CN111377662A - 含有微细气泡的固化体和含有微细气泡的固化体的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含有微细气泡的固化体和含有微细气泡的固化体的制造方法。具体地，涉及一种循环利用废纸的固化材料，其中，在包含通过水泥基固化材料与水分的水合反应固化的基材(12)和分散在基材中且由废纸得到的纤维成分(11)的固化体(10)中，使每1立方厘米的基材中进一步包含10万个以上直径为100μm以下的微细气泡(13)。

Description

含有微细气泡的固化体和含有微细气泡的固化体的制造方法

技术领域

本发明涉及一种包含废纸的固化体。

背景技术

作为包含废纸的水泥基固化体，例如已知有日本特开2008-247650号公报(专利文献1)。专利文献1揭示的技术以水泥为主要成分，将包含废纸纤维的水硬性浆料涂布在薄片状的毛毡上，从而制造板材。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-247650号公报。

发明内容

(发明要解决的技术问题)

由于专利文献1的固化体是板材，因此其容积较少，无法大量地加入作为工业废弃物的废纸。另外，在建筑、土木领域中，需要隔热性能上佳的水泥建筑材料。本发明的目的在于提供一种能够比现有技术循环利用更多的废纸的固化体，并且进一步提高包含废纸的水泥基固化体的隔热性能。

(解决技术问题的手段)

为了实现上述目的，本发明的含有微细气泡的固化体，其中，在包含通过水泥基固化材料与水分的水合反应从而固化的基材和分散在所述基材中且由废纸得到的纤维成分的固化体中，使每1立方厘米的所述基材进一步包含10万个以上直径100μm以下的微细气泡。

根据所述本发明，由于可以通过任意尺寸的长·宽·高成型预制板等，因此，能够大量地循环利用作为工业废物的废纸。进而，由于气泡难以在固化体固化前漏出，固化体使大量微小的气泡(微细气泡)均等地分散并且保持，由此，通过大量的微细气泡，其隔热性能比现有的固化体进一步提高。此外，本发明的微细气泡是在被固化体包含的大小各异的气泡中占有最大数量的群。本发明不排除在固化体中偶然混入少数或大量直径超过100μm的气泡。随着浆料的基材固化，或者在固化以后，附着于由废纸得到的纤维成分的水分漏出，形成空隙。由于本发明的基材在直至其固化前包含大量的微细气泡，因此，其隔热性能比现有技术大，并且轻量。因此，能够使含有微细气泡的固化体的空气容积率为5％～50％。

每1立方厘米基材中的微细气泡数越多越好，优选在每1立方厘米基材中含有100万个以上直径为100μm以下的微细气泡。在每1立方厘米的基材中能够包含1亿个左右的直径未满1μm的超微细气泡。本发明包含的气泡平均为100μm以下即可，对其范围不做特别的限定。作为优选的形态，通过容积换算，本发明的微细气泡主要包含有被包含在直径为1μm以上且100μm以下的范围内的微泡。作为其它形态，通过容积换算，本发明的微细气泡主要包含直径未满1μm的超微细气泡(纳米水平)。超微细气泡与微泡相比，其能够使微细气泡在固化体制造过程中更加难以从浆料中漏出，并且提高隔热性能。超微细气泡能够比微泡进一步大量地包含于基材。

作为本发明的一形态，相对于水泥基固化材料100重量份，包含微细气泡的固化体进一步包含20～30重量份的范围内的硫酸铝。

本实施方式的含有微细气泡的固化体的制造方法包括：向将废纸溶解于水从而得到的浆料中混合水泥基固化材料的工序，使浆料在该浆料的每1立方厘米的水分中含有10万个以上直径为100μm以下的微细气泡的工序，在水泥基固化材料的混合以及微细气泡的含有以后，养护浆料直至浆料固化为止的工序。对使水分含有微细气泡的工序与向浆料中混合水泥基固化材料的工序的前后顺序不做限定，也可以同时混合。作为一例，也可以向含有废纸的浆料添加含有微细气泡的水，接着混合包含水泥基固化材料的浆料。作为其它示例，也可以向含有废纸和水泥基固化材料的浆料中注入微细气泡。

