JPH02204372A - ケイ酸カルシウム質複合成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば耐火材料、断熱材料あるいは各種建築
材料として用いて好適なケイ酸カルシウム質複合成形体
の製造方法に関する。

〈従来の技術〉 従来より、ケイ酸カルシウムは耐熱性、断熱性、耐火性
の点で優れている。このため、該ケイ酸カルシウムを主
成分とするケイ酸カルシウム質成形体ζよ、各腫の保温
材、断熱材。

耐火被覆材、壁材、床材等の用途に広く用いられている
。

この従来のケイ酸カルシウム質成形体の製造方法として
は、以下■〜■の方法が一般に用いられている。

■　原料のケイ酸質原料２五灰質原料、及び、繊維質原
料を水に分数し、そのまま、或いは、ゲル状態にして圧
搾し、成形体として高温高圧蒸気養生を行い、その後乾
燥して製造する方法。

■　ケイ酸質原料、石灰質原料、及び、繊維質原料を水
で混和し、この原料スラリーを抄造機を用いシート状に
抄き上げ、これを幾枚かＷＩ層してプレスし、高温高圧
蒸気養生を行い、その後乾燥して製造する方法。

■　ケイ酸質原料、石灰質原料、及び、繊維質原料を水
に分散し、得られた原料スラリーを型に注入、そのまま
高温高圧蒸気養生を行い硬化させ、その後乾燥して製造
する方法。

■　ケイ酸質原料、石灰質原料を水に分散し、これらの
原料スラリーをそのまま攪拌しながら高温高圧蒸気養生
を行い、その後脱水プレス成形及び乾燥して製造する方
法。

また、材料としての諸特性を向上させろために、異種原
料からなる二層のケイ酸カルシウム質成形体が近年用い
られるようになって来た。

この二層構造の成形体の例として、特開昭５６−１６９
１８７号公報を挙げることができろ。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、従来の技術に係る二層構造の成形体は原
料を一度水と混和させているので、一体化した三層以上
の複合構造体を得ることが困難であるという問題がある
。

このため、二層以上の積層ケイ酸カルシウム複合体を得
ろために、は、単板の成形体を、例えばゴム系、エポキ
シ系の有機系接着剤、または例丸ば水ガラス系等の無機
系接着材で貼り合わせろようにしている。しかし、この
方法によって得られた複合体は、線膨張係数が異なる場
合、亀裂が生じて剥離してしまうという問題がある。

本発明は、以上述べた事情に鑑み、製造が容易で廉価に
出来る種類の異なるケイ酸カルシウム質の複層の構造を
有する複合成形体及びその製造方法を提供することを目
的とする。

く課題を解決するための手段〉 前記目的を達成するための本発明の複合成形体の製造方
法の構成は、ケイ酸質原料１石°灰質原料及び補強材料
を主成分とする種類の異なる組成物を、粉末の状態で水
を加えろことなく別々に均一に混合し、成形用型枠内に
該種類の異なる混合物を層状をなすように順次別々に充
填し、その後高温高圧水蒸気下で一体に反応硬化させる
ことを特徴とする。

以下、本発明の構成を詳細に説明する。

ここで、本発明でケイ酸質原料及び石灰質原料としては
、従来と同様公知の粉末状の材料を使用することができ
る。ケイ酸質原料としては、例えば、ケイ石粉末を主と
して用いることができ、また、所望する比重により、非
晶質のケイ酸質原料であるケイ藻土、シリカヒユーム等
を、ケイ石粉末の代りに一部または全量置換することも
可能である。

また、石灰質原料として（：ｔ、例えば生石灰２消石灰
及びセメント等を挙げろことができる。

これらの原料粉末は均−ｆｉ２１１とするのが均一に混
合する上でよ口好適である。

本発明で上記ケイ酸質原料及び石灰質原料の乾燥混合物
に、繊維質原料あるいは無機質充填材等の補強材料を均
一に添加・混合することにより、得られた成形体の耐熱
性が向上すると共に、製造時に生ずる微細亀裂の発生を
防止するようにしている。

