JPH0350143A - 高強度複合材料 - 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 本発明は非水硬性無機質材料を用いた高強度複合材料に
関する。更に詳しくは建築材料としての内装材や外装材
等に使用できる高強度複合材料に関する。

従来の技術 古くからセメントに代表される水硬性無機質材料は、構
造材料、建築材料として幅広く使用されてきた。しかし
、セメント硬化体は圧縮強度は大きいが、曲げ強度は小
さい　という欠点があり、これを改良しようという試み
が盛んに行われている０例えば減水剤を使用して添加水
量を減少させるとか、シリカフニームや高炉スラグ粉末
を使用してセメント硬化体の構造を緻密にし、強度アッ
プを計る方法等が知られている０本発明者等は水硬性セ
メント、水溶性高分子及び水からなる混合物を混線形成
した後、直ちに乾燥処理を行っても１００１００Ｏ／ｃ
ｊ以上の曲げ強度を有する硬化体が得られること、また
非水硬性無機質材料、水溶性高分子及び水からなる混合
物を同様に処理しても、同様に大きな曲げ強度を有する
硬化体が得られることを見出し、既に出願した。

発明が解決しようとする課題 しかし、この様にして得た硬化体は耐水性に問題があり
、特に非水硬性無機質材料を主体とする硬化体は、水に
接触すると表面から溶けだしたり、形状を保持しなくな
るという問題点を有していた。

課題を解決するための手段 本発明者等は上記した課題を解決すべく鋭意検討した結
果、本発明に至った。すなわち本発明は非水硬性無機質
材料、水溶性高分子及び水からなる混合物を混練、成形
、乾燥した後イソシアネート化合物を含浸させ、加熱処
理してなる高強度複合材料を提供するものである。以下
に本発明の詳細な説明する。

まず本発明に於いて非水硬性無機質材料とは水との混線
によって硬化しないものであり、その具体例としては、
高炉スラグ粉末、シリカフニーム、フライトアッシュ、
珪砂、珪石粉、炭酸カルシウム、タルク、ベントナイト
、クレー、ゼオライト、パーライト、ケイソウ土、カオ
リン、アルミナ、チタニア、ジルコニア等が挙げられる
。これらはいが、このものは混練時間内に、混練系に均
一に、且つ迅速に溶解するのが好ましいので微粒子であ
る方が好ましい０例えば以下に示す様な水溶性高分子が
使用されうる。即ち、部分加水分解性ポリ酢酸ビニール
、カチオン化ポリビニールアルコール、アニオン化ポリ
ビニールアルコール、等のポリ酢酸ビニール誘導体、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチル
セルロース、カルボキシメチルセルロース、等のセルロ
ース誘導体、可溶性澱粉、カチオン化澱粉、等の誘導体
、ポリエチレンオキサイド、及び以下のモノマーを原料
とするホモポリマー　コポリマーである。アクリルアマ
イド、Ｎ、　Ｎ、　　−ジメチルアクリルアマイド、Ｎ
−イソプロピルアクリルアマイド、アクリロイルモルホ
リン、等のアクリルアマイド系モノマー、（メタ）アク
リル酸、（メタ）アクリル酸ナトリウム、２−ヒドロキ
シエチル（メタ）アクリレート、２−ヒドロキシプロピ
ル（メタ）アクリレート、ジメチル（又はジエチル）ア
ミノエチル（メタ）アクリレートの塩酸、又は硫酸によ
る三級アミン塩、ジメチル（又はジエチル）アミノエチ
ル（メタ）アクリレートと塩化メチル、又は塩化寸チル
、塩化ベンジル、ジメチル硫酸とのメンシュドキン反応
物である四級アンモニウム塩、等の（メタ）アクリル系
モノマー　Ｎ−ビニールピロリドン、ビニールメチルエ
ーテル、スチ体、）等のビニール系モノマー、特に好ま
しい水溶性高分子は部分加水分解性ポリ酢酸ビニール、
カチオン化ポリビニールアルコール、アニオン化ポリビ
ニールアルコール、等のポリ酢酸ビニール誘導体、ヒド
ロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、及び２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレ
ートや２−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレートの
ホモポリマー、コポリマー等の一〇Ｈ基を有する水溶性
高分子である。これらの水溶性高分子の使用量は非水硬
性無機質材料に対して１〜１５％が好ましく、特に好ま
しくは３〜１０％である。水溶性高分子の使用量が１％
以下であると、混合物が混練出来ないか、又は混線出来
たとしても、混練体が脆くて後工程での成形加工性 が悪くなる傾向にある。又１５％以上使用しても本発明
の硬化は大きく変らず、経済的に不利であり、本発明の
効果である耐水性の向上が達成しにくくなる。

