JPS5830259B2 - 珪酸カルシウム成形体の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は珪酸カルシウム成形体の製造法に関するもので
ある。

詳しくは、嵩密度が低く機械的強度の優れた、従って保
温材または断熱材として好適な珪酸カルシウム成形体の
製造法に関するものである。

従来、珪酸カルシウム成形体の製造法としては、（１）
珪酸原料及び石灰原料を、必要に応じて粘土、石綿
などの無機添加材を加えて水に分散混合してスラリーを
調製し、これを型枠に注入してオートクレーブ養生（水
蒸気養生）することにより硬化させたのち脱型し乾燥す
る方法。

（２）上記（１）の方法と同様に調製したスラリーを例
えば５ｏ−ｉｏｏ℃で加熱してゲル状物質を得、これを
型枠に注入し、加圧脱水成形した後脱型し、得られた成
形物をオートクレーブ養生し、次いで乾燥する方法。

（３）上記（１）の方法と同様に調製したスラリーを加
圧、加熱下に攪拌して結晶化反応を行なわせ、得られた
珪酸カルシウム水和物結晶を含むスラリーを型枠に注入
したのち加圧脱水成形し、次いで脱型、乾燥する方法。

などが知られている。

一般に珪酸カルシウム成形体を保温材、断熱材等に使用
する場合には、熱伝導度の低い成形体を得るために、空
隙率を大きくすなわち嵩密度を小さくすることが必要で
ある。

しかしながら、前述した従来法（１）及び（２）におい
ては嵩密度を小さく０、２．９ ／ｄ以下、とくに０．
１：ｌ／７以下、例えばｏ、ｘ９／ｃｒｄ程度にするこ
とは極めて困難であった。

また、従来法（３）においては容易に嵩密度を小さくす
ることができるものの、これに伴ない機械的強度が著し
く低下するという不利があった。

本発明者らはこのような知見を基に鋭意研究した結果、
前述した従来法（２）においてゲル状物質にかえて特定
の珪酸カルシウム水和物を用いれば嵩密度が低く機械的
強度の優れた成形品を得ることができることを見出し本
発明に到達した。

すなわち、本発明の要旨は、珪酸原料および石灰原料を
、これら原料固形分に対して１５重量倍以上の水中に分
散させて混合物を得、該混合物を加圧下で１３０℃以上
の温度で加熱反応させて、沈降体積が１５ｄ／、ｊ９以
上で、且つ、Ｃ−８−Ｈまたはトバモライトからなる珪
酸カルシウムを含む水性スラリーを形成せしめ、次いで
、該水性スラリーを脱水成形した後、更に、加圧下で水
蒸気養生することにより珪酸カルシウム水和物を転移さ
せることを特徴とする珪酸カルシウム成形体の製造法に
存する。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明においては、まず水中に分散させた珪酸原料およ
び石灰原料を加熱下反応させることにより沈降体積が１
５７／ａ９以上のＣ−８−Ｈまたはトバモライトからな
る珪酸カルシウム水和物を含む水性スラリーを製造する
。

珪酸原料としては珪藻土、珪石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ずる珪弗化水
素酸と水酸化アルミニウムとを反応させて得られるシリ
カ（以下単に湿式燐酸副生シリカという）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が、珪藻
土、湿式燐酸副生シリカ、シリコンダスト等の非晶質の
ものの方が沈降体積１５ＣＩｄ１９以上の珪酸カルシウ
ム水和物を製造し易いので好ましい。

石灰原料としては生石灰、消石灰、カーバイド滓等の従
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（Ｃａｂ／Ｓ ｉ０２
）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〜ｉ、ｏの範囲内である。

前記両原料を分散させる水の量は、原料固形分に対し１
５重量倍以上であればよく、とくに１７〜４０重量倍の
範囲が好ましい。

水中に分散させた前記両原料を加熱下反応させれば珪酸
カルシウム水和物を含む水性スラリーが得られるが、本
発明において水性スラリー中の珪酸カルシウム水和物は
、まず第１Ｋ沈降体積が１５Ｃｒｌｔ１９以上であるこ
とが必要である。

