JP4324931B2

JP4324931B2 - Calcium silicate molded body and method for producing the same

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Publication number: JP4324931B2
Application number: JP2000100101A
Authority: JP
Inventors: 慶治高橋; 仲道山崎; 修一荒川
Original assignee: Konoshima Chemical Co Ltd
Current assignee: Konoshima Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: JP2001240458A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、天然セルロース繊維原料を含有する原料スラリーを水熱処理反応させてなる珪酸カルシウム成形体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、建築材料等に使用される珪酸カルシウム成形体は、軽量、高強度、不燃性、耐熱性、断熱性、耐腐朽性、寸法安定性、調湿性及び加工性等の性能を有することが要求されており、これらの性能を改善、向上させるための方法としてパルプ繊維を含有させた珪酸カルシウム成形体が汎用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の珪酸カルシウム成形体は、軽量性や機械的強度について改善されていても、パルプ繊維の影響により鋸切断、ルーター加工を施した後の加工表面においてパルプ繊維が毛羽立った状態となり、加工面や研磨面の加工性に乏しいという問題点を有し、また、加工面、研磨面が美しくなる等の加工性において向上できていても、機械的強度については改善されていないという問題点を有していた。
【０００４】
そこで、本発明者等は、建築材料等に使用される珪酸カルシウム成形体の軽量、高強度、不燃性、耐熱性、断熱性、耐腐朽性、寸法安定性、調湿性及び加工性等の性能を向上させると共に、さらに、軽量性にして高い機械的強度を有し、かつ、加工面や研磨面の加工性に優れる珪酸カルシウム成形体を提供することを技術的課題として、その具現化をはかるために研究を重ねる過程において、機械的強度を向上させるには、珪酸カルシウム成形体にパルプ繊維を単に混合させるだけでは珪酸カルシウム水和物粒子とパルプ繊維との間の結合力が乏しく、また、パルプ繊維の添加量を増やして分散性を向上させても機械的強度の向上に限界があると推定するに至った。
【０００５】
そして、珪酸カルシウム水和物粒子とパルプ繊維との間の結合力を高めるには、パルプ繊維の表面構造を珪酸カルシウム水和物となじみやすく、親和性の高い状態にしたら良いのではないかという着想を得て、更に鋭意研究を進めた結果、珪酸カルシウム水和物を合成する際に天然セルロース繊維原料を添加すれば、オートクレーブ水熱処理反応による珪酸カルシウム水和物の生成過程において、天然セルロース繊維原料の繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出すると共に、珪酸カルシウム水和物の粒子成長反応が進み、絡まった状態の小枝状一次粒子が繊維表面に晶出している天然セルロース繊維原料と珪酸カルシウム水和物粒子とを混在状態にて成形、乾燥すれば、珪酸カルシウム成形体における珪酸カルシウム水和物粒子と天然セルロース繊維繊維との間の結合力が強固になると共に、加工面や研磨面の加工性が向上するという刮目すべき知見を得、前記技術的課題を達成したものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって解決できる。
【０００７】
即ち、本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、結晶質珪酸原料と、石灰質原料と、水と、該結晶質珪酸原料と該石灰質原料との混合物中の固形分１００重量部に対して固形分１．０〜６．０重量部の天然セルロース繊維原料とを含有する原料スラリーを水熱処理反応させることにより、繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している天然セルロース繊維原料を含有する珪酸カルシウム水和物を合成して該珪酸カルシウム水和物を成形、乾燥してなるものである。
【０００８】
また、本発明に係る珪酸カルシウム成形体は、結晶質珪酸原料と、石灰質原料と、水と、該結晶質珪酸原料と該石灰質原料との混合物中の固形分１００重量部に対して固形分０．５〜６．０重量部のリン酸塩と、前記混合物中の固形分１００重量部に対して固形分１．０〜６．０重量部の天然セルロース繊維原料とを含有する原料スラリーを水熱処理反応させることにより、繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している天然セルロース繊維原料を含有する珪酸カルシウム水和物を合成して該珪酸カルシウム水和物を成形、乾燥してなるものである。
【０００９】
また、本発明に係る珪酸カルシウム成形体の製造方法は、結晶質珪酸原料と、石灰質原料及び水の混合物に該混合物中の固形分１００重量部に対して固形分１．０〜６．０重量部の天然セルロース繊維原料を添加して原料スラリーを調製し、続いて、該原料スラリーを水熱処理反応させることによって繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している天然セルロース繊維原料を含有する珪酸カルシウム水和物を合成し、この後、該珪酸カルシウム水和物に補強剤を添加して成形、乾燥するものである。
【００１０】
さらに、本発明に係る珪酸カルシウム成形体の製造方法は、結晶質珪酸原料と、石灰質原料及び水の混合物に該混合物中の固形分１００重量部に対して固形分０．５〜６．０重量部のリン酸塩を添加し、さらに、前記混合物中の固形分１００重量部に対して固形分１．０〜６．０重量部の天然セルロース繊維原料を添加して原料スラリーを調製し、続いて、該原料スラリーを水熱処理反応させることによって繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している天然セルロース繊維原料を含有する珪酸カルシウム水和物を合成し、この後、該珪酸カルシウム水和物に補強剤を添加して成形、乾燥するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
実施の形態１．
【００１３】
本実施の形態における珪酸カルシウム成形体の製造方法について説明すれば、先ず、結晶質珪酸原料、石灰質原料及び水の混合物に、該結晶質珪酸原料と石灰質原料との混合物固形分１００重量部に対して固形分１．０〜６．０重量部の天然セルロース繊維原料を添加し、常温常圧、加温常圧或いは加温加圧等の条件下において均一に攪拌混合して原料スラリーを得、又は、該攪拌混合過程においてＣＳＨなる中間生成物を含んだ原料スラリーを得、続いて、該原料スラリーをオートクレーブにより水熱処理反応させることにより、繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している天然セルロース繊維原料と珪酸カルシウム水和物粒子とが混在した珪酸カルシウム水和物を合成し、この後、該珪酸カルシウム水和物に必要に応じて各種補強材を添加・混合して成形、乾燥工程を経て珪酸カルシウム成形体を製造する。
【００１４】
結晶質珪酸原料としては、例えば、珪石、珪砂等を使用すれば、安価でかつ容易に入手できるため、製造コストの低減にもなる。
【００１５】
石灰質原料としては、例えば、生石灰、生石灰の乾式消化で得られる粉末状の消石灰や多量の水で生石灰を湿式消化して得られるスラリー状の消石灰（石灰乳）等を使用すればよい。
【００１６】
天然セルロース繊維原料としては、例えば、針葉樹パルプ、広葉樹パルプ、非木材パルプ、故紙パルプ、もみがら、竹繊維等を使用すればよい。なお、あらかじめミキサー、パルパー等によりセルロース繊維原料を離解し、また、リファイナ、ピーター等によりセルロース繊維原料を叩解させ、繊維の膨潤とフィブリル化を施したセルロース繊維原料とすれば、結晶質珪酸原料、石灰質原料及び水からなる原料スラリーと均一に混合できる。
【００１７】
各原料の混合方法としては特に制限はないが、常温常圧、加温常圧、加温加圧等の状態下において撹拌混合し、各原料が均一に混合されるのが好ましい。また、この撹拌混合工程において反応が促進され、ＣＳＨなる中間生成物を含んだ原料スラリーとなっていても良い。
【００１８】
珪酸カルシウム水和物は、結晶質珪酸原料、石灰質原料及び水とをオートクレーブで水熱処理反応させることで得ることのできる、一般にゾノトライトトバモライトと呼ばれる結晶質珪酸カルシウム水和物であり、該結晶質珪酸カルシウム水和物を合成するに際しての合成条件である結晶質珪酸原料と石灰質原料との混合割合、即ち、ＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比は、例えば、ゾノトライトであれば０．８５〜１．２０の範囲、トバモライトであれば０．６０〜０．９５の範囲であり、また、結晶質珪酸原料と石灰質原料との混合物固形分１００重量部に対して、天然セルロース繊維原料を固形分１．０〜６．０重量部、水性原料スラリー中への分散性を考慮すると好ましくは、固形分１．０〜３．０重量部添加するのがよい。また、水／固形分（結晶質珪酸原料＋石灰質原料＋セルロース繊維原料）比は１０〜５０の範囲であり、好ましくは、１５〜３０の範囲がよい。
【００１９】
これにより、オートクレーブ水熱処理反応による珪酸カルシウム水和物の生成過程において、絡まった状態の小枝状一次粒子が天然セルロース繊維原料の繊維表面に晶出し（なお、この晶出状態は電子顕微鏡によって確認できる。）、成形、乾燥工程において、天然セルロース繊維表面に晶出している小枝状一次粒子と珪酸カルシウム水和物粒子とが複雑に絡み合って珪酸カルシウム成形体における珪酸カルシウム水和物の二次粒子間及び繊維との結合力が強固となるので、軽量性にして高い機械的強度を有し、かつ、加工面や研磨面の加工性が向上した珪酸カルシウム成形体が得られる。
【００２０】
水熱処理反応は、攪拌式オートクレーブを用いて、反応温度１５０〜２３０℃で１〜１２時間反応させるのが好ましい。
【００２１】
前記珪酸カルシウム水和物に補強繊維、ポリマーエマルジョン及び凝集剤を添加してもよい。
【００２２】
補強繊維としては、例えば、ガラス繊維、パルプ繊維、カーボン繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等を使用すればよい。補強繊維の添加量とセルロース繊維原料の添加量の合計は、珪酸カルシウム水和物固形分１００重量部に対して固形分１〜１０重量部が好ましく、固形分１重量部未満では補強効果が小さく、固形分１０重量部を越えれば、繊維が塊状になり易く均一に分散されないため、逆に強度を低下させるおそれがある。
【００２３】
ポリマーエマルジョンとしては、スチレン−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、スチレン−アクリル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等を使用すればよく、ポリマーエマルジョンの添加量は、珪酸カルシウム水和物固形分１００重量部に対して固形分５〜３０重量部が好ましく、固形分３０重量部を越えれば、珪酸カルシウム成形体の不燃性が損なわれる。
【００２４】
凝集剤としては、ポリアクリルアミド系のカチオン型高分子凝集剤を使用すればよい。また、必要に応じて硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム等の無機系の凝集剤を併用してもよい。無機系の凝集剤を用いることで、珪酸カルシウム水和物、補強繊維及びポリマーエマルジョン等の混合スラリー中の固形分が凝結作用により小さなフロックを形成し、更にカチオン型高分子凝集剤を用いることで凝集作用により小さなフロックを大きなフロックに変えて成形させることができる。これらの作用により、珪酸カルシウム成形体の脱水加圧成形時の成形性、特に脱水性を向上させることができ、更に珪酸カルシウム成形体中にポリマーエマルジョンの定着をよくすることができる。
【００２５】
凝集剤の添加量は、珪酸カルシウム水和物固形分１００重量部に対して固形分０．１〜５．０重量部添加するのが好ましく、凝集剤の添加量が固形分０．１重量部未満ではポリマーエマルジョンの珪酸カルシウム水和物及び補強繊維への定着が悪くなり、固形分５．０重量部を越えると珪酸カルシウム水和物の流動性が失われ、珪酸カルシウム水和物中の補強材の均一な分散・混合及びプレス型枠への投入が困難となる。
【００２６】
珪酸カルシウム成形体の成形方法は、珪酸カルシウム水和物に各種補強材を添加、混合してプレス型枠に投入充填した後、脱水加圧するプレス成形法によればよいが、珪酸カルシウム成形体の使用目的及び用途に応じて押出成形法や抄造成形法を適用することができる。また、珪酸カルシウム成形体の乾燥温度は１００〜１８０℃であり、好ましくは１０５〜１６０℃である。
【００２７】
実施の形態２．
【００２８】
本実施の形態における珪酸カルシウム成形体の製造方法について説明すれば、先ず、結晶質珪酸原料、石灰質原料及び水との混合物に、該結晶質珪酸原料と石灰質原料との混合物固形分１００重量部に対して、固形分０．５〜６．０重量部のリン酸塩を添加し、さらに、前記混合物固形分１００重量部に対して固形分１．０〜６．０重量部の天然セルロース繊維原料を添加し、常温常圧、加温常圧或いは加温加圧等の条件下において均一に攪拌混合して原料スラリーを得、又は、該攪拌混合過程においてＣＳＨなる中間生成物を含んだ原料スラリーを得、続いて、該原料スラリーをオートクレーブにより水熱処理反応させて珪酸カルシウム水和物を合成し、この後、該珪酸カルシウム水和物に必要に応じて各種補強材を添加・混合して成形、乾燥工程を経て珪酸カルシウム成形体を製造する。
【００２９】
リン酸塩としては、トリポリリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム、ピロリン酸カリウム、リン酸二ナトリウム及びリン酸二カリウム等が使用できる。
【００３０】
結晶質珪酸原料と石灰質原料との混合物固形分１００重量部に対して、少なくとも一種類のリン酸塩を固形分０．５〜６．０重量部、好ましくは、結晶質珪酸原料と石灰質原料の種類及び反応性にもよるが固形分２．５〜５．０重量部添加するのがよい。天然セルロース繊維原料は、前記混合物固形分１００重量部に対して、固形分１．０〜６．０重量部、水性原料スラリー中への分散性を考慮すると好ましくは固形分１．０〜３．０重量部添加するのが良い。水／固形分（結晶質珪酸原料＋石灰質原料＋リン酸塩＋セルロース繊維原料）比は１０〜５０の範囲であり、好ましくは、１５〜３０の範囲がよい。
【００３１】
これにより、珪酸カルシウム水和物には、電子顕微鏡で見ることができる表面にいが栗状のとげが密集している球状二次粒子（後出図１１及び図１２参照）が形成される。これらの二次粒子のいが栗状とげと繊維表面に珪酸カルシウム水和物の小枝状一次粒子が絡まった状態で晶出している天然セルロース繊維の小枝状一次粒子（後出図９及び図１０参照）が複雑に絡み合うために（後出図１３参照）、珪酸カルシウム成形体における珪酸カルシウム水和物の二次粒子間と天然セルロース繊維との結合力がさらに強くなる。
【００３２】
本実施の形態では、前記実施の形態１に加えて更なる保釘性及び耐釘打性が得られる。
【００３３】
【実施例】
次に実施例及び比較例を挙げて説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３４】
実施例１：珪石粉末（ＳｉＯ_２：９７．８％）と消石灰（ＣａＯ：７２．６％）とをＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比１．０に配合した原料粉末固形分１００重量部に対して、ＮＢＫＰ（針葉樹晒しクラフトパルプ）繊維固形分２重量部を加え、次いで、珪石粉末、消石灰粉末及びＮＢＫＰからなる原料粉末固形分１００重量部に対して、２５重量倍水になるように水を加えて原料スラリーを調製した。続いて、この原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で、攪拌数１００ｒｐｍで攪拌しながら温度２０５℃まで３．０時間で昇温し、この温度で８．０時間保持後、温度９０℃まで２．５時間で降温する条件にて水熱処理反応を行って珪酸カルシウム水和物を合成した。なお、ＮＢＫＰ繊維は、攪拌機又はジューサーミキサー等を使用して水に離解させた膨潤パルプを用いた。
【００３５】
ＮＢＫＰ繊維表面には、図１及び図２の電子顕微鏡写真に見られるとおり、珪酸カルシウム水和物の小枝状一次粒子が絡まった状態で晶出しており、珪酸カルシウム水和物には、この絡まった小枝状一次粒子が晶出しているＮＢＫＰ繊維と図３及び図４に示す珪酸カルシウム水和物粒子とが混在していた。
【００３６】
合成した珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【００３７】
次に、前記珪酸カルシウム水和物固形分１００重量部に対して、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス固形分６重量部、Ｅガラス繊維固形分２重量部及びカチオン型高分子凝集剤固形分０．２重量部を添加し、攪拌混合した後、２５０×２５０ｍｍの型枠に流し込んで２５０×２５０×２５ｍｍで密度０．５ｇ／ｃｍ^３に設定して脱水プレス成形し、この後、温度１２０℃で１３時間乾燥させて珪酸カルシウム成形体を得た。
【００３８】
得られた珪酸カルシウム成形体は図３及び図４に示す珪酸カルシウム水和物粒子の二次粒子に図１及び図２に示すＮＢＫＰ繊維表面に晶出した小枝状一次粒子が複雑に絡み合って珪酸カルシウム水和物粒子とＮＢＫＰ繊維とが結合した状態で形成されていた。
【００３９】
前記珪酸カルシウム成形体を縦×横×厚さ：２４０×２５×２５ｍｍに裁断して曲げ強さ試験の試験体とし、縦×横×厚さ：２５×２５×５０ｍｍに裁断して圧縮強度試験の試験体とし、縦×横×厚さ：５０×５０×２５ｍｍに裁断して剥離強度試験の試験体とした。
【００４０】
なお、図１は原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で温度２０５℃まで昇温して温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造を倍率×１，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図２は図１に示す天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図３は原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で温度２０５℃まで昇温して温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の珪酸カルシウム水和物の粒子構造を倍率×２，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図４は図３に示す珪酸カルシウム水和物の粒子構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【００４１】
実施例２：実施例１におけるＮＢＫＰの代わりにＬＢＫＰ（広葉樹晒しクラフトパルプ）繊維を使用した外は、実施例１と同様の方法により珪酸カルシウム成形体を得て、さらに、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。
【００４２】
実施例１と同様、繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出しているＬＢＫＰ繊維が混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成した珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【００４３】
実施例３：実施例１におけるＮＢＫＰの代わりに故紙パルプ繊維を使用した外は、実施例１と同様の方法により珪酸カルシウム成形体を得て、さらに、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。
【００４４】
実施例１と同様、繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している故紙パルプ繊維が混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成した珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【００４５】
比較例１：珪石粉末（ＳｉＯ_２：９７．８％）と消石灰（ＣａＯ：７２．６％）とをＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比１．０に配合した原料粉末固形分１００重量部に対して、２５重量倍水になるように水を加えて原料スラリーを調製した。続いて、この原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で、攪拌数１００ｒｐｍで攪拌しながら温度２０５℃まで３．０時間で昇温し、この温度で８．０時間保持後、温度９０℃まで２．５時間で降温する条件にて水熱処理反応を行って珪酸カルシウム水和物を合成した。
【００４６】
合成した珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【００４７】
次に、前記珪酸カルシウム水和物固形分１００重量部に対して、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス固形分６重量部、Ｅガラス繊維固形分２重量部及びカチオン型高分子凝集剤固形分０．２重量部を添加し、攪拌混合した後、２５０×２５０ｍｍの型枠に流し込んで２５０×２５０×２５ｍｍで密度０．５ｇ／ｃｍ^３に設定して脱水プレス成形し、この後、温度１２０℃で１３時間乾燥させて珪酸カルシウム成形体を得た。
【００４８】
得られた珪酸カルシウム成形体を実施例１と同様に裁断して各試験体とした。
【００４９】
比較例２：比較例１と同様の方法により合成した珪酸カルシウム水和物固形分１００重量部に対して、ＮＢＫＰ繊維固形分２重量部、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス固形分６重量部、Ｅガラス繊維固形分２重量部及びカチオン型高分子凝集剤固形分０．２重量部を添加し、攪拌混合した後、２５０×２５０ｍｍの型枠に流し込んで２５０×２５０×２５ｍｍで密度０．５ｇ／ｃｍ^３に設定して脱水プレス成形し、この後、温度１２０℃で１３時間乾燥させて珪酸カルシウム成形体を得た。なお、ＮＢＫＰ繊維は、攪拌機又はジューサーミキサー等を使用して水に離解させた膨潤パルプを用いた。
【００５０】
得られた珪酸カルシウム成形体を実施例１と同様に裁断して各試験体とした。
【００５１】
比較例３：比較例２におけるＮＢＫＰ繊維の代わりにＬＢＫＰ繊維を使用した外は、比較例２と同様の方法により珪酸カルシウム成形体を得、さらに、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。
【００５２】
比較例４：比較例２におけるＮＢＫＰ繊維の代わりに故紙パルプ繊維を使用した外は、比較例２と同様の方法により珪酸カルシウム成形体を得、さらに、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。
【００５３】
比較例２〜４において、ＮＢＫＰ繊維、ＬＢＫＰ繊維及び故紙パルプ繊維表面には、実施例１〜３における小枝状一次粒子と同様の珪酸カルシウム水和物結晶は晶出していなかった。
【００５４】
実施例１〜３及び比較例１〜４の各試験体について、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強度、剥離強度、比強度の物理的特性を測定した。その結果を表１に示す。
【００５５】
なお、嵩密度（単位：ｇ／ｃｍ^３）は試験体の絶乾重量（ｇ）／試験体の体積（ｃｍ^３）により算出した。曲げ強さ（単位：ｋｇｆ／ｃｍ^２）はＪＩＳＺ２１０１木材の曲げ強さ試験に準じた。圧縮強度（単位：ｋｇｆ／ｃｍ^２）はＪＩＳＺ２１０１木材の圧縮強度試験に準じた。剥離強度（単位：ｋｇｆ／ｃｍ^２）はＪＩＳＡ５９０８パーティクルボードの剥離強度試験に準じた。比強度は曲げ強さ／（嵩密度）^２より算出した。また、機械的強度は比強度、圧縮強度及び剥離強度の値によって判断した。
【００５６】
【表１】

