JPS58199761A - 珪酸アルカリ系組成物、その加熱固化物およびその製法 - 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】 化物およびその調法に関する。さらに詳しくは、加熱同
化性を有する珪酸アルカリ、７リツトおよび縮合リン酸
塩を構成成分とする珪酸アルカリ系組成物／Ａ）または
これより縮合リン酸塩を除いてなる珪酸アルカリ系組成
物（Ｂ）ならびにこれらの組成物を加熱させてえられる
弾性体、被覆物または成形体およびその製法に関する。

近年、産業界にあっては省資源あるいは省エネルギーの
観点から各種素材の脱石油化が重要な技術的課題となっ
ている。

ところで、珪酸塩は安価でかつ容易に入手÷きる豊富な
素材として前記観点から着目され、その有効な活用が望
まれている。しかし、珪嘴塩は耐水性、耐薬品性に乏し
く、収縮亀裂、エフ０現象（空気中の炭醗ガスや水分な
どの作用で白化ないし劣化すること）を生じるなどのた
めに実用化が固辞であり、またその実用化には熟練者の
技能が必要である。

本発明者らの一部の者はすでに珪酸アルカリを有効に活
用した硬化剤を提案（特公昭５６−１６１０６号公報）
している。本発明者らはさらに珪酸アルカリの産業界に
おける利用度を高めるべく鋭意研究を重ねた結一本発明
に到達したものであり、本発明は耐水性、抗亀裂性、耐
熱性にすぐれた加熱固化物およびその製法ならびに該同
化物の母材となる珪酸アルカリ系組成物を提供するもの
である。

すなわち、本発明は （１）珪酸アルカリ、７ワツトおよび縮合リン酸塩を構
成成分とする加熱固化性珪酸アルカリ系組成物（４）、 （２）該組成物（Ａ）を加熱成形してえられる珪酸アル
カリ系成形体および該組成物（４）を加熱下に成形固化
させることを特徴とする前記成形体の製法、（３）該組
成物（４）の加熱固化物で被覆された被覆物、ならびに （４）珪酸アルカリおよび７リツトを構成成分とす　　
゛る加熱により弾性体を形成する珪酸アルカリ系組成物
ＦＢ）およびこの組成物を加熱下に反応させてなる珪酸
アルカリ系弾性体 を提供するものである。

本発明において用いられる珪酸アルカリとしてはたとえ
ば杯□酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウムなど
をあげることができ、オルソ化合物、メタ化合物のいず
れでもよい。これらの珪酸アルカリは本発明において単
独でまたは２種以上が組合されて用いられる。また珪酸
アルカリは固体、水和物または水溶液の形態を示すが、
本発明においてはそのいずれの形態のものでも用いられ
る。ことに本発明の組成物（Ａ）で用いる珪酸アルカリ
としては液状のものが好ましく、室温において固体であ
るものについては適量の水に分散させるか溶解させるか
して液状のものとすることが望ましい。一方、本発明の
組成物（Ｂ）で用いる珪酸アルカリとしては水溶液状、
微粉状のものが７リフトとの反応を円滑に行なわせるう
えで好ましい。

本発明において用いられる７リツトとは一般に窯炉工業
で融剤として用いられる低融点の固溶体をいい、その化
学組成は金属隈化物の２１１１１以上からなる固溶体で
あると考えられる。本発明において、７リツトは１種ま
たは２種以上の混合物が用いられ、とくに１０）−９Ａ
Ｍ（商品名、日本７エロー■製）が鉛分を含まず低毒性
であり好適に用いられる。本発明の組成物（Ｂ）で用い
る７リツトとしては反応を円滑に行なわせるうえで微粉
状のものが好ましい。

の数、重は２以下の正の数）で表わされる縮合リン醗マ
グネシウム類、式Ａｊ２０３−　ｙＰ、２０．−　ｎＨ
２Ｏ（式中ｙは６以下の正の数、ｎは６以下の正の数）
で表わされる縮合リン醗アルミニウム類などをあげるこ
とができ、Ｘが０．５〜１、ｙが１．５〜３、ｍが４以
下、なかんづ＜０．１〜３のものが好ましい。縮合リン
酸塩は通常水溶液または濃縮脱水物として提供されるが
、本発明の組成物ｒＡ）においては無水物に換算してそ
のリン醗化合物またはリン酸塩無水物の含量が５０％以
上、とくに７０％以上のものが好適に用いられ、通常こ
れらのものは粉末状同体として提供される。本発明の組
成物ｆＡ）において前記の組成および性状を有する縮合
リン酸塩が好適に用いられる理由は、縮合リン酸塩が水
溶液であるばあいにおこる珪酸アルカリとの急激な反応
により珪酸アルカリと７リツトとが反応を実質的に完了
する前に珪酸アルカリが硬化して所望の強度を有する固
化物がえにくくなることがないためである。

