JPH09255446A

JPH09255446A - 多孔性無機質成形品

Info

Publication number: JPH09255446A
Application number: JP9335496A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Oka; 一則岡; Taku Saeki; 卓佐伯; Takanori Okamoto; 孝則岡本; Hideaki Matsuda; ▲ひで▼明松田; Fujio Niitsuma; 富士夫新妻; Shigeo Yoshida; 繁夫吉田; Nobuo Okano; 信夫岡野; Tsuguo Yoneda; 次生米田
Original assignee: National House Industrial Co Ltd; Okura Industrial Co Ltd
Current assignee: National House Industrial Co Ltd; Okura Industrial Co Ltd
Priority date: 1996-03-22
Filing date: 1996-03-22
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2016-03-22
Also published as: JP3841472B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内部に空隙（例えば２０％以上の空隙）を有
していながら、吸水率が小さく、耐凍害性に優れ、しか
も表面平滑性や鋸引き性、釘打ち性等の加工性にも優れ
た多孔性無機質成形品を提供する。【解決手段】少なくとも無機質材、水、油性物質を原
材料とするＷ／Ｏエマルジョン組成物を成形して得られ
るものであって、空隙率が２０〜８０％でかつ細孔径
０．８μｍ以下の細孔が全細孔の５０％以上を占めるも
の。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は耐凍害性に優れ、し
かも内部に空隙を有していながら吸水率の小さい多孔性
無機質成形品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セメント、珪酸カルシウム、石膏
等の無機質からなる各種成形品は建築、建設分野等の各
種産業分野において多量に使用されている。しかしなが
ら、無機質成形品は一般に重くてもろく、運搬や施工が
困難であるということから、軽量で取り扱いやすい無機
質成形品の提供が強く要望されていた。これらの問題を
解決するものとしては、例えば、セメント成形品の分野
では比重が０．５〜２．０のいわゆる軽量骨材コンクリ
ートや気泡コンクリート等が従来から使用されている。

【０００３】しかしながら、軽量骨材コンクリートの場
合は、工程が複雑で骨材の均一な分散も困難であり、軽
量骨材の種類や粒径によっては混練時や成形時の機械的
せん断力によって破壊されやすく、また一定比重以下の
ものを製造することは極めて困難であった。また、気泡
コンクリートとしては、界面活性剤を使用してセメント
スラリーを泡立たせた状態で硬化させる方法と、アルミ
ニウム粉末のようにセメント成分と反応して水素ガスを
発生させる発泡剤を添加して発泡させた後、オートクレ
ーブ養生するいわゆるＡＬＣとが製造されているが、こ
れらの方法では気泡の直径をコントロールすることが難
しく、一般に気泡が大きくて不揃いになりやすいという
傾向があり、表面平滑性や鋸引き性、釘打ち性等にも問
題があった。

【０００４】更に、内部に空隙を有する従来の軽量無機
質成形板を寒冷地で使用した場合には、比重が軽くなる
ほど凍害を受けやすく、吸水率も増加するという重大な
欠点があり、ＡＬＣの場合に特に顕著であった。これ
は、ＡＬＣが反応ガスによる発泡を利用したものである
ため、内部の空隙が連続気泡になりやすいという理由に
よるものと考えられる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、２０％以上
の空隙を有していながら吸水し難く、耐凍害性に優れ、
しかも表面平滑性や鋸引き性、釘打ち性等の加工性にも
優れた無機質成形品を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記問題を
解決するために、無機質材、水及び油性物質を原材料と
するＷ／Ｏエマルジョン組成物は水滴が均一に分散して
いること及び組成を変えることによって得られる多孔性
無機質成形品の空隙率を自由にコントロールすることが
可能であり、水滴の直径も比較的小さいこと（その結
果、得られる多孔性無機質成形品の気孔の直径も小さく
なる）に着目して検討を重ねた結果、空隙率が２０〜８
０％で、かつ細孔径０．８μｍ以下の細孔が全細孔の５
０％以上を占める多孔性無機質成形品の場合に上記問題
を解決できることを見いだし、本発明に至った。なお、
本発明における空隙率（Ｖ）とは、空隙が全くないと考
えられる理論比重Ｄｔと成形品の比重の実測値Ｄｒとか
ら以下の式によって算出した値である。Ｖ（％）＝１００−（Ｄｒ／Ｄｔ）×１００また、細孔径はポロシメーターを用いて測定された値を
用いた。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を詳細に説明す
る。本発明でいう、多孔性無機質成形品は、少なくとも
無機質材、水及び油性物質を原料とするＷ／Ｏエマルジ
ョン組成物を成形して得られるものであって、主成分が
無機質からなる多孔性の成形品を意味しており、無機質
材以外に少量の各種成分が添加、混合されていたり、合
成樹脂で無機質材が結合されたものであってもなんら差
し支えない。無機質材としては、ポルトランドセメン
ト、フライアッシュ、高炉スラグ等のセメントはもとよ
り、珪酸カルシウム、石膏、水酸化カルシウム等の水硬
性物質や炭酸カルシウム、クレー、粘土等が挙げられ、
これらを単独であるいは混合して使用することができ
る。特に、本発明においては、優れた機械的強度や耐候
性を有し、各種建築材料として多用されているセメント
を代表とする水硬性物質を主成分とするのが好ましい。

