JPS58217456A - 無機質材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水ガラスに凝固剤１ｔ’ｌ＆加して該水ガラス
を固化させることにより、耐水性無機質材料を得る方法
に関するものである。　　　　　゛通常、水ガラスは、
二酸化珪素とアルカリとを融解して得られる珪酸アルカ
リ塩の、濃厚水溶液であり、無色で粘性の高い液体であ
る。また、該水ガラスヲ窒気中に放置すると、水分が蒸
発し。

固化する性質がある。

それ故、上記性質を有する水ガラスは、接合剤。

塗料、土壌硬化剤等として、広く利用されている。

しかしながら、該水ガラスは耐水性に乏しいという欠点
を有する。すなわち、該水ガラスを常温に放置、あるい
は加熱する等して、固化せしめても、得られる固化物は
、水分に接触子ると再び粘性液体となる。

それ故、該水ガラスを、屋外等の水が直接かかるところ
はもちろんのこと、湿気の多い場所等に設置する物品に
使用することは困難である。

また、該水ガラスは、固化後１５０°Ｃ以上に加熱する
と、その強度は著しく低下し、成形体、接着剤あるいは
塗料としての機能を失なう。

一方、水ガラスに耐水性、耐熱性を付与するために、該
水ガラスにマグネシウム、カルシウム等の多価イオンを
添加することが知られている。

しかし、上記イオンを従来のように、単に水溶液で添加
すると、水ガラスは急速にゲル状に固化するので、該水
ガラスを一定の形状に成形したυ。

塗布する場合には９作業性が悪く、実用的でない。

本発明者は、上記急速に固化するといった。水ガラスの
上記欠点を克服することを目的に鋭意研究を重ねた結果
９本発明を為すに至ったのである。

本願にかかる第１の発明は、水力ラスに多価イオンｋｍ
加して、該水ガラスを成形、固化することにより得られ
る無機質材料を製造する方法におｔ凝固剤を製作する吸
着工程と、水ガラスに該凝固剤を混合して、混合物とす
る混合工程と、該混合物全所望の形状に成形して固化せ
しめる成形工程と、からなることｔ−特徴とする無機質
材料の製造方法である（以下第１発明という）。

本第１発明によれば、多価イオンを含浸あるいは吸着し
た凝固剤は徐放性、すなわち該多価イオンを水ガラスへ
徐々に放出する性質を有するので。

該凝固剤を混合した水ガラスは急速に固化しない。

それ故１本発明方法は、かな９長い、しかも調節可能な
可使時間を有し９作業性に優れている。

また１本発明によｐ得られる無機質材料は、優れた耐水
性と耐熱性を有するので、建築、土木関係用材料として
広く利用することが可能である。

以下９本発明ｔさらに詳細に説明する。

本発明に用いるイオン供給物質としては、　Ｍｇ。

Ｃα、　ＢＩＺ、　Ａ４等の多価イオンを含む塩であり
１本発明では、これらの−棟あるいはニー以上を混合し
て使用する。具体的な塩としては、Ｃαｃ１ｇ　、　Ｍ
ｇ。

（Ｎｏｗ　）１　、　Ｂａ（ＯＨ）寓、　ｋｌｏｌｓ　
％で、水に可溶なものがよい。

一方、上記多価イオンを含浸あるいは吸着する多孔質粉
末には、セピオライト、アタパルジャイト、モンモリロ
ナイト、カオリナイト、バーミキュライト、黒鉛等の繊
維状あるいは層状物質、ゼオライト、クリストバル岩等
の多孔性物質等の粉末が使用できる。さらには、微細な
孔をもつ中窒ガラスの粉末も使用可能である。

上記セピオライト、アタパルジャイトは、それぞれ含水
マグネシウムシリケート、含水マグネシウム、アルミニ
ウムシリグートヲ主成分とする鉱物で、その構造は、−
辺が約α１μｍの四辺形断面含有する長繊維の集合体で
、該集会体内には。

繊維の長さ方向に多数の孔を有している。

上記バーミキュライト等の層状物質は、珪酸アルミニウ
ム等を主成分とする薄摸の層状構造を持つものである。

また、クリヌトバル岩、ゼオライトは、珪酸塩類を主成
分とする粒状の多孔性物質で２％にクリストバル岩は、
その表面に通ずる多数の孔を有するものである。鎖孔の
直径は約７０１．気孔率は約５０％である。

