JPH044998B2

JPH044998B2 -

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Publication number: JPH044998B2
Application number: JP17394184A
Authority: JP
Priority date: 1984-08-21
Filing date: 1984-08-21
Publication date: 1992-01-30
Also published as: JPS6151337A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は、断熱性能の極めて優れた、しかも軽
量にして高い曲げ強さを有する珪酸カルシウム系
成形体を提供するものである。珪酸カルシウム成形体は、軽量であること、断
熱性に優れていること、耐火性の大きいこと、そ
の他数多くの特性を有するがために、各種の分野
に於いて広く利用されているものである。従来技術及びその欠点珪酸カルシウム成形体を保温材、断熱材として
使用する場合には、特に断熱性能を向上させる必
要があるが、これは成形体の密度に大きく依存し
ているものである。即ち、密度の小さい成形体
は、低温では熱伝導率が小さいものの高温になる
につれて急激に大きくなる傾向があり、逆に密度
の大きい成形体では、低温では熱電動率が大きい
ものの温度の上昇に伴うその増加率は緩慢である
ため、高温では密度の小さい成形体より熱伝導率
が小さくなる場合がある。このような現象は、温
度の４乗に比例して増加する輻射伝熱が空隙の多
い低密度成形体ほど顕著に影響してくるため生じ
るものと考えられる。このため、輻射エネルギーを吸収、散乱または
反射するような物質を成形体に含有せしめること
により、輻射伝熱を低下させようとする方法が、
米国特許3001882号、特開昭58−45145号、特開昭
58−49654号及び特開昭58−145652号によつて開
示され、高温域での断熱性能が改善されるに至つ
た。また、輻射エネルギー吸収、散乱または反射物
質として、炭素、炭化物、窒化物及び金属酸化物
等が示された。しかしながら、これらの方法には、上記輻射エ
ネルギー吸収、散乱または反射物質の添加量を増
大させるのに伴つて、成形体の強度が著しく低下
するという欠点があつた。解決手段本発明者は、上記欠点が解消され、軽量にして
十分なる強度を有し、尚且つ断熱性能の優れた成
形体を収得するべく種々研究を重ねてきた。その
結果、上記添加物質の内珪酸カルシウム結晶水熱
合成時及び珪酸カルシウム結晶水性スラリーに不
活性な物質と珪酸カルシウム結晶との混合層を成
形体の少くとも１表面層に形成させることによ
り、曲げ強さの低下を極力抑えることが可能であ
ることを見出し、茲に本発明を完成するに至つ
た。発明の構成及び効果本発明は、珪酸カルシウム系成形体の少くとも
１表面層に、珪酸カルシウム結晶と不活性物質と
の混合層を形成せしめたことを特徴とする珪酸カ
ルシウム系成形体に係る。本発明の珪酸カルシウム系成形体においては、
珪酸カルシウム結晶と不活性物質との混合層を少
くとも１表面層に形成させたことにより、断熱性
を向上させた上で成形体全体の曲げ強さの低下を
顕著に抑制できる。本発明における不活性物質は、輻射エネルギー
吸収、散乱または反射物質であつて珪酸カルシウ
ム結晶水熱合成時及び珪酸カルシウム結晶水性ス
ラリーに不活性なものである。具体的には、黒鉛
等の炭素を主成分とする物質、炭化珪素、炭化硼
素、炭化チタン等の炭化物、窒化珪素、窒化硼
素、窒化チタン等の窒化物、珪化カルシウム等の
珪化物、酸化鉄、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸
化チタン、酸化マンガン等の金属酸化物を例示で
き、これ等は１種又は２種以上混合して使用され
る。また、粒径としては通常150μｍ以下程度好
