JPH053421B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明はマグネシアウイスカーで補強された無
機質材料に係り、詳しくは建築用内外装材料、船
舶等の内装材、保温材料など曲げ強度、耐衝撃性
等を要求される材料として極めて有用なマグネシ
アウイスカーで補強された無機質材料に関するも
のである。 ［従来の技術］ 従来、建築物の内外装用材料、船舶の内装材、
保温材料のマトリツクスとしては、普通ポルトラ
ンドセメントや焼石こう、石灰質と珪酸質との水
熱合成によつて生成する珪酸カルシウム等の無機
質材料が使用されている。また、このような無機
質材料の曲げ強度、耐衝撃性等の特性の改善のた
めに、強化繊維が複合されている。 強化繊維の代表的なものとしては、石綿があ
る。石綿はポルトランドセメントとの馴染みが良
く、石綿スレート板等として各種建築材料、保温
材料に広く使用されている。しかしながら、石綿
は人体に対して有害で、発癌性の物質であるとの
見解が特に欧州、米国で取り上げられ、今後使用
禁止措置が取られようとしている現状にある。 このようなことから、石綿の代替繊維として、
耐アルカリ性ガラス繊維、カーボン繊維、その他
化学繊維等が実用化されつつある。 ［発明が解決しようとする問題点］ これらの強化繊維のうち、耐アルカリ性ガラス
繊維は一般的なＥガラス組成に耐アルカリ性を付
与させるために、酸化ジルコニウムを10数％添加
混合し繊維化したものであるが、耐アルカリ性と
いえどもその特性にも限度があり、例えば、マト
リツクスが普通ポルトランドセメントである場
合、耐アルカリ性ガラス繊維は数年で補強繊維と
しての効果が期待出来なくなる。また、マトリツ
クスが水熱合成して得られる珪酸カルシウム硬化
体である場合には、マトリツクスと耐アルカリ性
繊維を混合成形後、高温高圧養生を行なうと、急
激なアルカリの析出と高温高圧の水蒸気のために
耐アルカリ性ガラス繊維は完全に劣化し、補強硬
化を全く示さなくなる。 カーボン繊維はガラス繊維のような問題点はな
く、従来よりプラスチツクの補強材として利用さ
れているが、高価なために建築材料のような低コ
ストを要求される材料には不適当である。 また、各種化学繊維は耐熱性等の面において十
分な特性が得られず、やはり建築材料等には不適
当である。 ［問題点を解決するための手段］ 本発明者らは上記従来の問題点を解決する各種
無機質材料の改質方法、強化方法について研究を
行なうと共に、安価な無機質充填材料の開発研究
を行なつた結果、無機質材料の強化充填材料とし
て極めて優れた効果を奏するマグネシアウイスカ
ーの合成に成功するに至つた。そして、本発明者
らは、このマグネシアウイスカーを水硬性物質や
水熱合成されてできる珪酸カルシウム水和物等の
無機硬化体の充填材料として適用すべく更に研究
を重ね、本発明を完成させた。 本発明は、新規な合成マグネシアウイスカーを
無機質材料に充填、複合化することにつて、樹脂
の耐曲げ強度、耐衝撃強度等の力学的性質等の特
性を改善するものであつて、水硬性物質や水熱合
成されてできるマトリツクスと、合成された針状
のマグネシアウイスカーとを含むことを特徴とす
る。 以下、本発明につきさらに詳細に説明する。 まず、本発明における充填材料としてのマグネ
シアウイスカーについて詳しく説明する。 マグネシアは従来から耐火物材料、電気絶縁材
料として利用されてきているが、電融マグネシア
といえども、水和性があることが最大の欠点であ
ることが指摘されている。本発明者らは、この水
和性の改善について、鋭意研究を行つた結果、単
結晶のマグネシアウイスカーの合成に成功した。 そして、本発明者らは熱可塑性樹脂への強化充
填材料としてのマグネシアウイスカーの合成条件
を種々検討した結果、第１図（顕微鏡写真（×
500））に示すようなマグネシアウイスカーを大量
に合成することに成功した。 第１図のような単結晶マグネシアウイスカー
は、ハロゲン化物とマグネシウム塩類との混合物
の溶融塩を水蒸気雰囲気で650〜900℃に加熱する
ことによつて比較的低温かつ短時間で容易に析出
させることができる。析出するマグネシアウイス
カーの繊維長、繊維径は上記加熱条件等によつて
異なるが、一般には、繊維長30μｍ〜６mm、繊維
径１〜5μｍで、アスペクト比が30〜3000前後の
ものが得られる。 このようなマグネシアウイスカーを水硬性物質
や水熱合成されてできる珪酸カルシウム水和物等
のマトリツクスの強化充填材料として使用する場
合には、ウイスカー形状が、マトリツクスへの充
填方法や成形方法、例えば、ロール混練法、押出
成形法、モールド成形法、射出成形法、抄造法等
によつて制約される場合があるため、充填方法や
成形方法に適合した形状のマグネシアウイスカー
を得るべく、合成条件を適宜選択する必要があ
る。 マグネシアウイスカーは、マトリツクスへの分
散性又は加工性等の向上のために、ステアリン酸
等の脂肪酸又はその塩類、あるいはシランカツプ
リング剤等で表面処理することも有効である。特
に、シランカツプリング剤で処理することにより
力学的にも優れた効果を得ることができる。 本発明においては、このようなマグネシアウイ
