JPS6024064B2 - 中空充填材とその中空充填材を用いた複合材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中空充填材とその中空充填材を用いた複合材に
関するものであって、その目的とするところは軽量であ
り熱及び炭酸化に対して安定である上にバィンダ（成形
材料）との接着強度の大きな中空充填材と、その中空充
填材を用いた軽量強固な複合材とを提供するにある。

従来の充填材としては中実のものと独立気泡を有するも
のとがあるが、前者は複合化に際し充填材として添加す
る場合では軽量化に不向きであり、また後者では軽量化
には有利であるが、バィンダとの接着性が弱い欠点があ
った。

本発明はかかる従来の欠点を解消せんとするもので、以
下詳細に説明する。

まずカルシウムアルミネートモノサルフエートハイドレ
ート（父ａ○，ＡＩ２０３，ＣａＳ０４，１２日２０，
以下ＭＳＨと略す）と石膏（ＣａＳ０４，刃日２０，ｘ
＝２，１／２，ｏ）とを水の存在下で反応させてカルシ
ウムアルミネートトリサルフエートハイドレート（父ａ
０，ＡＩ２０３，＊ａＳＱ，３１〜３２日２０，以下Ｔ
ＳＨと略す）の柱状乃至針状の結晶を生成させる。

次いでこのＴＳＨの結晶を加熱脱水させて中空充填材を
得る。ここで上記ＴＳＨは柱状乃至は針状の結晶であり
、その組織中に３１〜３２の結晶水を有する。この結晶
水のうち６個は結合が強固であって、２００℃以上に強
熱しなければ脱離しないが、それ以外の２５〜２針固の
結合水は結合力が弱く、比較的容易に離脱する。即ち、
２５〜２針固の水は殆んど１００℃付近で離脱し、脱水
は５０℃以上で起る。この脱水にともないＴＳＨの結晶
は第１図のように中実状の柱状乃至針状結晶Ａから第２
図のように中空部Ｂを有する中空円筒状結晶Ｃに変化す
る。更に詳しく述べると、ＴＳＨは水の存在下でＭＳＨ
と石膏とを反応させて得られるが、反応条件により得ら
れるＴＳＨ結晶の大きさは変わる。条件のうち最も効果
の大きなものは反応系中のｐＨと固形分濃度である。こ
のうち固形分濃度については固形分が均一縄拝できる濃
度範囲、つまり１０％以下では殆んど変わらない。しか
し２％以下の希薄液中で反応させると結晶は若干大きく
なるが、工業的にはメリットがない。したがってスラリ
ー状中でＴＳＨを生成する場合では固形分濃度を１０％
、賦形体状でＴＳＨを生成する場合では５０％とするの
がよい。系中ｐＨは生成ＴＳＨ結晶形状に最も大きな影
響を与えるもので、ｐＨ範囲として１１．５〜１２．５
を選定した。これは１１．５以下では結晶形に大きな変
化がないことによる。また１２．５以上では反応速度が
著しく大きくなるためである。賦形体状でＴＳＨを生成
する場合はスラリーの軸を調節した後、炉過して固形分
濃度を上げ、賦形体を得ることができる。得られたＴＳ
Ｈ結晶は加熱し脱水するが、この場合２０ｏｏ以上に加
熱すると、結晶水のうち殻を形成している結晶水が脱水
して形状が損なわれるので好ましくない。２００℃以下
では２５〜２組２０が離脱して中空体が生成する。

この脱水は５０ｑ○付近より始まるが、この水の離脱は
きわめて容易であり、また温度により中空体形状が変ら
ないことより、１５０午０に材料を加熱し脱水せしめる
のがよい。尚、初期のＴＳＨ結晶形をコントロールする
ことにより種々の大きさの中空体を得ることができる。
このようにして得られた中空充填材は第２図の中空部Ｂ
の分、約３５％が軽量となり、また脱水物であるために
熱的に安定であって、充填材として使用した場合、２０
０ｑｏ以下では加工等により水蒸気やその他のガスを発
生せず、更に反応に関与する水が少ないために炭酸化を
受けにくい利点がある。

