JPS6048477B2 - 断熱性軽量セメント製品の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は断熱性軽量セメント製品の製造方法に関する。

従来軽量セメント製品としては石綿セメントパーライト
板が市販され建築物の構造材、特に内装材、天井材等に
利用されてきた。該石綿セメントパーライト板はセメン
ト中に石綿及びパーライトを各々２０〜２５重量％含有
せしめて補強効果及ひ軽量性を付与せるものであるが、
その比重は０．５を超えており、又強度及ひ断熱性に於
ては実用上満足なるものである。軽量性についてはパー
ライトの含有量を多くすれば極めて比重の小さい材料を
作製できるが、比重が０．５以下の場合、石綿の補強効
果が極端に悪くなり、製品の強度低下がはなはた七く、
大型製品（例えば９１×１８２ｃｍ板）では自重て破壊
する。

又強度を増大せしめるために石綿に代わる補強用繊維と
してナイロン及びポリプロピレン等の合繊或はガラス繊
維等が提案されたが、前者の場合、繊維自体の弾性率が
低くて補強効果が不充分であり、又後者の場合単繊維を
１００〜４００本集束したストランド形態て使用すれば
、セメントマトリックスとストランド状ガラス繊維の接
着強度が小さく、又セメント中の強アルカリ成分に対す
る耐侵蝕性が乏しく、軽量セメント製品として満足し．
うる補強効果を得られなかつた。更に、アルカリ溶解度
が小さいガラス繊維を単繊維状で使用すれば充分補強効
果が得られるが、製品の吸水率が大きくて使用時に断熱
性の低下をきたし、又表面硬度が小さく施工上取扱いが
困難である等の欠点が−あつた。本発明者等は該問題点
を解決すべく、鋭意研究を行い、完成したものであり、
本発明の目的は実用上充分な強度を有し、比重ならびに
吸水率が極めて小さく表面硬度の大きい断熱性軽量セメ
ント３製品の製造方法を提供するにある。

即ち本発明はセメントが少なくとも１０重量％、水硬性
水和物１〜３０重量％、軽量骨材２０〜８０重量％及び
ガラス組成がモル％で、ノ （但しＲはＮａ，Ｌｉであり、Ｒ’はアルカリ土類金属
又はＺｎ，Ｍｎ，Ｐｂである。

その他の金属酸化物はＮ。Ｏ。，ＴｉＯ。，Ｆｅ。Ｏ３
，ｃｅＯ。，ＳｎＯ。等であり、又弗化物はＦ２に換算
せるものである。）からなフリ、かつアルカリ溶解度が
４％以下であるガラス繊維０．５〜Ｗ重量％、更にガラ
ス繊維以外の繊維質材料０．５〜２０重量％を均一に混
合して注水せるスラリーを成型し、養生硬化の後、該成
型物の表面にシリコーンワニス／水ガラスの重量比が０
．２５〜４である混合液を５０〜５００ｇ／ゴ塗布し、
７０〜２００℃で乾燥せしめることを特徴とする断熱性
軽量セメント製品の製造方法である。本発明の断熱性軽
量セメント製品はセメントを少なくともｗ重量％含有す
るものであり、該含有“量未満の場合はセメント板とし
ての強度が不充分となり、実用性に欠ける。

該セメントは一般の水硬性セメントであり、例えば普通
ボルトランドセメント、白色ボルトランドセメント、ア
ルミナセメント、フライアッシュセメント、シリカセメ
ント、ジェットセメント等がある。該セメントに添加し
うる混和材料としては例えば炭酸カルシウム、クレー、
ガラス繊維強化セメント板の微粉砕物（スクラップ）の
如き粉末状或は微粒子状物質等の増量材、更にはアルカ
リ系、エチレン系等の樹脂エマルジョン、着色顔料等で
あり、適宜選択して使用することができる。

本発明に適する水硬性水和物とは水と混和した状態で水
硬性を示す水和物で、石こう、アルミン酸カルシウム、
ケイ酸カルシウム、水砕スラグ等であり、特に石こうは
安価で好適である。水硬性水和物は養生硬化後を結晶水
を内包しており、火災等の高温にさらされた場合、結晶
水を離脱して蒸発潜熱を奪い熱伝達を阻止する。比重が
大きい製品では火災時の急激な加熱によつて結晶水が離
脱し、爆裂破壊を起すが、軽量骨材を使用して比重を小
さくすると爆裂破壊を起さなくなる。軽量セメント製品
における水硬性水和物の含有量は１〜３０重量％が好ま
しい。含有量が１重量％未満の場合は、軽量セメント製
品の耐火断熱性がなく、含有量が３０重量％を超えた場
合は軽量セメント製品の物理的強度が低下する。本発明
に使用する軽量骨材はセメントよりはるかに軽い骨材が
好ましく、特に見掛比重が０．１５以下の軽量骨材が成
型体の比重を極端に下げる事実より好ましい。

