JP7646229B2 - Resin-mixed non-flammable calcium silicate molding - Google Patents
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Description
本発明は、樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体に関する。 The present invention relates to a resin-mixed non-flammable calcium silicate molding.
ケイ酸カルシウム成形体は、内装用下地材、人造木材、造作材、住宅設備機器、カーボンファイバー製品成形型枠用基材など様々な分野に用いられている。
例えば、型枠材として用いられているケイ酸カルシウム成形体から構成される人造木材は、型枠材として用いられている木材の欠点である耐熱性、寸法安定性、均質な切削加工性の不足を補う材質として従来より使用されている。
Calcium silicate molded bodies are used in a variety of fields, including as interior undercoating materials, artificial wood, construction materials, housing equipment, and base materials for molding forms for carbon fiber products.
For example, artificial wood made of calcium silicate moldings used as formwork materials has traditionally been used as a material to compensate for the shortcomings of wood used as formwork materials, such as a lack of heat resistance, dimensional stability, and uniform cutting workability.
例えば、特許文献１には、ケイ酸カルシウム水和物１００重量部、カルボキシル基を含むスチレン－ブタジエン共重合体ラテックス５～３０重量部（固形分として）、カチオン型高分子凝集剤および水からなる水性スラリーを成形、乾燥してなる前記ケイ酸カルシウム成形物（第１項）が開示され、前記水性スラリーがガラス繊維などの補強繊維を含むことも開示されている。
特許文献２には、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム水和物６０～９４重量部、スチレン－ブタジエン共重合体５～３０重量部、ガラス繊維１～１０重量部の組成からゾノトライト系ケイ酸カルシウム成形体が成ることを特徴とするモデル材料（請求項１）が開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses a calcium silicate molded product (paragraph 1) obtained by molding and drying an aqueous slurry containing 100 parts by weight of calcium silicate hydrate, 5 to 30 parts by weight (as solid content) of a styrene-butadiene copolymer latex containing a carboxyl group, a cationic polymer flocculant, and water, and also discloses that the aqueous slurry contains reinforcing fibers such as glass fibers.
Patent Document 2 discloses a model material (claim 1) characterized in that the xonotlite-based calcium silicate molded body is composed of 60 to 94 parts by weight of xonotlite-based calcium silicate hydrate, 5 to 30 parts by weight of styrene-butadiene copolymer, and 1 to 10 parts by weight of glass fiber.
特許文献３には、ケイ酸カルシウム水和物７０～９９重量部及びワラストナイト１～３０重量部の配合物１００重量部に対し、補強繊維１～３０重量部、ラテックス１～４０重量部、膨張材１～１５重量部及び水からなるケイ酸カルシウム水和物スラリー組成物を成形、乾燥してなるケイ酸カルシウム成形体（請求項１）が開示され、補強繊維としてガラス繊維が使用できることも具体的に開示されている。また、特許文献３の［００１９］段落には、「膨張材としては、水と反応してエトリンガイトを生成する物質で、ＡＣＩの分類でＫタイプ、Ｍタイプ及びＳタイプからなる群から選択された少なくとも１種類以上の膨張剤、カルシウムサルホアルミネート系クリンカーの単独又は石膏との混合物あるいはアルミネート系クリンカーと石膏との混合物、高炉スラグ粉又は水酸化アルミニウムを含む物質、石膏、消石灰又は生石灰の混合物、アルミナセメントと石膏の混合物等を使用することができる。」旨の記載もある。Patent Document 3 discloses a calcium silicate molded body (claim 1) obtained by molding and drying a calcium silicate hydrate slurry composition consisting of 100 parts by weight of a mixture of 70-99 parts by weight of calcium silicate hydrate and 1-30 parts by weight of wollastonite, 1-30 parts by weight of reinforcing fiber, 1-40 parts by weight of latex, 1-15 parts by weight of an expanding material, and water, and specifically discloses that glass fiber can be used as the reinforcing fiber. In addition, paragraph [0019] of Patent Document 3 also states that "As the expanding material, at least one expanding agent selected from the group consisting of K-type, M-type, and S-type in the ACI classification, which reacts with water to produce ettringite, calcium sulfoaluminate-based clinker alone or in mixture with gypsum, or a mixture of aluminate-based clinker and gypsum, a substance containing blast furnace slag powder or aluminum hydroxide, a mixture of gypsum, slaked lime, or quicklime, a mixture of alumina cement and gypsum, etc. can be used."
特許文献４には、（Ａ）ケイ酸カルシウム水和物をバインダーとし、（Ｂ）ガラス繊維と（Ｃ）滑り材を含む無機充填材とを含有するＣＦＲＰ成形用の成形型基材であって、バインダーとしてのケイ酸カルシウム水和物を構成する石灰質原料とケイ酸質原料のＣａＯ／ＳｉＯ2モル比が０．７～１．２の範囲であり、石灰質原料とケイ酸質原料の合計含有量が全固形分に対して４０～８９質量％、ガラス繊維の含有量が全固形分に対して１～１０質量％、無機充填材の含有量が全固形分に対して１０～５９質量％、滑り材の含有量が全固形分に対して０．１～２０質量％であって、かさ密度が０．６～１．１であるＣＦＲＰ成形用の成形型基材（請求項１）が開示され、前記滑り剤としてタルクが使用できることも開示されている。 Patent Document 4 discloses a mold substrate for CFRP molding, which contains (A) calcium silicate hydrate as a binder, (B) glass fiber, and (C) an inorganic filler including a slipping material, in which the CaO/SiO2 molar ratio of the calcareous raw material and the siliceous raw material constituting the calcium silicate hydrate as the binder is in the range of 0.7 to 1.2, the total content of the calcareous raw material and the siliceous raw material is 40 to 89 mass% based on the total solid content, the glass fiber content is 1 to 10 mass% based on the total solid content, the inorganic filler content is 10 to 59 mass% based on the total solid content, and the slipping material content is 0.1 to 20 mass% based on the total solid content, and the bulk density is 0.6 to 1.1 (claim 1), and it also discloses that talc can be used as the slipping material.
