JPS6158420B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、充実または発泡状態にある、充填さ
れた無機塑性セメント、それらを形成せしめるた
めの組成物および方法に関し、さらに詳細には、
良好な曲げ強さを有し、更に耐水性、非吸湿性且
つ不然性であるオキシ塩化マグネシウムまたはオ
キシ硫酸マグネシウムの充填無機塑性セメントに
関するものである。 一般に無機塑性またはプラスチツクセメントと
呼ばれる、酸化マグネシウムセメントは公知であ
る。これらの無機塑性セメント（オキシ塩化マグ
ネシウムおよびオキシ硫酸マグネシウム）を製造
するための改良方法はアメリカ合衆国特許第
3320077号に記されている。これらの無機塑性セ
メントは、たとえば建設用パネル、練瓦、床材な
どおよび保護コーテイングのような成形または注
型構造物の製造に用途が見出されている。改良し
た無機塑性セメントの固有の性質の故に、特に、
それらの不燃性の故に、これらの材料は、従来か
ら表現されているよりも多くの潜在的用途が存在
する。このような潜在的用途としては、浴室造
作、塊状物輸送シーテイング、航空機内装、事務
用機械および装置ハウジング、競技場およびその
他の公共施設の座席、トラツクおよびバス用の内
装パネル、家具などを挙げることができる。これ
らの潜在的用途においては、建設用のパネル、練
瓦、床材などのような用途と異なつて、構造材料
はある程度の曲げ強さを有していなければならな
い。充填剤を配合しない、充実した酸化マグネシ
ウムセメントならびに粉末材料および／または標
準的な長さのガラス繊維で充填した酸化マグネシ
ウムセメントは、比較的硬質であつて、酸化マグ
ネシウムセメントマトリツクス中で亀裂の生成を
防ぎ且つマトリツクスの表面のクレージングを防
止すべき補強繊維が、ほとんどまたは全く存在し
ない方向においては、限られた剪断強さを示すに
過ぎない。このようなクレージングは、微細亀裂
として始まり、そしてこの亀裂の生長が停止され
ないと、それから形成された製品の曲げ、引張り
および構造強さが受容しうる水準よりも低く低下
するまで、微細亀裂は生長する。表面クレージン
グにおいても、同様のことが言える。 いうまでもなく、充填した合成樹脂およびプラ
スチツク、たとえば充填したポリエステルおよび
エポキシ樹脂に関する広汎な技術が存在し、それ
らの技術は今日、多くの異なる用途において広く
使用されている。しかしながら、この充填した合
成樹脂における技術を、無機酸化マグネシウムセ
メントに対して直接に転用すなわち適用すること
はできない。その理由は、これらの無機塑性セメ
ントと有機の合成樹脂の間の基本的な相違による
ものと考えることができる。これらの相違の中の
比較的重要なものの一つは、一般に“モジユラ
ス”（応力―ひずみ曲線の傾斜として定義され
る）と呼ばれるものが、ポリエステルまたはエポ
キシ樹脂単独では、ガラス繊維（またはその他の
補強材料）よりも、かなり低いという事実であ
る。たとえば、ポリエステル樹脂のモジユラス
は、約21000〜42000Kg／cm²（300000〜
600000psi）の範囲であるのに対して、ガラス繊
維のモジユラスは、700000Kg／cm²
（10000000psi）程度である。それ故、充填した合
成有機樹脂系中の樹脂は、補強剤として働いて、
樹脂のみでは応力破壊を生ずる時点を超えた応力
を引受けるガラス繊維充填剤に加わる応力を、若
干のひずみに変えることができるマトリツクス構
造を提供するのである。 合成樹脂と異なつて、酸化マグネシウムセメン
トは、充填剤と同じ範囲の高いモジユラス値を有
している。典型的には、非充填酸化マグネシウム
セメントに対するモジユラスは、約140000Kg／cm²
（2000000psi）である。即ち、このことは、無機
塑性セメント―ガラス繊維系中の酸化マグネシウ
ムセメントは、応力下に変形して長いガラス繊維
に加わる荷重をセメントマトリツクスの破壊およ
び初期破損なしに変換することができないことを
示している。以下に記す詳細な説明およびデータ
から明白となるように、それ故、公知の有機樹脂
―ガラス繊維系中の合成有機樹脂の代りとして酸
化マグネシウムセメントを使用することは不可能
であるし、また、合成有機樹脂に対して現在用い
られている多くの充填酸化マグネシウムセメント
を形成せしめるために使用して、なお最適な性質
あるいは受容できる性質を獲得することもまた、
不可能である。 酸化マグネシウムセメントが耐水性であり且つ
不然性であるという事実およびその製造用の原材
料費が合成有機樹脂におけるよりも低いという事
実は、良好な曲げ強さを有する、充実しまたは発
泡形態にある。変性した、たとえば充填した、酸
化マグネシウムセメントを提供しうること、そし
てそれによつて、これらの無機セメントを使用す
ることができる応用範囲を著るしく広げ、且つ多
くの用途において、それらを可燃性の合成有機樹
脂の代りに使用することを可能ならしめることは
望ましいことである。 それ故、本発明の主目的は、充実しまたは発泡
形態即ち本発明に均一な気泡構造および調節可能
で予定した密度を有する発泡形態の無機塑性セメ
ントを提供することにある。曲げ強さ、引張強さ
および衝撃強さを兼ね備えた、充実または発泡形
態にある、充填したた無機塑性セメントを提供す
ることは、本発明の他の目的であり、それによつ
て、多くの用途において、充填した合成有機樹脂
の代りに、かかる充填した無機塑性セメントを使
用することが可能となる。本発明の更に他の目的
は、浴室造作、大量輸送、競技場およびその他の
公共施設座席、航空機内装、事務用機械および器
具ハウジング、トラツクおよびバスの内装、家具
など、パネル、壁板、構造要素、保護層を包含
し、但しこれらのみに限定されない、広範囲の品
目の構成のための、耐水性、不然性材料を提供す
ることにある。 本発明の他の主目的は、特に不燃性であること
が重要な多くの用途において、現在用いられてい
る充填有機樹脂の代りに充填無機塑性セメントを
使用することを可能ならしめる。曲げ、引張およ
び衝撃強さを兼ね備えた充填無機塑性セメントを
製造するために用いる、充実または発泡形態にあ
る、充填無機塑性セメント、特に充填酸化マグネ
シウムセメントを形成せしめるための組成物を提
供することにある。 本発明の更に他の主要目的は、充実または発泡
形態にある、充填無機塑性セメントを形成せしめ
るための、改良方法を提供することにある。成
形、圧締、レイアツプ技術などによつて充填無機
塑性構造物を形成することを可能ならしめる、改
良方法を提供することは、本発明の付加的な一目
的である。 本発明のその他の目的は、一部は自明であり一
部は以下において明らかとなるであろう。 本発明の一局面においては、マグネシウム塩、
水溶性燐酸化物および酸化マグネシウムから成り
約700〜15000センチポアズの範囲の粘度を有する
反応性の水性スラリーを形成せしめ；そして該水
性スラリー中に、その固化以前に、スラリー重量
の約２％乃至40％の量のミクロフアイバー充填剤
を、生成する充填無機プラスチツクセメント中で
ミクロフアイバー充填剤が非平面的且つ多方向的
となるように、混合する段階から成る、充填無機
プラスチツクセメントを形成せしめるための方法
が提供される。充填剤の添加剤、添加中または添
加後に、スラリーを発泡させうる気体成分を反応
物スラリーへ添加すると、均一な気泡構造および
制御可能な予定した密度を有する発泡製品を形成
せしめるため発泡させることのできるスラリーの
生成をもたらす。 本発明の別の局面においては、酸化マグネシウ
ムセメントと酸化マグネシウムセメントの約２〜
約40重量％の量で存在する多方向的なミクロフア
イバー充填剤との組合わせから成り、充実または
発泡形態にある、充填無機塑性セメントが提供さ
れる。本発明の製品の好適態様において、酸化マ
グネシウムセメントは、蒸発除去しなければなら
ないような認めうるほどの過剰の水を何ら含有し
ていない反応性組成物から形成せしめたオキシ塩
化マグネシウムであり、ミクロフアイバー充填剤
は約５％〜約20％の範囲で存在し、且つミルドガ