ここで上記繊維質原料としては、例えばパルプ、レーヨ
ン等の有機繊維、あるいは耐アルカリ硝子繊維、炭素繊
維等の無機質繊維を使用することができ、そのｗＡ維長
としては乾燥粉体に、均一に混合分散し得るものが好ま
しく、好適には１５順以下のものを使用するのがよい。

また、繊維質原料の添加量としては、ケイ酸質原料及び
石灰質原料の混合分敷物に対して０．５〜１０重量％添
加するのが好ましい。

また、上記無機質充填材としては、従来より使用されて
いる、例丸ば繊維状ワラストナイト、マイカ、パーライ
ト、バーミキュライト等の粉末を使用することができろ
。また、無機質充填材の添加量としては、ケイ酸質原料
及び石灰質原料の混合分散物に対して５〜５０１ｉ量％
添加するのが好ましい。

これら繊維質原料あるいは無機質充填材をケイ酸質原料
及び石灰質原料の混合物に混合するには、均一に混合・
分散状態を得ろような公知の混合方法を用いればよい。

本発明で種類の興なる組成物とは、上記ケイ酸質原料１
右灰質原料及び補強材料を盾々組み合わせてなるもので
、例えば、Ｃａ　Ｏ／　Ｓ　ｉ　Ｏ，！モル比、密度あ
るいは異種原料の組み合せによって得られる、成形体の
耐熱性２強度等の緒特性が異なるものをいう。

また、これら異なる組成物の組合せを下記に例示する。

■、成形体の上層と下層とで組成が異なる場合（第１図
参照）。

■　上層１０と下層１１とでＣａｂ／５ｉｎ２モル比が
異なる。

例えば下層をＣａＯ／Ｓ　ｉｏ２モル比０．０５〜０．
３０とし、上層をＣａ　Ｏ／　Ｓ　ｉ　０２モル比０．
６０〜１．２０のものとする場合。

■　上層１０と下ｗｊ１１とで密度が異なる。

例えば下層をρ＝０．６〜１．８　ｇ　／　ａｍ’とし
、上層をρ＝０．２〜０．５ｇ／ｃｄのものとする場合
。

■、成形体を上層１２．中層１３．下層１４とし、上Ｆ
Ｊ１２及び下Ｒ１４を同組成とし、中層のみを他の組成
とする場合（第２図参照）。

例えば上層１２と中層とを密度で上 層〉中層とし、強度で上層〉中層と する場合。−軽量パネル ■、成形体を上Ｉｌｌ　５．中ＦＪＩ　６．下層１７と
三層とし、全ての組成が異なる場合（第３図参照）。

例えば密度で上層く中層く下層とし、 Ｃａｂ／５ｉｎ２モル比２強度が全て異なる場合 ■、成形体を三層以上とし上記Ｉ〜■の種々の組合せと
する場合（図示せず）。

■、第３図と同様の三層の成形体とし、その内の一層を
、ケイ酸カルシウムを主成分とし且つオートクレーブ養
生前の含水のシート体、あるいはオートクレーブで硬化
した成形体とする場合。

尚、本発明においてＩ〜■に特に限定されず、層状にな
すものであれば種々の組合せをすることができることは
云うまでもない。

本発明でケイ酸カルシウム；よ、一般にケイ酸質原料と
石灰質原料との水熱反応によって合成されるもので、Ｃ
ａＯ／ＳｉＯ。モル比の条件によって、ゾノトライト結
晶、トバモライトＭｉ％、　ＣＳ　Ｈ（カルシウム　シ
リケート　ハイドレート）ゲルと呼ばれろ非晶質物質等
に形成されろ。

本発明でＣａ　Ｏ／　Ｓ　ｒ　０２モル比とはケイ酸質
原料と石灰質原料との配合をいい、ＣａＯ／ＳｔＯ□モ
ル比が０．０５〜１．２０を用いるのがよい。これはＣ
ａ　Ｏ／　Ｓ　ｔ　０２モル比が０９０５以下であると
硬化体の機械的強度が不充分であり、またＣ　ａ　Ｏ／
　Ｓ　ｉ　Ｏ，モル比が１．２以上ではゾノトライト結
晶が生成にしくくなり、共に好ましくないからである。

