JPS5852947B2 - ソレルセメント組成物とその製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はソレルセメント組成物とその製造法に関する。

ソレルセメント（５ｏｒｅｌ Ｃｅｍｅｎｔ ）は水溶
液の中に於けるアグネシア（ＭｇＯ）と塩化マグネシウ
ム（ＭｇＯＣ１２）の結合を基本成分とする種々の組成
物からなるものである。

硬化した時このソレルセメントの基本的組成はオキシ塩
化マグネシウム水和物（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｙｃ
ｈｌｏｒｉｄｅｈｙｄ−ｒａ ｔｅ−マグネシウムオキ
シクロライドハイドレイト）である。

ソレルセメントは約１００年前に発明された。

それはポルトランドセメントより硬質でより迅速に硬化
するが、その広範囲の使用は本来耐水性が弱いため大き
く制限されてきた。

ソレルセメントを構成するオキシ塩化マグネシウム水和
物の結晶は、該セメントの物理的特性が結晶同志の均質
な浸透に左右されるが、しかし結晶同志の真の結合はな
いという点で、石膏に極めて近い構造を有することがわ
かっている。

ソレルセメント生戒物はまた幾分水溶性もある。

そのため、水に浸すと結晶間の結合が実質的に失われる
。

この難点を克服するため、例えば燐酸塩とアルミン酸塩
の如き不溶性マグネシウム塩を形成する特性を持つ材料
を添加するといったような種々の試みがなされてきた。

しかし部分的に成功しただけで、硬化率は著しく遅くな
るという不利益は解消されていない。

化学文献には種々の充填剤について説明がされているが
、充填剤がセメントに特別の性質を付与するということ
よりむしろ相溶性の観点から考察されている。

ガラス繊維は成功裡に使われてきたが、ガラス繊維とソ
レルセメント間の結合は水に浸すと破壊される。

従って、ガラス繊維の構造的利点は単に一時的である。

文献の中で繰返し明らかにされている点は、もしソレル
セメント生成物の耐水性が強ければ、その利用は極めて
一般的となり且つ広範囲になったであろうということで
ある。

これは耐水性の問題が解決されるならば、これらの材料
に対する産業界の需要は増加することを意味する。

ソレルセメントの超硬化率、より犬なる強度及び優れた
火災防止特性といった利点は建設資材の主役となり得る
であろう。

しかしその利用は現在考慮されていない。

本発明の主なる目的とする処は、水に対する強い抵抗力
と安定性を有するソレルセメント組成物とその製造法に
関する。

製造法について要約すると、珪酸エチル（ｅｔｈｙｌ
５ｉｌｉｃａｔｅ−エチルシリケート）及び／又は塩
化マグネシウム （ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ）、酸化マ
グネシウム（ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｏｘｉｄｅ）のプレ
ミックス配合物をオキシ塩化マグネシウム水和物反応混
合物（ＭｇＣｌ２２Ｍｇ０）に添加する。

更に、上記組成物にガラス繊維等の種々の強化剤又は充
填剤を添加する。

本願に於いて、出願人は珪酸エチルを標準型ソレルセメ
ント組成物に添加する時、耐水性と強度特性が相当に改
善される材料となることを発見した。

反応体の添加の正確な順序と反応体の相対量と反応が発
生する条件は限定されていないが、まず最初水にＭｇＣ
ｌ２・６Ｈ２０を混合溶解することが有利であることが
判明した。

ＭｇＯはその後で分散される。

これに続いて、珪酸エチルは望ましくは強い攪拌状態の
下で分散されるのが良い。

上述した通り、珪酸エチルの量は限定されておらず、単
に水に安定な量だけ添加すればよいが、ソレルセメント
組成物の全重量に対し珪酸エチル０．５％〜２％を添加
することが有利であることが判明した。

その結果上じる組成物は常温の如き通常の状態で硬化可
能となる。

事実上改良した耐水性と強度を実現する他の方式は以下
詳述するように本発明の特徴である核形成の理論に従い
ＭｇＣｌ２へのＭｇＯの溶解を改良し耐水性と強度をも
たせた点にある。

この改良法はまず水及び相対的に多いＭｇＣｌ２・６Ｈ
２０及び相対的に少ないＭｇＯからなるプレミックス配
合物を調整することによって得られる。

その後で、プレミックス配合物は標準型ソレルセメント
組戊物に添加され事実上播種溶液として働く。

特に、プレミックス配合物が珪酸エチルを含有するソレ
ルセメント組成物に添加される時に改良した効果が顕著
となる。

更に、望ましくは、プレミックス配合物は、その溶液中
に於けるＭｇＣｌ２の濃度を最大にするような状態で調
整されるのがよい。

これはＭｇＯの溶解性を増しその結果オキシ塩化マグネ
シウム水和物を形成する。

この目的のために、ＭｇＣｌ２と水、（望ましくは脱イ
オン水）の略飽和溶液が沸騰点（１２０°Ｃ）又はその
近辺で調整される。

これによりＭｇＣ１□溶液が高濃度となり、かつＭｇＯ
の溶解度が増加する。

それ故、少量のＭｇＯを望ましくは活発な攪拌の状態で
溶液に添加する時、それは迅速且つほぼ完全にＭｇＣｌ
２と反応しオキシ塩化マグネシウム水和物を形成するこ
とが保証される。

