JP7133946B2

JP7133946B2 - けい酸カルシウム板およびその製造方法

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Publication number: JP7133946B2
Application number: JP2018037668A
Authority: JP
Inventors: 元隆松岡; 和樹山下; 悠里永沼
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2018-03-02
Filing date: 2018-03-02
Publication date: 2022-09-09
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: JP2019151521A

Description

本発明はけい酸カルシウム板およびその製造方法に関する。

従来、石灰質原料、けい酸質原料、パルプ等に水を加えて混合してスラリーとし、抄造機にて抄造して薄膜にし、薄膜を所定の厚みに積層する方法（以下、抄造法という。）や、型枠にスラリーを流し込み、脱水しながらプレスする方法（以下、モールド・プレス法という。）により板状に成形した後、オートクレーブで加温加圧し、養生して硬化させることでけい酸カルシウム板を得る技術があった。

しかしながら、内装下地材及び化粧パネル用の基材として使用されているけい酸カルシウム板はかさ比重が０．８～１．０であり、一般的なサイズは３尺×６～９尺（１．７～２．４ｍ^２）と大きく、１枚あたりの重量が重いため、施工時の負荷が高くなっている。

このような問題に鑑みけい酸カルシウム板を軽量化する方法として、パーライト、シラスバルーンのように、予め加熱発泡させた粉体をスラリー中に配合することで軽量化する方法が、例えば特許文献１に開示されている。

特開２０１５－６７４８８号公報

しかしながら、これらの発泡体は比重が軽いため、抄造法による製造では、スラリー中で発泡体の浮遊による分離が発生する等、製造中の問題があった。また、これらの発泡体のスラリー中への添加量にも限界があり、大幅な軽量化は困難であった。

本発明はかかる状況に鑑み検討されたもので、（ａ１）石灰質原料と（ａ２）けい酸質原料を高温常圧の条件にて加熱反応させることで得られるかさ比重の低い（Ａ）反応体を製造し、得られた（Ａ）反応体２０～７０重量％（固形分値）と、（Ｂ）（ｂ１）石灰質原料と（ｂ２）けい酸質原料を含む硬化成分２５～７５重量％と、（Ｃ）繊維状物質を２～１５重量％と、の計１００重量％を含むスラリーを抄造法で成形することで従来品より軽量のけい酸カルシウム板を得ることができる。

本発明のけい酸カルシウム板はかさ比重が０．４８～０．６０と従来品より４割程度軽量化したにも拘らず、一般に使用される大板のサイズ（３尺×６～９尺）でも充分な取り扱いが可能である。

パーライト、シラス等の発泡体を用いて本願のけい酸カルシウム板と同等のかさ比重を得るためには、パーライト等の発泡体を重量比で４０％以上の添加が必要であり、抄造法では前述の理由により安定的に製造することが困難であったが、本願の製造方法によりこの問題を解決できる。

本発明に関わる（Ａ）反応体に用いる（ａ１）石灰質原料としては、例えば消石灰、生石灰、ポルトランドセメント等が挙げられる。また、（ａ２）けい酸質原料としては、珪藻土、マイクロシリカ、シリカヒューム等を使用することができる。反応は（ａ１）石灰質原料と（ａ２）けい酸質原料とを、ＣａＯ／ＳｉＯ_２モル比（以下、Ｃ／Ｓという。）が０．４～３．０となるように配合し、この配合物に対し、重量比で５～２０倍、好ましくは７～１６倍の水を加え、混合分散し、８０～１００℃の温度で、１～６時間にわたり反応を行う。（Ｃ／Ｓが上記の範囲を超えると、十分な反応体が生成されない。）

（Ａ）反応体は全成分中３０～６５重量％（固形分値）とする。下限に満たないと、十分な軽量効果が得られない。また、上限を超えると成形体を構成する硬化成分が不足し、十分な強度が得られない。反応は常圧或いは加圧下で行うことができ、加圧下で行うことによって反応を促進できることや、反応体の結晶性を向上といったメリットがある。

（Ｂ）硬化成分として（ｂ１）石灰質原料と（ｂ２）けい酸質原料を併用する。（ｂ１）石灰質原料、（ｂ２）けい酸質原料は前述と同様の原料の他、珪石微粉末、フライアッシュなどを用いることができる。（Ｂ）（ｂ１）石灰質原料と（ｂ２）けい酸質原料を含む硬化成分は２５～６０重量％とする。下限に満たないと、成形体を構成する硬化成分が不足し、十分な強度が得られない。また、上限を超えると十分な軽量効果が得られない。（ｂ１）石灰質原料と（ｂ２）けい酸質原料との併用割合はＣ／Ｓで０．４～２．０するのが好ましい。この範囲内であれば成形体の硬化が充分で強度が優れる。