ラス繊維であつて、実質的にそのすべてがアメリ
カ合衆国標準1/4インチ（6.35mm）ふるいを通過
するものである。１種または２種以上の二次充填
剤をも、充填無機塑性セメント中に配合すること
ができる。かかる二次充填剤は長繊維、微粒子材
料およびガラス繊維マツトを包含する。 本発明の本質および目的のより完全な理解のた
めには、添付図面と関連しつつ行なう以下の詳細
な説明を参照すべきである。 充填剤が配合された本発明の無機プラスチツク
セメント組成物の形成方法は、ある点までは、ア
メリカ合衆国特許3320077号の方法に従つて行な
うことが好ましい。すなわち、酸化マグネシウム
をマグネシウム塩と水溶性燐酸化物添加剤から成
るゲージング（gaging）溶液中に混合して、反
応性スラリーを形成せしめる時点までは、高速、
高剪断混合を用いることが好ましい。それ故、組
成物形成方法は、下記の段階から成る。 充実した充填無機塑性セメント生成の場合に適
用される本発明方法を、第１図に示す。それ故、
先ず充実した充填製品の生成について、説明す
る。 使用するマグネシウム塩は、六水和物として用
いる塩化マグネシウム、MgCl₂・6H₂O、または
七水和物として用いる硫酸マグネシウム、
MgSO₄・7H₂Oの何れかとすることができる。本
発明方法の第一段階は、マグネシウム塩の水溶液
の形成である。ゲージング溶液と呼ばれる、この
溶液は、マグネシウム塩で過飽和であつてよく、
且つ少量の水溶性燐酸化物を含有するように形成
させることが好ましい。ゲージング溶液の調製に
おいては、生成する水溶液中のマグネシウム塩
（水和した形態において）の重量濃度は、水和し
た塩の全重量に基づいて約60〜80％、好ましくは
約70〜約75％の範囲とすべきである。 水溶性燐酸化物の役割りは、多様的なものと思
われる。これは、生成する充填無機塑性セメント
の湿潤強度を向上させ、液体反応組成物の粘度を
所望の範囲内に調節することを助け、反応系中の
キレート性化学イオンを封鎖し、酸化マグネシウ
ムの解凝集を助け、且つ結晶成長の防止に役立つ
ものと思われる。使用することができる水溶性燐
酸化物の中には、燐酸類、ポリ燐酸塩、また“ガ
ラス状“燐酸塩、特に、いわゆるヘキサメタ燐酸
塩、各種のアルカリ金属の一塩基性および二塩基
性燐酸塩、燐酸アンモニウムなどがある。“ヘキ
サメタ燐酸ナトリウム”という術語は、以下にお
いては、慣例に従がい、Na₂／P₂O₃のモル比が、
約１〜約1.5の範囲にわたることができる多数の
ガラス状の鎖状燐酸塩を包含するものとして使用
する。使用する水溶性燐酸化物の量は、加える酸
化マグネシウムの約６重量％に至るまでとするこ
とができるが、好適範囲は約１〜４％であ。燐酸
またはガラス状燐酸塩のどちらかを単独で用いて
もよいが、未だ明らかでない理由によつて、これ
らの水溶性燐酸化物を併用することが好ましいこ
とが見出された。これらの燐酸化物の任意の組合
わせを用いることができるけれども、２：１の燐
酸：ガラス状燐酸塩の重量比が、最終ミクロフア
イバー充填無機塑性セメントの製造において特に
有効であることが認められた。燐酸は塩化マグネ
シウム溶液中に可溶であるけれども、たとえばヘ
キサメタ燐酸ナトリウムのようなガラス状の燐酸
塩は、可溶ではない。それ故、ガラス状燐酸塩を
用いる場合には、それを先ず塩化マグネシウムを
加える前に溶解するか、またはそれを燐酸中に溶
解するか、どちらかが必要であるが、この後者の
場合には、これらの両燐酸化物の溶液を、塩化マ
グネシウムの添加前、添加と同時または添加後の
何れにおいて、水に加えてもよい。 使用する酸化マグネシウムは、天然または合成
のどちらでもよいが、いくらか高い曲げ強さを有
する充填構造物を与えるものと思われるので、天
然のほうが好適である。酸化マグネシウムの好適
形態は、15〜60の沃素価を有し且つ50％が0.2〜
0.3ミクロンよりも小さい粒度であり且つ実質的
にすべてが20ミクロンより小さい粒度であるよう
な粒度分布を有するものである。 酸化マグネシウムの量は、無機プラスチツクセ
メントを形成せしめるために使用するマグネシウ
ム塩に関係する。塩化マグネシウムを用いる場合
には、MgCl₂・6H₂O：HgOのモル比を、約１：
３乃至１：９とするが、MgSO₄・H₂Oを用いる
場合には、モル比を約１：３乃至１：14とする。
これは、MgCl・6H₂Oの場合にはMgCl₂・6H₂O
とMgOとの全量に対するMgOの重量百分率を約
37〜64％の範囲とすることができ、一方、
MgSO₄・7H₂Oの場合には、全量に対するMgOの
重量百分率を約33〜約70％の範囲とすることがで
きることを意味している。 ミクロフアイバー充填剤を添加する無機酸化マ
グネシウムセメントの配合においては、充実した
無機塑性セメントの固化および硬化において除去
しなければならないような認めうるほどに過剰の
水を含有していない反応性水性スラリーを生成せ
しめる如く、ゲージング溶液濃度およびMgO：
MgCl₂・6H₂O（またはMgSO₄・7H₂O）の比を選
ぶことが好ましい。本質的に、最終無機塑性セメ
ントを生成すべき反応に参加する量の水のみを使
用することによつて、Mg（OH）₂を生成するよう
な過剰の水は本質的に全く存在させず、そしてた
とえば製品の強度、耐水性および均一性のような
パラメーターに関して、セメントの品質を最高水
準に保つことができる。 酸化マグネシウムは、燐酸化物を含有するマグ
ネシウム塩溶液に添加される。酸化マグネシウム
は徐々に加えることが好ましく、且つスラリー
は、その形成の間に、高温／高剪断ブレンター中
で処理して解凝集させると共に、酸化マグネシウ
ム粒子を十分に分散させることが重要である。き
わめて細かい酸化マグネシウムの使用およびマグ
ネシウム塩との反応のためのその完全な分散は、
低粘度のスラリーをもたらす。かくして、酸化マ
グネシウムの品質は、最終充填無機塑性セメント
に対して寄与する重要な要因である。 既述のように、充填酸化マグネシウムセメント
中の充填剤の役割は、単に補強材料としての役目
のみとは思われない。酸化マグネシウムセメント
の特性（高モジユラスおよび比較的低い曲げ強
さ）によつて、これらのセメントは、ここで用い
る“充填剤”という術語の意義の内には含まれな
いけれども、それ自体が部分的に充填剤の役目を
果しているとも言える。従つてまたこれは、添加
する充填剤が曲げ強さならびに引張りおよび衝撃
強さに寄与するような性質のものでなければなら
ないということを意味する。そのために、充填剤
は非平面的でなければならない、すなわち、充填
剤は、たとえば長いガラス繊維のような材料、ま
たは、実際に、二次元的補強を与える比較的大き
な小板あるいは微細粒状材料であつてはならな
い。本発明の充填剤は、それとは異なつて、多数
の方向において、たとえば、簡単のために幅、長
さおよび深さと考えることができる少なくとも３
方向において、付加的な強度を与えるような大き
さと形状を有していなければならない。それ故、
充填剤が非平面的であることを指摘するため便宜
上、それを“多方向的”と呼ぶ。このような非要
条件に合致する充填剤であるためには、それは、
充分な量の充填剤を多方向的に配置せしめること
を可能とするに充分な短繊維を含有していること
が必要である。一般に、本明細書では“ミクロフ
アイバー”と呼ぶ、このような短繊維は、約0.6
〜0.7cmよりも長くてはならない。充填剤として
働き且つ多方向的な配置をとるこれらのミクロフ
アイバーは、充填剤とマトリツクスの二つの役割
を果すことができ、かくして、マトリツクスと充
填剤の役割に明確な境界がない充填酸化マグネシ
ウムセメントが生ずる。ミクロフアイバーの最適
な長さは、いうまでもなく、形成せしめる充実ま
たは発泡製品の厚さによつて、ある程度変化す
る。たとえば、比較的厚いパネルは、比較的長い
ミクロフアイバーを用いて製造することができ
る。 充実した充填無機塑性セメント中のミクロフア
イバー充填剤は、無機塑性セメントの約２〜約40
重量％にわたる量で存在せしめるべきである。充
実製品中のミクロフアイバー充填剤の好適量は、
約５〜20％の範囲である。 好適なミクロフアイバーは、ガラスから成るも