特許文献５は、石灰質原料と珪酸質原料とを含む混合物と水とを混ぜ合わせて水熱反応によって生成させた珪酸カルシウム水和物スラリーを成形・乾燥して得られる珪酸カルシウム成形体であって、芳香作用、消臭作用、抗菌作用及び防虫作用から選ばれる少なくとも一つの作用を有する機能性物質を内包させたマイクロカプセルが分散されているケイ酸カルシウム成形体（請求項１）が開示され、補強材として、ガラス繊維などの無機繊維、スチレンブタジエン共重合体などの高分子バインダーが使用できることを開示している。 Patent Document 5 discloses a calcium silicate molded body obtained by mixing a mixture containing a calcareous raw material and a siliceous raw material with water and forming and drying a calcium silicate hydrate slurry produced by a hydrothermal reaction, and discloses that the calcium silicate molded body (claim 1) contains dispersed microcapsules encapsulating a functional substance having at least one function selected from the group consisting of an aromatic effect, a deodorizing effect, an antibacterial effect, and an insect repellent effect, and that inorganic fibers such as glass fibers and polymer binders such as styrene-butadiene copolymers can be used as reinforcing materials.
引用文献６は、沈降容積が１０ｍｌ／ｇ以上の珪酸カルシウム水和物１００重量部、スチレン・ブタジエンラテックス３～１５重量部、ろ水度が３５０ｍｌ以下のセルローズ繊維をスラリー固形分の１～５重量％、カチオン型のラテックス定着剤を前記スチレン・ブタジエンラテックス重量の１～２０重量％及び水を調合して固形分濃度０．５～４重量％のスラリーを得、該スラリーを抄造バットに注入する際に、更にアニオン型高分子凝集剤をスラリーの固形分の２０～１００００ｐｐｍの範囲の量で滴下して抄造することを特徴とする珪酸カルシウム・ポリマー複合板の製造方法（請求項１）が開示されている。Cited Document 6 discloses a method for producing a calcium silicate polymer composite board (claim 1), which comprises mixing 100 parts by weight of calcium silicate hydrate having a sedimentation volume of 10 ml/g or more, 3 to 15 parts by weight of styrene-butadiene latex, 1 to 5% by weight of cellulose fiber having a freeness of 350 ml or less as the slurry solids content, 1 to 20% by weight of a cationic latex fixing agent based on the weight of the styrene-butadiene latex, and water to obtain a slurry with a solids concentration of 0.5 to 4% by weight, and when pouring the slurry into a papermaking vat, further dropping an anionic polymer flocculant in an amount in the range of 20 to 10,000 ppm of the solids content of the slurry, and then papermaking the slurry.
特許文献７は、ケイ酸カルシウム１００重量部、補強繊維２～８重量部、ラテックス３～９重量部及び繊維性分散材１～６重量部からなるスラリーを成形してなるケイ酸カルシウム成形体（請求項１）が開示され、補強繊維がガラス繊維であること、繊維性分散材としてパルプが使用されている。Patent Document 7 discloses a calcium silicate molded body (claim 1) obtained by molding a slurry consisting of 100 parts by weight of calcium silicate, 2 to 8 parts by weight of reinforcing fiber, 3 to 9 parts by weight of latex, and 1 to 6 parts by weight of a fibrous dispersion material, in which the reinforcing fiber is glass fiber and pulp is used as the fibrous dispersion material.
更に、本出願人は、特願２０１９－１８２６４９号において、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム５０～８０質量％、ラテックス５～２０質量％、タルク１～４質量％、無機質繊維状粒子１０～２０質量％及びガラス繊維１～１０質量％を含有してなり、凝集剤を外割で０．５～３質量％含有することを特徴とする樹脂混合ケイ酸カルシウム成形体（請求項１）；無機質繊維状粒子が、ウォラストナイト、硫酸マグネシウム、石膏及び炭酸カルシウムからなる群から選択される１種または２種以上の針状粒子である、前記樹脂混合ケイ酸カルシウム成形体（請求項２）；ゾノトライト系ケイ酸カルシウムの平均粒径が２０～７０μｍの範囲内にある、前記樹脂混合ケイ酸カルシウム成形体（請求項３）を出願している。Furthermore, in Japanese Patent Application No. 2019-182649, the applicant has filed a resin-mixed calcium silicate shaped body (claim 1) comprising 50 to 80% by mass of xonotlite-based calcium silicate, 5 to 20% by mass of latex, 1 to 4% by mass of talc, 10 to 20% by mass of inorganic fibrous particles, and 1 to 10% by mass of glass fiber, with an external proportion of 0.5 to 3% by mass of a flocculant; the resin-mixed calcium silicate shaped body (claim 2) in which the inorganic fibrous particles are one or more types of acicular particles selected from the group consisting of wollastonite, magnesium sulfate, gypsum, and calcium carbonate; and the resin-mixed calcium silicate shaped body (claim 3) in which the average particle size of the xonotlite-based calcium silicate is in the range of 20 to 70 μm.