ましくは100μｍ以下のものが適当である。上記不活性物質は、混合層中の含有量が２〜80
重量％好ましくは５〜40重量％の範囲となるよう
に添加される。この際添加量が上記範囲外の場合
には、断熱性能の向上が充分でないので好ましく
ない。本発明の成形体の製造方法は、何等限定されな
いが、例えば以下の各方法によつて製造される。 (1) 珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりなる水
性スラリーを用いる場合…(a)上記水性スラリー
の他に珪酸カルシウム結晶よりなる水性スラリ
ーを調製する。(b)次いで、上記水性スラリーの
いずれか一方を型に流し込み、プレス脱水成形
し、その上に他方の水性スラリーを流し込んで
成形した後乾燥する。或いは、上記２種の水性スラリーをそれぞれ
プレス脱水成形し、これらの成形体を耐熱性接
着剤を用いて接合させることによつても製造で
きる。この際の耐熱性接着剤としては、従来よ
り使用されてきたものをいずれも使用でき、け
い酸ソーダ系、けい酸カリウム系、リン酸アル
ミニウム系のものが例示できる。 (2) 珪酸カルシウムゲル又は（及び）珪酸カルシ
ウム準結晶と不活性物質よりなる水性スラリー
を用いる場合…(a)上記水性スラリーの他に珪酸
カルシウムゲル又は（及び）珪酸カルシウム準
結晶よりなる水性スラリーを調製する。(b)次い
で、上記水性スラリーのいずれか一方を型に流
し込み、プレス脱水成形し、その上に他方の水
性スラリーを流し込んで成形した後水蒸気養生
し、次いで乾燥する。本発明に於いて使用される珪酸カルシウム結晶
よりなる水性スラリー或いは珪酸カルシウムゲル
又は（及び）珪酸カルシウム準結晶よりなる水性
スラリーは、珪酸原料、石灰原料及び水よりなる
原料スラリーを、加圧下又は常圧下加熱撹拌しな
がら水熱合成反応せしめることによつて製造でき
る。この反応においては、まず珪酸カルシウムゲ
ルが生成し、次にCSH（）、CSH（）等の珪酸
カルシウム準結晶が生成し、最終的にトベルモラ
イト、ゾノトライト等の珪酸カルシウム結晶が生
成する。従つて、水熱合成反応の反応条件を適宜
調節することによつて上記各水性スラリーを調製
することができる。具体的な反応条件は、目的と
する水性スラリーに応じて種々であり、例えば上
記トベルモライト又は（及び）ゾノトライト結晶
を得ようとする場合は、通常６Kg／cm²以上の飽和
水蒸気圧下で行なわれる。上記各水性スラリーの内、珪酸カルシウム結晶
よりなる水性スラリーは、珪酸カルシウム結晶よ
りなる５〜150μｍの大きさのほぼ球状の二次粒
子と水より構成されているものである。不活性物質を含有する水性スラリーを製造する
場合における不活性物質の添加時期は、水熱合成
反応の前でも後でも良い。即ち、珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりな
る水性スラリー又は珪酸カルシウムゲル若しくは
（及び）珪酸カルシウム準結晶と不活性物質より
なる水性スラリーは、珪酸カルシウム結晶よりな
る水性スラリー又は珪酸カルシウムゲル若しくは
（及び）珪酸カルシウム準結晶よりなる水性スラ
リーに不活性物質を添加、混合して製造するか、
或いは珪酸原料、石灰原料、不活性物質及び水よ
りなる原料スラリーを加圧下又は常圧下加熱撹拌
しながら水熱合成反応せしめることによつて製造
できる。上記において用いられる珪酸原料としては、従
来よりこの種珪酸カルシウム成形体製造用に使用
されて来たものをいずれも有効に使用でき、例え
ば結晶質珪酸原料としては、珪石、珪砂等を、ま
た無定形珪酸原料としてシリカゲル、シリカフラ
ワー、ホワイトカーボン、珪藻土等を例示でき
る。また、石灰原料としても従来から使用されて
きたものがいずれも使用でき、例えば生石灰、消
石灰、カーバイト滓等を例示できる。さらに、上記原料スラリーを調製する際の水の
量は、原料スラリーの固形分に対して通常５重量
倍以上とするのが適当である。また、上記珪酸原
