JPH0459674A - 軽量成形体の製造方法 - 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〕 この発明は、建築用材料、断熱材、裏打ち材等に用いら
れる軽量成形体の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

ケイ酸カルシウム系化合物を主成分とする成形体は、人
造木材等と称されて建築用材料として広く用いられてい
る。中でも、トバモライト、ゾノトライトなどに代表さ
れるケイ酸カルシウム水和物を主材料とし、バインダー
としてポリマー混和剤を加えて成形した成形体は、軽量
、不燃性、加工性、寸法安定性、断熱性、調湿性などの
特徴を有しており、種々の特許出願がなされている。例
えば、特開昭５２−１５５１６号公報には粉末状のシリ
カ質原料及び石灰質原料を水中に混合して加熱反応させ
ることによりケイ酸カルシウムの水性スラリーを得、こ
れにポリマーエマルジョンを加えてポリマーをケイ酸カ
ルシウムに吸着させる方法が開示されている。また、特
開昭５４−１６０４２８号公報には石灰質原料とケイ酸
質原料とを水熱合成反応させて得られたケイ酸カルシウ
ムに水硬性石コウ、重合体エマルジョン及び重合体エマ
ルジョン用凝集剤を加えて水性スラリーとし、これを成
形、乾燥して成形物とする方法が開示されている。特開
昭６０−２４６２５１号公報には石灰質原料とケイ酸質
原料とを水熱合成反応させて得られたケイ酸カルシウム
にカルボキシル基を含むスチレン−ブタジェン共重合体
ラテックス及びカチオン型高分子凝集剤を加えて水性ス
ラリーとし、これを成形、乾燥して成形物とする方法が
開示されている。特開昭６３−８５０３８号公報には石
灰原料とケイ酸原料との混合物に水を加えてスラリー化
し、オートクレーフ中で撹拌しながら加熱することによ
ってケイ酸カルシウム結晶スラリーを生成させ、これに
合成バルブ又はその熱変形物を加えて脱水、成形、乾燥
して成形体を得る方法が開示されている。特開昭６３−
２０１０５０号公報には石灰石原料粉末とケイ酸質原料
粉末とを混合し、水を加えて水熱反応させて得られたケ
イ酸カルシウムスラリーにポリマーエマルジョンを吸着
したセピオライト及び補強繊維を加えてプレスにより脱
水成形し乾燥することによって成形体を得る方法が開示
されている。さらに、特開昭６３−２６０８４７号公報
には石灰質原料とケイ酸質原料とを水熱合成反応させて
得られたケイ酸カルシウム水和物にカルボキシル基を含
有するスチレン−ブタジェン共重合体ラテックスを加え
て水性スラリーとし、これを成形、乾燥して成形物とす
る方法において該成形物を繊維網状体で補強する方法が
開示されている。

一方、鋼スラグに結合剤として次亜リン酸等のリン酸又
はリン酸アルミニウム等のリン酸塩を加えて型枠内に流
し込み、常温で凝結硬化させて成形体を形成する方法が
知られている（特開昭６２−２３５８４５号公報）。

ガラス質高炉水砕スラグ粉末をアルカリ水溶液で改質す
る方法は既に知られており（特開平１−２５２５５９号
公報）、本発明者らはこの改質スラグ粉末を用いた成形
体を既に完成している（特願平１３３７８１８号明細書
）。

一方、本発明者らは、ガラス質高炉スラグ粉末をアルカ
リ水溶液で改質して得られる粉末を主材とし、この主材
にポリマー混和剤、補強繊維等を加えて混練し、更にカ
チオン型凝集剤を加えて加圧脱水成形する軽量成形体の
製造方法を提案している（特願平１−３３７８１８号明
細書）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した成形体の成形方法には、いずれの場合も加圧成
形法が用いられている。加圧成形法は、成形体の多層構
造化及び表面のエンボス加工が容易であるなどの特徴を
有するが、その反面、生産性に欠けるなどの問題点があ
った。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
ので、耐熱性、加工性、寸法安定性、断熱性、強度特性
、調湿性などに優れた軽量成形体を高い生産性をもって
製造することができる軽量成形体の製造方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討した結
果、石膏ボード、ケイカル板等建材の成形法として用い
られて生産性に優れることが知られている抄造成形法に
着目するに至り、前記の製造方法において抄造性向上繊
維を補強するとともに、スラリーにカチオン型凝集剤を
加えておき、後からアニオン型凝集剤を加えたスラリー
が抄造成形可能であることを見出して本発明を完成する
ことができた。

