JP2003104769A - ケイ酸カルシウム材およびその製造方法 - Google Patents
ケイ酸カルシウム材およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 自動車用トンネル、鉄道用トンネル等の各種
トンネル構造物の内装材として有用であるとともに、耐
火性、断熱性、加熱残存収縮率等に優れるケイ酸カルシ
ウム材およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 ケイ酸カルシウム水和物からなるマトリ
ックスと繊維とを含有してなるケイ酸カルシウム材にお
いて、前記ケイ酸カルシウム水和物は、トバモライトと
ゾノトライトとからなるとともに、前記ゾノトライトの
（００１）面のＸ線回折強度と前記トバモライトの（０
０２）面のＸ線回折強度との比が、前者／後者として
０．３〜５．０であり、前記繊維は、前記ケイ酸カルシ
ウム材に対して２０〜６０質量％の範囲の針状ワラスト
ナイトおよび１〜１０質量％の範囲のセルロースパルプ
を含有することにより、１２００℃における加熱残存収
縮率が５％以下であるケイ酸カルシウム材およびその製
造方法。
トンネル構造物の内装材として有用であるとともに、耐
火性、断熱性、加熱残存収縮率等に優れるケイ酸カルシ
ウム材およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 ケイ酸カルシウム水和物からなるマトリ
ックスと繊維とを含有してなるケイ酸カルシウム材にお
いて、前記ケイ酸カルシウム水和物は、トバモライトと
ゾノトライトとからなるとともに、前記ゾノトライトの
（００１）面のＸ線回折強度と前記トバモライトの（０
０２）面のＸ線回折強度との比が、前者／後者として
０．３〜５．０であり、前記繊維は、前記ケイ酸カルシ
ウム材に対して２０〜６０質量％の範囲の針状ワラスト
ナイトおよび１〜１０質量％の範囲のセルロースパルプ
を含有することにより、１２００℃における加熱残存収
縮率が５％以下であるケイ酸カルシウム材およびその製
造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ケイ酸カルシウム
材およびその製造方法に関するものであり、さらに詳し
くは、自動車用トンネル、鉄道用トンネル等の各種トン
ネル構造物の耐火被覆材として有用であるとともに、耐
火性、断熱性、加熱残存収縮率等に優れるケイ酸カルシ
ウム材およびその製造方法に関するものである。
材およびその製造方法に関するものであり、さらに詳し
くは、自動車用トンネル、鉄道用トンネル等の各種トン
ネル構造物の耐火被覆材として有用であるとともに、耐
火性、断熱性、加熱残存収縮率等に優れるケイ酸カルシ
ウム材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般的に、トンネル構造物、例えば鉄道
用トンネル、自動車用等の各種トンネル内部の火災時
は、雰囲気温度が１０００℃以上の高温になり、とくに
天井部は熱や炎によって大きな負荷がかかり、該構造物
を構成するコンクリートの爆裂や落下の危険性がある。
そこで従来、トンネル構造物を火災から保護するために
その内側表面の一部、例えば天井部に耐火用の内装材が
設置されている。このような内装材としては、ケイ酸カ
ルシウムを原料としたものが幾つか提案されている（例
えば特開平１１−２９４０９８号公報、特開２００１−
２０７７９３号公報等）。
用トンネル、自動車用等の各種トンネル内部の火災時
は、雰囲気温度が１０００℃以上の高温になり、とくに
天井部は熱や炎によって大きな負荷がかかり、該構造物
を構成するコンクリートの爆裂や落下の危険性がある。
そこで従来、トンネル構造物を火災から保護するために
その内側表面の一部、例えば天井部に耐火用の内装材が
設置されている。このような内装材としては、ケイ酸カ
ルシウムを原料としたものが幾つか提案されている（例
えば特開平１１−２９４０９８号公報、特開２００１−
２０７７９３号公報等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ケイ酸カルシウムを原料とした耐火用の内装材は、いま
だ耐火性および断熱性に満足のいくものではない。した
がって、本発明の目的は、自動車用トンネル、鉄道用ト
ンネル等の各種トンネル構造物の内装材として有用であ
るとともに、耐火性、断熱性、加熱残存収縮率等に優れ
るケイ酸カルシウム材およびその製造方法を提供するこ
とにある。
ケイ酸カルシウムを原料とした耐火用の内装材は、いま
だ耐火性および断熱性に満足のいくものではない。した
がって、本発明の目的は、自動車用トンネル、鉄道用ト
ンネル等の各種トンネル構造物の内装材として有用であ
るとともに、耐火性、断熱性、加熱残存収縮率等に優れ
るケイ酸カルシウム材およびその製造方法を提供するこ
とにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、ケイ酸カルシ
ウム水和物からなるマトリックスと繊維とを含有してな
るケイ酸カルシウム材において、前記ケイ酸カルシウム
水和物は、トバモライトとゾノトライトとからなるとと
もに、前記ゾノトライトの（００１）面のＸ線回折強度
と前記トバモライトの（００２）面のＸ線回折強度との
比が、前者／後者として０．３〜５．０であり、前記ケ
イ酸カルシウム材は、前記繊維として２０〜６０質量％
の範囲の針状ワラストナイトおよび１〜１０質量％の範
囲のセルロースパルプを含有することにより、１２００
℃における加熱残存収縮率が５％以下であることを特徴
とするケイ酸カルシウム材を提供するものである。