【００５７】
実施例１〜３の水熱処理反応時に天然セルロース繊維原料を添加して合成した珪酸カルシウム水和物による珪酸カルシウム成形体は、比較例１のセルロース繊維原料を添加していないもの及び比較例２〜４のセルロース繊維原料を補強材として添加した場合に得られた珪酸カルシウム成形体と比較して比強度、圧縮強度及び剥離強度において非常に優れていた。また、実施例１〜３における各試験体の裁断面は毛羽立っておらず、加工面が美麗に仕上がっていた。
【００５８】
実施例４〜７：実施例１におけるＮＢＫＰ繊維を１．０重量部（実施例４）、３．０重量部（実施例５）、５．０重量部（実施例６）及び６．０重量部（実施例７）添加した外は、実施例１と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。
【００５９】
実施例１と同様、繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出しているＮＢＫＰ繊維が混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成された珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、いずれも、ゾノトライトであることが同定できた。
【００６０】
比較例５〜７：実施例１におけるＮＢＫＰ繊維を０．１重量部（比較例５）、０．５重量部（比較例６）、１０．０重量部（比較例７）添加した外は、実施例１と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。なお、比較例５，６において合成された珪酸カルシウム水和物はゾノトライトであった。また、比較例７において合成された珪酸カルシウム水和物はＣＳＨであった。
【００６１】
実施例４〜７及び比較例５，６の各試験体について、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強度、剥離強度、比強度の物理的特性を測定した。その結果を表２に示す。
【００６２】
【表２】

【００６３】
実施例８〜１１：実施例１におけるＮＢＫＰ繊維の代わりにＬＢＫＰ繊維１．０重量部（実施例８）、３．０重量部（実施例９）、５．０重量部（実施例１０）及び６．０重量部（実施例１１）添加した外は、実施例１と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。
【００６４】
実施例１と同様、繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出しているＬＢＫＰ繊維が混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成された珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、いずれも、ゾノトライトであることが同定できた。
【００６５】
比較例８〜１０：実施例１におけるＮＢＫＰ繊維の代わりにＬＢＫＰ繊維０．１重量部（比較例８）、０．５重量部（比較例９）、１０重量部（比較例１０）添加した外は、実施例１と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。なお、比較例８，９において合成された珪酸カルシウム水和物はゾノトライトであった。また、比較例１０において合成された珪酸カルシウム水和物はＣＳＨであった。
【００６６】
実施例８〜１１及び比較例８，９の各試験体について、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強度、剥離強度、比強度の物理的特性を測定した。その結果を表３に示す。
【００６７】
【表３】

【００６８】
実施例１２〜１５：実施例１におけるＮＢＫＰ繊維の代わりに故紙パルプ繊維１．０重量部（実施例１２）、３．０重量部（実施例１３）、５．０重量部（実施例１４）及び６．０重量部（実施例１５）添加した外は、実施例１と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。
【００６９】
実施例１と同様、繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している故紙パルプ繊維が混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成された珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、いずれも、ゾノトライトであることが同定できた。
【００７０】
比較例１１〜１３：実施例１におけるＮＢＫＰ繊維の代わりに故紙パルプ繊維０．１重量部（比較例１１）、０．５重量部（比較例１２）、１０重量部（比較例１３）添加した外は、実施例１と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１と同様に裁断して各試験体を得た。なお、比較例１１，１２において合成された珪酸カルシウム水和物はゾノトライトであった。また、比較例１３において合成された珪酸カルシウム水和物はＣＳＨであった。
【００７１】
実施例１２〜１５及び比較例１１，１２の各試験体について、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強度、剥離強度、比強度の物理的特性を測定した。その結果を表４に示す。
【００７２】
【表４】

【００７３】
実施例４〜１５においても、実施例１〜３と同様の効果が得られた。
【００７４】
実施例１６：珪石粉末（ＳｉＯ_２：９７．８％）と消石灰（ＣａＯ：７２．６％）とをＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比１．０に配合した原料粉末固形分１００重量部に対して、ピロリン酸カリウム固形分４重量部を加え、次いで、前記原料粉末固形分１００重量部に対して、ＮＢＫＰ（針葉樹晒しクラフトパルプ）繊維固形分２重量部を加え、さらに、珪石粉末、消石灰粉末、ピロリン酸カリウム及びＮＢＫＰ繊維からなる原料粉末固形分１００重量部に対して、２５重量倍水になるように水を加えて原料スラリーを調製した。続いて、この原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で、攪拌数１００ｒｐｍで攪拌しながら温度２０５℃まで３．０時間で昇温し、この温度で８．０時間保持後、温度９０℃まで２．５時間で降温する条件にて水熱処理反応を行って珪酸カルシウム水和物を合成した。なお、ＮＢＫＰ繊維は、攪拌機又はジューサーミキサー等を使用して水に離解させた膨潤パルプを用いた。
【００７５】
原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で温度２０５℃まで昇温したときのＮＢＫＰ繊維の表面構造を図５及び図６に示し、温度２０５℃で８．０時間保持中における６時間経過後のＮＢＫＰ繊維の表面構造を図７及び図８に示す。また、温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後のＮＢＫＰ繊維の表面構造を図９及び図１０に示し、このときの珪酸カルシウム水和物の粒子構造を図１１及び図１２に示すと共に、ＮＢＫＰ繊維の表面構造と珪酸カルシウム水和物の粒子構造とを図１３に示す。
【００７６】
図９及び図１０に示すように、ＮＢＫＰ繊維表面には珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まって小枝状に晶出しており、珪酸カルシウム水和物には、この絡まった小枝状一次粒子が晶出しているＮＢＫＰ繊維といが栗状のとげが密集してなる珪酸カルシウム水和物粒子（図１１及び図１２参照）とが混在していた（図１３参照）。
【００７７】
合成した珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【００７８】
次に、前記珪酸カルシウム水和物固形分１００重量部に対して、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス固形分６重量部、Ｅガラス繊維固形分２重量部及びカチオン型高分子凝集剤固形分０．２重量部を添加し、攪拌混合した後、２５０×２５０ｍｍの型枠に流し込んで２５０×２５０×２５ｍｍで密度０．５ｇ／ｃｍ^３に設定して脱水プレス成形し、この後、温度１２０℃で１３時間乾燥させて珪酸カルシウム成形体を得た。
【００７９】
得られた珪酸カルシウム成形体は、いが栗状のとげが密集してなる図１１及び図１２に示す珪酸カルシウム水和物粒子の二次粒子に図９及び図１０に示すＮＢＫＰ繊維表面に晶出した小枝状一次粒子が複雑に絡み合って珪酸カルシウム水和物粒子とＮＢＫＰ繊維とが強固に結合した状態で形成されていた。
【００８０】
前記珪酸カルシウム成形体を縦×横×厚さ：２４０×２５×２５ｍｍに裁断して曲げ強さ試験の試験体とし、縦×横×厚さ：２５×２５×５０ｍｍに裁断して圧縮強度試験の試験体とし、縦×横×厚さ：５０×５０×２５ｍｍに裁断して剥離強度試験の試験体とした。
【００８１】
なお、図５は原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で温度２０５℃まで昇温したときの天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造を倍率×１，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図６は図５に示す天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図７は温度２０５℃で８．０時間保持中における６時間経過後の天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造を倍率×１，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図８は図７に示す天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図９は温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造を倍率×１，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図１０は図９に示す天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図１１は温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の珪酸カルシウム水和物の粒子構造を倍率×２，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図１２は図１１に示す珪酸カルシウム水和物の粒子構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真、図１３は温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の珪酸カルシウム水和物の粒子構造と天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造とを倍率×１，５００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【００８２】
実施例１７：実施例１６におけるＮＢＫＰ繊維の代わりにＬＢＫＰ（広葉樹晒しクラフトパルプ）繊維を使用した外は、実施例１６と同様の方法により珪酸カルシウム成形体を得て、さらに、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。
【００８３】
実施例１６と同様、いが栗状のとげが密集してなる球状二次粒子と繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出しているＬＢＫＰ繊維とが混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成した珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【００８４】
実施例１８：実施例１６におけるＮＢＫＰ繊維の代わりに故紙パルプ繊維を使用した外は、実施例１６と同様の方法により珪酸カルシウム成形体を得て、さらに、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。
【００８５】
実施例１６と同様、いが栗状のとげが密集してなる球状二次粒子と繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している故紙パルプ繊維とが混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成した珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【００８６】
比較例１４：珪石粉末（ＳｉＯ_２：９７．８％）と消石灰（ＣａＯ：７２．６％）とをＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比１．０に配合した原料粉末固形分１００重量部に対して、ピロリン酸カリウム固形分４重量部を加え、さらに、珪石粉末、消石灰粉末、ピロリン酸カリウムからなる原料粉末固形分１００重量部に対して、２５重量倍水になるように水を加えて原料スラリーを調製した。続いて、この原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で、攪拌数１００ｒｐｍで攪拌しながら温度２０５℃まで３．０時間で昇温し、この温度で８．０時間保持後、温度９０℃まで２．５時間で降温する条件にて水熱処理反応を行って珪酸カルシウム水和物を合成した。
【００８７】
合成した珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【００８８】
次に、前記珪酸カルシウム水和物固形分１００重量部に対して、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス固形分６重量部、Ｅガラス繊維固形分２重量部及びカチオン型高分子凝集剤固形分０．２重量部を添加し、攪拌混合した後、２５０×２５０ｍｍの型枠に流し込んで２５０×２５０×２５ｍｍで密度０．５ｇ／ｃｍ^３に設定して脱水プレス成形し、この後、温度１２０℃で１３時間乾燥させて珪酸カルシウム成形体を得た。
【００８９】
得られた珪酸カルシウム成形体を実施例１６と同様に裁断して各試験体とした。
【００９０】
比較例１５：比較例１４と同様の方法により合成した珪酸カルシウム水和物固形分１００重量部に対して、ＮＢＫＰ繊維固形分２重量部、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス固形分６重量部、Ｅガラス繊維固形分２重量部及びカチオン型高分子凝集剤固形分０．２重量部を添加し、攪拌混合した後、２５０×２５０ｍｍの型枠に流し込んで２５０×２５０×２５ｍｍで密度０．５ｇ／ｃｍ^３に設定して脱水プレス成形し、この後、温度１２０℃で１３時間乾燥させて珪酸カルシウム成形体を得た。なお、ＮＢＫＰ繊維は、攪拌機又はジューサーミキサー等を使用して水に離解させた膨潤パルプを用いた。
【００９１】
得られた珪酸カルシウム成形体を実施例１６と同様に裁断して各試験体とした。
【００９２】
比較例１６：比較例１５におけるＮＢＫＰ繊維の代わりにＬＢＫＰ繊維を使用した外は、比較例１５と同様の方法により珪酸カルシウム成形体を得、さらに、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。
【００９３】
比較例１７：比較例１５におけるＮＢＫＰ繊維の代わりに故紙パルプ繊維を使用した外は、比較例１５と同様の方法により珪酸カルシウム成形体を得、さらに、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。
【００９４】
実施例１６〜１８及び比較例１４〜１７の各試験体について、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強度、剥離強度、比強度の物理的特性を測定した。その結果を表５に示す。
【００９５】
【表５】

