のものを用い
ることができる。また硬化剤として用いられる硼酸化合
物は、例えば硼酸、ピロ硼酸、無水硼酸などであってよ
い。アルカリ金属珪酸塩の水溶液と硼酸化合物とを配合
して硬化体を得るには、アルカリ金属珪酸塩100重量
部に対して硼酸化合物0.1〜10重量部の範囲で配合
することが好ましい。しかし、かかる配合割合は、アル
カリ金属珪酸塩の種類、その水溶液の濃度、硼酸化合物
の種類などによってその最適値が異なるので、予め予備
試験等によって硬化速度と硬化体の強度などの性質とを
調査し、そのバランスを比較考慮して決定するのがよ
い。
【0009】更に、アルカリ金属珪酸塩の水溶液と硼酸
化合物との配合物が硬化反応を開始するまでの可使時間
は、硼酸化合物を配合するに先立って、予めアルカリ金
属珪酸塩の水溶液に対してアンモニアを添加混合してお
くことによって、延長することができる。かかるアンモ
ニアとしてはアンモニア水が好ましいが、配合物中の水
の量が多くなるに従って硬化速度が低下すると共に、硬
化体の強度も低下するので、水を必要以上に加えないこ
とが重要である。
【0010】本発明における硬化性配合物には、硼酸化
合物の他に、例えば燐酸塩系等の硬化剤を配合すること
ができ、それによって配合物の硬化特性や物理特性など
を調整することが可能である。また、必要に応じて粉末
状の充填材や補強材、或いは結合剤、顔料などの添加材
を加えることができるが、それにより硬化体の物理特性
や機械的特性を調整することが可能である。
【0011】本発明においては、上記の硬化性配合物を
繊維状補強材と配合して、繊維強化複合材を得ることが
できる。かかる繊維状補強材としては、例えばガラス繊
維、金属繊維、炭素繊維などから形成された織布、不織
布などの他、長繊維や短繊維なども使用できるが、中で
もガラス繊維製の不織布が特に好ましい。かかる繊維状
補強材と硬化性配合物とを配合して成形品を得るには、
従来からFRPの成形に際して広く一般的に用いられて
いるような、ローラー、刷毛、その他の工具を使用して
のハンドレイアップ成形、スプレー成形、プレス成形等
の成形方法を利用することができる。
【0012】本発明における硬化性配合物又はこれと繊
維状補強材との配合成形体を硬化するにあたっては、加
熱により硬化を促進することが望ましい。しかし、硬化
速度が大き過ぎるときは成形物の強度が低下する傾向が
あり、またエネルギー消費量の観点からも、70℃以
下、更に好ましくは60℃以下で硬化させることが望ま
しい。
【0013】こうして得られる本発明の珪酸化合物硬化
体、又は繊維強化珪酸化合物複合材は、FRPが比重
1.6〜2.0であって建築基準法による難燃材料であ
るのに対して、比重が1.0〜1.5で不燃材料に該当
するものであり、また、同じく不燃材料であるガラス繊
維強化セメント(GRC)の比重が2.3程度であるの
に比べて、かなり軽量であるという特長がある。
【0014】
【実施例】
(実施例1)JIS−K1408の3号珪酸ソーダに相
当する水ガラス100重量部(水60重量部を含む)に
対して、ピロ硼酸2重量部と炭酸カルシウム(日東粉化
製、SN−200、CCと略称する)30重量部との混
合物を配合し、充分に攪拌混合して、硬化性配合物aを
得た。
【0015】また、硬化性配合物aで用いたピロ硼酸2
重量部に代えて硼酸2重量部を用いたほか、更に補強用
結合剤としてNBR系ラテックス(武田薬品工業製、ク
ロスレンSK−72、MODと略称する)12重量部と
エタノール(ETLと略称する)1重量部との均一混合
物を加え、充分に攪拌混合して、硬化性配合物bを得
た。
【0016】更に硬化性配合物aにおけるピロ硼酸2重
量部に代えて無水硼酸0.4重量部を用い、炭酸カルシ
ウム(CC)の配合量を10重量部とした他は、硬化性
配合物aと全く同様に配合し、充分に攪拌混合して、硬
化性配合物cを得た。
【0017】これらの硬化性配合物a〜cを、目付が4
50g/m2 のガラス繊維チョップド・ストランド・マ
ット(旭ファイバーグラス製、CM455FA)を10
×15cmに裁断したものに塗布し、ハンドレイアップ法
により2枚を積層圧縮して、それぞれ板状のシートを成
形した。そしてこれらの成形シートを60℃で48時間
保持して硬化させ、厚さ約2mmの繊維強化複合材A〜C
を得た。
【0018】このようにして得た繊維強化複合材A〜C
について、JIS−K6911「熱硬化性プラスチック
一般試験方法」の曲げ強さの測定方法を準用して、25
×80cmに切り出した試験片の曲げ強度(kgf/cm2 )を
測定した結果を表1に示した。なお、これらの硬化性配
合物の代わりに不飽和ポリエステル樹脂を用いて作成し
た、上記と同様な構造のFRP(繊維強化複合材D)に
ついて、同様に曲げ強度を測定した結果(1300kgf/
cm2 )を、表1に併せて示した。
【0019】
【表1】 *:FRP(対照例) CC:炭酸カルシウム、MOD:NBR系ラテックス、 ETL:エタノール
【0020】(実施例2)実施例1で用いたと同じ水ガ
ラス100重量部に対して28%アンモニア水20重量
部を加えて充分に混合した液に、配合物bと同様にして
ピロ硼酸2重量部と炭酸カルシウム(CC)30重量部
を添加配合し、硬化性配合物eを得た。
【0021】この配合物eとアンモニア水を加えない配
合物bとについて、可使時間を比較したところ、配合物
bの可使時間は5分未満であったのに対して、配合物e
では30分以上であった。
【0022】(実施例3)実施例1で用いたと同じ水ガ
ラス100重量部に対して28%アンモニア水20重量
