JPH1112020A

JPH1112020A - 無機質組成物及び無機質硬化体の製造方法

Info

Publication number: JPH1112020A
Application number: JP15987797A
Authority: JP
Inventors: Tatsutoshi Nakano; 龍俊中野; Masatake Kamiya; 昌岳神谷
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1997-06-17
Filing date: 1997-06-17
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】常温で適切な硬化操作時間があって、優れた
耐水性がある無機質組成物を提供すること、及び、それ
を使用して得られる優れた性能の無機質硬化体の製造方
法を提供する。【解決手段】粘土鉱物、アルミニウム高含有粉体、及
び、粉末Ｘ線回折法によって非晶質相が観測されるＳｉ
Ｏ₂含有無機粉体の中から選択された少なくとも１種類
で、且つ、Ａｌ／Ｓｉのモル比が０．４〜４である無機
粉体に０．５〜３０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを
作用させて得られる無機質粉体（Ａ）、アルミニウムの
酸素配位数が６を有する非晶質Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂無
機質粉体（Ｂ）、アルカリ金属珪酸塩、及び、水からな
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木、建築材料な
どに利用される無機質硬化体に関するもので、その原料
である無機質組成物、及び、それを使用する無機質硬化
体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】無機質硬化体は、不燃性で加熱されても
煙が発生しないため、建築資材として有用であり、各種
の無機質硬化体材料が提案されている。これらの中で、
例えば、特開平４−５９６４８号公報には、メタカオリ
ン、コランダム、ムライトを製造する時に集塵装置の中
に発生する灰やフライアッシュ等のアルカリ反応性無機
固体成分をアルカリ金属珪酸塩水溶液に配合し、更に、
充填剤や有機処理されたベントナイトを添加して、これ
を加熱・硬化して無機質硬化体とする組成物が開示され
ている。又、特開平４−６１３８号公報には、アルカリ
金属珪酸塩水溶液、上述のアルカリ反応性無機固体成
分、充填材などを混練して、型内に注入し、しかる後
に、これを加熱・硬化させて、無機質硬化体を得る方法
が提案されている。

【０００３】しかし、無機質硬化体に利用されるアルカ
リ反応性無機固体成分に於いては、カオリンやフライア
ッシュは、安価で安定して供給が受けられるが、カオリ
ンについては、結晶性が高いためアルカリとの反応性が
不充分で、得られる無機質硬化体は良好な性能のもので
はなく、フライアッシュの場合には、産出する発電所に
よって反応性にバラツキがあり、しかも、反応速度が非
常に遅いという問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
のような問題を解決するためになされたものであって、
常温で適切な硬化操作時間があって、優れた耐水性があ
る無機質組成物を提供すること、及び、それを使用して
得られる優れた性能の無機質硬化体の製造方法を提供す
ることにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に記載の
発明（以下、第１発明という）の無機質組成物は、粘土
鉱物、アルミニウム高含有粉体、及び、粉末Ｘ線回折法
によって非晶質相が観測されるＳｉＯ₂含有無機粉体の
中から選択された少なくとも１種類で、且つ、Ａｌ／Ｓ
ｉのモル比が０．４〜４である無機粉体に０．５〜３０
ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを作用させて得られる
無機質粉体（Ａ）、アルミニウムの酸素配位数が６を有
する非晶質Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂無機質粉体（Ｂ）、ア
ルカリ金属珪酸塩、及び、水からなることを特徴とす
る。

【０００６】本願の請求項２に記載の発明（以下、第２
発明という）の無機質組成物は、第１発明に於いて、無
機質粉体（Ｂ）が熱処理されたものである。

【０００７】本願の請求項３に記載の発明（以下、第３
発明という）の無機質硬化体の製造方法は、第１発明又
は第２発明の無機質組成物に於いて、無機質粉体
（Ａ）、アルカリ金属珪酸塩、及び、水を混合して、無
機質粉体組成物（Ｉ）を得る第１工程、無機質粉体
（Ｂ）と補強繊維、充填材などを混合して、無機質粉体
組成物（ＩＩ）を得る第２工程、無機質粉体組成物
（Ｉ）と無機質粉体組成物（ＩＩ）とを混合して、均一
硬化性の無機質組成物（ＩＩＩ）を得る第３工程を包含
することを特徴とする。

【０００８】上述の第１発明、第２発明は、共に関連し
た無機質組成物に関するものであるので、以後、本発明
の無機質組成物と呼び、第３発明は、本発明の無機質組
成物を用いて、無機質硬化体を製造する方法に関するも
のであるので、以後、本発明の無機質硬化体の製造方法
と呼ぶことにする。

