JPS59190247A - 無機質材料およびその製造方法 - 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】 本発明は、水ガラスと含水珪酸マグネシウム質材料とそ
の製造方法および該材料の同化方法に関するものである
。

工業的に広く使用される材料の一つに、水ガラスがある
。通常、水ガラスは二酸化珪素とアルカリとを融解して
得られる珪酸アルカリ塩を濃厚な水溶液としたもので、
無色で、粘性の高い液体である。該水ガラスを空気中に
放置すると水分が蒸発１ツ、固化する。そこで水ガラス
は、この性質を利用して人造石、陶磁器、ボール紙等の
接着剤、しかしながら、該水ガラスは一旦固化しても水
分に接触すると再び水を吸収して粘性液体に戻る。

それ故、該水力ラスを屋外等の湿気の多いところ、ある
いは水と直接接触するところで使用する製品に使用する
ことが不可能である。すなわち、該水ガラスの固形物は
、耐水性かないという欠点を有している。

従来、該水ガラス固形物の耐水性を持たせるための試み
か多くなされ、その中の一方法として、水ガラスに、含
水珪酸マグネシウム質鉱物の粉末を添加して、指度性を
持たせたペースト状組成物とし、該組成物を成形あるい
は塗布して固化させるものがある。この方法によって得
られる固化物は、常温の水に対して、一応の耐水性を有
するものの、長期問屋外に放置したり、温水あるいは沸
騰水に徐々に溶解する欠点を有する。

本願にかかる発明の目的は、成形、塗布等の作業に際し
、作業性かまく、しかも固化せしめたとき、常温の水に
はもちろんのこと温水あるいは沸騰水に長期間浸漬して
も溶解しない特長を有する無機質材料、その製造方法お
よびその同化方法を提供することにある。

本願にかかる第１の発明（以下第１発明というンは水力
ラスと非晶質部を有する含水珪酸マグネシウム質物質の
粉末との混合物であることを特徴とする無機質材料であ
る。

本第１発明にかかる無機質材料を乾燥して得た固化物は
、常温の水中にはもちろＡ７のこと、−沸騰水中に長期
間浸漬しても溶解しない。すなわち該同化物は優れた耐
水性、耐沸騰水性を有する。

本願にかかる第２の発明（以下第２発明という）は含水
珪酸マグネシウム質鉱物の粉末を酸性溶液に浸漬して非
晶質部を有する含水珪酸マグネシウム質物質とする酸処
理工程と、該含水珪酸マグネシウム質物質の粉末を水ガ
ラスに添加、混合して無機質材料とする混合工程とから
なることを特徴とする無機質材料の製造方法である。本
第２発明によれば、含水珪酸マグネシウム質鉱物に酸処
理工程を施したために、混合工程が容易となる。

本願にかかる第３の発明（以下第３発明という）は、含
水珪酸マグネシウム質鉱物の粉末を酸性溶液に浸漬して
非晶質部を有する含水珪酸マグネシウム質物質とする酸
処理工程と、該含水珪酸マグネシウム質物質を水ガラス
に添加、混合して無機質材料とする混合工程と、該無機
質材料を１００〜４００℃の温度に加熱して固化せしめ
る加熱工程とからなることを特徴とする無機質材料の固
化方法である。

本第８発明によれば、高温状態で同化せしめるために、
水ガラスと酸処理した含水珪酸マクネシウム質鉱物の粉
末との反応か充分に進行するので、得られる固化物は常
温で固化したものより、より優れた耐水性、耐沸騰水性
を有する。

また、接着剤として金属や、無機質の基板に塗布、固化
せしめた場合には、該同化物は常温固化させたものより
強力な接着力を発揮する。

以下、本願にかかる発明（以下本願発明という）を、よ
り詳細に説明する。

本願発明におけろ水ガラスは通常珪酸アルカリ塩の１０
〜７０重量パーセント（ｗｔ％）水溶液が使用できる。

該珪酸アルカリ塩はＮ　ａ　２　（Ｊ　Ｓ　ｎ　Ｓ　＋
　０２（ｎ−１〜４）で表わされるものか一般的である
が、Ｎａ２Ｏハに２０　、　Ｌｉ２Ｏあるいは（ＮＨ４
）２０であってもよい。また、水ガラスとして市販され
ているＪＩＳの水ガラス１〜３＠であってもよい。

本願発明における含水珪酸マグネシウム質鉱物の粉末は
該鉱物の鉱石を粉砕したもので、その大きさはＱ、１）
Ｕｎ１〜５Ｘ１１の範囲内が均一な無機質材料を得る上
で望ましい。

