JPH0567585B2

JPH0567585B2 -

Info

Publication number: JPH0567585B2
Application number: JP1202420A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Oguri; Mitsuru Awata; Noryuki Aryama
Original assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Current assignee: Mitsubishi Kasei Corp
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1993-09-27
Also published as: JPH0388756A

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、
0.1〜0.3μ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μ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
晶はそれぞれソボタクテイツ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、温度の上昇に伴つて
種々の原因により複雑に化する。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
つ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つている。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ほ
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
よつて異なり、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つてしまう。〔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つて所期の目的が達成さ
れることを見い出し本発明を完成するに到つた。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つた
マトリツクスにて構成され、当該マトリツクス中
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、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、１〜10μの波長域の輻射エネルギーを吸収ま
たは散乱する。すなわち、ウイーンの法則 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λmax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
晶がトポタクテイツ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としては、通常、
50μ以下、好ましくは、0.5〜30μ、特に好ましく
は１〜10μの大きさのものが使用される。炭化ケ
イ素はか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
ルシウム成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イルタープレス
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、常圧反応後フイルタ
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す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／
SiO₂）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
−Ｓ−Ｈ（）→Ｃ−Ｓ−Ｈ（）→11Å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−Ｓ−Ｈ（）→Ｃ−Ｓ−Ｈ（）→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つてガ
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、チヨ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％を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が得られる。即ち、650℃
における熱伝導率が0.123Kcal／ｍ・hr・℃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（SiO₂96.4％）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15Kg／cm²Ｇの水蒸気圧下で２時間反応
を行い、Ｃ−Ｓ−Ｈ（）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3μのシリコン
カーバイト（フジミ研磨材Ｃ＃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、水プレスを
行い300×300×50tmmの成形体を得た。この成形
体を10Kg／m²Ｇ水蒸気圧で水蒸気養生を行い、Ｃ
−Ｓ−Ｈ（）をゾノトライトに転移させた。こ
の後180℃で15時間乾燥し、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℃、100℃、200℃、300℃、450℃、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。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つた。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
ラリーに粒径１〜30μのシリコンカーバイト（昭
和電工社製“ＲデンシツクRC−34）”５部を添加
し、15Kg／cm²Ｇの水蒸気圧下で２時間反応を行
い、Ｃ−Ｓ−Ｈ（）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／SiO₂のモル比が1.05になるよ
うに珪石（96.4％SiO₂）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15Kg／cm²Ｇ、200℃の条件下で２
時間反応を行い、Ｃ−Ｓ−Ｈ（）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
3μのシリコンカーバライト（フジミ研磨材Ｃ
＃4000）５部と、CaO／SiO₂のモル比が0.95にな
るように珪石（96.4％SiO₂）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、水プレスを行
い300×300×50tmmの成形体を得た。これらの成
形体を10Kg／cm²Ｇの水蒸気圧で水蒸気養生を行
い、Ｃ−Ｓ−Ｈ（）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℃、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／SiO₂のモル比が1.05になるよ
うに珪石（96.4％SiO₂）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5μのシリコン
カーバイト（ELECTRO SCHMELZ WERK社
製“SilcarP”）を５部添加し、この混合スラリー
をオートクレーブ中で15Kg／cm²G200℃の条件下
で２時間反応を行い、Ｃ−Ｓ−Ｈ（）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／
SiO₂のモル比が0.95になるように珪石（96.4％
SiO₂）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。

【表】比較例２シリコンカーバイトの代りに表−２に示す各種
の化合物の微粒子（粒径44μ以下）を用いた以外
は実施例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
にして物性の測定を行つた。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

【特許請求の範囲】１珪酸カルシウムを主体とする成形体であつ
て、当該成形体はゾノトライトまたはトバモライ
トの結晶が絡み合つたマトリツクスにて構成さ
れ、当該マトリツクス中には成形体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、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
る珪酸カルシウム成形体。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つ
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。