JP4559716B2 - セメント複合材 - Google Patents

Description

本発明は、セメント、水、油性物質及び乳化剤からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を成形して得られるセメント複合材に関するものである。

押出成形等で形成されるセメント系成形品は、耐候性、耐火性に優れ、また製造コストも低いことから、建築材料として広く利用されている。

従来、セメント系成形品を製造する有効な方法として、セメント、水、及び油性物質からなるセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を利用する方法が提案されている（特許文献１，２参照）。このセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物は、成形時の保形性に優れており、また、水／セメント比を変化させることでセメント系成形品の比重を自由にコントロールすることができるという特徴を有している。

更に、このようにして得られるセメント系成形品は、微細でかつ均一な発泡構造を有しているため、表面平滑性、鋸引き性や、釘打ち性等の加工性、或いはネジ保持力に優れた性質を有していることが知られている。

しかしながら、セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物から形成されるセメント成形板を外装材として利用するには、耐凍害性や曲げ強度が不充分であり、或いは所望の性能を得ることが困難であった。

例えば特許文献１には、成形品の細孔径や細孔の独立性を制御して耐凍害性を向上させる技術が開示されているが、製造条件の管理が非常に厳しく、大量生産が困難なものであった。

このような耐凍害性や曲げ強度等を向上するためには、セメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物中に補強繊維を含有させることが考えられるが、一般的に用いられる補強繊維であるパルプは、吸水性が高く、このため組成物中の水分を吸収してＷ／Ｏエマルジョン構造を破壊してしまうおそれがあった。
特開平９−２５５４４６号公報 特開２００２−４７０４０号公報

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、セメント、水、油性物質及び乳化剤からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を成形して得られ、且つ耐凍害性と曲げ強度とに優れ、特に外装材として好適に用いることができるセメント複合材を提供することを目的とするものである。

本発明に係るセメント複合材は、セメント、水、油性物質及び乳化剤からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を成形して得られるセメント複合材において、前記セメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物中に補強繊維を混合し、補強繊維として解繊の際にシラン系撥水処理剤を添加して撥水処理を施したパルプを用いることを特徴とするものである。これにより、セメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物中に補強繊維としてパルプを含有させると共にこのパルプの吸水によりセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物中のＷ／Ｏエマルジョン構造が破壊されることを防ぐことができる。またシラン系撥水剤は、撥水効果が大きく、またセメントの硬化反応に悪影響を及ぼすことがなく、またパルプとの吸着性にも優れているものである。

本発明に係るセメント複合材は、上記のような補強繊維を含有すると共に補強繊維の吸水によるＷ／Ｏエマルジョン構造の破壊が防止されたセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物にて形成されることから、良好な多孔質性を有すると共に、優れた耐凍害性と曲げ強度とを有し、特に外装材として好適に用いることが可能となるものである。

本発明でいう、セメント複合材は、少なくともセメント、水及び油性物質を原料とするＷ／Ｏエマルジョン組成物を成形して得られるものであって、主成分が無機質からなる多孔性の成形品を意味しており、無機質材以外に少量の各種成分が添加、混合されていたり、合成樹脂で無機質材が結合されたものであっても何ら差し支えない。

セメントとしては、ポルトランドセメント、フライアッシュ、高炉スラグ等を挙げることができる。

油性物質としては、水とＷ／Ｏエマルジョンを形成しうるものであれば、特に制限はなく、通常疎水性の液状物質が利用されるが、例えば、トルエン、キシレン、灯油、スチレン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。特に、油性物質として、スチレン、ジビニルベンゼン、メチルメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、不飽和ポリエステル樹脂等の重合性二重結合を有するもの（ビニル単量体）を使用すれば、これらが重合したポリマーがマトリックスを形成して得られるセメント複合材の物理的、機械的性質を向上すると共に、後述するように得られるセメント複合材中の独立気孔中に水が浸入しにくくなり、吸水率を低下させることができるので好ましい。また重合性二重結合を有する油性物質を使用する場合には、油性物質の重合を促進するために、有機過酸化物等の重合開始剤を併用することが望ましい。

組成物中の油性物質の含有量は、組成物中に水とのＷ／Ｏエマルジョンを形成でき、且つ得られるセメント複合材に所望の特性が付与されるように、適宜調整されるものであるが、例えば組成物中におけるセメント及び水（骨材を加える場合には更に骨材）の含有量の総量に対して５〜１０体積％の範囲であることが好ましい。

また、本発明においては、Ｗ／Ｏエマルジョン組成物中には、撥水処理が施された補強繊維が含有される。補強繊維としては、適宜のものが挙げられるが、安価な有機繊維が好ましく、特にパルプを用いることが好ましい。尚、撥水処理は、パルプ繊維のような親水性の繊維に特に有効に作用するが、アクリル繊維のような親油性の繊維においても有効に作用する。

また組成物中の補強繊維の含有量は、形成されるセメント複合材に所望の耐凍害性と曲げ強度とを付与することができるように適宜調整されるが、好ましくは組成物中におけるセメント及び水（骨材を加える場合には更に骨材）の含有量の総量に対して０．１〜８体積％の範囲とするものである。

