JP2004196602A

JP2004196602A - Lightweight inorganic molding excellent in fire resistance and method for manufacturing the same

Info

Publication number: JP2004196602A
Application number: JP2002367872A
Authority: JP
Inventors: Goji Ueda; 剛司上田; Akihiro Okada; 明廣岡田; Shinichi Takeda; 真一竹田; Kenichi Hirao; 健一平尾
Original assignee: Toray Amenity and Civil Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Amenity and Civil Engineering Co Ltd
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2004-07-15

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inorganic molding having strength comparable to that of a conventional one, excellent in fire resistance, frost damage resistance and workability, and excellent also in lightness in weight and non-combustibility, and to provide a method for manufacturing the same. <P>SOLUTION: The lightweight inorganic molding excellent in fire resistance comprises cement, a siliceous material and a fibrous material, wherein flame resistant fibers and/or carbon fibers are contained as the fibrous material by 0.5-3.0 wt.%. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の外壁材、天井材および内装材などに好適に使用される軽量で耐凍害性と耐火性に優れた無機質成型体とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築物の外壁材、天井材あるいは内装材などに使用される建築材料の一つとして、窯業系の建築材料が知られている。例えば、２０〜２７重量部のポルトランドセメント、消石灰に換算して１３〜１８重量部の生石灰又は消石灰、４３〜５０重量部のパーライト、４〜７重量部のパルプ、０．２〜１重量部の有機質繊維と適量の混和剤と水とを混合してスラリーとし、次にこのスラリーをプレスにより脱水成型して成型体を製造し、更に該成型体をオートクレーブ養生および乾燥してなる珪酸カルシウム系内外装板が知られている（特許文献１参照。）。しかしながら、この珪酸カルシウム系内外装板ではある程度軽量な製品が得られる可能性はあるが、満足できる十分なレベルの耐凍害性と耐火性は得られないという課題があった。
【０００３】
また別に、２０〜２７％のポルトランドセメント、消石灰に換算して１３〜１８％の生石灰または消石灰、４３〜５０％の珪藻土と珪酸質中空体より成り珪酸質中空体が２０％以上である珪酸質材料、４〜９％のパーライト、４〜７％のパルプ、０．２〜１％の有機質繊維と、適量の混和剤と水とを混合しスラリーとし、次にこのスラリーをプレスにより脱水成型して成型体を製造し、更に該成型体をオートクレーブ養生および乾燥してなる、耐凍害性および加工性に優れた珪酸カルシウム系成型体からなる外装板が提案されている（特許文献２参照。）。この外装板は、軽量で加工性と耐凍害性を満足すると推定されるが、やはり、満足できる十分なレベルの耐火性は得られないという課題があった。また、使用されるケイ藻土と珪酸質中空体は原料単価が高く、これらを多用すると原料コストが高くなり、経済的に工場採算性が取れなくなる等の理由から、特殊な用途である化粧部材等で利用されており、一般の内外装材としては流通していないのが現実である。
【０００４】
そして、このような建築材料の中で、特に窯業系外壁材（サイディング）の製品嵩比重は通常は０．９５から１．１０の範囲にあり、外壁材として用いられる板１枚の重量は２５〜６０Ｋｇにもなるので、壁材の施工にあたってはいわゆる重量物の取り扱いとなり、施工には２名以上の共同作業者が必要となる。このことから軽量化の要望が強く出されているにもかかわらず、性能面から嵩比重０．９以下のサイディングは未だ市販されていない。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６１１８８６号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開２００１−２０６７６２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、強度特性等基本特性の点では十分なレベルの性能を示し、かつ、汎用的使用が十分可能なコストで生産可能な軽量で、耐凍害性と耐火性に優れていることは勿論、加工性と不燃性にも優れた無機質成型体およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の軽量で耐火性に優れた無機質成型体は、セメント、珪酸質材料および繊維材料を含む無機質成型体において、該繊維材料として耐炎化繊維および／または炭素繊維を０．５〜３．０重量％含むことを特徴とする無機質成型体である。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としての軽量で耐火性に優れた無機質成型体は、１０〜３５重量％のセメント、１０〜８０重量％の珪酸質材料、０〜１５重量％のパーライト、１０〜３０重量％のワラストナイトおよび３〜８重量％のパルプ繊維と耐炎化繊維および／または炭素繊維からなる繊維材料を含むことを特徴とする無機質成型体である。
【００１０】
また、本発明の軽量で耐火性に優れた無機質成型体は、１０〜３５重量％のセメント、１０〜８０重量の珪酸質材料、および０．５〜３重量％の耐炎化繊維および／または炭素繊維と適量の撥水剤と水とを含む原料スラリーを脱水成型して成型体を製造し、さらに該成型体を養生および乾燥することによって製造することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としての軽量で耐火性に優れた無機質成型体は、１０〜３５重量％のセメント、１０〜８０重量の珪酸質材料、０〜１５重量％のパーライト、１０〜３０重量％のワラストナイト、３〜８重量％のパルプ繊維と耐炎化繊維および／または炭素繊維からなる繊維材料と適量の撥水剤と水とを含む原料スラリーを脱水成型して成型体を製造し、さらに該成型体を養生および乾燥することによって製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の軽量で耐火性に優れた無機質成型体は、基本的に、セメント、珪酸質材料および繊維材料を含む組成成分で構成される。
【００１３】
本発明で使用することができるセメントとしては、ポルトランドセメントが最も好ましく、ＪＩＳＲ５２１０に規定されている普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩あるいは低熱等のポルトランドセメントを挙げることができるが、普通ポルトランドセメントの使用で十分である。
