JP2021075439A - Method for producing tobermorite-containing housing material, tobermorite, and tobermorite-containing housing material - Google Patents
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Abstract
Description
発明は、トバモライト含有建材の製造方法、トバモライト及びトバモライト含有建材に関する。 The invention relates to a method for producing a tobamolite-containing building material, tovamorite and a tobamolite-containing building material.
トバモライト（Ｃａ５Ｓｉ６Ｏ１６（ＯＨ）２・４Ｈ２Ｏ）は、ケイ酸カルシウム水和物の一種であり、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）やケイ酸カルシウム板（ケイカル板）などの建築材料の原料として広く利用されている。ＡＬＣは軽量で断熱性が高いことから、建築物の外壁材として利用され、ケイカル板は、耐火性が高いことから、建築物の内壁材や外壁材として利用されている。 Tobermorite (Ca 5 Si 6 O 16 ( OH) 2 · 4H 2 O) is a kind of calcium silicate hydrate, building materials such as lightweight concrete (ALC), calcium silicate board (calcium silicate board) Widely used as a raw material. ALC is used as an outer wall material of a building because it is lightweight and has high heat insulating properties, and siding board is used as an inner wall material or an outer wall material of a building because of its high fire resistance.
トバモライトは、一般に、カルシウム化合物と二酸化ケイ素と水とを含む含水組成物を水熱合成反応させることによって製造されている。含水組成物には、水熱合成反応を促進させるために硫酸カルシウムなどの硫酸塩を添加することが行なわれている。例えば、特許文献１には、硫酸化合物原料をＳＯ３量換算で固体原料の総重量に対して０．１５〜１５重量％含む含水組成物が記載されている。また、特許文献２には、乾燥成分が硫酸ナトリウムを２．６２％含む含水組成物が記載されている。
Tovamorite is generally produced by hydrothermally synthesizing a hydrous composition containing a calcium compound, silicon dioxide, and water. Sulfates such as calcium sulfate are added to the hydrous composition in order to promote the hydrothermal synthesis reaction. For example, Patent Document 1, water-containing composition containing 0.15 to 15 wt% have been described with respect to the total weight of the solid material sulfate compound precursor with SO 3 amount conversion. Further,
また、トバモライトに対して抗菌性能及び防カビ性能を付与するために、銀、銅、亜鉛などの金属元素を含む金属塩をトバモライトに担持させることが検討されている。特許文献３には、金属塩を担持させる方法として、金属塩を純水に溶解させた後、トバモライトに添加して８０℃で真空乾燥させる方法、金属塩を純水に溶解後にチオ硫酸ナトリウムを溶解させて金属錯体とした後、基材に添加して８０℃で真空乾燥させる方法が記載されている。 Further, in order to impart antibacterial performance and antifungal performance to tobamolite, it is being studied to support tobamolite with a metal salt containing a metal element such as silver, copper and zinc. Patent Document 3 describes a method of dissolving a metal salt in pure water and then adding it to tovamorite and drying it in a vacuum at 80 ° C., and a method of dissolving the metal salt in pure water and then adding sodium thiosulfate. A method is described in which a metal complex is dissolved and then added to a substrate and dried in a vacuum at 80 ° C.
内壁材や外壁材は、人目につきやすいところであるから、長期間にわたって変質しにくいことが望ましい。しかしながらトバモライトは炭酸化による変質が起こりやすい傾向がある。炭酸化とは、トバモライト結晶内のＣａＯ層とＳｉＯ層との層間に配置された層間カルシウムが、外部に溶出して炭酸化する現象である。この炭酸化によってトバモライトが変質すると、建材としての見栄えが悪くだけでなく、強度が低下する。 Since the inner wall material and the outer wall material are easily noticeable, it is desirable that they do not easily deteriorate over a long period of time. However, tovamorite tends to be easily altered by carbonation. Carbonation is a phenomenon in which interlaminar calcium arranged between the CaO layer and the SiO layer in the tobamolite crystal elutes to the outside and carbonates. When tobamolite is altered by this carbonation, not only does it look bad as a building material, but its strength also decreases.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、炭酸化が起こりにくいトバモライトを含むトバモライト含有建材の製造方法を提供することを目的とする。本発明はまた、炭酸化が起こりにくいトバモライト及びトバモライト含有建材を提供することも、その目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for producing a tobamolite-containing building material containing tobamolite, which is less likely to cause carbonation. It is also an object of the present invention to provide tovamolite and tovamolite-containing building materials that are less likely to undergo carbonation.
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、カルシウム化合物と二酸化ケイ素と水とを含む含水組成物に、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛及び硫酸アンモニウムなどの硫酸塩を所定の量で添加し、その含水組成物を１６０℃以上１８０℃以下の温度で水熱合成反応させることによって、炭酸化が起こりにくいトバモライトを得ることが可能となることを見出して、本発明を完成させた。
従って、本発明は以下の態様を含む。
As a result of diligent research to achieve the above object, the present inventor has added sulfates such as lithium sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate, zinc sulfate and ammonium sulfate to a hydrous composition containing a calcium compound, silicon dioxide and water. Is added in a predetermined amount, and the hydrous composition is subjected to a hydrothermal synthesis reaction at a temperature of 160 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. Was completed.
Therefore, the present invention includes the following aspects.