該鉱石は、−辺が０．０１〜０．］、７ｉｒｎの四辺形
断面を有する長繊維の集合体で、該集合体内には、繊維
の長さ方向に多数の孔を有している。また、該繊維は、
その表面に反応性に富む水酸基を有しており、該鉱石は
、それ自身多量の水を吸収、吸着する性質を持つ。

該鉱石は、通称でマウンテンコルク（ＡＩＩｏｕｎｔａ
ｉｎｃｏｒｋ　）、マウンテンコルク（Ｍｏｕｎｔａｉ
ｎ　１ｅａｔｈｅＩマウンテンウツド（Ｍｏｕｎｔａｉ
ｎ　ｗｏｏｄ）等とも呼ばれるもので、含水珪酸マグネ
シウムを主成分とするものである。なお、マグネシウム
の一部はアルミニウム、鉄等に置換されている場合もあ
る。

具体的には、セビオライト（５ｅｐｉｏｌｉｔｅ）、ア
タパルジャイト（Ａｔｔａｐｕ１ｇｉｔｅ入パリコルス
カイ）　（ｐａｌｙｇｏｒｓｋｉｔｅ　）あるいは海泡
石（Ａｉｅｅｒｓ　−ｃｈａｕｍン等かある。

本願発明における酸処理工程は、上記該鉱物の粉末を酸
性溶液に浸漬して、一定時間放置して本願発明における
含水珪酸マグネシウム質物質（以下核物質という）を得
る工程である。該鉱物は該酸処理工程によって、マグネ
シウム成分が少なくなり、しかも結晶の一部が崩壊して
非晶質部が形成され、該物Ｊｉｌこ変性する。上記鉱物
を該水溶液に浸漬することにまって、該鉱物が上記変性
を受けると同時に、該鉱物中に含まれる不純物としての
炭酸カルシウムやドロマイトが分解除去される。

本願発明における酸性溶液は、塩酸、硫酸、硝酸等の無
機酸、蟻酸、酢酸等の有機酸の水溶液が使用できる。該
水溶液の酸濃度は０．０１〜１０規定の範囲が望ましい
。酸濃度が１０規定以上の場合では、該鉱物の処理が促
進され、適度の変性を与えることが困難となるばかりで
なく、処理後の酸の除去、中和処理等の処理を必要とす
る。０．０１規定以下では、酸の作用が弱く、該鉱物を
処理することができない。

上記浸漬時間は、酸性溶液の濃度、温度によって一部に
決兇らないが、たとえば常温で０，０５〜１０時間程度
の範囲が望ましい。酸濃度および浸漬時間か上記範囲外
の場合には、酸処理の効果が得られなかったり、該鉱物
が溶解し、別の沈澱物を生じる。

まｔコ上記浸漬処理は、該酸性溶液をその廿ま静置して
行なってもよいが、ｉ＋ｑ−ａで４１’してもよい。酸
ブイ１：溶液が低濃度の場合には、処理時間を短かくす
るために、該酸性溶液を加温してもまい。

次に、該物質粉末を酸性溶液から濾過等の方法により取
り出す。このあと、さらに該物質の粉末を水で洗滌する
のがよい。なお、上記不純物等を溶解した酸性溶液か水
力ラスと反応しない場合や、反応しても該物質と水ガラ
スとを混合後比較的短時間のうちに成形する場合、すな
わち、得られる無機質材料の可使時間が短かくてもよい
場合には、上記洗滌を施さなくてもよい。また、該物質
の粉末に含まれる水の皿を多くしたくない場合には、酸
処理後に乾燥処理を施してもよい。酸性溶液か塩酸やぼ
ト酸のような気化しやすい酸の水溶液の場合には、上記
乾燥処理で残存する酸成分を除去することが可能である
。また、可使時間を長くしたい等、酸成分の残存をきら
う場合は、金属水酸化物等で中和処理してもよい。

