JP4887255B2 - Manufacturing method of inorganic board - Google Patents
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Description
本発明は、シリカヒュームを配合したセメント成形材料を用いて成形される無機質板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing an inorganic plate molded using a cement molding material containing silica fume.
セメント成形材料を成形して無機質板を作製するにあたって、無機質板の強度を向上するために、セメント成形材料にシリカヒュームを混和剤として配合することが行なわれている。 In producing an inorganic board by molding a cement molding material, silica fume is blended as an admixture in the cement molding material in order to improve the strength of the inorganic board.
シリカヒュームはシリコンやフェロシリコンなどを製造する際に発生する煙霧状の排ガスを集塵して得られる副産物であり、非晶質シリカを主成分とする一次粒子径が１μｍ以下の微粒子である。シリカヒュームはこのように微粒子であるため、水和活性が大であり、セメント粒子間に分散されて、セメントマトリックスが緻密になり、高い強度が発現されるものである。 Silica fume is a by-product obtained by collecting fumed exhaust gas generated when silicon or ferrosilicon is produced, and is a fine particle having a primary particle diameter of 1 μm or less mainly composed of amorphous silica. Since silica fume is such a fine particle, it has a high hydration activity, is dispersed between cement particles, the cement matrix becomes dense, and high strength is expressed.
シリカヒュームは上記のように微粒子であるため、煙状に飛散して取り扱いが困難であり、またセメント成形材料の他の材料成分と均一に混合することが困難である。特にセメント成形材料を乾式混合して調製する場合、シリカヒュームを均一に分散させることは非常に困難である。このため、特許文献１等にみられるように、シリカヒュームの取り扱い性を向上することが種々検討されている。
シリカヒュームは上記のように一次粒子径が１μｍ以下の微粒子であるが、凝集して二次粒子や三次粒子になり易く、メーカーから提供されるシリカヒュームは平均粒子径が１０μｍ前後から５００μｍ程度までの凝集粒子となっている。 Silica fume is a fine particle with a primary particle diameter of 1 μm or less as described above, but it tends to aggregate into secondary particles or tertiary particles. Silica fume provided by the manufacturer has an average particle diameter of about 10 μm to about 500 μm. Agglomerated particles.
従って、このような粒径の大きなシリカヒュームを用いて無機質板を製造する場合、強度向上の効果を十分に得ることができないものであり、所期の強度を得るためにシリカヒュームの配合量を多くする必要があって、材料コストが高くなるという問題を有するものであった。 Therefore, when producing an inorganic plate using such a silica fume having a large particle size, the effect of improving the strength cannot be sufficiently obtained. There is a problem that the material cost becomes high because it is necessary to increase the amount.
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、シリカヒュームの配合によって強度向上の効果を高く得ることができる無機質板の製造方法を提供することを目的とするものである。 This invention is made | formed in view of said point, and it aims at providing the manufacturing method of the inorganic board which can acquire the effect of a strength improvement highly by the mixing | blending of a silica fume.
本発明に係る無機質板の製造方法は、セメントを主成分とし、シリカヒュームを配合して調製したセメント成形材料を成形すると共に養生・硬化することによって、無機質板を製造するにあたって、シリカヒュームを解砕処理して５μｍ以下の平均粒子径に調整し、この粒径を調整したシリカヒュームをセメント成形材料を構成する材料成分の珪石粉と予め乾式混合し、この後に、このシリカヒュームと珪石粉とで予備混練した材料成分と、セメント成形材料を構成する残りの材料成分とを混合してセメント成形材料を調製することを特徴とするものである。 The method for producing an inorganic board according to the present invention is a method for forming an inorganic board by molding and curing and curing a cement molding material containing cement as a main component and blending silica fume. The silica fume adjusted to an average particle diameter of 5 μm or less by pulverization treatment is preliminarily dry-mixed with the silica component powder constituting the cement molding material, and then the silica fume and the silica particle The material component preliminarily kneaded in (1) and the remaining material components constituting the cement molding material are mixed to prepare a cement molding material.
シリカヒュームを解砕処理して５μｍ以下の平均粒子径に調整して使用することによって、シリカヒュームの水和活性と充填効果による強度発現の効果を向上することができるものであり、シリカヒュームの配合によって無機質板の強度を向上する効果を高く得ることができるものである。 Silica fume is crushed and adjusted to an average particle size of 5 μm or less to improve the effect of silica fume hydration activity and strength development due to the filling effect. By blending, the effect of improving the strength of the inorganic plate can be highly obtained.
