JPH0388756A - 珪酸カルシウム成形体 - 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、高温下で使用しても強度の低下がなく、しか
も広い使用温度域内で熱伝導率の低い珪酸カルシウム成
形体に関するものである。

（従来の技術］ 従来、珪酸カルシウム成形体は保温材、断熱材、耐火材
として広く使用されている。保温材、断熱材として使用
する場合は断熱性の向上の為、嵩密度の小さい成形体を
使用し、また、耐火材として使用する場合は高温時の強
度を重視する為、保温材や断熱材の場合よりも嵩密度の
大きいものが一般に使用されている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、珪酸カルシウム成形体、例えば、０．１〜０
．３１１程度の径を有する針状結晶のゾノトライト結晶
あるいは数ｐ程度のラス状の結晶のトバモライト結晶あ
るいはこれらの結晶の混合物から成る成形体の強度はこ
れらの結晶の絡み合いにより発現している。

しかし、この様な成形体を例えば７５０−８００℃に加
熱すると、ゾノトライト結晶、トバモライト結晶はそれ
ぞれトボタク戸イックな脱水反応をおこし、結晶同志の
絡み合いが弱くなり強度が大幅に低下する。

また、物質の熱伝導率は、温度の上昇に伴って種々の原
因により複雑に変化する。多孔質材料のように固体の占
める割合が極めて小さい材料では、固体材料の温度依存
性よりもその間げき気体の依存性が支配的となり、熱伝
導率は温度の上昇に伴って漸増することになる。

さらに嵩密度の小さいものは低温での熱伝導率は小さい
が、高温になるにつれて急増する傾向にあり、逆に嵩密
度の大きなものは高温での熱伝導率が前者に比べて小さ
くなっている。これは温度の４乗に比例して増加する輻
射伝熱によるのと思われ固体間の間げきの広くなる低嵩
密度材料はど、それが優勢となるためである。上述の結
果から断熱材の熱伝導率が最少となる嵩密度が温度によ
って異なり、使用温度域に応じて嵩密度を選ぶ必要があ
ることとなる。しかしながらこの方法では高温用の断熱
材は高密度の材料を使用することを余儀なくされ、断熱
材自体の熱容量も無視できないこととなる。また低温域
で使用した場合の熱放散は大きい値となってしまう。

（課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記の点に留意して種々検討した結果、
成形体中に、特定の耐熱性化合物の微粒子を含有させる
ことによって所期の目的が遠戚されることを見い出し本
発明を完成するに到った。

すなわち、本発明の目的は高温下での強度劣下が小さく
、かつ低熱伝導率を有する珪酸カルシウム成形体を提供
することにあり、当該成形体はゾノトライト又はトバモ
ライトの結晶が絡み合ったマトリックスにて構成され、
当該マトリックス中には成形体１００重量部に対して平
均５０μ以下の炭化ケ・ｆ素の微粒子０．５〜２０重量
部及びガラス繊維０．５〜１０重量部が分散され、６５
０℃における熱伝導率が０．１２３　Ｋｃａｌ　／　ｍ
−ｂｒ−°Ｃ以下であり、１０００℃・２４時間加熱後
の圧縮強度が常温の圧縮強度の６４％以上であることを
特徴とする。

以下本発明を説明するに、本発明で使用する炭化ケイ素
は８００℃以上の高温に対して耐熱性を有し、１〜１０
ｐの波長域の輻射上↑・ルギーを吸収または散乱する。

すなわち、ウィーンの法則 λｍａｘＴ　＝　０．００２８９８　（ｍＫ　）として
知られる通り、輻射エネルギーが最大となる波長人ｎｎ
ａｘは温度が高くなるほど短くなるが本発明においては
、珪酸カルシウムの通常の使用温度域から考えて、上記
波長域の輻射エネルギーを吸収または散乱するような物
質が効果的である。