ここで沈降体積とは次式（１）によって算出される値で
ある。

式（１）においてＷは原料固形分（生石灰（生石灰以外
の石灰原料は生石灰に換算）料＋珪酸原料）の総重量で
あり、Ｖは反応後得られた水性スラリーを２４時間静置
後に沈降した固形分が占める体積である。

実際には通常法のようにして求める。まず反応後得られ
た総重量Ｗ。

ｇの水性スラリーからＷ、９をメスシリンダーに採取し
、これを２４時間静置し、沈降した固形分が占める体積
Ｖ 、、 ＣＩＩ′ｌを測定し、次式（１ｉ）より算出
する。

なお、Ｗは式（１）と同義で原料の総重量を示す。

沈降体積を１５７／θ以上にする方法としては、反応を
攪拌下、１３０℃以上、とくに１５０〜２３０℃、最適
には１６０〜２１０℃で実施する方法が挙げられる。

その際、反応系は液状に保持する必要があり、従って反
応は加圧下で実施される。

勿論、珪酸原料の種類によってはこの温度範囲外でも沈
降体積１５７７９以上のものを得ることができるが、非
晶質の原料を用いる場合は、上記温度範囲で反応を実施
するのが工業的に有利である。

第２に水性スラリー中の珪酸カルシウム水和物は、Ｃ−
８−Ｈまたはトバモライト、とくに１１０Ａトバモライ
トであることが必要である。

珪酸カルシウム水和物は種々知られており、一般にセラ
ミックス第９巻〔３〕第３８〜３９巻（１９７４年社団
法人窯業協会発行）表−１に示す分類に従って整理され
る。

Ｃ−８−Ｈは更にＣ−８−Ｈ（Ｉ）、ｃ−ｓ−Ｈ（ＩＩ
）及び（トバモライト）ゲルに分類されるが、本発明に
おいて前記した第１の条件を満足する限りそのいずれで
あってもよい。

珪酸カルシウム水和物は、一般に、ゲル→Ｃ−８−Ｈ（
Ｉ）→ｃ−ｓ−Ｈ（Ｉ）→ｌＩＡトバモライト→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、水和物は矢（→）印の方向に転移する。

第１の条件を達成するための温度範囲で反応を実施すれ
ば、通常Ｃ−８−１−（またはトバモライトが得られる
。

しかし、反応温度がとくに高かったり反応時間がとくに
長いとシンドライドが得られるので、その場合は温度を
下げるか、反応時間を短縮すればよい。

なお、最終成形品中の結晶としてトバモライトを所望す
る場合には、水性スラリー中の珪酸カルシウム水和物は
Ｃ−８−Ｈであることが必要である。

本発明において水性スラリー中の珪酸カルシウムは以上
述べた第１及び第２の両条件を満足することが必要であ
り、このいずれか一方の条件が欠けても嵩密度が低くか
つ機械的強度の優れた成形品を得ることができない。

このような水性スラリーは常法に従って加圧脱水成形さ
れる。

その際の圧力は通常１〜２００Ｋｙ／ｃｔｌ Ｑの範囲
であり、成形体の嵩密度の調整は加圧成形機のビストン
ストロークの調整により行なわれる。

勿論、本発明方法においては、成形体を製造するにあた
り周知の方法と同様に石綿のような無機添加剤を使用す
ることができる。

例えば実施例に示されるように石綿が珪酸カルシウム水
和物を含む水性スラリー中に添加される。

次いで得られた成形体を加圧下で水蒸気養生いわゆるオ
ートクレーブ養生する。

この水蒸気養生により成形体の結晶を、Ｃ−８−Ｈの場
合はトバモライトまたはゾノトライトに、トバモライト
の場合はゾノトライトに転移させることが必要である。

この水蒸気養生による結晶の転移を行わない限り不発明
の目的は達成されない。

水蒸気圧は一般に高い程反応時間を短縮できるが、通常
は５〜５０ Ｋ、ｐ／ｃＩＩＧの範囲である。

最終成形品の結晶としてゾノトライトを所望する場合に
は１２〜４０Ｋｇ／ａｔ／ｌ Ｑ、トバモライトを所望
する場合には６〜３０ Ｋｐ／ｄＧの水蒸気が好適であ
る。

このような条件において前記した転移は普通容易に行な
われる。

転移が所望するように行なわれない場合、このような場
合は極めて稀であるが、例えばゾノトライトを所望する
のにトバモライトが得られる場合は水蒸気圧を上げるか
水蒸気養生の時間を延長すればよいし、またトバモライ
トを所望するのにゾノトライトが得られる場合は逆に水
蒸気圧を下げるか水蒸気養生の時間を短縮すればよい。

