【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は珪酸カルシウム硬化物用組成物に関す
る。更に詳しくは特定の平均アスペクト比と平均
粒径を有する雲母粉末（以下単に雲母と略称す
る）によつて補強された珪酸カルシウム硬化物を
与える組成物に関するものである。珪酸カルシウ
ム板は通常、石灰質原料と珪酸質原料および石綿
を水にて混練し、該混練物を板状に成形し、次い
で高温高圧の飽和蒸気で加熱し、該加熱により
CaO−SiO2−H2Oの反応を促進させることにより
製造されており、その軽量さと寸法安性性、加工
性の良好さに加え、更に不燃性を生かして工業用
断熱材、建築材料に広く使用されている。一般に
珪酸カルシウム板は各種建築用材として使用する
場合必要な強度を付与するため繊維状物で補強さ
れ、特に石綿繊維が多量に用いられる事は良く知
られている。しかるに石綿はその資源の枯渇が伝
えられ、また有害物質としての取扱規定等の法的
規制もあり、このため石綿に性能的、価格的に代
替し得る材料が強く要望されているのが現状であ
る。各種繊維を上記の目的のために混合使用する
事も従来より広く検討されているが例えばパルプ
では強度、軟燃性に問題があり、ガラス繊維では
耐アルカリ性、保持率、抄造性、価格面で難点が
見られるなど満足な代替材料は未だないのが実情
である。本発明者等は種々検討した結果、特定の
形態因子を有するる雲母が石綿繊維の代替材料と
してすぐれていることを見出し、本発明に到達し
たものである。
即ち、本発明は、石灰質原料と珪酸質原料とを
主成分とし、平均アスペクト比20以上、平均粒径
20〜5000μｍの雲母粉末を５〜30重量％、石綿を
2.5〜25重量％およびパルプを３〜15重量％含有
してなる珪酸カルシウム硬化物組成物にある。雲
母充填珪酸カルシウム硬化物の第１の利点は石綿
繊維劣らない補強性であり、第２にその補強性が
等方的であり強度の縦横比の著しい偏り是正する
ことであり、第３にその固有の性質である優れた
耐アルカリ性、耐熱性による耐久性である。
雲母を有機ポリマーに充填し、高剛性の複合材
料を得ることは公知である。この様に軟かいもの
の中に硬い材料を混合し、高剛性を得ることは理
にかなつている。しかしながら硅酸カルシウム硬
化物の如き硬い材料の中に軟い充填材を分散充填
し、補強性がえられるものかどうかについては未
知であり予見しえないところである。例えばパル
プセメント板と称されるセメント板において常用
される蛇絞岩粉末は何ら上記のような性能を発現
しないことはよく知られている。
本発明の珪酸カルシウム硬化物用組成物は従来
よりよく行われている湿式法、乾式法いずれの製
造方法によつても容易に成形することが可能であ
り既存の装置の使用によりその効果が十分発現す
ることは本発明の他の利用である。
本発明で使用される雲母は平均アスペクト比20
以上、平均粒径30〜5000μｍの板状形態を有して
おり、かつCaO−SiO2−H2O反応時に温度に耐え
る耐熱性を有しておれば化学組成、結晶形、産
地、粉砕法等には何ら制限されることはない。例
えば、白雲母、金雲母、黒雲母、鱗雲母、ソーダ
雲母、合成雲母類から適宜選択れれる。特にカナ
ダ産のスゾライト雲母はその形態から極めて好適
に使用される。雲母のアスペクト比は20以下であ
るとその形状が粒状、不定形に近づき、補強材と
しての十分な効果が発現しない。
尚本発明において使用される雲母のアスペクト
比は下記の式で求められるものである。即ち重量
平均アスペクト比＝フレークの直径（Ｄ）／フレ
ークの厚さ（ｔ）
＝1m1＋2m2＋…………＋oｍo
／1m1＋2m2＋…………＋oｍo
ここでｉは１個の雲母フレークの平均直径、
ｉはそのフレークの厚さ、miはｉ，ｉの
形状を有するフレーク群の総重量を示す。
ｉ＝１，２，３………，ｎの場合も同様の意味で
ある。
フレークの平均直径ｉはπ（Ｄｉ／２）２＝１個の
フレーク面積によつて求められるものである。
次に雲母の平均粒径は補強効果の上から30μｍ
以上であることが必要である。この事の理由は必
ずしも明らかでないが、30μｍ以下の粒径ではア
スペクト比が20以下になり易いためと考えられ
る。雲母粒径の上限はあまり大きいと加工上支障
を来たしたり場合によつては製品外観を変えるた
め、5000μｍと考えるのが妥当である。
雲母の混合率は他の併用材料、要求特性によつ
て変りうるが、補強性、寸法安定性の発現のため
には組成物全体に基づいて５重量％以上必要であ
り、30重量％以上では珪酸質と石灰質との反応を
阻害する等の原因になり、逆に強度の低下を来た
す結果となる。
また本発明で使用される石灰質としては消石
灰、生石灰が使用され、珪酸質としては珪藻土、
カオリン、白土等が使用され、この際、石灰質原
料と珪酸質原料とのCaO／SiO2のモル比は0.5〜
1.2の範囲に設定して配合することが好ましい。
本発明においてはまた石綿およびパルプが使用さ
れるほかセメントなどの他の無機材料も必要に応
じ使用される。具体的にはパルプ、石綿繊維、セ
メント等は板材に付与すべき曲げ強度、耐衝撃
性、可撓性に応じて適量用いられ、パルプは３重
量％以下では抄造率が悪くなり15重量％以上では
得られる板材の機械的強度、耐吸湿性が低下し、
また石綿繊維は2.5重量％以下では抄造時の生原
板のグリーン強度が低下し、形態保持が困難であ
り25％以上では逆に機械的強度が低下する。セメ
ントは組成物全体に基づいて３〜15重量％が適当
である。
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する
がこれらは本発明を何等限定するものではない。
実施例 １
消石灰30重量％、珪藻土50重量％、石綿５％、
パルプ５％、雲母10％を含む混合物のスラリーを
抄造し、該板を脱水プレスした後、60℃で90％
RH以上の周囲条件で約12時間飽和水蒸気で、一
次養生し、次いで８気圧の飽和水蒸気で一昼夜、
オートクレーブにより最終養生し、厚さ６mmの板
を得、曲げ強度を測定した結果を表１に示す。
尚、用いた雲母はアスペクト比20，45，70，100
のもので粒径は各々、30，100，500，1550μｍの
ものである。また比較例として消石灰30重量％、
珪藻土50重量％、石綿15％、パルプ５％の組成か
ら得た板の測定結果も併せて示す。該表より雲母
の補強性、補強性の等方性に優れている事が明ら
かである。
The present invention relates to a composition for a cured calcium silicate product. More specifically, the present invention relates to a composition that provides a cured calcium silicate material reinforced with mica powder (hereinafter simply referred to as mica) having a specific average aspect ratio and average particle size. Calcium silicate plates are usually made by kneading calcareous raw materials, silicic raw materials, and asbestos with water, forming the kneaded product into a plate shape, and then heating it with high-temperature, high-pressure saturated steam.