料と石灰原料のCaO／SiO₂モル比は通常0.70〜
1.15程度とするのが適当である。かくして、前記(1)及び(2)で使用される各種水性
スラリーが製造できる。また、前記(2)の製法を用いる場合は、水性スラ
リーを成形後更に水蒸気養生する必要があり、こ
れにより珪酸カルシウムゲル又は（及び）珪酸カ
ルシウム準結晶は、トベルモライト、ゾノトライ
ト等の珪酸カルシウム結晶に転移するものであ
る。また、本発明では必要に応じ成形に先立ち、上
記各種水性スラリーに、例えば繊維質物質、粘
土、セメント等の添加材を添加することができ
る。かくして得られた各種水性スラリーは、前記(1)
又は(2)に示される方法によつて成形又は成形及び
水蒸気養生される。本発明の成形体における珪酸カルシウム結晶と
不活性物質との混合層の厚さは特に限定されず、
必要とされる断熱性、曲げ強さ等に応じて表面か
ら任意の厚さにすることができ、全体の厚さの半
分以上であつても良い。通常は、該層中の不活性
物質の含有量が少ない場合は厚くした方が良い。本発明の珪酸カルシウム系成形体の製法の内、
特に前記(1)の方法で、珪酸原料、石灰原料、不活
性物質及び水よりなる原料スラリーを加圧下加熱
撹拌しながら水熱合成反応させて得た水性スラリ
ーを用いる場合は、不活性物質が生成する珪酸カ
ルシウム結晶の二次粒子中に包含されているか、
又は該粒子に何等かの力で付着して存在するた
め、成形時に不活性物質が脱けることがなく、又
成形性も良好であるなどの利点を有する。かくして得られる本発明の成形体は、軽量にし
て、十分なる曲げ強さを有し、尚且つ断熱性能の
極めて優れたものであり、断熱材、保温材として
有用なものである。本発明の成形体を使用するに
当つては、珪酸カルシウム結晶と不活性物質との
混合層を熱源側に配置するのが好ましく、それに
よつて断熱性能を最も効率的に発揮させることが
できる。実施例以下に実施例を示して、本発明を具体的に説明
する。但し、下記例に於ける部又は％は夫々重量
部又は重量％を示し、又各種物性は夫々次のよう
な方法で測定したものである。 (イ) 曲げ強さ…JIS A9510の方法に準ずる。 (ロ) 熱伝導率…300×300×50mmの成形体を作製
し、不活性物質を含有している場合は、同物質
を含む面を加熱面として電気炉で加熱し、加熱
面と反対の面より放散している熱量を熱流系
（昭和電工製）を用いて測定し、これより平均
温度450℃に於ける熱伝導率を求めた。実施例１生石灰（CaO95％）48部を80℃の温水576部中
で消和し、ホモミクサーにて水中で分散させて得
た石灰乳に平均粒子径7μｍの珪石粉末（SiO₂94
％）52部を加えて全体の水量を固形分の20重量倍
となるように混合して原料スラリーを得、これを
飽和水蒸気圧12Kg／cm²、温度191℃でオートクレ
ーブ中で回転数40r.p.m.で撹拌翼を回転しながら
撹拌し５時間水熱合成反応を行つてゾノトライト
結晶よりなるスラリーを得た。次いで、上記スラリー90部（固形分）に、ガラ
ス繊維７部及びポルトランドセメント３部を添
加、混合してスラリーＡを得た。同じく上記スラ
リー80部（固形分）に、酸化鉄粉末（ヘマタイ
ト、粒径44μｍ以下）10部、上記と同様のガラス
繊維７部及びポルトランドセメント３部を添加、
混合してスラリーＢを得た。さらに上記スラリー70部（固形分）に酸化鉄粉
末20部を添加する以外上記と同様にしてスラリー
Ｃを得た。次いで上記で調製されたスラリーＡを型に流し
込みプレス脱水成形し、100℃で乾燥して300×
300×50mmの成形体（No.１）を得た。同様にして
スラリーＢより同形状の成形体（No.２）を得た。さらにスラリーA60部（固形分）を型に流し込
み40mmの厚みまでプレス脱水成形した後、その上
にスラリーC40部（固形分）を流し込み、さらに
プレス脱水成形し、100℃で乾燥して上記と同形
状の本発明成形体（No.３）を得た。得られた成形体の物性は、第１表の通りであつ
た。

