JP4921014B2 - けい酸カルシウム板の製造方法 - Google Patents
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Description
これらの耐火用の内装材は、耐火性を満足させるために一定以上の厚みが必要であり、またトンネル内部を被覆することから、所定の曲面を有していることが望ましい。
ところが、けい酸カルシウム板の製造においては、上述のように気泡や層間剥離やパンクが発生しやすいという問題点があり、とくに前記耐火用内装材のように、一定以上の厚みがありかつ所定の曲面を有しているような製品を製造しようとすると、層間剥離やパンクがさらに生じやすくなる。このような欠陥が耐火用内装材に生じると、所望の性能を満足させることができず、大きな課題となっている。
さらに、耐火用内装材をトンネル内装に使用する場合には、その表面に無機塗料を塗布して仕上げることがあるため、表面の平滑性も要求されている。
(1)モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを、水/固形分原料(ただし該固形分原料とは、石灰質原料、けい酸質原料、充填材または着色剤を使用する場合は充填材または着色剤および繊維原料を意味する)が1.5〜5(質量比)となるように混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、
(2)前記モールド内で原料スラリーの上面側を加圧し脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、
(3)前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有するけい酸カルシウム板の製造方法であって、
前記(2)工程において、前記モールドは、水密性を有する底部および上下方向に移動自在な枠材からなる側部からなり、前記側部が底部に当接することによりモールドが形成され、前記モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることを特徴とするけい酸カルシウム板の製造方法を提供するものである。
本発明に使用されるけい酸カルシウム板用原料は、とくに制限されるものではなく、公知技術の中から適宜選択することができるが、例えば、マトリックス用原料としての石灰質原料およびけい酸質原料、並びに繊維原料を主体とする。これらの原料と水とを混合して原料スラリーが調製される。
(1)モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、
(2)前記モールド内で原料スラリーの上面側を加圧し脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、
(3)前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有する。
しかし本発明では、前記底部が水密性を有することにより、モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることになるので、形成された生板中に気泡が残存しにくく、従って、オートクレーブ養生後に得られた製品にも気泡が残存しにくく、層間剥離やパンクも発生しにくい。
また可動枠材およびプレスの押板の材質としては、平滑な生板を得ることができるという観点から、平滑表面を有するSUS板(必要に応じて表面をフッ素樹脂塗装したもの)が好ましい。
また、加圧脱水後の生板は特に限定されるものではないが、トンネル内装用として使用する場合には、10〜50mm、好ましくは15〜30mmの厚さを有するものが使用される。
図2(a)は、セパレータ2の一例の平面図であり、(b)はセパレータ2のA−A断面図である。セパレータ2の断面は、底部21および表面部22ともに曲面を有する。その他の形状は、図1で示した型台1と同じである。
型台1およびセパレータ2は、オートクレーブ養生条件に耐えることができること、積層する生板とセパレータとの重さに耐えること、また、生板の表面平滑度を損なわないものであることが望ましい。
図4は、型台1の表面部12上に生板を載置した状態を説明するための断面図である。図4において、型台1の表面部12上に、金属薄板13が載置され、その上に生板211が2枚重ねて載置されている。2枚の生板211の間にも、金属薄板14が挟まれている。これにより、平滑に成形された各生板の表面(モールドの底部に当接した方の面)の平滑性が維持される。生板211は、自重により表面部12の曲面に沿って変形していく。このとき、生板211は、表面部12に完全に密着していなくてもよい。続いて、図5に示すように、生板211の上にセパレータ2を、その底部21が生板211と接触するように重ね、このセパレータ2の表面部22上に金属薄板15を載置し、生板212を2枚重ねる。この場合も、2枚の生板211の間に、金属薄板16が挟まれている。型台1上の生板211は、セパレータ2およびその上の生板212の荷重によって、型台1の表面部12の曲面に完全に密着し、曲面付けされる。続いて、生板212の上に同様にセパレータおよび生板2枚を重ね、これを繰り返す。最上部には、セパレータ2を載置し、続く(3)工程のオートクレーブ養生を施す。
なお、前記形態では、型台1の表面部12上に生板211を2枚、またセパレータ2上にも生板212を2枚重ねているが、本発明はこれに制限されず、生板は1枚あるいは3枚以上重ねてもよい。しかし、生板の厚さにもよるが、厚さ28mmの場合、3枚以上の生板21を重ねると、各生板の曲率が変化してしまう(上に行くほど曲率が大きくなる)ので好ましくない。
オートクレーブ養生は、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合には、温度が190〜210℃、好ましくは190〜200℃、時間が5時間〜15時間であるのがよい。また、けい酸カルシウム水和物がゾノトライトを主体とする場合には、温度が190〜230℃で、時間が5時間〜15時間であるのがよい。オートクレーブ養生し、硬化したけい酸カルシウム板に、例えば100〜200℃の温度で乾燥を施す。
実施例1
