JPS6020339B2 - ガラス繊維強化セメント組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス繊維強化セメント組成物に関する。

従来、セメント組成物は、剛強、不燃等の利点によって
各種士木蓮葵物に広範囲に利用されているが近年の建築
物の高層化に伴い高強度化、軽量化が強く要望されてい
る。

更に近時ガラス繊維による複合材料化が提案され、脆性
を補い、引張強度、曲げ強度、耐衝撃性を向上させる有
効な手段として注目されている。

ガラス繊維強化セメント材料は強度面では優れた材料で
あるが反面、繊維を混入することにより種々の問題を有
している。補強材であるガラス繊維がセメント中のアル
カリ成分により侵食され、長期にわたって強度低下が見
られるという欠点がある。

ガラス繊維の侵食は、アルカリイオンの反応であるため
、セメント組成物中に水分が少なければ、この侵食は緩
和され、強度低下を防止することができる。

このため、防水剤の使用、表面塗装を行なう等の方法が
提案されている。しかしガラス繊維の混入により繊維セ
メントマトリックスの界面、及び繊維間が毛細管の役目
を果し又空隙が増加することにより、従来のセメント製
品に比して一層防水性が低下する欠点を有し０ている。

又ガラス繊維強化セメント材料をセメントモルタル、塗
料等の如き仕上材で表面塗装を行なう場合ガラス繊維の
混入によるブリージング等の材料の分離が大きくなり、
表面に連結性の微細孔を生夕じ又、白拳等がおこりやす
くなり、表面状態が非常に悪く、表面仕上村を該セメン
ト材料の変質した表面層に物理的に付着させることが困
難となり特に外壁面に使用される油性溶剤系塗料の場合
は、初期の付着が悪く塗装が困難であり更に塗装面の耐
久性がない等の問題点を有している。

該ガラス繊維強化セメント材料に於ける表面仕上材に対
する塗装性を改良すべく例えば表面研磨による滑面仕上
げ或は下地処理としての各種シーラ−の使用等の方法が
行なわれたがいずれも根本的な解決とはなり得ず、ガラ
ス繊維強化セメント組成物を建材とするその用途拡大を
阻む障害になつており表面塗装性の優れたガラス繊維強
化セメント材料の開発が要望されている。本発明者等は
斯かる問題点を解消すべ〈鋭意研究を行ない本発明を完
成したものであり、その目的は表面仕上材の塗装性、防
水性及び耐久性の優れたガラス繊維強化セメント組成物
を提供するにある。

即ち本発明はセメントに対して、高級脂肪酸金属塩を０
．１〜５重量％、高級脂肪酸多価アルコールェステルア
ルキレンオキサィド付加物又は／及び高級脂肪酸ポリア
ルキレングリコールェステルを高々１重量％、アルキル
ナフタレン及び／又はナフタレンのスルホン酸ホルムア
ルデヒド高縮合物を高々２重量％、更にセメント類固形
分に対して耐アルカリ性ガラス繊維を０．１〜１の重量
％含有せしめたことを特徴とするガラス繊維強化セメン
ト組成物である。

本発明に示す高級脂肪酸金属塩の高級脂肪酸としては炭
素数１２〜２２のもので飽和又は不飽和のいずれでも良
く、又それら両者の混合でも良い。

又、その金属としてはカルシウム、アルミニウム、亜鉛
、ジルコニウム、マグネシウム、ベリリウム、バリウム
、鋼又は鉛等である。特に炭素数１６〜１８の飽和脂肪
酸のカルシウム、アルミニウム又は亜鉛の塩が好ましい
。該高級脂肪酸金属塩は単独もしくは２種以上混合して
使用しても良い。本発明に示す高級脂肪酸多価アルコ−
ルェステルアルキレンオキサィド付加物における高級脂
肪酸は前記した高級脂肪酸金属塩の場合と同じであり、
高級脂肪酸とェステルを形成する多価アルコールはグリ
セリン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、ベン
タェリスリトール等である。高級脂肪酸と多価アルコー
ルのェステルは従釆公知の方法に基づき両者を反応させ
れば得られ、多価アルコール１モルに対し高級脂肪酸１
〜３モルのェステル、即ち通常いわれるモノェステル・
ジェステル、トリェステル等である。該高級脂肪酸多価
アルコールェステルに付加されるァルキレンオキサィド
は炭素数２又は３のアルキレンオキサィドであり、付加
モル数は２〜３０モルである。

