JPS6117463A

JPS6117463A - 無機質複合成形体の製造法

Info

Publication number: JPS6117463A
Application number: JP13822484A
Authority: JP
Inventors: 輝高橋; 数雄柴原; 森本　勝広; 三摩　博将; 和彦久保
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 1984-07-03
Filing date: 1984-07-03
Publication date: 1986-01-25
Also published as: JPH0522664B2

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、広い温度範囲で断熱性能の極めて優れた、し
かも軽量にして実用的曲げ強さを有する無機質複合成形
体を製造しつる新しい方法を提供するものである。

断熱材は軽量であること、断熱性に優れていること、耐
火性の大きいこと、ハンドリングや振動に耐えて高強度
であること等の多くの機能を有することが望まれる。特
に断熱性能は重要である。

そのため、たとえばシリカ・エアロゲル粒子と繊維を基
材として乳白剤を含有させて断熱性能を改良した断熱材
の例（特公昭４９　＝　２６５４６号及び特公昭５１−
４００８８号）があるが、これらには強度が小さいとい
う欠点があった。

又一方、今日広く用いられている珪酸カルシウム系の断
熱材については、珪酸カルシウムに不活性な物質を含有
させることによって断熱性能の改良が試みられている（
米国特許８００１８８２号、特開昭５８−４５１４５号
、特開昭５８−４９６５４号及び特開昭５８−１４５６
ｆｉ２号）。これらは、強度は実用上満足出来るが、尚
広い温度範囲においての断熱性能が不十分であった。

本発明者は、上記欠点をことごとく改良すべく鋭意研究
し、次のことを見い出した。

即ち、珪酸原料、石灰原料、不活性物質及び水より°な
る原料スラリーを加圧上加熱撹拌しながら水熱合成反応
せしめて得られる珪酸カルシウム結晶と不活性物質より
なる水性スラリーに、特に非晶質シリカを主成分とする
物質を添加混合し、該混合物を成形、乾憧することによ
り、広い温度範囲に於いて断熱性能にぎれ、且つ高強度
の珪酸カルシウム系成形体が収得できることを見い出し
、これに基づ〈発明について別途出願した（特願昭５８
−２２０８４８号）っ一方保温施工を要する重油タンク、原油タンク、蒸気管
、吸排水管、燃料管、ボ・ｆラー、煙道、熱交換器等の
機器、設備においては、一般に低温域（使用温度：常温
〜１５０°Ｃ）乃至中６１Ｉ域（使用温度：　１５０〜
６００８Ｃ）の保温が最も重要であり、この低温域から
中温域での熱伝導率の低減化が要望されている。

本発明者は、上記要望に答えるべく、特に低温域から中
温域にかけて、更に一段と断熱性能の向上を図ることを
目的として種々研究を続けた。その結果、珪酸カルシウ
ム結晶と不活性物質よりなる水性スラリーを水溶性硫酸
塩にて処理した後成形するか、上記水性スラリーを成形
、乾燥した後水溶性硫酸塩にて処理することにより目的
が達成でき、断熱性能に極めて優れ、且つ軽量にして十
分な実用的曲げ強さを有する成形体を収得できることを
見い出し、これに基づき本発明を完成した。

本発明は、珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりなる水
性スラリーを、水溶性硫酸塩にて処理した後成形、乾燥
するか、又は上記水性スラリーを成形、乾燥した後、水
の存在下に上記硫酸塩と接触せしめ次いで乾燥すること
を特徴とする無機質複合成形体の製造法に係る。

本発明に於いて使用される珪酸カルシウム結晶と不活性
物質よりなる水性スラリーは、（イ）珪酸原料、石灰原
料及び水よりなる原料スラリーを、加圧下血熱位拌しな
がら水熱合成反応せしめて得られた珪酸カルシウム結晶
の５〜１５０μｍの大きさのほぼ球状の二次粒子よりな
る水性スラリーに上記不活性物質を添加混合するか、又
は（ロ）珪酸原料、石灰原料、不活性物質及び水よりな
る原料スラリーを、加圧上加熱撹拌しながら水熱合成反
応せしめることにより製造できる。

前者の方法で製造された珪酸カルシウム結晶と不活性物
質よりなる水性スラリーを、炉布を用いて濾過すると、
Ｐ液は不活性物質の色に着色するが、後者の方法で製造
された珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりなる水性ス
ラリーをＰ布ｒ用いて濾過すると、Ｐ液は澄んでいる。

このことより、後者の方法に於いて、不活性物質は生成
する５）１５０μｍの大きさの珪酸カルシウム結晶の二
次粒子中に包含されて存在しているか、又は該粒子に何
等かの力で付着１．て存在しているものと考えられる。