［１］水酸化カルシウム及び酸化カルシウムのうちの少なくとも一方を含有するカルシウム化合物と、二酸化ケイ素と、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛及び硫酸アンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の硫酸塩と、水と、を含み、前記カルシウム化合物と前記二酸化ケイ素の合計モル数を０．１８ｍｏｌとしたときの前記硫酸塩のモル数が、前記硫酸塩が前記硫酸リチウムの場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、前記硫酸塩が前記硫酸ナトリウムの場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上１．１５ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、前記硫酸塩が前記硫酸マグネシウムの場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、前記硫酸塩が前記硫酸亜鉛の場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、前記硫酸塩が前記硫酸アンモニウムの場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内にある含水組成物を調製する工程と、前記含水組成物を、１６０℃以上１８０℃以下の温度で水熱合成反応させる工程と、を有するトバモライト含有建材の製造方法。
［２］前記含水組成物に含まれる前記二酸化ケイ素に対する前記カルシウム化合物のモル比が０．５以上２．０以下の範囲内にある前記［１］に記載のトバモライト含有建材の製造方法。
［３］前記含水組成物に含まれる固形分に対する水分の質量比が１以上５０以下の範囲内にある前記［１］又は［２］に記載のトバモライト含有建材の製造方法。
[1] A calcium compound containing at least one of calcium hydroxide and calcium oxide, silicon dioxide, and at least one sulfate selected from the group consisting of lithium sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate, zinc sulfate and ammonium sulfate. When the total number of moles of the calcium compound and the silicon dioxide is 0.18 mol, the number of moles of the sulfate is 0.57 mmol or more when the sulfate is the lithium sulfate. It is in the range of .43 mmol or less, and when the sulfate is the sodium sulfate, it is in the range of 0.57 mmol or more and 1.15 mmol or less, and when the sulfate is the magnesium sulfate, it is 0.57 mmol or more 2 It is in the range of .30 mmol or less, and when the sulfate is zinc sulfate, it is in the range of 0.57 mmol or more and 1.43 mmol or less, and when the sulfate is ammonium sulfate, it is 0.57 mmol or more. A method for producing a tovamorite-containing building material, which comprises a step of preparing a hydrous composition within a range of 30 mmol or less and a step of subjecting the hydrous composition to a hydrothermal synthesis reaction at a temperature of 160 ° C. or higher and 180 ° C. or lower.
[2] The method for producing a tovamorite-containing building material according to the above [1], wherein the molar ratio of the calcium compound to the silicon dioxide contained in the hydrous composition is in the range of 0.5 or more and 2.0 or less.
[3] The method for producing a tovamorite-containing building material according to the above [1] or [2], wherein the mass ratio of water to the solid content contained in the water-containing composition is in the range of 1 or more and 50 or less.
［４］リチウム、ナトリウム、マグネシウム及び亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素と、カルシウムと、ケイ素とを含み、前記カルシウムと前記ケイ素の合計モル数を０．１８ｍｏｌとしたときの前記金属元素のモル数が、前記金属元素が前記リチウムの場合は、１．１４ｍｍｏｌ以上２．８６ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、前記金属元素が前記ナトリウムの場合は、１．１４ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、前記金属元素が前記マグネシウムの場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、前記金属元素が前記亜鉛の場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内にあるトバモライト。 [4] The metal containing at least one metal element selected from the group consisting of lithium, sodium, magnesium and zinc, calcium and silicon, and the total number of moles of calcium and silicon is 0.18 mol. The number of moles of the element is in the range of 1.14 mmol or more and 2.86 mmol or less when the metal element is the lithium, and in the range of 1.14 mmol or more and 2.30 mmol or less when the metal element is the sodium. When the metal element is magnesium, it is in the range of 0.57 mmol or more and 2.30 mmol or less, and when the metal element is zinc, it is in the range of 0.57 mmol or more and 1.43 mmol or less. A Tobamolite.
［５］前記［４］に記載のトバモライトを含有するトバモライト含有建材。 [5] A tobamolite-containing building material containing the tobamolite according to the above [4].
本発明によれば、炭酸化が起こりにくいトバモライトを含むトバモライト含有建材の製造方法を提供することが可能となる。また、本発明によれば、炭酸化が起こりにくいトバモライト及びトバモライト含有建材を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a method for producing a tobamolite-containing building material containing tobamolite, which is less likely to undergo carbonation. Further, according to the present invention, it is possible to provide tobamolite and a tobamolite-containing building material in which carbonation is unlikely to occur.
以下、本発明の一実施態様に係るトバモライト含有建材の製造方法、トバモライト及びトバモライト含有建材について説明する。 Hereinafter, a method for producing a tobamolite-containing building material, a tobamolite, and a tobamolite-containing building material according to an embodiment of the present invention will be described.
［トバモライト含有建材の製造方法］
本実施形態において、製造目的物であるトバモライト含有建材は、トバモライトもしくはトバモライトを含む組成物である。トバモライトは、Ｃａ５Ｓｉ６Ｏ１６（ＯＨ）２・４Ｈ２Ｏで表されるケイ酸カルシウム水和物の一種である。トバモライトを含む組成物は、例えば、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）、ケイ酸カルシウム板（ケイカル板）である。
[Manufacturing method of building materials containing tobamolite]
In the present embodiment, the tobamolite-containing building material, which is the production target, is tobamolite or a composition containing tobamolite. Tobermorite, which is a kind of calcium silicate hydrate represented by Ca 5 Si 6 O 16 (OH ) 2 ·
図１は、本発明の一実施形態に係るトバモライト含有建材の製造方法のフロー図である。本実施形態のトバモライト含有建材の製造方法は、混合工程Ｓ０１と、水熱処理工程Ｓ０２と、ろ過工程Ｓ０３と、乾燥工程Ｓ０４とを含む。 FIG. 1 is a flow chart of a method for manufacturing a tovamorite-containing building material according to an embodiment of the present invention. The method for producing a tobamolite-containing building material of the present embodiment includes a mixing step S01, a hydrothermal treatment step S02, a filtration step S03, and a drying step S04.
混合工程Ｓ０１は、カルシウム化合物と、二酸化ケイ素と、硫酸塩と、水とを混合して、含水組成物を得る工程である。カルシウム化合物としては、水酸化カルシウム、酸化カルシウムを用いる。カルシウム化合物は、水酸化カルシウム又は酸化カルシウムのうちの一方を単独で用いてもよいし、両方を組み合わせて用いてもよい。二酸化ケイ素は、粒子径が０．１μｍ以上２μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。硫酸塩としては、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛、硫酸アンモニウムを用いる。これらの硫酸塩は、一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。 The mixing step S01 is a step of mixing a calcium compound, silicon dioxide, a sulfate, and water to obtain a water-containing composition. As the calcium compound, calcium hydroxide and calcium oxide are used. As the calcium compound, either one of calcium hydroxide and calcium oxide may be used alone, or both may be used in combination. The particle size of silicon dioxide is preferably in the range of 0.1 μm or more and 2 μm or less. As the sulfate, lithium sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate, zinc sulfate, and ammonium sulfate are used. These sulfates may be used alone or in combination of two or more.