ここで、特許文献１に開示されているケイ酸カルシウム成形物は、密度が同程度の無機系ケイ酸カルシウム成形体に比べて強度は向上しているものの、成型性、切削加工性及び耐角欠け性に問題がある。
また、特許文献２に開示されているモデル材料は、ガラス繊維を配合することにより成形物の大型化に対応しようとするものであるが、切削加工性及び耐角欠け性に問題がある。
更に、特許文献３に開示されているケイ酸カルシウム成形体は、ウォラストナイトを配合することにより切削加工性及び耐角欠け性は向上しているものの、成型性が十分でなく、また今日の精密加工に対する要求精度の高まりにより更なる改善が求められている。
また、特許文献４に開示されているＣＦＲＰ成形用の成形型基材は、切削加工性及び耐角欠け性は向上しているが、本発明の樹脂混合ケイ酸カルシウム成形体よりも高温域での繰り返し使用を目的としているため、オートクレーブによる湿熱養生工程が必要となり、また、必要強度を得るためには密度を大きくする必要があり、結果的に樹脂混合ケイ酸カルシウム成形体に比べて重くなるという問題がある。
Here, the calcium silicate molded product disclosed in Patent Document 1 has improved strength compared to inorganic calcium silicate molded products of similar density, but has problems with moldability, cutting workability, and resistance to corner chipping.
Furthermore, the model material disclosed in Patent Document 2 is an attempt to accommodate larger molded products by blending glass fibers, but has problems with cutting workability and resistance to corner chipping.
Furthermore, although the calcium silicate molding disclosed in Patent Document 3 has improved machinability and resistance to corner chipping due to the incorporation of wollastonite, it still has insufficient moldability, and further improvement is required due to the increasing demand for precision machining today.
In addition, the mold base material for CFRP molding disclosed in Patent Document 4 has improved machinability and resistance to corner chipping, but since it is intended for repeated use at higher temperatures than the resin-mixed calcium silicate molded product of the present invention, a moist heat curing step using an autoclave is required. Furthermore, in order to obtain the required strength, the density needs to be increased, resulting in a problem that the mold base material is heavier than the resin-mixed calcium silicate molded product.
引用文献５は切断や切削等の加工を施しても、芳香等の作用を有する機能性物質の効果が損なわれないケイ酸カルシウム成形体が開示されているが、その成型性は十分ではない。
特許文献６は生産性、強度、加工性を改善することを目的とした珪酸カルシウム・ポリマー複合板の製造方法が開示されているが、抄造法による製造方法であり、可燃性のパルプをその原料として用いている。
特許文献７は、耐水性、耐火性及び十分な曲げ強度を有するケイ酸カルシウム成形体を開示しているが、可燃性の繊維性分散材及びラテックスを併用している。
Although the cited document 5 discloses a calcium silicate molded body in which the effects of functional substances having an aromatic or other effect are not impaired even when the body is subjected to processing such as cutting or machining, the moldability thereof is not sufficient.
Patent Document 6 discloses a method for producing a calcium silicate polymer composite board with the aim of improving productivity, strength, and processability. However, the method is based on a papermaking process and uses combustible pulp as the raw material.
Patent Document 7 discloses a calcium silicate molded body having water resistance, fire resistance and sufficient bending strength, but uses a flammable fibrous dispersion material and latex in combination.
ここで、特願２０１９－１８２６４９号の課題は、高い比強度が得られ、加熱収縮率が小さく、切削面精度や加工性に優れた樹脂混合ケイ酸カルシウム成形体を提供することにあり、この課題を解決するために、特願２０１９－１８２６４９号の樹脂混合ケイ酸カルシウム成形体には、５～２０質量％のラテックスが配合されている。しかしながら、ラテックスを５～２０質量％する樹脂混合ケイ酸カルシウム成形体は、建築材料、特に、人造木材として内装用造作材に利用する場合は、その要求性能である不燃性に問題を生ずる。 The objective of Japanese Patent Application No. 2019-182649 is to provide a resin-mixed calcium silicate molded body that has a high specific strength, a small heat shrinkage rate, and excellent cutting surface precision and processability, and in order to solve this objective, the resin-mixed calcium silicate molded body of Japanese Patent Application No. 2019-182649 contains 5 to 20% by mass of latex. However, when a resin-mixed calcium silicate molded body containing 5 to 20% by mass of latex is used as a building material, particularly as an artificial wood for interior construction, problems arise with respect to its required performance of non-combustibility.
従って、本発明の目的は、高い比強度が得られ、成型性、切削面精度や加工性と不燃性のバランスがとれた樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide a resin-mixed non-flammable calcium silicate molding that has a high specific strength and a good balance between moldability, cutting surface precision, processability, and non-flammability.
