マグネシアセメントを含む組成物の製造法
【課題】マグネシアセメントは資源的にも豊富で、ポルトランドセメントに比較して数々の優れた点もある。しかし、従来の技術で必要とされる安定した活性マグネシアが工業的規模で供給されないこと、使用法が流し込みなどに限定されていたため次第に使用されなくなっている。
【解決手段】本発明はマグネシアセメントの硬化過程で見出された新しい事実に基ずく酸化マグネシウム及びまたは水酸化マグネシウムを含む組成物にマグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させるマグネシアセメントを含む組成物の製造法により、幅広い原料を用い多様なマグネシアセメント組成物の製造を可能にしたものである。
【解決手段】本発明はマグネシアセメントの硬化過程で見出された新しい事実に基ずく酸化マグネシウム及びまたは水酸化マグネシウムを含む組成物にマグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させるマグネシアセメントを含む組成物の製造法により、幅広い原料を用い多様なマグネシアセメント組成物の製造を可能にしたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシアセメント組成物の製造法とくに従来利用されていない領域を含め
たマグネシアセメント組成物の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシアセメント組成物は活性マグネシア（または酸化マグネシウム）と塩化マグネシウムなどのマグネシウム塩水溶液を配合して必要とあれば骨材やフィラーとなる物質を配合した後目的とする形状を得るために型枠等に流し込んで静置し、時間を掛けて反応硬化させる。その使用方法はポルトランドセメントに水や骨材を配合して硬化させる方法と極めて類似している。
【０００３】
マグネシアセメントはボルトランドセメントに比較して同じ比重なら強度が強い、有機物との接着性が良い、硬化表面の木目が細かい、白色で着色ができる、抗菌性で黴が生えにくいなどの数々の特長を有している。
【０００４】
ところが活性マグネシアは一定の品質のものを得るのが難しく、配合上同一の反応条件で硬化させた積もりでも硬化までの間に配合物内で沈降分離等の現象が起き、均一な硬化物が得にくいばかりでなく、場合によっては硬化物の破壊（アバレと称する）、結露（汗と称する）などの好ましくない現象も認められた。このことを防ぐため、マグネシアセメントに使用可能な活性マグネシアを選択するため、JIS A 6905「マグネシアセメント」が制定された。しかしながら、このような努力にも拘わらず、ポルトランドセメントのような汎用性は得られず、マグネシアセメントは現在ではほとんど使用されない状況になっており、これに伴いJIS A 6905も廃止された。
【０００５】
従来のマグネシアセメントの考えでは、酸化マグネシウムと塩化マグネシウムが直接に
反応すると考えられており、酸化マグネシウムでなければマグネシアセメントは生成しな
いとして、わざわざ水酸化マグネシウムを焼成して一旦酸化マグネシウムに変えたり、保存中に部分的に空気中の湿分と反応した酸化マグネシウム原料を所謂風邪を引いたとして廃棄することもあった。さらに、配合物は型枠に入れて静置し、硬化するのを待って脱型するので、マグネシアの活性や硬化時の温度などの変化によっては脱型までの時間に長短があり、効率的な生産が行い難い面があった。
【０００６】
【非特許文献１】Charles A.Sorrell and Charles R.Armstrong ,J.Am.Ceram.Soc.[59]No.1-2,51-54(1976)
【発明の開示】
【発明の効果】
【０００７】
本発明のマグネシアセメントを含む組成物の製造法はマグネシアセメントの硬化過程を基にした新規な方法によって、従来の、より活性の高いマグネシアを求める技術の方向が修正された。また、マグネシアの活性に囚われず幅広い原料を使用してマグネシアセメントを硬化材とするマグネシアセメント製品を作り出すことが可能になったばかりでなく、マグネシアセメントの優れた性質をより自由に利用することができる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、マグネシアセメントの反応過程をより合理的なものに改め、従来使用されて
いない領域を含めた組成物の製造法を開示し、数々の利点を有するマグネシアセメントの
用途の拡大を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者はこの出願に先立ち、マグネシアセメントの反応過程を明らかにした報告を日
刊工業出版プロダクション「工業材料」Vol.53,No.2 pp88-91 2005に発表した。この報告
で本発明者はマグネシアセメントの硬化の過程が大きく分けて、活性マグネシアが水と反応して水酸化マグネシウムに変化する過程、水酸化マグネシウムが塩化マグネシウム溶液に溶解する過程、さらに、この溶液からマグネシアセメント鉱物を析出する過程を含むことを明らかにした。
【００１０】
