JP2000302565A - 発泡体状鉱物質建築および構造材料、ならびに鉱物質発泡体の製造方法およびその方法を実施する装置 - Google Patents
発泡体状鉱物質建築および構造材料、ならびに鉱物質発泡体の製造方法およびその方法を実施する装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質の工業製品のための改良された建築お
よび構造材料を、初めて提供すること。 【解決手段】 本発明は、開気孔、および／または閉気
孔の気孔構造を包含する、実質的に均一に発泡されたア
ルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・
マトリックスに基づく発泡体状鉱物質建築および構造材
料に関する。さらに、本発明は、次の工程、すなわち、
アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩
出発材料の水分含量を特定の値に調整する、および前処
理したアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケ
イ酸塩材料を発泡させる、ことからなる発泡体状鉱物質
建築および構造材料の製造方法、ならびにアルカリケイ
酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩材料の水分含
量を調整する調節装置、および発泡工程のための加熱手
段、からなる本方法を実施するための装置に関する。
よび構造材料を、初めて提供すること。 【解決手段】 本発明は、開気孔、および／または閉気
孔の気孔構造を包含する、実質的に均一に発泡されたア
ルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・
マトリックスに基づく発泡体状鉱物質建築および構造材
料に関する。さらに、本発明は、次の工程、すなわち、
アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩
出発材料の水分含量を特定の値に調整する、および前処
理したアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケ
イ酸塩材料を発泡させる、ことからなる発泡体状鉱物質
建築および構造材料の製造方法、ならびにアルカリケイ
酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩材料の水分含
量を調整する調節装置、および発泡工程のための加熱手
段、からなる本方法を実施するための装置に関する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリケイ酸塩
および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスか
ら製造される発泡体状鉱物質建築および構造材料、その
鉱物質発泡体を製造する方法、ならびに本発明による方
法を実施する装置に関する。
および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスか
ら製造される発泡体状鉱物質建築および構造材料、その
鉱物質発泡体を製造する方法、ならびに本発明による方
法を実施する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】種々の鉱物質発泡体が既に知られてい
る。例えば、ガラス発泡粒状体が公知であり、高温で噴
射剤を放出する膨張剤を添加したガラス粉末から作られ
る。ガラス発泡粒状体は、例えばモルタルおよびプラス
ターの軽量骨材として、多くの目的に使用される。しか
し、ガラス発泡粒状体はプラスチック発泡体よりも何倍
も重く、熱伝導が高いため、限定された範囲でしか絶縁
材料としての使用には適していない。
る。例えば、ガラス発泡粒状体が公知であり、高温で噴
射剤を放出する膨張剤を添加したガラス粉末から作られ
る。ガラス発泡粒状体は、例えばモルタルおよびプラス
ターの軽量骨材として、多くの目的に使用される。しか
し、ガラス発泡粒状体はプラスチック発泡体よりも何倍
も重く、熱伝導が高いため、限定された範囲でしか絶縁
材料としての使用には適していない。
【０００３】さらに、ガラス粉末に加え、破砕された岩
石、細土（ｓｉｌｔ）、および粘土などの他の物質をも
鉱物質発泡体の原料として使用することが既に示唆され
ている。得られる製品は、１０００℃まで寸法的に安定
であり、耐圧性ではあるが、それらも絶縁材料としての
使用には適していない。
石、細土（ｓｉｌｔ）、および粘土などの他の物質をも
鉱物質発泡体の原料として使用することが既に示唆され
ている。得られる製品は、１０００℃まで寸法的に安定
であり、耐圧性ではあるが、それらも絶縁材料としての
使用には適していない。
【０００４】水ガラスは、土木工学の分野における原料
として、例えば鉱物質発泡体の生産における付帯的原料
としても公知である。公知の鉱物質発泡体の場合は、水
ガラスを、例えば原料の開放度（ｏｐｅｎｉｎｇ ｕ
ｐ）を改善するために添加することが通常の例である。
しかし、ここでは水ガラスは、鉱物質発泡体の特性およ
び品質に多く寄与しない補助剤として添加し、使用す
る。水ガラスは、現在までのところは必要とされていた
７００℃〜１２００℃という高い膨張温度では反応性を
失ってしまう。さらに、水ガラスは結合剤として使用さ
