JPH0459647A - 押出成形用組成物及びそれを用いた軽量成形体の製造方法 - 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〕 この発明は建築の内、外装材もしくは断熱材又は什器等
に用いられる軽量成形体に関するものである。

〔従来の技術〕

ケイ酸カルシウム系化合物を主成分とする成形体は人造
木材等と称されて建築用材料として広く用いられている
材料である。その製造方法としてはまずシリカ質原料と
石灰質原料に水を加えて混合スラリー状にし、まず９０
°Ｃ程度で反応させてゲル化させる。これをオートクレ
ーブに入れて１９０〜２５０°Ｃで数時間反応させてゾ
ノトライトを合成する。このゾノトライトスラリーに必
要により靭性を向上させるためにガラス繊維、界面活性
剤、ポリマー混和剤等を適宜加えて撹拌混合し、型枠に
入れて加圧脱水成形を行い、１２０°Ｃ程度で乾燥して
成形体を得る方法である（セメント・コンクリート、Ｎ
ｏ、４６９．　　Ｍａｒ、　　１９８６．　　Ｐ３７〜
４３）　　。

ケイ酸カルシウム系成形体に関しては種々の特許出願が
あり、例えば特開昭５２−１５５１６号公報には粉末状
のシリカ質原料及び石灰質原料を水中に混合して加熱反
応させることによりケイ酸カルシウムの水性スラリーを
得、これにポリマーエマルジョンを加えてポリマーをケ
イ酸カルシウムに吸着させる方法が開示されている。ま
た、特開昭５４−１６０４２８号公報には石灰質原料と
ケイ酸質原料とを水熱合成反応させて得られたケイ酸カ
ルシウムに水硬性石コウ、重合体エマルジョン及び重合
体エマルジョン用凝集剤を加えて水性スラリーとし、こ
れを成形、乾燥して成形物とする方法が開示されている
。特開昭６０−２４６２５１号公報には石灰質原料とケ
イ酸質原料とを水熱合成反応させて得られたケイ酸カル
シウムにカルボキシル基を含むスチレン−ブタジェン共
重合体ラテックス及びカチオン型高分子凝集剤を加えて
水性スラリーとしこれを成形、乾燥して成形物とする方
法が開示されている。特開昭６３−８５０３８号公報に
は石灰原料とケイ酸原料との混合物に水を加えてスラリ
ー化し、オートクレーブ中で撹拌しながら加熱すること
によってケイ酸カルシウム結晶スラリーを生成させ、こ
れに合成パルプ又はその熱変形物を加えて脱水、成形、
乾燥して成形体を得る方法が開示されている。特開昭６
３−２０１０５０号公報には石灰石原料粉末とケイ酸質
原料粉末とを混合し、水を加えて水熱反応させて得られ
たケイ酸カルシウムスラリーにポリマーエマルジョンを
吸着したセピオライト及び補強繊維を加えてプレスによ
り脱水成形し乾燥することによって成形体を得る方法が
開示されている。さらに、特開昭６３−２６０８４７号
公報には石炭質原料とケイ酸質原料とを水熱合成反応さ
せて得られたケイ酸カルシウム水和物にカルボキシル基
を含有するスチレン−ブタジェン共重合体ラテックスを
加えて水性スラリーとし、これを成形、乾燥して成形物
とする方法において該成形物を繊維網状体で補強する方
法が開示されている。

上記の軽量成形体はいずれも型枠に入れて加圧脱水成形
する方法により成形されていた。押出成形しうるものと
しては、珪酸カルシウム結晶水和物のスラリーにシリコ
ーン、オイル、ポルトランドセメント及びアルミン酸の
アルカリ金属塩を添加混合後、押出成形する技術が知ら
れている（特開昭６１−２５１５５６号公報）。

スラグを原料とする成形体については、銅スラグに結合
剤として次亜リン酸等のリン酸あるし）番よりン酸アル
ミニウム等のリン酸塩を添加混合して型枠に流し込み凝
結硬化させる技術が知られて０る（特開昭６２−２３５
８４５号公報）。一方、力゛ラス質高炉水砕スラグ粉末
をアルカリ水溶液で改質する方法は既に知られており（
特開平１−２５２５５９号公報）、本発明者らはこの改
質スラグ粉末を用Ｕ）だ成形体を既に完成している（特
願平１−３３７８１８号明細書）。

〔発明が解決しようとする課題〕

軽量成形体を押出成形できれば生産性を高めることがで
きる。しかしながら、軽量成形体を形成するスラリーは
保形性、保水性が低く押出成形（まセメント等を加えて
これらを高めたものにつし）で知られているにすぎない
。

