专利名称：硅酸钙硬化体的制作方法
背景技术：
发明领域本发明涉及表现出动态绝热性质的硅酸钙硬化体。更具体地，本发明涉及硅酸钙硬化体，其具有最小为0.05MPa的弯曲强度，并具有0.02-0.1Wm-1K-1的热导率和5×10-4-1m2h-1Pa-1的透气率，从而表现出动态绝热性质。本发明的硅酸钙硬化体不仅具有轻的重量和高的强度，而且其是不燃的。另外，本发明的硅酸钙硬化体同时表现出高的绝热性质和高的透气率。因此，所述硅酸钙硬化体可有利地用作需要表现出动态绝热性质的建筑用壁材等。在本文中，“动态绝热性质”是指其中同时实现高的透气率和绝热效果的性能。表现出动态绝热性能的建筑用壁材可有利地用于所谓的“动态绝热技术”，其中进行有计划的通风(即，恒定或间歇的通风，用于保持房间空气新鲜)同时降低热能损失。另外，本发明还涉及生产上述硅酸钙硬化体的方法。
现有技术目前，由于严重的社会问题，如矿物燃料的枯竭、大量使用矿物燃料引起的空气污染、和由矿物燃料产生的二氧化碳引起地球变暖，越来越需要节约能源。特别是在住宅和商业用途的建筑中，能量的消耗量已经随着希望通过使用空调来提供舒适生活空间倾向的增加而增加。因此，试图通过使建筑物为高度绝热的和高度不透气的而节约能源。然而，在成为高度绝热的和高度不透气的封闭空间中，房间的空气质量被在所述空间中的活动变差。因此，为了保持房间空气清洁，已经使用了减湿器、加湿器、空气净化器等，然而，这降低了上述封闭空间实现的节能效果。因此，近年来，在具有已经成为高度绝热和高度不透气的封闭空间的建筑物中，有计划的通风(即，恒定或间歇的通风，用于保持房间空气新鲜)成为必要，并因此需要建筑设计和建筑材料能够有效用于隔热和通风。
然而，众所周知，由于建筑物的墙壁和天花板的结构，降低其传热系数受到限制，因此，降低在墙壁和天花板中的热能损失也受到限制。
在这种情况下，主要在北欧国家已经研究了所谓的“动态绝热技术”，其中进行上述的有计划的通风同时减少热能的损失。具体地，在动态的绝热技术中，将室外空气通过在墙壁和天花板中使用的绝热材料引入到室内，从而防止室内的热量通过墙壁和天花板逸出到户外。在这种技术中，通过绝热材料引入到室内的室外空气是新鲜的，并且在引入到室内之前，室外空气在壁材中预热。因此，有可能进行通风空气(引入到室内的室外空气)的预热同时降低表观传热系数，从而保持高的房间空气质量。
为了有效地实践动态绝热技术，有必要使用不仅具有高的绝热性质，而且具有高的透气率的材料。另外，希望用于实施动态绝热技术的这种材料表现出优异的可加工性、优异的价格性能、和高强度。此外，从要求耐火性的角度看，希望这种材料是不燃性的。
通常，作为隔热材料，已经使用了有机发泡型绝热材料。然而，有机发泡型绝热材料具有高的闭孔率，因此表现的透气率低。因此，有机发泡型绝热材料不适用于在动态绝热技术中使用。另外，有机发泡型绝热材料有耐火性方面的问题。另一方面，作为无机绝热材料，可提及通过使玻璃发泡得到的泡沫玻璃。然而，泡沫玻璃价格昂贵，并且也具有高的闭孔率，因此表现出的透气率低。因此，无机绝热材料也不适合在动态绝热技术中使用。另外，WO 02/06693和待审的日本专利申请公开No.2001-122674公开了与硅酸钙硬化体有关的技术。然而，通过上述专利文件中描述的技术得到的硅酸钙硬化体的透气率低，因此，其不能起到作为动态绝热材料的作用。
在常规的动态绝热技术中，使用的壁材通过以下方法得到提供具有预定尺寸的隔室的框架，并用绝热材料如得自再生纸的浆粕碎片、和无机纤维(例如石棉)充满隔室。然而这种框架本身具有比隔室中绝热材料更高的热导率，使热量通过框架传导。因此，有上述壁材不能表现出令人满意的动态绝热效果的问题。另外，在常规的动态绝热技术中，在框架和吹到壁材框架的隔室中的绝热材料之间不可避免地形成的缝隙中发生热损失。因此，常规的动态绝热技术提出了另外的问题，在实践中，有必要增加壁材的厚度，以补偿在框架和绝热材料之间形成的缝隙中发生的上述热损失。
常规的建筑材料如木质水泥板和混凝土砖块具有最小为0.5的表观比重，因此表现出高的热导率。这种高的热导率不可避免地引起能量的巨大损失。因此，常规的建筑材料提出的问题在于不能得到令人满意的动态绝热效果。另外，待审的日本专利申请公开No.2001-348283公开了使用吸音材料的技术。然而在上述专利文献中公开的吸音材料的表观比重为约0.35，因此表现出高的热导率。因此上述吸音材料不适合作为动态绝热材料。
另外，试图使用石棉板和玻璃棉垫作为动态绝热材料，每种都具有低的热导率。然而，使用石棉板和玻璃棉垫作为动态绝热材料产生以下问题石棉板和玻璃棉垫实际上不是硬的材料，相反地，只是通过将棉纤维或薄的纤维互相缠绕形成的，因此具有低的弯曲强度。因此，石棉板和玻璃棉垫都需要通过横梁或框架加固，以确保作为建筑材料充分的强度。然而，横梁和框架本身导热。因此，使用石棉板或玻璃棉垫产生的问题在于不能得到令人满意的动态绝热效果。另外，当在建筑工地切削石棉板或玻璃棉垫时，产生有害的微纤维，其散播并破坏施工者的健康。此外，石棉板和玻璃棉垫都具有太高的透气率，因此不能独立地用作动态绝热材料。当试图使用石棉板或玻璃棉垫作为动态绝热材料时，需要使用具有大量孔的塑料单，用于覆盖每个上述的板和垫的表面，所述表面朝向室内。因此出现了建筑工艺变得麻烦和绝热材料总体上的耐火性降低的问题。
发明概述在这种情况下，本发明人进行了广泛和深入的研究，以解决现有技术中的上述问题。结果是，出乎意料地发现可通过包括以下步骤的方法得到适合于作为动态绝热材料的具有特定性能的硅酸钙硬化体将发泡剂加入到包含固体混合物的水性淤浆中，所述固体混合物基本上由以下物质组成特定量的硅酸质材料、粘结材料、至少一种选自硫酸铝及其水合物的铝化合物、和不同于硫酸铝及其水合物的硫酸盐化合物、和选择性的石灰质材料；将得到的水性淤浆倾入到模具中；和使水性淤浆预硬化，然后进行高压蒸汽处理(autoclaving)，条件是控制水与固体混合物的重量比最高为0.6，或者当上述重量比高于0.6时，向水性淤浆中加入至少两种选自表面活性剂、粘度调节剂、和防沫剂的添加剂。具体地，上述硅酸钙硬化体的弯曲强度最小为0.05MPa，热导率为0.02-0.1Wm-1K-1，透气率为5×10-4-1m2h-1Pa-1，从而表现出动态绝热性质。上述硅酸钙硬化体不仅具有轻的重量和高的强度，而且为不燃性的。另外，硅酸钙硬化体表现出高的绝热性质和高的透气率。因此，硅酸钙硬化体可有利地用作需要表现出动态绝热性质的建筑用壁材等。根据这些发现完成了本发明。
因此，本发明的目的是提供硅酸钙硬化体，其不仅具有轻的重量和高的强度，而且是不燃的，其表现出高的绝热性质和高的透气率，使其可有利地用作需要表现出动态绝热性质的建筑用壁材等。
本发明的另一个目的是提供有效地生产上述硅酸钙硬化体的方法。
根据以下详细说明和附加的权利要求书，联系附图，本发明的上述和其它目的、特征和优点是显而易见的。
附图简述在附图中
