JPH0611672B2

JPH0611672B2 - 人造鉱物質繊維成形体

Info

Publication number: JPH0611672B2
Application number: JP60021927A
Authority: JP
Inventors: 秀之川村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-02-08
Filing date: 1985-02-08
Publication date: 1994-02-16
Anticipated expiration: 2009-02-16
Also published as: JPS6227383A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ロックウール、スラグウールなどの人造鉱物
質繊維を主成分とし、これに全固形組成分に対して６〜
５０重量％の二水硫酸カルシウム及び６〜２０重量％の
水酸化カルシウムの如きアルカリ金沿またはアルカリ土
類金属の水酸化物を含有する無機結合材、無機充てん
材、補強材、助材、水などを加え、充分に混合した後成
形したものを養生し、該人造鉱物物質繊維の表面にサル
フェート系及びヒドロキシレート系の結晶さらには固溶
体を生成せしめ、該人造鉱物質繊維の交差点において相
互に強固に結合せしめた人造鉱物質繊維成形体に関する
ものであり、防火性、居住性、加工性、施工性などの諸
性能に優れた建築用材料として利用することができる人
造鉱物質繊維成形体を得ることを目的としている。

本発明による人造鉱物物質繊維成形体は、セメント製品
のような不燃性、耐火性、防火性を有し、また、木材の
ような加工性、施工性と、遮音性、吸音性、断熱性、保
温性などの居住性能に優れているため、人工不燃木材と
もいうべきものであり、一般建築用材料として木材と同
等に広く利用することができる。

この種建築用材料として現在一般に利用されているもの
には、人造鉱物質繊維板、セメント板、木質繊維板、木
材などがある。

人造鉱物質繊維板は、断熱保温材、遮音吸音材として広
く利用されているが、結合材として一般にでんぷんやフ
ェノール樹脂などの有機結合材を使用しているため、吸
湿吸水による強度の低下と不燃性、耐火性などの防火性
能が劣り、火災発生の場合に煙や有害ガスの発生が問題
とされている。

セメント板としては、石綿セメント板や木片セメント板
などが広く利用されているが、強度と不燃性、耐火性な
どの防火性能には優れているものゝ、嵩比重は通常１．
０〜２．０と高く、加工性、施工性が悪く、また、石綿
のごとき衛生上有害物質が含有されることが多い。

木質繊維板は、木質繊維をフエノール樹脂で固めたもの
であり、軽量、高強度であるため、加工性、施工性、居
住性などの性能には優れるが、不燃性、耐火性などの防
火性能は加めて悪い。

本材は、我が国においては古来より木造建築の主要材料
として広く使用されており、加工性、施工性、居住性な
どの性能は優れているが、不燃性、耐火性などの防火性
能が劣るため、近時、建築用材料としての使用が制限さ
れていることは周知の通りである。

現在のところ、上記のように前記諸条件をすべて満足す
るような建築用材料は見当らず、その開発が望まれてい
る。

近時、建築用材料において、断熱性、保温性、遮音性、
吸音性などの居住性能のほかに、不燃性耐火性などの防
火性能や、軽量、高強度で加工性がよく、建築施工の省
力化と工期の短縮をはかることが強く要求されており、
これらの諸性能がすべて満足されたバランスのよい建築
用材料の開発が望まれている。

本発明は、かゝる点に鑑みてなされたものであり、前記
諸条件をすべて満足するような建築用材料を得ることに
成功し、この課題を見事に解決することができたもので
ある。

本発明は、建築用材料における前記諸問題を解決するた
めに行はれたものである。即ち、断熱性、保温性、遮音
性、吸音性などの居住性能や、釘打ち、鋸引き、鉋掛け
などの施工性能をよくするために、主要構成材料として
繊維物質を選定し、不燃性、耐火生などの防火性能を得
るためにロックウール、スラグウールなどの無機繊維を
使用した。