ウム水和物からなるマトリックスと繊維とを含有してな
るケイ酸カルシウム材において、前記ケイ酸カルシウム
水和物は、トバモライトとゾノトライトとからなるとと
もに、前記ゾノトライトの（００１）面のＸ線回折強度
と前記トバモライトの（００２）面のＸ線回折強度との
比が、前者／後者として０．３〜５．０であり、前記ケ
イ酸カルシウム材は、前記繊維として２０〜６０質量％
の範囲の針状ワラストナイトおよび１〜１０質量％の範
囲のセルロースパルプを含有することにより、１２００
℃における加熱残存収縮率が５％以下であることを特徴
とするケイ酸カルシウム材を提供するものである。
【０００５】また本発明は、ケイ酸カルシウム材が、マ
イカ粉、タルク粉、炭酸カルシウム粉、ドロマイト粉お
よびワラストナイト粉からなる群から選択される少なく
とも１種の充填材を３０質量％以下の範囲で含有してな
る前記のケイ酸カルシウム材を提供するものである。
イカ粉、タルク粉、炭酸カルシウム粉、ドロマイト粉お
よびワラストナイト粉からなる群から選択される少なく
とも１種の充填材を３０質量％以下の範囲で含有してな
る前記のケイ酸カルシウム材を提供するものである。
【０００６】また本発明は、針状ワラストナイトおよび
／またはセルロースパルプの一部を、ガラス繊維、耐ア
ルカリガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル
繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊
維およびポリエチレンパルプからなる群から選択される
１種以上の繊維で置換してなる前記のケイ酸カルシウム
材を提供するものである。
／またはセルロースパルプの一部を、ガラス繊維、耐ア
ルカリガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル
繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊
維およびポリエチレンパルプからなる群から選択される
１種以上の繊維で置換してなる前記のケイ酸カルシウム
材を提供するものである。
【０００７】また本発明は、石灰質原料、ケイ酸質原
料、繊維原料および水を混合し、原料スラリーを形成
し、前記原料スラリーを加熱養生し加圧脱水成形してケ
ーキを形成し、前記ケーキをオートクレーブ養生して硬
化させる工程を有するケイ酸カルシウム材の製造方法に
おいて、前記石灰質原料とケイ酸質原料のＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ2のモル比を０．９〜１．１とし、前記繊維原料とし
て、前記ケイ酸カルシウム材に占める比率が２０〜６０
質量％の範囲の針状ワラストナイトおよび１〜１０質量
％の範囲のセルロースパルプを使用し、前記加熱養生の
加熱温度は８０〜１００℃であり、前記加圧脱水成形に
おける圧力は２ＭＰａ〜１０ＭＰａであり、前記オート
クレーブ養生は温度が１９０〜２１０℃、かつ養生時間
が５時間〜１５時間であることにより、ケイ酸カルシウ
ム水和物からなるマトリックスと繊維とを含有してなる
ケイ酸カルシウム材を形成し、ここで前記ケイ酸カルシ
ウム水和物は、トバモライトとゾノトライトとからなる
とともに、前記ゾノトライトの（００１）面のＸ線回折
強度と前記トバモライトの（００２）面のＸ線回折強度
との比が、前者／後者として０．３〜５．０であり、か
つ前記ケイ酸カルシウム材は、１２００℃における加熱
残存収縮率が５％以下であることを特徴とするケイ酸カ
ルシウム材の製造方法を提供するものである。
料、繊維原料および水を混合し、原料スラリーを形成
し、前記原料スラリーを加熱養生し加圧脱水成形してケ
ーキを形成し、前記ケーキをオートクレーブ養生して硬
化させる工程を有するケイ酸カルシウム材の製造方法に
おいて、前記石灰質原料とケイ酸質原料のＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ2のモル比を０．９〜１．１とし、前記繊維原料とし
て、前記ケイ酸カルシウム材に占める比率が２０〜６０
質量％の範囲の針状ワラストナイトおよび１〜１０質量
％の範囲のセルロースパルプを使用し、前記加熱養生の
加熱温度は８０〜１００℃であり、前記加圧脱水成形に
おける圧力は２ＭＰａ〜１０ＭＰａであり、前記オート
クレーブ養生は温度が１９０〜２１０℃、かつ養生時間
が５時間〜１５時間であることにより、ケイ酸カルシウ
ム水和物からなるマトリックスと繊維とを含有してなる
ケイ酸カルシウム材を形成し、ここで前記ケイ酸カルシ
ウム水和物は、トバモライトとゾノトライトとからなる
とともに、前記ゾノトライトの（００１）面のＸ線回折
強度と前記トバモライトの（００２）面のＸ線回折強度
との比が、前者／後者として０．３〜５．０であり、か
つ前記ケイ酸カルシウム材は、１２００℃における加熱
残存収縮率が５％以下であることを特徴とするケイ酸カ
ルシウム材の製造方法を提供するものである。
【０００８】また本発明は、繊維原料の一部を、原料ス
ラリーの加熱養生後、かつ加圧脱水成形前に添加する前
記のケイ酸カルシウム材の製造方法を提供するものであ
る。
ラリーの加熱養生後、かつ加圧脱水成形前に添加する前
記のケイ酸カルシウム材の製造方法を提供するものであ
る。
【０００９】また本発明は、ケイ酸質原料として、非晶
質ケイ酸と結晶質ケイ酸とを使用し、かつ前記非晶質ケ
イ酸と結晶質ケイ酸との質量比が、前者／後者として
０．1〜１．５である前記のケイ酸カルシウム材の製造
方法を提供するものである。
質ケイ酸と結晶質ケイ酸とを使用し、かつ前記非晶質ケ