本発明の(1)工程
石灰質原料として消石灰を43.7質量%、非晶質けい酸としてAl2O3含量0.5質量%およびSiO298質量%のフェロシリコンダストを5質量%、結晶質けい酸としてAl2O3含量1質量%、SiO2含量98質量%およびブレーン値3000cm2/gの粉末珪石を28.3質量%、繊維原料として平均繊維長さ約100μm、アスペクト比約10の針状ワラストナイトを20質量%、CSF200mlの叩解セルロースパルプを3質量%用い、原料スラリーを調製した。なお、原料スラリーにおける水分は、{水/(石灰質原料+けい酸質原料+充填材+繊維原料)}が2.0となるように添加した。続いて原料スラリーを90℃、2時間加熱養生した。エンドレスベルトを底部とし、その上に、可動枠材を下方向に移動させ底部と当接してモールドを形成し、そこに加熱養生後の原料スラリーを、注入した。エンドレスベルトの底部は、ポリエステルにウレタンとシリコーンを含浸した素材であり、水密性を有する。また、可動枠材の材質は、平滑表面を有するフッ素樹脂塗装を施したSUS304板とした。
原料スラリーが注入されたモールド内に、プレスの押板を嵌合して加圧した。このとき、原料スラリーの上面には濾水布を設置しておいた。押板の加圧速度は1mm/秒、保持圧力は4.9MPa、保持時間は10秒とした。原料スラリーの水分は、濾水布を介してモールドの枠から流れ出た。なお、モールドの底部からの水分の流出は見られなかった。原料スラリーの脱水率(プレス前の含水率−プレス後の含水率)は、30%であった。
加圧処理終了後、可動枠材を上方向に移動させ、エンドレスベルトを移動させて形成された生板を取り出した。生板は、長さ1200mm×幅900mm×厚さ27mmを有する。取り出した生板を、温度195℃、10時間オートクレーブ養生し、硬化させ、成形体を得た。また得られた成形体は、けい酸カルシウム水和物からなるマトリックスと繊維とを含有してなるけい酸カルシウム材であり、顕微鏡分析の結果、けい酸カルシウム水和物は、トバモライトとゾノトライトとからなることが分かった。
得られた成形体について、100mm間隔で切断することにより、気泡、層間剥離およびパンクの有無を調べた。その結果、気泡、層間剥離およびパンクは確認されなかった。
次に得られた成形体を、長さ250mm×幅50mm×厚さ28mmのサンプルに切り出し、中央一線曲げ荷重を測定したところ、9.5N/mm2であった。見掛け密度は950kg/m3であった。
実施例1における(1)工程において、モールドの底部を水透過性の材料とし、(2)工程における押板の加圧速度を1.0mm/秒、保持圧力を4.9MPa、保持時間を10秒とした。原料スラリーの水分は、モールドの底部および原料スラリーの上面側から流れ出た。なお、脱水率は実施例1と同じにした。これ以外は、実施例1と同様である。
層間剥離の有無を調べたところ、全数に気泡が認められ、トンネル耐火用には適さなかった。また、6%の板に層間剥離が認められた。成形体の中央一線曲げ荷重は、9.5N/mm2、見掛け密度は950kg/m3であった。
図1で示したような曲面を有する型台1およびセパレータ2を用い、実施例1で調製した生板に曲面を形成し、厚さの均一な曲板を形成した。型台1およびセパレータ2におけるフレーム材101および102は、SUS304材の角パイプからなり、フレーム材101は長手方向に3本伸び、フレーム材102は幅方向に合計22本設けられている。型台1およびセパレータ2の長手方向は3100mmであり、幅方向は1015mmである。フレーム材101および102間には、多数のパンチングメタルからなる曲面形成板103が設置され、材質はSUS304材、厚さは2mm、パンチングメタルの孔部の直径は4mm、ピッチは7mmであり、型台1およびセパレータ2において、曲面形成板103の最小曲率半径は、5600mmである。また、型台1およびセパレータ2は、生板とほぼ同じ長手方向および幅方向のサイズを有する。
層間剥離の有無を調べたところ、層間剥離は、全成形体中、2.7%であった。成形体の中央一線曲げ荷重は、10.5N/mm2、見掛け密度は950kg/m3であった。
実施例2において、比較例1と同様に原料スラリーの水分をモールドの底部および原料スラリーの上面側から流出させたこと以外は、実施例2と同様である。その結果、全数に気泡が認められ、トンネル耐火用には適さなかった。また、10%の板に層間剥離が認められた。
2 セパレータ
11,21 底部
12,22 表面部
101,102 フレーム材
103 パンチングメタル
104 補強材
211,212 生板
Claims (2)
- (1)モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを、水/固形分原料(ただし該固形分原料とは、石灰質原料、けい酸質原料、充填材または着色剤を使用する場合は充填材または着色剤および繊維原料を意味する)が1.5〜5(質量比)となるように混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、
(2)前記モールド内で原料スラリーを加圧して上面側から脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、
(3)前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有するけい酸カルシウム板の製造方法であって、
前記(2)工程において、前記モールドは、水密性を有する底部および上下方向に移動自在な枠材からなる側部からなり、前記側部が底部に当接することによりモールドが形成され、前記モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることを特徴とするけい酸カルシウム板の製造方法。 - 前記(2)工程と(3)工程との間に、前記モールドから取り出した生板を、所定の曲面を有する型台上に載置し、厚さの均一な曲板とする工程をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のけい酸カルシウム板の製造方法。
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