混合工程Ｓ０１において、カルシウム化合物と二酸化ケイ素と硫酸塩と水の混合順序は特に制限はない。例えば、図１のフロー図に示すように、カルシウム化合物、二酸化ケイ素及び水を含む混合物と硫酸塩とを混合してもよい。また、カルシウム化合物及び二酸化ケイ素を含む混合物と硫酸塩水溶液とを混合してもよいし、カルシウム化合物、二酸化ケイ素及び硫酸塩を含む混合物と水とを混合してもよい。 In the mixing step S01, the mixing order of the calcium compound, silicon dioxide, sulfate and water is not particularly limited. For example, as shown in the flow chart of FIG. 1, a mixture containing a calcium compound, silicon dioxide and water may be mixed with a sulfate. Further, a mixture containing a calcium compound and silicon dioxide and an aqueous sulfate solution may be mixed, or a mixture containing a calcium compound, silicon dioxide and sulfate and water may be mixed.
含水組成物中の硫酸塩の添加量は、カルシウム化合物と二酸化ケイ素の合計モル数を０．１８ｍｏｌとしたときの硫酸塩のモル数として、硫酸塩が硫酸リチウムの場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内（金属元素量として１．１４ｍｍｏｌ以上２．８６ｍｍｏｌ以下の範囲内）にあり、好ましくは０．５７ｍｍｏｌ以上０．８６ｍｍｏｌ以下の範囲内（金属元素量として１．１４ｍｍｏｌ以上１．７２ｍｍｏｌ以下の範囲内）である。硫酸塩が硫酸ナトリウムである場合は０．５７ｍｍｏｌ以上１．１５ｍｍｏｌ以下の範囲内（金属元素量として１．１４ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内）にあり、好ましくは０．５７ｍｍｏｌ以上０．８６ｍｍｏｌ以下の範囲内（金属元素量として１．１４ｍｍｏｌ以上１．７２ｍｍｏｌ以下の範囲内）である。硫酸塩が硫酸マグネシウムである場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、好ましくは０．５７ｍｍｏｌ以上１．７１ｍｍｏｌ以下の範囲内である。硫酸塩が硫酸亜鉛である場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、好ましくは０．７０ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内である。硫酸塩が硫酸アンモニウムである場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、好ましくは０．８６ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内である。硫酸塩を０．５７ｍｍｏｌ以上とすることによって、水熱処理工程Ｓ０２での水熱合成反応を促進させることができる。また、硫酸塩の上限を上記の値とすることによって得られるトバモライトの炭酸化を抑制することができる。硫酸塩を過剰に添加すると、得られるトバモライトの炭酸化が起こりやすくなるおそれがある。 The amount of sulfate added to the hydrous composition is 0.57 mmol or more when the sulfate is lithium sulfate, as the number of moles of sulfate when the total number of moles of the calcium compound and silicon dioxide is 0.18 mol. It is within the range of .43 mmol or less (the amount of metal element is 1.14 mmol or more and 2.86 mmol or less), preferably within the range of 0.57 mmol or more and 0.86 mmol or less (the amount of metal element is 1.14 mmol or more and 1. (Within the range of 72 mmol or less). When the sulfate is sodium sulfate, it is in the range of 0.57 mmol or more and 1.15 mmol or less (the amount of metal element is in the range of 1.14 mmol or more and 2.30 mmol or less), and preferably 0.57 mmol or more and 0.86 mmol or less. (The amount of metal element is in the range of 1.14 mmol or more and 1.72 mmol or less). When the sulfate is magnesium sulfate, it is in the range of 0.57 mmol or more and 2.30 mmol or less, preferably in the range of 0.57 mmol or more and 1.71 mmol or less. When the sulfate is zinc sulfate, it is in the range of 0.57 mmol or more and 1.43 mmol or less, preferably 0.70 mmol or more and 1.43 mmol or less. When the sulfate is ammonium sulfate, it is in the range of 0.57 mmol or more and 2.30 mmol or less, preferably 0.86 mmol or more and 1.43 mmol or less. By setting the sulfate salt to 0.57 mmol or more, the hydrothermal synthesis reaction in the hydrothermal synthesis step S02 can be promoted. In addition, carbonation of tovamorite obtained by setting the upper limit of sulfate to the above value can be suppressed. Excessive addition of sulfate may facilitate carbonation of the resulting tovamorite.
含水組成物に含まれるカルシウム化合物と二酸化ケイ素の含有量は、二酸化ケイ素に対するカルシウム化合物の比（カルシウム化合物／二酸化ケイ素比）として、モル比で０．５以上２．０以下の範囲内にあることが好ましい。カルシウム化合物／二酸化ケイ素比は、０．６以上１．５以下の範囲内にあることが特に好ましい。 The content of the calcium compound and silicon dioxide contained in the water-containing composition shall be in the range of 0.5 or more and 2.0 or less in terms of molar ratio as the ratio of the calcium compound to silicon dioxide (calcium compound / silicon dioxide ratio). Is preferable. The calcium compound / silicon dioxide ratio is particularly preferably in the range of 0.6 or more and 1.5 or less.
製造目的物がＡＬＣである場合、含水組成物は、さらに、セメントと発泡剤とを含む。セメントとしては、特に制限はなく、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントを用いることができる。発泡剤としては、アルミニウムを用いることができる。 When the production object is ALC, the hydrous composition further comprises cement and a foaming agent. The cement is not particularly limited, and for example, ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, blast furnace cement, silica cement, and fly ash cement can be used. Aluminum can be used as the foaming agent.
製造目的物がケイカル板である場合、含水組成物は、さらに、繊維状補強材を含む。繊維状補強材は、有機物であってもよいし、無機物であってもよい。有機物の繊維状補強材の例としては、セルロース繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維等を挙げることができる。無機物の繊維補強材としては、ガラス繊維、炭素繊維、炭化ケイ素繊維、ステンレス繊維、アルミニウム繊維を挙げることができる。 When the production object is a caucal plate, the hydrous composition further comprises a fibrous reinforcing material. The fibrous reinforcing material may be an organic substance or an inorganic substance. Examples of the fibrous reinforcing material of the organic substance include cellulose fibers, polypropylene fibers, aramid fibers and the like. Examples of the inorganic fiber reinforcing material include glass fiber, carbon fiber, silicon carbide fiber, stainless steel fiber, and aluminum fiber.
含水組成物に含まれる固形分と水分の含有量は、固形分に対する水分の比（水分／固形分比）として、質量比で１以上５０以下の範囲内にあることが好ましい。水分／固形分比は、２以上４０以下であることが特に好ましい。 The content of solid content and water content contained in the water-containing composition is preferably in the range of 1 or more and 50 or less in terms of mass ratio as the ratio of water content to solid content (moisture / solid content ratio). The water / solid content ratio is particularly preferably 2 or more and 40 or less.
