JPS6389449A - 炭素含有珪酸カルシウム成形体の製法 - 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、珪酸カルシウム成形体の製法に関し、更に詳
しくは炭素含有珪酸カルシウム成形体の製法に関する。

従来の技術 炭素含有珪酸カルシウム成形体としては、特公昭５１−
６０３８号公報に活性炭含有珪酸カルシウム成形体の製
法が記載されている。この製法は、珪酸原料、石灰原料
、及び水から調製される原料スラリーに活性炭を原料固
形分に対し０．５〜７重ユ％という特定全含有させて攪
拌下に水熱合成反応せしめてゾーノトライト結晶と活性
炭とを含む水性スラリーとなし、これを成形・乾燥する
ものであり、活性炭を特定量添加することにより上記合
成反応の反応速度を大となしうると共に水の伍を減少せ
しめ得るというものである。そして得られた炭素含有ゾ
ーノトライト系珪酸カルシウム成形体はこれを含有しな
い珪酸カルシウム成形体とほぼ同等の物性を有するもの
である旨記載されている。即ち従来の活性炭含有珪酸カ
ルシウム成形体については、その製法上の効果は存在す
るが、成形体自体についてはほぼ特定の効果はないもの
とされていたのである。

一方珪酸カルシウム成形体を製造する際の珪酸原料とし
てもみがら灰を使用することが最近発表されている。こ
れはもみがらの燃焼熱を利用する際に副生ずるもみがら
灰を珪酸カルシウム成形体の製造用珪酸原料の１種とし
て使用したものであり、珪酸カルシウム成形体が製造で
きる場合も存在するものの、そのもみがら灰の性質によ
り著しいときには珪酸カルシウム成形体が得られない。

これはもみがらの燃焼条件やもみがらの性質が一定しな
いために生ずるものと考えられている。

発明の開示 本発明者は、従来から珪酸カルシウム成形体について長
年研究を続けてきたが、この研究においてクン炭を珪酸
カルシウム成形体の珪酸原料として使用するときは、も
みがら灰とは異なり常に安定してほぼ一定の所望の物性
を有する珪酸カルシウム系成形体（更に詳しくはゾーノ
トライト結晶と無定形炭素を主成分とする成形体）が収
得出来、しかも得られる無定形炭素含有ゾーノトライト
系珪酸カルシウム成形体は非常に軽量にして充分なる実
用的強度を有し且つ吸湿性が著しく大きいものであるこ
とを見出し、在に本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、石灰原料、クン炭を主成分とする珪酸原
料及び水とから固形分に対する水の量が５重量倍以上と
なる様に調製された原料スラリーを、加圧下加熱攪拌し
ながら水熱合成反応を行なわしめてゾーノトライト結晶
と無定形炭素とを主成分とする水性スラリーとなし、次
いでこれを成形・乾燥することを特徴とする炭素含有珪
酸カルシウム成形体の製法に係るものである。

本発明法によれば、従来この種珪酸カルシウム成形体製
造に使用されたことの無いクン炭を原料として使用出来
、しかも極めて安定した状態で目的物珪酸カルシウム成
形体を製造出来る。しかも得られる成形体は非常に軽量
にして且つ充分なる実用強度を有するものとなる。

本発明により得られる無定形炭素含有珪酸カルシウム成
形体は、無定形炭素を通常７．０〜３０重量％重量含有
するものであり、特に注目すべきは該成形体中の無定形
炭素が７重量％以上になると急激に成形体自体の吸湿能
が増大するという特徴を有することである。

以下に本発明の製法について下記に説明する。

本発明法は、原則的には珪酸原料としてのクン炭、必要
に応じ他の通常の珪酸原料、石灰原料及び水から調製さ
れた原料スラリーを攪拌下に水熱合成反応せしめてゾー
ノトライト結晶と無定形炭素とを主成分とする水性スラ
リーを得、これを成形し、乾燥して行なわれる。

本発明において使用されるクン炭とは、もみがら、麦か
ら、稲わら、麦わら、野草、落ち葉等を乾溜して製造さ
れたものであり、通常粒径１００μｍ以下に粉砕して使
用するのを良とする。化学成分としては５Ｌ０２３０〜
８０重量％（以下間％）、炭素分２０〜５０％、水分０
〜１０％、その他０〜１０％程度のものである。特に好
ましいクン炭としてもみがらクン炭を挙げることができ
る。本発明に於いては、珪酸原料としてクン炭だけを使
用することも出来るが、必要に応じ他の通常の珪酸原料
と併用することもできる。併用する場合でも主成分はあ
くまでクン炭とする。この際使用される他の珪酸原料と
しては、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出来、たとえば結晶
質珪酸原料として珪石、珪砂等を、又無定形珪酸原料と
してシリカゲル、シリカフラワー、ホワイトカーボン、
珪藻土等を例示することが出来る。

