JPH02141454A - 高強度珪酸カルシウム成形体の製造方法 - Google Patents
高強度珪酸カルシウム成形体の製造方法Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
造方法に関する。
酸カルシウム成形体は、軽量で高強度、耐熱性、加工性
などの優れた性質をもった材料として、建材などに広く
使用されている。
(1)湿式圧搾成形法、(2)抄造成形法、(3)半乾
式成形法、(4)押出成形法、(5)流し込み成形法と
なる。しかしながら、これらの成形法には、いづれも問
題点が従来から指摘されている。
得られる成形体の嵩密度は、ある一定の狭い範囲に限ら
れたものになった外、湿式圧搾成形法または半乾式成形
法では大型プレスや抄造設備を必要とした。また押出成
形法では押出設備が必要となるなど、いづれも設備コス
トが大きくなって、これにより製造コストが大となる欠
点が指摘されていた。また、流し込み成形法は、原料ス
ラリーを型枠に充填して、これをそのままオートクレー
ブに入れて加圧下で加熱反応して成形するものであるが
、これによると得られる成形体の、1.+7゜密度の幅
が狭いという問題は解消されるか、この方法では、別の
問題点として製造に当たって大皿の型枠が必要という問
題があった。
、型枠の回転率を向上しようとした技術として、米国特
許第2,432,981号がある。これは珪酸質原料に
非晶質シリカの珪藻土を用い、これに石灰と、硬化剤と
して苛性ソーダとベントナイトを添加し、さらに繊維質
原料及び水を混合して型枠に充填して加熱し一次硬化さ
せた後脱型し、その後これを加圧下で加熱反応した後乾
燥する方法である。また、別の米国特許第2,904.
444号には、珪酸質原料に非晶質シリカの珪藻上を用
い、これに石灰と、硬化剤として無水珪酸ナトリウム或
いは無水珪酸カリウム、硬化遅延剤として砂糖を添加し
、さらに繊維質原料及び水を混合したスラリーを型枠に
充填して加熱し一次硬化させた後脱型し、その後これを
加圧下で加熱反応し乾燥する方法が開示されている。確
かにこれらの方法によると、脱型時の一次硬化体は、ハ
ンドリングに耐える硬度のものが得られるものの、加圧
下で加熱反応した最終製品の強度が著しく低下するとい
う問題点が別に生じてきた。このために、ここに得られ
たものをそのまま建材に使用することは出来ないのが実
情である。
で成形するに当たって、脱型後の一次成形体の硬度を、
ハンドリングに充分耐えるようにするとともに、その後
の加圧下での加熱反応によって得られる最終的な成形体
の強度も、建材として十分に耐えることが出来るような
高強度の珪酸カルシウム成形体を得ようとするものであ
る。
、水とを少なくとも含む原料混合物であって、珪酸質原
料として結晶質シリカと非晶質シリカとを用い、かつ水
/固体の重量比と非晶質シリカ/(結晶質シリカ+非晶
質シリカ)の重量比との関係が、添付第1図で示される
点A(1,0,0,50)、B (1,0,0,15)
、C(4,0,0,50)、D (4,0,0,[io
)、E (2,0,0,60)でかこまれる五角形の範
囲内にあるものとし、さらにこれに一次硬化剤として珪
酸ナトリウムまたは珪酸カリウムを、珪酸質原料と石灰
質原料との合量に対して0.5〜3.0%添加してスラ
リーを得、ついでこれを型枠に充填して加熱し一次硬化
させてから脱型し、その後これを加圧下で加熱反応させ
ることを特徴とする高強度珪酸カルシウム成形体の製造
方法(請求項1)、石灰質原料と、珪酸質原料と、一次
硬化剤と、繊維と、耐熱性樹脂と、水とからなる原料混
合物であって、繊維及び耐熱性樹脂の配合率が各々 2
〜10重量%であり、珪酸質原料として結晶質シリカと
非晶質シリカとを用い、水/固体の重量比と非晶質シリ
カ/(結晶質シリカ+非晶質シリカ)の重量比との関係
か、添付第2図で示される点F (1,0,0,25)
、G (1,0,0,07)、H(4,0,0,45)
、I (4,0,0,55)でかこまれる四角形の範
囲内にあるものとし、さらにこれに一次硬化剤として珪