【０００９】以下、本発明の無機質組成物から説明す
る。粘土鉱物は、アルミニウムを含有する含水珪酸塩を
意味し、含水珪酸塩としては、特に限定されず、例え
ば、粘土ハンドブック第２版の８〜９８ページに記載さ
れているような、カオリン、ハロイサイト、パイロフィ
ライト、雲母、緑泥岩、バーミキュライト、アロフェ
ン、イモゴライト等が挙げられ、これらの中で、アルミ
ニウム含有量が多いので、カオリンが好適に用いられ
る。

【００１０】カオリンとは、カオリン鉱物を５０重量％
以上含有する無機粉体である。カオリン鉱物としては、
２−八面体型の１：１層状の珪酸塩からなる粘土鉱物で
あって、Ａｌ₂Ｓｉ₂Ｏ₅（ＯＨ）₄の化学式で示さ
れ、例えば、カオリナイト、ディッカイト、ナクライト
等の鉱物が挙げられる。又、カオリン鉱物の層間に水分
子を含んだハロイサイトであってもよい。

【００１１】上記カオリンは、上記カオリン鉱物以外
に、例えば、雲母、タルク、スメクタイト、アロフェ
ン、イモゴライト等の粘土鉱物；α−クオーツ等のシリ
カ鉱物；長石；沸石等の一般に粘土中に含まれる鉱物を
含んでいてもよいが、上記カオリン鉱物の含有量が５０
重量％以上のものであることが好ましい。５０重量％未
満であると、アルカリとの反応性が劣る。より好ましく
は、６０〜１００重量％である。

【００１２】上記粘土鉱物の平均粒径は特に限定されな
いが、機械的エネルギーの有効利用の観点から、０．１
〜５００μｍが好ましい。より好ましくは、０．５〜１
００μｍである。

【００１３】アルミニウム高含有粉体としては、特に限
定されず、例えば、各多形のアルミナ；ダイアスポア
（α−Ａｌ2 Ｏ3 ・Ｈ2 Ｏ）、ベーマイト（γ−Ａｌ2
Ｏ3 ・Ｈ2 Ｏ）、ハイドラルジライト（γ−Ａｌ2 Ｏ3
・３Ｈ2 Ｏ）等の水和アルミナ；ボーキサイト；ばん土
頁岩；水酸化アルミニウム；シリマナイト、カイアナイ
ト、アンダリュサイト等のシリマナイト族鉱物（Ａｌ2
ＳｉＯ5 ）；ムライト（３Ａｌ2 Ｏ3 ・２ＳｉＯ2 ）；
黄玉、ズニ石、デュモルチーライト等の水酸基の他にフ
ッ素、塩素、ホウ素等の揮発成分を含んだアルミナ珪酸
塩等が挙げられる。又、その他のアルミニウム含有量の
多い溶融粉体や各種産業廃棄物等を用いることもでき
る。これらアルミニウム高含有粉体は、上記粘土鉱物よ
り組成物にアルミニウムの含有量が大である。

【００１４】上記アルミニウム高含有粉体の平均粒径は
特に限定されないが、機械的エネルギーの有効利用の観
点から、０．１〜５００μｍが好ましく、より好ましく
は、０．１〜１００μｍである。

【００１５】粉末Ｘ線回折法によって非晶質相が観測さ
れるＳｉＯ₂含有無機粉体とは、粉末の結晶構造の同定
に於いて、一般的に使用される粉末Ｘ線回折法による測
定によって、Ｘ線回折パターンにブロードなハロー（ｈ
ａｌｏ）が観測される無機粉体を意味し、結晶構造に乱
れがあるため、機械的エネルギーを印加する時に、アル
ミニウム高含有粉体と結合し易い特性を有する。

【００１６】上記無機質粉体を具体的に例示すると、ア
エロジル等の超微粉シリカ；シリカヒューム；珪藻土；
シラス、白土等の火山ガラス；スラグ；フライアッシ
ュ；メタカオリン；各種ガラス粉砕品；溶射等の高熱急
冷によって生成される無機質粉体；研磨剤粉等が挙げら
れる。

【００１７】粉末Ｘ線回折法によって非晶質相が観測さ
れるＳｉＯ₂含有無機粉体中のＳｉＯ₂の含有量は、反
応性の観点から、化学組成として２０〜１００重量％が
好ましく、より好ましくは、４０〜１００重量％であ
る。上記の範囲を逸脱すると、無機質組成物の反応性が
乏しくなる。