【表】但し、第１表中試料No.１及び２は、比較のため
に示すものである。上記第１表より、ヘマタイトを10％均一に含有
せしめた成形体No.２に比べ、ヘマタイト20％含有
せしめてなる珪酸カルシウム層を表面に形成せし
めた成形体No.３の方が同程度の熱伝導率でありな
がら、曲げ強さが大きく、尚且つ全成形体中のへ
マタイト量が少ないことが判る。実施例２実施例１で記載したスラリーＣより800×300×
50mmの成形体（No.４）を得、さらに、実施例１で
記載したスラリーA40部（固形分）を型に流し込
み30mmの厚みまでプレス脱水成形した後、その上
に実施例１で記載したゾノトライト結晶よりなる
スラリー60部（固形分）に酸化鉄粉末（ヘマタイ
ト、粒径44μｍ以下）30部及びガラス繊維７部並
びにポルトランドセメント３部を添加、混合して
調製したスラリー60部（固形分）を流し込みプレ
ス脱水成形後乾燥して上記と同形状の本発明成形
体（No.５）を得た。得られた成形体の物性は、第２表の通りであつ
た。

【表】但し、第２表中試料No.４は、比較のために示す
ものである。上記第２表より、ヘマタイトを20％
均一に含有せしめた成形体No.４に比べ、ヘマタイ
トを30％含有せしめてなる珪酸カルシウム層を表
面に形成せしめた成形体No.５の方が同程度の熱伝
導率でありながら、曲げ強さが大きく、尚且つ全
成形体中のヘマタイト量が少ないことが判る。実施例３生石灰（CaO95％）を80℃の温水中で消和し、
ホモミクサーにて水中で分散させて得た石灰乳に
実施例１と同様の珪石粉末をCaO／SiO₂モル比
が1.00となるように加えさらに所定量（原料固形
分中22.22％と33.33％）の窒化ケイ素粉末（粒径
44μｍ以下）及び水を添加して全体の水量が固形
分の20重量倍となるように混合して原料スラリー
を得、これを実施例１と同様の条件で水熱合成反
応せしめてゾノトライト結晶及び窒化ケイ素結晶
よりなる２種類のスラリーを得た。上記で得た前者のスラリーに、実施例１と同様
のガラス繊維７部及びポルトランドセメント３部
を添加混合してスラリーＤ（窒化ケイ素含有量20
％）を及び後者のスラリーに、実施例１と同様の
ガラス繊維７部及びポルトランドセメント３部を
添加混合してスラリーＥ（窒化ケイ素含有量30％）
を得た。次いで上記で調製されたスラリーＤを型に流し
込みプレス脱水成形し、100℃で乾燥して300×
300×50mmの成形体（No.６）を得た。さらに実施
例１と同様にして得られたスラリーA40部（固形
分）を型に流し込み30mmの厚みまでプレス脱水成
形した後、その上にスラリーE60部（固形分）を
流し込みさらにプレス脱水成形し、100℃で乾燥
して上記と同形状の本発明成形体（No.７）を得
た。得られた成形体の物性は第３表の通りであつ
た。

【表】

【表】但し、第３表中試料No.６は、比較のために示す
ものである。上記第３表より、窒化ケイ素を20％均一に含有
せしめた成形体No.６に比べ、窒化ケイ素を30％含
有せしめてなる珪酸カルシウム層を表面に形成せ
しめた成形体No.７の方が同程度の熱伝導率であり
ながら、曲げ強さが大きく、尚且つ全成形体中の
窒化ケイ素量が少ないことが判る。

Claims

【特許請求の範囲】１珪酸カルシウム系成形体の少くとも１表面層
に、珪酸カルシウム結晶と不活性物質との混合層
を形成せしめたことを特徴とする珪酸カルシウム
系成形体。２不活性物質が炭素を主体とする物質、炭化
物、窒化物、珪化物及び金属酸化物のうち少くと
も１種である特許請求の範囲第１項に記載の珪酸
カルシウム系成形体。３混合層中の不活性物質の含有量が２〜80重量
％である特許請求の範囲第１項に記載の珪酸カル
シウム系成形体。