該アルキレンオキサィドは夫々単独でも、混合付加でも
良く、混合付加する場合の付加形体はブロックでもラン
ダムでも良い。該アルキレンオキサイドの付加モル数は
高級脂肪酸の種類、ェステルの種類によりその適合範囲
が異なるが一般的には炭素数の大きな高級脂肪酸、多価
アルコールに対する高級脂肪酸のモル比の高いェステル
程、付加モル数は大きく、ァルキレンオキサイド中のエ
チレンオキサイドの占める割合は大である。

該アルキレンオキサィドの付加モル数が２〜３０モルの
範囲より小さい場合には親水性が不足し、又同じく大き
い場合には高級脂肪酸金属塩の濡れが悪いといった結果
を招く。

該高級脂肪酸多価アルコールェステルアルキレンオキサ
ィド付加物はアルキレンオキサィドとしてエチレンオキ
サイドが好ましい。

又、本発明に示す高級脂肪酸ポリアルキレングリコール
ェステルにおける高級脂肪酸は前記した高級脂肪酸多価
アルコールェステルアルキレンオキサイド付加物のそれ
と同じである。

高級脂肪酸とェステルを形成するポリアルキレングリコ
ールは炭素数２又は３のものであり、夫々単独又は混合
のいずれでも良く又１分子中に異なったアルキレンを持
つアルキレングリコールでも良く、その形体はブロック
でもランダムでも良い。該ポリアルキレングリコールの
分子量は１００〜１，２００でありそのヱステルとは高
級脂肪酸１〜２モルに対してポリアルキレングリコール
１モルの通常いわれるモノェステル、ジェステル指して
いる。

ポリアルキレングリコールの分子量は高級脂肪酸の種類
、ェステルの種類によりその適合範囲は異なるが一般に
は炭素数の大きな高級脂肪酸のジェステル化物種分子量
は大きく、エチレンオキサィドの割合の大なる事が必要
である。

該ポリアルキレングリコールの分子量が前記した範囲よ
り小さい場合には親水性が不足し、又、大きい場合には
高級脂肪酸金属塩の濡れが悪いといった結果を招く。

該高級脂肪酸ポリアルキレングリコールェステルのポリ
アルキレングリコールは特にポリエチレングリコールが
好適である。

又、高級脂肪酸ポリアルキレングリコールモノェステル
と実質的に差がないと考えられる高級脂肪酸アルキレン
オキサィド付加物もこれに含まれる。

この場合のアルキレンオキサィドの付加モル数はポリア
ルキレングリコールの分子量に相当するもので、具体的
には約２〜３０モルである。

本発明に示すアルキルナフタレン及び／又はナフタレン
のスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物は炭素数１〜４
のアルキルナフタレン、ナフタレン、又は実質的にアル
キルナフタレン、ナフタレンが主要成分である石炭乾留
分等を濃硫酸、発煙硫酸等のスルホン化剤で、通常の方
法でスルホン化を行なった後ホルマリン等を用いて高縮
合化を行なったものであり、平均分子量１，０００以上
ものが好ましい。前記高級脂肪酸金属塩の含有量はセメ
ントに対して０．１〜５重量％であり、さらに好ましく
は０．５〜３重量％の範囲である。