本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム、ラテックス、無機質繊維状粒子及びガラス繊維を含有する原料配合物並びに凝集剤を含有する樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体であって、前記原料配合物は、原料配合物全量に対して、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム６５～９０質量％、ラテックス１質量％以上５質量％未満、無機質繊維状粒子８～２０質量％及びガラス繊維１～１０質量％を含有し、前記原料配合物１００質量部に対し凝集剤を０．５～３質量部含有することを特徴とする。
なお、「原料配合物全量」とは、「原料配合物（固形分）全量」を意味する。
The resin-mixed nonflammable calcium silicate shaped body of the present invention is a resin-mixed nonflammable calcium silicate shaped body containing a raw material mixture containing xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles and glass fibers, and a coagulant, wherein the raw material mixture contains, relative to the total amount of the raw material mixture, 65 to 90 mass % of xonotlite-based calcium silicate, 1 mass % or more and less than 5 mass % of latex, 8 to 20 mass % of inorganic fibrous particles, and 1 to 10 mass % of glass fibers, and contains 0.5 to 3 mass parts of coagulant per 100 mass parts of the raw material mixture.
The term "total amount of raw material blend" means "total amount of raw material blend (solid content)."
本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、無機質繊維状粒子が、ウォラストナイト、硫酸マグネシウム、石膏及び炭酸カルシウムからなる群から選択される１種または２種以上の針状粒子であることが好ましく、ウォラストナイトであることがより好ましい。In the resin-mixed non-flammable calcium silicate molding of the present invention, the inorganic fibrous particles are preferably acicular particles of one or more types selected from the group consisting of wollastonite, magnesium sulfate, gypsum and calcium carbonate, and are more preferably wollastonite.
本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、ゾノトライト系ケイ酸カルシウムの平均粒径が２０～７０μｍの範囲内にあることが好ましい。 It is preferable that the resin-mixed non-flammable calcium silicate molding of the present invention has an average particle size of xonotlite-based calcium silicate in the range of 20 to 70 μm.
本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、前記原料配合物全量に対し１～４質量％のタルクをさらに含んでもよい。
また、本発明の上記のいずれかの樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体からなる人造木材を提供する。
The resin-mixed noncombustible calcium silicate shaped article of the present invention may further contain talc in an amount of 1 to 4 mass % based on the total amount of the raw material blend.
The present invention also provides an artificial wood material comprising any one of the above-mentioned resin-mixed noncombustible calcium silicate moldings.
本発明によれば、高い比強度が得られ、成型性、切削面精度や加工性と不燃性のバランスのとれた樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体が得られるという効果を奏するものである。 The present invention has the effect of producing a resin-mixed non-combustible calcium silicate molding that has a high specific strength and a good balance between moldability, cutting surface precision, processability, and non-combustibility.
本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム、ラテックス、無機質繊維状粒子及びガラス繊維、凝集剤及び任意にタルクを一定の割合で含むことに特徴がある。The resin-mixed non-flammable calcium silicate molding of the present invention is characterized by containing xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles and glass fibers, a flocculant and, optionally, talc in certain proportions.
本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体において、ゾノトライト系ケイ酸カルシウムの含有量は、原料配合物全量に対して、６５～９０質量％、好ましくは７０～８５質量％、より好ましくは７２～８５質量％、さらに好ましくは７４～８５質量％、またさらに好ましくは７４～８２質量％、最も好ましくは７４～８０質量％の範囲内である。ここで、ゾノトライト系ケイ酸カルシウムの含有量が６５質量％未満であると、加工性が低下する場合があるために好ましくない。また、ゾノトライト系ケイ酸カルシウムの含有量が９０質量％を超えると、他の成分を配合する余地がなく、また十分な密度及び曲げ強さが得られないために好ましくない。In the resin-mixed non-flammable calcium silicate molded body of the present invention, the content of xonotlite-based calcium silicate is within the range of 65 to 90 mass%, preferably 70 to 85 mass%, more preferably 72 to 85 mass%, even more preferably 74 to 85 mass%, even more preferably 74 to 82 mass%, and most preferably 74 to 80 mass%, based on the total amount of the raw material mixture. Here, if the content of xonotlite-based calcium silicate is less than 65 mass%, this is not preferred because the processability may decrease. Also, if the content of xonotlite-based calcium silicate exceeds 90 mass%, this is not preferred because there is no room for blending other components and sufficient density and bending strength cannot be obtained.
また、ゾノトライト系ケイ酸カルシウムの平均粒径は本発明の効果を奏する限り特に限定されないが、好ましくは、平均粒径が２０～７０μｍ、より好ましくは４０～６５μｍ、さらに好ましくは４０～６０μｍの範囲内のものである。ここで、ゾノトライト系ケイ酸カルシウムの平均粒径が２０μｍ未満であると、樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体を作製する際の成型性が悪化して成形体を作製することが困難となる場合がある。また、ゾノトライト系ケイ酸カルシウムの平均粒径が７０μｍを超えると、得られる樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体の切削面精度や加工性が劣化する場合がある。なお、本明細書に記載するゾノトライト系ケイ酸カルシウムの平均粒径は、株式会社島津製作所製レーザ回折式粒度分布測定装置ＳＡＬＤ－２２００を用いてゾノトライト系ケイ酸カルシウム粒子をレーザ回折・散乱法による粒度分布測定により得られたものである。 The average particle size of the xonotlite-based calcium silicate is not particularly limited as long as it provides the effects of the present invention, but is preferably within the range of 20 to 70 μm, more preferably 40 to 65 μm, and even more preferably 40 to 60 μm. If the average particle size of the xonotlite-based calcium silicate is less than 20 μm, the moldability of the resin-mixed noncombustible calcium silicate molded body may deteriorate, making it difficult to produce the molded body. If the average particle size of the xonotlite-based calcium silicate exceeds 70 μm, the cutting surface accuracy and processability of the resin-mixed noncombustible calcium silicate molded body may deteriorate. The average particle size of the xonotlite-based calcium silicate described in this specification was obtained by measuring the particle size distribution of xonotlite-based calcium silicate particles by a laser diffraction/scattering method using a laser diffraction particle size distribution analyzer SALD-2200 manufactured by Shimadzu Corporation.
