JPS6021846A - 軽量けい酸カルシウム成形体 - 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】 本発明は軽量な珪酸カルシウム成形体に関し、６更に詳
しくは、リーノトライト結晶とβ−ワラストナイト結晶
を主成分とする珪酸カルシウム結晶の混合物よりなる成
形体であって成形体の内部と表面でこれらの結晶の比率
が異なる新規な珪酸カルシウム成形体に関する。

珪酸カルシウム成彩体は、軽量であること、断熱性に優
れていること、耐火性の大きい仁と、その他数多くの特
性を有するがために各種の分野に於いて、広く利用され
ている。又該成形体を構成する珪酸カルシウム結晶とし
ては、トベル℃ライト族のもの、ワラストすイト族のも
の等があるが、いづれの場合にも成形体の内部と表面で
構成結晶の比率が異なることはなく、はぼ均質なもので
ある。

本発明者らは、従来から珪酸カルシウム成形体について
長年研究を続けて来たが、この研究に於いて、先に吹の
ことを見出した。

即ち、珪酸原料、石灰原料、無定形炭素を主成分とする
物質及び水から固形分に対する水の量が５重量倍以上と
なる様に、且つ固形分中に無定形炭素を主成分とする物
質が７〜５０重量％になるように、調製された原料スラ
リー又は、クン炭を主成分とする珪酸原料と石灰原料と
を固形分に対する水の量が５重量倍以上となるように水
と共に混合ｉ１！ｌ＠シて得られる原料スラリーを、加
圧子加熱攪拌しながら水熱合成反応を行なわしめてソー
ノドライト結晶と無定形炭素を主成分とする水性スラリ
ーとなし、次いでこれを成形・乾燥して無定形炭素含有
珪酸カルシウム成形体を得、これを焼成して無定形炭素
を揮散せしめれば、実用強度を有する極めて軽量な珪酸
カルシウム成形体が収得出来る。本発明者らは、上記知
見に基づ〈発明を完成し、特許出願したく特願昭５８−
１９５０２号及び同５８−１９５０３号）。

本発明者らは、更に引続き研究を続けた結果、上記方法
により得られる成形体のうちにはり一ノトライト結晶と
β−ワラストナイト結晶を主成分とする珪酸カルシウム
結晶の混合物より構成され、且つ成形体の内部と表面で
これらの結晶の比率７５監異なる場合があり、かかる成
形体は極めて軽量でありながら実用的曲げ強さを有し、
且つ１０００°Ｃ焼成後の線収縮率が小さいという事実
を見出した。

本発明はこの新しい知見に基づいて完成されたものであ
る。

即ち本発明はり一ノトライト結晶又は／及びβ−ワラス
トナイト結晶を主成分とする珪酸カルシウム結晶が集合
して形成された二次粒子が相互に連結して構成されたり
一ノトライト結晶とβ−ワラストナイト結晶とを主成分
とする珪酸カルシウム結晶の混合物よ構成る成形体であ
って、該成形体の内部と表面とをＸ線回折させた時、Ｘ
ｓ＞Ｘｉ≧０で且つＷｉ　＞Ｗｓ≧０で表わされる関係
を満足するものであることを特徴とする軽量珪酸カルシ
ウム成形体に係る。

本発明に於いて、成形体表面とは、焼成した直後の成形
体の表面から２朋程度を云い、成形体内部とは上記成形
体表面を除いた部分を云い、Ｗｉ’：）ｌＦｙ≧０　と
はり一ノトライト結晶のβ−ワラストナイト結晶への転
移の程度を示し成形体内部の方が表面よりβ−ワラスト
ナイト結晶への転移が進んでいることを示し、一方Ｘｘ
　’）　Ｘ　ｉ≧０　とはβ−ワラストナイト結晶に転
移していない９−ノドライト結晶が成形体内部よシ表面
に多いことを示している。たとえば後記実施例１の試料
Ａ２のものでは第１図のＸ線回折図に示される通り成形
体内部（８図）と表面（Ａ図）をＸ線回折させた時、Ｘ
ｓ　）　Ｘ　ｉ　）　０、ｔｖｉ＞ｒｖｓ　＝０　テ表
りサレ；ｂ関係ヲ’１７６足しており、このことは成形
体内部は一部す−ノ１−ライト結晶がβ−ワラストナイ
ト結晶に転移しているが、成形体表面はソーノドライト
結晶がβ−ワラストナイト結晶に転移していないことを
示している〇 本発明の成形体はり一ノトライト結晶とβ−ワラストナ
イト結晶とを主成分とする珪酸カルシウム結晶の混合物
よシ描成されておシ、該成形体の内部と表面でこれらの
結晶の比率が異方ることを特徴としている。