〔課題を解決するための手段〕

本発明はかかる課題を解決するべくなされたものであり
、ガラス質高炉スラグ粉末をアルカリ水溶液でガラスの
溶解反応と水和反応により改質して得られる粉末又はケ
イ酸カルシウム水和物を主材とし、さらにポリマー混和
剤を含む組成物において増粘剤を主材１００重量部に対
し０．５〜１０重量部含有せしめることによってこの目
的を達成することに成功した。

ガラス質高炉スラグ粉末をガラスの溶解反応と水和反応
により改質して得られるスラグ（表面改質スラグ）粉末
は、ガラス質高炉スラグ粉末をアルカリ水溶液で処理す
ることによってガラスの溶解反応及び水和反応を生しさ
せ、それによって表面を改質したものである。形状はヅ
ノトライトと異なり、球状あるいは球が重なり合ったぶ
どうの房状である。主な水和生成物はトバモライトまた
はその類似鉱物である。原料のガラス質高炉スラグは水
砕スラグ、風砕スラグ等のいずれであってもよい。粒度
は細かいものがよく、例えばブレーン比表面積で４００
０ｃｍｎ１／　ｇ以上、特に８０００〜１４０００Ｃ１
１１／ｇ程度のものが適当である。このような粒度のも
のを得るために必要により粉砕機および分級機等で微粉
化することができる。原料スラグの比表面積は製造され
る軽量成形体の物性、特にかさ比重に影響を与える。ア
ルカリ水溶液は苛性ソータ、苛性カリ等の苛性アルカリ
液がよく、濃度は０．５Ｎ以上、特にＩＮ以上が好まし
い。実用上は苛性ソーダが使いやすい。また、アルカリ
の組合せも有効である。炭酸ナトリウムを苛性ソーダに
適当量組合せることも有効である。処理時間は処理温度
等によって異なるが３０分間以上であり、通常１時間〜
１０時間程度である。反応を促進するために処理温度は
高い方かよく、実用上９０°Ｃ程度である。

また、１００°Ｃを越える水熱反応によることもよい。

このアルカリ処理によってガラス質高炉スラグ粒子の表
面でガラスの溶解反応と水和物の形成反応が起こる。そ
の結果、スラグ表面が多孔質化してＢＥＴ比表面積は２
０〜１４０ｍ／ｇ程度、好ましくは４０ｒｒｆ／ｇ以上
、さらに好ましくは９０ｒｒｆ／ｇ以上になる。

アルカリ処理後は水洗してアルカリを除去して使用する
。このような表面改質スラグの製造方法は特公昭５７−
７０９３号公報および、特開平１−２５２５５９号公報
に開示されている。この表面改質スラグは２５０〜８０
０”Ｃ程度、好ましくは４５０°Ｃ程度で加熱して脱水
することにより、初期の状態により異なるが、例えば、
ＢＥＴ比面積１００ボ／ｇのものを１２０〜１４０％／
ｇ程度に高めることができる。なお、この際、加熱脱水
によるシンター現象を起こさないような温度と時間条件
を選択することが肝要である。

この加熱脱水処理スラグの使用によって比強度及び吸放
湿特性を向上できるので好ましい。

ケイ酸カルシウム水和物は、シリカ質原料と石灰質原料
に水を加えて加熱反応させることによって得られ、ゾノ
トライト、トバモライト等の針状ないしは繊維状の結晶
質のものが好ましい。表面改質スラグと上記のケイ酸カ
ルシウム水和物の配合重量比は１０：０〜Ｏ：１０、好
ましくは９：１〜１：９、さらに好ましくは７：３〜３
ニアの範囲が適当である。

ポリマー混和剤は、表面改質スラグ粒子に均一に付着す
るものがよく、各種のゴムラテックス、合成樹脂エマル
ジョン等を使用できる。ゴムラテックスは、例えば、天
然ゴムラテックス及びスチレン−ブタジェン共重合体、
アクリロニトリルブタジェン共重合体、クロロプレン重
合体等のラテフクスであり、合成樹脂エマルジョンは例
えばエチレン−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル重合体
、アクリル酸エステル重合体、塩化ビニリデン重合体、
塩化ビニル重合体等のエマルジョンである。ポリマー混
和剤の添加量は、表面改質スラグに対する固形物重量比
で１〜２０％程度、特に３〜１０％程度が適当である。