图1和图2表示实施例13中生产的硅酸钙硬化体的粉末X射线衍射图，其中还表示了得到Ia和Ib值的方法，其中“CPS”为每秒计数的缩写；图1表示实施例13中生产的硅酸钙硬化体的粉末X射线衍射图，其中还表示了Ia值(分别在雪硅钙石的(220)平面和(222)平面的两个衍射峰之间的衍射角范围内观察到的最小衍射强度)和Ib值(雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度)；图2表示实施例13中生产的硅酸钙硬化体的粉末X射线衍射图，其中表示了测定I(220)值[雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度]和I(002)值[雪硅钙石(002)平面的衍射峰强度]的方法；和图3表示用于测量本发明所定义的透气率的装置的例子的说明性示试图。
符号说明1样品2装备有橡皮垫的样品支架3真空泵4压力调节阀5压力调节槽6差压计7流量计发明详述本发明提供硅酸钙硬化体，其具有(1)最小为0.05MPa的弯曲强度，和具有(2)0.02-0.1Wm-1K-1的热导率和(3)5×10-4-1m2h-1Pa-1的透气率，从而表现出动态绝热性质。
为了容易理解本发明，本发明的基本特征和多个优选实施方案如下列举。
1.硅酸钙硬化体，其具有(1)最小为0.05MPa的弯曲强度，和具有(2)0.02-0.1Wm-1K-1的热导率和(3)5×10-4-1m2h-1Pa-1的透气率，从而表现出动态绝热性质。
2.以上项目1的硅酸钙硬化体，其具有0.02-0.08Wm-1K-1的热导率。
3.以上项目1的硅酸钙硬化体，其具有0.02-0.06Wm-1K-1的热导率。
4.以上项目1到3中任一项的硅酸钙硬化体，其主要包括雪硅钙石，并且其粉末X射线衍射图表现出其中雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度Ib和分别在雪硅钙石的(220)平面和(222)平面的两个衍射峰之间的衍射角范围内观察到的最小衍射强度Ia满足关系Ib/Ia≥3。
5.硅酸钙硬化体的生产方法，其包括(1)提供包括水和固体混合物的水性淤浆，所述固体混合物基本上由以下物质组成硅酸质材料、粘结材料、至少一种选自硫酸铝及其水合物的铝化合物、至少一种选自不同于硫酸铝的硫酸盐及其水合物的硫酸盐化合物、和选择性的石灰质材料，其中以固体混合物的重量计，水性淤浆中所含的至少一种铝化合物的量以Al2O3的换算量表示为0.09-10重量％；和以固体混合物的重量计，水性淤浆中所含的至少一种硫酸盐化合物的量以SO3的换算量表示为0.15-15重量％，SO3的量为相当于至少一种铝化合物的SO3的量和相当于至少一种硫酸盐化合物的SO3的量的总和，其中水与固体混合物的重量比为2.3到5.5，和其中石灰质材料与粘结材料的重量比最大为0.6；
(2)向水性淤浆中加入发泡剂；(3)将水性淤浆倾入到模具中；和(4)使水性淤浆预硬化，然后进行高压蒸汽处理。
6.以上项目5的方法，其中发泡剂为选自铝粉和含铝水性淤浆中的至少一种，和其中以固体混合物的重量计，发泡剂的用量以发泡剂中所含固体的重量百分数表示为0.03-0.95重量％。
7.硅酸钙硬化体的生产方法，其包括(1)提供包括水和固体混合物的水性淤浆，所述固体混合物基本上由以下物质组成硅酸质材料、粘结材料、至少一种选自硫酸铝及其水合物的铝化合物、至少一种选自不同于硫酸铝的硫酸盐及其水合物的硫酸盐化合物、和选择性的石灰质材料，其中以固体混合物的重量计，水性淤浆中所含的至少一种铝化合物的量以Al2O3的换算量表示为0.09-10重量％；和以固体混合物的重量计，水性淤浆中所含的至少一种硫酸盐化合物的量以SO3的换算量表示为0.15-15重量％，SO3的量是相当于至少一种铝化合物的SO3的量和相当于至少一种硫酸盐化合物的SO3的量的总和，其中水与固体混合物的重量比为2.3到5.5，和其中石灰质材料与粘结材料的重量比大于0.6；(2)向水性淤浆中加入发泡剂；(3)将水性淤浆倾入到模具中；和(4)使水性淤浆预硬化，然后进行高压蒸汽处理，其中向水性淤浆中加入至少两种选自表面活性剂、粘度调节剂、和防沫剂的添加剂，条件是粘度调节剂的加入和防沫剂的加入在步骤(1)之后和步骤(2)之前进行，和表面活性剂的加入在步骤(2)中与发泡剂的加入同时进行。
8.以上项目7的方法，其中发泡剂为选自铝粉和含铝水性淤浆中的至少一种，和其中以固体混合物的重量计发泡剂的用量以发泡剂中所含固体的重量百分数表示为0.03-0.95重量％。
9.以上项目7或8的方法，其中表面活性剂为至少一种选自高级醇硫酸酯、高级醇硫酸钠和聚氧乙烯烷基醚的化合物，和其中以发泡剂中所含固体的重量计表面活性剂的用量为0.01-200重量％。
10.以上项目7到9中任一项的方法，其中粘度调节剂为至少一种选自甲基纤维素和聚乙烯醇的化合物，和其中以固体混合物的重量计粘度调节剂的用量为0.01-1重量％。
11.以上项目7到10中任一项的方法，其中防沫剂为至少一种选自硅氧烷、脂族酸、脂族酯、醇和磷酸酯的化合物，和其中以固体混合物的重量计防沫剂的用量为0.001-3重量％。
在下文中详细描述本发明。
在本发明中，“硅酸钙硬化体”是通过使包含硅酸钙化合物的组合物硬化而生产的多种形式的材料的总称。通常，硅酸钙硬化体的例子包含混凝土、硬化灰浆、蒸压轻质混凝土(在下文中，经常称为“ALC”)和纤维增强硅酸钙板。
本发明的硅酸钙硬化体具有(1)最小为0.05MPa的弯曲强度，和具有(2)0.02-0.1Wm-1K-1的热导率和(3)5×10-4-1m2h-1Pa-1的透气率，从而表现出动态绝热性质。因此，本发明的硅酸钙硬化体可有利地用作动态绝热材料。在本文中，“动态绝热材料”是指可用于所谓的“动态绝热技术”中的材料。对于动态绝热技术，可参考例如B.J.Taylor等人的“Analytical Investigation of the Steady-State Behavior of Dynamicand Diffusive Building Envelopes”(Building and Environment，第31卷，第6期，第519-525页，1996)和“Takinogata Dannetsu Gijutu ni kansuruKenkyu(Research on Multifunctional Insulation Technologies)”(Searchreport，No.53，Hokkaido Prefectural Cold Region Building ResearchInstitute，Japan，1993)。在动态绝热技术中，进行有计划的通风同时减少热能损失。具体地，在动态绝热技术中，将室外空气通过在壁材和天花板材料中提供的绝热材料引入室内。因此，动态绝热技术的优点在于在将室外空气引入室内之前，使其在壁材中预热，从而防止室内的热量通过墙壁和天花板逸出到户外。另外，动态绝热技术的优点还在于引入室内的空气是新鲜的。因此，有可能进行通风空气(引入到室内的室外空气)的预热，同时降低表观传热系数，从而保持房间内高水平的空气质量。
