JP4320704B2

JP4320704B2 - Lightweight inorganic molded body with excellent frost resistance and method for producing the same

Info

Publication number: JP4320704B2
Application number: JP2002367871A
Authority: JP
Inventors: 剛司上田; 明廣岡田; 真一竹田; 健一平尾
Original assignee: 東レＡｃｅ株式会社
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2002-12-19
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2022-12-19
Also published as: JP2004196601A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の外壁材、天井材および内装材などに好適に使用される軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建築物の外壁材、天井材あるいは内装材などに使用される建築材料の一つとして、窯業系の建築材料が知られている。例えば、２０〜２７重量部のポルトランドセメント、消石灰に換算して１３〜１８重量部の生石灰又は消石灰、４３〜５０重量部のパーライト、４〜７重量部のパルプ、０．２〜１重量部の有機質繊維と適量の混和剤と水とを混合してスラリーとし、次にこのスラリーをプレスにより脱水成型して成型体を製造し、更に該成型体をオートクレーブ養生および乾燥してなる珪酸カルシウム系内外装板が知られている（特許文献１参照。）。しかしながら、この珪酸カルシウム系内外装板ではある程度軽量な製品が得られる可能性はあるが、珪酸質中空体等を使用するものではないために、満足できる十分なレベルの耐凍害性は得られないという課題があった。
【０００３】
また別に、２０〜２７％のポルトランドセメント、消石灰に換算して１３〜１８％の生石灰または消石灰、４３〜５０％の珪藻土と珪酸質中空体より成り珪酸質中空体が２０％以上である珪酸質材料、４〜９％のパーライト、４〜７％のパルプ、０．２〜１％の有機質繊維と、適量の混和剤と水とを混合しスラリーとし、次にこのスラリーをプレスにより脱水成型して成型体を製造し、更に該成型体をオートクレーブ養生および乾燥してなる、耐凍害性および加工性に優れた珪酸カルシウム系成型体からなる外装板が提案されている（特許文献２参照。）。この外装板は、軽量で加工性と耐凍害性を満足すると推定されるが、使用されるケイ藻土と珪酸質中空体は原料単価が高く、これらを多く使用すると原料コストが高くなり、経済的に工場採算性が取れなくなる。それゆえ、特殊な用途である化粧部材等で市販されており、一般の内外装材としては流通していないのが現実である。
【０００４】
そしてこのような建築材料の中で、特に窯業系外壁材（サイディング）の製品嵩比重は現在０．９５から１．１０の範囲にあり、外壁材として用いられる板１枚の重量は２５〜６０Ｋｇにもなるので、壁材の施工にあたってはいわゆる重量物の取り扱いとなり、施工には２名以上の共同作業者が必要となる。このことから軽量化の要望が強く出されているにもかかわらず、性能面から嵩比重０．９以下のサイディングは未だ市販されていない。
【０００５】
そこで、本発明者らは種々の原料で検討した結果、珪藻土とフライアッシュバルーンを新たに配合した組成物を用いることによって、窯業系の建築材料としての基本性能を満足していて、かつ嵩比重が０．９以下と軽量なサイディングの生産が可能であることを見いだした。
【０００６】
【特許文献１】
特許第２６１１８８６号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００１−２０６７６２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、強度特性等基本特性の点では十分なレベルの性能を示し、かつ、汎用的使用が十分可能なコストで生産可能な軽量性および耐凍害性に優れていることは勿論、加工性と不燃性にも優れた無機質成型体とその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らのサイディングに関する検討によれば、軽量化はパーライトを増量することによって達成できたが、強度特性と耐凍害性は満足できなかった。そこで、珪藻土やフライアッシュバルーンを配合することなど、更に組成の検討を行ない、前記課題を解決できることを見出し本発明に到達した。
【００１０】
本発明の軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体は、２０〜３５重量％のポルトランドセメント、８〜２５％重量のフライアッシュ、５〜２５重量％の珪酸質中空体、５〜３０重量％の珪藻土、０〜１５重量％のパーライト、２〜１０重量％のマイカ、２〜１０重量％のワラストナイト、３〜８重量％の繊維材料と０．０５〜０．５重量％の高級脂肪酸エステルまたは／およびシリコーン系撥水剤を含む無機質成型体である。
【００１１】
また、本発明の軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体は、２０〜３５重量％のセメント、８〜２５％重量のフライアッシュ、５〜２５重量％の珪酸質中空体、５〜３０重量％の珪藻土、０〜１５重量％のパーライト、２〜１０重量％のマイカ、２〜１０重量％のワラストナイト、３〜８重量％の繊維材料と０．０５〜０．５重量％の高級脂肪酸エステルまたは／およびシリコーン系撥水剤と水とを混合して原料スラリーとし、次にこの原料スラリーを脱水成型して成型体を製造し、さらに該成型体を養生および乾燥することによって製造することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体は、基本的に下記の組成成分で構成される。
【００１３】
（ａ）２０〜３５重量％のセメント、
（ｂ）８〜２５％重量のフライアッシュ、
（ｃ）５〜２５重量％の珪酸質中空体、
（ｄ）５〜３０重量％の珪藻土、
（ｅ）０〜１５重量％のパーライト、
（ｆ）２〜１０重量％のマイカ、
（ｇ）２〜１０重量％のワラストナイト、
（ｈ）３〜８重量％の繊維材料、
（ｉ）０．０５〜０．５重量％の高級脂肪酸エステルまたは／およびシリコーン系撥水剤。
【００１４】
本発明の無機質成型体では、セメントの使用量を２０〜３５重量％の範囲とする。セメントの使用量が２０重量％より少ないと、製品の曲げ強度や凍害性が低下する。一方、セメント量が３５重量％より多いと、製品の嵩比重が大きくなり、さらに釘打ちやカット性等の低下につながる。セメントの好ましい使用量は、２５〜３０重量％である。