イ酸と結晶質ケイ酸との質量比が、前者／後者として
０．1〜１．５である前記のケイ酸カルシウム材の製造
方法を提供するものである。
【００１０】また本発明は、原料スラリーに、マイカ
粉、タルク粉、炭酸カルシウム粉、ドロマイト粉および
ワラストナイト粉からなる群から選択される少なくとも
１種の充填材を、製造されるケイ酸カルシウム材に対し
て３０質量％以下の範囲で含まれるように配合する前記
のケイ酸カルシウム材の製造方法を提供するものであ
る。
粉、タルク粉、炭酸カルシウム粉、ドロマイト粉および
ワラストナイト粉からなる群から選択される少なくとも
１種の充填材を、製造されるケイ酸カルシウム材に対し
て３０質量％以下の範囲で含まれるように配合する前記
のケイ酸カルシウム材の製造方法を提供するものであ
る。
【００１１】また本発明は、針状ワラストナイトおよび
／またはセルロースパルプの一部を、ガラス繊維、耐ア
ルカリガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル
繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊
維およびポリエチレンパルプからなる群から選択される
１種以上の繊維で置換してなる前記のケイ酸カルシウム
材の製造方法を提供するものである。
／またはセルロースパルプの一部を、ガラス繊維、耐ア
ルカリガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル
繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊
維およびポリエチレンパルプからなる群から選択される
１種以上の繊維で置換してなる前記のケイ酸カルシウム
材の製造方法を提供するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに説明する。
本発明のケイ酸カルシウム材は、ケイ酸カルシウム水和
物がトバモライトとゾノトライトとからなるとともに、
前記ゾノトライトの（００１）面のＸ線回折強度と前記
トバモライトの（００２）面のＸ線回折強度との比が、
前者／後者として０．３〜５．０、好ましくは０．８〜
４．０、さらに好ましくは０．８〜３．０であることを
一つの特徴としている。前記比が０．３未満であると加
熱残存収縮率が大きくなり、逆に５．０を超えると結晶
水量が減少するため吸熱効果が小さくなり耐火性および
断熱性に劣り、いずれも本発明の目的を達成することが
できない。なお、ここでいうゾノトライトの（００１）
面のＸ線回折強度（Ｘｏh）は、ＣｕＫα線を用いたと
きの２θ＝１２．５度付近の（００１）回折線高さ読み
取り値を意味し、トバモライトの（００２）面のＸ線回
折強度（Ｔｏh）は、ＣｕＫα線を用いたときの２θ＝
７．８度付近の（００２）回折線高さ読み取り値を意味
するものとする。
本発明のケイ酸カルシウム材は、ケイ酸カルシウム水和
物がトバモライトとゾノトライトとからなるとともに、
前記ゾノトライトの（００１）面のＸ線回折強度と前記
トバモライトの（００２）面のＸ線回折強度との比が、
前者／後者として０．３〜５．０、好ましくは０．８〜
４．０、さらに好ましくは０．８〜３．０であることを
一つの特徴としている。前記比が０．３未満であると加
熱残存収縮率が大きくなり、逆に５．０を超えると結晶
水量が減少するため吸熱効果が小さくなり耐火性および
断熱性に劣り、いずれも本発明の目的を達成することが
できない。なお、ここでいうゾノトライトの（００１）
面のＸ線回折強度（Ｘｏh）は、ＣｕＫα線を用いたと
きの２θ＝１２．５度付近の（００１）回折線高さ読み
取り値を意味し、トバモライトの（００２）面のＸ線回
折強度（Ｔｏh）は、ＣｕＫα線を用いたときの２θ＝
７．８度付近の（００２）回折線高さ読み取り値を意味
するものとする。
【００１３】また、本発明で使用する繊維は、針状ワラ
ストナイトおよびセルロースパルプを必須成分とする。
針状ワラストナイトは、ケイ酸カルシウム材に占める比
率が２０〜６０質量％であり、好ましくは３０〜５０質
量％、さらに好ましくは４０〜５０質量％である。また
セルロースパルプは、ケイ酸カルシウム材に占める比率
が１〜１０質量％であり、好ましくは２〜１０質量％、
さらに好ましくは３〜７質量％である。なお本発明でい
う繊維とは、アスペクト比（長さと径の比）が３以上の
ものを意味している。針状ワラストナイトが２０質量％
未満であると、加熱残存収縮率が大きくなり、逆に６０
質量％を超えるとマトリックスの相対的に減少し結晶水
量が減少するため吸熱効果が小さくなり耐火性および断
熱性に劣り、いずれも本発明の目的を達成することがで
きない。また、セルロースパルプが１質量％未満である
と、加圧脱水成形性が悪化し好ましくない。逆に１０質
量％を超えると耐火性および断熱性ともに低下し好まし
くない。
ストナイトおよびセルロースパルプを必須成分とする。
針状ワラストナイトは、ケイ酸カルシウム材に占める比
率が２０〜６０質量％であり、好ましくは３０〜５０質
量％、さらに好ましくは４０〜５０質量％である。また
セルロースパルプは、ケイ酸カルシウム材に占める比率
が１〜１０質量％であり、好ましくは２〜１０質量％、
さらに好ましくは３〜７質量％である。なお本発明でい
う繊維とは、アスペクト比（長さと径の比）が３以上の
ものを意味している。針状ワラストナイトが２０質量％
未満であると、加熱残存収縮率が大きくなり、逆に６０
質量％を超えるとマトリックスの相対的に減少し結晶水
量が減少するため吸熱効果が小さくなり耐火性および断
熱性に劣り、いずれも本発明の目的を達成することがで