本发明的硅酸钙硬化体的弯曲强度最小为0.05MPa，优选最小为0.07MPa，更优选最小为0.1MPa。当硅酸钙硬化体的弯曲强度小于0.05MPa时，难以保持硅酸钙硬化体为动态绝热材料所优选的板形，从而降低硅酸钙硬化体的可加工性。
本发明的硅酸钙硬化体的热导率为0.02-0.1Wm-1K-1，优选为0.02-0.08Wm-1K-1，更优选为0.02-0.06Wm-1K-1。当硅酸钙硬化体的热导率大于0.1Wm-1K-1时，硅酸钙硬化体的绝热性质降低。因此，当使用热导率大于0.1Wm-1K-1的这种硅酸钙硬化体作为绝热材料时，为了得到令人满意的隔热效果，需要增加墙壁(其中使用了绝热材料)的厚度，从而降低了硅酸钙硬化体的可加工性。另一方面，从实用的角度看，硅酸钙硬化体的热导率的下限为0.02Wm-1K-1。
本发明的硅酸钙硬化体的透气率为5×10-4-1m2h-1Pa-1，优选1×10-3-0.5m2h-1Pa-1，更优选5×10-3-0.1m2h-1Pa-1。当硅酸钙硬化体的透气率在上述范围内时，有可能使用硅酸钙硬化体作为动态绝热材料，当进行通风时，其可显著地降低传热系数。当硅酸钙硬化体的透气率小于5×10-4m2h-1Pa-1时，引起的缺点在于硅酸钙硬化体不能将室外空气引入室内，因此不能起到动态绝热材料的作用，引起的缺点还在于削弱了通风能力。例如，当通过WO 02/06693(如上所述)中描述的方法生产硅酸钙硬化体时，硅酸钙硬化体的透气率小于5×10-4m2h-1Pa-1，因此其不能起到作为动态绝热材料的作用。另一方面，当硅酸钙硬化体的透气率大于1m2h-1Pa-1时，室外空气通过硅酸钙硬化体的流动速率变得太高，因此使其难以进行通风空气(引入室内的室外空气)的预热。另外，当硅酸钙硬化体具有太高的透气率时，墙壁两侧之间的压力差变得太小，从而使其不可能引起令人满意的空气在硅酸钙硬化体内部流动，所述空气流动是进行动态绝热所必需的。
具体地，在本发明中，硅酸钙硬化体的透气率可测定如下。制备硅酸钙硬化体的圆柱体试样(长度L；横截面面积S)，除了圆柱体试样两端的表面之外，用环氧树脂密封圆柱体试样的表面。然后使用真空泵调节圆柱体试样两端(具有未密封表面)的压力，引起样品中发生空气流动，当样品两端的压力差变为1kPa时，计算样品中空气的流动速率。从测量的样品中空气的流动速率通过以下方程式(1)计算透气率透气率(m2h-1Pa-1)＝W×L/S/ΔP(1)其中W空气的流动速率(m3h-1)；L样品长度(m)；S样品的横截面面积(m2)；和ΔP压力差(Pa)。
在下文中参考图3说明透气率的测量方法。
将样品1放在内表面装备有橡皮垫的样品支架2中，其中所述橡皮垫可以通过空气压缩紧紧地密封样品支架2的内部。然后，使用真空泵3、通过压力调节阀4调节压力调节槽5中的压力。当通过差压计6测量到的压力差为1kPa时，通过流量计7测量样品中空气的流动速率。从测量的样品中空气的流动速率，根据以上方程式(1)计算透气率。
本发明的硅酸钙硬化体主要包括雪硅钙石(5CaO·6SiO2·5H2O)，在硅酸钙硬化体的粉末X射线衍射图中，关于雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度Ib和分别在雪硅钙石的(220)平面和(022)平面的两个衍射峰之间的衍射角范围内观察到的最小衍射强度Ia，优选Ib/Ia最小为3，更优选最小为4。在本发明中，“粉末X射线衍射图”表示使用Cu Kα射线作为X射线得到的粉末X射线衍射图。
在本发明中，通过使用扫描电子显微镜观察硅酸钙硬化体的横截面并使用X射线粉末衍射法进行分析，以判断硅酸钙硬化体是否主要包括雪硅钙石。具体地，判断如下。
第一，在硅酸钙硬化体的粉末X射线衍射图中，当没有衍射峰的强度比雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度更高(即，比雪硅钙石各平面的衍射峰强度中最高的强度更高)时，判断硅酸钙硬化体主要包括雪硅钙石。然而，需要指出的是，当硅酸钙硬化体另外包括至少一种选自结晶二氧化硅、碳酸钙和石膏的高结晶性共存物质时，即使当硅酸钙硬化体主要包括雪硅钙石时，共存物质的衍射峰强度(其中，硅酸钙硬化体包含至少两种共存物质，共存物质的衍射峰强度是指共存物质的衍射峰强度中最大的强度)超过雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度也是有可能的。因此，第二，使用放大率为×2,500的扫描电子显微镜如下观察硬化体的横截面。随机在横截面内选择20个部分(各自具有35.4μm×18.9μm的面积)，其中20个部分中的各个部分都位于硬化体的基体中，所述基体不同于使用发泡剂形成的粗大气泡部分(如下所述)。然后使用放大率为×2,500的扫描电子显微镜观察这20个部分，相对于这20个部分(各自具有35.4μm×18.9μm的面积)，得到雪硅钙石的板状和条形颗粒占所述部分的面积的比(％)，然后计算如此得到的20个面积比的平均值。当20个面积比的平均值大于或等于50％时，判断硬化体主要包括雪硅钙石。优选20个面积比的平均值最小为60％，更优选最小为80％。在本文中，“粗大气泡部分”是指粗大气泡本身加上距离粗大气泡约5μm以内的附近部分。因为粗大气泡部分具有空隙，可能在粗大气泡部分中形成雪硅钙石。甚至当硅酸钙硬化体包括上述至少一种高结晶性共存物质以及雪硅钙石且当上述20个面积比的平均值最小为50％时，优选硅酸钙硬化体在粉末X射线衍射图中的雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度Ib和高结晶性共存物质的衍射强度Ic满足关系Ic/Ib≤3，更优选Ic/Ib≤2，其中，当硅酸钙硬化体包含至少两种共存物质时，强度Ic是指共存物质的衍射峰强度中最大的强度。在上述使用放大率为×2,500的扫描电子显微镜观察时，雪硅钙石的“板状或条形颗粒”是指具有以下特征的颗粒。使用放大率为×5,000的扫描电子显微镜进一步观察雪硅钙石颗粒。颗粒的两个基本上彼此平行的表面之间的距离等于颗粒的最小长度(在下文中，颗粒的最小长度经常称为颗粒的“厚度”)。当颗粒的最大长度至少为颗粒最小长度的5倍时，定义该颗粒为雪硅钙石的板状或条形颗粒。当然，颗粒的最大长度和厚度各自是指二维投影的长度。对于雪硅钙石颗粒的尺寸没有特定的限制。然而，优选雪硅钙石颗粒的最大长度为几微米到10微米。
通常，雪硅钙石与低结晶性硅酸钙水合物(在下文中，称为“CSH”)共存。已知CSH具有多种不同的颗粒形态。因为CSH通常以微粒形式如纤维状、粒状或块状形式存在，可以在电子显微镜的观察下清楚地区分出雪硅钙石颗粒和CSH。只要不破坏雪硅钙石的基本骨架，本发明的硅酸钙硬化体可包含这种CSH。然而，在硅酸钙硬化体中，CSH的存在可使建筑材料需要的硬化体的多种性能(如强度、耐气候性和耐久性)变差。当在硅酸钙硬化体中包含大量CSH时，在重复干燥和润湿之后硅酸钙硬化体的尺寸稳定性降低。另外，当将硅酸钙硬化体长时间置于空气中时，因为CSH容易与空气中的二氧化碳发生碳酸化反应，CSH可能分解成碳酸钙和无定形硅酸盐。碳酸化反应伴随有硅酸钙硬化体的体积收缩，因此硅酸钙硬化体产生裂缝和发生结构破坏。因此，即使当使用扫描电子显微镜观察硅酸钙硬化体的横截面和使用粉末X射线衍射分析硅酸钙硬化体判断为硅酸钙硬化体主要包括雪硅钙石时，也优选硅酸钙硬化体中CSH含量尽可能小。