１％未満では強度及び機械加工性の向上が不充分になり
、一方、２０％を越えると耐火性の低下が実用上問題と
なる。

本発明の組成物は、その他の成分も含むことができる。

他の成分の例としては合成パルプ、補強繊維、ポリマー
混和剤の凝集剤、軽量骨材、分散剤、顔料、水硬性石ロ
ウ等を挙げることができる。

合成パルプは、合成樹脂、主としてポリオレフィンに親
水性を与えてパルプ状にしたものであり、ポリエチレン
パルプ、ポリプロピレンパルプ等がある。表面改質スラ
グに対する重量比で３〜２０％程度、特に５〜１０％程
度が適当である。３％未満では機械加工性、表面光沢の
向上が不充分であり、一方、２０％を越えると耐火性が
低下する。

補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、合
成繊維、天然繊維等である。合成繊維はポリビニルアル
コール繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維等であり
、天然繊維はパルプ、木綿、鉱物繊維等である。これら
の中で不燃性及びコストの点でガラス繊維が特に好まし
い。補強繊維の添加量は、繊維の比重にもよるが表面改
質スラグに対する重量比で１〜２０％程度、特に５〜１
０％程度が適当である。１％未満では補強効果が実用上
有効でなく、一方２０％を越えると均一分散性の確保が
難しくなる。

ポリマー混和剤の凝集剤を加えることによって表面改質
スラグへのポリマー混和剤の吸着性を高めることができ
る。凝集剤は、硫酸アルミニウム等の無機系のものもあ
るが、本発明の成形体には有機系のもの、特にカチオン
型高分子凝集剤が好ましい。カチオン型高分子凝集剤の
例としては、ポリジアルキルアミノアルキルアクリレー
ト、ポリアミノメチルアクリルアミド、ポリビニルピリ
ジニウムハロゲン塩、ポリビニルイミダシリン等の４級
アミン化合物などがある。凝集剤の添加量は、カチオン
型高分子凝集剤の場合には、ポリマー混和剤１重量部（
固形物重量）に対し０．０５〜０．２重量部程度が好ま
しい。

軽量骨材はパーライト、シラスバルーン等であり、添加
量は表面改質スラグに対する重量比で２００％を越える
と成形体の強度、加工性等が低下するので好ましくない
。

分散剤はポリマー混和剤、補強繊維などの分散、混練ス
ラリーの流動性向上などのために添加されるものであり
、ナフタレンスルホン酸塩ホルマリン高縮合物、メラミ
ンスルホン酸系化合物なとか用いられる。

顔料は成形体を着色するものであり、鉛白、鉛丹、黄鉛
、群青、紺青、酸化コバルト、二酸化チタン、チタニウ
ムイエロー、ヘンガラ、鉄黒、モリブデン赤、リサージ
、アルミニウム粉等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニ
ン系等の有機顔料を使用することができる。

水硬性石コウは、α型及びβ型の半水石コウ、無水石コ
ウ等のいずれのものであってもよいが価格の面からβ型
半水石コウを主要成分とする焼石コラが好ましい。石コ
ウの添加量は、表面改質スラグに対する重量比で１０〜
１５０％程度、好ましくは３０〜７０％程度が適当であ
る。１０％以下では曲げ強度の向上効果が少なく、一方
、１５０％を越えると機械加工性及び比強度が低下する
。必要によりクエン酸ソーダなどの石コウの凝結調整剤
をさらに添加することができる。

本発明の組成物はこのような組成物に増粘剤を含有せし
めたところに特徴がある。増粘剤には水溶性高分子が用
いられ、メチルセルロース、ハイドロエチルセルロース
、カルボキシメチルセルロース等のセルロースエーテル
類、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、
ポリアクリルアミド、ゼラチン、アルギン酸等を単独も
しくは組合せて用いることができる。これらのなかでは
セルロースエーテル類が好ましい。

増粘剤の量は主材１００重量部に対し０．５〜１０重量
部程度、好ましくは２〜３重量部程度が適当である。０
．５重量部以下では押出が困難となり、１０重量部以上
では粘性が大きくなりすぎダイス等への押出材料の付着
のため成形性が悪くなる。

軽量成形体の製造方法としては、まず組成物に水を加え
て混練する。水の量は軽量骨材を入れない配合では主材
１００重量部に対し１００〜２５０重量部、好ま　し　
く　は１５０〜２００重量部程度か適当である。

１００重量部以下では押出しが困難になり、２５０重量
部を越えると保形性が不充分になる。シラスバルーン等
の軽量骨材を加えた配合では軽量骨材の重量の５０〜１
５０％の水をさらに加える。

