JP2006321662A - 低明度系の着色が良好な硬化性無機質組成物とそれを用いた着色無機質硬化体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】TiO2含有量が1.3重量%以下のメタカオリン100重量部に対して、1〜300重量部のアルカリ金属珪酸塩と、10〜500重量部の水を配合することを特徴とする。
【選択図】図1
Description
1.硬化性無機質組成物
本発明の硬化性無機質組成物は、TiO2含有量が1.3重量%以下のメタカオリン100重量部に対して、1〜300重量部のアルカリ金属珪酸塩と、10〜500重量部の水を配合することを特徴とする。
本発明に用いるメタカオリンのTiO2含有量としては、1.3重量%以下であり、好ましくは1.0重量%以下である。すなわち、メタカオリンのTiO2含有量が1.3重量%を超えると、低明度系の着色硬化体を製造する際に酸化鉄系の無機顔料等高価な顔料を多量に用いるので経済性に問題が生じる。
このため、上記メタカオリンの製造方法に用いる原料カオリンとしては、化学式:Al2SiO5(OH)4で表される1:1層状珪酸塩鉱物であるカオリン鉱物の中で、TiO2含有量が低い1次カオリンが好ましい。さらに、1次カオリンのような硬質系カオリンは、アメリカ産カオリンに代表される2次カオリンのような軟質系カオリンよりも、粉砕性が良好なメタカオリンを得ることができるという利点がある。なお、1次カオリンとは、風化作用、熱水作用又は温泉作用等によって生成されたカオリンが母岩の位置にそのまま残留したものであり、鉄、チタン等の不純物が少ない。また、2次カオリンとは、これが水等で運搬されて堆積したものである。
上記方法に用いる焼成温度は、500〜900℃が好ましく、600〜800℃がより好ましい。すなわち、焼成温度が500℃未満では、得られたメタカオリン中にカオリナイト構造が若干残る場合があり組成物の硬化に際してアルカリ金属珪酸塩との反応性が乏しくなる。一方、焼成温度が900℃を超えると、硬化体に反りが発生したり、強度が低下したりするなど硬化体の品質が低下する。
上記方法に用いる粉砕方法としては、特に限定されるものではないが、圧縮力、せん断力、衝撃力等の機械的エネルギーをメタカオリンに作用させる方法が好ましい。その具体的手段としては、特に限定されるものではなく、一般に粉砕を目的に使用されている粉砕機が用いられる。例えば、衝撃、摩擦、圧縮、せん断等が複合した粉砕機構を有するボール媒体ミル(ボールミル、振動ミル、遊星ミル等)、媒体攪拌形ミル、ローラミル、乳鉢等、又は衝撃と摩砕が主流であるジェット粉砕機が挙げられる。
上記硬化性無機質組成物の製造方法としては、特に限定されるものではなく、上記メタカオリン100重量部に対して、アルカリ金属珪酸塩1〜300重量部と、水10〜500重量部とが混合される方法が用いられるが、例えば、1次カオリンを500〜900℃で焼成しTiO2含有量が1.3重量%以下のメタカオリンを得る工程、該メタカオリンに0.05〜30kW・h/kgの機械的エネルギーを作用させて粉砕しメタカオリン粉体を得る工程、及び該メタカオリン粉体100重量部に対して、1〜300重量部のアルカリ金属珪酸塩1〜300重量部と、10〜500重量部の水とを混合して硬化性無機質組成物を得る工程を含む方法が好ましい。
また、上記アルカリ金属珪酸塩水溶液の調製において、アルカリ金属珪酸塩を水に溶解してもよいが、アルカリ金属水酸化物の水溶液に、珪砂、珪石粉等のSiO2成分をnが所定値になるように溶解してもよい。
上記補強繊維の添加量としては、メタカオリン100重量部に対して、10重量部以下が好ましい。すなわち、補強繊維の添加量が10重量部を超えると、繊維の分散性が低下する。
上記発泡剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、マグネシウム、カルシウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、アルミニウム、ガリウム、スズ、ケイ素、フェロシリコン等の金属粉末と過酸化水素、過酸化曹達、過酸化カリ、過ホウ酸曹達等の過酸化物が挙げられる。この中で、特にコスト、安全性、入手の容易さ等から、Al粉末、ケイ素粉末、過酸化水素が好ましい。
本発明の着色無機質硬化体は、特に限定されるものではなく、上記着色顔料を添加した硬化性無機質組成物を成形後、加熱硬化してなるものであり、従来の着色無機質硬化体と比べて少ない顔料使用量で低明度系の着色が得られることを特徴とする。ここで、着色顔料としては、特に、酸化鉄、酸化クロム、カーボンブラック、群青が好適に使用される。
