JPS6131334A - プラスチツクコンクリ−トの製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はＨＬＢ価が３〜５の非イオン性界面活性剤に、
一般式 （但し、Ｒは炭素数１以上のアルキル基を表わす） で表わされるポリアルキレングリコールと、二塩基酸無
水物との付加物で末端にカルボキシル基を有するポリア
ルキレングリコール誘導体を混合して得られる界面活性
剤と、ビニル単量体と、セメントスラリーとを混合攪拌
して、Ｗ１０型エマルジョンとなし、該Ｗ１０５エマル
ジヨンのビニル単量体を重合させるとともに、セメント
を硬化させる事を特徴とするプラスチックコンクリート
の製造方法に関するものである。

〔従来技術〕

従来、プラスチックコンクリートとしては、セメントと
水とを混合して得られるセメントスラリーに、骨材等を
混合し、さらに、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴ
ム等のゴムラテックス、するいはポリ酢酸ビニル、エポ
キシ樹脂等のりｑ型エマルジョン、あるいはＰＶＡ、Ｃ
ＭＣ等の水溶性ポリマーを混入する方法が良く知られて
おり、この様な方法で得られるプラスチックコンクリー
トは、防水性に優れ、曲げ強度、引張り強度、耐衝撃性
が改善されると言われている。その細骨材を不飽和ポリ
エステル樹脂や、エポキシｍ脂でか７ｔａ６たレジンコ
ンクリートも知られている。しかし、これ等は一般に比
重が高く、重い事が欠へであった。一方、セメントコン
クリートを軽量化する方法としては、セメントスラリー
に軽量骨材を混入する方法と、発泡剤を用いて気泡をセ
メントスラリーに導入する方法が知られている。発泡剤
を用いる方法には、界面活性剤を使用して、セメントス
ラリーを泡立たせた状態で硬化させる方法と、アルミニ
ウム粉末をセメントスラリーに混入して、アルミニウム
とセメント成分との什学反応忙よって発生する水素ガス
で発泡させる方法が知られている。一般忙、発泡剤を用
いる方法は、発泡状態のコントロールが困難で不均一な
発泡状態となる事が大きな欠点であつｉこ。特に大型の
成型物を製造する場合、上方部は下方部よりも粗な発泡
状態となり、密度差が生じやすかった。又、発泡粒子の
径も大きく、外観的にも劣っていた。又、軽量骨材を用
いる方法によれば、比重が１．０以下の軽量コンクリー
トを得る事は困難で、かつ、高強度の軽量コンクリート
を得るのは困難であった。

軽量コンクリートの物性を、大幅に改善する方法として
は、ポリマー含浸コンクリートが提案されている。この
方法はビニル単量体を軽量コンクリート中に含浸させて
重合させるのであるが、この様な方法で得られるポリマ
ー含浸コンクリートの諸物性は、基材コンクリートより
も著しく改善される。しかしながら、ポリマー含浸コン
クリートは、その生産性において多くの問題点を有して
いる。即ち、第一にポリマー含浸コンクリートの強度を
有効に発現させる為にはあらかじめ含浸基材を乾燥し、
含水率を０．５　％以下にしておく事が必要とされる事
、第二に放射線の取シ扱いが必要とされる事、又加熱重
合法紀よればビニル単量体のロスが犬きくなる為に不経
済である事、第三に作業工程が複雑である事等が挙げら
れ、これ等の要因は、ポリマー含浸コンクリートの製品
コストを引き上げ、その実用化を阻んでいる。

〔問題点を解決する為の手段〕

上記の様な諸問題点を解決し、軽量で、高強度のプラス
チックコンクリートを効率良く製造する事を目的として
、検討を行なった結果、本発明者等は、ＨＬＢ価が３〜
５の非イオン性界面活性剤に、一般式 （但し、Ｒは炭素数１以上のアルキル基を表わす） で表わされるポリアルキレングリコールド、二塩基酸無
水物との付加物で、末端にカルボキシル基を有するポリ
アルキレングリコール誘導体を混合して得られる界面活
性剤とλビニル単量体と、セメントスラリーとを混合攪
拌して、　Ｗ１０型エマルジョンとなし、該Ｗ／Ｑ型エ
マルジョンのビニル単量体を重合させるとともに、セメ
ントを硬化させて乾燥させる事によって、軽量で、高強
度のプラスチックコンクリートを効率良く製造する事に
成功したのである。本発明の％ｅ、は、プラスチックコ
ンクリートの製造において、　Ｗｌｏ　型エマルジョン
を利用するという、従来にないまったく新規な方法を見
い出し、セメントコンクリートの軽量化及び、ビニル重
合体の導入による物性改善を一挙に成し遂げた点にある
。

