JPH0522664B2

JPH0522664B2 -

Info

Publication number: JPH0522664B2
Application number: JP59138224A
Authority: JP
Inventors: Teru Takahashi; Kazuo Shibahara; Katsuhiro Morimoto; Hiromasa Mima; Kazuhiko Kubo
Original assignee: NIPPON INSULATION KK
Current assignee: NIPPON INSULATION KK
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1993-03-30
Also published as: JPS6117463A

Description

【発明の詳細な説明】

技術分野本発明は、広い温度範囲で断熱性能の極めて優
れた、しかも軽量にして実用的曲げ強さを有する
無機質複合成形体を製造しうる新しい方法を提供
するものである。発明の背景断熱材は軽量であること、断熱性に優れている
こと、耐火性の大きいこと、ハンドリングや振動
に耐えて高強度であること等の多くの機能を有す
ることが望まれる。特に断熱性能は重要である。
そのため、たとえばシリカ・エアロゲル粒子と繊
維を基材として乳白剤を含有させて断熱性能を改
良した断熱材の例（特公昭49−26546号及び特公
昭51−40088号）があるが、これらには強度が小
さいという欠点があつた。又一方、今日広く用いられている珪酸カルシウ
ム系の断熱材については、珪酸カルシウムに不活
性な物質を含有させることによつて断熱性能の改
良が試みられている（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）。これらは、強度は実用上満足出来
るが、尚広い温度範囲においての断熱性能が不十
分であつた。本発明者は、上記欠点をことごとく改良すべく
鋭意研究し、次のことを見い出した。即ち、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
水熱合成反応せしめて得られる珪酸カルシウム結
晶と不活性物質よりなる水性スラリーに、特に非
晶質シリカを主成分とする物質を添加混合し、該
混合物を成形、乾燥することにより、広い温度範
囲に於いて断熱性能に優れ、且つ高強度の珪酸カ
ルシウム系成形体が収得できることを見い出し、
これに基づく発明について別途出願した（特願昭
58−220348号）。一方保温施工を要する重油タンク、原油タン
ク、蒸気管、吸排水管、燃料管、ボイラー、煙
道、熱交換器等の機器、設備においては、一般に
低温域（使用温度：常温〜150℃）乃至中温域
（使用温度：150〜160℃）の保温が最も重要であ
り、この低温域から中温域での熱伝導率の低減化
が要望されている。本発明者は、上記要望に答えるべく、特に低温
域から中温域にかけて、更に一段と断熱性能の向
上を図ることを目的として種々研究を続けた。そ
の結果、珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりな
る水性スラリーを水溶性硫酸塩にて処理した後成
形するか、上記水性スラリーを成形、乾燥した後
水溶性硫酸塩にて処理することにより目的が達成
でき、断熱性能に極めて優れ、且つ軽量にして十
分な実用的曲げ強さを有する成形体を収得できる
ことを見い出し、これに基づき本発明を完成し
た。発明の構成及び効果本発明は、炭素を主成分とする物質、炭化物、
窒化物、珪化物及び金属酸化物からなる不活性物
質から選ばれた少なくとも１種と珪酸カルシウム
結晶を含有する水性スラリーを、水溶性硫酸塩に
て処理した後成形、乾燥するか、又は上記水性ス
ラリーを成形、乾燥して得られる珪酸カルシウム
成形体を水の存在下に上記硫酸塩と接触せしめ次
いで乾燥することを特徴とする無機質複合成形体
の製造法に係る。本発明に於いて使用される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は、(イ)珪酸原
料、石灰原料及び水よりなる原料スラリーを、加
圧下加熱撹拌しながら水熱合成反応せしめて得ら
れた珪酸カルシウム結晶の５〜150μｍの大きさ
のほぼ球状の二次粒子よりなる水性スラリーに上