微粒子径のシリカヒュームは再凝集し易く、また煙霧状に飛散し易く、セメント成形材料中に均一に分散することが難しいが、セメント成形材料を構成する材料成分であり、比較的表面積が大きい珪石粉と予め混合して、この珪石粉の表面にシリカヒュームを安定して付着させることによって、シリカヒュームの再凝集を防止できると共に、またこのシリカヒューム付着させた珪石粉をセメント成形材料に配合することによって、煙霧状に飛散するようなことなく、シリカヒュームをセメント成形材料中に均一に分散させることができるものである。 Silica fume with a fine particle size is easy to re-agglomerate and scatter in the form of fumes, and is difficult to disperse uniformly in the cement molding material , but is a material component constituting the cement molding material and has a relatively large surface area. premixed with flour, by depositing silica fume stably on the surface of the silica powder, it is possible to prevent re-agglomeration of the silica fume, also incorporating a silica powder obtained by the silica fume adheres to cement the molding material Thus, the silica fume can be uniformly dispersed in the cement molding material without being scattered in the form of fumes.
本発明によれば、シリカヒュームを解砕処理して５μｍ以下の平均粒子径に調整して使用することによって、シリカヒュームの水和活性と充填効果による強度発現の効果を向上することができるものであり、シリカヒュームの配合によって無機質板の強度を向上する効果を高く得ることができるものである。 According to the present invention, silica fume can be crushed and adjusted to an average particle size of 5 μm or less to improve the effect of silica fume hydration activity and strength development due to the filling effect. Thus, a high effect of improving the strength of the inorganic plate can be obtained by blending silica fume.
以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.
シリカヒュームは、上記のように、一次粒子径が１μｍ以下の微粒子であるが、メーカーから提供されるシリカヒュームは凝集して二次粒子や三次粒子になっており、平均粒子径が１０μｍ前後から５００μｍ程度までの凝集粒子である。例えば、入荷した三種類のシリカヒュームの平均粒径を測定したところ、それぞれ、１０．４μｍ、７．９μｍ、１９．４μｍであり、いずれも凝集粒子となっているものであった。尚、本発明において平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布計（島津製作所製「ＳＡＬＤ−２２００」）を用い、超音波照射１０秒、屈折率１．７０−０．２０ｉの条件で測定した数値である。 Silica fume is a fine particle having a primary particle diameter of 1 μm or less as described above, but the silica fume provided by the manufacturer is aggregated into secondary particles or tertiary particles, and the average particle diameter is from about 10 μm. Aggregated particles up to about 500 μm. For example, when the average particle diameters of three types of silica fume in stock were measured, they were 10.4 μm, 7.9 μm, and 19.4 μm, respectively, all of which were aggregated particles. In the present invention, the average particle diameter is a numerical value measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer ("SALD-2200" manufactured by Shimadzu Corporation) under conditions of ultrasonic irradiation for 10 seconds and a refractive index of 1.70-0.20i. It is.
そして本発明では、まずこのように入荷したシリカヒュームを乾式で解砕処理（粉砕処理）する。シリカヒュームの解砕には例えばジェットミルを用いることができる。このようにシリカヒュームを解砕することによって、平均粒子径を５μｍ以下にするものである。平均粒子径が５μｍを超える場合には、シリカヒュームを解砕処理することによる強度向上の効果が不十分になる。シリカヒュームの平均粒子径は小さいほど好ましく、シリカヒュームの一次粒子径が実質上の下限である。 In the present invention, the silica fume thus received is first pulverized (pulverized) in a dry manner. For crushing silica fume, for example, a jet mill can be used. By crushing silica fume in this way, the average particle size is made 5 μm or less. When the average particle diameter exceeds 5 μm, the effect of improving the strength by crushing silica fume becomes insufficient. The average particle diameter of silica fume is preferably as small as possible, and the primary particle diameter of silica fume is the practical lower limit.