本発明においてプラスチックコンクリートを製造するに
は、ＨＬＢ価が３〜５の非イオン性界面活性剤に、一般
式 （但し、Ｒは炭素数１以上のアルキル基を表わす） で表わされるポリアルキレングリコールと、二塩基酸無
水物との付加物で、末端にカルボキシル基を有するポリ
アルキレングリコール誘導体を混合して得られる界面活
性剤と、ビニル単量体と、セメントスラリーとを混合攪
拌して、Ｗ１０型エマルジョンとなし、該Ｗ１０型エマ
ルジョンのビニル単量体を重合させるとともに、セメン
トを硬什させる事によるのである。

ＭＷ１０型エマルジョンを製造するのに用いられる、Ｈ
ＬＢ価が３〜５の非イオン性界面活性剤としては、例え
ば、ンルビタンセスキオレエート、グリセロールモノス
テアレート、ソルビタンモノオレエート、ジエチレング
リコールモノオレエート、ジエチレングリコールモノス
テアレート、ソルビタンモノステアレート等が挙げられ
るが、ソルビタンモノオレエートが最適である。また、
望ましい作用効果を得る為に、これ等を二種以上混合し
て用いても良い。

前記非イオン性界面活性剤と混合して用いるポリアルキ
レングリコール誘導体を調製するのに用いられるポリア
ルキレングリコールとしては、前記一般式で示されるも
のでｌ）、例えば、平均分子量が１０００〜１００００
、好ましくは２０００〜５０００のポリプロピレングリ
コール、ポリブチレングリコール等が好ましい。平均分
子量が１０００以下では逆エマルジョンは形成せず１０
０００以上では粘度が高くな、１）すぎて取扱いが不便
である。該ポリアルキレングリコールの末端水酸基に付
加させるべき二塩基酸無水物としては、無水コハク酸、
無水マレイン酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸等が挙げら
れるが、特に付加反応が容易に進行する無水マレイン酸
、無水コハク酸が好ましい。なお、該ポリアルキレング
リコールの末端水酸基に、無水マレイン酸の如き二重結
合を有する二塩基酸無水物を付加させた場合は、ポリア
ルキレングリコール誘導体の末端二重結合とビニル単量
体とが共重合する為ＩＣ，該ポリポリアルキレングリコ
ール誘導体合体中に組み込まれる。その為に得られたプ
ラスチックコンクリートの物理強度は全般に高い値を示
す。この事は高強度のプラスチックコンクリートを製造
する上で有利である。

前記ポリアルキレングリコール誘導体は、エステル結合
によって連結された末端カルボキシル基を有しているが
、この末端カルボキシル基け、セメントスラリーとビニ
ルモノマーとを混合し、強攪拌する過程でセメントスラ
リーよシ放出されたＣａ４＋Ｎａ＋に＋等の金Ｊ％Ｉｔ
ｉイオンによって中和されるのである。以上の様な機構
で生成した、ポリアルキレングリコール誘導体の金属陽
イオンによる中和物ｉ＊、ビニルモノマーに対して効果
的な道孔化作用を示す為、ＨＬＢ価が３〜５の非イオン
性界面活性剤に混合して用いる事によって、非常に安定
）ｋ　Ｗ１０型エマルジョンが形成されるのである。

該’Ｗ７０１３エマルジヨンを製造するのに使用するビ
ニル単量体としては、特に制限はないが、例えばスチレ
ン、αメチルスチレン、アクリル酸エステル、メタクリ
ル酸エステル、アクリロニトリルジビニルベンゼン　ア
ルキレンクリコールノシアクリル酸又はジメタクリル酸
エステル、多価アルコールのアクリル酸又はメタクリル
酸エステル等が挙げられる。これ等は単独で使用しても
良いし、二種以上混合して使用しても良い。得られるビ
ニルポリマーの耐熱性や、物性を向上させる目的で、例
えばトリメチロールプロパントリメタクリレート、エチ
レングリコールジメタクリレート等のトリビニル仕合物
やジビニル化合物を併用するのが一般に好ましい。