しかして、前記のような波長域の輻射エネルギーを吸収
または散乱する物質は多数あるが、本発明で使用する炭
化ケイ素の微粒子は、成形体の結晶がトボタクティック
な脱水反応をおこした際、結晶同志の絡み合いを仲介し
、強度の低下を抑えるという予想外な効果を奏する。な
お、本発明で使用する炭化ケイ素の微粒子ヒしては、通
常、５０１１以下、好ましくは、０．５〜３ｏｐ、特に
好ましくは１〜１０１１の大きさのものが使用される。

炭化ケイ素はがかる微粒子の粉砕調製が容易にできる。

本発明においては炭化ケイ素微粒子の添加量はあまり多
過ぎると添加物自身の熱伝導率が大きい為、これらの固
体伝導により熱伝導率が大きくなる。またあまり少な過
ぎると熱伝導率低下効果が期待できないので、通常乾燥
後の成形体中の含有量が０゜５〜２０重量％好ましくは
１〜１０重量％の範囲となるように添加される。

炭化ケイ素の微粒子を添加含有せしめる珪酸カルシ・ク
ム戒形体は公知の種々の方法で製造される。例えば、■
石灰質原料と珪酸質原料を水中に分散し、加熱下反応さ
せて得られる珪酸カルシウム水和物を含む水性スラリー
を゛フィルターブレスにて脱水成形した後、乾燥または
水蒸気養生後乾燥する方法、■石灰質原料と珪酸質原料
を水中に分散し、モールドにそのスラリーを流し込み、
水蒸気養生後乾燥する方法、或いは■石灰質原料と珪酸
質原料を水中に分散し、常圧反応後フィルタープレスに
て脱水成形した後、水蒸気養生後乾燥する方法等が挙げ
られる。

本発明においては、低嵩密度で強度の大きい珪酸カルシ
ウム成形体が得られる■の方法が好適である。具体的に
は、珪酸原料としては珪藻土、珪石、石英等の天然品あ
るいはシリコンダスト、湿式燐酸製造プロセスで副生ず
る珪弗化水素酸と水酸化アルミニウムと反応させて得ら
れるシリカ等の工業副産物が挙げられる。これらの珪酸
原料は非晶質でも結晶質でもよい。

石灰原料としては生石灰、消石灰、カーバイト滓等の従
来公知のものを使用することができる。

珪酸原料と石灰原料の配合モル比（ＣａＯ／　５ｉＯ２
）は最終成形品中の珪酸カルシウム水和物の結晶として
ゾノトライトを所望する場合、普通０゜８〜１．２の範
囲内であり、トバモライトを所望する場合、普通０．７
〜１．０の範囲内である。

珪酸カルシウム水和物はトバモライトゲル→Ｃ−８−Ｈ
（ＩＩ）→Ｃ−８−Ｈ（１）→１１Ａトバモライト（結
晶性トバモライト）あるいはトバモライトゲル→Ｃ−８
−Ｈ（ＩＩ）→Ｃ−８−Ｈ（１）→ゾノトライトの順で
普通転移するので所望の結晶を得るには、反応温度、時
間を一般に８０〜２３０℃、　３０分〜１０時間の範囲
で調節するだけで充分である。

すなわち反応温度を高くすれば、あるいは反応時間を長
くすれば、結晶は矢（→）印の方向に転移する。

かくして、得られたスラリーは常法に従ってガラス繊維
を添加した後、加圧脱水成形あるいはモールドにスラリ
ーを流し込み成形を行う。

ガラス繊維としては通常市販されているロービングガラ
ス、チョツプドストランドガラス、ミルドガラス等を用
いることができ、表面処理や集束剤処理が施されていて
も良い。

勿論ガラス繊維はスラリー製造前に予め添加しておいて
もよく、普通、最終成形品中に０．５〜１０重量％含有
するように添加される。

次いで得られた成形体を常法により、加圧下水蒸気養生
、いわゆるオートクレーブ養生し乾燥を行う工程か、あ
るいは乾燥工程のみにより所望する成形体を得ることが
できる。

