JPS6143304B2 - - 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法に関する
ものである。詳しくは、嵩比重0.25〜0.7で、耐
火性、耐熱性、機械的強度及び寸法安定性の優れ
た、従つて耐火被覆材、耐火断熱材として好適な
珪酸カルシウム成形体の製法に関するものであ
る。 珪酸カルシウム成形体とくにゾノトライトを主
成分とするものは1000℃以上の耐熱性を有するた
め耐火被覆材、耐火断熱材として好適である。一
般に耐火被覆材、耐火断熱材に用いられる珪酸カ
ルシウム成形体は熱伝導度の低いものが要求され
る。このためには嵩比重の低い成形体を製造する
ことが必要であるが、嵩比重が低下すると強度も
低下するので前記した用途に好適な成形体を製造
することは極めて困難である。 この点に鑑み本発明者らは鋭意研究した結果、
特定の珪酸カルシウム水和物を含むスラリーを成
形した後水蒸気養生すれば、公知の方法により得
られる珪酸カルシウム成形体に比し同嵩比重であ
ればより高い曲げ強度を有し、同程度の曲げ強度
であればより低い嵩比重を有する珪酸カルシウム
成形体が得られることを見出し本発明に到達し
た。 すなわち、本発明の要旨とするところは、水中
に分散させた石灰質原料と珪酸質原料とを加熱下
反応させて得られる平均粒子径が20〜100μで沈
降体積が18cm²／ｇ以上であるトバモライトグルー
プの化合物からなる珪酸カルシウム水和物を含む
水性スラリーを、最終的に得られる成形体の嵩比
重が0.25〜0.7となるように脱水成形した後、加
圧下で水蒸気養生することにより珪酸カルシウム
水和物の結晶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法に存する。 以下、本発明を詳細に説明するに、本発明方法
において珪酸質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
ロセスで副生す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）等の工業副産物が用い
られる。また、石灰質原料としては生石灰、消石
灰、カーバイト滓等の周知のものがいずれも使用
できるが、生石灰がとくに好適である。石灰質原
料は予じめ石灰質原料に対して10重量倍以上、好
ましくは15〜40重量倍でかつ30〜100℃、好まし
くは40〜95℃の温度の水中で式（） θ・Ｔ≧20、好ましくは300≧θ・Ｔ≧40
…() （式中、θは水温（℃）を示し、Ｔは撹拌所要
時間（時間）を示す。）を満足する時間撹拌し分
散させておいたものを使用すると、さらに好まし
い。 珪酸質原料と石灰質原料の配合モル比（Cao／
SiO₂）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、結晶性トバモライトを
所望する場合、普通0.7〜1.0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15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。 勿論両原料を分散させるのに石灰質原料含有ス
ラリー中の水では不十分なときは更に水を加えて
もよい。 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結晶を含む水性スラリ
ーが得られる。水性スラリー中の珪酸カルシウム
水和物結晶の平均粒子径は20〜100μ好ましくは
35〜85μであることが必要である。平均粒子径が
20μより小になると成形時の作業性が悪くなり成
形圧が高くなるため得られる成形体が層状に剥離
することがある。また平均粒子径が100μより大
になると高強度の成形体を得ることができない。
なお、ここで平均粒子径とは水性スラリーの顕微
鏡写真より粒子径を実測したものの平均値であ
る。粒子径を制御する方法としては原料である石
灰質原料として粒子径の小さいものを使用すると
か、珪酸カルシウム水和物を得る反応時に撹拌動
力を大にするとかいつた方法があり、これらを適
宜組合せることにより所望の粒子径を得ることが
できる。また、水性スラリー中の珪酸カルシウム
水和物結晶の沈降体積は18cm³／ｇ以上、好ましく
は19cm³／ｇ以上、最適には20〜30cm³／ｇであるこ
とが必要である。沈降体積が18cm³／ｇより低い場
合には高強度の成形体は得られない。 ここで沈降体積とは次式（）によつて算出さ
れる値である。 沈降体積＝Ｖ／Ｗ ……() 式（）においてＷは原料固形分（例えば生石
灰＋珪酸質原料）の総重量（生石灰以外の石灰質
原料を用いる場合には生石灰に換算して総重量を
求める。）であり、Ｖは反応後得られたスラリー
を24時間静置後に沈降した固形分が占める体積で
ある。実際には通常次のようにして求める。まず
反応後得られた総重量W₀gのスラリーからW₁g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V₁cm³を測定し、次
式（）より算出する。 なお、Ｗは式（）と同義で原料の総重量を示
す。 沈降体積を15cm³／ｇ以上にする方法としては、
反応を撹拌下、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、従つて反応は加圧下で実施される。 更にスラリー中の珪酸カルシウム水和物結晶は
トバモライトグループの化合物であることが必要
である。 珪酸カルシウム水和物結晶は種々知られてお
り、一般にテーラー（H.F.W.Taylor）著「ザケ
ミストリーオブセメント（The Chemistry
ofCements）」第１巻第182頁表に示す分類に従
つて整理される。トバモライトグループの化合物
にはトバモライトゲル、Ｃ―Ｓ―Ｈ（）、Ｃ―
Ｓ―Ｈ（）及び結晶性トバモライトが含まれる
が、そのいずれであつてもよい。珪酸カルシウム
水和物結晶は、トバモライトゲル→Ｃ―Ｓ―Ｈ
（）→Ｃ―Ｓ―Ｈ（）→11Åトバモライト
（結晶性トバモライト）→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、結晶は矢（→）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、通常トバモライトグループの化合
物が得られる。しかし、反応温度がとくに高かつ
たり反応時間がとくに長いとゾノトライトが得ら
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
して結晶性トバモライトを所望する場合には、ス
ラリー中の珪酸カルシウム水和物はトバモライト
ゲル、Ｃ―Ｓ―Ｈ（）またはＣ―Ｓ―Ｈ（）