【００９６】
実施例１６〜１８の水熱処理反応時に天然セルロース繊維原料を添加して合成した珪酸カルシウム水和物による珪酸カルシウム成形体は、比較例１４のセルロース繊維原料を添加していないもの及び比較例１５〜１７のセルロース繊維原料を補強材として添加した場合に得られた珪酸カルシウム成形体と比較して、前記実施例１〜３と同様の効果に加えて、保釘性及び耐釘打性が得られた。なお、保釘性及び耐釘打性は試験体の木口面（縦×厚さ：１５０×２５ｍｍの裁断面）の中央に釘を打ち、亀裂や割れの有無の確認により判断した。
【００９７】
実施例１９〜２１：実施例１６におけるＮＢＫＰ繊維を２．５重量部（実施例１９）、５．０重量部（実施例２０）及び６．０重量部（実施例２１）添加した外は、実施例１６と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。
【００９８】
実施例１６と同様、いが栗状のとげが密集してなる球状二次粒子と繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出しているＮＢＫＰ繊維とが混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成された珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【００９９】
比較例１８〜２０：実施例１６におけるＮＢＫＰ繊維を０．１重量部（比較例１８）、０．５重量部（比較例１９）、１０．０重量部（比較例２０）添加した外は、実施例１６と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。なお、比較例１８，１９において合成された珪酸カルシウム水和物はゾノトライトであった。また、比較例２０において合成された珪酸カルシウム水和物はＣＳＨであった。
【０１００】
実施例１９〜２１及び比較例１８，１９の各試験体について、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強度、剥離強度、比強度の物理的特性を測定した。その結果を表６に示す。
【０１０１】
【表６】

【０１０２】
実施例２２〜２４：実施例１６におけるＮＢＫＰ繊維の代わりにＬＢＫＰ繊維２．５重量部（実施例２２）、５．０重量部（実施例２３）及び６．０重量部（実施例２４）添加した外は、実施例１６と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。
【０１０３】
実施例１６と同様、いが栗状のとげが密集してなる球状二次粒子と繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出しているＬＢＫＰ繊維とが混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成された珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【０１０４】
比較例２１〜２３：実施例１６におけるＮＢＫＰ繊維の代わりにＬＢＫＰ繊維０．１重量部（比較例２１）、０．５重量部（比較例２２）、１０重量部（比較例２３）添加した外は、実施例１６と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。なお、比較例２１，２２において合成された珪酸カルシウム水和物はゾノトライトであった。また、比較例２３において合成された珪酸カルシウム水和物はＣＳＨであった。
【０１０５】
実施例２２〜２４及び比較例２１，２２の各試験体について、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強度、剥離強度、比強度の物理的特性を測定した。その結果を表７に示す。
【０１０６】
【表７】

【０１０７】
実施例２５〜２７：実施例１６におけるＮＢＫＰ繊維の代わりに故紙パルプ繊維２．５重量部（実施例２５）、５．０重量部（実施例２６）及び６．０重量部（実施例２７）添加した外は、実施例１６と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。
【０１０８】
実施例１６と同様、いが栗状のとげが密集してなる球状二次粒子と繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している故紙パルプ繊維とが混在した珪酸カルシウム水和物が合成されていた。また、合成された珪酸カルシウム水和物を真空濾過後、温度１１０℃で１２時間乾燥させた生成物について、粉末Ｘ線回折により測定したところ、ゾノトライトであることが同定できた。
【０１０９】
比較例２４〜２６：実施例１６におけるＮＢＫＰ繊維の代わりに故紙パルプ繊維０．１重量部（比較例２４）、０．５重量部（比較例２５）、１０重量部（比較例２６）添加した外は、実施例１６と同様の方法により各珪酸カルシウム成形体を得て、更に、実施例１６と同様に裁断して各試験体を得た。なお、比較例２４，２５において合成された珪酸カルシウム水和物はゾノトライトであった。また、比較例２６において合成された珪酸カルシウム水和物はＣＳＨであった。
【０１１０】
実施例２５〜２７及び比較例２４，２５の各試験体について、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強度、剥離強度、比強度の物理的特性を測定した。その結果を表８に示す。
【０１１１】
【表８】