酸ナトリウムまたは珪酸カリウムを、石灰質原料と珪酸
質原料との合量に対して0゜5〜3.0%添加してスラ
リーを得、ついでこれを型枠に充填して加熱し一次硬化
させてから脱型し、その後これを加圧下で加熱反応させ
ることを特徴とする高強度珪酸カルシウム成形体の製造
方法(請求項2)、及び一次硬化剤として、珪酸ナトリ
ウムまたは珪酸カリウムの外に、ざらに珪弗化ナトリウ
ムを珪酸質原料と石灰質原料との合量に対して、0.1
〜1.5%添加したものである請求項1または2記載の
高強度珪酸カルシウム成形体の製造方法(請求項3)で
ある。以下に、これらの発明をさらに説明するが、まず
請求項1の発明から述べる。
料と石灰質原料と、一次硬化剤である。
することは任意である。
以上に説明するような特殊な比率で組合わせたものを用
いる。結晶質シリカとしては、石英が好ましく、その粒
度は反応時間が短縮されるように細かい方がよい。例え
ば、250メッシュフルイ残分10%以下に粒度調整し
たものがよい。また、非晶質シリカとしては、珪藻上、
弗石、シリカフラワーなどが使用できるが、珪藻上が好
ましく、その粒度は1〇−以下のものがよい。
た石灰乳、またはこれらを混合したものを使用する。こ
の場合、水/固体の重量比が2.0未満の場合は主に消
石灰または生石灰を、水/固体の重量比が2.0以上の
ときは、主に石灰乳を用いることが好ましい。
in2モル比で0.7〜1.1の範囲が好ましい。さら
に、一次硬化剤としては、珪酸ナトリウムまたは珪酸カ
リウムを用い、その添加率は0.5〜3.0%とする。
超えると加圧下で加熱反応して出来た最終製品の強度が
低くなるので好ましくない。補強材は必要に応じて任意
に使用し、これを配合すると製品の強度を向上させる。
繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、岩綿、石綿な
どの無機繊維があげられるが、これらに限られるもので
はない。建材として不燃性にするため、有機繊維の使用
量は、珪酸質原料と石灰質原料との合量に対し、0.5
〜5.0%の範囲が好ましい。
原料で、この発明では結晶質シリカと非晶質シリカを特
殊な比率で組合わせたものである。
の特殊配合比率は、また原料中の水/固体の重量比によ
って変えることが好ましい。
硬化体)の硬度をハンドリング可能な程度にするために
は、原料の水/固体の重量比を増すにしたがって、珪酸
質原料中の非晶質シリカの割合を増加させる必要がある
。一方、この発明にあっては、原料の水/固体重量比は
l、0〜4.0とするのが好ましい。これが1.0未満
であると原料混合物の流動性がよくなく、流し込み成形
に適さない。また、水/固体の重量比が4.0を超える
と、非晶質シリカと一次硬化剤の添加量を大幅に増加さ
せる必要が生じる。しかし、そうした場合は最終製品の
強度が低下して、目的の製品を得ることができない。し
かし、この水/固体の重量比が1.0〜4.0の範囲に
あっても、上記の通り水/固体の重量比を上昇させるに
したがって、非晶質シリカの割合を増加させる必要があ
る。
晶質シリカと非晶質シリカの比率との関係における、成
形体の一次硬化後の硬度、および最終製品の曲げ強度な
どを調べた。なお、この実験における実験条件は次の通
りとした。
分0.1%未満を、また非晶質シリカは50庫以下の珪
藻上を使用した。石灰質原料は、250メッシュフルイ
残分0.1%以下の消石灰粉末を使用し、Cab/5i
n2のモル比を0.8になるように配合した。一次硬化
剤として珪酸ナトリウム(水ガラス1号)を1.0%添
加した。さらに補強材としてパルプ(カナダ標準フリー
ネス350m1)を、内側で5%加えて水とともに混合
した。この原料混合物を、内寸法が303 mm X
606 mm X高さ12m+mの予め100℃で加温
しておいたエポキシ樹脂製型枠に充填して表面を均一に
ならした。これを蒸気養生箱に入れて100℃の飽和水
蒸気を吹き込み、スラリー温度90℃で20分間保ち一
次硬化体として脱型した。なお、一次硬化体の硬度は、
