非烧制硬化体的制造方法

本发明涉及非烧制硬化体的制造方法，具体地说，涉及用以往的方法得不 到实用强度的硅酸盐物质为水热固化原料，制造高强度的非烧制硬化体的方 法。

在硅酸(无水硅酸)和/或硅酸盐类物质中加入生石灰和/或熟石灰，混合， 成形和热压处理，使其水热固化，由此制造非烧制硬化体是周知的(例如可参 见日本PCT特许公开公报1979年第17768号、日本特许公开公报1990年第 9740号和日本PCT特许公开公报1991年第7620号)。

然而，一般用作水热固化原料的硅酸盐物质含有大量氧化铝和碱性成分， 使用这样的硅酸盐物质通过水热反应而得到的非烧制硬化体存在着强度低、难 以实用的缺点。

本发明的目的是，解决以往的上述问题，提供一种用硅酸盐物质和石灰质 物质为水热固化原料，制造具有实用强度的非烧制硬化体的方法。

本发明的非烧制硬化体的制造方法是一种将含有硅酸盐物质和石灰质物质 的原料成形，将所得成形体水热处理，制造非烧制硬化体的方法，其特征在于， 所述硅酸盐物质的用粒子的筛下累积重量为50重量％的粒径D50表示的平均 粒径为5-300μm，用粒子的筛下累积重量为60重量％的粒径D60与粒子的筛 下累积重量为10重量％的粒径D10之比D60/D10表示的均匀度为1-25，前 述成形压力在10MPa以上。

在下面的表述中，将用粒子的筛下累积重量为50重量％的粒径D50(μm) 表示的平均粒径称作“平均粒径D50”，将用粒子的筛下累积重量为60重量 ％的粒径D60(μm)与粒子的筛下累积重量为10重量％的粒径D10(μm)之 比D60/D10表示的均匀度称作“均匀度D60/D10”。

在本发明中，所用的硅酸盐物质其平均粒径D50和均匀度D60/D10被调整 在上述特定范围内且在10MPa以上的成形压力下成形，由此，可得到致密的 高强度的非烧制硬化体。

在本发明中，尤其理想的是，硅酸盐物质的平均粒径D50为20-200μm， 均匀度D60/D10为3-15，成形压力在15MPa以上。

此外，原料中的Ca/Si比最好为0.05-3。

下面详细说明本发明的实施方式。

在本发明中使用的硅酸盐物质可以是以往用水热固化法制造非烧制硬化体 的原料，例如可使用硅石、硅藻土、硅橡胶、白土、硅砂、粉煤灰、硅镁石、 沸石、高炉炉渣、熟耐火土等。

在本发明中，可视需要将这些硅酸盐物质通过过筛等进行筛选处理，使用 具有下述平均粒径D50和均匀度D60/D10的硅酸盐物质作为原材料。

平均粒径D50：5-300μm

均匀度D60/D10：1-25

若使用平均粒径D50小于5μm的微粒，则在将原料混合粉末压实，制造成 形体时，不能良好地进行脱气，会出现复合等问题；而若使用大于300μm的 粗粒，则无法得到强度充分高的非烧制硬化体。适宜的平均粒径D50为20- 200μm。此外，若使用均匀度D60/D10大于25的粒度分布大的硅酸盐物质， 则不能得到强度充分高的非烧制硬化体。在本发明中，将均匀度D60/D10定在 1以上的原因是，若使用均匀度D60/D10过分地小、粒度分布小的硅酸盐物质， 则筛选操作烦琐，导致成本上升，且往往会出现强度下降，因此是不适宜的。 均匀度D60/D10为3-15尤佳。

硅酸盐物质的最大粒径宜在2000μm以下。若大于2000μm，则成形体端部 会出现开裂等。

另一方面，可使用消石灰、生石灰、(卜特兰)水泥等作为石灰质物质。

这些硅酸盐物质与石灰质物质的使用比例换算成CaO、SiO2的摩尔比即 Ca/Si比，最好为0.05-3，尤其是0.1-1。

在本发明中，以硅酸盐物质与石灰质物质的总量为100重量份，加入3-20 重量份(最好为5-10重量份)左右的水，混合、成形后，宜在110-220℃(最 好是150-180℃)于压热器中水热固化处理1-20小时(最好为2-10小时)， 由此制成非烧制硬化体。