【０１１２】
実施例１９〜２７においても、実施例１６〜１８と同様の効果が得られた。
【０１１３】
【発明の効果】
本発明によれば、珪酸カルシウム成形体における珪酸カルシウム水和物粒子と繊維表面に珪酸カルシウム水和物の一次粒子が絡まった小枝状に晶出している天然セルロース繊維との間の結合力が強固になるから、嵩密度、曲げ強さ、圧縮強度、剥離強度、比強度の物理的特性が向上して、軽量性にして高い機械的強度を有し、かつ、加工面や研磨面の加工性が向上した珪酸カルシウム成形体及びその製造方法を提供することができる。
【０１１４】
なお、セルロース繊維原料に故紙パルプ繊維を使用すれば、珪酸カルシウム成形体を安価にするだけでなく、木材資源を有用に使用することができ、環境問題、リサイクルに貢献することができる。
【０１１５】
従って、本発明の産業上での利用性は非常に高いと言える。
【図面の簡単な説明】
【図１】原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で温度２０５℃まで昇温して温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の天然セルロース繊維の表面構造を倍率×１，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図２】図１に示す天然セルロース繊維の表面構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図３】原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で温度２０５℃まで昇温して温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の珪酸カルシウム水和物の粒子構造を倍率×２，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図４】図３に示す珪酸カルシウム水和物の粒子構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図５】原料スラリーを攪拌式オートクレーブ中で温度２０５℃まで昇温したときの天然セルロース繊維の表面構造を倍率×１，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図６】図５に示す天然セルロース繊維の表面構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図７】温度２０５℃で８．０時間保持中における６時間経過後の天然セルロース繊維の表面構造を倍率×１，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図８】図７に示す天然セルロース繊維の表面構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図９】温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の天然セルロース繊維の表面構造を倍率×１，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図１０】図９に示す天然セルロース繊維の表面構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図１１】温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の珪酸カルシウム水和物の粒子構造を倍率×２，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図１２】図１１に示す珪酸カルシウム水和物の粒子構造を倍率×５，０００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。
【図１３】温度２０５℃で８．０時間保持中における８時間経過後の珪酸カルシウム水和物の粒子構造と天然セルロース（ＮＢＫＰ）繊維の表面構造とを倍率×１，５００にて示す図面代用電子顕微鏡写真である。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a calcium silicate molded body obtained by subjecting a raw material slurry containing a natural cellulose fiber raw material to a hydrothermal treatment and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
As is well known, the calcium silicate molded body used for building materials, etc. has performance such as light weight, high strength, nonflammability, heat resistance, heat insulation, decay resistance, dimensional stability, humidity control and workability. As a method for improving and improving these performances, a calcium silicate molded body containing pulp fibers is widely used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, even if the conventional calcium silicate molded body is improved in terms of lightness and mechanical strength, the pulp fiber becomes fluffy on the processed surface after being subjected to saw cutting and router processing due to the influence of the pulp fiber, There is a problem that the workability of the machined surface and the polished surface is poor, and the mechanical strength is not improved even if the workability such as the machined surface and the polished surface are improved Had.
[0004]
Therefore, the present inventors, such as light weight, high strength, non-flammability, heat resistance, heat insulation, decay resistance, dimensional stability, humidity control and workability of calcium silicate molded bodies used for building materials, etc. As a technical issue, we aim to provide a calcium silicate compact that is lightweight and has high mechanical strength and is excellent in workability of processed and polished surfaces. Therefore, in the process of repeated research, in order to improve the mechanical strength, simply mixing the pulp fiber with the calcium silicate molded article has a poor binding force between the calcium silicate hydrate particles and the pulp fiber, Even if the amount of pulp fiber added is increased to improve dispersibility, it has been estimated that there is a limit to the improvement in mechanical strength.
[0005]
And, in order to increase the binding force between the calcium silicate hydrate particles and the pulp fiber, the surface structure of the pulp fiber is likely to be compatible with the calcium silicate hydrate, and should be in a high affinity state. As a result of earning the idea and further research, if natural cellulose fiber raw material is added when synthesizing calcium silicate hydrate, natural cellulose fiber is produced in the process of calcium silicate hydrate formation by autoclave hydrothermal treatment. The primary particle of calcium silicate hydrate crystallizes in the form of twigs entangled on the fiber surface of the raw material, and the particle growth reaction of the calcium silicate hydrate proceeds, and the tangled primary particles in the entangled state crystallize on the fiber surface. If the natural cellulose fiber raw material and calcium silicate hydrate particles are molded and dried in a mixed state, the silicate calcium In addition to strengthening the bonding force between um hydrate particles and natural cellulose fiber fibers, we have obtained the remarkable knowledge that processability of the machined surface and polished surface has been improved, and have achieved the above technical problem. is there.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The technical problem can be solved by the present invention as follows.
[0007]
That is, the calcium silicate molded body according to the present invention has a solid content of 1 with respect to a solid content of 100 parts by weight in a mixture of a crystalline silicic acid raw material, a calcareous raw material, water, and the crystalline silicic acid raw material and the calcareous raw material. Natural cellulose crystallized in the form of twigs in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface by hydrothermal treatment of a raw material slurry containing 0.0 to 6.0 parts by weight of natural cellulose fiber raw material A calcium silicate hydrate containing a fiber raw material is synthesized, and the calcium silicate hydrate is molded and dried.
[0008]
Moreover, the calcium silicate molded body according to the present invention has a solid content of 0 with respect to 100 parts by weight of a solid content in a mixture of a crystalline silicic acid raw material, a calcareous raw material, water, and the crystalline silicic acid raw material and the calcareous raw material. A raw material slurry containing 5 to 6.0 parts by weight of a phosphate and a natural cellulose fiber raw material having a solid content of 1.0 to 6.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content in the mixture is water. By performing a heat treatment reaction, a calcium silicate hydrate containing a natural cellulose fiber raw material crystallized in a twig-like shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface is synthesized to produce the calcium silicate hydrate. Molded and dried.
[0009]
Moreover, the manufacturing method of the calcium-silicate molded object which concerns on this invention is a solid content 1.0-6.0 weight with respect to 100 weight part of solid content in a mixture with a crystalline silicic acid raw material, a calcareous raw material, and water. Part of natural cellulose fiber raw material is added to prepare a raw material slurry, and then the raw material slurry is hydrothermally reacted to crystallize into a twig shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface A calcium silicate hydrate containing a natural cellulose fiber raw material is synthesized, and thereafter, a reinforcing agent is added to the calcium silicate hydrate, followed by molding and drying.
[0010]
Furthermore, the manufacturing method of the calcium-silicate molded object which concerns on this invention is a solid content 0.5-6.0 weight with respect to 100 weight part of solid content in the mixture in a crystalline silicic acid raw material, a calcareous raw material, and water. Part of phosphate, and further, a raw material slurry is prepared by adding 1.0 to 6.0 parts by weight of a natural cellulose fiber raw material with respect to 100 parts by weight of the solid content in the mixture. Then, the raw material slurry is hydrothermally reacted to synthesize calcium silicate hydrate containing natural cellulose fiber raw material crystallized in a twig shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface. Thereafter, a reinforcing agent is added to the calcium silicate hydrate, followed by molding and drying.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below.
[0012]
Embodiment 1 FIG.
[0013]
If the manufacturing method of the calcium-silicate molded object in this Embodiment is demonstrated, first, with respect to 100 weight part of mixture solid content of this crystalline silicic acid raw material and a calcareous raw material to the mixture of a crystalline silicic acid raw material, a calcareous raw material, and water And adding a natural cellulose fiber raw material having a solid content of 1.0 to 6.0 parts by weight, and uniformly stirring and mixing under conditions such as normal temperature, normal pressure, or normal temperature to obtain a raw material slurry, Alternatively, in the stirring and mixing process, a raw material slurry containing an intermediate product of CSH is obtained, and subsequently, the raw material slurry is hydrothermally treated by an autoclave, whereby primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface. A calcium silicate hydrate is synthesized in which the natural cellulose fiber raw material crystallized in a twig shape and calcium silicate hydrate particles are mixed, and then the calcium silicate hydrate If necessary by adding and mixing the various reinforcing materials molding, to produce a calcium silicate molded product through the drying step.
[0014]
As the crystalline silicic acid raw material, for example, if silica stone, silica sand, or the like is used, it can be easily obtained at a low cost, so that the manufacturing cost can be reduced.
[0015]
As the calcareous raw material, for example, quick lime, powdered slaked lime obtained by dry digestion of quick lime, slurry-like slaked lime (lime milk) obtained by wet digestion of quick lime with a large amount of water may be used.
[0016]
As the natural cellulose fiber raw material, for example, softwood pulp, hardwood pulp, non-wood pulp, waste paper pulp, chaff, bamboo fiber, etc. may be used. In addition, if the cellulose fiber raw material is disaggregated with a mixer, a pulper, etc., and the cellulose fiber raw material is beaten with a refiner, Peter, etc., and the fiber is subjected to swelling and fibrillation, the crystalline silicic acid raw material, It can be uniformly mixed with a raw material slurry consisting of a calcareous raw material and water.
[0017]
Although there is no restriction | limiting in particular as a mixing method of each raw material, It is preferable that it stirs and mixes in conditions, such as normal temperature normal pressure, heating normal pressure, and heating pressurization, and each raw material is mixed uniformly. Moreover, reaction may be accelerated | stimulated in this stirring and mixing process, and it may become the raw material slurry containing the intermediate product called CSH.
[0018]
Calcium silicate hydrate is a crystalline calcium silicate hydrate generally called zonotlite tobermorite, which can be obtained by hydrothermal treatment reaction of crystalline silicic acid raw material, calcareous raw material and water in an autoclave. Mixing ratio of crystalline silicic acid raw material and calcareous raw material, which is a synthesis condition when synthesizing calcium hydrate, that is, CaO / SiO ₂ The molar ratio is, for example, in the range of 0.85 to 1.20 for zonotlite, and in the range of 0.60 to 0.95 for tobermorite, and the solid content of the mixture of the crystalline silicic acid raw material and the calcareous raw material. In consideration of the dispersibility of the natural cellulose fiber raw material in the solid content of 1.0 to 6.0 parts by weight and the aqueous raw material slurry with respect to 100 parts by weight, preferably 1.0 to 3.0 parts by weight of solid content It is good to do. The water / solid content (crystalline silicic acid raw material + calcium raw material + cellulose fiber raw material) ratio is in the range of 10-50, preferably in the range of 15-30.
[0019]
As a result, in the formation process of calcium silicate hydrate by the autoclave hydrothermal treatment reaction, twig-like primary particles in the entangled state crystallize on the fiber surface of the natural cellulose fiber raw material (this crystallization state can be confirmed by an electron microscope) ) In the molding and drying process, the twig-like primary particles crystallized on the natural cellulose fiber surface and the calcium silicate hydrate particles are intertwined in a complex manner, and between the secondary particles of calcium silicate hydrate in the calcium silicate molded body In addition, since the bonding strength with the fibers becomes strong, a calcium silicate molded body having high mechanical strength with reduced weight and improved workability of the processed surface and polished surface can be obtained.
[0020]
The hydrothermal treatment reaction is preferably carried out using a stirring autoclave at a reaction temperature of 150 to 230 ° C. for 1 to 12 hours.
[0021]
Reinforcing fibers, polymer emulsions and flocculants may be added to the calcium silicate hydrate.
[0022]
As the reinforcing fiber, for example, glass fiber, pulp fiber, carbon fiber, vinylon fiber, polypropylene fiber, polyethylene fiber or the like may be used. The total addition amount of the reinforcing fibers and the addition amount of the cellulose fiber raw material is preferably 1 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of calcium silicate hydrate. If the solid content exceeds 10 parts by weight, the fibers tend to be agglomerated and are not uniformly dispersed, so that the strength may be reduced.
[0023]
