JP2879384B2 - 無機成形体用組成物 - Google Patents

無機成形体用組成物

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JP2879384B2
JP2879384B2 JP15160491A JP15160491A JP2879384B2 JP 2879384 B2 JP2879384 B2 JP 2879384B2 JP 15160491 A JP15160491 A JP 15160491A JP 15160491 A JP15160491 A JP 15160491A JP 2879384 B2 JP2879384 B2 JP 2879384B2
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淳 柿沼
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば不燃性の建築
材料として有用であり、短時間に無機成形体を形成する
ことができる無機成形体用組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、無機成形体は、不燃性の建築材
料として、例えば内外壁材等にきわめて有用なものであ
り、従来、アルカリ金属珪酸塩水溶液、微粉状無機固体
成分および充填剤よりなる無機成形体用組成物は、すで
に公知である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の無機成
形体用組成物では、自己発熱により反応が進み、硬化す
る特徴を有しているが、無機成形体用組成物の主成分の
1つである微粉状無機固体成分の種類によっては反応性
の高くないものもあり、さらに硬化反応過程における環
境条件によっては反応熱が奪われ、外部から加熱して熱
を補わない限り、硬化時間が長くかゝるばかりでなく、
硬化反応が不充分となり、成形体の強度、とりわけ曲げ
強度が低下するという問題があった。
【0004】もちろん、硬化反応過程で外部から加熱す
れば、この問題をある程度解決することができるが、余
分な工程・設備と、仕事を必要とするので、不経済であ
るばかりでなく、硬化時間をさらに短縮して生産性を向
上させるようなことはできないという問題があった。
【0005】このような問題に対して、この発明者ら
は、先に、発熱性の硬化促進剤として酸化カルシウムを
添加した無機成形体用組成物を提案した(例えば特願平
3−63125号参照)。
【0006】しかしながら、この先提案の無機成形体用
組成物によれば、硬化反応が促進されて、短時間に無機
成形体を形成することができるが、反面、組成物の硬化
中あるいは硬化後において、無機成形体にクラックが発
生するという問題が生じた。
【0007】そこで、この発明者は、この新たな問題を
解決するために、鋭意研究を重ねた結果、発熱性を有す
る硬化促進剤として添加する酸化カルシウムは、とくに
厳選された特定の性質を有するものでなければならない
ことを見い出し、この発明を完成するに至った。
【0008】この発明の目的は、組成物の反応性を高
め、高い曲げ強度を有し、かつクラックの発生のない、
不燃性の建築材料の内外壁材等にきわめて有用な無機成
形体を形成することができる、無機成形体用組成物を提
供しようとするにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、アルカリ金属珪酸塩水溶液20〜7
0重量部、無機固体成分15〜70重量部、および充填
剤10〜65重量部よりなる主材100重量部と、粒径
100μm以下のものが80重量%以上含まれる軽焼酸
化カルシウム1〜10重量部とよりなる無機成形体用組
成物を要旨としている。
【0010】上記において、アルカリ金属珪酸塩水溶液
としては、珪酸カリウムもしくは珪酸ナトリウム、また
はこれらの混合物の水溶液を使用する。
【0011】このような水溶液の組成は、SiO2 とK
2 O、SiO2 とNa2 O、またはSiO2 とK2 O+
Na2 Oであって、それぞれのモル比が1.0〜3.0
