(57)【要約】【課題】本発明は、型枠内面の微細な模様や、光沢感や、触感を忠実に再現させた無機質硬化体を得ることができる無機質硬化性組成物を提供する。【解決手段】本発明の無機質硬化性組成物は、アルカリケイ酸塩と、前記アルカリケイ酸塩との反応により無機質硬化体を生成する活性フィラーと、アルカリ水酸化物と、水とを含む。前記アルカリケイ酸塩は、ケイ酸カリウムである。前記水に対する前記アルカリ水酸化物のモル比は０．０６以上である。前記アルカリ水酸化物は、水酸化カリウムを含む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリケイ酸塩と、前記アルカリケイ酸塩との反応により無機質硬化体を生成する活性フィラーと、アルカリ水酸化物と、水とを含み、
前記アルカリケイ酸塩は、ケイ酸カリウムであり、
前記水に対する前記アルカリ水酸化物のモル比は０．０６以上であり、
前記アルカリ水酸化物は、水酸化カリウムを含む、
無機質硬化性組成物。
【請求項２】
アルカリケイ酸塩と、前記アルカリケイ酸塩との反応により無機質硬化体を生成する活性フィラーと、アルカリ水酸化物と、水とを含み、
前記アルカリケイ酸塩は、ケイ酸カリウムであり、
前記水に対する前記アルカリ水酸化物のモル比は０．１以上であり、
前記アルカリ水酸化物は、水酸化ナトリウムを含む、
無機質硬化性組成物。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の無機質硬化性組成物の硬化物である、
無機質硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機質硬化性組成物、及び無機質硬化体に関し、詳細には、建築用、土木用、構造体成形用材料に適した無機質硬化性組成物、及び無機質硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、窯業系基板の表面で各種の意匠を実現するためにエナメル塗膜を設けることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、特許文献１のような窯業系基板を作製する際には、セメント系材料が用いられている。このため、セメント系材料を型枠内で硬化させると、窯業系基板の表面に、セメント粒子による凹凸が形成されやすくなることから、型枠内面に合わせた微細な凹凸や光沢感や触感等を忠実に再現できない場合があった。また、窯業系基板の表面を均一にするためには、エナメル塗膜を設ける前に、シーラー塗装等を行う必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−０３１６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、型枠内面の微細な模様や、光沢感や、触感等を忠実に再現できる無機質硬化体と、この無機質硬化体を得ることができる無機質硬化性組成物とを提供することある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る無機質硬化性組成物は、アルカリケイ酸塩と、前記アルカリケイ酸塩との反応により無機質硬化体を生成する活性フィラーと、アルカリ水酸化物と、水とを含み、前記アルカリケイ酸塩は、ケイ酸カリウムであり、前記水に対する前記アルカリ水酸化物のモル比は０．０６以上であり、前記アルカリ水酸化物は、水酸化カリウムを含む。
【０００７】
本発明に係る無機質硬化性組成物は、アルカリケイ酸塩と、前記アルカリケイ酸塩との反応により無機質硬化体を生成する活性フィラーと、アルカリ水酸化物と、水とを含み、前記アルカリケイ酸塩は、ケイ酸カリウムであり、前記水に対する前記アルカリ水酸化物のモル比は０．１以上であり、前記アルカリ水酸化物は、水酸化ナトリウムを含む。
【０００８】
本発明に係る無機質硬化体は、前記無機質硬化性組成物の硬化物である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無機質硬化性組成物を型枠内で硬化させた場合、型枠内面の微細な模様や、光沢感や、触感を忠実に再現できる無機質硬化体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、無機質硬化性組成物中の水に対するアルカリ水酸化物のモル比と、無機質硬化体の評価点数との関係を示すプロット図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態を説明する。
（無機質硬化性組成物）
まず、本実施形態に係る無機質硬化性組成物について説明する。
【００１２】
無機質硬化性組成物は、アルカリケイ酸塩と、活性フィラーと、アルカリ水酸化物と、水とを含む。そして、活性フィラーは、アルカリケイ酸塩との反応により無機質硬化体を生成できるものである。アルカリケイ酸塩は、ケイ酸カリウムである。
【００１３】
また、無機質硬化性組成物は、水を含むため、型枠内に充填可能な組成物である。これにより、無機質硬化性組成物を型枠内で硬化させた場合、得られる無機質硬化体の表面で、型枠内面の微細な模様や、光沢感や、触感を忠実に再現させることができる。