又高級脂肪酸多価アルコールェステルアルキレンオキサ
ィド付加物又は／及び高級脂肪酸ポリアルキレングリコ
ールェステルの含有量はセメント重量に対して高々１重
量％であり好ましくは高々０．５重量％である。

更にアルキルナフタレン及び／又はナフタレンのスルホ
ン酸ホルムアルデヒド高縮合物の含有量は高々２重量％
であり好ましくは高々１重量％である。

本発明の目的とする効果は前記せる成分の相剰効果によ
り得られるものであり該成分の含有量が一成分でもその
範囲を外れた場合その効果は得られない。

又これらの成分をセメントマトリックス中に均一に含有
せしめるには水性分散液として使用することが好ましく
、該成分は前記範囲内に於て均一な水性ェマルジョンを
調製できる。

又、本発明に適用する耐アルカリ性ガラス繊維とはＥガ
ラス、Ｃガラスから成るガラス繊維を耐アルカリ性のあ
る樹脂で被覆したもの、又はｚｒ塩のコーティング焼成
によるガラス繊維或はＺｒｏ２を少なくとも５モル％、
好ましくは少なくとも９モル％、更に好ましくは少なく
とも１１モル％含有するガラス繊維である。

該ガラス繊維の中でも特に次の組成範囲からなるガラス
を溶融防糸して得た繊維が好適である。

組成（モル％）Ｓｉ０２
５０〜６９Ｚｒ０２
９〜１４Ｒ２０
１０〜２５＆０ １
〜７Ｒ′０ ０〜１０
ＣａＦ２ ０〜２Ｂ
０３ ０〜７Ｐ２Ｑ
０〜５（その他金属酸化物）
０〜１０Ｆ２
ｏ〜３但しＲはＮａ，ＬｉでありＲ２０とＫ２０
の合計は１４〜２５モル％、である。

Ｒ′はアルカリ士金属又はＺｎ，Ｍｍ，Ｐｄである。そ
の他金属酸化物はＡＩ２Ｑ，Ｔｉ０２，Ｆｅ２０３，Ｃ
ｅ０２，Ｓの２等であり又弗化物はＦ２に換算せるもの
である。この様なガラス繊維は通常防糸段階で単繊維の
直径が５ｒ〜３叫で１００〜４船本の単繊総の集合体即
ちストランドとして供給されるがその形態は、適用され
る成型方法によってストランドを教本〜数十本合系した
ガラスロービング及びストランドを６〜５仇舷の長さに
切断したチョップドストランドとして供孫舎される。

前者は通常スプレー法、後者はプレミックス法に主とし
て用いられる。該ガラス繊維の使用量はセメント類の全
固形分に対して０．１〜１の重量％の範囲で使用するこ
とが好ましく繊維の使用量が０．１重量％未満の場合満
足する機械的強度は得られない。又上記範囲を超えて多
い場合はセメント中での均一分散が困難となり均質な組
成物が得られない。

上記範囲の中２〜６重量％の範囲が補強効果、及びセメ
ント中での分散性が優れており好適である。本発明で言
うセメントとは、一般の水硬性セメント例えばボルトラ
ンドセメント、白色セメント、アルミナセメント、ジェ
ットセメント或はフライアッシュセメント、シリカセメ
ント、等市販のセメントであり、又セメント類とは該セ
メントに石灰、石膏の如き水硬性物質を添加したもの又
必要に応じて珪砂、川砂、バーライト等の骨材タルク、
粘土、石綿や岩綿の粉末等の充填物、分散剤、硬化促進
剤、リターダー、樹脂ェマルジョン、或いは顔料の如き
各種混和材料を混合したものである。

次に本発明の実施態様について一具体例を挙げて説明す
る。

高級脂肪酸多価アルコールェステルアルキレンオキサイ
ド付加物又は／及び高級脂肪酸ポリアルキレソグリコー
ルェステルを水に均一に混合して高級脂肪酸金属塩を添
加し均一に蝿梓後アルキルナフタレン及び／又はナフタ
レンのスルホン酸ホルムアルデヒド高瀬合物を均一に混
合して水性分散液を調製する。