As the polymer emulsion, a styrene-butadiene copolymer, an acrylonitrile-butadiene copolymer, a styrene-acrylic copolymer, an ethylene-vinyl acetate copolymer, or the like may be used. The amount of the polymer emulsion added is calcium silicate water. The solid content is preferably 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content. If the solid content exceeds 30 parts by weight, the incombustibility of the calcium silicate molded article is impaired.
[0024]
As the flocculant, a polyacrylamide cationic polymer flocculant may be used. Further, if necessary, an inorganic flocculant such as aluminum sulfate or polyaluminum chloride may be used in combination. By using an inorganic flocculant, the solid content in the mixed slurry such as calcium silicate hydrate, reinforcing fiber and polymer emulsion forms a small floc by the coagulation action, and further by using a cationic polymer flocculant A small floc can be changed into a large floc and formed by agglomeration. By these actions, the moldability of the calcium silicate molded body at the time of dehydration and pressure molding, particularly the dehydrability, can be improved, and the polymer emulsion can be well fixed in the calcium silicate molded body.
[0025]
The addition amount of the flocculant is preferably 0.1 to 5.0 parts by weight of the solid content with respect to 100 parts by weight of the solid content of calcium silicate hydrate, and the addition amount of the flocculant is 0.1 part by weight of the solid content. If it is less than 5, the polymer emulsion will not be firmly fixed to calcium silicate hydrate and reinforcing fiber. If the solid content exceeds 5.0 parts by weight, the fluidity of calcium silicate hydrate will be lost, and the reinforcement in calcium silicate hydrate will be lost. It becomes difficult to uniformly disperse and mix the materials and put them into the press form.
[0026]
The molding method of the calcium silicate molded body may be a press molding method in which various reinforcing materials are added to calcium silicate hydrate, mixed and charged into a press mold, and then dehydrated and pressed. An extrusion molding method or a papermaking molding method can be applied according to the purpose of use and application. Moreover, the drying temperature of a calcium-silicate molded object is 100-180 degreeC, Preferably it is 105-160 degreeC.
[0027]
Embodiment 2. FIG.
[0028]
If the manufacturing method of the calcium silicate molded object in this Embodiment is demonstrated, first, it will be in the mixture of crystalline silicic acid raw material, calcareous raw material, and water, and the solid content of the mixture of crystalline silicic acid raw material and calcareous raw material will be 100 parts by weight. On the other hand, a phosphate having a solid content of 0.5 to 6.0 parts by weight is added, and the natural cellulose fiber raw material having a solid content of 1.0 to 6.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the mixture solids. To obtain a raw material slurry by uniformly stirring and mixing under conditions such as normal temperature and pressure, heating and pressure, or heating and pressure, or a raw material slurry containing an intermediate product of CSH in the stirring and mixing process Subsequently, the raw material slurry is hydrothermally treated by an autoclave to synthesize calcium silicate hydrate, and thereafter, various reinforcing materials are added to and mixed with the calcium silicate hydrate as necessary. , Producing calcium silicate shaped body through 燥 process.
[0029]
As the phosphate, sodium tripolyphosphate, sodium hexametaphosphate, sodium pyrophosphate, potassium pyrophosphate, disodium phosphate, dipotassium phosphate and the like can be used.
[0030]
A mixture of a crystalline silicic acid raw material and a calcareous raw material with a solid content of 100 parts by weight, at least one type of phosphate is contained in a solid content of 0.5 to 6.0 parts by weight, preferably a crystalline silicic acid raw material and a calcareous raw material. Depending on the type and reactivity, it is preferable to add 2.5 to 5.0 parts by weight of solid content. The natural cellulose fiber raw material preferably has a solid content of 1.0 to 6.0 parts by weight and a solid content of 1.0 to 3. It is good to add 0 part by weight. The water / solid content (crystalline silicic acid raw material + calcium raw material + phosphate + cellulose fiber raw material) ratio is in the range of 10-50, preferably in the range of 15-30.
[0031]
Thereby, in the calcium silicate hydrate, spherical secondary particles (see FIGS. 11 and 12 described later) in which the chestnut-shaped thorns are densely formed on the surface which can be seen with an electron microscope are formed. These secondary particles are sprinkled with chestnut-shaped thorns and twig-like primary particles of natural cellulose fibers crystallized in a state where twig-like primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface (see FIGS. 9 and 10 below). (See FIG. 13), the binding force between the secondary particles of calcium silicate hydrate in the calcium silicate molded body and the natural cellulose fiber is further increased.
[0032]
In this embodiment, in addition to the first embodiment, further nail retention and nailing resistance can be obtained.
[0033]
【Example】
Next, examples and comparative examples will be described. In addition, this invention is not limited to a following example.
[0034]
Example 1: Silica powder (SiO 2 ₂ : 97.8%) and slaked lime (CaO: 72.6%) ₂ 2 parts by weight of NBKP (softwood bleached kraft pulp) fiber solids are added to 100 parts by weight of the raw material powder solids blended in a molar ratio of 1.0, and then the raw material powder solids composed of silica stone powder, slaked lime powder and NBKP Water was added to 100 parts by weight so as to obtain 25 times by weight water to prepare a raw material slurry. Subsequently, the raw material slurry was heated in a stirring autoclave at a stirring speed of 100 rpm to a temperature of 205 ° C. over 3.0 hours, held at this temperature for 8.0 hours, and then heated to a temperature of 90 ° C. for 2.5 hours. Calcium silicate hydrate was synthesized by performing a hydrothermal treatment under conditions where the temperature was lowered over time. In addition, the NBKP fiber used the swelling pulp disaggregated in water using a stirrer or a juicer mixer.
[0035]
As shown in the electron micrographs of FIGS. 1 and 2, the NBKP fiber surface is crystallized in a state where twig-like primary particles of calcium silicate hydrate are entangled, and this entanglement is observed in the calcium silicate hydrate. In addition, NBKP fibers from which twig primary particles were crystallized and calcium silicate hydrate particles shown in FIGS. 3 and 4 were mixed.
[0036]
A product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction, and as a result, it was identified as zonotlite.
[0037]
Next, 6 parts by weight of styrene-butadiene copolymer latex, 2 parts by weight of E glass fiber solids, and 0.03 parts by weight of cationic polymer flocculant solids with respect to 100 parts by weight of calcium silicate hydrate solids. After adding 2 parts by weight and stirring and mixing, it was poured into a 250 × 250 mm mold and 250 × 250 × 25 mm with a density of 0.5 g / cm. ³ And dehydration press molding, followed by drying at a temperature of 120 ° C. for 13 hours to obtain a calcium silicate molded body.
[0038]
The obtained calcium silicate molded product was obtained by intricately intertwining the secondary particles of the calcium silicate hydrate particles shown in FIGS. 3 and 4 with the twig-like primary particles crystallized on the NBKP fiber surface shown in FIGS. 1 and 2. The calcium hydrate particles and NBKP fibers were formed in a bonded state.
[0039]
The calcium silicate molded body is cut into a length × width × thickness: 240 × 25 × 25 mm to obtain a specimen for a bending strength test, and is cut into a length × width × thickness: 25 × 25 × 50 mm to obtain a compressive strength test. The specimen was cut into a length × width × thickness: 50 × 50 × 25 mm to obtain a peel strength test specimen.
[0040]
FIG. 1 shows the surface structure of natural cellulose (NBKP) fiber after 8 hours while the raw material slurry was heated to 205 ° C. in a stirring autoclave and maintained at 205 ° C. for 8.0 hours. FIG. 2 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of the natural cellulose (NBKP) fiber shown in FIG. 1 at a magnification of 5,000, and FIG. An electron micrograph in place of a drawing showing the particle structure of calcium silicate hydrate after lapse of 8 hours while raising the temperature to 205 ° C. in an autoclave and holding at 205 ° C. for 8.0 hours, FIG. 4 is a drawing-substituting electron micrograph showing the particle structure of the calcium silicate hydrate shown in FIG. 3 at a magnification of 5,000.
[0041]
Example 2: A calcium silicate molded body was obtained by the same method as in Example 1 except that LBKP (hardwood bleached kraft pulp) fiber was used instead of NBKP in Example 1, and in the same manner as in Example 1. Each specimen was obtained by cutting.
[0042]
Similar to Example 1, calcium silicate hydrate was synthesized in which LBKP fibers crystallized in the form of twigs in which primary particles of calcium silicate hydrate were entangled on the fiber surface were synthesized. Further, the product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction. As a result, it was identified as zonotlite.
[0043]
Example 3 A calcium silicate molded body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the waste paper pulp fiber was used instead of NBKP in Example 1, and further cut in the same manner as in Example 1 for each test. Got the body.
[0044]
Similar to Example 1, calcium silicate hydrate was synthesized in which the waste paper pulp fibers crystallized in the form of twigs in which the primary particles of calcium silicate hydrate were entangled on the fiber surface. Further, the product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction. As a result, it was identified as zonotlite.
[0045]
Comparative Example 1: Silica powder (SiO ₂ : 97.8%) and slaked lime (CaO: 72.6%) ₂ A raw material slurry was prepared by adding water to 100 parts by weight of the solid content of the raw material powder blended at a molar ratio of 1.0 so that the water was 25 times by weight water. Subsequently, the raw material slurry was heated in a stirring autoclave at a stirring speed of 100 rpm to a temperature of 205 ° C. over 3.0 hours, held at this temperature for 8.0 hours, and then heated to a temperature of 90 ° C. for 2.5 hours. Calcium silicate hydrate was synthesized by performing a hydrothermal treatment under conditions where the temperature was lowered over time.
[0046]
A product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction, and as a result, it was identified as zonotlite.
[0047]
Next, 6 parts by weight of styrene-butadiene copolymer latex, 2 parts by weight of E glass fiber solids, and 0.03 parts by weight of cationic polymer flocculant solids with respect to 100 parts by weight of calcium silicate hydrate solids. After adding 2 parts by weight and stirring and mixing, it was poured into a 250 × 250 mm mold and 250 × 250 × 25 mm with a density of 0.5 g / cm. ³ And dehydration press molding, followed by drying at a temperature of 120 ° C. for 13 hours to obtain a calcium silicate molded body.
[0048]
The obtained calcium silicate molded body was cut in the same manner as in Example 1 to obtain test specimens.
[0049]
Comparative Example 2: With respect to 100 parts by weight of calcium silicate hydrate solids synthesized by the same method as Comparative Example 1, NBKP fiber solids 2 parts by weight, styrene-butadiene copolymer latex solids 6 parts by weight, E After adding 2 parts by weight of glass fiber solids and 0.2 parts by weight of solids of cationic polymer flocculant, the mixture was stirred and mixed, poured into a 250 × 250 mm mold and a density of 0.5 g / 250 × 250 × 25 mm. cm ³ And dehydration press molding, followed by drying at a temperature of 120 ° C. for 13 hours to obtain a calcium silicate molded body. In addition, the NBKP fiber used the swelling pulp disaggregated in water using a stirrer or a juicer mixer.
[0050]
The obtained calcium silicate molded body was cut in the same manner as in Example 1 to obtain test specimens.
[0051]
Comparative Example 3: A calcium silicate molded body was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that LBKP fiber was used instead of the NBKP fiber in Comparative Example 2, and each specimen was cut in the same manner as in Example 1. Got.
[0052]
Comparative Example 4: A calcium silicate molded body was obtained in the same manner as in Comparative Example 2 except that the waste paper pulp fiber was used instead of the NBKP fiber in Comparative Example 2, and further cut in the same manner as in Example 1 for each test. Got the body.
[0053]
In Comparative Examples 2 to 4, the same calcium silicate hydrate crystals as the twig-like primary particles in Examples 1 to 3 were not crystallized on the NBKP fiber, LBKP fiber and the waste paper pulp fiber surface.
[0054]
About each test body of Examples 1-3 and Comparative Examples 1-4, the physical characteristics of bulk density, bending strength, compressive strength, peel strength, and specific strength were measured. The results are shown in Table 1.
[0055]
The bulk density (unit: g / cm ³ ) Is the absolute dry weight of the specimen (g) / volume of the specimen (cm ³ ). Bending strength (unit: kgf / cm ² ) In accordance with the bending strength test of JIS Z 2101 wood. Compressive strength (unit: kgf / cm ² ) In accordance with the compressive strength test of JIS Z 2101 wood. Peel strength (unit: kgf / cm ² ) In accordance with the peel strength test of JIS A 5908 particle board. Specific strength is bending strength / (bulk density) ² Calculated from The mechanical strength was judged by the values of specific strength, compressive strength and peel strength.
[0056]
[Table 1]

