JPS59102856A - ケイ酸カルシウム系成形材料 - Google Patents

ケイ酸カルシウム系成形材料

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JPS59102856A
JPS59102856A JP20934082A JP20934082A JPS59102856A JP S59102856 A JPS59102856 A JP S59102856A JP 20934082 A JP20934082 A JP 20934082A JP 20934082 A JP20934082 A JP 20934082A JP S59102856 A JPS59102856 A JP S59102856A
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JP
Japan
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particles
particle size
calcium silicate
spherical particles
crystals
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JP20934082A
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English (en)
Inventor
和雄 久保田
加藤 智二
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Nichias Corp
Original Assignee
Nichias Corp
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Publication date
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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
    • C04B28/00Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/18Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type
    • C04B28/186Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing mixtures of the silica-lime type containing formed Ca-silicates before the final hardening step

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Ceramic Engineering (AREA)
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  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

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、ケイ酸カルシウム系の成形材料、特に、密度
が0、10 g7cm3前後の超軽量ケイ酸カルシウム
成形体の製造に有用なケイ酸カルシウム系成形材料に関
するものである。
密度が約0.5 g7cm3以下の軽量ケイ酸カルシウ
ム成形体は、断熱性のよい耐火材料として建材、炉材等
に広く使用されている。軽量ケイ酸カルシウム成形体の
製造法としてはこれまで種々の方法が提案され、また実
施もされているが、その代表的なものは、基本的には、
ケイ酸原料と石灰原料とを多量の水とともにオートクレ
ーブ中で高温度に加熱することにより自己硬化性ケイ酸
カルシウム結晶のスラリーを生成させ、これを成形した
のち、乾燥して硬化させるものである。
この方法において成形材料となる自己硬化性ケイ酸カル
シウム結晶は、単結晶のままスラリー中に存在すること
はまれで、そのほとんどは、集合し且つ結合して球状の
二次粒子を形成している。この二次粒子は、特公昭56
−16102号公報に記載されているもののように単結
晶が不規則に集合しただけのものもあるか、それ単独で
成形材料になり得るものは、多くの場合、中空のもので
ある。中空二次粒子の直径は通常10〜100μm程度
であり、20〜60μmo付近に粒径分布のピークかあ
る。
中空の二次粒子を形成しているケイ酸カルシウムのスラ
リーは、これを(必要に応じて脱水しながら)成形した
ものを乾燥するだけで硬化体を形成し、そのさい中空構
造であることが有利に作用して、容易に高物性の低比重
成形体を与えるという長所がある。しかしなが呟この材
料を用いて行う放形においでも、成形体の低比重化を進
めるにつれて強度が低下するのは避けられないか呟密度
0.1 g7cm”程度の超軽量成形体でしかも約5 
Kg/c+n2以上の曲げ強さを持つような高物性のも
のを製造するには、特別の工夫が必要である。したがっ
て、例えば特公昭55−29952号公報記載の方法に
おいては、沈降容積45m1以上という特殊な石灰乳を
用いて作ったケイ酸カルシウム結晶を用いることにより
この問題を解決している(この方法において調製される
ケイ酸カルシウム結晶は、実施例および光学顕微鏡写真
によれば直径20ないし40μm程度の、粒度のよく揃
った球状粒子であり、それらは空洞を有する球殻構造で
あると説明されている。)。