次にセメント、要すれば骨村を所定量乾式で混和する。

砂を加える場合は、通常セメントに対し０．５〜３重量
倍である。ここで水を加えるに際し、記水性分散液を混
線水中に所定量加えて混練するか又は該分散液と混練水
を同時に加えることにより、スラリーを調製することが
好ましい。

又、予めセメントスラリーを調製した後前記水性分散液
を加えても良い。得られたスラリーに前記ガラス繊維を
加て婿拝し均一に分散せしめる。或は予めガラス繊維を
セメント及び混和材料と予備混合しておき、これに注水
し縞練しても良く、又セメント類のスラリーをスプレー
ガンでスプレーすると同時にガラス繊維を所定の長さ‘
こカットしながら空気中で均一に一体化して混合しても
よい。この様にして得られたガラス繊維含有セメントス
ラリ−は常法に従って施工し、その他使途に応じて賦型
した後、常法に従って常温放置養生或は必要に応じて加
圧、加湿、加熱養生等により本発明にか）るガラス繊維
強化セメント組成物が得られる。本発明に係るガラス繊
維強化セメント組成物はガラス繊維混入による水の浸透
性及び白華更にはガラス繊維のセメント中のアルカリ成
分による侵食を防止し、各種塗装材に対して優れた表面
塗装性を有するものであり、又補強効果が長期にわたっ
て維持されるので、外壁材をはじめとする各種建材とし
て実用価値の高いものである。

以下実施例により本発明を説明する。

実施例中に示す成分及び各種測定法は以下のとおりであ
る。

Ａ成分：高級脂肪酸金属塩 Ｂ成分：高級脂肪酸多価アルコールェステルアルキレン
オキサィド付加物又は／及び高級脂肪酸ポリアルキレン
グリコールェステ ノレ Ｃ成分：アルキルナフタレン及び／又はナフタレンのス
ルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物。

塗装性： ・一次付着：塗装終了後２週間室内乾燥し、クロスカッ
トテープテスト（２柵×２５脚）を行なって１の段階で
評価した。

（完全に付着＝１０完全に剥離＝０）・二次付着：塗装
終了後、２週間室内乾燥した試験板の側面及び裏面をェ
ポキシ樹脂にてバックシールし、４ぴ○温水中に１０日
間全面浸漬後クロスカットテープテストを行なった。

曲げ強度： ＪＩＳ−Ａ−１４０８に準じ破壊荷重を測定し、断面積
換算して曲げ強度（ｋ９／〆）を求めた。

実施例 １ボルトランドセメントに対して砂５値重量％
を混合し、これに第１表に示すごとき成分からなる水分
敵液をセメントに対し成分が３重量％になるように溝練
水に加えて混合燈拝し均一なスラリーとなした。

水分散液は規定量のＢ成分を水で稀釈したものの中にＡ
成分を添加し、均一蝿梓後、規定量のＣ成分を添加して
均一に分散させ、有効成分３０％としたものを用いた。
これにガラス組成がモル％でＳｉ０２：母＆ Ｚの２：
９，Ｎａ２０：１５，Ｋ２０：４，Ｂ２０３：４から成
る繊維径１秋のガラス繊維２０４本より成るストランド
を２５助長にカットして該セメント類固形分に対して５
重量％混合した。これを型わくで成型硬化後２０ｏ０８
０％ＲＨ気乾状態で養生を行ない、材令−２８日目‘こ
塗装試験及び曲げ試験を行なった。塗装試験は試験体を
８０ｏｏで１０分間加熱乾燥した後アクリルウレタン系
塗料を８〜１１仏に下塗りし下塗り乾燥後に６０〜７５
仏に上塗りを行なった。