無機繊維の結合材として一般に使用されているものは、
有機結合材としてはでんぷん糊、フェノール樹脂など
で、また、無機結合材としてはセメント、水ガラスなど
であるが、前者を使用した場合には可燃性のため煙や有
害ガスの発生が問題で後者を使用した場合には不燃性は
得られるが、セメントと該繊維表面の接着力が弱いた
め、あまり高強度は得られず、また、セメントが該繊維
相互間の空隙を埋めるため比重が大となり、加工生、施
工性がわるくなる。本発明は。上記諸問題を解決するた
めにロックウール、スラズウールなどの人造鉱物質繊維
の表面において、該繊維成分と反応し、強固な結合力が
得られる無機結合材について種々研究を行った結果なさ
れたものであり、従来得られなかった全く新規な建築用
材料を得ることに成功したものである。即ち、ロックウ
ール、スラグウールなどの人造鉱物質繊維の表面におい
て、硫酸カルシウム及び水酸化カルシウムの如きアルカ
リ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を含有する無
機結合材が、水の存在において化学的に反応し、結晶さ
らには固溶体を生成することに着眼し、種々研究を行っ
た結果、該繊維の交差点において相互に強固な結合力が
得られることを見出した。本発明による人造鉱物質繊維
成形体は、該繊維相互の交差点において、該結合材によ
り強固により結合された三次元立体構造によりなり、内
部に中空間隙を有するために、建築用材料として使用し
た場合、断熱性、保温性、遮音性、吸音性などの諸性能
に優れるため居住性がよく、さらに、軽量、高強度のた
め取扱性、施工性がよく、また切断、釘打ち、鉋掛けな
どがあたかも木材の如く容易で、加工性は極めて良好で
ある。即ち、従来得られなかった軽量にして高強度、断
熱保温性、遮音吸音性に優れ、完全な不燃性、耐火性、
防火性をもち、かつ、加工性、施工性がよく、前記諸条
件をすべて満足する不燃人工木材ともいうべき理想的な
建築材料を得ることに成功したものである。以下本発明
につき詳細説明する。

本発明は、ロックウール、スラグウールなどの人工鉱物
繊維に対して、硫酸カルシウム及び水酸化カルシウムの
如きアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物を
含有する無機結合材を添加し、該繊維の交差点におい
て、該繊維の表面にトポ化学的反応により、相互に強固
な結合を起させようとするものである。本発明に使用す
るロックウール、スラグウールなどの人造鉱物質繊維の
組成は、シリカ（ＳｉＯ_２）２５〜５０％、アルミナ
（Ａｌ_２Ｏ_３）５〜２０％、石灰（ＣａＯ）２５〜５０
％、マグネシア（ＭｇＯ）２〜２０％を主成分とするも
のが適しており、無機結合材としては、硫酸カルシウム
を主体として、これに水酸化カルシウム、カオリンクレ
ーなどを添加したものを使用する。

本発明は上記の人造鉱物繊維の表面において、その組成
成分と上記の無機結合材とを化学的に水和反応せしめ、
サルフエート系及びヒドロキシレート系の結晶さらには
固溶体を生成せしめ、該繊維の交差点で強固な結合を形
成せしめんとするものであり、その反応機構はつぎのよ
うに考えられる。

サルフエート系複塩について、塩基性で安定な不溶性化
合物で、トリサルフエート型のＣ_３Ａ・３ＣａＳＯ_４・
３２Ｈ_２Ｏとモノサルフエート型のＣ_３Ａ・ＣａＳＯ_４
・１２Ｈ_２Ｏがあり、前者はエトリンジャイトとも呼ば
れ針状結晶で、後者は六角板状結晶で、前記の水和反応
により該人造鉱物質繊維の表面に急速に結晶を晶出す
る。この反応は、まづ第一段階としてエトリンジャイト
の生成反応Ｃ_３Ａ＋３（ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ）＋２６Ｈ_２Ｏ →Ｃ_３Ａ・３ＣａＳＯ_４・３２Ｈ_２Ｏつぎに第二段階として生成したエトリンジャイトのモノ
サルフェートへの変化２Ｃ_３Ａ＋Ｃ_３Ａ・３ＣａＳＯ_４・３２Ｈ_２Ｏ＋４Ｈ_２
Ｏ →３（３Ｃ_３Ａ・ＣａＳＯ_４・１２Ｈ_２Ｏ）がおこり、さらに第三段階として、上記と同じようにし
て生成したヒドロキシレート系複塩との間に次のような
固溶体生成反応がおこるものと考えられ、上記の反応系で（４）の固溶
体生成反応が最も有力と考えられる。これらの反応系に
おいて、硫酸カルシウムの量が多過ぎると第一段階の反
応が長引き、エトリンジャイトの量が多くなり過ぎ、結
合材としての強度発現は弱い。一方、硫酸カルシウムの
量が多過ぎなければ、第一段階の反応はすみやかに終
り、第二段階のエトリンジャイトのモノサルフェート化
が急速にすすみ、さらにその一部が第三段階の固溶体に
変化するための強固な結合力を発現するに至るものであ
る。この固溶体生成反応において、二水硫酸カルシウ
ム：水酸化カルシウムの如きアルカリ金属またはアルカ
リ土類金属の水酸化物の比率が１：１〜２．５：１の範
囲で最も強い曲げ強度が得られ、また耐凍結溶解性も３
００回以上の高い値が得られた。