ゴム硬度計(JI86301 A型)を用いて測定した
。この一次硬化体をオートクレーブに入れ、蒸気圧10
kg/cm2温度180℃で8時間反応させた。その後
、大気圧まで降下してオートクレーブより取り出した後
、105℃のオーブン中で付着水分が5%以下になるま
で乾燥して最終製品とした。
あると考え、比強度も合わせて求め、第1表の1及び2
に示した。
、建材として使用する場合を考慮すると、比強度で12
5以上であることが要求される。
量比と、結晶質シリカと非晶質シリカとの合量に占める
非晶質シリカの関係は、第1図に示す点A (1,0,
0,50)、B (1,0,0,15)、C(4,0,
0,50)、D (4,0、O,BO)、E (2,0
,0,60)でかこまれる五角形の範囲内にあることが
必要であることが分かる。
し込み、これを加熱して非晶質シリカと一次硬化剤との
作用により型枠内で硬化させる。
産性の点からすると、90〜100℃で20〜30分間
加熱するのが好ましい。かくすることによって、自己保
持力を保ちかつハンドリングに支障のない一次硬化体が
得られるので、支障もなく脱型することが出来る。この
場合の硬化の程度は、硬化体のハンドリングにおいて、
硬化体にヒビ割れ、角欠け、へこみなどが生じないこと
を目安とする。
I811301 A型)で硬化体の硬度を測定し、指示
目盛りが30以上であればよい。
れ加圧下で加熱反応させる。反応条件としては、圧力は
l0kg/ cm2以上、温度180℃以上で2〜12
時間の範囲で行うのが好ましい。反応終了後に、オート
クレーブから出して乾燥を行い、最終製品を得る。この
ものの絶乾嵩密度は、0.2〜0.7の幅をもったもの
となる。なお、一次硬化剤としては、後記実施例4〜5
からも分かるように、珪酸カリウムも使用することが出
来る。
でも主原料は、請求項1の発明と同様で珪酸質原料と、
石灰質原料と、一次硬化剤である。
について説明したものが略そのまま使用される。
カとを使用し、これらは必要な粒度調整をして用いられ
る。珪酸質原料の中の結晶質シリカと非晶質シリカの配
合比は、原料中の水/固体の重量比との関係で変えるこ
とは、請求項1の発明と同様であるが、ここにおける関
係が後述するように請求項1の発明と若干相違する。石
灰質原料についても請求項1の発明と同様である。
リウムまたは珪酸カリウムを使用する。
熱性樹脂を副原料として使用する。
ト、繊維状セピオライトなどの無機繊維、及びパルプ繊
維、炭素繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエス
テル繊維などであるが、中でもガラス繊維が性能向上に
効果的である。このため、使用する繊維の中の一部にガ
ラス繊維を使用することが好ましい。繊維の使用量は、
全原料中の配合比で2〜lO重量%の範囲が好ましい。
性などの所望な効果か得られず、またこれが10重量%
を超えてもそれ程効果の向上が得られない。
ラミン樹脂、エチレン酢酸ビニル樹脂、フェノール樹脂
、またはそれらの共重合体樹脂である。これらの樹脂は
、その他の原料と均一に混合が出来るように、水性エマ
ルジョンで使用するのが好ましい。中でも、アクリル樹
脂、アクリルスチレン共重合体樹脂の水性エマルジョン
が好ましい。耐熱性樹脂の配合比率は、固形分換算で2
〜IO重量%が好適である。これが2重量%未満の場合
は、得られる製品の強度、靭性などの所望な効果が得ら
れず、またこれが10重量%を超えてもそれ程効果の向
上が得られない。上記の繊維及び樹脂を使用した場合、
成形時の一次硬化を促進させるに必要な非晶質シリカの
配合比率を低下させることが出来る。
原料の中の結晶質シリカと非晶質シリカとの配合比は、
原料中の水/固体の重量比との関係で変わるもので、こ
の点では請求項1の発明と同様である。しかしながら、
ここにおける珪酸質原料の中の結晶質シリカと非晶質シ
リカの配合比と、原料中の水/固体の重量比との関係に
ついては、原料中に繊維と耐熱性樹脂が配合されている
ため、請求項1の発明とは相違している。
の実験を行い、結晶質シリカと非晶質シリカの比率と、