粉体捕捉成分として（Ｃ）繊維状物質としては、例えばパルプ、ポリプロピレン、レーヨン等の有機繊維、炭素繊維、ガラス繊維等の無機繊維を使用することができる。繊維原料の配合割合は、２～１５重量％の範囲が好ましい。下限に満たないと、抄造において、粉体原料の捕捉性が欠如し排水中への流出が多くなり安定的な製造ができなくなり、また成形体の強度も不十分になる。上限を超えると、他の原料および水と混合してスラリーを得るときに、繊維原料の分散性が低下する。

前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に加えて、（Ｄ）その他の成分として、３０重量％以内の範囲で、ワラストナイト、マイカ、石膏、バーミキュライト、炭酸カルシウム、タルク、セピオライトなどの無機鉱物、けい酸カルシウム板の粉砕物からなる群から選択される少なくとも１種を含んでも良い。ワラストナイト、マイカを添加することで成形体の耐熱性が向上し、加熱による膨張、収縮を抑制することができる。上限を超えると、反応体の添加割合が低下することで軽量効果が不足することや、硬化成分の添加割合が低下することで成形体の強度が不足するため、好ましくない。

成形方法としては、押出成形法、モールド・プレス法、抄造法などの方法が採用可能であるが、抄造法を採用することで安定して製造できる。
抄造方式では、（Ａ）反応体を３０～６５重量％、硬化成分を２５～６０重量％、（Ｃ）繊維状物２～１５重量％を含むスラリーを抄造・積層し、オートクレーブ加圧養生し、硬化させる。オートクレーブ養生は、例えば０．５～１．６ＭＰａ、１５０～２００℃で、３～１０時間行えばよい。

上記の方法で得られたけい酸カルシウム板は、水銀圧入法による構造分析で、０．１μｍ以下の細孔容積の割合が、全細孔容積の内約７０％以上であったことから、緻密かつ多孔質の構造であることが判明し、これにより、軽量化とハンドリング性の向上、及び靭性の向上ができたと考えられる。また、０．１μｍ以下の細孔容積が大きいことにより、環境によって水蒸気を吸放出する調湿機能を有している。尚、水銀圧入法とは、粉体の細孔に水銀を浸入させるために圧力を加え、圧力と圧入された水銀量から比表面積や細孔分布を求める方法をいう。
以下、実施例、比較例を挙げて詳細に説明する。

反応体（Ａ１）
（ａ１）石灰質原料として消石灰（ＣａＯ含有量７５重量％）を５０重量％、（ａ２）けい酸質原料として珪藻土（ＳｉＯ_２含量量８０重量％）を５０重量％（Ｃ／Ｓ＝１．１）となるように配合して、この配合物に対し、重量比で５倍の水を加え、混合分散し、常圧下、９０℃の温度で、２時間にわたり加熱反応させ反応体（Ａ１）（固形分含有量２０重量％）を得た。

スラリー
前記反応体（Ａ１）６５重量％（固形分値）と、（Ｂ）（ｂ１）石灰質原料として消石灰を１３重量％と（ｂ２）けい酸質原料としてけい砂を１３重量％を含む硬化成分と、（Ｃ）繊維状物質としてパルプを９重量％を配合し、９倍量の水を加えて混合分散してスラリーを得た。

けい酸カルシウム板の製造
前記のスラリーを抄造法により厚みが６ｍｍとなるように抄造した後、オートクレーブ中１８０℃の飽和蒸気圧で、１０時間にわたり養生し、硬化後にオートクレーブより取り出しけい酸カルシウム板を得た。

実施例１において、前記反応体（Ａ１）５０重量％（固形分値）と、（Ｂ）（ｂ１）石灰質原料として消石灰を２１重量％と（ｂ２）けい酸質原料としてけい砂を２２重量％を含む硬化成分と、（Ｃ）繊維状物質としてパルプを７重量％を配合し、９倍量の水を加えて混合分散したスラリーを用いた以外は実施例１と同様に実施した。