これに対して本発明は、高物性かつ超軽量のケイ酸カル
シウム成形体を容易に製造し得る成形材料として、独特
の粒度分布と性状を持つ新規なケイ酸カルシウムスラリ
ーを提供するものである。
すなわち本発明は、ゾノトライト針状結晶の集合体であ
る料において、球状粒子群が粒径10〜150μmの相
対的に大きな球状粒子(以下粗粒子という)と粒径1〜
5μmの相対的に小さな球状粒子(以下微粒子という)
とから実質的になり、粗粒子と微粒子との個数比が1 
: 10ないし10:1であり、粗粒子は中空であり、
球状粒子全体の沈降体積が300m1以上であることを
特徴とするケイ酸カルシウム系成形材料の発明である。
第1図は、上述のような本発明による成形材料の一例(
後記実施例1)におけるゾノトライト結晶二次粒子の走
査型電子顕微鏡写真(倍率250倍)である。写真中の
大トな塊りが粗粒子であり、点状に見える小粒子群か微
粒子である。粗粒子は、同し粒子群の倍率2500倍の
走査型電子顕微鏡写真である第2図においては右下隅に
現われており、この写真からも明らかなように、ソノド
ライド針状結晶が無数に突出している栗のいか状のもの
である。また凍結観察機によれば、内部に空洞のあるこ
とかわかる。二のような形状と前述の粒径からすでに明
らかなように、粗粒子は従来のケイ酸カルシウム系軽量
成形体製造用のゾノトライト結晶スラリーにおける中空
の二次粒子と同様のものである。−ぼう微粒子は、粒径
が1〜5μmという微細なものではあるが、第2図から
明らかなように、ゾノトライトの単結晶ではない。しか
しなが呟ゾノトライト結晶の集合状態は粗粒子の場合は
ど緻密ではなく、また粒径と単結晶の大きさがらみて、
粗粒子のような中空構造のものではない。
本発明の成形材料におけるシバライト結晶の二次粒子は
、上述のように明確に区別でトる2群の粒子からなり、
単に約1μmから100μm付近までの広い粒度分布を
持つものではない。
本発明の成形材料におけるゾノトライト結晶の二次粒子
は、上記性状、および顕微鏡等では確認できない他の特
性に基づき、3QOm1以上、好ましくは350m1以
上の沈降体積を示すものである。沈降体積が300m1
に満たないものは、たとえ粒度分布に関する要件を充足
するものであっても、それから高物性の軽量成形体を製
造することは困難である。但し沈降体積とは、濃度を2
重1%1こ調整したゾノトライト結晶スラリー500m
1を内径50mmの500m1メスシリンダーに入れ、
20°Cで2時間静置したとき沈降したゾノトライト層
の体積をいう。
本発明の成形材料は、従来の自己硬化性ゾノトライト結
晶スラリーからなる成形材料とまっすこく同様口単独で
、または各種補強用繊維やポルYランドセメントと混合
して、プレス脱水成形法、抄造法、押出法等tこよつ成
形し乾燥するだけで硬化し、高物性の軽量成形体を与え
る。本発明の成形材料の特長は特に密度0 、1 g7
cmn+’前後の超軽量成形体の製造に用いたばあい顕
著(こ発揮され、従来は困難であったS K8/c+n
2以上の曲げ強さを示す成形体の製造も容易である。本
発明の成形材料がこのようにすぐれた性能を示すのは、
粗粒子量間隙を埋めた微粒子群が粗粒子同士を連結する
役割を果たし、強度増加に貢献するためと思われる。こ
のような効果が顕著に認められるのが1〜5μmという
特定の粒径のものであり且つそのような微粒子が粗粒子
10個に対して1個以上存在する場合であるが、微粒子
の量が増えて、特に粗粒子の10倍をこえるときは、成
形時の濾水性か悪くなり、また乾燥・硬化工程1こおけ
ろ収縮率が大きくなって製品にゆがみや亀裂を生し、物
性も劣るものとなる。したかって微粒子は適量を存在さ
せる必要かあ1)、特に好ましいのは、粗粒子の0.3
〜7倍量の微粒子を存在させることである。
なお本発明において限定されている粗粒子と微粒子の個
数比は、第1図と同様の、倍率250倍の走査型電子@
微鏡写真の十分大きな視野)こ観察される雨粒子の数(
他の粒子の陰になって一部しか見えないものは除外する
)から算出する。
本発明の成形材料は、二次粒子の粒径が異なる2種類の
ゾノトライトの混合物のようにみえ、事実、別々しこ調
製したゾノドライトの混合により製造することもできる
が、以下に説明する方法によって、単一の原料混合物か
ら一挙に製造することができる。
原料のうち石灰質原料は、生石灰、消石灰、カーバイド
滓など普通に使われるものでよいが、ケイ酸質原料とし
ては、やや特殊なものを用いる。すなわち、ケイ石粉末
のように結晶質のもので、しかも粒径が約0.1μmの
ものから約60μローまたはそれ以上のものまで各粒径
のものを含む、粒度分布の広いものを用いる。石灰質原
料とケイ酸質原料との配合比は、Ca○/ S i O
2モル比として0.95−1.08の範囲内にあるよう
にすることが望ましい。両原料は、約25〜30倍の水
と混合してスラリー状にし、オートクレーブ中、撹拌し
ながら、ゾノトライトが生成する8 Kg/eto2以
上、望ましくは14〜20 Kg/cm2の蒸気圧下に
加熱して反応させるが、その際、反応の初期には、通常
必要とされる撹拌よりも強力な撹拌を行う。例えば約1
00100rp撹拌翼を回転させれば゛均一撹拌が可能
な反応器の場合にも約400rpm以上の撹拌を行う。
他の反応条件は常法どおりにして差支えない。得られる
ゾノトライトスラリ一つまり本発明の成形材料中の微粒
子の比率は、ケイ酸質原料における粒径0.1〜約1μ
粕の微粉末の比率が高いほど、また反応初期の撹拌を強
化するほど、高くなる傾向かある。
本発明の成形材料は、前述のような特長を止め化で、建
築用の各種パネル、あるいは配管、炉壁などの保温材・
断熱材等の製造に用いるのに適したものである。