前述より明かな通り、プレミックス配合物に於けるＭｇ
Ｃｌ２２Ｍｇ０及び水反応体の各相対量は、その反応条
件と同じく、限定されてはおらず、単にＭｇＯのはゾ全
量がオキシ塩化マグネシウム水和物を形成するために反
応するということのみが要求される。

本発明に係るソレルセメント組成物の成分が添加される
順序は（プレミックス配合物成分を含む）、各成分の相
対量及び混合物生成条件と同じく、限定されていない。

同様のことはソレルセメント組成物が本発明の第１の特
徴に従い珪酸エチルを含有する場合にも適用する。

しかしながら、使用される水の全量中でＭｇＣｌ２・６
Ｈ２０の全てを望ましくは常温でまず溶解し、それから
プレミックス配合物を添加することが望ましい。

上述したように、プレミックス配合剤の量は限定されて
いないが、それは核形成を実現するため十分な量で添加
されることが要求されている。

しかしながら、プレミックス配合物をソレルセメント組
成物の全重量の約１〜５％の量添加するのが望ましいこ
とが判明した。

プレミックス配合物を添加した後、ＭｇＯの全量が添加
される。

珪酸エチルを用いる場合は、それは最後に加えられる。

生成するソレルセメント組戊物は通常公知の状態、すな
わち常温硬化出来る。

本発明に係るソレルセメント組成物は広＜既知のＭｇＣ
ｌ２・６Ｈ２６Ｈ２Ｏ２及びＨ２０以外の他の成分を含
有することも可能である。

それらは塩化第一鉄、フェルト材、剥離剤等を含む。

更に、ソレルセメント組成物に強化剤又は充填材特にガ
ラス繊維を加えることにより、湿性強度及び乾性強度が
付与される。

通常のソレルセメント組成物とは違って、本発明に係る
ソレルセメント組戊物はそれと混合する強化剤によく接
着し且つ全ての状態の下に於いて良好に接着する傾向に
あることが判明した。

本発明のソレルセメント組成物に於ける強化剤即ちガラ
ス繊維の相対量は限定されていないが、技術熟達者によ
り容易に決定されるものである。

このガラス繊維は望ましい強度性能を得るのに適当な置
板上に、重量比にして／約１〜１０％の割合で添加され
、且つガラス繊維がソレルセメント組成物の中に均一に
配分且つ分散されるということを保障するような方法で
添加されることが要求されるのみである。

該ソレルセメント組戊物を硬化する方法は限定されてい
ないが、公知の技術を利用することが出来る。

しかしながら、耐水性と強度の増大は、硬化が飽和湿度
の条件下で行なわれる時に実現可能となることが判明し
た。

出願人は、特定の理論により拘束されることを望まない
が、ソレルセメントは本質的に酸化マグネシウム（Ｍｇ
Ｏ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｈ）及び水の組み合わ
せからなり、これら三つの組１１ｆｆｌ物が混合される
時発生する反応は次の通りであると思料する。

１）酸化マグネシウムの溶解 ２）塩化マグネシウムの水和作用 ３）オキシ塩化マグネシウム水和物の沈澱かく形成され
た素材は網目にされた結晶構造を有することが明らかと
なりその特性は密度と結晶の結合力に左右される。

それは発熱を伴う水利反応であると推定され、ソレルセ
メントのオキシ塩化マグネシウム水和物の結晶を生成す
る。

しかしこの水和作用は、十分なＭｇＯが、オキシ塩化マ
グネシウム水和物について過飽和とされている水性イオ
ン混合物を形成して溶解した後にのみ、発生可能である
。

水和が一度び支配的になるや、自由水は取除かれ、Ｍｇ
Ｏの溶解は止まる。

この時、もしＭｇＣｌ２と反応して溶解するＭｇＯの量
が、ＭｇＣｌ２の全量に対して不十分ならば、最終製品
は酸化マグネシウム、塩化マグネシウム及びオキシ塩化
マグネシウム水和物の結晶の密な混合物となる。

この混合物は、残留ＭｇＯが新しい結晶のからみあい、
即ちセメントの安定性と強度に寄与出来ないが故に、弱
体であろう。

そして、最終製品としてのセメントの安定性と強度を保
つために必要なオキシ塩化マグネシウム水和物結晶間の
緊密な接触を排除し、可溶性の塩化マグネシウムが容易
に浸出するので、水に浸すと極めて敏感となる。

