JP4001478B2

JP4001478B2 - 建材用組成物

Info

Publication number: JP4001478B2
Application number: JP2001355008A
Authority: JP
Inventors: 恭彬福田
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2001-11-20
Filing date: 2001-11-20
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2021-11-20
Also published as: JP2003160371A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材用組成物およびその製造方法ならびに建材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建材の製造に際しては、種々の目的で基材が選択され、さらにそれらの各種基材に種々の材料が配合されることが多い。その中で、ケイ酸カルシウムを基材とするケイ酸カルシウム系建材も広く使用されている。ケイ酸カルシウム系建材の製造には、珪藻土、ケイ石等を主体とするケイ酸質粉末と消石灰を主体とする石灰質原料とを主原料として、適宜無機質繊維を添加して水熱合成することにより製造される。ケイ酸質粉末は非晶質シリカを主体とする場合でも、トバモライト（特に底面間隔が１１．３Åの相）の生成促進のために、さらにはコスト低減のために、結晶質シリカが併用されており、結晶質シリカを通常５０％程度以上含んでいる。このため、これを反応させた製品であるケイ酸カルシウム建材中に未反応の結晶質シリカが残存して弾性率が高くなり、いわゆる粘りが著しく低下し、さらには健康面からも好ましくない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、結晶質シリカを実質的に含まないケイ酸カルシウム建材およびそのためのケイ酸カルシウム系建材用組成物を得ることを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
その結果、非晶質シリカ原料中の結晶質シリカ含有量が全組成物の５ｗｔ％以下とし、好ましくはさらにケイ酸カルシウム反応促進剤として、トバモライトのエピタキシャル成長の核となる物質を含有させることにより上述の課題を解決し得ることを見出し、本発明に到達した。
【０００５】
すなわち、本発明の要旨は石灰質原料およびシリカ原料を含有するケイ酸カルシウム系建材用組成物において、石灰質原料が消石灰、生石灰、または結晶質シリカを実質的に含有しないセメントから選ばれる 1 種以上であり、シリカ原料が石英、トリジマイトもしくはクリストバライトを実質的に含有しない非晶質シリカであり、全組成物中の結晶質シリカ含有量が５ｗｔ％以下であり、かつケイ酸カルシウム反応促進剤として未膨張バーミキュライトを含有することを特徴とするケイ酸カルシウム系建材用組成物、およびこれを反応して得られる、結晶質シリカを実質的に含まないケイ酸カルシウム建材ならびにこれらの製造方法にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明において、ケイ酸カルシウムとしては、とくに制限されないが、ケイ酸質原料と石灰質原料をオートクレーブ中で水熱反応させて得られるトバモライトもしくはゾノトライトが挙げられる。石灰質原料としては消石灰、生石灰、または結晶質シリカを実質的に含有しないセメントから選ばれる１種以上である。一方、ケイ酸質原料としては石英、トリジマイトもしくはクリストバライトを実質的に含有しない非晶質シリカ原料が好適である。非晶質シリカ原料は、後述するように、ケイ酸カルシウム反応促進剤として、トバモライトのエピタキシャル成長の核となる物質を含有する場合には結晶質シリカを全組成物の５％以下の量で含んでいてもよい。このような非晶質シリカ原料としてはフライアッシュ、高炉水砕スラグ、シリカフュ−ム、珪藻土、シラス、白土、カオリン、もしくはパーライトから選ばれる１種以上が挙げられる。
【０００７】
石灰質原料およびシリカ原料の比率は、カルシウム／シリカのモル比で０．１〜３．０の範囲となるように調整されるのが好適である。石灰質原料およびシリカ原料からなる反応性原料の合計は、全組成物（固形分）の２０ｗｔ％以上、好適には３０ｗｔ％以上である。石灰質原料およびシリカ原料の粒径の選定は常法によることができる。
【０００８】
このような本発明のケイ酸カルシウム系建材用組成物において、好適にはケイ酸カルシウム反応促進剤として、トバモライトのエピタキシャル成長の核となる物質を含有させる。この物質は、好ましくは、底面間隔が９〜１４Åであり、単斜晶系に属し、上記のエピタキシャル成長を加速・促進する物質であり、この系で反応生成物を形成しないものである。このような物質としてはバーミキュライト、トバモライト、バイオタイトもしくはハイドロバイオタイト等が挙げられ、これらの一種以上から選ばれるが、特にバーミキュライトが好適である。バーミキュライトは、ＳｉＯ₂、ＭｇＯ, Ａｌ₂Ｏ₃を主成分とする薄片状の鉱物であり、一般的な黒雲母系、緑泥石系のいずれでもよく、産地により組成等に差異があっても使用し得る。粒径は９０％以上が３００μｍ以下であるものが特に好適である。
