JPS6077183A - 超軽量セメント複合体 - 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】 この発明は、超軽量セメント複合体に関する。

さらに詳しくは、軽量骨材と気泡をセメント層に分散形
成してなる超軽量セメント複合体に関する。

従来からｍｆｆｌ！セメント体としてセメント層に合成
樹脂発泡粒子等の軽量骨材を混入したものが知られてい
る。　しかし、かような複合体は軽量化の点で依然不充
分な場合があｐ、さら罠合成樹脂発泡粒子を混合してｆ
Ｍ造する際、該粒子とセメント材料との相容性が不充分
でセメント材料が硬化する迄に、粒子の分散が不均一と
ナシ、場合によっては粒子が分離浮上して均一なセメン
ト複合体が得られないという不都合があった。

従って、製造がよシ簡便に行なえ、かつ、より軽量化さ
れた軽量骨材含有セメント複合体が要望されていた。

この点に関し、発泡粒子をセメント材料中に混入すると
共にセメント材料に気泡を混入させてよル軽量化を計る
提案もなされておシ、具体的にはアルミニウムのパウダ
ー等をセメント材料中に添加しそこでガスを発生させて
気泡を形成させる方法が知られている。　しかしこの方
法においても発泡粒子を多数均一にセメント層中に分散
させることは困難で比較的重量の大きいものしか得られ
ず、また製造コストが比較的高価となる欠点がある。

また、セメント用空気連行剤として知られている所謂Ａ
Ｉ剤を用いて気泡をセメント層に混入して軽量化を計る
ことも考えられるが、この場合、軽量化に有効な０．５
ｆｆ＃以上の気泡を均一に生じせしめかつその気泡を硬
化迄保持安定させることは困難で通常、微細な気泡のも
のしか得られない。

さらにこの場合においても、合成樹脂発泡粒子を用いた
際には、セメント材料（通常、セメント硬化用の水が添
加される）の粘度範囲を適切な範囲に管理しないと発泡
粒子がセメントの硬化迄に分離浮上し易く均一な超軽量
セメント複合体が得られないという問題点があった。　
また、発泡粒子を加える量も制限されるという問題点も
あった。

加えて、セメントの補強剤として高分子エマルジョンを
併用した際に上記ＡＩ剤で気泡混入を試みた場合にはと
くに気泡の保持安定が悪く、実質的に軽量化を行ない難
いという問題があった。

以上の様に、従来セメント層に気泡を有−しかつ軽量骨
材とくに合成樹脂発泡粒子を均一に分散形成した超軽量
のセメント複合体を得ることが困難であった。

この発明は、かような種々の問題点に鑑みなされたもの
である。

この発明の発明者らは、超軽量化について鋭意研究を重
ねた結果、セメント材料に軽量骨材粒子を混合するに際
し、起泡性界面活性剤とアルキロールアミド型界面活性
剤とを併用添加して硬化用の水の存在下充分に攪拌混合
することにょシ、軽量骨材を均一に分散しかつセメント
層に気泡を多数形成してなる超軽量セメント複合体が簡
便に得られる事実を見出しこの発明に到達した。

かくしてこの発明によれば、軽量骨材粒子と、該粒子を
弁数状に結合し硬化時に少なくとも形状を保持しうる量
のセメント材料とから形成されかつ多数の気泡を有して
なるセメント複合体であって、気泡の形成と軽量骨材粒
子の分散が、セメント材料と軽量骨材粒子に少量の起泡
性界面活性剤及びアルキロールアミド型界面活性剤を添
加しセメント硬化用の水の存在下、混合、発泡、硬化す
ることによシなされていることを特徴とする超軽量セメ
ント複合体が提供される。