水/固体の重量比の関係における、成形体の一次硬化後
の硬度、および最終製品の曲げ強度などを調べた。この
実験の実験条件は次の通りとした。
分0.1%未満を、また非晶質シリカは50−以下の珪
藻土を使用した。石灰質原料は、250メッシュフルイ
残分0.1%以下の消石灰粉末を使用し、Ca O/
S i 02のモル比を0.85になるように配合した
。一次硬化剤として珪酸ナトリウム(水ガラス1号)ま
たは珪酸カリウムを固形分換算で1.0%添加した。さ
らに補強材として耐アルカリガラス繊維(径13 tl
va、長さ13+am) 3.0%、耐熱性樹脂として
アクリル−スチレン共重合体樹脂エマルジョン(固形分
54.2 %、pH9,0、アニオン性)を、固形分
換算で3.0%各内割で添加して水とともに混合した。
B +nn+ X高さ12m+sの予め100℃で加温
しておいたエポキシ樹脂製型枠に充填して表面を均一に
ならした。これを蒸気養生箱に入れて100℃の飽和水
蒸気を吹き込み、スラリー温度90℃で20分間保ち一
次硬化体として脱型した。なお、一次硬化体の硬度は、
ゴム硬度計(JI36301人型)を用いて測定した。
g/ cm2、温度180℃で4時間反応させた。その
後、大気圧まで降下してオートクレーブより取り出した
後、105℃のオーブン中で付着水分1%以下になるま
で乾燥して最終製品とした。その結果を第2表及び第2
図に示した。最終製品の強度は、比強度も合わせて求め
、第2表及び第2図に示した。なお、No、7.11,
17.22及び27については、原料スラリの流動性が
著しく悪く、型枠への流し込み成形が出来なかったので
、物性の測定は行わなかった。
質シリカ)の重量比が線F−Iより高い場合は、原料ス
ラリーの流動性が低下して、流し込み成形が困難となる
範囲である。また、同図において、線(、−Hより下の
範囲の場合は、硬化体の一次硬度が不足してハンドリン
グに困難を来す場合である。
にあっては、原料中に繊維と耐熱性樹脂が配合されてい
るため、水/固体の重量比と、非晶質シリカ/(結晶質
シリカ+非晶質シリカ)の重量比との関係は、添付第2
図の点F (1,0。
,0,45)、IC4,0,0,55)でかこまれる四
角形の範囲内にあることが必要なことが分かる。
スラリーとし、型枠に流し込み、加熱硬化後、脱型して
一次硬化体を得るが、これについては請求項1の発明と
同様である。次いで、この一次硬化体をオートクレーブ
に入れて加圧下で加熱反応させ、反応終了後オートクレ
ーブから取り出して乾燥し製品とするが、これについて
も請求項1の発明と同じである。
または珪酸カリウムの外に、さらに珪弗化ナトリウムを
珪酸質原料と石灰質原料とのa量に対して、0.1〜1
.5%添加するものである。これによって最終製品の強
度を一層高めることが出来る。
料の結晶質シリカと非晶質シリカの配合比を、水/固体
の重量比との関係により変えるだけで、一次硬化体の硬
度をハンドリングに支障のないものとすることが出来る
とともに、最終製品の強度も高強度とした高強度珪酸カ
ルシウム成形体を得ることができる。さらに、この発明
によると、最終製品の絶乾嵩密度を略0.2〜0.7と
いった広い範囲にすることが出来るので、同一装置を使
用して、保温材、間仕切り材、壁祠、天井材など各種の
建材ができることになる。
50メッシュフルイ残分0.1%の粉末を、また非晶質
シリカとして50μm以下の珪藻土を使用し、これらを
第2表で示す配合比で混合して使用した。この珪酸質原
料と250メッシュフルイ残分0.1%以下の消石灰粉
末とを、Cab/5in2のモル比で0.9になるよう
に配合した。一次硬化剤として、珪酸ナトリウム(水ガ
ラス1号)を2.0%添加し、補強材として径9μl×
長さ13mmの耐アルカリガラス繊維を内削で3%加え
、水とともに混合した。この原料混合物を、内寸法が9
10 mn+ X 1g20mmの予め100℃に加温
しておいたエポキシ樹脂製型枠に充填し、その表面を均
一にならした。これを蒸気養生槽に入れて100℃の飽
和水蒸気を吹き込み、スラリー温度90℃で20分間保