【０００９】
バーミキュライトは、通常１０〜２０％程度の水を含んでおり、高温（層間水が脱離し始める約３２０℃から１０００℃）での急激な加熱により脱水され著しく膨張する（多くは１０００℃、１〜２秒で、もとの厚さの１０〜３０倍）が、本発明においては未膨張もしくは膨張バーミキュライトのいずれであってもよい。
【００１０】
バーミキュライトの配合量は通常０〜１５ｗｔ％である。バーミキュライトは予め活性化処理して用いることもできる。この活性化処理は、バーミキュライトが吸着している有機物もしくは無機物を離脱させ、本来有する調湿、吸着性能等を再構成・回復させることを目的とする。たとえば、加圧水蒸気処理、食塩水による煮沸処理等が挙げられるが、好ましくは１０５℃〜２００℃の飽和蒸気圧での水蒸気処理によることができる。
【００１１】
核となる物質としてトバモライトを用いる場合、配合量は通常０〜１０ｗｔ％であり、トバモライトの生成した製品のリサイクル品を用いうる。
【００１２】
このような核となる物質としてバーミキュライトを用いる場合には、石灰質原料およびシリカ原料を含有するケイ酸カルシウム系建材用組成物において、全組成物中の結晶質シリカ含有量が５ｗｔ％以下、好適には１ｗｔ％以下であるように調整することにより反応後に実質的に結晶質シリカを含有しないケイ酸カルシウム系建材用組成物を得ることができる。トバモライトを用いる場合には、結晶質シリカ含有量が全組成物中の１ｗｔ％以下であるのが好適である。
【００１３】
本発明において、さらに好ましくは１〜１０％程度の石膏を配合することができる。これにより、原料中のアルミニウムが系内でエトリンジャイト生成（アルミナ、ＳＯ₃およびＣａＯより）に消費され、ケイ酸カルシウム反応を促進するので、この点からは有利である。
【００１４】
本発明の建材組成物には、その他の目的のために建材にそれぞれの基材に固有に用いられる種々の配合材、さらには、その他を適宜配合し得る。その種類、配合量は、結晶質シリカを実質的に含有しない骨材等であれば常法によることができる。たとえば、骨材、補強材、混和剤、軽量化材等、より具体的にはパルプ、セルロース繊維、有機バインダー等が適宜選択される。骨材は、結晶質シリカを実質的に含有しないものが好適であり、たとえば炭酸カルシウム、ワラストナイト、炭酸マグネシウム、徐冷滓もしくはドロマイト等が挙げられる。
【００１５】
得られる本発明の建材組成物は、抄造成形、押出し成形、プレス成形、鋳込み成形等の常法により、ボード等の所望の形状、大きさの建材とすることができる。一般的にはボードの場合、工業的には、いわゆる抄造機を用いた抄造成形が選ばれる。
【００１６】
このようにして得られる建材は、壁材、天井材、間仕切り材等の内装材として使用されるのが好適であるが、さらに軒天井材等の外装材等としても使用されうる。
【００１７】
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお部は質量部を表わす。
【００１８】
【実施例】
実施例１
ケイ酸質原料として珪藻土およびフライアッシュをそれぞれ１０部および２７部、石灰質原料として消石灰３０部および補強繊維としてパルプ４部、未膨張バーミキュライト（南ア産、粒径０．２５〜０．５ｍｍ）１０部さらに寸法安定材（骨材：炭酸カルシウム）１９部を出発原料として、これらに水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとし、抄造機により生シートを形成させた後，オートクレーブ中（１６０〜１８０℃、約１０時間）で加圧養生させ、ついで８０℃未満で所定の含水率になるまで乾燥させ、ケイ酸カルシウムボード（３０ｃｍ×３０ｃｍ×６ｍｍ）を得た。結晶質シリカの含有率およびボードの物性を表１に示す。
実施例２
珪藻土およびフライアッシュをそれぞれ１０部および２７部、消石灰３０部、二水石膏５部、パルプ４部および未膨張バーミキュライト１０部さらに寸法安定材（骨材：炭酸カルシウム）１４部を用いて実施例１と同様にして珪酸カルシウムボードを得た。結晶質シリカの含有率およびボードの物性を表１に示す。
実施例３
珪藻土３５部、消石灰３０部、パルプ４部、トバモライトリサイクル品２０部さらに寸法安定材（骨材：炭酸カルシウム）１１部に水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとした。ついで，抄造機で生シートを形成し、その後約８０℃で約１２時間、蒸気養生させ、さらに８０℃未満で乾燥させてケイカルボード（３０ｃｍ×３０ｃｍ×６ｍｍ）を得た。結晶質シリカの含有率およびボードの物性を表１に示す。
実施例４
珪藻土３５部、消石灰３５部、二水石膏５部、パルプ４部、トバモライトリサイクル品２０部および寸法安定材（骨材：炭酸カルシウム）６部、さらに水２４部を混合し、得られた混合物を所定の型に鋳込み成形して板状とし、ついで常温で養生し、さらに８０℃未満で乾燥してケイカルボード（３０ｃｍ×３０cm×６ｍｍ）を得た。結晶質シリカの含有率およびボードの物性を表１に示す。
比較例１
珪藻土および珪砂をそれぞれ１０部および２７部、消石灰４００部、パルプ４部および寸法安定材（骨材：炭酸カルシウム）１９部を用いて、実施例１と同様にして珪酸カルシウムボードを得た。結晶質シリカの含有率およびボードの物性を表１に示す。
【００１９】
【表１】