特に、ゾノトライト結晶を得ろ場合には、ＣａＯ／５１
０２モル比を０．８〜１．２とするのがよく、また、ト
バモライト結晶を得る場合にはＣａＯ／ＳｉＯ２モル比
は０．６５〜１．０とするのがよい。尚、Ｃ５Ｈゲルは
、トバモライト結晶を作る際の温度の低いとき、あるい
は水熱反応の初期主成物として生成されろ。

また、成形物を反応硬化させる高温高圧水蒸気（オート
クレーブ）条件としては、６〜２０ｋｇ／ｃＩｉの蒸気
圧力（１６０℃〜２１０℃）程度とするのがよい。

次に、密度（ｐｌは、使用原料によって任意に設定する
ことができる。例えば、嵩高の軽景ケイ酸質原料を用い
れば密度の低いものが得られ、一方、重質のケイ酸質原
料を用いれば密度の高いものを得ることができろ。この
密度い）としては０．２〜１．３ｇ／ａｍ？程度となる
ように調整すればよい。例えば、壁材として使用する場
合には、補強部材によっても異なるが、０．８　ｇ／ｃ
ｊｉ上の密度としないと充分な強度を得ることができな
い。

本発明で、複合成形体を得る方法はケイ酸質原料２五灰
質原料及び補強材料を主成分とする種類の異なる組成物
を成形用型枠内に順次層状をなすように充填するとよい
。

また、この充填時に容具なる組成物の間に補強部材を用
いてもよい。この補強部材とは、成形用型枠にあらかじ
め配設させておくか、あるいは乾燥混合物を充填する際
に順次配設するものであり、例えば鉄、ステンレススチ
ール真ちゅう等の金属性の線状体あるいは耐アルカリ硝
子繊維、炭素繊維等の長さ約２０〜３０ｍ以上の連続的
な長繊維を挙げろことができろ。また、この補強部材を
設ける場合、平面綱目状に形成したものを、製造する板
厚に応じて単一層あるいは複数の層に設けるようにして
もよく、又、板厚に応じて立体網目状に成形したものを
適宜配設するようにしてもよい。

またこの補強部材を型枠内に配する方法としては、大別
して２つの方法を挙げろことができる。

■　第１の方法として、成形用型枠に上述した平面状又
は立体的な網目状成形補強部材を固定し、均一に混合し
た粉末原料を投入し補強部材まで充填したら、次に種類
の異なる組成の粉末原料を順次投入して充填する方法。

■　第２の方法として、先ず、所定量の均一に混合した
粉末原料を、成形用型枠内に投入し、この投入した粉末
原料の上に、例えば格子状に組み立てた線状体等の補強
部材を置き、更にその上に種類の異なる組成の粉末原料
を順次投入充填する方法。

さらに、補強部材として、線状体によって成形したもの
以外に、例えばモルタル下地等に使用されろ金属板を、
網目状に成形したエキスバンドメタルラスあるいは金属
板に多数の穴を設けたものを使用することができる。

この補強部材は、粉体混合物の充填が困難とならないよ
うに、あるいはシート状の場合には層状剥離が起らない
ように、目開きは５閂程度以上としたものが好ましい。

この成形用型枠への粉末原料の投入は、公知の、例えば
パイブレーク等によって振動を加えることにより均一に
充填することができろ。

上記成形用型枠としては、高温高圧水蒸気において繰返
し吏用できる公知のものを用いればよく、例えばステン
レス製のものが耐腐食性の点から好ましい。またこの成
形用型枠の内部表面に例えばポリテトラフルオロエチレ
ン（商品名１テフロン）を施して、脱型がより容易とな
るようにすることも可能である。