きない。また、セルロースパルプが１質量％未満である
と、加圧脱水成形性が悪化し好ましくない。逆に１０質
量％を超えると耐火性および断熱性ともに低下し好まし
くない。
【００１４】針状ワラストナイトは、繊維長さとして３
０μｍ〜５００μｍ、好ましくは５０μｍ〜２００μｍ
であるのがよい。またセルロースパルプは、針葉樹、広
葉樹の晒しパルプが好ましいが、未晒のものも使用可能
である。その他、綿、麻パルプ等も利用可能である。セ
ルロースパルプの濾水度は、ＪＩＳ−Ｐ−８１２１のカ
ナダ標準濾水度（ＣＳＦ）で１００〜７００ｍｌ、好ま
しくは２００〜７００ｍｌがよい。１００ｍｌ未満で
は、加圧脱水成形時の濾水性が悪化し、強度の低下をも
たらし好ましくない。逆に７００ｍｌを超えるとセルロ
ースパルプの分散不良のため強度が低下する。
０μｍ〜５００μｍ、好ましくは５０μｍ〜２００μｍ
であるのがよい。またセルロースパルプは、針葉樹、広
葉樹の晒しパルプが好ましいが、未晒のものも使用可能
である。その他、綿、麻パルプ等も利用可能である。セ
ルロースパルプの濾水度は、ＪＩＳ−Ｐ−８１２１のカ
ナダ標準濾水度（ＣＳＦ）で１００〜７００ｍｌ、好ま
しくは２００〜７００ｍｌがよい。１００ｍｌ未満で
は、加圧脱水成形時の濾水性が悪化し、強度の低下をも
たらし好ましくない。逆に７００ｍｌを超えるとセルロ
ースパルプの分散不良のため強度が低下する。
【００１５】なお本発明においては、針状ワラストナイ
トおよび／またはセルロースパルプの一部を、ガラス繊
維、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、
アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、ア
ラミド繊維およびポリエチレンパルプからなる群から選
択される１種以上の繊維で置換してもよい。これら置換
繊維が繊維原料全体に占める比率は、１０質量％以下が
好ましい。
トおよび／またはセルロースパルプの一部を、ガラス繊
維、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、
アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、ア
ラミド繊維およびポリエチレンパルプからなる群から選
択される１種以上の繊維で置換してもよい。これら置換
繊維が繊維原料全体に占める比率は、１０質量％以下が
好ましい。
【００１６】また本発明のケイ酸カルシウム材は、上記
のような原料の他に、例えばマイカ粉、タルク粉、炭酸
カルシウム粉、ドロマイト粉およびワラストナイト粉か
らなる群から選択される少なくとも１種の充填材を含有
することもできる。これら充填材は、ケイ酸カルシウム
材に占める比率が３０質量％以下の範囲であるのが好ま
しい。
のような原料の他に、例えばマイカ粉、タルク粉、炭酸
カルシウム粉、ドロマイト粉およびワラストナイト粉か
らなる群から選択される少なくとも１種の充填材を含有
することもできる。これら充填材は、ケイ酸カルシウム
材に占める比率が３０質量％以下の範囲であるのが好ま
しい。
【００１７】次に本発明のケイ酸カルシウム材の製造方
法について説明する。本発明のケイ酸カルシウム材は、
石灰質原料、ケイ酸質原料、繊維原料および水を混合
し、原料スラリーを形成し、前記原料スラリーを加熱養
生し、加圧脱水成形して所望の形状のケーキを形成し、
前記ケーキをオートクレーブ養生して硬化させることに
より製造することができる。
法について説明する。本発明のケイ酸カルシウム材は、
石灰質原料、ケイ酸質原料、繊維原料および水を混合
し、原料スラリーを形成し、前記原料スラリーを加熱養
生し、加圧脱水成形して所望の形状のケーキを形成し、
前記ケーキをオートクレーブ養生して硬化させることに
より製造することができる。
【００１８】石灰質原料としては、例えば消石灰、生石
灰を用いることができる。
灰を用いることができる。
【００１９】ケイ酸質原料としては、非晶質ケイ酸と結
晶質ケイ酸とを併用するのが好ましい。この場合、非晶
質ケイ酸と結晶質ケイ酸との質量比が、前者／後者とし
て０．１〜１．５であるのがよい。前記比が０．１未満
であると、ゾノトライトの生成量が減少し、逆に１．５
を超えるとトバモライトの生成量が減少する傾向にあ
る。
晶質ケイ酸とを併用するのが好ましい。この場合、非晶
質ケイ酸と結晶質ケイ酸との質量比が、前者／後者とし
て０．１〜１．５であるのがよい。前記比が０．１未満
であると、ゾノトライトの生成量が減少し、逆に１．５
を超えるとトバモライトの生成量が減少する傾向にあ
る。
【００２０】非晶質ケイ酸としては、例えばフェロシリ
コンダスト、シリコンダスト、コロイダルシリカ、ホワ
イトカーボン等を利用することができる。なお、これら
非晶質ケイ酸は、不純物であるＡｌ2Ｏ3が２質量％以
下、好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．５
質量％以下であるのがよい。結晶質ケイ酸としては、例
えば石英からなる粉末珪石、クリストバライト、トリジ
マイト等を利用することができる。結晶質石英は、不純
物であるＡｌ2Ｏ3が２質量％以下、好ましくは１質量％
以下、さらに好ましくは０．５質量％以下であるのがよ
い。また、ＳｉＯ2が９０質量％以上、好ましくは９５
質量％以上であるのがよい。さらにブレーン値が２００
０〜１１０００ｃｍ2／ｇ、好ましくは２０００〜７０
００ｃｍ2／ｇ、さらに好ましくは３０００〜７０００
ｃｍ2／ｇであるのがよい。
コンダスト、シリコンダスト、コロイダルシリカ、ホワ
