(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント、水、油性物質、及び乳化剤からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を成形してなるセメント系成形板の製造法において、該乳化剤が、下記（ａ）及び（ｂ）から選ばれる少なくとも一種類以上の化合物と、（ｃ）の化合物を配合したものであることを特徴とするセメント系成形板の製造法。
（ａ）炭素数８〜２４の高級脂肪酸と、下記一般式（１）又は（２）で表されるアルカノールアミンとを脱水縮合して得られる縮合化反応物。
【式１】
0004323034.tif 000008
（ｂ）下記一般式（３）及び（４）で表される化合物の少なくとも１種の化合物。
【式２】
0004323034.tif 000009
（ｃ）有機スルホン酸。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に建築用材料として使用されるセメント系成形板、詳しくはセメント含有Ｗ／Ｏエマルジョン組成物を成形してなるセメント系成形板の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、乳化剤の存在下でセメント、水及び重合触媒を含有するビニルモノマーからなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を形成し、それを成形した後、ビニルモノマーを重合させると共にセメントを硬化させてセメント系成形板を製造することが既に行われている。この方法は、低圧で押出成形可能なこと、補強繊維の分散がよいこと、保型性に優れていることに加えて所望する比重のセメント系成形板が容易に製造できること等の利点を有している。
【０００３】
そして、これらに好適な乳化剤として、平均分子量が２０００〜３０００のポリアルキレングリコールに、二塩基酸無水物を付加反応させたもの（特公昭６４−３４１号公報）、やＨＬＢ価が３〜５の非イオン性界面活性剤（特公平１−３０７７８号公報）、或いは炭素数８〜２４の高級脂肪酸と特定構造のジアミンないしはポリアミンとを脱水縮合して得られる縮合化反応物と有機スルホン酸及び／又は有機化合物のリン酸エステル化物との中和物（特開平３−２７９２４６号公報）等が提案されている。
【０００４】
しかしながら、従来、セメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物が強いアルカリ性のもとで形成することもあって、使用できる乳化剤が上述した乳化剤に限定されるという問題があった。更に、原料としてのセメント、水、油性物質の配合割合が変わると乳化剤の必要量も変化し、乳化剤の使用量が不足すると安定なセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物が形成できないという問題もあった。したがって、従来知られている上記乳化剤以外の乳化剤の提供、より乳化能力の強い乳化剤の提供が、コストダウンや得られるセメント成形板の性能向上の面から強く要望されるところであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は少量の乳化剤の使用で、安定性に優れたセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物が形成でき、成形性、機械的強度に優れたセメント系成形板の製造法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記、従来の方法の問題点に着目し、様々な乳化剤について検討した結果、次に示す乳化剤が少量の使用で安定性に優れたセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を形成することができることを見いだし、本発明に到達したものである。
【０００７】
すなわち、本発明は、セメント、水、油性物質、及び乳化剤からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を成形してなるセメント系成形板の製造法において、該乳化剤が、下記（ａ）及び（ｂ）から選ばれる少なくとも一種類以上の化合物と、（ｃ）の化合物を配合したものであることを特徴とするセメント系成形板の製造法を要旨とするものである。
（ａ）炭素数８〜２４の高級脂肪酸と、下記一般式（１）又は（２）で表されるアルカノールアミンとを脱水縮合して得られる縮合化反応物。
（ｂ）下記一般式（３）及び（４）で表される化合物の少なくとも１種の化合物。
（ｃ）有機スルホン酸。
【０００８】
【式３】
0004323034.tif 000002
【０００９】
【式４】
0004323034.tif 000003
【００１０】
【実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
本発明は、セメント、水、油性物質、及び乳化剤からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を成形してなるセメント系成形板の製造法において、乳化剤として特定のものを使用することを特徴とするものである。すなわち、本発明において使用する乳化剤は、下記（ａ）及び（ｂ）から選ばれる少なくとも一種類以上の化合物と、（ｃ）の化合物を配合したものである。
【００１１】
ここで、（ａ）の化合物は炭素数８〜２４の高級脂肪酸と、下記一般式（１）又は（２）で表されるアルカノールアミンとを脱水縮合して得られる縮合化反応物である。
炭素数８〜２４の高級脂肪酸としては、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、イソステアリン酸、ベヘニン酸等の飽和脂肪酸や、リンデル酸、ミリストオレイン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸、或いはサビニン酸、リシノール酸、リカン酸、２−ヒドロキシオクタデカン酸等の水酸基又はカルボニル基を有する脂肪酸等が挙げられる。これらの脂肪酸は合成品、天然品いずれでもよい。また、実質的に工業的に用いる、天然油脂を原料とした脂肪酸は上記脂肪酸の２種以上の混合物であるが、これら天然系の脂肪酸も使用できる。具体的にはヤシ油脂肪酸、牛脂脂肪酸、パーム油脂肪酸、トール油脂肪酸、硬化ヒマシ油脂肪酸等が挙げられる。また、脂肪酸の代替として利用出来る、ヤシ油、大豆油、亜麻仁油、パーム油、パーム核油、ナタネ油、ヒマシ油、牛脂、トール油等も挙げることができる。