【０００８】油性物質としては、水とＷ／Ｏエマルジョ
ンを形成しうるものであれば特に制限はないが、通常疎
水性の液状物質が利用され、例えば、トルエン、キシレ
ン、灯油、スチレン、ジビニルベンゼン、メチルメタク
リレート、トリメチロールプロパントリメタクリレー
ト、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。特に、油
性物質として、スチレン、ジビニルベンゼン、メチルメ
タクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレ
ート、不飽和ポリエステル樹脂等の重合性二重結合を有
するものを使用すれば、これらが重合したポリマーがマ
トリックスを形成して得られる多孔性無機質成形品の物
理的、機械的性質を向上するとともに、後述するように
得られる無機質成形品中の独立気孔中に水が浸入し難く
なり、吸水率を低下させることができるので好ましい。
また、重合性二重結合を有する油性物質を使用する場合
には、油性物質の重合を促進するために有機過酸化物等
の重合開始剤を併用することが望ましい。

【０００９】更に、本発明においては、ソルビタンセス
キオレート、グリセロールモノステアレート、ソルビタ
ンモノオレート、ジエチレングリコールモノステアレー
ト、ソルビタンモノステアレート、ジグリセロールモノ
オレート等の非イオン性界面活性剤や各種アニオン系界
面活性剤やカチオン系界面活性剤等の乳化剤や、砂、砂
利、パーライト、シラスバルーン、ガラス粉等の骨材、
更にアクリル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊
維、アラミド繊維等の合成樹脂や炭素繊維、ガラス繊維
等の補強繊維を併用することも勿論可能である。特に、
補強繊維を併用した場合、機械的強度が更に向上するの
で好ましい。

【００１０】なお、Ｗ／Ｏエマルジョンとは、油性物質
と水とを撹拌混合することによって形成されるエマルジ
ョンのうち、油性物質の連続層の中に水が微小な水滴と
なって存在している状態を意味しており、本発明におけ
るＷ／Ｏエマルジョン組成物は、上記のＷ／Ｏエマルジ
ョン中に更に無機質材が分散している状態のものであ
る。本発明の多孔性無機質成形品は、上記原材料を撹拌
混合してＷ／Ｏエマルジョン組成物となし、次いでそれ
を注型法、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等の
通常用いられている手段で成形して養生及び／又は重合
硬化させた後、必要に応じて乾燥して製造することがで
きる。このようにして得られた多孔性無機質成形品は、
Ｗ／Ｏエマルジョン組成物中の微小な水滴が除去された
跡が、いわゆる独立気孔の形状で多数存在している。本
発明における独立気孔という用語は、個々の気孔がそれ
ぞれ別々に形成されて存在しているという意味であっ
て、気孔の欠陥や穴による隙間が存在し、気孔同士や気
孔と表面とがこの隙間によってつながっていることを排
除するものではない。

【００１１】この際に、得られる多孔性無機質成形品の
空隙率が２０〜８０％、好ましくは３０〜７０％で、か
つ細孔径０．８μｍ以下の細孔が全細孔の５０％以上、
好ましくは７０％以上となるようにする必要がある。こ
の空隙率が２０％未満では軽量化の効果がなく、８０％
を超えるものは製造が困難であるのに加えて、機械的強
度が低く実用性がない。空隙率を上記範囲とするのは、
無機質材及び油性物質に対する水の使用量を増減させる
ことによって行うことができ、水の使用量を増やすとＷ
／Ｏエマルジョン組成物中の微小な水滴の容積が増えて
空隙率の大きな多孔性無機質成形品を得ることができ
る。多孔性無機質成形品の比重は、使用原料の種類や空
隙率を変えることによって容易にコントロールすること
が可能であるが、好ましい比重の範囲は０．５〜２．０
である。