であり、かつ水溶液の濃度は、30〜60%の範囲が好
適である。
【0012】また上記無機固体成分としては、無定形の
SiO2 2〜98重量%と、Al2 3 98〜2重量%
を含有する酸化混合物が用いられる。
【0013】なお、このような酸化混合物としては、例
えばメタカオリン、コランダムあるいはムライトの製造
時に発生するダスト、粉砕焼成ボーキサイト、フライア
ッシュ等を用いることができる。
【0014】例えばコランダム炉のダストは、無定形の
SiO2 20〜80重量%とAl2 3 80〜20重量
%とよりなる酸化混合物が50重量%以上含まれている
ものであり、残部はFe2 3 、TiO2 等である。
【0015】また上記充填剤としては、粉砕または細分
された形の無機物、例えば岩石粉末、玄武岩、雲母、珪
砂、ガラス粉、アルミナ、水酸化アルミニウム、タル
ク、炭酸カルシウム、カオリン等の粘土、繊維材料、そ
の他の不活性または水不溶性の各種鉱物等が使用可能で
ある。これらの充填剤は、無機成形体の用途に応じて適
宜選択され、単独で、あるいは混合して使用されるもの
である。
【0016】ところで、この発明における硬化促進剤と
しての酸化カルシウムは、つぎのように特定されたもの
を使用する。
【0017】この発明において有効に使用される酸化カ
ルシウムは、一般に軽焼生石灰と呼ばれているものであ
る。これは公知の生石灰粗粒滴定法により測定された活
性度が500以上の、軽焼された酸化カルシウムであ
り、これを粉砕し、粒径(φ)100μm以下のものが
80重量%以上含まれるように、分級されたものであ
る。
【0018】ここで、生石灰粗粒滴定法により測定され
る活性度とは、通常、粒径が1〜10mmの酸化カルシウ
ム100gを水4リットル中に入れ、攪拌しながら4N
の塩酸で10分間滴定し、消費した塩酸の量(ml)で表
わしたものである。
【0019】また、上記軽焼酸化カルシウムは、いわゆ
る部分消化されたものであってもよい。
【0020】ここで、部分消化された酸化カルシウムと
は、部分的に水と接触せしめて、生石灰(酸化カルシウ
ム)の一部を消石灰(水酸化カルシウム)としたもので
ある。
【0021】酸化カルシウムの部分消化(水との接触)
方法には、つぎのようなものがある。
【0022】まず第1に、酸化カルシウムを攪拌しなが
ら、空気中の水分を吸着させる方法、第2に、酸化カル
シウムを攪拌しながら水蒸気または霧状の水と接触させ
る方法、第3に、この発明において使用する無機固体成
分または充填剤のいずれかの一定量を予め水で湿らせて
おき、無機成形体用組成物の混合の直前に、これら水分
含有無機固体成分または充填剤に酸化カルシウムを添加
して、攪拌しながら混合する方法、などがあげられる。
【0023】この発明において使用する軽焼酸化カルシ
ウムは、上記のように、生石灰粗粒滴定法により測定さ
れる活性度が500以上のものを使用するが、活性度が
500未満の酸化カルシウムは、例え微粉砕されたもの
であっても、反応性が低く、発熱が小さく、硬化促進の
効果が少ないばかりか、組成物の硬化中または硬化後に
おいて無機成形体にクラックが発生し、ときには崩壊が
生じるので、好ましくない。
【0024】また、軽焼酸化カルシウムは、粒径100
μm以下のものが80重量%以上含まれるものを使用す
る。ここで、軽焼酸化カルシウムの粒径が100μmを
越えると、やはり反応性が低く、発熱が小さく、硬化促
進の効果が少ないばかりか、組成物の硬化中または硬化
後において無機成形体にクラックが発生し、ときには崩
壊が生じるので、好ましくない。
【0025】さらにまた、上記部分消化された軽焼酸化
カルシウムとしては、部分消化率が50%以下、好まし
くは10〜50%のものを使用する。なお、活性度と粒
径については、上記の部分消化されていない軽焼酸化カ
ルシウムの場合と同様である。
【0026】ここで、軽焼酸化カルシウムの部分消化率
が50%を越えて過剰に高い場合には、反応性が低下し
て、発熱量が小さくなり、硬化促進に寄与しない。軽焼
酸化カルシウムの望ましい部分消化率は、20〜40%