【００１８】粉末Ｘ線回折法によって非晶質相が観測さ
れるＳｉＯ₂含有無機粉体の平均粒径は、特に限定され
ないが、機械的エネルギーの有効利用の観点から、０．
００１〜５００μｍが好ましく、より好ましくは、０．
０１〜１００μｍである。

【００１９】本発明に使用される無機質粉体（Ａ）は、
上述のように、粘土鉱物、アルミニウム高含有粉体、及
び、粉末Ｘ線回折法によって非晶質相が観測されるＳｉ
Ｏ₂含有無機粉体の中から選択された少なくとも１種類
で、且つ、Ａｌ／Ｓｉのモル比が０．４〜４である無機
粉体に０．５〜３０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを
作用させて得られるものである。

【００２０】無機質粉体（Ａ）のＡｌ／Ｓｉのモル比
は、０．４〜４であることが必要であり、好ましくは、
１〜３．５であり、より好ましくは、１．５〜３であ
る。Ａｌ／Ｓｉのモル比が０．４未満であると、反応
性、特に常温に於ける硬化性が乏しく、Ａｌ／Ｓｉのモ
ル比が４を超えると、得られる無機質硬化体の強度、耐
久性などの物性が劣悪となる。

【００２１】無機質粉体（Ａ）のＡｌ／Ｓｉのモル比と
は、無機質粉体（Ａ）を構成する組成物の中に含まれる
アルミニウム原子の数（Ａｌ）と珪素原子の数（Ｓｉ）
のＡｌ／Ｓｉの比率を示す数値である。

【００２２】機械的エネルギーとしては、特に限定され
ず、例えば、圧縮力、せん断力、衝撃力等によるエネル
ギーが挙げられる。機械的エネルギーを作用させる方法
としては、特に限定されず、粉砕を目的として、一般的
に使用される粉砕機を用いて行うことができる。

【００２３】粉砕機としては、例えば、衝撃、摩擦、圧
縮、せん断等が複合したボールミル、振動ミル、遊星ミ
ル、媒体攪拌型ミル等のボール媒体ミル；ローラーミ
ル；乳鉢等が挙げられる。又、衝撃、摩砕が主であるジ
ェット粉砕機を使用することも可能である。上記の各種
粉砕機の中で、無機粉体に対して、機構的に有効に機械
的エネルギーが付与できる点で、ボール媒体型のミルが
好適に使用される。

【００２４】上述の粉砕に際しては、セメントクリンカ
ー、珪砂、石灰石等の粉砕に通常使用される粉砕助材を
使用することもできる。粉砕助材としては、例えば、メ
チルアルコール等のアルコール類、トリエタノールアミ
ン等のエタノールアミン類等の液体系のもの；ステアリ
ン酸ナトリウム、ステアリン酸カルシウム等の固体系の
もの；アセトン蒸気等の気体系のもの等が挙げられる。

【００２５】機械的エネルギーとは、粉砕装置に投入し
た総電力を処理される無機粉体の重量で除した値で表現
し、０．５〜３０ｋｗｈ／ｋｇであることが必要で、好
ましくは、０．５〜２０ｋｗｈ／ｋｇであり、より好ま
しくは、０．５〜１０ｋｗｈ／ｋｇである。機械的エネ
ルギーが、０．５ｋｗｈ／ｋｇ未満であると、結晶構造
の変性が不充分で、アルカリとの反応性が殆どなく、３
０ｋｗｈ／ｋｇを超えると、粉砕装置への過大負荷、媒
体としてのボールや容器の過度の磨耗、処理粉体の中へ
の不純物の混入、コスト等の生産性など各種の問題が生
じる。

【００２６】無機質粉体（Ａ）は、１００〜６００℃で
加熱して、含水量を減少させることにより、本発明の無
機質組成物の硬化操作性、及び、これを用いて得られる
無機質硬化体の性能を向上させることができる。加熱方
法は、特に限定されるものではなく、ギアーオーブン、
ロータリーキルンなどの従来公知の任意の加熱装置が適
用できる。

【００２７】アルミニウムの酸素配位数が６を有する非
晶質Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂無機質粉体（Ｂ）とは、２７
ＡｌＭＡＳＮＭＲ法によるピークを−１０〜２０ｐ
ｐｍに有するアルミニウムを含有し、且つ、粉末Ｘ線回
折法によって、非晶質相が観測されるＡｌ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂無機質粉体を意味し、以後、これを、単に、無機質
粉体（Ｂ）と呼ぶことがある。

【００２８】無機質粉体（Ｂ）の中の酸素配位数が６を
有するアルミニウムは、アルカリ水溶液、若しくは、ア
ルカリ珪酸塩水溶液中に於いて、酸素配位数が４に変化
する特性を有する。