のである。すなわち充填剤は短かい長さのガラス
繊維から成る。いわゆる“ミルド”ガラス繊維
は、摩砕工程がガラス短繊維を無機塑性セメント
中で適当に配向せしめうる分離した部分へと分け
るよう働く故に、特に良好である。摩砕は多少の
ガラスの微小片をも与えるが、ミクロフアイバー
充填剤の主目的を達成するために十分な個々の繊
維として留まる。ミクロフアイバーは約５〜1500
の範囲のアスベクト比を有することができる。適
当なガラス繊維充填剤の例は、約0.08〜0.7cmの
長さと約0.01mmの直径を有し、約100〜850のアス
ペクト比を与えるものである。 使用するガラス繊維は、文献に完全に説明され
ている公知の方法に従つて表面を処理することが
できる（たとえば、ケー・エル・ローエンスタイ
ン著、“連続ガラス繊維の製造方法”、エルゼビヤ
科学出版社、ニユーヨーク、1973、191〜233頁参
照）。しかしながら、ガラス繊維の表面処理は、
後記第１表中のデータから明らかなように、必ず
しも必要ではない。 ガラス繊維以外で上記の仕様に合致する繊維も
使用することができる。そのような繊維は、鉱物
スラグ、アスベストなどから形成せしめたものを
含むが、それらに限られることはない。 本発明の液状の成形組成物の製造においては、
反応性のスラリーを、前記および第１図に示すよ
うに配合し、且つ望ましい量のミクロフアイバー
充填剤を混入する。これは、ミクロフアイバー充
填剤をスラリータンク中に添加し且つ低速混合を
行なうことによつて、あるいは、先ずスラリーを
別のブレンター中に移してからミクロフアイバー
を加えることによつて、行なうことができる。あ
る環境下では、低速混合に先立つて、先ず高剪断
混合によつてスラリー中にミクロフアイバーを分
散させることが望ましいことが認められた。生成
するスラリー／充填剤組成物を、次いで、加熱お
よび加圧を伴なうまたは伴なわない硬化のため
に、適当な型中に移す。反応性のスラリー／充填
剤混合物は、レイアツプまたはスプレーアツプ成
形において、フイラメント巻取り、または引抜成
形において、使用することもできる。 反応性スラリーからの酸化マグネシウムセメン
トの生成は、多少発熱的であつて、充填酸化マグ
ネシウムセメントを生ぜしめるために充填剤を添
加する前に冷却しないときは、発熱反応の熱を、
硬化強度の増大のために、用いることができる。
また硬化は、常温において、または約125℃に至
るまでの加熱下に、行なうこともできる。 ミクロフアイバー充填剤以外の二次充填剤を、
ミクロフアイバー充填剤のほかに、添加してもよ
い。このような二次充填剤は、たとえば、繊維ま
たは微小形態にあるガラス、アスベスト、ミネラ
ルウール、合成樹脂のような広い範囲の材料の比
較的長い繊維、およびたとえば雲母、タルク、パ
ーライト、ひる石、ポリスチレン、ヒーゾ、ガラ
スミクロバルーンなどのような微粒子状充填剤を
も包含するが、これらに限られるものではない。
これらの二次充填剤の中のあるもの、たとえば比
較的長い繊維は、充実した充填製品に対して向上
した強度を与えるために加えることができ、一
方、たとえばパーライト、ひる石、ポリスチレン
ビーズまたはガラスミクロバルーンのような他の
ものは、主として最終製品の密度を低下させるた
めに加えることができる。 第１図に示すように、反応物スラリーに対し
て、ミクロフアイバーと共に、少なくとも多少の
部分の、かかる二次充填剤を加えることが望まし
いかも知れない。何らかの１種の二次充填剤また
は二次充填剤の組合わせの量は、充填成形組成物
が型の形状をとることができるような軟度を有し
ていなければならないということによつて、支配
される。充実した充填無機塑性セメントの形成に
おいては、このことは、充填成形組成物がペース
ト状の軟度を有することすら、必ずしも望ましく
はないまでも、可能であるということを意味す
る。充填成形組成物は、型中に注入することがで
きるような軟度のものであることが好ましい。 上記の二次充填剤類、ならびに好適部類の二次
充填剤であるガラス繊維マツトは、成形工程の間
に、充填成形組成物と組合わせることもできる。
現在、工業的に入手することができる、このよう
なガラスマツトは、連続ストランドまたはチヨツ
プドストランド（典型的には長さ約5.1cm（２イ
ンチ））のどちらかから、形成せしめた不織タイ
プのもの、あるいは織製タイプのものとすること
ができる。これらのマツトは、特徴的には、１平
方メートル当り約150〜600ｇ（１平方フイート当
り約1/2〜２オンス）の重量を有している。ガラ
ス繊維マツトと二次充填剤として使用する場合に
は、充填酸化マグネシウムセメント組成物は、有
機樹脂を用いる積層品の製造に対して公知の何ら
かの技術によつて、ガラス繊維積層品として形成
せしめる。硬化サイクルは、93.3〜121.1℃（200
〜250〓）のマツチドタイ中で約３〜５分、ある
いは室温の硬化に対しては24時間またはそれ以上
にわたる。成形工程中における、ガラス繊維マツ
ト以外の二次充填剤の添加は、たとえば、ハンド
レイアツプまたはスプレーアツプのような公知の
方法によつて、達成することができ、反応性のス
ラリー／ミクロフアイバー充填剤ブレンドおよび
二次充填剤を、別々の供給手段を通じて供給す
る。二次充填剤は、充填組成物の加工特性（すな
わち、粘度、チキソトロピーなど）ならびに最終
製品の物理的性質の制御のために、加えることが
できる。 成形の段階において、最終製品の一表面または
それよりも多くの表面を、充実充填製品の主体と
は異なる組成および／または比率を有する塑性セ
メント／充填剤混合物の層の形態として、形成せ
しめることが望ましいこともある。第１図に示す
ように、これは、たとえば、長繊維（二次充填
剤）のみを有する多少の反応物スラリーを使用し
て、成形製品の所望の一または複数の表面を形成
せしめるのに適当なように、型のキヤビテイーを
ライニングすることによつて、行なうことができ
る。成形製品に対して、ある形態の表面仕上げ、
たとえばフイルムまたは噴霧塗装を与えることが
望ましい場合もある。これは任意の適当な方法に
よつて行なうことができる。 以下に説明する実施例は、充実した充填無機塑
性セメントの形成に対して適用される本発明の製
品、組成物および方法を、例として示すものであ
つて限定のためのものではない。 以下の実施例において用いる反応物スラリー
は、70重量％の塩化マグネシウム・七水和物を含
有するゲージング溶液を調製することによつて、
形成せしめた。ゲージング溶液は、所望量の水溶
性燐酸化物を、105.5重量部の水に加えたのち、
237.5重量部の塩化マグネシウム・六水和物を添
加して、高度に濃厚な（70％）溶液を生ぜしめる
ことによつて調製した。次いで、このゲージング
溶液に対しては、282重量部の酸化マグネシウム
を、高剪断混合を用いて添加して、反応物スラリ
ーを形成せしめた。最後に、反応物スラリー中に
ミクロフアイバー充填剤を均一に混入した。破壊
のモジユラスおよび衝撃強さを測定するための試
料の調製においては、このようにして形成したス
ラリー／充填剤ブレンドを、厚さ0.318cmまたは
1.27cmのいずれかのパネルに圧締すなわち成形、
且つ場合によつては、これらを加熱硬化させた。
試験片を、これらのパネルから切断した。破壊の
モジユラス値は、ASTM試験Ｄ―790に従つ試験
する2.54cm×15.24cmの試験片を用いて測定し；
且つ衝撃強さ（シヤルピー値）は、ASTM試験
Ｄ―256方法Ｂに従つて測定した。この後者の試
験においては、振子を用いて試験片を打撃して、
破壊に要するエネルギーの量（ｍ・Kg／cm²）（ft
―lb／in²単位）を測定した。 酸化マグネシウムセメントに対するミクロフア
イバー充填剤の添加が破壊のモジユラスおよび衝
撃強さに対して与える影響を、第１表に示す。実
施例２〜７においては、これらの測定値は、それ
ぞれ２試験の平均である。ミクロフアイバー充填
剤の添加は、破壊のモジユラスを、非充填酸化マ
グネシウムセメントに対する値よりも著しく増大
させるということ、およびこれらの充填剤は衝撃
強さを約２〜７倍も増大させるということが、明
らかである。