这里，可采用压型法作为成形法，其成形压力设在10MPa以上，最好在 15MPa以上。若成形压力小于10MPa，则不能得到具有充分强度的非烧制硬化 体。

此外，在本发明中，除硅酸盐物质和石灰质物质之外，也可并用其他纤维 增强材料。这些纤维增强材料的例子包括石棉、耐碱性的玻璃纤维、褐块石棉、 矿渣棉、碳纤维、合成纤维、纸浆、金属纤维、有机纤维等和须晶类。这些增 强材料掺入石灰质原料和硅酸盐原料等中使用，其掺入量通常宜相当于石灰质 原料和硅酸盐原料总重量的30％以下，例如约1-30％。

另外，在本发明中，也可在原料中掺入增强剂，所用的增强剂宜是具有环 状结构的木糖、葡萄糖、果糖等单糖类或蔗糖等二糖类，尤其优选木糖、葡萄 糖和果糖，木糖最佳。此外，也可使用链状结构的甘露醇、山梨糖醇等糖醇， 但它们的效果不如单糖类和二糖类。缩合度大的环糊精和纤维素等多糖类对提 高强度基本上无效果。掺入的增强剂的量相对于原料中硅酸盐物质与石灰质物 质的总重量的比例宜为0.1-1％，较佳的为0.2-1％，最好为0.3-0.8％。

下面结合实施例和比较例对本发明作更详细的说明。 实施例1-4

使用由粒径在1000μm以下的粒子构成的、具有表1-4所示平均粒径D50 和均匀度D60/D10的硅砂作为硅酸盐物质，在该硅砂80重量份和作为试剂的 消石灰20重量份(此时，Ca/Si比为0.25)中加入水7重量份，在10MPa、15MPa、 20MPa或30MPa的成形压力下压型，形成11×11×1.5cm大小的成形体。

接着，将该成形体在170℃的饱和蒸气压下热压处理6小时，然后在80℃ 干燥48小时，制成非烧制硬化体。测定该非烧制硬化体的弯曲强度，评价其 优劣，结果示于表1-4中。弯曲强度的评判基准是，5MPa以上为良(○)、 4MPa以上为可(△)、4MPa以下为差(×)。

                        表1 实施例1：成形压力10MPa         No.     1     2     3     4     5     6     7 平均粒径D50(μm)     15     22     25     15     19     21     13 均匀度(D60/D10)     1.2     2.0     6.6     8.4     12.6     22.5     30.5 弯曲强度(MPa)     2.8     3.2     4.1     4.5     4.7     3.4     2.9 评价     ×     ×     △     △     △     ×     ×          No.     8     9     10     11     12     13     14 平均粒径D50(μm)     43     41     47     47     45     44     50 均匀度(D60/D10)     1.2     3.0     6.6     84     12.6     22.5     30.5 弯曲强度(MPa)     3     5     5     7     5     3     3 评价     ×     ○     ○     ○     ○     ×     ×        No.     15     16     17     18    19     20     21 平均粒径D50(μm)     106     90     85     99    86     92     88 均匀度(D60/D10)     1.1     2.0     3.6     11.1    15.0     23.0     30.0 弯曲强度(MPa)     3.2     4.7     6.6     6.3    5.3     3.1     3.0 评价     ×     △     ○     ○    ○     ×     ×          No.     22     23     24     25     26     27     28 平均粒径D50(μm)     183     188     188     187     182     186     179 均匀度(D60/D10)     1.1     3.1     9.2     11.8     12.5     21.5     32.0 弯曲强度(MPa)     3.1     4.3     4.6     5.9     3.9     3.2     2.4 评价     ×     △     △     ○     ×     ×     ×