軽量骨材としてはパーライト、発泡黒曜石、発泡松脂岩
、焼成ひる石、シラスバルーン、ケイ酸ソーグ、発泡体
等が使用できる。軽量骨材の含有量は２０〜８鍾量％が
好ましく、特に３０〜７０重量％が好適てある。含有量
が２鍾量％未満の場合は軽量化がなされず、製品の断熱
性が劣り、含有量が８喧量％を超えた場合は、物理的強
度が著しく低下し、実用上支障をきたす。本発明に使用
する繊維質材料は、ガラス繊維と共存させることにより
、ガラス繊維の分散性を改良することができ、しかも繊
維質材料自体の補強効果を期待てきる。

よつて繊維質材料はガラス繊維と共に使用するのが好適
であり、例えは石綿、岩綿、シリカアルミナ繊維等の無
機質繊維、或はバルブ、綿、毛、合成繊維等の有機質繊
維である。

本発明に使用するガラス繊維のアルカリ溶解とは繊維径
１３±０．２μのガラス繊維２ｇを９５゜Ｃの１０％苛
性ソーダ水溶液１００ｇ中に１時間浸漬した際のガラス
繊維の重量減少を百分率で示したものである。

アルカリ溶解度が４％以下であるガラス繊維は、軽量セ
メント製品製造時のセメント系スラリー及ひ養生中にお
いてセメント中の強アルカリ成分による劣化を生せす、
充分な補強効果を付与するものである。ガラス繊維の繊
維長は５ 〜１５０Ｔｆ１１ｒＬが好ましく、特に１０
〜１００７７ｊ７７！が好適である。

繊維長が５ＴＩＵｎ未満の場合は、軽量セメント製品の
補強効果及びクラック防止が不充分であり、繊維長が１
５０ＴＷＬを超えた場合は、セメント系スラリー中での
分散性が低下し、均質な補強効果が得られない。ガラス
繊維の繊維径は、５ 〜５０μが好ましい。繊維径が５
μ未満の場合はセメント系スラリー中での分散性が低下
し、繊維径が５０μを越えた場合は、ガラス繊維の取扱
いが困難となり、又ガラス繊維とマトリックスの接着強
度が低下するために補強効果が低下して好ましくない。
軽量セメント製品におけるガラス繊維の含有量は０．５
〜１０重量％が好ましい。含有量が０．５重量％未満の
場合は、補強効果が不充分であり、含有量が１０重量％
を超えた場合は、セメント系スラリー中でのガラス繊維
の均一分散が困難となり、均質な軽量セメント製品が得
られない。ガラス繊維は単繊維或はチヨツプドストラン
ドであるが、軽量セメント製品成形後の繊維形態はマト
リックス中に均一に分散した単繊維でなければならない
。繊維が集束したストランド形態でマトリックスに混入
した場合は、繊維とマトリックスとの接着力が極めて弱
く、充分な物理的強度を有した軽量セメント製品を製造
することができない。成形後の養生硬化は室温養生・蒸
気養生、高圧高温蒸気養生等適宜選択して処理すればよ
い。本発明に適するシリコーンワニスとは、オルガノク
ロロシラン類を加水分解し共重合して得られる三次元網
状構造を有するポリシロキサンであり、例えばメチルシ
リコーンワニス、メチルフェニルシリコーンワニス、フ
ェニルシリコーンワニス、或は該シリコーンワニスの熱
硬化温度を低減するために変性せるシリコーンワニスで
ある。

該シリコーンワニスの中でも特にメチルシリコーンワニ
スは乾燥性が優れており、ベンゼンに溶解させるか、或
は苛性ソーグ等のアルカリ処理によつて水溶性のナトリ
ウムメチルシリコネートとして使用することが好適であ
る。前記変性せるシリコーンワニスとは例えばシリコー
ンアルキッドワニス、シリコーンフェノールワニス、シ
リコーンメラミンワニス、シリコーンエポキシワニス、
シリコーンポリエステルワニス等である。