【００２９】粉末Ｘ線回折法によって、非晶質相が観測
されるＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂無機質粉体とは、粉末Ｘ線
回折法による測定によって、Ｘ線回折パターンにブロー
ドなハロー（ｈａｌｏ）が観測される無機質粉体を意味
し、長周期的な結晶構造に乱れがあるため、アルカリ水
溶液に対し、アルミニウム、珪素成分が溶解する特性を
有する。

【００３０】上記Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂無機質粉体
（Ｂ）の組成としては、特に限定されるものではない
が、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂からなる組成に於いて、Ａｌ
₂Ｏ₃成分が２０〜８０重量％含有していることが望ま
しい。

【００３１】上記に説明したアルミニウムの酸素配位数
が６を有する非晶質Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂無機粉体
（Ｂ）は、熱処理されることが好ましい。熱処理とは、
３００℃以上の加熱処理、若しくは、加熱溶融後、急冷
することを意味し、加熱して、含水量を減少させたり、
結晶構造を破壊したりすることにより、無機質組成物の
硬化操作性や得られる無機質硬化体の耐水性を向上させ
ることに寄与する。加熱方法は、特に限定されるもので
はなく、ギアーオーブン、ロータリーキルンなどの従来
公知の任意の加熱装置が適用できる。

【００３２】熱処理されたアルミニウムの酸素配位数が
６を有する非晶質Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂無機質粉体も、
無機質粉体（Ｂ）に含められ、これを、具体的に例示す
ると、メタカオリン、フライアッシュなどの灰、加熱急
冷したガラス粉などが挙げられる。

【００３３】本発明の無機質組成物は、無機質粉体
（Ａ）と無機質粉体（Ｂ）からなる組成物に重要な特徴
がある。即ち、無機質粉体（Ａ）は、アルミニウム成分
が水に著しく溶解するため、アルカリ金属珪酸塩との反
応性が極めて高く、常温でゲル化する速度が速過ぎる。
そのため、常温のポットライフが短すぎて、所望の無機
質硬化体を得る為の充分な操作時間が取れない問題点が
あった。常温のポットライフを長くするには、無機質粉
体（Ａ）の混合量を減少させれば解決するが、生成する
硬化ゲル量が減少するため、無機質硬化体の諸物性が低
下する。

【００３４】一方、非晶質Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂無機粉
体（Ｂ）は、無機質粉体（Ａ）より水に対する溶解速度
が遅いため、アルカリ金属珪酸塩との反応速度は遅くな
る。この傾向は、特に常温から６０℃までの間で著し
い。しかし、無機質粉体（Ｂ）には、予め、アルミニウ
ムの酸素配位数が６を有するものが含有させてあり、無
機質粉体（Ｂ）の内部や表面にある酸素配位数６のアル
ミニウムは、アルカリ存在下でアルカリ金属珪酸塩と反
応し易く、容易に硬化ゲルを生成する。

【００３５】従って、無機質粉体（Ａ）と無機質粉体
（Ｂ）との混合割合を適切にし、無機質粉体（Ａ）のア
ルミニウム成分の溶出量を制御することによって、速硬
化性、常温操作性を賦与でき、又、無機質粉体（Ｂ）の
アルミニウムの酸素配位数が６を有する成分の量によ
り、硬化ゲル生成量を制御することができるので、無機
質硬化体の強度、耐水性を最適にすることができる。

【００３６】無機質粉体（Ａ）と無機質粉体（Ｂ）との
混合に於いて、無機質粉体（Ａ）の混合割合は５〜９０
重量部が好ましく、さらに好ましくは、１０〜６０重量
部である。無機質粉体（Ａ）が５重量部未満の場合は、
本発明の無機質組成物の速硬化性が極めて低く、９０重
量部を超えると、常温のポットライフが短く、無機質硬
化体の成型操作が困難となる。

【００３７】同様に、無機質粉体（Ｂ）の混合に於い
て、無機質粉体（Ｂ）の混合割合は、９５〜１０重量部
が好ましく、さらに好ましくは、９０〜４０重量部であ
る。無機質粉体（Ｂ）が１０重量部未満の場合は、常温
のポットライフが短く、無機質硬化体の成型操作が困難
となり、９５重量部を超えると、本発明の無機質組成物
の速硬化性が極めて低くなる。

【００３８】アルカリ金属珪酸塩とは、一般式Ｍ₂Ｏ・
ｎＳｉＯ₂で表されるものである。上式の中で、ＭはＬ
ｉ、Ｋ又はＮａを表し、又、ｎは０又は正の整数を表
し、８以下が好ましい。ｎが８を超えると、これと水と
を混合して、アルカリ金属珪酸塩の水溶液とする時に、
ゲル化を起こし易く、粘度が急激に上昇して、上記の無
機質粉体との混合が困難になる。

