けい酸カルシウム板の製造方法
【課題】 層間剥離やパンクを生じにくい、モールドプレス法を利用したけい酸カルシウム板の製造方法を提供する。
【解決手段】 （１）モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、（２）前記モールド内で原料スラリーを加圧して上面側から脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、（３）前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有するけい酸カルシウム板の製造方法であって、前記（２）工程において、前記モールドは、水密性を有する底部および上下方向に移動自在な枠材からなる側部からなり、前記側部が底部に当接することによりモールドが形成され、前記モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水される製造方法。
【解決手段】 （１）モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、（２）前記モールド内で原料スラリーを加圧して上面側から脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、（３）前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有するけい酸カルシウム板の製造方法であって、前記（２）工程において、前記モールドは、水密性を有する底部および上下方向に移動自在な枠材からなる側部からなり、前記側部が底部に当接することによりモールドが形成され、前記モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水される製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、けい酸カルシウム板の製造方法に関するものであり、詳しくは、層間剥離やパンクを生じにくい、モールドプレス法を使用したけい酸カルシウム板の製造方法に関するものである。とくに本発明の製造方法は、所定の曲面を有する曲板を得る場合に、とくに有用である。
【背景技術】
【０００２】
けい酸カルシウム板は、一般的に抄造法およびモールドプレス法を用いて製造されている。前者は厚さが比較的薄い製品を効率良く製造する場合に適しており、後者は厚さが比較的厚い製品を製造する場合に適している。抄造法の一種として、移動する通水性ベルト上に原料スラリーを層状に連続供給し、移動中に通水性ベルト下面より吸引脱水して脱水し、メーキングロールにさらに脱水しつつ所定の厚さで切開して板状とした後、脱水プレスを行い、オートクレーブ養生を行う方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
モールドプレス法によりけい酸カルシウム板を製造する場合は、一般的に、透水性を有するベルト上に型枠を当接させてモールドを形成し、このモールド中に原料スラリーを注入し、スラリーを加圧し、モールドの上部および下部から原料スラリーの脱水を行い、生板を形成した後、オートクレーブ養生を行う方法が知られている。
【０００４】
しかし、いずれの方法を用いた場合においても、けい酸カルシウム板の製造においては、オートクレーブ養生後に得られた製品に、気泡や層間剥離やパンクが発生しやすいという問題がある。ここで層間剥離とは、製品内部に層状に剥離が見られ、空隙部が形成される状態であり、パンクとは、剥離した箇所が、更に膨れて破裂した状態である。
【０００５】
一方、トンネル構造物、例えば自動車用トンネル等の各種トンネル内部の火災時は、雰囲気温度が１０００℃以上の高温になり、とくに天井部は熱や炎によって大きな負荷がかかり、該構造物を構成するコンクリートの爆裂や落下の危険性がある。そこで従来、トンネル構造物を火災から保護するためにその内側表面の一部、例えば天井部に耐火用の内装材が設置されている。このような内装材としては、けい酸カルシウムを原料としたものが幾つか提案されている（例えば特許文献２および３）。
これらの耐火用の内装材は、耐火性を満足させるために一定以上の厚みが必要であり、またトンネル内部を被覆することから、所定の曲面を有していることが望ましい。
ところが、けい酸カルシウム板の製造においては、上述のように気泡や層間剥離やパンクが発生しやすいという問題点があり、とくに前記耐火用内装材のように、一定以上の厚みがありかつ所定の曲面を有しているような製品を製造しようとすると、層間剥離やパンクがさらに生じやすくなる。このような欠陥が耐火用内装材に生じると、所望の性能を満足させることができず、大きな課題となっている。
さらに、耐火用内装材をトンネル内装に使用する場合には、その表面に無機塗料を塗布して仕上げることがあるため、表面の平滑性も要求されている。
【特許文献１】特開平６−２４８２１号公報
【特許文献２】特開平１１−２９４０９８号公報
【特許文献３】特開２００１−２０７７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって本発明の目的は、モールドプレス法によりけい酸カルシウム板を製造する場合に、気泡や層間剥離やパンクを生じにくい製造方法を提供することにある。とくに本発明は、一定以上の厚みがありかつ所定の曲面を有しているような製品を製造する場合であっても、気泡や層間剥離やパンクのような欠陥を抑制することができ、かつ表面の平滑性にも優れるけい酸カルシウム板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
（１）モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、
（２）前記モールド内で原料スラリーの上面側を加圧し脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、
（３）前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有するけい酸カルシウム板の製造方法であって、
前記（２）工程において、前記モールドは、水密性を有する底部および上下方向に移動自在な枠材からなる側部からなり、前記側部が底部に当接することによりモールドが形成され、前記モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることを特徴とするけい酸カルシウム板の製造方法を提供するものである。
【０００８】
また本発明は、前記（２）工程と（３）工程との間に、前記モールドから取り出した生板を、所定の曲面を有する型台上に載置し、厚さの均一な曲板とする工程をさらに有することを特徴とする前記のけい酸カルシウム板の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法では、従来技術と異なり、モールド内に注入された原料スラリーがその上面側からのみ脱水され、生板が形成される。これにより、原料の混合およびモールド内への注入に伴い発生した原料スラリー中の気泡が、水分とともに原料スラリーの上面側からのみ排出されることにより、気泡を含まない均一な生板を形成することができる。また、モールドプレス法における層間剥離やパンクは、前記気泡が生板中に残存することによりオートクレーブ養生において発生することが多いことから、気泡の残存を防止することにより層間剥離やパンクも防止することができる。一方、原料スラリーの上下両面から脱水する場合には、原料スラリー中に発生した気泡は、水分とともに原料スラリーの上下両面から排出されることになるが、気泡そのものは原料スラリーの上面側に移動しやすいため、生板中に気泡が残存しやすくなり、層間剥離やパンクも発生しやすくなる。とくに、一定以上の厚みがあると生板に気泡が残存しやすく、また、生板に曲面を付与すると層間剥離やパンクを発生しやすくなるが、このような場合であっても、層間剥離やパンクのような欠陥を抑制することができ、かつ表面の平滑性にも優れる、トンネル内部の耐火用内装材等として有用なけい酸カルシウム板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に使用されるけい酸カルシウム板用原料は、とくに制限されるものではなく、公知技術の中から適宜選択することができるが、例えば、マトリックス用原料としての石灰質原料およびけい酸質原料、並びに繊維原料を主体とする。これらの原料と水とを混合して原料スラリーが調製される。
【００１１】
中でも耐火用内装材の用途では、製造されるけい酸カルシウム板において、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなるもの、またはゾノトライトを主体とするものが好適である。
