JPS5841711A - 繊維状ケイ酸カルシウム水和物結晶の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、繊維状ケイ酸カルシウム水和物の製造方法に
関する。

近年、アスベストで代表される無機鉱物繊＃は不燃性、
耐熱性、あるいは゛、その補強性能を利用して、各種工
業材料、建材等広い分□野に使用され。

その使用量は非常に争くな′つている。中÷もアスベス
ト（石綿）は、化学的安定性および強度において４１１
にすぐれ九鐵―状鉱物である。しかし石−は天然品であ
９１日本での窒出量は少なく世界的にも資源枯渇の恐れ
がある。ｔた身体内に入るとガンを引き起す等の健康障
害を起す事が知られて製造上あるいれ使用上の制限が、
加えられつりある。ｌｔりて石＃ＩＫ代シ鞠る商品質の
無機鉱吻繊維の合成がａすれている６石綿以外の無機繊
維として一般一に使用されているガラス繊維やロックウ
ールは、断熱材として使用されているものの耐アルカリ
性に劣ること、から使用用途が限定されている。また特
殊なセラ２ツクスフアイパーは、ｍ々優れた特性を有す
る反面あまシにも高価であるため一般的な工業材料とし
ては使用されていない。

ケイ酸カルシウム水和物は、比較的低温低圧の水熱条件
下で短時間で生成する本のが多い。ケイ酸カルシウム水
和物（ＯａＯ−８ｉ０．−Ｈ，Ｏ系化合物）ｃｔ＞　６
　カテｈ、＃　ケｆ　（）　（ＯａＯｔ　２８１０．−
２Ｈ，０）。

ネコイト（ＯａＯ−８１０，・２Ｈ１０）、ゾノトライ
ト（ｓｏａｏ−６８１０，＊Ｈ，０）％　　フォシャジ
ャイ・ト（４ｏａｏ・３８ｉ０．−）１！０）、ヒレプ
ランダイト（２０ａ　０　・８　ｒ　Ｏｔ　・Ｈ２Ｏ）
、トバモライト（１ｓＯｓＯ−６８１０，＠５Ｈ，０）
、　　ケイ酸三石灰水和物（６０ａＯ・２８目）、＊　
３Ｈ，（り尋が。

繊維状の結晶を生成する場合がある事が知られているが
、これらは１通常微細なもので、結晶長は数ンクロン１
１Ｆ＃である６％に結晶長の畏いケイ酸カルシウム水和
物を得る方法として、■ケイー質原料とカルシウム原料
として０ａ００ｓｔ用い水酸カリウム水溶液中で反応さ
せる方法、■非晶質の０８Ｈゲル等のケイ酸カルシウム
水和物をアルカリ金属水酸化物溶液中に入れて反応する
方法等が知られているがいずれ本長時間の反応が必要で
あり。

また未反応原料が残る場合がある等実用上火きな欠点を
有している。

本発明者等は、これら前記技術の欠点を改良すべく鋭意
検討した結果、ケイ酸カルシウム水和物をあらかじめ高
温高圧状態にしたアルカリ金属水酸化物溶液に加えて反
応せしめるという全く新規な反応方法により結晶長の平
均が５０μｍ以上である種々のケイ酸カルシウム水和物
が、非常に短時間に生成する事を見出し本発明を完成す
るに至った。すなわち本発明によれは、従来非常に長時
間反応しなけれに、長繊維状のケイ酸カルシウム水和物
結晶が得られなかったものが短時間で得られる轡になり
、また従来の方法ではどうしても長繊維状の結晶が祷ら
れなかつ良ケイ酸カルシウム水和物（ＯａＯ−８ｉ０１
−ＨＩＯ系化合物）でも長繊維状の結晶が得られる。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明Ｆｉ、ケイ酸カルシウム水和物含有物を。

あらかじめ高温高圧に設定されたアルカリ金属水酸化物
溶液に加えて、水熱反応せしめ繊維状ケイ酸カルシウム
水和物を生成する事ｔ％黴とする繊維状ケイ酸カルシウ
°′°ム水和物結晶の製造方法である。

