JPS6374949A - ケイ酸カルシウム成形体の製造法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、断熱材等に使われる軽量ケイ酸カルシウム成
形体、具体的にはＪ　ｌ５−Ａ９Ｓ１０−１９８４にお
けるケイ酸カルシウム保温材・１号−２２に相当する密
度２２０ｋＨ／ｃ＋ｎ’以下のケイ酸カルシウム成形体
を製造する方法に関するものである。

迩迷り執俟 ケイ酸カルシウム系の成形本は一般に軽量で断熱性にす
ぐれるとともに耐熱性にもすぐれ、さらに任意の形状の
ものを容易に得られるという特長があるため、早くから
保温材、断熱材、耐火被覆材、建材等に賞月されている
。

一般的なケイ酸カルシウム成形体の従来の製法は、ケイ
酸質原料および石灰質原料に補強用ａｍと水を加え、常
圧下に撹拌しながら加熱してケイ酸質原料と石灰質原料
とから非晶質ケイ酸カルシウムを生成させ、それにより
形成された凝膠体を脱水成形後蒸熱処理して水和ケイ酸
カルシウム結晶を生成させ、硬化した成形体を得るもの
である。この場合に用いる補強繊維としては石綿繊維が
最もすぐれていて長い間使われてきたが、環境衛生上の
理由からその使用が困難になったため、現在では耐アル
カリガラス質繊維などの耐アルカリ性態Ｗ１繊維とパル
プ繊維等の有機繊維とを併用するのが普通である（一般
にガラスミ＆維等の無８！繊維は表面が平滑でケイ酸カ
ルシウム質マトリックスと石綿繊維はどには強く結合し
ないから、それだけで充分な補強効果を得ることはでき
ず、パルプ繊維のように耐熱性は悪くてもマトリックス
との親和性のよい繊維の併用が必要になる。）。

発明が解決しようとする問題点 無機繊維と併用された有Ｗｉ繊維は、ケイ酸カルシウム
成形体の常態における曲げ強さ、衝撃強度、乾燥収縮に
伴う割れの防止等にきわめて有効である。しかしながら
、有機繊維は高温で徐々に炭化して補強の用をなさなく
なるという本質的な欠点だけでなく、ケイ酸カルシウム
成形体の使用条件によってはケイ酸カルシウム質マトリ
ックスを劣化させる作用をすることが確認されている。

すなわち、ケイ酸カルシウム成形体を炉壁や配管の保温
材や断熱材として用いた場合、有８！繊維は加熱面側か
ら徐々に炭化して炭酸ガスを発生し、この炭酸ガスが成
形体中の水分に溶けたのちケイ酸カルシウムと反応して
これを炭酸カルシウムに変える。これによりケイ酸カル
シウム結晶からなるマトリックスは崩壊し、成形体中に
亀裂が生じることになる。このような原因による亀裂は
加熱面には現われず、鉄板等で覆われた成形体の低温側
表面において顕著に、亀甲模様状に現われる。このよう
な炭酸化によるマトリックス物性の劣化に加えて、有機
繊維の消失にともなう補強の不足をきたしたのち、成形
体は根本的には加熱にょる収縮が原因の大きな亀裂を起
こす。

本発明の目的は、上述のような炭酸化による亀甲状亀裂
も熱収縮による亀裂も起こし難い、すぐれた耐久性を示
すケイ酸カルシウム成形体を石綿繊維を使用することな
しに製造する方法を提供することにある。

問題点を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明において採択された手
段は、常法によりケイ酸質原料、石灰質原料、石綿繊維
以外の耐アルカリ性無機繊維およびパルプ繊維に水を加
えて混合し、常圧下に撹拌しながら加熱してケイ酸質原
料と石灰質原料とを反応させ、それにより形成された凝
膠体を脱水成形後蒸熱処理して軽量ケイ酸カルシウム成
形体を得るに当り、全固形原料に対して１０〜３０重量
％の）！ＩＩ状ウオラストナイトを製造原料に混合する
こと、および石灰質原料として沈降体積が３５０ｍｌ〜
４５０ｍｌの石灰乳を用いることの二つである。

なおここで石灰乳の沈降体積とは、その石灰乳の水分量
を固形分の１０倍量に調整したのち５００ｍｌをとって
内径５０１１１ｍの５００ｍｌメスシリンダーに入れ２
４時間静置しとき観察される石灰沈降層の体積をいう。

