JPS5921559A - 無機質材料およびその製造方法 - 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】 本発明は水ガラスとアルカリ物質と含水珪酸マグネシウ
ム質鉱物とを混合して、固化することにより得られる耐
水性、耐温水性、耐熱性を保有せしめた無機質材料およ
びその’ＪｔＷ　ｉｆ！方法に関するものである。

工業的に広く使用されている材料の一つに・水がラスが
ある。、通常、水ガワスは、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を濃厚な水溶液とした
もので、無色で、粘１′１′の高い液体である。

該水ガラス、を空気中に放置すると、水分が蒸発し。

ＩＨ化する。そこで、水ガラスのこの性質を利用して９
人造石、陶磁器−１４　　、紙の接合剤１等に。

広（利用されている。

しかしながら、該水ガラスは、一旦固化せ１７めでも、
水分に接触すると、再び水を吸収して粘性液体に戻る。

それ故、該水ガ′７ｙ、を屋夕１等の湿俄の多い場所。

あるいけ水が、直接、接触する場所で使う製品には、使
用することが不可能である。すなわち、該水ガラスは耐
水Ｖｌ：に乏しいという欠点を有している。

また、該水ガラスが固化Ｌ７たものを、１５０ｔ；以上
の温度に加熱すると、その強度は著しく低下し。

成形体、接着剤等としての機能を欠なう。

−−方＋　ＷＲ水ガラスに、カルシウム（Ｃａ）、マグ
オシウｌ、（Ｍｇ）、アルミニラＪ、（ＡＩ）、バリウ
ム（Ｂａ）等を加えると、核水ガヲスは固化して、水に
不溶のＰｉ、質、すなわち耐水性を有することが知ら才
１ている。しかしながら、」１記元素をイメンの状態で
添加するよ、水ガラスは（◇、速にゲル状１ｒ固化す（
）ため、一定の形状（ご成形り、たり、塗（［ｉ′する
場合には、可使時間が短かく、！′ワ川用で勾か９か。

さらに１水ガリスの固化を促ｊ１１りさＩ（るｔ−めに
＋　ｌＩＱ水ガヲスにセビづフィト等の含水Ｆ１１酸−
１グネシウム質鉱物を添加するこ七が知られていて）。

Ｊ−σ）含水珪酸マグオシウＪ−質鉱物を加女た水ガテ
ス用成物は、固化後温水に晒されると、若干溶解する欠
点なイ１する。

子こて９本発１川右は、而［７に１牛、　Ｉｎ１ｂうし
いＪ・いう水ガラスの上記欠点を１１服−（ることを目
的に、鋭意研究を重ねた結果１本発明を成゛す１こ至っ
たσ）である□ 本ｇＩ？ｌにかかる第１の発明は、水ガラスと、洒水珪
酸マグオシウム質１１／；物（１メ−１−９会人物とい
う）と。

ＭＯＩｉ（Ｍ、ｌまカリウＪ−（Ｊ（）、す管リウノ、
（Ｎ＾）等のアルカリ金属、あるい（↑アン千−ア（Ｎ
ＩＬ、）等の塩基である）で示される物質（ＩンＪ、　
−１’ニー　、アルカリ物質という）との混合物を固化
、成形【、Ｃなイ）・７とを特徴ンする無機質材ｆ−１
であＺ）、（ｔ：１［’　、第１発明という） 本第１発明にかかる無機質（（オ゛ｌは、アルカリ物質
を混合しない場合に比べて、優れた耐水性、耐熱性を白
する。

また、該無機質材料の製作時に加熱処理を施したもσ）
は１面４温水性ｔも有する。それ故、該無機質材料は、
建築、土木関係、化学関係、窯業関係の分野において成
形相、あるいは、接着剤等として利用することができる
。

以−ト、木第１発明の詳細な説明する。

本第１発明にかかる無機質材料は、水ガラス。

鉱物およびアルカリ物質の混合物を固化せしめてなるも
のである。

上記水ガラスは２通常、珪酸アへ・カリ塩ｌＯ〜７０重
員パーセンｌ−（ｗｔ％）水溶液が望ましく。

該珪酸アルカリ塩は、ＮＲ２Ｏ・ｎ８１ｃ２（ｎ　＝　
１−４）で表わされるものが一般的で大）るが、Ｎａ２
Ｏは＋　Ｋｘ　Ｏ＋　Ｌ　ｉ　２０あるいは（ｕｎ＊）
、ｏ抹であつ℃もよＬ−８ まｈ：、水ガラスとし２て、市販されているＪＩＳの水
ガラス１−３畔で力、・でも差し支えかい。