本発明で用いられるケイ酸カルシウムの水和物含有物と
は、ケイ酸質物質と石灰質物質とを常温〜高温高圧の飽
和水蒸気養生によって得られる。

セメント水和物、モルタル、コンクリート、非晶質のケ
イ酸カルシウム水和物（０８Ｈゲル）あるいは、オート
クレプ養生して得られる気泡コンクリート、ケイカル板
などトバモライト系あるいはゾノトライト系等のケイ酸
カルシウム水和物を多く含有する材料等Ｏｍ　０　８　
ｉ　０！−Ｈ２Ｏ系の化合物を主体とする物質管言艷。

出見物質としてのケイ酸カルシウム水和物の中に含まれ
るカルシウムと珪素のモル比（Ｏｓ／８ｉ）−け、０酌
□とする繊維状ケイ酸カルシウム水和物の種１によって
好ましい範囲が参番参嚇適′宜□決定されるが、％に好
ましいのは一般的に０．３〜４．０の範囲である。例え
ｄ、繊維状トバモライトを得ようとするならば、０．３
〜１．５が好宜しく、繊維状ゾノトライトやフオシャジ
ャイトを得ようとするならａ、Ｏ，Ｓ〜１．５が好まし
く、繊維状ヒレプラーンダイトを鞠ようとするならば１
．ｓ〜Ｓ、Ｏが好ましく、繊維状ケイ酸三石灰水和物を
得ようとするならば２．５〜４．０が好ましい。

本発明で言う水熱反応とは、熱アルカリ水酸化物水溶液
Ｏ飽和蒸気圧下に於て結晶の伸長化を促進する事であ〕
、繊維状のケイ酸カルシウム水和物を得るＫａ、１２０
℃〜Ｂ　！Ｓ　ＯＣｔ　’ＩＱ／ｍｌ”〜１７　Ｑｆｌ
／−の範囲で実施する事が特に好ましい、この範囲以下
の圧力や温度では、結晶伸長に非常に長時間を要し、又
こＯＳｍ以上では、装置がその温度。

圧力に耐え得る様にするＫｔｆ、高価なものにな〕不利
である。まえ本発明によれば、非常に短時間で長繊維状
の結晶が祷られるので、水熱反応温度を高く設定する必
ｌ！４＆はない０反応時ｆＭ）は、必要とするｆｌｉｌ
ａｔｏ長さによって任意に選べるが１通常２時間以上の
反応でＳ　ｅ　ｐｔｆ１以上め結晶長を持つケイ酸カル
シウム水和物繊維が得られる。

アルカリ金属水酸化物溶液としては、氷像化リチウム、
水酸化ナトリウム、水酸化カリ９ム、水酸化ルビジウム
、水酸化セシウム、等のアルカリ金属水酸化物の水溶液
が用いられる。アルカリ金属水酸化物の濃度の特に好ま
しい範ＢＦｉｏ、ｏｓ〜４、Ｏｗｅ／／Ｊである。この
節目よシ低い濃度であると結晶成長の速度が遅くなシが
ちであシ、この範囲以上であると、強アルカリ性となり
装置の腐食が激しく表る傾向があるにもかかわらず範囲
内での実施以上の促進効果は認められない、水熱反応系
におけるアルカリ金属水酸化物溶液と出発物質のケイ酸
カルシウム水和物含有物ｃＢＩ１合割合は任意であるが
、混合して流動性を示す程度以上に用いるのが好ましい
。一般にケイ酸カルシウム水和物含有物１重量部に対し
アルカリ金属水酸化物溶液１０重量部以上用いるのが好
ましく％ＩＩＩ＃に好ましくは、１００重量部以上用い
るのが良い。しかし、１０００重量部以上用いるのは生
産性が悪く実際的ではない。

高温高圧下の熱アルカリ水酸化物水溶液中へケイ酸カル
シウム水和物含有物を加える方法としてＦ１種々の方法
があるが、例えば、ケイ酸カルシウム水和物含有物と水
を重量比で１：１０で混合してスラリー状として加圧ポ
ンプで水溶液中へ加える方法が好適である。又、水を含
まない粉末の状態でその１１加えても曳い。