【表】 各種の構造物、たとえば浴室化粧台を形成せし
める材料に対して必要なもつとも重要な性質の一
つは、引張強さである。本発明の充填酸化マグネ
シウムセメントの引張強さの測定のためには、水
溶性燐酸化物成分として酸化マグネシウムの２重
量％の燐酸を使用して、上記と同様に、反応物ス
ラリーを調製した。次いで、このスラリに対し
て、スラリーの８重量％の0.159cmの殿粉処理し
たミルドガラス繊維を添加した。生成するスラリ
ー／充填剤ブレンドを、次いでアクリルシート上
に噴霧して、化粧台を形成せしめた。この化粧台
から、一連の１インチ（2.54cm）平方の試験片を
切断して、１インチ（2.54cm）平方のアルミニウ
ムのブロツクの間に接合した。ASTM試験C297
の方法に従つて、破壊するまでブロツクを張力下
に引抜くことによつて、引張強さを測定した。８
回のこのような測定の平均値を、例として第２表
に示す。

【表】 本発明の充填酸化マグネシウムセメントとガラ
ス長繊維補強材料のみを含有する酸化マグネシウ
ムセメントとの引張強さを比較するために、アク
リルシートから形成せしめたと同じ化粧台構造物
を、公知のスプレーアツプ方法によつて、同一の
反応物スラリーおよび２インチ（5.1cm）チヨツ
プドガラスローピングで噴霧した。この際、反応
物スラリーとチヨツパーからのガラス繊維は、同
時に、しかし別々に、アクリルシート上に向け
た。この強化酸化マグネシウムセメントの引張強
さを、同様にして測定し、２測定の結果を、実施
例９および10として、第２表中に示す。 本発明に従つて製造した酸化マグネシウムセメ
ントの平均引張強さは約（42.2Kg／cm²）
（600psi）であるのに対して、比較的長いガラス
繊維で補強した同一の無機セントに対する値は、
平均して（10.5Kg／cm²）（149psi）である。これ
は、引張強さの４倍の増大およびミクロフアイバ
ー充填無機塑性セメントの諸性質の顕著な向上を
示している。 第３表中のデータは、ミクロフアイバー充填剤
と組合わせた二次充填剤（ガラスマツト）の使用
を示している。実施例11〜14に対して使用した反
応物スラリーは、水溶性燐酸化物成分として、酸
化マグネシウムの重量の２％の燐酸と１％のヘキ
サメタ燐酸ナトリウムとを含有し、これに対し実
施例15〜17のスラリーは、２％の燐酸のみを含有
するものである。実施例11〜14および17に対して
使用した試験パネルは、スラリー／充填剤ブレン
ドから成る液体組成物を、必要に応じ、ガラスマ
ツトを含有する板型中に入れて（43.3℃）（110
〓）に加熱されることにつて、熱成形した。実施
例15および16に対して使用した試験パネルは、加
熱せずに、同様にして調製した、すなわち冷成形
した。使用したガラスマツトは、ランダムの不織
連続ストランドタイプのものであつた。

