JPS62235276A - 高強度軽量ケイ酸カルシウム成形体の製造方法 - 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］ 本発明は高強度軽口ケイ酸カルシウム成形体の製造方法
に関するものである。ざらに詳しくは、本発明は′高強
度かつ軽量で耐火性、寸法安定性にすぐれ木材と同様の
加工性を具備しており、建築材料として好適に使用する
ことのできるケイ酸カルシウム、補強繊維、ラテックス
およびエトリンガイトからなるケイ酸カルシウム成形体
の製造方゛　法に関するものでおる。

［従来の技術］ ケイ酸カルシウムは経世で熱的に安定な物質であり、こ
の特性を利用した成形体が市販されている。このうち、
軽量という特性を生かしたものに断熱材、保温材がおり
、また熱的に安定で耐火性という特性を生かしたものに
珪カルポードがおりそれぞれ大量に生産されている。し
かし、前者は高密度が０．３ｙ／ｃｍ以下のものでおり
、後者は嵩密度が０．７ｓ／ｃｄ以上のものである。こ
の中間の嵩密度である０、３〜０．７ｇ／ＣＴｌ１に相
当する成形体については従来はとんど商品化されていな
かった。

この嵩密度０．３〜０．７ｇ／ＣＴｌ１という値は天然
の木材のそれとほぼ同じであり、ケイ酸カルシウムを成
形して人造木材を製造しようとする試みが１是案されて
いる。すなわち、（１）ケイ酸カルシウム水和物１００
重聞部、水硬性石膏１０〜１５０重量部、重合体エマル
ジョン５〜３０重量部、重合体エマルジョン用凝集剤お
よび水ざらに補強繊維からなる水性スラリーを成形、乾
燥してなるケイ酸カルシウム成形体が提案されている（
特開昭５４−１６０４２８号公報）。また、（２）ケイ
酸カルシウム水和物’１００重量部、カルボキシル基を
含むスチレン−ブタジェン共重合体ラテックス５〜３０
重量部（固形分として）、カチオン型高分子凝集剤およ
び水からなる水性スラリーを成形、乾燥してなるケイ酸
カルシウム成形体が提案されている（特開昭６０−２４
６２５１号公報）。ざらに、本出願人は、これら公知の
発明の問題点を改善するため、（３）ケイ鍍カルシウム
水和物１００重口部、補強繊維１〜３０重同部、ラテッ
クス１〜４０重量部および分散剤０．１〜５重量部から
なるケイ酸カルシウム成形体について提案したく特＠昭
６０−２６１３”１１号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかし、（１）の発明の成形体は明細書の実施例によれ
ば嵩密度０．５ｓｕｃＴＩｌのときの曲げ強さが最高で
も約１００　Ｋｇｆ／ｃｉにすぎない。また、この成形
体には水硬性石膏が多量に含有されているために耐水性
に難点があるだけでなく、高温にざらされた場合８００
〜１０００°Ｃで石膏が分解して有毒な硫黄酸化物が発
生したり、石膏の結晶水が１００〜５００°Ｃで失われ
るので、安全性、耐熱性、寸法安定性等の面に難点があ
る。

また、（２）の発明の成形体は、（１）の発明の成形体
に認められた耐水性、安全性、耐熱性、寸法安定性の問
題点を解消しようとするものでおるが、強度的にはほと
んど改善が認められない。

また、ラテックスの使用量が多いために耐火性に問題が
おる。

ざらに、（３）の発明の成形体は、（１）の発明の成形
体および（２）の発明の成形体に認められた問題点を解
消しようとするものであり、成形体の嵩密度が０．５ｙ
／ｃＴＩｌのときの曲げ強度は約１２０　Ｋ（Ｉｆ／ｃ
ｍと改善するもので市るが、強度的にはいまだ不十分で
おる。

本発明はこれら発明の問題点を改良して人造木材等の建
築材料、とくに耐火性、耐熱性建築材料として好適なケ
イ酸カルシウム成形体の製造方法を提供するものでおる
。

［問題点を解決するための手段および作用］本発明はエ
トリンガイトを含有することを特徴とする高強度軽量ケ
イ酸カルシウム成形体の製造方法に関するものである。

本発明のケイ酸カルシウム成形体はケイ閲カルシウムス
ラリー、補強繊維、ラテックスおよび製造過程で水と反
応してエトリンガイトを生成する物質を混合し、成形し
たのち乾燥することによって製造できる。製造過程で水
と反応してエトリンガイトを生成する物質を特定聞混合
することにより、従来のケイ酸カルシウムの大きな問題
点でおった強度を改善することができる。