また本発明成形体は特にその密度に限定はないが、該密
度が０＝２１／ｄ以−ヒの場合には成形体を構成する結
晶が優先配向している特長を有する。

優先配向度（７）ｌは、下記式によって与えられる。［
Ｊ’ち優先配向度を測定しようとする面がリ一ノトライ
ト結晶である場合は なる式によって与えられる。β−ワラストナイト結晶で
ある場合は なる弐によって与えられる。またシーツドライド結晶と
β−ワラストナイト結晶の混合物である場合は Ｐ３＝Ｐ□×Ｐ２　・・・・・・　（３）なる式によっ
て与えられる。

之等各式中１　（３２０）　、Ｉ　（００１）　、Ｉ　
（３１０）及びＩ（００２）　は無配向粉末のＸ線回折
強度であり、杜優先配向度を測定しようとする而（プレ
ス方向に直角な面）のＸ線回折強度である。

以下、本発明の成形体をその製造方法により説明する。

本発明の成形体は、珪酸原料、石灰原料、熱定形炭素を
主成分とする物質及び水から固形分に対する水の量が５
重量倍以壬となる様に、且つ固形分中に無定形炭素を主
成分とする物質が７〜５０重量％になるように、調製さ
れた原料スラリー、又はクシ炭を主成分とする珪酸原料
及び石灰原料を固形分に対する水の量が５重量倍以上と
なる様に、水と共に混合調製して得られる原料スラリー
を加熱攪拌しながら又は加圧子加熱攪拌しながら水熱合
成反応を行なわしめて珪酸カルシウムと無定形炭素とを
主成分とする水性スラリーとなし、次いでこれを成形し
、必要に応じ水蒸気養生した後、乾燥して無定形炭素を
含有するり一ノトライト系成形体を得、これを５００〜
８００°Ｃの雰囲気で焼成することによって収得できる
。上記焼成時、成形体の内部温度は、無定形炭素の燃焼
によって生成する熱で上記雰囲気温度よシ高くなる。

即ちこの際の成形体の内部温度は該成形体中の無定形炭
素の含有量、該成形体の大きさ、密度等によっても異な
るが、通″ｇ６５０〜９００−Ｃ程度にまで上昇する。

とれにより成形体内部と表面とで構成結晶の比率が異な
る本発明の成形体が得られる。上記雰囲気温度が５００
°Ｃ未満では焼成による成形体内部温度の上昇が顕著で
なく、従って成形体を構成する内部珪酸カルシウム結晶
は、β−ワラストナイト結晶に転移し難く、そのため得
られる成形体は１０００℃焼成後の線収縮率が大きくな
り、本発明所期の効果を奏し得ない。又８００℃を越え
ると全てβ−ワラストナイト結晶に転移し、本発明所期
の成形体は得られず、得られる成形体は１０００°Ｃ焼
成後の線収縮率は小さいものの、曲げ強さが小さくなる
欠点がある。尚上記方法における乾燥と焼成とは別途に
行なっても良く、まだ同時に行なっても良い。

上記第１の製法に於いて使用される無定形炭素を主成分
とする物質としては、広く各種の物質が使用される。そ
の例としては例えば活性炭、木炭、石炭、コークス、カ
ーボンブラック等を例示できる。２等物質は通常粒径１
５０　ｐ　ｍ　、好ましくは１００　ｐｉ　ｍ以下の粒
度で使用されるが、粗大な粒子が一部混入していても良
い。また上記第２の製法に於いて用いられるクシ炭とは
、もみがら、麦から、稲わら、麦わら、野草、落ち葉等
を乾留して製造されたものである。該クン炭は通常粒径
１００　Ｉｔ　ｒｎ以下に粉砕して使用されるのが好ま
しい。該クン炭の化学組成は通常Ｓｔ　０２３　Ｑ〜８
０％（重量％、以下同じ）、炭素分２０〜５０％、水分
Ｏ〜１０％、その他θ〜１０％程度の範囲にあり、この
範囲の組成を有するものをいずれも同様に使用すること
ができる。特に好ましいクン炭としては、もみがらクシ
炭、麦からクン炭等を挙げることが出来る。