であることが必要である。 この方法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３つの条件を満足することが必
要であり、このいずれか１つ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
ことができなくなる。 このようなスラリーは常法に従つて補強繊維を
添加した後、得られる成形品の嵩比重が0.25〜
0.7となるように加圧脱水成形される。勿論、補
強繊維はスラリー製造前に予め添加しておいても
よい。その際の圧力は通常１〜200Kg／cm²Ｇの範
囲であり、成形体の嵩比重の調整は加圧成形機の
ピストンストロークの調整により行なわれる。嵩
比重が0.25より小の時は十分な強度を有する成形
体が得られず後述するような用途に使用すること
が難しい。補強繊維としては周知の種々のものが
いずれも使用でき、例えば石綿、岩綿、ガラス繊
維等が使用される。普通、最終成形品中に0.5〜
10重量％含有するように添加される。 次いで得られた成形体を常法に従つて加圧下で
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、トバモライ
トゲル、Ｃ―Ｓ―Ｈ（）またはＣ―Ｓ―Ｈ
（）の場合は結晶性トバモライトまたはゾノト
ライトに、結晶性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により嵩密度が低く機械的
強度の優れた成形体を得ることができる。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５〜50Kg／cm²Ｇ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12〜40
Kg／cm²Ｇ、結晶性トバモライトを所望する場合に
は６〜30Kg／cm²Ｇ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結晶性トバモライトが得
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、また結晶性トバモライト
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。 高耐熱性の要求される用途においてはゾノトラ
イトに転移させることが好ましい。 以上本発明について詳細に説明したが、本発明
方法によれば嵩比重0.25〜0.7で比強度（＝曲げ
強度（Kg／cm²）／嵩比重）が100Kg／cm²以上の高
い曲げ強度を有する珪酸カルシウム成形体が安定
して得られる。しかも得られる成形体は断熱性の
点でも極めてすぐれており、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、加熱炉、乾燥炉、ダクト、アルミニウム工
業における各種工業用耐火断熱材や、耐火性能を
有する耐火間仕切壁、耐火被覆板などの建材用耐
火断熱材として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
るか、本発明はその要旨をこえない限り以下の実
施例に限定されるものではない。 なお、実施例中「部」及び「％」とあるは夫夫
「重量部」「重量％」を示す。 実施例１〜７及び比較例１〜７ 第１表に示す量の生石灰（CaO98％）を第１表
に示す量の水に添加し、第１表に示す条件で撹拌
し石灰質原料含有スラリーを製造した。このスラ
リーに第１表に示す種類及び量の珪酸質原料を添
加した後、総水量が固形分に対し25重量倍になる
ように水を加えた。珪酸質原料としては実施例３
〜６及び比較例１においては湿式燐酸副生シリカ
（組成SiO₂97.8％、Al₂O₃0.4％、灼熱減量1.5％）
を用い、実施例１〜２、７及び比較例２〜７にお
いては珪石（東海工業製、商標伊豆特粉(D)、組成
SiO₂97.0％、Al₂O₃1.2％、Fe₂O₃0.15％）を用い
た。 次に、得られた石灰質原料及び珪酸質原料を含
む懸濁液をオートクレーブ中で第１表に示す条件
で反応させたところ、第１表に示す性状の珪酸カ
ルシウム水和物を含む水性スラリーが得られた。 前記珪酸カルシウム水和物を含む水性スラリー
に予め水によく分散させた耐アルカリガラス繊維
（セントラルガラス社製、RCS25―（04B9）２部
を添加した後、脱水成形した。この成形体をオー
トクレーブに仕込み、水蒸気圧18Kg／cm²Ｇ、09℃
の条件下で４時間水蒸気養生した後、150℃で８
時記乾燥した。この珪酸カルシウム成形体の主成
分である結晶のタイプ、嵩比重、曲げ強度及び比
強度を第１表に示した。 【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水中に分散させた石灰質原料と珪酸質原料と
   を加熱下反応させて得られる平均粒子径が20〜
   100μで沈降体積が18cm／ｇ以上であるトバモラ
   イトグループの化合物からなる珪酸カルシウム水
   和物を含む水性スラリーを、最終的に得られる成
   形体の嵩比重が0.25〜0.7となるように脱水成形
   した後、加圧下で水蒸気養生することにより珪酸
   カルシウム水和物の結晶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法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の珪酸カルシウム
   成形体の製法において、石灰質原料を予じめ石灰
   質原料に対して10重量倍以上でかつ30〜100℃の
   温度の水中で式（） θ・Ｔ≧20 ………() （式中、θは水温（℃）を示し、Ｔは撹拌所要
   時間（時間）を示す）を満足する時間撹拌し分散
   させておく方法。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の珪
   酸カルシウム成形体の製法において、水性スラリ
   ー中の珪酸カルシウム水和物がトバモライトゲ
   ル、Ｃ―Ｓ―Ｈ（）及びＣ―Ｓ―Ｈ（）から
   なる群より選ばれたものである方法。 ４ 特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれ
   かに記載の珪酸カルシウム成形体の製法におい
   て、水蒸気養生後の成形体がゾノトライトよりな
   る方法。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
   かに記載の珪酸カルシウム成形体の製法におい
   て、石灰質原料が生石灰である方法。 ６ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれ
   かに記載の珪酸カルシウム成形体の製法におい
   て、珪酸カルシウム水和物を含む水性スラリーに
   補強繊維を加える方法。