上記の処理工程を施して得た該物資の粉末を前記水力ラ
スに添加、混合する混合工程を行ない、第１発明にかか
る無機質材料を得る。

該混合工程は通當のミキサー、ボール２ル、あるいは乳
鉢等を使用して行なうことかできる。

この場合、上記酸処理工程を施したために、該物質の粉
末と水力ラスとの混合時に、粘性が小さくなる。その結
果、混合が容易となる。上記該物質の粉末と水ガラスの
混合割合は、水力ラスの固形分１００　ｙ、に対して該
物質の乾燥重夙で５〜２００２の割合がよい。該物質の
粉末の混合割合が、上記範囲より少ない場合には、該無
機質材料は、固化後も耐水性を有さず、しかも乾燥固化
時にき裂か発生、する。−万、上記範囲以上の該物質を
添加すると、混合工程を容易に実施できないばかりでな
く、得られる無機質材料を成形、塗布する場合にも作業
性が悪くなる。また、乾燥固化時にき裂か生じやすく、
固化後充分な強度が得られない。

しかも基材に塗布した場合には、基材との接着力にも欠
ける。なお、該無機質材料の粘度を調整するために、適
当量の水を加えてもよい。

次に、第８発明である該無機質材料の固化方法について
説明する。まず、該無機質材料を使用目的に応じて所定
の形状に成形したり、型に注入成形したり、また、ボー
ル紙、木材、金属、セラミック等からなる基材の表面へ
膜状に塗布して固化せしめ、成形体とする。また、二つ
以上の基材を接着したり、隙間をつくって注入したりし
て固化せしめ、基材の結合材としてもよい。

上記固化は、室温付近での自然乾燥でもよいが、該無機
質材料を１００〜４００℃の温度に加熱しｔコ状態で行
なう。この加熱工程における昇温時には、該無機質材料
が発泡しないように、比較的低い昇温速度で所定温度に
到達せしめ、所定時間保持するのがよい。しかし、加熱
温度が１００〜２００℃の範囲の場合には、発泡するこ
とがないという利点がある。なお、室温付近の温度で乾
燥、固化せしめたものを、上記の温度範囲内の温度に加
熱、保持してもよい。加熱工程を施すことによって、該
物質の非晶質部が反応性に富み、水力ラスのアルカリ金
属イオンの固定、マグネシウム成分とアルカリ金属との
交換反応が充分に進行するので、該無機質材料は、常温
同化の場合よりも優れた耐水性、耐温水性さらには耐沸
騰水性を保有する。

また、常温固化後に加熱昇温した場合でも、昇温しない
ものに比べて、より優れた耐温水性、耐沸騰水性を有し
ている。

なお、本願発明において、水ガラスと酸処理工程を施し
て得た該物質の粉末の他に、水力ラスの諸性質に悪影響
を与えない添加物を増量材として適宜加えてもよい。該
添加物とし一〇は、たとえば４砂、ガラス粉、ガラス繊
維、雲母、ベントナイト、タルク、アスベスト等の無機
質物質、天然コ゛ム、クロロプレンゴム、　Ｎ、Ｂ　Ｒ
，０’ｆ−酸ヒニール等ルロース繊維等の有機質物質が
使用できる。これらの添加物を添加すると、増量材とな
る以外に、固化時に該無機質材料の収縮率が小さくなり
、き裂の発生を防止することが可能となる。また可撓性
も現われる。

以下本願発明の詳細な説明する。

実施例１ スペイン原産のセビオライトを粒度が数ミクロンの粒子
になるようにボールミルで破砕し、本願にかかる該鉱物
としてのセピオライト粉末を得た。

該粉末には、不純分としての炭酸カルシウムが含まれて
いる。該粉末の主成分は、酸化珪素（３１０２）と酸化
マグネシウム（Ｍｙｏ）で、その含有量は、それぞれ６
１．８ｗｔ％、２４．２ｗｔ％である。該粉末２０ノを
酸濃度０．１規定の塩酸水溶液に３０分間浸浜し、本願
発明における該物質を得た。その後、該物質を瀘過し、
水道水に再分散して、再濾過しｊコ。この分散、瀘過の
操作を、さらに数回くり返した。濾過して得た該物質を
１７０℃で１６時間加熱、乾燥し、該物質に残留してい
る塩酸を除去強度曲線のピーク強度も弱くなつｊコ。こ
のことは上記酸処理工程によりセピオライトのＭｙｏが
溶出し１こ結果、該セビオライトの結晶構造がわずかに
変性し非晶質になったものと考えられる。

次に、上記酸処理工程を施した該物質の粉末１５２と、
水ガラス３号５０りとを乳鉢に入れ、乳棒で混練し、無
機質材料を得た。なお、混線時、該物質の粉末は容易に
水ガラス中に分散した。該無２顛の板状無機質材料固化
物を得ｊ、＝。