上記のように解砕処理して平均粒子径を５μｍ以下に調整したシリカヒュームを配合して、乾式のセメント成形材料を調製する場合、セメント成形材料の調製に先立って、シリカヒュームをまず、セメント成形材料を構成する他の材料成分と乾式で予備混合しておくのが好ましい。この乾式混合にはアイリッヒミキサなどのミキサを用いることができる。このようにシリカヒュームを他の材料成分と混合することによって、この材料成分の表面にシリカヒュームを付着させることができる。平均粒子径が５μｍ以下の微細なシリカヒュームは再凝集し易いが、材料成分の表面にシリカヒュームを付着させておくことによって、再凝集を防ぐことができるものである。またセメント成形材料の全体にシリカヒュームを混合する場合は、他の材料成分に対するシリカヒュームの混合比率が小さいため、均一にシリカヒュームを分散させて混合することが難しいが、セメント成形材料中の一つの材料成分にシリカヒュームを混合する場合には、シリカヒュームの混合比率が大きくなり、シリカヒュームを均一に分散させて混合することが容易になるものである。そしてこのように材料成分の表面にシリカヒュームを付着させておくことによって、再凝集することなく安定してシリカヒュームを保存することができ、また搬送も容易になるものである。 When a dry cement molding material is prepared by blending silica fume that has been crushed and adjusted to an average particle size of 5 μm or less as described above, prior to the preparation of the cement molding material, the silica fume is first cemented. It is preferably premixed dry with other material components constituting the molding material. A mixer such as an Eirich mixer can be used for this dry mixing. Thus, silica fume can be made to adhere to the surface of this material component by mixing silica fume with other material components. Although fine silica fume having an average particle size of 5 μm or less is likely to reaggregate, reaggregation can be prevented by attaching silica fume to the surface of the material component. In addition, when silica fume is mixed in the entire cement molding material, it is difficult to uniformly disperse and mix silica fume because the mixing ratio of silica fume to other material components is small. When silica fume is mixed into one material component, the mixing ratio of the silica fume is increased, and it is easy to uniformly disperse and mix the silica fume. By attaching silica fume to the surface of the material component in this way, the silica fume can be stably stored without being re-agglomerated and can be easily transported.
ここで、セメント成形材料の材料成分は、主成分であるセメントの他に、珪石粉、パルプ、骨材、補強繊維などがある。これらのなかでも、セメントや珪石粉にシリカヒュームを予備混合するのが好ましい。セメントや珪石粉は、比較的細かい材料で、且つ表面積が大きい粒子であるので、シリカヒュームを均一に混合することが容易であり、且つ安定して表面に付着させることができるものである。この材料成分に対するシリカヒュームの混合比率は、セメント成形材料において設定されている各材料成分の配合比率の比と等しくなるように調整しておくのが好ましい。例えば、珪石粉にシリカヒュームを混合する場合、セメント成形材料中での珪石粉の配合比率が３０質量％、シリカヒュームの配合比率が５質量％の場合、珪石粉３０に対してシリカヒューム５の質量比率となるように混合比率を調整して、珪石粉にシリカヒュームを混合するものである。このようにすれば、セメント成形材料を調製する際に、珪石粉を必要な配合量で配合すると、同時にシリカヒュームも必要な配合量で配合することができるものである。勿論、材料成分に対するシリカヒュームの混合比率をこのように設定することに限定されるものではないのは、いうまでもない。 Here, the material component of the cement molding material includes silica powder, pulp, aggregate, reinforcing fiber, and the like in addition to cement as a main component. Among these, it is preferable to premix silica fume with cement or quartzite powder. Cement and silica stone powder are relatively fine materials and particles having a large surface area. Therefore, it is easy to uniformly mix silica fume and can stably adhere to the surface. The mixing ratio of silica fume to the material component is preferably adjusted to be equal to the ratio of the mixing ratio of each material component set in the cement molding material. For example, when silica fume is mixed with silica stone powder, the mixing ratio of silica fume in the cement molding material is 30% by mass, and the mixing ratio of silica fume is 5% by mass. by adjusting the mixing ratio so that the mass ratio, is to mix the silica fume to the silica powder. In this way, when preparing the cement molding material, if silica powder is blended in a necessary blending amount, silica fume can be blended in a necessary blending amount at the same time. Of course, it is needless to say that the mixing ratio of the silica fume with respect to the material component is not limited to such setting.