この発明の一つの特徴とする点は、軽量骨材の分散と気
泡の形成が、二種類の特定の界面活性剤の作用によシな
されている点である。　かかる作用によシ、少なくとも
硬化に必要な量の水が加えられたセメント材料の粘度の
高低にかかわらず、さらに軽量骨材、とくに合成樹脂発
泡粒子の混合量がセメント硬化時に少なくとも形状を保
持しうる範囲内で、多い（例えばセメント原料に対する
嵩容量比で８倍程度）、少ない（例えば、同じく嵩容量
比で等倍程度）にもかかわらず、混合時及び硬化時を通
じて軽量骨材の良好な分散及び気泡の形成、保持が可能
となシ、とくに０．５〜１．５ｆｌｙの気泡の保持安定
性に優れ、意図する均一な超軽量セメント複合体が得ら
れることとなった。

とくに気泡の形成自体が困難な高分子エマルジョン添加
時においても、同様な超軽量セメント複合体が得られる
ことも他の一つの効果とする点である。

この発明で用いるセメント材料とは、当該分野で公知の
種々のセメント原料例えば、ポルトランドセメント、早
強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント
、アルミナセメント等が挙げられ、もちろんこれに水を
添加して硬化しうるように調製してなるものを用いても
よい。　これらの中にはもちろん、公知の種々の添加剤
、勿１えば、硬化促進（水ガラス等）又は遅延剤、補強
剤、骨材分散助剤等が添加されていてもよい。

軽量骨材粒子としては、パーライト、シラスバルーノ、
ガラスバルーン等の無機軽量骨材粒子や合成樹脂発泡粒
子からなる有機軽量骨材が挙げられる。　合成樹脂発泡
粒子としては、例えばポリスチレン系発泡粒子やポリオ
レフィン系発泡粒子等が挙げられ、これらはもちろん破
砕物であってもよい。　これらのうちポリスチレン系発
泡粒子を用いるのが好ましく、ことにスチレン−無水マ
レイン酸共重合樹脂粒子を用いるとセメント硬化時の水
利熱（硬化促進剤を用いるととくに１００℃前後迄上昇
する）に対して収縮や変形を受ける惧れもなくまたセメ
ントとの密着性もよシ良好なため最適である。

この発明の骨材分散及び気泡形成に用いる二種の界面活
性剤のうち、アルキロールアミド型界面活性剤とは脂肪
酸とプルキロールアミンとの縮合物からなる非イオン界
面活性剤を示し、具体的には高級脂肪酸（炭素数８〜２
０）とエタノールアミン、ジェタノールアミン及び／又
はインプロパツールアミン、ポリオキシエチレンアミン
等との縮合物が挙けられ、脂肪酸としてラウリン酸を用
いたものやヤシ油混合脂肪酸を用いたものが市販されて
いる。　代表的なアルキロールアミド型界面活性剤は例
えばプロファン■（三洋化成社製）やＥＩＴＡＴＯＡＭ
？■（日本油脂社製）の名称で容易に入手できる。

一方、他方の界面活性剤である起泡性界面活性剤として
は、アニオン界面活性剤、両性界面活性剤、ポリエチレ
ングリコールエーテル型非イオン界面活性剤などのいわ
ゆる起泡剤と呼ばれている界面活性剤が適当であシ、起
泡力が大きい界面活性剤であればこれ以外にも使用可能
である。　吃ちろん２種以上を用いてもよい。

前記セメント材料、軽量骨材粒子及び硬化用の水とを上
記二種類の界面活性剤の存在下攪拌混合し、次いでセメ
ント材料を硬化条件に付すことによシこの発明の超軽量
セメント複合体が得られる。

この際硬化用の水は予め添加されていても後から添加さ
れてもよく分割して添加されてもよい。

水の量はセメントの硬化条件や意図するセメント層の比
重に合わせて適宜選択される。　通常、軽量骨材粒子と
、予め二種類の界面活性剤を添加した硬化用の水とを充
分に混合攪拌して気泡を発生させた後、所定のセメント
原料（通常、粉末）を添加混合し、所定の型枠に注入、
流延して常温（又は加温）下装置する方法や、予め二種
類の界面活性剤及び水を混合したセメント材料と軽量骨
材粒子とを混合攪拌し充分に気泡を発生させ所定の型枠
に注入、流延して同様に硬化させる方法が適切である。