本発明においては炭化ケイ素の微粒子は上述の珪酸カル
シウム成形体の製造工程の成形工程の前であれば何れの
工程において添加してもよい。

通常は原料と同時に添加するか、反応終了後のスラリー
に添加する。

かくして、高温下で使用しでも強度の低下がなく、しか
も、広い使用温度域内で熱伝導率の低い珪酸カルシ・ク
ム成形体が得られる。即ち、６５０℃における熱伝導率
が０．１２３　Ｋｃａｌ　／　ｍ−ｂｒ−”Ｃ以下であ
り、１０００℃、２４時間加熱後の圧縮強度が常温の圧
縮強度の６４％以上の成形体が得られるものである。

（実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。

実施例１ 生石灰（ＣａＯ：９６．２％）４９．６部に温水を加え
、消和し、消石灰スラリーとし、このスラリーに珪石（
Ｓｉ０２９６．４％）５０．４部を添加し、総水量が固
形分に対し２７．５重量倍となるように水を加え、この
スラリーを１５　ｋｇ　／　ｃｍ２　Ｇの水蒸気圧下で
２時間反応を行い、Ｃ−８−Ｈ（Ｉ）の珪酸カルシウム
水和物を得た。

この珪酸カルシウム水和物に補強材としてガラス繊維を
３部、平均粒径３１１のシリコンカーバイト（フジミ研
磨材ＣＪ　４０００　）を５部添加した。この混合スラ
リーを嵩密度が０．１および０．２になるようにスラリ
ー量を調整し、炉水プレスを行い３００　Ｘ　３００　
Ｘ５０ｔｍｍの成形体を得た。この成形体を１０ｋｇ／
ｍ２Ｇの水蒸気圧で水蒸気養生を行い、Ｃ−８−Ｈ（Ｉ
）をゾノトライトに転移させた。この後１８０°Ｃで１
５時間乾燥１−、ゾノトライト成形体を得た。この成形
体の熱伝導率をＨｏｔ　−Ｗｉｒｅ法で、２０℃、１０
０℃、２００℃、３００”Ｃ５４５０℃、オヨヒ６５０
°Ｃ（７）各温度で測定した。

又、６５０℃、８５０℃、１０００℃で２４時間加熱し
、加熱後の圧縮強度を測定した。

測定結果を表−１に示した。

比較例１ 実施例１においてシリコンカーバイトのみを添加せずに
同様な操作を行った。

同様に物性を測定し、その結果を表−１に示した。

実施例２ 実施例１と同様に製造した消石灰−珪石、水スラ’）　
−Ｇ：粒径１〜３０１１のシリコンカーバイト（昭和電
工社製“ＲデンジツクＲＣ−３４”　）　５部を添加し
、１５ｋｇ／　ｃｍＺ　Ｇの水蒸気圧下で２時間反応を
行い、Ｃ−８−Ｈ（Ｉ）からなる珪酸カルシウム水和物
を得た。このスラリーにガラス繊維３部添加し、以下実
施例１と同様に行い嵩密度が０．１０および０．２０の
ゾノトライト成形体を得、同様に物性を測定した。結果
を表−１に示した。

実施例３ 生石灰（９６，２％ＣａＯ）４９．６部に温水を加えて
消和し、これにＣａＯ／　５ｉＯｚのモル比が１．０５
になるように珪石（９６，４％５ｉＯ２）　５０．４部
を添加した後、総水量が固形分に対し２７．５重量部に
なるように水を加える。このようにして得られたスラリ
ーをオートクレーブ中で１５　ｋｇ　／　ｃｍＺ　Ｇ、
２００℃の条件下で２時間反応を行い、Ｃ−８−Ｈ（Ｉ
）の珪酸カルシウム水和物を得た。