もしこの物理的特性が正しければ、水和反応がスタート
する前にＭｇＯの溶解を完成出来るならば、これらの反
応が制御され、残留ＭｇＣｌ２は取除かれて、大幅に改
良したソレルセメント組成物を生成する可能性が出てく
る。

上記は核形成の現象に依存しているように思われる。

この現象は、セメント生産工程の２つの基本的な特徴を
考慮することによって、肉眼でみることが出来る。

まず最初に、ＭｇＯ粉のみが水の中のＭｇＣｌ２の溶液
の中で分散される。

ＭｇＯは水性溶液へそのイオンを加えつつ溶解し始める
。

ＭｇＯが溶解すればするほど、溶液はオキシ塩化マグネ
シウム水和物の最終製品について過飽和になる。

結局、核が形成され、オキシ塩化マグネシウム水和物の
沈澱が析出して、ソレルセメントが形成される。

自由水が水和物の形成によって系から取除かれるにつれ
、ＭｇＯの溶解は遅くなり、遂にゆっくりと停止する。

それ故、生成セメントの化学的組成は、核形成のばらつ
きに左右されて変化する。

特に、例えば核形成が幾つかの場所に限って早期に発生
するならば、過飽和は最小となり、セメントは核形成点
から戒長し、非反応塩中に広く分離した一連のゾーンと
なる。

もしこの核形成がＭｇＯ分子の表面で発生するならば、
その時、ＭｇＯの溶解は著しく抑制されるであろう。

他方、もし核形成がＭｇＯ表面で阻止され、それ故、イ
オンの相当に高い濃度が存在するまで発生せず、且つ十
分なＭｇＯが、現存するＭｇＣｌ２の全てと反応して溶
解するならば、核形成は、可溶性塩がほとんど残ってい
ない、より重いからみ合わせた結晶成長を生成する多く
の位置から自然に発生する。

かくて、既知のソレルセメントの弱い耐水性は、あまり
にも早過ぎる核形成の結果であったことが、本願によっ
て理論化されている。

即ち、もし水和反応の核形成が事実上抑止されるならば
、ソレルセメント配合物の重大なる欠陥は克服出来るわ
けである。

本発明に係るプレミックス配合物の特徴は、このへんに
あるわけである。

即ち、プレミックス播種混合物は、ＭｇＯ表面での核形
成に反するように、プレミックス核に対しオキシ塩化マ
グネシウム水和物の沈澱を生じさせ、かくて更に水和化
とそれに続く沈澱に対し、ＭｇＣｌ２溶液へのＭｇＯの
溶液を促進するものと思料される。

次に実施例に示す通り、本発明に係る組成物から得られ
たソレルセメント製品の、改良された耐水性は、重量損
失の減少及び生成物の強度の増強により証明される。

水にさらした場合、重量損失の減少は、配合物の成分が
浸出しておらず、セメント生成物は安定するということ
を示している。

水にさらした後のソレルセメント生成物の強度は、従来
同様に水にさらしたものと比較して、著しく改良されて
いる。

湿性強度率−一水の中にセメント生成物を浸した後−及
び乾性強度率も又特徴的である。

これら全ての測定は、従来のソレルセメント組成物で得
られた生成物と比較して、本発明に係るソレルセメント
生戊物の定量的証明を提供している。

構造的結着性を含むところの本発明に係るソレルセメン
ト生戊物を、肉眼で観察した結果、更に改良点を発明し
た。

以下、本発明の実施例を詳述する。

実施例 １ ソレルセメントに珪酸エチルを添加した場合の結果 次の配合物を順次下記に示す量で混合した。

＊５ｔａｕｆｆｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎ
ｙにより製造された商品名Ｓｉ １ｂｏｎｄ ５０を使
用した。

２０個の独立した試料が、この実施例に示す各配合物を
混合して作られた。

５０グラムの試料がポリエチレンカップにそそがれ、２
４時間で硬化した。

それは８日間蒸留水に浸された。珪酸エチルなしの全て
のサンプルは、小さな粒子に崩壊した。

珪酸エチルを含む全てのサンプルは、本来の物理的特徴
と外観を全てかねそなえていた。

珪酸エチルを含む配合物と、含まない調整配合物とで、
双方に５％細断ガラス繊維を混合して同じ様につくられ
たソレルセメントの生産シートは、湿性強度（７日間の
空気硬化後の２４時間にわたる水浸し）対乾性強度の率
が、珪酸エチルを含んだサンプルに於いて３０％から８
５％に増大した。

