JPH0543655B2 - - Google Patents

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JPH0543655B2
JPH0543655B2 JP58246529A JP24652983A JPH0543655B2 JP H0543655 B2 JPH0543655 B2 JP H0543655B2 JP 58246529 A JP58246529 A JP 58246529A JP 24652983 A JP24652983 A JP 24652983A JP H0543655 B2 JPH0543655 B2 JP H0543655B2
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JP
Japan
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iron oxide
raw material
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secondary particles
weight
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JP58246529A
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Teru Takahashi
Kazuo Shibahara
Katsuhiro Morimoto
Hiromasa Mima
Kazuhiko Kubo
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  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

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
にして実用的曲げ強さを有する無機質複合成形体
及び該成形体を製造しうる新しい方法を提供する
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ものである。特に
保温材、断熱材として使用する場合には、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ほど顕著に影
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、輻射電熱を低下させようとする方法が、
米国特許第3001882号、特開昭58−45145号、特開
昭58−49654号及び特開昭58−145652号によつて
開示された。しかし、これら方法によつても尚断
熱性能の改善は不十分である。殊に200℃以下程
度の低温域では実用的な断熱性改善効果は認めら
れない。しかも、添加物質の量を増大させるに伴
い成形体の機械的強度が低下し従つて断熱性能の
改善にも自ずから限度があつた。 本発明者の研究によれば、酸化鉄粉末を成形体
中に21〜70重量%含有せしめ、珪酸カルシウム成
形体の製造法としては、例えば、特公昭45−
25771号、特公昭55−29952号によつて開示された
所謂活性スラリー法を用い、且つ上記酸化鉄粉末
を原料スラリー中に含有せしめて水熱合成反応さ
せた場合には、軽量にして十分なる曲げ強さを有
し、且つ広い温度範囲に於いて、断熱性能が一段
と向上した、成形体が収得できることを見出し、
茲に本発明を完成するに至つた。即ち本発明は、
珪酸原料及び石灰原料と共に、酸化鉄粉末を配合
した原料水性スラリーを、加圧下加熱撹拌しなが
ら水熱合成反応せしめて珪酸カルシウム結晶の二
次粒子と該二次粒子に包含または付着された上記
酸化鉄を含む水性スラリーを調製し、次いでこれ
を成形、乾燥して上記酸化鉄が21〜70重量%含有
されている成形体を得ることを特徴とする無機質
複合成形体の製造法に係る。 上記方法により得られる本発明無機質複合成形
体は、珪酸カルシウム結晶の二次粒子及び該二次
粒子に包含または付着された酸化鉄を含有して構
成され、該酸化鉄の含有量が成形体中21〜70重量
%であることにより特徴付けられる。 本発明に於いては、酸化鉄粉末は、水熱合成反
応前に原料スラリー中に含有せしめる必要があ
り、水熱合成反応後の水性スラリーに本発明の目
的を達するに必要な多量の酸化鉄粉末を添加する
と得られる成形体の曲げ強さの極端な低下を招く
ことになる。即ち、本発明に於いては、上記大量
の酸化鉄粉末を水熱合成反応前の原料スラリーに
添加して該酸化鉄の存在下に水熱合成反応を行わ
せ珪酸カルシウム結晶の二次粒子を生成せしめる
ことを不可欠とし、これにより、該二次粒子に上
記酸化鉄が包含されるかまたは何等かの力で付着
し、その結果得られる成形体は21重量%以上とい
う多量の酸化鉄を含有するにも拘らず強度の低下
を実質的に伴うこと無く、顕著に優れた断熱性能
を発現するものと考えられる。本発明成形体の断
熱性能は、200℃以上の高温域はもとより殊に従
来技術では困難とされていた200℃以下の低温域
でも顕著に優れている。 本発明に於いて使用する酸化鉄粉末としては、
ヘマタイト、マグネタイトが例示でき、さらに水
酸化鉄、炭酸鉄であつても使用中に酸化鉄に変化
するものであれば広く使用できる。これ等は1種
又は2種以上混合して使用され、粒径としては、
通常150μm以下、好ましくは100μm以下のもの
が使用される。 又、上記酸化鉄粉末の添加量は成形体中の含有
量が21〜70重量%、好ましくは30〜60重量%の範
囲となるように添加される。この際添加量が、21