【００１２】
下記一般式（１）又は（２）で表されるアルカノールアミンとしては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノエチルエタノールアミン等を挙げることができる。
【００１３】
【式５】
0004323034.tif 000004
【００１４】
高級脂肪酸と一般式（１）又は（２）のアルカノールアミンとの縮合反応は、必要であれば触媒を用いる通常のアミド化反応によって得られる。例えば、一般的には窒素気流下で攪拌し、１２０〜２２０℃に加熱し、常圧或いは減圧下、縮合反応によって生成する水を留去させることにより合成できる。
この場合、高級脂肪酸と一般式（１）又は（２）のアルカノールアミンとの反応モル比は、１分子当たりアミド結合が平均値として０.５〜２個生成するに足り得る範囲内でよく、高級脂肪酸とアミノ化合物とのモル比が０.５：１〜３：１好ましくは０.７：１〜２.１：１であればよい。
また、更に脱水縮合反応させることにより、イミダゾリン環を有する化合物も得ることができる。
【００１５】
また、（ｂ）の化合物である、下記一般式（３）及び（４）で表される化合物としては、ラウリルアミノプロピルアミン、パルミチルアミノプロピルアミン、ステアリルアミノプロピルアミン、オレイルアミノプロピルアミン、牛脂アミノプロピルアミン、ラウリルイミノビスプロピルアミン、パルミチルイミノビスプロピルアミン、オレイルイミノビスプロピルアミン、牛脂イミノビスプロピルアミン、或いはそれらのアルキレンオキサイド付加物が挙げられる。ここで、アルキレンオキサイドとしては、例えば、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等が挙げられる。この場合のアルキレンオキサイドの付加量は一般式（３）及び（４）で表される化合物１モル当たり０〜２０モルの範囲である。
【００１６】
【式６】
0004323034.tif 000005
【００１７】
更に、上述した（ａ）及び（ｂ）から選ばれる少なくとも一種類以上の化合物に配合する（ｃ）有機スルホン酸としては、例えば、アルキルスルホン酸、α―オレフィンスルホン酸、アルキルアリールスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸ホルマリン重縮合物、アルキルナフタレンスルホン酸ホルマリン重縮合物、ナフトールスルホン酸、フェノールスルホン酸、リグニンスルホン酸、リグニンスルホン酸ホルマリン重縮合、メラミンスルホン酸、メラミンスルホン酸ホルマリン重縮合物、石油スルホン酸等の有機スルホン酸が挙げられる。
【００１８】
本発明においては、前記（ａ）及び／又は（ｂ）と、（ｃ）とを混合してなる乳化剤を使用するのであるが、（ａ）及び／又は（ｂ）と、（ｃ）との配合割合は、重量比で（ａ）及び／又は（ｂ）：（ｃ）＝９．５：０．５〜３：７、好ましくは８：２〜４：６である。この範囲以外では、安定なセメント含有エマルジョン組成物が形成されなかったり、使用量を多くする必要が有り、経済的に不利である。上述した諸条件を満足する本発明で使用する好ましい乳化剤の一例を下記の表１に示す。
【００１９】
【表１】
0004323034.tif 000006
【００２０】
また、本発明で使用する上記表１の乳化剤に、必要に応じて、更に、他の界面活性剤、公知の乳化剤を本発明の効果を損なわない範囲内で併用することができる。具体的には、グリセリン或いはポリグリセリン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、脂肪酸アルカノールアミド及び、そのエチレンオキサイド付加物、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩、スルホコハク酸ジアルキルエステル塩、アルキルイミダゾリニウムベタイン、アルキルアミノプロピルジアンモニムクロライド、ポリオキシエチレンアルキルアミノプロピルジアンモニウムクロライド、ジアルキルジメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。
【００２１】
さて、本発明のセメント成形板は、まず、セメント、水、油性物質及び上述した乳化剤からなるセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を形成し、次いで得られたセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を押出成形法、注型法等の各種成形手段で成形し、養生硬化させて製造するのである。
この際、セメント、水、及び油性物質の配合割合は、目的とするセメント成形板の機械的性質や比重、或いは成形時に所望するセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物の粘性や成形性、安定性等に応じて適宜選択することができる。すなわち、比重の低いセメント成形板を所望する場合は、セメントに対して使用する水の量を増やすことによって、またセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物の形成性や安定性を高くしたい場合は、乳化剤の使用量を増やすか、又は水に対する油性物質の量を増やすことによって容易に達成することができる。通常、これらの配合割合は、乳化剤を油性物質に溶解して得られる油性物質溶液、水、セメントが、重量比で１：５〜３０：５〜６０の範囲とすることが好ましい。また、乳化剤は、通常、油性物質に溶解して使用するのであるが、その場合、油性物質１００重量部に対して１０〜１００重量部、好ましくは１０〜４０重量部を溶解するのがよい。更に、セメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物の形成方法、或いは成形方法については従来公知の方法が特に制限なく適用できる。