すなわち、本発明の軽量成形体の製造方法は、ガラス質
高炉スラグ粉末をアルカリ水溶液でガラスの溶解反応と
水和反応により改質して得られる粉末に、ポリマー混和
剤、補強繊維、抄造性向上繊維、カチオン型凝集剤およ
び水を加えて混練し、得られたスラリーにアニオン型凝
集剤を加えて抄造成形することを特徴として構成されて
いる。

ガラス質高炉スラグ粉末を、ガラスの溶解反応と水和反
応により改質して得られるスラグ（表面改質スラグ）粉
末は、ガラス質高炉スラグ粉末をアルカリ水溶液で処理
することによってガラスの溶解反応及び水和反応を生じ
させ、それによって表面を改質したものである。形状は
ゾノトライトと異なり、球状あるいは球が重なり合った
ぶどうの房状である。主な水和生成物はトバモライトま
たはその類似鉱物である。原料のガラス質高炉スラグは
水砕スラグ、風砕スラグ等のいずれであってもよい。粒
度は細かいものがよく、例えばブレーン比表面積で４０
００ｃ１ｉＹ／ｇ以上、特に８０．００〜１４０００ａ
ｉｒ／ｇ程度のものが適当である。このような粒度のも
のを得るために必要により粉砕機および分級機等で微粉
化することができる。原料スラグの比表面積は、本発明
の軽量成形体の物性、特にかさ比重に影響を与える。ア
ルカリ水溶液は苛性ソーダ、苛性カリ等の苛性アルカリ
液がよく、濃度は０．５Ｎ以上、特にＩＮ以上が好まし
い。実用上は苛性ソーダが使いやすい。また、アルカリ
の組合せも有効である。炭酸ナトリウムを苛性ソーダに
適当量組合せることも有効である。処理時間は処理温度
等によって異なるが３０分間以上であり、通常１時間〜
１０時間程度である。反応を促進するために処理温度は
高い方がよく、実用上９０°Ｃ程度である。

また、１００°Ｃを越える水熱反応によることもよい。

このアルカリ処理によってガラス質高炉スラグ粒子の表
面でガラスの熔解反応と水和物の形成反応が起こる。そ
の結果、スラグ表面が多孔質化してＢＥＴ比表面積は２
０〜１４０ｎｆ／ｇ程度、好ましくは４０ｒｒｆ／ｇ以
上、さらに好ましくは９０ｒｒｒ／ｇ以上になる。

アルカリ処理後は水洗してアルカリを除去して使用する
。このような表面改質スラグの製造方法は特公昭５７−
７０９３号公報および、特開平１−２５２５５９号公報
に開示されている。この表面改質スラグは２５０〜８０
０’Ｃ程度、好ましくは４５０’Ｃ程度で加熱して脱水
することにより、初期の状態により異なるが、例えば、
ＢＥＴ比面積１００ｎ（／ｇのものを１２０〜１４０ｍ
／ｇ程度に高めることができる。なお、この際、加熱脱
水によるシンター現象を起こさないような温度と時間条
件を選択することが肝要である。この加熱脱水処理スラ
グの使用によって比強度及び吸放湿特性を向上できるの
で好ましい。