【００１２】
石灰質原料としては、例えば消石灰、生石灰を用いることができる。
【００１３】
けい酸質原料は特に限定されるものではないが、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合には、非晶質けい酸と結晶質けい酸とを併用するのが好ましい。この場合、非晶質けい酸と結晶質けい酸との質量比が、前者／後者として０．１〜１．５であるのがよい。前記比が０．１未満であると、ゾノトライトの生成量が減少し、逆に１．５を超えるとトバモライトの生成量が減少する傾向にある。また、けい酸カルシウム水和物がゾノトライトを主体とする場合には、非晶質けい酸と結晶質けい酸のいずれも使用することができるが、けい酸質原料の純度が高い（けい酸質原料に含まれるＳｉＯ2が９７質量％以上）のが好ましい。
【００１４】
非晶質けい酸としては、例えばフェロシリコンダスト、シリコンダスト、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン等を利用することができる。また、結晶質けい酸としては、例えば石英からなる粉末珪石、クリストバライト、トリジマイト等を利用することができる。けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合には、これら非晶質けい酸は、不純物であるＡｌ2Ｏ3が２質量％以下、好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下であるのがよい。また、ＳｉＯ2が９０質量％以上、好ましくは９５質量％以上であるのがよい。さらにブレーン値は、２０００〜１１０００ｃｍ2／ｇ、好ましくは２０００〜７０００ｃｍ2／ｇ、さらに好ましくは３０００〜７０００ｃｍ2／ｇであるのがよい。また、けい酸カルシウム水和物がゾノトライトを主体とする場合には、前記したとおりＳｉＯ2が９７質量％以上であるのがよい。
【００１５】
また、前記石灰質原料とけい酸質原料のＣａＯ／ＳｉＯ2のモル比（Ｃ／Ｓ）は、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合には、０．９〜１．１、好ましくは０．９５〜１．０５、さらに好ましくは０．９７〜１．０３であるのがよい。該モル比が０．９未満であると、ゾノトライトの生成量が少なくなる傾向にあり、逆にモル比が１．１を超えるとトバモライトの生成量が減少する傾向にある。また、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合のＣ／Ｓは、０．９７〜１．０３であるのがよい。
【００１６】
ポルトランドセメントは、石灰質原料およびけい酸質原料の両方の成分を有する原料として使用することができる。
【００１７】
繊維原料は、セルロースパルプや針状ワラストナイトが好適に使用され、必要に応じてその他の繊維原料、すなわちガラス繊維、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維、ポリエチレンパルプ等を用いることができる。
【００１８】
セルロースパルプは、けい酸カルシウム板に占める比率が１〜１０質量％であり、好ましくは２〜１０質量％、さらに好ましくは３〜７質量％である。また、針状ワラストナイトは、製品の耐火性や断熱性を向上させるために使用される繊維原料であり、けい酸カルシウム板に占める比率が２０〜６０質量％であり、好ましくは３０〜５０質量％、さらに好ましくは４０〜５０質量％である。なお、本発明でいう繊維とは、アスペクト比（長さと径の比）が３以上のものを意味している。針状ワラストナイトが２０質量％未満であると、製品の加熱残存収縮率に対する効果が低下し、逆に６０質量％を超えるとマトリックスが相対的に減少し結晶水量が減少するため吸熱効果が小さくなり、製品の耐火性および断熱性に対する効果が低下する。また、セルロースパルプが１質量％未満であると、加圧脱水性が悪化し好ましくない。逆に１０質量％を超えると製品の耐火性および断熱性ともに低下し好ましくない。
【００１９】
針状ワラストナイトを使用する場合は、繊維長さとして３０μｍ〜５００μｍ、好ましくは５０μｍ〜２００μｍであるのがよい。またセルロースパルプは、針葉樹、広葉樹の晒しパルプが好ましいが、未晒のものも使用可能である。その他、綿、麻パルプ等も利用可能である。セルロースパルプの濾水度は、ＪＩＳ−Ｐ−８１２１のカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）で１００ｍｌ以上が好ましく、より好ましくは２００ｍｌ以上が良い。１００ｍｌ未満では、加圧脱水成形時の濾水性が悪化し、強度の低下をもたらし好ましくない。
【００２０】
また、本発明におけるけい酸カルシウム板は、上記のような原料の他に、例えばマイカ粉、タルク粉、炭酸カルシウム粉、ドロマイト粉、石膏粉およびワラストナイト粉等の充填材を１種以上含有することもできる。これら充填材は、けい酸カルシウム板に占める比率が３０質量％以下の範囲であるのが好ましい。
【００２１】
また、必要に応じて着色剤を使用することもできる。例えば、けい酸カルシウム板は白色であるが、これを灰色に着色する場合は、着色剤としてカーボンブラックを使用することができる。
【００２２】
次に本発明のけい酸カルシウム板の製造方法について説明する。本発明の製造方法は、
（１）モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、
（２）前記モールド内で原料スラリーの上面側を加圧し脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、
（３）前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有する。
【００２３】
前記（１）工程において、原料スラリーは、例えば上記の石灰質原料、けい酸質原料、繊維原料および水を混合して形成する。原料スラリーを形成するために用いる水は、｛水／固形分原料（石灰質原料＋けい酸質原料＋充填材や着色剤を使用する場合は充填材や着色剤＋繊維原料）｝が１．５〜５（質量比）、好ましくは２〜４となるように配合するのがよい。該比が１．５未満であると加熱養生後の流動性が低下し作業上好ましくなく、逆に５を超えると加圧脱水成形時に巣穴や層状剥離等が生じやすくなるので好ましくない。
【００２４】
調製された原料スラリーには、続いて加熱養生を施すのが好ましい。加熱養生の加熱温度は６０〜１００℃、好ましくは８０〜９５℃がよい。６０℃未満ではゲル化反応が不十分で成形性が悪化するので好ましくない。１００℃を超えると圧力容器が必要になるので好ましくない。また加熱時間は０．５時間〜３時間が好ましい。この加熱養生により原料スラリーがゲル化し、見掛け密度の低いけい酸カルシウム板を得ることができる。針状ワラストナイトを配合する場合は、見掛け密度が高くなる傾向にある。見掛け密度が高くなると断熱性が低下し好ましくないが、加熱養生する工程を設けることにより、この見掛け密度の増加を抑制することができる。また次の加圧脱水成形工程の脱水効率も向上することができる。なおこのゲル化反応は、石灰質原料と非晶質けい酸と水とが反応し、非晶質または結晶度の低いゲル状のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ｈ2Ｏの系の反応生成物を生じる反応である。なお、繊維原料は原料スラリー調製時に一括して加えてもよいが、繊維原料の一部をこの加熱養生工程時に加えてもよい。これとは別に繊維原料の全部をこの加熱養生工程時に加えることもできる。
【００２５】
本発明では、前記（１）工程でモールド内に原料スラリーを注入し、（２）工程においてモールド内で加圧脱水を行う。モールドは、平滑な底部および上下方向に移動自在な枠材（可動枠材）からなる側部からなる。可動枠材は、その四隅に設けられたシリンダーによって上下方向に移動できるようになっている。また、底部は水平方向に移動できるようにしておくのが良い。底部を水平方法に移動させる方法としては、特に限定されるものではないが、水平方向に移動できる金属製の台や、エンドレスベルト（但し、底部を形成する箇所には、ベルトの下にプレスの加圧に耐えられる金属製の台を設けておく）を用いる方法を例示することができる。可動枠材はシリンダーによって下方向に移動し底部に当接して、可動枠材の自重とシリンダーの加圧によって底部と密着することによりモールドが形成され、そこに原料スラリーを注入する。上記点は公知技術と同じであるが、本発明では前記底部が水密性を有することが大きく異なる。公知技術におけるモールドプレス法では、例えば水透過性を有する素材からなるエンドレスベルト（但し、底部を形成する箇所には、ベルトの下にプレスの加圧に耐えられる金属製の台を設けておく。また、台には必要に応じて脱水用の穴や溝が設けられている）を底部とし、その上に、前記の可動枠材をシリンダーによって下方向に移動させ前記底部と当接させてモールドを形成し、そこに原料スラリーを注入するとともにプレスの押板を嵌合して加圧し、モールドの底部および上部から脱水を行い、プレスの押板および可動枠材を上方向に移動させ、エンドレスベルトを移動させて形成された生板を取り出し、再度、可動枠材を下方向に移動させてモールドを形成し、以下、上記と同じステップを経ることにより連続的に生板を形成していた。