部を加えて充分に混合した液に、ピロ硼酸1重量部と縮
合燐酸塩系硬化剤(ヘキスト合成製、HBハードナー、
HBと略称する)15重量部と珪石粉(丸三工業製、雪
印特級NO3、SPと略称する)50重量部との混合物を
配合し、充分に攪拌混合して硬化性配合物fを得た。
【0023】そして、実施例1と同様なガラス繊維チョ
ップド・ストランド・マットと配合物fとを用いて、実
施例1と同様な方法で成形し硬化させ、シート状の繊維
強化複合材Fを得た。更に、この繊維強化複合材Fにつ
いて、建設省告示第1828号の基材試験に従って75
0℃、20分間の加熱燃焼試験を行ったところ、温度上
昇は認められず、不燃材料に相当することが確かめられ
た。
【0024】(実施例4)実施例1で用いたと同じ水ガ
ラス100重量部に対して、ピロ硼酸2重量部と縮合燐
酸塩系硬化剤(HB)14重量部と珪石粉(SP)50
重量部との混合物を配合し、充分に攪拌混合して硬化性
配合物gを得た。そして、この配合物gを用いて実施例
3と同様にして成形し、更に硬化させてシート状の繊維
強化複合材Gを得た。更に、この繊維強化複合材Gにつ
いて、鉄道車両用材料の燃焼試験法(昭和44年5月1
5日付の運輸省通達「鉄運第81号」に基づく試験方
法)に準じて、45°に傾斜して保持した試験片の中心
部下面にエチルアルコールの燃焼炎を1分40秒間接触
させる試験を行ったところ、変色部分の長径は70mmに
止まり、不燃性であることが確かめられた。
【0025】
【発明の効果】本発明の珪酸化合物硬化体及び繊維強化
珪酸化合物複合材は、ガラス繊維強化セメントや軽量コ
ンクリートなどと同様に不燃材料の規格を満たすもので
あるが、これらのセメント系不燃材料に比べて軽量であ
るうえ著しく強度が強く、建築材料のみならず船舶や車
両等の部材としても使用できる。そしてまた、本発明の
珪酸化合物硬化体や繊維強化珪酸化合物複合材の製造方
法は、硬化速度の制御が容易であり、特性のバランスの
よい硬化成形体が容易に製造できるという効果がある。
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 24:26 14:42) 103:10 103:60 111:28

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ金属珪酸塩と硼酸化合物との反
    応硬化物からなることを特徴とする珪酸化合物硬化体。
  2. 【請求項2】 アルカリ金属珪酸塩の水溶液に硼酸化合
    物を添加混合した配合物を、硬化条件下におくことを特
    徴とする珪酸化合物硬化体の製造方法。
  3. 【請求項3】 アルカリ金属珪酸塩の水溶液にアンモニ
    ア水を添加混合し、次いで硼酸化合物を添加混合した配
    合物を、硬化条件下におくことを特徴とする珪酸化合物
    硬化体の製造方法。
  4. 【請求項4】 アルカリ金属珪酸塩と硼酸化合物との反
    応硬化物と、繊維性補強材とからなることを特徴とする
    繊維強化珪酸化合物複合材。
  5. 【請求項5】 アルカリ金属珪酸塩の水溶液に硼酸化合
    物を添加混合した配合物を、繊維状補強材と配合して硬
    化条件下におくことを特徴とする繊維強化珪酸化合物複
    合材の製造方法。
  6. 【請求項6】 アルカリ金属珪酸塩の水溶液にアンモニ
    ア水を添加混合し、次いで硼酸化合物を添加混合した配
    合物を、繊維状補強材と配合して硬化条件下におくこと
    を特徴とする繊維強化珪酸化合物複合材の製造方法。
JP31524795A 1995-12-04 1995-12-04 珪酸化合物硬化体及びその製造方法、並びに繊維強化珪酸化合物複合材及びその製造方法 Withdrawn JPH09156972A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101457024B1 (ko) * 2013-01-08 2014-10-31 (주)경동하이테크 복합 기능성 세라믹 분말의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 복합 기능성 세라믹 분말
KR101457025B1 (ko) * 2013-01-08 2014-10-31 (주)경동하이테크 Frc 제조용 복합 기능성 세라믹 바인다 조성물의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 복합 기능성 세라믹 바인다 조성물을 함유하는 frc
CN116134000A (zh) * 2020-08-03 2023-05-16 Each DreaM株式会社 复合材料及其制造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101457024B1 (ko) * 2013-01-08 2014-10-31 (주)경동하이테크 복합 기능성 세라믹 분말의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 복합 기능성 세라믹 분말
KR101457025B1 (ko) * 2013-01-08 2014-10-31 (주)경동하이테크 Frc 제조용 복합 기능성 세라믹 바인다 조성물의 제조방법 및 그 제조방법에 의해 제조된 복합 기능성 세라믹 바인다 조성물을 함유하는 frc
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