本発明製造法においては、上記ピ）及び（ロ）の方法に
より街られる水性スラリーのいずれも使用できるが、（
ロ）により得られる水性スラリーを出発スラリーとした
場合は、特に軒頃にて曲げ強さの太き　−い成形体が収
得でき、有利である。これは、上記の通り不活性物質が
珪酸カルシウム納品の二次粒子中に包含されて存在して
いるか、又は該粒子に何等かの力で付着して存在してい
るためと考えられる。

効に使用でき、伝えば結晶質珪酸原料として珪石、珪砂
等と１又無定形珪酸原料としてシリカゲル、シリカフラ
、ノー、ホワイトカーボン、珪か土等を例示出来る、また、石灰原料としても従来から使用されてきたものが
いずれも使用でき、例えば、生石灰、消石灰ミカーバイ
ト滓等を例示出来る。

上記原料スラリーを調製する際の水の量は、原料スラリ
ーの固形分に対して通常５重縁倍以上とする。より軽＋
ｊ１な成形体、例えば密度０．２　ｙ／ｃｍ３以下程度
の軽量成形体を製造する場合には、水の量を１５重量倍
以上とするのが好ましい。

また、上記珪酸原料と石灰原料のＣａ　Ｏ／Ｓ　＋　０
２モル比は、トベルモライト結晶を合成しようとする場
合は０．７０〜０．９０程度、ゾノトライト結晶を合成
しようとする場合は０．９０〜１．１５程度である。

かくして調製された原料スラリーは、撹拌下に水熱合成
反応に供される。この反応は通常４　ｋｇＩ／ｃｍ　２
以上、好ましくは６ｋｙ／ｃｍ２以上の飽和水蒸気圧下
で行なわれる。この反応によりトベルモライト結晶及び
／又はゾノトライト結晶が合成される。

本発明に於いて上記水熱合成反応の前又は後に配合され
る不活性物質としては、断熱性向１作用を有し且つ珪酸
カルシウムに対して不活性な物質を使用する。この様な
物質としては、活性炭、木炭、石炭、カーボンブランク
、黒鉛等の炭素を主成分とする物質、炭化珪素、炭化硼
素、炭化チタン等の炭化物、窒化珪素、窒化硼素、窒化
チタン等の窒化物、珪化カルシウム等の珪化物、酸化鉄
、酸化チタン、酸化錫、酸化マンガン等の金属酸化物を
例示でき、これ等は１種又は２種以上混合して使用され
る。

また粒径としては」常１５０μｍ以下好ましくは１００
μｍ以下のものが使用される。

本発明における上記不活性物質の配合量は、成形体中の
含有量が２〜７０重量％程度、好ましくは５〜６０重量
％の範囲となるように配合される。

この際配合量が上記範囲外の場合には断熱性能の向上が
認められなくなり、さらに配合量が７０重量％より多く
なると曲げ強さの低下が著しくなる。

かくして調整された珪酸カルシウム納品と不活性物質よ
りなる水性スラリーには、必要に応じ、成形に先立ち各
種繊維質物質、粘土、セメント等の通常の添加材を添加
することができる。

本発明に於いては、次いで上記珪酸カルシウム結晶と不
活性物質よりなる水性スラリーを水溶性硫酸塩にて処理
した後成形、乾燥するか、又は上記水性スラリーを成形
、乾燥した後水の存在下に上記硫酸塩と接触せしめ次い
で乾燥することにより、断熱性が更に向上した無機質複
合成形体を収得することが出来る。

本発明における水溶性硫酸塩としては、アルミニウム、
鉄、銅、マグネシウム、亜鉛、チタン、ニッケル、錫、
マンガン、カリウム、ナトリウム等の硫酸塩を例示出来
、これらの少くとも１種を用いる。これ等のうち特に硫
酸アルミニウム、硫酸チタン及び硫酸鉄が好ましいう珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりなる水性スラリー
を水溶液硫酸塩にて処理する際は、該硫酸塩はそのまま
添加するか水溶液として添加される。一方、上記水性ス
ラリーを成形、乾燥したものを一］二記硫酸塩と接触せ
しめる際は、舷硫酸塩の水溶液中に浸漬すれば良い。こ
の際の硫酸塩の濃度は特に限定されず適宜決定すれば良
い。また、上記硫酸塩の処理量は特に限定されないが、
通常珪酸カルシウドの少くとも５％程度好ましくは２５
％以上が反応するに必要な量とすればよむ九〇この際の
珪酸カルシウムと硫酸塩との反応は、常圧、常温で行な
えば充分であるが、加圧、加温により反応を促進するこ
とも出来る。反応時間は使用する硫酸塩の種類や量に依
り変動するが、通常数分〜数時間程度である。

上記反応により、後記実施例に示す様に、珪酸カルシウ
ムの一部又は全部が硫酸カルシウムに変化するが、球状
二次粒子の形態は実質的に保持されている。

上記硫酸塩処理により、得られる成形体の断熱性能゛は
、更に向上する。特に低温域から中温域にかけての向上
が著しい。曲げ強度において若干の低下が見られるが、
充分に実用的強度を保持している。

