(57)【要約】【課題】無機質成形体中のセルロースパルプの劣化を容易に判別する方法の提供。【解決手段】セルロースパルプを含有してなる無機質成形体の破断面に、染料を水に分散させてなる着色剤を塗布して該破断面を着色し、その着色度によって該無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースパルプを含有してなる無機質硬化体の破断面に、染料を水に分散させてなる着色剤を塗布して該破断面を着色し、その着色度によって該無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法。
【請求項２】
着色剤が、アゾ染料を水に分散させてなるものである請求項１記載の無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法。
【請求項３】
着色剤が、アゾ染料を有機溶媒を介して水に分散させてなるものである請求項１又は２記載の無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法。
【請求項４】
着色剤中の染料濃度が０．００５〜５質量％である請求項１〜３のいずれか１項記載の無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材等に使用される無機質成形体中に含有されるセルロースパルプの劣化度を判別する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維原料とマトリックス原料とを主原料とする無機質成形体は、建材等に広く使用されている材料であり、代表的な繊維原料として石綿が使用されてきた。しかし、石綿が健康に悪影響を与えるとの指摘がなされたことから、無機質成形体の分野においても脱石綿化が図られてきた。現在実施され、あるいは提案されている無機質成形体の脱石綿化技術の大半は繊維原料の少なくとも一部にセルロースパルプを使用するものである。セルロースパルプは補強力を有するとともに、製造に適するようにフィブリル化することが容易であることから、無機質成形体用の繊維原料として適しているが、石綿と同等の長期耐久性は期待できないので、無機質成形体を製造したときのセルロースパルプの処理条件、あるいは無機質成形体の使用条件等によっては、無機質成形体中のセルロースパルプが劣化し、無機質成形体の強度が低下したり亀裂が発生する原因となることがある。
【０００３】
一方、無機質成形体の劣化は、セルロースパルプの劣化のみによって生ずるわけではなくマトリックスの劣化が原因となることもある。また、無機質成形体の施工現場において亀裂等が発見された場合、その原因が無機質成形体の劣化にのみ起因するとも限らない。しかし、無機質成形体がセルロースパルプを含有している場合には、無機質成形体中のセルロースパルプがどの程度劣化しているかを確認することが重要であることから、無機質成形体中のセルロースパルプの劣化を簡単に判断できる方法が求められている。従来行われてきた無機質成形体用の石綿代替繊維の劣化の測定方法は、繊維そのものが、アルカリ等の繊維劣化の原因となる危険性を有する要因によってどの程度劣化するかを調べる方法である（非特許文献１）。
【０００４】
【非特許文献１】
羽田三郎，山田博之，藤川英治「各種繊維の熱及びアルカリ抵抗性」，スレート協会技術部会論文集，第３２集，平成元年６月１０日発行，Ｐ６９−７８
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような方法は、繊維そのものを試験試料とし、各種の劣化要因がそれぞれ繊維にどの程度の劣化を引き起こすかを測定するものであり、無機質成形体中に含まれているセルロースパルプが劣化しているか否かを直接判別するものではない。従って、本発明の目的は、無機質成形体に含有されているセルロースパルプの劣化の程度を直接かつ簡便に判別する方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、無機質成形体の破断面の状態に着目し、無機質成形体を破断させたとき、セルロースパルプが劣化していない場合には、無機質成形体の破断面においてセルロースパルプの一部は破断するものの、多くは無機質成形体の破断面両面のうちのどちらか片面から突出した状態となっており、一方、セルロースパルプの劣化が進行するにつれ、破断するセルロースパルプの比率が増加し、無機質成形体の破断面両面のうちのどちらか片面から突出した状態のセルロースパルプが減少するので、この破断面のセルロースパルプを着色することによりセルロースパルプの劣化を直接かつ簡便に判別することができることを見出し本発明を完成した。