如上所述，通过在电子显微镜下观察可容易地区分CSH颗粒和雪硅钙石颗粒。然而，因为CSH具有多种颗粒形态，有时在电子显微镜下观察难以清楚地区分出CSH颗粒和不同于CSH的共存物质，如极微量存在的纤维状石膏和微粒状碳酸钙。因此，很难通过在电子显微镜下观察确定CSH含量。在其中CSH与雪硅钙石共存的硅酸钙硬化体的粉末X射线衍射图中，分别在雪硅钙石的(220)平面和(222)平面的两个衍射峰之间的衍射角范围内观察到CSH的宽衍射峰。CSH的衍射峰通常出现在约29.1°到29.4°(2θ)的角度内。当CSH的量小于雪硅钙石的量时，CSH的衍射峰并入到雪硅钙石的衍射峰中，通常不可能测量到CSH的衍射峰强度。
然而，另一方面，当硅酸钙硬化体中包含大量CSH时，分别在雪硅钙石的(220)平面和(222)平面的两个衍射峰之间的衍射角的衍射强度比背景强度更高，由此可以判断硅酸钙硬化体中是否包含大量的CSH。当硅酸钙硬化体中不包含CSH并主要由高结晶性雪硅钙石组成时，上述角范围内的最小衍射强度等于背景强度。
另外，即使当硅酸钙硬化体中不包含CSH时，当雪硅钙石的结晶度低时，Ib/Ia的比变小。其理由在于分别在雪硅钙石的(220)平面和(222)平面的衍射峰彼此接近，使两个峰在其基线重叠。当雪硅钙石的结晶度低时，硅酸钙硬化体的强度和耐气候性降低。
因此，当硅酸钙硬化体中不含CSH时，Ib/Ia比(即，雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度Ib与分别在雪硅钙石的(220)平面和(222)平面的两个衍射峰之间的衍射角范围内观察到的最小衍射强度Ia的比)越大，则雪硅钙石的结晶度越高。当硅酸钙硬化体中包含CSH时，Ib/Ia比越大，则雪硅钙石的结晶度越高并且硅酸钙硬化体中CSH的含量越小。Ia和Ib的强度各自包含背景强度。Ia值和Ib值的例子如图1所示。
优选本发明的硅酸钙硬化体(其具有低的比重)在其粉末X射线衍射图中，雪硅钙石的(002)平面的衍射峰强度I(002)与雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度I(220)的比满足关系I(002)/I(220)≥0.25。更优选I(002)/I(220)≥0.30。在雪硅钙石的板状或条形颗粒中，认为颗粒的厚度方向(即，垂直于平面的方向)为晶体的C轴。因此，当I(002)/I(220)的相对强度增加时，晶体的C轴的相对规律性增加。因此，雪硅钙石的板状或条形颗粒的厚度增加。在JCPDS(Joint Committee on PowderDiffraction Standard)card No.19-1364中，描述了理想的雪硅钙石结晶的I(002)/I(220)比为0.8。随着I(002)/I(220)的比接近0.8，雪硅钙石的厚度增加，因此结晶的强度增加，引起硅酸钙硬化体的强度增加。计算I(002)和I(220)的方法如图2所示。I(002)为通过对6°到9°(2θ)的衍射角附近的背景线性近似得到的真衍射强度。类似地，I(220)为通过对20°到40°(2θ)的衍射角附近的背景线性近似得到的真衍射强度。
在本发明中，优选硅酸钙硬化体的表观比重为0.05到0.25，更优选为0.05到0.2，更优选为0.05到0.18。在本发明中，术语“表观比重”是指使硅酸钙硬化体在105℃干燥24小时之后测量的表观比重，即，绝干比重。
本发明的硅酸钙硬化体可包含或不包含大量的气泡，然而，优选硅酸钙硬化体包含大量的气泡。术语“气泡”是指使用铝粉作为发泡剂形成的气泡(所述铝粉通常用于蒸压轻质混凝土的生产中)，或者是指在用于生产蒸压轻质混凝土的预发泡法中使用表面活性剂作为预发泡剂形成的气泡。
当本发明的硅酸钙硬化体包含大量的气泡时，优选硅酸钙硬化体在不同于气泡的部分、即形成骨架(基体)的部分内具有孔隙。另外，优选气泡间基体的厚度小。
本发明的硅酸钙硬化体可有利地用作建筑用壁材，如上述动态绝热材料、普通的绝热材料和吸音材料。当将硅酸钙硬化体用作建筑用壁材时，优选硅酸钙硬化体为板形。只要可以保持板状，对于这种板的尺寸和厚度没有特定的限制。当硅酸钙硬化体为板状时，容易确保动态绝热技术所需的气密性并简化其施工。
在下文中将说明生产本发明的硅酸钙硬化体的方法。
硅酸钙硬化体可通过包括以下步骤(1)到(4)的方法生产(1)提供包括水和固体混合物的水性淤浆，所述固体混合物基本上由以下物质组成硅酸质材料、粘结材料、至少一种选自硫酸铝及其水合物的铝化合物、至少一种选自不同于硫酸铝的硫酸盐及其水合物的硫酸盐化合物、和选择性的石灰质材料，其中以固体混合物的重量计，水性淤浆中所含的至少一种铝化合物的量以Al2O3的换算量表示为0.09-10重量％；和以固体混合物的重量计，水性淤浆中所含的至少一种不同于硫酸铝及其水合物的硫酸盐化合物的量以SO3的换算量表示为0.15-15重量％，SO3的量为相当于至少一种铝化合物的SO3的量和相当于硫酸盐化合物的SO3的量的总和，其中水与固体混合物的重量比为2.3到5.5，和其中石灰质材料与粘结材料的重量比最大为0.6；(2)向水性淤浆中加入发泡剂；(3)将水性淤浆倾入到模具中；和(4)使水性淤浆预硬化，然后进行高压蒸汽处理。
在本发明中，术语“硅酸质材料”是指包含至少70重量％的SiO2和不同于SiO2的金属氧化物如氧化铝作为组分的材料。硅酸质材料的例子包含硅石材料；硅砂；石英；具有高含量的硅石材料、硅砂或石英的岩石；硅藻土；含硅烟雾；漂尘；天然粘土矿物；和硅藻土、含硅烟雾、漂尘或天然粘土矿物的煅烧产品。这其中，结晶的硅酸质材料、硅砂、石英和具有高含量的硅石材料是结晶性硅酸质材料。术语“结晶性硅酸质材料”是指在粉末X射线衍射图中观察到α-石英、方石英等的尖锐的衍射峰特征的硅酸质材料。另一方面，“无定形硅酸质材料”是指在粉末X射线衍射图中没有观察到尖锐衍射峰的硅酸质材料。无定形硅酸质材料的例子包含硅藻土、含硅烟雾和漂尘。
在本发明中，术语“粘结材料”是指主要由硅酸盐组分和钙组分组成的水泥。粘结材料的例子包含普通卜特兰水泥、早强卜特兰水泥和二钙硅酸盐水泥。术语“石灰质材料”是指包含至少50重量％生石灰(CaO)的石灰质材料，其另外包含不同于生石灰(CaO)的石灰质组分，如消石灰(Ca(OH)2)和碳酸钙(CaCO3)。
另外，在本发明中，术语“硫酸铝”是指包括由式Al2(SO4)3所示的化合物的物质。术语“硫酸铝的水合物”是指硫酸铝的水合产物。硫酸铝水合物的例子包括含硫酸铝和结晶水的物质，如式Al2(SO4)3·17H2O所示的物质。可以以粉末或淤浆的形式使用每种硫酸铝及其水合物。在本发明中，以水合物的重量计，需要其中从水合物中排除结晶水的重量后硫酸铝水合物中的Al2(SO4)3的量最少为80重量％。以固体材料的总重量计，硫酸铝或其水合物的用量以Al2O3的换算量表示为0.09-10重量％，优选0.2-10重量％，更优选0.5-8重量％。