【表】

【表】 第３表から、ガラスマツトのみを用いた場合
（実施例11および15）には、スラリーにミクロフ
アイバーを加えたときよりも、破壊のモジユラス
が低いことがわかる。ミクロフアイバー充填剤と
二次充填剤の併用は、併用した充填剤の破壊のモ
ジユラスに対して相乗作用を与えるということも
また、注目すべき重要なことであつて、実施例15
および17中に示すように、マツトのみ767Kg／cm
（10900psi）と0.159cmミルドガラス繊維のみ162
Kg／cm²（2310psi）に対する929Kg／cm²
（13210psi）という合計値よりも大きい、999Kg／
cm²（14200psi）（実施例16）という値を示してい
る。 上記のようにして配合した反応物スラリーは、
水溶性成分として酸化マグネシウムの２重量％の
燐酸を用いて仕上げた。このスラリーに、長さが
6.4mm（1/4インチ）よりも短かい所定量の吹付け
鉱物繊維を、スラリーの40重量％に等しい量で、
加えた。生成するスラリー／フイルターブレンド
は、カレンダーに掛けるかまたは加圧成形するこ
とによつて、所望の形状を与えることができる硬
ゴムのり状の組成物であつた。 発泡充填無機塑性セメントの形成に対して適用
する場合の本発明の方法を、第２図に示す。この
図は、スラリーを発泡させることができるガス状
の成分を、スラリー中に、それを発泡形態に仕上
げるように導入することによる。３種類の発泡方
法（，およびとして示す）を示している。
方法は、アルカリ性の環境における分解または
反応によつて生成し、且つ過酸化水素の分解によ
つて代表させることができる。化学的な発泡剤の
使用を包含する。方法は、アルカリ性の還境下
に、スラリーが固化する温度よりも低い温度にお
いて気化する発泡剤を使用する。この種の発泡剤
は、フツ素化炭化水素の使用を例として挙げるこ
とができる。方法は、スラリー中に不活性ガス
を導入して機械的な泡立てを達成することによる
発泡を包含する。 第２図から明らかなように、水、燐酸化物およ
びマグネシウム塩から成るゲージング溶液を、同
一の固体濃度を用いて、前記と同様に形成せしめ
る。発泡製品の密度、引張強さおよび気泡構造に
与える、ゲージング溶液中の比較的高いマグネシ
ウム塩濃度の影響を、第４表に示す。第４表のデ
ータは、比較的高いマグネシウム塩濃度（実施例
21〜24）が、良好な発泡製品の取得のために必要
であることを示している。

【表】 第４表のデータを取得するための組成物の配合
においては、スラリーは、１：５のMgCl₂・
6H₂O：MgOモル比を有し、また、これは、スラ
リーの重量の４％の過酸化水素（濃度30％）、
0.005％のKMnO₄、２％の界面活性剤としてのス
テアリン酸亜鉛および16％の0.635cm結合ミルド
ガラス繊維を含有した。フオームは環境条件下で
硬化した。 前記のように、第２図に示す第一の発泡方法
は、分解、たとえば過酸化水素の分解によつて発
生する発泡剤を使用する。一般に、このように形
成せしめる充填した発泡性組成物中には、過酸化
水素分解触媒を配合することが好ましい。過酸化
水素のための分解触媒を使用する場合には、それ
を、濃水溶液の状態でスラリーに加え且つ十分に
混和すればよい。あるいはまた、ゲージング溶液
の調製に使用する水に対して、マグネシウム塩の
添加前に、固体として加えてもよい。過酸化水素
を含有しない組成物を、ある期間保存しようとす
る場合は、過酸化水素の添加の直前に、水溶液と
して触媒を添加することが望ましい。このような
分解触媒の使用は、気泡生成の迅速度に対して、
且つ更に重要なこととして、最終製品の密度およ
び気泡構造の均一度に対して、多少の制御の働き
をする。一般に、過酸化水素分解触媒の使用は、
分解が生ずる速度、従つて発泡速度を増大させ
る。一方、それは、比較的低い密度、および引張
強さ、ならびに比較的小さい気泡の大きさを生じ
させる。これは、第５表中の実施例（25〜27）に
より見ることができる。第５表中の実施例の発泡
製品を与える組成物の配合においては、70％の
MgCl₂・6H₂Oのゲージング溶液を使用し、且つ
MgCl₂・6H₂O：MgOのモル比は１：５であつ
た。スラリーは、１重量％のヘキサメタ燐酸ナト
リウム５重量％の0.635cmミルドガラス繊維およ
び界面活性剤として３重量％のステアリン酸カル
シウまたはナトリウムを含有していた。過酸化水
素は、30％水溶液として添加した。