【０００７】
すなわち、本発明は、セルロースパルプを含有してなる無機質成形体の破断面に、染料を水に分散させてなる着色剤を塗布して該破断面を着色し、その着色度によって該無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をさらに説明する。
本発明が対象とする無機質成形体はセルロースパルプを含有してなるものであり、例えば、繊維原料とマトリックス原料に、必要に応じて、スラグ、シリカフューム、フライアッシュ等の充填材、マイカ、ウォラストナイト、パーライト、炭酸カルシウム粉末等の骨材、及び反応促進剤、反応遅延剤等の添加剤等を併用し、これらの原料を混合し、成形し、養生硬化してなるものであり、建材等の分野に使用されている。セルロースパルプ以外の繊維原料としては、ＰＶＡ繊維やＰＡＮ繊維等の合成繊維があり、マトリックスとしては、ポルトランドセメント等の水硬性セメントを水和反応させて硬化させてなるセメント系、半水石膏等の水和性セメントを水和反応させてなる石膏系、及び石灰質原料と珪酸質原料とをオートクレーブ養生することによりマトリックスである珪酸カルシウム水和物を生成させてなる珪酸カルシウム系が代表的なマトリックスである。また、成形方法としては、原料を混合する際に水を使用する湿式法と水を使用しない乾式法とがあり、前者の代表的な成形方法としては、抄造法、押出成形法、加圧脱水法等がある。代表的な無機質成形体としては、ノンアスベストの繊維強化セメント板や珪酸カルシウム板等がある。
【０００９】
繊維を含有する無機質成形体を破断した場合、破断面を境界として両側にまたがって存在していた繊維は、破断面を境界とした両側それぞれにおける繊維表面と繊維以外の無機質成形体を構成する物質との間の付着力と、繊維自体の強度とを比較したとき、繊維自体の強度が、破断面を境界とした両側のいずれの付着力よりも低い場合は繊維は破断する。一方、繊維自体の強度が、破断面を境界とした両側の付着力の低い側よりも高い場合には、繊維は付着力が低い側が抜け、付着力が高い側の破断面から突出した状態となる。
【００１０】
セルロースパルプの場合、繊維自体の強度は高いので、無機質成形体中で劣化していなければ、無機質成形体を破断したときそれぞれの破断面から多くのセルロース繊維が突出した状態となるが、劣化が進行するにつれ、それぞれの破断面から突出するセルロースパルプは減少していき、無機質成形体の破断面で破断するセルロースパルプが増加する。これに伴い、無機質成形体の強度も低下していく。
【００１１】
従って、無機質成形体の破断面のセルロースパルプの突出状態を把握することができれば、セルロースパルプの劣化の程度を判別することが可能となるが、通常、無機質成形体にはセルロースパルプ以外の繊維も併用されている場合も多いので、無機質成形体の破断面においてセルロースパルプがどの程度突出しているかを判断しずらい。そのため、無機質成形体の破断面におけるセルロースパルプの突出程度によってセルロースパルプの劣化の程度を判別するためには、無機質成形体の破断面を顕微鏡等で丁寧に観察する必要があるので簡便に判別することができない。そこで、無機質成形体の破断面をセルロースパルプと無機質成形体を構成する他の物質との着色に明らかな差を生じるように着色することができれば、突出したセルロースパルプの表面積はセルロースパルプの断面積よりもはるかに大きく、従って着色される面積もはるかに大きいので、セルロースパルプの劣化の程度を簡便に判別することができる。
【００１２】
セルロースパルプと無機質成形体を構成する他の物質との着色に明らかな差を生じるように着色するための着色剤としては、染料を水に分散させてなる着色剤（以下、水性着色剤という）が好適である。油性の着色剤を使用するとセルロースパルプ以外の物質を含め、無機質成形体の破断面全面が着色されてしまうため、着色の効果を得にくい。本発明に用いることのできる水性着色剤としては、アゾ染料、アントラキノン染料、フタロシアニン染料、インジゴ染料、チオインジゴ染料、ジフェニルメタン染料、ポリメチン染料、アゾメチン染料、キサンテン染料、アクリジン染料、キノンイミン染料、シアニン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ナフトキノン染料、ペリレン染料等を水に分散させたものが挙げられるが、このうちアゾ染料を水に分散させたものが特に好ましい。また、これらの染料を水に分散させるにあたり、例えばグリセリン等の有機溶媒を介して水に分散させれば、セルロースパルプと無機質硬化体の他の物質との着色の差が大きいので、セルロースパルプの劣化の程度を効果的に判別することができる。