【００１４】
無機質硬化性組成物を調製する前段階で、アルカリケイ酸塩が乾燥状態の化合物である場合、アルカリケイ酸塩は、最終的に、水に溶解しているとよい。例えば、予めアルカリケイ酸塩と水とを混合してアルカリケイ酸塩を含む水溶液（アルカリシリカ溶液）を調製してもよいし、無機質硬化性組成物の調製途中でアルカリケイ酸塩と水とを別々に配合し、その後、無機質硬化性組成物を十分に混合することで、無機質硬化性組成物中でアルカリシリカ溶液が形成されてもよい。アルカリシリカ溶液は、無機質硬化性組成物中で均一に分散されているとよい。また、アルカリシリカ溶液は、一般的に水ガラスとして知られており、水酸基を有するケイ酸を含むことができる。また、水ガラスはアルカリ性を示す。このため、無機質硬化性組成物がアルカリシリカ溶液を含むことで、無機質硬化性組成物はアルカリ環境に変化する。これにより、活性フィラーに含まれる一部の金属元素が無機質硬化性組成物中に溶出し、溶出した金属元素が金属水酸化物に形成される。また、活性フィラー中の一部の非晶質二酸化珪素が無機質硬化性組成物中に溶出し、溶出した二酸化珪素がケイ酸に形成される。このような活性フィラー及びアルカリケイ酸塩に由来するケイ酸と、金属水酸化物との脱水縮合反応を、無機質硬化性組成物を硬化させる際に生じさせることができる。これにより、無機質硬化体を得ることができる。
【００１５】
アルカリ水酸化物は、水酸化ナトリウム、又は水酸化カリウムを含む。このため、無機質硬化性組成物のアルカリ環境を維持させることができる。これにより、無機質硬化性組成物中のアルカリケイ酸塩を中和させにくくすることができる。また、アルカリ水酸化物によるアルカリ環境下で金属元素及び非晶質二酸化珪素を活性フィラーから溶出させやすくできるため、活性フィラーを由来とするケイ酸及び金属水酸化物が無機質硬化性組成物中で形成され易くなる。これにより、無機質硬化性組成物を硬化させることで、型枠内面の光沢感等を再現させた無機質硬化体を得ることができる。アルカリ水酸化物は、最終的に、水に溶解しているとよい。例えば、アルカリ水酸化物を更に含むアルカリシリカ溶液を予め調製してもよいし、無機質硬化性組成物の調製途中でアルカリ水酸化物と水とを別々に配合し、その後、無機質硬化性組成物を十分に混合することで、無機質硬化性組成物中でアルカリ水酸化物を含むアルカリシリカ溶液が形成されてもよい。本実施形態のアルカリ水酸化物は、一般的に苛性アルカリとして呼ばれることもある。
【００１６】
無機質硬化性組成物中の水に対するアルカリ水酸化物のモル比は、下記式（１）で示され、０．０６以上である。モル比は、０．１以上であることが好ましい。また、モル比の上限は特に限定されないが、例えば０．２以下にすることができる。
【００１７】
モル比＝（無機質硬化性組成物中のアルカリ水酸化物のモル数）／（無機質硬化性組成物中の水のモル数）・・・（１）
アルカリ水酸化物が水酸化カリウムを含む場合、モル比は０．０６以上であるとよい。これにより、無機質硬化性組成物を型枠内で硬化させた場合、型枠内面の微細な模様や、光沢感や、触感を忠実に再現させた無機質硬化体を得ることができる。
【００１８】
アルカリ水酸化物が水酸化ナトリウムを含む場合、モル比は０．１以上であるとよい。これにより、型枠内面の微細な模様や、光沢感や、触感を忠実に再現させた無機質硬化体を得ることができる。
【００１９】
活性フィラーは、アルカリ環境下で金属水酸化物になる金属元素を含有する化合物であって、３価の金属元素を含む非晶質物質であるとよい。金属元素として、例えば、アルミニウムが挙げられる。しかし、これに限定されず、本実施形態の効果に影響しなければ、活性フィラーはアルミニウム以外の３価の金属元素を含有して、この金属元素を無機質硬化性組成物中に溶出してもよい。活性フィラーは、例えば、フライアッシュ、高炉スラグ及びメタカオリンの群から選択される少なくとも１種の成分を含有することができる。この場合、無機質硬化性組成物を硬化させて無機質硬化体を作製することができる。
【００２０】
アルカリケイ酸塩は、珪素を主要元素として含有するケイ酸と、アルカリ金属とを含有する化合物であるとよい。具体的には、アルカリケイ酸塩はケイ酸カリウムである。
【００２１】
無機質硬化性組成物を調製する際、無機質硬化性組成物は均一に混錬されることが好ましい。無機質硬化性組成物を混錬するにあたって、例えばバッチ式のミキサーや、連続式のミキサーによる混錬方法を採用することができる。
【００２２】
また、無機質硬化性組成物は、その用途に応じて、任意の混和材を含んでもよい。混和材としては、例えば、軽量化材、骨材、強化繊維が挙げられ、混和材の含有量は無機質硬化性組成物の用途に応じて適宜調節することができる。さらに、無機質硬化性組成物は任意の添加剤を含んでもよい。添加剤としては、例えば、増粘剤、着色剤が挙げられる。添加剤の含有量は、無機質硬化性組成物の用途に応じて適宜調節することができ、例えば、無機質硬化性組成物の固形分重量割合で、０重量％〜２．０重量％の範囲内にすることができる。
【００２３】