【００１５】
本発明で使用することができるセメントとしては、ポルトランドセメントが最も好ましく、ＪＩＳＲ５２１０に規定されている普通、早強、超早強、中庸熱、耐硫酸塩あるいは低熱等のポルトランドセメントを挙げることができるが、普通ポルトランドセメントの使用で十分である。
【００１６】
また、本発明では、他のセメントとしてＪＩＳＲ５２１１に規定されている高炉セメント、ＪＩＳＲ５２１２に規定されているシリカセメントおよびＪＩＳＲ５２１３に規定されているフライアッシュセメント等も使用可能である。
【００１８】
本発明で用いられるフライアッシュは、石炭火力発電所で排出される石炭の焼成灰を集塵したものであり、ＪＩＳＡ６２０１で規定されている。フライアッシュには、Ｉ種、ＩＩ種６およびＩＩＩ種の３種類があり、いずれも使用可能である。さらに分級した比表面積の大きい高グレードのフライアッシュも使用可能である。
【００１９】
フライアッシュの使用量は、８〜２５重量％である。フライアッシュの使用量が少ないと比重が高くなり、また、使用量が多くなると他の原料配合を圧迫することとなる。フライアッシュの好ましい使用量は８〜１５重量％である。
【００２０】
また、本発明で用いられる珪酸質中空体としては、フライアッシュバルーン、シラスバルーン、マールライトおよびセラミックバルーン等が挙げられる。これらは単独あるいは混合して使用することができる。珪酸質中空体は、軽量化と耐凍害性向上の役割を担い、成型時のプレス圧力に耐え得るものであることが好ましい。珪酸質中空体は高温で焼成したものであり、外殻があり中が中空である。この外殻は厚く、また水を吸着せず、外圧（プレス圧）にも耐えれる程の剛性を持っている。また、嵩比重も０．０５〜０．３程度で小さく軽量化に寄与するものである。
【００２１】
この珪酸質中空体は吸水率が非常に小さい（０％）ことから、耐凍害性の向上に寄与している。フライアッシュバルーンは、フライアッシュを加熱発泡させて製造された珪酸カルシウムよりなる中空球状粒子であり、各種粒径のものが市販されており、これらを使用することができる。
【００２２】
シラスバルーンは、シラスを加熱発泡させて製造された珪酸カルシウムを主成分としてなる中空球状粒子である。また、マールライトは、福島県福島市飯坂に産出する火山性細粒ガラス質凝灰岩を高温で加熱発泡させて製造される中空球状粒子である。セラミックバルーンは、各種市販されており、太平洋セメント（株）のアサノスーパーライトやイースファイアーズ（いずれも商品名）などが使用可能である。
【００２４】
本発明で用いられる珪酸質中空体の使用量は、５〜２５重量％である。珪酸質中空体の使用量が少なすぎると、耐凍害性の低下となり、また、多すぎると、コストアップとなる。珪酸質中空体の好ましい使用量は、８〜２０重量％である。
【００２５】
本発明で用いられる珪藻土としては、国産、アメリカ産および中国産他全てのものが使用可能である。通常、珪藻土の嵩比重は０．２〜０．５である。珪藻土の焼成品も使用可能であるがやや反応性に乏しい。
【００２６】
本発明で用いられる珪藻土の使用量は５〜３０重量％である。珪藻土の使用量が５重量％より少ないと、曲げ強度の低下となり、また、３０重量％を超えると、プレス成型時の脱水成型性が低下する傾向を示す。珪藻土の好ましい使用量は、１０〜２５重量％である。
【００２７】
本発明の無機質成型体では、パーライトを添加することができる。パーライトとしては、ＪＩＳＡ５００７で規定されているパーライトＦやパーライトＳやパーライトＬが挙げられる。パーライトＦの嵩比重は０．０２〜０．１０、パーライトＳの嵩比重は０．１〜０．２５、パーライトＬの嵩比重は０．２５〜０．５である。これらは、ＪＩＳＡ５００７で規定されている一般的によく使用される軽量骨材で、発砲時に外殻が破れ易く、また水も入り易く、外殻は薄くて脆い部分が多いのでプレス圧で破壊するものが多い。本発明では、パーライトＦが軽量であり特に好ましく用いられる。
【００２８】
パーライトの添加量は０〜１５重量％である。パーライトは、製品の軽量化とスラリー脱水成型工程におけるろ過助剤の役目をするが、添加量が少なくてもフライアッシュバルーンがろ過助剤の役目をする。一方、パーライトの添加量が多すぎると、材料分離を生じ易くなり、スラリー上面にパーライトが浮き、そのままプレス成型すると製品表面の美観が損なわれるだけでなく、所定の比重、強度を持つ製品が得られなくなる。さらに、プレス成型時に圧力によるパーライトの破損が生じ、所定の比重を得られないだけでなく、耐凍害性能を阻害する傾向を示す。パーライトの好ましい添加量は０〜１０重量％である。
【００２９】
本発明で用いられるマイカは、寸法安定性および耐火性能を付与する役割を持ち、その添加量は２〜１０重量％である。マイカの添加量が少なすぎると寸法安定性および耐火性能を満足し難い。また、マイカの添加量は多いほど寸法安定性と耐火性能に効果はあるが、原料配合の割合から５重量％までとすることが好ましい。
【００３０】
本発明で用いられるワラストナイトは、耐火性能および補強性能を付与する役割を持ち、その添加量は２〜１０重量％である。添加量が少ないと耐火性能を満足し難い。また、ワラストナイトの添加量は多いほど耐火性能と補強性能に効果があるが、原料配合の割合から５重量％までとすることが好ましい。
【００３１】
本発明の無機質成型体では、製品の強度向上と軽量化を図るため繊維材料を添加する。繊維材料の添加量は３〜８重量％であり、好ましい添加量は４〜７重量％である。好適な繊維材料としては、例えば、パルプと有機質繊維が挙げられる。
【００３２】
パルプは、あらゆる種類のパルプが使用可能であり、中でもＮＵＫＰ（針葉樹の未さらしクラフトパルプ）、麻パルプおよびサイザルパルプの使用が好ましい。さらにパルプとして回収故紙の使用も可能である。パルプの好ましい添加量は３〜８重量％である。パルプの添加量が少ないと曲げ強度が低くなり、さらに釘の引き抜き抵抗性や鋸引き等の加工性が低下する傾向を示す。またパルプの添加量が多すぎると、製品の不燃性が損なわれることおよび吸水による寸法の安定性が低下する傾向を示す。パルプのより好ましい使用量は、４〜７重量％である。
【００３３】
パルプは繊維長が長いほど補強性能に優れており、できれば平均繊維長１．４ｍｍ以上のパルプの使用が好ましいが、１．４ｍｍ以下の繊維長のパルプも混合して使用される。繊維長の上限は通常２．５ｍｍ程度である。
【００３４】
また有機質繊維は、市販されている通常の繊維を使用することができるが、アルカリ雰囲気下でのオートクレーブ養生に耐える有機質繊維が好ましい。特に、ポリプロピレン繊維またはアクリル系繊維が好ましく用いられる。有機質繊維の添加量は、好ましくは０．１〜１．０重量％である。添加量が少なすぎると分散性と補強性について十分な添加効果が得られず、多すぎると、製品の不燃性の低下を招くことがある。有機質繊維のより好ましい使用量は、０．２〜０．８重量％である。また、有機質繊維の繊維長は、好ましくは３〜１５ｍｍ、より好ましくは６〜１０ｍｍであり、分散性と補強効果に寄与する。
