JPH1149512A - シリカフュームの凝集抑制減容化技術 - Google Patents

シリカフュームの凝集抑制減容化技術

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JPH1149512A
JPH1149512A JP24016597A JP24016597A JPH1149512A JP H1149512 A JPH1149512 A JP H1149512A JP 24016597 A JP24016597 A JP 24016597A JP 24016597 A JP24016597 A JP 24016597A JP H1149512 A JPH1149512 A JP H1149512A
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JP
Japan
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silica fume
bag
liquid alcohol
air
volume
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JP24016597A
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Kinichi Sugawara
欣一 菅原
Mitsuo Hanada
光雄 花田
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TECHNO TORIITO KK
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TECHNO TORIITO KK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B40/00Processes, in general, for influencing or modifying the properties of mortars, concrete or artificial stone compositions, e.g. their setting or hardening ability
    • C04B40/06Inhibiting the setting, e.g. mortars of the deferred action type containing water in breakable containers ; Inhibiting the action of active ingredients
    • C04B40/0641Mechanical separation of ingredients, e.g. accelerator in breakable microcapsules
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B18/00Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B18/04Waste materials; Refuse
    • C04B18/14Waste materials; Refuse from metallurgical processes
    • C04B18/146Silica fume
    • C04B18/147Conditioning
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 超微細粒よりなり大なる活性を持ち工業的に
広い用途を持つ反面、凝集塊粒化して活性が低下しやす
いことから加湿処理が行えず取扱時に発塵による作業環
境汚染、人体衛生上の問題があり、かつ嵩密度が小さい
ため保存及び輸送効率の悪いシリカフュームを、凝集塊
粒化することなく嵩密度を増大させ、保存及び輸送効率
の増大と活性の長期保持を可能にし、かつ発塵問題も同
時に解決する処理・梱包の方法及び初原的活性を発現さ
せる使用法を提供する。 【解決手段】 シリカフュームに液態アルコールを浸透
させ、空気を透過しない軟プラスチック袋に入れ、減圧
下で空気を除去、圧縮してシールする梱包法を適用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、混和材として多分
野で利用されている、超微粒子より構成されるシリカフ
ュームを、粒子の凝集化による活性度の低下を防ぎつつ
高密度化して容積を減少することにより保存及び輸送の
効率化をはかると共に、使用時に初原的非凝集活性状態
に戻して本来的特性を活用する技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の技術においては、特殊な場合を除
きシリカフュームは発生時の状態のまま、15〜30K
gの紙袋若しくは数百Kg容量のフレコンバッグに詰め
た状態で保存、輸送及び開梱使用がなされていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の、15〜30K
gの紙袋若しくはフレコンバッグに詰めた状態のシリカ
フュームは、嵩密度が 0.19〜0.45と小さいた
め保存及び輸送に当たっては大容積空間を必要として著
しく非効率的であるのが一つの問題点であった。
【0004】また、この状態ですらその超微粒子の属性
としての高活性特性によって時間経過と共に粒子どうし
が接着凝集して凝集小粒を生成し、本来特性である高活
性の低下をきたすという第二の問題点があるため、加湿
造粒による高密度化は事実上困難とされていた。
【0005】このため、袋への装入及び開梱時には発塵
が甚だしく、作業者の健康面及び環境汚染面から、処理
新技術の開発による対応策の確立が急務として要請され
ていた。
【0006】本発明は、シリカフュームを構成する超微
粒子が凝集小粒を生成しない状態で高密度化して保存及