本発明成形体を製造するに当っては上記第１の製法に於
いて、無定形炭素に代えてアスファルトエマルジョンを
用いることも可能である。この場合は珪酸カルシウムと
アスファルトエマＪｌｘジョンとを主成分とする水性ス
ラリーが得られ、次いでこれを上記製法と同様に成形し
、必要に応じ水蒸気養生した後、乾燥、焼成して、アス
ファルト成分を揮散せしめることによって本発明の成形
体が収得できる。この際に使用されるアスファルトエマ
ルジョンとは、乳化剤を用いてアスファルトを通常１〜
３μｍの微細な粒子として水中に分散させたものである
。乳化剤としてはカチオン系、アニオン系、ノニオン系
のいずれも有効に使用できる０又アスフアルトとしては
、例えば天然アスファルト、アズファルタイト１ストレ
ートアスフアルト及びプローンアスファルト等の各種の
ものが使用できる。

本発明の成形体を製造するための上記第１の製法に使用
される珪酸原料は、従来この種珪酸カルシウム糸成形体
の製造に使用されてきたものがいずれも有効に使用でき
る。その代表例としては例えば、結晶質珪酸原料として
の珪石、珪砂等及び無定形珪酸原料としてのシリカゲル
〜シリカフラワー、ホワイトカーボン、珪藻土等を例示
出来る。

また第２の製法においてｔよ珪酸原料としてクン炭だけ
を使用することも出来るが、必要に応じ、」−記に例示
したような他の通°帛の珪酸原料を併用することも出来
るが、この場合主成分はあくまでクン炭とする。

また本発明成形体製造のだめの上記各製法に利用する石
灰原料としては、従来から使用されて来たものがいずれ
も使用出来る。代表例としてはたとえば生石灰、消石灰
、カーバイド滓等を例示出来る。特に軽量成形体、例え
ば密度０．１ｆ／ｄ程度の成形体を製造する場合には、
上記石灰原料として沈降容積が５　ｆｆ１以上の石灰乳
を使用することが好ましい。この石灰乳の沈降容積とは
、水対石灰の固形分の比を１２０倍とした石灰！％　５
０　ｍｌを、直径が１．３ｚで容積が５０ｃ−以上のメ
スシリンダー中で２０分間静置後に、石灰の粒子が沈降
した容積をｍｅで示したものである。

本発明成形体製造のための上記各製法に於ける水の量は
原料スラリーの固形分に対し５倍（重量）以上とする必
要があり、上記軽量成形体を製造する場合には１５倍以
上とするのが好ましい。珪酸原料（又はクシ炭必要に応
じこれと他の珪酸原料）と石灰原料との使用割合は、Ｃ
ａＯ／　５ｉｎ２５ルで約０．９０〜１．１５程度とな
る量とされるのがよい。

また上記第１の製法に於ける無定形炭素を主成分とする
物質は一原料スラリーの固形分中に約７〜５０重ｆｆｉ
％の範囲で含まれる量とするのが好ましい。

上記によシ調製される原料スラリーには、引き続く水熱
合成反応に於いて不活性な添加材を添加しても良く、こ
の際の添加材としては無機質繊維たとえば石綿、岩綿等
を例示することが出来る。

