JPH115206A

JPH115206A - 無機硬化体の製造方法

Info

Publication number: JPH115206A
Application number: JP15849297A
Authority: JP
Inventors: Masahito Yamamoto; 雅人山本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1999-01-12

Abstract

(57)【要約】【課題】外観に優れた製品を容易に製造可能な無機硬化
体の製造方法を提供する。【解決手段】ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系の反応性無機質粉体
１００重量部と、アルカリ金属珪酸塩０．２〜４５０重
量部と、水３５〜１５００重量部とからなる組成物を、
接触角５５〜１７０度の型枠内に投入して加熱硬化させ
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、建築材
料等に用いられる無機硬化体の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、建築材料等に用いられる無機硬化
体の製造方法としては、特開平６−２３９６５５号公報
が開示されている。この製造方法では、フライアッシ
ュ、アルカリ金属珪酸塩水溶液、充填材から硬化体を得
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
組成物を用いて得られた無機質硬化体は、無機質建材と
して使用するには、意匠性を付与するために型に転写す
る必要がある。従って、型材によっては、脱型時に大き
な力を要するため、表面に欠けを生じ易く、外観を悪く
することがあった。

【０００４】この発明は、このような問題に着目したも
のであり、脱型性を良好とすることにより、外観に優れ
た製品を容易に製造可能な無機硬化体の製造方法を提供
することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系の反応
性無機質粉体と、アルカリ金属珪酸塩と、水とからなる
組成物を、接触角５５〜１７０度の型枠内に投入して加
熱硬化させることを特徴とする。

【０００６】又、本発明の請求項２の発明は、請求項１
の無機硬化体の製造方法において、前記組成物を接触角
５５〜１７０度の型枠内に投入した後、投入したこの組
成物を発泡させ、この後加熱硬化させることを特徴とす
る。

【０００７】更に、本発明の請求項３の発明は、(Ａ)Ｓ
ｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系反応性無機質粉体１００重量部と、
(Ｂ)アルカリ金属珪酸塩０．２〜４５０重量部と、(Ｃ)
水３５〜１５００重量部とからなる組成物を接触角５５
〜１７０度の型枠内に投入して加熱硬化させることを特
徴とする。

【０００８】請求項１並びに請求項３の発明によれば、
ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系反応性無機質粉体１００重量部
と、アルカリ金属珪酸塩０．２〜４５０重量部と、水３
５〜１５００重量部とからなり、この組成物を接触角が
５５〜１７０度の型枠内に投入して加熱硬化させるもの
であるから、脱型時に大きな力が不要となる。このた
め、脱型時に無機硬化体の表面に欠けが生じてしまうこ
とがなく、意匠性の優れた無機硬化体を得ることができ
る。

【０００９】請求項２の発明によれば、型枠内に投入し
た組成物を発泡させるものであるから、無機硬化体の軽
量化を図ることができる。

【００１０】なお、この発明において接触角は液体の自
由表面が固体と接触するときの接触点において固体と液
体の表面とがなす角を指す。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係わる無機硬化
体の製造方法の実施の形態について説明する。

【００１２】この実施の形態では、無機硬化体の組成物
は、(Ａ)ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系反応性無機質粉体１００
重量部と、(Ｂ)アルカリ金属珪酸塩０．２〜４５０重量
部と、(Ｃ)水３５〜１５００重量部とからなる。この組
成物は、接触角５５〜１７０度の型枠内に投入して加熱
硬化させる。この無機硬化体は、前記組成物を接触角５
５〜１７０度の型枠内に投入した後、この組成物を発泡
させ、この後加熱硬化させる。

【００１３】以下、(Ａ)ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系反応性無
機質粉体１００重量部と、(Ｂ)アルカリ金属珪酸塩０．
２〜４５０重量部と、(Ｃ)水３５〜１５００重量部につ
いて説明する。