び輸送の効率化をはかると共に、混和材として使用する
にあたつて初原的高活性を発現させ、かつ袋への装入及
び開梱・使用時の発塵防止を可能にする画期的技術を提
供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】シリカフュームは、セメ
ント系建材用混合材、コンクリート及びグラウト用混和
材、不定形耐火物(キャスタブル)用混和材、肥料コー
ティング材、セラミックス製品用混和材、塗料用混和材
など、性状向上目的の混和材として用いられるが、それ
はシリカフュームがシリコンやフェロシリコンの製造時
に発生する煙霧状の溶融シリカを捕集したものであり、
構成粒子の平均直径は0.1μmと極めて微細であるた
め表面活性が著しく高く、これが混和材として母材に添
加混合された場合に母材粒子の橋渡し役を果たしその性
状向上をもたらすものと考えられている。しかしこの特
性は、シリカフュームの構成粒子が相互接触状態にあ
り、かつ若干の湿分が存在すれば、凝集化による塊粒化
を引き起こし、一旦生成した凝集塊粒は容易に元の超微
細粒に戻り得ないため表面活性の低下をきたすという根
本問題の発生原因ともなっている。したがって、まずこ
の問題解決が第一の課題である。
【0008】シリカフューム構成粒子の著しい活性力及
びその活性力に基づく凝集化による塊粒生成のメカニズ
ムは現時点で十分に解明されているとは言えず、シリカ
フュームの最も専門的な研究機関である「日本シリカフ
ューム研究会」の研究資料においても明解には触れられ
ていない。発明者は本発明技術の追求・検討の過程で得
た種々の知見をもとに次のように類推している。即ちシ
リカフュームは前述のようにシリコンやフェロシリコン
等珪素合金の製造時に生成させるシリコンの溶融体から
発生する煙霧状物を捕集したものであり、第一の特質は
その大きな比表面積にある。窒素吸着法による測定値で
は15〜25m/gで、平均的には約20m/gと
工業的物質の中では最大級の値を持ち、これがまず表面
活性をもたらす。第二の特質は内因的なもので、シリコ
ンの煙霧状物が捕集の過程で酸化されて2酸化珪素(S
iO)の成分になるのであるが、結晶構造はまだ完全
に2酸化珪素の4面体配位構造になりきらずにある歪み
を持ち、この歪みを持つ結晶構造が完全な構造になろう
とするポテンシャルが活性力の根源になっていると考え
られる。したがって空気中の酸素の吸着取り込み、構成
粒子の相互接触による界面での再結晶化及び水との水和
反応などが特に起こりやすい現象であり、これらを進行
させない方策が即ちシリカフュームの活性力を維持し利
用価値を高める技術になり得るのである。
【0009】そこでシリカフュームの構成粒子の直接的
接触と空気及び水との接触の双方を断つ方法として、液
態アルコールで粒子表面を濡らす方法を開発した。単に
粒子表面を濡らす目的を達するだけであれば、対象とな
る液体物質は数多くある。例えば揮発性油脂類などでも
良い。しかし、シリカフュームを混和材として用いるも
のの殆どが水を媒体として用いているため、親水性のも
のでなければならず、かつシリカフュームの構成粒子間
へ浸透させるため表面張力の小さいものが望ましい。こ
れらの期待特性を備えたものとして選び出されたものが
液態のアルコールである。液態のアルコールも種類は多
く特に限定はしないが価格及び供給性の面からすれば、
工業用メタノール及びエタノールが有利である。これら
の表面張力は、水の73dyncm−1に対して共に約
24dyncm−1と充分に小さく高い浸透性を備えて
いる。
【0010】これら液態アルコールを、シリカフューム
に、その重量の5〜50%量を加えて十分に混和浸透さ
せた後、これを空気を透過しない軟質プラスチック性袋
に入れ、減圧状態で空気を吸引除去して圧縮後シールす
る。軟質プラスチック性袋は空気を透過しないものであ
ればその種類、大きさ及び形状は特に限定しない。輸送
及び貯蔵の方法によっておのずから適正なものが定まる
からである。液態アルコールの添加量は、本来的には上
限値は飽和量(実測では110〜145%である)近い
値まで含まれるが、余り多量の液態アルコールを添加す
るとその分の重量増によって輸送コスト低減の目的を達
せなくなる。また下限値も1%程度でも可能であるが、
余り少ない添加量では構成粒子間に分散できず目的を達
しない。これらの点から添加範囲を5〜50%に限定す
る。 この方法によるシリカフュームの梱包によって嵩
密度は、従来法の乾式梱包の場合の0.20〜0.45
に比べ0.65〜1.05と著しく増大し、減容の目的
も達せられる。
【0011】さらに上記処理を行うことにより、シリカ
フュームの袋への装入及び開梱使用時の発塵は完全に解
消され、環境面及び人体衛生面への阻害要因も一挙に払
拭される。
【0012】次に上記の方法により、活性を維持しかつ
容積を減少して貯蔵及び輸送の効率化を図ったシリカフ
ュームを混和材として使用する場合には、構成粒子を単
一分散させなければならないが、すでに液態アルコール
を浸透させて分散が容易に行われ得る状態になっている
ので、水あるいは液態アルコールを加えて撹拌しスラリ
ー状態にし、これを混和母材に添加して十分に混合・混
練を行えばシリカフュームの初原的活性を損うことなく
混和母材の性能向上にそのまま役立てることが出来る。
【0013】シリカフューム混和材の母材への添加を乾
式若しくはそれに準ずる方式で行わなければならない場
合は、取り出した液態アルコール浸透のシリカフューム
をそのまま母材に添加し、通常の工業的撹拌機、混和
機、混合機、混練機などにより混和すれば十分な分散混
合が行われる。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき説明する。従来法による紙袋15Kg梱包のシリカ
フュームの総重量と容積は、それぞれ、15.25Kg
及び50lであり、従って嵩密度は0.305(Kg/
l)であった。また標準法により測定したエタノールの
飽和保持量は140%であった。これをサンプル1と呼