本発明成形体の製造方法に於いては、かくして調整され
た原料スラリーを次いで攪拌下に水熱合成反応させる。

この反応条件は通常８ｋｔｉ／ｃＡ以上好ましくはＩ１
ｇ／ｄ以上の飽和水蒸気圧下で行なわれる場合と、常田
下加熱下に行なわれる場合の二通９がある。前者の場合
は珪酸分（又はクン炭中の珪酸分）と石灰とが反応して
、リーノトライト結晶又はトペル℃ライト結晶を主成分
とする５〜１５０μｍ程度の二次粒子が生成する。後者
の場合は、珪酸カルシウムゲル又は準結晶よシなる二次
粒子が生成する。かくして原料スラリー中に共存してい
る無定形炭素を主成分とする物質（又はクン炭微粒子中
から珪酸分が除去された無定形炭素を主成分とする物質
）又杜アスファルトエマルジョンがそのまま存在（又は
生成）し、これ等が均一に水に分散したスラリーが得ら
れる。゛これ等の珪酸カルシウム及び無定形炭素又はア
スフアルドエマルジョンを主成分とする水性スラリーを
炉布を用いて濾過するとｐ液は透明となるが珪醗カルシ
ウムからなる水性スラリーに無定形炭素（又はクン炭）
又はアスファルトエマルジョンを添加したものを同様に
濾過するとろ液は着色する。この事実よシ、上記無定形
炭素を主成分とする物質又はアスファルトエマルジョン
中のアスファルト粒子及び／又は乳化剤は珪酸カルシウ
ムの二次粒子に包含されて存在しているか、または該粒
子に何等かの力で付着して存在しているものと考えられ
る。

上記珪酸カルシウム及び無定形炭素又はアスファルトエ
マルジョンからなる水性スラリーには必要に応じ各種の
添加材が添加され得る。この際の添加材としてはこの種
珪酸カルシウム系成形体の製造に通常用いられて来たも
のがいずれも使用出来る。該添加材としてはたとえば石
綿、岩綿、ガラス繊維、炭素繊紺等の如き繊維類、バル
ブ、セルロース、各種合成恥１；維等の有機繊維類、カ
オリン、ベシトナイト等の粘土類、右耳、ポルトランド
上メンｌ−、アルミナセメント、その他各種セメシト等
のセメント類等を具体例として例示出来る。

本発明の成形体は、上記により得られる水性スラリーを
常法によシ成形し、必要に応じ水蒸気養生した後、乾燥
して得られる無定形炭素又はアスファルト成分を含有す
るり一ノトライト成形体を、次いで５００〜８００　’
Ｃの雰囲気で焼成して、これにより実質的に無定形炭素
又はアスファルト成分を燃焼揮散させることにより収得
できる。

上記製法に於いては無定形炭素又はアスファルト成分の
燃焼によって生成する熱を、乾燥及び（又は）焼成用の
熱に還元することができ、これにより省エネルｆ−が図
れる利点がある。

かくして得られる本発明の珪酸カルシウム成形体は、ソ
ーノドライト結晶とβ−ワラストナイト結晶を主成分と
する珪酸カルシウム結晶の混合物より構成され、且つ成
形体の内部と表面でこれらの結晶の比率が異なる新規な
成形体であって、しかも極めて軽量であシながら実用的
曲げ強さを有し、１０００°Ｃ焼成後の線収縮率が小さ
いものである。

以下に本発明成形体の製造例を実施例として挙げ、本発
明の成形体をより具体的に説明する。但し下記実施例に
於いて部及び％は夫々重量部及び重量％を示し、まだ各
種物性は夫々状の様な方法で測定したものである。

舶　曲げ強さ ＪＩＳ　Ａ　９５１０の方法に準する。

ｃｏ）炭素含有量 ＪＩＳ　Ｒ６１２４の方法に準する。

実施例　１ 生石灰（Ｃａ０９５％）　１４．７７部を８０°Ｃの渇
水１７７、２部中で消和し、ホを三士す−にて水中で分
散させて得た石灰乳の沈降容積は２０．１ｔｔｔｌであ
つた。上記石灰乳に平均粒子径７．５μｍの珪石粉末（
Ｓｔ　（’２−９７−７％）　１５．５３Ｍと粒径４３
μｍ以下に調製された石炭粉末（中国産、無煙炭）　６
．０６　ｆＭｓを加え、更に水を加えて、全体の水量を
１司３杉分の２２重Ｒ１倍となるように混合して原料ス
フ１ノーを得た。

得られた原料スラリーを飽和水蒸気王１２幻／Ｃｌ　％
温度１９ドＣでオートクレーブ中で一１転数４７ｒ０戸
、１１＋で成拌汎を回転させながらｔ寛ｒｒし、６時間
水熱合成反応を行なって水性スラリーを？惇だ０ 上記で得た水性スラリーを１００°Ｃで２４時１用乾燥
して、Ｘ線回折分析した所、ソーノドライト結晶と少量
のトへル七ライト結晶のじ−フカＸ認められた。