反応体（Ａ２）
実施例１において、（ａ１）石灰質原料として消石灰（ＣａＯ含有量７５重量％）を３６重量％、（ａ２）けい酸質原料として珪藻土（ＳｉＯ２含量量８０重量％）を６４重量％（Ｃ／Ｓ＝０．６）となるように配合した以外は実施例１と同様に実施し、反応体（Ａ２）を得た。
けい酸カルシウム板の製造
前記反応体（Ａ２）５０重量％（固形分値）と、（Ｂ）（ｂ１）石灰質原料として消石灰を１８重量％と（ｂ２）けい酸質原料としてけい砂を２５重量％を含む硬化成分と、（Ｃ）繊維状物質としてパルプを７重量％を配合し、９倍量の水を加えて混合分散したスラリーを用いた以外は実施例１と同様に実施した。

実施例１において、前記反応体（Ａ２）４５重量％（固形分値）と、（Ｂ）（ｂ１）石灰質原料として消石灰を２０重量％と（ｂ２）けい酸質原料としてけい砂を２８重量％を含む硬化成分と、（Ｃ）繊維状物質としてパルプを７重量％を配合し、９倍量の水を加えて混合分散したスラリーを用いた以外は実施例１と同様に実施した。

実施例１において、前記反応体（Ａ１）３５重量％（固形分値）と、（Ｂ）（ｂ１）石灰質原料として消石灰を２３重量％と（ｂ２）けい酸質原料としてけい砂を３５重量％を含む硬化成分と、（Ｃ）繊維状物質としてパルプを７重量％を配合し、９倍量の水を加えて混合分散したスラリーを用いた以外は実施例１と同様に実施した。

実施例１において、前記反応体（Ａ２）３５重量％（固形分値）と、（Ｂ）（ｂ１）石灰質原料として消石灰を２３重量％と（ｂ２）けい酸質原料としてけい砂を３５重量％を含む硬化成分と、（Ｃ）繊維状物質としてパルプを７重量％を配合し、９倍量の水を加えて混合分散したスラリーを用いた以外は実施例１と同様に実施した。

比較例１
消石灰２２重量％、けい砂１１重量％、珪藻土１１重量％、パルプ６重量％、粘土鉱物１７重量％、ワラストナイト、石膏等の充填材３３重量％を配合し、９倍量の水を加えて混合分散したスラリーを用いた以外は実施例１と同様に実施した。

比較例２
消石灰２４重量％、けい砂１４重量％、珪藻土８重量％、パルプ６重量％、粘土鉱物１７重量％、ワラストナイト、石膏等の充填材４８重量％を配合し、９倍量の水を加えて混合分散したスラリーを用いた以外は実施例１と同様に実施した

評価結果を表１に示す。

評価方法を以下に示す。
（１）抄造性：抄造法で成形可能な配合を○、成形不可の場合を×とした。
（２）成型体かさ比重：ＪＩＳＡ５４３０：２０１３「繊維強化セメント板」に基づいて測定した。
（３）細孔構造：水銀圧入法より分析した。測定装置はＭｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ製ＡｕｔｏＰｏｒｅＩＶ９５２０を用いて細孔径分布を算出させ、０．１μｍ以下の細孔比率を計算して求めた。
（４）調湿性：ＪＩＳＡ１４７０－１：２０１４「建築材料の吸放湿性試験方法－第１部」：湿度応答法に基づいて測定し、吸湿量２９ｇ／ｍ２以上を○、吸湿量２９ｇ／ｍ^２未満を×とした。
（５）ハンドリング性：軽量で取り扱いに支障のないレベルを◎、やや重いが取り扱いに支障のないレベルを○とした。

Claims

（Ａ）（ａ１）石灰質原料と（ａ２）けい酸質原料を加熱反応させて得られた反応体２０～７０重量％（固形分値）と、
（Ｂ）（ｂ１）石灰質原料と（ｂ２）けい酸質原料を含む硬化成分２５～７５重量％と、（Ｃ）繊維状物質２～１５重量％と、の計１００重量％を含み、
前記（ａ１）石灰質原料と（ａ２）けい酸質原料のＣａＯ／ＳｉＯ _２のモル比が０．４～１．１である、
スラリーを板状に成形し、硬化養生す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（Ａ）の配合量が３０～７０重量％（固形分値）であることを特徴とする請求項１記載のけい酸カルシウム板の製造方法。
前記（ｂ１）の石灰質原料が、消石灰又は／及び生石灰であることを特徴とする請求項１又は２記載のけい酸カルシウム板の製造方法。
前記（Ａ）の加熱反応させるときの反応温度が８０～１００℃であることを特徴とする請求項１～３いずれか記載のけい酸カルシウム板の製造方法。