起泡性界面活性剤及びアルキロールアミド型界面活性剤
の添加量は、意図するセメント複合体のみかけ密度、気
泡径によって左右されるが、通常、セメント材料１００
重量部に対してそれぞれ０．（ｊ０１重量部以上用いる
のが適当であ、り、０．００５〜０．０２重量部用いる
のが好ましい。　なお、これらの界面活性剤の併用はこ
の発明における一つの必要条件である。　すなわち、起
泡性界面活性剤のみで気泡混入を行なっても、混合攪拌
後、型枠に充填して硬化する段階で気泡が消滅し易く軽
量化が不充分で、気泡が残存しても極めて不均一なもの
しか得られない。　またアルキロールアミド型界面活性
剤のみでは充分に攪拌しても、少量でしかも微細な気泡
しか発生せず、せいぜい０．１〜０．２　ｍ夏が中心の
気泡が少量しか形成できず結局みかけ比重の大きなセメ
ント複合体しか得られない。

しかし、これらの併用により例えば０．８〜２ｆｌＯの
気泡を均一に多数含む超軽量骨材含有セメント複合体を
得ることができる。

セメント材料の量は、硬化時に少なくとも複合体の形状
を保持しうる量用いられる。　ここで形状を保持しうる
蕾とは得られた複合体が任意の形状において一体物とし
て認識されかつ建築材料として適用しうる機械的強度を
備えたことを意味する。　軽量化の点に鑑み、通常、セ
メント材料に対し嵩容量比で１〜６．５倍程度用いるの
が適当であシ、板状体等の建築材を意図する場合には２
．５〜４，５倍程度用いるのが好ましい。　例えばセメ
ント材料（粉末）対合成樹脂発泡粒子を容量比でに８と
し、加える水の量をセメントが硬化する範囲内で調整し
ながら二種の界面活性剤の量を変えることにより、みか
け比重０，２８〜０．６８の超軽量セメント複合体を得
ることができ、気泡も小さなもので平均９．１０ｐ程度
のものから平均２．０１！ｒＩＩＪ１１程度のもの迄適
宜形成することができる。

図に示す第４図は、この発明の超軽量セメント複合板（
１）を示す部分断面図である。　このように複合板（１
）はセメント層（２）内に多数の合成樹脂発泡粒子（３
）を分散含有し、かつ多数の気泡（４）を形成してなる
。

なお、セメント材料に、高分子エマルジョンを配合する
のが、セメント層の強度向上の点で好ましく、とくにか
かるエマルジョンを添加すると、金属板等の建築基材に
接着剤を用いることなく。

充填形成できることも見出された。

図に示す第２図は、この発明の他の態様を示す斜視図で
あり、第８図は第２図のＡ　−Ａ線部分断面図である。

　図において建築用外装板（５）は合成高分子エマルジ
ョンを含むセメント層（２ｆ）内に多数の合成樹脂発泡
粒子（３）を分散含有しかつ多数の気泡（４）を形成し
てなる超軽量セメント複合体（１’）を、断面凹状に形
成されかつ任意に塗装処理された金属板（６）の凹面に
充填形成されてなる。

上記高分子エマルジョンとしてはスチレン−ブタジェン
ゴム系エマルジョン、酢酸ビニル系エマルジョン、アク
リル樹脂系エマルジョン、ウレタン樹脂系エマルジョン
などが挙げられ、これ以外にも種々のゴム系、樹脂系エ
マルジョンが使用可能である。　これらの配合量は、セ
メント材料（粉末）１００重量部に対して１〜８０重量
部（高分子エマルジョンの固形分換算）が適当であｐ、
５〜１６重量部が好ましい。　１重量部未満ではセメン
ト層の強度向上が不充分であルかっ金属板等への接着性
も不充分である。　８０重量部を越えると超軽量化の点
で好ましくない。