そしてセメント成形材料を調製するにあたっては、セメント、珪石粉、パルプ、骨材、補強繊維などを配合し、これを乾式で混合することによって行なうことができる。この乾式混合にはアイリッヒミキサなどのミキサを用いることができる。シリカヒュームは、セメントあるいは珪石粉などの材料成分と予め混合して表面に付着しているので、これらの材料成分を配合することによって、同時にシリカヒュームも配合することができるものであり、これらの材料成分を混合して分散させることによって、シリカヒュームも均一に分散させることができるものである。セメント成形材料の各材料成分の配合量は特に限定されるものではないが、例えば、セメント２０〜４０質量％、珪石粉２０〜４０質量％、シリカヒューム３〜１３質量％、パルプ３〜７質量％、骨材１０〜４０質量％、補強繊維０〜０．５質量％程度の範囲が好ましく、また必要に応じて湿り気を与える程度の適量の水を配合するものである。 The cement molding material can be prepared by blending cement, quartzite powder, pulp, aggregate, reinforcing fiber and the like and mixing them in a dry manner. A mixer such as an Eirich mixer can be used for this dry mixing. Silica fume is premixed with material components such as cement or quartzite powder and adhering to the surface. By blending these material components, silica fume can be blended at the same time. Silica fume can also be uniformly dispersed by mixing and dispersing the material components. Although the compounding quantity of each material component of cement molding material is not specifically limited, For example, cement 20-40 mass%, quartzite powder 20-40 mass%, silica fume 3-13 mass%, and pulp 3-7 mass %, An aggregate of 10 to 40% by mass, and a range of 0 to 0.5% by mass of reinforcing fibers, and an appropriate amount of water is added as needed to give moisture.
このように調製したセメント成形材料を用いて無機質板を製造するにあたっては、任意の方法を採用することができる。例えば、成形ベルトの上にセメント成形材料を層状に供給し、また成形に必要な量の水を散布して供給しつつ、ロールにより圧縮成形してグリーンシートに成形した後、オートクレーブなどで養生して硬化させることによって、無機質板を製造することができるものである。 In manufacturing an inorganic board using the cement molding material prepared in this way, arbitrary methods are employable. For example, a cement molding material is supplied in layers on a molding belt, and the amount of water required for molding is sprinkled and supplied, and after compression molding with a roll to form a green sheet, it is cured with an autoclave or the like. The inorganic plate can be manufactured by curing the substrate.
このようにして製造した無機質板にあって、シリカヒュームは５μｍ以下の平均粒子径の微細粒子として含有されており、しかも均一に分散しているので、シリカヒュームを配合することによる効果を高く得ることができ、無機質板の強度を向上する効果を高く得ることができるものである。例えば、入荷したシリカヒュームを解砕しないでそのまま用いる場合よりも、１０％程度、曲げ強度を高めることができるものであり、シリカヒュームの使用量を低減することが可能になって、材料コストを低減することも可能になるものである。 In the thus produced inorganic plate, silica fume is contained as fine particles having an average particle diameter of 5 μm or less, and is uniformly dispersed, so that the effect obtained by blending silica fume is high. It is possible to obtain a high effect of improving the strength of the inorganic plate. For example, it is possible to increase the bending strength by about 10% compared to the case where the received silica fume is used as it is without crushing, and the amount of silica fume used can be reduced, and the material cost can be reduced. It can also be reduced.
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。 Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.
シリカヒュームとして、入荷した三種類のものを用い、これらのシリカヒュームの入荷品を（株）セイシン企業製のジェットミルを用いて解砕処理した。三種類のシリカヒュームの入荷品をそれぞれ「入荷品Ａ」「入荷品Ｂ」「入荷品Ｃ］とし、解砕処理をする前の平均粒子径と、解砕処理をした後の平均粒子径をそれぞれ測定して表１に示す。 Three types of silica fume were used, and the stock of these silica fume was crushed using a jet mill manufactured by Seishin Corporation. The three types of silica fume inbound goods are “Incoming goods A”, “Incoming goods B”, and “Incoming goods C”, respectively, and the average particle diameter before crushing and the average particle diameter after crushing Each is measured and shown in Table 1.
（実施例１）
入荷品Ａの解砕後のシリカヒュームを用い、珪石粉３０．０質量部にシリカヒューム５．０質量部を配合し、日本アイリッヒ（株）製のアイリッヒミキサで均一に混合した。
Example 1
Using silica fume after pulverization of the incoming goods A, 5.0 parts by mass of silica fume was blended with 30.0 parts by mass of silica powder, and uniformly mixed with an Eirich mixer manufactured by Japan Eirich Co., Ltd.
次に、セメント３０．０質量部に、珪石粉を３０．０質量部、パルプを５．０質量部、砕石を１５．０質量部、無機質板の廃材の粉砕物を１５質量部、ポリプロピレン繊維を０．２質量部配合し、アイリッヒミキサで均一に混合することによって、セメント成形材料を調製した。このセメント成形材料にはシリカヒュームが５．０質量部含有されている。 Next, 30.0 parts by mass of cement, 30.0 parts by mass of silica powder, 5.0 parts by mass of pulp, 15.0 parts by mass of crushed stone, 15 parts by mass of pulverized inorganic board waste, polypropylene fibers Was blended and uniformly mixed with an Eirich mixer to prepare a cement molding material. This cement molding material contains 5.0 parts by mass of silica fume.