イトカーボン等を利用することができる。なお、これら
非晶質ケイ酸は、不純物であるＡｌ2Ｏ3が２質量％以
下、好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．５
質量％以下であるのがよい。結晶質ケイ酸としては、例
えば石英からなる粉末珪石、クリストバライト、トリジ
マイト等を利用することができる。結晶質石英は、不純
物であるＡｌ2Ｏ3が２質量％以下、好ましくは１質量％
以下、さらに好ましくは０．５質量％以下であるのがよ
い。また、ＳｉＯ2が９０質量％以上、好ましくは９５
質量％以上であるのがよい。さらにブレーン値が２００
０〜１１０００ｃｍ2／ｇ、好ましくは２０００〜７０
００ｃｍ2／ｇ、さらに好ましくは３０００〜７０００
ｃｍ2／ｇであるのがよい。
【００２１】また、前記石灰質原料とケイ酸質原料のＣ
ａＯ／ＳｉＯ2のモル比（Ｃ／Ｓ）は、０．９〜１．
１、好ましくは０．９５〜１．０５、さらに好ましくは
０．９７〜１．０３であるのがよい。該モル比が０．９
未満であると、ゾノトライトの生成量が少なくなる傾向
にあり、逆にモル比が１．１を超えるとトバモライトの
生成量が減少する傾向にある。
ａＯ／ＳｉＯ2のモル比（Ｃ／Ｓ）は、０．９〜１．
１、好ましくは０．９５〜１．０５、さらに好ましくは
０．９７〜１．０３であるのがよい。該モル比が０．９
未満であると、ゾノトライトの生成量が少なくなる傾向
にあり、逆にモル比が１．１を超えるとトバモライトの
生成量が減少する傾向にある。
【００２２】繊維原料は、前記したとおり、針状ワラス
トナイトおよびセルロースパルプを使用し、必要に応じ
てその他の繊維原料、すなわちガラス繊維、耐アルカリ
ガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル繊維、
ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維、ポ
リエチレンパルプ等を用いることができる。
トナイトおよびセルロースパルプを使用し、必要に応じ
てその他の繊維原料、すなわちガラス繊維、耐アルカリ
ガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル繊維、
ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維、ポ
リエチレンパルプ等を用いることができる。
【００２３】原料スラリーを形成するために用いる水
は、｛水／（石灰質原料＋ケイ酸質原料＋充填材を使用
する場合は充填材＋繊維原料）｝が１．５〜５（質量
比）、好ましくは２〜４となるように配合するのがよ
い。該比が１．５未満であると加熱養生後の流動性が低
下し作業上好ましくなく、逆に５を超えると加圧脱水成
形時に巣穴や層状剥離等が生じ好ましくない。
は、｛水／（石灰質原料＋ケイ酸質原料＋充填材を使用
する場合は充填材＋繊維原料）｝が１．５〜５（質量
比）、好ましくは２〜４となるように配合するのがよ
い。該比が１．５未満であると加熱養生後の流動性が低
下し作業上好ましくなく、逆に５を超えると加圧脱水成
形時に巣穴や層状剥離等が生じ好ましくない。
【００２４】調製された原料スラリーに、続いて加熱養
生を施す。加熱養生の加熱温度は８０〜１００℃、好ま
しくは９０〜９５℃がよい。８０℃未満ではゲル化反応
が不十分で成形性が悪化するので好ましくない、１００
℃を超えると圧力容器が必要になるので好ましくない。
また加熱時間は０．５時間〜３時間が好ましい。この加
熱養生により原料スラリーがゲル化し、かさ比重の低い
ケイ酸カルシウム材を得ることができる。本発明では針
状ワラストナイトを配合しているので、かさ比重が高く
なる傾向にある。かさ比重が高くなると断熱性が低下し
好ましくないが、本発明では加熱養生する工程を設ける
ことにより、このかさ比重の増加を抑制することができ
る。また次の加圧脱水成形工程の脱水効率も向上するこ
とができる。なおこのゲル化反応は、石灰質原料と非晶
質ケイ酸と水とが反応し、非晶質または結晶度の低いゲ
ル状のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ｈ2Ｏの系の反応生成物を生じ
る反応である。
生を施す。加熱養生の加熱温度は８０〜１００℃、好ま
しくは９０〜９５℃がよい。８０℃未満ではゲル化反応
が不十分で成形性が悪化するので好ましくない、１００
℃を超えると圧力容器が必要になるので好ましくない。
また加熱時間は０．５時間〜３時間が好ましい。この加
熱養生により原料スラリーがゲル化し、かさ比重の低い
ケイ酸カルシウム材を得ることができる。本発明では針
状ワラストナイトを配合しているので、かさ比重が高く
なる傾向にある。かさ比重が高くなると断熱性が低下し
好ましくないが、本発明では加熱養生する工程を設ける
ことにより、このかさ比重の増加を抑制することができ
る。また次の加圧脱水成形工程の脱水効率も向上するこ
とができる。なおこのゲル化反応は、石灰質原料と非晶
質ケイ酸と水とが反応し、非晶質または結晶度の低いゲ
ル状のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ｈ2Ｏの系の反応生成物を生じ
る反応である。
【００２５】なお、繊維原料は原料スラリー調製時に一
括して加えてもよいが、繊維原料の一部をこの加熱養生
工程時に加えてもよい。これとは別に繊維原料の全部を
この加熱養生工程時に加えることもできる。
括して加えてもよいが、繊維原料の一部をこの加熱養生
工程時に加えてもよい。これとは別に繊維原料の全部を
この加熱養生工程時に加えることもできる。