【００１４】
また、本発明では、他のセメントとしてＪＩＳＲ５２１１に規定されている高炉セメント、ＪＩＳＲ５２１２に規定されているシリカセメントおよびＪＩＳＲ５２１３に規定されているフライアッシュセメント等も使用可能である。
【００１５】
本発明の無機質成型体では、セメントの使用量を１０〜３５重量％の範囲とすることが好ましい。セメントの使用量が１０重量％より少ないと、製品の曲げ強度や凍害性が低下する傾向がある。一方、セメント量が３５重量％より多いと、製品の嵩比重が大きくなり、さらに釘打ちやカット性等の低下につながることがある。セメントのより好ましい使用量は２０〜３０重量％であり、更に好ましくは２５〜３０重量％である。
【００１６】
本発明の無機質成型体においては、珪酸質原料として、フライアッシュと珪酸質中空体と珪藻土が好適である。
【００１７】
ここで、珪酸質原料として用いられるフライアッシュは、石炭火力発電所で排出される石炭の焼成灰を集塵したものであり、ＪＩＳＡ６２０１で規定されている。フライアッシュには、Ｉ種、II種６およびIII種の３種類があり、いずれも使用可能である。さらに分級した比表面積の大きい高グレードのフライアッシュも使用可能である。
【００１８】
フライアッシュの使用量は、好ましくは０〜２５重量％である。フライアッシュの使用量が少ないと、比重が高くなり、また、使用量が多くなると、他の原料配合を圧迫することとなる。フライアッシュのより好ましい使用量は８〜１５重量％である。
【００１９】
また、本発明で珪酸質原料として用いられる珪酸質中空体としては、フライアッシュバルーン、シラスバルーン、マールライトおよびセラミックバルーン等が挙げられる。これらは単独あるいは混合して使用することができる。珪酸質中空体は、軽量化と耐凍害性向上の役割を担い、成型時のプレス圧力に耐え得るものであることが好ましい。珪酸質中空体は高温で焼成したものであり、外殻があり中が中空である。この外殻は厚く、また水を吸着せず、外圧（プレス圧）にも耐えれる程の剛性を持っている。また、嵩比重も０．０５〜０．３程度で小さく軽量化に寄与するものである。
【００２０】
この珪酸質中空体は、吸水率が非常に小さい（０％）ことから、耐凍害性の向上に寄与している。フライアッシュバルーンは、フライアッシュを加熱発泡させて製造された珪酸カルシウムよりなる中空球状粒子であり、各種粒径のものが市販されており、これらを使用することができる。
【００２１】
また、シラスバルーンは、シラスを加熱発泡させて製造された珪酸カルシウムを主成分としてなる中空球状粒子である。また、マールライトは、福島県福島市飯坂に産出する火山性細粒ガラス質凝灰岩を高温で加熱発泡させて製造される中空球状粒子である。セラミックバルーンは、各種市販されており、太平洋セメント（株）のアサノスーパーライトやイースファイアーズ（いずれも商品名）などが使用可能である。
【００２２】
本発明では、珪酸質中空体として、ＪＩＳＡ５００７で規定されているパーライトＬを使用することができる。パーライトＬは、外殻が厚い中空状で嵩比重が０．２５〜０．５と小さく、吸水率も低いので、珪酸質中空体として使用可能である。
【００２３】
本発明で用いられる珪酸質中空体の使用量は、好ましくは１０〜８０重量である。珪酸質中空体の使用量が少なすぎると、耐凍害性の低下となり、また、多すぎると、コストアップとなる傾向を示す。珪酸質中空体のより好ましい使用量は、８〜２０重量％である。
【００２４】
また、本発明で用いられる珪藻土としては、国産、アメリカ産および中国産他全てのものが使用可能である。通常、珪藻土の嵩比重は０．２〜０．５である。
珪藻土の焼成品も使用可能であるがやや反応性に乏しい。
【００２５】
本発明で用いられる珪藻土の好ましい使用量は５〜３０重量％である。珪藻土の使用量が５重量％より少ないと、曲げ強度の低下となり、また、３０重量％を超えると、プレス成型時の脱水成型性が低下する傾向を示す。珪藻土のより好ましい使用量は、１０〜２５重量％である。
【００２６】
本発明の無機質成型体では、パーライトを添加することができる。パーライトとしては、ＪＩＳＡ５００７で規定されているパーライトＦやパーライトＳが挙げられる。パーライトＦの嵩比重は０．０２〜０．１０、パーライトＳの嵩比重は０．１〜０．２５である。これらは、ＪＩＳＡ５００７で規定されている一般的によく使用される軽量骨材で、発砲時に外殻が破れ易く、また水も入り易く、外殻は薄くて脆い部分が多のでプレス圧で破壊するものが多い。本発明では、パーライトＦが軽量であり特に好ましく用いられる。
【００２７】
パーライトの好ましい添加量は０〜１５重量％である。パーライトは、製品の軽量化とスラリー脱水成型工程におけるろ過助剤の役目をするが、添加量が少なくてもフライアッシュバルーンがろ過助剤の役目をする。一方、パーライトの添加量が多すぎると、材料分離を生じ易くなり、スラリー上面にパーライトが浮き、そのままプレス成型すると製品表面の美観が損なわれるだけでなく、所定の比重、強度を持つ製品が得られなくなる。さらに、プレス成型時に圧力によるパーライトの破損が生じ、所定の比重を得られないだけでなく、耐凍害性能を阻害する傾向を示す。パーライトのより好ましい添加量は０〜１０重量％である。
【００２８】
本発明の無機質成型体では、ワラストナイトを添加することができる。本発明で用いられるワラストナイトは、耐火性能および補強性能を付与する役割を持ち、その好ましい添加量は１０〜３０重量％である。添加量が少ないと耐火性能を低下せしめることになる。また、ワラストナイトの添加量は多いほど耐火性能と補強性能に効果があるが、原料配合の割合から３０重量％までとすることが好ましい。
【００２９】
本発明の無機質成型体では、製品の強度向上と軽量化と耐火性向上を図るため繊維材料を添加する。繊維材料の添加量は好ましくは３〜８重量％であり、より好ましい添加量は４〜７重量％である。好適な繊維材料としては、例えば、パルプ繊維と有機質繊維等が挙げられるが、本発明では、繊維材料として特に耐炎化繊維および／または炭素繊維を０．５〜３．０重量％添加することが重要である。耐炎化繊維および／または炭素繊維の添加量が少ないと本発明で意図する耐火性が十分でなく、またその添加量が多すぎると原料調合時に繊維が分散不良となり均質な成型体が得られない。耐炎化繊維および／または炭素繊維の好ましい添加量は０．８〜２．５重量％である。
【００３０】
本発明で用いられる繊維材料の好ましい一つの使用態様は、耐炎化繊維および／または炭素繊維０．５〜３．０重量％と、パルプ繊維３．０〜７．０重量％を併用することである。両者を併用することで、耐火性能と補強性能を補完することができる。
【００３１】
次に、本発明で用いられる耐炎化繊維と炭素繊維について説明する。耐炎化繊維としては、好適には、アクリル系繊維を空気等の酸化性雰囲気中で８００〜９００℃の温度で加熱処理されたアクリル系耐炎化繊維が挙げられる。また、炭素繊維としては、好適には、上記アクリル系耐炎化繊維を不活性ガス雰囲気中で１０００〜１３００℃の温度で炭化処理されたアクリル系炭素繊維が挙げられる。
また、耐炎化繊維と炭素繊維の繊維長は、好ましくは３〜１５ｍｍ、より好ましくは６〜１０ｍｍであり、また単繊維繊度は好ましくは１〜５デシテックスであり、分散性と補強効果に寄与する。
【００３２】
また、本発明で使用されるパルプ繊維は、あらゆる種類のパルプ繊維が使用可能であり、中でもＮＵＫＰ（針葉樹の未さらしクラフトパルプ）、麻パルプ繊維およびサイザルパルプの使用が好ましい。さらにパルプ繊維として回収故紙の使用も可能である。パルプ繊維の好ましい添加量は４〜７重量％である。パルプの添加量が少ないと曲げ強度が低くなり、さらに釘の引き抜き抵抗性や鋸引き等の加工性が低下する傾向を示す。また、パルプ繊維の添加量が多すぎると、製品の不燃性が損なわれることおよび吸水による寸法の安定性が低下する傾向を示す。
