JPS6151337A - 珪酸カルシウム系成形体 - 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、断熱性能の極めて優れた、しかも軽量にして
高い曲げ強さを有する珪酸カルシウム系成形体を提供す
るものである。

珪酸カルシウム成形体は、軽量であること、断熱性に優
れていること、耐火性の大きいこと、その他数多くの特
性を存するがために、各種の分野に於いて広く利用され
ているものである。

従来技術及びその欠点 珪酸カルシウム成形体を保温材、断熱材として使用する
場合には、特に断熱性能を向上させる必要があるが、こ
れは成形体の密度に大きく依存しているものである。即
ち、密度の小さい成形体は、低温では熱伝導率が小さい
ものの高温になるにつれて急激に大きくなる傾向があり
、逆に密度の大きい成形体では、低温では熱伝導率が大
きいものの温度の上昇に伴うその増加率は緩慢であるた
め、高温では密度の小さい成形体より熱伝導率が小さく
なる場合がある。このような現象は、温度の４乗に比例
して増加する輻射伝熱が空隙の多い低密度成形体はど顕
著に影響してくるため生じるものと考えられる。

このため、輻射エネルギーを吸収、散乱または反射する
ような物質を成形体に含有せしめることにより、輻射伝
熱を低下させようとする方法が、米国特許８００１８８
２号、特開昭６８−４５１４５号、特開昭５８−４９６
５４号及び特開昭５８〜１４５６５２号によって開示さ
れ、高温域での断熱性能が改警されるに至った。

また、輻射エネルギー吸収、散乱または反射物質として
、炭素、炭化物、窒化物及び金属酸化物等が示された。

しかしながら、これらの方法には、上記輻射エネルギー
吸収、散乱または反射物質の添加量を増大させるのに伴
って、成形体の強度が著しく低下するという欠点があっ
た。

本発明者は、上記欠点が解消され、軽量にして十分なる
強度を有し、尚且つ断熱性能の優れた成結果、上記添加
物質の内珪酸カルシウム結晶水熱合成時及び珪酸カルシ
ウム結晶水性スラリーに不活性な物質と珪酸カルシウム
結晶との混合層を成形体の少くとも１表面層に形成させ
ることにより、曲げ強さの低下を極力抑えることが可能
であることを見出し、芸に本発明を完成するに至った。

発明の構成及び効果 本発明は、珪酸カルシウム系成形体の少くとも１表面層
に、珪酸カルシウム結晶と不活性物質との混合層を形成
せしめたことを特徴とする珪酸カルシウム系成形体に係
る。

本発明の珪酸カルシウム系成形体においては、珪酸カル
シウム結晶と不活性物質との混合層を少くとも１表面層
に形成させたことにより、断熱性を向上させた上で成形
体全体の曲げ強さの低下を顕著に抑制できる。

本発明に初ける不活性物質は、輻射エネルギー吸収、散
乱または反射物質であって珪酸カルシウム結晶水熱合成
時及び珪酸カルシウム結晶水性スラリーに不活性なもの
である。具体的に社、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、酸化錫、酸化ジルコニウム、酸化
チタン、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、粒径としては通常１５０μｍ以下程度好ましくは
１００μｍ以下のものが適当である。

上記不活性物質は、混合層中の含有量が２〜３゜８０重
量％好ましくは５〜４０重量％の範囲となるように添加
される。この際添加量が上記範囲外の場合には、断熱性
能の向上が充分でないので好ましくない。

ｉｔ）　　珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりなる水
性スラリーを用いる場合・・・（ａ）上記水性スラリー
の他に珪酸カルシウム結晶よりなる水性スラリーを調製
する。（ｂ）次いで、上記水性スラリーのいずれか一方
を型に流し込み、プレス脱水成形し、その上に他方の水
性スラリーを流し込んで成形した後乾燥する。

或いは、上記２種の水性スラリーをそれぞれプレス脱水
成形し、これらの成形体を耐熱性接着剤を用いて接合さ
せることによっても製造できる。この際の耐熱性接着剤
としては、従来よラム系のものが例示できる。