量%に達しない場合には、高温での断熱性能の向
上は認められるものの低温では殆んど効果が認め
られず、逆に70重量%より多くなると、輻射伝熱
は抑制されるが、該酸化鉄粉末自身の固体伝熱が
大きくなり、総合的には断熱性能が向上しなくな
り、さらに成形体の曲げ強さが低下するため、軽
量化が困難となる。 かくして、本発明に於いては広い温度範囲に於
いて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す
ることが可能となる。 本発明に於いて使用される珪酸原料は、従来こ
の種珪酸カルシウム成形体製造に使用されて来た
ものが、いずれも有効に使用でき、例えば、結晶
質珪酸原料として珪石、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、珪藻土等を例示できる。また、
石灰原料としては従来から使用されてきたものが
いずれも使用出来、例えば生石灰、消石灰、カー
バイト滓等を具体例として例示出来る。成形体の
密度としては低密度品から高密度品までの広範囲
のものが製造でき、例えば密度0.1g/cm2の程度
の軽量成形体を製造する場合には沈降容積5ml以
上の石灰乳を使用することが好ましい。 上記石灰乳の沈降容積とは、水対石灰の固形分
の比が120倍の石灰乳50mlを、直径が13cmで容積
が50cm3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mlで示したものであ
る。 本発明に於いては、上記珪酸原料と石灰原料に
更に酸化鉄粉末及び水を加えて、原料スラリーが
調製される。この際の水の量は原料スラリーの固
形分に対し5重量倍以上であり、上記軽量体を製
造する場合には15重量倍以上とするのが好まし
い。珪酸原料と石灰原料のCaO/SiO2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、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。 この原料スラリーには、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無機質繊維たとえば石綿、岩
綿等を例示することができる。 かくして調製された原料スラリーは、次いで撹
拌下に水熱合成反応に供される。この反応は、通
常4Kg/cm2以上、好ましくは64Kg/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の二
次粒子が合成される。生成結晶の集合体である5
〜150μmの程度の二次粒子中には酸化鉄粉末が
包含または吸着されて存在する。かくして得られ
た水性スラリーは布を用いて過しても液は
澄んでいる。これに対して珪酸カルシウム結晶の
二次粒子からなる水性スラリーを合成した後に上
記酸化鉄粉末を添加したものでは同様に過する
と液は着色する。この事実より、本発明に於い
ては、上記酸化鉄粉末は、珪酸カルシウム結晶の
二次粒子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ことが示さ
れる。 上記珪酸カルシウム結晶と酸化鉄粉末よりなる
水性スラリーには、さらに必要に応じ各種の添加
材が添加される。この際の添加材としては、この
種珪酸カルシウム成形体製造に用いられて来たも
のが広い範囲で使用出来、例えば繊維類、粘土
類、セメント等を例示出来る。 本発明に於いては、次いで上記水性スラリーを
常法により、成形し、乾燥して無機質複合成形体
を収得することが出来る。かくして得られる成形
体は、珪酸カルシウム結晶及び酸化鉄粉末を主構
成成分としてなるものであり、断熱性能の極めて
優れたしかも低密度にもかかわらず、実用強度を
充分に保持したものである。 以下に実施例を示して本発明法を具体的に説明
する。但し下記例における部又は%は夫々重量部
又は重量%を示し、又各種物性は夫々次の様な方
法で測定したものである。 (イ) 曲げの強さ JIS A 9510の方法に準ずる。 (ロ) 熱伝導率 JIS A 9510の円筒法に準ずる。 実施例 1 生石灰(CaO95%)を80℃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の
沈降容積は13.5〜15.2mlであつた。上記石灰乳に
平均粒子径7.1μmの珪石粉末(SiO294%)を
CaO/SiO2モル比が1.00となるように加え、さら
に所定量の酸化鉄粉末(ヘマタイト、平均粒子径
0.51μm)及び水を添加して、全体の水量が固形
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12Kg/cm2、温度191℃
でオートクレーブ中で回転数40r.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つ
てスラリーを得た。 上記で得たスラリーを100℃で24時間乾燥して、
X線回折分析した所、ゾノトライト結晶と酸化鉄
粉末を添加したものについてはヘマタイト結晶の
ピークが認められた。 また、これら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〜
150μmの球状二次粒子が認められ、同スラリー
を布を用いて過すると液は澄んでいた。こ
れより、上記ヘマタイト粒子は、ゾノトライト結
晶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。 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、ポルトランドセメント3部を加え