次に、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体において、ラテックスの含有量は、原料配合物全量に対して、１質量％以上５質量％未満、好ましくは２．０～４．８質量％、より好ましくは２．５～４．８質量％の範囲内である。ここで、ラテックスの含有量が１質量％未満であると、樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体に強度発現効果を付与することができないために好ましくない。また、ラテックスの含有量が５質量％以上となると、不燃性が悪化するために好ましくない。なお、ラテックスとしては、例えば、主鎖に不飽和炭素結合をもつラテックスが好適であり、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、スチレン・ブタジエンゴム、スチレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴムなどを使用することができ、スチレン・ブタジエンゴムを使用することが好ましい。Next, in the resin-mixed non-combustible calcium silicate molded body of the present invention, the content of latex is in the range of 1% by mass or more and less than 5% by mass, preferably 2.0 to 4.8% by mass, and more preferably 2.5 to 4.8% by mass, based on the total amount of the raw material mixture. Here, if the content of latex is less than 1% by mass, it is not preferable because it is not possible to impart a strength development effect to the resin-mixed non-combustible calcium silicate molded body. Also, if the content of latex is 5% by mass or more, it is not preferable because the non-combustibility is deteriorated. As the latex, for example, latex having an unsaturated carbon bond in the main chain is suitable, and butadiene rubber, chloroprene rubber, styrene-butadiene rubber, styrene rubber, nitrile rubber, butyl rubber, etc. can be used, and it is preferable to use styrene-butadiene rubber.
次に、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体において、無機質繊維状粒子の含有量は、原料配合物全量に対して、８～２０質量％、好ましくは８～１８質量％、より好ましくは、９～１６質量％、最も好ましくは１０～１５質量％の範囲内である。ここで、無機質繊維状粒子の含有量が８質量％未満であると、樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体の成型性が大きく低下してしまうために好ましくない。また、無機質繊維状粒子の含有量が２０質量％を超えると、得られる樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体の切削面精度や加工性が低下するために好ましくない。なお、無機質繊維状粒子としては、例えば、ウォラストナイト、硫酸マグネシウム、石膏、炭酸カルシウムなどの針状粒子を使用することができ、ウォラストナイトを使用することが好ましい。Next, in the resin-mixed non-combustible calcium silicate molded body of the present invention, the content of inorganic fibrous particles is within the range of 8 to 20% by mass, preferably 8 to 18% by mass, more preferably 9 to 16% by mass, and most preferably 10 to 15% by mass, based on the total amount of the raw material mixture. Here, if the content of inorganic fibrous particles is less than 8% by mass, the moldability of the resin-mixed non-combustible calcium silicate molded body will be significantly reduced, which is not preferable. Also, if the content of inorganic fibrous particles exceeds 20% by mass, the cutting surface accuracy and processability of the obtained resin-mixed non-combustible calcium silicate molded body will be reduced, which is not preferable. In addition, as the inorganic fibrous particles, needle-shaped particles such as wollastonite, magnesium sulfate, gypsum, and calcium carbonate can be used, and it is preferable to use wollastonite.
また、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体において、ガラス繊維の含有量は、原料配合物全量に対して、１～１０質量％、好ましくは、２～８質量％、より好ましくは３～６質量％の範囲内である。ここで、ガラス繊維の含有量が１質量％未満であると、十分な材料強度が得られないために好ましくない。また、ガラス繊維の含有量が１０質量％を超えると、得られる樹脂混合ケイ酸カルシウム成形体の切削面精度や加工性が低下するために好ましくない。In addition, in the resin-mixed non-flammable calcium silicate molded body of the present invention, the glass fiber content is within the range of 1 to 10 mass%, preferably 2 to 8 mass%, and more preferably 3 to 6 mass%, based on the total amount of the raw material mixture. Here, if the glass fiber content is less than 1 mass%, it is not preferable because sufficient material strength cannot be obtained. Also, if the glass fiber content exceeds 10 mass%, it is not preferable because the cutting surface precision and processability of the obtained resin-mixed calcium silicate molded body are reduced.
また、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、タルクを原料配合物全量に対して、１～４質量％、好ましくは１～３質量％の範囲内で含んでもよい。タルクを前記の含有量の範囲で加えることで、切削面精度が改善する。なお、タルクは成型性に悪い影響を及ぼす場合があり、特に、タルクの含有量が４質量％を超えると、成型性が大きく低下する場合がある。 The resin-mixed non-flammable calcium silicate molded body of the present invention may contain talc in the range of 1 to 4% by mass, preferably 1 to 3% by mass, based on the total amount of the raw material mixture. Adding talc in the above content range improves the precision of the cut surface. Note that talc may have a negative effect on moldability, and in particular, if the talc content exceeds 4% by mass, moldability may be significantly reduced.