これらの過程からマグネシアセメントの生成にはマグネシア原料として活性マグネシアあることが必須ではなく、水酸化マグネシウムでも十分に硬化することが認められている。本発明ではこれらの事実を利用したマグネシアセメントを含む組成物の製造法である。
【００１１】
すなわち、本発明は酸化マグネシウム及びまたは水酸化マグネシウムを含む組成物にマグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させるマグネシアセメントを含む組成物の製造法である。
【００１２】
従来のマグネシアセメントを含む組成物の製造法は活性マグネシアとマグネシウム塩の溶液を配合したものに充填材などを配合し、成形型に流し込み、硬化を待って脱型してマグネシアセメントを含む組成物を得る方法が普通に行われていた。この方法では成形型がマグネシアセメントが硬化するまでの時間が固定化され、その分、成形型の使用効率が低下する。さらに、マグネシウム塩水溶液には金属を腐食する作用があり、成形型に使用する材質に制約があるなどの問題点が指摘されている。
【００１３】
本発明では、酸化マグネシウム及びまたは水酸化マグネシウムを含む原料または組成物を予め作成しておき、この原料または組成物にマグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させるので、従来のような成形型を用いなくても成形や造粒を行うことができ、成形型についての上記した材質の問題点はほとんど改善される。さらに、流し込みと異なり、成形は自由な形に行うことができるので、形状は勿論、例えば、酸化マグネシウムを含む加圧成形物に本発明の方法を用いると、成形物内で生成するマグネシアセメント鉱物が成形物内に存在する空孔を埋めるので、最終的に密度の高いマグネシアセメント組成物を作ることもできる。
【００１４】
また、酸化マグネシウムを含む組成物を成形する際、バインダーとして水を使うことができる。この場合、配合した酸化マグネシウムが水と反応して水酸化マグネシウムに変化することがあるが、このことはマグネシアセメント組成物の硬化を遅らせることはあっても硬化そのものの妨げにはならない。さらに、本発明では成形に際して、必要とあれば多量の水を使うことができる。例えば、植物の繊維をマグネシアセメントで接着したマグネシアセメント組成物を作る場合、繊維を分散するために多量の水を使用できる。従来のマグネシアセメントの使用方法では成形のための脱水の際にマグネシアセメントの溶液部分が流失したり、水が過剰でマグネシアセメントの硬化範囲を外れたりする。この場合、酸化マグネシウムや水酸化マグネシウムのみを予め成形物原料に分散させておけば、これらのものは水への溶解度が極めて低いので、機械的な脱水成形過程で失われることはなく、成形物を必要な乾燥を行った後マグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させれば、原料のほぼ全量を使用することができる。
【００１５】
本発明の方法を用いると従来の方法では得にくかった高密度のマグネシアセメント組成物を容易に得ることもできる。例えば、酸化マグネシウムの粉体を加圧成形したものに塩化マグネシウム溶液を含浸し、硬化させると、半透明の硬化物が得られた後、硬化物全体が膨張し内部に貫入とみられる細かい亀裂が数多く観察される。このことは、酸化マグネウムの比重に比較してマグネシアセメント鉱物の比重が小さいため、硬化反応過程で、成形物に内包される気孔を充填した後、さらなる膨張を緩和するために細かな亀裂が入ったものと理解される。このことから、予めこのことを考慮した酸化マグネウム成形物を作成しておけば、高密度は勿論、予め設定した密度のマグネシアセメント組成物の作れることを示している。
【実施例１】
【００１６】
中国産軽焼マグネシア２０ｇを、３００ｋｇスクエアセンチメートルの圧力で成形し、得られた成形物に工業用塩化マグネシウム６水塩２０ｇを水１０ｇに溶解した溶液を含浸させ６０℃のオーブンで３時間加熱した。得られたマグネシアセメント組成硬化物は褐色半透明で嵩比重２．１であった。
【実施例２】
【００１７】
国産の海水マグネシアの製造工程で得られる水酸化マグネシウム２９ｇを、３００ｋｇスクエアセンチメートルの圧力で成形し、得られた成形物に工業用塩化マグネシウム６水塩２０ｇを水１０ｇに溶解した溶液を含浸させ６０℃のオーブンで６時間加熱した。得られたマグネシアセメント組成硬化物は白色で嵩比重１．８であった。
【実施例３】
【００１８】
新聞紙２０ｇに水６００ｍｌを加え、攪拌してスラリー状にしたものに中国産軽焼マグネシア３０ｇを加え混合した後市販の椰子殻の繊維を混合した。この混合物を１０ｃｍＸ１０ｃｍの成形枠に入れ、手で押し余分な水分を脱水除去しながら成形した。この成形物を８０℃の乾燥器で乾燥した。得られた乾燥物に工業用塩化マグネシウム６水塩３０ｇを水３０ｇで溶解した溶液を含浸させ、６０℃のオーブンで３時間加熱し硬化させた。得られたマグネシアセメント組成物は大きさ１０ｃｍＸ１０ｃｍＸ３ｃｍで嵩比重０．４であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシアセメント組成物の製造法とくに従来利用されていない領域を含め