Claims

石灰質原料およびシリカ原料を含有するケイ酸カルシウム系建材用組成物において、石灰質原料が消石灰、生石灰、または結晶質シリカを実質的に含有しないセメントから選ばれる1種以上であり、シリカ原料が石英、トリジマイトもしくはクリストバライトを実質的に含有しない非晶質シリカであり、全組成物中の結晶質シリカ含有量が５ｗｔ％以下であり、かつケイ酸カルシウム反応促進剤として未膨張バーミキュライトを含有することを特徴とするケイ酸カルシウム系建材用組成物。
非晶質シリカ原料がフライアッシュ、高炉水砕スラグ、シリカフュ−ム、珪藻土、シラス、白土、カオリン、もしくはパーライトから選ばれる１種以上である請求項１記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
石灰質原料およびシリカ原料の比率がカルシウム／シリカのモル比で０．１〜３．０の範囲となるように調整される請求項１もしくは２記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
結晶質シリカ含有量が３ｗｔ％以下である請求項１〜３のいずれか記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
結晶質シリカ含有量が１ｗｔ％以下である請求項１〜４のいずれか記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
石灰質原料およびシリカ原料からなる反応性原料の合計が全組成物（固形分）の２０ｗｔ％以上である請求項１〜５のいずれか記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
結晶質シリカを実質的に含有しない骨材を含有する請求項１〜６のいずれか記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
骨材が炭酸カルシウム、ワラストナイト、炭酸マグネシウム、徐冷滓もしくはドロマイトである請求項７記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
未膨張バーミキュライトがその９０％以上が３００μｍ以下である請求項１〜８のいずれか記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
未膨張バーミキュライトの配合量が１５ｗｔ％以下である請求項１〜９のいずれか記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
未膨張バーミキュライトが活性化処理された未膨張バーミキュライトである請求項１〜１０のいずれか記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
活性化処理が、水蒸気処理である請求項１１記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物。
石灰質原料およびシリカ原料を含有するケイ酸カルシウム系建材用組成物において、石灰質原料が消石灰、生石灰、または結晶質シリカを実質的に含有しないセメントから選ばれる1種以上であり、シリカ原料が石英、トリジマイトもしくはクリストバライトを実質的に含有しない非晶質シリカであり、全組成物中の結晶質シリカ含有量が５ｗｔ％以下であり、かつケイ酸カルシウム反応促進剤として未膨張バーミキュライトを含有するように調整することを特徴とするケイ酸カルシウム系建材用組成物の製造方法。
結晶質シリカ含有量が全組成物の１ｗｔ％以下である請求項１３記載のケイ酸カルシウム系建材用組成物の製造方法。
請求項１記載の建材用組成物を反応、成形させてなるケイ酸カルシウム系建材。
結晶質シリカを実質的に含有しない請求項１５記載のケイ酸カルシウム系建材。
成形が抄造成形、押出し成形、プレス成形もしくは鋳込み成形である請求項１５記載のケイ酸カルシウム系建材。