【００２２】
このセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物の構成成分であるセメントとしては、特に制限はないが、ポルトランドセメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、マグネシアセメント、シリカセメント、アルミナセメント等、及びこれら二種以上の混合物が挙げられる。
また、油性物質としては、水とＷ／Ｏ型エマルジョンを形成しうるものであれば特に制限はないが、通常、水に難溶性であって且つ液状の、分子中に少なくとも一つ以上の重合性二重結合を有するビニルモノマーが使用される。このようなビニルモノマーとしては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、（メタ）アクリル酸エステル、酢酸ビニル、アクリロニトリル、ジビニルベンゼン、アルキレングリコールのジアクリル酸又はメタクリル酸エステル、多価アルコールのアクリル酸又はメタクリル酸エステル等が挙げられる。これらは単独で使用しても良いし、二種以上混合して使用しても良い。
更に、油性物質として分子中に少なくとも一つ以上の重合性二重結合を有するビニルモノマーを使用した場合は、有機過酸化物等のラジカル形成剤やレドックス触媒等の重合触媒を配合することが好ましい。又、必要に応じて補強繊維、軽量骨材、増量剤、着色剤等を配合することも勿論可能である。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例にて具体的に説明するが、本発明はそれらによって何ら限定されるものではない。
本実施例においては、セメントとしてポルトランドセメント（以下、セメントと称す。）、油性物質としてスチレンモノマー（以下、Ｓｔと称す。）、重合触媒としてｔ−ブチルパーオキシベンゾエート（以下、ＰＢＺと称す。）、補強繊維としてポリプロピレン繊維（以下、ＰＰ繊維と称す。）を使用した。
また、乳化剤としての性能を以下の方法で評価した。
＜Ｗ／Ｏエマルジョン形成性＞
ポリエチレン製ビーカーに原材料を投入し、撹拌速度６００ｒｐｍで撹拌混合し、５分以内の撹拌時間でＷ／Ｏエマルジョンが形成された場合は”○”、５分を越えてもＷ／Ｏエマルジョンが形成されなかった場合は”×”とした。
＜Ｗ／Ｏエマルジョンの安定性＞
上記試験で、Ｗ／Ｏエマルジョンが形成された時点以降、３分間撹拌混合しても形成されたＷ／Ｏエマルジョンが破壊せずに安定であった場合に”○”、３分未満でＷ／Ｏエマルジョンの破壊が認められた場合は”×”とした。
【００２４】
実施例１、２及び比較例１、２
本発明に係る乳化剤（表１に示すＮｏ．１、２）を使用した場合と、従来から乳化剤として使用されている非イオン性界面活性剤であるソルビタンモノオレートのみを使用した場合との比較のために、表２に示す配合割合でセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物の形成を行い、その際のＷ／Ｏ型エマルジョンの形成性、安定性を評価した。結果を同じく表２に示す。
【００２５】
【表２】
0004323034.tif 000007
【００２６】
表２からも明らかなように、乳化剤の種類、配合量を変えた以外は全く同じ配合にも拘わらず、乳化剤として従来公知のソルビタンモノオレートを使用した場合、乳化剤の使用量が２．０重量部（比較例１）ではセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を形成することができず、乳化剤を２．２重量部（比較例２）使用することが必要であったのに対して、本発明に係る乳化剤を使用した場合（実施例１、２）は、ソルビタンモノオレートの５０％以下の使用量で安定なセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物が形成された。また、Ｗ／Ｏ型エマルジョンが形成された実施例１、２、及び比較例２のセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を成形した後、養生硬化させて得られたセメント成形板は優れた性能を示した。
【００２７】
実施例３
Ｓｔ７５重量部に、表１に示したＮｏ．１の乳化剤２５重量部、トリメチロールプロパントリメタクリレート０．７５重量部及びＰＢＺ０．７５重量部を溶解したビニルモノマー溶液３．８８重量部、セメント９４．５重量部、水７０重量部、ＰＰ繊維２重量部を撹拌混合したところ容易に安定なセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物が形成された。このセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を板状に成形して養生硬化した後、乾燥してセメント系成形板を得た。得られたセメント系成形板の比重は１．１、曲げ強度は９８ｋｇ／ｃｍ２、圧縮強度は１６７ｋｇ／ｃｍ２と優れた性質を示した。
【００２８】
比較例３
乳化剤を従来公知のソルビタンモノオレートに変えた以外は実施例３と同様にしてセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物の調製を試みたが、セメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物は形成できず、ビニルモノマー溶液の配合量を６重量部に増量してやっとセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を形成することができた。
【００２９】
【効果】
本発明のセメント系成形板の製造法によって、従来公知の乳化剤に比べて少ない使用量で、高い安定性を示すセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物が形成できるようになったので、乳化剤の使用量を低減することが可能となった。また、本発明で使用する乳化剤は強いアルカリ性のもとでも高いＷ／Ｏ型エマルジョン形成能力を有しているので、配合割合を多少変えた場合であっても安定なセメント含有Ｗ／Ｏ型エマルジョン組成物を形成することができ、安定した品質でセメント系成形板を提供することが可能となった。