更に、成形用型枠の内表面にあらかじめ凹凸模様を施し
ておくことにより、成形体に所望する凹凸模様をつける
ことが可能となる。

上述したような粉末乾燥状態の混合物を、周知の所定の
オートクレーブに入れ、高温高圧の水蒸気下で所定の反
応条件（６〜２０ｋｇ／ｉ。

４〜２０時間）にて、所望するケイ酸カルシウム水和物
を生成させることができる。

この高温高圧水蒸気下で反応硬化させろことにより、種
類の異なる組成物が所望の特性を有するケイ酸カルシウ
ム質成形体となると共に、各Ｎ！Ｊ間相互のカルシウム
質原料と石灰質原料とが反応し合い、ケイ酸カルシウム
結晶が生成されろことによって、完全に一体化された状
態の複合成形体が形成される。

このようにして形成された複合成形体は、＃４熱性、耐
酸性、耐衝撃性等の種々の特性を有するものとなる。

例えば第１図に示すような複合成形体を得ろ場合、上層
のＣａＯ／Ｓ　ｉｏ　−＋Ｅ−ｋ比が０．０５〜０．３
、下層のＣａｏ／Ｓ　ｉ　０２モル比が０．６〜１．２
とすることにより１ｌｆ４熱性と耐酸性を兼ねそなえた
煙突内張材として用いて有用となる。

また、第２図に示すような上、下層を高比重とし、中層
を低比重とすることにより、軽量性が確保でき、＃４熱
性を兼ねそなえた高強度で軽量の一体化されたパネルと
しての建築用壁に用いて有用となる。

す上述べたように、本発明の複合成形体を得る方法は、
種類の異なる組成物を成形体用型枠内に順次層状をなす
ように充填して、各層の組成物が異なる複合成形体を得
るようにしているが、本発明は複合成形体を帰るために
層状に限定されろものではない。例えば、二層構造で三
種類の組成物からなる複合成形体を得る場合、上層と下
層とを異なる組成とすると共に、例えば該上層の中央部
分を、更に別の異なる組成物からなるように成形して、
各層のみならず同一層の組成も異なるようにすることが
できる。

く実　施　例〉 以下、本発明の好適な実施例について説明する。

用いた組成物 ・ケイ砂　：丸恵寿合資■　；商品名：鳥屋根珪石嵐３
０・消石灰　：秩父石誹；商品名；秩父消石灰持号・ワ
ラストナイト　：　インターベース；商品名：ナイアッ
トＧ・耐アルカリガラスｔｔｍ＊：　日本１影邪削召掬
；商品名：（６′″′ｔｈト＆人Ｃ５−６Ｈ３５０Ｚ ・ホワイトカーボン：日本シリカニ業■；商品名：ニブ
シルＶＮ３°シリコンゲスト　：エルケム　；　商品名
：エルツム９フ０ｕ実施例１ １）原料Ａ（下層）の調整 ケイ砂と消石灰のＣａ０７３４０モル比が０．２となる
様に調整したもの７０部と、ワラストナイト３０部と、
耐アルカリガラス繊維２．ｓ部とを水を加えず、乾式で
均一に混合し、下層用の原′＃４Ａを得た。

２）　原料Ｂ（上層）のＷＡＮ ケイ砂と消石灰のＣａ０７３４０モル比が１．０となる
様に調整したもの７０部と、ワラストナイト３０部と、
耐アルカリガラス繊維２．５部とを水を加えず乾式で均
一に混合し、上層用の原料Ｂ８得た。