水熱処理工程Ｓ０２では、含水組成物を水熱処理して、水熱合成反応させることにより、トバモライトを生成させる工程である。
水熱処理は、含水組成物をオートクレーブに入れ、１６０℃以上１８０℃以下の温度で加熱することによって行う。加熱温度は、好ましくは１６２℃以上１７８℃以下の範囲内であり、特に好ましくは１６５℃以上１７５℃以下の範囲内である。水熱処理は、含水組成物を撹拌しながら行うことが好ましい。水熱処理の時間は、水熱処理する含水組成物の量、オートクレーブの容量、加熱温度等の条件によって変動するが、一般に１時間以上４０時間以下の範囲内、好ましくは２時間以上２０時間以下の範囲内である。
The hydrothermal treatment step S02 is a step of hydrothermally heat-treating the hydrous composition and causing a hydrothermal synthesis reaction to produce tovamorite.
The hydrothermal treatment is carried out by placing the hydrous composition in an autoclave and heating it at a temperature of 160 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. The heating temperature is preferably in the range of 162 ° C. or higher and 178 ° C. or lower, and particularly preferably in the range of 165 ° C. or higher and 175 ° C. or lower. The hydrothermal treatment is preferably performed while stirring the hydrous composition. The time of the hydrothermal treatment varies depending on the conditions such as the amount of the hydrous composition to be hydrothermally treated, the capacity of the autoclave, the heating temperature, etc., but is generally in the range of 1 hour or more and 40 hours or less, preferably 2 hours or more and 20 hours or less. Inside.
製造目的物がＡＬＣやケイカル板である場合は、含水組成物を型枠に収容した状態で、オートクレーブに入れて、水熱処理を行うことが好ましい。製造目的物がＡＬＣである場合は、水熱処理によって発泡剤が発泡してＡＬＣが生成する。 When the product to be produced is an ALC or a calcareous plate, it is preferable to put the water-containing composition in an autoclave in a state of being housed in a mold and perform hydrothermal treatment. When the product to be manufactured is ALC, the foaming agent is foamed by hydrothermal treatment to produce ALC.
ろ過工程Ｓ０３は、水熱処理後の含水組成物を固液分離して、含水組成物から含水固形物（ケーキ）を回収する工程である。固液分離法としては、例えば、自然ろ過、減圧ろ過、加圧ろ過、遠心分離を用いることができる。ろ過工程の前に、含水組成物を水洗して、含水組成物中の硫酸塩を除去してもよい。 The filtration step S03 is a step of solid-liquid separating the hydrous composition after the hydrothermal treatment and recovering the hydrous solid matter (cake) from the hydrous composition. As the solid-liquid separation method, for example, natural filtration, vacuum filtration, pressure filtration, and centrifugation can be used. Prior to the filtration step, the hydrous composition may be washed with water to remove sulfates in the hydrous composition.
乾燥工程Ｓ０４は、含水固形物を乾燥することによって、トバモライト含有建材を生成させる工程である。乾燥方法としては、例えば、自然乾燥、加熱乾燥、減圧乾燥を用いることができる。 The drying step S04 is a step of producing a tovamorite-containing building material by drying the hydrous solid matter. As the drying method, for example, natural drying, heat drying, and vacuum drying can be used.
本実施形態の製造方法によれば、含水組成物が、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛及び硫酸アンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の硫酸塩を所定の量で含む。このため、１６０℃以上１８０℃以下と比較的低温度で水熱合成反応させることができ、かつ炭酸化が起こりにくいトバモライトを得ることが可能となる。本実施形態の製造方法によって、炭酸化が起こりにくいトバモライトを得られる理由としては、硫酸塩として、硫酸リチウム、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸亜鉛などの硫酸金属塩を用いた場合は、これらの硫酸金属塩中の金属元素がトバモライトに取り込まれるためであると考えられる。これらの金属元素による効果は後述する。また、硫酸塩として、硫酸アンモニウムを用いた場合は、アンモニウムイオンがトバモライトの結晶性を向上させ、トバモライト結晶内のＣａＯ層とＳｉＯ層との層間に配置された層間カルシウムが炭酸化しにくくなるためであると考えられる。 According to the production method of the present embodiment, the hydrous composition contains at least one sulfate selected from the group consisting of lithium sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate, zinc sulfate and ammonium sulfate in a predetermined amount. Therefore, it is possible to obtain hydrothermal synthesis reaction at a relatively low temperature of 160 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, and to obtain tovamorite in which carbonation is unlikely to occur. The reason why tovamorite, which is less likely to be carbonated, can be obtained by the production method of the present embodiment is that when metal sulfates such as lithium sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate and zinc sulfate are used as sulfates, these sulfates are used. It is considered that this is because the metal element in the metal salt is incorporated into tovamorite. The effects of these metal elements will be described later. Further, when ammonium sulfate is used as the sulfate, ammonium ions improve the crystallinity of tovamorite, and the interlaminar calcium arranged between the CaO layer and the SiO layer in the tovamorite crystal is less likely to be carbonated. it is conceivable that.
また、本実施形態の製造方法において、含水組成物に含まれる二酸化ケイ素に対するカルシウム化合物の比（カルシウム化合物／二酸化ケイ素比）が、モル比で０．５以上２．０以下の範囲内にある場合は、トバモライトをより安定して生成させることができる。
さらに、本実施形態の製造方法において、含水組成物に含まれる固形分に対する水分の比（水分／固形分比）が、質量比で１以上５０以下の範囲内にある場合は、水熱合成反応によりトバモライトをより効率よく生成させることができる。
Further, in the production method of the present embodiment, the ratio of the calcium compound to the silicon dioxide contained in the hydrous composition (calcium compound / silicon dioxide ratio) is in the range of 0.5 or more and 2.0 or less in terms of molar ratio. Can generate tobamolite more stably.
Further, in the production method of the present embodiment, when the ratio of water content (moisture / solid content ratio) to the solid content contained in the hydrous composition is in the range of 1 or more and 50 or less in terms of mass ratio, a hydrothermal synthesis reaction is carried out. Therefore, tobamolite can be generated more efficiently.
