JPH0818397B2 - ケイ酸カルシウム成形体及びその製造方法 - Google Patents
ケイ酸カルシウム成形体及びその製造方法Info
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- JPH0818397B2 JPH0818397B2 JP62196635A JP19663587A JPH0818397B2 JP H0818397 B2 JPH0818397 B2 JP H0818397B2 JP 62196635 A JP62196635 A JP 62196635A JP 19663587 A JP19663587 A JP 19663587A JP H0818397 B2 JPH0818397 B2 JP H0818397B2
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Landscapes
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軽量にして優れた曲げ強度及び曲げ靭性を
有し、且つ、不燃性、耐熱性、耐水性に優れ、合成木材
などの建築材料に好適なケイ酸カルシウム成形体及びそ
の製造方法に関する。
有し、且つ、不燃性、耐熱性、耐水性に優れ、合成木材
などの建築材料に好適なケイ酸カルシウム成形体及びそ
の製造方法に関する。
従来の合成木材は、ポリスチレン、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリウレタン等の合成樹脂を主原料とし
たものであるため、高温に加熱すると容易に変形し、発
煙、あるいは燃焼に至るなどの難点を有している。
リプロピレン、ポリウレタン等の合成樹脂を主原料とし
たものであるため、高温に加熱すると容易に変形し、発
煙、あるいは燃焼に至るなどの難点を有している。
このような欠点を改善するため、従来から様々な工夫
や提案がなされている。例えば合成樹脂に、炭酸カルシ
ウム、石膏等の無機質充てん剤を添加する際、その添加
割合を増加する方法、合成樹脂にケイ酸カルシウム水和
物を充てんする方法、ケイ酸カルシウムを主原料とし、
これに補強繊維を添加分散し、加圧脱水成形したのち、
乾燥する方法、上記ケイ酸カルシウム成形板に樹脂を含
浸させる方法、あるいはケイ酸カルシウムを主原料とし
カルボキシル基を含有するスチレン−ブタジエン共重合
体ラテックス、カチオン型高分子凝集剤及び補強繊維を
添加分散し成形・乾燥する方法（特開昭60−246251号公
報）等が知られている。
や提案がなされている。例えば合成樹脂に、炭酸カルシ
ウム、石膏等の無機質充てん剤を添加する際、その添加
割合を増加する方法、合成樹脂にケイ酸カルシウム水和
物を充てんする方法、ケイ酸カルシウムを主原料とし、
これに補強繊維を添加分散し、加圧脱水成形したのち、
乾燥する方法、上記ケイ酸カルシウム成形板に樹脂を含
浸させる方法、あるいはケイ酸カルシウムを主原料とし
カルボキシル基を含有するスチレン−ブタジエン共重合
体ラテックス、カチオン型高分子凝集剤及び補強繊維を
添加分散し成形・乾燥する方法（特開昭60−246251号公
報）等が知られている。
しかしながら、合成樹脂に対して炭酸カルシウムある
いはケイ酸カルシウム水和物等の無機質充填剤を添加す
る方法では、得られる成形物の嵩比重が大きくなり、更
には天然木材並の嵩比重にしようとすれば成形物の強度
が著しく低下するという欠点を有しており、またケイ酸
カルシウムに補強繊維を添加分散し加圧脱水成形する方
法では、ケイ酸カルシウムの微細な多孔質構造に起因し
て吸水性が大きく、天然木材並の加工性が得られず、更
にケイ酸カルシウム成形板に樹脂を含浸させる方法では
加工性は改良されるものの多量の樹脂を必要とし耐熱性
が著しく低下する等の欠点を有していた。
いはケイ酸カルシウム水和物等の無機質充填剤を添加す
る方法では、得られる成形物の嵩比重が大きくなり、更
には天然木材並の嵩比重にしようとすれば成形物の強度
が著しく低下するという欠点を有しており、またケイ酸
カルシウムに補強繊維を添加分散し加圧脱水成形する方