着色剤中の染料濃度としては、０．００５〜５質量％、さらに０．０１〜２質量％、特に０．０２〜１質量％が好ましい。染料の種類によっても異なるが、染料の濃度が５質量％を上回ると、無機質成形体の破断面のセルロースパルプとそれ以外の物質との着色の程度の差が小さくなるため、劣化の程度を判別しずらくなることがある。また、染料の濃度が０．００５質量％を下回ると、セルロースパルプ自体の着色を十分に行うことができず、劣化の程度を判別しずらくなることがある。
【００１３】
セルロースパルプの着色による劣化の判別は、目視観察により行うことができ、必要に応じてルーペを使用した目視観察を行えばよい。さらに、セルロースパルプの含有比率及び劣化の程度別に着色見本を用意しておけば、無機質成形体中のセルロースパルプの劣化の程度をより好適に判別することができる。また、本発明を使用すれば、破断面を顕微鏡で観察する場合にも、着色せずに顕微鏡観察する場合よりも遥かに詳細な観察が可能となる。また、本発明を使用すれば、無機質成形体の施工現場等において無機質成形体中のセルロースパルプの劣化を簡便に判別することができるので、既に施工されている無機質成形体の今後の耐用年数の推定や、施工現場で無機質成形体の問題が発生した場合の原因究明にも有効に使用することができる。
【００１４】
【実施例】
次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００１５】
実施例１
無機質成形体の供試体として、原料の配合割合をポルトランドセメント：７０質量％、細骨材：２３質量％、セルロースパルプ：６質量％、有機合成繊維：１質量％とし、丸網抄造機を用いて成形後、面圧約１０ＭＰａでプレスして室温養生し、繊維強化セメント板を作製した。この繊維強化セメント板からＪＩＳ  Ａ  １４０８  に準拠し、３号サイズの試験体を切り出して曲げ試験を実施したところ、曲げ強度は１９Ｎ／ｍｍ２であった。この曲げ試験後の材料破断面に、シアン系アゾ染料系の水性着色剤として、水性インキマーカー「Ｍｉｌｌｉ  Ｐｅｎ  赤」（ゼブラ株式会社）のインクカートリッジから絞り出した水性染料インキ（赤色系アゾ染料約２質量％を含む）を水で２０倍に希釈したものを塗布し、自然乾燥したところ、破断面に露出したセルロースパルプのみが赤く染まって観察された。ルーペを用いて拡大観察すると、破断面の表面側・中層部・裏面側ともに抄造により積層状に分布したパルプの露出が一様に認められた。
【００１６】
実施例２
実施例１と同様に作製した繊維強化セメント板を、表面に塗装を行わない素板のままで屋外に約１年間曝露施工したものを供試体とし、実施例１と同様に曲げ試験を実施したところ、その曲げ強度は１６Ｎ／ｍｍ２であった。曝露施工前に測定したブランク値と比較すると、約１６％の強度低下率であった。この曲げ試験後の材料破断面を実施例１と同一方法により着色したところ、破断面に露出したセルロースパルプのみが赤く染まって観察された。ルーペを用いて拡大観察すると、破断面の表面側から中層部にはパルプの露出がまばらにしか認められず、裏面側に近い部分のみ実施例１と同じような多数の露出パルプが認められた。また、マトリックス部には特に劣化は認められなかったことから、曲げ強度の低下は、主として繊維強化セメント板の表面側のセルロースパルプの劣化によるものであった。
【００１７】
実施例３
実施例１と同様に作製した繊維強化セメント板を、表面に塗装を行わない素板のままで屋外に約５年間曝露施工したものを供試体とし、実施例１と同様に曲げ試験を実施したところ、その曲げ強度は１２．５Ｎ／ｍｍ２であった。曝露施工前に測定したブランク値と比較すると、約３４％の強度低下率であった。この曲げ試験後の材料破断面を実施例１と同一方法により着色したところ、破断面に露出したセルロースパルプのみが赤く染まって観察された。ルーペを用いて拡大観察すると、破断面の裏面側に近い部分に僅かにパルプの露出が認められるだけで、表面側及び中層部にはほとんどパルプの露出が観察されなかった。また、マトリックス部には特に劣化は認められなかったことから、曲げ強度の低下は、主として繊維強化セメント板の表面側及び中層部のセルロースパルプの劣化によるものであった。
【００１８】
