【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は珪酸カルシウム成形体に関し、特に低い比重を有するにも拘わらず極めて高い機械的強度を有する珪酸カルシウム成形体に関する。 【０００２】 【従来の技術】珪酸カルシウム成形体は軽量で強度が大きく、断熱性、耐火性に優れるために、保温材、断熱材、建材等の広い分野で用いられている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】このような珪酸カルシウム成形体の耐熱性を更に向上させるために成形体の比重を小さくして熱伝導率を低くすることが有効である。
しかしながら比重を小さくすれば強度が低下するという問題点がある。 このような問題点を解決するものとして例えば特公昭５１−３４４１３号にポリアクリルアミドあるいはその変性物を主体とする高分子凝集剤を添加する方法が知られている。 しかしこの方法は比重は０.２g
／cm 3程度に低下されているが、曲げ強度は１.６〜７.
５kg／cm 2の範囲であり、機械的強度は十分とはいえない。 【０００４】特公昭６２−３２１４８号にはスチレン−
ブタジエン系ラテックス及びカチオン型高分子凝集剤を添加する方法が開示されているが、この方法では曲げ強度は４０kg／cm 2以上と高いが、比重も０.５g／cm 3程度と高く、軽量性、耐熱性及び機械的強度を同時に達成することはできない。 更に特公平４−７２７８８号には重合体エマルジョンと凝集剤を添加する方法が開示されているが、この方法でも曲げ強度は１３０kg／cm 2以上と高いが、比重も０.４４g／cm 3程度と高く、やはり軽量性、耐熱性及び機械的強度を同時に達成することはできない。 本発明の目的は軽量性、耐熱性及び機械的強度の全てにおいて優れた珪酸カルシウム成形体を提供することにある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明はゾノトライト、
トバモライトから選ばれる珪酸カルシウム水和物を主体とする水性スラリーの固形分１００重量部に対して、主鎖及び側鎖からなり全体の分子量が５万〜５００万の両性高分子化合物である水溶性高分子化合物の固形分１〜
５０重量部及び水を含有する水性スラリーを、成形、乾燥してなる比重が０.０５〜０.３、曲げ強度が５〜６０
kg／cm 2である低比重、高強度珪酸カルシウム成形体に係る。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明において使用される珪酸カルシウム水和物スラリーは、従来公知の方法（例えば、
特公昭４５−２５７７１号、特公昭５２−４３４９４
号、特公昭５５−２９９５２号、国際公開ＷＯ８８／１
０３３８号公報参照）に従って製造されるものであり、
具体的には生石灰、消石灰、カーバイト滓等のごとき石灰質原料と珪藻土、珪酸、石英、無定形珪酸、珪砂、粘土類、スラグ、長石、白土、フライアッシュ、バーミュキュライト等の珪酸質原料とを水熱合成反応して得られるものである。 【０００７】石灰質原料および珪酸質原料の種類、配合割合、水熱合成反応の条件等については特に限定を設ける必要はない。 生成する珪酸カルシウム水和物は、スラリーとして得られ、珪酸カルシウムの結晶型は、針状結晶であるゾノトライトであっても板状結晶であるトバモライトであってもよい。 本発明においては、水熱合成反応によって生成した珪酸カルシウム水和物のスラリーは、そのまま用いてもよいし、またはスラリーを脱水乾燥して粉末にしたものに水を添加したものを使用してもよい。 また、スラリー中の珪酸カルシウム水和物の濃度（固形分濃度）は、特に限定はされないが、撹拌に困難を生じない点から、３０重量％以下、好ましくは２０％
〜５重量％の範囲内であることが望ましい。 【０００８】本発明で使用される水溶性高分子化合物は主鎖及び側鎖からなり全体の分子量が５万〜５００万、
好ましくは５０万〜４００万である水溶性の両性高分子化合物であり、通常、紙力増強剤として分類されている化合物である。 主鎖の分子量は１万〜１００万の範囲が好ましい。 高分子化合物の主鎖は例えばアクリル酸、メタクリル酸等から選ばれる１種以上と、アクリルアミド、メタクリルアミド等から選ばれる１種以上を共重合させることにより得られ、この主鎖に例えばヒドロキシエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、アクリルアミド等をグラフト重合し、更にグラフト鎖末端のアクリルアミドのアミド基を４級化させ、また残りのグラフト基のヒドロキシエチルアクリレ−ト等の末端にアクリル酸ソ−ダを付加させる等の方法により、
上記の両性高分子化合物が得られる。 このような主鎖と側鎖を有する上記高分子化合物は、主鎖のみからなる高分子化合物に比し、粘度が低い。 本発明で用いる高分子化合物の粘度（Ｂ型粘度計、５％水溶液、２５℃）は５