法では、ケイ酸カルシウムの微細な多孔質構造に起因し
て吸水性が大きく、天然木材並の加工性が得られず、更
にケイ酸カルシウム成形板に樹脂を含浸させる方法では
加工性は改良されるものの多量の樹脂を必要とし耐熱性
が著しく低下する等の欠点を有していた。
一方、特開昭60−246251号公報で開示された成形物で
はこれらの欠点が改善されているものの、成形物の曲げ
強度が天然木材のそれと比較して著しく低く、また、材
質的に粘り強さ（靭性）がなく、その用途が極めて限定
されるという不都合を有していた。
はこれらの欠点が改善されているものの、成形物の曲げ
強度が天然木材のそれと比較して著しく低く、また、材
質的に粘り強さ（靭性）がなく、その用途が極めて限定
されるという不都合を有していた。
本発明者らは、かかる問題点に鑑み、鋭意検討を重ね
た結果、２種以上の補強繊維を多段に混入してなる多層
構造を有するケイ酸カルシウム成形体であって、１種の
繊維を含有する原料スラリーと他の繊維を含有する原料
スラリーとを交互に積層し、且つ、各々のスラリー界面
を維持しながら、一体成形することによって、これら問
題点が解決されることを見い出し、本発明に到達した。
た結果、２種以上の補強繊維を多段に混入してなる多層
構造を有するケイ酸カルシウム成形体であって、１種の
繊維を含有する原料スラリーと他の繊維を含有する原料
スラリーとを交互に積層し、且つ、各々のスラリー界面
を維持しながら、一体成形することによって、これら問
題点が解決されることを見い出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明の目的は、軽量にして、優れた曲げ
強度及び靭性を有し、且つ、不燃性、耐熱性及び耐水性
に優れたケイ酸カルシウム成形体及びその製造方法を提
供することにあり、この目的は、２種以上の補強繊維を
多段に混入してなる多層構造を有するケイ酸カルシウム
成形体の製造方法であって、１種の繊維を含有する原料
スラリーと他の繊維を含有する原料スラリーとを交互に
積層し、且つ、各々のスラリー界面を維持しながら一体
成形したのち乾燥することを特徴とするケイ酸カルシウ
ム成形体の製造方法及びその成形体により容易に達成さ
れる。
強度及び靭性を有し、且つ、不燃性、耐熱性及び耐水性
に優れたケイ酸カルシウム成形体及びその製造方法を提
供することにあり、この目的は、２種以上の補強繊維を
多段に混入してなる多層構造を有するケイ酸カルシウム
成形体の製造方法であって、１種の繊維を含有する原料
スラリーと他の繊維を含有する原料スラリーとを交互に
積層し、且つ、各々のスラリー界面を維持しながら一体
成形したのち乾燥することを特徴とするケイ酸カルシウ
ム成形体の製造方法及びその成形体により容易に達成さ
れる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いるケイ酸カルシウム水和物は、石灰質原
料例えば、生石灰とケイ酸質原料例えば珪石とを、水熱
合成反応させることにより得られる。通常、ゾノトライ
ト、トバモライトと呼ばれる結晶質のものから、CSH
I、CSH II、さらに非晶質のものまで広範囲に使用しう
る。
料例えば、生石灰とケイ酸質原料例えば珪石とを、水熱
合成反応させることにより得られる。通常、ゾノトライ
ト、トバモライトと呼ばれる結晶質のものから、CSH
I、CSH II、さらに非晶質のものまで広範囲に使用しう
る。
その製法としては、石灰質原料とケイ酸質原料とをCa
OとSiO2のモル比がほぼ等しくなるように調整した水性
スラリーを加圧下、160℃以上に昇温して反応させる方
法が採用される。本発明においては、このスラリーをそ
のまま用いることもできるが、乾燥して粉末にしたもの
に水を添加して用いることもできる。該スラリー中のケ
イ酸カルシウム水和物の固形分濃度は特に制限はない
が、10％以下が好ましく、特に生産性を考慮すると３〜
８％が好ましい。
OとSiO2のモル比がほぼ等しくなるように調整した水性
スラリーを加圧下、160℃以上に昇温して反応させる方
法が採用される。本発明においては、このスラリーをそ