かくして得られる本発明無機質複合成形体は、低温から
高温に至るまでの広い温度範囲に於いて極めて優れた断
熱性能金有しており、しかも軽量にして十分なる曲げ強
さを保持したものであり、断熱材、保温材として好適に
使用できる。

実施例以下に実施例を示して本発明を具体的に説明する。但し
下記例における部または％は夫々重爪部または重量％を
示し、また各腫物性は夫々次のような方法で測定したも
のである。

０曲げ強さ・・ＪＩＳ　　Ａ　　９５１０　　の方法に
準する。

０熱伝導率・・ＪＩＳ　　Ａ　　９５１０の円筒法に準
する。

実施例１生石灰（Ｃａ０９５％）８７．８　　部を８０℃の温水
４４８部中で消和して得た石灰乳に平均粒子径７．０部
ｍの珪石粉末（５Ｉ０２９４％）４０．４　部と酸化鉄
粉末（ヘマタイト、平均粒子径０．５１μｍ）２２．３
部を加え、更に水を加えて、全体の水量を固形分の１５
重量倍となるように混合して原料スラリーを得、これを
飽和水蒸気圧１２　ｋｙ／ｃｍ２　温度１９１０Ｃでオ
ートクレーブ中で回転数４　Ｏｒ、ｐ訓で撹拌翼を回転
しながら撹拌し、４時間水熱合成反応を行ってスラリー
を得た。

上記で得たスラリーを１００°Ｃで２４時間乾燥して、
Ｘ線回折により分析した所、ゾノトライト結晶とへマタ
イト結晶のピークが認められた。

次いで上記スラリーに、該スラリー中の珪酸カルシウム
の約半分（Ｎｏ、　ｌ　）及び全部（ＮＯ，２・）が反
応するのに必要な量の硫酸アルミニウム溶液（ＳＯ２濃
度で１８％）を混合してスラリーを得た。

上記で得たスラＩＪ−ｔ１００°Ｃで２４時間乾燥して
、Ｘ線回折により分析した所、Ｎ００１ではジノトライ
士結晶、ヘマタイト結晶及び硫酸カルシウム結晶のピー
クが、Ｎｏ、２ではへマタイト結晶及び硫酸カルシウム
結晶のピークが認められた。また、上記スラリーをスラ
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
５〜１５０μｍの球状二次粒子が認められた。また、上
記スラリーをＰ布を用い′Ｃ濾過するとＰ液は澄んでい
た。

次いで、上記で得たスラリー９０部（固形分）にガラス
繊維７部及びポルトランドセメント８部を加えてプレス
成形し、１００’Ｃで乾燥して、内径１１４ｍｍ、厚さ
５０ｍｍ、長さ６１０　ｍｍ　Ｏ筒状成形体（Ｎｏ、　
１及びＮｏ、　２　＞を得た。

得られた成形体の物性は第１表の通りであった。

第１表尚、第１表の試料ＮＯ，８は、上記で得られたゾノトラ
イト結晶とへマタイト結晶よりなる水性スラリーに上記
と同様の添加物を加えて、成形した成形体であって、比
較のために示すものである。

実施例２実施例１と同様にして得られたゾノトライト結晶とへマ
タイト結晶よりなる水性スラリーに、該スラリー中の珪
酸カルシウムの約半分が反応するのに必要な量の硫酸第
一鉄を粉末のまま投入して、スラリーを得た。

上記で得たスラリーを１００°Ｃで２４時間乾燥して、
Ｘ線回折により分析した所、ゾノトライト結晶材、ヘマ
タイト結晶及び硫酸カルシウム結晶のピークが認められ
た。また、上記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５〜１５０μｍの球状二
次粒子が認められた。

また、上記スラリーを炉布を用いて濾過するとろ液は澄
んでいた。

次いで、上記で得たスラリー９０部（固形分）にガラス
繊維７部及びポルトランドセメント８部を加えてプレス
成形し、１００°Ｃで乾燥して、内径１１４ｍｍ、厚さ
５０ｍｍ、長さ６１０ｍｍの筒状成形体を得た。

得られた成形体の物性は第２表の通りであった。

第２表（以上）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりなる水性ス
ラリーを、水溶性硫酸塩にて処理した後成形、乾燥する
か、又は上記水性スラリーを成形、乾燥した後、水の存
在下に上記硫酸塩と接触せしめ次いで乾燥することを特
徴とする無機質複合成形体の製造法。
（２）不活性物質が炭素を主成分とする物質、炭化物、
窒化物、珪化物及び金属酸化物の少くとも１種である特
許請求の範囲第１項記載の無機質複合成形体の製造法。