３）第４図に示すように、５ＵＳ（０，８−厚さ）製金
型（３００ｗＸ３００ＺＸ５０ｔＪ　１００内に調整原
料Ａを１０鴎の厚さになる様に均一に投入した。

４）　その上に調整原料Ｂを均一に投入し、全体の厚さ
が５０１１１ＩＩ＋になる様に充填した。

（上層の厚さ４（１＋ｍ） ５）金型１００ごとオートクレーブ中で１４ｋｇ／ｃａ
ｌで１５時間養生した後、脱型し、複合成形体Ｉｔｊ！
得た。

この擾られな複合成形体の特性を第１表に示す。

実施例２ 実施例１の上層用調整原料のケイ砂をホワイトカーボン
に変えろ以外は全て実施例１と同様に操作し、複合成形
体■を得た。

この得られた複合成形体■の物性を第１表に示す。

比較例１ １）原料Ｃ（下層）の調整 ケイ砂と消石灰のＣａＯ／ＳｉＯ２モル比が０．２とな
る様に混合したもの７０部と、ワラストナイト３０部と
、耐アルカリガラス繊維２，５部と、パルプ４部とを５
倍量の水でスラリー化し、下層用の成形原料Ｃを得た。

２）原料Ｄ（上層）の調整 シリコンダストと消石灰のＣａｂ／Ｓｉｎ、モル比が１
．０５となる様に混合したもの７０部と、ワラストナイ
ト３０部と、耐アルカリガラス繊維２．５部と、パルプ
４部とを７倍量の水でスラリー化し、９０℃で２時間予
備反応を行なってゲル化させ、上層用の成形原料Ｄ８得
た。

３）成形原料Ｃのスラリーを、実施例で用いた型１１）
０よりも、重厚な型枠内で１５ｍの厚さまで脱水プレス
成形を行った。

４）　その上に成形原料りのスラリーを流し込んで脱水
成形する方法により、成形原料Ｃから形成された厚さ１
（１ｍｎの６層及び成形原ｖ４Ｂから形成された厚さ４
０ｍ＋＋＋のＤＦ５から成る２層構造体の板を成形した
。

５）成形体をオートクレーブ中で１４ｋｇ／ｃｄで１５
時間養生し、引続き乾燥し複合成形体■を得た。

この得られた複合成形体■の物性を第１表に示す。

＊１）Ｘ線回折による 第１表の結果より複合成形体Ｉ、ＩＦは比較例に比べて
簡易に製造でき、且つ含水率が極めて少なかった。また
、従来例は実施例１゜２に比較し、重厚な金型及びプレ
ス装置が必要であった。また、比較例の複合成形体Ｉは
、オートクレーブ後の含水率が高く、実施例１゜２に比
較し、乾燥に対し、多大なエネルギーが必要であった。

更に、比較例は工程が複雑であった。

実施例３ １）　第１．３暦用原料Ｅの調整 ケイ砂と消石灰のＣａＯ／ＳｉＯ。モル比が１．０とな
る様に混合したもの７０部と、ワラストナイト３０部と
、耐アルカリガラス繊維２．５部とを水を加えず乾式で
均一に混合し、第１，３暦目用の成形原１Ｊ４Ｅ８得た
。

２）　第２層用原料Ｆの調整 ホワイトカーボンと消石灰のＣａ　Ｏ／　Ｓ　ｒ　０２
モル比が１．０となる様に聞合したもの７０部と、ワラ
ストナイト３０部と、耐アルカリガラス繊維２．５部と
を水を加えず乾式で均一に混合し、第２層目用の成形原
料Ｆを得た。

３）　第５図に示すように実施例１で使用したと同様の
金型１０１に成形原料Ｅを１０ｍの厚さになる様に均一
に投入した。

４）　その上に第２１！！ｉ目用の成形原料Ｆを２Ｓ閤
厚さ分均−に投入し、全体の厚さが３５ｍｍとなる様に
充填した。

５）　さらに、その上に第３層目用の成形原料ＥをＩＯ
Ｍ厚さ分均−に投入し、全体の厚さが４５＋ｗｉとなる
様に充填した。

６）　金型ごとオートクレーブ中で１４ｋｇ／ｅ＋＋１
で１５時間養生し、脱型して、複合成形体■を擾た。

この得られた複合成形体■の物性を第２表に示す。

実施例４ 実施例３の第２層目（原料Ｆ）８、下記ケイ酸カルシウ
ムを主成分とし且つオートクレーブ養生前の含水シート
体で置き換えた以外は同様に操作した。

Ｏケイ酸カルシウムを主成分とする含水シート体の成形
法 シリコンダストと消石灰のＣａＯ／Ｓｉ０モル比が１．
０５となる様に調整したもの７０部と、ワラストナイト
３０部と、耐アルカリガラス繊！！２．５部と、パルプ
４部とからなる組成物に７倍量の水を加えてスラリー化
した後、脱水プレス法により、ケイ酸カルンウムを主成
物とする含水シート体を得た。