【００１４】[ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系反応性無機質粉体
（Ａ）]前記ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系反応性無機質粉体
（Ａ）としては、ＳｉＯ₂ ５〜８５重量％とＡｌ₂Ｏ₃
９０〜１０重量％のものが好適に使用される。このよう
な粉体としては、フライアッシュ、メタカオリン、カオ
リン、ムライト、コランダム、アルミナ系研磨材を製造
する際のダスト、粉砕焼成ボーキサイト等が使用できる
が組成と粒度が適当であればこれらに限定されるもので
はない。また、これらの粉体をそのまま用いてもよい
が、活性化させるために、溶射処理、粉砕分級、機械的
エネルギーを作用させてもよい。

【００１５】溶射処理する方法としては、セラミックコ
ーティングに適用される溶射技術が応用される。その溶
射技術は、好ましくは材料粉末が２０００〜１６０００
℃の温度で溶融され、３０〜８００ｍ／秒の速度で噴霧
されるものであり、プラズマ溶射法、高エネルギーガス
溶射法、アーク溶射法等が可能である。得られた粉体の
比表面積は、０．１〜１００ｍ²／ｇが好ましい。

【００１６】分級、粉砕する方法としては従来公知の任
意の方法が採用され、篩、比重、風力、湿式沈降等によ
る分級、ジェットミル、ロールミル、ボールミルによる
粉砕などがあげられる。これらの手段は併用されてもよ
い。

【００１７】機械的エネルギーを作用させる方法として
は、ボール媒体ミル、媒体撹拌型ミル、ローラミル等が
使用され、作用させる機械的エネルギーとしては０．５
ｋｗｈ／ｋｇ〜３０ｋｗｈ／ｋｇが好ましい。小さいと
粉体を活性化しにくく、大きいと装置への負荷が大き
い。

【００１８】フライアッシュは、必要に応じて、焼成さ
れたものでもよい。焼成温度は、低いとフライアッシュ
の黒色が残り、高いと、アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）との
反応性が低くなるので、４００℃〜１０００℃であるこ
とが好ましい。

【００１９】[アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）]本実施の形態
に使用されるアルカリ金属珪酸塩（Ｂ）とは、Ｍ₂ Ｏ・
ｎＳｉＯ ₂ （Ｍ＝Ｋ，Ｎａ，Ｌｉから選ばれる１種以上
の金属）で表される塩であって、ｎの値は、小さくなる
と緻密な発泡体が得られず、大きくなると水溶液の粘度
が上昇し混合が困難になるので、０．０５〜８が好まし
く、さらに好ましくは０．５〜２．５である。

【００２０】アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）は水溶液で添加
されるのが好ましく、水溶液濃度は特に限定されない
が、薄くなると上記反応性無機質粉体（Ａ）との反応性
が低下し、濃くなると固形分が生じやすくなるので１０
〜６０重量％が好ましい。

【００２１】上記アルカリ金属珪酸塩水溶液はアルカリ
金属珪酸塩（Ｂ）をそのまま加圧、加熱下で水に溶解し
てもよいが、アルカリ金属水酸化物水溶液に珪砂、珪石
粉などのＳｉＯ2 成分をｎが所定の量となるように加
圧、加熱下で溶解してもよい。上記アルカリ金属珪酸塩
（Ｂ）の量は、少なくなると硬化が十分になされず、多
くなると得られる発泡体の耐水性が低下するので上記反
応性無機質粉体（Ａ）１００重量部に対して０．２〜４
５０重量部に限定され、好ましくは１０〜３５０重量
部、さらに好ましくは２０〜２５０重量部である。

【００２２】[水（Ｃ）]本実施の形態で使用される水
（Ｃ）は上記アルカリ金属珪酸塩水溶液として添加され
てもよいし、独立して添加されてもよい。水（Ｃ）の量
は少なくなると、十分に硬化せず、また混合が困難とな
り、多くなると硬化体の強度が低下しやすくなるので上
記反応性無機質粉体（Ａ）１００重量部に対して３５〜
１５００重量部に限定され、好ましくは４５〜１０００
重量部、さらに好ましくは５０〜５００重量部である。

