JPH0139992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は製品の養生時間の短縮と製品の含水率
の低下を可能ならしめる二水せつこうとスラグを
主原料とするせつこう系建材の製造方法に関す
る。 近年産業副産物として多量に発生する二水せつ
こうと高炉スラグ（以下、スラグという）の有効
利用の一環として、二水せつこうとスラグを主原
料とする建材に関する文献が多く提出されてお
り、またそれら原料を抄造機によつて薄い板状に
成形した内装用ボードが市販され、実用の段階に
ある。 このようなせつこう系建材の製造方法について
述べる。まず粉末の二水せつこうとスラグを重量
比３：７ないし７：３に混合した主原料に消石灰
またはセメントのごときアルカリ塩類物質を0.1
〜５重量％添加して調合原料とする。その際更に
0.1〜５重量％の硫酸アルミニウム含有物質を添
加すれば、反応性のより良好な調合原料が得られ
る。この調合原料に適量の水を加えるとともに建
材として必要な補強繊維（パルプ、石綿、耐アル
カリ性ガラス繊維、有機合成繊維等）および必要
に応じて軽量材を加え混練した後、抄造機で板状
に成形し、次いで自然養生または90℃以下の湿熱
養生を行い、更に自然養生によつて所定強度の発
現を待つて乾燥機にかけ、含水率を低下させたも
のを規定寸法に切断して仕上げて製品とする。 このような工程で製造されたせつこう系建材は
軽量で加工性に富み、表面はせつこう特有の白色
を呈し、従来のせつこうボード等には見られない
耐水性を有し、また上記調合原料の水和反応によ
つて生成するエトリンジヤイト（3CaO・
Al₂O₃・3CaSO₄・31H₂O）や原料として使用す
る二水せつこう（CaSO₄・2H₂O）に含まれる多
量の結晶水は火災時に建材の昇温を抑える効果が
あるため、すぐれた耐火性能を発揮するなど、建
材として好ましい数多くの特徴を有する（特開昭
53−13629号公報）、特開昭53−130723号公報、特
開昭48−91155号公報、特開昭53−128629号公報
参照）。 かくのごとき新規にして建材製造に適した上記
調合原料の利用に関しては、抄造機による薄板ボ
ードの製造以外に、プレスモールド法による厚さ
数十ミリメートルの厚板製造の押出成形法による
中空パネル等の製造にも関心が向けられている。
しかしながら、このような製造方法は次のごとき
問題点を有している。すなわち、 (1) 製品の乾燥 プレスモールド法や押出成形法により製造する
場合には、この種のせつこう系建材はその製造法
上、25〜60％の水分を必要とし、硬化後もほぼ同
量の水分を保持する。このような建材を乾燥せず
にそのままの状態で建築の間仕切材等に使用する
場合には、反りを生じたり、また余分の水を含む
ため、重量が大きいばかりでなく、表面塗装や壁
紙仕上げの作業がむつかしいので、乾燥は欠くこ
とのできない工程である。 しかるに、肉厚の大型建材の130〜150℃の熱風
乾燥機による乾燥は乾燥効率が悪く、かつ長時間
を要し、生産性を著しく低下させる。 (2) 養生期間 上記調合原料の水和反応による硬化、強度発現
の主体をなすものは主原料中のスラグの潜在水硬
性であつて、水和生成物の成長にはセメントの水
和反応と同様にかなりの養生期間を必要とする。
この種のせつこう系建材製造では、成形後自然養
生により所定の強度を発現させるまでに約３週間
を要し、時間がかかりすぎる。特に大型建材の生
産では、その養生スペースの確保もさることなが
ら、高価な製品を長期間滞荷させることは得策で
なく、また受注生産がとれないことも加つて、可
能な限りの養生期間の短縮および早期出荷が望ま
れるところである。 本発明者らはこれらの問題点の対策を検討した
結果、養生機構を変えることによつて、すなわ