ち一次硬化体として脱型した。この一次硬化体をオート
クレーブに入れ、蒸気圧10kg/cIII、温度18
0°Cで10時間反応させた。その後、大気圧まで降下
してオートクレーブより取り出し、105℃のオーブン
中で付着水分が5%以下になるまで乾燥し最終製品を得
た。一次硬化体の硬度及び最終製品の物性を第3表に示
す。
実施例1及び3と同様にして実施した。この結果を第4
表に示す。
.6%、珪弗化ナトリウムを0.4%を添加した外は実
施例1〜3と同様に実施した。その結果を第5表に示す
。
を均一にならした。これを蒸気養生槽に入れて100℃
の飽和水蒸気を吹ぎ込み、スラリー温度90℃で20分
間保ち一次硬化させ脱型した。この一次硬化体をオート
クレーブに入れ、蒸気圧10kg/d、温度180℃で
4時間反応させた。その後、大気圧まで降下してオート
クレーブより取り出し一105℃のオーブン中で付着水
分が1%以下になるまで乾燥し最終製品を得た。この結
果を第6表に示す。
ウムを添加すると、最終製品の強度は、珪酸すトリウム
111−味の場合より増加することが認められる。
250メッシュフルイ残分0.1%の粉末を、また非晶
質シリカとして50趣以下の珪藻土を使用し、これらを
第6表に示す配合比で混合して使用した。この珪酸質原
料と250メッシュフルイ残分0.1%以下の消石灰粉
末とを、Cab/5in2のモル比で0.85になるよ
うに配合した。さらに補強祠として、耐アルカリガラス
繊維(径13gn、長さ13mm)5゜0%、耐熱性樹
脂としてアクリル−スチレン共重合体樹脂エマルジョン
(固形分54.2 %、pH9,0、アニオン性)を
、固形分換算で5,0%を各内削て添加した。一次硬化
剤として、珪酸ナトリウム(水ガラス1号)を2%添加
し、水とともに混合した。この原料混合物を、内寸法が
303 +nm X 60fi rnm X高さ15m
mの予め100℃に実施例12〜14 一次硬化剤として珪酸すトリウム(水ガラス1号)を2
.6%、珪弗化ナトリウムを0.4%添加した外は実施
例9〜11と同様にして実施した。この結果を第7表に
示す。
る原料中の、水/固体の重量比と、非晶質シリカ/(結
晶質シリカ+非晶質シリカ)の重量比との関係を示した
線図。
Claims (3)
- (1)珪酸質原料と、石灰質原料と、一次硬化剤と、水
とを少なくとも含む原料混合物であって、珪酸質原料と
して結晶質シリカと非晶質シリカとを用い、かつ水/固
体の重量比と非晶質シリカ/(結晶質シリカ+非晶質シ
リカ)の重量比との関係が、添付第1図で示される点A
(1.0,0.50)、B(1.0,0.15)、C(
4.0,0.50)、D(4.0,0.60)、E(2
.0,0.60)でかこまれる五角形の範囲内にあるも
のとし、さらにこれに一次硬化剤として珪酸ナトリウム
または珪酸カリウムを、珪酸質原料と石灰質原料との合
量に対して0.5〜3.0%添加してスラリーを得、つ
いでこれを型枠に充填して加熱し一次硬化させてから脱
型し、その後これを加圧下で加熱反応させることを特徴
とする高強度珪酸カルシウム成形体の製造方法。 - (2)石灰質原料と、珪酸質原料と、一次硬化剤と、繊
維と、耐熱性樹脂と、水とからなる原料混合物であって
、繊維及び耐熱性樹脂の配合率が各々2〜10重量%で
あり、珪酸質原料として結晶質シリカと非晶質シリカと
を用い、水/固体の重量比と非晶質シリカ/(結晶質シ
リカ+非晶質シリカ)の重量比との関係が、添付第2図
で示される点F(1.0,0.25)、G(1.0,0
.07)、H(4.0,0.45)、I(4.0,0.
55)でかこまれる四角形の範囲内にあるものとし、さ
らにこれに一次硬化剤として珪酸ナトリウムまたは珪酸
カリウムを、石灰質原料と珪酸質原料との合量に対して
0.5〜3.0%添加してスラリーを得、ついでこれを
型枠に充填して加熱し一次硬化させてから脱型し、その
後これを加圧下で加熱反応させることを特徴とする高強
度珪酸カルシウム成形体の製造方法。 - (3)一次硬化剤として、珪酸ナトリウムまたは珪酸カ