                               表2 实施例2：成形压力15MPa          No.     1     2     3     4     5     6     7 平均粒径D50(μm)     15     22     25     15     19     21     13 均匀度(D60/D10)     1.2     2.0     6.6     8.4     12.6     22.5     30.5 弯曲强度(MPa)     3.2     3.5     4.6     5.0     5.2     3.7     3.2 评价     ×     ×     △     ○     ○     ×     ×          No.     8     9     10     11     12     13     14 平均粒径D50(μm)     43     41     47     47     45     44     50 均匀度(D60/D10)     1.2     3.0     6.6     8.4     12.6     22.5     30.5 弯曲强度(MPa)     3.4     5.9     6.0     7.5     5.6     3.4     3.2 评价     ×     ○     ○     ○     ○     ×     ×         No.     15     16     17     18     19     20     21 平均粒径D50(μm)     106     90     85     99     86     92     88 均匀度(D60/D10)     1.1     2.0     3.6     11.1     15.0     23.0     30.0 弯曲强度(MPa)     3.6     5.2     7.4     7.0     5.9     3.5     3.3 评价     ×     ○     ○     ○     ○     ×     ×        No.     22     23     24     25     26     27     28 平均粒径D50(μm)     183     188     188     187     182     186     179 均匀度(D60/D10)     1.1     3.1     9.2     11.8     12.5     21.5     32.0 弯曲强度(MPa)     3.5     4.8     5.1     6.6     4.3     3.5     2.7 评价     ×     △     ○     ○     △     ×     ×

                              表3 实施例3：成形压力20MPa          No.     1     2     3     4     5     6     7 平均粒径D50(μm)     15     22     25     15     19     21     13 均匀度(D60/D10)     1.2     2.0     6.6     8.4     12.6     22.5     30.5 弯曲强度(MPa)     3.4     3.8     5.0     5.4     5.6     4.1     3.5 评价     ×     ×     ○     ○     ○     △     ×          No.     8     9     10     11     12     13     14 平均粒径D50(μm)     43     41     47     47     45     44     50 均匀度(D60/D10)     1.2     3.0     6.6     8.4     12.6     22.5     30.5 弯曲强度(MPa)     3.6     6.3     6.6     8.0     6.0     3.7     3.5 评价     ×     ○     ○     ○     ○     ×     ×         No.     15     16     17     18     19     20     21 平均粒径D50(μm)     106     90     85     99     86     92     88 均匀度(D60/D10)     1.1     2.0     3.6     11.1     15.0     23.0     30.0 弯曲强度(MPa)     3.9     5.6     8.1     7.5     6.3     3.8     3.6 评价     ×     ○     ○     ○     ○     ×     ×          No.     22     23     24     25     26     27     28 平均粒径D50(μm)     183     188     188     187     182     186     179 均匀度(D60/D10)     1.1     3.1     9.2     11.8     12.5     21.5     32.0 弯曲强度(MPa)     3.8     5.0     5.4     7.0     4.7     3.8     2.9 评价     ×     △     ○     ○     △     ×     ×

                               表4 实施例4：成形压力30MPa          No.     1     2     3     4     5     6     7 平均粒径D50(μm)     15     22     25     15     19     21     13 均匀度(D60/D10)     1.2     2.0     6.6     8.4     12.6     22.5     30.5 弯曲强度(MPa)     3.8     4.2     5.6     6.0     6.2     4.5     3.9 评价     ×     ○     ○     ○     ○     △     ×          No.     8     9     10     11     12     13     14 平均粒径D50(μm)     43     41     47     47     45     44     50 均匀度(D60/D10)     1.2     3.0     6.6     8.4     12.6     22.5     30.5 弯曲强度(MPa)     4.0     6.9     7.2     8.8     6.6     4.1     3.8 评价     △     ○     ○     ○     ○     △     ×          No.     15     16     17     18     19     20     21 平均粒径D50(μm)     106     90     85     99     86     92     88 均匀度(D60/D10)     1.1     2.0     3.6     11.1     15.0     23.0     30.0 弯曲强度(MPa)     4.2     6.1     8.8     8.2     6.9     4.1     3.9 评价     △     ○     ○     ○     ○     △     ×          No.     22     23     24     25     26     27     28 平均粒径D50(μm)     183     188     188     187     182     186     179 均匀度(D60/D10)     1.1     3.1     9.2     11.8     12.5     21.5     32.0 弯曲强度(MPa)     4.1     5.5     5.9     7.7     5.1     4.2     3.2 评价     △     ○     ○     ○     ○     △     ×

由表1-4可知，使用本发明的硅酸盐物质，可制造高强度的非烧制硬化体。

如前面详细说明的，根据本发明的非烧制硬化体的制造方法，使用用以往 的方法难以得到实用强度的硅酸盐物质，可制造高强度的非烧制硬化体。本发 明的方法除使用特定的均匀粒径的硅酸盐物质和成形压力为10MPa以上之 外，可按以往的方法进行。根据本发明的方法，可容易地制造非烧制的硬化体， 且没有成本升高的问题。