水の使用量は、非水硬性無機質材料の種類、水溶性高分
子の種類及びそれらの使用量によって異なり、混合物が
良好な混練性を示す様に決めなければならないが、概ね
非水硬性無機質材料に対して５〜４０χであり、好まし
くは７〜３０％である。

又、本発明に於いては、イソシアネート化合物を使用す
るが、イソシアネート化合物の例としては、フェニルイ
ソシアネート、ブチルイソシアネート等のモノイソシア
ネート化合物、４．４−ジフェニルメタンジイソシアネ
ート、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート、リジンジイソシアネート、トリメチルへ
キサメチレンジイソシアネート、インホロンジイソシア
ネト、水添４，４゛　　−ジフェニルメタンのジイソシ
アネート等のジイソシアネート化合物、ポリメチレンポ
リフェニレンポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイ
ソシアネートの二量体、イソホロンイソシアネートの三
量体等のポリイソシアネート化合物、又ジイソシアネー
ト以上の多価イソシアネート化合物とポリオールとの反
応物−例えば水添ビスフェノールＡ（１モル）とへキサ
メチレンジイソシアネート（２モル）との反応物。トリ
メチロールプロパン（１モル）とへキサメチレンジイソ
シアネート（３モル）との反応物、及びこれらの上記イ
ソシアネート化合物をフェノール等でブロックしたブロ
ック型イソシアネート化合物や二価以上のイソシアネー
ト基の一部をカルボジイミド化したイソシアネート化合
物等を挙げることが出来る。これらのイソシアネート化
合物は、単独で又、混合して用いてもよい、粘度の高い
イソシアネート化合物や固形のイソシアネート化合物は
、これらイソシアネート化合物と反応しない溶剤（ベン
ゼン、トルエン、キシレン等）で希釈、又は溶解して使
用する。好ましいインシアネート化合物は、ジイソシア
ネート以上の多価イソシアネート化合物である。

次に本発明の高強度複合材料の製造法の説明を行う０本
発明では、非水硬性無機質材料、水溶性高分子及び水を
一緒にしてまずパドル型ミキサーやプラネタリ−ミキサ
ーの様な混合機で粗混合する０次いで混練に移るが、混
練は粗混合物に強い剪断力を与えられる機器が用いられ
、例えばロールニーグー、バンバリーミキサ−１湿式パ
ンミキサー、ミキシングロール、クネットマシーン、バ
ッグミル、スクリュー押出し機、等が用いられる。

成形機に関しては特に制限は無いが、カレンダーロール
、（低〜高）圧プレス、（真空）押出し成形機、等が一
般に用いられる。特に、減圧下で成形出来る方法、例え
ば、真空押出し機を使用すると、より大きい曲げ強度を
有し、尚且つ曲げ強度物性のバラツキの少ない硬化体が
得られるので好ましい、成形後、乾燥に移るが、本発明
に於いては水硬性セメントを使用した場合とは異なり、
養生という工程を必要とせず、乾燥のみで高強度を有す
る硬化体が得られるという特徴がある。乾燥温度に特に
制限はなく、通常６０〜９０’Ｃであるが、５０％（相
対湿度）以下の低湿度下で常温に於いて乾燥してもよい
、常温に於いて徐々に乾燥（予備乾燥）を行いその後高
温（例えば８０℃）で５〜１５時間加熱乾燥する方法を
採れば、乾燥に伴う硬化体の歪みを減少出来るので好ま
しい、この様にして得られた硬化体に、イソシアネート
化合物を含浸させる。