〜１０００ｃｐ、特に１０〜５００ｃｐの範囲に通常含まれる。 一方、主鎖のみからなる高分子化合物は通常、
同一測定条件で２０〜６００００ｃｐ程度の粘度を有する。 ここで例えば５ｃｐという最小の粘度を有する主鎖と側鎖を有する高分子化合物と同一の分子量を有する、
主鎖のみからなる高分子化合物の粘度は例えば２０ｃｐ
程度であり、前者と後者の粘度は、同一の分子量で比較した場合、必ず相違するものである。 全体の分子量が５
万未満では水溶性高分子自身の被膜強度が弱い為、珪酸カルシウムの強度は発現しない。 ５００万を越えると珪酸カルシウム粒子が凝集し均一に分散されない為、成形体の強度は発現しない。 【０００９】この水溶性高分子化合物の使用割合は珪酸カルシウムスラリーの固形分１００重量部に対して１〜
５０重量部（固形分）とするのが好ましい。 １重量部未満では珪酸カルシウム成形体の強度が発現せず、５０重量部を越えると珪酸カルシウム成形体の強度は発現するものの準不燃性も達成できない。 【００１０】本発明の両性水溶性高分子化合物としては例えばハリマ化成のハーマイドＥＸ３０４Ｓ、ハーマイドＥＸ３６０等を挙げることができる。 本発明では上記水溶性高分子化合物の割合を珪酸カルシウムスラリーの固形分１００重量部に対して３〜１０重量部（固形分）
とすることにより優れた不燃性を付与することができる。 ３重量部未満では不燃性ではあるが成形体強度が発現せず、１０重量部を越えると不燃性を達成できない。 【００１１】本発明では必要に応じて添加剤として、ガラス繊維、ロックウールなどの無機繊維、また場合によってはナイロン繊維、ポリエステル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、パルプ繊維などの有機繊維などの繊維状補強材を適当量、あるいは増量材として炭酸カルシウムや、ベントナイト系、カオリン系、モンモリロナイト系粘土などの一般的は添加材の適当量を使用することができ、例えば珪酸カルシウムスラリーのスラリー固形分１００重量部に対して０.５〜５重量部用いるのが好ましい。 また保温断熱性を向上させるため、マイクロカプセル（特開平７−２０６５４５号等）を珪酸及び珪酸カルシウム結晶体１００重量部に対して５〜３０
０重量部用いることもできる。 本発明の珪酸カルシウム成形体は、上記のようにして得られた組成物を加圧濾過等の方法によって脱水してから、従来公知の種々の成形法、例えばプレス成形法、抄造成形法、押出成形法、減圧成形法等によって所望の形状に成形した後乾燥して得ることができる。 成形法は、最終製品の目的や用途に応じて適宜選択することができる。 また、成形体の乾燥方法としては、乾燥時間を短縮し、かつ乾燥後の成形体の品質を均質なものとするために、６０〜２００℃、好ましくは８０〜１２０℃で加熱乾燥することが好ましい。 【００１２】本発明では低比重であるにも拘わらず極めて優れた強度を有する珪酸カルシウム成形体を得ることができ、得られる成形体の比重は０.０５〜０.３の範囲であって、その曲げ強度は５〜６０kg／cm 2の範囲のものである。 【００１３】 【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げで本発明をより具体的に説明する。 なお粘度はＢ型粘度計、５％水溶液、２５℃の条件で測定したものである。 実施例１ 平均粒径７μmのシリカ粉末と３５０＃の消石灰をＳiＯ
2 ：ＣaＯのモル比が１：１の割合になるように調合し、
ＣaＯとＳiＯ 2との合計重量に対して２０倍量の水を加えてスラリーとした。 これを１００rpmで撹拌しながら２００℃、１６kgf／cm 2で３時間反応させて珪酸カルシウム（ゾノトライト）スラリーを得た。 次いでアクリルアミドとアクリル酸を共重合させ、その主鎖の分子量を３０万とし、これにアクリル系ビニル化合物をグラフト化させその末端にアニオン性のカルボキシル基とカチオン性の第４級アンモニウム塩基の両方を有する全体の分子量が４００万（粘度：３００ｃｐ）の両性ポリアクリルアミド系水溶性高分子化合物を合成した。 これを、上記珪酸カルシウムスラリーの固形分１００部に対して、
固形分で５部を約１０倍に希釈させ少量ずつミキサーで激しく撹拌させながら加えていく。 次にパルプ繊維１部を激しく撹拌しながら加え十分に分散させた。 これを２