記不活性物質を添加混合するか、又は(ロ)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
せしめることにより製造できる。前者の方法で製造された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、布を用い
て過すると、液は不活性物質の色に着色する
が、後者の方法で製造された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布を用い
て過すると、液は澄んでいる。このことよ
り、後者の方法に於いて、不活性物質は生成する
５〜150μｍの大きさの珪酸カルシウム結晶の二
次粒子中に包含されて存在しているか、又は該粒
子に何等かの力で付着して存在しているものと考
えられる。本発明製造法においては、上記(イ)及び(ロ)の方法
により得られる水性スラリーのいずれも使用でき
るが、(ロ)により得られる水性スラリーを出発スラ
リーとした場合は、特に軽量にて曲げ強さの大き
い成形体が収得でき、有利である。これは、上記
の通り不活性物質が珪酸カルシウム結晶の二次粒
子中に包含されて存在しているか、又は該粒子に
何等かの力で付着して存在しているためと考えら
れる。上記原料スラリーを得る為の原料として用いら
れる珪酸原料としては、従来よりこの種の珪酸カ
ルシウム結晶合成用に使用されてきたものをいず
れも有効に使用でき、例えば結晶質珪酸原料とし
て珪石、珪砂等を、又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
藻土等を例示出来る。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出来る。上記原料スラリーを調整する際の水の量は、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。より軽量な成形体、例えば密度0.2ｇ／cm³
以下程度の軽量成形体を製造する場合には、水の
量を15重量倍以上とするのが好ましい。また、上記珪酸原料と石灰原料のCaO／SiO₂
モル比は、トベルモライト結晶を合成しようとす
る場合は0.70〜0.90程度、ゾノトライト結晶を合
成しようとする場合は0.90〜1.15程度である。かくして調整された原料スラリーは、撹拌下に
水熱合成反応に供される。この反応は通常４Kg／
cm²以上、好ましくは６Kg／cm²以上の飽和水蒸気圧
下で行なわれる。この反応によりトベルモライト
結晶及び／又はゾノトライト結晶が合成される。本発明に於いて上記水熱合成反応の前又は後に
配合される不活性物質としては、断熱性向上作用
を有し且つ珪酸カルシウムに対して不活性な物質
を使用する。この様な物質としては、活性炭、木
炭、石炭、カーボンブラツク、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、炭化珪素、炭化硼素、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、酸化チタン、酸化錫、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以下好ましくは
100μｍ以下のものが使用される。本発明における上記不活性物質の配合量は、硫
酸処理された最終成形体中の含有率が２〜70重量
％程度、好ましくは５〜60重量％の範囲となるよ
うに配合される。この際含有率が上記範囲外の場
合には断熱性能の向上が認められなくなり、さら
に含有率が70重量％より多くなると曲げ強さの低
下が著しくなる。なお、硫酸塩処理によつて珪酸
カルシウムと硫酸塩との反応率に応じて成形体の
重量が増加するので、不活性物質は上記反応に伴
う重量増加を考慮して原料スラリーに配合し、最
終成形体中の不活性物質の含有率を上記所定の範
囲とする。かくして調整された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には、必要に応じ、
成形に先立ち各種繊維質物質、粘土、セメント等
の通常の添加材を添加することができる。本発明に於いては、次いで上記珪酸カルシウム
結晶と不活性物質よりなる水性スラリーを水溶性
硫酸塩にて処理した後成形、乾燥するか、又は上