スカーをマトリツクス100重量部に対して２〜30
重量部充填するのが好ましい。マグネシアウイス
カーの含有量がマトリツクス100重量部に対して
２重量部未満であると、本発明による十分な改善
効果が得られ難く、逆に、マグネシアウイスカー
の含有量がマトリツクス100重量部に対して30重
量部を超えるとマトリツクスの成形性等が低下す
る場合がある。 ところで、本発明のマグネシアウイスカーで補
強された無機質材料は、常法に従つて、マトリツ
クス材料に所定量のマグネシアウイスカーを充填
混練して、押出成形、モールド成形、抄造法等に
より成形することにより、容易に得られるが、成
形性の改善やその他軽量化等を目的として、各種
の補助材料を充填使用することも好ましい態様で
ある。補助材料としては、パルプ、無機質繊維、
化学繊維、軽量材、その他各種充填材料が挙げら
れ、これらの１種又は２種以上を用いることがで
きる。 「作用」 ウイスカーは、細い繊維状結晶で、ひげ結晶と
もいわれる。ウイスカーの特徴は、細いほど結晶
の欠陥（転位など）が非常に少ないことで、螺旋
転位の存在ではよじれが起きたり、弾性限界が低
かつたりすることで結晶の完全性が検出できる。
従つて、マグネシアウイスカーは大きな強度をも
つことになり、複合材料における繊維強化材とし
て有用である。 本発明において、マグネシアウイスカーが特に
無機質材料の強化用充填材料として優れた効果を
奏する理由は、針状の形態を有し、かつアスペク
ト比が大きいことにあり、その形態上の特性から
優れた補強効果を有する上に、マトリツクスとの
馴染みも良好である。しかも、マグネシアウイス
カーは耐水性、耐アルカリ性、耐熱性等にも優れ
るので、複合材料のこれらの特性の改善効果も極
めて大きい。 ［実施例］ 以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以
下の実施例に限定されるものではない。 実施例 １ 消石灰、珪操土をその調合割合がCaO／SiOモ
ル比で0.85となるように調整混合し、この調合原
料乾物100重量部に対して、各々、マグネシアウ
イスカーを３、７、11、13、15重量部、更にパル
プ３重量部加えて混合し、次いで水を加えてスラ
リー状として、モールド成形法により生板を成形
した。成形された生板を、183℃の条件で８時間
オートクレーブ養生し、自然冷却後、80℃で24時
間乾燥して試験片を得た。得られた試験片につい
て諸特性を調べ、その結果を第１表に締した。

【表】 第１表より、耐アルカリ性ガラス繊維では補強
効果が乏しいのに対し、本発明に係るマグネシア
ウイスカーでは著しく高い補強効果が得られるこ
とが明らかである。 実施例 ２ 普通ポルトランドセメント94重量部にマグネシ
アウイスカー又は耐アルカリ性ガラス繊維を６重
量部加えて混合し、セメント水比40％で混練し成
形した。得られた成形体の３日材令における自然
養生、オートクレーブ養生（183℃、８時間）に
ついくの物性を測定し、その結果を第２表に示し
た。

【表】 第２表より、耐アルカリ性ガラス繊維では、オ
ートクレーブ養生を行なうことにより、強度が大
幅に低下してしまうのに対し、本発明に係るマグ
ネシアウイスカーでは、オートクレーブ養生を行
なつても極めて良好な結果が得られることが明ら
かである。 ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の無機質材料はマト
リツクスに合成針状マグネシアウイスカーを充填
してなるものであつて、マグネシアウイスカーの
優れた改善効果により、耐曲げ強度、耐衝撃強度
等の機械的特性が著しく向上されると共に、耐水
性、耐アルカリ性、耐熱性についても優れた改善
効果が得られる。 また、オートクレーブ処理してもマグネシアウ
イスカーは全く劣化しないので、複合材料の製造
プロセスにオートクレーブ養生を組み込むことが
可能であり、短い製造時間にて高強度材を製造す
ることが可能とされる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマグネシアウイスカーの繊維形状を示
す顕微鏡写真である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水硬性物質又は水熱合成により得られるマト
   リツクスと、合成された針状のマグネシアウイス
   カーとを含むことを特徴とするマグネシアウイス
   カーで補強された無機質材料。 ２ 補助材料としてパルプ、無機質繊維、化学繊
   維、軽量材及び充填材よりなる群から選ばれる１
   種又は２種以上を含むことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のマグネシアウイスカーで補
   強された無機質材料。 ３ マグネシアウイスカーの含有量がマトリツク
   ス100重量部に対して２〜30重量部であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項に記
   載のマグネシアウイスカーで補強された無機質材
   料。