また、上記成形型に注入したもののうち、常温で２４時
間乾燥せしめたところで、坩堝型ニクロム炉を用いて２
００℃の温度に昇温速度１．ＯＶ分で昇温し、４時間保
持の乾燥を施し、別の無機質材料固化物を得ｊコ。この
無機質材料固化物は、該加熱によって寸法が約１０％収
縮した。

さらに、前記該物質の粉末を酸処理工程を施さずに、上
記と同様の混合割合で水力ラス８号に混合、成形、乾燥
、加熱して、比較用固化物を製作しｔコ。なお、混合、
混線時には、該物質の粉末は、一部塊状になって残留し
やすく、混線に時開を必要とした。

次に、耐沸騰水性を確めるために上記二種類の本願発明
における無機質材料固化物と二押類の比較用固化物を、
それぞれ１１の水に浸し、１．５時間煮沸した。

その結果、本願発明における無機質材料固化物および加
熱処理した比較用固化物は形状、表面状態に目視では変
化がなかった。加熱処理を施さなかった比較用固化物は
表面か溶けて、湯から引き上げて手で触れると「ぬるぬ
る」し、表面が溶解していることを確めた。

さらに、上記煮沸水に含まれているＮ　ａ　２０の量を
１ｉＣｌにより滴定しｊこ。その結果、比較用固化物か
ら溶出したＮ　ａ２０量は６０ｍ２であつ１こ。−万、
加熱処理を施した無機質材料固化物では０．６■、加熱
処理を施さなかつｔコ無機質材料固化物では１．２■で
あった。以上の結果から明らかなように、本願発明にお
ける酸処理工程を施したセピオライト粉末を使い、およ
び加熱処理を施すことによって、得られる無機質材料固
化物は、優れｔコ耐沸騰水性を有していることがわかる
。

実施例２ トルコ原産のセピオライトを粉砕し、粒度か数ミクロン
の粉末とし、該粉末を濃度が１規定の硝酸水溶液に浸漬
した。その後実施例１と同様の方法で、濾過、乾燥を行
なって、本発明における該物質の粉末を得た。

この様にして得た該物質の粉末に含まれるＭ９０ｊコ、
実施例１と同様、回耐パターンの変化か観測を乳鉢中で
混合し、本願発明にかかる無機質材料を得た。該無機質
材料を別に用意した棒状の泡カラス成形体（寸法：　５
０ｘＸ　２０７ｎｌＸ　２００Ｍ。

見掛は比３０．２）の−面に塗布し、もう一つの該成形
体をつき合せて接着した。その後、常温で４８時間、乾
燥、固化せしめ、該無機質材料で接着した泡ガラヌ成形
体を得た。該泡カラス成形体の接着部の耐沸騰水性を調
べるために、該成形体を２１の沸騰水中に１．５時間放
置しｔコのち、取り出しｔ。

接着剤は見かけ上何らの変化もしていなかった。

そのあと、沸騰水中に溶けているＮａ２Ｏ堂を測定した
。

その結果、Ｎａ２Ｏの溶出は測定誤差以下であり、検出
不可能なほど少量であった。

このことから、本願発明にかかる無１８　ｆｌ　材料は
同化後嗣沸騰水性を有する接着剤としての機能を発揮す
ることがわかる。

実施例３　　　　一 実施例２において得ｊコのと同様の無機質材料に、中国
産ひる石を加熱、発泡、粉砕して得た膨張ひる石粉末（
粒度６０〜１００メツシユ〕を水ガラス３号５０ｇに対
して１０２添加した。その後、この無機質材料を実施例
１と同様の方法で成形し、温度１５０℃で固化せしめ、
本願発明における無機質材料固化物を得た。該固化物は
、乾燥、加熱処理工程によって寸法が約８％収縮した。

ひる石の添加によって、乾燥、固化時の寸法収縮が小さ
くなっていることがわかる。

該同化物の耐沸騰水性を調べるために、該固化物を１１
の沸騰水中に１．５時間煮沸し、Ｎａ２Ｏの溶出量を測
定した。その結果、Ｎａ２Ｏの溶出量は０．４■であり
、ひる石粉末を加えた場合にも、該同化物は優れた耐沸
騰水性を有していることがわかる。

実施例４ タンサニア原産のセピオライト粉末２０Ｐ’に２規定の
塩酸水溶液に３時間浸漬したのち、該粉末を実施例１と
同様の方法で濾過、水洗、乾燥し、残存塩酸を除去し、
該物質の粉末を得た。