軽量化材としては、例えば、パーライト、シラスバルーン等の無機発泡体や、発泡ポリスチレン、ポリ塩化ビニリデン発泡体、アクリロニトリル系発泡体等の有機発泡体が挙げられる。
【００２４】
骨材としては、例えば、マイカ、シリカ、珪石粉、岩粉、珪砂、砕石が挙げられる。骨材がマイカである場合、その粒子形状が鱗片状である。このため、マイカが、充填材として機能して、無機質硬化性組成物の硬化収縮を低減させることに寄与するとも考えられる。
【００２５】
強化繊維として、例えば、パルプ繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、カーボン繊維、麻、鉱物繊維、金属繊維が挙げられる。無機質硬化性組成物が強化繊維を含有する場合、強化繊維が無機質硬化性組成物の硬化収縮を低減すると共に、無機質硬化体の強度を向上させることが期待される。
【００２６】
増粘剤としては、例えば、メチルセルロースやヒドロキシメチルセルロースやカルボキシメチルセルロースが挙げられる。
【００２７】
着色剤としては、例えば、鉄黒、カーボンブラック、酸化クロムが挙げられる。
【００２８】
なお、本実施形態の効果に影響しなければ、無機質硬化性組成物は消石灰、セメント等を更に含むこともできる。
【００２９】
（無機質硬化体）
次に、本実施形態に係る無機質硬化体について説明する。
【００３０】
本実施形態に係る無機質硬化体は、上記の無機質硬化性組成物の硬化物である。このため、無機質硬化性組成物を型枠内で硬化させた場合、型枠内面の微細な模様や、光沢感や、触感を忠実に再現させることができる。さらに、光沢感が再現されていることで、無機質硬化体に塗料を塗装する際には、予めシーラー塗装をしなくてもよくすることができる。
【００３１】
無機質硬化体は、アルカリケイ酸塩及び活性フィラーを由来とするケイ酸を、アルミニウム等の金属元素で架橋された構造、具体的には、アルミニウム元素を中心にして、４つのケイ酸基が付加したものを主な構造として有する。このような構造は、ケイ酸と金属水酸化物との脱水縮合反応により形成される。このため、無機質硬化体は、アルミニウム等の３価金属元素を含有するケイ酸ポリマーを含むものである。
【００３２】
一方、無機質硬化体と外観が似ている硬化物として、例えばセメント系硬化体が挙げられる。このセメント系硬化体は、セメント系組成物の硬化物である。セメント系組成物を硬化させる際には、セメント系組成物中のセメント粒子からカルシウム・シリケート等のクリンカー成分が溶出する。そして、溶出したクリンカー成分が水和すると共に、隣り合うセメント粒子の間を充填するようにして析出する。このようにしてセメント系組成物が硬化してセメント系硬化体が形成される。また、セメント系硬化体は、カルシウム元素を中心にして、２つのケイ酸基が付加したものを主な構造として有する。
【００３３】
また、本実施形態に係る無機質硬化体を形成するにあたって、任意の養生方法で無機質硬化性組成物を養生硬化させることができる。養生方法としては、例えば自然養生、水蒸気養生、オートクレーブ養生が挙げられる。
【００３４】
無機質硬化性組成物を養生硬化させる前段階で、無機質硬化性組成物を型枠内に充填させているとよい。これにより、硬化後、無機質硬化体の表面に型枠内面の光沢感等を再現できる。
【００３５】
また、硬化後、無機質硬化体は、型枠から脱版されてもよく、脱版されなくてもよい。無機質硬化体が型枠から脱版されない場合、型枠の一部、例えば上蓋を取り外すとよい。これにより、取り外された一部の型枠内面に合わせた光沢感等を無機質硬化体の表面に再現させることができる。
【００３６】
無機質硬化体は、建築用、土木用等、各種セメント系部材の代替用途に適した部材であることが好ましい。特に無機質硬化体が建築用途で使用される場合、無機質硬化体は、ＯＡフロア材等の床板材や外壁材に適した部材になり得る。また、無機質硬化体が型枠と一体に形成されている場合、この無機質硬化体はＯＡフロア材として利用できる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３８】
各実施例及び比較例で無機質硬化性組成物を調製する際、配合される水とアルカリ水酸化物とに関し、水に対するアルカリ水酸化物のモル比が、下記式（１）で示される値となるようにした。
【００３９】
モル比＝（無機質硬化性組成物中のアルカリ水酸化物のモル数）／（無機質硬化性組成物中の水のモル数）・・・（１）
なお、各実施例及び比較例では下記成分が用いられた。
・メタカオリン：イメリス社製；
・フライアッシュ：株式会社テクノ中部製。
【００４０】
＜実施例１＞
まず、ケイ酸カリウムの固形分割合が２２重量％となるようにしてケイ酸カリウム及び水酸化カリウムを含む水溶液（アルカリシリカ溶液）を作製した。このアルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化カリウムのモル比が０．１６となるようにした。次にアルカリシリカ溶液を５０重量部とし、これと、活性フィラーとして５０重量部のメタカオリンとを混合して無機質硬化性組成物を調製した。その後、無機質硬化性組成物を型枠内に充填した。このようにして型枠内に無機質硬化性組成物に充填させた状態のまま、無機質硬化性組成物を６０℃の下で硬化させて無機質硬化体を作製した。