のまま用いることもできるが、乾燥して粉末にしたもの
に水を添加して用いることもできる。該スラリー中のケ
イ酸カルシウム水和物の固形分濃度は特に制限はない
が、10％以下が好ましく、特に生産性を考慮すると３〜
８％が好ましい。
次に本発明に用いる補強繊維は、有機質、無機質の如
何なる繊維を用いてもよいが、引張り強度が150kg/cm2
以上、ヤング率が5ton/mm2以上を有する２種以上の繊維
を用いるのが好ましい。例えば、ガラス繊維、炭素繊
維、SiC繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊
維、アラミド繊維などが用いられるが、この内、ASTM法
でILSS（層間せん断強度）値が400kg/cm2以上の繊維とI
LSS値が300kg/cm2以下の繊維とを組み合わせて用いるの
が特に好ましい。
何なる繊維を用いてもよいが、引張り強度が150kg/cm2
以上、ヤング率が5ton/mm2以上を有する２種以上の繊維
を用いるのが好ましい。例えば、ガラス繊維、炭素繊
維、SiC繊維、アルミナ繊維、ボロン繊維、スチール繊
維、アラミド繊維などが用いられるが、この内、ASTM法
でILSS（層間せん断強度）値が400kg/cm2以上の繊維とI
LSS値が300kg/cm2以下の繊維とを組み合わせて用いるの
が特に好ましい。
補強繊維の形態としては、短繊維状が好ましく、その
繊維長は１〜50mm、好ましくは５〜30mmの短繊維を用い
るのがよい。
繊維長は１〜50mm、好ましくは５〜30mmの短繊維を用い
るのがよい。
繊維長が短かすぎると成形物に対する補強効果がな
く、繊維長が長すぎるとスラリー中で分散し難く、塊状
になり、やはり補強効果がなくなる。
く、繊維長が長すぎるとスラリー中で分散し難く、塊状
になり、やはり補強効果がなくなる。
これら２種以上の繊維を各々ケイ酸カルシウムのスラ
リーに添加し、混合するが、その添加量は通常、成形物
の30重量％以下であり、水性、成形性を考慮すると、
10重量％以下が好ましい。
リーに添加し、混合するが、その添加量は通常、成形物
の30重量％以下であり、水性、成形性を考慮すると、
10重量％以下が好ましい。
さらに、ケイ酸カルシウムのスラリー中に補強繊維を
添加する際、カルボキシル化SBRラテックスを添加して
もよい。該ラテックスを添加することにより、成形物の
強度と粘り強さ（靭性）及び加工性を向上させることが
できるが、その添加量は、ケイ酸カルシウム水和物100
重量部に対し、固形分換算で２〜25重量部添加するのが
好ましい。この添加量を増加すると得られる成形物の強
度が向上するが、一方、不燃性の低下、カサ比重の増加
及びコストの上昇などの問題が生ずる。
添加する際、カルボキシル化SBRラテックスを添加して
もよい。該ラテックスを添加することにより、成形物の
強度と粘り強さ（靭性）及び加工性を向上させることが
できるが、その添加量は、ケイ酸カルシウム水和物100
重量部に対し、固形分換算で２〜25重量部添加するのが
好ましい。この添加量を増加すると得られる成形物の強
度が向上するが、一方、不燃性の低下、カサ比重の増加
及びコストの上昇などの問題が生ずる。
ケイ酸カルシウムのスラリーに補強繊維を混合するに
は、通常の撹拌機もしくは分散機を用いて容易に混合で
きる。このようにして得られた各々の補強繊維を含有す
るスラリーは、加圧過などの方法によって脱水し、成
形することができる。
は、通常の撹拌機もしくは分散機を用いて容易に混合で
きる。このようにして得られた各々の補強繊維を含有す
るスラリーは、加圧過などの方法によって脱水し、成
形することができる。
成形方法としては、通常の水成形法を用いるが、こ
の際、１種の繊維を含有するスラリーを水成形機の金
型中に供給した後、該スラリー上部にその界面を乱さな
いように、他の繊維を含有するスラリーを供給し、交互
に積層させこのまま加圧し、一体成形することが好まし
い。該成形法を用いることにより、２層以上の多層構造
を有する成形体が得られるが、その層数は５層以下の奇
数層であることが好ましく、さらに、各奇数層に所定の
ILSS値を有する繊維を含有するマトリックス層を配置せ