セメントスラリーを製造するのに用いられるセメントと
しては、特に制限はないが、ポルトランドセメント、高
炉セメント、フライアッシュセメント、マグネシアセメ
ント、シリカセメント、アルミナセメント等が挙げられ
る。セメントスラリーは、セメントと水とを良く混合し
て製造される。

セメントと水との重量比は、特に制限はないが１００　
：　４０〜１００　：　５００程度が望ましい。

Ｗ１０型エマルジョンを製造する為に使用するＨ　Ｌ　
Ｂ価が３〜５の非イオン性界面活性剤と該ポリアルキレ
ングリコール誘導体混合物の使用量については、特に制
限はないがビニルモノマー１００重量部九対して１０〜
１００重量部が適当である。

又、この非イオン性界面活性剤と、該ポリアルキレング
リコール誘導体との混合比は重量比で５０：５０〜８０
：２０が望ましい。

以上の様な方法で得られたＷ１０型エマルジョンを１重
合硬化させるのであるが、重合には通常重合触媒を用い
る。重合触媒はラジカル形成剤又はレドックス触媒であ
れば良い。重合温度ハエ００８Ｃ以下であれば特に制限
はないが、１００℃以上で重合させる場合は、水の沸騰
を防止する為に、高圧下で重合する事が望ましい。

本発明においては前記の如くしてビニル単量体を重合さ
せるとともに、セメントを硬化させるのであるが、セメ
ントの硬化方法については、通常のセメント硬化方法で
良い。セメントを効率良く硬化させる為には、飽和水蒸
気中で加熱して養生すれば良い。

以上の様な方法で、ビニル単量体を重合させ、かつセメ
ントを硬化させて得られた含水硬化物を乾燥して、水分
を揮散させると、軽量プラスチックコンクリートが得ら
れる。又、用途によっては、乾燥せずに含水硬化物とし
て使用しても良い。

〔作用効果〕

本発明の方法で得られる軽量プラスチックコンクリート
のもつとも大きな特徴は、発泡構造が微細でかつ均一な
事である。その為、外観は通常のセメントコンクリート
と同等で、比較的均一である。又、発泡セル中に水が満
されている事によって、大型の成形物を製造しても、上
方部と下方部に、密度差が生ずる事はない。本発明の第
二の特徴は、ヒメントスラリーを製造する際、セメント
に添加する水の量によって、任意に比重を設定できる点
である。すなわち、セメントに対して混入−９−る水の
量を多くするに従い、得られる軽量プラスチックコンク
リ−１の比重は低くなり、水の量を減らすに従い比重は
高くなる。本発明の第三の特徴は、形成されたＷ１０型
エマルジョンに、有５機や無機のＭ維、軽量骨材、充填
剤等を容易に混合する事ができる点にある。本発明の第
四の特徴は、成型性に優れている点でちる。すなわち、
型枠、押出機等を利用して、様々な形状の成形物、板状
物を製造する事ができる。本発明の第五の特徴は、得ら
れたグラスチックコンクリ−１が、切断、切削、釘打等
の加工性に優れている点である。本発明の第六の特徴は
、ＨＬＢ価が３〜５の非イオン性界面活性剤と該ポリア
ルキレンクリコール誘導体とを混合して用いる事によっ
て得られる含水硬化物の乾燥速度が非常圧早い事である
。これは、軽量プラスチックコンクリートを製造する上
で、工業的には有利である。

以上に述べた如く、本発明によって得られるプラスチッ
クコンクリートは様々な特性を有しており、工業的に見
ても極めて有用な素材である。以下実施例にて本発明を
具体的に説明する。

実施例−１ スチレン（以下Ｓｔと略記する）９０重量部、トリメチ
ロールプロパントリメタクリレート（以下ＴＭＰＴと略
記する）１０重量部を混合して得られるビニルモノマー
混合物に、ポルトランドセメント６００重量部と水８４
０重量部を混合して得られるセメントスラリー１４４０
重量部を加え、約３０分間強攪拌した後、ソルビタンモ
ノオレエート１０重量部と、平均分子量が２０００のポ
リプロピレングリコールの無水マレイン酸付加物（付加
率９４．４１）１０重量部を混合して得られる界面活性
剤２０重量部を加えて攪拌したところ、安定なＷ１０型
エマルジョンが得られた。これに、長さ６簡、太さ１８
μｍのポリアクリロニトリル繊維４０重量部、パーライ
ト粒６０重量部、ベンゾイルパーオキサイド１．２重量
部を加えて、良く混合し、型枠に仕込み、６０℃で２０
時間重合させた後、６０℃、１００％　ＲＨで７日間養
生硬化させ、乾燥したとこう、水分が容易に揮散し、比
重が０．５５の軽量プラスチックコンクリートを得た。