【００４１】
＜実施例２＞
アルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化カリウムのモル比が０．１５となるようにした以外は、実施例１と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００４２】
＜実施例３＞
アルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化カリウムのモル比が０．０８となるようにした以外は、実施例１と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００４３】
＜実施例４＞
水に対する水酸化カリウムのモル比が０．１６のアルカリシリカ溶液を３０重量部、活性フィラーとして７０重量部のフライアッシュを用いた以外は、実施例１と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００４４】
＜実施例５＞
アルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化カリウムのモル比が０．１０となるようにした以外は、実施例４と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００４５】
＜実施例６＞
アルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化カリウムのモル比が０．０６となるようにした以外は、実施例４と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００４６】
＜実施例７＞
まず、ケイ酸カリウムの固形分割合が３０重量％となるようにしてケイ酸カリウム及び水酸化ナトリウムを含む水溶液（アルカリシリカ溶液）を作製した。このアルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化ナトリウムのモル比が０．１５となるようにした。それ以外は、実施例１と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００４７】
＜実施例８＞
アルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化ナトリウムのモル比が０．１４となるようにした以外は、実施例７と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００４８】
＜実施例９＞
アルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化ナトリウムのモル比が０．１０となるようにした以外は、実施例７と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００４９】
＜比較例１＞
アルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化カリウムのモル比が０．０５となるようにした以外は、実施例１と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００５０】
＜比較例２＞
アルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化カリウムのモル比が０．０４となるようにした以外は、実施例１と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００５１】
＜比較例３＞
アルカリシリカ溶液を作製する際、水に対する水酸化ナトリウムのモル比が０．０７となるようにした以外は、実施例７と同様にして、無機質硬化性組成物と無機質硬化体とを作製した。
【００５２】
［評価］
各実施例及び比較例の無機質硬化体を型枠から脱版させた。この脱版された無機質硬化体を用いて下記の評価を行った。
【００５３】
（光沢性）
無機質硬化体のうち、型枠内面に接して形成された表面に対し、上方から蛍光灯の光を照射した。そして、各実施例及び比較例の無機質硬化体の表面を、下記に準じて評価した。また、各実施例及び比較例の評価結果を表１に示す。
３：無機質硬化体の表面から蛍光灯の外形状を明確に視認できるような光沢があった。
２：無機質硬化体の表面から蛍光灯の外形状を明確に視認できないが、蛍光灯の映り込みの有無を確認できるような光沢があった。
１：無機質硬化体の表面から蛍光灯の映り込みの有無を確認できないくらい光沢がなかった。
【００５４】
【表１】
2018177623.tif 000002
【００５５】
なお、表１中、各実施例及び比較例において、無機質硬化性組成物に配合されている成分を「○」で示し、配合されていない成分を「−」で示している。
【図１】
2018177623.tif 000003