なＪ’＋（＋ｆｆ’ニアにガラスのＰ　Ｈは、−・柩に
けロクないが。

通常１２以下である。

Ｌ記アルカリ物質は、八４０１１の化学式τ７示される
物質であり、たとえば、水酸化カリウム（ｆ（ＯＩＬ）
。

水酸化す１−リウム（Ｎｎ０Ｉ１．　）等“Ｃ１水溶液
１＝した場合ｔこ９強アルカリ＋１［な示°４も＋７１
がＪ、い。

さら）ｒ−、ｌ−記鉱物は、含水珪酸７グオシウｌ、あ
るいは含ｙｋ　珪ｎマグオシウＪ・・アｌレミニウノ・
質の鉱石を粉砕しＣ１粉末状（こしたもの“（己ある。

該ｍ＼石１よ、−辺が約０．　ｌ　／Ｚ　ｍσ）四辺形
断面なイ１する長繊維の集合体で、該集合体内に−ＩＸ
、、襟」（【σ）良さ方向に多数の孔を有している、ま
た、該繊組）よ。

そσ）表面１・こ反応（生に富む水酸ｌ＆を有しており
、該鉱鉱石、そｉ１自身多爪の水を吸倍１吸収゛イーる
１７；−質をｔ、ｖ一つ。

該鉱石は、具体的（こは、しビメフイ＋（Ｓｎｐｉｎｌ
ｉｔｎ）。

アクパルジャイト（Ａ、ｔＬｉｐｕｌｇｌｔｎ　）ある
いはバリプルスカイト（ＰＲ［）＋ｇｏｒｓｋｆｔｏ　
）であり１通称’Ｉ：マウンデンフルク（Ｍｏｕｒ＋ｔ
ｎｉｎ　ｏｏｒｋ）　　＋　１ウソＴン′し４’　　（
Ｍｏｕｎｔａｉｎ　１ｅａｔｈｅｒ　）　＋　、７ウン
テニメつ・・Ｆ　（Ｍｏｕｎｔｎｉｎ　ｗｏｏｄ　）等
とも呼ばれているものでキ）る。本発明では、こｆｌら
の鉱石のうら、１種あるいは２種以上混ぜて使用しても
よい。

本第１発明にかかる無機質材料は、」二記三つのまず、
該混合物中の鉱物が、アルカリ物質によって溶解Ｌ７１
このとき放出されるマグネシウム。

おＪ、び／又はアルミニウムと水ガラスとが反応して、
水）こ不溶の物質が生成されるものと思わ第１る。

なお、固化時、８０〜６００℃の温度写囲気Ｅこ保ｒ、
〒せしめたものは、温水１こも不溶の性質が付与される
が、これは上記不溶物質がより多量に牛成さ第１るため
と思われる。

次［こ、本願［こかかる第２の発明は、水ガラスｔこ。

含水珪酸マグネシウム質鉱物と、ＭＯＨで示される物質
を混合して、この混合物のＰＩＩを１２５１″Ｊ。

−１−に調整したのち所望の形状に成形あるし・は塗布
し・固化せし７めることを特徴とする無機質１４市゛］
の１ν造方法である（１）ノ、下、第２発明という）。

本第２発明によれば、混合１勿中の鉱物が徐々に溶解し
て、適ｈ１のマグネシウム、および／ｙはアルミニつＡ
　ヲ７Ｊ＜ガラス中にｂり出ず゛るのｃ、ｌＩｇ−マグ
オ添加しない場合１こくらべて停れたロ水性、耐温水１
イｌ　、面１藺１牛をイｊする。

ｊ臥Ｙ９本第２発明を詳細に脱１１１目る。

まず上記水ガラヌにアルカリ物質を混入する。

該アルカリ物質σ）混入に際［−２では、濃厚な水溶液
にした該アルカリ物質を中爪４“−）加え一℃混合し２
゜、二のン昆僑物のＰＩｌを１２．５１旦」つにに１１
ｚ而１す−る。その後、粉末状の鉱物を加ぐて混練し、
混合物を？１）る。