本発明においてケイ酸カルシウムとしては石灰質原料、
ケイ順質原料および水とから水熱合成反応によって得ら
れた通常トバモライト、ゾノトライトと呼ばれるケイ酸
カルシウムが好適であり、ケイ酸カルシウム成形体の製
造に当たってはケイ酸カルシウムスラリー詳しくはケイ
酸カルシウム水和物水性スラリーとして使用される。石
灰質原料としては生石灰、消石灰等があり、ケイ酸質原
料としてはケイ石、ケイ砂、フェロシリコンダストなど
がある。これらは微粉砕物として使用される。石灰質原
料、ケイ酸質原料および水を所定割合に配合し、通常は
オートクレーブによって水熱合成反応を行ってケイ酸カ
ルシウム水和物水性スラリー（以下、単にケイ酸カルシ
ウムスラリーと略す）を得る。石灰質原料とケイ酸質原
料の配合割合は合成するケイ酸カルシウムの種別、使用
する原料の出所などによって相違するが、例えばゾノト
ライト（６ＣａＯ−６Ｓｉ０２−Ｈ２０＞を合成する場
合にはＣａＯ／ＳｉＯ２モル比が１になるように石灰質
原料とケイ酸質原料を配合する。

また、水とこれら原料との配合割合は水／（石灰質原料
＋°ケイ酸質原料）重量比で５〜１５である。

所定の割合に配合した石灰質原料、ケイ酸質原料および
水の混合物はオートクレーブに送入し、１５０〜２５０
’Ｃの温度で１〜２４時間攪拌しながらおるいは断続的
に攪拌しながら水熱合成反応を行ってケイ酸カルシウム
スラリーを得る。

次に、ケイ酸カルシウムスラリーに補強繊維、ラテック
ス、および水と反応してエトリンガイトを生成する物質
などを混合する。

補強繊維としてはガラス繊維、カーボン繊維等の無渫繊
維、ナイロン、ポリプロピレン、レーヨン、ビニロン等
の有感繊維が使用でき、これらの１種または２種以上を
混合して使用する。補強繊維は成形体の強度および弾性
率を向上させ、製造時のスラリー中でケイ酸カルシウム
およびラテックスの保持性を向上させて加圧脱水成形時
のろ過分離を良好ならしめる作用があるが、加工性、耐
水性、耐熱性等の面からその使用量はケイ酸カルシウム
１００重量部に対して１〜３０重量部、好ましくは３〜
１５重邑部がよい。

ラテックスとしては溶液型、エマルジョン型のいずれで
もよく、具体的にはスチレン−ブタジェン共重合体、ア
クリロニトリル−ブタジェン共重合体、ブタジェン重合
体、メタクリル酸メチル−ブタジェン共重合体、イソプ
レン（共）重合体、エチレン−プロピレン共重合体等の
ラテックスが挙げられる。ラテックスは成形体中でケイ
酸カルシウム同士およびケイ酸カルシウムと補強繊維を
固着する作用を有する。それゆえ成形体は高強度を示し
、切削加工時に粉末が飛散せず、釘等の保持力が良い等
のすぐれた加工性を示す。ラテックスはケイ酸カルシウ
ム１００重量部に対して１〜４０重量部好ましくは３〜
２０重量部使用される。

ラテックスの使用量が少なすぎると加工性に難があり、
強度もやや弱く、また多すぎると耐熱性に問題が生じる
。なお、ラテックスの固着作用を改善する粘着付与剤、
ラテックスの特性を改善する硫黄系加硫剤、非硫黄系加
硫剤、融着付与剤などの添加剤を１種および２種以上使
用することができ、これら添加剤の使用により成形体の
表面硬度、弾性、針の保持力などの物性向上を図ること
ができる。

水と反応してエトリンガイトを生成する物質としては種
々のものが使用できる。すなわち、（１）ＡＣＩの分類
でにタイプ、ＭタイプおよびＳタイプからなる群より選
ばれた少なくとも一種類以上の膨脹材、 （２）カルシウムサルホアルミネート系クリンカーの単
独物または石膏との混合物、あるいはアルミネート系ク
リンカーと石膏との混合物、（３）　（イ）高炉スラグ
粉または水酸化アルミニウムを含む物質、（ロ）石膏、
（ハ）消石灰または生石灰の混合物、 （４）アルミナセメントと石膏の混合物などでおる。