(1)平均粒径の測定:レーザー回折法で行なった。
(2)硬化体色測定方法:ミノルタ分光測色計(CM−2002)を用いて測定した。L値は、明度の指標であり。小さいほど明度が低い。
(1)顔料A:大日精化工業株式会社製、マスターファインカラー MF−6147を用いた。
(2)顔料B:大日精化工業株式会社製、マスターファインカラー MF−6200を用いた。
(3)微粉硅砂:住友セメント株式会社製、ブレーン5000cm2/gのものを用いた。
(4)ビニロン繊維:クラレ製、RM182(長さ6mm、径14μm)を用いた。
(5)アルカリ金属珪酸塩水溶液:K2O/SiO2(モル比)が1/1.4、濃度が45重量%のカリウム珪酸塩水溶液を用いた。
まず、組成物の配合比率(重量換算)を、上記メタカオリンA:顔料A:微粉硅砂:ビニロン繊維:アルカリ金属珪酸塩水溶液=100:4:200:2:150として調製した混合物を、オムニミキサーに供給し、5分間混合した。
次に、混合物を内寸500×500×15mmの型枠に注入し、鉄板で蓋をして、該型枠を70℃に制御されたオーブン内に5時間処理した後、脱型し、さらに60℃に制御されたオーブン内で6時間乾燥して、無機質硬化体を得た。その後、得られた硬化体の硬化体色測定を行なった。結果を表2に示す。
メタカオリンAに代えてメタカオリンBを用いたこと以外は、実施例1と同様に行ない無機質硬化体を得た。その後、得られた硬化体の硬化体色測定を行なった。結果を表2に示す。
顔料Aに代えて顔料Bを用いたこと以外は、実施例1と同様に行ない無機質硬化体を得た。その後、得られた硬化体の硬化体色測定を行なった。結果を表2に示す。
メタカオリンAに代えてメタカオリンCを用いたこと、及び顔料Aに代えて顔料BをメタカオリンC100重量部に対して6重量部用いたこと以外は、実施例1と同様に行ない無機質硬化体を得た。その後、得られた硬化体の硬化体色測定を行なった。結果を表2に示す。
メタカオリンAに代えてメタカオリンDを用いたこと以外は、実施例1と同様に行ない無機質硬化体を得た。その後、得られた硬化体の硬化体色測定を行なった。結果を表2に示す。
メタカオリンAに代えてメタカオリンDを用いたこと以外は、実施例3と同様に行ない無機質硬化体を得た。その後、得られた硬化体の硬化体色測定を行なった。結果を表2に示す。
メタカオリンAに代えてメタカオリンDを用いたこと、及び顔料Aに代えて顔料BをメタカオリンC100重量部に対して8重量部用いたこと以外は、実施例1と同様に行ない無機質硬化体を得た。その後、得られた硬化体の色測定を行なった。結果を表2に示す。
これに対して、比較例1〜3では、用いたメタカオリンがこれらの条件に合わないので、得られた硬化体の色測定において満足すべき結果が得られないことが分かる。
2 焼成工程
3 粉砕工程
4 メタカオリン粉体
5 混合工程
6 アルカリ金属珪酸塩水溶液
7 硬化性無機質組成物
Claims (7)
- TiO2含有量が1.3重量%以下のメタカオリン100重量部に対して、1〜300重量部のアルカリ金属珪酸塩と、10〜500重量部の水を配合することを特徴とする硬化性無機質組成物。
- 前記メタカオリンは、TiO2含有量が少ない1次カオリンを500〜900℃で焼成した後、0.05〜30kW・h/kgの機械的エネルギーで粉砕して得られる平均粒径0.1〜500μmの粉体であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性無機質組成物。
- 前記1次カオリンは、インドネシア産又は中国産のカオリンであることを特徴とする請求項2に記載の硬化性無機質組成物。
- 前記アルカリ金属珪酸塩は、組成式:M2O・nSiO2(式中、MはLi、K、又はNaから選ばれる少なくとも1種の元素、nは0.05〜8である。)で表される化合物であることを特徴とする請求項1に記載の硬化性無機質組成物。
- さらに、無機充填剤、無機質発泡体又は有機質発泡体、補強繊維、又は金属粉末から選ばれる少なくとも一種を配合することを特徴とする請求項1に記載の硬化性無機質組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の硬化性無機質組成物に、顔料を加えて成形後し、40〜200℃の温度で加熱硬化することを特徴とする、低明度系の着色無機質硬化体。
- 前記顔料は、予め水に分散させた状態で加えることを特徴とする請求項6に記載の着色無機質硬化体。
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