【表】 第５表中のデータは、比較的僅かな量の過酸化
水素と比較的多量の過マンガン酸塩の使用（実施
例28）は、良好な密度、引張強さの著しい増大お
よび細かい気泡構造を伴なう発泡製品を与えるこ
とができることをも示している。このように、過
酸化水素分解触媒の量、および、使用する過酸化
水素に対するその重量比を変えることによつて、
最終製品の密度、引張強さおよび気泡構造に対す
る制御を行なうことが可能である。 過酸化水素の分解を促進することが知られてい
る任意の化合物（たとえば鉄、コバルト、マガ
ン、ニツケルなどを含有する化合物）を使用する
ことができ、且つそれを、スラリー重量の約0.5
％に至るまでの量で、添加することができる。そ
のための好適触媒は過マンガン酸カリである。 望ましい性質を有する充填発泡組成物の形成に
おいては、“乳化性”界面活性剤と呼ぶことがで
きるものを使用する必要がある。この界面活性剤
は、発泡製品の気泡構造および大きさ、ならびに
密度に対する多少の制御の役目を果す。界面活性
剤は、燐酸化物、マグネシウム塩および酸化マグ
ネシウムから成る水性スラリーに対して加える。
界面活性剤の添加は、スラリー全体にわたる界面
活性剤の均一な分散を確実にするような具合に、
行なねなければならない。これは高剪断混合装置
中で行なうことが好ましい。界面活性剤は、撥水
性があり且つアニオン性のものでなければならな
い。このような適当な界面活性剤は、オレイン
酸、ステアリン酸、たとえばステアリン酸アンモ
ニウム、ナトリウム、マグネシウム、亜鉛および
カルシウムのようなステアリン酸の塩、アニオン
性シリコーン樹脂エマルジヨン、これらの混合
物、その他を含有するが、これらに限定されるわ
けではない。 異なる量の過酸化水素、分解触媒および補強充
填剤材料と共に各種のアニオン撥水性界面活性剤
を使用して、多数の組成物を配合した。使用した
塩基性組成物は、70％ゲージング溶液、MgCl₂・
6H₂O：MgOの１：５のモル比、およびスラリー
の１重量％のヘキサメタ燐酸ナトリウムから成る
ものであつた。フオームは、環境条件下に硬化さ
せた。 生成する発泡製品の密度および引張強さを、第
６表に示す。第６表の組成の発泡製は、すべて受
容しうる程度に細かい気泡構造を有していた。

【表】 発泡製品の性質に対する界面活性剤の存在の影
響を、更に第７表の実施例中に示す。スラリーの
重量に対して0.005％のKMnO₄、４％のH₂O₂（濃
度30％）および16％の充填剤を使用したほかは、
第６表中に示した実施例におけると同一の塩基性
スラリーを使用した。界面活性剤としてはステア
リン酸亜鉛を変量して使用した。

【表】 第６および７表中のデータから、スラリーの重
量の少なくとも約１％の界面活性剤が、微細な気
泡構造を与えるために必要であることを知ること
ができる。しかしながら、たとえば、ある種の絶
縁物などにおけるように、比較的均一性の低い気
泡構造でも許される場合には、スラリーの重量の
0.5％程度の低い量の界面活性剤を用いることが
できる。第６および７表中の実施例から明らかで
あるように、界面活性剤の量を２％から３％に増
大させると、密度および引張強さの僅かな上昇が
生ずるようである。しかしながら、３重量％より
も多量の界面活性剤を添加することも可能ではあ
るが、約３％よりも著しく多量の界面活性剤を使
用しても、発泡製品の性質に関する限りでは、何
らの顕著な利益をも得ることはできない。 ある場合には、少量、たとえばスラリーの重量
の約0.5％に至るまでの増核剤、たとえばシリコ
ーン油、を添加することによつて、スラリー中の
溶液から気相への発泡剤分子の移動を助けること
が、望ましいこともある。アニオン界面活性剤自
体がシリコーン樹脂乳剤である場合には、別個の
増核剤を添加する必要はない。増核剤を使用する
場合には、スラリーへの界面活性剤の添加と共
に、またはその後に、スラリーの重量の約0.5％
に至るまでの量で、添加する。 このようにして形成せしめた、水溶性燐酸化
物、マグネシウム塩、酸化マグネシウム、界面活
性剤、過酸化水素分解触媒および、使用する場合
には、増核剤を含有する水性のスラリーは、約
700〜15000センチポアズの範囲の粘度を有すべき
であるが、好適な範囲は、約700〜2500センチポ
イズである。発泡剤の添加以前のこの段階におけ
る反応物スラリーは、特に最終製品において最低
の密度を取得することが望ましい場合には、非チ
キソトロピー性であることが好ましい。 所望の粘度を有するスラリーを生成させ且つ十
分に混合し終つたならば、スラリーは充填剤材料
を添加すべき状態にある。ミクロフアイバーに加
えて、たとえば先に挙げたもののような二次充填
剤をも使用することができる。ミクロフアイバー
および成形前に加える任意の二次充填剤を、充実
製品の製造の場合と同様にして、過酸化水素の添
加以前に、反応物スラリー中に混入する。最終発
泡組成物（充填した反応物スラリー）の粘度は、
約100000センチポアズに至るまでとすることがで
きるが、2000〜25000センチポアズの範囲が好適
である。 添加することができる充填剤材料の量は、その
材料の性質に関係する。一般に、ミクロフアイバ
ーのみを加える場合、およびそのミクロフアイバ
ーが比較的短かい長さのものであり且つフオーム
構造物全体に容易に分散するように迅速に湿潤可
能である場合には、比較的長さが大きく且つ容易
には分散し難いものの場合よりも、多量に加える
ことができる。これを第８表のデータに示す。第
８表の実施例のための発泡組成物の配合において
は、70％のゲージング溶液を用い、且つそれによ
つて調製したスラリーは、１：５のMgCl₂・
6H₂O：MgOのモル比を有していた。このスラリ
ーに対して、１重量％のヘキサメタ燐酸ナトリウ
ム、２重量％のステアリン酸塩（亜鉛またはアン
モニウム）、４重量％の濃度30％のH₂O₂、
KMnO₄（実施例38〜58に対しては0.005重量％、
実施例59〜61に対しては0.007重量％）および有
機シリコーン（実施例38〜58に対しては0.5重量
％、実施例59〜61に対しては0.1重量％）を添加
した。この基礎組成物に対してミクロフアイバー
充填剤として各種のガラスおよび鉱物繊維を使用
し且つ二次充填剤としてガラスミクロフアイバー
を添加した。室温において硬化させた最終発泡製
品に対して、密度および引張強さを測定した。 第８表のデータから、補強充填剤材料としてミ
ルドガラス繊維を用いる場合（実施例39〜55）に
は、チヨツプドフアイバーを添加する場合（実施
例56〜58）よりも多量の充填剤を使用することが
できるということが、明らかである。この相違
は、粉砕（ミリング）の間における繊維の分離の
ために、充填剤の分散がより容易になるというこ
とに原因がある。その上、水に基づく材料を結合
するために処理した、水―結合繊維（実施例39〜
46）は、殿粉結合（実施例50〜55）またはカチオ
ン界面活性剤処理（実施例47〜49）ミルド繊維よ
りも、多量に使用することができる。殿粉結合し
た繊維の場合には、繊維上の殿粉コーテイングが
発泡組成物の粘度に寄与し、この殿粉が発泡組成
物の粘度を、発泡およびその後の加工が困難とな
るような点まで、上昇させる水準に到達させるも
のと考えられる。

【表】

【表】 このように、添加する無機補強性充填剤材料の
量は、充填剤材料の性質および所望する引張強さ
に依存して定まる。使用する充填剤材料の最大量
は、充填した発泡組成物の粘度を約100000センチ
ポアズに至るまで上げる量よりも大きくなく、且
つフオームの崩壊を生じさせる量よりも少ない量
である。これらの範囲内の充填剤材料の最適量
は、所定の密度範囲内で、予定した所望の引張強
さを得るために必要な量である。上記の必要条件
を満しうる限りは、スラリーの重量の約25％に至
るまでの充填剤を、添加することができる。 充填剤材料の選択においては、使用する充填剤
の主体成分（50％を超える）がミクロフアイバー
であるとが望ましく；約0.08〜0.7cmの長さにわ
たる繊維が好適である。一般に、充填剤の大きさ
が小さいほど、多量にそれを配合することがで
き、しかもなお、望ましい構造物に硬化させるこ
のできる発泡組成物を与えることができる。いう
までもなく、ミクロフアイバーと共に、それより
も長い無機または合成有機樹脂繊維、細かに微粒
子材料および／またはこれらの充填剤の混合物と
することができる１種または２種以上の二次充填
剤を併用することもまた、本発明の範囲内であ
る。 第２図に見るように、過酸化水素発泡剤は、ス
ラリー全体にわたつてそれを十分に混和させるこ
とによつて充填反応物スラリーに添加する。過酸
化水素の添加は、環境条件下のスラリーに対して
行なう。水および酸素への過酸化水素の分解は、
いうまでもなく、発熱的である。 過酸化水素発泡剤は、水溶液の形態で用いるこ
とが好ましく、それは比較的広い濃度範囲を有す
ることができる。市販品として入手することがで
き且つ過酸化水素の安定形態であるという理由
で、好適濃度は約30％である。使用する過酸化水
素の量は、第９表の実施例に示すように、最終製
品の密度および引張強さに対して、直接の関係を
有している。発泡のためのこれらの組成物の配合
においては、MgCl₂・6H₂Oの70％ゲージング溶
液を使用し、且つMgCl₂・6H₂O：MgOのモル比
を１：５とした。スラリーは１重量％の0.318cm
ミルドガラス繊維、２重量％のステアリン酸亜鉛
および0.1重量％のシリコーン樹脂乳化剤を含有
した。発泡製品は環境条件下に硬化した。