水熱反応終了後鈎形分である繊維状ケイ酸カルシウム水
和物Ｆｉ、水中に懸濁したスラリー状として反応器から
取出され１ｗＩ別勢によシ分離され、その乾燥物は、か
さ高い白色の粉状乃至７レーク状で水を容易に透過する
繊細状結晶である。

以下本発明を実施例により更に詳細に説明するが１本発
明はこれらの！Ｊ施例に限定される本のではない。

実施例１ 出発物質である非晶質ケイ酸カルシウム水和物ゲル（０
８Ｂゲル）は、けい藻土（８轟ｏ、５ｏ４）、消石灰（
ＯｓＯ＝９３ｊ％）をＯａ／８轟（モル比）＝ｏ、ｓ、
　　水／全−彫物（重量比）＝１０となるように調合し
オートクレーブに注入後１１０ｔｌ：０飽和水蒸気圧中
で２時間攪拌（ｓｏｒｐｍ）シて反応しス２り一状態と
して得た。この物質ｅｘ＠同折回折図形１図に、走査電
子顕微鏡写真を第２図に示す、この物質は第１図及び第
２図から明らかな様に非晶質のケイ酸カルシウムゲル（
０８Ｂゲル）と呼ばれているものであった。

錯ライニングした尤−トクレープ中に゛水酸化カリウム
Ｏｚ　ｍｏ／／Ｊ溶液′Ｉｋ１００重量部入れ、２００
℃に加熱した後、前述のケイ酸カルシウム水和物ゲルス
ラリー１重量部を加圧ポンプにより圧入し＆、２００℃
で２時間反応後オートクレーブを冷却し内容物を取出し
た。取プ出し九スラリーから。

白色結晶を濾別しこれを蒸留水で洗浄した。この結晶を
１０５Ｕ±５℃で乾燥した。この結晶のＸ１ｌｌ＠折図
を第３図に、走査電子−徹鏡写真を第４図に示す。両図
から明らかな橡に、生成し良−彫物の＃ｌとんどけ、３
０μｍ〜２００μｍの繊維状の結晶性トパモツイトであ
った。

比稜例１ 実施例１と同じ非晶質のケイ酸カルシウム水和物ゲル（
ＯＳＨゲル）のスラリー１重量部と、水酸化カリウムの
２ｍｏｌ／Ｅ水溶液１００重量部を混合し、銀ライニン
グしたオートクレーブ中へ入れた。

オートクレーブを加熱し２００℃とし、２時間反応後、
オートクレーブを冷却した。内容物を取り出し、白色結
晶を濾別し、蒸留水で洗渉後１０５℃±５℃で乾燥した
。乾燥後の結晶のＸｌ／Ｍ（ロ）折測定と走査電子―徴
鏡観察を行ったが、出発原料スラリーと＃１とんど変化
は認められなかった。

実施例２〜５ 実施例】＾出発原料と同様にして、Ｏａ／８ｉモル比を
変えて種々の組成をもつ非晶質ケイ酸カルシウムゲルの
スラリーを鞠た。

銀ライニングしたオートクレーブ中に水酸化アルカリ水
溶液１００重量部を入れ、所定のＩ！度迄加熱した後、
上記スラ１７−１１１に置部を加圧ポンプにより圧入し
た。所定の温度に一定時間保つ九のち、オートクレーブ
を冷却し、内容物を取出し。

濾別した結晶を蒸留水で洗浄し七乾燥した。その結晶の
Ｘ＠＠折測定を行い、生成鉱物の同定を行い、走査電子
−黴鏡により生成結晶の形態、結晶長を測定した。その
結果を第１−に示す。

実施例６ 出発物質である結晶トバモライトは、ケイ石（８１０１
＝９５Ｎ、　）ｖ　−ン値３００Ｇａｍ”／　ｆ　）、
　＊　／　ｙト（普通ポルトランドセメント８４０＠７
−２２％。