実施例１〜３に示した通り破断面に露出したセルロースパルプを選択的に着色できたことから、ビデオマイクロスコープによる拡大観察画像を使って画像解析処理によるパルプの露出率を計測した。実施例１〜３で着色処理した試験体について、まずビデオマイクロスコープ（ＶＨ−８０００：株式会社キーエンス）を用いて、同じ倍率で厚さ方向にほぼ全域を含む破断面の拡大写真を撮影し、この画像データをパーソナルコンピューターに取り込んで画像解析を行った。カラー写真の画像データから、画像処理ソフト（Ｐａｉｎｔ  Ｓｈｏｐ  Ｐｒｏ  Ｖｅｒ．  ６．  ０２Ｊ：Ｊａｓｃ  Ｓｏｆｔ  Ｗａｒｅ，  Ｉｎｃ．）を用いてマゼンタ成分画像（赤い色の成分画像）を抽出し、これをグレースケール（２５６階調のモノクロ濃淡で表現）に変換した。次に閾値２００以上の濃度（０を白、２５６を黒とした場合の２００階調以上の濃度）に染まった部分の面積を画像解析ソフト（Ｓｃｉｏｎ  Ｉｍａｇｅ  Ｖｅｒ．  ４．  ０．  ２Ｂｅｔａ：Ｓｃｉｏｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を用いて計測した。この値を画像全体の面積で除した結果、露出したパルプが破断面に占める割合を求めることができた。その結果を表１に示す。
【００１９】
【表１】
2004264080.tif 000002
【００２０】
実施例４
実施例１で作製し、曲げ試験を行ったのと同様の試験片について、その材料破断面に実施例１と用いたものと同じ水性マーカーのインキを水で５倍、１０倍、３０倍及び５０倍にそれぞれ希釈したものを塗布し、自然乾燥したところ、破断面に露出したセルロースパルプのみが赤く染まって観察された。ルーペを用いて拡大観察すると、破断面の表面側・中層部・裏面側ともに抄造により積層状に分布したパルプの露出が一様に認められた。
【００２１】
比較例１
実施例１で作製し、曲げ試験を行ったのと同様の試験片について、その材料破断面に、赤色の油性染料インキ「マジックインキ」（寺西化学工業株式会社）の補充用インキをそのまま塗布し、自然乾燥したところ、破断面全体が赤く染まってしまい、セルロースパルプと基材マトリックスとの区別がつかなかった。ルーペを用いて拡大観察しても、破断面に露出したパルプの識別が容易な観察状態は得られなかった。また、この油性染料インキをキシレンで５倍、１０倍、２０倍、５０倍、１００倍に希釈した場合も、パルプのみを選択的に着色する効果は得られなかった。
【００２２】
比較例２
実施例１で作製し、曲げ試験を行ったのと同様の試験片について、その材料破断面に、水性顔料マーカー「ｕｎｉ  ＰＲＯＣＫＥＹ  あか」（三菱鉛筆株式会社）のインクカートリッチから絞り出した水性顔料インキをそのまま塗布し、自然乾燥したところ、破断面全体が赤く染まってしまい、セルロースパルプと基材マトリックスとの区別がつかなかった。ルーペを用いて拡大観察した場合も、破断面に露出したパルプの識別が容易となる観察状態は得られなかった。また、この水性顔料インキを水で５倍、１０倍、２０倍、５０倍、１００倍にそれぞれ希釈して塗布した場合も、同様の観察結果となり、セルロースパルプのみを選択的に着色する効果は得られなかった。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、無機質成形体の破断面のセルロースパルプを選択的に着色することにより、無機質成形体中のセルロースパルプの劣化を容易に判別することができる。
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月6日(2003.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロースパルプを含有してなる無機質成形体の破断面に、染料を水に分散させてなる着色剤を塗布して該破断面を着色し、その着色度によって該無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法。
【請求項２】
着色剤が、アゾ染料を水に分散させてなるものである請求項１記載の無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法。
【請求項３】
着色剤が、アゾ染料を有機溶媒を介して水に分散させてなるものである請求項１又は２記載の無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法。
【請求項４】
着色剤中の染料濃度が０．００５〜５質量％である請求項１〜３のいずれか１項記載の無機質成形体中のセルロースパルプの劣化度を判別する方法。