【００３５】
本発明の無機質成型体においては、上述した成分原料に加えて、適量の撥水剤を使用する。撥水剤としては、高級脂肪酸エステル系ととシリコーンオイル系の撥水剤が使用でき、アルカリ雰囲気下でオートクレーブ養生に耐える撥水剤が好ましく、例えば、高級脂肪酸エステル系の撥水剤としては、近代化学工業（株）製商品名ペルトールＣＳ−１０４、竹本油脂（株）製商品名ＴＫＣ−１０１Ｄ、中京油脂（株）商品名セロゾールＪ１６０、また、シリコン系の撥水剤としては東レダウコーニングシリコーン（株）製商品名ＢＹ１６−８４６などが市販されている。無機質成型体はその製造過程において、最高１８０℃の温度で高アルカリ（ＰＨ１２以上）の雰囲気下でオートクレーブ養生されるので、撥水剤はこの条件に耐えられるものが使用される。
【００３６】
撥水剤の添加量は、原料の固形分重量に対して０．０５〜０．５重量％である。添加量が少なすぎると撥水性の効果が小さくなり、多すぎると耐凍害性の低下を生ずることがある。撥水剤の好ましい添加量は、０．１〜０．３重量％であり、更に好ましくは０．１〜０．２重量％である。
【００３７】
また、本発明の無機質成型体の製造においては、上述した成分原料に加えて、適量の水を使用する。水の使用量は、通常使用される量であり、原料の固形分重量に対して２００〜３００重量％が好ましい。添加量が少なすぎると原料の分散性の効果が小さくなり、多すぎると脱水成型性が低下することがある。本発明で好ましく用いられる水としては、ＰＨ１０以上のアルカリ水が挙げられる。
【００３８】
次に、本発明の無機質成型体の製造方法について例示説明する。本発明の無機質成型体の製造方法は、これに限定されない。
【００３９】
本発明では、２０〜３５重量％のポルトランドセメント、８〜２５％重量のフライアッシュ、５〜２５重量％の珪酸質中空体、５〜３０重量％の珪藻土、０〜１５重量％のパーライト、２〜１０重量％のマイカ、２〜１０重量％のワラストナイト、４〜７重量％のパルプ、０．１〜１．０重量％の有機質繊維と０．０５〜０．５重量％の高級脂肪酸エステルまたは／およびシリコーン系撥水剤と水とを混合して原料スラリーとし、次にこの原料スラリーをプレスにより脱水成型して成型体を製造し、さらに該成型体を養生および乾燥することにより、軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体を製造することができる。
【００４０】
具体的には、まず、繊維材料（パルプと有機質繊維）と水とを混合して、パルプ濃度が約５％程度の繊維材料スラリーを予め調整する。この繊維材料スラリーを混合槽に移し、所定量のポルトランドセメント、珪藻土、フライアッシュ、フライアッシュバルーン、パーライト、マイカ、ワラストナイトおよび撥水剤を加える。これを３〜５分間混合撹拌して原料スラリーを製造する。次に、得られた原料スラリーを型枠に流し込み、２０〜２００秒間予備脱水してからプレス成型機に移し、成型圧力２０〜５０Ｋｇ／ｃｍ²で３０〜２００秒間プレス成形して成型体（板）を製造する。
【００４１】
この成型体をプレス成型機から取り出し、６０℃、９８％ＲＨで６〜２０時間１次養生を行なった後、オートクレーブ養生缶に移す。温度１５０〜１８０℃、圧力０．３８〜０．９２ＭＰａの条件で、４〜１０時間の温度保持を行い、オートクレーブ養生を実施する。さらに、１００〜１２０℃で１時間以上の含水率調整を行い、含水率５〜１５％の無機質成型成型体を得る。このようにして厚さ１０〜１００ｍｍ、嵩比重０．７〜０．９の軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体を製造することができる。
【００４２】
成型体の養生方法には、自然養生、蒸気養生、オートクレーブ養生および水中養生があり、一般に工業的に使用されるのは蒸気養生とオートクレーブ養生である。本発明の養生にはいずれの方法も適用できるが、上記のように１次養生後にオートクレーブ養生を行うことが好ましい。その目的は、成型後すぐに成型体をオートクレーブ養生の高温、高圧下にさらすと、成型体がまだ柔らかいために高温水の流速で板の変形や空隙欠陥、亀裂、爆裂などが生じて、均一な板を得ることができないので、成型後にまず１次養生を行い、ある程度の水和反応を進行させて板の形状を安定化させるのである。
【００４３】
また、オートクレーブ養生により、安定な針状結晶であるトバモライト結晶を生成させることができる。このトバモライト結晶を多く生成することにより、無機質板の曲げ強度と寸法安定性を向上させることができる。
【００４４】
本発明の無機質成型体は、好適には板状で、外装材、内装材、耐火材、防音材、断熱材、防水材および調湿材等に好ましく適用される。
【００４５】
次に、本発明の無機質成型体とその製造方法を実施例により説明する。
【００４６】
【実施例】
本発明において、無機質成型体の機械的特性は、それぞれ次のＪＩＳ法に準じて測定した。
嵩比重：ＪＩＳＡ５４３０
曲げ強度：ＪＩＳＡ１４０８
凍結融解試験：ＪＩＳＡ５４２２
難燃性試験：ＪＩＳＡ１３２１
吸水による長さ変化試験：ＪＩＳＡ５４３０
（実施例１〜５、比較例１〜２）
表１に示した組成成分に従い、次のとおり実施した。水１１３００リットルに、パルプ（米国製針葉樹の未さらしクラフトパルプ、商品名：サモアパルプ）４８６Ｋｇとポリプロピレン繊維（ダイワボウ社製、６ｍｍ長）１１Ｋｇを加え、約４．２％の濃度のパルプスラリーを調整した。該パルプスラリ−２６４０リットルを混合槽に移し、さらに水３１８０Ｋｇ、ポルトランドセメント（太平洋セメント（株）製普通ポルトランドセメント）４４８Ｋｇ、フライアッシュ（四電産業（株）製フライアッシュＩＩ種）２６９Ｋｇ、珪藻土（秋田産）１７９Ｋｇ、フライアッシュバルーン（東京興業貿易商会：商品名Ｔビーズ）２１５Ｋｇ、パーライトＦ（三井金属工業（株）製商品名パーライト加工４号１２）１７９Ｋｇ、マイカ（中国産）４５Ｋｇ、ワラストナイト（中国産）４５Ｋｇ、リサイクル材（セメント、パルプ、マイカ他の組成で成型した生産時の不良屑を粉砕したもの）３０１Ｋｇ、撥水剤（東レダウコーニングシリコーン社製商品名ＢＹ１６−８４６）１８Ｋｇを加えた後、２０分間混合撹拌して原料スラリ−を調整した。得られた原料スラリー２５０Ｋｇを型枠に流し込み、３０秒間予備脱水後、３０００トンプレス成型機に移し、成型圧力４０Ｋｇ／ｃｍ²で３５秒間プレスして成型体を得た。成型機から取り出された成型体を６０℃で９時間１次養生した後、１６５℃（圧力０．６ＭＰａ）の条件下でオートクレーブ養生を行った。更に、１２０℃で１時間乾燥して、１１００×３１００×２０ｍｍの成型体を得た。測定結果を表１（実施例１〜５）と表２（比較例１〜２）に示す。
【００４７】
【表１】

