JPS6183667A - 耐熱性成形体の製造法 - 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】 ｐｒ業上の渾１ｕ川γ野 本発明は、耐熱性成形体、特に比重が約０．５以下で断
熱性の良好な、低比重耐熱性成形体の製造法に関するも
のである。

鵞来の技術 断熱材等に使われる低比重の耐熱性成形体として（土ケ
イ酸カルシウム成形体が代表的なものであり、これを製
造する方法としては、ケイ酸質原料と石灰質原料とを補
強用の石綿および多量の水とともに常圧下で加熱して反
応させたのち成形し、次いでオートクレーブ中で蒸熱処
理して硬化させる方法が早（から行われてきた。しかじ
なグらこの製法は、工程数が多く煩雑な操作を必要と士
るほか、成形物の蒸熱処理に大型のオートクレーブを必
要とするという欠点がある。これにかわる製法として近
年普及しつつあるケイ酸カルシウム成形体の製法は、ケ
イ酸質原料と石灰質原料を水と共にオートクレーブ中で
加圧下に加熱してケイ酸カルシウム水和物結晶スラリー
を調製し、これに少量の（通常、ケイ酸カルシウム水和
物結晶に対して１〜５重量％程度の）補強用＃５維を混
合したものを脱水成形して乾燥するものである。この方
法は、比重が０．１に近いごく低比重の成形化をも製造
し得る点ですぐれているが、成形原料のほとんどを占め
ることになるケイ酸カルシウム水和物結晶の調製に高価
なオートクレー７と多大の熱エネルギーを必要とするこ
と、高高なケイ酸カルシウム水和物結晶の濾水性が悪く
脱水成形に時間がかがること、などにより、製造コスト
が高いのが難点である。また脱水成形物を乾燥する過程
での収縮が大きく、製品の寸法精度がよくないこと、型
を用いるプレス成形法により成形すると離型性か悪く、
このため角部などの形が崩れた製品になり易いことなど
も欠点である。製品についても、柔軟性が不充分で割れ
たり角部が欠けたりし易いこと、結晶変態温度以上に加
熱されると著しい強度低下と加熱面の割れを生じ、結晶
形態によっては炭酸化を起こし、それにより著しい収縮
亀裂を生じること、などが問題点として指摘されている
。

一方、岩綿、がラス繊、′准、セラミ７り繊維、シリカ
繊維等の無機質繊維１こバイングーを叶着させて成形す
る方法ら公知であるか、この方法は、一般にバイングー
が硬化する前の成形体の生強度が弱いいため、乾燥また
は焼成工程におけるハンドリング性が非常に悪く、寸法
粘度のよい成形体を得るのか難しい。また製品は一般に
圧縮強度が弱く、施工時に破損することがあり、更に高
温における変形と強度底下が著しいという欠点を持つ。

また特公昭５Ｏ−２＝４９７Ｓ号公報には、活性シー７
トライトスラリーと無Ｐ；ｉ貿繊維とを、前者（但し固
形分として）３０〜９０％程度、後者７０〜１０％程度
の比率で混合したものを更に水と混合し、得られたスラ
リーを抄造してから加圧加熱することにより建築用無代
繊維質ボードを製造する方法が記載されているが、この
製法は、薄い板状体を製造することはできるものの、前
述のようにゾノトライトの濾水性が良くないため、たと
えば厚さ２０ｍｍ以上の、断熱材として使用し得るよう
な厚板の５！造は至難である。

更に特公昭５３−１８５３３号公報には、ケイ酸質原料
、石灰質原料および補強用無機質繊維を水と共にオート
クレーブ中で撹拌しながら加圧下に加熱してケイ酸カル
シウム水和物結晶スラリーを調製し、これを脱水成形し
て乾燥することにより成形体を得る方法が記載されてい
るが、この製法は、ケイ酸カルシウム製造原料と共に補
強用無１（！！５．ｍをもオートクレーブ処理する必要
かあるため、大型のオートクレーブを必要とし且つ熱エ
ネルギーコストか高くなるほか、石灰質原′科と共ｉこ
オートクレーブ処理されることに上Ｉ）岩綿等のガラス
質補強用繊維は強度劣化を起こすという、前記ケイ酸カ
ルシウム水和物結晶スラリーを使用する常法以上ｉこ不
利な面がある。そして同公報に記載されているように、
補強用繊維が：Ｆｉ綿の場合にはシー７トライト結晶が
繊維表面に方向性を持って接合することによＩ）耐熱強
度の顕著な向上が達成されるが、岩綿を用いた場合はそ
のような効果はぼ者でなく、したかって、石綿の使用か
制限￥れるようになった現在では、この製法の利点は少
ない。