このとき、補強繊維の寸法は適宜設定されるが、好ましくは繊維長が１０ｍｍ以下のものを用いる。

また補強繊維はパルプに限られるものではなく、例えばアクリル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維等の合成繊維や炭素繊維、ガラス繊維等の補強繊維を併用することも勿論可能である。特に補強繊維を併用した場合、機械的強度が更に向上するので、好ましい。

上記のような補強繊維に対してなされる撥水処理は、適宜の手法で行うことができるが、特にシラン系撥水処理剤を用いて撥水処理を行うことが好ましい。シラン系撥水処理剤は、セメント複合材の成形時にセメントの硬化反応を阻害するなどの悪影響を及ぼすことがなく、セメント複合材の良好な成形性を維持することができ、またパルプとの吸着性にも優れているものである。このようなシラン系撥水処理剤としては、例えば東レダウコーニング社製の吸水防止剤「ＢＹ１６−６０６」を挙げることができる。また撥水処理剤を用いる場合には、このようなシラン系撥水処理剤に限られるものではなく、例えばシリコン系の撥水処理剤を用いることができる。

上記のような撥水処理剤による撥水処理は、例えば補強繊維を解繊する際に撥水処理剤を添加して、撥水処理剤により補強繊維の表面を被覆することができる。

また、乳化剤（逆乳化剤）としては、組成物中の成分に応じて、Ｗ／Ｏエマルジョンを形成することができるように、適宜のものを用いることができるが、例えばソルビタンセスキオレート、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、ジグリセロールモノオレート等の非イオン性界面活性剤、各種アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤等を用いることができる。このような乳化剤の含有量も適宜調整することができるが、好ましくは組成物中におけるセメント及び水（骨材を加える場合には更に骨材）の含有量の総量に対して１〜３体積％の範囲とするものである。

また、組成物中には他に種々の添加剤を含有させることもでき、例えば砂、砂利、パーライト、シラスバルーン、ガラス粉等の骨材を含有させることができる。

尚、Ｗ／Ｏエマルジョンとは、油性物質と水とを撹拌混合することによって形成されるエマルジョンの内、油性物質の連続相の中に水が微小な水滴となって存在している状態を意味しており、本発明におけるＷ／Ｏエマルジョン組成物は、上記のＷ／Ｏエマルジョン中に更に無機質材が分散している状態のものである。

本発明のセメント複合材は、上記原材料を撹拌混合してＷ／Ｏエマルジョン組成物となし、次いでそれを注型法、押出成形法、射出成形法、プレス成形法等の通常用いられている手段で成形して、養生及び／又は重合硬化させた後、必要に応じて乾燥して製造することができる。

ここで、養生及び／又は重合硬化を行う際の条件は、適宜設定されるものであるが、例えば４０〜１００℃で２０〜４８時間、湿熱養生することができる。

このようにして得られたセメント複合材は、Ｗ／Ｏエマルジョン組成物中の微小な水滴が除去された跡が、いわゆる独立気孔の形状で多数存在している。本発明における独立気孔という用語は、個々の気孔がそれぞれ別々に形成されて存在しているという意味であって、気孔の欠陥や穴による隙間が存在し、気孔同士や気孔と表面とがこの隙間によって繋がっていることを排除するものではない。

また、得られたセメント複合材は、補強繊維が含有されて、優れた曲げ強度と耐凍害性とを有している。

従って、このセメント複合材は、特に外装材として好適に用いることができる。

（実施例１、比較例１，２）
ポルトランドセメント、水、ビニルモノマーソリューション（ＶＭＳ；ビニルモノマー（スチレン）と乳化剤（ソルビタンモノオレート）とを、前者対後者の体積比率が５：２となるように混合した混合物）及びパルプ（ドライパルプ；常祐パルプ工業社製）を用い、下記表１に示す体積比率となるように組成物を調製した。

ここで、パルプはＮ材パルプを使用し、また実施例１においては、パルプには解繊処理時にシラン系の撥水処理剤（東レダウコーニングシリコーン株式会社製の吸水防止剤「ＢＹ１６−６０６」）を用いて、撥水処理を施した。

このようにして得られた組成物を押出成形し、６０℃、４８時間の条件で養生硬化させてセメント板を得た。

このようにして得られた各セメント板について、曲げ強度と、耐凍害性についての評価試験を行った。

曲げ強度はＪＩＳ Ａ １４０８の規定に準じ、５号試験片を用いて測定した。

また、耐凍害性はＡＳＴＭ Ｃ６６６ Ｂ法に準拠して評価した。

表２から明らかなように、実施例１は、パルプ繊維を撥水処理することで、成形性が良いものであり、耐凍害性、曲げ強度に優れたセメント板を得ることができた。

比較例１は、撥水処理をしていないパルプ繊維を添加しているため、成形状態は、離水する傾向が見られ、硬化が不充分であり、十分な性能評価がでいなかった。

比較例２は、補強繊維を添加していないため、成形性には問題がないものの、曲げ強度は弱く、また、耐凍害性も非常に劣るものであった。

Claims (1)

1. セメント、水、油性物質及び乳化剤からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を成形して得られるセメント複合材において、前記セメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物中に補強繊維を混合し、補強繊維として解繊の際にシラン系撥水処理剤を添加して撥水処理を施したパルプを用いることを特徴とするセメント複合材。