[0057]
The calcium silicate molded object by the calcium silicate hydrate synthesize | combined by adding a natural cellulose fiber raw material at the time of the hydrothermal reaction of Examples 1-3, the thing which does not add the cellulose fiber raw material of the comparative example 1, and the comparative examples 2- Compared with the calcium silicate molded body obtained when 4 cellulose fiber raw materials were added as a reinforcing material, the specific strength, compressive strength, and peel strength were very excellent. Moreover, the cut surface of each test body in Examples 1-3 was not fluffy, and the processing surface was finished beautifully.
[0058]
Examples 4 to 7: 1.0 part by weight (Example 4), 3.0 parts by weight (Example 5), 5.0 parts by weight (Example 6) and 6.0 parts by weight of NBKP fiber in Example 1 Except for the addition of parts (Example 7), each calcium silicate compact was obtained in the same manner as in Example 1, and further cut in the same manner as in Example 1 to obtain each test specimen.
[0059]
Similar to Example 1, calcium silicate hydrate was synthesized in which NBKP fibers crystallized in the form of twigs in which primary particles of calcium silicate hydrate were entangled on the fiber surface were synthesized. Moreover, when the synthesized calcium silicate hydrate was subjected to vacuum filtration and then dried for 12 hours at a temperature of 110 ° C., the product was measured by powder X-ray diffraction.
[0060]
Comparative Examples 5 to 7: Except for adding 0.1 part by weight (Comparative Example 5), 0.5 part by weight (Comparative Example 6) and 10.0 parts by weight (Comparative Example 7) of NBKP fiber in Example 1, Each calcium silicate molded body was obtained by the same method as in Example 1, and further cut in the same manner as in Example 1 to obtain each specimen. In addition, the calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Examples 5 and 6 was zonotlite. The calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Example 7 was CSH.
[0061]
About each test body of Examples 4-7 and Comparative Examples 5 and 6, the physical properties of bulk density, bending strength, compressive strength, peel strength, and specific strength were measured. The results are shown in Table 2.
[0062]
[Table 2]