しかし本発明では、前記底部が水密性を有することにより、モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることになるので、形成された生板中に気泡が残存しにくく、従って、オートクレーブ養生後に得られた製品にも気泡が残存しにくく、層間剥離やパンクも発生しにくい。
【００２６】
水密性を有する底部を構成する表面材料（原料スラリーと直接接する材料）としては、水不透過性の材料であればとくに制限されないが、例えばポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル、ポリエステルにウレタンとシリコーンを含浸したものやステンレススチールなどのような金属板等がある。これらは市販されているものから適宜選択すればよい。この表面材料を水平方向に移動できる金属製の台上に載置することにより、あるいは、この表面材料により作られたエンドレスベルト（但し、底部を形成する箇所には、ベルトの下にプレスの加圧に耐えられる金属製の台を設けておく）を用いることにより、モールドの底部を形成する。金属製の台の表面およびその上に載置される表面材料は平滑であるのがよい。それにより、製品の両面のうち、モールドの底部と接して形成された面をけい酸カルシウム板の表面とすることにより、表面平滑性の優れたけい酸カルシウム板を製造することができる。
また可動枠材およびプレスの押板の材質としては、平滑な生板を得ることができるという観点から、平滑表面を有するＳＵＳ板（必要に応じて表面をフッ素樹脂塗装したもの）が好ましい。
【００２７】
加圧脱水は、前記モールドに原料スラリーを注入するとともにプレスの押板をモールドに嵌合して加圧することにより行う。このとき、原料スラリーの上面には濾水布（例えばサラン（旭化成ライフ＆リビング株式会社の登録商標：ポリ塩化ビニリデン樹脂）布やその代替材としてのナイロン布）、あるいはパンチングメタル等を設置しておくのがよい。原料スラリーの水分は、濾水布等を介してモールドの枠から流れ出る。これとは別に、プレスの押板に吸引手段を設置して、加圧により生じる水分を吸引してもよい。このようにして、モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることにより、均一な厚さの生板が形成される。
【００２８】
加圧脱水の圧力は、目的とする製品の見掛け密度により適宜選択する。加圧保持時間は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜１５秒である。加圧速度（押板の下降速度）は、例えば０．１〜６．０ｍｍ／秒、好ましくは０．５〜４．０ｍｍ／秒である。
また、加圧脱水後の生板は特に限定されるものではないが、トンネル内装用として使用する場合には、１０〜５０ｍｍ、好ましくは１５〜３０ｍｍの厚さを有するものが使用される。
【００２９】
本発明の好適な形態においては、前記（２）工程と後述する（３）工程との間に、モールドから取り出した生板を、所定の曲面を有する型台上に載置し、厚さの均一な曲板とする工程（曲面形成工程）をさらに有する。この曲面形成工程によって、曲面を有するけい酸カルシウム板を製造することができ、例えばトンネル内部の耐火用の内装材として有用である。
【００３０】
図１（ａ）は、本工程で使用される型台の一例の平面図である。型台１は、例えばＳＵＳからなる角パイプの形状のフレーム材１０１を備え、型台１の長手方向に３本伸びている。また、型台１の幅方向にも、フレーム材１０２が設けられ、フレーム材１０１および１０２間には、パンチングメタル１０３が曲面形状に設置されている。フレーム材の本数は、型台の長さが３１００ｍｍの場合で２０〜３０本が望ましい。パンチングメタル１０３の孔部の直径は例えば１〜１０ｍｍ、ピッチは３〜１０ｍｍ、厚さは１〜３ｍｍが好ましい。型台１の長手方向および幅方向のサイズは、前記（２）工程で得られる生板のサイズよりも大きいサイズを有するか、あるいはほぼ一致したサイズを有する。図１（ｂ）は、型台１のＡ−Ａ断面図であり、型台１は、平坦な底部１１および曲面を有する表面部１２からなる。
【００３１】
これとは別に本発明では、底部および表面部ともに曲面を有するセパレータ２を準備しておく。
図２（ａ）は、セパレータ２の一例の平面図であり、（ｂ）はセパレータ２のＡ−Ａ断面図である。セパレータ２の断面は、底部２１および表面部２２ともに曲面を有する。その他の形状は、図１で示した型台１と同じである。
型台１およびセパレータ２は、オートクレーブ養生条件に耐えることができること、積層する生板とセパレータとの重さに耐えること、また、生板の表面平滑度を損なわないものであることが望ましい。
【００３２】
型台１およびセパレータ２において、曲面の形成方法はとくに制限するものではないが、例えば、フレーム材１０１および１０２を組み立てて型台１またはセパレータ２とする際に、幅方向のフレーム材１０２を、例えばレーザー等で切断し、所望の曲率半径が得られるように加工しておく。図３は、図２におけるＢ−Ｂ断面図である（上部の一部拡大断面図）。図３に示すように、フレーム材１０２にパンチングメタル１０３を溶接する際に、断面Ｌ字形の補強材１０４を、パンチングメタルの孔部を介して溶接する。これにより、パンチングメタル１０３に歪みが生じにくくなる。なおパンチングメタル１０３は、フレーム材１０２の曲率半径に合わせて容易に変形加工することができる。
【００３３】
まず、前記（２）工程で得られた生板を、型台１の表面部１２上に載置する。このとき、型台１の表面部１２上にはステンレススチール等の平滑性の高い金属に所定の曲面形状を付与したの薄板（以下、単に金属薄板と記す）を置いておくことが望ましい。その上に、生板両面のうちモールドの底部と当接して形成された面を当接させて載置することにより、生板の当該面の平滑性は維持される。
図４は、型台１の表面部１２上に生板を載置した状態を説明するための断面図である。図４において、型台１の表面部１２上に、金属薄板１３が載置され、その上に生板２１１が２枚重ねて載置されている。２枚の生板２１１の間にも、金属薄板１４が挟まれている。これにより、平滑に成形された各生板の表面（モールドの底部に当接した方の面）の平滑性が維持される。生板２１１は、自重により表面部１２の曲面に沿って変形していく。このとき、生板２１１は、表面部１２に完全に密着していなくてもよい。続いて、図５に示すように、生板２１１の上にセパレータ２を、その底部２１が生板２１１と接触するように重ね、このセパレータ２の表面部２２上に金属薄板１５を載置し、生板２１２を２枚重ねる。この場合も、２枚の生板２１１の間に、金属薄板１６が挟まれている。型台１上の生板２１１は、セパレータ２およびその上の生板２１２の荷重によって、型台１の表面部１２の曲面に完全に密着し、曲面付けされる。続いて、生板２１２の上に同様にセパレータおよび生板２枚を重ね、これを繰り返す。最上部には、セパレータ２を載置し、続く（３）工程のオートクレーブ養生を施す。
なお、前記形態では、型台１の表面部１２上に生板２１１を２枚、またセパレータ２上にも生板２１２を２枚重ねているが、本発明はこれに制限されず、生板は１枚あるいは３枚以上重ねてもよい。しかし、生板の厚さにもよるが、厚さ２８ｍｍの場合、３枚以上の生板２１を重ねると、各生板の曲率が変化してしまう（上に行くほど曲率が大きくなる）ので好ましくない。
【００３４】
なお、前記（２）工程で行われた原料スラリーの脱水側は、生板の曲面の凸面であるのが好ましい。
【００３５】
また、型台１およびセパレータ２の曲面の最小曲率半径は、生板の厚さや用途に応じて適宜決定すればよいが、例えば生板の厚さが１５〜３０ｍｍである場合は、最小曲率半径は、４５００〜１００００ｍｍであるのが好ましく、５４００〜５８００ｍｍであるのがさらに好ましい。
【００３６】
また上記では、曲面形成板１０３としてパンチングメタルを使用しているが、これにより、オートクレーブ養生において、ゾノトライトからなる、あるいはゾノトライトとトバモライトとからなるけい酸カルシウム水和物の生成を、各生板とも好適に行うことができるので好ましい。パンチングメタルの材質は、フレーム材１０１および１０２と同じ材質であるのが好ましく、例えばＳＵＳからなる。パンチングメタルの厚さは、例えば１〜３ｍｍであり、孔部の直径は、１〜１０ｍｍであり、ピッチは３〜１０ｍｍであるのが好ましい。