以上本発明について詳細に説明したが、本発明方法によ
り得られる珪酸カルシウム成形体は、嵩密度Ｑ、ＩＱ、
ｐ／ｉ程度のもので５〜８ Ｋ９／ｃ１１Ｆという高い
曲げ強度を有しており、断熱性の点でも極めてすぐれて
いる。

また、６５０−１０００℃程度の温度においても充分な
耐火性を有しているので、耐火断熱材、建材等広範囲な
用途が期待できる。

次に本発明を実施例により更に具体的に説明するが、本
発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定され
るものではない。

実施例 １ 生石灰（Ｃａ０９８％）４３４重量部に温水を加えて消
化し、これに湿式燐酸副生シリカ（組成８１０２ ９７
．８％、Ａｌ２Ｏ３０，４優、灼熱減量１．５％、Ｆｅ
２Ｏ３０％、Ｃａ００％、Ｍｇ０ ０％）４６．６重量
部を添加した後、総水量が固形分に対し３０重量倍にな
るよう水を加えた。

このようにして得られた懸濁液をオートクレーブ中で１
２に？／ｄＧ、 １９１℃の条件下で４時間攪拌し反応
させたところ、沈降体積１７ ｃｒｔｔ／ ＆のＣ−８
−Ｈ（Ｉ）を含む水性スラリーが得られた。

この水性スラリーに石綿１０重量部を添加後、加圧脱水
成形した。

得られた成形体をオートクレーブに仕込み水蒸気圧１８
Ｋ？／ｃｔｌｌＧ、 ２０９℃の条件で４時間水蒸
気養生し、成形体の結晶をＣ−８−Ｈ（Ｉ）からゾノト
ライトに転移させた。

１５０℃で８時間乾燥後得られた成形体の嵩密度は０．
１ｇ／ｃｒＩｔ、曲げ強度は８．０ Ｋｙ／ｃｙｙｔテ
あツタ。

比較例 １ 実施例１において反応を１８ Ｋｐ／ｍＧ、 ２０９℃
の条件で３時間行なったところ、沈降体積２５Ｃｙｆｌ
／９のゾノトライトを含む水性スラリーが得られた。

この水性スラリーを実施例１と同様にして成形し、水蒸
気養生したところ、乾燥後得られた成形体は嵩密度０．
１＆／ｃｆＩｔ、曲げ強度２．７Ｋｙ／ｃｌであった。

比較例 ２ 比較例１で製造した水性スラリーを用い実施例１と同様
にして成形し、次いで１５０℃で２０時間乾燥したとこ
ろ、成形体の嵩密度はｏ、１ｇ／ｃｒｌ。

曲げ強度は２．７Ｋｐ／７であった。

実施例 ２ 生石灰（Ｃａ０９８．０％）４１．３重量部に温水を加
えて消化し、これに珪藻土（関東ベントナイト社製、商
品名セライト）（組成８１０２ ８９．２％、Ａｌ２Ｏ
３４，１％、灼熱減量３、ｏ％、Ｆｅ２０３１．５饅、
Ｃａ００．５％、Ｍｇ０ ０．５ ％ ） ４８．７重
量部を添加した後、総水量が固形分に対し３０重量倍に
なるよう水を加えた。

このようにして得られた懸濁液をオートクレーブ中テ８
Ｋ、ｐ／ＣｒＩｔＱ、 １７５℃の条件下で６時間
攪拌し反応させたところ、沈降体積１７ｃｒ／ｌ／９の
トバモライトを含む水性スラリーが得られた。