含浸方法としてはイソシアネート化合物に直接浸漬した
りイソシアネートの前記したような有機溶媒溶液中に浸
漬する方法が採用される。又減圧下で浸漬して乾燥硬化
体中の気泡を除きながらイソシアネート化合物を浸透せ
しめたり、更にそのような処理ののちに加圧処理を行っ
てイソシアネート化合物の浸透を促進せしめることも出
来る。

又単に減圧又は加圧下で含浸する方法も採用されうる。

含浸における温度は常温（１０〜５０°Ｃ）で十分であ
り含浸時間は常圧で１〜２４時間程度減圧又は加圧下で
は１〜２４時間程度である。

この様な方法で含浸処理を行った場合、乾燥硬化体に対
するイソシアネート化合物の含浸量は、−殻内には１〜
２０％となる０次いで、イソシアネート化合物を含浸し
た硬化体を加熱処理する。加熱温度は、６０〜１３０℃
が好ましい、加熱時間は、温度に依っても異なるが概ね
５〜２４時間である。

この様にして得られた本発明の高強度複合材料は、大き
な曲げ強度を有しており、しかも耐水性においても極め
て優れているのが特徴である。

実施例 次に実施例に依って、更にこれを詳細に説明するが、本
発明がこれに限定されるべきでないことは、言うまでも
無いことである。尚、実施例に於いて、部は重量部を示
す。

実施例１〜４ タルク（クニミネ工業■製；日立タクルＨＴ−３００）
；１００部と部分加水分解性ポリ酢酸ビニール（日本合
成化学工業■製、ＫＨ−１７５）　　ｉ　７部をオムニ
ミキサー（千代田技研工業■製）に入れ、混合した。

次にこの混合物に水；１６部を添加して、再び混合を行
った。この混合物を二本ロールニーダ−にがけて５分間
高剪断力下に混練した。ｔａり上がったもの（ドウ）は
粘土状であり、真空押し出し成形機（本田鉄工■製）　
　；　ＨＯＥ−２型）にて、幅１０ｃ＋ｍ、厚み４１の
板状に押し出しく成形）した、その後３０°Ｃ１５０％
ＲＨの恒温恒湿器の中に１日放置した後８０℃の熱風乾
燥器で８時間加熱乾燥処理を行った。

この様にして得られた硬化体をダイヤモンドカッターに
て切断し、幅；１．５ｃｍ、長さ；８Ｃ１，のサンプル
を多数作製した。このサンプルを、真空槽中でそれぞれ
へキサメチレンジイソシアネート（日本ポリウレタン工
業■製、ＨＤＩ）−（実施例１）トリレンジイソシアネ
ート（日本ポリウレタンエ業■製；ミリオネートＴ−８
０）−（実施例２）、トルエンで５０　（Ｖ／Ｖ）％に
希釈したポリメチレンポリフェニレンポリイソシアネー
ト（日本ボリウレクン工業■製；ミリオネートＭＲ−２
００）−（実施例３）、トルエンでＴＯ（Ｖ／Ｖ）％に
希釈したカルボジイミド変性イソシアネート（日本ポリ
ウレタンエ業■製；コロネー）　−ＭＴＬ−Ｃ）　−（
実施例４）に浸漬（１５℃×１０時間）した後９０℃の
恒温恒湿器中で２０時間加熱処理した。この様にして得
られたサンプルは含浸前との重量変化から硬化体中に約
３〜１５％のイソシアネート化合物を含んでいた事が判
った。この様にして得られたサンプルを２５゛Ｃの水中
に１日間浸漬した後、湿潤状態で三点曲げ試験。

を行った。また←←→→水に浸漬しないサンプルの三点
曲げ試験も行った。

比較例１ 三点曲げ試験はテンシロン（＠オリエンチック製；　Ｕ
Ｔ？ｌ−２５００）を用い、スパン間；６ｃｍ、試験速
度；１１／分、の条件で行った。また比較試験として、
イソシアネート化合物を含浸させていない、すなわち押
出し、成形後３０’Ｃ，５０％ＲＨの恒温恒湿器中に１
日放置した後、８０℃の熱風乾燥器で８時間加熱乾燥処
理を行っただけのサンプルに関しても、水中に１日間浸
漬した後、状態を観察した。