０cm角のモールドに注入して７kgf／cm 2の圧力で加圧脱水成形し、脱型、その後１００℃で８時間乾燥して得られた成形体の性能を測定した。 その結果を表１に示す。 曲げ強度：ＪＩＳ Ａ １４０８に準じた。 （ただし試験体寸法 １５×１０×２.５cm） 分子量測定：ＧＰＣにより測定 不燃性：建設省告示１８２８及び１２３１に準じた。 【００１４】実施例２〜６ 珪酸カルシウムスラリー（固形分）１００部、パルプ繊維１部及び表１に記載の全体の分子量及び粘度を有する両性ポリアクリルアミド系水溶性高分子化合物を各５部用いて実施例１と同様の方法にてケイ酸カルシウム成形体を作製した。 その性能を測定し、結果を表１に示す。 【００１５】比較例１〜２ 珪酸カルシウムスラリー（固形分）１００部、パルプ繊維１部及び表１に記載の全体の分子量及び粘度を有する両性ポリアクリルアミド系水溶性高分子化合物を各５部用いて実施例１と同様の方法にてケイ酸カルシウム成形体を作製した。 その性能を測定し、結果を表１に示す。
全体の分子量が本発明の範囲外のときその成形体の強度は発現しない。 【００１６】 【表１】 【００１７】実施例７〜１２ 珪酸カルシウムスラリー（固形分）１００部、パルプ繊維１部及び表２に記載の全体の分子量及び粘度を有する両性ポリアクリルアミド系水溶性高分子化合物を各５部用いて実施例１と同様の方法にてケイ酸カルシウム成形体を作製した。 その性能を測定し、結果を表２に示す。 【００１８】比較例３〜４ 珪酸カルシウムスラリー（固形分）１００部、パルプ繊維１部及び表２に記載の全体の分子量及び粘度を有する両性ポリアクリルアミド系水溶性高分子化合物を各５部用いて実施例１と同様の方法にてケイ酸カルシウム成形体を作製した。 その性能を測定し、結果を表１に示す。
主鎖の分子量が本発明の範囲外のときその成形体の強度は発現しない。 【００１９】 【表２】 【００２０】実施例１３〜１５ 珪酸カルシウムスラリー（固形分）１００部、パルプ繊維１部及び表４に記載の全体の分子量及び粘度を有する水溶性高分子化合物を各５部用いて実施例１と同様の方法にてケイ酸カルシウム成形体を作製した。 その性能を測定し、結果を表３〜４に示す。 【００２１】比較例５〜１２ 比較例５〜６で用いる水溶性高分子化合物はアニオン性ポリアクリルアミド系で、アクリルアミドとアクリル酸ソーダを共重合したもので表４に示す全体の分子量及び粘度を有する。 比較例７で用いる水溶性高分子化合物は、カチオン性のポリアクリルアミド系でアクリルアミドを重合してその側鎖を部分的にマンニッヒ化したもので表４に示す全体の分子量及び粘度を有する。 比較例８
で用いる水溶性高分子化合物は、カチオン化デンプン系でデンプンをカチオン化剤（３−クロロ−２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド）でカチオン化したもので表４に示す全体の分子量及び粘度を有する。 比較例９〜１１で用いる水溶性高分子化合物は、
カチオン性エポキシ変性ポリアミド系でエポキシ化ポリアミドポリアミンを合成し、アミド基の４級塩化をしたもので、表４に示す全体の分子量及び粘度を有する。 比較例１２において用いる水溶性高分子化合物はカチオン性のポリアクリルアミド系の高分子凝集剤でポリアクリルアミドを重合し、側鎖を部分的にマンニッヒ化たもので表４に示す全体の分子量及び粘度を有する。 上記水溶性高分子化合物を用いる以外は、実施例１と同様の方法にて珪酸カルシウム成形体を作製した。 その性能を測定し、結果を表３〜４に示す。 用いる水溶性高分子化合物のイオン性が両性以外の場合強度は発現しない。 【００２２】 【表３】 ＥＰＡ系：エポキシ変性ポリアミド系 ＰＡＡ系：高分子凝集剤ポリアクリルアミド系 【００２３】 【表４】 【００２４】実施例１６ パルプ繊維を用いない以外は、実施例２の配合で嵩比重を表５に示すように変えて珪酸カルシウム成形体を作製し、その性能を測定した。 結果を表５に示す。 【００２５】比較例１３〜１４ パルプ繊維を用いない以外は、実施例２の配合で表５に示す嵩比重にし、珪酸カルシウム成形体を作製してその性能を測定した。 結果を表５に示す。 嵩比重が本発明の範囲外のとき、例えば０.０２５のときは成形体が非常にもろくて扱いにくく、０.５５のときは重く、軽量という目的からはずれる。 【００２６】 【表５】 【００２７】実施例１７ 実施例２の両性ポリアクリルアミド系水溶性高分子化合物を用いて表６に示す添加部数を用いる以外は、実施例１と同様の方法で珪酸カルシウム成形体を作製しその性能を測定した。 結果は表６に示す。 【００２８】 【表６】 【００２９】 【発明の効果】本発明では、特定の主鎖及び全体の分子量を有する水溶性の両性高分子化合物を使用することにより、軽量性、耐熱性及び機械的強度の全てにおいて優れた珪酸カルシウム成形体を得ることができる。 ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl. 6識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 111:28 (72)発明者 五百蔵 吉幸 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目17番18号 東洋ゴム工業株式会社内 |