【００３７】
上記のようにして調製した生板、型台およびセパレータからなる積層体は、台車等に積載され、本発明の（３）工程のオートクレーブ養生に施される。
オートクレーブ養生は、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合には、温度が１９０〜２１０℃、好ましくは１９０〜２００℃、時間が５時間〜１５時間であるのがよい。また、けい酸カルシウム水和物がゾノトライトを主体とする場合には、温度が１９０〜２３０℃で、時間が５時間〜１５時間であるのがよい。オートクレーブ養生し、硬化したけい酸カルシウム板に、例えば１００〜２００℃の温度で乾燥を施す。
【００３８】
このようにして製造されたけい酸カルシウム板は、自動車用トンネル、鉄道用トンネル等の各種トンネル構造物の内装材（パネル）として好適に利用することができる。その場合、サイズは例えば、縦１８００〜３０００ｍｍ×横９００〜１２００ｍｍ×厚さ１０〜５０ｍｍが例示される。なお、本発明の詳細な説明において、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合とゾノトライトを主体とする場合について記したが、本発明はこれらの場合に限定されるものではなく、その他のけい酸カルシウム水和物をマトリックスとする場合にも適用できる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
実施例１
本発明の（１）工程
石灰質原料として消石灰を４３．７質量％、非晶質けい酸としてＡｌ2Ｏ3含量０．５質量％およびＳｉＯ2９８質量％のフェロシリコンダストを５質量％、結晶質けい酸としてＡｌ2Ｏ3含量１質量％、ＳｉＯ2含量９８質量％およびブレーン値３０００ｃｍ2／ｇの粉末珪石を２８．３質量％、繊維原料として平均繊維長さ約１００μｍ、アスペクト比約１０の針状ワラストナイトを２０質量％、ＣＳＦ２００ｍｌの叩解セルロースパルプを３質量％用い、原料スラリーを調製した。なお、原料スラリーにおける水分は、｛水／（石灰質原料＋けい酸質原料＋充填材＋繊維原料）｝が２．０となるように添加した。続いて原料スラリーを９０℃、２時間加熱養生した。エンドレスベルトを底部とし、その上に、可動枠材を下方向に移動させ底部と当接してモールドを形成し、そこに加熱養生後の原料スラリーを、注入した。エンドレスベルトの底部は、ポリエステルにウレタンとシリコーンを含浸した素材であり、水密性を有する。また、可動枠材の材質は、平滑表面を有するフッ素樹脂塗装を施したＳＵＳ３０４板とした。
【００４０】
本発明の（２）工程
原料スラリーが注入されたモールド内に、プレスの押板を嵌合して加圧した。このとき、原料スラリーの上面には濾水布を設置しておいた。押板の加圧速度は１ｍｍ／秒、保持圧力は４．９ＭＰａ、保持時間は１０秒とした。原料スラリーの水分は、濾水布を介してモールドの枠から流れ出た。なお、モールドの底部からの水分の流出は見られなかった。原料スラリーの脱水率（プレス前の含水率−プレス後の含水率）は、３０％であった。
【００４１】
本発明の（３）工程
加圧処理終了後、可動枠材を上方向に移動させ、エンドレスベルトを移動させて形成された生板を取り出した。生板は、長さ１２００ｍｍ×幅９００ｍｍ×厚さ２７ｍｍを有する。取り出した生板を、温度１９５℃、１０時間オートクレーブ養生し、硬化させ、成形体を得た。また得られた成形体は、けい酸カルシウム水和物からなるマトリックスと繊維とを含有してなるけい酸カルシウム材であり、顕微鏡分析の結果、けい酸カルシウム水和物は、トバモライトとゾノトライトとからなることが分かった。
【００４２】
上記工程を繰り返し、成形体を１００枚作製した。
得られた成形体について、１００ｍｍ間隔で切断することにより、気泡、層間剥離およびパンクの有無を調べた。その結果、気泡、層間剥離およびパンクは確認されなかった。
次に得られた成形体を、長さ２５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ２８ｍｍのサンプルに切り出し、中央一線曲げ荷重を測定したところ、９．５Ｎ／ｍｍ2であった。見掛け密度は９５０ｋｇ／ｍ3であった。
【００４３】
比較例１
実施例１における（１）工程において、モールドの底部を水透過性の材料とし、（２）工程における押板の加圧速度を１．０ｍｍ／秒、保持圧力を４．９ＭＰａ、保持時間を１０秒とした。原料スラリーの水分は、モールドの底部および原料スラリーの上面側から流れ出た。なお、脱水率は実施例１と同じにした。これ以外は、実施例１と同様である。
層間剥離の有無を調べたところ、全数に気泡が認められ、トンネル耐火用には適さなかった。また、６％の板に層間剥離が認められた。成形体の中央一線曲げ荷重は、９．５Ｎ／ｍｍ2、見掛け密度は９５０ｋｇ／ｍ3であった。
【００４４】
実施例２
図１で示したような曲面を有する型台１およびセパレータ２を用い、実施例１で調製した生板に曲面を形成し、厚さの均一な曲板を形成した。型台１およびセパレータ２におけるフレーム材１０１および１０２は、ＳＵＳ３０４材の角パイプからなり、フレーム材１０１は長手方向に３本伸び、フレーム材１０２は幅方向に合計２２本設けられている。型台１およびセパレータ２の長手方向は３１００ｍｍであり、幅方向は１０１５ｍｍである。フレーム材１０１および１０２間には、多数のパンチングメタルからなる曲面形成板１０３が設置され、材質はＳＵＳ３０４材、厚さは２ｍｍ、パンチングメタルの孔部の直径は４ｍｍ、ピッチは７ｍｍであり、型台１およびセパレータ２において、曲面形成板１０３の最小曲率半径は、５６００ｍｍである。また、型台１およびセパレータ２は、生板とほぼ同じ長手方向および幅方向のサイズを有する。
【００４５】
型台１の表面部１２上に、生板２１１が２枚重ねて載置した。続いて、生板２１１の上にセパレータ２を重ね、このセパレータ２上に生板２１２を２枚重ねた。さらに、生板２１２の上に同様にセパレータおよび生板２枚を重ね、これを繰り返し、合計１４枚の生板を積み重ね、最上部には、セパレータ２を載置した。以降は、実施例と同様に（３）工程を行い、成形体（曲板）を得た。
層間剥離の有無を調べたところ、層間剥離は、全成形体中、２．７％であった。成形体の中央一線曲げ荷重は、１０．５Ｎ／ｍｍ2、見掛け密度は９５０ｋｇ／ｍ3であった。
【００４６】
比較例２
実施例２において、比較例１と同様に原料スラリーの水分をモールドの底部および原料スラリーの上面側から流出させたこと以外は、実施例２と同様である。その結果、全数に気泡が認められ、トンネル耐火用には適さなかった。また、１０％の板に層間剥離が認められた。
【００４７】
上記から、本発明の製造方法により得られた成形体は、従来の成形体と同程度の強度を有し、しかも層間剥離やパンクの不具合が極めて抑制されることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、層間剥離やパンクを生じにくい、モールドプレス法を利用したけい酸カルシウム板の製造方法を提供し、得られた成形体は、トンネル内部の耐火用内装材等、所定の曲面を有する曲板を得る場合に、とくに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）は、本発明で使用される型台の一例の平面図であり、（ｂ）は、型台のＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ）は、セパレータの一例の平面図であり、（ｂ）はセパレータのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２におけるセパレータのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】型台の表面部上に、生板を載置した状態を説明するための断面図である。
【図５】生板上にセパレータを重ね、さらにこのセパレータ上に生板を重ねた状態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 型台
２ セパレータ
１１，２１ 底部
１２，２２ 表面部
１０１，１０２ フレーム材
１０３ パンチングメタル
１０４ 補強材
２１１，２１２ 生板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、けい酸カルシウム板の製造方法に関するものであり、詳しくは、層間剥離やパンクを生じにくい、モールドプレス法を使用したけい酸カルシウム板の製造方法に関するものである。とくに本発明の製造方法は、所定の曲面を有する曲板を得る場合に、とくに有用である。