なお、これらの混合においで（ｔ、水ガラス１こ一市ず
鉱物を加身でからアルカリ物質を加λても、あるいは両
者を同時に加え−Ｃもよい。

次に、上記混合物を使用目的に従−て、占（利に塗布あ
るいは所定の形状に成形し、固化・１３−シめる。

上記混合物のｐＨが１２５未満の場合は、アルカリ物質
の添加効果が少なく、すなわち鉱物が水ガワヌ［Ｍ形分
（たとえばＮＲ２０・ｎｓ　ｉＯｘ　）と、十分１こ、
４（１互に１反応することが少なく、得られる固化物［
こ本第２発明の効果を保持させることができない。

また１紀鉱物の混合割合は、乾燥電気で、水ガラス固形
分［こ対して、０．１〜９５ｗＬ％の範囲とするのが望
ましい。該鉱物の乾燥物は、たとえば。

約８０ｔ］で１０貼間乾燥することにより得られる。

）一層温合割合が０．１．　ｗ　ｔ％未満の場合には、
固化後耐水性が得らオ］ず、しかも固化時の収縮が大き
く、き裂を生じることがある。９５ｗｔ％を越える場合
１こは、充分な強度の固化物が得られず、シフかも塗布
した場合には、基材との接着力にも欠けるため、接着剤
、塗布物としての機能を保持することが困難となる。

−１一層温合物の固化は、空気あるいは炭酸ガス等。

如何なるガス中で行なってもよい。

また、固化時１こは、特］こ加熱操作を加えなくても・
アルカリ物質の効果を十分に発揮、リーシめることが可
能ではあるが、加熱操作を加女ると、この効果は大きく
なる。

該加熱操イトを８０〜６００℃の範囲内、特に１１０／
６０ 〜含□ｔ；の範囲内の温度で行なうと、得ｒ−、；ｉｔ
イ）固化物は、耐水性はもらろん、耐温水性をもイｊ′
スる。

さらに、８０〜９５℃の範囲内の温度で乾燥後。

１１．０〜ｇｏｏｔ；の範囲内の温度゛Ｃ再加熱する２
゜面１温水性はより向−１ニする。

上記のように耐水、耐温水性９口部ｆ牛が現わ第１る機
清は、明らかでないが、概、ね次のように＝１４らｉ］
る。木筆２発明トこお＋−Ｊる混合物のＰＩＩを１２５
以上にすると、混合物中の鉱物の水ガラヌへの溶解が促
進される。この場合、該鉱物の溶解ｔこより該鉱物中の
７グオシウ１２．アルミニウム、等のイメンが水ガラス
固形分と反応して、水、温水Ｆご不溶の物質を生成する
ものと思わｉする。

また、８０〜６００℃の範囲内で温度を−１−げ１固化
せしめた場合には、−上記反応がＪ、り完全に（〒１１
われ、水ガラスが、水に不溶の物質に変化する宵ｊ合が
高くなるものと考えられる。

／６０ なお、特１こ、１１０〜−９＝Ｑ＝Ｑ−℃の範囲内の温
度で固化せし２めた場合には、混合物に含ま１１でいる
水分を急激ｔこ沸隣させることがないので、該水分中で
アルカリ物質が有効なこ作用する。その結果、水ガラス
と鉱物との反応がより促、’［＋＋されるものと考寸ら
れるヮ 本第２発明における混合物は、水ガラスに、塩化マグオ
シウノ、を加えたときのように、急激にコロイド状１こ
固化することはなく、可使時間も１ケ月以上あり４作祐
性はよい。また、１カらｆする無機質材料は、屋外ある
いは水中、さらには温水タンク内等でも使用することが
できる。

１ｕ下本願にかかる発明の詳細な説明する。

実施例１ ｒ１１販の水ガ７ス３号（Ｎｎ２０−ｎｓ　ｉｏｘ　＋
　（ｎ　＝　２〜ｔ）を約４．Ｑｗｔ％含有）１１に水
酸化カリウｌ、（ＫＯ）Ｉ）のｍ浮水溶液（５ＱｖＬ％
）を１００００加えてよくかき混ぜ、その混合液のｐＨ
を１８に調整した。