【００４８】
【表２】

【００４９】
実施例１〜５においては、嵩比重０．９以下で高強度の製品が得られる。また、難燃性試験で合格となり、吸水長さ変化率を満足する。これに対し、ワラストナイトを用いていない比較例１では、難燃性試験の表面クラックが多く不合格である。また、マイカを用いていない比較例２では、吸水長さ変化率が大きく満足しない。
【００５０】
（実施例６〜９）
上記実施例３において、撥水剤の種類と添加量を表３のとおり変えたこと以外は、実施例３と同様に実施して、成型体を得た。測定結果を表３に示す。なお、使用した撥水剤は次のとおりである。
・シリコン系とは：東レダウこーにング社製商品名ＢＹ１６−８４６
・高級脂肪酸エステル系とは：近代化学工業社製商品名ペルトールＣＳ−１０４
【００５１】
【表３】

【００５２】
表３に示すように、耐凍害性の評価として凍結融解試験を実施した。実施例６〜９の成型体においては、厚み増加率が非常に小さく、凍結融解性能を満足しており、耐凍害性の向上が認められる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、嵩比重が０．９以下の製品で軽量であることに加えて、十分な機械特性を持ち、耐凍害性が大幅に向上されていることは勿論のこと、加工性、軽量性、不燃性にも優れた無機質成型体（板）が得られる。すなわち、本発明の無機質成型体は本発明の課題を解消できる建築物内外装板の提供を可能にした。
【００５４】
また、本発明の無機質成型体は、従来の製造工程で発生していた脱水成型不良等の問題を惹起することなく、安定した品質の成型体として製造することができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lightweight inorganic molded body excellent in frost damage resistance and a method for producing the same, which is suitably used for an outer wall material, a ceiling material, an interior material, and the like of a building.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, ceramic building materials are known as one of building materials used for building outer wall materials, ceiling materials, or interior materials. For example, 20 to 27 parts by weight of Portland cement, 13 to 18 parts by weight of quick lime or slaked lime in terms of slaked lime, 43 to 50 parts by weight of pearlite, 4 to 7 parts by weight of pulp, 0.2 to 1 part by weight of lime A mixture of organic fibers, an appropriate amount of admixture, and water is made into a slurry, and then this slurry is dehydrated and molded by pressing to produce a molded body. Further, the molded body is subjected to autoclave curing and drying. An exterior plate is known (see Patent Document 1). However, there is a possibility that a product that is light to some extent can be obtained with this calcium silicate-based inner / outer plate, but since a silicate hollow body or the like is not used, a satisfactory and sufficient level of frost damage resistance cannot be obtained. There was a problem.
[0003]
Separately, 20-27% Portland cement, 13-18% quicklime or slaked lime in terms of slaked lime, 43-50% diatomaceous earth and siliceous hollow body, siliceous hollow body with 20% or more siliceous hollow body Materials 4-9% pearlite, 4-7% pulp, 0.2-1% organic fiber, appropriate amount of admixture and water are mixed to form a slurry, which is then dewatered and molded by pressing. An exterior plate made of a calcium silicate-based molded body excellent in frost resistance and workability, which is produced by manufacturing a molded body and then curing and drying the molded body (see Patent Document 2 ). . It is estimated that this outer panel is lightweight and satisfies workability and frost resistance, but the diatomaceous earth and siliceous hollow body used are expensive in raw material costs, and if they are used in large quantities, the raw material costs increase and the economy The factory profitability will be lost. Therefore, it is actually marketed as a decorative member, which is a special application, and is not distributed as a general interior / exterior material.
[0004]
Among such building materials, the product bulk specific gravity of ceramic wall materials (siding) is currently in the range of 0.95 to 1.10, and the weight of one plate used as the outer wall material is 25-60 kg. Therefore, in the construction of the wall material, handling of so-called heavy objects is required, and two or more collaborators are required for the construction. For this reason, despite the strong demand for weight reduction, a siding having a bulk specific gravity of 0.9 or less has not yet been marketed in terms of performance.
[0005]
Therefore, as a result of studying various raw materials, the present inventors have satisfied the basic performance as a ceramic building material by using a composition that is newly blended with diatomaceous earth and fly ash balloon, and has a bulk specific gravity. Found that it is possible to produce lightweight siding of 0.9 or less.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2611886 [0007]
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-206762
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, the object of the present invention is to show a sufficient level of performance in terms of basic characteristics such as strength characteristics, and of course excellent in lightness and frost resistance that can be produced at a cost that can be used for general purposes. An object of the present invention is to provide an inorganic molded body excellent in processability and nonflammability and a method for producing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the inventors' study on siding, weight reduction could be achieved by increasing the amount of pearlite, but the strength characteristics and frost damage resistance were not satisfactory. Accordingly, the inventors have further studied the composition, such as blending diatomaceous earth and fly ash balloon, and found that the above problems can be solved, and have reached the present invention.
[0010]
The inorganic molded body having light weight and excellent frost damage resistance according to the present invention is 20 to 35% by weight of Portland cement, 8 to 25% by weight of fly ash, 5 to 25% by weight of siliceous hollow body, and 5 to 30% by weight. Diatomaceous earth , 0-15 wt% perlite, 2-10 wt% mica, 2-10 wt% wollastonite , 3-8 wt% fiber material and 0.05-0.5 wt% higher fatty acid It is an inorganic molding containing an ester or / and a silicone water repellent .
[0011]