本発明の組成物（Ａ）における珪酸アルカリ、７リツト
および縮合リン酸塩の配合割合は各成分の種類、組成物
（Ａ）の使用目的により適宜選択されるが、通常珪酸ア
ルカリ１００部（重量部、以下同様）、フリット０．１
〜５０部好ましくは０．５〜２０部、縮合リン階塩０．
１〜５０部好ましくは０．５〜５０　［の範囲内で選ば
れる。７リツトの配合暖か過少であるとえられる同化物
の強度、耐水性が不足して充分ではないし、他方過多で
あるとえられる固化物がもろいものとなって好ましくな
い。また、縮合リン酸゛塩の配合量が過少であるとえら
れる固化物の強度、耐水性、耐火性が充分でなく、他方
過多であるとえられる固化物がもろいものとなったり、
組成物（Ａ）における珪酸アルカリの安定性が゛低下し
その作業性が劣るので、好ましくない。

本発明の組成物（Ａ）は珪酸アルカリ、７リツトおよび
縮合リン酸塩のみを混合して調製してもよいし、作業性
を調整するために水を加えてもよく、さらに通常用いら
れる添加剤、膏剤、情色剤、充填剤など、さらにはコ四
イダルシリ力、アルミナゾル、Ｉａ！脂エマルジョン、
！ｆＩ脂水溶水溶液を添加してもよい。

本発明の組成物（ｎ）における珪酸アルカリと７リツト
との配合割合は各成分の種類、所望する弾性体の性状、
弾性体の使用目的により適宜決定されるが、通常珪酸ア
ルカリ１００部に対し７リツト０．１〜５０部、好まし
くは０．５〜２６部の範囲内で選ばれる。７リツトの配
合割合が過少であるとえられる弾性体の弾性麿が乏しく
なったり同化処理に長時間を要し、他方過多であると凝
集力が低下してえられる弾性体がもろくなったり弾性が
低下したり、さらには反応が急激に起ってその制御が囃
かしくなって好ましく−ない。

該組成物ｔＢ）の調製は珪酸アルカリの水溶液を用いる
ばあい、微粉状の７リツトとともに攪拌機などの混合機
を用いて攪拌下に加熱することにより、また微粉状の珪
酸アルカリを弔いるばあい、珪酸アルカリと７リツトと
を粉末混合機などで混合しながら加熱することにより行
なうことができる。ことに後者のばあいには、該混合物
に適量の水を加えて混練下に加熱することが望ましい。

本発明の組成物（Ａ）およびｒｎ）には通常用いられる
たとえばグリセリン、グリセリンボレート、その誘導体
のような珪酸アルカリの安定剤、ｐＨ調整剤、界面活性
剤などを添加してもよい。

本発明の成形体の＠造は前記組成物（ム）を所望の型枠
に注型し常圧ないし加圧下に４０〜４００　ｏＯの濡鬼
で１０分間〜２４時間、好ましくは６０〜２００％で６
０分間〜２時間加熱処理することにより行なわれる。そ
の際加熱温度が４０°Ｏ未満であると反応を完結させる
までに長時間を要し、他方４００°ａを超えると咬形物
が収縮したり、含有水分の急激な気化で異常発泡現象が
起り、えられる成形体の品位の均質性が低下するので、
好ましくない。

このように本発明の珪酸アルカリ系成形体すなわち組成
物ｒＡ）の固化物は安価な原料を用いて簡単に製造する
。ことができ、耐水性、抗エフ四性（エフロ現象不生起
性）、抗亀裂性、耐熱性、耐熱衝撃性にすぐれ、産業上
の利用性の高いものである。

本発明の組成物（Ａ）はスレート板、珪酸カルシウム板
または鋼板のような金属素材などの被覆材としても好適
に使用できる。被覆物の製造は被覆すべき素材に組成物
（Ａ）を所望の厚さ、通常０．１〜３０Ｉ！！ｌ！Ｉに
なるように刷毛塗り方式、スプレー塗装方式、フチ塗り
方式、浸漬塗装方式など公知の塗装方式によって塗装し
、前記成形体を製造するばあいと同様に加熱処理するこ
とにより行なうことができる。