て成形し、100℃で乾燥して、内径114mm、厚さ50
mm、長さ610mmの筒状成形体を得た。 得られた成形体の物性は第1表の通りであつ
た。
【表】 但し、第1表中、試料No.1、2、3及び9は比較例
を示す。
上記第1表より、ヘマタイトの含有量が少ない
No.2及び3の試料では、平均温度150℃以上では
熱伝導率の低下が認められるが、平均温度70℃で
は熱伝導率の低下がほとんど認められず、又逆に
ヘマタイト含有量が多いNo.9の試料に於いても、
上記と同様の傾向が認められ、しかも成形体の曲
げ強さが著しく低いことが認められる。 実施例 2 生石灰(CaO95%)32.0部を80℃の温水384部
中で消和し、ホモミクサーにて水中で分散させて
得た石灰乳の沈降容積は21.3mlであつた。上記石
灰乳に実施例1と同様の珪石粉末(SiO224%)
34.7部と酸化鉄粉末33.3部(成形体中では30%に
相当)を加え、更に水を加えて、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12Kg/cm2、温度191
℃でオートクレーブ中で回転数40r.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
つてスラリーを得た。 上記で得たスラリーを100℃で24時間乾燥して、
X線回折分析した所、ゾノトライト結晶とヘマタ
イト結晶のピークが認められた。 また、これら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〜
150μmの球状二次粒子が認められ、同スラリー
を布を用いて過すると液は澄んでいた。こ
れより、上記ヘマタイト粒子は、ゾノトライト結
晶の二次粒子に包含されて存在しているものと考
えられる。 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、ポルトランドセメント3部を加
えてプレス成形し、100℃で乾燥して、実施例1
と同形状の筒状成形体を得た。 得られた成形体の物性は第2表の通りであつ
た。
【表】 比較例 1 生石灰(CaO95%)を80℃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
(沈降容積15ml)に平均粒子径7.1μmの珪石粉末
(SiO294%)をCaO/SaO2モル比が1.00となるよ
うに加え、さらに水を添加して、全体の水量が固
形分の15重量倍となるように混合して原料スラリ
ーを得た、次いでこれを飽和水蒸気圧12Kg/cm2
温度191℃でオートクレーブ中で回転数40r.p.mで
撹拌翼を回転しながら撹拌し、5時間水熱合成反
応を行つてスラリーを得た。 上記で得たスラリーを100℃で24時間乾燥して、
X線回折分析した所、ゾノトライト結晶のピーク
が認められた。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5〜
150μmの球状二次粒子が認められた。 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、ポルトランドセメント3部及び
実施例1と同様の酸化鉄粉末を所定量加えて成形
し、100℃で乾燥して、実施例1と同形状の筒状
成形体を得た。 得られた成形体の物性は第3表の通りであつ
た。
【表】 第3表より、酸化鉄粉末の添加を水熱合成反応
後に行つた場合には、曲げ強さの極端な低下を招
くことが明らかである。 比較例 2 全体の水量を固形分の30重量倍とした以外、比
較例1と同様にして調製した原料スラリーを、飽
和水蒸気圧15Kg/cm2、温度200℃でオートクレー
ブ中で回転数40r.p.mで攪拌翼を回転しながら2
時間水熱合成反応を行つてC−S−H(I)を主成分
とする水性スラリーを得た。 次いで上記で得たスラリー90部(固形分)に耐
アルカリガラス繊維7部、ポルトランドセメント
3部及び実施例1と同様の酸化鉄粉末を所定量加
えて成形し、実施例1と同形状の筒状成形体を得
た。この成形体を15Kg/cm2の飽和水蒸気圧で3時
間水蒸気養生した後、100℃で乾燥させた。 得られた成形体をX線回折分析した所、ゾノト
ライト結晶と酸化鉄粉末を添加したものについて
はさらにヘマタイト結晶のピークが認められた。 このものの物性は第4表の通りであつた。
【表】 第4表により、成形後に水蒸気養生を行つても
曲げ強さは極端に低下し、やはり酸化鉄粉末の添
加は水熱合成反応前に行うのが必要であることが
判る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 珪酸カルシウム結晶の二次粒子及び該二次粒
    子に包含または付着された酸化鉄を含有してな
    り、該酸化鉄の含有量が成形体中21〜70重量%で
    ある無機質複合成形体。 2 珪酸原料及び石灰原料と共に、酸化鉄粉末を
    配合した原料水性スラリーを、加圧下加熱撹拌し
    ながら水熱合成反応せしめて珪酸カルシウム結晶
    の二次粒子と該二次粒子に包含または付着された
    上記酸化鉄を含む水性スラリーを調製し、次いで
    これを成形、乾燥して上記酸化鉄が21〜70重量%
    含有されている成形体を得ることを特徴とする無
    機質複合成形体の製造法。
JP24652983A 1983-12-28 1983-12-28 無機質複合成形体及びその製造法 Granted JPS60155562A (ja)

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