【００３９】アルカリ金属珪酸塩の配合量は、無機質粉
体（Ａ）と無機質粉体（Ｂ）との混合粉体１００重量部
に対し、３〜３００重量部が好ましく、さらに好ましく
は、１０〜２００重量部である。上記の範囲を逸脱する
場合は、無機質組成物の硬化性が不充分となる。

【００４０】水の配合量は、無機質粉体（Ａ）と無機質
粉体（Ｂ）との混合粉体１００重量部に対し、１０〜３
００重量部が好ましく、さらに好ましくは、１５〜２０
０重量部である。１０重量部未満の場合は、無機質組成
物の硬化成形が困難となり、３００重量部を超えると、
無機質硬化体の強度が低下する。

【００４１】上記硬化性無機質組成物を調製するに際し
ては、上記アルカリ金属珪酸塩の分散性の観点から、予
め上記アルカリ金属珪酸塩を水と混合し、アルカリ金属
珪酸塩水溶液としてから添加することが好ましい。この
場合において、上記アルカリ金属珪酸塩水溶液の濃度
は、１〜７０重量％が好ましく、より好ましくは、３０
〜６０重量％である。１重量％未満であると、硬化性無
機質組成物が硬化しない場合があり、又、７０重量％を
超えると、無機質組成物の粘度が高くなり成形が困難と
なる。

【００４２】本発明の無機質組成物には、必要に応じ
て、補強繊維を添加しても構わなく、その材質は、無機
質硬化体の要求性能に応じて、適宜、選択される。補強
繊維としては、特に限定されず、例えば、ビニロン、ポ
リプロピレン、アクリル、レーヨン、アラミド等の合成
繊維；ガラス繊維；チタン酸カリウム、ロックウール等
の無機繊維；カーボン繊維；鋼繊維等の一般にセメント
等の無機質硬化体に使用されるものが挙げられる。

【００４３】補強繊維は、長繊維、短繊維、メッシュ状
の形態で使用することもできる。短繊維を使用する場合
は、直径は１〜５００μｍ、長さは１〜１５ｍｍである
ことが好ましい。細すぎると混合時に再凝集しやすく、
交絡によりファイバーボールが形成されるので、得られ
る無機成形体の強度が不充分となり、又、表面の凸凹が
激しくなり、良好な外観の無機質硬化体が得られない。
又、太すぎたり短すぎたりすると、補強効果が不充分に
なる。

【００４４】補強繊維の添加量は、無機質粉体（Ａ）と
無機質粉体（Ｂ）との混合粉体１００重量部に対し、１
０重量部以下が好ましい。１０重量部を超えると、補強
繊維の分散性、得られる無機質硬化体の耐熱性等に問題
が生じる。

【００４５】本発明の無機質組成物には、無機質組成物
が硬化する時やこれが乾燥する時に、無機質硬化体が収
縮するのを抑えたり、無機質組成物の流動性を向上させ
るために、無機質充填材を添加することができる。無機
質充填材としては、特に限定されず、例えば、珪砂、珪
石粉、フライアッシュ、スラグ、シリカヒューム、マイ
カ、タルク、ワラストナイト、炭酸カルシウム、粘土等
が挙げられる。

【００４６】無機質充填材の平均粒径は、０．０１μｍ
〜１ｍｍが好ましい。０．０１μｍ未満であると、上述
の硬化、乾燥時の収縮の低減効果が不充分であり、１ｍ
ｍを超えると、流動性が悪化し、得られる無機質硬化体
の表面に多くの凸凹が発生することがある。無機質充填
材の添加量は、無機質粉体（Ａ）と無機質粉体（Ｂ）と
の混合粉体１００重量部に対し、８００重量部以下が好
ましく、より好ましくは、１００〜５００重量部であ
る。８００重量部を超えると、無機質粉体の割合が小さ
くなるために、硬化性が不充分となる。

【００４７】無機質組成物には、更に、得られる無機質
硬化体の軽量化のために、有機質、無機質等の軽量骨材
を添加することができる。軽量骨材としては、特に限定
されず、例えば、スチレン系、塩化ビニリデン系、フェ
ノール系、ウレタン系、エチレン系等の各種合成樹脂発
泡体；ガラスバルーン、シラスバルーン、フライアッシ
ュバルーン、シリカバルーン、パーライト等の無機質発
泡体などが挙げられ、これらの少なくとも１種が使用で
きる。