本発明の組成物ｒＡ）を被覆材として使用することによ
り安価な原料で簡単に被覆物をうることかでき、耐水性
、抗エフロ性、抗亀裂性、耐熱性、耐熱衝撃性にすぐれ
た被覆をうることができ、とくに凹凸模様などのように
厚さを変化させて外観化粧性を表現したいとき従来の無
機質組成物のような亀裂の発生を抑制できる利点があり
、その産業における利用性はきわめて高いものがある。

本発明の弾性体は組成物（Ｂ）を加熱処理することによ
りその性状が粉末化しやすい固体ないし粘稠物としてう
ろことができる。その際、加熱処理は組成物（Ｂ）を実
質的に固化させると弾性体とならないので、水に再溶解
しうる段１１１（Ｂステージ）で止めておく必要があり
、４０〜２００　ｏＯ。

好ましくは６０〜１００°ａの加熱下５分間〜６時間、
好ましくは１０分間〜２時間反応させることにより行な
うことができる。加熱温度が４０００未満であると反応
が完結するまでに長時間を要し、他方２００°０を超え
ると反応が急激に進行して反応を制御しに＜＜、また脱
水反応が同時に進行して均質で安定な弾性体が逐にくく
なり好ましくない。より具体的には、１００ｏｏ以上、
特に１２０部０以上で２時間以上加熱すると、白色で凝
集力の乏しい粉化しやすい固体となり、これよりえられ
る固体粉末に水を加えても水との親和性および水への溶
解性に乏しく、水と混合しても均質な凝集物がえに＜＜
、このものは弾性を示さない。したがって、本発明の弾
性体を調製する際の加熱条件は、１００ＱＯを超える温
度では２時間以下、なかんづく１時間以下が望ましい。

一方、１００°Ｏ以下では長時間の加熱処理でも本発明
の弾性体をうろことができ、たとえば１００°０で６時
間加熱処理したばあいの反応生成物は白色の固化しやす
い固体であって、これに水を加えると粘着性を示し、凝
集して半透明の弾性体となる０ このように本発明の組成物（Ｂ）によれば、これまで弾
性体のＩｉ造に６日〜１週間もの長時間を要し、しかも
ｆＲ造条件の管理、品質の安定化のために高度に熟練し
た技能を要した従来技術に比べ、容易に弾性・□体を製
造することができる。

本発明においては組成物（Ｂ）の前記加熱処理に先立っ
て組成物（Ｂ）にあるいは加熱処理してえられた弾性体
に着色剤、充填剤、樹脂エマルジョン、水ｓ性ｔｉｔ脂
液、アルミナゾル、コロイダルシリカ、珪酸アルカリの
安定剤などを添加ないし混合してもよい。

本発明の弾性体は水への溶解またはこの溶解物からの水
分の揮散化を可逆的に行なうことができ弾性体の稠痩、
固さ、弾性度などの物性を任意に調整でき、加工性にす
ぐれ、ゴム弾性素材中、金属やセラミックスなどの剛質
素材中、プラスチックなどの可塑性素材中にそのまま内
封させることによりＳ撃力に対して形状変形の少ない、
反ばつ係数を高めた弾性素材の開発を可能とし、たとえ
ばゴルフボール、軟質野球用ボール、その他りツシ目ン
材として用いることができる。

また、本発明の弾性体は結合剤としても好適に用いるこ
とができ、結合リン醸塩などの硬化剤を併用することに
より成形体、シート、被覆組成物として用いることがで
き、接着性、耐水性、耐火性を示す下巻性で安価な素材
として活用でき、産業界での利用性の高いものである。

つぎに実施例をあげて本発明の詳細な説明するＯ 実施例１ （組成物（ＡＪ） 珪酸す）９ウム（１１８６号　日本化学工業■製、以下
同じ）１００部、７リツト（ＸＩ）−９ＡＭ日本７エロ
ー株製、以下同じ）５部、縮合リン醗アルミニウム（冒
ネホス脚米山化学工業■製）１０部をプルペラ式攪拌喝
で混合し組成物をえた。