しめることがより好ましい。成形体の曲げ強度を主に向
上させるには、ILSS値の高い繊維、曲げ靭性をも向上さ
せるには、ILSS値の低い繊維を含有するマトリックス層
を各奇数層に配置、積層させることにより達成される。
成形後の乾燥温度は、通常、100〜180℃、好ましくは10
5〜150℃であり、乾燥時間は通常、５〜15時間である。
乾燥温度が低すぎたり乾燥時間が短かすぎると水分が残
存することによって、曲げ強度の低下及び成形物の収縮
率が増大する。一方、乾燥温度が高すぎたり、乾燥時間
が長すぎると成形物が硬くなり、成形物の靭性が損なわ
れる。
の際、１種の繊維を含有するスラリーを水成形機の金
型中に供給した後、該スラリー上部にその界面を乱さな
いように、他の繊維を含有するスラリーを供給し、交互
に積層させこのまま加圧し、一体成形することが好まし
い。該成形法を用いることにより、２層以上の多層構造
を有する成形体が得られるが、その層数は５層以下の奇
数層であることが好ましく、さらに、各奇数層に所定の
ILSS値を有する繊維を含有するマトリックス層を配置せ
しめることがより好ましい。成形体の曲げ強度を主に向
上させるには、ILSS値の高い繊維、曲げ靭性をも向上さ
せるには、ILSS値の低い繊維を含有するマトリックス層
を各奇数層に配置、積層させることにより達成される。
成形後の乾燥温度は、通常、100〜180℃、好ましくは10
5〜150℃であり、乾燥時間は通常、５〜15時間である。
乾燥温度が低すぎたり乾燥時間が短かすぎると水分が残
存することによって、曲げ強度の低下及び成形物の収縮
率が増大する。一方、乾燥温度が高すぎたり、乾燥時間
が長すぎると成形物が硬くなり、成形物の靭性が損なわ
れる。
本発明の製造方法により、軽量にして不燃性、耐水性
に優れ、かつ、曲げ強度が大であり、高靭性を有するケ
イ酸カルシウム成形体を得ることができる。
に優れ、かつ、曲げ強度が大であり、高靭性を有するケ
イ酸カルシウム成形体を得ることができる。
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に
説明する。
説明する。
なお、成形物の曲げ強度は、JISA1408に準じて測定し
た。試験体寸法は、15cm×5cm×1.5cmとし、結果は各試
験体３個の平均値で示した。
た。試験体寸法は、15cm×5cm×1.5cmとし、結果は各試
験体３個の平均値で示した。
（実施例１） 生石灰（CaO:96.2％）49.6重量部に温水を加え、消和
し、消石灰スラリーとし、このスラリーに珪石（SiO29
6.4％）50.4重量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/cm2
の水蒸気圧下で４時間反応を行い、ゾノトライトのケイ
酸カルシウム水和物を得た。
し、消石灰スラリーとし、このスラリーに珪石（SiO29
6.4％）50.4重量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/cm2
の水蒸気圧下で４時間反応を行い、ゾノトライトのケイ
酸カルシウム水和物を得た。
このケイ酸カルシウム水和物の乾燥固形物100重量部
に対し、表−１に示す炭素繊維を表−２に示す割合で添
加、混合し、スラリーＡを作製した。次いで、表−１に
示すアラミド繊維を用い、表−２に示すスラリーＣを作
製した。これらのスラリーをＡ、Ｃ、Ａの順で各々の界
面を乱さない様に積層し、このまま加圧脱水して一体成
形した後、120℃で10時間乾燥した。得られた成形体の
物性を表−３に示した。尚、曲げ強度の測定はJIS Z211
3に準拠した。
に対し、表−１に示す炭素繊維を表−２に示す割合で添
加、混合し、スラリーＡを作製した。次いで、表−１に
示すアラミド繊維を用い、表−２に示すスラリーＣを作
製した。これらのスラリーをＡ、Ｃ、Ａの順で各々の界
面を乱さない様に積層し、このまま加圧脱水して一体成
形した後、120℃で10時間乾燥した。得られた成形体の
物性を表−３に示した。尚、曲げ強度の測定はJIS Z211
3に準拠した。