たマグネシアセメント組成物の製造法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネシアセメント組成物は活性マグネシア（または酸化マグネシウム）と塩化マグネシウムなどのマグネシウム塩水溶液を配合して必要とあれば骨材やフィラーとなる物質を配合した後目的とする形状を得るために型枠等に流し込んで静置し、時間を掛けて反応硬化させる。その使用方法はポルトランドセメントに水や骨材を配合して硬化させる方法と極めて類似している。
【０００３】
マグネシアセメントはボルトランドセメントに比較して同じ比重なら強度が強い、有機物との接着性が良い、硬化表面の木目が細かい、白色で着色ができる、抗菌性で黴が生えにくいなどの数々の特長を有している。
【０００４】
ところが活性マグネシアは一定の品質のものを得るのが難しく、配合上同一の反応条件で硬化させた積もりでも硬化までの間に配合物内で沈降分離等の現象が起き、均一な硬化物が得にくいばかりでなく、場合によっては硬化物の破壊（アバレと称する）、結露（汗と称する）などの好ましくない現象も認められた。このことを防ぐため、マグネシアセメントに使用可能な活性マグネシアを選択するため、JIS A 6905「マグネシアセメント」が制定された。しかしながら、このような努力にも拘わらず、ポルトランドセメントのような汎用性は得られず、マグネシアセメントは現在ではほとんど使用されない状況になっており、これに伴いJIS A 6905も廃止された。
【０００５】
従来のマグネシアセメントの考えでは、酸化マグネシウムと塩化マグネシウムが直接に
反応すると考えられており、酸化マグネシウムでなければマグネシアセメントは生成しな
いとして、わざわざ水酸化マグネシウムを焼成して一旦酸化マグネシウムに変えたり、保存中に部分的に空気中の湿分と反応した酸化マグネシウム原料を所謂風邪を引いたとして廃棄することもあった。さらに、配合物は型枠に入れて静置し、硬化するのを待って脱型するので、マグネシアの活性や硬化時の温度などの変化によっては脱型までの時間に長短があり、効率的な生産が行い難い面があった。
【０００６】
【非特許文献１】Charles A.Sorrell and Charles R.Armstrong ,J.Am.Ceram.Soc.[59]No.1-2,51-54(1976)
【発明の開示】
【発明の効果】
【０００７】
本発明のマグネシアセメントを含む組成物の製造法はマグネシアセメントの硬化過程を基にした新規な方法によって、従来の、より活性の高いマグネシアを求める技術の方向が修正された。また、マグネシアの活性に囚われず幅広い原料を使用してマグネシアセメントを硬化材とするマグネシアセメント製品を作り出すことが可能になったばかりでなく、マグネシアセメントの優れた性質をより自由に利用することができる。
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、マグネシアセメントの反応過程をより合理的なものに改め、従来使用されて
いない領域を含めた組成物の製造法を開示し、数々の利点を有するマグネシアセメントの
用途の拡大を図るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者はこの出願に先立ち、マグネシアセメントの反応過程を明らかにした報告を日
刊工業出版プロダクション「工業材料」Vol.53,No.2 pp88-91 2005に発表した。この報告
で本発明者はマグネシアセメントの硬化の過程が大きく分けて、活性マグネシアが水と反応して水酸化マグネシウムに変化する過程、水酸化マグネシウムが塩化マグネシウム溶液に溶解する過程、さらに、この溶液からマグネシアセメント鉱物を析出する過程を含むことを明らかにした。
【００１０】
これらの過程からマグネシアセメントの生成にはマグネシア原料として活性マグネシアあることが必須ではなく、水酸化マグネシウムでも十分に硬化することが認められている。本発明ではこれらの事実を利用したマグネシアセメントを含む組成物の製造法である。
【００１１】
すなわち、本発明は酸化マグネシウム及びまたは水酸化マグネシウムを含む組成物にマグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させるマグネシアセメントを含む組成物の製造法である。
【００１２】
従来のマグネシアセメントを含む組成物の製造法は活性マグネシアとマグネシウム塩の溶液を配合したものに充填材などを配合し、成形型に流し込み、硬化を待って脱型してマグネシアセメントを含む組成物を得る方法が普通に行われていた。この方法では成形型がマグネシアセメントが硬化するまでの時間が固定化され、その分、成形型の使用効率が低下する。さらに、マグネシウム塩水溶液には金属を腐食する作用があり、成形型に使用する材質に制約があるなどの問題点が指摘されている。
【００１３】
本発明では、酸化マグネシウム及びまたは水酸化マグネシウムを含む原料または組成物を予め作成しておき、この原料または組成物にマグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させるので、従来のような成形型を用いなくても成形や造粒を行うことができ、成形型についての上記した材質の問題点はほとんど改善される。さらに、流し込みと異なり、成形は自由な形に行うことができるので、形状は勿論、例えば、酸化マグネシウムを含む加圧成形物に本発明の方法を用いると、成形物内で生成するマグネシアセメント鉱物が成形物内に存在する空孔を埋めるので、最終的に密度の高いマグネシアセメント組成物を作ることもできる。