【表】

【表】 第９表中の実施例のデータは、どの一つの系に
対しても、過酸化水素の量の増大は、発泡製品の
密度および引張強さを低下させるということを示
している。濃度30％の過酸化水素の量は、約0.08
〜1.6ｇ／cm³（５〜100lb／ft³）の密度範囲を得る
ためには、スラリー重量の約0.25％乃至約８％の
範囲とすることができる。30％以外の濃度の過酸
化水素水溶液を用いることもできるから、過酸化
水素についてのこの範囲は、便宜のために100％
過酸化水素に基づいて表わすと、スラリー重量の
約0.075乃至約0.25％となる。 過酸化水素の代りに用いることができるその他
の発泡剤としては、トルエン―（４―スルホニル
ヒドラジド）および４―4′―オキシビス（ベンゼ
ンスルホニルヒドラジド）があるが、いうまでも
なく、これらのみではない。このような発泡剤
は、アルカリ性の環境において約125℃よりも高
くない温度で、必要量の気体生成物を発生するこ
とが可能でなければならない。 充填した発泡組成物を形成せしめたならば、発
泡状態に膨張させるため、および最終的なゲル
化、固化および硬化のために、任意の適当な型
に、それを注入することができる。型表面は、た
とえばフツ素系重合体、シリコーン油またはワツ
クスのような適当な離型コーテイングによつて、
被覆してもよい。充填発泡組成物の成形は、充実
製品の成形に対して記したものと同様であり；且
つ同一部類の二次充填剤を、成形段階の間に、添
加することができる。同様に、充填発泡組成物
は、ガラス繊維マツトとの積層品に成形すること
ができ；且つ生成する発泡充填無機補強塑性セメ
ント製品は、１種または２種以上の充填剤（ミク
ロフアイバーおよび／または二次充填剤）を含有
する未発泡または非発泡性反応物スラリーを用い
て型の当該表面を被覆することによつて、充実し
た充填塑性セメントから成る１または２以上の表
面を有するように成形することもできる。このよ
うに、仕上がり製品は、発泡した心部および１ま
たは２以上のその表面上における充填した充実層
を有する構造物とすることができる。生成した発
泡製品の表面仕上げを行なうことも、可能であ
る。 フオームは、室温において長時間、たとえば数
日かけて、硬化させることもできるが、工業的な
実施においては、加熱を用いて硬化させることが
好ましい。熱は、赤外外線照射、熱盤または高温
気体、たとえば水蒸気、空気などの形態で供給す
ることができる。硬化を行う温度は、発泡構造物
を約125℃よりも高くない温度まで仕上げる温度
である。熱硬化の例は、発泡組成物を伴なう型
を、95℃、125℃または155℃の加熱空気オーブン
中に保つこと、型中の材料を表面から20.3cm（８
インチ）離れた赤外線照射源に15分間さらすこ
と、および熱盤プレスまたは蒸気室中のフオーム
パネルを105℃で15分あるいは120℃で13〜15分加
熱することである。かくして、これらの実施例か
ら広範囲の熱硬化が可能であることが明らかであ
る。第10表は、異なる３つの温度におけるオーブ
ン硬化に対する典型的な密度および引張強さを示
す。第10表の実施例に対する発泡組成物は、スラ
リーの重量に対して70％の１：５のMgCl₂・
6H₂O：MgOのモル比を有するゲージング溶液、
４％（濃度30％）の過酸化水素、１％のヘキサメ
タ燐酸ナトリウム、0.005％のKMnO₄、２％のス
テアリン酸亜鉛および16％の0.635cm水結合ミル
ドガラス繊維から成るスラリーを用いて製造し
た。

【表】 上記の各実施例は、すべて、マグネシウム塩と
して、塩化マグネシウム、MgCl₂・6H₂O、を使
用して配合したが、この技術分野の熟練者には、
本発明の発泡無機樹脂の形成において、硫酸マグ
ネシウム、MgSO₄・7H₂O、を使用することがで
きるということは、明白であろう。これを、第11
表中の実施例によつて例証する。これらの実施例
の何れにおいても、水溶性燐酸化物は１％ヘキサ
メタ燐酸ナトリウムであり、過酸化水素分解触媒
は0.005％のKMnO₄であり、界面活性剤は２％の
ステアリン酸亜鉛であり、充填剤は６％の0.635
cm水結合ミルドガラス繊維であり且つ発泡剤は４
％（濃度30％）のH₂O₂であつた。これらの百分
率は、すべてスラリーの重量に対する百分率であ
る。

【表】 充填した発泡組成物を形成せしめるために用い
ることができる第二の方法は、スラリーのアルカ
リ性の環境において、約120℃よりも低い温度で
気化することができる。発泡剤の使用を包含す
る。このような発泡剤の例は、フツ素化炭化水
素、および、たとえばペンタン、ヘキサンまたは
ヘプタンのような炭化水素である。本質的に完全
な不然性を必要とする用途においては、フツ素化
炭化水素が好適である。第二の発泡方法について
の以下の説明は、発泡剤としてフツ素化炭化水素
を使用した場合について示している。 第２図か明らかなように、ゲージング溶液は、
充実製品（第１図）および過酸化水素発泡剤を用
いる発泡製品に対して使用したものと同一の濃度
の燐酸化物およびマグネシウム塩についての固形
物濃度を使用して、同様な方法で、生成せしめ
る。ゲージング溶液中のマグネシウム塩の濃度
は、最終発泡製品中の気泡の大きさおよび均一性
に影響を与える。すなわち、発泡剤として過酸化
水素を用いる場合（第４表参照）と同様に、マグ
ネシウム塩濃度の増大と共に気泡の大きさは低下
し、均一性の程度は増大する。 反応物スラリーの形成においては、充実製品の
形成におけると同様に、高速、高剪断混合によつ
て、ゲージング溶液中に酸化マグネシウムを混入
する。マグネシウム塩：酸化マグネシウムの同一
範囲のモル比を用いる。同様に高速、高剪断混合
の間に、“乳化性”（撥水性、アニオン性）界面活
性剤を、全スラリー重量の0.5〜３％の範囲の量
で、添加する。最後に、過酸化水素を用いる場合
と同様に、増核剤を添加してもよい。 このようにして形成せしめた、水溶性燐酸化
物、マグネシウム塩、酸化マグネシウム、界面活
性剤および、使用する場合は、増核剤を含有する
水性のスラリーは、約700〜15000センチポアズの
範囲の粘度を有していなければならないが、好適
範囲は約700〜2500センチポアズである。発泡剤
の添加以前のこの段階におけるスラリーは、特に
最終製品において最低の密度を得ることを希望す
る場合は、非チキソロピー性であることが好まし
い。 望ましい粘度を有するスラリーを形成し且つ十
分に混和し終つたときに、発泡剤の添加に先立つ
て、スラリーの温度を調節することが必要な場合
がある。スラリーの温度は、発泡剤の沸点よりも
少なくとも数度（たとえば約２〜３℃）低くなけ
ればならない。それによつて、認めうるほどの体
積の増大が生ずる前に、スラリー全体にわたつ
て、液体としての発泡剤の十分な分散が可能とな
る。 好適な発泡剤は、フオームの硬化温度よりも低
い沸点を有する液状のフツ化炭化水素である。発
泡剤は、多量のスラリーの冷却を必要とせずにス
ラリー中にそれを添加することが可能であり、し
かも同時に、所望に応じ、室温よりも僅かに高い
のみの温度においてフオームの硬化を達成するこ
とを可能ならしめるために、室温よりも数度高い
沸点を有するものであることが好ましい。 通常の条件下では、混合の完了後のスラリー
は、21℃（室温）よりも数度高い温度であると思
われる。その場合それを20℃まで冷却するなら
ば、たとえばCCl₃F（沸点23.8℃）のようなフツ
素化炭化水素を添加することができる。均一な大
きさを有する気泡の生成を確実にするためには、
発泡剤を、スラリー中に十分に且つ均一に混和す
ることが重要である。発泡剤を分散させるために
混合物を十分に混和するにつれて、発泡剤がその
沸点に達する点まで温度が上昇し、その結果とし
て気泡が生成し、且つ引続く気泡の生長が、著し
い体積の増大をもたらす。いうまでもなく、この
ような体積の増大は、主として型の形状内で生ず
ることが望ましい。発泡組成物を前記のようにし
て調整するときは、発泡したスラリーは、それが
最大の容積増大の点に達する以前にゲル化するこ
とはない。その上、フオームは、塑性セメントが
固化し且つ硬化させることが可能となる以前に崩
壊することがないために十分なグリーンストレン
グス安定性を有している。このようなフオームの
性能特性は、いうまでもなく、絶対に必要なこと
であり、且つそれらは、本発明の方法および組成
物において、固有のものである。 最終フオーム密度は、主として添加する発泡剤
の量によつて支配される。しかしながら、使用す
る界面活性剤、スラリーの粘度およびゲージング
溶液のマグネシウム塩と酸化マグネシウムの比率
ならびに固形物濃度、および発泡剤の分散の程度
もまた、生成する発泡無機プラスチツクセメント
の密度に多少の影響を及ぼす。 ミクロフアイバーは、任意的な二次繊維と共
に、発泡剤の添加の直前、添加と同時に、または
その直後に、加えることができる。最終的な充填
剤発泡組成物の粘度は、約100000センチポアズに
至るまでとすることができ、2000〜25000センチ
ポアズの範囲が好適である。最終成形組成物は、
チキツトロビー性である必要はない。 添加する充填剤は、前記のミクロフアイバーお
よび、増大した強度、低下した密度およびその他
の物理的性質を付与するために望ましいこともあ
る任意的な二次充填剤である。このような充填剤
の量は、発泡剤として過酸化水素を使用すること
によつて製造する発泡製品に対して望ましい量と
同一である。炭化水素発泡剤を使用した発泡製品
の密度および引張強さに対するミクロフアイバー
の添加の影響を、第12表中のデータによつて示
す。第12表中のこれらのデータの取得において
は、MgCl₂・6H₂O：MgOのモル比は１：５であ
り、ゲージング溶液の濃度は70％であり、水溶性
燐酸塩として１重量％のヘキサメタ燐酸ナトリウ
ムを添加し、界面活性剤として２重量％のステア
リン酸アンモニウムを使用し且つ増核剤として
0.5重量％のシリコーン油を加えてある反応物ス
ラリーを形成せしめた。発泡剤はCCl₃Fであつ
た。塩基性反応物スラリーは約700〜2500センチ
ポアズの粘度を有していた。発泡させた無機プラ
スチツクセメントの引張強さはASTM D638の方
法により測定した。