（２）　　珪酸カルシウムゲル又は（及び）珪酸カルシ
ウム準結晶と不活性物質よりなる水性スラリーを用いる
場合・・・（ａ）上記水性スラリーの他に珪酸カルシウ
ムゲル又は（及び）珪酸カルシウム準結晶よりなる水性
スラリーを調製する。（ｂ）次いで、上記水性スラリー
のいずれか一方を型に流し込み、プレス脱水成形し、そ
の上に他方の水性スラリーを流し込んで成形した後水蒸
気養生し、次いで乾燥する。

本発明に於いて使用される珪酸カルシウム結晶よりなる
水性スラリー或いは珪酸カルシウムゲル又は（及び）珪
酸カルシウム準結晶よりなる水性スラリーは、珪酸原料
、石灰原料及び水よりなる原料スラリーを、加圧下又は
常圧上加熱撹拌しながら水熱合成反応せしめることによ
って製造できる。この反応においては、まず珪酸カルシ
ウムゲルが生成し、次にｃ　Ｓ　Ｈ（ＩＩ）、ｃｓｕ（
Ｉ）等の珪酸カルシウム準結晶が生成し、最終的にトベ
ルモライト、ゾノトライト等の珪酸カルシウム結晶が生
成する。従って、水熱合成反応の反応条件を適宜調節す
ることによって上記各水性スラリーを調製することがで
きる。具体的な反応条件は、目的とすトベルモライト又
は（及び）ゾノトライト結晶を得ようとする場合は、通
常６　ｋｇ、／ｃｍ２　以上の飽和水蒸気圧下で行なわ
れる。

上記各水性スラリーの内、珪酸カルシウム結晶よりなる
水性スラリーは、珪酸カルシウム結晶よりなる５〜１５
０μｍの大きさのほぼ球状の二次粒子と水より構成さ−
れているものである。

不活性物質を含存する水性スラリーを製造する場合にお
ける不活性物質の添加時期は、水熱合成反応の前でも後
でも良い。

即ち、珪酸カルシウム結晶と不活性物質よりなる水性ス
ラリー又は珪酸カルシウムゲル若しくは（及び）珪酸カ
ルシウム準結晶と不活性物質よりなる水性スラリーは、
珪酸カルシウム結晶よりなる水性スラリー又は珪酸カル
シウムゲル若しくは（及び）珪酸カルシウム準結晶より
なる水性スラリーに不活性物質を添加、混合して製造す
るか、或いは珪酸原料、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下又は常圧上加熱撹拌しなが
ら水熱合成反応せしめることによって製造できる。

上記において用いられる珪酸原料としては、従来よりこ
の種珪酸カルシウム成形体製造用に使用されて来−たも
のをいずれも有効に使用でき、例えば結晶質珪厳原料と
して珪石、珪砂等を、また無定形珪酸原料としてシリカ
ゲル、シリカフラワー、ホワイトカーボン、珪藻上等を
例示できる。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
、カーバイト滓等を例示できる。

さらに、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重量倍以上とするの
が適当である。また、上記珪酸原料と石灰原料のＣａＯ
／Ｓ　３０ｇ　　モル比は通常０．７０〜１．１５程度
とするのが適当である。

かくして、前記（１）及び（２）で使用される各種水性
スラリーが製造できる。

また、前記（２）の製法を用いる場合は、水性スラリー
を成形後見に水蒸気養生する必要があり、これにより珪
酸カルシウムゲル又は（及び）珪酸カルシウム準結晶は
、トベルモライト、ゾノトライト等の珪酸カルシウム結
晶に転移するものである。

また、本発明では必要に応じ成形に先立ち、上記各種水
性スラリーに、例えば繊維質物質、粘土、セメント等の
添加材を添加することができる。

かくして得られた各種水性スラリーは、前記（１１又は
（２）に示される方法によって成形又は成形及び水蒸気
養生される。

本発明の成形体に初ける珪酸カルシウム結晶と不活性物
質との混合層の厚さは特に限定されず、必要とされる断
熱性、曲げ強さ等に応じて表置から任意の厚さにするこ
とができ、全体の厚さの半分以上であっても良い。通常
は、該層中の不活性物質の含有量が少ない場合は厚くし
た方が良い。