本発明における多孔質粉末は、上記繊維状９層状あるい
は多孔性物質ｔミル等で粉砕したもので。

一 その粒径は２０〜５００μｍ範囲が望ましい。

本第１発明にかかる吸着工程において、上記多孔質粉末
に、前記多価イオンを吸着せしめる。該吸着工程では、
まず、前記多価イオンを含む塩を液状にしたのち、この
液に多孔質粉末を浸漬するなどして、上記イオンを該多
孔質粉末に接触させる。上記塩を液状にするための溶媒
には、水、アルコール、その他揮発性の有機溶媒等がよ
い。液状にした上記塩の濃度は、該塩と溶媒によって定
まる固溶限附近がよい。しかし、これよυ低い濃度であ
っても何ら差し支えない。

本吸着工程を施す他の方法としては、上記塩を溶融状態
あるいは気体状態にして、これらに該多孔質粉末を接触
させてもよい。

以上のようにして、多価イオンが、多孔質粉末に、イオ
ン変換吸着、あるいは物理的に吸着し。

あるいは該多孔質粉末の表面に開口した孔に浸入する結
果、該多孔質粉末と多価イオンは強く結合する。

その後、多孔質粉末の表面に単に付着している余分の溶
液を水洗等により除去して１本発明にかかる凝固剤とし
ての多価イオンを含浸あるいは吸着した多孔質粉末を得
る。

次に１本第１発明にかかる混合工程において。

水ガラスと上記凝固剤とを、混合、混練する。

本発明における水ガラスは、　Ａｈ　Ｏ５ｎｓｉｏｚの
一般式で表わされる物質（Ｍはに、ＮｒＬ、Ｌｌ等のア
ルカリ金属あるいはＮＨ，等の基であり、ｎは１〜４の
数である。）（以下核物質を水ガラス固形分と記す）゛
の１０〜７０重量％（０１％）水溶液である。

この場合、水ガラス固形分と多孔質粉末との混合割合は
、該多孔質粉末に含浸あるいは吸着している多価イオン
が、該水ガラス中のアルカリ金属イオンと等価な量とな
るのが最も良い。

なお、上記混合、混練作業が容易となるように。

機を用いそもよい。

以上のようにして、比較的長い可使時間を有する混合物
を得ることができる。なお、該可使時間は、前記多価イ
オン、多孔質粉末の種類、量によって調節可能である。

最後に、上記混合工程で得た混合物を、成形工程で所望
の形状に成形し、固化せしめる。該混合物を成形する方
法には、該混合物を鋳型に注入する方法、あるいは鋳型
を使わないで成形したり。

刷毛、へら等で基材に塗布する方法等がある。鋳型に注
入して成形する場合には、混合物の粘度を比較的低処置
にしてもよいが、鋳型を使わない場合には自重等で変形
しない程度に高くするのが望ましい。一方、刷毛やへら
で塗布する場合には。

比較的低（目の粘度にするのが望ましい。

上記固化は、室温附近での自然乾燥、あるいは。

必要に応じて昇温して乾燥、又は焼きつけてもよい。昇
温する場合には、その温度を１１０〜２５０°Ｃの範囲
内に選択すると１本発明にかかる混合物は、固化後、一
層優れた耐水性、耐熱性を現わす。

以上の各工程を実施することによって、水ガラスを主成
分とした無機質材料を得ることができる。゛本発明によ
れば、水ガラスＫｌ固せしめる多価イオンが多孔質粉末
から少量ずつ放出されるので。

本発明における前記混合物の可使時間が長くなる。

それ故、成形工程での作業性がよくなる。

また、該混合物は、適当な粘性を有しているので２．初
期接着力が大きい。

本発明によって得られる無機質材料は、凝固剤と水ガラ
スとの間で反応が生じ、耐水性、耐熱性を保有する。該
無機質材料の表面に水全振りかけ。

摩擦しても、該無機質材料は溶解しないばかりでなく、
６０°Ｃの温水中に長時間放置しても、溶解はもちろん
、膨潤現象さえ見られない。

また、該無機質材料は、６００℃に加熱しても発泡しな
い。

なお１本混付工程において、上記多孔質粉末と。

水ガラスの他に、たとえば珪砂、ガラス粉、ガラス繊維
、雲母、ベントナイト、タルク、アスベスト等の無機質
物質、ゴムラテックス、セルロース繊維等の有機質物質
であって、水力ラスの諸性質に悪影４１ｉｌＩを与えな
い物質を増量材として適宜添加することも可能である。