［トモバライト］
図２は、トバモライトの結晶構造を示す概念図である。図２に示すように、トバモライトは、Ｃａ−Ｏの８面体配位であるＣａＯ八面体が頂点を共有して連結したＣａＯ層と、Ｓｉ−Ｏの４面体配位であるＳｉＯ４面体が頂点を共有して連結したＳｉＯ層とを含む層状の結晶構造を有する。ＣａＯ層とＳｉＯ層との層間にはカルシウムイオン（層間カルシウム）が配置されている。この層間カルシウムが、外部に溶出して炭酸化する。
[Tomobarite]
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the crystal structure of tovamorite. As shown in FIG. 2, in tovamorite, the CaO layer in which the CaO octahedron, which is the octahedral configuration of Ca—O, is connected by sharing the apex, and the SiO tetrahedron, which is the tetrahedral coordination of Si—O, have the apex. It has a layered crystal structure including a shared and connected SiO layer. Calcium ions (interlayer calcium) are arranged between the CaO layer and the SiO layer. This interlayer calcium elutes to the outside and carbonates.
本実施形態のトバモライトは、上述の製造方法によって製造される。本実施形態のトバモライトは、含水組成物に添加された硫酸金属塩に含まれるリチウム、ナトリウム、マグネシウム、亜鉛からなる群より選ばれる少なくとも一種の金属元素を含む。これら金属元素の含有量は、カルシウムとケイ素の合計モル数を０．１８ｍｏｌとしたときの金属元素のモル数として、金属元素がリチウムである場合は、１．１４ｍｍｏｌ以上２．８６ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、好ましくは１．１４ｍｍｏｌ以上１．７２ｍｍｏｌ以下の範囲内である。金属元素がナトリウムである場合は、１．１４ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、好ましくは１．１４ｍｍｏｌ以上１．７２ｍｍｏｌ以下である。金属元素がマグネシウムである場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、好ましくは０．５７ｍｍｏｌ以上１．７１ｍｍｏｌ以下の範囲内である。金属元素が亜鉛の場合は、０．５７ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内にあり、好ましくは０．７０ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内である。 The tovamorite of the present embodiment is produced by the above-mentioned production method. The tovamorite of the present embodiment contains at least one metal element selected from the group consisting of lithium, sodium, magnesium and zinc contained in the metal sulfate added to the hydrous composition. The content of these metal elements is within the range of 1.14 mmol or more and 2.86 mmol or less when the metal element is lithium, as the number of moles of the metal element when the total number of moles of calcium and silicon is 0.18 mol. It is preferably in the range of 1.14 mmol or more and 1.72 mmol or less. When the metal element is sodium, it is in the range of 1.14 mmol or more and 2.30 mmol or less, preferably 1.14 mmol or more and 1.72 mmol or less. When the metal element is magnesium, it is in the range of 0.57 mmol or more and 2.30 mmol or less, preferably in the range of 0.57 mmol or more and 1.71 mmol or less. When the metal element is zinc, it is in the range of 0.57 mmol or more and 1.43 mmol or less, preferably 0.70 mmol or more and 1.43 mmol or less.
本実施形態のトバモライトにおいて、上記の金属元素は、トバモライトの層間カルシウムの一部に置換されていると考えられる。上記の金属元素は、イオン半径がカルシウムよりも小さい。このため、層間カルシウムの一部が上記の金属元素に置換されることによって、ＣａＯ層とＳｉＯ層との層間の距離が短くなり、層間カルシウムが外部に溶出しにくくなる。このため、本実施形態のトバモライトは、長期間にわたって炭酸化が起こりにくい。 In the tobamolite of the present embodiment, it is considered that the above metal element is replaced with a part of the interlayer calcium of the tobamolite. The above metal elements have an ionic radius smaller than that of calcium. Therefore, by substituting a part of the interlayer calcium with the above-mentioned metal element, the distance between the layers of the CaO layer and the SiO layer is shortened, and the interlayer calcium is less likely to elute to the outside. Therefore, the tobamolite of the present embodiment is unlikely to undergo carbonation for a long period of time.
［トモバライト含有建材］
本実施形態のトモバライト含有建材は、上述のトバモライトもしくは上述のトバモライトを含む組成物である。
トバモライトは、例えば、セメントと、砂と、水とを混合して、ペースト状組成物とすることによって、建築物の内壁用塗料や外壁用塗料として利用することができる。
[Building materials containing tomovalite]
The tomobarite-containing building material of the present embodiment is the above-mentioned tovamolite or a composition containing the above-mentioned tomovalite.
Tobamolite can be used as a paint for an inner wall or a paint for an outer wall of a building by, for example, mixing cement, sand, and water to form a paste-like composition.
トバモライトを含む組成物としては、例えば、ＡＬＣ、ケイカル板が挙げられる。
ＡＬＣは、軽量で断熱性が高いことから、建築物の外壁材として利用される。ＡＬＣは、トバモライトとセメントを含む発泡体である。ケイカル板は、耐火性が高いことから、建築物の内壁材や外壁材として利用されている。ケイカル板はトバモライトと繊維状補強材とを含む組成物である。
Examples of the composition containing tovamorite include ALC and a chemical plate.
ALC is used as an outer wall material for buildings because it is lightweight and has high heat insulating properties. ALC is a foam containing tovamorite and cement. Since the siding board has high fire resistance, it is used as an inner wall material and an outer wall material of a building. The caical plate is a composition containing tovamorite and a fibrous reinforcing material.
本実施形態のトモバライト含有建材は、上述のトバモライトを含むため、トバモライトの炭酸化による変質が起こりにくい。このため、本実施形態のトモバライト含有建材は、人目につきやすい建築物の内壁材や外壁材の材料として有用である。 Since the tomobarite-containing building material of the present embodiment contains the above-mentioned tomobarite, deterioration due to carbonation of tomobarite is unlikely to occur. Therefore, the tomobarite-containing building material of the present embodiment is useful as a material for an inner wall material or an outer wall material of a building that is easily noticeable.