比較例２ １）　第１，３層目用原料ＧのｙＪｌ整ケイ砂と消石灰
のＣａＯ／ＳｉＯ。モル比が１．０となる様に調整した
もの７０部と、ワラストナイト３０部と、耐アルカリガ
ラス繊維２．５部とバルブ４部とを５倍量の水でスラリ
ー化し比較例１と同様に操作し、第１．３Ｆｉｉ用の成
形原料Ｇを得た。

２）第２層目用原′Ｌ４Ｈの調整 比較例１の上層川原ＨＤと同様に調整した。

３）　成形原料Ｇのスラリーを実施例で用いたものより
重厚な型枠内で１５＋ｍの厚さまで脱水プレス成形した
。

４）　その上に成形原料Ｈのスラリーを流し込み４０−
の厚さまで脱水プレス成形した。

５）　さらに、その上に成形原料Ｇのスラリーを流し込
み脱水成形する方法によ１ｌＪ３／！Ｆ構造体の成形体
を得る事を試みたが、第３ｐＪ目の脱水が良好に出来ず
、結果として、体化した３層構造体を得る事が出来なか
った。

第２表 第２表に示すように、第２層の密度の低い軽量パネルを
得ることができた。この軽量パネルは耐熱性を有してお
り、建築用壁材として用いて好適であった。

また、実施例４のように、３層構造体の一層を、含水シ
ート体と置きかえても、軽量成形体を得ることができた
。

〈発明の効果〉 以上、実施例と共に詳しく述べたように、本発明によれ
ば、従来のような大幅な設備、大幅なコスト及び時間を
かけずに、簡易に複合成形体を得ることができる。また
二層以上の種々の組成物の組合せも可能となり、護持性
を有する多方面Ｃζ用いて有用な複合成形体を得ること
ができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は複合成形体の概説図、第４図、第５図
は各々実施例に係る成形体の概説図である。 図　面　中、 １００．１０１は金型、 １０〜１．７．　Ａ、　Ｂ、　Ｅ、　Ｆは成形原料であ
る。 特　　許　　出 株式会社 代　　　　理

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）ケイ酸質原料，石灰質原料及び補強材料を主成分と
   する種類の異なる組成物を、粉末の状態で水を加えるこ
   となく別々に均一に混合し、成形用型枠内に該種類の異
   なる混合物を層状をなすように順次別々に充填し、その
   後高温高圧水蒸気下で一体に反応硬化させることを特徴
   とするケイ酸カルシウム質複合成形体の製造方法。 ２）請求項１記載のケイ酸カルシウム質複合成形体の製
   造方法において、 上記種類の異なる混合物を成形用型枠内に 順次別々に充填する際に、各層状間に補強部材を内包し
   た状態で充填したことを特徴とするケイ酸カルシウム質
   複合成形体の製造方法。 ３）請求項１又は２記載のケイ酸カルシウム質複合成形
   体の製造方法において、 上記内包される補強部材が線状体，細孔を 有するシート状体，平面状網目状体及び立体的網目状体
   から選ばれる一種または二種以上の組合せであることを
   特徴とするケイ酸カルシウム質複合成形体の製造方法。 ４）請求項１記載のケイ酸カルシウム質複合成形体の製
   造方法において、 上記成形用型枠内に充填する混合物の少な くとも一層を、ケイ酸カルシウムを主成物とし且つオー
   トクレーブ養生前の含水シート体、あるいはケイ酸カル
   シウムを主成物とし且つオートクレーブで硬化した成形
   体で、置き換えた状態で一体に反応硬化させることを特
   徴とするケイ酸カルシウム質複合成形体の製造方法。