【００４８】無機質発泡体の比重は、０．０１〜１が好
ましく、０．０１未満であると、得られる無機質硬化体
の強度が低下し、１を超えると、軽量化の効果を上げる
ことができない。軽量骨材の添加量は、無機質粉体
（Ａ）と無機質粉体（Ｂ）との混合粉体１００重量部に
対し、０．１〜１００重量部が好ましく、０．１重量部
未満であると、軽量化の効果が得られず、１００重量部
を超えると、得られる無機質硬化体の強度が低下する。

【００４９】本発明の硬化性無機質組成物の製造方法と
しては、特に限定されず、例えば、セメント組成物を製
造する際に通常使用されるオムニミキサー、アイリッヒ
ミキサー、万能ミキサー、ライカイ機等を使用して、予
め調製したアルカリ金属珪酸塩水溶液、無機質粉体、充
填材等を配合し、混合する方法等が挙げられる。

【００５０】本発明の無機質組成物を使用して無機質硬
化体を得る方法としては、特に限定されず、一般的な方
法が用いられ、例えば、注入法、プレス法、押し出し法
等が挙げられる。

【００５１】本発明の硬化性無機質組成物から無機成形
体を得る際の硬化温度は、０〜５００℃が好ましく、さ
らに好ましくは、５〜３００℃である。０℃未満である
と、硬化反応速度が著しく低下することがあり、５００
℃を超えると、硬化時の収縮が大きくなり、得られる無
機質硬化体にクラック等が発生することがある。

【００５２】上述のように、本発明の無機質組成物は、
無機質粉体（Ａ）と無機質粉体（Ｂ）との混合粉体１０
０重量部に対し、アルカリ金属珪酸塩３〜３００重量
部、水１０〜３００重量部、補強繊維、充填材などから
なる水硬化性の無機質組成物であり、該無機質組成物を
使用して、無機質硬化体を製造するには、通常、所定量
の無機質粉体（Ａ）、無機質粉体（Ｂ）、補強繊維及び
充填材などの乾燥粉体が、通常の混合機で均一に混合さ
れ、しかる後に、アルカリ金属珪酸塩と水との混合溶液
が添加されて、通常の混合機で均一に混合されて、水硬
化性の無機質組成物とされ、通常の方法で無機質硬化体
に成型される。

【００５３】しかしながら、上記ような従来の混合方法
では、硬化反応に於いて、主要な役割を果たす無機質粉
体（Ａ）と無機質粉体（Ｂ）とがアルカリ金属珪酸塩の
水溶液と不均一のまま反応を起こしてしまい易く、無機
質硬化体の製造に当たり、ポットライフが充分にとれず
に成型操作が困難になったり、満足すべき物性が得られ
なかったりした。

【００５４】それ故に、本発明の無機質硬化体の製造方
法では、無機質粉体（Ａ）と無機質粉体（Ｂ）とを分け
て、それぞれの反応性に応じて配合成分を均一に添加し
て、無機質粉体（Ａ）を主体とした組成物（Ｉ）、及
び、無機質粉体（Ｂ）を主体とした組成物（ＩＩ）を作
製し、最終的に組成物（Ｉ）と組成物（ＩＩ）とを均一
に配合・混合して、組成物（ＩＩＩ）を作製して、狙い
通りの性能を有する無機質硬化体にする方法である。

【００５５】かくして、無機質粉体組成物（Ｉ）を得る
第１工程は、無機質粉体（Ａ）、アルカリ金属珪酸塩、
及び、水を均一に混合する工程であって、無機質粉体
（Ａ）のアルミニウム成分が水に良好に溶解して、アル
カリ金属珪酸塩と反応性が大きくなった組成物で、常温
に於けるポットライフの長さを規定している。

【００５６】無機質粉体組成物（ＩＩ）を得る第２工程
は、無機質粉体（Ｂ）と補強繊維、充填材などを均一に
混合する粉体のみの混合工程であり、相対的に無機質粉
体組成物（Ｉ）より反応速度は遅く、無機質硬化体の架
橋密度を規定し、その物性に影響を与える。

【００５７】本発明の無機質粉体組成物（ＩＩＩ）を得
る第３工程は、第１工程で得られた無機質粉体組成物
（Ｉ）と第２工程で得られた無機質粉体組成物（ＩＩ）
とを均一に混合して、狙いの硬化操作性と機械的強度を
有する無機質組成物を得る工程である。

【００５８】

【作用】本発明の無機質粉体組成物は、現場施工性（常
温ポットライフ）を重視した成分と無機質硬化体の強度
を重視した成分とを主要要素として組み立てられた組成
物で、用途目的に対応した各種の無機質組成物にするこ
とができる。