結果を表−１に示す。

実施例５〜９ 非水硬性無機質材料として、クレー（クニミネ工業■製
、　ＮＫ−３００）を使用し、水量を１５部にした事、
及びイソシアネート化合物として、更にトルエンで５０
　（Ｖ／Ｖ）％に希釈したヘキサメチレンジイソシアネ
ートの二量体（日本ポリウレタン工業■製；コロネート
ＥＨ）　　と、トルエンで５０　（Ｖ／Ｖ）　　％に希
釈した水添ビスフェノールＡ（１モル）とへキサメチレ
ンジイソシアネート（２モル）との反応物（日本ポリウ
レタン工業■製；コロネート２０９４）を追加したこと
以外は、実施例１〜３と同様の処理を行った。また比較
試験として、イソシアネート化合物を含浸処理していな
いサンプルに関しても、水中に１日間浸漬した後、状態
を観察した。

結果を表−２に示す。

実施例１０〜１３ 非水硬性無機質材料として珪砂（共立窯業原料■製、　
５Ｒ−２００）　；１００部、部分加水分解性ポリ酢酸
ビニール（日本合成化学工業■製；にＨ〜１７３）、５
部をオムニミキサーに入れ、混合した０次にこの混合物
に水；１４部を添加して、再び混合を行った。

この混合物を二本ロールニーダ−にかけて５分間高剪断
力下に混練した。練り上がったものは粘土状であり上下
二枚のポリエチレンテレフタレート・フィルムにはさみ
、３００ｋｇｆ　／　ｃｄの加圧下にプレス成形し、厚
さ：４ｔｓｍの板状成形物を得た。この成形物に関し実
施例１〜４と同様にイソシアネート化合物による処理を
行った。また比較試験として、イソシアネート化合物を
含浸処理していないサンプルに関しも、水中に１日間浸
漬した後、状態を観察した。結果を表−３に示す。

実施例１４〜１７ 非水硬性無機質材料としてタルク（クニミネエ業■製；
日立タルクＨＴ−３００）　、水溶性高分子としてヒド
ロキシプロピルメチルセルロース（松本油脂製薬■製；
マーボローズＥ門Ｐ−Ｈ）　ｉ　７部、水；１５部、を
用いた他は実施例１０〜１３と同様の処理を行った。ま
た比較試験として、イソシアネート化合物を含浸処理し
ていないサンプルに関しも、水中に１日間浸漬した後、
状態を観察した。結果を表＝４に示す。

実施例１８〜２１ 水溶性高分子としてヒドロキシエチルセルロース（ダイ
セル化学工業■製；　ＨＥＣ（ＳＰ−８５０）８．５部
、水；２０部、を用いた他は実施例１０〜１３と同様の
処理を行った。また比較試験として、イソシアネート化
合物を含浸処理していないサンプルに関しも、水中に１
日間浸漬した後、状態を観察した。結果を表−５に示す
。

実施例２２〜２５ 非水硬性無機質材料として高炉スラグ粉末（新日鉄化学
■製；エスメントーＰ）を用いた他は実施例１０〜１３
と同様の処理を行った。また比較試験として、イソシア
ネート化合物を含浸処理していないサンプルに関しも、
水中に１日間浸漬した後、状態を観察した。結果を表−
６に示す。

発明の効果 非水硬性無機質材料から、混練、成形が容易で、乾燥後
の曲げ強度が極めて高く、且つ水に濡れても、曲げ強度
がほとんど低下しない高強度複合材料が得られた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非水硬性無機質材料、水溶性高分子及び水からなる
   混合物を混練、成形、乾燥した後イソシアネート化合物
   を含浸させ、加熱処理してなる高強度複合材料。 ２、水溶性高分子が、−ＯＨ基を有する水溶性高分子で
   ある事を特徴とする特許請求範囲第１項に記載の高強度
   複合材料。