この水性スラリーにガラス繊維３部、平均粒径３ｐのシ
リコンカーバイｌ−（フジミ研磨材Ｃ＃　４０００　）
、　５部と、ＣａＯ／　５ｉＯｚのモル比が０．９５に
なるように珪石（９６，４％５ｉＯｚ　）を５．４部添
加した。この混合スラリーを嵩密度が０．１および０．
２になるように夫々スラリー量を調整し、炉水プレスを
行い３００　Ｘ　３００　Ｘ５０ｔｍｒｎの成形体を得
た。これらの成形体を１０ｋｇ／ｅｍ２Ｇの水蒸気圧で
水蒸気養生を行い、Ｃ−８−Ｈ（Ｉ）をゾノトライトに
転移させた。この後１８０℃で１５時間乾燥した。

この成形体の熱伝導率をＨｏｔ　−Ｗｉｒｅ法で、２０
℃、１００℃、２００℃、３００℃、４５０　’Ｃ、お
よび６５０℃の各温度で測定した。

又、６５０℃、８５０℃、１０００℃で２４時間加熱し
、加熱後の圧縮強度を測定した。結果を表−１に示した
。

実施例４ 生石灰（９６，２％ＣａＯ）４９．６部に温水を加えて
消和し、これにＣａＯ／　５ｉＯｚのモル比が１．０５
になるように珪石（９６，４％５ｉＯ２）５０．４部を
添加した後、総水量が固形分に対し２７．５重量部にな
るように水を加えた。このスラリーに平均粒径５１１の
シリコンカーバイト（ＥＬＥＣＴＲＯＳＣＨＭＥＬＺ　
ＷＥＲＫ社製”　５ｉｌｅａｒ　Ｐ　”）を５部添加し
、この混合スラリーをオートフレ・−ブ中で１５　ｋｇ
　／　ｃｍＺ　Ｇ　２００℃の条件下で２時間反応を行
い、Ｃ−８−Ｈ（Ｉ）の珪酸カルシウム水和物を得た。

この水性スラリーにガラス繊維３部とＣａＯ／　５ｉＯ
ｚのモル比が０．９５になるように珪石（９６，４％５
ｉ０２　）を５．４部添加し、以下実施例３と同様に行
い嵩密度が０．１のゾノトライト成形体を得、同様に物
性を測定した。結果を表１に示した。

比較例２ シリコンカーバイトの代りに表−２（こ示す各種の化合
物の微粒子（粒径４４１１以下）を用し）た以夕ｊ＋よ
実施例１と同様にして珪酸カルシウム成形体を製造し、
得られた成形体について実施例１と同様もこして物性の
測定を行った。結果を表−２に示す。

（発明の効果］ 以上のように本発明の珪酸カルシウム成形体は高温下で
の強度劣下が小さく、広い使用温度域内で熱伝導率が低
いため種々の用途に用いることができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪酸カルシウムを主体とする成形体であって、当
   該成形体はゾノトライトまたはトバモライトの結晶が絡
   み合ったマトリックスにて構成され、当該マトリックス
   中には成形体１００重量部に対して平均５０μ以下の炭
   化ケイ素の微粒子０．５〜２０重量部及びガラス繊維０
   ．５〜１０重量部が分散され、６５０℃における熱伝導
   率が０．１２３Ｋｃａｌ／ｍ・ｈｒ・℃以下であり、１
   ０００℃、２４時間加熱後の圧縮強度が常温の圧縮強度
   の６４％以上であることを特徴とする珪酸カルシウム成
   形体。
2. （２）珪酸カルシウム成形体が石灰質原料と珪酸質原料
   を水中に分散し、加熱下反応させて得られる珪酸カルシ
   ウム水和物を含む水性スラリーであって、炭化ケイ素の
   微粒子とガラス繊維を分散させたものを脱水成形した後
   、乾燥または水蒸気養生後乾燥する方法で製造されるも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   珪酸カルシウム成形体。