[0063]
Examples 8 to 11: In place of the NBKP fiber in Example 1, 1.0 part by weight of LBKP fiber (Example 8), 3.0 parts by weight (Example 9), 5.0 parts by weight (Example 10) and Except for adding 6.0 parts by weight (Example 11), each calcium silicate molded body was obtained by the same method as in Example 1, and further cut in the same manner as in Example 1 to obtain each specimen.
[0064]
Similar to Example 1, calcium silicate hydrate was synthesized in which LBKP fibers crystallized in the form of twigs in which primary particles of calcium silicate hydrate were entangled on the fiber surface were synthesized. Moreover, when the synthesized calcium silicate hydrate was subjected to vacuum filtration and then dried for 12 hours at a temperature of 110 ° C., the product was measured by powder X-ray diffraction.
[0065]
Comparative Examples 8 to 10: In addition to NBKP fiber in Example 1, 0.1 part by weight of LBKP fiber (Comparative Example 8), 0.5 part by weight (Comparative Example 9), and 10 parts by weight (Comparative Example 10) were added. Obtained each calcium-silicate molded object by the method similar to Example 1, and also cut | judged similarly to Example 1, and obtained each test body. In addition, the calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Examples 8 and 9 was zonotlite. The calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Example 10 was CSH.
[0066]
About each test body of Examples 8-11 and Comparative Examples 8 and 9, the physical characteristics of bulk density, bending strength, compressive strength, peel strength, and specific strength were measured. The results are shown in Table 3.
[0067]
[Table 3]

[0068]
Examples 12 to 15: Instead of NBKP fiber in Example 1, 1.0 part by weight of waste paper pulp fiber (Example 12), 3.0 parts by weight (Example 13), 5.0 parts by weight (Example 14) And 6.0 parts by weight (Example 15), except that each calcium silicate molded body was obtained in the same manner as in Example 1, and further cut in the same manner as in Example 1 to obtain each specimen. .
[0069]
Similar to Example 1, calcium silicate hydrate was synthesized in which the waste paper pulp fibers crystallized in the form of twigs in which the primary particles of calcium silicate hydrate were entangled on the fiber surface. Moreover, when the synthesized calcium silicate hydrate was subjected to vacuum filtration and then dried for 12 hours at a temperature of 110 ° C., the product was measured by powder X-ray diffraction.
[0070]
Comparative Examples 11 to 13: Instead of NBKP fiber in Example 1, 0.1 part by weight of waste paper pulp fiber (Comparative Example 11), 0.5 part by weight (Comparative Example 12), and 10 parts by weight (Comparative Example 13) were added. The outside obtained each calcium-silicate molded object by the method similar to Example 1, and also cut | judged similarly to Example 1, and obtained each test body. In addition, the calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Examples 11 and 12 was zonotlite. Moreover, the calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Example 13 was CSH.
[0071]
About each test body of Examples 12-15 and Comparative Examples 11 and 12, the physical properties of bulk density, bending strength, compressive strength, peel strength, and specific strength were measured. The results are shown in Table 4.
[0072]
[Table 4]

[0073]
In Examples 4 to 15, the same effects as in Examples 1 to 3 were obtained.
[0074]
Example 16: Silica powder (SiO 2 ₂ : 97.8%) and slaked lime (CaO: 72.6%) ₂ 4 parts by weight of potassium pyrophosphate solids are added to 100 parts by weight of the raw material powder solids blended in a molar ratio of 1.0, and then NBKP (coniferous tree bleached kraft pulp is added to 100 parts by weight of the raw material powders solids. ) Add 2 parts by weight of fiber solids, and then add water to the raw material solids content of 100 parts by weight of silica powder, slaked lime powder, potassium pyrophosphate and NBKP fiber to add 25 times the water. A slurry was prepared. Subsequently, the raw material slurry was heated in a stirring autoclave at a stirring speed of 100 rpm to a temperature of 205 ° C. over 3.0 hours, held at this temperature for 8.0 hours, and then heated to a temperature of 90 ° C. for 2.5 hours. Calcium silicate hydrate was synthesized by performing a hydrothermal treatment under conditions where the temperature was lowered over time. In addition, the NBKP fiber used the swelling pulp disaggregated in water using a stirrer or a juicer mixer.
[0075]
The surface structure of the NBKP fiber when the raw material slurry is heated to 205 ° C. in a stirring autoclave is shown in FIGS. 5 and 6, and the NBKP fiber after 6 hours has elapsed at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours. The surface structure is shown in FIGS. 9 and 10 show the surface structure of NBKP fiber after 8 hours while being held at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours, and the particle structure of calcium silicate hydrate at this time is shown in FIGS. FIG. 13 shows the surface structure of NBKP fibers and the particle structure of calcium silicate hydrate.
[0076]
As shown in FIGS. 9 and 10, primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the surface of the NBKP fiber and crystallized in a twig shape. The entangled twig-like primary particles are included in the calcium silicate hydrate. The crystallized NBKP fibers were mixed with calcium silicate hydrate particles (see FIGS. 11 and 12) in which garnet chestnuts were densely packed (see FIG. 13).
[0077]
A product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction, and as a result, it was identified as zonotlite.
[0078]
Next, 6 parts by weight of styrene-butadiene copolymer latex, 2 parts by weight of E glass fiber solids, and 0.03 parts by weight of cationic polymer flocculant solids with respect to 100 parts by weight of calcium silicate hydrate solids. After adding 2 parts by weight and stirring and mixing, it was poured into a 250 × 250 mm mold and 250 × 250 × 25 mm with a density of 0.5 g / cm. ³ And dehydration press molding, followed by drying at a temperature of 120 ° C. for 13 hours to obtain a calcium silicate molded body.
[0079]
The obtained calcium silicate molded body was obtained by forming crystals on the surface of the NBKP fiber shown in FIGS. 9 and 10 into secondary particles of calcium silicate hydrate particles shown in FIGS. The twig-like primary particles that emerged were intertwined in a complex manner, and the calcium silicate hydrate particles and the NBKP fibers were tightly bound.
[0080]
The calcium silicate molded body is cut into a length × width × thickness: 240 × 25 × 25 mm to obtain a specimen for a bending strength test, and is cut into a length × width × thickness: 25 × 25 × 50 mm to obtain a compressive strength test. The specimen was cut into a length × width × thickness: 50 × 50 × 25 mm to obtain a peel strength test specimen.
[0081]
5 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of natural cellulose (NBKP) fiber at a magnification of 1,000 when the raw material slurry is heated to 205 ° C. in a stirring autoclave, and FIG. FIG. 7 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of natural cellulose (NBKP) fiber shown in FIG. 5 at a magnification of 5,000, and FIG. 7 shows natural cellulose (NBKP) after 6 hours at 8.0 ° C. at 205 ° C. ) Drawing substitute electron micrograph showing the surface structure of the fiber at a magnification of 1,000, FIG. 8 is a drawing substitute electron micrograph showing the surface structure of the natural cellulose (NBKP) fiber shown in FIG. 7 at a magnification of × 5,000. FIG. 9 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of natural cellulose (NBKP) fiber after lapse of 8 hours at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours at a magnification of 1,000. FIG. 10 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of the natural cellulose (NBKP) fiber shown in FIG. 9 at a magnification of 5,000, and FIG. 11 is 8 hours at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours. FIG. 12 shows the particle structure of calcium silicate hydrate shown in FIG. 11 at a magnification of 5,000. FIG. 12 shows the particle structure of calcium silicate hydrate at the magnification of 2,000. FIG. 13 shows the particle structure of calcium silicate hydrate and the surface structure of natural cellulose (NBKP) fibers after lapse of 8 hours while being held at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours. FIG.
[0082]
Example 17: A calcium silicate molded body was obtained in the same manner as in Example 16, except that LBKP (hardwood bleached kraft pulp) fiber was used instead of the NBKP fiber in Example 16, and the same as in Example 16 was further obtained. Each specimen was obtained by cutting.
[0083]
As in Example 16, silicic acid containing spherical secondary particles in which potato chestnut-shaped thorns are densely mixed with LBKP fibers crystallized in a twig shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface. Calcium hydrate was synthesized. Further, the product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction. As a result, it was identified as zonotlite.
[0084]
Example 18: A calcium silicate molded body was obtained by the same method as in Example 16 except that the waste paper pulp fiber was used instead of the NBKP fiber in Example 16, and further cut in the same manner as in Example 16 to obtain each. A specimen was obtained.
[0085]
Similar to Example 16, spherical secondary particles in which potato chestnut-shaped thorns are densely mixed with waste paper pulp fibers crystallized in a twig shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface. Calcium silicate hydrate was synthesized. Further, the product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction. As a result, it was identified as zonotlite.
[0086]
Comparative Example 14: Silica powder (SiO ₂ : 97.8%) and slaked lime (CaO: 72.6%) ₂ 4 parts by weight of potassium pyrophosphate solid content is added to 100 parts by weight of raw material powder solid content blended at a molar ratio of 1.0, and further 100 parts by weight of raw material powder solid content consisting of silica powder, slaked lime powder, and potassium pyrophosphate. On the other hand, water was added so that it might become 25 weight times water, and the raw material slurry was prepared. Subsequently, the raw material slurry was heated in a stirring autoclave at a stirring speed of 100 rpm to a temperature of 205 ° C. over 3.0 hours, held at this temperature for 8.0 hours, and then heated to a temperature of 90 ° C. for 2.5 hours. Calcium silicate hydrate was synthesized by performing a hydrothermal treatment under conditions where the temperature was lowered over time.
[0087]
A product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction, and as a result, it was identified as zonotlite.
[0088]
Next, 6 parts by weight of styrene-butadiene copolymer latex, 2 parts by weight of E glass fiber solids, and 0.03 parts by weight of cationic polymer flocculant solids with respect to 100 parts by weight of calcium silicate hydrate solids. After adding 2 parts by weight and stirring and mixing, it was poured into a 250 × 250 mm mold and 250 × 250 × 25 mm with a density of 0.5 g / cm. ³ And dehydration press molding, followed by drying at a temperature of 120 ° C. for 13 hours to obtain a calcium silicate molded body.
[0089]
The obtained calcium silicate molded body was cut in the same manner as in Example 16 to obtain test specimens.
[0090]
Comparative Example 15: 2 parts by weight of NBKP fiber solid content, 6 parts by weight of styrene-butadiene copolymer latex solid content, 100 parts by weight of solid content of calcium silicate hydrate synthesized by the same method as Comparative Example 14, E After adding 2 parts by weight of glass fiber solids and 0.2 parts by weight of solids of cationic polymer flocculant, the mixture was stirred and mixed, poured into a 250 × 250 mm mold and a density of 0.5 g / 250 × 250 × 25 mm. cm ³ And dehydration press molding, followed by drying at a temperature of 120 ° C. for 13 hours to obtain a calcium silicate molded body. In addition, the NBKP fiber used the swelling pulp disaggregated in water using a stirrer or a juicer mixer.
[0091]
The obtained calcium silicate molded body was cut in the same manner as in Example 16 to obtain test specimens.
[0092]
Comparative Example 16: A calcium silicate molded body was obtained in the same manner as in Comparative Example 15 except that LBKP fiber was used instead of the NBKP fiber in Comparative Example 15, and each specimen was cut in the same manner as in Example 16. Got.
[0093]
Comparative Example 17: A calcium silicate molded body was obtained in the same manner as in Comparative Example 15, except that the waste paper pulp fiber was used instead of the NBKP fiber in Comparative Example 15, and further cut in the same manner as in Example 16 for each test. Got the body.
[0094]
About each test body of Examples 16-18 and Comparative Examples 14-17, the physical property of bulk density, bending strength, compressive strength, peel strength, and specific strength was measured. The results are shown in Table 5.
[0095]
[Table 5]