作为本发明优选的形态，所混合的微细气泡的直径为100μm以下。作为本发明的其它形态，也可以混合直径未满1μm的超微细气泡(纳米气泡)。在这种情况下，能够在每1立方厘米的该浆料得水分中混合1亿个以上的所述超微细气泡。

(发明效果)

根据本发明，由于包含大量微小的气泡(微细气泡)，因此提高了隔热性能。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的含有微细气泡的固化体的放大剖面图。

图2是表示使用于上述实施方式中的水泥基固化材料的pH特性的图表。

图3是表示使用于上述实施方式的水泥基固化材料的固化特性的图表。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的一实施方式的固化体的放大剖面图。本实施方式的固化体10包含将废纸切碎再进一步打散后的纤维11、通过水泥基固化材料与水的水合反应从而固化的基材12、作为大量微小的气泡的微细气泡13。在使废纸的纤维11分散并被包含于水中的状态下，水中的水泥基固化材料12通过水合反应固化。大量的微细气泡13的直径包含在100μm以下的范围内。更具体来说，被包含于本发明的固化体的大量的微细气泡13可分类成其直径包含在1μm以上且100μm以下的范围内的微泡和其直径未满1μm的超微细气泡。

说明本实施方式的固化体的制造方法。

首先，将废纸切碎再溶于水，充分搅拌，制作纸纤维在水中变得混浊的浆料。废纸可简单地通过报纸、纸板箱、杂志等得到。在本实施方式中，相对于1.0立方米的废纸，添加包含在0.5～0.8立方米范围内的规定值的水。

在接下来的工序中，使用微细气泡发生装置，向浆料混入直径为100μm以下的气泡。直径为100μm以下的气泡也被称为微细气泡。作为微细气泡发生装置，例如有IDECJapan公司的BUVITAS。在本工序中，例如，向包含有上述纸纤维的浆料添加注入了微细气泡的洁净水，安静地搅拌、混合。或者，向包含有上述纸纤维的浆料直接注入微细气泡。在本实施方式中，向每1立方厘米的浆料的水分中混合10万个以上、优选混合100万个以上的微细气泡。

这里附带说明，由于微细气泡非常微小，因此无法用肉眼识别每一个气泡。微细气泡分类成其直径为1μm以上且100μm以下的微泡和其直径未满1μm(纳米尺寸)的超微细气泡。直径越小越能够将大量的微细气泡混合于浆料。

超微细气泡(微细气泡中直径未满1μm的气泡)即使被包含于纯净水，也呈现无色透明，其本身的浮力比水的粘性力小。另外，由于超微细气泡带负极电且相互排斥，因此，相互之间不会凝集。因此，超微细气泡在水中做布朗运动，并且在数周至数月的范围内长期残留。进而，在气泡表面作用有表面张力从而气泡收缩，气泡的内部压力显著增加。内部压力通过由杨氏-拉普拉斯方程决定，气泡直径越小，其内部压力越大。

当微泡(微细气泡中直径为1μm以上的气泡)被包含于纯净水时，其使纯净水变成白色浑浊的水，该白色浑浊将长时间地持续。微泡难以上升至水面。一部分微泡不会上升，而是在水中溶解消失。

微细气泡的内部压力是比大气压更高的气压(1～30气压范围内)。

此外，直径超过100μm且为10mm以下的气泡被规定为毫米气泡。由于毫米气泡将上升至水面，因此，除了高密度并且连续地向纯净水注入毫米气泡的情况，毫米气泡不会使纯净水变得白色浑浊。假设毫米气泡使水变得白色浑浊，该白色浑浊也会马上由于毫米气泡上升至水面而消除。

返回本实施方式进行说明，包含有纸纤维的浆料具有像液相和固相的胶体溶液那样的特性。因此，比起在100％液相的液体中，微泡更长时间地在上述浆料中滞留。另外，微泡附着于纸纤维并在浆料中滞留。