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、カーバイド滓等
を具体例として使用でき、また特に軽量成形体、たとえ
ば密度０．　１ｇ／ｃｍ３程度の成形体を製造する場合
には、沈降容積５ｍ１２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１
２０倍の石灰乳５０齢を、直径が１．３ｃ１１１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齢で示したものである。

水の量は、原料スラリーの固形分に対し５倍（重量）以
上であり、上記軽量体を製造する場合には１５倍以上と
するのが好ましい。珪酸原料（クン炭、またはこれと他
の珪酸原料）と石灰原料Ｃａ　Ｏ／　Ｓ　ｉ　０２モル
比は０．９５〜１．１５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おいて
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出
来る。

かくして調製された原料スラリーは次いで攪拌下に水熱
合成反応に供される。この反応条件は、通常８ｋｇ／ｃ
ｍ２以上好ましくは１０ｋｇ／ｃｍ２以上の飽和水蒸気
圧下で行なわれる。この反応によりクン炭中の珪酸分と
石灰とが反応し、ゾーノトライト結晶を主成分とする５
〜１００μｍ程度の二次粒子が生成すると共に、クン炭
微粒子中から珪酸分が除去された無定形炭素を主成分と
する粒状体とが生成し、これ等が均一に水に分散したス
ラリーが得られる。このゾーノトライト結晶及び無定形
炭素粒状体を主成分とする水性スラリーを濾紙を用いて
濾過すると滑液は透明となるが、ゾーノトライト結晶の
二次粒子から成る水性スラリーに、クン炭粉砕物を添加
したものを同様に濾過すると滑液は黒く着色する。この
事実より、本発明に於いては上記無定形炭素粒状体は、
ゾー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。

上記ゾーノトライト結晶及び無定形炭素からなる水性ス
ラリーには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、たとえば
繊維類、粘土類、セメント類等を例示出来、更に詳しく
は石綿、岩綿、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維、パ
ルプ、セルロース、各種合成繊維等の有機繊維、カオリ
ン、ベントナイト等の粘土、石膏、ポルトランドセメン
ト、アルミナセメント、その他各種セメント等を具体例
として例示出来る。

本発明に於いては、該水性スラリーを常法により成形し
乾燥して無定形炭素含有ゾーノトライト結晶成形体を収
得することが出来る。かくして得られる本発明の成形体
は、ゾーノトライト結晶の二次粒子及び無定形炭素を主
成分として成るものであり、無定形炭素の成形体中の含
有量は７．０〜３０重量％重量である。そしてこの成形
体は軽量であっても充分なる実用的曲げ強度を有する。

特に注目すべきは、吸着能就中吸湿能が著しく優れてい
ることである。吸湿能は、含有されている無定形炭素の
量と密接な関係を有し、本発明者の研究によると、後記
第５表及び第１図に示される通り、該無定形炭素の含有
量が７．０重量％に達しない場合は吸湿能は著しく大き
くはならないが、７．０重量％を超えると急激に吸湿能
が著しく増大する。また本発明により得られる成形体は
、これを粉砕して得た粉末の比表面積は８０〜２００ｍ
２／ｇ（但しＢＥＴ法により測定）程変であり、また示
差熱分析（昇温速度１０°Ｃ／ｍ１ｒｉ）では４３０〜
４８０℃の間に発熱ピークが見られる。本発明により得
られる成形体は、ゾーノトライト結晶を主体とする珪酸
カルシウム結晶の二次粒子と無定形炭素、またはこれ等
と他の添加材とから構成されており、該二次粒子は圧縮
変形された状態で相互に連結して構成されている。また
成形体のうち高密産品は優先配向しているものである。

実施例 以下に実施例を示して、本発明法をより具体的に説明す
る。但し下記例における各種物性は夫々次の様な方法で
測定したものである。

（イ）曲げ強さ ＪＩＳ　　Ａ　　９５１０の方法に準する。

（ロ）優先配向度（ｐ） Ｉ　　（３２０）　　・Ｉ’　　（００１）ｐ４□ Ｉ（００１）　　・Ｉ　’　　（３２０）但し、Ｉ　　
（３２０）とＩ　（００１）は無配向粉末試料の回折強
度で、Ｉ　’　　（３２０）とＩ′（００１）は優先配
向度を測定しようとする試料の回折強度である。