【００２６】続いて加熱養生に施された原料スラリー
は、加圧脱水成形され、所望の形状の形のケーキに調製
される。加圧脱水成形は、圧力２ＭＰａ〜１０ＭＰａと
して行うのが好ましい。なお、加圧脱水成形は、公知の
モールドプレス脱水成形法、抄造法により得られたグリ
ーンシートをプレス脱水成形する方法等により行うこと
ができる。
は、加圧脱水成形され、所望の形状の形のケーキに調製
される。加圧脱水成形は、圧力２ＭＰａ〜１０ＭＰａと
して行うのが好ましい。なお、加圧脱水成形は、公知の
モールドプレス脱水成形法、抄造法により得られたグリ
ーンシートをプレス脱水成形する方法等により行うこと
ができる。
【００２７】次に得られたケーキは、オートクレーブ養
生を施され硬化する。オートクレーブ養生は、温度が１
９０〜２１０℃、好ましくは１９０〜２００℃、時間が
５時間〜１５時間であるのがよい。オートクレーブ養生
し、硬化したケイ酸カルシウム材に、例えば１００〜２
００℃の温度で乾燥を施す。
生を施され硬化する。オートクレーブ養生は、温度が１
９０〜２１０℃、好ましくは１９０〜２００℃、時間が
５時間〜１５時間であるのがよい。オートクレーブ養生
し、硬化したケイ酸カルシウム材に、例えば１００〜２
００℃の温度で乾燥を施す。
【００２８】このようにして製造された本発明のケイ酸
カルシウム材は、ケイ酸カルシウム水和物からなるマト
リックスと繊維とを含有してなるものであり、ケイ酸カ
ルシウム水和物は、前記したように、ゾノトライトとト
バモライトとからなるとともに、前記ゾノトライトの
（００１）面のＸ線回折強度と前記トバモライトの（０
０２）面のＸ線回折強度との比が、前者／後者として
０．３〜５．０であり、かつ、１２００℃における加熱
残存収縮率が５％以下である。加熱残存収縮率が５％を
超えると、高温に暴露されたとき亀裂等が生じ耐火性お
よび断熱性ともに悪化する。ここで１２００℃における
加熱残存収縮率とは、ケイ酸カルシウム材から作製され
た試験片を、１０５℃で２４時間乾燥させ、そのときの
長さをｌ0とし、１２００℃で３時間加熱し室温まで冷
却したときの長さをｌ1としたときに、｛（ｌ0−ｌ1）
／ｌ0｝×１００（％）で定義される。
カルシウム材は、ケイ酸カルシウム水和物からなるマト
リックスと繊維とを含有してなるものであり、ケイ酸カ
ルシウム水和物は、前記したように、ゾノトライトとト
バモライトとからなるとともに、前記ゾノトライトの
（００１）面のＸ線回折強度と前記トバモライトの（０
０２）面のＸ線回折強度との比が、前者／後者として
０．３〜５．０であり、かつ、１２００℃における加熱
残存収縮率が５％以下である。加熱残存収縮率が５％を
超えると、高温に暴露されたとき亀裂等が生じ耐火性お
よび断熱性ともに悪化する。ここで１２００℃における
加熱残存収縮率とは、ケイ酸カルシウム材から作製され
た試験片を、１０５℃で２４時間乾燥させ、そのときの
長さをｌ0とし、１２００℃で３時間加熱し室温まで冷
却したときの長さをｌ1としたときに、｛（ｌ0−ｌ1）
／ｌ0｝×１００（％）で定義される。
【００２９】また、本発明のケイ酸カルシウム材を、自
動車用トンネル、鉄道用トンネル等の各種トンネル構造
物の内装材（パネル）として利用する場合、そのサイズ
は例えば、縦１８００〜３０００ｍｍ×横９００〜１２
００ｍｍ×厚さ１０〜５０ｍｍが例示される。
動車用トンネル、鉄道用トンネル等の各種トンネル構造
物の内装材（パネル）として利用する場合、そのサイズ
は例えば、縦１８００〜３０００ｍｍ×横９００〜１２
００ｍｍ×厚さ１０〜５０ｍｍが例示される。
【００３０】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例によりさ
らに説明するが、本発明はこれらの例に限定されるもの
ではない。 実施例１ 石灰質原料として消石灰、非晶質ケイ酸としてＡｌ2Ｏ3
含量０．５質量％およびＳｉＯ2９８質量％のフェロシ
リコンダスト、結晶質ケイ酸としてＡｌ2Ｏ3含量１質量
％、ＳｉＯ2含量９８質量％およびブレーン値３０００
ｃｍ2／ｇの粉末珪石、繊維原料として平均繊維長さ約
１００μｍ、アスペクト比約１０の針状ワラストナイ
ト、ＣＳＦ２００ｍｌの叩解セルロースパルプを用い、
下記表１に示す配合割合において原料スラリーを調製し
た。続いて原料スラリーを９０℃、２時間加熱養生し、
続いて４ＭＰａの圧力で加圧脱水成形してケーキを形成
し、このケーキを温度１９５℃、１０時間オートクレー
ブ養生し、硬化させ、長さ２００ｍｍ×幅２００ｍｍ×
厚さ２７ｍｍの成形体を得た。また得られた成形体は、
ケイ酸カルシウム水和物からなるマトリックスと繊維と
を含有してなるケイ酸カルシウム材であり、顕微鏡分析
の結果、ケイ酸カルシウム水和物は、トバモライトとゾ
ノトライトとからなることが分かった。さらに前記ゾノ
トライトの（００１）面のＸ線回折強度とトバモライト
の（００２）面のＸ線回折強度との比が、前者／後者
（Ｘｏh／Ｔｏh）として１．１であり、かつ１２００℃
における加熱残存収縮率が４．５％であった。また得ら
れた成形体に対し、ＪＩＳ−Ａ−１４０８に基づく曲げ
強度について調べた。結果を表１に示す。また、２００
ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ１００ｍｍのコンクリートの２
００ｍｍ×２００ｍｍ面に、得られた成形体の四隅をア
ンカーボルトで固定し、耐火性能評価用試験体を作製し
た。次に間口（２００ｍｍ×２００ｍｍ）に扉を有す
る、奥行き４００ｍｍの横形電気炉を予め１０００℃に
昇温した後、扉を開け、電気炉が冷えないよう速やかに