Further, the inorganic molded body having light weight and excellent frost damage resistance according to the present invention includes 20 to 35% by weight of cement, 8 to 25% by weight of fly ash, 5 to 25% by weight of siliceous hollow body, and 5 to 30% by weight. % Diatomaceous earth , 0-15% by weight perlite, 2-10% by weight mica, 2-10% by weight wollastonite, 3-8% by weight fiber material and 0.05-0.5% by weight high grade Fatty acid ester or / and silicone-based water repellent and water are mixed to form a raw material slurry, then this raw material slurry is dehydrated and molded to produce a molded body, and then the molded body is cured and dried. be able to.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The inorganic molded body that is lightweight and excellent in frost damage resistance of the present invention is basically composed of the following composition components.
[0013]
(A) 20-35% by weight of cement,
(B) 8-25% weight fly ash ,
(C) 5 to 25% by weight of siliceous hollow body,
(D) 5-30 wt% diatomaceous earth,
( E ) 0-15 wt% perlite,
( F ) 2-10% by weight mica,
( G ) 2-10 wt% wollastonite,
( H ) 3-8% by weight of fiber material ,
(I) 0.05 to 0.5% by weight of higher fatty acid ester and / or silicone-based water repellent.
[0014]
In the inorganic molded body of the present invention, the amount of cement used is in the range of 20 to 35% by weight. When the amount of cement used is less than 20% by weight, the bending strength and frost damage of the product are lowered. On the other hand, if the amount of cement is more than 35% by weight, the bulk specific gravity of the product increases, leading to a decrease in nailing and cutting properties. The preferred amount of cement used is 25-30% by weight.
[0015]
As the cement that can be used in the present invention, Portland cement is most preferable, and normal, early strength, ultra-early strength, moderate heat, sulfate resistance, low heat and the like Portland cement as defined in JIS R5210 can be exemplified. However, the use of ordinary Portland cement is sufficient.
[0016]
In the present invention, blast furnace cement specified in JIS R5211, silica cement specified in JIS R5212, fly ash cement specified in JIS R5213, and the like can be used as other cements.
[0018]
The fly ash used in the present invention is a collection of coal burned ash discharged from a coal-fired power plant, and is defined in JIS A6201. There are three types of fly ash: Type I, Type II 6 and Type III, all of which can be used. Further, high grade fly ash having a large specific surface area can be used.
[0019]
The amount of fly ash used is 8 to 25% by weight. When the amount of fly ash used is small, the specific gravity increases, and when the amount used is large, other raw material blends are pressed. Good preferable amount of fly ash is 8-15 wt%.
[0020]
As the siliceous hollow body which need use in the present invention, fly ash balloons, shirasu balloons, Mar write and ceramic balloons and the like. These can be used alone or in combination. It is preferable that the siliceous hollow body plays a role of weight reduction and frost resistance improvement and can withstand the pressing pressure at the time of molding. The siliceous hollow body is fired at a high temperature, has an outer shell and is hollow inside. This outer shell is thick, does not adsorb water, and has enough rigidity to withstand external pressure (pressing pressure). Further, the bulk specific gravity is as small as about 0.05 to 0.3 and contributes to weight reduction.
[0021]
Since this siliceous hollow body has a very low water absorption rate (0%), it contributes to the improvement of frost damage resistance. The fly ash balloon is hollow spherical particles made of calcium silicate produced by heating and foaming fly ash, and those having various particle diameters are commercially available, and these can be used.
[0022]
Shirasu balloons are hollow spherical particles mainly composed of calcium silicate produced by heating and foaming shirasu. Marlite is a hollow spherical particle produced by heating and foaming a volcanic fine-grained vitreous tuff produced in Iizaka, Fukushima City, Fukushima Prefecture. Various ceramic balloons are commercially available, such as Taiheiyo Cement Co., Ltd. Asano Superlite and Ysfires (both are trade names).
[0024]
The usage-amount of the siliceous hollow body used by this invention is 5 to 25 weight%. If the amount of the siliceous hollow body is too small, the frost resistance is lowered, and if too much, the cost is increased. The preferable usage-amount of a siliceous hollow body is 8 to 20 weight%.
[0025]
As the diatomaceous earth used in the present invention, domestic, American, Chinese and others can be used. Usually, the bulk specific gravity of diatomaceous earth is 0.2 to 0.5. A fired product of diatomaceous earth can be used, but it is slightly less reactive.
[0026]
Dose use of diatomaceous earth used in the present invention is 5 to 30 wt%. When the amount of diatomaceous earth used is less than 5% by weight, the bending strength is lowered, and when it exceeds 30% by weight, the dehydration moldability during press molding tends to be lowered. Good preferable amount of diatomaceous earth, 10 to 25 wt%.
[0027]
In the inorganic molded body of the present invention, pearlite can be added. Examples of pearlite include pearlite F, pearlite S, and pearlite L defined in JIS A5007. The bulk specific gravity of pearlite F is 0.02 to 0.10, the bulk specific gravity of pearlite S is 0.1 to 0.25, and the bulk specific gravity of pearlite L is 0.25 to 0.5 . These are lightweight aggregate is used generally well defined in JISA5007, easily broken shell during firing, also water is also easy to enter, broken by a pressing pressure since the outer shell is thin and fragile portions have multi There are many things to do. In the present invention, pearlite F is lightweight and particularly preferably used.
[0028]