只要硫酸盐化合物包含SO3或SO4，对上述不同于硫酸铝的硫酸盐化合物没有特定的限制。这种硫酸盐化合物的例子包括亚硫酸；硫酸；无水石膏(CaSO4)；石膏水合物，如二水石膏(CaSO4·2H2O)和半水石膏(CaSO4·1/2H2O)；碱土金属硫酸盐，如硫酸镁；碱金属硫酸盐，如硫酸钠；和不同于碱土金属硫酸盐和碱金属硫酸盐的金属硫酸盐，如硫酸铜和硫酸银。上述硫酸盐化合物可单独使用或组合使用。然而，优选使用二水石膏或其水合物。以固体材料的总重量计，水性淤浆中的至少一种硫酸盐化合物的量用SO3的换算量表示为0.15-15重量％，优选为0.2-10重量％，其中SO3的量为相当于至少一种铝化合物的SO3的量和相当于至少一种硫酸盐化合物的SO3的量的总和。
另外，在本发明的方法中，上述石灰质材料与粘结材料的重量比以CaO的换算量表示最大为0.6，优选最大为0.4，更优选最大为0.3。然而，即使当石灰质材料与粘结材料的重量比大于0.6，也可以通过向上述水性淤浆中加入至少两种选自表面活性剂、粘度调节剂和防沫剂的添加剂生产本发明的硅酸钙硬化体。对于上述添加剂的加入，粘度调节剂的加入和防沫剂的加入在步骤(1)之后和步骤(2)之前进行，表面活性剂的加入与步骤(2)中发泡剂的加入同时进行。另外，在本发明中，即使当石灰质材料与粘结材料的重量比最大为0.6，也可以以与上述石灰质材料与粘结材料的重量比大于0.6时的相同的方式加入上述添加剂。
表面活性剂的例子包括阴离子型表面活性剂，如高级醇硫酸酯和高级醇硫酸钠；和非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯烷基醚。表面活性剂的用量以发泡剂中所含的固体的重量计为0.01-200重量％，优选0.1-100重量％。
上述粘度调节剂为至少一种选自甲基纤维素和聚乙烯醇的化合物。粘度调节剂的用量以固体混合物的重量计为0.01-1重量％，优选0.02-0.5重量％。
防沫剂的例子包括硅氧烷，如二甲基硅氧烷和用具有至少两个碳原子的烃代替二甲基硅氧烷的甲基形成的烷基改性硅氧烷；脂族酸，如具有丙三醇骨架的脂族酸；脂族酯，如甘油脂族酸酯和蔗糖脂族酸酯；高级醇，如辛醇；磷酸酯，如芳香族磷酸酯和脂肪族磷酸酯。在这些防沫剂中，从赋予硅酸钙硬化体以疏水性的角度看，优选使用硅氧烷，特别是二甲基硅氧烷和烷基改性硅氧烷。防沫剂的用量剂以固体混合物的重量计为0.001-3重量％，优选0.005-2重量％，更优选0.01-2重量％。
在本发明的方法中，水与上述固体混合物的重量比(即，水/水性淤浆的固体比)有必要为2.3到5.5。当水性淤浆的水/固体比小于2.3时，不可能得到表观比重在本发明所需范围内的成型体(即，硅酸钙硬化体)，并且得到的成型体容易具有太高的热导率。另一方面，当水性淤浆的水/固体比大于5.5时，水性淤浆中的固体混合物与水有彼此分离的倾向，因此不能得到成型体。
在本发明中，术语“发泡剂”是指通常用在蒸压轻质混凝土生产中的铝粉等。对于铝粉的形态没有特定的限制，可使用生产蒸压轻质混凝土的常规方法中使用的任何形态的铝粉。生产蒸压轻质混凝土的常规方法的例子包括其中将铝粉本身作为发泡剂加入的方法；其中预先将铝粉与水(用于制备蒸压轻质混凝土的含原料的水性淤浆所用水的一部分)混合，得到铝淤浆，从而改善铝粉在包含原料的水性淤浆中的分散性的方法；和其中加入用于生产蒸压轻质混凝土的铝粉浆作为发泡剂的方法(参见美国专利4,318,270)。在本文中，术语“铝淤浆”是指铝粉的水分散体。上述铝淤浆中铝粉的含量以铝淤浆中所含水的重量计为0.1-50重量％，优选1-30重量％，更优选2-10重量％。以固体混合物的重量计，发泡剂的用量以发泡剂中所含固体的重量百分数表示为0.03-0.95重量％，优选0.05-0.7重量％，更优选0.08-0.5重量％。发泡的水性淤浆与发泡前的水性淤浆的体积比优选为1.5到4.0，更优选2.0到3.5，最优选2.5到3.5。
在本发明的方法中首次提供的水性淤浆中CaO与SiO2的摩尔比(CaO/SiO2比)，优选为0.5到1.1，更优选为0.6到小于1.0。
在本发明的硅酸钙硬化体的生产方法中，优选至少50重量％的硅酸质材料为结晶性硅酸质材料。对于结晶性硅酸质材料，优选使用硅石精细粉碎粉，根据Blaine渗透法测量，其比表面积最小为5,000cm2/g，更优选7,000cm2/g。硅石材料的极精细粉碎粉是不利的，原因在于这种形式的硅石材料很难处理。因此，优选硅石精细粉碎粉的比表面积最大为300,000cm2/g。
在本发明的硅酸钙硬化体的生产方法中，搅拌包含固体混合物的水性淤浆，其中所述固体混合物基本上由以下物质组成硅酸质材料、粘结材料、至少一种选自硫酸铝及其水合物的铝化合物、不同于硫酸铝及其水合物的硫酸盐化合物、和选择性的石灰质材料。水性淤浆的温度优选为40℃到100℃，更优选50℃到80℃。另外，搅拌水性淤浆的时间优选最短为2分钟，更优选最短为10分钟。包含固体混合物的上述水性淤浆的搅拌可通过市售的混合机进行。对于这种混合机，优选使用装备有可用于低粘度灰浆的高速旋转桨叶的混合机，如装备有折流板的浆式混合机。
在本发明的方法中，当将全部石灰质材料(其为选择性的原料)同时与硅酸质材料和粘结材料混合时，有石灰质材料使粘结材料的初始水合比降低的危险。因此，当在将水性淤浆倾入到模具中之后试图促进水性淤浆的预硬化时，优选通过包括以下步骤的工艺制备本发明方法中提供的水性淤浆(i)将水与不包括石灰质材料的固体混合物或与包含一部分石灰质材料的固体混合物混合，得到淤浆形式的混合物，其中混合在40℃到100℃的温度下进行10分钟到少于5小时；(ii)将全部石灰质材料或其余的石灰质材料加入到步骤(i)所得到的混合物中，然后在40℃到100℃的温度下混合30秒到1小时，更优选1分钟到30分钟。将得到的水性淤浆倾入到模具中。在下文中，在步骤(i)中原料的投料称为“第一装料”，在步骤(ii)中原料的投料称为“第二装料”。
另外，优选在上述步骤(i)中将上述铝化合物与水和不同于铝化合物的固体材料混合，并在40℃到100℃的温度下搅拌得到的混合物10分钟到小于5小时。
只要在加入发泡剂之前加入，对于加入粘度调节剂和防沫剂的时间选择没有特定的限制。然而优选在固体混合物的投料之后立即加入粘度调节剂和防沫剂。另外，将表面活性剂与发泡剂同时加入到水性淤浆中。
优选在固体混合物投料之后加入发泡剂。向其中加入发泡剂之后搅拌水性淤浆的时间优选为10秒到3分钟，更优选20秒到1分钟。当搅拌时间少于10秒时，发泡剂有不能均匀地分散在水性淤浆中，从而引起气泡合并为粗大气泡的倾向。另一方面，当搅拌时间多于3分钟时，有发泡剂发生不利反应，引起气泡的合并和消泡的倾向。