発明が解決現ようとする間覆基 本発明は、従来の低比重耐熱性成形体製造法かいずれも
上述のように一長一短あ１）、改良を要するものであっ
ｔここと１こ緊み、コスト、生産性、製品品質なと、多
くの点で従来の製法よりも有利な製法を提供しようとす
るものである。

皿洒尭に野火すＡタカり乎ｆり 上記課題を解決するｔこめに本発明において採択された
手段は、ケイ酸質原料と石灰質原料よりケイ酸カルシウ
ム水和物結晶スラリーを調製し、得られたケイ酸カルシ
ウム水和物結晶スラリーとガラス質［哉誹およしｅ水を
混合してガラス質繊維１、　ｔ）　ｔ）重量部当りケイ
酸カルシウム水和物結晶５〜１５０重量部を含有するス
ラリーを；；じ１袈し、このスラリーに有底高分子凝集
剤および定着剤を添加してｖ”ｆｒるやかにも２件する
ことにより固形原料を凝集させたのち脱水成形し、得ら
れた成形物を乾燥することからなる。

以下、本発明の製法について詳しく説明する。

本発明の製法においてはまず常法によりケイ酸質原料、
石灰質原料および水をオートクレー７中で撹拌しなから
水熱反応させてケイ酸カルシウム水和物結晶スラリーを
′Ａ製するか、この工程で生成させるケイ酸カルシウム
水和物結晶は、ゾノトライト、トバモライトおよびこれ
らの混合物のいずれであってもよい。また、常法により
得られるケイ酸カルシウム水和物結晶は球状集塊物を形
成しており、且つその球状集塊物の表面は栗のいが状で
あってケイ酸カルシウムの針状納品が密に突出している
のが普通であるが、本発明で調製するケイ酸カルシウム
水和物結晶は、このような形状をとらず１こ表面か実質
的に平滑な球状集塊物を形成しているものとしてもよい
。

この特殊形状の球状集塊物を形成したケイ酸カルシウム
水和物結晶（ゾノトライト）の調製法は、大筋において
従来のゾノトライト系成形材料の製造法と異なるもので
はない。すなわち、石灰質原料とケイ石等のケイ酸質原
料を水とともにオートクレーブ１こ仕込み、ゾノトライ
トが生成可１１ヒな）詰度条件下に、１党１′ｐシなが
ら水熱合成を行う。但し、原料のうち石灰質原料として
Ｃａ　Ｏ結晶の大きさかＱ　、　３　）ｒ以下である生
石灰を（史うと、上記球状のゾ／ドライド結晶集合本か
生成し易い。

但し、゛Ｃａ○結品の大きさが０，３１１以下である生
石灰゛とは、新鮮な破断面を走査型電子顕微鏡で観察し
たときに認められる粒状ないし粒子融着物状の微結晶粒
の平均径（粒子が融着を起こしていると認められる場合
はその形状から一次粒子の大きさを推定する）か０．３
μ以下の微細なものである生石灰をいう。上記生石灰を
消化する条件には特に制限がなく、常法により、約１０
〜４０倍量の水または熱水を用いて行えばよい。ケイ酸
原料としては結晶質のもの、たとえばケイ石の、平均粒
径５〜１５μ程度の微粉末を用いることが望ましい。こ
れらの原料を、好ましくはＣａｂ／５ｉ０２モル比が約
０．９０〜１．１０になるような比率で混合し、約２０
〜４０倍量の水でスラリー化し、オートクレーブ中で、
温度１８７−２１１°Ｃ１圧力１２−２０　Ｋｇ／ｃ−
で２〜５時間、撹拌しながら反応させる。反応終了後、
反応生成物を急冷することなく徐々に冷却し、約１００
°Ｃ以下になってから大気中に取出す。

ケイ酸カルシウム水和物結晶スラリーと混合する補強用
のガラス質繊維としては、岩綿、スラグウール、〃ラス
繊維、セラミック１５．ｍ、シリカ繊維などを用いるこ
とがでとる。

上記補強用ガラス質１５．維、ケイ酸カルシウム水和物
結晶スラリーおよび水を混合してスラリー状成形材料を
調製するが、配合比は、ガラス質繊維１００重量部当り
ケイ酸カルシウム水和物結晶５〜１５０重量部、望まし
くは１０〜８０重風部とする。上記範囲の配合比率とす
ることは、脱水成形物の乾燥収縮を少なくし、且つ製品
の加熱による強度低下を少なくするために重要である。

また、特に繊ＪＵ風か多過ぎると外は、繊維質成形体が
示す欠、αと同様の欠点、すなわち寸法精度の不良およ
び常態強度の不足を招き易い。

なおここで、成形性および製品の耐熱性を向上させるた
めの充填材たとえば粘土、アルミナ、ケイ石、炭酸カル
シウム、ドロマイト、マグネシア、ジルコニア、パーラ
イト、ワラストナイト、マイカ等の微粉末を少量（全固
形原料中３０重重量程度まで）配合してもよく、また、
成形性および製品の常態強度向上のために少量の（全固
形原料中１０重量％程度までの）有機繊維、たとえばパ
ルプ、レーヨンスフ−８を配合してもよい。