【００２３】[発泡剤]本実施の形態の硬化体組成物にお
いては、必要に応じて、発泡剤が添加されてもよい。発
泡剤としては過酸化物（過酸化水素、過酸化ソーダ、過
酸化カリ、過ほう酸ソーダ等）、金属粉末（Ｍｇ，Ｃ
ａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａ
ｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン）等が用いら
れ、多すぎると発泡ガスが過剰となり破泡し、少なすぎ
ると発泡倍率が小さすぎて発泡体の意味を失うので０．
０１〜１０重量部であることが好ましい。過酸化水素を
発泡剤として用いるときは、安全性、安定した発泡を考
慮すると水溶液として用いるのが好ましい。金属粉末を
用いる場合は、安定した発泡を得るために、２００μm
以下であることが好ましい。

【００２４】[発泡助剤]本実施の形態の硬化体組成物に
おいては、必要に応じて発泡助剤が添加されてもよい。
発泡助剤は発泡を均一に生じさせるものなら特に限定さ
れず、たとえばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシ
ウム、パルミチン酸亜鉛等の脂肪酸金属塩、シリカゲ
ル、ゼオライト、活性炭、アルミナ粉末等の多孔質粉体
などがあげられる。これらは単独で使用されてもよい
し、２種類以上併用されてもよい。

【００２５】発泡助剤の量は多くなると組成物の粘度が
上昇し、破泡が発生しやすくなるので上記反応性無機質
粉体（Ａ）１００重量部に対して１０重量部以下が好ま
しい。

【００２６】[無機質充填剤]本実施の形態の硬化体組成
物においては、必要に応じて無機質充填材が添加されて
もよい。無機質充填材は、水に溶解せず、発泡性無機質
組成物の硬化反応を阻害せず、アルカリ金属珪酸塩と反
応しないものであれば特に限定されず、たとえば珪砂、
川砂、ジルコンサンド、結晶質アルミナ、岩石粉末、火
山灰、シリカフラワー、シリカフューム、ベントナイ
ト、高炉スラグ等の混合セメント用混合材、セピオライ
ト、ウォラストナイト、マイカ等の天然鉱物、炭酸カル
シウム、珪藻土などがあげられる。これらは単独で添加
されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。

【００２７】無機質充填材の量は多くなると得られる硬
化体体の強度が低下するので上記反応性無機質粉体
（Ａ）１００重量部に対して７００重量部以下が好まし
い。

【００２８】[補強繊維]本実施の形態の硬化体組成物に
おいては、必要に応じて補強繊維が添加されてもよい。
補強繊維は、成形体に付与したい性能に応じ任意のもの
が使用でき、たとえば、ビニロン繊維、ポリアミド繊
維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、カーボン
繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊
維、鋼繊維などが使用できる。

【００２９】上記補強繊維の繊維径は、細くなると混合
時に再凝集し、交絡によりファイバーボールが形成され
やすくなり、最終的に得られる強度はそれ以上改善され
ず、太くなるか又は短くなると引張強度向上などの補強
効果が小さく、又、長くなると繊維の分散性及び配向性
が低下するので、繊維径１〜５００μｍ、繊維長１〜１
５ｍｍが好ましい。上記補強繊維の添加量は多くなると
繊維の分散性が低下するので、上記反応性無機質粉体
（Ａ）１００重量部に対して、１０重量部以下が好まし
い。

【００３０】[その他の添加物]さらに硬化体の軽量化を
図る目的で、シリカバルーン、パーライト、フライアッ
シュバルーン、シラスバルーン、ガラスバルーン、発泡
焼生粘土等の無機質天然発泡体、フェノール樹脂、ウレ
タン樹脂、ポリエチレン等の合成樹脂の発泡体、塩化ビ
ニリデンバルーンなどが添加されてもよい。これらは単
独で添加されてもよいし、２種類以上併用されてもよ
い。