【００５９】又、本発明の無機質硬化体の製造方法は、
上記の主要要素を徹底させるために、各配合成分の反応
性から混合工程を分離して、無機質粉体の反応の均一化
を狙ったものであるので、従来の混合と異なり、混合操
作方法の微妙な差から、無機質硬化体の品質がバラツク
ことがない。

【００６０】

【発明の実施の形態】以下に、実施例を掲げて本発明を
更に詳しく説明するが、本発明の無機質組成物に関する
ものは、実施例１〜５、比較例１〜５で示し、本発明の
無機質硬化体の製造方法に関するものは、実施例６〜１
０、比較例６〜９で示す。

【００６１】実施例１〜５、比較例１〜５（１）無機質粉体（Ａ）の調製表１に示す化学組成の下記の無機粉体原料を、表２に示
すＡｌ／Ｓｉモル比に基づいて配合し、得られた配合物
２ｋｇに、粉砕助剤としてエタノール１０ｋｇを添加
し、ウルトラファインミル（三菱重工社製、ＡＴ−２
０）に、直径１０ｍｍのジルコニアボール４４ｋｇと共
に投入し、表２に示す機械的エネルギーを作用させて活
性化し、５種類の無機質粉体（Ａ）−１〜５を得た。
尚、無機質粉体（Ａ）−３については、機械的エネルギ
ーを作用させて活性化した後、更に、加熱処理を行っ
て、活性化の程度を向上させた。

【００６２】無機粉体原料・粘土鉱物：カオリンジョージア産、ＢＥＴ比表面積１３ｍ²／ｇ、山陽クレ
ー社製・アルミニウム高含有粉体：水酸化アルミニウム住友化学社製、ＣＬ−３１０、平均粒子径；１０μｍ・粉末Ｘ線回折法によって非晶質相が観測されるＳｉＯ
₂含有無機粉体：非晶質シリカ日本アエロジル社製、アエロジル２００、平均粒子径；
１２ｎｍ

【００６３】

【表１】

【００６４】

【表２】

【００６５】（２）無機粉体（Ｂ）の調製無機質粉体（Ｂ）として、無機粉体（Ｂ）−１（メタカ
オリン、エンゲルハート社製、ＳＰ−３３）、無機粉体
（Ｂ）−２（ムライト研磨材生成時の灰、ばんど頁岩を
２０００℃で加熱溶融後、急冷した粉体）の２種類を用
意した。これらの物性は、表３に示され、比表面積はＢ
ＥＴ法（窒素吸着）、結晶構造は粉体Ｘ線回折法、アル
ミニウムの酸素配位数は固体ＮＭＲ法で行った。

【００６６】

【表３】

【００６７】（３）本発明の無機質組成物の作製とその
物性表４、表５に示される配合割合にしたがって、無機質粉
体（Ａ）、無機質粉体（Ｂ）、充填材、補強繊維をオム
ニミキサーに投入し、５分間、均一に混合し、しかる後
に、表４、表５に示す量のアルカリ珪酸塩と水との混合
溶液を同じオムニミキサーに投入し、５分間、均一に混
合して、本発明の無機質組成物を得た。

【００６８】得られた無機質組成物を用いて、後述する
評価方法で、常温操作時間を測定して、結果を表４、表
５に示した。同時に、上記無機質組成物を、幅５０ｍ
ｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの型枠の中に注入
し、表４、表５に示したように、ホットプレートで６０
℃、３０分硬化し、無機質硬化体に作製し、後述する評
価方法に基づいて、曲げ強度、熱水試験後の強度維持率
を測定し、表４、表５に示した。尚、充填材としては、
珪石粉（住友セメント社製、ブレーン比表面積９０００
ｃｍ²）、ワラストナイト（長瀬産業社製、ＮＹＡ
Ｄ）、補強材としては、ビニロン繊維（クラレ社製、Ｒ
Ｍ１８２、長さ６ｍｍ、直径１４μｍ）を使用した。