ポリマー混和剤はバインダーとして使用されるもので表
面改質スラグ粒子に均一に付着するものがよく、各種の
ゴムラテックス、合成樹脂エマルジョン等を使用できる
。ゴムラテックスは、例えば、天然ゴムラテックス及び
スチレン−ブタジェン共重合体、アクリロニトリル−ブ
タジェン共重合体、クロロブレン重合体等のラテックス
であり、合成樹脂エマルジョンは例えばエチレン−酢酸
ビニル共重合体、酢酸ビニル重合体、アクリル酸エステ
ル重合体、塩化ビニリデン重合体、塩化ビニル重合体等
のエマルジョンである。ポリマー混和剤の添加量は、表
面改質スラグ１００重量部に対し３〜２０重量部程度、
特に５〜１０重量部程度が適当である。３重量部未満で
は強度及び機械加工性の向上が不充分になり、一方、２
０重量部を越えると耐火性の低下が実用上問題となる。

補強繊維は、ガラス繊維、炭素繊維などの無機繊維、合
成繊維等である。合成繊維はビニロン繊維、アクリル繊
維、ポリエステル繊維、ポリエチレン繊維等である。こ
れらの中で不燃性及びコストの点でガラス繊維が特に好
ましい。補強繊維の添加量は、繊維の比重にもよるが表
面改質スラグ１００重量部に対し１〜１０重量部程度が
適当である。

１重量部未満では補強効果が実用上有効でなく、一方１
０重量部を越えると均一分散性の確保が難しくなる。

抄造性向上繊維はスラリーの固形分を抄造機のスクリー
ンで捕集して水切し、均一に抄造する性質を改善するも
のであり、セルロース繊維、フィブリル化したポリエチ
レン、ポリプロピレン等の合成繊維などであり、ウオラ
ストナイト繊維、マイカなどを併用してもよい。添加量
は表面改質スラグ１００重量部に対し１〜５重量部程度
が適当である。１重量部未満では抄造時の表面改質スラ
グの逸失が多くなり、５重量部を越えると不燃性が低下
する。

カチオン型凝集剤を加えることによって表面改質スラグ
へのポリマー混和剤の吸着性を高めることができ、加圧
成形過程での濾水（脱水）性が向上する。カチオン型凝
集剤の例としては、ポリジアルキルアミノアルキルアク
リレート、ポリアミノメチルアクリルアミド、ポリビニ
ルピリジニウムハロゲン塩、ポリビニルイミダプリン等
の４級アミン化合物などがある。カチオン型凝集剤の添
加量はポリマー混和剤１００重量部（固形物重量）に対
し５〜２０重量部程度が好ましい。

軽量成形体には、そのほか軽量骨材、増粘剤、分散剤、
顔料、針状ないし繊維状のケイ酸カルシウム水和物、水
硬性石コウ等をさらに含むことができる。

表面改質スラグ粉末、ポリマー混和剤、補強繊維、抄造
性向上繊維、カチオン型凝集剤に水を加えて混練し、ス
ラリーを得る。水の添加量はスラリーの固形分濃度が０
．５〜４重量％になる程度がよい。

次に、このスラリーにアニオン型凝集剤を添加する。ア
ニオン型凝集剤はポリアクリルアミド等であり、添加量
はスラリー固形分１００重量部に対し０．００２〜１重
量部程度が適当である。

抄造は石コウボード、ケイカル板等の建材の抄造成形に
利用されているものを使用して行なうことができる。こ
の抄造機には丸網式、長網式、フローオン式等のものが
あるがそのいずれであってもよい。

抄造品は必要により乾燥前に加圧してカサ比重を調整し
たり、表面加圧を行なったりすることができる。

乾燥は成形体の内部の水分を除去でき、かつ表面改質ス
ラグの結晶水が残る程度がよく、例えば１００〜１８０
°Ｃ程度、好ましくは１１０〜１５０”Ｃ程度で加熱乾
燥すればよい。成形体の乾燥によるひび割れを防止する
ために、まず６０〜８０°Ｃ程度で予備乾燥することも
好ましい。こうして得られる軽量成形体は、混練物から
水分を除いた組成になり、かさ比重は０．２〜１　ｇ／
ｃ＋ｊｌ程度、好ましくは０．４〜０．６ｇ／ｃｉ程度
の多孔質体である。