パルプ繊維のより好ましい使用量は、４〜６重量％である。
【００３３】
パルプ繊維は繊維長が長いほど補強性能に優れており、できれば平均繊維長１．４ｍｍ以上のパルプ繊維の使用が好ましいが、１．４ｍｍ以下の繊維長のパルプ繊維も混合して使用される。繊維長の上限は通常２．５ｍｍ程度である。
【００３４】
また本発明では、繊維材料として、必要に応じ、さらにその他の有機質繊維等の繊維材料を添加しても良い。その他の有機質繊維としては、市販されている通常の繊維を使用することができるが、アルカリ雰囲気下でのオートクレーブ養生に耐える有機質繊維が好ましい。特に、ポリプロピレン繊維またはアクリル系繊維が好ましく用いられる。有機質繊維の繊維長は、好ましくは３〜１５ｍｍ、より好ましくは６〜１０ｍｍであり、分散性と補強効果に寄与する。
【００３５】
本発明の無機質成型体においては、上述した成分原料に加えて、適量の撥水剤を使用することができる。撥水剤としては、高級脂肪酸エステル系、ワックス系、シリコーンオイル系の撥水剤が使用でき、アルカリ雰囲気下でオートクレーブ養生に耐える撥水剤が好ましく、例えば、高級脂肪酸エステル系の撥水剤としては、近代化学工業（株）製商品名ペルトールＣＳ−１０４、竹本油脂（株）製商品名ＴＫＣ−１０１Ｄ、中京油脂（株）商品名セロゾールＪ１６０、ワックス系の撥水剤としてはアデカファインケミカル（株）商品名ＥＸ−１０５、また、シリコン系の撥水剤としては東レダウコーニングシリコーン（株）製商品名ＢＹ１６−８４６などが市販されている。無機質板はその製造過程において、最高１８０℃の温度で高アルカリ（ＰＨ１２以上）の雰囲気下でオートクレーブ養生されるので、撥水剤はこの条件に耐えられるものが使用される。
【００３６】
撥水剤の好ましい添加量は、原料の固形分重量に対して０．０５〜０．５重量％が好ましい。添加量が少なすぎると撥水性の効果が小さくなり、多すぎると耐凍害性の低下を生ずる。撥水剤のより好ましい添加量は、０．１〜０．３重量％であり、更に好ましくは０．１〜０．２重量％である。
【００３７】
また、本発明の無機質成型体の製造においては、上述した成分原料に加えて、適量の水を使用する。水の使用量は、通常使用される量であり、原料の固形分重量に対して２００〜３００重量％が好ましい。添加量が少なすぎると原料の分散性の効果が小さくなり、多すぎると脱水成型性が低下することがある。本発明で好ましく用いられる水としては、ＰＨ１０以上のアルカリ水が挙げられる。
【００３８】
次に、本発明の無機質成型体の製造方法について例示説明する。本発明の無機質成型体の製造方法は、これらに限定されない。
【００３９】
本発明では、１０〜３５重量％のセメント、１０〜８０重量の珪酸質材料、および０．５〜３重量％の耐炎化繊維および／または炭素繊維と適量の撥水剤と水とを含む原料スラリーを脱水成型して成型体を製造し、さらに該成型体を養生および乾燥することによって製造することができる。
【００４０】
また、本発明の好ましい態様としては、１０〜３５重量％のセメント、１０〜８０重量の珪酸質材料、０〜１５重量％のパーライト、１０〜３０重量％のワラストナイト、３〜８重量％のパルプ繊維と耐炎化繊維および／または炭素繊維からなる繊維材料と適量の撥水剤と水とを含む原料スラリーを脱水成型して成型体を製造し、さらに該成型体を養生および乾燥することによって製造することができる。
【００４１】
具体的には、まず、繊維材料（パルプと耐炎化繊維および／または炭素繊維）と水とを混合して、繊維材料濃度が約５％程度の繊維材料スラリーを予め調整する。この繊維材料スラリーを混合槽に移し、所定量のセメント、珪藻土、フライアッシュ、フライアッシュバルーン、パーライト、ワラストナイトおよび撥水剤を加える。これを３〜５分間混合撹拌して原料スラリーを製造する。次に、得られた原料スラリーを型枠に流し込み、２０〜２００秒間予備脱水してからプレス成型機に移し、成型圧力２０〜５０Ｋｇ／ｃｍ²で３０〜２００秒間プレス成形して成型体（板）を製造する。
【００４２】
この成型体をプレス成型機から取り出し、６０℃、９８％ＲＨで６〜２０時間１次養生を行なった後、オートクレーブ養生缶に移す。温度１５０〜１８０℃、圧力０．３８〜０．９２ＭＰａの条件で、４〜１０時間の温度保持を行い、オートクレーブ養生を実施する。さらに、１００〜１２０℃で１時間以上の含水率調整を行い、含水率５〜１５％の無機質成型板を得る。このようにして厚さ１０〜１００ｍｍ、嵩比重０．７〜０．９の軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体を製造することができる。
【００４３】
無機質成型体の養生方法には、自然養生、蒸気養生、オートクレーブ養生および水中養生があり、一般に工業的に使用されるのは蒸気養生とオートクレーブ養生である。本発明の養生にはいずれの方法も適用できるが、上記のように１次養生後にオートクレーブ養生を行うことが好ましい。その目的は、成型後すぐに成型体をオートクレーブ養生の高温、高圧下にさらすと、成型体がまだ柔らかいために高温水の流速で板の変形や空隙欠陥、亀裂、爆裂などが生じて、均一な板を得ることができないので、成型後にまず１次養生を行い、ある程度の水和反応を進行させて板の形状を安定化させるのである。
【００４４】
また、オートクレーブ養生により、安定な針状結晶であるトバモライト結晶を生成させることができる。このトバモライト結晶を多く生成することにより、無機質板の曲げ強度と寸法安定性を向上させることができる。
【００４５】
本発明の無機質成型体は、好適には板状で、外装材、内装材、耐火材、防音材、断熱材、防水材および調湿材等に好ましく適用される。
【００４６】
次に、本発明の無機質成型体とその製造方法を実施例により説明する。
【００４７】
【実施例】
本発明において、無機質成型体の機械的特性は、それぞれ次のＪＩＳ法に準じて測定した。
嵩比重：ＪＩＳＡ５４３０
曲げ強度：ＪＩＳＡ１４０８
凍結融解（凍結性能）：ＪＩＳＡ５４２２
耐火試験：ＪＩＳＡ１３０４
（実施例１〜２、比較例１〜２）
表１に示した組成成分に従い、次のとおり実施した。水１１３００リットルに、パルプ（米国製針葉樹の未さらしクラフトパルプ、商品名：サモアパルプ）４８６Ｋｇと炭素繊維（東レ社製、登録商標”トレカ”６ｍｍ長）７９Ｋｇを加え、約４．２％の濃度の繊維材料スラリーを調整した。その繊維材料スラリ−１８５８リットルを混合槽に移し、さらに水３１６３Ｋｇ、ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製普通ポルトランドセメント）３００Ｋｇ、フライアッシュ（四電産業（株）製フライアッシュII種）１８０Ｋｇ、珪藻土（秋田産）１２０Ｋｇ、フライアッシュバルーン（東京興業貿易商会：商品名Ｔビーズ）１４４Ｋｇ、パーライトＦ（三井金属工業（株）製商品名パーライト加工４号１２１２０Ｋｇ、ワラストナイト（中国産）１８０Ｋｇ、リサイクル材（セメント、パルプ、マイカ他の組成で成型した生産時の不良屑を粉砕したもの）１０６Ｋｇ、撥水剤（東レダウコーニングシリコーン社製商品名ＢＹ１６−８４６）２．２Ｋｇを加えた後、２０分間混合撹拌して原料スラリ−を調整した。得られた原料スラリー２５０Ｋｇを型枠に流し込み、３０秒間予備脱水後、３０００トンプレス成型機に移し、成型圧力４０Ｋｇ／ｃｍ²で３５秒間プレスして成型体を得た。成型機から取り出された成型体を６０℃で９時間１次養生した後、１６５℃（圧力０．６ＭＰａ）の条件下でオートクレーブ養生を行った。更に、１２０℃で１時間乾燥して、１１００×３１００×２０ｍｍの成型体を得た。測定結果を表１に示す。なお、使用した撥水剤は東レダウコーニング社製商品名ＢＹ１６−８４６である。
【００４８】
【表１】