本発明の製法における繊維状つ才う又トナイトの添加は
、その作用機構は明らかでないが、製品が高温で使われ
たときの亀裂発生防止に顕著な効果をもたらす。繊維状
ウオラストナイトはしかしながら充填効果によって製品
の密度を高くする傾向があり、従来の常法どおりの製法
においてこれを添加したのでは前記ＪＩＳ・１号−２２
相当品を製造することができないが、石灰質原料として
沈降体積が３５０〜４５０ｍｌの石灰乳を用いることに
より、高密度化を回避し、軽量成形体を得ることができ
る。

本発明の製法で用いる繊維状つオラストナイトは、針状
結晶の形で天然に産するウオラストナイト質ケイ酸カル
シウムとしてよく知られているもので、径が０．７〜３
０μ程度、長さが０．１〜５■程度の、普通に市販され
ているものをそのまま用いることができる。配合率は全
固形原料に対し１０〜３０重量％とするが、これは、３
０％をこえると上記沈降体積を有する石灰乳を用いても
低密度で強度も充分な成形体を得るのが難しくなること
、および１０％未満では配合効果が充分でないことによ
る。

本発明の製法で用いる石灰乳が沈降体積３５０〜４５０
ＩＩｌｌのものであることは、この石灰乳が、従来の常
法において使われる石灰乳（沈降体積１５０〜２５０＋
ｎｌ程度）の中の水酸化カルシウム粒子よりもはるかに
微細な粒子からなることを意味する。このような石灰乳
は、生石灰をその１０〜３０倍量の温水（約３０〜９０
°Ｃ）に投入し、強撹拌下に消化することにより調製す
ることができる。

池の原料、すなわちケイ酸質原料および補強繊維には、
特殊なものを必要としない０価格等も考慮した場合、ケ
イ酸質原料としてはケイソウ土、ケイ石粉、シリコンダ
スト、フェロシリコンダスト等が、また補強用の耐アル
カリ無８！ｔａａｉとしては繊維長的６〜２５＋ｎ＋＋
＋、繊維径約１０μの耐アルカリガラス質繊維が、さら
にパルプ繊維としては各種木材パルプ、故紙パルプ等が
、それぞれ適当なものであるが、これらに限定されるわ
けではない。

補強繊維の好ましい配合率（全固形原料に対する重量％
）は次のとおりである。

耐アルカリ無機繊維　　１〜１５％ パルプ繊維　　　　　　　　２〜８％ これらのほかに、必要ならば、カセイソーダ、カセイヵ
リ、ケイ酸ソーダ等のアルカリや、リン酸、リン酸塩、
アルミニウム塩等を反応触媒として少量添加してもよい
。

以上の原料を用いて行うケイ酸カルシウム成形体の製造
工程は、従来の製法の場合と特に異なるところはない。

まず、すべての原料とその約５０〜３００倍量の水から
なるスラリー状混合物を調製するが、ここでは均一な混
合物が得られればよく、混合類は任意である。得られた
スラリーは、９０〜１００℃に加熱し、撹拌して沈降を
防ぎながらケイ酸質原料と石灰とを反応させる。このと
きの撹拌条件および全反応時間は、従来法の場合と同様
、反応により生成する非晶質ケイ酸カルシウムと補強繊
維等の非反応性原料からなる充分嵩高で固い凝膠体が形
成されるように選ぶ（周知のように、凝膠体の嵩高さと
固さはその凝膠体の脱水成形物のハンドリング性と製品
の密度を支配し、嵩高でない凝膠体からは低密度の製品
は得られず、嵩高でも軟質の凝膠体からの脱水成形物は
ハンドリングが困難である。）。撹拌が強すぎると形成
された凝膠体も破壊されてしまうので、反応が終わりに
近づくほど温和な撹拌条件とする。なお、石灰質原料と
して沈降体積が×の石灰乳を使用しておかないと、繊維
状つオラストナイトの存在下では撹拌条件等をどのよう
に選んでも嵩高な凝膠体は得られない。

充分嵩高な凝膠体が得られたならば、これを脱水成形し
、脱水成形物をオートクレーブ巾約５〜２０ＫＦｌ／ｃ
Ｉ６２で約２〜２０時間蒸熱処理して水和ケイ酸カルシ
ウム結晶からなるマトリックスを完成させ、さらに乾燥
して、硬化した成形体を得る。これらの工程も、従来の
製法におけるものと特に異なるところはない。