作为选择，还可以通过预发泡的方法得到本发明的硅酸钙硬化体。优选的预发泡方法的例子包括其中将空气引入到预发泡剂或其水溶液中形成泡沫材料、然后通过将泡沫材料与上述水性淤浆混合的方法(参见待审日本专利申请公开Sho 63-295487)；和其中将预发泡剂与水性淤浆混合，并通过预发泡机使得到的淤浆发泡的方法。在预发泡法中，不使用发泡剂。然而，有必要加入粘度调节剂和防沫剂。在预发泡法中，可使用与上述使用发泡剂的方法中的量相同的每种粘度调节剂和防沫剂。对预发泡剂的类型没有特定的限制，可使用本领域中使用的常规预发泡剂。预发泡剂的例子包括合成表面活性剂型预发泡剂、树脂皂型预发泡剂和水解蛋白质型预发泡剂。
在本发明中，优选硅酸钙硬化体包括0.1-3.0重量％的抗水剂，从而赋予硅酸钙硬化体以拒水性。对于通过使用抗水剂赋予硅酸钙硬化体以拒水性的方法没有特定的限制。例如，优选使用所谓的“汽相淀积法”，从而可实现达到最低为100°高的水接触角。
对于抗水剂的类型没有特定的限制。抗水剂的例子包括硅氧烷化合物、烷氧基硅烷化合物、脂肪酸、脂肪酸盐、和树脂乳状液，所述树脂乳状液包括至少一种选自环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、醋酸乙烯酯树脂、丙烯酸树脂和苯乙烯/丁二烯树脂的树脂。这些抗水剂可单独使用或组合使用。在这些抗水剂中，特别优选的是硅氧烷化合物，如硅氧烷油(如聚二甲硅氧烷，其中甲基可以被氢原子、苯基、三氟丙基等代替)；和烷氧基硅烷化合物，如烷基烷氧基硅烷(如甲基三乙氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、丙基三乙氧基硅烷和异丁基三乙氧基硅烷)。硅酸钙硬化体中抗水剂的含量优选为0.1-3.0重量％，更优选为0.5-2重量％。当抗水剂的含量低于0.1重量％时，不能产生所需的拒水性。另一方面，当抗水剂的含量高于3.0重量％时，硅酸钙硬化体的强度降低。
只要不削弱硅酸钙硬化体的性能，本发明的硅酸钙硬化体还可包含少量的补强纤维、轻质骨料、树脂等。补强纤维的使用有利于改善硅酸钙硬化体的强度。补强纤维的例子包括无机纤维，如耐碱玻璃纤维、碳纤维、不锈钢纤维、陶瓷纤维和石棉纤维；和有机纤维，如芳族聚酰胺纤维、聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维和浆粕纤维。这些补强纤维可单独使用或组合使用。在这些补强纤维中，从得到所需的补强能力的角度看，优选芳族聚酰胺纤维、耐碱玻璃纤维和碳纤维。在芳族聚酰胺纤维中，最优选对芳香族聚酰胺纤维(paraaramid)。另外，从价格性能的角度看，还优选浆粕纤维。对于浆粕纤维，特别优选的是粉碎浆粕。对于补强纤维的纤维长度没有特定的限制。然而，从补强能力和成型性的角度看，补强纤维的纤维长度优选为1mm到20mm，更优选3mm到10mm，更优选5mm到8mm。另外，对于硅酸钙硬化体中补强纤维的量没有特定的限制。硬化体中补强纤维的量以硅酸钙硬化体的体积计，优选为0.05体积％到3体积％，更优选0.1体积％到2体积％。其中硬化体的体积包括其中存在的气泡的体积。当补强纤维的量小于0.05体积％时，通过使用补强纤维得到的硅酸钙硬化体强度的改善不能令人满意。另一方面，当补强纤维的量大于3体积％时，在将用于生产硅酸钙硬化体的原料(包括补强纤维)混合时，纤维可能纠缠在一起形成纤维球，使补强纤维难以均匀地分散在硬化体中。另外对于轻质骨料，可使用通常用于降低混凝土重量的那些骨料中的任一种，如硅橡胶球和珍珠岩。对于本发明的硅酸钙硬化体中轻质骨料的用量没有特定的限制。然而，轻质骨料的量以固体混合物的重量计，优选为0.1-30重量％，更优选为1-20重量％。此外，对于树脂，优选使用具有耐热性的树脂，如酚醛树脂和甲阶酚醛树脂。对于本发明的硅酸钙硬化体中树脂的用量没有特定的限制。然而，树脂的量以固体混合物的重量计，优选为0.1-30重量％，更优选为1-20重量％。
将通过混合原料得到的水性淤浆倾入模具中并预硬化，然后进行高压蒸汽处理。如果需要，可在将水性淤浆倾入到模具中之前将上述抗水剂和/或上述补强纤维加入到水性淤浆中。如果需要，所述模具可具有布置在其中的补强铁条或补强金属网。在这种情况下，优选上述补强铁条或补强金属网已经经过防锈处理。通过水性淤浆本身产生的热量或从外部加热水性淤浆使模具中的水性淤浆预硬化。优选水性淤浆的预硬化在40℃到100℃进行1小时到至少48小时。对于模具，可使用进行高压蒸汽处理室等。优选在水性淤浆进行预硬化的同时抑制水性淤浆中水分的蒸发。通过水性淤浆的预硬化，得到预硬化体。通过压热器对得到的预硬化体进行高温和高压进行高压蒸汽处理。如果需要，在预硬化体进行进行高压蒸汽处理之前，将预硬化体切成所需的形状。可通过生产蒸压轻质混凝土中通常使用的任何常规方法进行预硬化体的切削。这种常规方法的例子包括使用钢丝的切断法。优选预硬化体的进行高压蒸汽处理在160℃(表压约5.3kgf/cm2)到220℃(表压约22.6kgf/cm2)的温度下进行。将通过对预硬化体进行蒸压得到的硬化体干燥，从而得到的硅酸钙硬化体。
如此得到的本发明的硅酸钙硬化体同时表现出高的绝热性质和高的透气率。因此，本发明的硅酸钙硬化体可有利地用作动态绝热材料。另外，本发明的硅酸钙硬化体不仅具有可加工性、价格性能和高强度的优异性能，而且是不燃的。因此，本发明的硅酸钙硬化体适合于用作动态绝热材料。
优选实施方案在下文中，将参考以下实施例和比较实施例更详细地描述本发明，但不应该将以下实施例和比较实施例作为对本发明范围的限制。
在以下实施例和比较实施例中，通过以下方法进行各种测量和分析。
(热导率)根据JIS A-1412使用热流计测量热导率，其中冷板温度为5℃热板温度为35℃。使用的试样尺寸为200mm×200mm×25mm(厚度)，已经将其在20℃和60％的湿度下保持直到试样的重量恒定。
(透气率)使用图3所示的装置测量透气率。具体地，透气率测定如下。制备圆柱体试样1(横截面面积(S)＝50mmφ；长度(L)＝50mm)，除了圆柱体试样两端的表面之外，用环氧树脂封住圆柱体试样的表面。然后，将样品1放在内表面装备有橡皮垫的样品支架2中，其中所述橡皮垫可以通过空气压缩紧紧地密封样品支架2的内部。然后，使用真空泵3、通过压力调节阀4调节压力调节槽5中的压力。当通过差压计6测量的压力差为1kPa时，通过流量计7测量样品中空气的流动速率。从测量的样品中空气的流动速率，根据以下方程式(1)计算透气率。
透气率(m2h-1Pa-1)＝W×L/S/ΔP(1)其中W空气的流动速率(m3h-1)；
L样品长度(m)；S样品的横截面面积(m2)；和ΔP压力差(Pa)。
将测量用的样品1在20℃和60％的湿度下保持直到试样的重量恒定。
(弯曲强度和压缩强度)将硅酸钙硬化体保持在恒温恒湿箱(其中温度和相对湿度(RH)分别保持在20℃和60％)中直到的硬化体的含水量(以绝对干燥状态的硬化体的重量计)变为10±2％。将得到的硬化体用作测量弯曲强度和压缩强度的样品。样品尺寸为40mm×40mm×160mm。根据JIS R5201测量硅酸钙硬化体的弯曲强度和压缩强度。具体地，使样品经过弯曲强度测试，其中跨度为100mm。在弯曲强度测试中，对样品施加负荷直到将其破坏为两部分。使用破坏为两部分样品中的一个，测量压缩强度如下。对40mm×40mm面积的样品施加负荷以测量最大负荷，并将得到的最大负荷值定义为硅酸钙硬化体的压缩强度。