【背景技術】
【０００２】
けい酸カルシウム板は、一般的に抄造法およびモールドプレス法を用いて製造されている。前者は厚さが比較的薄い製品を効率良く製造する場合に適しており、後者は厚さが比較的厚い製品を製造する場合に適している。抄造法の一種として、移動する通水性ベルト上に原料スラリーを層状に連続供給し、移動中に通水性ベルト下面より吸引脱水して脱水し、メーキングロールにさらに脱水しつつ所定の厚さで切開して板状とした後、脱水プレスを行い、オートクレーブ養生を行う方法が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
モールドプレス法によりけい酸カルシウム板を製造する場合は、一般的に、透水性を有するベルト上に型枠を当接させてモールドを形成し、このモールド中に原料スラリーを注入し、スラリーを加圧し、モールドの上部および下部から原料スラリーの脱水を行い、生板を形成した後、オートクレーブ養生を行う方法が知られている。
【０００４】
しかし、いずれの方法を用いた場合においても、けい酸カルシウム板の製造においては、オートクレーブ養生後に得られた製品に、気泡や層間剥離やパンクが発生しやすいという問題がある。ここで層間剥離とは、製品内部に層状に剥離が見られ、空隙部が形成される状態であり、パンクとは、剥離した箇所が、更に膨れて破裂した状態である。
【０００５】
一方、トンネル構造物、例えば自動車用トンネル等の各種トンネル内部の火災時は、雰囲気温度が１０００℃以上の高温になり、とくに天井部は熱や炎によって大きな負荷がかかり、該構造物を構成するコンクリートの爆裂や落下の危険性がある。そこで従来、トンネル構造物を火災から保護するためにその内側表面の一部、例えば天井部に耐火用の内装材が設置されている。このような内装材としては、けい酸カルシウムを原料としたものが幾つか提案されている（例えば特許文献２および３）。
これらの耐火用の内装材は、耐火性を満足させるために一定以上の厚みが必要であり、またトンネル内部を被覆することから、所定の曲面を有していることが望ましい。
ところが、けい酸カルシウム板の製造においては、上述のように気泡や層間剥離やパンクが発生しやすいという問題点があり、とくに前記耐火用内装材のように、一定以上の厚みがありかつ所定の曲面を有しているような製品を製造しようとすると、層間剥離やパンクがさらに生じやすくなる。このような欠陥が耐火用内装材に生じると、所望の性能を満足させることができず、大きな課題となっている。
さらに、耐火用内装材をトンネル内装に使用する場合には、その表面に無機塗料を塗布して仕上げることがあるため、表面の平滑性も要求されている。
【特許文献１】特開平６−２４８２１号公報
【特許文献２】特開平１１−２９４０９８号公報
【特許文献３】特開２００１−２０７７９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって本発明の目的は、モールドプレス法によりけい酸カルシウム板を製造する場合に、気泡や層間剥離やパンクを生じにくい製造方法を提供することにある。とくに本発明は、一定以上の厚みがありかつ所定の曲面を有しているような製品を製造する場合であっても、気泡や層間剥離やパンクのような欠陥を抑制することができ、かつ表面の平滑性にも優れるけい酸カルシウム板の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、
（１）モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、
（２）前記モールド内で原料スラリーの上面側を加圧し脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、
（３）前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有するけい酸カルシウム板の製造方法であって、
前記（２）工程において、前記モールドは、水密性を有する底部および上下方向に移動自在な枠材からなる側部からなり、前記側部が底部に当接することによりモールドが形成され、前記モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることを特徴とするけい酸カルシウム板の製造方法を提供するものである。
【０００８】
また本発明は、前記（２）工程と（３）工程との間に、前記モールドから取り出した生板を、所定の曲面を有する型台上に載置し、厚さの均一な曲板とする工程をさらに有することを特徴とする前記のけい酸カルシウム板の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法では、従来技術と異なり、モールド内に注入された原料スラリーがその上面側からのみ脱水され、生板が形成される。これにより、原料の混合およびモールド内への注入に伴い発生した原料スラリー中の気泡が、水分とともに原料スラリーの上面側からのみ排出されることにより、気泡を含まない均一な生板を形成することができる。また、モールドプレス法における層間剥離やパンクは、前記気泡が生板中に残存することによりオートクレーブ養生において発生することが多いことから、気泡の残存を防止することにより層間剥離やパンクも防止することができる。一方、原料スラリーの上下両面から脱水する場合には、原料スラリー中に発生した気泡は、水分とともに原料スラリーの上下両面から排出されることになるが、気泡そのものは原料スラリーの上面側に移動しやすいため、生板中に気泡が残存しやすくなり、層間剥離やパンクも発生しやすくなる。とくに、一定以上の厚みがあると生板に気泡が残存しやすく、また、生板に曲面を付与すると層間剥離やパンクを発生しやすくなるが、このような場合であっても、層間剥離やパンクのような欠陥を抑制することができ、かつ表面の平滑性にも優れる、トンネル内部の耐火用内装材等として有用なけい酸カルシウム板の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をさらに詳しく説明する。
本発明に使用されるけい酸カルシウム板用原料は、とくに制限されるものではなく、公知技術の中から適宜選択することができるが、例えば、マトリックス用原料としての石灰質原料およびけい酸質原料、並びに繊維原料を主体とする。これらの原料と水とを混合して原料スラリーが調製される。
【００１１】
中でも耐火用内装材の用途では、製造されるけい酸カルシウム板において、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなるもの、またはゾノトライトを主体とするものが好適である。
【００１２】
石灰質原料としては、例えば消石灰、生石灰を用いることができる。
【００１３】
けい酸質原料は特に限定されるものではないが、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合には、非晶質けい酸と結晶質けい酸とを併用するのが好ましい。この場合、非晶質けい酸と結晶質けい酸との質量比が、前者／後者として０．１〜１．５であるのがよい。前記比が０．１未満であると、ゾノトライトの生成量が減少し、逆に１．５を超えるとトバモライトの生成量が減少する傾向にある。また、けい酸カルシウム水和物がゾノトライトを主体とする場合には、非晶質けい酸と結晶質けい酸のいずれも使用することができるが、けい酸質原料の純度が高い（けい酸質原料に含まれるＳｉＯ2が９７質量％以上）のが好ましい。
【００１４】
非晶質けい酸としては、例えばフェロシリコンダスト、シリコンダスト、コロイダルシリカ、ホワイトカーボン等を利用することができる。また、結晶質けい酸としては、例えば石英からなる粉末珪石、クリストバライト、トリジマイト等を利用することができる。けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合には、これら非晶質けい酸は、不純物であるＡｌ2Ｏ3が２質量％以下、好ましくは１質量％以下、さらに好ましくは０．５質量％以下であるのがよい。また、ＳｉＯ2が９０質量％以上、好ましくは９５質量％以上であるのがよい。さらにブレーン値は、２０００〜１１０００ｃｍ2／ｇ、好ましくは２０００〜７０００ｃｍ2／ｇ、さらに好ましくは３０００〜７０００ｃｍ2／ｇであるのがよい。また、けい酸カルシウム水和物がゾノトライトを主体とする場合には、前記したとおりＳｉＯ2が９７質量％以上であるのがよい。
【００１５】