間口部分をふさぐようにして試験体を設置した。その後
電気炉内温度が１０分後１２００℃、２０分後１２６０
℃、３０分後１３００℃、６０分後１３５０℃となるよ
う温度制御しながら試験体をケイ酸カルシウム材側から
６０分間片面加熱した。コンクリートの２００ｍｍ×２
００ｍｍ面の中央部かつケイ酸カルシウム板とコンクリ
ートの界面には予め熱電対がセットされており、コンク
リートの表面の温度上昇を測定できるようになってい
る。表１に測定した６０分加熱後のコンクリート表面温
度を示す。一般的にコンクリートは３５０℃以上の雰囲
気に曝されると水蒸気圧による爆裂現象で破壊が進むと
言われている。従ってコンクリート表面温度を３５０℃
以下に抑えることができれば、ケイ酸カルシウム材は十
分な耐火性能を有するコンクリート用耐火被覆材である
と評価できる。
らに説明するが、本発明はこれらの例に限定されるもの
ではない。 実施例１ 石灰質原料として消石灰、非晶質ケイ酸としてＡｌ2Ｏ3
含量０．５質量％およびＳｉＯ2９８質量％のフェロシ
リコンダスト、結晶質ケイ酸としてＡｌ2Ｏ3含量１質量
％、ＳｉＯ2含量９８質量％およびブレーン値３０００
ｃｍ2／ｇの粉末珪石、繊維原料として平均繊維長さ約
１００μｍ、アスペクト比約１０の針状ワラストナイ
ト、ＣＳＦ２００ｍｌの叩解セルロースパルプを用い、
下記表１に示す配合割合において原料スラリーを調製し
た。続いて原料スラリーを９０℃、２時間加熱養生し、
続いて４ＭＰａの圧力で加圧脱水成形してケーキを形成
し、このケーキを温度１９５℃、１０時間オートクレー
ブ養生し、硬化させ、長さ２００ｍｍ×幅２００ｍｍ×
厚さ２７ｍｍの成形体を得た。また得られた成形体は、
ケイ酸カルシウム水和物からなるマトリックスと繊維と
を含有してなるケイ酸カルシウム材であり、顕微鏡分析
の結果、ケイ酸カルシウム水和物は、トバモライトとゾ
ノトライトとからなることが分かった。さらに前記ゾノ
トライトの（００１）面のＸ線回折強度とトバモライト
の（００２）面のＸ線回折強度との比が、前者／後者
（Ｘｏh／Ｔｏh）として１．１であり、かつ１２００℃
における加熱残存収縮率が４．５％であった。また得ら
れた成形体に対し、ＪＩＳ−Ａ−１４０８に基づく曲げ
強度について調べた。結果を表１に示す。また、２００
ｍｍ×２００ｍｍ×厚さ１００ｍｍのコンクリートの２
００ｍｍ×２００ｍｍ面に、得られた成形体の四隅をア
ンカーボルトで固定し、耐火性能評価用試験体を作製し
た。次に間口（２００ｍｍ×２００ｍｍ）に扉を有す
る、奥行き４００ｍｍの横形電気炉を予め１０００℃に
昇温した後、扉を開け、電気炉が冷えないよう速やかに
間口部分をふさぐようにして試験体を設置した。その後
電気炉内温度が１０分後１２００℃、２０分後１２６０
℃、３０分後１３００℃、６０分後１３５０℃となるよ
う温度制御しながら試験体をケイ酸カルシウム材側から
６０分間片面加熱した。コンクリートの２００ｍｍ×２
００ｍｍ面の中央部かつケイ酸カルシウム板とコンクリ
ートの界面には予め熱電対がセットされており、コンク
リートの表面の温度上昇を測定できるようになってい
る。表１に測定した６０分加熱後のコンクリート表面温
度を示す。一般的にコンクリートは３５０℃以上の雰囲
気に曝されると水蒸気圧による爆裂現象で破壊が進むと
言われている。従ってコンクリート表面温度を３５０℃
以下に抑えることができれば、ケイ酸カルシウム材は十
分な耐火性能を有するコンクリート用耐火被覆材である
と評価できる。
【００３１】実施例２〜８および比較例１〜１１
下記表１および２のように配合割合、成形圧力およびオ
ートクレーブ温度を変更したこと以外は実施例１を繰り
返した。結果を表１および２に示す。
ートクレーブ温度を変更したこと以外は実施例１を繰り
返した。結果を表１および２に示す。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、自動車用トンネル、鉄
道用トンネル等の各種トンネル構造物の内装材として有
用であるとともに、耐火性、断熱性、加熱残存収縮率等
に優れるケイ酸カルシウム材およびその製造方法が提供
される。
道用トンネル等の各種トンネル構造物の内装材として有
用であるとともに、耐火性、断熱性、加熱残存収縮率等
に優れるケイ酸カルシウム材およびその製造方法が提供
される。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｃ０４Ｂ 14:20 Ｃ０４Ｂ 14:04 Ｚ
14:04 14:28
14:28 14:38 Ｚ
14:38 16:06 Ａ
16:06 16:02 Ａ
16:02） 111:28
111:28
(72)発明者 丸山 諭
東京都港区芝大門２丁目12番10号 株式会
社エーアンドエーマテリアル内
(72)発明者 村上 弘史
東京都港区芝大門２丁目12番10号 株式会
社エーアンドエーマテリアル内
(72)発明者 倉成 利幸
大分県大分市大在北４丁目１番28号
Ｆターム(参考） 4G012 PA03 PA08 PA10 PA15 PA17
PA20 PA22 PA24 PC11 PC15
PE06 RA03 RA05
4G054 AA01 AA15 BA22 DA01
Claims (8)
- 【請求項１】 ケイ酸カルシウム水和物からなるマトリ
ックスと繊維とを含有してなるケイ酸カルシウム材にお
いて、 前記ケイ酸カルシウム水和物は、トバモライトとゾノト
ライトとからなるとともに、前記ゾノトライトの（００
１）面のＸ線回折強度と前記トバモライトの（００２）
面のＸ線回折強度との比が、前者／後者として０．３〜
５．０であり、 前記ケイ酸カルシウム材は、前記繊維として２０〜６０