It is manufactured by accelerating the reaction of CaO-SiO 2 -H 2 O, and in addition to its light weight, dimensional stability, and good processability, it is also nonflammable, making it suitable for industrial insulation and construction materials. Widely used. Generally, when calcium silicate boards are used as various building materials, they are reinforced with fibrous material to give them the necessary strength, and it is well known that asbestos fibers are particularly used in large quantities. However, it is reported that asbestos is a depleted resource, and there are legal regulations such as regulations regarding its handling as a hazardous substance.Therefore, there is a strong demand for materials that can replace asbestos in terms of performance and cost. be. The use of a mixture of various fibers for the above purpose has been widely considered, but for example, pulp has problems with strength and soft combustibility, while glass fiber has problems with alkali resistance, retention rate, paper formability, and price. The reality is that there are still no satisfactory alternative materials, as they have some drawbacks. As a result of various studies, the present inventors have discovered that mica having a specific form factor is an excellent alternative material for asbestos fibers, and have arrived at the present invention. That is, the present invention has a calcareous raw material and a silicic raw material as main components, an average aspect ratio of 20 or more, and an average particle size.
5-30% by weight of mica powder of 20-5000μm, asbestos
The present invention provides a cured calcium silicate composition containing 2.5 to 25% by weight and 3 to 15% by weight of pulp. The first advantage of the cured mica-filled calcium silicate product is that it has reinforcing properties comparable to asbestos fibers, the second is that its reinforcing properties are isotropic, and it corrects significant imbalances in the aspect ratio of strength, and the third is that Durability is due to its unique properties of excellent alkali resistance and heat resistance. It is known to fill organic polymers with mica to obtain composite materials with high stiffness. In this way, it makes sense to mix a hard material into a soft material to obtain high rigidity. However, it is unknown and unpredictable whether reinforcing properties can be obtained by dispersing and filling a soft filler into a hard material such as a hardened calcium silicate material. For example, it is well known that serpentine powder, which is commonly used in cement boards called pulp cement boards, does not exhibit any of the above-mentioned properties. The composition for a cured calcium silicate product of the present invention can be easily molded by either the conventional wet method or dry method, and its effects can be sufficiently obtained by using existing equipment. Expression is another use of the invention. The mica used in the present invention has an average aspect ratio of 20
As mentioned above, if it has a plate-like shape with an average particle size of 30 to 5000 μm and has the heat resistance to withstand the temperature during the CaO-SiO 2 - H 2 O reaction, the chemical composition, crystal shape, production area, and pulverization method. etc., there are no restrictions whatsoever. For example, it is appropriately selected from muscovite, phlogopite, biotite, lepidolite, soda mica, and synthetic mica. In particular, ssolite mica from Canada is very suitably used because of its morphology. When the aspect ratio of mica is less than 20, the shape becomes granular or amorphous, and the mica does not have sufficient effect as a reinforcing material. The aspect ratio of mica used in the present invention is determined by the following formula. That is, weight average aspect ratio = flake diameter (D) / flake thickness (t) = 1 m 1 + 2 m 2 +………… + o m o / 1 m 1 + 2 m 2 +………… + o m o where i is the average diameter of one mica flake,
i is the thickness of the flake, and mi is the total weight of the flake group having the shape of i, i. The same meaning applies to the cases where i=1, 2, 3......, n. The average diameter i of the flakes is determined by the area of π(Di/2) 2 =1 flake. Next, the average particle size of mica is 30 μm from the top of the reinforcing effect.