以下実施例を示して本発明を説明する。なお実施例にお
いて示した「焼成収縮率」とは、1000°Cで24時
間加熱したときの収線率である。
実施例 1 長さ501+Im、幅40 nonのパドル4枚を有す
る撹拌機を底から15mmの位置に設けた内径132m
mの円筒状反応器に次のような原料を仕込んだ。
石灰乳:生石灰140gを24倍量の熱水(温度70’
C)に投入し、10分間撹拌して消化したもの。
ケイ石粉末:粒径範囲0.1〜61μmn、平均粒径1
5μInのもの145g。
水:生石灰とケイ石粉末の合計量の25倍量(消化に用
いた水を含む)。
反応器を密閉し、撹拌機を46Orpmで回転させなが
ら加熱を開始し、1.5時間を要して内圧がI S K
g/c+n2になるまで昇温させ、その後2.5時間、
同じ圧力を保たせた。
そのご撹拌機の回転数を110rpmに変更し、引続き
2.5時間、上記圧力を保持したのち、3時間を要して
温度を徐々に低下させ、圧力を常圧に戻した。
得られたゾノトライト結晶のスラリーは粗粒子と微粒子
を含み、粗粒子の粒径は2020−120Jz平均40
7zm)、微粒子の粒径は2〜4μm、微粒子の数と粗
粒子の数の比は約5: 1であった。第1図および第2
図はこれらの二次粒子を示す走査型電子顕微鏡写真であ
って、倍率は、第1図が250倍、第2図が2500倍
である。またこのゾノトライト結晶の沈降体積は420
m1であった。
次にこのゾノトライト結晶のスラリーに種々の補助材料
を配合して15 (LllmX 120mmX 50m
mの成形体を製造腰得られた成形体の性能を試験した。
その結果を第1表に示す。なお表中r’l/ドライド」
とあるのは上記によるゾノトライト結晶であり、その量
は固形物として計算したものである。
第1表 比較例 1 実施例1と同様にして得られたゾノトライト結晶スラリ
ーに水を加えて対固形分80倍の水量にし、ゆるく撹拌
したのち24時間静置した。その後、上澄液を除いてが
らゾノトライト沈降層の上部的115の部分と下部的1
15の部分とを分取した。前者のゾノトライトは微粒子
か多く、微粒子と粗粒子の個数比は約15: 1であっ
た。−ぼう、後者のゾノトライトは粗粒子が多く、微粒
子と粗粒子の個数比は約1 :20であった。
これらのシフトライト結晶を用いて実施例1の場合と同
様の成形試験を行なった結果を、第2表に示す。
第2表 比較例 2 実施例1で用いたケイ石粉末を水篩して、粒度範囲が5
〜20μIIIで平均粒径力弓3μn)のケイ石粉末を
得、これをケイ酸質原料としたほかは実施例1と同様に
してゾノトライト結晶スラリーを製造した。得られたゾ
ノトライトは粒径1o〜40 )Jmの粗粒子のみ)フ
・ら実質的になり、沈降本積は380m1であった。
このスラリー(こ、’7’/)ライト結晶100部あた
り4部のガラス繊維を加えて実施例1の場合と同様の成
形試験を行った結果は次のとおりであった。
密  度   0・124 g/cm3乾燥収縮率  
3.5% 曲げ強さ   3.1 K2/’cm2焼成収綿率  
1.4% 比較例 3 撹拌機の回転数を最初から最後まで110rpmにした
ほかは実施例1と同様:こしてゾノトライト結晶スラリ
ーを製造した。得られたゾノトライトは粒径40〜25
0μII+の粗粒子のみから実質的になり、沈降本積は
315m1であった。
このスラリーに、ソノドライド結晶100部あたり4部
のガラス繊維を加えて実施例1の場合と同様の成形試験
を行った糸古果1ま次のとおりであった。
密   度     0.1 31  g/ct計乾燥
収縮率  1,3% 曲げ強’2   2 、3 Ki;、’C1l”焼成収
線率  1.6%
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図1よ、本発明の成形材料しごおける
ゾノトライト結晶の集合状態を示す電子顕微鏡写真であ
る。 代理人 弁理士 板弁−珊 す □=11−■− ;!r2図 閤■− 園■■

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ゾノトライト針状結晶の集合体である球状粒子の水性ス
    ラリーからなるケイ酸カルシウム系成形材料において、
    球状粒子群が粒径10〜150μmの相対的に大きな球
    状粒子と粒径1〜5μr1の相対的に小さな球状粒子と
    から実質的になり、相対的に大きな球状粒子と相対的に
    小さな球状粒子との個数比が1 : 10ないし1o:
     1であり、相対的に大ぎな球状粒子は中空であり、球
    状粒子全体の沈降本積が300m1以上であることを特
    徴とするケイ酸カルシウム系成形材料。
JP20934082A 1982-12-01 1982-12-01 ケイ酸カルシウム系成形材料 Pending JPS59102856A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3753911A1 (en) 2014-09-22 2020-12-23 Nichias Corporation Fireproof construction and method for using same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3753911A1 (en) 2014-09-22 2020-12-23 Nichias Corporation Fireproof construction and method for using same
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