記水性スラリーを成形、乾燥した後水の存在下に
上記硫酸塩と接触せしめ次いで乾燥することによ
り、断熱性が更に向上した無機質複合成形体を収
得することが出来る。本発明における水溶性硫酸塩としては、アルミ
ニウム、鉄、銅、マグネシウム、亜鉛、チタン、
ニツケル、錫、マンガン、カリウム、ナトリウム
等の硫酸塩を例示出来、これらの少くとも１種を
用いる。これ等のうち特に硫酸アルミニウム、硫
酸チタン及び硫酸鉄が好ましい。珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりなる水性
スラリーを水溶液硫酸塩にて処理する際は、該硫
酸塩はそのまま添加するか水溶液として添加され
る。一方、上記水性スラリーを成形、乾燥たもの
を上記硫酸塩と接触せしめる際は、該硫酸塩の水
溶性中に浸漬すれば良い。この際の硫酸塩の濃度
は特に限定されず適宜決定すれば良い。また、上
記硫酸塩の処理量は特に限定されないが、通常珪
酸カルシウムの少くとも５％程度好ましくは25％
以上が反応するに必要な量とすればよい。この際
の珪酸カルシウムと硫酸塩との反応は、常圧、常
温で行なえば充分であるが、加圧、加温により反
応を促進することも出来る。反応時間は使用する
硫酸塩の種類や量に依り変動するが、通常数分〜
数時間程度である。上記反応により、後記実施例に示す様に、珪酸
カルシウムの一部又は全部が珪酸カルシウムに変
化するが、球状二次粒子の形態は実質的に保持さ
れている。上記硫酸塩処理により、得られる成形体の断熱
性能は、更に向上する。特に低温域から中温域に
かけての向上が著しい。曲げ強度において若干の
低下が見られるが、充分に実用的強度を保持して
いる。かくして得られる本発明無機質複合成形体は、
低温から高温に至るまでの広い温度範囲に於いて
極めて優れた断熱性能を有しており、しかも軽量
にして十分なる曲げ強さを保持したものであり、
断熱材、保温材として好適に使用できる。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。但し下記例における部または％は夫々重量部
または重量％を示し、また各種物性は夫々次のよ
うな方法で測定したものである。 Γ 曲げ強さ…JIS Ａ 9510の方法に準ずる。 Γ 熱伝導率…JIS Ａ 9510の円筒法に準ずる。実施例１生石灰（CaO 95％）37.3部を80℃の温水448部
中で消和して得た石灰乳に平均粒子径7.0μｍの珪
石粉末（SiO₂ 94％）40.4部と酸化鉄粉末（ヘマ
タイト、平均粒子径0.51μｍ）22.3部を加え、更
に水を加えて、全体の水量を固形分の15重量倍と
なるように混合して原料スラリーを得て、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、４時間水熱合成反応を行なつてスラリー
を得た。上記で得られたスラリーを100℃で24時間乾燥
して、Ｘ線回折により分析したところ、ゾノトラ
イト結晶とヘマタイト結晶のピークが認められ
た。次いで、上記スラリーに、該スラリー中の珪酸
カルシウムの約半分が反応するのに必要な量の硫
酸アルミニウム溶液（SO₃濃度で18％）を混合し
てスラリーを得た。上記で得たスラリーを100℃で24時間乾燥して、
Ｘ線回折分析により分析したところ、ゾノトライ
ト結晶、ヘマタイト結晶及び硫酸カルシウム結晶
のピークが認められた。また、上記スラリーをス
ライドグラス上で乾燥して光学顕微鏡で観察する
と外径が５〜150μｍの球状二次粒子が認められ
た。また、上記スラリーを濾布を用いて濾過する
と濾液は澄んでいた。次いで、上記で得たスラリー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
加えてプレス成形し、100℃で乾燥して、内径114
mm、厚さ50mm、長さ610mmの筒状成形体（No.１）
を得た。得られた成形体の物性を第１表に示す。
第１表には用いた不活性物質の種類、その平均粒
子径及びその成形体中の含有率（対固形分）も併
記する。比較例１最終成形体中のヘマタイト含有量が12.9％とな
るようにヘマタイトを加え、水熱合成してスラリ
ーを得た。そのスラリーを用いて、硫酸アルミニ
ウム溶液で処理を行なわない以外は実施例１と同
様の方法で筒状の珪酸カルシウム成形体（比較試
料No.１）を得た。得られた成形体の物性等を第１
表に示す。