【表】 発泡剤として過酸化水素を用いる場合と同様
に、充填剤の主要部分（50％よりも大）は、ミク
ロフアイバー充填剤であることが望ましい。約
0.8mm〜0.635cmの長さにわたる繊維が好適であ
る。一般に、充填剤の大きさが小さいほど、多量
にそれを添加することができ、しかもなお、望ま
しい構造に固化するとができる発泡組成物を得る
ことができる。かくして、添加する充填剤材料の
量は、充填剤材料の性質および所望の引張強さに
関係する。使用する充填剤材料の最大量は、発泡
組成物の粘度を約100000センチポアズに至るまで
上昇させる量よりも多くなく且つフオームの崩壊
を生じさせる量より少ない量である。このような
範囲内における充填剤材料の最適量は、予定した
所望引張強さを取得するために必要な量である。
一般に、スラリー重量の約20％の充填剤が、発泡
材料に対する最大量である。 充填した発泡組成物を生成せしめるならば、そ
れを最終的なゲル化、固化および硬化のために、
適当な型に注入することができる。型の表面は、
たとえばフツ素化重合体、シリコーン油またはワ
ツクスのような適当な離型コーテイングで被覆す
ることができる。ガラス繊維マツトを包含する、
二次充填剤を、前記と同様に、成形段階の間に、
添加することができる；且つ発泡製品の１表面ま
たは２表面以上の、充実した、非充填無機塑性セ
メント被覆として形成せしめてもよい。 工業的な実施においては、通常は、加熱によつ
て硬化を達成することが望ましい。熱は、赤外線
照射、高温ガス、たとえば空気、水蒸気などの形
態として、供給することができる。この硬化を行
なう温度は、発泡製品の温度を約125℃よりも高
く上昇させることがない温度でなければならな
い。充実または発泡製品の何れの硬化において
も、無機塑性セメントの温度は、セメントの認め
うるほどの脱水が生ずる水準より低く保たねばな
らない。 最後に、本発明の発泡製品の形成に対して適す
る充填発泡組成物は、反応物スラリーを、強くか
きまぜまたはあわ立てて、その中に、所望の程度
の膨張を生じさせることができる不活性ガスを導
入することにより、機械に形成せしめることがで
きる。第２図に図示するように、撥水性アニオン
界面活性剤および、使用する場合は、増核剤を含
有する反応物スラリーは、２方法の中の一つによ
つて発泡せしめることができる。第一の方法にお
いては、反応物スラリーを、常圧の空気中で泡立
てるか、あるいは、たとえば7.04〜14.08Kg／cm²
（100―200psi）の、圧力下に、たとえば空気、窒
素、アルゴンなどのような不活性ガスによつて泡
立てたのち、常圧まで膨張させる。第二の方法に
おいては、界面活性剤を含有する水を用いて別個
のフオームを形成せしめ、かくして得たこの予め
形成せしめたフオームを、反応物スラリー中に混
入する。この場合には、反応物スラリー中のマグ
ネシウム塩および酸化マグネシウムの濃度は、先
に規定した範囲の中に比較的高い濃度とし、それ
によつて予備形成せしめたフオーム中の水の添加
が、これらのマグネシウム化合物の濃度を、気泡
の大きさおよび均一性がもはや受入れ難い（たと
えば第４表参照）ものとなる水準よりも低い濃度
まで下げてしまうことがないようにすることが好
ましい。反応物スラリーを生成せしめるならば、
ミクロフアイバー充填剤および任意の二次充填剤
を混入して、充填発泡組成物を与えることができ
る。 あるいはまた、第２図に見るように、ミクロフ
アイバー充填剤および任意の二次充填剤材料を反
応物スラリーに添加し、且つこの充填組成物の発
泡を、上記の２方法の中の一方によつて、すなわ
ち、泡立て、または予備形成フオームの混入の何
れかによつて、行なうこともできる。 かくして形成せしめた充填発泡組成物を型中に
入れ、且つ二次充填剤を添加してもよいし、ある
いは充填したフオームを、ガラス繊維マツトで積
層せしめることもできる。成形においては、前記
のように１表面または２表面以上を、充填しない
充実無機塑性セメントから形成せしめることがで
き、且つ発泡充実無機塑性セメント製品を、前記
のようにして、表面仕上げすることもできる。 上記の実施例から、充実または発泡形態にある
無機塑性セメントの全体にわたつて、多方向的に
配向せしめたミクロフアイバー充填剤の添加は、
この種の材料の物理的性質に対して、著しく寄与
するということが明らかである。特に重要なこと
は、ミクロフアイバー充填剤を使用する場合に実
現することができる引張強さの著しい上昇および
ミクロフアイバー繊維と、たとえばガラスマツト
のような、二次充填剤とを併用する場合に得られ
る相乗効果（第３表参照）である。後者の場合に
は、ミクロフアイバー充填剤は、酸化マグネシウ
ムセメントに加わる荷重を補強剤として働く二次
充填剤に伝達するように、かかるセメントマトリ
ツクス中で応力を移動させることができるものと
考えられる。かくして、この機構により、無機塑
性セメントは、効果的に補強され且つ従来の非充
填材料を使用しては不可能であつた多くの用途に
対して、利用できるようになるものと思われる。 本発明の発泡製品は、その物理的性質により顕
著であり且つ特徴的である。気泡構造は、ある一
つのフオームの全体にわたる気泡の大きさの均一
性が少なくとも部分的に気泡の大きさに依存して
いる構造であつて、気泡の大きさの低下と共に均
一性の程度が増大する。気泡の大きさを大（たと
えば３mmよりも大きな直径を有する）として分類
することができる構造物においては、気泡の大き
さの不均一性は、ある種の用途、特に発泡構造物
がかなりの荷重を担持しなければならない用途、
に対して、かかる構造物を一般に受け入れ難いも
のとするために十分なほど著しいものとなる。気
泡の直径が約1.25〜３mm（断面積が約１〜７mm²）
の範囲である構造物の場合には、気泡の大きさは
実質的に均一であり；且つ微細（直径は1.25mm）
よりも小さく、断面積は約１mm²以下である）とし
て分類される気泡を有する構造物においては、気
泡は本質的にすべてが均一のものである。本質的
にすべての気泡が、約２mm²以下の断面積を有して
いることが好ましい。 本発明の発泡製品の好適実施形態においては、
気泡の一部分、たとえば少なくとも約５％が独立
気泡であり且つその内部に閉じ込めた水分を含有
している。使用する発泡剤の一部は、低い伝熱係
数を有しているから、このような発泡剤を含有し
且つ大きな割合の独立気泡を有している発泡組成
物は、優れた熱絶縁体となる。 発泡製品の密度は１立方フイート当り約５〜約
100ポンド（0.08〜1.6ｇ／cm²）の範囲とすること
ができる。好適密度範囲は１立方フイート当り約
15〜50ポンド（0.24〜0.8ｇ／cm³）である。前記
のように引張強さは制御することができ、支持絶
縁物に対する本質的にゼロの値から１平方インチ
当り100ポンド（７Kg／cm²）またはそれ以上の高
い値に至るまで、変化させることができる。発泡
製品の最終用途は、いうまでもなく、望ましい強
度を指定する。これらの無機プラスチツクセメン
トを形成せしめるための反応は、水和している水
の本質的にすべて、およびスラリーの形成のため
に添加する水の本質的にすべてを、消費するもの
であるから、ミクロフアイバーおよび二次充填剤
の合計量は、仕上つた硬化充実製品の約40％に至
るまで且つ仕上つた硬化発泡製品の約25％に至る
までにわたることができる。 最後に、充実および発泡製品は、耐水性および
非吸湿性である。これらは不燃性であり且つ本質
的に炎の伝ぱゼロ、煙密度ゼロ、および燃料寄与
ゼロを示す。たとえば、炎伝は試験において、発
泡製品の性能は、ゼロの格付けを有するアスベス
トの性能と同等であり；且つ95よりも大きい限界
酸素指数を有することが確かめられた。 かくして本発明の方法は、独特の性質を有し且
つ建設目的に対して特に適している新規製品を与
える。製品に広範囲の用途を与える。広範囲の密
度、引張強さおよびその他の物理的性質を実現す
ることができる。 以上によつて本発明の前記の目的は、効率的に
達成されるということは明らかであり、且つ本発
明の範囲から逸脱することなく、上記の方法に遂
行および記載の製品にある程度の変更を行なうこ
とができる故に、上記の説明に含まれるすべての
事柄は、例として記したものであつて限定的な意
味を意図して記したものではないということも明
らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、充実した形態の無機塑性セメントの
形成を示す、本発明の方法の流動図である。第２
図は、発泡形態の充填無機塑性セメントの形成を
示す、本発明の方法の流動図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (a) マグネシウム塩、水溶性燐酸化物成分お
   よび酸化マグネシウムから成り、約700〜15000
   センチポアズの範囲の粘度を有する反応性の水
   性スラリーを形成せしめ、 (b) 該水スラリー中に、その固化以前に、スラリ
   ーの重量の２％乃至40％の量のミクロフアイバ
   ー充填剤を、該ミクロフアイバー充填剤が生成
   する充填無機塑性セメント組成物中で非平面的
   且つ多方向的となるように、混合する、 段階から成ることを特徴とする、充填無機塑性セ
   メントの製造方法。 ２ 該マグネシウム塩は、塩化マグネシウム・六
   水和物であり、該塩化マグネシウム・六水和物対
   該酸化マグネシウムのモル比は１：３乃至１：９
   であり、あるいは該マグネシウム塩は硫酸マグネ
   シウム・七水和物であり、該硫酸マグネシウム・
   七水和物対該酸化マグネシウムのモル比は１：３
   乃至１：14である、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ３ 該反応性の水性スラリーは、該塑性セメント
   の形成のために要する量の水よりも認めうるほど
   過剰の水を含有していない、特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ４ 該水溶性燐酸化物成分は、該酸化マグネシウ
   ムの重量の６％に至るまでの量で該スラリー中に
   存在するガラス状燐酸塩、燐酸またはそれらの混
   合物である、特許請求の範囲第１〜３項のいずれ
   かに記載の方法。 ５ 該ミクロフアイバー充填剤は、実質的にその
   すべてが、充填無機塑性セメント中でそれらを多
   数の方向に配向せしめうる長さである短繊維から
   成る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 該ミクロフアイバー繊維の量はスラリー重量
   の５〜20％である、特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ７ 該ミクロフアイバー充填剤と共に、該水スラ
   リー中に二次充填剤をも添加する段階を更に含
   む、特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 該二次充填剤は、該ミクロフアイバー充填剤
   よりも長い繊維、微粒子状材料、形成せしめた充
   填無機塑性セメントの密度を低下させることがで
   きる材料、またはそれらの混合物から成る、特許
   請求の範囲第７項記載の方法。 ９ 該充填無機塑性セメント組成物を所望の形状
   に成形するための段階を含む、特許請求の範囲第
   １項記載の方法。 １０ 該形状物の成形の段階の間に二次充填剤を
   添加する段階を更に含む、特許請求の範囲第９項
   記載の方法。 １１ 該二次充填剤は該ミクロフアイバー充填剤
   よりも長さの長い繊維、微粒子状材料、形成せし
   める充填無機塑性セメントの密度を低下させるこ
   とができる充填剤またはそれらの混合物から成
   る、特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １２ 該二次充填剤を添加するための段階は、該
   二次充填剤と該充填無機塑性セメント組成物との
   レイアツプまたはスプレーアツプから成る、特許
   請求の範囲第１１項記載の方法。 １３ 該二次充填剤はガラスマツトから成り、且
   つ該二次充填剤を添加するための段階は、該マツ
   トを、該充填無機塑性セメント組成物によつて、
   圧力下に約95〜125℃の温度において含浸して積
   層品を形成せしめることから成る、特許請求の範
   囲第１０項記載の方法。 １４ 充填無機塑性セメント組成物を約125℃に
   至るまでの加熱下に硬化せしめる段階を更に含
   む、特許請求の範囲第１〜１３項のいずれかに記
   載の方法。 １５ 該充填無機塑性セメントの形状物の少くと
   も一表面上に、該形状物を形成する充填無機塑性
   セメントとは異なる充填剤の組合わせおよび／ま
   たは充填剤組成を有する充填無機塑性セメントの
   層を形成せしめるための段階を包含する、特許請
   求の範囲第９〜１４項のいずれかに記載の方法。 １６ 該水スラリー中に該スラリーを膨脹させる
   ことができるガス状の成分を導入する段階を包含
   しそれによつて該スラリーは発泡形態で固化し、
   該ガス状の成分を導入するための段階は該水スラ
   リー中への該ミクロフアイバー充填剤の混合前、
   混合と同時または混合後に行なう、特許請求の範
   囲第１〜１５項のいずれかに記載の方法。 １７ 該ミクロフアイバー充填剤の量はスラリー
   重量の２〜20％である、特許請求の範囲第１６項
   記載の方法。 １８ 該水スラリーに撥水性アニオン界面活性剤
   を添加する段階を包含する、特許請求の範囲第１
   ６項記載の方法。 １９ 該水スラリーに増核剤を添加する段階を包
   含する、特許請求の範囲第１６項記載の方法。 ２０ 該ガス状の成分を、化学的発泡剤の反応ま
   たは分解によつて、該水スラリー中で形成せしめ
   る、特許請求の範囲第１６〜１９項のいずれかに
   記載の方法。 ２１ 該化学的発泡剤は過酸化水素であり且つ該
   水スラリーは該過酸化水素の分解のための触媒を
   含有する、特許請求の範囲第２０項記載の方法。 ２２ 該ガス状成分は、アルカリ性の環境におい
   て不活性であり且つ該スラリーが該発泡形態で固
   化する温度よりも低い沸点を有する気化可能な発
   泡剤である、特許請求の範囲第１６〜１９項のい
   ずれかに記載の方法。 ２３ 該発泡剤は、常温よりも僅かに高い沸点を
   有するフツ素化炭化水素である、特許請求の範囲
   第２２項記載の方法。 ２４ 該ガス状成分は、常圧または加圧下に該水
   スラリー中に導入する不活性ガスである、特許請
   求の範囲第１６〜１９項のいずれかに記載の方
   法。 ２５ 該ガス状成分は、該水スラリー中に直接
   に、または予め形成せしめたフオームの形態で間
   接的に導入する、特許請求の範囲第２４項記載の
   方法。