【００４９】
シート成型性は、表面品位を肉眼判定し、良好なものを○、不良なものを×とした。耐火試験の表面クラックは、試験中のシート表面を観察し、クラックの生じたものを×とし、クラックの生じないものを○とした。裏面温度の判定は、４００℃以上は不可の基準があり、４００℃を超えるものは×とし、４００℃以下のものは○とした。（表２も同じである。）
炭素繊維が０％では耐火試験において表面クラックが発生して、裏面温度が上昇する（比較例１）。炭素繊維量が１〜３％の間では、嵩比重、曲げ強度および耐火性能の全てを満足している（実施例１と２）。炭素繊維量が５％を超えると炭素繊維の分散性が極端に悪くなり、繊維の塊が生じて均質な成型板を得られなかった（比較例２）。
【００５０】
（実施例３〜４）
上記実施例１において、成分を表２のとおり変えたこと以外は、実施例１と同様に実施して、無機質成型体を得た。測定結果を表２に示す。なお、使用した撥水剤は東レダウコーニング社製商品名ＢＹ１６−８４６である。
【００５１】
【表２】

【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、嵩比重が０．９以下の製品で軽量であることに加えて、十分な機械特性を持ち、耐火性と耐凍害性が大幅に向上されていることは勿論のこと、加工性、軽量性、不燃性にも優れた無機質成型体（板）が得られる。すなわち、本発明の無機質成型体は、本発明の課題を解消できる建築物内外装板の提供を可能にした。
【００５３】
また、本発明の無機質成型体は、従来の製造工程で発生していた脱水成型不良等の問題を惹起することなく、安定した品質の成型体として製造することができる。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lightweight inorganic molded body having excellent frost damage resistance and fire resistance, which is suitably used for an outer wall material, a ceiling material, an interior material, and the like of a building, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of building materials used for an outer wall material, a ceiling material, an interior material, and the like of a building, a ceramic building material is known. For example, 20 to 27 parts by weight of Portland cement, 13 to 18 parts by weight of quicklime or slaked lime in terms of slaked lime, 43 to 50 parts by weight of pearlite, 4 to 7 parts by weight of pulp, 0.2 to 1 part by weight A slurry is prepared by mixing an organic fiber, an appropriate amount of an admixture, and water, and then the slurry is dewatered and molded by a press to produce a molded body. The molded body is further subjected to autoclave curing and drying. BACKGROUND ART An exterior plate is known (see Patent Document 1). However, although this calcium silicate-based interior / exterior plate may provide a lighter product to some extent, there is a problem that satisfactory and satisfactory levels of frost damage resistance and fire resistance cannot be obtained.
[0003]
Separately, 20 to 27% of Portland cement, 13 to 18% of quicklime or slaked lime in terms of slaked lime, 43 to 50% of diatomaceous earth and a siliceous hollow body having a siliceous hollow body of 20% or more Material, 4-9% pearlite, 4-7% pulp, 0.2-1% organic fiber, appropriate amount of admixture and water are mixed to form a slurry, and then this slurry is dewatered by pressing. An exterior plate made of a calcium silicate-based molded body having excellent frost damage resistance and workability, which is produced by manufacturing a molded body by autoclaving and drying the molded body, has been proposed (see Patent Document 2). . Although it is presumed that this armor plate is lightweight and satisfies workability and frost damage resistance, it still has a problem that a satisfactory and sufficient level of fire resistance cannot be obtained. In addition, the diatomaceous earth and siliceous hollow bodies used are expensive in raw materials, and if they are used too much, the raw material costs will be high, and it will not be economically feasible for factories. In reality, it is not distributed as a general interior / exterior material.
[0004]
Among such building materials, the bulk specific gravity of the ceramic outer wall material (siding) is usually in the range of 0.95 to 1.10, and the weight of one plate used as the outer wall material is 25. Since it is にも 60 kg, the construction of the wall material is a so-called heavy work, and the construction requires two or more co-workers. For this reason, despite the strong demand for weight reduction, sidings having a bulk specific gravity of 0.9 or less have not yet been marketed from the viewpoint of performance.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2611886 [0006]
[Patent Document 2]
JP 2001-206762 A
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, an object of the present invention is to show a sufficient level of performance in terms of basic characteristics such as strength characteristics, and to be light weight that can be produced at a cost that can be used for general purposes, and to have excellent frost damage resistance and fire resistance. Needless to say, an object of the present invention is to provide an inorganic molded article excellent in workability and nonflammability and a method for producing the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The lightweight inorganic molded article having excellent fire resistance according to the present invention is an inorganic molded article containing cement, a siliceous material and a fibrous material, wherein the fiber material contains 0.5 to 3.0 flammable fiber and / or carbon fiber as the fiber material. It is an inorganic molded body characterized in that it contains about 10% by weight.
[0009]
Further, as a preferred embodiment of the present invention, a lightweight and excellent fire-resistant inorganic molded product is 10 to 35% by weight of cement, 10 to 80% by weight of siliceous material, 0 to 15% by weight of pearlite, 10 to 30% by weight. An inorganic molded article characterized by containing a fiber material composed of wollastonite of 3% to 8% by weight and pulp fiber and 3 to 8% by weight of oxidized fiber and / or carbon fiber.
[0010]
In addition, the lightweight and excellent fire-resistant inorganic molded article of the present invention comprises 10 to 35% by weight of cement, 10 to 80% by weight of siliceous material, and 0.5 to 3% by weight of oxidized fiber and / or carbon. It can be produced by dehydrating and molding a raw material slurry containing fibers, an appropriate amount of a water repellent and water, producing a molded body, and then curing and drying the molded body.
[0011]
Further, as a preferred embodiment of the present invention, the inorganic molded article which is lightweight and excellent in fire resistance is 10 to 35% by weight of cement, 10 to 80% by weight of siliceous material, 0 to 15% by weight of pearlite, 10 to 30% by weight. % Wollastonite, a raw material slurry containing 3 to 8% by weight of pulp fiber, oxidized fiber and / or carbon fiber, and an appropriate amount of water repellent and water to produce a molded product by dehydration molding. Further, the molded body can be produced by curing and drying.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The lightweight, fire-resistant inorganic molded article of the present invention is basically composed of a composition containing cement, a siliceous material and a fiber material.
[0013]
As the cement that can be used in the present invention, Portland cement is most preferable, and Portland cement having normal, fast strength, super fast strength, moderate heat, sulfate resistance or low heat specified in JISR5210 can be mentioned. However, it is usually sufficient to use Portland cement.
[0014]
In the present invention, other cements such as blast furnace cement specified in JISR5211, silica cement specified in JISR5212, and fly ash cement specified in JISR5213 can be used.
[0015]
In the inorganic molded article of the present invention, the amount of cement used is preferably in the range of 10 to 35% by weight. If the amount of cement used is less than 10% by weight, the bending strength and frost damage of the product tend to decrease. On the other hand, if the amount of cement is more than 35% by weight, the bulk specific gravity of the product increases, which may lead to a decrease in nailing, cutting properties, and the like. The more preferred amount of the cement used is 20 to 30% by weight, more preferably 25 to 30% by weight.
[0016]
In the inorganic molded article of the present invention, fly ash, a siliceous hollow body, and diatomaceous earth are suitable as the siliceous raw material.
[0017]
Here, fly ash used as a siliceous raw material is obtained by collecting burnt ash of coal discharged from a coal-fired power plant, and is defined in JIS A6201. There are three types of fly ash, Class I, Class II, and Class III, all of which can be used. Further, high-grade fly ash having a large specific surface area that has been classified can also be used.
[0018]
The amount of fly ash used is preferably 0 to 25% by weight. When the amount of fly ash used is small, the specific gravity increases, and when the amount used is large, the other raw materials are pressed. A more preferred use amount of fly ash is 8 to 15% by weight.