これらの物質’ｔ−ｍ加すると。

成形工程における固化時に、該水ガラスの収縮率が小さ
くなる利点を有する。

以上のように９本第１発明により得た無機質材料は、優
れた特長を保有するものである。それ故。

刷毛塗りして、ボール紙や９発泡ガラス成形体等の接層
剤として、あるいは、発泡ガラス成形体の表面被覆材と
して使用できる。

本願にかかる第２の発明は、前述の第１発明と同様の性
質を有する無機質材料を製造する方法であり、水力ラス
を凝固せしめるＭｇ、、　Ｏａ、　Ｂα、Ａ１等の多価
イオンｔ−多孔質粉末に含浸あるいは吸着せしめて、凝
固剤を製作する吸着工程と、該凝固剤の表面に、水溶性
物質からなる被ｇｌ形成して被膜形成凝固剤を製作する
被覆工程と、水ガラスに該被膜形成凝固剤を混合し、混
合物とする混合工程と、該混合物を所望の形状に成形し
、固化せしめる成形工程とからなること１に％徴とする
無機質材料の製造方法にある。（以下第２発明という。

）本第２発明によれば、上記混合物の可使時間を。

被混合物の使用目的に応じて、所望の長さに、＃易に調
節できる。その他、前記第１発明と同じ効果を有する。

以下１本第２発明を、よシ詳細に説明する。

本第２発明は、前記第１発明に、上記被覆工程全附加し
たものである。本発明にかかる被覆工程は、前記第１発
明の吸着１轡で、多価イオンを含浸あるいは吸着せしめ
た多孔質粉末の表面に、水溶性物質で被膜を形成する工
程である。

該水溶性物質は、具体的には、ポリビニールアルコール
、でんぷん、デキストリン等の有機化合物、ＮαＮＯｓ
　、　Ｃｎ００ｓ　、　ＮαＣｊｌ、　Ｂαｃｄｓ　、
　ｈ（ｌａｇｓ等の無機化合物がよい。

該被膜を形成する方法としては、上記水溶性物質を水溶
液とし、該水溶液に上記多孔質粉末を浸漬するか、該水
溶ｆｆｋ上記多孔質粉末にスプレー等で吹きつけたのち
乾燥するのがよい。これらの方法によって、前記多価イ
オンを含浸あるいは吸着した多孔質粉末の表面に、上記
水溶性物質からなる被膜を形成して、被膜形成凝固剤を
得ることができる。

次に、該被膜形成凝固剤を、第１発明における混合工程
と同じ方法で水ガラスに混合混練して。

混合物とし、該混合物に成形工程金施して１本発明にか
かる無機質材料を得ることができる。

該被膜形成凝固剤を使用すると、多価イオンは。

被膜が水ガラス中の水分で溶解するまで、水ガラス中に
放出されにくいので、可使時間＾被膜がない場合より２
〜１０倍長くすることができる。

該可使時間は、第１発明と同様に、多価イオン。

多孔質粉末さらには、該被膜の楠嫡、厚さによって調節
することができる。

この場合、該被膜の種類、厚さ等を変えた２種以上の多
孔質粉末を混ぜて使用した混合物は、単一種の多孔質粉
末を加えた混合物よりも１％別の固化状況を呈し、固化
時にひずみやき裂の発生を防止できる。

固化してできた無機材料は、　ｒｎｉｔ水性、耐熱性を
有し、第１発明により得た無機材料と同じ用途を有して
いる。

以下９本発明にかかる実施例を示す。

実施例１ スペイン産セビオライト粉末１ｏｏｆｔ−、ＩＡの水道
水に加え、これを鋼製羽根を有するミキサーで攪拌し、
さらに、塩化カルシウム（ＣαＣ１２・６ｎ舅、０）を
１０９％添加し、十分に溶解させたのち、３゛０分放置
した。

これをブフナーロートおよび吸引びんを用いて濾過し゛
、ロート残留物を再び１１の水道水に懸濁させて、該残
留物を水洗した。その後、この水洗操作ｆｔ５回繰返し
てから８０℃で４８時間乾燥し。