本発明の人造鉱物質繊維成形体において使用される人造
鉱物質繊維の量は、通常、全組成成分中５〜８０重量％
で、また、二水硫酸カルシウム及び水酸化カルシウムの
如きアルカリ金属又はアルカリ土類金属の水酸化物を含
有する無機結合材の種類と量は、使用する人造鉱物質繊
維の種類、成分および該成形体に要求される性能、用途
により選定されるが、その使用量は全固形組成分中、二
水流酸カルシウムで６〜５０重量％、水酸化カルシウム
の如きアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物
で６〜２０重量％の範囲である。本発明による成形体に
おいては、混合する水の量を変えることにより、その嵩
比重を調節することができる。即ち、成形体が乾燥する
とき、内部に含有される水が蒸発飛散して多孔性となる
ため混合する水の量が多ければ嵩比重は小さく、水の量
が少ないときは嵩比重は大きくなる。混合する水の量と
嵩比重の関係は、成分中の無機結合材、無機充てん材な
どの種類や量により相違するが、一般的には成形体の嵩
比重０．４〜１．２を得るためには、全成分固形物１０
０重量部に対して水４０〜１３０重量部の範囲であるこ
とが分った。本発明による成形体においては、その嵩比
重を調節し、また、成形体の表面を平滑にするために、
パーライト、軽石粉などの無機軽量充てん材を使用す
る。さらにまた、補強材としてガラス繊維（ＳｉＯ_２５
０〜７０％、ＣａＯ１０〜２５％、Ａｌ_２Ｏ_３〜１５
％）を混入することにより成形体の強度は向上する。ま
た、耐水性を向上するために、パラフィンワックス、ス
テアリン酸カルシウムなどの耐水化材や、結晶化、固溶
体化反応促進のため、無機塩類（塩化カルシウム、硫酸
ソーダなど）などの助材の添加が望ましい。以下実施例
につき述べる。

実施例１．人造鉱物質繊維としてスラグウール５０重量部を用い、
これに硫酸カルシウム１３重量部、水酸化カルシウム６
重量部、抗火石粉１５重量部、パーライト５重量部、カ
オリンクレー３重量部、ガラス繊維５重量部、硫酸ソー
ダ２重量部、パラフィンワックス１重量部、水１００重
量部を添加した混合物を成形し、８０℃にて１２０時間
水熱養成した。乾燥後得られた成形体の物性は、嵩比重
０．６、曲げ強度８０Kg／ｃｍ^２、加工成良好、不燃性
であった。

実施例２人造鉱物質繊維としてロックウール４０重量部を用い、
これに硫酸カルシウム１０重量部、水酸化カルシウム８
重量部、パーライト２０重量部、軽石粉１０重量部、ガ
ラス繊維９重量部、塩化カルシウム２重量部、ステアリ
ン酸カルシウム１重量部、水７０重量部を添加した混合
物を成形し、７０℃にて１９２時間水熱養生した。乾燥
後得られた成形体の物性は、嵩比重０．８２、曲げ強度
１５５Kg／ｃｍ^２、加工性良好、不燃性であつた。

【図面の簡単な説明】第１図および第２図は図面に代る走査型電子顕微鏡写真
である。第１図は本発明に使用したスラグウール表面の
電子顕微鏡写真（５０００倍）である。第２図は本発明
による方法にて成形した成形体の電子顕微鏡写真（５０
００倍）であり、スラグウール表面にトポ化学的反応に
より結晶や固溶体が生成し、スラグウールの相互の交差
点において結合されていることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人造鉱物質繊維と、これに全固形組成分に
対して６〜５０重量％の二水硫酸カルシウム及び６〜２
０重量％の水酸化カルシウムの如きアルカリ金属または
アルカリ土類金属の水酸化物を含有する無機結合材、無
機充てん材、補強材、助材、水などを添加されてなる組
成物からの成形体で、該成形体の主成分たる人造鉱物質
繊維の表面において、硫酸カルシウム及び水酸化カルシ
ウムの如きアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸
化物を含有する無機結合材との化学的反応によりサルフ
ェート系及びヒドロキシレート系の結晶さらには固溶体
を生成せしめ、該人造鉱物質繊維の交差点において組互
に強固に結合せしめることを特徴とする人造鉱物質繊維
成形体。