[0019]
In addition, examples of the siliceous hollow body used as the siliceous raw material in the present invention include fly ash balloons, shirasu balloons, marllite, and ceramic balloons. These can be used alone or as a mixture. It is preferable that the siliceous hollow body plays a role of reducing the weight and improving the frost damage resistance, and can withstand the pressing pressure during molding. The siliceous hollow body is fired at a high temperature, has an outer shell, and is hollow inside. This outer shell is thick, does not adsorb water, and has rigidity enough to withstand external pressure (press pressure). The bulk specific gravity is as small as about 0.05 to 0.3, which contributes to weight reduction.
[0020]
Since the siliceous hollow body has a very low water absorption (0%), it contributes to the improvement of the frost damage resistance. Fly ash balloons are hollow spherical particles made of calcium silicate manufactured by heating and foaming fly ash, and those having various particle sizes are commercially available and can be used.
[0021]
The shirasu balloon is a hollow spherical particle mainly composed of calcium silicate produced by heating and expanding shirasu. Marllite is a hollow spherical particle produced by heating and foaming high-temperature volcanic fine-grained vitreous tuff from Iizaka, Fukushima City, Fukushima Prefecture. Various types of ceramic balloons are commercially available, and Asano Superlight and E-Fires (all trade names) of Taiheiyo Cement Co., Ltd. can be used.
[0022]
In the present invention, pearlite L specified in JISA5007 can be used as the siliceous hollow body. Perlite L can be used as a siliceous hollow body because it has a thick outer shell, a low bulk specific gravity of 0.25 to 0.5, and a low water absorption.
[0023]
The amount of the siliceous hollow body used in the present invention is preferably 10 to 80 weight. If the amount of the siliceous hollow body used is too small, the frost damage resistance tends to decrease, and if it is too large, the cost tends to increase. The more preferred amount of the siliceous hollow body is 8 to 20% by weight.
[0024]
Further, as the diatomaceous earth used in the present invention, domestic, American, Chinese and all other diatomaceous earths can be used. Usually, the bulk specific gravity of diatomaceous earth is 0.2 to 0.5.
A diatomaceous earth fired product can be used, but the reactivity is somewhat poor.
[0025]
The preferred amount of the diatomaceous earth used in the present invention is 5 to 30% by weight. If the amount of the diatomaceous earth is less than 5% by weight, the bending strength tends to decrease, and if it exceeds 30% by weight, the dewatering moldability during press molding tends to decrease. A more preferred amount of diatomaceous earth is 10 to 25% by weight.
[0026]
In the inorganic molded article of the present invention, pearlite can be added. Examples of pearlite include pearlite F and pearlite S defined in JISA5007. The bulk specific gravity of pearlite F is 0.02 to 0.10, and the bulk specific gravity of pearlite S is 0.1 to 0.25. These are generally used lightweight aggregates specified in JIS A5007. The outer shell is easily broken when fired, water easily enters, and the outer shell is thin and brittle. There are many things. In the present invention, the pearlite F is light in weight and is particularly preferably used.
[0027]
The preferred amount of perlite is 0 to 15% by weight. The pearlite plays a role of a filter aid in the product weight reduction and the slurry dewatering and molding step, but the fly ash balloon plays a role of the filter aid even if the addition amount is small. On the other hand, if the added amount of pearlite is too large, material separation easily occurs, and pearlite floats on the upper surface of the slurry, and when pressed as it is, not only the aesthetic appearance of the product surface is impaired, but also a product having a predetermined specific gravity and strength is obtained. Can not be. Further, the pearlite is damaged by pressure during press molding, and not only cannot obtain a predetermined specific gravity, but also tends to hinder frost damage resistance performance. The more preferable addition amount of pearlite is 0 to 10% by weight.
[0028]
In the inorganic molded article of the present invention, wollastonite can be added. The wollastonite used in the present invention has a role of imparting fire resistance and reinforcing performance, and its preferable addition amount is 10 to 30% by weight. If the addition amount is small, the fire resistance performance will be reduced. Further, the greater the amount of wollastonite added, the more effective the fire resistance performance and the reinforcing performance.
[0029]
In the inorganic molded article of the present invention, a fiber material is added in order to improve the strength, weight and fire resistance of the product. The addition amount of the fiber material is preferably 3 to 8% by weight, and more preferably 4 to 7% by weight. Suitable fiber materials include, for example, pulp fibers and organic fibers. In the present invention, it is particularly preferable to add 0.5 to 3.0% by weight of flame-resistant fibers and / or carbon fibers as fiber materials. is important. If the added amount of the oxidized fiber and / or the carbon fiber is small, the fire resistance intended in the present invention is not sufficient, and if the added amount is too large, the fibers are poorly dispersed at the time of mixing the raw materials, and a uniform molded body cannot be obtained. . The preferable addition amount of the flame-resistant fiber and / or the carbon fiber is 0.8 to 2.5% by weight.
[0030]
One preferred mode of use of the fiber material used in the present invention is to use 0.5 to 3.0% by weight of oxidized fiber and / or carbon fiber and 3.0 to 7.0% by weight of pulp fiber in combination. is there. By using both of them, the fire resistance performance and the reinforcement performance can be complemented.
[0031]
Next, the oxidized fiber and the carbon fiber used in the present invention will be described. As the flame resistant fiber, preferably, an acrylic flame resistant fiber obtained by heat-treating an acrylic fiber at a temperature of 800 to 900 ° C. in an oxidizing atmosphere such as air is used. Further, as the carbon fiber, preferably, an acrylic carbon fiber obtained by carbonizing the above-mentioned acrylic oxidized fiber at 1000 to 1300 ° C in an inert gas atmosphere is used.
Further, the fiber length of the oxidized fiber and the carbon fiber is preferably 3 to 15 mm, more preferably 6 to 10 mm, and the single fiber fineness is preferably 1 to 5 dtex, which contributes to the dispersibility and the reinforcing effect. .
[0032]
As the pulp fiber used in the present invention, any kind of pulp fiber can be used, and among them, NUKP (unbleached kraft pulp of softwood), hemp pulp fiber and sisal pulp are preferable. It is also possible to use recovered waste paper as pulp fiber. The preferred amount of pulp fiber is 4 to 7% by weight. If the added amount of pulp is small, the bending strength tends to be low, and furthermore, the pull-out resistance of nails and the workability such as sawing tend to decrease. On the other hand, if the added amount of pulp fiber is too large, the nonflammability of the product tends to be impaired, and the dimensional stability due to water absorption tends to decrease.
A more preferred amount of the pulp fiber is 4 to 6% by weight.
[0033]
The longer the fiber length, the better the reinforcing performance of the pulp fiber. If possible, it is preferable to use a pulp fiber having an average fiber length of 1.4 mm or more. However, a pulp fiber having a fiber length of 1.4 mm or less is also used as a mixture. The upper limit of the fiber length is usually about 2.5 mm.
[0034]
In the present invention, a fiber material such as an organic fiber may be further added as necessary. As other organic fibers, commercially available ordinary fibers can be used, but organic fibers that can withstand autoclave curing under an alkaline atmosphere are preferable. In particular, polypropylene fibers or acrylic fibers are preferably used. The fiber length of the organic fiber is preferably 3 to 15 mm, more preferably 6 to 10 mm, and contributes to the dispersibility and the reinforcing effect.