［実験例１］
水酸化カルシウムと、二酸化ケイ素（粒径：０．８μｍ）と、純水とを混合して懸濁液を作製した。懸濁液に含まれる二酸化ケイ素に対する水酸化カルシウムの比（水酸化カルシウム／二酸化ケイ素比）はモル比で０．８３とし、固形分に対する水分の比（水分／固形分比）は質量比で４０とした。得られた懸濁液に、硫酸塩として硫酸リチウムを添加し、混合して含水組成物を作製した。硫酸リチウムの添加量は、水酸化カルシウムと二酸化ケイ素の合計モル数を０．１８ｍｏｌとしたときの硫酸リチウムのモル数として、０．５７ｍｍｏｌ、０．８６ｍｍｏｌ、１．１５ｍｍｏｌ、１．４３ｍｍｏｌ、１．７１ｍｍｏｌ、２．３０ｍｍｏｌとなる量とした。こうして、６種の含水組成物を作製した。
[Experimental Example 1]
A suspension was prepared by mixing calcium hydroxide, silicon dioxide (particle size: 0.8 μm), and pure water. The ratio of calcium hydroxide to silicon dioxide (calcium hydroxide / silicon dioxide ratio) contained in the suspension is 0.83 in molar ratio, and the ratio of water to solid content (moisture / solid content ratio) is 40 by mass ratio. And said. Lithium sulfate was added as a sulfate to the obtained suspension and mixed to prepare a hydrous composition. The amount of lithium sulfate added is 0.57 mmol, 0.86 mmol, 1.15 mmol, 1.43 mmol, 1. The amount was 71 mmol and 2.30 mmol. In this way, 6 kinds of water-containing compositions were prepared.
得られた含水組成物をオートクレーブに入れ、４２０ｒｐｍの撹拌速度で撹拌しながら、１７０℃の温度で水熱処理を５時間行った。水熱処理後の含水組成物を純水で洗浄し、次いでアセトンで洗浄した後、ろ過した。ろ過により回収した含水固形物を１００℃の温度で加熱乾燥して、ケイ酸カルシウム水和物を得た。 The obtained hydrous composition was placed in an autoclave and subjected to hydrothermal treatment at a temperature of 170 ° C. for 5 hours while stirring at a stirring speed of 420 rpm. The hydrous composition after the hydrothermal treatment was washed with pure water, then with acetone, and then filtered. The hydrous solids recovered by filtration were heated and dried at a temperature of 100 ° C. to obtain calcium silicate hydrate.
［実験例２］
硫酸塩として、硫酸リチウムの代わりに、硫酸ナトリウムを用いたこと以外は、実験例１と同様にしてケイ酸カルシウム水和物を得た。
[Experimental Example 2]
Calcium silicate hydrate was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 except that sodium sulfate was used as the sulfate instead of lithium sulfate.
［実験例３］
硫酸塩として、硫酸リチウムの代わりに、硫酸マグネシウムを用いたこと以外は、実験例１と同様にしてケイ酸カルシウム水和物を得た。
[Experimental Example 3]
Calcium silicate hydrate was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 except that magnesium sulfate was used as the sulfate instead of lithium sulfate.
［実験例４］
硫酸塩として、硫酸リチウムの代わりに、硫酸亜鉛を用いた。また、硫酸亜鉛の添加量は、水酸化カルシウムと二酸化ケイ素の合計モル数を０．１８ｍｏｌとしたときの硫酸亜鉛のモル数が０．７０ｍｍｏｌ、０．８６ｍｍｏｌ、１．００ｍｍｏｌ、１．４３ｍｍｏｌ、１．８０ｍｍｏｌ、２．３０ｍｍｏｌとなる量として、６種の含水組成物を作製した。以上のこと以外は、実験例１と同様にしてケイ酸カルシウム水和物を得た。
[Experimental Example 4]
As the sulfate, zinc sulfate was used instead of lithium sulfate. The amount of zinc sulfate added is 0.70 mmol, 0.86 mmol, 1.00 mmol, 1.43 mmol, 1 when the total number of moles of calcium hydroxide and silicon dioxide is 0.18 mol. Six kinds of hydrous compositions were prepared in an amount of .80 mmol and 2.30 mmol. Except for the above, calcium silicate hydrate was obtained in the same manner as in Experimental Example 1.
［実験例５］
硫酸塩として、硫酸リチウムの代わりに、硫酸アンモニウムを用いた。硫酸アンモニウムの添加量は、水酸化カルシウムと二酸化ケイ素の合計モル数を０．１８ｍｏｌとしたときの硫酸アンモニウムのモル数が０．８６ｍｍｏｌ、１．４３ｍｍｏｌ、２．３０ｍｍｏｌとなる量として、３種の含水組成物を作製した。以上のこと以外は、実験例１と同様にしてケイ酸カルシウム水和物を得た。
[Experimental Example 5]
Ammonium sulfate was used as the sulfate instead of lithium sulfate. The amount of ammonium sulfate added is three types of water-containing compositions, with the number of moles of ammonium sulfate being 0.86 mmol, 1.43 mmol, and 2.30 mmol when the total number of moles of calcium hydroxide and silicon dioxide is 0.18 mol. I made a thing. Except for the above, calcium silicate hydrate was obtained in the same manner as in Experimental Example 1.
［比較実験例１］
硫酸塩として、硫酸リチウムの代わりに、硫酸カルシウムを用いたこと以外は、実験例１と同様にしてケイ酸カルシウム水和物を得た。
[Comparative Experiment Example 1]
Calcium silicate hydrate was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 except that calcium sulfate was used as the sulfate instead of lithium sulfate.
［比較実験例２］
硫酸塩として、硫酸リチウムの代わりに、硫酸カリウムを用いたこと以外は、実験例１と同様にしてケイ酸カルシウム水和物を得た。
[Comparative Experiment Example 2]
Calcium silicate hydrate was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 except that potassium sulfate was used as the sulfate instead of lithium sulfate.
［比較実験例３］
硫酸塩として、硫酸リチウムの代わりに、硫酸ルビジウムを用いたこと以外は、実験例１と同様にしてケイ酸カルシウム水和物を得た。
[Comparative Experiment Example 3]
A calcium silicate hydrate was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 except that rubidium sulfate was used as the sulfate instead of lithium sulfate.
［比較実験例４］
硫酸塩として、硫酸リチウムの代わりに、硫酸ストロンチウムを用いたこと以外は、実験例１と同様にしてケイ酸カルシウム水和物を得た。
[Comparative Experiment Example 4]
Calcium silicate hydrate was obtained in the same manner as in Experimental Example 1 except that strontium sulfate was used as the sulfate instead of lithium sulfate.
［評価］
実験例１〜５及び比較実験例１〜４で得られケイ酸カルシウム水和物について、Ｘ線回折パターン、粒子形状、組成、炭酸化率を下記のようにして評価した。
[Evaluation]
The X-ray diffraction pattern, particle shape, composition, and carbonation rate of the calcium silicate hydrates obtained in Experimental Examples 1 to 5 and Comparative Experimental Examples 1 to 4 were evaluated as follows.