である。
【0027】なお、酸化カルシウムの部分消化率は、使
用する酸化カルシウムの活性度、粒径あるいは添加量等
に応じて、適宜決定すれば良い。
【0028】また、使用する酸化カルシウムは、部分消
化率0%のもの、すなわち部分消化されていない酸化カ
ルシウムであっても、もちろん差し支えない。
【0029】この発明の無機成形体用組成物の配合割合
は、アルカリ金属珪酸塩水溶液20〜70重量部、無機
固体成分15〜70重量部、および充填剤10〜65重
量部よりなる主材100重量部と、粒径100μm以下
のものが80重量%以上含まれる特定の軽焼酸化カルシ
ウム1〜10重量部とよりなるものである。
【0030】ここで、無機成形体の主材であるアルカリ
金属珪酸塩水溶液、無機固体成分および充填剤の配合割
合は、無機成形体に対する要求物性およびその用途に応
じて適宜決定されるものである。
【0031】硬化促進剤としての軽焼酸化カルシウムの
添加量は、上記無機成形体の主材100重量部に対して
1〜10重量部であるが、軽焼酸化カルシウムが1重量
部未満では、充分な発熱が起こらないので、硬化促進作
用は得られず、また軽焼酸化カルシウムが10重量部を
越えると、急激な発熱が起こり、無機成形体用組成物の
粘度が過剰に高くなって、組成物を充分に混練すること
ができず、均質な無機成形体を形成することができな
い。軽焼酸化カルシウムの添加量を、上記の範囲内にお
いて変えることにより、無機成形体の硬化時間を任意に
調整することができる。
【0032】なお、この発明においては、アルカリ金属
珪酸塩水溶液、無機固体成分、充填剤、および硬化促進
剤のほか、必要に応じて、顔料、その他の添加料を適量
添加することができる。
【0033】この発明による上記無機成形体用組成物か
ら、無機成形体を製造するには、まず組成物中の固体状
の成分である無機固体成分、充填剤、軽焼酸化カルシウ
ム、および必要に応じて適量の顔料等を加えて混合し、
ついでこれに液状の成分であるアルカリ金属珪酸塩水溶
液を加え、固体状の成分が充分に分散するまで混練す
る。
【0034】こうして得られた無機成形体用原料混練物
を、ついで所定の型内に注入し、常温でまた要すれば5
0〜100℃の範囲内で加熱しながら10分〜3時間反
応硬化させ、所定形状の無機成形体を形成するものであ
る。
【0035】
【作用】上記無機成形体用組成物によれば、アルカリ金
属珪酸塩水溶液、無機固体成分および充填剤よりなる無
機成形体の主材に対して、硬化促進剤として特定の軽焼
酸化カルシウムを所定量添加するので、反応が促進され
るとともに、無機成形体用組成物の温度を高め、短時間
で、クラックや崩壊のない無機成形体を形成することが
できる。
【0036】
【実施例】つぎに、この発明の実施例を、比較例と共に
説明する。
【0037】実施例1〜5 K2 Oが19.1重量%、SiO2 が24.9重量%、
2 Oが56.0重量%の組成であるアルカリ金属珪酸
塩水溶液(A)と、無機固体成分としてコランダム炉ダ
スト(B)またはメタカオリン(C)、充填剤として平
均粒子径(φ)200μmの珪砂(D)およびこの珪砂
(D)と平均粒子径(φ)30μmの珪砂粉(E)とよ
りなる主材100重量部に対して、硬化促進剤として粒
径(φ)150μm以下のものが90重量%含まれかつ
活性度600の軽焼酸化カルシウム(F1)または粒径
(φ)と活性度は同じであるが部分消化(30%、10
%)されている軽焼酸化カルシウム(F1)とを、各実
施例ごとに表1に示す配合割合で準備した。
【0038】なお、コランダム炉ダスト(B)は、無定
形のSiO2 50重量%と、Al2 3 25重量%と、
残部Fe23 およびTiO2 等とよりなるものであ
る。
【0039】そしてまず、各実施例について無機固体成
分(B)または(C)、充填剤(D)および(E)、並
びに部分消化されていないもしくは部分消化された軽焼
酸化カルシウム(F1)を容器に入れて、ハンドミキサ
ーを用いて混合し、ついでアルカリ金属珪酸塩水溶液
(A)を加えて充分に混練した。その後、混練物を、内
寸法が120mm(長さ)×15mm(幅)×10mm(高