[0035]
In the inorganic molded article of the present invention, an appropriate amount of a water repellent can be used in addition to the above-mentioned component raw materials. As the water repellent, higher fatty acid ester-based, wax-based and silicone oil-based water-repellents can be used, and a water-repellent that withstands autoclave curing under an alkaline atmosphere is preferable.For example, as a higher fatty acid ester-based water-repellent Are Pertol CS-104 (trade name, manufactured by Hyundai Chemical Industry Co., Ltd.), TKC-101D (trade name, manufactured by Takemoto Yushi Co., Ltd.), Cerosol J160 (trade name, trade name of Chukyo Yushi Co., Ltd.), and Adeka Fine Chemical Co., Ltd. ) EX-105 (trade name), and BY16-846 (trade name, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) as a silicone-based water repellent. In the manufacturing process, the inorganic plate is autoclaved at a maximum temperature of 180 ° C. in a high alkali (pH 12 or more) atmosphere, and a water repellent agent that can withstand this condition is used.
[0036]
The preferable addition amount of the water repellent is 0.05 to 0.5% by weight based on the solid content of the raw material. If the addition amount is too small, the effect of water repellency is reduced, and if it is too large, the frost damage resistance is reduced. The more preferable addition amount of the water repellent is 0.1 to 0.3% by weight, more preferably 0.1 to 0.2% by weight.
[0037]
In the production of the inorganic molded article of the present invention, an appropriate amount of water is used in addition to the above-mentioned component materials. The amount of water used is an amount usually used, and is preferably 200 to 300% by weight based on the weight of the solid content of the raw material. If the addition amount is too small, the effect of dispersibility of the raw material is reduced, and if it is too large, the dehydration moldability may be reduced. Examples of the water preferably used in the present invention include alkaline water having a pH of 10 or more.
[0038]
Next, a method for producing the inorganic molded article of the present invention will be described by way of example. The method for producing the inorganic molded article of the present invention is not limited to these.
[0039]
In the present invention, a raw material containing 10 to 35% by weight of cement, 10 to 80% by weight of a siliceous material, and 0.5 to 3% by weight of oxidized fiber and / or carbon fiber, and an appropriate amount of a water repellent and water. The slurry can be produced by dehydrating and molding to produce a molded body, and then curing and drying the molded body.
[0040]
In a preferred embodiment of the present invention, 10 to 35% by weight of cement, 10 to 80% by weight of siliceous material, 0 to 15% by weight of pearlite, 10 to 30% by weight of wollastonite, 3 to 8% by weight Dewatering and molding a raw material slurry containing a pulp fiber, a fiber material made of oxidized fiber and / or carbon fiber, an appropriate amount of a water repellent and water, and further curing and drying the molded body Can be manufactured by
[0041]
Specifically, first, a fiber material (pulp, oxidized fiber and / or carbon fiber) and water are mixed to prepare a fiber material slurry having a fiber material concentration of about 5% in advance. This fiber material slurry is transferred to a mixing tank, and a predetermined amount of cement, diatomaceous earth, fly ash, fly ash balloon, perlite, wollastonite and a water repellent are added. This is mixed and stirred for 3 to 5 minutes to produce a raw material slurry. Next, the obtained raw material slurry is poured into a mold, preliminarily dehydrated for 20 to 200 seconds, transferred to a press molding machine, and press-molded at a molding pressure of 20 to 50 kg / cm ² for 30 to ²⁰⁰ seconds to form a molded body (plate). ) To manufacture.
[0042]
The molded body is taken out of the press molding machine, subjected to primary curing at 60 ° C. and 98% RH for 6 to 20 hours, and then transferred to an autoclave curing can. The temperature is maintained for 4 to 10 hours at a temperature of 150 to 180 ° C. and a pressure of 0.38 to 0.92 MPa, and the autoclave curing is performed. Further, the moisture content is adjusted at 100 to 120 ° C. for 1 hour or more to obtain an inorganic molded plate having a moisture content of 5 to 15%. In this manner, an inorganic molded article having a thickness of 10 to 100 mm and a bulk specific gravity of 0.7 to 0.9 and excellent in frost damage resistance can be manufactured.
[0043]
The curing method of the inorganic molded body includes natural curing, steam curing, autoclave curing, and underwater curing, and steam curing and autoclave curing are generally used industrially. Although any method can be applied to the curing of the present invention, it is preferable to perform autoclave curing after the primary curing as described above. The purpose is to expose the molded body to the high temperature and high pressure of autoclave curing immediately after molding, and because the molded body is still soft, deformation of the plate, void defects, cracks, explosion, etc. occur at the flow rate of high-temperature water, and it is uniform. Since a slab cannot be obtained, primary curing is first performed after molding, and a certain degree of hydration reaction proceeds to stabilize the shape of the slab.
[0044]
In addition, autoclaving can generate stable needle-like crystals of tobermorite crystals. By generating many tobermorite crystals, the bending strength and dimensional stability of the inorganic plate can be improved.
[0045]
The inorganic molded article of the present invention is preferably plate-shaped, and is preferably applied to an exterior material, an interior material, a fireproof material, a soundproof material, a heat insulating material, a waterproof material, a humidity control material, and the like.
[0046]
Next, the inorganic molded article of the present invention and a method for producing the same will be described with reference to examples.
[0047]
【Example】
In the present invention, the mechanical properties of the inorganic molded body were measured according to the following JIS methods.
Bulk specific gravity: JIS A 5430
Flexural strength: JIS A 1408
Freezing and thawing (freezing performance): JIS A 5422
Fire resistance test: JIS A 1304
(Examples 1-2, Comparative Examples 1-2)
According to the composition components shown in Table 1, the test was performed as follows. To 11300 liters of water, 486 Kg of pulp (unbleached kraft pulp made of US softwood, trade name: Samoa pulp) and 79 Kg of carbon fiber (Toray Co., Ltd., registered trademark "Treca", 6 mm long) were added, and a concentration of about 4.2% was added. A fiber material slurry was prepared. 1858 liters of the fiber slurry was transferred to a mixing tank, and 3163 kg of water, 300 kg of Portland cement (Normal Portland cement manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd.), 180 kg of fly ash (fly ash II type manufactured by Shiden Sangyo Co., Ltd.), diatomaceous earth (Akita) 120 Kg, Fly ash balloon (Tokyo Kogyo Trading Co., Ltd .: T beads) 144 Kg, Perlite F (Mitsui Metal Industry Co., Ltd., trade name Perlite processing No. 4, 12120 Kg, Wollastonite (China) 180 Kg, recycled After adding 106 Kg of material (crushed from the defective waste during production molded with a composition of cement, pulp, mica, etc.) and 2.2 Kg of a water repellent (trade name BY16-846 manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.), 20 The raw material slurry was adjusted by mixing and stirring for a minute. The slurry 250Kg poured into a mold, after 30 seconds preliminary dewatering, transferred 3,000 ton press molding machine to obtain a molded body was 35 seconds pressed at a molding pressure of 40 Kg / cm ^2. The molded body was taken out from the molding machine 60 After primary curing at 9 ° C. for 9 hours, autoclaving was performed under the conditions of 165 ° C. (pressure 0.6 MPa), and further dried at 120 ° C. for 1 hour to obtain a molded body of 1100 × 3100 × 20 mm. The measurement results are shown in Table 1. The used water repellent is trade name BY16-846 manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.
[0048]
[Table 1]