そして成形ベルトの上にセメント成形材料を層状に供給し、セメント成形材料に水を散布して供給しつつ、ロールで圧縮成形することによってグリーンシートに成形した。次いでこのグリーンシートをオートクレーブに入れ、湿熱養生して硬化させることによって、無機質板を作製した。 Then, the cement molding material was supplied in layers on the molding belt, and was formed into a green sheet by compression molding with a roll while spraying and supplying water to the cement molding material. Then put this green sheet in an autoclave, by curing with humidity heat curing, to prepare an inorganic plate.
（比較例１）
入荷品Ａの解砕前のシリカヒュームを用いるようにした他は、実施例１と同様にして、無機質板を作製した。
(Comparative Example 1)
An inorganic plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the silica fume before crushing the incoming goods A was used.
（実施例２）
入荷品Ｂの解砕後のシリカヒュームを用いるようにした他は、実施例１と同様にして、無機質板を作製した。
(Example 2)
An inorganic plate was produced in the same manner as in Example 1 except that silica fume after pulverization of the incoming goods B was used.
（比較例２）
入荷品Ｂの解砕前のシリカヒュームを用いるようにした他は、実施例１と同様にして、無機質板を作製した。
(Comparative Example 2)
An inorganic plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the silica fume before crushing the incoming goods B was used.
（実施例３）
入荷品Ｃの解砕後のシリカヒュームを用いるようにした他は、実施例１と同様にして、無機質板を作製した。
(Example 3)
An inorganic plate was produced in the same manner as in Example 1 except that silica fume after pulverization of the incoming goods C was used.
（比較例３）
入荷品Ｃの解砕前のシリカヒュームを用いるようにした他は、実施例１と同様にして、無機質板を作製した。
(Comparative Example 3)
An inorganic plate was produced in the same manner as in Example 1 except that the silica fume before crushing the incoming goods C was used.
上記のように実施例１〜３及び比較例１〜３で作製した無機質板について、ＪＩＳ Ａ１４０８に準拠して、板厚、最大荷重、最大たわみ、曲げ強度を測定した。そしてこれらの測定を各６枚について行ない、その平均値及び偏差を求めて、表２に示す。 About the inorganic board produced in Examples 1-3 and Comparative Examples 1-3 as mentioned above, based on JISA1408, board thickness, the maximum load, the maximum deflection, and the bending strength were measured. These measurements are performed on each of the six sheets, and the average value and deviation are determined and shown in Table 2.
表２の実施例１と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３にみられるように、入荷したシリカヒュームをそのまま用いる比較例１〜３のものより、入荷したシリカヒュームを平均粒子径が５μｍ以下になるように解砕したものを用いた実施例１〜３のものは、無機質板の最大荷重、曲げ強度が高くなり、最大たわみは小さくなるものであって、強度が向上していることが確認される。 As seen in Example 1 and Comparative Example 1, Example 2 and Comparative Example 2, and Example 3 and Comparative Example 3 in Table 2, it was received from those of Comparative Examples 1 to 3 using the silica fume that was received as it was. Examples 1 to 3 using silica fume crushed so as to have an average particle size of 5 μm or less increase the maximum load and bending strength of the inorganic plate, and reduce the maximum deflection. It is confirmed that the strength is improved.
また図１（ａ）は、解砕前のシリカヒュームを用いた比較例１〜３と、解砕後のシリカヒュームを用いた実施例１〜３の無機質板の曲げ強度を並べて表示したグラフであり、図１（ｂ）は、これらのシリカヒュームの粒径と曲げ強度との関係を示すグラフである。図１（ａ）（ｂ）にみられるように、シリカヒュームを平均粒子径が５μｍ以下になるように解砕することによって、無機質板の曲げ強度が向上することが確認される。 FIG. 1A is a graph in which the bending strengths of Comparative Examples 1 to 3 using silica fume before crushing and Examples 1 to 3 using silica fume after crushing are displayed side by side. FIG. 1 (b) is a graph showing the relationship between the particle size and bending strength of these silica fume. As can be seen in FIGS. 1A and 1B, it is confirmed that the bending strength of the inorganic plate is improved by crushing the silica fume so that the average particle diameter is 5 μm or less.
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