（塗料こ市販「アクレタンＭＦ」（藤倉北成■製）結果
を第２表に示す。表中の各記号は各成分を示し、また数
値は各成分の重量部である。

第２表 第２表より明らかな如く本発明に係るＡ，Ｂ，Ｃ３成分
をセメント重量に対して規定量含有するガラス繊維強化
セメント組成物は優れた表面塗装性を有し、しかも作業
性が良好で強度の低下も小さく優れた耐久性を有してい
ることが確認できた。

実施例 ２ ボルトランドセメントに対して６号けし・砂を同量混合
し、これに第１表に示すＭ．２の如き配合のＡ，Ｂ，Ｃ
３成分からなる水分散液を所定量濠練水に加えて混合燈
拝し均一なスラリーとなした。

水分散液は実施例１と同様にして作製した。得られたセ
メントスラリーをモルタルポンプにてスプ＊レーガンに
送り型坂上にスプレーすると共にそのスラリ−雰囲気中
にガラス組成がモル％でＳｉ０２：６６．０，Ｚｒ２０
：１１．０，Ｎａ２０：１８．０，Ｋ２０：１．０，鷲
０３：４．０から成る繊維径１３仏のガラス繊維２０ｔ
本よりなるストランド３２本よりなる。ービングを２５
助長に連続的にカットしつつガラス繊維混入量がセメン
ト類固形分に対し５重量％になる如く供ｖ給し、厚さ５
肋のガラス繊維強化セメント組成物を得た。核組成物を
２０ｑｏ，８０％ＲＨ気乾状態で養生を行ない材令２８
日目に実施例１と同様にして塗装試験及び曲げ試験を行
なった。その結果を第３表に示す。尚、水分散液の添加
量及び各成分の含有量はセメントに対する重量％である
。第３表第３表より明らかな如くＡ，Ｂ，Ｃ各成分の含
有量が規定量を外れた場合曲げ強度、塗装性の低下を生
じた。

実施例 ３ ステアリン酸カルシウム４５部、ソルビタンモノオレー
トェチレンオキサィド５モル付加物７．５部、ソルビタ
ンモノオレ−トェチレンオキサィド２０モル付加物７．
５部、メチルナフタレンのスルホン酸ホルムアルデヒド
高縮合物１５部よりなる水分散液を実施例１と同様にし
て作製した。

該分散液を用い、白色セメントを用いる以外は実施例２
と同様にして厚さ５肋のガラス繊維強化セメント組成物
を得た。材令２８日目に塗料をメタラックＭ（藤倉北成
■製）に変える以外は実施例１と同機にして塗装試験及
び曲げ試験を行った。結果第４表に示す如く、本発明に
よるものは優れた塗装性を示した。第４表 実施例 ４ ステアリン酸カルシウム４５部、ソルピタンモノオレー
トェチレンオキサィド５モル付加物１の部、メチルナフ
タレンのスルホン酸ホルムアルデヒド高縮合物４５部よ
りなる水分散液を実施例１と同様＊にして作製した。

該分散液を用いて実施例３と同機にして厚さ５風のガラ
ス繊維強化セメント組成物を得た。次いで実施例３と同
様にして塗装試験及び曲げ試験を行なった。結果を第５
表に示す。第５表上記より明らかな如く３成分のうち一
成分でも規定する含有量を外れた場合、目的とする効果
は得られず支障を生じた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セメントに対して、高級脂肪酸金属塩を０．１〜５
   重量％、高級脂肪酸多価アルコールエステルアルキレン
   オキサイド付加物又は／及び高級脂肪酸ポリアルキレン
   グリコールエステルを高々１重量％、アルキルナフタレ
   ン及び／又はナフタレンのスルホン酸ホルムアルデヒド
   高縮合物を高々２重量％更にセメント類固形分に対して
   耐アルカリ性ガラス繊維を０．１〜１０重量％含有せし
   めたことを特徴とするガラス繊維強化セメント組成物。