[0049]
Regarding the sheet moldability, the surface quality was visually judged, and a good one was evaluated as ○ and a poor one was evaluated as ×. Regarding the surface cracks in the fire resistance test, the surface of the sheet during the test was observed, and those with cracks were evaluated as x, and those without cracks were evaluated as ○. There is a criterion that the back surface temperature is not determined to be 400 ° C. or higher. (The same applies to Table 2.)
When the carbon fiber content is 0%, surface cracks occur in the fire resistance test, and the back surface temperature rises (Comparative Example 1). When the carbon fiber content is between 1 and 3%, all of the bulk specific gravity, bending strength and fire resistance are satisfied (Examples 1 and 2). If the amount of carbon fiber exceeds 5%, the dispersibility of the carbon fiber becomes extremely poor, and a lump of fiber is generated, so that a homogeneous molded plate cannot be obtained (Comparative Example 2).
[0050]
(Examples 3 and 4)
An inorganic molded article was obtained in the same manner as in Example 1 except that the components were changed as shown in Table 2. Table 2 shows the measurement results. The water repellent used was BY16-846 (trade name, manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.).
[0051]
[Table 2]

[0052]
【The invention's effect】
According to the present invention, in addition to a product having a bulk specific gravity of 0.9 or less, which is lightweight, it has sufficient mechanical properties, and fire resistance and frost damage resistance are significantly improved, as a matter of course. An inorganic molded article (plate) excellent in workability, light weight, and nonflammability can be obtained. That is, the inorganic molded article of the present invention has made it possible to provide a building interior / exterior panel that can solve the problems of the present invention.
[0053]
Further, the inorganic molded article of the present invention can be produced as a molded article of stable quality without causing problems such as poor dehydration molding which occur in the conventional production process.

