JPS6227383A

JPS6227383A - 人造鉱物質繊維成形体

Info

Publication number: JPS6227383A
Application number: JP2192785A
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: 1987-02-05
Anticipated expiration: 2009-02-16
Also published as: JPH0611672B2

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、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、これに硫酸カルシウムを含有する
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
物質繊維の表面に結晶あるい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きで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
エ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の、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
火性能は極めて悪い。

木材は、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、かか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きできたもの
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
繊維状物質を選定し、不燃性、耐火性などの防火性能を
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えているものは
、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の比重が大となり、加工性、
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、硫酸カルシウムを含有する無機結合材が、水の
存在においてトポ化学的に反応し、結晶或いは固溶体を
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。本説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結合され
た三次元立体構造よりなり、内部に中空間隙を有するた
め、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。以下本説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造鉱物
質繊維に対して、硫酸カルシウム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（Ｓｉ
Ｏ２）２５〜５０％、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）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質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トポ化学的に水和反応せ
しめ、サルフェート系の結晶あるい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。

一般にサルフェート系復塩は、塩基性で安定な不溶性化
合物で、トリサルフェート型のＣ３Ａ・３ＣａＳＯ４・
３２Ｈ２Ｏとモノサルフェート型のＣ３Ａ・ＣａＳＯ４
・１２Ｈ２Ｏがあり、前者はエトリンジャィトとも呼ば
れ針状結晶で、後者は六角板状結晶で、前記のトポ化学
的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
ジャィトの生成反応Ｃ３Ａ＋３（ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ）＋２６Ｈ２Ｏ→Ｃ
３Ａ・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ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２Ｃ３Ａ＋Ｃ３Ａ・３ＣａＳＯ４・３２Ｈ２Ｏ＋４Ｈ２
Ｏ→３（Ｃ３Ａ・ＣａＳＯ４・１２Ｈ２Ｏ）がおこり、
さらに第三段階として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サルフェー
ト系固溶体に変化するため強固な結合力を発現するに至
るものである。

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１５〜８０重量
％で、また、硫酸カルシウム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、
その使用量は一般に５〜７０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、
一般的に成形体の嵩比重０．４〜１．２を得るためには
、全成分固形物１００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（ＳｉＯ２５０〜７０％、ＣａＯ１０〜２５％、Ａ
ｌ２Ｏ３３〜１５％）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
水熱養生した。乾燥後得られた成形体の物性は、嵩比重
０．６、曲げ強度８０Ｋｇ／ｃｍ２、加工性良好、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／ｃｍ２、加工性良好、不燃性であった。

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】

人造鉱物質繊維と、これに硫酸カルシウムを含有する無
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、硫酸カルシウムを含
有するを含有する無機結合材とのトポ化学反応によりサ
ルフェート系の結晶あるい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
ることを特徴とする人造鉱物質繊維成形体。