（１）Ｘ線回折パターン
Ｘ線回折パターンの測定は、Ｃｕ−Ｋα線を用いて行った。
図３に、実験例１〜５及び比較実験例１〜４で作製したケイ酸カルシウム水和物のＸ線回折パターンを示す。なお、図３に示すＸ線回折パターンは、硫酸塩添加量が１．４３ｍｍｏｌの条件で作製したケイ酸カルシウム水和物のＸ線回折パターンである。
図３のＸ線回折パターンの測定結果から、実験例１〜５及び比較実験例１、２、４で作製したケイ酸カルシウム水和物はいずれもトモバライトであることが確認された。一方、硫酸ルビジウムを用いた比較実験例３で作製したケイ酸カルシウム水和物は低結晶性ＣＳＨ（ケイ酸カルシウム水和物）であった。なお、硫酸塩添加量が１．４３ｍｍｏｌの以外の条件で作製したケイ酸カルシウム水和物について、Ｘ線回折パターンを測定した結果、実験例１〜５及び比較実験例１、２、４では硫酸塩の添加量に関わらず、作製したケイ酸カルシウム水和物は、全てトモバライトであることが確認された。一方、比較実験例３では、硫酸ルビジウムの添加量が少ないものはトバモライト結晶が生成しており、硫酸ルビジウムの添加量の増加に伴って、トバモライトの結晶性が低下することが確認された。
(1) X-ray diffraction pattern The X-ray diffraction pattern was measured using Cu-Kα rays.
FIG. 3 shows the X-ray diffraction patterns of the calcium silicate hydrates prepared in Experimental Examples 1 to 5 and Comparative Experimental Examples 1 to 4. The X-ray diffraction pattern shown in FIG. 3 is an X-ray diffraction pattern of calcium silicate hydrate prepared under the condition that the amount of sulfate added is 1.43 mmol.
From the measurement results of the X-ray diffraction pattern in FIG. 3, it was confirmed that the calcium silicate hydrates prepared in Experimental Examples 1 to 5 and Comparative Experimental Examples 1, 2 and 4 were all tomovalite. On the other hand, the calcium silicate hydrate prepared in Comparative Experimental Example 3 using rubidium sulfate was low crystalline CSH (calcium silicate hydrate). As a result of measuring the X-ray diffraction pattern of calcium silicate hydrate prepared under conditions other than the amount of sulfate added 1.43 mmol, sulfuric acid was found in Experimental Examples 1 to 5 and Comparative Experimental Examples 1, 2 and 4. It was confirmed that all the calcium silicate hydrates produced were tomovalite regardless of the amount of salt added. On the other hand, in Comparative Experimental Example 3, it was confirmed that tobamorite crystals were produced when the amount of rubidium sulfate added was small, and that the crystallinity of tovamorite decreased as the amount of rubidium sulfate added increased.
（２）粒子形状
粒子形状は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察した。図４〜８に、実験例１〜５で作製したケイ酸カルシウム水和物のＳＥＭ写真を、図９に比較実験例１で作製したケイ酸カルシウム水和物のＳＥＭ写真を示す。なお、ＳＥＭ写真は、硫酸塩添加量が１．４３ｍｍｏｌの条件で作製したケイ酸カルシウム水和物のＳＥＭ写真である。
図４〜９のＳＥＭ写真から、実験例１〜５及び比較実験例１で作製したケイ酸カルシウム水和物は、いずれも鱗片状粒子を形成していることが確認された。
(2) Particle shape The particle shape was observed using an SEM (scanning electron microscope). 4 to 8 show SEM photographs of the calcium silicate hydrate prepared in Experimental Examples 1 to 5, and FIG. 9 shows SEM photographs of the calcium silicate hydrate prepared in Comparative Experimental Example 1. The SEM photograph is an SEM photograph of calcium silicate hydrate prepared under the condition that the amount of sulfate added is 1.43 mmol.
From the SEM photographs of FIGS. 4 to 9, it was confirmed that the calcium silicate hydrates prepared in Experimental Examples 1 to 5 and Comparative Experimental Example 1 all formed scaly particles.
（３）組成
組成は、ＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線分析）を用いて分析した。
組成分析の結果、実験例１〜５及び比較実験例１〜４で作製したケイ酸カルシウム水和物は、いずれも硫黄が検出されなかった。この結果から、含水組成物が硫酸塩を含んでいても、ケイ酸カルシウム水和物には硫酸イオンが混入しにくいことが確認された。また、硫酸金属塩を用いた実験例１〜４及び比較実験例１〜４で作製したケイ酸カルシウム水和物は、硫酸金属塩に含まれる金属成分の存在は確認できた。
(3) Composition The composition was analyzed using EDX (Energy Dispersive X-ray Analysis).
As a result of composition analysis, sulfur was not detected in any of the calcium silicate hydrates prepared in Experimental Examples 1 to 5 and Comparative Experimental Examples 1 to 4. From this result, it was confirmed that sulfate ions are less likely to be mixed in the calcium silicate hydrate even if the hydrous composition contains sulfate. In addition, the presence of metal components contained in the metal sulfate was confirmed in the calcium silicate hydrates prepared in Experimental Examples 1 to 4 and Comparative Experimental Examples 1 to 4 using the metal sulfate.
（４）炭酸化率
炭酸化率は、次のようにして測定した。
３００ｃｍ３の純水に、ケイ酸カルシウム水和物を加えて、濃度が１質量％のケイ酸カルシウム水和物懸濁液を調製する。得られたケイ酸カルシウム水和物懸濁液を、３０℃のウォータバス中で、撹拌しながら、その懸濁液にＣＯ２−Ｎ２混合ガス（ＣＯ２濃度：９．９体積％）を１４０ｃｍ３／分の流量で１時間吹き込んで、ケイ酸カルシウム水和物を炭酸化させる。炭酸化させたケイ酸カルシウム水和物を、ろ過により、ケイ酸カルシウム水和物懸濁液から回収し、乾燥する。乾燥したケイ酸カルシウム水和物を、熱重量示差熱分析（ＴＧ−ＤＴＡ）を行って、６５０〜８５０℃の間での重量減少量を、ケイ酸カルシウム水和物の脱炭酸によるものとして、下記の式より炭酸化率を算出する。
炭酸化率（％）＝｛（６５０℃でのケイ酸カルシウム水和物の重量−８５０℃でのケイ酸カルシウム水和物の重量）／６５０℃でのケイ酸カルシウム水和物の重量｝×１００
(4) Carbonation rate The carbonation rate was measured as follows.
