(57)【要約】  吹き付け可能および流し込み可能なセメント組成物を提供する。このセメント組成物は、約３０〜４０重量％のケイ酸カルシウム、約２０〜３５重量％の酸化マグネシウム、および約２５〜４５重量％のリン酸一カリウムを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
約３０〜４０重量％のケイ酸カルシウム、約２０〜３５重量％の酸化マグネシウム、および約２５〜４５重量％のリン酸一カリウムを含む、吹き付け可能および流し込み可能なセメント組成物。
【請求項２】
請求項１に記載のセメント組成物を適用された基材。
【請求項３】
添加剤をさらに含む、請求項１に記載の吹き付け可能および流し込み可能なセメント組成物。
【請求項４】
前記添加剤が、カオリンである請求項３に記載の吹き付け可能および流し込み可能なセメント組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００６年７月１４日に出願された米国仮出願第６０／８３１，０６９号明細書に優先権を主張し、本開示全体が引用することにより本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般にホスフェートセメント組成物に関し、特に、迅速に硬化し、耐火性および耐熱性である吹き付け可能および圧送可能なホスフェートセメント組成物に関する。
【０００３】
従来、ポルトランドセメントがセメントとして選択されてきた。これは、典型的には水、生石灰、およびシリカの混合物である。これは製造が安価であり、取り扱いが容易である。しかし、ポルトランドセメントにはいくつかの欠点が存在する。原料物質は、品質に一貫性がない場合が多い。ポルトランドセメントは、流し込みおよび延ばし(spreading)に許容される高粘度であることが多いが、圧送および吹き付けが望ましい場合には大きな欠点となる。またポルトランドセメントは硬化速度が遅い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ポルトランドセメントの代替物の１つがホスフェートセメントである。ホスフェートセメントは、典型的には、リン酸またはアルカリ土類リン酸塩（例えば、リン酸マグネシウム）等の酸性成分と、酸化マグネシウムなどの塩基性成分とを含む。ホスフェートセメントは、迅速に硬化する傾向にあり、優れた化学安定性および圧縮強度を有する。しかし、この高速硬化特性のため、ホスフェートセメントは、吹き付け(spraying)および圧送(pumping)に望ましくないと見なされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
吹き付け可能(sprayable)でおよび流し込み可能(pourable)なセメント組成物を提供する。このセメント組成物は、約３０〜４０重量％のケイ酸カルシウム、約２０〜３５重量％の酸化マグネシウム、および約２５〜４５重量％のリン酸一カリウムを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施例の混合物の水の比率を基準にした圧縮強度対流動度のグラフである。
【図２】実施例の混合物の異なる水の比率における圧縮強度の経時変化のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
これより本発明の前述およびその他の態様を、本明細書に記載される他の実施形態に関してより詳細に説明する。本発明は異なる形態で具体化することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されるものと見なすべきではないことを理解されたい。むしろ、本開示が徹底的で全面的なものとなり、本発明の範囲が十分に当業者に伝わるように、これらの実施形態が提供される。
【０００８】
本明細書における本発明の説明において使用される用語は、特定の実施形態のみを説明することを目的としており、本発明の限定を意図するものではない。本発明の実施形態の説明、および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈上明らかに異なる場合を除けば、複数形も含むことを意図している。また、本明細書において使用される場合、「および／または」は、列挙された関連項目の１つ以上の任意およびすべての可能な組み合わせを意味し、それらを包含している。さらに、化合物量、線量、時間、温度等の測定可能な量に言及する場合に本明細書において使用される用語「約」は、指定の量の２０％、１０％、５％、１％、０．５％、またはさらには０．１％のばらつきを含むことを意味する。特に定義しない限り、説明において使用される技術用語および科学用語を含めた用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。
【０００９】
本発明のホスフェートセメント組成物は、硬化時間が短く、吹き付け可能および流し込み可能であり、防湿バリアとなり、ポルトランドセメントと比較して高い圧縮強度および曲げ強度を有し、塩による腐食に対して抵抗性であり、他の性質を低下させることなく２２００°Ｆを超える熱に耐えることができる。
【００１０】
本組成物は、ケイ酸カルシウム（ウォラストナイト）、酸化マグネシウム、およびリン酸一カリウムを含む。一実施形態においては、本組成物は約３０〜４０重量％のケイ酸カルシウム、約２０〜３５重量％の酸化マグネシウム、および約２５〜４５重量％のリン酸一カリウムを含む。上記混合物は、所望の流動度に依存して、乾燥混合物１００ポンド当たり１７〜３５ポンドの組成物を使用してスラリーを作成することができる。
【００１１】