又ラリ−を調製するための好適水量は成形法によって異
なり、抄造法の場合は約１５〜７０倍量、プレス成形法
の場合は約１０〜３０倍量（いずれも全固形原料に灯す
る１′Ｉｉ量比）である５ 以上の原料を均一に混合してスラリー状にしてから、有
機高分子凝集剤および定着剤を添加する。有機高分子凝
集剤にはアニオン性、７ニオン性およびカチオン性の３
種のものがあるか゛、本発明で用いる凝集剤としてはカ
チオン性のものが最も適している。好ましい凝集剤の具
体例としては、リエー７０ツクＣ−４４４（大日本イン
キ化学工業）、サン７０ツクＣ−００９Ｐ（三洋化成）
などポリアクリル７ミＩ’Ｍのもののほか、ポリエチレ
ンオキサイド系のものなと゛がある。ン迂集削は上記ス
ラリー中の原料、特に粉本原料を凝集させて濾水性と離
型性を良くし、スラリーの成形性を向上させる作用をす
る。好適添加率は、用いる凝集剤の種類によっても異な
るが、ふつうＦ）、０１〜１％（全固形分重量に対し゛
００種である。００ｔ）１％未満では充分な添加効果が
期待できず、一方、１％をこえる場合は、かえって濾水
性が悪化するほか、スラリー中の粉体原料が過大な凝集
水を形成し、密度の不均一な成形体を与えるようになる
。

また定：９′；剤は、スラリーを脱水成形後乾燥する過
程でのケイ酸カルシウム結晶のマイグレーションを防ぐ
とともに、凝集剤と協同して、ガラス質１哉蓮をケイ酸
カルシウム水和物の結晶に均一に付着させる作用をする
。本発明の製法において特に好ましい定着剤としては、
硫酸アルミニウム、硫酸マグネシウム、塩化マグネシウ
ムなどがある。好ましい添加率は、硫酸アルミニウムの
場合、約０．１〜５％である。５％をこえる多量の添加
は、効果の増大が期待で外ないだけでなく、ガラス質繊
維の劣化を早めることがあるので好ましくない。

凝集剤と定着剤を添加したのちスラリーをゆるやかに撹
拌すると粉体原料が凝集して沈降し易くなるのが観察で
きるから、適当な段階で、スラリーを脱水成形工程に移
す。

成形は、抄造法による場合もプレス成形法による場合も
、常法により行うことができる。なおプレス成形法によ
る場合、プレス圧をやや低く、０．５〜２　Ｋｇ７’ｃ
＋ｏ”程度；こすると、通常のケイ酸カルシウム成形体
の場合よりら充填度の１氏い状態でケイ酸カルシウム水
和物結晶球状婁塊物か高率のガラス質繊維とともに硬化
体を生成し、低比重かつ高強度の成形体が得られる。

得られた成形物は約８０〜１８０’Ｃで加８乾燥すると
、主としてケイ酸カルシウムの結晶がａｌすることによ
り硬化して、目的とする耐熱性成形体となる。

発明の効果 本発明によれば、従来のケイ酸カルシウム呆（１ｆ量底
成形の製造法に比べて著しく高率で〃ラス質繊維を配合
し、且つ凝集剤と定着剤を併せて成形用スラリーに添加
することにより、成形原料の濾水性と離型性か著しく向
上し、従来のケイ酸カルシウム系成形体の成形では考え
られなかったような高い生産性をもって、精度の良い成
形を行うことができる。また成形か容易であることによ
り、従来ケイ酸カルシウム水和物結晶スラリーからは製
造が困難であった厚手の成形体ら容易に製造することが
できるようになった。これらの効果は、ケイ酸カルシウ
ム水和物結晶を調製するに当り、該結晶から、本質的に
濾水性の良い平滑表面を有する球状集塊物を形成させる
と、一層顕著になる。

また脱水成形物を乾燥して硬化させる過程における収縮
が少なく、しｊこがって製品の寸法精度が良いたけでな
く、成形用型の設計か容易である。

更（二本発明１こよれば、オートクレーブ処理を必要と
するケイ酸カルシウム水和物結晶スラリーの１史用率が
吐く、かわりに安価な岩綿等の〃う人質繊維を高率で使
用するから、従来のケイ酸カルシウム成形体の製造コス
トにおいて大きな割合を占めていｔこ熱エネルギ゛−フ
ストを著しく１氏ｊ威させることか゛できる。