リウムの外に、さらに珪弗化ナトリウムを珪酸質原料と
石灰質原料との合量に対して、0.1〜1.5%添加し
たものである請求項1または2記載の高強度珪酸カルシ
ウム成形体の製造方法。
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---|---|---|---|---|
US6211103B1 (en) | 1999-10-12 | 2001-04-03 | Minerals Technologies Inc. | Synthetic silicate pellet compositions |
US6271159B1 (en) | 1996-09-03 | 2001-08-07 | Minerals Technologies Inc. | Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production |
US6287997B1 (en) | 1996-09-03 | 2001-09-11 | Minerals Technologies Inc. | Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production |
US6336346B2 (en) | 1999-10-12 | 2002-01-08 | Minerals Technologies Inc. | Synthetic silicate pellet composition and methods of making and using thereof |
US6531421B2 (en) | 2001-06-11 | 2003-03-11 | Specialty Minerals (Michigan) Inc. | Method of reducing the amount of lithium in glass production |
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US7803730B2 (en) | 2004-04-27 | 2010-09-28 | Specialty Minerals (Michigan) Inc. | Method of manufacturing glass and compositions thereof |
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1989
- 1989-08-31 JP JP1225457A patent/JP2763929B2/ja not_active Expired - Fee Related
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US6271159B1 (en) | 1996-09-03 | 2001-08-07 | Minerals Technologies Inc. | Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production |
US6287378B1 (en) * | 1996-09-03 | 2001-09-11 | Minerals Technologies, Inc. | Method of producing synthetic silicates and use thereof in glass production |
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US7383699B2 (en) | 2001-12-27 | 2008-06-10 | Specialty Minerals (Michigan) Inc. | Method of manufacturing glass and compositions therefore |
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