質量％の範囲の針状ワラストナイトおよび１〜１０質量
％の範囲のセルロースパルプを含有することにより、 １２００℃における加熱残存収縮率が５％以下であるこ
とを特徴とするケイ酸カルシウム材。 - 【請求項２】 ケイ酸カルシウム材が、マイカ粉、タル
ク粉、炭酸カルシウム粉、ドロマイト粉およびワラスト
ナイト粉からなる群から選択される少なくとも１種の充
填材を３０質量％以下の範囲で含有してなる請求項１に
記載のケイ酸カルシウム材。 - 【請求項３】 針状ワラストナイトおよび／またはセル
ロースパルプの一部を、ガラス繊維、耐アルカリガラス
繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル繊維、ポリプ
ロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維およびポリ
エチレンパルプからなる群から選択される１種以上の繊
維で置換してなる請求項１または２に記載のケイ酸カル
シウム材。 - 【請求項４】 石灰質原料、ケイ酸質原料、繊維原料お
よび水を混合し、原料スラリーを形成し、前記原料スラ
リーを加熱養生し加圧脱水成形してケーキを形成し、前
記ケーキをオートクレーブ養生して硬化させる工程を有
するケイ酸カルシウム材の製造方法において、 前記石灰質原料とケイ酸質原料のＣａＯ／ＳｉＯ2のモ
ル比を０．９〜１．１とし、 前記繊維原料として、前記ケイ酸カルシウム材に占める
比率が２０〜６０質量％の範囲の針状ワラストナイトお
よび１〜１０質量％の範囲のセルロースパルプを使用
し、 前記加熱養生の加熱温度は８０〜１００℃であり、 前記加圧脱水成形における圧力は２ＭＰａ〜１０ＭＰａ
であり、 前記オートクレーブ養生は温度が１９０〜２１０℃、か
つ養生時間が５時間〜１５時間であることにより、 ケイ酸カルシウム水和物からなるマトリックスと繊維と
を含有してなるケイ酸カルシウム材を形成し、 ここで前記ケイ酸カルシウム水和物は、トバモライトと
ゾノトライトとからなるとともに、前記ゾノトライトの
（００１）面のＸ線回折強度と前記トバモライトの（０
０２）面のＸ線回折強度との比が、前者／後者として
０．３〜５．０であり、かつ前記ケイ酸カルシウム材
は、１２００℃における加熱残存収縮率が５％以下であ
ることを特徴とするケイ酸カルシウム材の製造方法。 - 【請求項５】 繊維原料の一部を、原料スラリーの加熱
養生後、かつ加圧脱水成形前に添加する請求項４に記載
のケイ酸カルシウム材の製造方法。 - 【請求項６】 ケイ酸質原料として、非晶質ケイ酸と結
晶質ケイ酸とを使用し、かつ前記非晶質ケイ酸と結晶質
ケイ酸との質量比が、前者／後者として０．１〜１．５
である請求項４または５に記載のケイ酸カルシウム材の
製造方法。 - 【請求項７】 原料スラリーに、マイカ粉、タルク粉、
炭酸カルシウム粉、ドロマイト粉およびワラストナイト
粉からなる群から選択される少なくとも１種の充填材
を、製造されるケイ酸カルシウム材に対して３０質量％
以下の範囲で含まれるように配合する請求項４ないし７
のいずれか１項に記載のケイ酸カルシウム材の製造方
法。 - 【請求項８】 針状ワラストナイトおよび／またはセル
ロースパルプの一部を、ガラス繊維、耐アルカリガラス
繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル繊維、ポリプ
ロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維およびポリ
エチレンパルプからなる群から選択される１種以上の繊
維で置換してなる請求項４ないし７のいずれか１項に記
載のケイ酸カルシウム材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001297481A JP4895447B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | ケイ酸カルシウム材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001297481A JP4895447B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | ケイ酸カルシウム材およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003104769A true JP2003104769A (ja) | 2003-04-09 |
| JP4895447B2 JP4895447B2 (ja) | 2012-03-14 |
Family
ID=19118554
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001297481A Expired - Lifetime JP4895447B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | ケイ酸カルシウム材およびその製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4895447B2 (ja) |
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2001
- 2001-09-27 JP JP2001297481A patent/JP4895447B2/ja not_active Expired - Lifetime
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