実施例 ２ 核形成プレミックスの効果 次の配合物を順次下記に示す量で混合した。

配合物 水道水 ６０．６ ２７．４２０ＭｇＣ
１２・６Ｈ２０１０８，８４９，２２０フエルト材
７３．０ ３３．０００（ボタシウムアルミノ
シリケート） プレミックス １３．１ ５．９４０配合物
（種） Ｍｇ０ ２２１．０ １００．０００珪酸
エチル＊４．９ ２．２００ Ｈ２０２（剥離剤） ２．２ １．０００４０
３．６ ２１８．７８ ＊５ｔａｕｆｆｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎ
ｙにより製造された商品名５ｉｌｂｏｎｄ ５０を使用
した。

上記プレミックス配合物は、ＭｇＣｌ２・６Ｈ２０７ｉ
び水を混合し、生成溶液を約１１０’Ｃ〜１２０’Ｃの
温度で加熱することによって調整された。

この温度を保持しながら、ＭｇＯは一定の攪拌の状態で
添加され、混合物は約１０分間この状態で保たれた。

その後、プレミックス配合物は上記に示すと同量の主ソ
レルセメント組成物に添加された。

５％ガラス繊維を含む生産シートは、プレミックス含有
配合物と非含有の制御配合物（それに添加されたプレミ
ックスのない）とで作られたが、配合物は全ての点で同
じであった。

７日間にわたる空気硬化の後 プロダクションシートは、細断したガラス繊維を、第２
実施例のプレミックス含有配合物とプレミックスなしの
制御配合物との双方の中に混合することにより形成され
、その後生成混合物は型（フオーム）にスプレィされた
。

２４時間硬化の後、シートをその型から取外し７日間常
温で保管した。

それからプロダクションシートを小さなサンプルに切断
し、公知の測定方法で乾性サンプルの曲げ強度を測定し
た。

湿性サンプルの曲げ強度ハソのサンプルを２４時間水中
に浸した後に測定された。

乾性サンプル ５８６ ３８０湿性サンプ
ル ３９１ ２８２制御配合物を含むガラ
ス繊維を含有しない第２実施例のセメント混合物はポリ
エチレンカップに７５ｇｍ５流しこまれた２４時間空気
中で硬化された。

硬化セメントを２４時間蒸留水の中で浸しそれから５０
％及び１００％の各湿度条件の下で空気循環オーブンの
中で７０℃の温度の下に２４時間乾燥した。

初めの湿性重量の変化は次の様であった。

１００％相対湿度の下 で硬化した場合 ５０％相対湿度の下で 硬化した場合 ＋０．３ １．７ −９．８ １ １．３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩化マグネシウムと、酸化マグネシウムと、水と、
   珪酸エチルとから成る組成物であって、前記珪酸エチル
   は前記組成物の全重量の約０．５乃至２％重量比で存在
   することを特徴とするソレルセメント組成物。 ２ 前記組成物は、その全重量の約１乃至１０％重量比
   のガラス繊維を包含する特許請求の範囲第１項記載のソ
   レルセメント組戊物。 ３ 塩化マグネシウムと、酸化マグネシウムと、水と、
   核形成量のプレミックス配合物と珪酸エチルとを包含し
   、前記プレミックス配合物は、沸点近辺の温度に保った
   塩化マグネシウムの略飽和水溶液に対し、酸化マグネシ
   ウムを添加し、この混合物を所定時間一定の攪拌状態に
   保つ処理をして得た反応生成物であるソレルセメント組
   成物。 ４ 核形成量のプレミックス配合物は、ソレルセメント
   組成物の全重量の約１乃至５％の重量比で存在する特許
   請求の範囲第３項記載のソレルセメント組成物。 ５ プレミックス配合物中の酸化マグネシウムは、その
   全てがプレミックス配合物中の塩化マグネシウムと反応
   するような量である特許請求の範囲第３項記載のソレル
   セメント組威物。 ６ 水に塩化マグネシウムを溶解し、その溶液に酸化マ
   グネシウムを分散せしめ、続いてこの分散溶液に、０．
   ５〜２％重量比となる珪酸エチルを、望ましくは強い攪
   拌状態下に添加することを特徴とするソレルセメント組
   成物の製造法。 ７ 水に略飽和量となる塩化マグネシウムを混合し、そ
   の溶液を沸点近辺の温度に保持しつつ一定の攪拌状態と
   して、酸化マグネシウムを添加し、次いでこの混合物を
   上記状態に約１００年前ｐことによりプレミックス配合
   物を別に調整し、このプレミックス配合物を、望ましく
   は常温で水に溶解した塩化マグネシウム溶液に、核形成
   量だけ混合し、その後その混合液に酸化マグネシウムを
   添加して分散せしめ、最後にこの分散溶液に、０．５〜
   ２％重量比となる珪酸エチルを、望ましくは強い攪拌状
   態下に添加することを特徴とするソレルセメント組威物
   の製造法。