また、前記石灰質原料とけい酸質原料のＣａＯ／ＳｉＯ2のモル比（Ｃ／Ｓ）は、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合には、０．９〜１．１、好ましくは０．９５〜１．０５、さらに好ましくは０．９７〜１．０３であるのがよい。該モル比が０．９未満であると、ゾノトライトの生成量が少なくなる傾向にあり、逆にモル比が１．１を超えるとトバモライトの生成量が減少する傾向にある。また、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合のＣ／Ｓは、０．９７〜１．０３であるのがよい。
【００１６】
ポルトランドセメントは、石灰質原料およびけい酸質原料の両方の成分を有する原料として使用することができる。
【００１７】
繊維原料は、セルロースパルプや針状ワラストナイトが好適に使用され、必要に応じてその他の繊維原料、すなわちガラス繊維、耐アルカリガラス繊維、炭素繊維、炭化珪素繊維、アクリル繊維、ポリプロピレン繊維、レーヨン繊維、アラミド繊維、ポリエチレンパルプ等を用いることができる。
【００１８】
セルロースパルプは、けい酸カルシウム板に占める比率が１〜１０質量％であり、好ましくは２〜１０質量％、さらに好ましくは３〜７質量％である。また、針状ワラストナイトは、製品の耐火性や断熱性を向上させるために使用される繊維原料であり、けい酸カルシウム板に占める比率が２０〜６０質量％であり、好ましくは３０〜５０質量％、さらに好ましくは４０〜５０質量％である。なお、本発明でいう繊維とは、アスペクト比（長さと径の比）が３以上のものを意味している。針状ワラストナイトが２０質量％未満であると、製品の加熱残存収縮率に対する効果が低下し、逆に６０質量％を超えるとマトリックスが相対的に減少し結晶水量が減少するため吸熱効果が小さくなり、製品の耐火性および断熱性に対する効果が低下する。また、セルロースパルプが１質量％未満であると、加圧脱水性が悪化し好ましくない。逆に１０質量％を超えると製品の耐火性および断熱性ともに低下し好ましくない。
【００１９】
針状ワラストナイトを使用する場合は、繊維長さとして３０μｍ〜５００μｍ、好ましくは５０μｍ〜２００μｍであるのがよい。またセルロースパルプは、針葉樹、広葉樹の晒しパルプが好ましいが、未晒のものも使用可能である。その他、綿、麻パルプ等も利用可能である。セルロースパルプの濾水度は、ＪＩＳ−Ｐ−８１２１のカナダ標準濾水度（ＣＳＦ）で１００ｍｌ以上が好ましく、より好ましくは２００ｍｌ以上が良い。１００ｍｌ未満では、加圧脱水成形時の濾水性が悪化し、強度の低下をもたらし好ましくない。
【００２０】
また、本発明におけるけい酸カルシウム板は、上記のような原料の他に、例えばマイカ粉、タルク粉、炭酸カルシウム粉、ドロマイト粉、石膏粉およびワラストナイト粉等の充填材を１種以上含有することもできる。これら充填材は、けい酸カルシウム板に占める比率が３０質量％以下の範囲であるのが好ましい。
【００２１】
また、必要に応じて着色剤を使用することもできる。例えば、けい酸カルシウム板は白色であるが、これを灰色に着色する場合は、着色剤としてカーボンブラックを使用することができる。
【００２２】
次に本発明のけい酸カルシウム板の製造方法について説明する。本発明の製造方法は、
（１）モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、
（２）前記モールド内で原料スラリーの上面側を加圧し脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、
（３）前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有する。
【００２３】
前記（１）工程において、原料スラリーは、例えば上記の石灰質原料、けい酸質原料、繊維原料および水を混合して形成する。原料スラリーを形成するために用いる水は、｛水／固形分原料（石灰質原料＋けい酸質原料＋充填材や着色剤を使用する場合は充填材や着色剤＋繊維原料）｝が１．５〜５（質量比）、好ましくは２〜４となるように配合するのがよい。該比が１．５未満であると加熱養生後の流動性が低下し作業上好ましくなく、逆に５を超えると加圧脱水成形時に巣穴や層状剥離等が生じやすくなるので好ましくない。
【００２４】
調製された原料スラリーには、続いて加熱養生を施すのが好ましい。加熱養生の加熱温度は６０〜１００℃、好ましくは８０〜９５℃がよい。６０℃未満ではゲル化反応が不十分で成形性が悪化するので好ましくない。１００℃を超えると圧力容器が必要になるので好ましくない。また加熱時間は０．５時間〜３時間が好ましい。この加熱養生により原料スラリーがゲル化し、見掛け密度の低いけい酸カルシウム板を得ることができる。針状ワラストナイトを配合する場合は、見掛け密度が高くなる傾向にある。見掛け密度が高くなると断熱性が低下し好ましくないが、加熱養生する工程を設けることにより、この見掛け密度の増加を抑制することができる。また次の加圧脱水成形工程の脱水効率も向上することができる。なおこのゲル化反応は、石灰質原料と非晶質けい酸と水とが反応し、非晶質または結晶度の低いゲル状のＣａＯ−ＳｉＯ2−Ｈ2Ｏの系の反応生成物を生じる反応である。なお、繊維原料は原料スラリー調製時に一括して加えてもよいが、繊維原料の一部をこの加熱養生工程時に加えてもよい。これとは別に繊維原料の全部をこの加熱養生工程時に加えることもできる。
【００２５】
本発明では、前記（１）工程でモールド内に原料スラリーを注入し、（２）工程においてモールド内で加圧脱水を行う。モールドは、平滑な底部および上下方向に移動自在な枠材（可動枠材）からなる側部からなる。可動枠材は、その四隅に設けられたシリンダーによって上下方向に移動できるようになっている。また、底部は水平方向に移動できるようにしておくのが良い。底部を水平方法に移動させる方法としては、特に限定されるものではないが、水平方向に移動できる金属製の台や、エンドレスベルト（但し、底部を形成する箇所には、ベルトの下にプレスの加圧に耐えられる金属製の台を設けておく）を用いる方法を例示することができる。可動枠材はシリンダーによって下方向に移動し底部に当接して、可動枠材の自重とシリンダーの加圧によって底部と密着することによりモールドが形成され、そこに原料スラリーを注入する。上記点は公知技術と同じであるが、本発明では前記底部が水密性を有することが大きく異なる。公知技術におけるモールドプレス法では、例えば水透過性を有する素材からなるエンドレスベルト（但し、底部を形成する箇所には、ベルトの下にプレスの加圧に耐えられる金属製の台を設けておく。また、台には必要に応じて脱水用の穴や溝が設けられている）を底部とし、その上に、前記の可動枠材をシリンダーによって下方向に移動させ前記底部と当接させてモールドを形成し、そこに原料スラリーを注入するとともにプレスの押板を嵌合して加圧し、モールドの底部および上部から脱水を行い、プレスの押板および可動枠材を上方向に移動させ、エンドレスベルトを移動させて形成された生板を取り出し、再度、可動枠材を下方向に移動させてモールドを形成し、以下、上記と同じステップを経ることにより連続的に生板を形成していた。
しかし本発明では、前記底部が水密性を有することにより、モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることになるので、形成された生板中に気泡が残存しにくく、従って、オートクレーブ養生後に得られた製品にも気泡が残存しにくく、層間剥離やパンクも発生しにくい。
【００２６】
水密性を有する底部を構成する表面材料（原料スラリーと直接接する材料）としては、水不透過性の材料であればとくに制限されないが、例えばポリエチレンテレフタレートのようなポリエステル、ポリエステルにウレタンとシリコーンを含浸したものやステンレススチールなどのような金属板等がある。これらは市販されているものから適宜選択すればよい。この表面材料を水平方向に移動できる金属製の台上に載置することにより、あるいは、この表面材料により作られたエンドレスベルト（但し、底部を形成する箇所には、ベルトの下にプレスの加圧に耐えられる金属製の台を設けておく）を用いることにより、モールドの底部を形成する。金属製の台の表面およびその上に載置される表面材料は平滑であるのがよい。それにより、製品の両面のうち、モールドの底部と接して形成された面をけい酸カルシウム板の表面とすることにより、表面平滑性の優れたけい酸カルシウム板を製造することができる。
また可動枠材およびプレスの押板の材質としては、平滑な生板を得ることができるという観点から、平滑表面を有するＳＵＳ板（必要に応じて表面をフッ素樹脂塗装したもの）が好ましい。
【００２７】