（ハ）炭素含有■ ＪＩＳ　　Ｒ６１２４の方法に準する。

（ニ）比表面積 成形体を粉砕して得た粉末について、ＢＥＴ法により測
定した。

（ホ）示差熱分析及び熱重量分析 成形体を粉砕して得た約１０ｍｇの試料を用い、昇温速
度１０°Ｃ／ｍｉｎの条件で測定する。

（へ）吸湿量（相対湿度９０％のときの）ＪＩＳ　　Ｚ
　　０７０１の方法で調整された相対湿度９０％のデシ
ケータ−中に試料を入れ、同雰囲気中での平衡吸湿量（
％）を次式により求める。

Ｗ、−Ｗ。

吸湿量（％）＝　　　　　　　　Ｘ１００Ｏ Ｗｏ：試料の乾燥重量（ｇ） Ｗｌ　：吸湿した試料の重量（ｇ） 但し下記例に於いて部又は％とあるのは、特に説明しな
いかぎり、重量部又は重量％を示す。

実施例　１ 生石灰（Ｃａ０９５．０％）３０．６９部を８０°Ｃの
温水３６８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１１．８謡であった。上
記石灰乳に比表面積１６５ｍ２／ｇ、平均粒子径４μｍ
のもみがらクン炭粉末（ＳｉＯ２５５，１％、Ｃ３２，
１％、吸着水分９．８％）５６．８１部を１０重量倍の
水でホモミクサーにて２分間分散させて得たスラリーを
加え、更に水を加えて全体の水量を固形分の２４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１０２　ｒ、ｐ、＋ｎ、で攪拌翼を回転し
ながら攪拌し、５時間水熱合成反応を行って、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
線回折分析したところ、ゾーノトライト結晶のピークが
認められた。

また、このスラリーを上記と同様の方法で乾燥して走査
型電子顕微鏡で観察すると外径が５〜１００μｍの球状
２次粒子が認められ、同じく上記スラリーを乾燥したも
のを化学分析した所２０．７％の炭素が分析された。以
上により、上記スラリーを乾燥したものはゾーノトライ
ト結晶と無定形炭素を主成分とするものであることが判
る。

次いで上記で得たスラリー９０部（固形分）に添加材と
してガラス繊維７部及びポルトランドセメント３部を加
えて、プレス成形し１００℃で２４時間乾燥して成形体
を得た。

得られた成形体の特性は第１表の通りであった。

第　　１　　表 また第１表記載の成形体試料ＮＧ、　１の破断面を走査
型電子顕微鏡で観察すると、外径が５〜１００μｍの球
状２次粒子が相互に連結して成形体が構成されているの
が認められた。

実施例　２ 生石灰（Ｃａ０９５．０％）２４．５８部を８０℃の温
水２９５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１５．３ｍＱであった。上
記石灰乳に実施例１と同様のもみがらクン炭粉末４５．
４２部を１０重量倍の水でホモミクサーにて２分間分散
させて得たスラリーを加え、更に水を加えて全体の水量
を固形分の３ＯＮｌｔ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／　ｃｍ２、
温度１９１℃でオートクレーブ中で回転数１０２ｒ。

ｐ、ｍ、で攪拌翼を回転しながら攪拌し、５時間水熱合
成反応を行ってスラリーを得た。

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、ゾー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上記と同様の方法で乾燥して走査型
電子顕微鏡で観察すると、実施例１と同様の球状２次粒
子が認められ、同じ（上記スラリーを乾燥したものを化
学分析した所２１．０％の炭素が分析された。以上によ
り上記スラリーを乾燥したものはゾーノトライト結晶と
無定形炭素を主成分とするものであることが判る。次い
で上記で得たスラリー９０部（固形分）に添加材として
ガラス繊維７部及びポルトランドセメント３部を加えて
、プレス成形し、１００°Ｃで２４時間乾燥して成形体
を得た。

得られた成形体の特性は第２表の通りであった。

第　　２　　表 また第２表記載の成形体試料Ｎｏ、　ｌ及び２の破断面
を走査型電子顕微鏡で観察すると、実施例１と同様に、
球状２次粒子が相互に連結して成形体が構成されている
のが認められた。

実施例　３ 生石灰（Ｃａ０９５．０％’）５６．５５部を８０℃の
温水６７９部中で消和して得た石灰乳の沈降容積は４．
７謡であった。上記石灰乳に比表面積１８０ｍ２／ｇ、
平均粒子径８μｍの麦がらクン炭粉末（Ｓ　ｉ　０２４
８．６％、Ｃ４２，３％、吸着水分６．３％）１１８．
４５部を加え、更に水を加えて、全体の水量を固形分の
１２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１０２　ｒ、ｐ、ｍ、で攪拌翼
を回転しながら攪拌し、５時間水熱合成反応を行ってス
ラリーを得た。