(表观比重)从已经进行高压蒸汽处理的硅酸钙硬化体上取下与上述弯曲强度测试中同样尺寸的样品。将样品在105℃下干燥24小时，然后计算样品的重量和尺寸(体积)。从样品重量和体积的测定值计算样品的表观比重。
(粉末X射线衍射法Ia和Ib的测量)使用乳钵将与上述弯曲强度测试中使用的样品基本上相同的样品粉碎，得到用于粉末X射线衍射法的样品。通过X射线衍射装置(商品名RINT 2000；由日本的Rigaku Corporation生产并销售)，使用Cu的Kα射线测量衍射峰强度Ib和最小衍射强度Ia。测量在如下条件下进行，其中加速电压为40kV，加速电流为200mA，光接收狭缝的隙缝宽度为0.15mm，扫描速度为4°/分钟，和样品为0.02°。在通过石墨单色器单色化之后计数衍射的X射线。
Ia定义为分别在雪硅钙石的(220)平面和(222)平面的两个衍射峰之间的衍射角范围内观察到的最小衍射强度，其中所述强度包含背景强度。Ib定义为雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度，其中所述强度包含背景强度。雪硅钙石的(220)平面和(222)平面的衍射射线分别是衍射角为约29.0°和约30.0°(2θ)的衍射射线。图1表示如何得到Ia和Ib的值。
(粉末X射线衍射法I(002)和I(220)的测量)使用的样品和测量条件与上述Ia和Ib的测量基本上相同。I(002)为通过将6°到9°(2θ)的衍射角附近的背景线性近似得到的真衍射强度。类似地，I(220)为通过将20°到40°(2θ)的衍射角附近的背景线性近似得到的真衍射强度。雪硅钙石(002)平面的衍射线为衍射角是约7.7°(2θ)的衍射线。测定I(220)和I(002)的方法表示在图2中。
(锯切性)使用木工用锯切削硅酸钙硬化体，用于评价硅酸钙硬化体的锯切性。具体地，根据硅酸钙硬化体切削的容易程度和切削得到的横截面的外观评价硅酸钙硬化体的锯切性。
实施例1到13在实施例1到实施例13的各实施例中，使用固体混合物和水生产硅酸钙硬化体。固体混合物的各种材料的类型和用量和水的量表示在表1中。具体地，在实施例1到实施例13中，使用以下材料制备固体混合物。对于硅酸质材料，使用硅石精细粉碎粉(Blaine比表面积11,000cm2/g)和含硅烟雾(由埃及的EFACO生产并销售)。对于粘结材料，在实施例1到实施例8中使用早强卜特兰水泥，在实施例9到实施例13中使用普通卜特兰水泥。对于石灰质材料，使用生石灰(纯度98％)。对于铝化合物，使用十八水合硫酸铝。对于不同于硫酸铝及其水合物的硫酸盐化合物，使用二水石膏。对于表面活性剂，在实施例1到实施例5中使用聚氧乙烯烷基醚(非离子型表面活性剂)，在实施例6到实施例13中使用EMAL 20T(由日本的Kao Corporation生产并销售)(阴离子型表面活性剂)。对于粘度调节剂，使用甲基纤维素，对于防沫剂，使用烷基改性硅氧烷(由日本的Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.生产和销售)。对于有机纤维，在实施例10和13中使用精细粉碎形式的浆粕。对于每种十八水合硫酸铝和二水石膏，其在表1中表示的量为其无水形态的重量份。另外，对于表面活性剂，其在表1中表示的量以发泡剂中所含的固体的重量计表示为重量％。在表1中表示的水/固体比为固体混合物与水的重量比。
在每个实施例1到实施例8中，使用上述固体混合物如下生产硅酸钙硬化体。对于原料的第一装料(定义如上)，将硅石精细粉碎粉、含硅烟雾、生石灰、早强卜特兰水泥、十八水合硫酸铝和二水石膏、粘度调节剂和防沫剂投料到体积为15升的不锈钢浴中，所述不锈钢浴包含50℃的水。通过搅拌器(ultra stirrer DC-CHRM25，由日本IuchiSeieido Co.，Ltd.生产并销售)以1,200rpm的转速搅拌不锈钢浴的内容物，在大气压力下搅拌两小时，同时在50℃下加热不锈钢浴并抑制不锈钢浴中的水分蒸发，从而得到混合物。然后，只在实施例4和实施例5中，将得到的混合物冷却到40℃，然后向不锈钢浴中加入生石灰作为原料的第二装料(定义如上)，然后在40℃下搅拌不锈钢浴中的内容物1分钟。向得到的混合物中加入发泡剂(向其中加入表面活性剂的铝粉)，然后搅拌20秒，从而得到水性淤浆。将得到的水性淤浆倾入尺寸为30cm×30cm×20cm的模具中并使水性淤浆在模具中发泡。在将水性淤浆倾入到模具中之后，水性淤浆立即在60℃下预硬化，同时抑制水分从水性淤浆蒸发，从而得到硅酸钙的预硬化体。
在实施例9到实施例13的各实施例中，除了使用普通卜特兰水泥作为粘结材料、使用温度为60℃的水和在第一装料之后搅拌不锈钢内容物并同时在60℃下加热不锈钢浴之外，以与实施例1基本上相同的方法生产硅酸钙硬化体。另外，在实施例13中，将生石灰作为原料的第二装料投入到不锈钢浴中，然后在60℃下搅拌1分钟。
将硅酸钙预硬化体从模具中脱模并高温和在190℃下在饱和蒸汽气氛中进行高压进行高压蒸汽处理4小时，然后干燥，从而得到成型体(硅酸钙硬化体)。
在实施例1到实施例13的各实施例中得到的成型体(硅酸钙硬化体)的多种性能如表3所示。在实施例13中得到的硅酸钙硬化体的粉末X射线衍射图如图1和图2所示。
实施例14在实施例14中，除了原料的用量如表1所示和不使用表面活性剂和防沫剂之外，以与实施例9中基本上相同的方法生产成型体(硅酸钙硬化体)。得到的成型体的多种性能如表3所示。
实施例15在实施例15中，除了原料的用量如表1所示和不使用表面活性剂和防沫剂之外，以与实施例11中基本上相同的方法生产成型体(硅酸钙硬化体)。得到的成型体的多种性能如表3所示。
比较实施例1和比较实施例2在比较实施例1和比较实施例2中，除了不使用表面活性剂、粘结剂和防沫剂之外，分别以与实施例4和13中基本上相同的方法生产成型体(硅酸钙硬化体)。得到的成型体的多种性能如表4所示。
比较实施例3在比较实施例3中，使用表2所示的原料，以与比较实施例2中基本上相同的方法生产成型体(硅酸钙硬化体)。得到的成型体的多种性能如表4所示。
比较实施例4和比较实施例5在比较实施例4和比较实施例5的各实施例中，除了不使用表面活性剂、防沫剂和粉碎浆粕之外，以与实施例13中基本上相同的方法生产成型体(硅酸钙硬化体)。得到的成型体的多种性能如表4所示。
比较实施例6在比较实施例6中，除了不使用表面活性剂和防沫剂之外，以与实施例13中基本上相同的方法生产成型体(硅酸钙硬化体)。得到的成型体的多种性能如表4所示。
比较实施例7在比较实施例7中，除了原料的用量如表4所示之外，以及不使用粘度调节剂和铝粉之外，以与实施例14中基本上相同的方法生产成型体(硅酸钙硬化体)。
比较实施例8在比较实施例8中，制备了市售的绝热ALC(HEBELDMMPLATTE，由德国Hebel生产并销售)样品。对于样品，测量了其多种性能。结果如表4所示。