（実施例２） 実施例１と同様のスラリーを用い、Ａ、Ｃ、Ａ、Ｃ、
Ａの順で５層にした以外は実施例１と同様にして得られ
た成形体の物性を表−３に示す。
Ａの順で５層にした以外は実施例１と同様にして得られ
た成形体の物性を表−３に示す。
（実施例３） 実施例１と同様のスラリーを用い、Ｃ、Ａ、Ｃの順で
積層した以外は実施例１と同様にして得られた成形体の
物性を表−３に示す。
積層した以外は実施例１と同様にして得られた成形体の
物性を表−３に示す。
（実施例４） 実施例１と同様のスラリーを用い、Ａ、Ｃの順で積層
し、２層にした以外は実施例１と同様にして得られた成
形体の物性を表−３に示す。
し、２層にした以外は実施例１と同様にして得られた成
形体の物性を表−３に示す。
（実施例５） 表−１に示すガラス繊維を用い、表−２に示すスラリ
ーＢを作製した。スラリーＡの代りに該スラリーを用い
た以外は実施例１と同様にして得られた成形体の物性を
表−３に示す。
ーＢを作製した。スラリーＡの代りに該スラリーを用い
た以外は実施例１と同様にして得られた成形体の物性を
表−３に示す。
（実施例６） スラリーＡの代りにスラリーＢを用いた以外は実施例
３と同様にして得られた成形体の物性を表−３に示す。
３と同様にして得られた成形体の物性を表−３に示す。
（実施例７） スラリーＡ、Ｃにカルボキシル化SBRラテックスを固
型分換算で各々７重量部添加して、表−２に示すスラリ
ーＤ、Ｆを作製した。これらをＤ、Ｆ、Ｄの順で積層し
た以外は実施例１と同様にして得られた成形体の物性を
表−３に示す。
型分換算で各々７重量部添加して、表−２に示すスラリ
ーＤ、Ｆを作製した。これらをＤ、Ｆ、Ｄの順で積層し
た以外は実施例１と同様にして得られた成形体の物性を
表−３に示す。
（実施例８） 実施例７と同様のスラリーを用いＦ、Ｄ、Ｆの順で積
層した以外は実施例７と同様にして得られた成形体の物
性を表−３に示す。
層した以外は実施例７と同様にして得られた成形体の物
性を表−３に示す。
（実施例９） スラリーＢにカルボキシル化SBRラテックスを固型分
換算で７重量部添加して、表−２に示すスラリーＥを作
製した。スラリーＤの代りに該スラリーを用いた以外は
実施例８と同様にして得られた成形体の物性を表−３に
示す。
換算で７重量部添加して、表−２に示すスラリーＥを作
製した。スラリーＤの代りに該スラリーを用いた以外は
実施例８と同様にして得られた成形体の物性を表−３に
示す。
（比較例１〜４） スラリーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを各々、通常の水成形法に
て成形し、120℃で10時間乾燥した。得られた成形体の
物性を表−４に示す。
て成形し、120℃で10時間乾燥した。得られた成形体の
物性を表−４に示す。
（比較例５） スラリーＣの代りに、スラリーＢを用いた以外は実施
例５と同様にして得られた成形体の物性を表−４に示
す。
例５と同様にして得られた成形体の物性を表−４に示
す。
〔発明の効果〕 本発明によれば不燃性、耐熱性、及び耐水性に優れ、
軽量にして従来にない優れた曲げ強度及び靭性を有する
ケイ酸カルシウム成形体を容易に製造することが可能で
ある。
軽量にして従来にない優れた曲げ強度及び靭性を有する
ケイ酸カルシウム成形体を容易に製造することが可能で
ある。
また、用途や使用条件に応じて繊維種の選択により成
形体の性能を自由に調節することができる。
形体の性能を自由に調節することができる。
さらに本発明のケイ酸カルシウム成形体は上記性能に
優れるだけでなく、断熱、保温性にも優れ、天然木材と
同等な調湿機能を有しており、木材及びその他の建築材
料に代替し得る極めて有用なものである。
優れるだけでなく、断熱、保温性にも優れ、天然木材と
同等な調湿機能を有しており、木材及びその他の建築材
料に代替し得る極めて有用なものである。
第１図に曲げ試験における応力−ひずみ曲線の代表的パ
ターンを示す。 １……実施例１で得られた成形体。 ２……実施例３ 〃 ３……比較例１ 〃 ４……比較例３ 〃
ターンを示す。 １……実施例１で得られた成形体。 ２……実施例３ 〃 ３……比較例１ 〃 ４……比較例３ 〃