上記で得たスラリーを１００°Ｃで２４時間乾燥して、
Ｘ線回折分析した所、ゾー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上記と同様の方法で乾燥して走査型
電子顕微鏡で観察すると、実施例１と同様の球状２次粒
子が認められ、同じく上記スラリーを乾燥したものを化
学分析した所２７．９％の炭素が分析された。以上によ
り上記スラリーを乾燥したものは、ゾーノトライト結晶
と無定形炭素を主成分とするものであることが判る。

次いで上記で得たスラリー９０部（固形分）に添加材と
してガラス繊維７部及びポルトランドセメント３部を加
えて、プレス成形し、１００℃で２４時間乾燥して成形
体を得た。

得られた成形体の特性は第３表の通りであった。

第　　３　　表 また第３表記載の成形体試料Ｎｏ、　１の破断面を走査
型電子顕微鏡で観察すると、外径が５〜１００μｍの球
状２次粒子が相互に連結して成形体が構成されているの
が認められた。

実施例　４ 生石灰（Ｃａ　Ｏ９５，０％）３５．８６部を８０℃の
温水４３０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１７．５謡であった。上
記石灰乳に実施例１と同様のもみがらクン炭粉末３０．
９９部及び平均粒子径６．５μｍの珪石粉末（Ｓｉ０２
９４．７％）２０．６６部を加え、更に水を加えて全体
の水ｔを固形分の２４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／　Ｇ１
１１２、温度１９１°Ｃでオートクレーブ中で回転数１
０２ｒ、ｐ、ｍ、で攪拌翼を回転しながら攪拌し、５時
間水熱合成反応を行ってスラリーを得た。

上記で得たスラリーを１００°Ｃで２４時間乾燥して、
Ｘ線回折分析した所、ゾーノトライト結晶と少世のトベ
ルモライト結晶のピークが認められた。またこのスラリ
ーを上記と同様の方法で乾燥して走査型電子顕微鏡で観
察すると外径が５〜８０μｍの球状２次粒子が認められ
、同じく上記スラリーを乾燥したものを化学分析した所
１０゜７％の炭素が分析された。以上により、上記スラ
リーを乾燥したものはゾーノトライト結晶と無定形炭素
を主成分とするものであることが判る。

次いで上記で得たスラリー９０部（固形分）に添加材と
してガラス繊維７部及びポルトランドセメント３部を加
えて、プレス成形し、１００℃で２４時間乾燥して成形
体を得た。

得られた成形体の特性は第４表の通りであった。

第　　４　　表 また第４表記載の成形体試料Ｎｏ、　１及び２の破断面
を走査型電子顕微鏡で観察すると、外径が５〜８０μｍ
の球状２次粒子が相互に連結して成形体が構成されてい
るのが認められた。

実施例　５ 生石灰（ＣａＯ９５，０％）及び珪石粉末（Ｓ　ｉ　０
２９８．２％）、又は生石灰、珪石粉末及び所定量の実
施例１で用いたもみがらクン炭粉末からなる原料を用い
て、ＣａＯ／ＳｉＯ２モル比が１．００となるように種
々調合し、さらに水を添加して全体の水量が固形分の２
５重量倍となるように混合して原料スラリーを得た。こ
れらを飽和水蒸気圧２０ｋｇ／Ｃｍ２、温度２１４℃で
オートクレーブ中で回転数１３８　ｒ、ｐ、ｍ、で攪拌
翼を回転しながら攪拌し、１時間水熱合成反応を行って
珪酸カルシウム結晶のスラリーを得た。上記で得た各々
の結晶スラリーを１００℃で２４時間乾燥して、Ｘ線回
折分析した所、すべてゾーノトライト結晶のピークが認
められた。

次いで、上記で得た各スラリーをプレス成形し、１００
°Ｃで２４時間乾燥して、成形体Ｎ００１〜Ｎｏ、９を
得た。尚、Ｎａ、１〜Ｎｏ、　４は比較のために示すも
のである。

得られた成形体の特性は第５表の通りであった。

また、第５表の結果を第１図のグラフに示した。

第５表及び第１図から、成形体中の炭素含有量が７．０
重ｔ％を越えると急激に吸湿能が著しく増大することが
明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例５で得られた各成形体の炭素含有量と吸
湿量の関係を示すグラフである。 （以　上）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）石灰原料、クン炭を主成分とする珪酸原料及び水
   とから固形分に対する水の量が５重量倍以上となる様に
   調製された原料スラリーを、加圧下加熱攪拌しながら水
   熱合成反応を行なわしめてゾーノトライト結晶と無定形
   炭素とを主成分とする水性スラリーとなし、次いでこれ
   を成形・乾燥することを特徴とする炭素含有珪酸カルシ
   ウム成形体の製法。