【００３１】本実施の形態の硬化体組成物においては、
さらに必要に応じて、アルミナセメント、γ−アルミ
ナ、溶射されたアルミナ、アルミン酸アルカリ金属塩及
水酸化アルミニウムを加えても良い。

【００３２】[型材]本実施の形態において使用される型
材としては、接触角が５５〜１７０度のものに限定さ
れ、好ましくは、６０〜１６５度、さらに好ましくは６
５〜１５０度である。この接触角が大きいと、小さな泡
が生じて外観を悪くし、小さいと表面が欠け外観を悪く
する。

【００３３】[発泡硬化体の製造方法]本発明の硬化体を
得るには、まず上記アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）を加圧、
加熱下で少なくとも一部の水（Ｃ）に溶解し、上記反応
性無機質粉末（Ａ）及び必要に応じて残部の水（Ｃ）、
発砲材、発泡助剤、補強繊維、無機質充填材等を混合
し、ペースト状とした後、注型、押圧成形、押出成形な
ど従来公知の方法により接触角が５５〜１７０度の型に
投入し、所望の形に賦形し、硬化させるなどの方法が使
用できる。

【００３４】硬化温度は常温でもよいが、５０〜１１０
℃で３０分間〜８時間硬化させることにより、硬化反応
を促進でき、機械的物性を向上することができる。

【００３５】[実施例、比較例]次に、本発明の実施例及
び比較例について説明する。

【００３６】図１は、実施例で用いた加飾用の型材１に
無機質粉体のペーストを注入し、発泡加熱後、硬化した
無機発泡体２を取り出すときの、引っ張り力を測定する
状況を模式的に示したものである。型体１により形成さ
れる無機発泡体２の長さは２８８０mmであり、建物の外
壁パネルと略同大、同形のものとした。

【００３７】無機発泡体の組成及び配合重量部は、前記
無機質粉体１を１００重量部、アルカリ金属珪酸塩７５
重量部、水８０重量部、ワラスナイト８０重量部、珪石
粉４０重量部、８号珪砂４０重量部、ステアリン酸亜鉛
２重量部、ビニロン繊維２重量部、発泡剤０．１重量部
からなるものとした。

【００３８】無機質粉体としては、メタカオリン（エン
ゲルハード社製のＳＡＴＩＮＴＯＮＥＳＰ３３、平
均粒径３．３μm、比表面積１３．９ｍ２／ｇ）１００
重量部及びトリエタノールアミン２５重量部％とエタノ
ール７５重量％の混合溶液０．５重量部をウルトラファ
インミルＡＴ−２０（三菱重工業社製、ジルコニアボー
ル直径１０ｍｍ使用、ボール充填率８５体積％）に供給
し２５ｋｗｈ／Ｋｇの機械的エネルギーを作用させ、無
機質粉体１を得た。尚、作用させた機械的エネルギーは
ボールミルに供給した電力を処理粉体単位重量あたりで
表した。

【００３９】無機質粉体の調整方法としては、所定量の
ｎＳｉＯ₂ ／Ｍ₂Ｏ（ｎ＝１．５、Ｍ＝Ｎａ，Ｋ；モル
比１：１）をオートクレーブ中において１３０℃、７ｋ
ｇ／ｃｍ² で所定量の水に溶解し、ワラストナイト、ビ
ニロン繊維（クラレ社製、商品名；ＲＭ１８２×３）、
珪石粉、８号珪砂、ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系無機質粉体
（Ａ）、水酸化アルミニウム（粒径１００μｍ以下）、
ステアリン酸亜鉛をオムニミキサー（千代田技研工業株
式会社製）で混合し、均一なペーストとした。このペー
ストに、粒径が７０μｍ以下の粉末を１００重量％含有
するアルミニウム粉末を添加して４０秒間攪拌し、加飾
の型のある型枠内に注入して３分間発泡させた後、型枠
ごと８５度Ｃのオーブン中で６時間加熱して、（２８８
００×８８９×３０）mmの無機硬化体２を得た。