この水性スラリーに石綿１０重量部を添加後、加圧脱水
成形した。

得られた成形体をオートクレーブに仕込み水蒸気圧１８
Ｋｐ／ｍＱ、 ２０９℃の条件で４時間水蒸気養生
し、成形体の結晶をトバモライトからゾノトライトに転
移させた。

１５０℃で８時間乾燥後得られた成形体の嵩密度はｏ、
ｉ。

９／Ｃｒ／ｌ、曲げ強度は４．５Ｋｙ／７であった。

比較例 ３ 実施例２において反応を１８ Ｋ９／ＣｄＧ、 ２０９
℃の条件で５時間行なったところ、沈降体積２７７／θ
のゾノトライトを含む水性スラリーが得られた。

この水性スラリーを実施例２と同様にして成形し、水蒸
気養生したところ、乾燥後得られた成形体は嵩密度０．
１１．９／７、曲げ強度２．８ Ｋｐ／ｃｙｔｔであっ
た。

比較例 ４ 比較例３で製造した水性スラリーを用い実施例２と同様
にして成形し、次いで１５０℃で２０時間乾燥したとこ
ろ、成形体の嵩密度は０．１１θ〆Ｍ１曲げ強度は２．
９ Ｋｐ／ＣｒＡであった。

比較例 ５ 実施例２において反応を９０℃で２時間行なったところ
、沈降体積１３ｍ／、？のゲルを含む水性スラリーが得
られた。

この水性スラリーを実施例２と同様にして成形し、同様
の条件で水蒸気養生を８時間行ない成形体の結晶をゲル
からシンドライドに転移させた。

乾燥後得られた成形体の嵩密度は０．２６θ／ｄ、曲げ
強度は１１．９ Ｋｐ／ｄであった。

ここでは嵩密度の低い嵩密度０．１９７６１１１程度の
成形体を製造することができなかった。

実施例 ３ 生石灰（Ｃａ０９８％）３５．７重量部に温水を加えて
消化し、これに珪藻土（北秋珪藻士社製、商品名オプラ
イトＰ−１３００）（組成Ｓ １０２８３．１優、Ａｌ
２Ｏ３４，９８優、灼熱減量７５９％、Ｆｅ２ Ｑ３
１．５８％、Ｃａ００．５４％、Ｍｇ００．３２％）５
４．３重量部を添加した後、総水量が固形分に対し２５
重量倍になるよう水を加えた。

このようにして得られた懸濁液をオートクレーブ中で１
２に９／ｃｄ０．１９１℃の条件下で４時間攪拌し反応
させたところ、沈降体積１５７．＃のＣ−８−Ｈ（Ｉ）
を含む水性スラリーが得られた。

この水性スラリーに石綿１０重量部を添加後、加圧脱水
成形した。

得られた成形体をオートクレーブに仕込み水蒸気圧１８
Ｋｇ／ｃｆＩ′１０１２０９℃の条件で４時間水蒸気養
生し、成形体の結晶をＣ−８−Ｈ（１）からトバモライ
トに転移させた。

１５０℃で８時間乾燥後得られた成形体の嵩密度は０．
２０．！ｉ’／７、曲げ強度は７． ＯＫｙ／ｃｒ／ｌ
であった。

比較例 ６ 実施例３において反応を９０℃で２時間行なったところ
、沈降体積１０７＃のゲルを含む水性スラリーが得られ
た。

この水性スラリーを実施例３と同様にして成形し、同様
の条件で水蒸気養生を６時間行ない成形体の結晶をゲル
からトバモライトに転移させた。

乾燥後得られた成形体の嵩密度は０．２０９／Ｃｄ、曲
げ強度は５．ＯＫｙ／ｃｒ／ｌであった。

比較例 ７ 実施例１と同様に、生石灰（Ｃａ０９８％）４３４重量
部に温水を加えて消化し、これに湿式燐酸副生シリカ（
組成Ｓ ｉ０２９７．８％、Ａ１２０３０．４％、灼熱
減量１．５％）４６．６重量部を添加した後、総水量が
固形分に対し３０重量倍になるように水を加えた。