【００１２】細孔径は上述したようにポロシメーターで
測定した値であって、ポロシメーターは細孔の形状が円
筒形であると仮定して測定された値であることから、こ
の値は多孔性無機質成形品の気孔の直径を表すものでは
なく、気孔間あるいは無機質材間の隙間の大きさを表す
指標として使用されるものである。この隙間が０．８μ
ｍ以上の場合には、毛細管現象によって表面付近の水が
多孔性無機質成形品の内部にまで浸入することが可能と
なり、細孔径０．８μｍ以下の細孔が全細孔の５０％未
満、すなわち全体として細孔径が大きい場合は、隙間か
ら毛細管現象して、吸水率の増大や耐凍害性の低下の原
因となるので好ましくない。細孔径が０．８μｍ以下の
細孔の占める割合を増やす（細孔径の小さな多孔性無機
質成形品を得る）ためには、製造の過程におけるＷ／Ｏ
エマルジョン組成物中の水滴の直径を小さくすること、
あるいは無機質材間に生じるであろう隙間を小さくする
ことが必要とされる。

【００１３】Ｗ／Ｏエマルジョン組成物における水滴を
小さくする方法としては、例えば、水滴の直径が小さく
なるような乳化剤を選択したり、使用量を増やす方法、
Ｗ／Ｏエマルジョンを形成する際の撹拌速度を速くする
こと、撹拌混合時間を長くすること、あるいは原材料に
かかるせん断力が大きい撹拌混合装置を選択することな
どが挙げられる。一般的に水滴の直径は小さいほど好ま
しいが、少なくとも４０μｍ以下、好ましくは３０μｍ
以下となるようにするのが好ましく、その場合、一般に
無機質材の配合量にもよるが、水滴の直径と同じ若しく
はそれよりも小さい直径の気孔を有する多孔性無機質成
形品を得ることができる。

【００１４】一方、隙間を小さくする方法としては、油
性物質に対する無機質材の使用量を多くして、油性物質
からなる連続層中に分散する無機質材同士の隙間ができ
ないようにすることが好ましい。また、油性物質として
重合性二重結合を有するものを使用した場合には、独立
気孔が重合性二重結合を有する油性物質の重合した合成
樹脂で被覆されるので、隙間そのものができにくくなる
とともに、疎水性物質で覆われることとなるので、水が
浸入しにくくなって、吸水率を低下させることが可能と
なる。好ましい吸水率は２５％以下、より好ましくは２
０％以下である。

【００１５】

【作用】図１は、本発明の無機質成形品の断面の構造を
説明するための模式図である。図１からも明らかなよう
に、多孔性無機質成形品１の内部には独立気孔２及び独
立気孔２及び／又は無機質材３の間に存在する隙間４か
らなる空隙を有しており、独立気孔２の一部は他の独立
気孔２と隙間４とでつながった構造をしている。多孔性
無機質成形品１の表面に存在する水は、毛細管現象によ
って独立気孔２の内部にまで浸入するためには、この隙
間４が毛細管現象が可能な程度の大きさを有している必
要がある。この隙間４の大きさは、ポロシメーターで測
定した細孔径とよく一致する。一方、毛細管現象は通常
０．８μｍ以下の細孔ではあまり起こらないことが知ら
れているから、ポロシメーターで測定した細孔径の値が
本発明で規定した範囲を満足すれば、独立気孔２や隙間
４の内部に水が浸入することが防止でき、その結果とし
て優れた耐凍害性と低い吸水率が達成できるものと推測
される。

【００１６】更に、従来のＡＬＣ板や気泡コンクリート
に比べて独立気孔２の直径が４０μｍ以下と小さいの
で、機械的性質が均一で、しかも表面平滑性や鋸引き性
や釘打ち性などの加工性に優れた効果を発揮するものと
思われる。

【００１７】

【実施例】以下に実施例によって本発明を具体的に説明
する。なお、無機質成形品の性能は、以下の方法で測定
し評価した。〈比重〉１００ｍｍ×１００ｍｍ×２０ｍｍの寸法の直
方体に切り出した多孔性無機質成形品を、１０５℃で２
４時間乾燥して絶乾状態とした後、その重量を測定して
比重Ｄｒを算出した。〈空隙率〉空隙率Ｖ％は、空隙が全くないと考えられる
理論比重Ｄｔと上記方法で測定された成形品の比重の実
測値Ｄｒとから、以下の式によって算出した。Ｖ（％）＝１００−（Ｄｒ／Ｄｔ）×１００ここで、理論比重Ｄｔは使用した原材料の比重から計算
して求めた。なお、例えば、無機質材として普通ポルト
ランドセメントを使用した場合には、セメント１００重
量部の水和に水が３０重量部消費されるものとした。〈細孔径及び細孔分布〉水銀と多孔性無機質成形品の接
触角を１４１．３度として、Ｐａｓｃａｌ２４０型ポ
ロシメーターにより測定された細孔径及び該細孔径に対
応する体積比から算出した。〈気孔の直径〉無機質成形品の破断面を走査型電子顕微
鏡で観察して概略値を測定した。