本発′明の珪酸カルシウム系成形体の製法の内、特に前
記（１）の方法で、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
熱合成反応させて得た水性スラリーを用いる場合は、不
活性物質が生成する珪酸カルシウム結晶の二次粒子中に
包含されているか、又は該粒子に何等かの力で付着して
存在するため、成形時に不活性物質が脱けることがなく
、又成形性も良好であるなどの利点を有する。

かくして得られる本発明の成形体は、軽量にして、十分
なる曲げ険さを有し、尚且つ断熱性能の極めて優れたも
のであり、断熱材、保温材として有用なものである。本
発明の成形体を使用するに当っては、珪酸カルシウム結
晶と不活性物質との混合側を熱源側に配置するのが好ま
しく、それによって断熱性能を最も効率的に発揮させる
ことができる。

以下に実施例を示しで、本発明を具体的に説明する。但
し、下記例に於ける部又は％は夫々重量部又は重量％を
示し、又各種物性は夫々次のような方法で測定したもの
である。

ビ）曲げ強さ・・・ＪＩＳ　Ａ　９５１０の方法に準す
る。

（ロ）熱伝導率・・・８００　Ｘ　８００　Ｘ　５０　
ｍｍの成形体を作製し、不活性物質を含有している場合
は、同物質を含む面を加熱面として電気炉で加熱し、加
熱面と反対の面より放散している熱量を熱流計（昭和電
工製）を用いて測定し、これより平均温度４５０’Ｃに
於ける熱伝導率を求めた。

実施例１ 生石灰（Ｃａ０９５％）４８部を８０°Ｃの温水５７６
部中で消和し、ホモミクサーにて水中で分散させて得た
石灰乳に平均粒子径７μｍの珪石粉末（５ｉ０２９４％
）５２部を加えて全体の水量を固形分の２０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　ｋｇ／ｃｍ”、温度１９１°Ｃでオートクレー
ブ中で回転数４　Ｏｒ、ｐ、ｍ、で撹拌翼を回転しなが
ら撹拌し５時間水熱合成反応を行ってゾノトライト結晶
よりなるスラリーを得た。

次いで、上記スラリー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部を添加、混合してス
ラリーＡを得た。同じく上記スラリー８０部（固形分）
に、酸化鉄粉末（ヘマタイト、粒径４４μｍ以下）１０
部、上記と同様のガラス繊維７部及びポルトランドセメ
ント８部を添加、混合してスラリーＢを得た。

さらに上記スラリー７０部（固形分）に酸化鉄粉末２０
部を添加する以外上記と同様にしてスラリー〇を得た。

次いで上記で調製されたスラＩＪ−Ａを型に流し込みプ
レス脱水成形し、１００°Ｃで乾燥して３００×８００
　Ｘ　５０　ｍｍの成形体（’−ＮＯ，１）を得た。同
様にしてスラリーＢより同形状の成形体（ＮＯ，２）を
得た。

さらにスラリー７０部（固形分）を型に流し込み４０　
ｍｍの厚みまでプレス脱水成形した後、その上にスラ！
Ｊ−Ｃ４０部（固形分）を流し込み、さらにプレス脱水
成形し、１００’Ｃで乾燥して上記と同形状の本発明成
形体（ＮＯ，８）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 但し、第１表中試料Ｎｏ、　１及び２は、比較のために
示すものである。

上記第１表より、ヘマタイトを１０％均一に含有せしめ
た成形体Ｎｏ、　２　Ｋ比べ、ヘマタイト２０％含有せ
しめてなる珪酸カルシウム層を表面に形成せしめた成形
体Ｎｏ、　８の方が同程度の熱伝導率でありながら、曲
げ強さが大きく、尚且つ全成形体中のへマタイト量が少
ないことが判る。