これらの物質はケイ酸カルシウム成形体の製造過程すな
わちケイ酸カルシウムスラリーと補強繊維、ラテックス
等の混合過程、ろ過脱水成形過程および乾燥過程におい
て、水と反応して針状のエトリンガイト結晶 （３ＣａＯ−Ａｔ　　Ｏ−３ＣａＳＯ４−３２Ｈ２０）
を生成し、その針状結晶の相互のからみあいと膨張作用
による補強繊維の固定によってケイ酸カルシウム成形体
の強度を向上させる作用を有する。また、エトリンガイ
トが生成することによって乾燥過程での収縮か大幅に減
少し、成形体の層間剥離の減少、製造歩留りの向上など
の作用を有する。水と反応してエトリンガイトを生成す
る物質はケイ酸カルシウム１００重量部に対して１〜３
０重量部使用される。使用量が多すぎると加工性に難が
あり強度も低下する。

ポルトランドセメントもアルミネート系クリンカーの主
成分でおるカルシウムアルミネート（ＣａＯ，Ａｊ２０
３．３ＣａＯ−ＡＮ２０３　＞を含有しており石膏と共
存させれば当然のことながらエトリンガイトを生成する
が、ポルトランドセメントの他の成分（３Ｃａ　Ｏ−３
ｉ　０２．２ＣａＯ・５ｉ０２）の水和反応によって遊
離のＣａ　（ＯＨ＞２が生成して成形体のｐＨが上昇す
るという難点があり、またカルシウムアルミネートの含
有量が少ないためにポルトランドセメントを多路に使用
してもエトリンガイト生成による効果が小ざく、成形体
の強度という面からはポルトランドセメントの添加はあ
まり有効でない。

なお、以上の物質のほかに分散剤、濾過助材等を適宜使
用してもよい。

ケイ酸カルシウムスラリー、補強繊維、ラテックスおよ
び水と反応してエトリンガイトを生成する物質等の混合
は、従来通常に使用されている混練機、ニーダ−等を用
いて行えばよい。要は各物質が均一に分散したスラリー
を調製すればよい。

均一に分散したスラリーは次に成形される。スラリーの
成形法としては例えば型枠にスラリーを充填して加圧脱
水する方法が挙げられるが、目的、用途に応じて従来公
知の成形法が適宜採用される。

成形したのち乾燥すると目的とするケイ酸カルシウム成
形体が得られる。乾燥する際の温度は特に制限されない
が、１００〜１８０°０通常１１０〜１６０’Ｃの温度
が採用される。

以下に本発明の実施例を示す。

実施例における試験結果は次の方法に依った。

（１）曲げ強度：ＪＩＳＡ１４０８に準じた。

（２）加工性：かんなかけ、釘打ち、のこぎり引き等の
木材の加工操作を実施 した場合の木材との比較で判定 した。

（３）乾燥時の収縮率ニブレス成形後及び乾燥時の成形
体の厚さを測定し乾燥時 の収縮率を求めた。

［実施例１］ ケイ石粉と消石灰とをＳｉＯ２：ＣａＯのモル比が１：
１になる様に混合し、ＣａＯとＳｉＯ２との合計重量に
対して１０倍量の水を加えてオートクレーブ中で攪拌し
ながら温度２１０’Ｃ１圧力１９　ｋｇｆ／ｃ屑て５時
間水熱合成反応させた。この様にして得られたケイ酸カ
ルシウム水和物スラリーに、ケイ酸カルシウム１００重
量部に対してラテックス（日本ゼオン（ｔ１３ｉＬ商品
名ＬＸ４１６）固体重量５重量部、分散剤（フジサワ薬
品■製、商品名パリツク＃］）３重量部及び膨脹材（電
気化学（（５）製、商品名Ｃ８Ａ＃２０、成分としては
３ＣａＯ−３Ａ、ｌｌ　２０３　・ＣａＳＯ４、Ｃａ５
Ｏ４）２．５小ｆｆｉ部を添加、混合した後、カラス繊
維（日東紡績（（５）製、商品名Ｃ３−１２−ＧＹＤ）
７重量部を添加、混合した。

得られた高分散ケイ酸カルシウムスラリーを３０　ｃｍ
　Ｘ　３０ｃｍ型枠に充填し、３０ｋｇｆ／ｃｍの圧力
で加圧脱水し、１２０’Ｃで１６時間乾燥し、ケイ酸カ
ルシウム成形体を得た。