また、このスラリーをスライドグラス上で乾燥して光学
顕微鏡で観察すると外径が５〜１００μｍの球状二次粒
子と不定形の粒子がｄ８められ、同スラリーを電子顕微
鏡で観察すると該二次粒子が上記と同様の不定形の粒子
と一体となっているのが認められた。

まだ上記スラリーを乾燥したものを化学分析した所、　
１３．２％の炭素が分析された。以上により上記で観察
された不定形の粒子は無定形炭素を主成分とするもので
あることが確認された。

次いで上記で得た水性スラリー８５部（固形分）に添加
材として１３ラス供維７部、パルプ５部及びセメント３
部を加えて成形し、１００°Ｃで２４時間乾燥して、無
定形炭素含有珪酸カルシウム成形体を得だ。

次いで上記で得た成形体を下記第１表に示される界囲気
で１時間焼成し、無定形炭素を除去して成形体を得た。

上記原料成形体の内部温度の最高値と得られた成形体の
特性とを下記第１表に示す。

第　ｌ　表 但し、試＄１ＡＩ及び５は比較例を示す。

また上記試料Ａ２の本発明成形体の表面及び内部のＸ線
回折図を夫々第１図Ａ及びＢに示す。各図中Ｘ及びＷは
夫々リーノトライト結晶及びβ−ワラストナイト結晶の
し−クを示す。

上記＠１表に示される成形体を１０００°Ｃで３時間焼
成して得られた成形体の線収縮率は第２表の通りであっ
た。

第　２　表 但し、試料＆１及び５は比較例を示す。

上記、第１表及び第２表より明らかなように、本発明の
成形体（試料Ａ２．３及び４）は、ソーノドライト結晶
とβ−ワラストナイト結晶とを主成分とする珪酸カルシ
ウム結晶の混合物より成り、該成形体の内部と表面でこ
れらの結晶の比率が異ナル（Ｘｓ　＞Ｘｉ　２０　、Ｈ
’ｉ　＞”　’ａＯ）　ＩｉＩ　Ｗｉｇ　体テｈ　っテ
、曲げ強さ及び１０　’ＯＯ℃焼代後の糾ＩＶｙ、縮率
が匿れたものであることが判る０ 実施例　２ 生石灰（ＣａＯ９５％　）　２９．５２部を約８０°Ｃ
の温水３５４．２部中で消和して得た石灰乳に、平均粒
子径７．５ｔｔｔｎの珪石粉末（Ｓ”２９７−７　％　
）　３０−４８　部と実施例１と同様の石炭粉末　６．
６７部とを加え、更に水を加えて、全体の水承を固形分
の１２重量倍となるように混合して原料スラリーを得た
。

得られた原料スラリーを飽和水蒸気用１２ｋｑ／ｃＡ、
温度１９ドＣでオートクレーブ中で回転数３３ｒ８戸１
ｍで１’３３　Ｊ’ｌ’翼を回転させながら（花押し、
５時間水熱合成反応を行なって水性スラリーを得た。

」―記で得た水性４ラリ−を１００℃で２４時間乾燥し
て、Ｘ線回折分析した所、ソーノドライト結晶と少量の
トベル℃ライト結晶のじ−クが認められた。

またこのスラリーをスライドクラス上で乾燥して光学顕
微鏡で観察すると外径が５〜１００μｍｎの球状二次粒
子と不定形の粒子が詔められ・同スラリーを電子顕微鏡
で観察すると該二次粒子が」二記と同様の不定形の粒子
ど一体となっているのが認められた。

また上記スラリーを乾燥したものを化学分析した所、７
．８％の炭素が分析された。以上により上記で観察され
た不定形粒子が無定形炭素を主成分とするものであるこ
とが確認された。

次いで−１−記で得た水性スラリー８５部（固形分）に
添加材としてベントナイト７部、カラス繊維５部及びセ
メント３部な加えて成形し、１００°Ｃで２４時間乾燥
して無定形炭素含有珪酸カルシウム成形体をイリだ。