実施例２ 実施例１で記載したスラリーＣよりａｏｏ　ｘ　ａｏ。

Ｘ５０　ｍｍの成形体（ＮＯ，４）を得、さらに、実施
例１で記載したスラＩＪ−Ａ４０部（固形分）を型に流
し込み８０ｍｍの厚みまでプレス脱水成形した後、その
上に実施例１で記載したゾノトライト結晶よりなるスラ
リー６０部（固形分）に酸化鉄粉末（ヘマタイト、粒径
４４μｍ以下）８０部及びガラス繊＃ｉ７部並びにポル
トランドセメント８部を添加、混合して調製したスラリ
ー６０部（固形分）を流し込みプレス脱水成形後乾燥し
て上記と同形状の本発明成形体（ＮＯ，５）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 但し、第２表中試料Ｎ００４は、比較のために示すもの
である。上記第２表より、ヘマタイトを２０％均一に含
有せしめた成形体Ｎ００４に比べ、ヘマタイトを８０％
含有せしめてなる珪酸カルシウム層を表面に形成せしめ
た成形体Ｎｏ、　５の方が同程度の熱伝導率でありなが
ら、曲げ強さが太きく、尚且つ全成形体中のへマタイト
量が少ないことが判る。

実施例８ 生石灰（Ｃａ０９５％）を８０°Ｃの温水中で消和し、
ホモミクサーにて水中で分散させて得た石灰乳に実施例
１と同様の珪石粉末をＣａｂ／Ｓ　ｉ０２モル比が１．
００となるように加えさらに所定量（原料固形分中２２
．２２％と８８．８８％）の窒化ケイ素粉末（粒径４４
μｍ以下）及び水を添加して全体の水量が固形分の２０
重量倍となるように混合して原料スラリーを得、これを
実施例１と同様の条件で水熱合成反応せしめてゾノトラ
イト結晶及び窒化ケイ素結晶よりなる２種類のスラリー
を得た。

上記で得た前者のスラリーに、実施例１と同様のガラス
繊維７部及びポルトランドセメント８部を添加混合して
スラリーＤ（窒化ケイ素含有量２０％）を及び後者のス
ラリーに、実施例１と同様のガラス繊維７部及びポルト
ランドセメント８部を添加混合してスラリーＥ（窒化ケ
イ素含有量８０％）を得た。

次いで上記で調製されたスラリーＤを型に流し込みプレ
ス脱水成形し、１００°Ｃで乾燥して８００　Ｘ８００
　Ｘ　５０　ｍｍの成形体（Ｎｏ、６）を得た。さらに
実施例１と同様にして得られたスラ’Ｊ−Ａ４０部（固
形分）を型に流し込み８０　ｍｍの厚みまでプレス脱水
成形した後、その上にスラ！Ｉ−Ｅ６０部（固形分）を
流し込みさらにプレス脱水成形し、１００°Ｃで乾燥し
て上記と同形状の本発明成形体（ＮＯ，７）を得た。

得られた成形体の物性は第８表の通りであった。

第　　８　　表 但し、第８表中試料Ｎ００６は、比較のために示すもの
である。

上記第８表より、窒化ケイ素を２０％均一に含有せしめ
た成形体ＮＯ，６に比べ、窒化ケイ素を８０％含有せし
めてなる珪酸カルシウム層を表面に形成せしめた成形体
Ｎ０９７の方が同程度の熱伝導率でありながら、曲げ強
さが大きく、尚且つ全成形体中の窒化ケイ素量が少ない
ことが判る。

（以上）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）珪酸カルシウム系成形体の少くとも１表面層に、
   珪酸カルシウム結晶と不活性物質との混合層を形成せし
   めたことを特徴とする珪酸カルシウム系成形体。
2. （２）不活性物質が炭素を主体とする物質、炭化物、窒
   化物、珪化物及び金属酸化物のうち少くとも１種である
   特許請求の範囲第１項に記載の珪酸カルシウム系成形体
   。
3. （３）混合層中の不活性物質の含有量が２〜８０重量％
   である特許請求の範囲第１項に記載の珪酸カルシウム系
   成形体。