加圧脱水は、前記モールドに原料スラリーを注入するとともにプレスの押板をモールドに嵌合して加圧することにより行う。このとき、原料スラリーの上面には濾水布（例えばサラン（旭化成ライフ＆リビング株式会社の登録商標：ポリ塩化ビニリデン樹脂）布やその代替材としてのナイロン布）、あるいはパンチングメタル等を設置しておくのがよい。原料スラリーの水分は、濾水布等を介してモールドの枠から流れ出る。これとは別に、プレスの押板に吸引手段を設置して、加圧により生じる水分を吸引してもよい。このようにして、モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることにより、均一な厚さの生板が形成される。
【００２８】
加圧脱水の圧力は、目的とする製品の見掛け密度により適宜選択する。加圧保持時間は、例えば１〜１２０秒、好ましくは１〜１５秒である。加圧速度（押板の下降速度）は、例えば０．１〜６．０ｍｍ／秒、好ましくは０．５〜４．０ｍｍ／秒である。
また、加圧脱水後の生板は特に限定されるものではないが、トンネル内装用として使用する場合には、１０〜５０ｍｍ、好ましくは１５〜３０ｍｍの厚さを有するものが使用される。
【００２９】
本発明の好適な形態においては、前記（２）工程と後述する（３）工程との間に、モールドから取り出した生板を、所定の曲面を有する型台上に載置し、厚さの均一な曲板とする工程（曲面形成工程）をさらに有する。この曲面形成工程によって、曲面を有するけい酸カルシウム板を製造することができ、例えばトンネル内部の耐火用の内装材として有用である。
【００３０】
図１（ａ）は、本工程で使用される型台の一例の平面図である。型台１は、例えばＳＵＳからなる角パイプの形状のフレーム材１０１を備え、型台１の長手方向に３本伸びている。また、型台１の幅方向にも、フレーム材１０２が設けられ、フレーム材１０１および１０２間には、パンチングメタル１０３が曲面形状に設置されている。フレーム材の本数は、型台の長さが３１００ｍｍの場合で２０〜３０本が望ましい。パンチングメタル１０３の孔部の直径は例えば１〜１０ｍｍ、ピッチは３〜１０ｍｍ、厚さは１〜３ｍｍが好ましい。型台１の長手方向および幅方向のサイズは、前記（２）工程で得られる生板のサイズよりも大きいサイズを有するか、あるいはほぼ一致したサイズを有する。図１（ｂ）は、型台１のＡ−Ａ断面図であり、型台１は、平坦な底部１１および曲面を有する表面部１２からなる。
【００３１】
これとは別に本発明では、底部および表面部ともに曲面を有するセパレータ２を準備しておく。
図２（ａ）は、セパレータ２の一例の平面図であり、（ｂ）はセパレータ２のＡ−Ａ断面図である。セパレータ２の断面は、底部２１および表面部２２ともに曲面を有する。その他の形状は、図１で示した型台１と同じである。
型台１およびセパレータ２は、オートクレーブ養生条件に耐えることができること、積層する生板とセパレータとの重さに耐えること、また、生板の表面平滑度を損なわないものであることが望ましい。
【００３２】
型台１およびセパレータ２において、曲面の形成方法はとくに制限するものではないが、例えば、フレーム材１０１および１０２を組み立てて型台１またはセパレータ２とする際に、幅方向のフレーム材１０２を、例えばレーザー等で切断し、所望の曲率半径が得られるように加工しておく。図３は、図２におけるＢ−Ｂ断面図である（上部の一部拡大断面図）。図３に示すように、フレーム材１０２にパンチングメタル１０３を溶接する際に、断面Ｌ字形の補強材１０４を、パンチングメタルの孔部を介して溶接する。これにより、パンチングメタル１０３に歪みが生じにくくなる。なおパンチングメタル１０３は、フレーム材１０２の曲率半径に合わせて容易に変形加工することができる。
【００３３】
まず、前記（２）工程で得られた生板を、型台１の表面部１２上に載置する。このとき、型台１の表面部１２上にはステンレススチール等の平滑性の高い金属に所定の曲面形状を付与したの薄板（以下、単に金属薄板と記す）を置いておくことが望ましい。その上に、生板両面のうちモールドの底部と当接して形成された面を当接させて載置することにより、生板の当該面の平滑性は維持される。
図４は、型台１の表面部１２上に生板を載置した状態を説明するための断面図である。図４において、型台１の表面部１２上に、金属薄板１３が載置され、その上に生板２１１が２枚重ねて載置されている。２枚の生板２１１の間にも、金属薄板１４が挟まれている。これにより、平滑に成形された各生板の表面（モールドの底部に当接した方の面）の平滑性が維持される。生板２１１は、自重により表面部１２の曲面に沿って変形していく。このとき、生板２１１は、表面部１２に完全に密着していなくてもよい。続いて、図５に示すように、生板２１１の上にセパレータ２を、その底部２１が生板２１１と接触するように重ね、このセパレータ２の表面部２２上に金属薄板１５を載置し、生板２１２を２枚重ねる。この場合も、２枚の生板２１１の間に、金属薄板１６が挟まれている。型台１上の生板２１１は、セパレータ２およびその上の生板２１２の荷重によって、型台１の表面部１２の曲面に完全に密着し、曲面付けされる。続いて、生板２１２の上に同様にセパレータおよび生板２枚を重ね、これを繰り返す。最上部には、セパレータ２を載置し、続く（３）工程のオートクレーブ養生を施す。
なお、前記形態では、型台１の表面部１２上に生板２１１を２枚、またセパレータ２上にも生板２１２を２枚重ねているが、本発明はこれに制限されず、生板は１枚あるいは３枚以上重ねてもよい。しかし、生板の厚さにもよるが、厚さ２８ｍｍの場合、３枚以上の生板２１を重ねると、各生板の曲率が変化してしまう（上に行くほど曲率が大きくなる）ので好ましくない。
【００３４】
なお、前記（２）工程で行われた原料スラリーの脱水側は、生板の曲面の凸面であるのが好ましい。
【００３５】
また、型台１およびセパレータ２の曲面の最小曲率半径は、生板の厚さや用途に応じて適宜決定すればよいが、例えば生板の厚さが１５〜３０ｍｍである場合は、最小曲率半径は、４５００〜１００００ｍｍであるのが好ましく、５４００〜５８００ｍｍであるのがさらに好ましい。
【００３６】
また上記では、曲面形成板１０３としてパンチングメタルを使用しているが、これにより、オートクレーブ養生において、ゾノトライトからなる、あるいはゾノトライトとトバモライトとからなるけい酸カルシウム水和物の生成を、各生板とも好適に行うことができるので好ましい。パンチングメタルの材質は、フレーム材１０１および１０２と同じ材質であるのが好ましく、例えばＳＵＳからなる。パンチングメタルの厚さは、例えば１〜３ｍｍであり、孔部の直径は、１〜１０ｍｍであり、ピッチは３〜１０ｍｍであるのが好ましい。
【００３７】
上記のようにして調製した生板、型台およびセパレータからなる積層体は、台車等に積載され、本発明の（３）工程のオートクレーブ養生に施される。
オートクレーブ養生は、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合には、温度が１９０〜２１０℃、好ましくは１９０〜２００℃、時間が５時間〜１５時間であるのがよい。また、けい酸カルシウム水和物がゾノトライトを主体とする場合には、温度が１９０〜２３０℃で、時間が５時間〜１５時間であるのがよい。オートクレーブ養生し、硬化したけい酸カルシウム板に、例えば１００〜２００℃の温度で乾燥を施す。
【００３８】
このようにして製造されたけい酸カルシウム板は、自動車用トンネル、鉄道用トンネル等の各種トンネル構造物の内装材（パネル）として好適に利用することができる。その場合、サイズは例えば、縦１８００〜３０００ｍｍ×横９００〜１２００ｍｍ×厚さ１０〜５０ｍｍが例示される。なお、本発明の詳細な説明において、けい酸カルシウム水和物がトバモライトとゾノトライトとからなる場合とゾノトライトを主体とする場合について記したが、本発明はこれらの場合に限定されるものではなく、その他のけい酸カルシウム水和物をマトリックスとする場合にも適用できる。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
実施例１
本発明の（１）工程
石灰質原料として消石灰を４３．７質量％、非晶質けい酸としてＡｌ2Ｏ3含量０．５質量％およびＳｉＯ2９８質量％のフェロシリコンダストを５質量％、結晶質けい酸としてＡｌ2Ｏ3含量１質量％、ＳｉＯ2含量９８質量％およびブレーン値３０００ｃｍ2／ｇの粉末珪石を２８．３質量％、繊維原料として平均繊維長さ約１００μｍ、アスペクト比約１０の針状ワラストナイトを２０質量％、ＣＳＦ２００ｍｌの叩解セルロースパルプを３質量％用い、原料スラリーを調製した。なお、原料スラリーにおける水分は、｛水／（石灰質原料＋けい酸質原料＋充填材＋繊維原料）｝が２．０となるように添加した。続いて原料スラリーを９０℃、２時間加熱養生した。エンドレスベルトを底部とし、その上に、可動枠材を下方向に移動させ底部と当接してモールドを形成し、そこに加熱養生後の原料スラリーを、注入した。エンドレスベルトの底部は、ポリエステルにウレタンとシリコーンを含浸した素材であり、水密性を有する。また、可動枠材の材質は、平滑表面を有するフッ素樹脂塗装を施したＳＵＳ３０４板とした。