Added pressure of pearlite is 0 to 15 wt%. Perlite acts as a filter aid in the weight reduction of products and slurry dewatering molding process, but fly ash balloons act as filter aid even if the addition amount is small. On the other hand, if the amount of pearlite added is too large, material separation is likely to occur, pearlite floats on the upper surface of the slurry, and press molding does not impair the appearance of the product surface, but also provides a product with a predetermined specific gravity and strength. It becomes impossible. Furthermore, the pearlite is damaged due to pressure during press molding, and not only cannot a predetermined specific gravity be obtained, but also shows a tendency to inhibit the frost resistance. Good preferable amount of perlite is 0-10 wt%.
[0029]
The mica used in the present invention has a role of imparting dimensional stability and fire resistance, and its addition amount is 2 to 10% by weight. If the amount of mica added is too small, it is difficult to satisfy dimensional stability and fire resistance. Further, the larger the amount of mica added, the more effective the dimensional stability and fire resistance, but it is preferable that the amount of the mica is 5% by weight based on the proportion of the raw material.
[0030]
The wollastonite used in the present invention has a role of imparting fire resistance and reinforcing performance, and its addition amount is 2 to 10% by weight. If the amount added is small, it is difficult to satisfy fire resistance. Further, the greater the added amount of wollastonite, the more effective the fireproof performance and the reinforcing performance, but it is preferable that the content of raw materials is up to 5% by weight.
[0031]
In the inorganic molded body of the present invention, a fiber material is added to improve the strength and weight of the product. The addition amount of the fiber material is 3 to 8% by weight, and the preferable addition amount is 4 to 7% by weight. Suitable fiber materials include, for example, pulp and organic fibers.
[0032]
As the pulp, any kind of pulp can be used, and among these, NUKP (unbleached softwood kraft pulp), hemp pulp and sisal pulp are preferable. Furthermore, it is possible to use recovered waste paper as pulp. The preferable addition amount of pulp is 3 to 8% by weight. If the added amount of pulp is small, the bending strength is lowered, and further, the resistance to pulling out nails and the workability such as sawing tend to be lowered. Moreover, when there is too much addition amount of a pulp, the nonflammability of a product will be impaired and the stability of the dimension by water absorption will fall. The more preferable usage-amount of a pulp is 4 to 7 weight%.
[0033]
The longer the fiber length, the better the reinforcing performance of the pulp. If possible, it is preferable to use a pulp having an average fiber length of 1.4 mm or more, but a pulp having a fiber length of 1.4 mm or less is also mixed and used. The upper limit of the fiber length is usually about 2.5 mm.
[0034]
Moreover, although the normal fiber marketed can be used for an organic fiber, the organic fiber which can endure the autoclave curing in an alkaline atmosphere is preferable. In particular, polypropylene fiber or acrylic fiber is preferably used. The amount of organic fiber added is preferably 0.1 to 1.0% by weight. If the addition amount is too small, a sufficient addition effect cannot be obtained with respect to dispersibility and reinforcement, and if it is too much, the nonflammability of the product may be reduced. A more preferable use amount of the organic fiber is 0.2 to 0.8% by weight. The fiber length of the organic fiber is preferably 3 to 15 mm, more preferably 6 to 10 mm, and contributes to dispersibility and a reinforcing effect.
[0035]
In the inorganic molded body of the present invention, in addition to the ingredient material described above, to use an appropriate amount of water repellent agent. The water repellent higher fatty acid ester and a silicone oil-based water repellent can be used in the water-repellent agent to withstand autoclave curing under alkali atmosphere is preferable, for example, as a water repellent higher fatty acid ester is modern chemical industry (trade name) manufactured by Perutoru CS-104, manufactured by Takemoto oil & fat Co. (trade name) manufactured by TKC-101D, Chukyo Yushi Co., Ltd., trade name Selosol J16 0, was or, east Redau as a water repellent silicon-based Corning Silicone Co., Ltd. trade name BY16-846 is commercially available. Since the inorganic molded body is cured in an autoclave at a maximum temperature of 180 ° C. in an atmosphere of high alkali (PH12 or more) in the production process, a water repellent that can withstand this condition is used.
[0036]
Added pressure amount of the water-repellent agent is 0.05 to 0.5 wt% based on the solids content by weight of the raw materials. If the amount added is too small, the effect of water repellency is reduced, and if it is too large, the frost resistance may be lowered. Good preferable amount of the water repellent agent is 0.1 to 0.3 wt%, more preferably from 0.1 to 0.2 wt%.
[0037]
Further, in the production of the inorganic molded body of the present invention, an appropriate amount of water is used in addition to the above-described component raw materials. The usage-amount of water is a quantity normally used, and 200 to 300 weight% is preferable with respect to the solid content weight of a raw material. If the amount added is too small, the effect of the dispersibility of the raw material will be small, and if it is too large, the dehydration moldability may be lowered. Examples of water preferably used in the present invention include alkaline water having a pH of 10 or more.
[0038]
Next, an example of the method for producing the inorganic molded body of the present invention will be described. The manufacturing method of the inorganic molding of this invention is not limited to this.