It is necessary that it is above. The reason for this is not necessarily clear, but it is thought to be because the aspect ratio tends to be 20 or less when the particle size is 30 μm or less. It is reasonable to consider that the upper limit of the mica particle size is 5000 μm, since if it is too large, it may cause problems in processing or change the appearance of the product in some cases. The mixing ratio of mica may vary depending on other concomitant materials and required properties, but in order to achieve reinforcing properties and dimensional stability, it is required to be 5% by weight or more based on the entire composition, and 30% by weight or more is required. This may cause inhibition of the reaction between silicic acid and calcareous material, and conversely result in a decrease in strength. In addition, slaked lime and quicklime are used as the limestone used in the present invention, and diatomite, diatomaceous earth, and silica are used as the silica.
Kaolin, clay, etc. are used, and in this case, the molar ratio of CaO/SiO 2 between calcareous raw material and silicic raw material is 0.5 to
It is preferable to set the amount in the range of 1.2.
In addition to asbestos and pulp, other inorganic materials such as cement may also be used in the present invention. Specifically, pulp, asbestos fiber, cement, etc. are used in appropriate amounts depending on the bending strength, impact resistance, and flexibility that should be imparted to the board. If pulp is less than 3% by weight, the papermaking rate will be poor, and if it is more than 15% by weight. In this case, the mechanical strength and moisture absorption resistance of the resulting board material decreases,
Furthermore, if the asbestos fiber is less than 2.5% by weight, the green strength of the raw plate during papermaking will be reduced and it will be difficult to maintain the shape, and if it is more than 25%, the mechanical strength will be reduced. Cement is suitably used in an amount of 3 to 15% by weight based on the total composition. The present invention will be specifically explained below with reference to Examples, but these are not intended to limit the present invention in any way. Example 1 Slaked lime 30% by weight, diatomaceous earth 50% by weight, asbestos 5%,
A slurry of a mixture containing 5% pulp and 10% mica is made into paper, and the plate is dehydrated and pressed, and then heated to 90% at 60°C.
Primary curing in saturated steam for about 12 hours under ambient conditions of RH or higher, followed by overnight curing in saturated steam at 8 atm.
After final curing in an autoclave, a 6 mm thick plate was obtained, and the bending strength was measured. Table 1 shows the results.
The mica used has an aspect ratio of 20, 45, 70, and 100.
The particle sizes are 30, 100, 500, and 1550 μm, respectively. In addition, as a comparative example, slaked lime 30% by weight,
The measurement results of a board obtained from a composition of 50% diatomaceous earth, 15% asbestos, and 5% pulp are also shown. It is clear from the table that mica has excellent reinforcing properties and isotropy of reinforcing properties.
【表】
実施例 ２
表２に示した如き、消石灰、珪藻土、石綿、パ
ルプ、雲母からなる種々の配合割合の配合物を含
むスラリーを調製し、これらを抄造して実施例１
と同じ条件で厚さ６mmの板を得、曲げ強度を測定
した結果を該表に示す。尚、雲母はアスペクト比
70、粒径500μｍのものを用いた。また比較例２
として雲母を全く使用しない系についての結果も
併せて示す。[Table] Example 2 Slurries containing various proportions of slaked lime, diatomaceous earth, asbestos, pulp, and mica as shown in Table 2 were prepared, and these were made into paper.
A plate with a thickness of 6 mm was obtained under the same conditions as above, and the bending strength was measured. The results are shown in the table. In addition, the aspect ratio of mica
70 with a particle size of 500 μm. Also, comparative example 2
Results for a system that does not use mica at all are also shown.
【表】
以上の様に雲母の補強効果は明らかである。【table】
As described above, the reinforcing effect of mica is clear.