【００１８】〈曲げ強度〉ＪＩＳＡ１４０８の規定
に準じ、５号試験片を用いて測定した。〈衝撃強度〉ＡＳＴＭＤ２５６−５４Ｔに準じて測定
した。〈耐凍害性〉ＪＩＳＡ１４２５に定める凍結融解試
験法に準じて測定し、破壊が観察されたサイクル数で評
価した。３００サイクルで破壊が見られないものは良好
な耐凍害性を示すものといえる。〈吸水性〉１００ｍｍ×１００ｍｍ×２５ｍｍの寸法の
直方体に切り出した無機質成形品を、水中に浸積して２
４時間放置して重量Ｗ₁（ｇ）を測定し、絶乾状態にお
ける重量Ｗ₀（ｇ）とから以下の数式に従って計算し
た。吸水率（％）＝（Ｗ₁−Ｗ₀）／Ｗ₀×１００〈表面平滑性〉表面の状況を目視で観察して評価した。〈鋸引き性〉比重が１．０以上のものはダイヤモンドソ
ーで、１．０未満のものについては木工用鋸を用いて、
切断のしやすさを判定した。〈釘打ち性〉比重が１．０以上のものは窯業用タッピン
グビス、１．０未満のものについては木材用の釘を用い
て、釘打ちのしやすさと保持性を評価した。

【００１９】実施例１〜６無機質材料として普通ポルトランドセメント、水、油性
物質として有機過酸化物（ｔ−ブチルパーベンゾエー
ト）を１．０ｗｔ％含むスチレンモノマー及び乳化剤と
してソルビタン・モノオレート、（実施例３〜６につい
ては、更に補強繊維として太さ２．５デニール、長さ１
０ｍｍのポリプロピレン繊維）を表１に示す組成で使用
し、連続式二軸混練機（本田鉄工製、ＣＫＥ−３）を用
いて毎分２００回転で２０秒間撹拌混合してセメント含
有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を得た。次いで、該エマル
ジョン組成物を注型して相対湿度９３％下で３０℃から
９０℃まで１７時間、９０℃で１７時間養生してセメン
トの水和反応とスチレンの重合反応を進行させ、本発明
の多孔性無機質成形品を得た。得られた多孔性無機質成
形品の性質を、表２に示す。

【００２０】比較例１、２乳化剤としてポリブチレングリコールモノマレートを使
用した以外は、実施例１と同様にしてセメント含有Ｗ／
Ｏエマルジョン組成物を得た。次いで、該エマルジョン
組成物を注型して相対湿度９３％下で３０℃から９０℃
まで１７時間、９０℃で１７時間養生してセメントの水
和反応とスチレンの重合反応を進行させて多孔性無機質
成形品を得た。得られた多孔性無機質成形品の性質を、
同じく表２に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】比較例３比較のために市販のＡＬＣ（比重：０．６０）について
各種性能を測定したところ、耐凍害性試験では２０サイ
クル目でサンプルの破壊が見られ、吸水率も６３％と極
めて高いものであった。また、気孔の直径が大きいため
か表面平滑性が悪く、釘打ち性も悪かった。

【００２４】比較例４市販の軽量骨材及びパルプ繊維を混入した軽量押出コン
クリート板（比重：１．０）についても、同様に各種性
能を測定した。この軽量押出コンクリート板は表面平滑
性に優れたものであり、耐凍害性に優れた性能を発揮す
ることが期待されたが、１００サイクル目でサンプルの
破壊が見られた。これは、軽量骨材とパルプ繊維のいず
れもが多孔性物質であるため、細孔から浸入した水が軽
量骨材やパルプ繊維の内部にまで浸透することによるも
のと考えられる。また、吸水率は２４％であり、脆い軽
量骨材を使用しているためか、釘打ちすると基材が破壊
した。