ぶこととする。これを袋から出し、10%(外割)のエ
タノールを添加し、攪拌・混合し十分に浸透させた後、
10Kgを60cm×50cmのラミネート袋に入れ、
真空包装機で真空シールした。この真空パック袋入りシ
リカフュームの総重量と容積は、それぞれ10.07K
g及び11.85lであった。従って嵩密度は0.85
(Kg/l)であり、従来法の梱包物に対し約2.8倍
に増大した。このシリカフュームをサンプル2と呼ぶこ
ととする。
【0015】サンプル1と同じ従来法梱包によるシリカ
フュームで、比較的湿度の高い倉庫で約半年間貯蔵した
結果、混和材として性能不良のクレームのあった物(こ
のシリカフュームをサンプル3と呼ぶこととする。)を
サンプル1と比較して走査型電子顕微鏡で観察した結果
を図1及び2に示した。この結果より、性能劣化の原因
は、シリカフューム構成粒子の凝集塊粒化によることは
明らかである。
【0016】次にサンプル2を真空パックしたラミネー
ト袋入りのまま、上記サンプル3と同じ湿度の高い倉庫
に約半年間貯蔵したもの(これをサンプル4と呼ぶこと
とする。)について上記と同様に走査型電子顕微鏡で観
察した結果を図3及び4に示した。図3は袋から取り出
したそのままの状態のもので、見かけ上凝集塊粒化して
いるように見える。しかしこれをエタノール中で攪拌、
音波分散すると図4に示すように容易に構成単一粒子に
分散することがわかる。
【0017】上記サンプル1、2、3及び4を混和材と
して10%添加して、コンクリート試験法に則りコンク
リート試験材を作り、それぞれの材令4週圧縮強度を比
較した。その結果を表1に示した。この結果より、本発
明法による梱包物を高湿度の環境で長期間貯蔵しても、
シリカフュームの活性は損なわれることなく保持される
ことが知られる。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】本発明は、上述したように構成されてい
るので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0020】シリカフュームに表面張力の小さい液態ア
ルコールを添加し、攪拌浸透させることにより、袋への
装入や袋からの取り出しの際の発塵が解消され、環境改
善及び人体衛生上の問題点解消がはかられる。
【0021】上記処理を行ったシリカフュームを空気を
透過しない軟プラスチック製袋に入れ、減圧下で空気を
吸引除去圧縮してシールすることにより、シリカフュー
ム構成粒子の凝集塊粒化を防いでその活性を長期間保持
させ、かつ梱包物の嵩密度増大による貯蔵及び輸送の空
間利用効率を著しく増大せしめる。
【0022】混和材として使用するにあたっては、通常
の混和機による通常の混和方法の適用が可能であり、し
かも従来法による梱包物使用よりも、混和母材への分散
が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】構成粒子の凝集塊粒化が起きていないシリカフ
ューム(サンプル1)の走査型電子顕微鏡写真で倍率は
10000倍である。
【図2】比較的湿度の高い倉庫で約1年間貯蔵され、構
成粒子の凝集塊粒化を起こして性能劣化(活性の低下)
を起こしたシリカフューム(サンプル3)の走査型電子
顕微鏡写真で倍率は同じく10000倍である。
【図3】本発明法による、エタノール浸透真空パック梱
包法によるラミネート袋入りシリカフュームを比較的湿
度の高い倉庫で約1年間貯蔵した後取り出した(サンプ
ル4)ままの状態の走査型電子顕微鏡写真で倍率は17
50倍である。
【図4】上記と同じシリカフュームをエタノール中で超
音波分散させた後の走査型電子顕微鏡写真で倍率は10
000倍である。
【符号の説明】
なし

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリカフュームに対し5〜50%の液態
    アルコールを加え十分に攪拌浸透させたのち空気を透過
    しない軟質プラスチック性袋に入れ、減圧下で空気を吸
    引除去圧縮してシールすることによりシリカフュームの
    凝集化に伴う活性度の低下を抑制しつつ容積減少をはか
    ることを特長とするシリカフュームの凝集抑制減容化技
    術。
  2. 【請求項2】 請求項1の方法により減容化処理したシ
    リカフュームを袋より取り出し、液態アルコール中若し
    くは水中にて攪拌若しくは音波付加分散することにより
    シリカフュームを非凝集活性保持の初原的状態に復帰さ
    せる請求項1の後処理法。
  3. 【請求項3】 請求項1の方法により減容化処理したシ
    リカフュームを袋より取り出し、シリカフュームを混和
    材として用いる母材と共に、通常の混合機、混練機、若
    しくは粉砕機にて乾式或は湿式で分散混合する請求項1
    の後処理法。
JP24016597A 1997-08-02 1997-08-02 シリカフュームの凝集抑制減容化技術 Pending JPH1149512A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001072634A1 (fr) * 2000-03-28 2001-10-04 Pechiney Electrometallurgie Procede de recuperation de l'energie thermique des gaz d'un four d'electrometallurgie et application a la fabrication de poudre de silice
JP2010163303A (ja) * 2009-01-14 2010-07-29 Tokuyama Corp 親水性乾式シリカの保存方法
JP2015009993A (ja) * 2013-06-26 2015-01-19 宇部興産株式会社 高強度モルタル組成物の製造方法

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