又本発明に適する水ガラスとは、珪砂と炭酸ナトリウム
を混入して発生炉ガス又は電熱で熔融し、透明状になつ
てものを冷却固化し、粉砕して過熱蒸気中で溶解したア
ルカリ−ケイ酸塩系ガラスの濃厚水溶液で、その組成は
一般にＮａ。

Ｏ・ＮｓｉＯ２（ｎ ＝２ 〜４）である。本発明の目
的を達するためには、シリコーンワニス／水ガラスの重
量比は０．５〜４、特に０．５〜２が好適である。

シリコーンワニス／水ガラスの重量比が０．２５未満の
場合は製品の吸水率が大きく、重量比が４を超えた場合
は製品の表面硬化が低下する。シリコーンワニスと水ガ
ラスの混合液の塗布量は５０〜５００ｇ／ゴ、特に１０
０〜２００ｇ／ゴが好適てある。

塗布量が５０ｇ／７Ｔ１未満の場合は、製品の吸水 ”
率が大きく、表面硬化も小さい。塗布量が５００ｇ／Ｔ
ＴＩを超えた場合は成型体内部への塗布液浸透が不均一
となり乾燥時に製品表面にクラックを生じる。

この際該混合液を使用せずにシリコーンワニスと水ガラ
スの一方を塗布乾燥の後、他方を塗布すれば含浸が非常
に困難となり、両者を順次塗布しても均一なる防水兼表
面硬化層が得られす、作業性も劣る。

前記混合液の成型体への塗布方法はシリコーンワニスと
水ガラスの均一混合液を更に水又は溶剤で希釈して、攪
拌の後、成型体表面に塗布する方法が作業性に優れてお
り、ハケ塗り、ロールコータ塗布、スプレーガンによる
吹付等の手法を用いる。

又、必要に応じて成型体をシリコーンワニスと水ガラス
混合液或はその希釈液中に浸漬してもよい。成型体に塗
布せるシリコーンワニスと水ガラスの混合液は、内部に
浸透し、乾燥することによつて成型体表面に防水兼表面
硬化層を形成する。乾燥温度は７０〜２００’Ｃ）特に
１００〜１８０゜Ｃが好適である。乾燥温度が７０゜Ｃ
未満の場合は表面硬度が不充分であり、２００’Ｃを超
えた場合は乾燥速度が急激となつて製品表面に小さなり
ラックを生じる。乾燥時間は乾燥温度によつて１〜５時
間の範−囲内て適宜選択すれはよい。本発明の方法によ
り製造せるセメント製品は、従来品と比べて著しく軽量
で断熱性に優れ実用上必要な桟械的強度を有しており、
かつ吸水率が小さく、表面硬度が大きい等の特性を有し
ており断＊”熱材、一般の建材特に天井材、内壁材、間
仕切材等の内装材、耐火被覆材として極めて有用である
。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例１ 普通ボルトランドセメント３踵量％、石こう１０重量％
、クリソタイル石綿（５Ｒ）５重量％、ガラス組成がモ
ル％でＳｉＯ２：６６．２、ＺｒＯ２：１２．０、Ｎａ
２Ｏ：１３．３、Ｋ２Ｏ：３．０、ＣａＯ：４．５、Ｂ
２Ｏ３：１．０であるガラス繊維（アルカリ溶解度２．
５％、繊維長５０Ｔｎｍ）繊維径１３μ）を集束剤を付
着せすに紡糸し、単繊維形態で２重量％及びパーライト
（見掛比重０．１）印重量％からなる原料をオムニミ
キサーにて乾式で混合した後、７００重量％の水を加え
、更に混合して流動性の高いセメント系スラリーを作つ
た。

このスラリーを縦０．９１ｍ横１．８２ｍの直方体の型
枠に流し込み、ピストンにて０．４ｋ９／ｄの加圧を行
い、余剰水を圧搾除去して厚さ２５７７Ｚ７７１の成型
体を作り、２週間室温養生した。この成型体にメチルシ
リコーンワニス（日興フアインプロダクツ（株）製、シ
ロゲライトＳ）と水ガラス（和光純薬（掬製）を当量づ
つ製品面積当りの塗布量を変えて秤量し、この混合液を
１．５ｋｇ／ｎｌになるように水で稀釈し両面及び木口
にハケ塗りした。乾燥は１５０゜Ｃで５時間行い、製品
の比重、曲げ強度、衝撃強度、水中に２峙間放置した時
の吸水率、表面硬化（直径１６ｍ／ｍ（７）鋼球を３ｋ
９の荷重で押しつけた時の窪み径（ｍ／ｍ）及び窪み深
さ（ｍ／ｍ））を判定した。その結果を第１表に示す。
に１００〜２００ｇ／イにおいて、機械的強度が優れて
”かつ吸水率が小さく表面硬度の大きい軽量セメント
製品が得られた。塗布量が５０ｇ／イ未満の場合は吸水
率が大きくて表面硬度が小さく、５００ｇ／ｄを超えた
場合は乾燥時に多くのクラックを発生して、機械的強度
及び吸水率が劣化した。実施例２ 白色ボルトランドセメント２６重量％、石こう２０重量
％、パーライト （見掛比重０．１３）４５重量％、実
施例１で使用したガラス繊維２重量％及びクリソタイル
石綿（５Ｒ）を７重量％からなる原料を抄造用のシリン
ダーパットに送り、長網抄造機で抄取つて、減圧脱水を
しながら０．５ｋ９／ｃイの加圧成型を行なつた。