[0039]
In the present invention, 20 to 35% by weight of Portland cement, 8 to 25% by weight of fly ash, 5 to 25% by weight of siliceous hollow body, 5 to 30% by weight of diatomaceous earth, 0 to 15% by weight of pearlite, 10 wt% mica, 2-10 wt% wollastonite, 4-7 wt% pulp, 0.1-1.0 wt% organic fiber and 0.05-0.5 wt% higher fatty acid By mixing an ester or / and a silicone-based water repellent and water to form a raw material slurry, and then dehydrating and molding the raw material slurry with a press to produce a molded body, and further curing and drying the molded body, An inorganic molded body that is lightweight and has excellent frost damage resistance can be produced.
[0040]
Specifically, first, a fiber material (pulp and organic fiber) and water are mixed to prepare a fiber material slurry having a pulp concentration of about 5% in advance. This fiber material slurry is transferred to a mixing tank and a predetermined amount of Portland cement, diatomaceous earth, fly ash, fly ash balloon, perlite, mica, wollastonite and water repellent are added. This is mixed and stirred for 3 to 5 minutes to produce a raw material slurry. Next, the obtained raw material slurry is poured into a mold, preliminarily dehydrated for 20 to 200 seconds, transferred to a press molding machine, and press molded at a molding pressure of 20 to 50 kg / cm ² for 30 to ²⁰⁰ seconds to form a molded body (plate ).
[0041]
The molded body is taken out from the press molding machine, subjected to primary curing at 60 ° C. and 98% RH for 6 to 20 hours, and then transferred to an autoclave curing can. Autoclave curing is performed by maintaining the temperature for 4 to 10 hours under the conditions of a temperature of 150 to 180 ° C. and a pressure of 0.38 to 0.92 MPa. Further, the moisture content is adjusted at 100 to 120 ° C. for 1 hour or longer to obtain an inorganic molded product having a moisture content of 5 to 15%. In this way, an inorganic molded body having a thickness of 10 to 100 mm and a bulk specific gravity of 0.7 to 0.9 and a light weight and excellent frost damage resistance can be produced.
[0042]
Mold curing methods include natural curing, steam curing, autoclave curing and underwater curing, and steam curing and autoclave curing are generally used industrially. Any method can be applied to the curing of the present invention, but it is preferable to perform autoclave curing after the primary curing as described above. The purpose is to expose the molded body to the high temperature and high pressure of autoclave curing immediately after molding, and because the molded body is still soft, deformation of the plate, void defects, cracks, explosion, etc. occur at the flow rate of high temperature water, and it is uniform. Since a solid plate cannot be obtained, first curing is performed after molding, and a certain amount of hydration reaction is advanced to stabilize the shape of the plate.
[0043]
Moreover, the tobermorite crystal | crystallization which is a stable acicular crystal | crystallization can be produced | generated by autoclave curing. By producing many tobermorite crystals, the bending strength and dimensional stability of the inorganic plate can be improved.
[0044]
The inorganic molded body of the present invention is preferably plate-like and is preferably applied to exterior materials, interior materials, fireproof materials, soundproof materials, heat insulating materials, waterproof materials, humidity control materials, and the like.
[0045]
Next, the inorganic molded body of the present invention and the manufacturing method thereof will be described with reference to examples.
[0046]
【Example】
In the present invention, the mechanical properties of the inorganic molded body were measured according to the following JIS method.
Bulk specific gravity: JIS A 5430
Bending strength: JIS A 1408
Freeze-thaw test: JIS A 5422
Flame retardancy test: JIS A 1321
Length change test by water absorption: JIS A 5430
(Examples 1-5, Comparative Examples 1-2)
According to the composition component shown in Table 1, it implemented as follows. To 11300 liters of water, 486 kg of pulp (unexposed kraft pulp of US conifer, trade name: Samoa pulp) and 11 kg of polypropylene fiber (Daiwabo, 6 mm length) were added to prepare a pulp slurry having a concentration of about 4.2%. . 2640 liters of the pulp slurry was transferred to a mixing tank, and further 3180 Kg of water, 448 Kg of Portland cement (ordinary Portland cement manufactured by Taiheiyo Cement Co., Ltd.), 269 Kg of fly ash (Fly Ash II type manufactured by Sidden Sangyo Co., Ltd.), diatomaceous earth (Akita) 179Kg, fly ash balloon (Tokyo Kogyo Trading Company: trade name T beads) 215Kg, pearlite F (trade name perlite processing No. 4 12 manufactured by Mitsui Kinzoku Kogyo Co., Ltd. ) 179Kg, mica (China ) 45Kg, wollastonite (Chinese) 45Kg, recycled material (cemented defective scraps produced with cement, pulp, mica, etc.) 301Kg, water repellent (trade name BY16-846 manufactured by Toray Dow Corning Silicone) 18Kg After adding, mix and stir for 20 minutes to make the raw material slurry It was adjusted. 250 kg of the obtained raw material slurry was poured into a mold, pre-dehydrated for 30 seconds, transferred to a 3000 ton press molding machine, and pressed at a molding pressure of 40 kg / cm ² for 35 seconds to obtain a molded body. The molded body taken out from the molding machine was subjected to primary curing at 60 ° C. for 9 hours, and then autoclave curing was performed at 165 ° C. (pressure 0.6 MPa). Furthermore, it dried at 120 degreeC for 1 hour, and obtained the 1100x3100x20mm molded object. The measurement results are shown in Table 1 (Examples 1 to 5) and Table 2 (Comparative Examples 1 and 2).
[0047]
[Table 1]