アルミナ製のボールミルで１０時間解砕し０本発次に、
上記凝固剤４０ｇと水ガラス３号（Ｎα２ｏ・２Ｓ１０
り含有量４０ωｔ％）２００Ｆとを、十分に混合して、
第１発明にかかる混合物を得た。該混合物ヲ大きさ１０
ｃｒｎ平方、厚さ２Ｍのアルミニウム板に「へら」で塗
布した。これを８０℃で１０時間乾燥することにより、
厚さが約０．５ｆｆの塗膜を得た。この塗膜は、乾燥、
固化時に、収縮等が見られず、また、き裂やはがれ等も
有せずアルミ−ニウムと艮〈密着した。

さらに、塗膜を６０°Ｃの温水に７２時間浸漬したが、
その表面は全く溶解しなかった。

また、同じ塗膜を３００°Ｃで５０分間加熱したが、該
塗膜は外観上何らの変化もなく、優れた耐熱性を示した
。

一方、上記混合物を上記アルミニウム板に塗布し、室温
で放置したものは、該混合物が固化するのに２４時間を
要した。固化した塗膜にはき裂も。

アルミニウム板からのはく離もなかった。

以上のように、上記混合物を高温の雰囲気中で固化させ
ると、この固化物は、へ特に良好な耐温水性、耐熱性を
保有していた。

実施例２ 青森県産の多孔質クリストバライト粉末（１００メツシ
ユパス）１００Ｆと硝酸マグネシウム（Ｍｇ（Ｎｏｓ）
＊　・３Ｈ＊　Ｏ）　１０　ｆとを混合し、ルツボで１
５０°Ｃｌ２Ｏ分間加熱することにより、該クリストバ
ライト粉末の細孔中に硝酸マグネシウムを含浸した。冷
却後、これをすり鉢”で軽く破砕した。

次に、該破砕物を１分子量約５００のポリビニールアル
コール１０ωｔ％水溶液に浸漬後、ｌＩｉ［ちに。

ブフナーロートと吸引ビンを使って濾過し、　ｔＰ紙上
の残留物ｆ、８０°Ｃで１０時間乾燥し、さらに軽く解
砕して、第２発明にかかる凝固剤としての粉末を得た。

“ この粉末１０ｇと、実施例１と同じ水ガラス５号２００
ｇとを混合し、２個の発泡ガラス成形体（寸法１００Ｘ
５０Ｘ１５ｕ）の−面に塗布し。

混合物塗布面どうしを合せて、互いに押しつけた。

その後、室温中に７２時間放置することにより。

混合物を乾燥固化し、２個の発泡ガラス成形体を接着し
た。

発泡ガラス成形体に混合物を塗布する時には。

該混合物は固化し始めておらず、水ガラス特有の粘性を
有し、充分な初期接着力を有していた。

上記発泡ガラス成形体の接着部を、水道水流水中に７日
間保持、あるいは２５０’Ｃで３０分間保持した後も、
該発泡ガラス成形体は５　Ｋｇ　／　ｃｄ以上の接着強
度を有しており、上記混合物は、固化後耐水性、耐熱性
を有する接着剤として有用であることが明らかとなった
。

特許出願人 株式会社豊田中央研究所

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）水ガラスに、該水ガラスを凝固せしめるためのＭ
   ｇ、Ｏα、Ｂα、　Ａ１等の多価イオン２ｍ加し。 該水ガラスを成形、固化して無機質材料を製造する方法
   において。 上記多価イオンを多孔質粉末に含浸あるいは吸着させて
   凝固剤を製作する吸着工程と、水ガラスに該凝固剤を混
   合して混合物とする混合工程と。 該混合物を所望の形状に成形して、固化せしめる成形工
   程とからなることを特徴とする無機質材料の製造方法。
2. （２）水ガラスに、該水ガラスを凝固せしめるためのＭ
   ｇ、Ｏα、Ｂα、　ＡＡ等め多価イオンを添加して、該
   水〃ラスを成形、固化して無機質材料を製作する方法°
   において。 上記多価イオンを多孔質粉末に含浸あるいは吸着せしめ
   て凝固剤を製作する吸着工程と、該凝固剤の表面に、水
   溶性物質からなる被膜を形成して被膜形成凝固剤を製作
   する被覆工程と、水ガラスに該被膜形成凝固剤を混合し
   て混合物とする混合工程と、該混合物を所望の形状に成
   形し、固化せしめる成形工程とからなることを特徴とす
   る無機質材料の製造方法。