【表】

【表】実施例２実施例１において水熱合成反応により得られた
スラリー中の珪酸カルシウムの全部が反応するの
に必要な量の硫酸アルミニウム溶液（SO₃濃度で
18％）を混合して実施例１と同様にしてスラリー
を得た。上記で得たスラリーを100℃で24時間乾燥して
Ｘ線回折分析したところ、ヘマタイト結晶及び硫
酸カルシウム結晶のピークが認められた。また、
上記スラリーをスライドグラス上で乾燥して光学
顕微鏡で観察すると外径が５〜150μｍの球状二
次粒子が認められた。また、上記スラリーを濾布
を用いて濾過すると濾液は澄んでいた。次いで、実施例１と同様にしてプレス成形し、
乾燥して、筒状成形体（No.２）を得た。得られた
成形体の物性を第２表に示す。比較例２最終成形体中のヘマタイト含有量が9.6％とな
るようにヘマタイトを加え、水熱合成してスラリ
ーを得た。そのスラリーを用いて、硫酸アルミニ
ウム溶液で処理を行なわない以外は実施例２と同
様の方法で筒状の珪酸カルシウム成形体（比較試
料No.２）を得た。得られた成形体の物性等を第２
表に示す。

【表】実施例３実施例１と同様にして得られたゾノトライト結
晶とヘマタイト結晶よりなる水性スラリーに、該
スラリー中の珪酸カルシウムの約半分が反応する
のに必要な量の硫酸第一鉄を粉末のまま投入して
スラリーを得た。上記で得たスラリーを100℃で24時間乾燥して、
Ｘ線回折分析をしたところ、ゾノトライト結晶、
ヘマタイト結晶及び珪酸カルシウム結晶のピーク
が認められた。また、上記スラリーをスライドグ
ラス上で乾燥して光学顕微鏡で観察すると外径が
５〜150μｍの球状二次粒子が認められた。また、
上記スラリーを濾布を用いて濾過すると濾液は澄
んでいた。次いで、上記で得たスラリー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
加えてプレス成形し、100℃で乾燥して、内径114
mm、厚さ50mm、長さ610mmの筒状成形体（No.３）
を得た。得られた成形体の物性を第３表に示す。比較例３成形体中のヘマタイト含有量が12.0％となるよ
うにヘマタイトを加え、水熱合成してスラリーを
得た。そのスラリーを用いて、硫酸第一鉄で処理
を行なわない以外は実施例３と同様の方法で筒状
の珪酸カルシウム成形体（比較試料No.３）を得
た。得られた成形体の物性等を第３表に示す。

【表】尚、実施例１〜３では原料スラリー中のヘマタ
イト含有率が同じであるにも拘らず、本願発明成
形体No.１〜３の成形体中のヘマタイト含有率がそ
れぞれ異なるのは次の理由による。即ち、原料ス
ラリーを硫酸塩処理すると硫酸カルシウム等の生
成により固形分重量が増加するが、No.１〜３では
添加する硫酸塩の量、種類等が異なるため、かか
る増加量に差が生じ、結果として成形体の固形分
重量が相異なつたためである。また、かかる成形
体中のヘマタイト含有率（％）は、次式成形体中のヘマタイト含有率（％）＝ヘマタイト配合
量／硫酸塩処理後のスラリー固形分重量 ×成形体全重量に占める硫酸塩処理後のスラリー
固形分重量割合（％）により求めた。実施例４不活性物質として酸化鉄粉末（ヘマタイト）の
代わりに第４表に示す物質を用いた以外は、実施
例１と同様にして水熱合成を行なつてスラリーを
得た。次いで、上記スラリーに、スラリー中の珪
酸カルシウムの全部が反応するのに必要な量の硫
酸アルミニウム溶液（SO₃濃度で18％）を混合し
てスラリーを得た。このスラリーを用いて実施例
１と同様にして筒状成形体（No.４〜７）を得た。
得られた成形体の物性等を第４表に示す。

【表】

【表】以上の結果より、不活性物質を含む珪酸カルシ
ウムスラリーを水溶性硫酸塩により処理すること
によつて、得られる成形体の断熱性能、殊に低温
乃至中温域における断熱性能が向上することがわ
かる。

Claims

【特許請求の範囲】

１炭素を主成分とする物質、炭化物、窒化物、
珪化物及び金属酸化物からなる不活性物質から選
ばれた少なくとも１種と珪酸カルシウム結晶を含
有する水性スラリーを、水溶性硫酸塩にて処理し
た後成形、乾燥するか、又は上記水性スラリーを
成形、乾燥して得られる珪酸カルシウム成形体を
水の存在下に上記硫酸塩と接触せしめ次いで乾燥
することを特徴とする無機質複合成形体の製造
法。