実施例２〜９ （組成物ｒＡ）　） 実施例１と同様にしてつぎの組成をもつものを調製した
。

（実施例２） 珪酸ナトリウム　　　　　　　　　　１ｏＯ１，ｓ７　
　リ　　ッ　　　ト　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４　
部酸化チタン　　　　　　　　　６ｓ グ　リ　セ　リ　　ン　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１　部（実施例６） 珪酸ナトリウム　　　　　　　　　１００部７　　リ　
　　ッ　　　ト　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１０　
部綜合リン酸マグネシウム（Ｍｇ−１００）　　　　１
００部酸化チタン　　　　　　　　２部 （実施例４） フ　　リ　　ッ　　ト　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　１０　部縮合リン酸アルミ
ニウム（ＭＡＲ）　　　　　１ｇ　部階化チタン　　　
　　　　　　１部 マイカ粉末　　　　　　　　　６部 グ　リ　　セ　　リ　　ン　　　　　　　　、１：１　
　邪説イオン水　　　　　　　　　１５部 （実施例５） ７　　リ　　　ッ　　　ト　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　４　部縮合すン醗アルミニウム（ＭＡＩＩ）　　
　　　１ｏｓ縮合リン醗マグネシウム（Ｍｇ−１００）
　　　　５　ｇ酸化チタン　　　　　　　　　６部 グ　リ　　セ　リ　　ン　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　１　部（実施例６） 珪階ナトリウム　　　　　　　　　１００部７　　　リ
　　　ッ　　　ト　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３．５　
部縮合すン醗アルミニウム　　　　　　　１０部縮合リ
ン酸マグネシウム（Ｍｇ−１００）　　　　５　ｇ酸化
チタン　　　　　　　　　５部 グ　リ　セ　リ　　ン　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１　部（実施例７） 実施例６の組成物　　　　　　　　１部口部珪砂４号　
　　　　　２００部 （実施例８） 珪嗜ナトリウム’　　　　　　　　１００部７　リ　ッ
　ト　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　１０　部縮合リン酸アルミニウム（ＭＡＲ）　　　　
　５　ｇ縮合リン酸マグネシウム（Ｍｇ−１００）　　
　　１０　ｇ酸化チタン　　　　　　　　　２部 グリセリンポレート　　　　　　　　　　　１部（実施
例９） 粉状オルゾ珪酸ナトリウム　　　　　　１００　部フ　
　リ　　ッ　　ト　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　１０　部縮合すン醗アルミニウ
ム（ＭＡＲ）　　　　　１０　部醗化チタン　　　　　
　　　１部 ！イカ粉末　　　　　　　　　３部 グ　リ　セ　リ　　ン　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　１　邪説イオン水　　　　　　　
　２０部 実施例１０ （成形体） 実施例１でえた組成物を深さ１０！！１１１１各辺の内
のり１０備の木製型枠に流し込み、８０°０で１時間加
熱し、厚さ１０■の成形板をえた。この成形体は比重１
．４５、圧縮強度２００　Ｖｃ−以上であり、５０ａＯ
の潅水に２４時間浸漬しても何ら変化がなかった。

実施例１１ （成形体） 実施例２でえた組成物を用い９０ａＯで３０分間加熱し
たほかは実施例１０と同様にして比重１．４８、圧縮強
度２００にｍ−以上の成形体をえた。このものについて
実施例１０と同様の水中浸漬試験を行なったが全く異常
は認められなかった。

実施例１２ （成形体） 実施例３でえた組成物を用ル１、実施例１０と同様にし
て比重１．４９、圧縮強度２ＤＯｋｙ’ａｗＰ以上の成
形体をえた。このものについて実施例１０と同様の水中
浸漬試験を行なったが全く異常は認められなかった。

実施例１３ （成形体） 実施例４でえた組成物を用い実施例１０と同様にして比
重１．４７、圧縮強度２００　ｋｆａｗ？以上、水中浸
漬試験に鄭いても全く異常の認められない成形体をえた
。

実施例１４ （成形体） 実施例５でえた組成物を用い実施例１１と同様にして比
重１．４８、圧縮強度２００≠−以上、水中浸漬試験に
おいても全く異常の認められない成形体をえた。

実施例１５ （被覆物） 実施例１でえた組成物（乳白色のペースト状塗料）を用
い、これをスレート板（Ｊ工Ｓム５４０５　石綿スレー
ト板）および軟鋼板（Ｊ工８　Ｇ　３１４１冷間圧延鋼
板叱■）にそれぞれの表面に厚さが３−になるように刷
毛で塗ったのち、８０°Ｏの乾燥炉で６０分間焼付硬化
させて乳白色半透明の塗膜をえた。えられた被覆物を室
温下で２４時間静置したのち、６０°ａの水中に２４時
間浸漬したが何ら変化は詔りられなかった。