この軽量プラスチックコンクリートは、容易にのこ引き
、切削加工が行え、又釘打する事も可能であっ尭。

実施側御２ Ｓｔ９０重量部、ＴＭＰＴｔｏ重量部を混合して得う；
ｉするビニルモノマー混合物に、ポルトランドセメント
６００重量部と水６００重量部を混合して得られるセメ
ントスラリー１２００重量部とを加え、約３０分間強攪
拌した後、ソルビタンモノオレエート１５重量部と、平
均分子量が２０ｏＯのポリプロピレングリコールの無水
マレイン酸付加物（付加率９４．４０）５重量部を混合
して得られる界面活性剤２０重１部を加えて攪拌したと
ころ安定なＷ１０型エマルジョンが得られた。これに長
さ１３ｍ、太さ１４μｍのビニロン繊維２６４重量部、
パーライト粒６０重量部、ベンゾイルパーオキサイド１
．２重量部を加えて良く混合し、型枠に仕込み、６０℃
で２０時間重合させた後、６０°Ｃ１１００％ＲＨで７
日間養生硬化させ、乾燥したところ、水分が容易に揮散
し、比重が０．７のｉｔプラスチックコンクリートを得
た。

この軽量−プラスチックコンクリートは、のこ引き、切
削加工、釘打等が容易に行えた。

実施例−３ Ｓｔ９０重量部、ＴＭＰＴ　１０重量部を混合して（Ａ
　ラれるビニル七ツマー混合物に、ポルトランドセメン
ト１３５０重量部、水２７００重量部を混合して得られ
るセメントスラリー４０５０重量を加え、約３０分間強
攪拌した後ソルビタンモノオレエート３０重量部と、平
均分子量が３０００のポリプロピレングリコールの無水
マレイン酸付加物（付加率８２．０％）２０重世部を混
合して得られる界面活性剤５０重量部を加えて攪拌しン
’ｔところ、安定なＷ１０型エマルジョンが得られた。

これにｔ−プチルパーオキンペンゾエート３０重量部を
加えて良く混合し、型枠に仕込み、６０℃で２０時間重
合させた後、６０°Ｚ１００％ＲＨで７日間養生硬化さ
せ乾燥したところ、水分が容易に揮散し比重が０６のプ
ラスチックコンクリートを得た。この軽量プラスチック
コンクリートはのと引、切削加工、が容易に行えた。

比較例−１ ポルトランドセメント１００重量部、砂３６０重量部、
水７２重量部を混合して得られたセメントスラリーを型
枠に仕込み、６０°Ｃ，１００％ＲＨで７日間養生硬化
させた後、乾燥したところ、比重が２．０４のコンクリ
ートブロックが得らｉｔた。

比較例−２ ポルトランドセメント１００重量部、パーライト１０９
重量部、水２７３重量部を混合し−Ｃ得られたセメント
スラリーを型枠に仕込み、６０℃、１００１Ｈで７日間
養生硬化させた後乾燥したところ、比重が０．５５の軽
量コンクリートが得られた。

比較例３ ポルトランドセメント１００重量部、スチレン発泡ピー
ズ２４１ｉ部、水４０重量部を混合して得られたセメン
トスラリーを型枠に仕込み、６０℃、１００　ｑ６　Ｒ
Ｈで７日間養生硬化させた後乾燥したところ、比重が０
．５９の軽量コンクリートが得られた。

表１に、実施例、比較例で得られたコンクリートの曲げ
強度を示した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＨＬＢ価が３〜５の非イオン性界面活性剤に、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、Ｒは炭素数１以上のアルキル基を表わす） で表わされるポリアルキレングリコールと、二塩基酸無
   水物との付加物で末端にカルボキシル基を有するポリア
   ルキレングリコール誘導体を、混合して得られる界面活
   性剤と、ビニル単量体と、セメントスラリーとを混合撹
   拌してＷ／Ｏ型エマルジョンとなし、該Ｗ／Ｏ型エマル
   ジョンのビニル単量体を重合させるとともに、セメント
   を硬化させる事を特徴とするプラスチックコンクリート
   の製造方法。