次いで上記で得た成形体を下記第３表に示される雰囲気
で２時間焼成して無定形炭素を除去して成形体を得た。

上記原料成形体の内部温度の最高値、優先配向度及び得
られた成形体の特性とを下第　３　表 ことに優先配向度はプレス面一で測定したものであり、
試料ＡＩ及び５は比較例を示す。

上記第３表に示される成形体ｆｌｏ００°Ｕで３′ｕ！
１間焼代して’？１られた成形体の線収縮率は第４表の
通りであった。

第４表 但し、試料煮１及び５は比較例を示す。

上記第３表及び第４表より明らかなように、本発明の成
形体（試料ＩＧ　２．３及び４）はソーノドライト結晶
とβ−ワラストナイト結晶とを主成分とする珪酸カルシ
ウム結晶の混合物より成り、Ｈ’Ａ成形体の内部と表ｒ
ｉｊ！でこれらの結晶の比率が異なり（Ｘｓ　＞Ｘｉ≧
０、Ｗｉ　”＞Ｗｓ≧０）、且つプレス方向に直角な面
からのＸ線回折で優先配向が詔められる成形体であって
、曲げ強さ及び１０００°Ｃ焼成後の線収縮率が優れた
ものであることが判る。

実施例　３ 生石灰（Ｃｔｌｏ　９５　％）　９．０７部を８０°Ｃ
の温水１０８．８部中で消和し、ホ七三士り−にて水中
で分散させてイリだ石灰乳の沈降容積は　１２．３ｍ？
であった。上記石灰乳に比表面積＋６５ｎ？／ｆ！、平
均粒子径４μｍのもみがらクン炭粉末（Ｓ＋ｃ＋２５５
−１％Ｃ３２，１％、吸着水分９．８　％）１７．６部
を加え、更に水を加えて、全体の水鼠を固形分の３０重
喰倍となるように混合して原料スラリーを得た。

得られた原料スラリーを飽和水蒸気圧１２ｋＱ／ｃＡｚ
温度１９ドＣでオートクレーづ中で回転数３３ｒ＃、１
ｎ　で１ｍ拌翼を回転させながら攪拌し、５時間水熱合
成反応を行なって水性スラリーを得た０ 」−記で得た水性スラリーを１００°Ｃで２４時間乾燥
して、Ｘ線回折分析した所、リーノトライト。

結晶のじ−りが認められた。

また、このスラリーをスライドグラス士で乾燥して光学
顕微鏡で観察すると外径が５〜１００μｍの球状二次粒
子が認められ、同じく上記スラリーを乾燥したものを化
学分析しだ所　２０．６％の炭素が分析された。以上に
より、上記スラリーを乾燥したものは、リーノトライト
結晶と無定形炭素を主成分とするものであることが確認
された。

次いで上記水性スラリー９０部（固形分）に添加材とし
て２３ラス繊維７部及びセメ９１３部を加えてプレス成
形し、１００°Ｃで２４時間乾燥して無定形炭素含有珪
酸カルシウム成形体を得た。

次いで上記で得だ成形体を６００°Ｃの雰囲気で１時間
焼成し、無定形炭素を除去して成形体を得た。上記原料
成形体の内部温度の最高値と、得られた成形体の特性を
下記第５表に併記する。

第　５　表 上記第５表に示される成形体をｌ０００’Ｃで３時間焼
成して得られた成形体の線収縮率は第６表の通りであっ
た。

第６表

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１で得られた本発明成形体（試料Ａ２）
の表面（Ａ図）及び内部（８図）のＸ線回折図を示す。 （以　」二） 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■　リーノトライ・ト結晶又杜／及びβ−ワラストナイ
   ト結晶を主成分とする珪酌カルシウム結晶が集合して形
   成された二次粒子が相互に連結して構成されたり一ノト
   ライト結晶とβ−ワラストナイト結晶とを主成分とする
   珪酸カルシウム結晶の混合物よ！ｌｌ成る成形体であっ
   て、該成形体の内部と表面とをＸ線回折させた時 Ｘｚ　＞Ｘｉ≧０で且ッＦｉ　＞Ｗｘ≧０で表わされる
   関係を満足するものであることを特徴とする軽量珪酸カ
   ルシウム成形体。