さ)のシリコンゴム製の型内に注入し、温度85℃のオ
ーブン内で放置し、無機成形体用組成物を硬化せしめ
た。
【0040】得られた無機成形体は、さらに110℃の
オーブン中で2時間乾燥した後、硬化時間、および曲げ
強度を測定し、得られた結果を表1にまとめて示した。
【0041】なお、硬化時間については、曲げ強度を測
定するさいに得られる数値が、それ以上もはや増加しな
くなった時点をもって硬化時間とした。
【0042】また、各実施例において得られた無機成形
体について、組成物の硬化中あるいは硬化後に表面にク
ラックが発生しているか、どうかの外観を観察し、得ら
れた結果を表1にまとめて示した。
【0043】比較例1〜5 これらの比較例では、上記実施例1の無機成形体用組成
物の場合とほゞ同様であるが、異なる点は、まず比較例
1においては、粒径100μm以下のものが90重量%
含まれかつ活性度600を有する軽焼酸化カルシウム
(F1)を、この発明の範囲よりも少ない0.1重量部
とした点、比較例2においては、同軽焼酸化カルシウム
(F1)を、この発明の範囲を越えて多い14重量部と
した点、比較例3においては、同軽焼酸化カルシウム
(F1)であって部分消化率を60%としたものを8重
量部使用した点、比較例4においては、粒径100μm
以下のものが60重量%と少なく含まれていて、活性度
は600を有する軽焼酸化カルシウム(F2)を8重量
部使用した点、および比較例5においては、粒径100
μm以下のものが80重量%含まれているが、活性度が
300である軽焼酸化カルシウム(F3)を8重量部使
用した点、にある。
【0044】各比較例における各成分の混合および混練
の操作は、実施例の場合と全く同様に行なった。ここ
で、比較例2においては、混練物の温度が急激に上昇
し、粘度が著しく高くなって、混練することができず、
以後の操作を中止した他は、実施例と同様にして無機成
形体を得、その硬化時間、曲げ強度を測定するととも
に、外観を同様に観察し、得られた結果を表1にあわせ
て示した。
【0045】
【表1】
【0046】上記表1の結果から明らかなように、実施
例1〜5のこの発明の無機成形体用組成物によれば、硬
化時間が比較例より短かく、しかも曲げ強度が比較例よ
りも明らかに高い無機成形体が得られた。また、この発
明による無機成形体には、クラックの発生や崩壊も認め
られなかった。
【0047】
【発明の効果】この発明による無機成形体用組成物は、
上述のように、アルカリ金属珪酸塩水溶液20〜70重
量部、無機固体成分15〜70重量部、および充填剤1
0〜65重量部よりなる主材100重量部と、粒径10
0μm以下のものが80重量%以上含まれる軽焼酸化カ
ルシウム1〜10重量部とよりなるもので、この発明の
無機成形体用組成物によれば、硬化反応が促進されて、
無機成形体を短時間に形成することができ、しかもクラ
ックの発生や崩壊のない無機成形体を得ることができ
る。また同時に生産性を向上することができる。さらに
また、得られた無機成形体は高い曲げ強度を有している
ので、例えば不燃性の建築材料としてきわめて有用であ
るという効果を奏する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C04B 14:06 20:00 22:06) (C04B 28/26 14:10 14:06 20:00 22:06)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ金属珪酸塩水溶液20〜70重
    量部、無機固体成分15〜70重量部、および充填剤1
    0〜65重量部よりなる主材100重量部と、粒径10
    0μm以下のものが80重量%以上含まれる軽焼酸化カ
    ルシウム1〜10重量部とよりなる無機成形体用組成
    物。
  2. 【請求項2】 軽焼酸化カルシウムが、部分消化された
    ものである、請求項1記載の無機成形体用組成物。
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