【００４０】
本発明の（２）工程
原料スラリーが注入されたモールド内に、プレスの押板を嵌合して加圧した。このとき、原料スラリーの上面には濾水布を設置しておいた。押板の加圧速度は１ｍｍ／秒、保持圧力は４．９ＭＰａ、保持時間は１０秒とした。原料スラリーの水分は、濾水布を介してモールドの枠から流れ出た。なお、モールドの底部からの水分の流出は見られなかった。原料スラリーの脱水率（プレス前の含水率−プレス後の含水率）は、３０％であった。
【００４１】
本発明の（３）工程
加圧処理終了後、可動枠材を上方向に移動させ、エンドレスベルトを移動させて形成された生板を取り出した。生板は、長さ１２００ｍｍ×幅９００ｍｍ×厚さ２７ｍｍを有する。取り出した生板を、温度１９５℃、１０時間オートクレーブ養生し、硬化させ、成形体を得た。また得られた成形体は、けい酸カルシウム水和物からなるマトリックスと繊維とを含有してなるけい酸カルシウム材であり、顕微鏡分析の結果、けい酸カルシウム水和物は、トバモライトとゾノトライトとからなることが分かった。
【００４２】
上記工程を繰り返し、成形体を１００枚作製した。
得られた成形体について、１００ｍｍ間隔で切断することにより、気泡、層間剥離およびパンクの有無を調べた。その結果、気泡、層間剥離およびパンクは確認されなかった。
次に得られた成形体を、長さ２５０ｍｍ×幅５０ｍｍ×厚さ２８ｍｍのサンプルに切り出し、中央一線曲げ荷重を測定したところ、９．５Ｎ／ｍｍ2であった。見掛け密度は９５０ｋｇ／ｍ3であった。
【００４３】
比較例１
実施例１における（１）工程において、モールドの底部を水透過性の材料とし、（２）工程における押板の加圧速度を１．０ｍｍ／秒、保持圧力を４．９ＭＰａ、保持時間を１０秒とした。原料スラリーの水分は、モールドの底部および原料スラリーの上面側から流れ出た。なお、脱水率は実施例１と同じにした。これ以外は、実施例１と同様である。
層間剥離の有無を調べたところ、全数に気泡が認められ、トンネル耐火用には適さなかった。また、６％の板に層間剥離が認められた。成形体の中央一線曲げ荷重は、９．５Ｎ／ｍｍ2、見掛け密度は９５０ｋｇ／ｍ3であった。
【００４４】
実施例２
図１で示したような曲面を有する型台１およびセパレータ２を用い、実施例１で調製した生板に曲面を形成し、厚さの均一な曲板を形成した。型台１およびセパレータ２におけるフレーム材１０１および１０２は、ＳＵＳ３０４材の角パイプからなり、フレーム材１０１は長手方向に３本伸び、フレーム材１０２は幅方向に合計２２本設けられている。型台１およびセパレータ２の長手方向は３１００ｍｍであり、幅方向は１０１５ｍｍである。フレーム材１０１および１０２間には、多数のパンチングメタルからなる曲面形成板１０３が設置され、材質はＳＵＳ３０４材、厚さは２ｍｍ、パンチングメタルの孔部の直径は４ｍｍ、ピッチは７ｍｍであり、型台１およびセパレータ２において、曲面形成板１０３の最小曲率半径は、５６００ｍｍである。また、型台１およびセパレータ２は、生板とほぼ同じ長手方向および幅方向のサイズを有する。
【００４５】
型台１の表面部１２上に、生板２１１が２枚重ねて載置した。続いて、生板２１１の上にセパレータ２を重ね、このセパレータ２上に生板２１２を２枚重ねた。さらに、生板２１２の上に同様にセパレータおよび生板２枚を重ね、これを繰り返し、合計１４枚の生板を積み重ね、最上部には、セパレータ２を載置した。以降は、実施例と同様に（３）工程を行い、成形体（曲板）を得た。
層間剥離の有無を調べたところ、層間剥離は、全成形体中、２．７％であった。成形体の中央一線曲げ荷重は、１０．５Ｎ／ｍｍ2、見掛け密度は９５０ｋｇ／ｍ3であった。
【００４６】
比較例２
実施例２において、比較例１と同様に原料スラリーの水分をモールドの底部および原料スラリーの上面側から流出させたこと以外は、実施例２と同様である。その結果、全数に気泡が認められ、トンネル耐火用には適さなかった。また、１０％の板に層間剥離が認められた。
【００４７】
上記から、本発明の製造方法により得られた成形体は、従来の成形体と同程度の強度を有し、しかも層間剥離やパンクの不具合が極めて抑制されることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、層間剥離やパンクを生じにくい、モールドプレス法を利用したけい酸カルシウム板の製造方法を提供し、得られた成形体は、トンネル内部の耐火用内装材等、所定の曲面を有する曲板を得る場合に、とくに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】（ａ）は、本発明で使用される型台の一例の平面図であり、（ｂ）は、型台のＡ−Ａ断面図である。
【図２】（ａ）は、セパレータの一例の平面図であり、（ｂ）はセパレータのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２におけるセパレータのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】型台の表面部上に、生板を載置した状態を説明するための断面図である。
【図５】生板上にセパレータを重ね、さらにこのセパレータ上に生板を重ねた状態を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 型台
２ セパレータ
１１，２１ 底部
１２，２２ 表面部
１０１，１０２ フレーム材
１０３ パンチングメタル
１０４ 補強材
２１１，２１２ 生板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、
（２）前記モールド内で原料スラリーを加圧して上面側から脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、
（３）前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有するけい酸カルシウム板の製造方法であって、
前記（２）工程において、前記モールドは、水密性を有する底部および上下方向に移動自在な枠材からなる側部からなり、前記側部が底部に当接することによりモールドが形成され、前記モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることを特徴とするけい酸カルシウム板の製造方法。
【請求項２】
前記（２）工程と（３）工程との間に、前記モールドから取り出した生板を、所定の曲面を有する型台上に載置し、厚さの均一な曲板とする工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のけい酸カルシウム板の製造方法。
【請求項１】
（１）モールド内にけい酸カルシウム板用原料と水とを混合して調製した原料スラリーを注入する工程と、
（２）前記モールド内で原料スラリーを加圧して上面側から脱水することにより、均一な厚さを有する生板を形成する工程と、
（３）前記生板をモールドから取り出しオートクレーブ養生を行い硬化させる工程とを有するけい酸カルシウム板の製造方法であって、
前記（２）工程において、前記モールドは、水密性を有する底部および上下方向に移動自在な枠材からなる側部からなり、前記側部が底部に当接することによりモールドが形成され、前記モールド内に注入された原料スラリーは、その上面側からのみ脱水されることを特徴とするけい酸カルシウム板の製造方法。
【請求項２】
前記（２）工程と（３）工程との間に、前記モールドから取り出した生板を、所定の曲面を有する型台上に載置し、厚さの均一な曲板とする工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のけい酸カルシウム板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００７−２６８７５５（Ｐ２００７−２６８７５５Ａ）
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−９４９０３（Ｐ２００６−９４９０３）
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【出願人】（５９２００５０３２）朝日珪酸工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【出願人】（０００１２６６０９）株式会社エーアンドエーマテリアル (99)
【出願人】（５９２００５０３２）朝日珪酸工業株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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