比较实施例9将78重量份温度为45℃的水、0.5重量份表面活性剂(EMAL20T；由日本Kao Corporation生产并销售)、0.8重量份粘度调节剂(0.4重量份甲基纤维素和0.4重量份三聚氰胺型降粘剂)、0.4重量份防沫剂(烷基改性硅氧烷油)(由日本Shin-Etsu Chemical Co.生产并销售)和0.12重量份发泡剂(铝粉)加入到包含51重量份平均粒径为约20μm的二氧化硅粉末、42重量份早强卜特兰水泥、5重量份生石灰和2重量份二水石膏的固体混合物中。将得到的混合物搅拌2分钟，从而得到其中组分均匀混合的水性淤浆。将得到的水性淤浆加热到43℃，然后倾入到模具中并保持在45℃，直到水性淤浆半硬化。将得到的硬化体(硅酸钙预硬化体)脱模并并在180℃下在10atm下在饱和蒸汽气氛中经过高压进行高压蒸汽处理4小时，然后干燥，从而得到成型体(硅酸钙硬化体)。对于得到的成型体，测量其多种性能。结果如表4所示。
比较实施例10制备市售的吸音ALC(Shizukalite；由日本CLION Co.，Ltd.生产并销售)样品。对于样品，测量其多种性能。结果如表4所示。
比较实施例11制备市售的褐块石棉(Homemat；由日本NICHIAS Corporation生产并销售)的样品。对于样品，测量其多种性能。结果如表4所示。不可能对样品进行弯曲强度和压缩强度的测量，因为样品不能保持其形状。另外，对样品的锯切性的评价也是不可能的，因为样品的纤维拌住锯齿，因此不能切削样品。
比较实施例12制备市售的玻璃棉(MAT-ACE；由日本ASAHI FIBER GLASS Co.生产并销售)样品。对于样品，测量其多种性能。结果如表4所示。不可能对样品进行弯曲强度和压缩强度的测量，因为样品不能保持形状。另外，对样品的锯切性的评价也是不可能的，因为样品的纤维拌住锯齿，因此不能切削样品。
表1
表1(续)
表1(续)
表2
注在比较实施例1到比较实施例6的各比较实施例中，使用的铝粉为铝淤浆形态，其中铝淤浆的铝粉含量以铝淤浆中所含的水的重量计为5重量％。
表3
表3(续)
表3(续)
表4
表4(续)
工业实用性本发明的硅酸钙硬化体不仅具有轻的重量和高的强度，而且是不燃的。另外，本发明的硅酸钙硬化体同时表现出高的绝热性质和高的透气率。因此，所述硅酸钙硬化体可有利地用作建需要表现出动态绝热性质的建筑用壁材(即，动态绝热材料)和吸音材料。
常规的动态绝热材料不是完全不燃的。另一方面，本发明的硅酸钙硬化体是完全不燃性的，并可成型为动态绝热材料优选的板状，因此，当本发明的硬化体为板状时，易于简化其操作并确保动态绝热技术中所需的气密性。
权利要求
1.硅酸钙硬化体，其具有(1)最小为0.05MPa的弯曲强度，和具有(2)0.02-0.1Wm-1K-1的热导率和(3)5×10-4-1m2h-1Pa-1的透气率，从而表现出动态绝热性质。
2.权利要求1的硅酸钙硬化体，其具有0.02-0.08Wm-1K-1的热导率。
3.权利要求1的硅酸钙硬化体，其具有0.02-0.06Wm-1K-1的热导率。
4.权利要求1到3中任一项的硅酸钙硬化体，其主要包括雪硅钙石，并且在其粉末X射线衍射图中，雪硅钙石的(220)平面的衍射峰强度Ib和分别在雪硅钙石的(220)平面和(222)平面的两个衍射峰之间的衍射角范围内观察到的最小衍射强度Ia满足关系Ib/Ia≥3。
5.硅酸钙硬化体的生产方法，其包括(1)提供包括水和固体混合物的水性淤浆，所述固体混合物基本上由以下物质组成硅酸质材料、粘结材料、至少一种选自硫酸铝及其水合物的铝化合物、至少一种选自不同于硫酸铝的硫酸盐及其水合物的硫酸盐化合物、和选择性的石灰质材料，其中以所述固体混合物的重量计，所述水性淤浆中包含的所述至少一种铝化合物的量以Al2O3的换算量表示为0.09-10重量％；和以所述固体混合物的重量计，所述水性淤浆中包含的所述至少一种硫酸盐化合物的量以SO3的换算量表示为0.15-15重量％，所述SO3的量为相当于所述至少一种铝化合物的SO3的量和相当于所述至少一种硫酸盐化合物的SO3的量的总和，其中水与固体混合物的重量比为2.3到5.5，和其中石灰质材料与粘结材料的重量比最大为0.6；(2)向所述水性淤浆中加入发泡剂；(3)将所述水性淤浆倾入到模具中；和(4)使所述水性淤浆预硬化，然后进行高压蒸汽处理。
6.权利要求5的方法，其中所述发泡剂为选自铝粉和含铝水性淤浆中的至少一种，和其中以所述固体混合物的重量计所述发泡剂的用量以发泡剂中所含固体的重量百分数表示为0.03-0.95重量％。
7.硅酸钙硬化体的生产方法，其包括(1)提供包括水和固体混合物的水性淤浆，所述固体混合物基本上由以下物质组成硅酸质材料、粘结材料、至少一种选自硫酸铝及其水合物的铝化合物、至少一种选自不同于硫酸铝的硫酸盐及其水合物的硫酸盐化合物、和选择性的石灰质材料，其中以所述固体混合物的重量计，所述水性淤浆中包含的所述至少一种铝化合物的量以Al203的换算量表示为0.09-10重量％；和以所述固体混合物的重量计，所述水性淤浆中包含的所述至少一种硫酸盐化合物的量以SO3的换算量表示为0.15-15重量％，所述8O3的量为相当于所述至少一种铝化合物的SO3的量和相当于所述至少一种硫酸盐化合物的SO3的量的总和，其中水与固体混合物的重量比为2.3到5.5，和其中石灰质材料与粘结材料的重量比大于0.6；(2)向所述水性淤浆中加入发泡剂；(3)将所述水性淤浆倾入到模具中；和(4)使所述水性淤浆预硬化，然后进行高压蒸汽处理，其中向所述水性淤浆中加入至少两种选自表面活性剂、粘度调节剂、和防沫剂的添加剂，条件是粘度调节剂的加入和防沫剂的加入在所述步骤(1)之后和所述步骤(2)之前进行，和表面活性剂的加入在所述步骤(2)中与所述发泡剂的加入同时进行。
8.权利要求7的方法，其中所述发泡剂为选自铝粉和含铝水性淤浆中的至少一种，和其中以所述固体混合物的重量计所述发泡剂的用量以发泡剂中所含固体的重量百分数表示为0.03-0.95重量％。
9.权利要求7或8的方法，其中所述表面活性剂为至少一种选自高级醇硫酸酯、高级醇硫酸钠和聚氧乙烯烷基醚的化合物，和其中以所述发泡剂所含固体的重量计所述表面活性剂的用量为0.01-200重量％。
10.权利要求7到9中任一项的方法，其中所述粘度调节剂为至少一种选自甲基纤维素和聚乙烯醇的化合物，和其中以所述固体混合物的重量计所述粘度调节剂的用量为0.01-1重量％。
11.权利要求7到10中任一项的方法，其中所述防沫剂为至少一种选自硅氧烷、脂族酸、脂族酯、醇和磷酸酯的化合物，和其中以所述固体混合物的重量计所述防沫剂的用量为0.001-3重量％。
全文摘要
本发明提供了硅酸钙硬化体，其具有最小为0.05MPa的弯曲强度，并具有0.02－0.1Wm
文档编号E04B1/76GK1780800SQ0381568
公开日2006年5月31日 申请日期2003年7月3日 优先权日2002年7月3日
发明者小川晃博, 松山博圭 申请人:旭化成株式会社