Calcium silicate hydrate is added to 300 cm 3 of pure water to prepare a calcium silicate hydrate suspension having a concentration of 1% by mass. While stirring the obtained calcium silicate hydrate suspension in a water bath at 30 ° C., a CO 2- N 2 mixed gas (CO 2 concentration: 9.9% by volume) was added to the suspension. The calcium silicate hydrate is carbonated by blowing at a flow rate of 140 cm 3 / min for 1 hour. The carbonated calcium silicate hydrate is collected from the calcium silicate hydrate suspension by filtration and dried. The dried calcium silicate hydrate was subjected to thermogravimetric differential thermal analysis (TG-DTA), and the weight loss between 650 and 850 ° C. was determined by decarbonation of the calcium silicate hydrate. The carbonation rate is calculated from the following formula.
Carbonation rate (%) = {(Weight of calcium silicate hydrate at 650 ° C) / Weight of calcium silicate hydrate at 650 ° C} × 100
炭酸化率の測定結果を、ケイ酸カルシウム水和物の作製で用いた硫酸塩の種類と硫酸塩中の金属のイオン半径と共に、下記の表１に示す。また、実験例１〜４及び比較実験例１〜４で用いた硫酸塩中の金属のイオン半径と、その硫酸塩を用いて作製したケイ酸カルシウム水和物の炭酸化率との関係を図１０に示す。なお、図１０のケイ酸カルシウム水和物の炭酸化率は、表１に示す炭酸化率の最小値である。 The measurement results of the carbonation rate are shown in Table 1 below together with the type of sulfate used in the preparation of calcium silicate hydrate and the ionic radius of the metal in the sulfate. Further, the relationship between the ionic radius of the metal in the sulfate used in Experimental Examples 1 to 4 and Comparative Experimental Examples 1 to 4 and the carbonation rate of the calcium silicate hydrate prepared using the sulfate is shown in the figure. Shown in 10. The carbonation rate of the calcium silicate hydrate in FIG. 10 is the minimum value of the carbonation rate shown in Table 1.
表１の結果から、含水組成物が、カルシウム化合物と二酸化ケイ素の合計モル数を０．１８ｍｏｌとしたときに、硫酸リチウムを０．５７ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内で含む実験例１、硫酸ナトリウムを０．５７ｍｍｏｌ以上１．１５ｍｍｏｌ以下の範囲内で含む実験例２、硫酸マグネシウムを０．５７ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内で含む実験例３、硫酸亜鉛を０．５７ｍｍｏｌ以上１．４３ｍｍｏｌ以下の範囲内で含む実験例４、硫酸アンモニウムを０．５７ｍｍｏｌ以上２．３０ｍｍｏｌ以下の範囲内で含む実験例５は、含水組成物が硫酸カルシウムを含む比較実験例１と比較して、炭酸化率が大きく低下することがわかる。また、図１０のグラフから炭酸化率を低下させる効果は、イオン半径が小さい金属元素の方が高いことがわかる。これは、イオン半径が小さい金属元素が、層間カルシウムと置換することによって、ＣａＯ層とＳｉＯ層との層間の距離が短くなり、層間カルシウムが外部に溶出しにくくなるためと考えられる。 From the results in Table 1, when the total number of moles of the calcium compound and silicon dioxide is 0.18 mol, the water-containing composition contains lithium sulfate in the range of 0.57 mmol or more and 1.43 mmol or less. Experimental Example 2 containing sodium in the range of 0.57 mmol or more and 1.15 mmol or less, Experimental Example 3 containing magnesium sulfate in the range of 0.57 mmol or more and 2.30 mmol or less, zinc sulfate in the range of 0.57 mmol or more and 1.43 mmol or less Experimental Example 4 containing ammonium sulfate in the range of 0.57 mmol or more and 2.30 mmol or less has a higher carbonation rate than Comparative Experimental Example 1 in which the hydrous composition contains calcium sulfate. It can be seen that there is a large decrease. Further, from the graph of FIG. 10, it can be seen that the effect of lowering the carbonation rate is higher for the metal element having a smaller ionic radius. It is considered that this is because the metal element having a small ionic radius replaces the interlayer calcium, so that the distance between the layers of the CaO layer and the SiO layer is shortened, and the interlayer calcium is less likely to elute to the outside.
本発明の製造方法で得られるトバモライト含有建材は、長期間にわたって炭酸化が起こりにくく、変質しにくい。よって、ＡＬＣやケイカル板などの内壁材や外壁材に用いられる材料の原料として有用である。また、本発明の製造方法によれば、１６０℃以上１８０℃以下と比較的低温度での水熱合成反応によって、トバモライトを生成させることができるので、製造コストを安価にできる。 The tovamorite-containing building material obtained by the production method of the present invention is less likely to undergo carbonation over a long period of time and is less likely to deteriorate in quality. Therefore, it is useful as a raw material for materials used for inner wall materials and outer wall materials such as ALC and siding boards. Further, according to the production method of the present invention, tobamolite can be produced by a hydrothermal synthesis reaction at a relatively low temperature of 160 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, so that the production cost can be reduced.
Claims (5)
前記含水組成物を、１６０℃以上１８０℃以下の温度で水熱合成反応させる工程と、を有するトバモライト含有建材の製造方法。 A calcium compound containing at least one of calcium hydroxide and calcium oxide, silicon dioxide, at least one sulfate selected from the group consisting of lithium sulfate, sodium sulfate, magnesium sulfate, zinc sulfate and ammonium sulfate, and water. When the total number of moles of the calcium compound and the silicon dioxide is 0.18 mol, the number of moles of the sulfate is 0.57 mmol or more and 1.43 mmol or less when the sulfate is the lithium sulfate. When the sulfate is sodium sulfate, it is in the range of 0.57 mmol or more and 1.15 mmol or less, and when the sulfate is magnesium sulfate, it is 0.57 mmol or more and 2.30 mmol or less. When the sulfate is zinc sulfate, it is in the range of 0.57 mmol or more and 1.43 mmol or less, and when the sulfate is ammonium sulfate, it is 0.57 mmol or more and 2.30 mmol or less. The process of preparing a hydrous composition within the range and
A method for producing a tovamorite-containing building material, which comprises a step of subjecting the hydrous composition to a hydrothermal synthesis reaction at a temperature of 160 ° C. or higher and 180 ° C. or lower.
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