Ｃ作用〕 本発明の方法で得られる軽量成形体は軽量でかつ高比表
面積の表面改質スラグを主材とし、これをポリマー混和
剤をバインダーとして成形体とするものである。補強繊
維は成形体の曲げ強度等を高めるとともに抄造性を向上
させている。この軽量成形体に抄造性向上繊維を加える
ことによって抄造機のスクリーンへの固形物の捕集性及
び水を切る濾水性を高めている。カチオン型凝集剤は表
面改質スラグへのポリマー混和剤の吸着性を畳め、抄造
成形時の濾水性を改善し、アニオン型凝集剤を後から加
えることによってカチオン型凝集剤の上記作用を阻害せ
ずに抄造前に安定なフロックを形成させて抄造性を高め
ている。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を示す。

なお、実施例中の軽量成形体の物性は、以下の方法によ
り測定した。

かさ比重：成形体の重量と寸法を測定し、計算により算
出した。

曲げ強度：　ＪＩＳ　Ａ　１１０６〜１９７６に準じた
。試験体寸法は幅４０ｍｍｘ長さ１６０薗とした。

実施例１．２ ガラス高炉スラグ（日本鋼管福山製鉄所製高炉水砕スラ
グ）をローラーミルでプレーン比表面積４５００　ｃｒ
ｌ　／　ｇまで粉砕し、これを分級原料として気流分級
機にて分級し、プレーン比表面積１４０００ｃｍ２７ｇ
の微粉スラグを得た。

この微粉スラグを、濃度が３規定のＮａＯＨ水溶液１０
０成に対し５ｇの割合で添加し、十分に分散させた。次
いで、９０℃で１．５時間撹拌処理し、十分水洗を行な
ってＢＥＴ比表面積１５０ｒｒｆ／　ｇ、沈降容積８ｄ
／ｇの表面改質スラグ粉末のスラリーを得た。

このスラリーの固形分（表面改質スラグ粉末）１００重
量部に対し、ポリマー混和剤としてカルボキシ変性スチ
レンブタジェン共重合体ラテックスを８重量部（固形分
として）、補強繊維としてガラス繊維１重量部、抄造性
向上繊維としてセルロース繊維５重量部、カチオン型凝
集剤としてポリジアルキルアミノアルキルアクリレート
０．８重量部（カルボキシ変性スチレン−ブタジェン共
重合体ラテックスに対し１０重量部）を加え、さらに水
を加えて混合し、固形分濃度２重量％のスラリーを得た
。次に、このスラリーにアニオン型凝集剤としてポリア
クリルアミドを０．０４重量部添加し、丸網法およびフ
ローオン法により抄造成形して生板を得た。この生板を
乾燥して厚さ１０ｍｍの軽量成形体を得た。

実施例３ 実施例１で得られた生板を、加圧成形によりかさ比重を
調整した後、乾燥して厚さ８閣の軽量成形体を得た。

参考例１ 実施例１〜３で用いた表面改質スラグ１００重量部に、
ポリマー混和剤としてカルボキシ変性スチレンブタジエ
ン共重合体ラテックス１０重量部、補強繊維としてガラ
ス繊維５重量部、カチオン型凝集剤としてポリジアルキ
ルアミノアルキルアクリレート１重量部および水を加え
て混合した。このスラリーを型枠に入れ、徐々に加圧脱
水しながら成形し、乾燥して厚さ１０ｍｍの軽量成形体
を得た。

物性試験結果を第１表に示す。

〔発明の効果］ 本発明の軽量成形体の製造方法によれば、耐熱性、加工
性、寸法安定性、断熱性、強度特性、調湿性などに優れ
た軽量成形体を、安価にかつ高い生産性をもって製造す
ることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガラス質高炉スラグ粉末をアルカリ水溶液でガラスの
   溶解反応と水和反応により改質して得られる粉末に、ポ
   リマー混和剤、補強繊維、抄造性向上繊維、カチオン型
   凝集剤および水を加えて混練し、得られたスラリーにア
   ニオン型凝集剤を加えて抄造成形することを特徴とする
   軽量成形体の製造方法