本発明の原料配合物は、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム、ラテックス、無機質繊維状粒子及びガラス繊維を必須成分として、上記の含有量で含み、さらにタルクを上記含有量の範囲で含んでもよい。
また、本発明の原料配合物は本発明の効果が損なわれない範囲でケイ酸カルシウム成形体が通常含有し得る成分を含んでもよい。
The raw material blend of the present invention contains xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles and glass fibers as essential components in the above-mentioned contents, and may further contain talc in the above-mentioned content range.
Furthermore, the raw material blend of the present invention may contain components that may normally be contained in calcium silicate shaped bodies, as long as the effects of the present invention are not impaired.
一方で、本発明の原料配合物は、ラテックス以外の可燃性原料（例えば、特許文献６に記載のパルプ、特許文献７に記載の繊維性分散材など）を含まないことが好ましい。また、特許文献３に記載される膨張剤を含まないことが好ましい。
従って、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、上記に規定する含有量で、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム、ラテックス、無機質繊維状粒子及びガラス繊維からなる原料配合物を含有することが好ましい。同様に、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、上記に規定する含有量で、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム、ラテックス、無機質繊維状粒子、ガラス繊維及びタルクからなる原料配合物を使用することが好ましい。
つまり、本発明の原料配合物は、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム、ラテックス、無機質繊維状粒子及びガラス繊維の合計が原料配合物全量に対して１００質量％となるようにそれぞれの含有量を調整することが好ましい。
同様に、本発明の原料配合物は、ゾノトライト系ケイ酸カルシウム、ラテックス、無機質繊維状粒子、ガラス繊維及びタルクの合計が原料配合物全量に対して１００質量％となるようにそれぞれの含有量を調整することが好ましい。
On the other hand, it is preferable that the raw material blend of the present invention does not contain any combustible raw materials other than latex (for example, the pulp described in Patent Document 6, the fibrous dispersion material described in Patent Document 7, etc.). It is also preferable that the raw material blend of the present invention does not contain the expansion agent described in Patent Document 3.
Therefore, the resin-mixed non-combustible calcium silicate shaped body of the present invention preferably contains a raw material blend consisting of xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles, and glass fibers in the above-specified amounts.Similarly, the resin-mixed non-combustible calcium silicate shaped body of the present invention preferably uses a raw material blend consisting of xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles, glass fibers, and talc in the above-specified amounts.
In other words, it is preferable to adjust the content of each of the xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles and glass fibers in the raw material mixture of the present invention so that the total content of each of the xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles and glass fibers is 100 mass % based on the total amount of the raw material mixture.
Similarly, it is preferable to adjust the content of each of the xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles, glass fibers and talc in the raw material mixture of the present invention so that the total content of each of the xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles, glass fibers and talc is 100 mass% based on the total amount of the raw material mixture.
次に、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、上記ゾノトライト系ケイ酸カルシウム、ラテックス、無機質繊維状粒子及びガラス繊維、さらに任意でタルクを含む原料配合物１００質量部に対して０．５～３質量部、好ましくは０．８～２．５質量％の凝集剤を含有する。ここで、凝集剤の含有量が原料配合物１００質量部に対して０．５質量部未満であると、その効果が発揮できないために好ましくない。また、凝集剤の含有量が原料配合物１００質量部に対して３質量部を超えても、それに見合う効果がないために好ましくない。なお、凝集剤は、カチオン型であることが望ましく、使用するラテックスの官能基と相互作用することができる４級アンモニウム基を有する脂肪族アミンを主成分とするカチオン型高分子凝集剤、例えば、ポリジアリルアミン系、ポリアクリルアミド系、ポリメチルアクリルアミド系、ポリアクリル酸エステル系、などを使用することができる。使用できる凝集剤として、ハイモ株式会社製 ハイモロック（登録商標）シリーズ、オルガノ株式会社製 オルフロック（登録商標）シリーズ、ＭＴアクアポリマー株式会社製 アロンフロック（登録商標）Ｅシリーズ、三洋化成工業株式会社製 サンフロック（登録商標）シリーズなどが挙げられる。Next, the resin-mixed non-flammable calcium silicate molding of the present invention contains 0.5 to 3 parts by mass, preferably 0.8 to 2.5% by mass, of a flocculant per 100 parts by mass of the raw material mixture containing the above-mentioned xonotlite-based calcium silicate, latex, inorganic fibrous particles, and glass fiber, and optionally talc. Here, if the content of the flocculant is less than 0.5 parts by mass per 100 parts by mass of the raw material mixture, it is not preferable because the effect cannot be exerted. Also, if the content of the flocculant exceeds 3 parts by mass per 100 parts by mass of the raw material mixture, it is not preferable because there is no corresponding effect. The flocculant is preferably a cationic type, and a cationic polymer flocculant mainly composed of an aliphatic amine having a quaternary ammonium group that can interact with the functional group of the latex used, such as a polydiallylamine type, polyacrylamide type, polymethylacrylamide type, or polyacrylic acid ester type, can be used. Examples of flocculants that can be used include the Himoloc (registered trademark) series manufactured by Himo Corporation, the Orflock (registered trademark) series manufactured by Organo Corporation, the Aronflock (registered trademark) E series manufactured by MT Aquapolymer Co., Ltd., and the Sanflock (registered trademark) series manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.