この結果得られるホスフェートセメント組成物は、吹き付け可能および圧送可能である。これは、周囲温度および使用される水の量に依存して５〜１５分の短い硬化時間を有する。本発明のホスフェートセメント組成物は、ほとんどの他の材料に接着する。従って好適な基材として、他のセメント（ポルトランドセメントおよびホスフェートセメント）、れんが、岩石、金属、木材、絶縁フォーム材料、アスファルト、屋根材、布／繊維材料（カーペット、バーラップ、カンバスを含む）、わら材料、乾式壁／石膏が挙げられる。この材料はそれ自体にも結合する。このため、継ぎ目や接合部が生じることなく、厚さを増加させることができるし、既存の材料の修復も行われる。
【００１２】
本発明のホスフェートセメント組成物は、水平または垂直の吹き付けまたは圧送によって適用することができる。本発明の組成物は、多種多様の基材に適用することができ、例えば、壁、床、道路、道路修復、柱、プール、屋根、堤防、橋、中庭、車道、家具、丸屋根、擁壁等のコーティングに使用することができる。本組成物は、造園／人工的要素(landscape/hardscape items)、歩道、家具、管、カウンタートップ、像、およびその他の有用な品目を製造するための構造化された形態に適用することができる。この組成物は、かびが生えた壁／床、ならびにアスベストで処理された建造物および領域、ならびに有害廃棄物等の危険物を安全に包み込むために使用することもできる。
【００１３】
好適な添加剤をホスフェートセメント組成物に混入することができ、典型的には加えられる量は約０．１〜約３０重量％とすることができる。代表的な添加剤としては、難燃剤、繊維、乳化剤、解膠剤、金属イオン封鎖剤(sequestrates)、促進剤（例えばオハイオ州クリーブランドのザ・ユークリッド・ケミカル・カンパニー（Ｔｈｅ  Ｅｕｃｌｉｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ）より入手可能なアクセルガード（Ａｃｃｅｌｇｕａｒｄ））着色剤および顔料、フィラー、骨材、ホウ砂、シリカ材料、酸化鉄、接着剤（例えば、オハイオ州クリーブランドのザ・ユークリッド・ケミカル・カンパニーより入手可能なユーコポキシ・レジン（Ｅｕｃｏｐｏｘｙ  Ｒｅｓｉｎ）およびユーコウェルド（Ｅｕｃｏｗｅｌｄ）、フレキシコン（Ｆｌｅｘｃｏｎ）、ならびにコールボンド（Ｃｏｒｒ−ｂｏｎｄ））可塑剤、硬化剤（例えば、オハイオ州クリーブランドのザ・ユークリッド・ケミカル・カンパニーより入手可能なユーコ・ダイヤモンド・ハード（Ｅｕｃｏ  Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｈａｒｄ））、パッチングポリマー（例えば、オハイオ州クリーブランドのザ・ユークリッド・ケミカル・カンパニーより入手可能なユーコラピッド（Ｅｕｃｏｒａｐｉｄ）パッチ）、マイクロシリカフューム（例えば、オハイオ州クリーブランドのザ・ユークリッド・ケミカル・カンパニーより入手可能なユーコショット（Ｅｕｃｏｓｈｏｔ））、凝結遅延剤、表面軟化剤（ｓｕｒｆａｃｅ  ｓｏｆｔｅｎｅｒ）、ならびにカオリン、養生剤（例えば、ブラウンストーン（Ｂｒｏｗｎｓｔｏｎｅ）ＣＳ）、減水剤（例えば、アクセルガード（Ａｃｃｅｌｇｕａｒｄ）、ユーコン（Ｅｕｃｏｎ）ＡＣ）、ならびに空気連行剤（例えば、ＡＥＡおよびエア・ミックス（Ａｉｒ  Ｍｉｘ））が含まれる。
【００１４】
以下の実施例は単に本発明の説明であり、それらによって限定されるものではない。
【実施例】
【００１５】
乾燥混合物５０ポンド当たり１８ポンドの組成物を使用して、３４％のリン酸一カリウム、３０％の酸化マグネシウム、および３６％のウォラストナイトを含む組成物をスラリー形態で調製した。ＡＳＴＭ  Ｃ１０９プロトコルを使用して圧縮強度を測定した。
【００１６】
【表１】
2009543749.tif 000002
【００１７】
ポルトランドセメントは、典型的には７日後に２５００〜３５００ｐｓｉとなるので、圧縮強度の改善が見られる。
【００１８】
組成物の水の比率を基準にして、圧縮強度（ＡＳＴＭ  Ｃ１０９）を流動度(flowability)（ＡＳＴＭ  Ｃ１４３７）と比較した（図１参照）。これらの結果は、本組成物は１５％〜２１％の水の比率で混合することができ、高い圧縮強度（〜１００００ｐｓｉ）を有することを示している。２１％未満の水の比率では、圧縮強度の低下が見られ、３５％において〜１２００ｐｓｉとなった。当産業における好ましい流動度は〜１０５％であり、これはデータ曲線が〜２０％の流動度および〜８０００ｐｓｉの圧縮強度を横切る場合のものである。
【００１９】
図２は、２０％および２５％の水の比率における本発明の圧縮強度の経時変化を示している。２０％の水における本発明の圧縮強度は、混合後１時間で急激に４２３８ｐｓｉまで増加して、経時で徐々に増加して１４日で８１９７ｐｓｉとなった。２８日で、理由は分からないが圧縮強度は６５１５ｐｓｉまで大きく低下した。２５％の水の比率を使用した本発明の試料の圧縮強度は、１時間で２０％試料よりも低く始まり２６８３ｐｓｉであり、徐々に増加して１４日で５６２８ｐｓｉとなった。２０％における試料とは異なり、これらの試料は２８日に６１００ｐｓｉまで強度が増加した。
【００２０】
本発明の特定の実施形態を説明してきたが、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明は上述の特定の詳細によって限定されるものではなく、以下にクレームされる本発明の意図および範囲から逸脱せずに本発明の多くの明らかな変形が可能であることを理解されたい。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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