しかしてこの中空充填材は合成樹脂成形材料や無機質成
形材料等の成形材料（バィンダ）に充填して成形して、
複合材を得ることができる。

このようにして得られた複合材は、中空充填材の中空性
により軽量化する利点があり、また中空充填材はバルー
ンのように密封された空気室をもつものではなく、円筒
状であるから、成形材料（バィンダ）Ｄは第３図のよう
に中空円筒状結晶Ｃの中空部Ｂの両端部に一部が流れ込
み、アンカー効果があるために成形材料との結合強度が
向上する利点がある。しかも中空充填材は外形が柱状乃
至針状であるために単なる充填材としてのみならず、繊
維状補強材としても作用し、複合材の強度の向上をはか
り得る利点がある。またこの充填材は白色であるために
成形材料（バィンダ）の色彩に影響を与えることもない
のである。以下本発明を実施例に基づいて具体的に説明
する。

〔実施例 １〕中空充填材の製造 合成ＭＳＨを用い、酸による活性化処理にてＭＳＨ粒子
を柱状として反応性を付与したのち、ＣａＳ０４，が２
０と反応させた。

この場合、サンプル蛇．１〜３は固形分濃度（ＭＳＨ十
石膏／ＭＳＨ＋石膏＋水）を１０％としてスラリー状中
でＴＳＨを生成せしめ、サンプル舷．４〜６は固形分濃
度を５０％として賦形体状でＴＳＨを生成したものであ
り、各々のｐＨ条件は下表に示す通り１１．５〜１２．
５の範囲とし、また脱水加熱温度は一律に１５０℃とし
、更に各々の生成ＴＳＨの形成は同表中に示した通りで
あった。Ｎｏ．１〜６のいずれの場合でも１５０ｑｏの
温度にて脱水が速やかに起り、いずれも１び分以内で中
空充填材を得ることができた。

この中空体は脱水前のものに比して約３５％軽量となり
、熱的にも安定であり、また炭酸化も受けにくいもので
あった。〔実施例 ２〕複合材の製造‘１’中空体とし
て実施例１のＮｏ．１で得られたものを用い、ポリプロ
ピレンの充填材として用いた。

結果、中空体の形状より考えられるように、複合材は硬
くなると共に、弾性率が大中に大きくなり、リジッドな
状態となった。即ち、充填量が２０％で曲げ弾性率は２
００ｋ９／柵より４００ｋ９／磯に増加した。〔実施例
３〕複合材の製造■ 実施例２に於いて中空体として実施例１のＮｏ．６で得
られたもを用いた場合、弾性率の上昇は若干少なく、同
等の使用量３６０ｋｇ／めであった。

〔比較例 １〕実施例２に於いて炭酸カルシウムを用い
た場合弾性率の上昇は４・さく２５０ｋｇ／地にとどま
った。

〔実施例 ４〕複合材の製造（３’ポリ塩化ビニルの充
填材として実施例１のＮｏ．１の中空体を用いた。

８０％添加してポリ塩化ビニル板を得た。

このものは非常にリジッドでありかつ軽量となった。比
重は１．８であった。〔比較例 ２〕 実施例４に於いて充填材として炭酸カルシウムを用いた
。

このものの比重は２．２であった。実施例４と比較例２
で得られた板とを比較して下記の差が認められた。即ち
、自重によるたれは３比かスパンで比較例２の方は中央
部にて１仇帆であつたが実施例４に於いては１柳以下で
あった。また上記の通り、比重は１．８と２．２との差
があった。更に吸水による膨張は比較例２が０．１％程
度の膨張があったのに対し、実施例４では殆んど見られ
なかった。これは中空部があるためと考えられる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の特徴を説明するためのものであって、第
１図は脱水前のＴＳＨの結晶の斜視図、第２図は脱水後
のＴＳＨの結晶の斜視図、第３図は脱水後のＴＳＨの結
晶とバィンダとの結合状態に於ける断面図を示す。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カルシウムアルミネートモノサルフエートハイドレ
   ートと石膏とを水の存在下で反応させて生成したカルシ
   ウムアルミネートトリサルフエートハイドレートに加熱
   脱水による中空部を施して成ることを特徴とする中空充
   填材。 ２ 硬化生成したカルシウムアルミネートトリサルフエ
   ートハイドレートを加熱脱水して得られた中空体を成形
   材料中に充填材として配合して成ることを特徴とする複
   合材。