なお、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は製造時の発泡を抑えるために、消泡剤が使用される場合がある。消泡剤の含有量は本発明の効果を損なわない限り特に限定されないが、原料配合物１００質量部に対して、０．０１～３質量部であることが好ましく、０．０５～１質量部であることがより好ましい。消泡剤を上記の範囲内で配合することで、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体の強度などの物性を維持しつつ、製造時の発泡を抑えることができる。使用できる消泡剤として、サンノプコ株式会社製 ＳＮデフォーマーシリーズ、日華化学株式会社製 フォームレックス（登録商標）シリーズ、栗田工業株式会社製 クリレス（登録商標）シリーズなどが挙げられる。In addition, in order to suppress foaming during production of the resin-mixed non-combustible calcium silicate molded body of the present invention, an antifoaming agent may be used. The content of the antifoaming agent is not particularly limited as long as it does not impair the effects of the present invention, but it is preferably 0.01 to 3 parts by mass, and more preferably 0.05 to 1 part by mass, per 100 parts by mass of the raw material mixture. By mixing the antifoaming agent within the above range, it is possible to suppress foaming during production while maintaining the physical properties such as the strength of the resin-mixed non-combustible calcium silicate molded body of the present invention. Examples of antifoaming agents that can be used include the SN Deformer series manufactured by San Nopco Ltd., the Foamrex (registered trademark) series manufactured by Nicca Chemical Co., Ltd., and the Kuriles (registered trademark) series manufactured by Kurita Water Industries Ltd.
高い比強度が得られ、成型性、切削面精度や加工性と不燃性のバランスのとれた樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体を得るために、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、原料配合物全量に対し、６５～９０質量％のゾノトライト系ケイ酸カルシウム、１質量％以上５質量％未満のラテックス、８～２０質量の無機質繊維状粒子及び１～１０質量％のガラス繊維からなる原料配合物、前記原料配合物１００質量部に対し、０．５～３質量部の凝集剤、並びに、原料配合物１００質量部に対し、０．０１～３質量部の消泡剤からなることが好ましい。
同様の理由で、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体は、原料配合物全量に対し、６５～８５質量％のゾノトライト系ケイ酸カルシウム、１質量％以上５質量％未満のラテックス、８～２０質量の無機質繊維状粒子、１～１０質量％のガラス繊維及び１質量部～４質量部のタルクからなる原料配合物、前記原料配合物１００質量部に対し、０．５～３質量部の凝集剤、並びに、原料配合物１００質量部に対し、０．０１～３質量部の消泡剤からなることが好ましい。
ただし、この場合に、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体が、原料成分に由来する不可避的不純物を含むことを排除するものではない。不可避的不純物は、本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体の全量に対して、５質量％以下が好ましく、３質量％以下がより好ましく、１質量％以下が更に好ましい。
In order to obtain a resin-mixed noncombustible calcium silicate shaped body that has a high specific strength and a good balance between moldability, cutting surface precision, processability, and noncombustibility, the resin-mixed noncombustible calcium silicate shaped body of the present invention preferably comprises a raw material blend comprising 65 to 90 mass % of xonotlite-based calcium silicate, 1 mass % or more and less than 5 mass % of latex, 8 to 20 mass % of inorganic fibrous particles, and 1 to 10 mass % of glass fibers, relative to the total amount of the raw material blend, 0.5 to 3 mass parts of a flocculant relative to 100 parts by mass of the raw material blend, and 0.01 to 3 mass parts of an antifoaming agent relative to 100 parts by mass of the raw material blend.
For the same reason, the resin-mixed nonflammable calcium silicate shaped body of the present invention preferably comprises a raw material mixture consisting of 65 to 85 mass% xonotlite-based calcium silicate, 1 mass% or more but less than 5 mass% latex, 8 to 20 mass% inorganic fibrous particles, 1 to 10 mass% glass fiber, and 1 to 4 mass parts of talc, relative to the total amount of the raw material mixture, 0.5 to 3 mass parts of a flocculant, and 0.01 to 3 mass parts of an antifoaming agent, relative to 100 parts by mass of the raw material mixture.
However, in this case, it is not excluded that the resin-mixed noncombustible calcium silicate shaped product of the present invention contains inevitable impurities derived from the raw material components. The inevitable impurities are preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, and even more preferably 1% by mass or less, based on the total amount of the resin-mixed noncombustible calcium silicate shaped product of the present invention.
なお、上述の成分から構成される樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成形体の製造方法は、特に限定されるものではないが、例えば、鋼製モールドを使用した加圧脱水成型により製造することができる。The method for producing the resin-mixed non-flammable calcium silicate molding composed of the above-mentioned components is not particularly limited, but it can be produced, for example, by pressurized dehydration molding using a steel mold.
以下の表に記載する配合割合にて、凝集剤を除く原料配合物を調製し、原料配合物の固形分量に対して８～９倍となるように水分量を調整、混合し、次に、凝集剤を原料配合物１００質量部（固形分）に対して表１に示す割合で添加、混合することにより原料スラリーを調製した。得られたスラリーを幅３００ｍｍ×長さ３００ｍｍ×高さ１５０ｍｍの鋼製モールド内へ流し込み、５～１０Ｎ／ｍｍ2の圧力で加圧することにより脱水プレス成型を行った後、得られた生板を１１０～１４０℃で２４時間以上乾燥し、幅７５ｍｍ×長さ３００ｍｍに切断することにより厚さ１０ｍｍの供試体を得た。 A raw material mixture excluding the flocculant was prepared in the mixing ratio shown in the table below, the water content was adjusted to 8 to 9 times the solid content of the raw material mixture, and then the flocculant was added to 100 parts by mass (solid content) of the raw material mixture in the ratio shown in Table 1 and mixed to prepare a raw material slurry. The obtained slurry was poured into a steel mold of width 300 mm x length 300 mm x height 150 mm, and dehydration press molding was performed by pressing at a pressure of 5 to 10 N/ mm2 , and the obtained raw plate was dried at 110 to 140°C for 24 hours or more and cut to a width of 75 mm x length of 300 mm to obtain a test specimen of 10 mm in thickness.