成形体の試験結果を第１表に示す。

［実施例２．３］ 膨脹材（電気化学（珠製、商品名Ｃ３Ａ＃２０）の添加
量を５．０．１０．０Ｉｆｆ１部とした以外は実施例１
と同様にして成形体を得た。

その試験結果を第１表に示す。

［比較例１］ 膨脹材を無添加とした以外は実施例１と同様にして成形
体を得た。

その試験結果を第１表に示す。

［比較例２］ 膨脹材（電気化学（（３）製、商品名Ｃ３Ａ＃２０）の
添加量を２０．０重量部とした以外は実施例１と同様に
して成形体を得た。

その試験結果を第１表に示す。

［比較例３コ 膨脹材の代わりに普通ポルトランドセメントを２．５重
量部添加した以外は実施例１と同様にして成形体を得た
。

その試験結果を第１表に示す。

［比較例４］ 膨脹材の代わりにアルミナセメント（旭硝子（（１）製
、商品名アルミナセメント１号）を２．５重量部添加し
た以外は実施例１と同様にして成形体を得た。

その試験結果を第１表に示す。

［比較例５］ 非エトリンガイト系膨脹材（小野田セメント■製、商品
名エクスパン）を２．５重量部添加した以外は実施例１
と同様にして成形体を得た。

その試験結果を第１表に示す。

［比較例６］ 膨脹材の代わりにα型半水石膏２．５重量部添加した以
外は実施例１と同様にして成形体を得た。

その試験結果を第１表に示す。

［実施例４］ ３ＣａＯｅＡｆ１２０３を２０％含有すルアルミネート
系クリンカーに三水石膏をｓｏ３／Ａ、Ｉｌ　２０３＝
３となる様に加え、ブレーン５０００ｃｒｉ／９に粉砕
したものを膨脹材の代わりに２．５重量部加え、実施例
１と同様に成形体を得た。

その試験結果を第２表に示す。

［比較例７］ 膨脹材の代わりに、ブレーン５０００ｄ／ｇに粉砕した
３ＣａＯ”Ａ’１２０３を２０％含有するアルミネート
系クリンカーを２．５重量部加え、実施例１と同様に成
形体を１ｑだ。

その試験結果を第２表に示す。

［実施例５．６］ 膨脹材の代わりに、ブレーン５０００ｃｒｔｒ／　’Ｊ
に粉砕した第３表（注）に示す化学成分のカルシウムサ
ルホアルミネート系クリンカーを２．５＝ａ部加え、実
施例１と同様に成形体を得た。

その試験結果を第３表に示す。

［実施例７］ 膨脹材の代わりに高炉スラグ粉（宇部興産（体製、商品
名パワーメント）２重量部、三水石膏１型但部及び消石
灰（日本石灰■製、商品名持帰Ｓ）０．５重量部を添加
した以外は実施例１と同様にして成形体を得た。

その試験結果を第４表に示す。

（発明の効果） 本発明の製造方法によればエトリンガイトが生成するこ
とによって乾、燥過程での収縮が大幅に減少し、成形体
の層間剥離の減少、製造歩留の向上などの効果がある。

本発明の製造方法に依り製造されたケイ酸カルシウム成
形体は嵩密度が０．３〜０．９１ｃｄと小さいにも拘ら
ず、強度が極めて高く加工性も優れている。また高温に
加熱した際にも、Ｓ０２、ＮＯ２等の有毒ガスを発生し
ないので優れた建築材料として好適に使用される。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケイ酸カルシウムを主原料としてケイ酸カルシウ
   ム成形体を製造する方法において、水と反応してエトリ
   ンガイトを生成する物質をケイ酸カルシウムの固形分１
   ００重量部に対して１重量部以上１５重量部以下の範囲
   で配合し、水の存在下で混合、成形したのち乾燥するこ
   とを特徴とする高強度軽量ケイ酸カルシウム成形体の製
   造方法。
2. （２）水と反応してエトリンガイトを生成する物質が、
   ＡＣＩの分類でＫタイプ、ＭタイプおよびＳタイプから
   なる群より選ばれた少なくとも一種類以上の膨脹材であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の高
   強度軽量ケイ酸カルシウム成形体の製造方法。
3. （３）水と反応してエトリンガイトを生成する物質が、
   カルシウムサルホアルミネート系クリンカーの単独物ま
   たは石膏との混合物、あるいはアルミネート系クリンカ
   ーと石膏との混合物であることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項記載の高強度軽量ケイ酸カルシウム成形
   体の製造方法。
4. （４）カルシウムサルホアルミネート系クリンカーが３
   ＣａＯ・３Ａｌ＿２Ｏ＿３・ＣａＳＯ＿４を含有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（３）項記載の高強度
   軽量ケイ酸カルシウム成形体の製造方法。
5. （５）エトリンガイトを生成する物質が、（イ）高炉ス
   ラグ粉または水酸化アルミニウムを含む物質、（ロ）石
   膏、（ハ）消石灰または生石灰の混合物であることを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の高強度軽量ケ
   イ酸カルシウム成形体の製造方法。