該物質の粉末の結晶状態および化学成分を調べ派 るｆこめ、該物質のＸ線回折曲線を観察し１こ。その往 結果、結晶を反映するＸ線回板ピークは酸処理工成分量
は、酸処理前の約６０％に減少し、約１３ｗｔ％となっ
た。

次に、上記該物質の粉末２０ｇをＮａ型水ガラス３号１
００ｙ−に添加、混合し、実施例１と同様の条件で型を
使わすに成形、常温固化せしめて、大きさが約５０ｃＩ
ｎＸ　５０！、厚さ２履の無機質材料固化物を得た。該
同化物の上に、大きさ５　Ｑ　ｃｍ　Ｘ５Ｑｃｍ、厚さ
１ｗｌのステンレス鋼板を乗せ、これを電気炉中で３６
０℃、３時間保持の加熱を施した。

この加熱処理により該同化物は厚さ５頭に均一に発泡膨
張し、直径が約０．５顛の気泡を含有する発泡成形体を
得た。

該発泡成形体は５０℃の温水に５時間浸漬してもその表
面状態、形状には全く変化はなかった。

以上のように、無機質材料固化物を加熱して、発泡させ
ても、優れた耐温水性を有していることがわかる。

実施例５ 米国原産のアタパルジャイト粉末を実施例と同様な方法
で酸処理、水洗、乾燥して、該物質の粉末を得た。該物
質の粉末１０ｆＩをＮａ型水力ラス３号５０２に添加混
合し、さらに実施例３で得たのと同様の０・る石粉末を
５ノおよび粒度が６０〜１００番のアルミナ粉末５ｙを
水道水５０印とともに加え、よく混合し、本願発明にお
ける無機質材料を得た。該無機質材料を実施例２で使用
したのと同一ロットの泡ガラス成形体（寸法：３０ｃＩ
ｎ×６０側×５（１））の表面に、約１簡の厚さで刷毛
により塗布した。これを室温で５時間乾燥したのち、熱
風炉中で８０℃、２０時間保持の加熱を施し、表面に無
機質材料固化物の被覆層を有する泡ガラス成形体を得た
。該被覆層にはき裂、はかれ等の欠陥は発生していなか
った。

次に、該泡ガラスを４３℃の温水に２４時間浸漬しｔコ
が、被覆層は全く変質しなかった。

以上の結果から明らかなように、ひる石粉末、アルミナ
粉末を該無根質材料に加えると、同化時株式会社豊田中
央研究所

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）水ガラスと非晶質部を有する含水珪酸マグネシウ
   ム質物質の粉末との混合物であることを特徴とする無機
   質材料。
2. （２）含水珪酸マグネシウム質鉱物の粉末を酸性溶液に
   浸漬して非晶質部を有する含水珪酸マグネシウム質物質
   とする酸処理工程と、該含水珪酸マグネシウム質物質の
   粉末を水ガラスｌと添加、混合して無機質材料とする混
   合工程とからなることを特徴とする無機質材料の製造方
   法。
3. （３）含水珪酸マグネシウム質鉱物はセビオライト、ア
   クパルジャイト、パリコルスカイトであることを特徴と
   する特許請求の範囲第（２）項に記載の無機質材料の製
   造方法。
4. （４）酸性溶液は酸濃度が０．０１〜１ｏ規定の水溶液
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記
   載の無機質材料の製造方法。
5. （５）混合工程は水ガラスに、該水力ラスの固形分】０
   ０７に対して乾燥重量で５〜２００２の含水比酸マグネ
   シウム質物質の粉末を添加、混合することを特徴とする
   特許請求の範囲第（２）項に記載の無機質材料の製造方
   法。
6. （６）含水珪酸マグネシウム質鉱物の粉末を酸性溶液に
   浸漬して非晶質部を有する含水珪酸マグネシウム質物質
   とする酸処理工程と、該含水珪酸マグネシウム質物質を
   水ガラスに添加、混合して無機質材料とする混合工程と
   、該無機質材料を１００〜４００℃の温度に加熱して固
   化せしめる加熱工程とからなることを特徴とする無機質
   材料の固化方法。
7. （７）酸性溶液は酸濃度が０．０１〜１０規定の水溶液
   であることを特徴とする特許請求の範囲第（６）項に記
   載の無機質材料の固化方法。
8. （８）混合工程は水力ラスに、該水ガラスの固形分１０
   ０ノに対して乾燥重量で５〜２００７の含水珪酸マグネ
   シウム質物質の粉末を添加、混合することを特徴とする
   無機質材料の固化方法。