[0096]
The calcium silicate molded body by the calcium silicate hydrate synthesize | combined by adding a natural cellulose fiber raw material at the time of the hydrothermal reaction of Examples 16-18, and the comparative example 15- which did not add the cellulose fiber raw material of the comparative example 14 Compared with the calcium silicate molded body obtained when 17 cellulose fiber raw materials were added as a reinforcing material, in addition to the same effects as in Examples 1 to 3, nail retention and nailing resistance were obtained. It was. In addition, the nail retention and the nail resistance were judged by checking the presence or absence of cracks and cracks by hitting a nail in the center of the lip of the specimen (length × thickness: 150 × 25 mm cross section).
[0097]
Examples 19 to 21: The NBKP fiber in Example 16 was added in an amount of 2.5 parts by weight (Example 19), 5.0 parts by weight (Example 20), and 6.0 parts by weight (Example 21). Each calcium silicate molded body was obtained by the same method as in Example 16, and further cut in the same manner as in Example 16 to obtain each test body.
[0098]
As in Example 16, silicic acid containing spherical secondary particles in which potato chestnut-shaped thorns are densely mixed with NBKP fibers crystallized in a branch shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface. Calcium hydrate was synthesized. Further, the product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at a temperature of 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction. As a result, it was identified as zonotlite.
[0099]
Comparative Examples 18 to 20: NBKP fibers in Example 16 were added in an amount of 0.1 parts by weight (Comparative Example 18), 0.5 parts by weight (Comparative Example 19), and 10.0 parts by weight (Comparative Example 20). Each calcium silicate molded body was obtained by the same method as in Example 16, and further cut in the same manner as in Example 16 to obtain each test body. In addition, the calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Examples 18 and 19 was zonotlite. The calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Example 20 was CSH.
[0100]
About each test body of Examples 19-21 and Comparative Examples 18 and 19, the physical characteristics of bulk density, bending strength, compressive strength, peel strength, and specific strength were measured. The results are shown in Table 6.
[0101]
[Table 6]

[0102]
Examples 22 to 24: 2.5 parts by weight (Example 22), 5.0 parts by weight (Example 23) and 6.0 parts by weight (Example 24) of LBKP fibers were added instead of the NBKP fibers in Example 16. In addition to the above, each calcium silicate molded body was obtained by the same method as in Example 16, and further cut in the same manner as in Example 16 to obtain each test body.
[0103]
As in Example 16, silicic acid containing spherical secondary particles in which potato chestnut-shaped thorns are densely mixed with LBKP fibers crystallized in a twig shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface. Calcium hydrate was synthesized. Further, the product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at a temperature of 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction. As a result, it was identified as zonotlite.
[0104]
Comparative Examples 21 to 23: In addition to NBKP fiber in Example 16, 0.1 part by weight of LBKP fiber (Comparative Example 21), 0.5 part by weight (Comparative Example 22), and 10 parts by weight (Comparative Example 23) were added. Obtained each calcium-silicate molded object by the method similar to Example 16, and also cut | judged similarly to Example 16, and obtained each test body. The calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Examples 21 and 22 was zonotlite. The calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Example 23 was CSH.
[0105]
About each test body of Examples 22-24 and Comparative Examples 21 and 22, the physical characteristics of bulk density, bending strength, compressive strength, peel strength, and specific strength were measured. The results are shown in Table 7.
[0106]
[Table 7]

[0107]
Examples 25-27: 2.5 parts by weight of waste paper pulp fibers (Example 25), 5.0 parts by weight (Example 26) and 6.0 parts by weight (Example 27) instead of NBKP fibers in Example 16 Except for the addition, calcium silicate compacts were obtained in the same manner as in Example 16, and further cut in the same manner as in Example 16 to obtain test specimens.
[0108]
Similar to Example 16, spherical secondary particles in which potato chestnut-shaped thorns are densely mixed with waste paper pulp fibers crystallized in a twig shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface. Calcium silicate hydrate was synthesized. Further, the product obtained by vacuum filtration of the synthesized calcium silicate hydrate and drying at a temperature of 110 ° C. for 12 hours was measured by powder X-ray diffraction. As a result, it was identified as zonotlite.
[0109]
Comparative Examples 24-26: 0.1 parts by weight of waste paper pulp fiber (Comparative Example 24), 0.5 part by weight (Comparative Example 25), and 10 parts by weight (Comparative Example 26) were added instead of the NBKP fiber in Example 16. The outside obtained each calcium-silicate molded object by the method similar to Example 16, and also cut | judged similarly to Example 16, and obtained each test body. In addition, the calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Examples 24 and 25 was zonotlite. The calcium silicate hydrate synthesized in Comparative Example 26 was CSH.
[0110]
About each test body of Examples 25-27 and Comparative Examples 24 and 25, physical properties of bulk density, bending strength, compressive strength, peel strength, and specific strength were measured. The results are shown in Table 8.
[0111]
[Table 8]

[0112]
In Examples 19 to 27, the same effects as in Examples 16 to 18 were obtained.
[0113]
【The invention's effect】
According to the present invention, the binding force between the calcium silicate hydrate particles in the calcium silicate molded body and the natural cellulose fibers crystallized in a twig shape in which the primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface is strong. Therefore, physical properties such as bulk density, bending strength, compressive strength, peel strength, and specific strength are improved, light weight and high mechanical strength, and workability of processed and polished surfaces. It is possible to provide a calcium silicate molded body having improved and a method for producing the same.
[0114]
In addition, if the waste paper pulp fiber is used as the cellulose fiber raw material, not only the calcium silicate molded product can be made inexpensive, but also wood resources can be used effectively, which can contribute to environmental problems and recycling.
[0115]
Therefore, it can be said that the industrial applicability of the present invention is very high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the surface structure of a natural cellulose fiber after a lapse of 8 hours while the raw slurry is heated to a temperature of 205 ° C. in a stirring autoclave and maintained at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours at a magnification of 1,000. It is a drawing substitute electron micrograph shown.
FIG. 2 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of the natural cellulose fiber shown in FIG. 1 at a magnification of 5,000.
FIG. 3 shows the particle structure of calcium silicate hydrate after 8 hours while the raw slurry was heated to 205 ° C. in a stirring autoclave and maintained at 205 ° C. for 8.0 hours. FIG.
4 is a drawing-substituting electron micrograph showing the particle structure of the calcium silicate hydrate shown in FIG. 3 at a magnification of 5,000. FIG.
FIG. 5 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of natural cellulose fibers at a magnification of 1,000 when the raw slurry is heated to a temperature of 205 ° C. in a stirring autoclave.
6 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of the natural cellulose fiber shown in FIG. 5 at a magnification of × 5,000.
FIG. 7 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of natural cellulose fiber after lapse of 6 hours at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours at a magnification of 1,000.
FIG. 8 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of the natural cellulose fiber shown in FIG. 7 at a magnification of × 5,000.
FIG. 9 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of natural cellulose fiber after lapse of 8 hours while maintaining at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours at a magnification of 1,000.
10 is a drawing-substituting electron micrograph showing the surface structure of the natural cellulose fiber shown in FIG. 9 at a magnification of 5,000. FIG.
FIG. 11 is a drawing-substitute electron micrograph showing the particle structure of calcium silicate hydrate after lapse of 8 hours at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours at a magnification of × 2,000.
12 is a drawing-substituting electron micrograph showing the particle structure of the calcium silicate hydrate shown in FIG. 11 at a magnification of 5,000. FIG.
FIG. 13 is a substitute for a drawing showing the particle structure of calcium silicate hydrate and the surface structure of natural cellulose (NBKP) fiber after lapse of 8 hours at a temperature of 205 ° C. for 8.0 hours at a magnification of × 1,500. It is an electron micrograph.

Claims

A natural cellulose fiber having a solid content of 1.0 to 6.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a solid content in a mixture of a crystalline silicic acid raw material, a calcareous raw material, water, and the crystalline silicic acid raw material and the calcareous raw material By hydrothermal treatment of the raw material slurry containing the raw material, a calcium silicate hydrate containing a natural cellulose fiber raw material crystallized in a twig-like shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface is synthesized. Then, a calcium silicate molded body formed by molding and drying the calcium silicate hydrate.

Phosphate having a solid content of 0.5 to 6.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of a solid content in a mixture of the crystalline silicic acid raw material, calcareous raw material, water, and the crystalline silicic acid raw material and the calcareous raw material And hydrothermal treatment of a raw material slurry containing a natural cellulose fiber raw material having a solid content of 1.0 to 6.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content in the mixture, thereby causing calcium silicate water on the fiber surface. A calcium silicate molded body obtained by synthesizing a calcium silicate hydrate containing a natural cellulose fiber raw material crystallized into twigs in which primary particles of a Japanese product are entangled, and molding and drying the calcium silicate hydrate.

A raw material slurry is prepared by adding a natural cellulose fiber raw material with a solid content of 1.0 to 6.0 parts by weight to a mixture of a crystalline silicic acid raw material, a calcareous raw material and water with respect to 100 parts by weight of the solid content in the mixture. Subsequently, the raw material slurry is hydrothermally treated to synthesize calcium silicate hydrate containing a natural cellulose fiber raw material crystallized in a twig shape in which primary particles of calcium silicate hydrate are entangled on the fiber surface. Then, a method for producing a calcium silicate molded body, comprising adding a reinforcing agent to the calcium silicate hydrate, molding and drying.

A phosphate having a solid content of 0.5 to 6.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content in the mixture is added to the mixture of the crystalline silicic acid raw material and the calcareous raw material and water. A natural cellulose fiber raw material having a solid content of 1.0 to 6.0 parts by weight is added to 100 parts by weight of the solid content to prepare a raw material slurry, and then the raw material slurry is hydrothermally reacted to form a fiber surface. A calcium silicate hydrate containing a natural cellulose fiber raw material crystallized in a twig-like shape entangled with primary particles of calcium silicate hydrate was synthesized, and then a reinforcing agent was added to the calcium silicate hydrate. A method for producing a calcium silicate molded body, characterized by molding and drying.