Claims (5)
- 【請求項１】ASTM法でILSS（層間せん断強度）が400kg/
cm2以上である補強繊維を混入してなるケイ酸カルシウ
ムのマトリックス層、及びILSSが300kg/cm2以下の補強
繊維を混入してなるケイ酸カルシウムのマトリックス層
が交互に積層されてなる多層構造を有するケイ酸カルシ
ウム成形体。 - 【請求項２】ASTM法のILSS値が400kg/cm2以上の補強繊
維を含有するケイ酸カルシウムのマトリックス層が奇数
層に配置されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のケイ酸カルシウム成形体。 - 【請求項３】ASTM法のILSS値が300kg/cm2以下の補強繊
維を含有するケイ酸カルシウムのマトリックス層が奇数
層に配置されてなることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のケイ酸カルシウム成形体。 - 【請求項４】ケイ酸カルシウムのマトリックス層が、カ
ルボキシ化SBRラテックスを含有している特許請求の範
囲第１項記載のケイ酸カルシウム成形体。 - 【請求項５】２種以上の補強繊維を多段に混入してなる
多層構造を有するケイ酸カルシウム成形体の製造方法で
あって、ASTM法でILSS（層間せん断強度）が400kg/cm2
以上である補強繊維を含有する原料スラリーとILSSが30
0kg/cm2以下の補強繊維を含有する原料スラリーとを交
互に積層し、且つ、各々のスラリー界面を維持しながら
一体成形したのち乾燥することを特徴とするケイ酸カル
シウム成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62196635A JPH0818397B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | ケイ酸カルシウム成形体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62196635A JPH0818397B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | ケイ酸カルシウム成形体及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6440327A JPS6440327A (en) | 1989-02-10 |
| JPH0818397B2 true JPH0818397B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=16361044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62196635A Expired - Lifetime JPH0818397B2 (ja) | 1987-08-06 | 1987-08-06 | ケイ酸カルシウム成形体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818397B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS573776A (en) * | 1980-06-03 | 1982-01-09 | Ibigawa Electric Ind Co Ltd | Inorganic board and manufacture |
| JPS60246251A (ja) * | 1985-04-22 | 1985-12-05 | ジェイエスアール株式会社 | ケイ酸カルシウム成形物 |
-
1987
- 1987-08-06 JP JP62196635A patent/JPH0818397B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6440327A (en) | 1989-02-10 |
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