ＱａＱ＝６Ｓ％、ブレーン値３０００　ｉｍ”／　ｆ　
）生石英（ＯａＯ＝＝９５Ｎ％プレーン値６ＯＯＯａ＋
”／ｆ　）ｔ　Ｏｓ／８１（モル比）■０．８．セメン
ト／生石灰（重量比）震３水／全−形物（重量比）＝１
０となるように、調合し、オートクレーブ注入後、１８
０ＣＯ飽和水蒸気圧中で１０９聞攪拌（６０ｒｐｍ）し
つつ反応を行った１反応終了後スラリーを取出しえ。

この結晶ｏｘ＠ｇ折Ｓａｔ第５図に、走査電子顕償鏡零
真を菖６ｍＫ示す０両図で明らかな様にこの物質轄　ｍ
、長さが１０μｌＲ１１度の板状結晶性トバモライトを
主体とし、その他未反応物として若干石英が残存してい
た。

銀ライニン１グしたオートクレーブ中に水酸化カリウム
の２ｗ５ｏｌ／Ｊ水溶液１６０重量部を入れ、あらかじ
め１８０℃に加熱し喪中へ、トバモライト結晶スラリー
１重量部を加圧ポンプにて圧入した。２時間反応後、オ
ートクレーブを冷却□し、内容Ｉ＃Ｉを取出し、濾別し
え結晶を蒸留水で洗浄して乾燥し九、その結晶のＸ線回
折図を第７図に、走査電子顕微鏡写真を第８図に示す゛
。両図から明らかな様に、未反応で残っていた石英はな
くなシ、トバモライ）０ビ一ク強度が著しく強くなつ良
。また結晶長４５０１ｍ〜１５０μｍと長く伸び縁線化
していた。

なお、実施例・比較例におけるＸ！１回折の測定条件は
つぎのとお９である。

対陰極（フィルター）　　　　０ｎ（Ｎｉ）管電圧　　
　　　　　　　　３０ＫＶ 管電流　　　　　　　　　　１５ｍＡ フルスケール計数　　　　　１０００ｃｐ＊時定数　　
　　　　　　　　２　ｓｅｃ走査速度　　　　　　　　
　２２θ／ｍ　ｉ　ｎ記―速ＩＩ　　　　　　　　　　
２　ｍ／ｍｉｎ発散スリット　　　　　　　１■ レシービングスリット　　　０．３　ｗ＋

【図面の簡単な説明】

第１１！！３は、非晶質のケイ酸カルシウム水和物のＸ
ｉ１回折図、第２図は同水和物の走査電子顕微鏡写真、
第３図Ｆｉ、実施例１で生成した繊維状結晶のｘ１１回
折図、第４図は同結晶の走査電子顕微鏡写真、第５図は
、実施１１１６に用いた結晶性トバモライトのＸ１ｍ＠
折図、第６図は同結晶の走査電子ＩＩ４徽鏝写真、−７
図は、実施例６で生成した繊維特許出願人　旭化成工業
株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 乙　ケイ酸カルシウム水和物含有物を、あらかじめ高温
   高圧に設定されたアルカリ金属水酸化物溶液に加え水熱
   反応せしめ、繊維状ケイ酸カルシウム水和物を生成せし
   める事ｔ％徴とする繊維状ケイ酸カルシウム水和物結晶
   の製造方法λ　ケイ酸カルシウム水和物が、その含有す
   るカルシウムと珪素のモル比が、０．３〜４．０である
   特許請求の範囲第１項記載の製造方法 ｌ　高温高圧の反応条件が１２０℃〜：１５０Ｃｂｊ！
   細／ａｍ”−１７０１１４／ｌｓ”である特許請求のＳ
   Ｓ第１項記載の製造方法 仏　アルカリ金属水酸化物溶液濃度が０．０５ｍｏｊ／
   ぶ〜＋ｏｍｏ／／−６であり、アルカリ金属水酸化物溶
   液とケイ酸カルシウム水和６０重量比（溶液／ケイ酸カ
   ルシウム水和物）が１〜１０００である特許請求の範ｍ
   ｓｉ項記載の製造方法