実施例 以下、実施例を示して本発明を説明する。なお実施例中
「部」とあるのは、重量部を意味する。また、耐熱性試
験のうち「片面加熱後の亀裂」は、断熱材で作られた上
部開放の箱の底板上に電気ヒーターを置き、その上方に
試料を置き、箱の上部は水蒸気不透過性のシートで覆っ
て、所定の温度まで１００℃／Ｈｒの割合で昇温し、４
８時間加熱したのち自然に冷却させた試験による亀裂を
目視により判定したものである（温度は試料のヒーター
側表面の温度である）。

実施例　１ 生石灰２９部を５０’Ｃの温水２９０部に投入し、３０
分間、強く撹拌しながら消化して沈降体積が４２Ｏｎ＋
ｌの石灰乳を得た。この石灰乳にケイソウ土３７．５部
、ベントナイト１５部および水５１０部を加えて撹拌し
た後、さらにパルプ繊維３．５部（あらかじめ水２００
部に分散させたもの）、耐アルカリがラス質繊維２部お
よび繊維状つオラストナイト１５部を加えてよく撹拌し
た。得られたスラリー状混合物を９０〜１００°Ｃに加
熱し、徐々に温和にし最後は間欠的にする条件で撹拌し
ながら９時間反応させることにより、嵩高な凝膠体を形
成させた。得られた凝膠木を面圧１　、２　Ｋｇ／ｃｍ
２でプレス成形し、成形物をオートクレーブに移して、
１４　Ｋｇ／ｃｍ’の飽和蒸気により８時間蒸熱処理し
た。その後１００’Ｃで２４時間乾燥して得られた成形
体は、トバモライト質のものであった。その物性値およ
び耐熱性試験の結果を第１表に示す。

比較例　１ 繊維状つオラストナイトを添加しないほかは実施例１と
同様にして、ケイ酸カルシウム成形体を製造した。製品
の物性値および耐熱性試験の結果を第１表に示す。

比較例　２ 生石灰２９部を２０℃の水２９０部に投入し、３０分間
、ゆるく撹拌しながら消化して沈降体積が２００随１の
石灰乳を得た。石灰乳の調製法を上述のように変更した
ほかは実施例１と同様の配合の原料混合物を反応させて
嵩高な凝膠体を形成させようとしたが、実施例１の場合
と同様の条件でも池のいかなる条件でも、嵩高な凝膠体
は得られなかった。実施例１と同様にして得られた嵩の
小さい凝膠体を実施例１と同様にして成形し蒸熱処理し
て得られた成形体は、＠１表に示したように高密度のも
のであった。

第　　１　　表 実施例１　　比較例１　　比較例２ 密　　度　（Ｋｇ／ｍコ）　　　　　　　　　　　　１
９５　　　　　　　１９１　　　　　　　２４０曲げ強
さくＫｇｆ／ｃｍ２）　　　　？、５　　　６．３　　
　５．６乾燥による亀裂　　　　　無　　　　無　　　
　無乾燥収縮率（％）　　　　　０，３２　　０，５１
　　０．６２焼成達１ａの収縮率（％）　　０．５１　
　１．２５　　０．８５焼ｔＮｌ後の亀裂　　　　　無
　　　　無　　　　無片面加熱達２後の亀裂　　　無　
　　　無数　　　　無像Ｉ　６５０°Ｃ，３時間の焼成 ｘ２　　加熱温度６５０　’Ｃ 実施例　２ 生石灰２７．５部を５０°Ｃの温水２７５部に投入し、
３０分間、強く撹拌しながら消化して沈降本積が４２０
ｍｌの石灰乳を得た。この石灰乳にケイソウ土３４部、
ベントナイ）１３部および水５２５部を加えて撹拌した
後、さらにケイ酸ソーダ５部、パルプ繊維３．５部（あ
らかじめ本２００部に分散させたもの）、耐アルカリガ
ラス質繊維２部および繊維状ウオラストナイト１５部を
加えてよく撹拌した。得られたスラリー状混合物を実施
例１の場合と同様にして反応させたところ、実施例１の
場合よりも一層嵩高な凝膠体が得られた。