上記エマルジョンを予めセメント材料や硬化用の水忙含
有させたり、骨材粒子や界面活性剤の配合時に混合して
、攪拌発泡させ、この混合物を所定の金属板に充填しセ
メントの硬化条件に付す（通常、常温下で放置）ことに
よシ、接着剤等を用いることなく充分に凝結密着した（
第２図のごとき）金属板−超軽量セメント複合体積層物
を簡便に得ることができる。

なお、高分子エマルジョンを用いた際軽量骨材粒子の配
合量は、用いない際に比して増加させることができ通常
、セメント材料（粉末）ｌに対し嵩容量比で１〜８．０
が適当である。

このようにして得られたこの発明のセメント複合体は、
二種の界面活性剤の作用によシ、多数の気泡を均一に形
成してナクかり軽量骨材粒子を均一に分散形成してなる
ものであシ、気泡径も改善されてなるものであって、従
来に比してより軽量化されたものである。　従って１種
々の建築材料、緩衝材、断熱材等として有用なものであ
る。

以下、この発明を実施例により詳説するが、これによ多
この発明は限定されるものではない。

実施例１ 水８００ｇｔに起泡性界面活性剤（アルキルフェニルエ
ーテルｆｌＦｒｌｌ塩；）二ボールＢ−４０，１０ｍ使
用；固形分８１チ）とアルキロールアミド型界面活性剤
（ｌ：１型ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド；プロファ
ンエキストラ２ａ；１ｏｙ／；固形分９９チ）を添加し
、ホモミキサーで８分攪拌した。　次いで合成樹脂発泡
粒子４／（スチレン−無水マレイン酸共重合樹脂発泡体
粒子；ダイラークビース（積木化成品工業（株）製）；
１０Ｏ倍発泡；平均粒径５ｆｌ）を加えて手作業で８分
攪拌し、気泡を充分に発生させた。　次いでこれにポル
トランドセメント粉末を加えてさらに８分間攪拌を続け
た。　なお、ポルトランドセメントの配合量はｌ　７４
Ｏｆで発泡粒子はセメントに対し嵩容量比で約３倍であ
る。　その後混合物を、所定のプラスチックｆＲ型枠に
充填し７日間常温で放置して硬化を行なうことによシ第
１図に示すごとき板状のセメント複合体を得た。

このセメント複合体のみかけ比重は０．４４と極めて軽
量であシ、気泡及び発泡粒子の分散も均一であシ、気泡
径は約０．２〜０，５Ｍが中心であった。

また、この複合体の曲げ強度は７．１ｋｇ／ｃｄであっ
た。

実施例２ 水の量を８７５ｇ／ン二ポール５−４０を１８ｗ１、プ
ロファンエキストラ２４を１８ｍ１とする以外、実施例
１と同様にしてセメント複合体を得た。

このセメント複合体のみかけ比重は０．８４と極めて軽
量であル、気泡及び発泡粒子の分散も均一で、気泡径は
１．０〜１５１１１が中心であった。　また、この複合
体の曲げ強度は４．８ｋｇ／６ｄであった。

実施例８ 水６８０ＭＩＶＣ，起泡性界面活性剤（レボ：／１０５
；１（１ｓｔ／使用：固形分５（１）、アルキロールア
ミド型界面活性剤（ポリオキシエチレンヤシ油脂肪酸ア
ミド；プロファンＭＩＢ−２０；１０１６使用：固形分
９９チ）及び高分子エマルジョン（スチレン−ブタジェ
ンエマルジョン；ラテックス’４６Ｇ（旭化成社製）　
；　４　ｇ　５　ｍｌ使用；固形分４８％）を添加しホ
モミキサーで８分攪拌した。

次いでこの混合液を合成樹脂発泡粒子４！（ダイラーク
ビーズ；前記と同じ）に加えて手作業で８分攪拌し、さ
らにこれにポルトランドセメント１７４０Ｆを加えて５
分攪拌した。　なお、発泡粒子はセメントに対し嵩容量
比で約８倍である。