得られた２５７７Ｚ７７！厚の生板は９１×１８２ｃｍ
の大きさに切断し、２週間室温養生後実施例１て使用し
たメチルシリコーンワニスと水ガラスの重量比を種々変
化せしめて混合液を調製し、製品面積当り１５０ｇを８
倍量の水で希釈して両面及び木口にスプレー塗布した。

乾燥は１８０℃で２時間行い製品の比重、曲け強度、衝
撃強度、吸水率、表面硬度を測定した。その結果を第２
表に示す。第２表から明らかなように、メチルシリコー
ンＸワニス／水ガラスの重量比が０．２〜４、特に０．
５〜２て桟械的強度が優れかつ吸水率が小さく表面硬度
の大きい軽量セメント製品が得られた。

重量比が０．２５未満の場合は製品の吸水率が大きく４
．０を超えた場合は表面硬度が劣化した。実施例３ 普通ボルトランドセメント２１重量％、含水ケイ酸カル
シウム１５重量％、発泡黒曜石（見掛比重０．１５）５
５重量％、さらしバルブ６重量％、第３表に示すガラス
組成からなるアルカリ溶解度の異な．くるガラス繊維（
単繊維、繊維長６０−、繊維径１０μ）３重量％からな
る原料をオムニミキサーにて乾式て充分混合した後、５
０呼量％の水を加えて更に混合し、実施例１と同様にし
て成型した。

２週間室温養生の後、メチルフェニルシリコーンワニス
と水ガラスを製品面積当り各々１００ｇ混合し、更に７
倍量の水で希釈して両面及び木口にローラ塗布した。

乾燥温度を変化させて２〜４時間行い、製品の比重、曲
げ強度、衝撃強度、吸水率、表面硬度を測定した。その
結果を第４表に示す。第４表から明らかなようにガラス
繊維のアルカ ＊り溶解度が４％を超えた場合は、セメ
ント系スラリー中でのガラス繊維の侵触、養生中での劣
化及ひ水ガラス塗布による劣化等により軽量セメント製
品の桟械的強度が低下した。

又、塗布液の乾燥温度が７０〜２００’Ｃ）特に１００
〜１８００Ｃにおいて、吸水率が小さく表面硬度の大き
い軽量セメント製品が得られた。乾燥温度が７０’Ｃ未
満の場合は水ガラスの硬化か不充分で表面硬度が小さく
２００’Ｃを超えた場合は乾燥が急激に生じて成型体表
面にクラックがはいり吸水率が増大した。実施例４ 石こう５重量％、シラスバルーン（見掛比重０．１）６
０重量％、普通ボルトランドセメントを所＊ｓ定量、更
に実施例１と同組成のガラスを水溶性のワックスをサイ
ジング剤として使用し紡糸したガラス繊維（２０４本ス
トランド、繊維径１３μ）を繊維長５０７７！７７１に
カットしたチヨツプドストランド（セメントスラリー中
で単繊維に容易に分散）及びクリソタイル石綿（５Ｒ）
の所定量からなる原料をオムニミキサーにて乾式で混合
した後、６０腫量％の水を加え、更に混合したセメント
系スラリーを実施例１と同様にして成型した。

２週間室温養生の後、メチルシリコーンワニスと水ガラ
スの塗布量を１５０ｇ／イとする以外は実施例１と同様
にして塗布乾燥を行い、製品の比重、曲げ強度、衝撃強
度、吸水率、表面硬度を測定した。

その結果を第５表に示す。第５表から明らかなようにガ
ラス単繊維を石綿 ＊の如き繊維質材料の存在下で混用
することにより成型体中に均一に含有せしめられ、ガラ
ス繊維量が０．５〜１０重量％及び石綿が０．５〜２０
重量％で強度の優れた製品が得られた。