[0048]
[Table 2]

[0049]
In Examples 1 to 5, a high strength product having a bulk specific gravity of 0.9 or less is obtained. Moreover, it passes the flame retardant test and satisfies the water absorption length change rate. On the other hand, in Comparative Example 1 in which wollastonite is not used, many surface cracks in the flame retardancy test are rejected. Moreover, in the comparative example 2 which does not use mica, the water absorption length change rate is not largely satisfied.
[0050]
(Examples 6 to 9)
A molded body was obtained in the same manner as in Example 3 except that the type and addition amount of the water repellent were changed as shown in Table 3 in Example 3. Table 3 shows the measurement results. In addition, the used water repellent is as follows.
・ What is silicon-based ?: Toray Dow Co., Ltd. Product name BY16-846
・ Higher fatty acid ester: Product name Pertor CS-104 manufactured by Modern Chemical Industry Co., Ltd.
[0051]
[Table 3]

[0052]
As shown in Table 3, a freeze-thaw test was performed as an evaluation of frost damage resistance. In the molded bodies of Examples 6 to 9, the thickness increase rate is very small, the freeze-thaw performance is satisfied, and the improvement of frost damage resistance is recognized.
[0053]
【The invention's effect】
According to the present invention, in addition to being lightweight with a product having a bulk specific gravity of 0.9 or less, it has sufficient mechanical properties and, of course, has improved frost resistance, processability, An inorganic molded body (plate) excellent in lightness and incombustibility can be obtained. That is, the inorganic molded body of the present invention has made it possible to provide a building interior / exterior board that can solve the problems of the present invention.
[0054]
In addition, the inorganic molded body of the present invention can be manufactured as a molded body of stable quality without causing problems such as defective dehydration molding that has occurred in the conventional manufacturing process.

Claims

２０〜３５重量％のセメント、８〜２５％重量のフライアッシュ、５〜２５重量％の珪酸質中空体、５〜３０重量％の珪藻土、０〜１５重量％のパーライト、２〜１０重量％のマイカ、２〜１０重量％のワラストナイト、３〜８重量％の繊維材料と０．０５〜０．５重量％の高級脂肪酸エステルまたは／およびシリコーン系撥水剤を含むことを特徴とする軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体。20-35 % by weight cement, 8-25 % by weight fly ash, 5-25% by weight siliceous hollow body, 5-30% by weight diatomaceous earth , 0-15% by weight perlite, 2-10% by weight Lightweight characterized by containing mica, 2-10 wt% wollastonite , 3-8 wt% fiber material and 0.05-0.5 wt% higher fatty acid ester or / and silicone water repellent. Inorganic molded product with excellent frost resistance.

珪酸質中空体が、フライアッシュバルーン、フライアッシュビーズ、シラスバルーンまたはマールライトからなる請求項１記載の軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体。Siliceous hollow body, fly ash balloons, fly ash beads, lightweight frost resistance excellent mineral molded body according to claim 1, wherein comprising a shirasu balloon or Mar write.

繊維材料が４〜７重量％のパルプと０．１〜１．０重量％の有機質繊維からなる請求項１または２記載の軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体。 3. The inorganic molded body having light weight and excellent frost damage resistance according to claim 1 or 2, wherein the fiber material comprises 4 to 7% by weight of pulp and 0.1 to 1.0% by weight of organic fibers.

無機質板の嵩比重が０．９以下である請求項１〜３のいずれかに記載の軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体。The inorganic molded body which is lightweight and excellent in frost damage resistance according to any one of claims 1 to 3 , wherein the inorganic plate has a bulk specific gravity of 0.9 or less.

２０〜３５重量％のセメント、８〜２５％重量のフライアッシュ、５〜２５重量％の珪酸質中空体、５〜３０重量％の珪藻土、０〜１５重量％のパーライト、２〜１０重量％のマイカ、２〜１０重量％のワラストナイト、３〜８重量％の繊維材料と０．０５〜０．５重量％の高級脂肪酸エステルまたは／およびシリコーン系撥水剤と水とを混合して原料スラリーとし、次にこの原料スラリーを脱水成型して成型体を製造し、さらに該成型体を養生および乾燥することを特徴とする軽量で耐凍害性に優れた無機質成型体の製造方法。20-35 % by weight cement, 8-25 % by weight fly ash, 5-25% by weight siliceous hollow body, 5-30% by weight diatomaceous earth , 0-15% by weight perlite, 2-10% by weight Mica, 2-10 wt% wollastonite, 3-8 wt% fiber material, 0.05-0.5 wt% higher fatty acid ester or / and silicone water repellent and water mixed to form raw material A method for producing an inorganic molded article that is lightweight and excellent in frost resistance, characterized in that a slurry is produced by dehydrating and molding the raw material slurry, and then the molded article is cured and dried.