在接下来的工序中，向该浆料中投入水泥基固化材料，充分地搅拌并混合。以水作为分母，水泥基固化材料的比例是被包含在300～500kg/立方米的范围内的规定值。相对于上述0.5～0.8立方米的水，投入150～400kg的水泥基固化材料。在该工序中，根据需要投入添加剂。添加剂为例如硫酸铝。当水泥基固化材料为100重量份时，硫酸铝的比例是包含在20～30重量份的范围内的规定值。换言之，相对于150～400kg的水泥基固化材料，投入30～120kg的硫酸铝。由于硫酸铝起到使浆料稳定的功效，因此，防止微细气泡从浆料中漏出，促进水泥基固化材料的水合反应。

需要尽可能在短时间内向包含废纸的浆料混合水泥基固化材料的粉末、硫酸铝的粉末、微细气泡。这里，也可以将向浆料混合水泥基固化材料的工序和向浆料混合微细气泡的工序同时进行。作为其一例，可以同时混合包含废纸的浆料、包含水泥基固化材料的浆料、包含微细气泡的水，并在短时间内完成搅拌。对混合的顺序不做特别的限定。

水泥基固化材料为例如奥特-赛特公司的LOW pH#3100。LOW pH#3100使正式投入固化材料以前的浆料的pH值下降，接近中性。为了便于参考，在图2和图3中表示LOW pH#3100的特性。

在图2中，横轴表示养护的天数，纵轴表示pH值。通过图2，能够理解到本实施方式的浆料的pH值在投入固化材料以前为10～11，但投入了所述固化材料以后的浆料的pH值降低并被中和。

在图3中，横轴表示添加量，纵轴表示圆锥指数。通过图3可以得知，投入了所述固化材料以后的浆料在养护1小时后凝胶化。因此，在本实施方式中不会产生泌水，水分和微细气泡不会漏出。进而，在养护7天后固化。

另外，在投入后固化以及中和浆料时，LOW pH#3100具有不会产生泌水现象的优点。由此，微细气泡被固定于基材。

在接下来的工序中，把浆料灌入任意尺寸的容器，在不施加振动的状态下进行养护。根据上述的说明能够理解到，本实施方式的浆料在注入了大量气泡的微细气泡、具体来说是微泡和超微细气泡的状态下固化。通过本实施方式的制造方法制造的含有微细气泡的固化体为比重0.37、剖面形状φ50(mm)、高度100(mm)的圆柱体。本实施方式的固化体轻量且隔热性能上佳，适用于建筑物的墙壁或天花板。

为了进行对比，准备市售的普通水泥基固化材料取代LOW pH#3100，混合与上述配比相同分量的水和废纸，制作固化体。该对比例的固化体不包含硫酸铝。对比例的固化体的比重为0.98。对比例的固化体的重量较大，具有难以使用于建筑物的墙壁和天花板的缺点。

根据本实施方式的制造方法，使包含纸纤维的浆料在保持有大量的微细气泡的状态下固化。因此，使含有微细气泡的固化体整体中的空气容积率为5～50％，提高含有微细气泡的固化体的隔热性能。另外，能够实现含有微细气泡的固化体的轻量化。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不局限附图所示的实施方式。对于附图所示的实施方式，在与本发明的相同范围或均等范围内，能够追加各种修改或变形。例如，也可以从上述一个实施方式取出一部分结构，从上述其它实施方式取出另一部分结构，再将取出后的结构组合。

工业实用性

本发明能够有效地使用于建筑物或土木工程。

附图标记说明：

10含有微细气泡的固化体，11纸纤维，12水泥基固化材料固化后的基材，13微细气泡。

Claims (3)

1.一种含有微细气泡的固化体，其中，

在包含通过水泥基固化材料与水分的水合反应从而固化的基材和分散在所述基材中且由废纸得到的纤维成分的固化体中，

使每1立方厘米的所述基材进一步包含10万个以上的直径为100μm以下的微细气泡。

2.根据权利要求1所述的含有微细气泡的固化体，其中，

相对于所述水泥基固化材料100重量份，还包含有包含在20～30重量份的范围内的硫酸铝。

3.一种含有微细气泡的固化体的制造方法，其包括：

向将废纸溶解于从而水得到的浆料混合水泥基固化材料的工序，

使所述浆料在该浆料的每1立方厘米的水分中含有10万个以上直径为100μm以下的微细气泡的工序，

在所述水泥基固化材料的混合以及所述微细气泡的含有以后，养护所述浆料直至所述浆料固化的工序。

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