これを成形しさらに蒸熱処理して、第２表に示したよう
なトバモライト質成形体を得た。

実施例　３ 生石灰４１部を５０°Ｃの温水４１０部に投入し、３０
分間、強く撹拌しながら消化して沈降体積が４２０ｍｌ
の石灰乳を得た。この石灰乳に、ケイ石粉１０部お上び
７エロシリコンダス）３３．５部を水３９０部に分散さ
せたものを加え、さらにパルプ繊維３．５部（あらかじ
め水２００部に分散させたもの）、耐アルカリガラス質
繊維２部および繊維状ウオラストナイト１０部を加えて
よく撹拌した。得られたスラリー状混合物を実施例１の
場合と同様にして反応させ、嵩高な凝膠体を形成させた
。得られた凝膠体を面圧１　、２　Ｋｇ／ｃｍ２でプレ
ス成形し、成形物をオートクレーブに移して１７　Ｋｇ
／ａｍ２の飽和蒸気で１２時間蒸熱処理した。その後１
００℃で２４時間乾燥して得られた成形体は、ゾノトラ
イト質のものであった。その物性値および耐熱性試験の
結果を第２表に示す。

実施例　４ 生石灰３９部を５０℃の温水３９０部に投入し、３０分
間、強く撹拌しながら消化して沈降体積が４２０＋１の
石灰乳を得た。この石灰乳に、シリコンダスト３８部を
水４１０部に分散させたものを加え、さらにケイ酸ソー
ダ８部、パルプ繊維３．５部（あらかじめ水２００部に
分散させたもの）、耐アルカリガラス質８Ｕｉ２部およ
び４＆維状状ウオラストナイト１０を加えてよく撹拌し
た。得られたスラリー状混合物を実施例１の場合と同様
にして反応させたところ、実施例３の場合よりも一層嵩
高な凝膠体が得られた。これを実施例３と同様にして成
形しさらに蒸熱処理して、第２表に示したようなゾノト
ライト質成形体を得た。

第２表 実施例２　実施例３　実施例４ 密度（Ｋｇ／ｍコ）　　　　１６５　２０５　１２５曲
げ強さくＫｇｆ／ａｍ２）　　　　４．８　　　６．３
　　　３．８乾燥による亀裂　　　　　　無　　　　無
　　　　無乾燥収縮率（％）　　　　　０．３２　　０
．１０　　０．１０焼成連１後の収縮率（％）　　０．
５０　　０．４８　　０．４５焼成ｍｌ後の亀裂　　　
　　無　　　　無　　　　無片面加熱連２後の亀裂　　
　無　　　　無　　　　無×１　実施例２　：　６５０
℃、３時間の焼成実施例３，４　：　１０００″Ｃ，３
時間の焼成Ｘ２　　加熱温度　実施例２　：　６５０℃
実施例３．４　：　１０００°Ｃ 発明の効果 実施例および比較例のデータが示すように、本発明によ
れば、軽量ケイ酸カルシウム成形体を製造するに当り補
強繊維として石綿繊維を使用せずに池の無機繊維とパル
プ繊維とを併用した場合におけるパルプ繊維の炭化にと
もなう低温側からの亀甲模様状亀裂の発生が解消され、
あわせて強度その他の物性の向上も達成される。したが
って、本発明によれば、補強繊維として石綿繊維を用い
ることなしに石綿繊維使用品なみのすぐれた耐久性を示
す軽量ケイ酸カルシウム成形体を提供することが可能と
なる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケイ酸質原料、石灰質原料、石綿繊維以外の耐ア
   ルカリ性無機繊維およびパルプ繊維に水を加えて混合し
   、常圧下に撹拌しながら加熱してケイ酸質原料と石灰質
   原料とを反応させ、それにより形成された凝膠体を脱水
   成形後蒸熱処理して軽量ケイ酸カルシウム成形体を得る
   に当り、全固形原料に対して１０〜３０重量％の繊維状
   ウォラストナイトを製造原料に混合すること、および石
   灰質原料として沈降体積が３５０ｍｌ〜４５０ｍｌの石
   灰乳を用いることを特徴とするケイ酸カルシウム成形体
   の製造法。
2. （２）全固形原料に対して２〜８重量％のパルプ繊維を
   用いる特許請求の範囲第１項記載の製造法。