表中、
「ラテックス」としては、ガラス転移点４０℃以下のカルボキシル基を含むスチレン－ブタジエン共重合体ラテックス（商品名：ＪＳＲ株式会社製 スチレン・ブタジエンラテックス ０６９６）を使用した；
「凝集剤」としては、カチオン系高分子凝集剤（商品名：ハイモ株式会社製 ハイモロックＱ－７００）を使用した；
「消泡剤」としては、ＳＮデフォーマー２６５（サンノプコ株式会社製）を使用した。
なお、凝集剤及び消泡剤は原料配合物１００質量部に対する量を記載している。
In the table,
As the "latex", a styrene-butadiene copolymer latex containing a carboxyl group and having a glass transition temperature of 40° C. or less (product name: Styrene-Butadiene Latex 0696 manufactured by JSR Corporation) was used;
As the "flocculant", a cationic polymer flocculant (product name: Himoloc Q-700 manufactured by Himo Corporation) was used;
As the "defoamer", SN Defoamer 265 (manufactured by San Nopco Ltd.) was used.
The amounts of the flocculant and defoamer are listed based on 100 parts by mass of the raw material blend.
「成型性」は、加圧脱水成型を感応的に評価した指標であり、プレス圧力が１０Ｎ／ｍｍ2以下でモールドからのスラリー漏洩が全くない状態を◎、スラリー漏洩が僅かに認められる程度を○、プレス圧力が１０Ｎ／ｍｍ2を超え、スラリー漏洩が多く認められた場合を×としてそれぞれ示す；
「密度」は、ＪＩＳ Ａ ９５１０に準拠した方法にて測定したものである；
「曲げ強さ」は、ＪＩＳ Ａ ９５１０に準拠した方法にて測定したものである；
「比強度」は、曲げ強さを密度の２乗で除した値である；
「切削面精度」は、切削面の触感にて評価し、◎は、切削面が滑らかで美麗であることを、〇は、切削面にほんの僅かなザラツキがあるものの概ね滑らかであることを、△は、切削面に若干ザラツキがあるものの、表層を拭き取る等の簡単な処理で滑らかな面が得られることを、×は、切削面にザラツキがあることをそれぞれ示す；
「加工性」は、供試体を一般的なＮＣルーターにより切削した場合の加工の容易さを示し、○は、切削する際の抵抗が低く、容易に加工可能であることを、△は、やや抵抗はあるものの加工可能であることを、×は、加工の際、欠けなど表面崩壊が起こることをそれぞれ示す；
「不燃性」は、ＪＩＳ Ａ ５４３０（付属書ＪＡ）に準拠し、コーンカロリーメータ試験による２０分加熱において評価したもので、◎は、総発熱量が６ＭＪ／ｍ2以下となるものを、〇は、総発熱量が６ＭＪ／ｍ2を超え、８ＭＪ／ｍ2以下となるものを、×は、総発熱量が８ＭＪ／ｍ2を超えるものをそれぞれ示す。
"Moldability" is an index that sensitively evaluates pressure dehydration molding, and is indicated by ◎ when the press pressure is 10 N/mm2 or less and there is no leakage of slurry from the mold, ◯ when slight leakage of slurry is observed, and × when the press pressure exceeds 10 N/ mm2 and significant leakage of slurry is observed.
"Density" is measured by a method in accordance with JIS A 9510;
"Flexural strength" was measured by a method in accordance with JIS A 9510;
"Specific strength" is the bending strength divided by the square of the density;
"Cutting surface precision" was evaluated by the feel of the cutting surface, with ◎ indicating that the cutting surface is smooth and beautiful, ◯ indicating that the cutting surface is mostly smooth with only slight roughness, △ indicating that the cutting surface is slightly rough but can be smoothed by simple processing such as wiping off the surface, and × indicating that the cutting surface is rough.
"Workability" indicates the ease of machining when the test piece is cut using a general NC router, with ○ indicating that the resistance during cutting is low and machining is easy, △ indicating that machining is possible with some resistance, and × indicating that surface collapse such as chipping occurs during machining.
"Non-flammability" was evaluated in accordance with JIS A 5430 (Annex JA) by a cone calorimeter test after heating for 20 minutes, where ◎ indicates a total heat generation amount of 6 MJ/ m2 or less, ◯ indicates a total heat generation amount of more than 6 MJ/ m2 and less than 8 MJ/ m2 , and × indicates a total heat generation amount of more than 8 MJ/ m2 .
本発明の樹脂混合不燃性ケイ酸カルシウム成型体は、人造木材として、内装下地材、造作材などの様々な分野に用いることができる。The resin-mixed non-flammable calcium silicate molded body of the present invention can be used as artificial wood in a variety of fields, such as interior undercoating materials and construction materials.
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