ち、従来の養生方法にオートクレーブ養生方法を
加え、かつオートクレーブ養生終了後該オートク
レーブ内の蒸気を急速に放出することによつて、
製品の養生時間の短縮と製品の含水率の適正な低
減化、すなわち乾燥工程の省略とをもたらし、も
つて生産性の向上を可能ならしめることを見出
し、本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨
とするところは、二水せつこうとスラグとからな
る主原料に添加剤を加えてなる調合原料に補強繊
維、軽量材、水を加えて混練、成形し、次いで得
られた成形体に養生を施すせつこう系建材の製造
方法において、該養生として上記成形体に自然養
生または90℃以下の湿熱養生を施す第１段養生に
第１段養生を受けた該成形体を110〜150℃の温度
範囲で上記調合原料中の二水せつこうの脱水に必
要とされる時間帯以下に保持するオートクレーブ
養生の第２段養生を加え、かつ該オートクレーブ
養生終了後該オートクレーブ内に充満する蒸気を
急速に放出して急冷せしめることを特徴とするせ
つこう系建材の製造方法、にある。 本発明の特徴は、以上のように、養生機構とし
て、成形体に自然養生または90℃以下の湿温養生
を施す第１段養生と第１段養生を受けた該成形体
を110〜150℃の温度範囲で上記調合原料中の二水
せつこうの脱水に必要とされる時間帯以下に保持
するオートクレーブ養生の第２段養生との組合せ
よりなる二段養生を採用しかつ第２段養生のオー
トクレーブ養生終了後該オートクレーブ内に充満
する蒸気を急速に放出して急冷せしめることであ
る。この二段養生のうち、予備養生としての意味
をもつ第１段養生は、上述したように、従来のせ
つこう系建材の製造方法においても採用している
ものであり、従つて本発明の１つは上述したよう
に上記第１段養生と組み合わせる第２段養生にあ
るのである。その理由は次のごときものである。
従来の珪酸カルシウム系建材の製造においては、
原料を成形後、10Kg／cm²（180℃）以上、６〜８
時間のオートクレーブ養生を行なうことによつ
て、珪砂、珪藻土等のシリカ原料と消石灰、セメ
ント等のカルシウム原料との反応を促進し、トバ
モライトまたはゾノトライトの珪酸カルシウム水
和物を生成せしめ、オートクレーブ養生後は即乾
燥工程に移り、製品としての出荷を可能ならしめ
るものである。しかるに、せつこう系建材の製造
においては、このような常法的な高温かつ長時間
のオートクレーブ養生を行なうと、主原料のスラ
グの水和反応は著しく促進されるものの、もう１
つの主原料である二水せつこうがオートクレーブ
の高温湿熱処理によつてその結晶水を失い、α型
半水せつこうまたは型無水せつこうに転移し、
またスラグとせつこうの反応により生成する針状
のエトリンジヤイトの結晶水まで放出し、建材と
しての物性が不安定となるばかりでなく、養生温
度が高くなるにつれて、建材の曲げ強度が低下す
るという現象が現出する。また、結晶水を失うこ
とによつて、建材としての耐火性能を減退する。
従来の二水せつこう・スラグ系建材の製造におい
て、また本発明の第１段養生において、湿熱養生
を行なう場合に養生温度を90℃以下の温度に限定
しているのも、この理由によるものである。 さらに、本発明者らは本発明の第２段養生にお
いて、オートクレーブ養生の所定養生時間終了後
に缶内に充満する蒸気を大気放出弁を通して急速
に放出すると、成形体のマトリツクス内部に含ま
れている水分が急激に蒸発して系外に出るため、
急冷効果をもたらし、一挙に可成り大きな乾燥効
果、すなわち、製品の含水率の適正な低減が得ら
れ、乾燥工程の省略を可能とし、養生期間の短縮
と相俟つて、生産性を向上せしめる効果をもたら
すのである。このような本発明の効果は、従来の