比較例 実施例１の組成物より７．す、ットまたは縮合リン階ア
ルミニウムを除いた組成物を用い、実施例１５と同様に
して被覆板を作製した。えられた軟鋼板の被覆板ではい
ずれも室温下に２４時間静板ではいずれも水中浸漬試験
（，５０ｏ０，２４時間）により塗膜が軟化した。

実施例１６ （被覆物） 実施例６でえた組成物を用い加熱条件を９０ｏａ、６０
分間としたほかは実施例１５と同様にして、水中浸漬試
験においても全く異常が認められない被覆物をえた。

実施例１７ （被覆物） 実施例７でえた組成物をスレート板に厚さが５ｍになる
ように塗布し、９５ｏＯで２０分間加熱して硬化させ砂
壁状の塗膜をえた。

えられた被覆物について実施例１５と同様にして水中浸
漬試験を行なったが何ら異常は認められず、また２００
時、間の耐候促進試験（ウェザオメーター：スガ試験機
■製）においても外観上変化が認められなかった。

実施例１８．１９ （被覆物） 実施例８または９でえた組成物を用い実施例１５と同様
にして被覆物を作製し、水中浸漬試験奇行なったがいず
れも何ら異常が認められなかった。

実施例２０ （組成物（Ｂ）および弾性体） 珪酸ナトリウム１００部、７リツト　（ＸＤ−９ＡＰ日
本フエ四−−製）５部を３００ｍｊ容傘−田−容器中に
仕込みプルペラ式攪拌機で攪拌下に加熱し、６０〜９０
％の温度域を２０分間で昇温させたのち攪拌をとめ室温
下で放冷し、冷却して珪酸アルカ＋Ｊ　１７７、分を３
８％含むやや粘りのある弾性体をえた。

ついで、えられた弾性体を内径１０膳の球状型枠を用い
て成形し、これをガラス板面に落差１重の高さから自然
落下させたところ変形することなくガラス面から６０ａ
重の高さまで反ばつした。

なお、えられた弾性体の赤外吸収スペクトル分析結果（
ＫＢｒ錠剤法）を第１図に示した。

また誂られた弾性体を水で希釈し、これをＢ型粘度計（
■東京計器製）を用いて３号ト→−１５Ｑ　ｒ、ｐ、ｍ
での２０°０における粘度を測定し、第１表に示す結果
をえた。

第　　　　１　　　　表 実施例２１〜２４ （弾性体） 加熱条件を変えたほかは実施例２０と同様にして４種類
の弾性体および比較例として２種類を゛えた。結果を第
２表に示す。

実施例２５〜６６ （組成物（Ｂ）および弾性体） 実施例２０と同様にして第３表に示す組成物を調製し、
えられた弾性体の反ばつ高さを測定した。結果を第３表
に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例２０でえた弾性体の赤外吸収スペクトル
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　珪酸アルカリ、７リツトおよび縮合リンー塩を構成
   成分とする加熱固化性珪酸アルカリ系組成物。 ２　加熱成形用にｍｔｓされた特許請求の範囲第１項記
   載の組成物。 ３　被覆材用に調製された特許請求の範囲第１項記載の
   組成物。 ４　珪酸アルカリ、７リツトおよび縮合リン酢塩を構成
   成分とする珪酸アルカリ系組成物を加熱成形してえられ
   る珪酸アルカリ系成形体。 ５　珪酸アルカリ、フリットおよび縮合リン陶塩を構成
   成分とする珪酸アルカリ系組成物を加熱下にｔｅ固化さ
   せることを特徴とする珪酸アルカリ系成形体の製法。 ６　珪酸アルカリ、７リツトおよび縮合リン酸塩を構成
   成分とする珪酸アルカリ系組成物を素材に楡布し加熱処
   理して見られる珪酸アルカリ系被覆物。 ７　珪酸アルカリおよびフリツシを構成成分とする加熱
   により弾性体を形成する珪酸アルカリ系組成物。 ８　珪酸アルカリおよび７リツトを構成成分とする珪酸
   アルカリ系組成物を加熱下に反応させてなるＦｉ−酸ア
   ルカリ系弾性体。