この混合物を所定のプラスチック型枠に充填し７日間常
温下で放置することにょシ第１図に示すごとき板状のセ
メント複合体を得た。

このセメント複合体のみがけ比重は０．４６と極めて軽
量であシ、気泡及び発泡粒子の分散も均一で気泡径は０
．２〜０．４Ｍが中心であった。　また曲げ強度は９．
８　ｋｇ／ｃ！ｉであった。

実施例４ 水を７８０ゴ、しｙＦ：”、ｔ　１０５を２０ｗ１．プ
ｏ７アンＭＥ−２０を２ｏｗｔとする以外、実施例８と
同様にしてセメント複合体を得た。

このセメント複合体のみかけ比重は０．８５と極めて軽
量であり、気泡径は１．０〜１．５ｆｉが中心であった
。　また曲げ強度は６．２　ｋｇ／ｃｄであった。

比較例１ 実施例８において、アルキロールアミド型界面活性剤を
添加せず、かっ起泡性界面活性剤としてレボン１０６の
代わりにノニボールＳ５−４０（２０！　）を用いる以
外同様にしてセメント複合体の作製を試みた。　その結
果、混合物の最終攪拌中においては同様な気泡の形成が
みられたが、プラスチック型枠に充填後硬化迄の７日間
に泡かはとんど消滅し、少量のしかも微細な泡しか認め
られず、さらに５〜７ｆｌ程度の幅の空隙が存在して不
拘なものしか得られなかった。　この際のみかけ比重は
０．５８であった。

比較例２ アルキロールアミド型界面活性剤を添加しない以外実施
例３と同様にしてセメント複合体の作製を試みた。

その結果、最終混合攪拌中において気泡の発生が困難で
あ）、このため攪拌時間を２倍にした後プラスチック型
枠に充填硬化したが、得られた複合体のかさ比重は０．
５２でちゃ、気泡状態は、気泡径０．１　ｎ前後の微細
なものが少量みられる程度で未気泡層が多く不均一なも
のであった。

比較例８ 実施例８における二種の界面活性剤の代わシに空気連行
性を有するセメント添加剤ライコニイド（宇部興産（株
）製；起泡性界面活性剤含有）２０２を用いる以外、同
様にしてセメント複合体のみかけ比重は０．５４であｊ
５　Ｑ、ｌ　ｆｆ前後の微細な気泡が複合体の底部に不
均一に見られる以外、上部にはほとんど気泡が認められ
ず意図した軽量セメント複合体を得ることができなかっ
た。

これに対し、上記添加剤に併せてアルキロールアミド型
界面活性剤（プロファンＭＥ−２０）２０ゴを用いた場
合、気泡径０．２〜０．５ｆｆで均一な超軽量セメント
複合体が得られることが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の超軽量セメント複合体の一例を示
す部分断面図、第２図は、この発明の超軽量セメント複
合体を用いた建築用外装板を例示する斜視図、第８図は
第２図のＡ−Ａ線部分断面図である。 （１）、（ｌす・・・超軽量セメント複合板、（２）、
（２′）・・・セメント層、 （３）・・・合成樹脂発泡粒子、 （４）・・・気泡、 （５）・・・建築用外装板、 （６）・・・金属板。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軽量骨材粒子と、該粒子を分散状に結合し硬化時に
   少なくとも形状を保持しうる量のセメント材料とから形
   成されかつ多数の気泡を有してなるセメント複合体であ
   って、 気泡の形成と軽量骨材粒子の分散が、セメント材料と軽
   量骨材粒子に少量の起泡性界面活性剤及びアルキロール
   アミド型界面活性剤を添加しセメント硬化用の水の存在
   下混合、発泡、硬化することにエシナされていることを
   特徴とする超軽量セメント複合体。 ２、起泡性界面活性剤及びアルキロールアミド型界面活
   性剤の配合量が、セメント材料１００重量部に対してそ
   れぞれ０．００１重量部以上用いられる特許請求の範囲
   第１項記載の複合体。 ８、起泡性界面活性剤及びアルキロールアミド型界面活
   性剤の配合量が、セメント材料１００重量部に対してそ
   れぞれ０．００５〜０．０２Ｎｆｊ部用いられる特許請
   求の範囲