養生方法において強度発現に３週間程度の日数を
必要とすることに加えて、その後の乾燥が容易で
ないことを重視し、これらを改善すべく鋭意研究
を重ねた結果によつて始めて得られたものであ
る。 以上の事実を踏えた上で、上記二水せつこう・
スラグ系の調合原料を用い、押出成形機によつて
製造した大型中空パネルを、種々のオートクレー
ブ養生条件に従つて加熱した後、速やかにオート
クレーブの圧を下げて供試体を取り出し、成形後
３日目に行なつた物性試験結果を第１表に示す。 第１表の試験結果によれば、養生の温度条件が
高くなるに従つて、二水せつこうから半水せつこ
う、型無水せつこうに転移し、カサ比重は小さ
くなり、強度は低下する。更に、上記パネルを水
中に１か月浸漬し、状況の変化を観察したとこ
ろ、第１表に示すように、半水せつこうが主体と
なる150℃、165℃の養生要件によるものは、半水
せつこうが徐々に水和して二水せつこうに転移
し、その時の体積膨張によつて、マトリツクスに
小さいヘヤーラツクが認められたが、100℃、110
℃、120℃条件で二水せつこうまたは無水せつこ
うが主体の場合はヘヤークラツクは発生せず全く
異常は認められなかつた。

【表】 △：大半が二水せつこう、半水せつこうも多い、
周知のように、半水せつこうは非常に水和し易
い材料で、水に接触すれば、短時間の内に反応し
て二水せつこうに戻る。しかし、本発明のせつこ
う系硬化体の場合は、スラグの水和により生成す
るCSH系ゲル状水和物によつて、せつこうの結
晶が完全に被覆された構造になつているため、供
試体を水中に浸漬してもマトリツクス中の半水せ
つこうは容易に水和しない。Ｘ線回折での分析結
果によれば、１週間後にわずかな二水せつこうの
存在が認められ、１か月後も未水和の半水せつこ
うが残存している。 この半水せつこうに比較すれば、型無水せつ
こうは水和し難い材質であり、更にスラグのゲル
状水和物で被覆されていることを考慮すれば、水
和によるクラツク発生の可能性はほとんどない。
実際に１か月間の水中浸漬試験結果でも、型無
水せつこうは全く二水せつこうに転移した形跡も
なく、安定な性状を示している。ただし、高温処
理による強度の低下ならびにオートクレーブ養生
の省エネルギーの面から判断すれば、120℃の二
水せつこうが主体となる条件の方が有利といえ
る。 この二水せつこうが主体となるオートクレーブ
養生条件は、養生温度と養生時間の積によるもの
であつて、養生温度だけで決めることはできな
い。 次の第２表は押出成形機により製造した二水せ
つこう・スラグ系建材のオートクレーブ養生温度
と養生時間を変化させた時の建材マトリツクス中
のせつこう形態をＸ線回折により調べた結果を示
すものである。第２表から明らかであるように、
被養生物体の昇温速度の遅れを考慮して最低0.5
時間の養生時間をとるとすれば、養生温度は150
℃が上限である。すなわち、本発明のオートクレ

【表】 ×：大半が半水せつこう
ーブ養生条件としては、温度は100〜150℃の範囲
であり、かつ養生時間は調合原料中の二水せつこ
うの脱水に必要とされる時間帯以内であり、大部
分のせつこうを二水せつこうの形で保留させるも
のである。 このオートクレーブ養生によつて、パネルの含
水率はオートクレーブ養生前に比較して10％以上
低下し、その乾燥効果も充分に認められ、パネル
表面の乾きの状況も良好で、表面塗装及び壁紙仕
上げも問題なく実施できる。また、従来の工程で
は成形後３週間以上の自然養生時間を要して規定
強度を発現させていたが、本発明はこのオートク
レーブ養生の第２段養生を第１段養生に組合わせ
ることによつて、成形後、わずか３日間程度で規
定強度に到達せしめ、出荷を可能ならしめるもの
で、生産性の大幅な増強をもたらすことができ