Claims

An inorganic molded article containing cement, siliceous material and fiber material, characterized in that it contains 0.5 to 3.0% by weight of oxidized fiber and / or carbon fiber as the fiber material, and is lightweight and excellent in fire resistance. Inorganic molded body.

2. The lightweight, fire-resistant inorganic molded article according to claim 1, comprising 10 to 30% by weight of wollastonite.

10-35% by weight of cement, 10-80% by weight of siliceous material, 0-15% by weight of pearlite, 10-30% by weight of wollastonite and 3-8% by weight of pulp and oxidized fibers and / or Alternatively, an inorganic molded article having a light weight and excellent fire resistance, comprising a fiber material made of carbon fiber.

The lightweight and excellent fire resistance according to any one of claims 1 to 3, wherein the siliceous material comprises 0 to 25% by weight of fly ash, 5 to 25% by weight of a siliceous hollow body, and 5 to 30% by weight of diatomaceous earth. Inorganic moldings.

The lightweight, fire-resistant inorganic molded article according to claim 4, wherein the siliceous hollow body is a fly ash balloon, a fly ash bead, a shirasu balloon, or marllite.

The lightweight and excellent fire-resistant inorganic molded article according to any one of claims 1 to 5, comprising 0.1 to 0.5% by weight of a water repellent.

7. The inorganic molded article according to claim 6, wherein the water repellent is a higher fatty acid ester or a silicone-based water repellent.

The lightweight inorganic molded article according to any one of claims 1 to 7, wherein the bulk density of the inorganic plate is 0.9 or less.

A raw material slurry containing 10 to 35% by weight of cement, 10 to 80% by weight of siliceous material, and 0.5 to 3% by weight of oxidized fiber and / or carbon fiber, and an appropriate amount of water repellent and water is subjected to dehydration molding. And producing a molded body, and curing and drying the molded body.

10-35% by weight of cement, 10-80% by weight of siliceous material, 0-15% by weight of pearlite, 10-30% by weight of wollastonite, 3-8% by weight of pulp and oxidized fibers and / or A raw material slurry containing a carbon fiber material, a suitable amount of a water repellent and water is dewatered and molded to produce a molded body, and the molded body is cured and dried. A method for producing an inorganic molded article.