混練物の押出成形は公知の押出成形機、例えばセメント
の押出成形に利用されているものをそのまま使用するこ
とができる。

押出成形後は乾燥して軽量成形体とする。乾燥は成形体
の内部の水分を除去でき、かつ表面改質スラグの結晶水
が残る程度がよく、例えば１００〜１８０°Ｃ程度、好
ましくは１１０〜１５０°Ｃ程度で加熱乾燥すればよい
。成形体の乾燥によるひび割れを防止するために、まず
６０〜８０°Ｃ程度で予備乾燥することも好ましい。こ
うして得られる軽量成形体は、混練物から水分を除いた
組成になり、かさ比重１ま０．２〜Ｉｇ／ａｆｌ程度、
好ましくは０．４〜０．６ｇ／ｃボ程度の多孔質体であ
る。

〔作用］ カラス質高炉スラグ粉末あるいはケイ酸カルシウム水和
物とポリマー混和剤を混和して加圧脱水成形して軽量体
を製造する技術はあるが、そのままの配合で押出成形し
ても保形性、保水性か低いため、乾燥凝固後はダイス形
状と合わない成形品になってしまう。さらに加圧脱水成
形用の混練物では押出成形機内のシリンダ、スクリュー
、ダイス等と組成物のすべりが悪く、モータートルクも
太き（なり最悪には押出不可能となる。本発明において
は、増粘剤を添加することによって混練物の保形性及び
保水性を高め、押出成形を可能にしている。

〔実施例］ 実施例１ ガラス實高炉スラグ（日本鋼管京浜製鉄新製、高炉水砕
スラグ）をボールミルでブレーン比表面積４５００ｃｆ
ｆｌ／ｇまで粉砕し、これを分級原料とし気流分級機に
て分級し、ブレーン比表面積１４０００ｃｙｆｌ／　ｇ
の微粉スラグを得た。

この微粉スラグを温度が９０°Ｃでかつ濃度が３規定の
ＮａＯＨ溶液１００緘に対し５ｇの割合で添加し、３時
間撹拌処理することによりＢＥＴ比表面積１００％／ｇ
の表面改質スラグを得た。この表面改質スラグを充分に
水洗してアルカリ分を除去し、乾燥して成形体製造用原
料として用いた。

表面改質スラグ１００重量部に対し、ポリマー混和剤と
して（スチレンブタジェン共重合体ラテンクス（Ｎｉｐ
ｏｌ　ＬＸ−４３８Ｃ１日本ゼオン製）を１０重量部（
固形分として）、増粘剤としてメチルセルロース２重量
部、Ｅガラス繊維５重量部及び水２００重量部を加えて
混練した。このスラリーを押出成形機に入れ（幅１００
ｍｍＸ厚１２ｍｍＸ長さ１００１００Ｏに押出成形した
。これを６０°Ｃで１５時間さらに１１０°Ｃで５時間
乾燥し軽量成形体を得た。成形体の物性値として比重０
．４８、曲げ強度５２　ｋｇ　ｆ　／　ｃｔＡが得られ
た。

実施例２ 表面改質スラグ１００重量部を表面改質スラグ５０重量
部とゾノトライト５０重量部に変えたほかは実施例１と
同様にして軽量成形体を製造した。成形体の物性値とし
て比重０．５３、曲げ強度４７　ｋｇ　ｆ　／　ｃｉが
得られた。

実施例３ 実施例１の配合にシラスバルーンを１００重量部加えて
実施例１と同様にして軽量成形体を製造した。ただし、
水量は２８０重量部に変更した。成形体は比重０．６３
、曲げ強度４５　ｋｇ　ｆ　／　ｃｉが得られた。

実施例４ 実施例１の配合に減水剤としてメラミンスルホン酸系加
合物ＮＰ−２０（ホゾリス物産■製）を５重量部加えて
実施例１と同様にして軽量成形体を製造した。ただし、
水量は１７０重量部に変更した。

成形体の物性値として比重０．５０、曲げ強度５６ｋｇ
ｆ／ｃｄが得られた。

〔発明の効果］ 本発明により軽量成形体をその品質を損なうことなく押
出成形することができ、均一性の高い製品を容易に効率
よく大量生産することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ガラス質高炉スラグ粉末をアルカリ水溶液でガラ
   スの溶解反応と水和反応により改質して得られる粉末又
   はケイ酸カルシウム水和物を主材とし、さらにポリマー
   混和剤を含む組成物において増粘剤を主材１００重量部
   に対し０．５〜１０重量部含有せしめたことを特徴とす
   る軽量成形体用組成物（２）主材に対する重量比で２０
   ０％以下の軽量骨材をさらに含む請求項（１）に記載の
   組成物 （３）請求項（１）又は（２）に記載の組成物に水を加
   えて混練し、押出成形することを特徴とする軽量成形体
   の製造方法