ガラス縁維量がル重量％及び石綿量が２０重量％を超え
ると、繊維の均一分散が困難となり強度に対する寄与が
低下した。実施例５実施例４て使用したガラス繊維２重
量％、クリソタイル石綿（訳）５重量％、普通ボルトラ
ン＊’ドセメント、石こう及びパーライト （見掛比重
０．１２）の所定量からなる原料を実施例２と同様にし
て長網抄造機で抄造し、成型した。

２週間室温養生の後、実施例４と同様にしてメチルシリ
コーンワニスと水ガラスの塗布を行い、乾燥した。

得られた製品の比重、曲げ強度、衝撃強度、吸水率、表
面硬度を測定し、更に成型体の片面ご９２５゜Ｃに加熱
した電気炉上に置いた時の裏面最高温度（℃）を測定し
た。その結果を第６表に示す。第６表から明らかなよう
に、パーライト量が２０〜８０重量％、特に３０〜７０
重量％において軽量で実用上充分な強度を有する製品が
得られた。パーライト量が２０重量％未満の場合は充分
な軽量化を達成することができず、又８０重量％を超え
た場合は著しく強度か低下し、吸水率及ひ表面硬度も劣
化した。石こう量に関しては１〜３０重量％で、強度及
び耐火断熱性の優れた製品が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セメントが少なくとも１０重量％、水硬性水和物１
   〜３０重量％、軽量骨材２０〜８０重量％及びガラス組
   成がモル％でＳｉＯ＿２：５０〜６９ ＺｒＯ＿２：９〜１４ Ｒ＿２Ｏ：１０〜２５ Ｋ＿２Ｏ：１〜７ Ｒ′Ｏ：０〜１０ ＣａＦ＿２：０〜２ Ｂ＿２Ｏ＿３：０〜７ Ｐ＿２Ｏ＿５：０〜５ その他の金属酸化物：０〜１０ Ｆ＿２：０〜３ （但しＲはＮａ、Ｌｉであり、Ｒ＿２ＯとＫ＿２Ｏの合
   計は１５〜２５モル％である。 Ｒ′はアルカリ土類金属又はＺｎ、Ｍｎ、Ｐｂである。
   その他の金属酸化物はＡｌ＿２Ｏ＿３、ＴｉＯ＿２、Ｆ
   ｅ＿２Ｏ＿３、ＣｅＯ＿２、ＳｎＯ＿２等であり、又弗
   化物はＦ＿２に換算せるものである。）からなり、かつ
   アルカリ溶解度が４％以下であるガラス繊維０．５〜１
   ０重量％、更にガラス繊維以外の繊維質材料０．５〜２
   ０重量％を均一に混合して注水せるスラリーを成型し、
   養生硬化の後、該成型物の表面にシリコーンワニス／水
   ガラスの重量比が０．２５〜４である混合液を５０〜５
   ００ｇ／ｍ＾２塗布し、７０〜２００℃で乾燥せしめる
   ことを特徴とする断熱性軽量セメント製品の製造方法。
   ２ 水硬性水和物が石こうである特許請求の範囲第１項
   記載の断熱性軽量セメント製品の製造方法。 ３ 軽量骨材が３０〜７０重量％である特許請求の範囲
   第１項記載の断熱性軽量セメント製品の製造方法。 ４ 軽量骨材が見掛比重０．１５以下のパーライトであ
   る特許請求の範囲第１項又は第３項記載の断熱性軽量セ
   メント製品の製造方法。 ５ 繊維質材料が石綿である特許請求の範囲第１項記載
   の断熱性軽量セメント製品の製造方法。 ６ 繊維質材料がパルプである特許請求の範囲第１項記
   載の断熱性軽量セメント製品の製造方法。 ７ シリコーンワニスがメチルシリコーンワニスである
   特許請求の範囲第１項記載の断熱性軽量セメント製品の
   製造方法。 ８ シリコーンワニス／水ガラスの重量比が０．５〜２
   である特許請求の範囲第１項又は第７項記載の断熱性軽
   量セメント製品の製造方法。 ９ シリコーンワニス／水ガラス混合液の塗布量が１０
   ０〜２００ｇ／ｍ＾２である特許請求の範囲第１項記載
   の断熱性軽量セメント製品の製造方法。 １０ 乾燥温度が１００〜１８０℃である特許請求の範
   囲第１項記載の断熱性軽量セメント製品の製造方法。