【００６９】

【表４】

【００７０】

【表５】

【００７１】実施例６〜１０、実施例１〜５と同様に、無機質粉体（Ａ）と無機質粉体
（Ｂ）を用意し、表６及び表７に示す配合量にしたがっ
て、無機質粉体（Ａ）、アルカリ金属珪酸塩、水をオム
ニミキサーに投入し、２分間、均一に混合して、第１工
程の無機質粉体組成物（Ｉ）を得た。同様に、表６及び
表７に示す配合量にしたがって、無機質粉体（Ｂ）、充
填材、補強繊維を、第１工程と別のオムニミキサーに投
入し、２分間、均一に混合して、第２工程の無機質粉体
組成物（ＩＩ）を得た。しかる後に、第１工程で得られ
たオムニミキサーの中にある無機質粉体組成物（Ｉ）の
中に、第１工程のオムニミキサーを稼働させながら、第
２工程で得られた無機質粉体組成物（ＩＩ）を直ちに投
入し、２分間、均一に混合して、第３工程の無機質組成
物（ＩＩＩ）を得た。

【００７２】得られた上記無機質組成物（ＩＩＩ）を用
いて、後述する評価方法で、常温操作時間を測定して、
結果を表６に示した。同時に、上記無機質組成物（ＩＩ
Ｉ）を、幅５０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの
型枠の中に注入し、表６に示したように、ホットプレー
トで６０℃、３０分硬化し、無機質硬化体に作製し、後
述する評価方法に基づいて、曲げ強度、標準偏差、熱水
試験後の強度維持率を測定し、表６に示した。

【００７３】比較例６、７表７に示すように、実施例６、７と同じ配合組成を用い
て、実施例１〜５と同様な従来の混合方法で、無機質組
成物を得た。得られた無機質組成物、無機質硬化体は、
実施例６〜１０と同じ方法で、評価し、結果を表７に示
した。

【００７４】比較例８、９表７に示すような配合で、実施例６〜１０と同様に、本
発明の方法に従って、無機質組成物を作製した。得られ
た無機質組成物、無機質硬化体は、実施例６〜１０と同
じ方法で、評価し、結果を表７に示した。

【００７５】

【表６】

【００７６】

【表７】

【００７７】評価方法（ａ）常温操作時間無機質硬化体を作製するに当たり、無機質組成物が該硬
化体の成形に要求される流動性が保持されている時間の
長さを意味し、表４〜表７に示されるように、粉体
（Ａ）、粉体（Ｂ）、充填剤、補強材、硬化剤からなる
無機質組成物の粘度が１０，０００ｃｐに到達するに要
する時間を超音波粘度計で測定した。

【００７８】（ｂ）曲げ強度無機質組成物を混合して、幅５０ｍｍ、長さ１５０ｍ
ｍ、厚さ１０ｍｍの型枠の中に注入し、ホットプレート
で６０℃、３０分硬化させて、無機質硬化体を作製し、
ＪＩＳＡ１４０８の方法に準じて測定した。標準偏
差については、試料数を３０個用意して算出した。

【００７９】（ｃ）熱水試験（耐水性促進試験）得られた無機質硬化体を９８℃の熱水中に２時間浸漬し
た後、２４時間乾燥して、上記（ｂ）の方法による曲げ
強度を測定し、強度維持率を測定した。

【００８０】

【発明の効果】本発明の無機質組成物は、上述のように
構成されているので、無機質硬化体の成型に必要な常温
操作時間（ポットライフ）が確保でき、得られた無機質
硬化体は、耐水性など優れた物性を有している。又、本
発明の無機質硬化体の製造方法は、上記の組成物の性能
が有効に発揮できるように仕組まれており、従来の混合
方法のように、混合操作方法の相違による品質のバラツ
キが発生しない。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粘土鉱物、アルミニウム高含有粉体、及
び、粉末Ｘ線回折法によって非晶質相が観測されるＳｉ
Ｏ₂含有無機粉体の中から選択された少なくとも１種類
で、且つ、Ａｌ／Ｓｉのモル比が０．４〜４である無機
粉体に０．５〜３０ｋｗｈ／ｋｇの機械的エネルギーを
作用させて得られる無機質粉体（Ａ）、アルミニウムの
酸素配位数が６を有する非晶質Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂無
機質粉体（Ｂ）、アルカリ金属珪酸塩、及び、水からな
ることを特徴とする無機質組成物。
【請求項２】無機質粉体（Ｂ）が熱処理されたもので
ある請求項１記載の無機質組成物。
【請求項３】請求項１又は２の無機質組成物に於い
て、無機質粉体（Ａ）、アルカリ金属珪酸塩、及び、水
を混合して、無機質粉体組成物（Ｉ）を得る第１工程、
無機質粉体（Ｂ）と補強繊維、充填材などを混合して、
無機質粉体組成物（ＩＩ）を得る第２工程、無機質粉体
組成物（Ｉ）と無機質粉体組成物（ＩＩ）とを混合し
て、均一硬化性の無機質組成物（ＩＩＩ）を得る第３工
程を包含することを特徴とする無機質硬化体の製造方
法。