また無敗繊維をバイングーを固定して繊維質の成形体を
得る従来の方法と比べても、ａ　４４１間間隙がケイ酸
カルシウム結晶で充填されるため、硬化前の成形体の〕
１ンドリング性に問題はなく、製品の寸法精度も良ν・
。

そして本発明によれば、従来のケイ酸カルシウム成形体
に勝るとも劣らぬ高強度の低比重耐熱性成形体か得られ
、この成形体は、特に高温に加熱されたときの収縮およ
び強度低下が少なく、また割れや欠けを生じ難い点で、
従来の低比重耐熱性成形体よりもすぐれたものである。

ス違男 ガラス質１裁維、充填材を多量の水に投入しく一部の実
施例においては更にパルプおよびデンプンを加え）、よ
く撹拌して分散させたのち、ケイ酸カルシウム結晶水利
物又ラリ−を加えて撹拌する。得られたスラリーに定着
剤（硫酸）くン土）を加えて撹拌しすこのち、パリアク
リルアミド系凝集剤を添加し、ゆるやかに撹拌を続ける
と、約３０秒で粉本原料が凝集するのが認められる。そ
こでスラリー濃度を６％に調（１“多し、直チに３００
ｍｍＸ　３００＋＋＋＋ｏの成形型枠に移して加圧速度
１０＋＋＋ｍ／ｓｅｃで加圧し、５０顛厚の板に成形す
る（スラリーと上下の押板との間に６０メンシユの金網
を挿入する几成形本は梨からはずしたのちｌ　５　＋）
　’Ｃで１０時間乾燥する。

上記製法における原料配合を種々変更して行なった本発
明の実施例および比較例の結果を第１表に示す。なオｓ
各例にお９１て（虹用した原料は次のようなものである
。

セラミンク（裁維ニアルミ７シリケート系の市販品。

ソ／ドライドスラリーＡ：市販の生石灰を消化したちの
とフェロシリコンダストとをＣａ○／ＳｉＯ，＝ｌにな
るよう混合し、１８倍量の水ととらにオートクレーブ中
に入れ、撹拌しなから加熱し、１５　Ｋｇ７ｃｍこの蒸
気圧下５時間水熱反応させて得られたもの。

ゾノトライトスラリーＢ　：　ＣａＯ結晶の大きさかｎ
、２ｇμの生石灰を？ｉ！ｉ化し、これ（こ毛均゛位径
１０　／Ｊのけい石粉末を、ＣａＯ／Ｓｉ○２モル比カ
弓、０になるよう１こ添加し、更に生汀灰とケイ石粉末
の合計量の３０倍量の水を加えて又ラリ−状にし、オー
トクレーブ中で撹拌しなか呟温度１９７°Ｃ１圧力１５
　Ｋ４；７ｃ＋ｎ”で３時間反応させ、その後、ｌｉ２
件を続けながら杓１１’Ｃ／　Ｈｒの速度て゛冷却し、
７時間を要して１０　ｏ　°ｃ以下に冷Ｊ：ｌ］するこ
とによりイｉ）られたもの。・／ノドライトの針状♀−
１品力・平滑な表面を（Ｔする球状１お化物を形成して
いる。

トバモライトスラリー：市販のｔ）’ｆ　’：ｔｉ灰と
ケイ石粉末とをＣａｂ／５ｉｏ２＝１になるよう混合し
、１３　Ｆ　ｆｆｉの水とともにオートクレーブ中に入
れ、撹拌しながら加熱し、９Ｋｇ／ｃ＋ａ”の蒸気圧下
７時間水熱反応させて得られたらの。

また、濾水性など成形性にかかわる特性については、次
のような基準で判定した。

濾水性：成形時に 型枠からの吹出しがなく濾水に全く濁りがない　　　　
◎型枠からの吹出しがなく濾水の濁りもごく僅か　　　
　○型枠からの吹出しはないが濾水ｔこかなｉ）の濁ｉ
〕がある　Δ型枠から吹出しがある　　　　　　　　　
　　　　　　×離型性：成形時に

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケイ酸質原料と石灰質原料よりケイ酸カルシウム
   水和物結晶スラリーを調製し、得られたケイ酸カルシウ
   ム水和物結晶スラリーとガラス質繊維および水を混合し
   てガラス質繊維１００重量部当りケイ酸カルシウム水和
   物結晶５〜１５０重量部を含有するスラリーを調製し、
   このスラリーに有機高分子凝集剤および定着剤を添加し
   てゆるやかに撹拌することにより固形原料を凝集させた
   のち脱水成形し、得られた成形物を乾燥することを特徴
   とする耐熱性成形体の製造法。
2. （２）脱水成形を注型プレス成形により行う特許請求の
   範囲第１項記載の製造法。
3. （３）ケイ酸カルシウム結晶水和物が平滑表面を有する
   球状集塊物を形成しているものである特許請求の範囲第
   １項記載の製造法。