さらトこ、水ガラス固形分１００重量部に対しで。

−・方、断面寸法が５×２０朋、長さが５０Ｍｍ（１）
アルミニウム棒を２木用意し、それぞれのｒルミニウム
棒の喘面に上記混合物を塗布した。その後。

両枠の塗布面同志を突き合せ、該混合物を固化させ、２
木のアルミニウム棒を接着し、接着強度を測定するため
の引張Ｖ、験ハを製作１．た。

また、この試験片を多数製作し、上記側宇に供りまた。

なお、上記の固化な、常温で行なった場合・加熱操イＹ
を加えた場合１こついて、ｆＴｌｚい、固化条件による
接着強度の変化を調査１．た。上記試験Ｊ１の固化条件
を第１表に示す。

第１表の試験片（１）は、常温Ｃ７２時間放Ｆ？　、　
ｆｉｌは。

温度１２０℃で２４時間保持、（Ｓ）はｔ晶ｓ　ｓ　ｏ
　ｏ　ｔ；で２４時■０保持、（４）は温度９０１ｊで
２４１時間保持したのち、１５０℃で５時間保持、の加
陣操作を施１−．たものである。なお、試験片（Ｃ１）
は、比較例とじでＫ　ＯＨを添加しない混合物で接着し
。

温度８０１〕で２４時間保持の加熱操作を施したもので
ある。

次１′Ｃ２第１表の各番号の試験片に対して、接着のま
まの状態、４０℃の温水中に１０日間保持−４５０℃の
高温に２時間保持の８種類の操作を加えてから、引張試
験を実施した。

それぞれの操作を加えたものトこりいての接着弾度を第
１表に示す。なお、＠鎖は、試験片１０本の平均鎮であ
る。

本実施例により９本発明に、Ｉり製造した無［質柑料は
、温水に浸漬しても、熱気に晒しても、劣化せず、接着
・力も低下−ヒず、優れた霞４温水性、剛ｅｔ？］Ｅを
有しているこ２がわかる。これをこ比べ、比較例の場合
は、温水中、高温中に保持することにより、著しく強度
は低下することがわかる。

実施例２ 実施例１Ｆしおいて、−１！ビメワイ１粉末の混合割合
σ）みを、水がフス固形分１００重量部に対して、　１
５００重量部に変々−た場合Ｅこ−〕いて、実施例１の
場合と同様の試験を実施しｌ、：。固化時の加熱操作、
接着強度を第２表に示す。

なお、試験Ｔ’Ｖ　Ｗ　（Ｃ２）は比較例としで実施し
た比較例に比して優れた耐温水ｔｅｌ：　、耐熱ｉ牛を
冶していることが分る。

３３９

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）水ガワスと、含水珪酸マグネシウム質鉱物と、Ｍ
   ＯＩ（（Ｍはカリウム、ナトリウム等のアルカリ金属、
   あるいはアンモニア等の塩基である。）で示される物質
   との混合物を固化、成形してなることを特徴とする無機
   質材ｌ″Ｖ、。 （２）水ガワｙ、に、含水珪酸マグネシウム鉱物と。 ＭＯＩＩ（Ｍ＋：ｊ、カリウム、ナトリウム等のアルカ
   リ金属、あるいはアンモニア等の塩基である。）で示さ
   れる物質を混合して、この混合物のｐＨを１２５以上に
   調整したのち、所望の形状Ｆこ成形あるいは塗布し、固
   化せしめることを特徴とする無機質材料の製造方法。 （８）上記固化は、８０〜０００℃の温度雰囲気で行な
   うことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の無機
   質材料のｌｉｔ造方決方 法４）上記固化は、１１０〜１（１０℃の温度雰囲気で
   行なうことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   無機質材料の中ｌＩ浩方法。 （５）上記固化は、第１段階とＩノＣ９８０〜９５℃の
   ｆｌａｔ度雰囲気で行な−たのち、第２段階ルして１１
   ０〜２００１；の温度ユγ囲気’ｒＥ１．ｒなりこ２を
   特徴とする特許Ｌ’ｌ求の範囲第２項＃を二記載の無機
   質材料の製造方法。