る。 さらに、本発明は、上述したように、オートク
レーブ養生終了後、オートクレーブ内の蒸気を急
速に放出し急冷することによつて、得られる製品
の含水率の低減を確実に達成し、乾燥工程の省略
を可能にする。その結果、パネル表面の乾燥状況
も良好で、表面塗装及び壁紙仕上げも問題がなく
実施できる。 次に、本発明を実施例によつてさらに具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以
下の実施例によつて限定されるものではない。 比較例 二水せつこうとスラグを５：５に混合し、これ
に消石灰と硫酸アルミニウムをそれぞれ１重量％
添加して調合原料とし、この調合原料に20重量％
の石綿と30重量％の水を加えて混練し押出成形機
により、幅60cm、厚さ６cmの中空パネルを製造し
た。このパネルを90℃以下で蒸気養生し、次いで
翌日、第３表に示すように、それぞれ120℃×２
時間、140℃×１時間のオートクレーブ養生を行
なつた後、４時間で90℃まで徐冷した後、缶内の
蒸気を抜いて温度を下げ缶外に取り出し、そのま
ま放置して冷却を待ち、成形後３日目に物性試験
を実施し、その測定結果を試験No.１およびNo.２と
して第３表に示す。比較例における上記オートク
レーブ養生の養生時間と養生温度の関係を第１図
に試験No.１の場合を示す。 なお、オートクレーブ養生を施さない場合の上
記パネルの同一材令における物性試験結果を第３
表に試験No.３として併せ示す。

【表】 実施例 比較例のパネルと同一パネルを用い、これを自
然養生後、翌日、第４表に示すように、それぞれ
120℃×２時間、140℃×１時間のオートクレーブ
養生を行なつた後、該養生終了後、急速に蒸気を
抜いて急冷し、缶外に取り出し、そのまま放置し
て冷却を待ち、成形後３日目に物性試験を実施
し、その測定結果を試験No.４およびNo.５として第
４表に示す。このように、本実施例ではオートク
レーブ養生後、急冷せしめることによつて、養生
期間の短縮と相俟つて、乾燥工程の省略を可能と
し、もつて生産性を向上せしめる効果をもたらす
のである。また、Ｘ線回折による分析結果によれ
ば、いずれもごく僅かの半水せつこうが認められ
たものの、大半は二水せつこうであつた。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の比較例におけるオートクレー
ブ養生を120℃×２時間（徐冷）の条件で行なつ
た場合の養生時間と養生温度の関係を示すグラフ
図、第２図ａは本発明の実施例のオートクレーブ
養生を120℃×２時間（急冷）の条件で行なつた
場合の養生時間と養生温度の関係を示すグラフ
図、同じくｂは140℃×１時間（急冷）の条件で
行なつた場合の養生時間と養生温度の関係を示す
グラフ図である。これらの図において、実線はオ
ートクレーブ雰囲気温度、破線は製品温度を示
す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二水せつこうとスラグとよりなる主原料に添
   加剤を加えてなる調合原料に補強繊維、軽量材、
   水を加えて混練、成形し、次いで得られた成形体
   に養生を施すせつこう系建材の製造方法におい
   て、該養生として上記成形体に自然養生または90
   ℃以下の湿熱養生を施す第１段養生に第１段養生
   を受けた該成形体を110〜150℃の温度範囲で上記
   調合原料中の二水せつこうの脱水に必要とされる
   時間帯以下にオートクレーブ内に保持するオート
   クレーブ養生の第２段養生を加え、かつ該オート
   クレーブ養生終了後該オートクレーブ内に充満す
   る蒸気を急速に放出して急冷せしめることを特徴
   とするせつこう系建材の製造方法。