次いで、常温で４時間攪拌してスラリーを得た。

このスラリーは、消石灰と非晶質シリカの混合物であっ
た。

また、このスラリーを本発明で定義した沈降体積の測定
法に従って測定した値は５ｃｒｒＬ３／９であった。

このスラリーに石綿１０重量部を添加し、嵩密度０．１
ｇ／７の成形体を製造するような条件で加圧脱水成形し
たが、成形体の強度が低く成形不能であった。

更に、種々の嵩密度の成形体を製造するような条件で加
圧脱水成形したところ、固形分の重量と成形体の体積か
ら求められる製品の予想嵩密度がＱ、３．！９／７より
小さい場合では成形体の強度が低く成形不能であった。

更に、種々の嵩密度の成形体を製造するような条件で加
圧脱水成形したところ、固形分の重量と成形体の体積か
ら求められる製品の予想嵩密度が０．３９７−より小さ
い場合では成形体の強度が低く成形不能であった。

嵩密度０．３ｇ／ｄの成形体を得て、これをオートクレ
ーブに仕込み水蒸気圧１８Ｋｙ ／ｍＧ、 ２０９℃の
条件で４時間水蒸気養生した後、１５０℃で８時間乾燥
した。

成形体の嵩密度はＱ、３，９／ｃｙｙ！、曲げ強度は６
Ｋｙ−／ｃｒ／ｌであった。

実施例１およびこの比較例から明らかなように、本発明
においては、原料混合物を脱水成形する前に、一旦、加
圧下で１３０℃以上の温度で加熱反応させることが必須
であることが分った。

比較例 ８ 実施例１と同様にして得られた沈降体積１７Ｃｔｙｔ／
９のＣ−８−Ｈ（Ｉ）を含む水性スラリーに石綿１０重
量部を添加後、加圧脱水成形した。

得られた成形体をオートクレーブ養生することなく、１
５０℃で８時間乾燥した。

成形体は極端に収縮して原形をとどめない。

この結果から明らかなように、本発明においては、脱水
成形前に原料混合物を加圧下で加熱反応させることと同
時に、脱水成形後、更に、水蒸気養生（加圧下で加熱反
応）させることが必須であることがわかった。

比較例 ９ 実施例２で得られた沈降体積１７７／９のトバモライト
を含む水性スラリーに石綿１０重量部を添加後、加圧脱
水成形した。

次いで、水蒸気養生することなく、１５０℃で８時間乾
燥して成形体を得た。

得られた成形体の結晶は転移が行われず、トバモライト
のままであった。

また、得られた成形体の嵩密度は０．１ｇ／Ｃ１１ｔで
あったが、曲げ強度は１、ＩＫｐ／ｍと低い値であった
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 珪酸原料および石灰原料を、これら原料固形分に対
   して１５重量倍以上の水中に分散させて混合物を得、該
   混合物を加圧下で１３０℃以上の温度で加熱反応させて
   、沈降体積がｌ ５ ｃｒ／ｌ／ ９以上で、且つ、Ｃ
   −８−Ｈまたはトバモライトからなる珪酸カルシウムを
   含む水性スラリーを形成せしめ、次いで、該水性スラリ
   ーを脱水成形した後、更に、加圧下で水蒸気養生するこ
   とにより珪酸カルシウム水和物を転移させることを特徴
   とする珪酸カルシウム成形体の製造法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の製造法において、珪酸
   原料および石灰原料の反応を１５０〜２３０℃の加熱下
   で実施することを特徴とする製造法。 ３ ％許請求の範囲第１項または第２項記載の製造法に
   おいて、水蒸気養生を５〜５０ Ｋｙ／ｃｒｄＧの水蒸
   気を用いて実施することを特徴とする製造法。 ４ ％許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の製造法において、珪酸原料が非晶質であることを特
   徴とする製造法。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載の製造法において、珪酸原料が珪弗化水素酸と水酸化
   アルミニウムを反応させて得られるシリカであることを
   特徴とする製造法。 ６ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載の製造法において、珪酸原料が珪藻土であることを特
   徴とする製造法。