【００４０】実験に用いた型材１の接触角は、実施例１
において１００度、実施例２において１３０度、実施例
３において６０度、比較例１において２０度、比較例２
において１７５度であった。この接触角は、型材１のキ
ャビティ形成壁面にスポイトで水を滴下し、顕微鏡で観
察することにより測定した。

【００４１】無機発泡体２を離型させるために要する力
の測定方法としては、無機発泡体２の両端部近傍にワイ
ヤ３を掛止し、上方に引っ張って硬化した無機発泡体２
を型体１から離型させるための力を測定した。

【００４２】図１は実施例１〜３と比較例１，２の結果
を示す。実施例１の型体１では離型時の引っ張り力（Ｋ
ｇｆ）は２８Ｋｇｆ（２７０Ｎ）であり、離型後の無機
発泡体２の外観に異常はなかった。実施例２の接触角１
３０度の型体１では、離型に要する力は２４Ｋｇｆ（２
４０Ｎ）であり、離型後の外観の異常はなかった。実施
例３の型体１の接触角は６０度であり、離型に要する力
は４０Ｋｇｆ（３９０Ｎ）であったが、離型後の無機発
泡体２の外観に異常はなかった。比較例１の型体１の接
触角は２０度であり、離型に要する引っ張り力は７０Ｋ
ｇｆ（６９０Ｎ）であった。比較例１の無機発泡体２の
外観には欠損が発生した。又、比較例２の型体１の接触
角は１７５度であり、離型に要する引っ張り力は２８Ｋ
ｇｆ（２７０Ｎ）であったが、無機発泡体２の表面に気
泡が発生し、外観の不良が発生した。

【００４３】この無機硬化体２としては、特に装飾性の
高いパネル類に用いられ、建物の内装用の壁パネル、外
装用の壁パネル、建造物を構成するパネル類に好適であ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１並びに請
求項３の発明によれば、ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系反応性無
機質粉体１００重量部と、アルカリ金属珪酸塩０．２〜
４５０重量部と、水３５〜１５００重量部とからなり、
この組成物を接触角５５〜１７０度の型枠内に投入して
加熱硬化させるものであるから、脱型時に大きな力が不
要となる。このため、脱型時に無機硬化体の表面に欠け
が生じてしまうことがなく、意匠性の優れた無機硬化体
を容易に得ることができる。

【００４５】また、請求項２の発明によれば、型枠内に
投入した組成物を発泡させるものであるから、無機硬化
体の軽量化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜３と比較例１，２の接触角
と離型時の引っ張り力並びに外観の評価を示す図

【図２】本発明の実施例で用いた型体から無機発泡体２
を離型させるときの引っ張り力の測定状態を示す図

【符号の説明】

１型体２無機発泡体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系の反応性無機質粉体
と、アルカリ金属珪酸塩と、水とからなる組成物を、接
触角５５〜１７０度の型枠内に投入して加熱硬化させる
ことを特徴とする無機硬化体の製造方法。
【請求項２】前記組成物を接触角が５５〜１７０度の型
枠内に投入した後、投入したこの組成物を発泡させ、こ
の後加熱硬化させることを特徴とする請求項１の無機硬
化体の製造方法。
【請求項３】ＳｉＯ₂―Ａｌ₂Ｏ₃系の反応性無機質粉体
１００重量部と、アルカリ金属珪酸塩０．２〜４５０重量部と、水３５〜１５００重量部とからなる組成物を、接触角５
５〜１７０度の型枠内に投入して加熱硬化させることを
特徴とする無機硬化体の製造方法。