【００２５】実施例及び比較例からも明らかなように、
本発明にかかる多孔性無機質成形品は、同等の比重を有
する市販のセメント板（比較例３、４）に比べて優れた
耐凍害性と低い吸水率を示すことが分かる。また、細孔
径が０．８μｍ以下の全細孔に占める割合が５０％未満
の多孔性無機質成形品（比較例１、２）は、耐凍害性が
悪く、吸水率も高かった。また、実施例１にかかる多孔
性無機質成形品のポロシメーターで測定した空隙率は５
１％であって、比重から求めた空隙率よりもかなり低い
値を示した。このことにより、内部に貫通していない独
立気孔がかなり存在していることがわかる。

【００２６】更に、補強繊維を使用した実施例３〜５の
多孔性無機質成形品は、曲げ強度がそれぞれ３１ｋｇ／
ｃｍ²、９０ｋｇ／ｃｍ²及び１５４ｋｇ／ｃｍ²であ
り、衝撃強度も１．３ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ²、５．１ｋｇ
・ｃｍ／ｃｍ²及び８．８ｋｇ・ｃｍ／ｃｍ²と、市販の
セメントに比べて優れた値を示した。

【００２７】実施例７、比較例５撹拌時間と撹拌速度を変えた以外は、実施例１と同様に
してセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を得た。次
いで、該エマルジョン組成物を注型して、実施例１と同
様に養生して、セメントの水和反応とスチレンの重合反
応を進行させて、多孔性無機質成形品を得た。得られた
多孔性無機質成形品の性質を表４に示す。

【００２８】

【表４】

【００２９】実施例８普通ポルトランドセメント６７．１重量部、水２７．８
重量部、キシレン２．７８重量部、乳化剤（グリセロー
ルモノステアレート）０．９３重量部及びポリプロピレ
ン繊維（実施例３と同じ）１．４８重量部を実施例１で
使用した装置を用いて毎分２００回転で２０秒間撹拌混
合して、セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を得
た。次いで、該エマルジョン組成物を注型して、実施例
１と同様に養生して、本発明の多孔性無機質成形品を得
た。得られた多孔性無機質成形品の比重は１．５２であ
り、空隙率は４０．９％、０．８μｍ以下の細孔の割合
は９２％であった。また、このセメント成形品は耐凍害
性の試験において３００サイクルでも異常は観察され
ず、吸水率は１５％であり、表面平滑性、鋸引き性、釘
打ち性も良好であった。

【００３０】

【発明の効果】本発明の多孔性無機質成形品は空隙率が
大きくて軽量であるにもかかわらず、粒子及び／又は気
孔間の隙間が小さいため表面からの水の浸入が少なく耐
凍害性に優れているので、寒冷地などにおける外装用の
建築材料として好適である。また、補強繊維を使用した
場合は高い曲げ強度や衝撃強度を発揮するので、構造材
料としても使用できるものであり、建築、建設分野を中
心に各種産業分野に新しい材料を提供するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多孔性無機質成形品１の内部構造を簡
単に説明するための模式図である。

【符号の説明】１多孔性無機質成形品２独立気孔３無機質材４隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本孝則香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社内 (72)発明者松田 ▲ひで▼明香川県丸亀市中津町1515番地大倉工業株式会社内 (72)発明者新妻富士夫大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号ナショナル住宅産業株式会社内 (72)発明者吉田繁夫大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号ナショナル住宅産業株式会社内 (72)発明者岡野信夫大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号ナショナル住宅産業株式会社内 (72)発明者米田次生大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号ナショナル住宅産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも無機質材、水、油性物質を原
材料とするＷ／Ｏエマルジョン組成物から成形されてな
る、空隙率が２０〜８０％で、かつ細孔径０．８μｍ以
下の細孔が全細孔の５０％以上を占めるものであること
を特徴とする多孔性無機質成形品。
【請求項２】独立気孔を有する請求項１に記載の多孔
性無機質成形品。
【請求項３】独立気孔の直径が４０μｍ以下である請
求項２に記載の多孔性無機質成形品。
【請求項４】比重が０．５〜２．０である請求項１〜
３のいずれかに記載の多孔性無機質成形品。
【請求項５】独立気孔が合成樹脂で被覆されている請
求項２又は３に記載の多孔性無機質成形品。
【請求項６】吸水率が２５％以下である請求項１〜５
のいずれかに記載の多孔性無機質成形品。
【請求項７】補強繊維によって補強されている請求項
１〜６のいずれかに記載の多孔性無機質成形品。
【請求項８】無機質材が水硬性物質である請求項１〜
７のいずれかに記載の多孔性無機質成形品。