【００１４】
また、酸化マグネシウムを含む組成物を成形する際、バインダーとして水を使うことができる。この場合、配合した酸化マグネシウムが水と反応して水酸化マグネシウムに変化することがあるが、このことはマグネシアセメント組成物の硬化を遅らせることはあっても硬化そのものの妨げにはならない。さらに、本発明では成形に際して、必要とあれば多量の水を使うことができる。例えば、植物の繊維をマグネシアセメントで接着したマグネシアセメント組成物を作る場合、繊維を分散するために多量の水を使用できる。従来のマグネシアセメントの使用方法では成形のための脱水の際にマグネシアセメントの溶液部分が流失したり、水が過剰でマグネシアセメントの硬化範囲を外れたりする。この場合、酸化マグネシウムや水酸化マグネシウムのみを予め成形物原料に分散させておけば、これらのものは水への溶解度が極めて低いので、機械的な脱水成形過程で失われることはなく、成形物を必要な乾燥を行った後マグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させれば、原料のほぼ全量を使用することができる。
【００１５】
本発明の方法を用いると従来の方法では得にくかった高密度のマグネシアセメント組成物を容易に得ることもできる。例えば、酸化マグネシウムの粉体を加圧成形したものに塩化マグネシウム溶液を含浸し、硬化させると、半透明の硬化物が得られた後、硬化物全体が膨張し内部に貫入とみられる細かい亀裂が数多く観察される。このことは、酸化マグネウムの比重に比較してマグネシアセメント鉱物の比重が小さいため、硬化反応過程で、成形物に内包される気孔を充填した後、さらなる膨張を緩和するために細かな亀裂が入ったものと理解される。このことから、予めこのことを考慮した酸化マグネウム成形物を作成しておけば、高密度は勿論、予め設定した密度のマグネシアセメント組成物の作れることを示している。
【実施例１】
【００１６】
中国産軽焼マグネシア２０ｇを、３００ｋｇスクエアセンチメートルの圧力で成形し、得られた成形物に工業用塩化マグネシウム６水塩２０ｇを水１０ｇに溶解した溶液を含浸させ６０℃のオーブンで３時間加熱した。得られたマグネシアセメント組成硬化物は褐色半透明で嵩比重２．１であった。
【実施例２】
【００１７】
国産の海水マグネシアの製造工程で得られる水酸化マグネシウム２９ｇを、３００ｋｇスクエアセンチメートルの圧力で成形し、得られた成形物に工業用塩化マグネシウム６水塩２０ｇを水１０ｇに溶解した溶液を含浸させ６０℃のオーブンで６時間加熱した。得られたマグネシアセメント組成硬化物は白色で嵩比重１．８であった。
【実施例３】
【００１８】
新聞紙２０ｇに水６００ｍｌを加え、攪拌してスラリー状にしたものに中国産軽焼マグネシア３０ｇを加え混合した後市販の椰子殻の繊維を混合した。この混合物を１０ｃｍＸ１０ｃｍの成形枠に入れ、手で押し余分な水分を脱水除去しながら成形した。この成形物を８０℃の乾燥器で乾燥した。得られた乾燥物に工業用塩化マグネシウム６水塩３０ｇを水３０ｇで溶解した溶液を含浸させ、６０℃のオーブンで３時間加熱し硬化させた。得られたマグネシアセメント組成物は大きさ１０ｃｍＸ１０ｃｍＸ３ｃｍで嵩比重０．４であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化マグネシウム及びまたは水酸化マグネシウムを含む組成物にマグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させるマグネシアセメントを含む組成物の製造法。
【請求項１】
酸化マグネシウム及びまたは水酸化マグネシウムを含む組成物にマグネシウム塩及びまたはマグネシウム塩を生成する水溶液を含浸させるマグネシアセメントを含む組成物の製造法。
【公開番号】特開２００７−１８３９（Ｐ２００７−１８３９Ａ）
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８６３４４（Ｐ２００５−１８６３４４）
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１７年２月１日 日刊工業出版プロダクション発行の「工業材料 第５３巻 第２号 通巻第６７５号」に発表
【出願人】（５９３１５１２０６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１１日（２００７．１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 平成１７年２月１日 日刊工業出版プロダクション発行の「工業材料 第５３巻 第２号 通巻第６７５号」に発表
【出願人】（５９３１５１２０６）
【Ｆターム（参考）】
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