れている。しかし、これらの場合には発泡剤としては作
用しない。
として、例えば鉱物質発泡体の生産における付帯的原料
としても公知である。公知の鉱物質発泡体の場合は、水
ガラスを、例えば原料の開放度（ｏｐｅｎｉｎｇ ｕ
ｐ）を改善するために添加することが通常の例である。
しかし、ここでは水ガラスは、鉱物質発泡体の特性およ
び品質に多く寄与しない補助剤として添加し、使用す
る。水ガラスは、現在までのところは必要とされていた
７００℃〜１２００℃という高い膨張温度では反応性を
失ってしまう。さらに、水ガラスは結合剤として使用さ
れている。しかし、これらの場合には発泡剤としては作
用しない。
【０００５】水ガラスを、難燃性板、難燃性フィラー、
および難燃性ペイントの発泡剤として使用することは既
に公知である。水ガラスが火災の際に高温の影響下で自
発的に、そして制御されない仕方で膨張する性質がここ
ではこれらの工業的火災予防製品に利用されている。公
知の火災予防製品における水分含量は、フィラーを含む
配合合計量の２０重量％および４０重量％の間にある。
および難燃性ペイントの発泡剤として使用することは既
に公知である。水ガラスが火災の際に高温の影響下で自
発的に、そして制御されない仕方で膨張する性質がここ
ではこれらの工業的火災予防製品に利用されている。公
知の火災予防製品における水分含量は、フィラーを含む
配合合計量の２０重量％および４０重量％の間にある。
【０００６】４０重量％を超える水分含量を有する市販
のアルカリケイ酸塩を使用すると、水分含量が高いた
め、通常行われる外部からのエネルギー入力に応答して
爆発的で制御することができない発泡となる。その結
果、気孔が大きくかつ不均斉な生成物が形成されるが、
そこでは小さな水蒸気の気泡が結合してより大きな気泡
を形成する。火災の際、上記の火災予防製品により分子
状の水から形成される発泡体は、一般に知られているよ
うに、圧縮強度はなく、最小の外部的影響を受けるとす
ぐに破壊してしまう。それらは短時間の防火に適するの
みである。
のアルカリケイ酸塩を使用すると、水分含量が高いた
め、通常行われる外部からのエネルギー入力に応答して
爆発的で制御することができない発泡となる。その結
果、気孔が大きくかつ不均斉な生成物が形成されるが、
そこでは小さな水蒸気の気泡が結合してより大きな気泡
を形成する。火災の際、上記の火災予防製品により分子
状の水から形成される発泡体は、一般に知られているよ
うに、圧縮強度はなく、最小の外部的影響を受けるとす
ぐに破壊してしまう。それらは短時間の防火に適するの
みである。
【０００７】ケイ酸ナトリウム、カリウム、またはアン
モニウムなどのアルカリケイ酸塩は、結合剤、接着剤、
洗剤などとして広範囲の工業的用途に使用されている
が、水ガラス原料から、例えば断熱、軽量構造物、およ
び他の用途の目的のために、良好な品質を均一に有する
工業的発泡体を作ることは現在まで不可能であった。
モニウムなどのアルカリケイ酸塩は、結合剤、接着剤、
洗剤などとして広範囲の工業的用途に使用されている
が、水ガラス原料から、例えば断熱、軽量構造物、およ
び他の用途の目的のために、良好な品質を均一に有する
工業的発泡体を作ることは現在まで不可能であった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】高品質の工業製品に有
用な改良された建築および構造材料を、初めて、提供す
ることが、本発明の目的である。
用な改良された建築および構造材料を、初めて、提供す
ることが、本発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この目的は、開気孔（ｏ
ｐｅｎ）および／または閉気孔（ｃｌｏｓｅｄ）の気孔
構造（ｐｏｒｏｕｓ）を包含する、実質的に均一に発泡
されたアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケ
イ酸塩・マトリックスに基づく発泡体状鉱物質建築およ
び構造材料によって達成される。
ｐｅｎ）および／または閉気孔（ｃｌｏｓｅｄ）の気孔
構造（ｐｏｒｏｕｓ）を包含する、実質的に均一に発泡
されたアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケ
イ酸塩・マトリックスに基づく発泡体状鉱物質建築およ
び構造材料によって達成される。
【００１０】本発明による発泡体状鉱物質建築および構
造材料は低い熱伝導率、および良好な圧縮強度を有し、
したがってそれらは極めて多様な工業的分野での使用に
適している。さらに、この鉱物質発泡体は最高９００℃
までの温度で使用することができる。本発明による発泡
体の好ましい実施形態は、特許請求の範囲の請求項２か
ら１３に記載されている。
造材料は低い熱伝導率、および良好な圧縮強度を有し、
したがってそれらは極めて多様な工業的分野での使用に
適している。さらに、この鉱物質発泡体は最高９００℃
までの温度で使用することができる。本発明による発泡
体の好ましい実施形態は、特許請求の範囲の請求項２か
ら１３に記載されている。
【００１１】本発明は、さらに、発泡体状鉱物質建築お
よび構造材料を生産する方法を提供するものであり、こ
の方法は次の工程、すなわち −アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸
塩出発材料の水分含量を特定の値に調整する工程、 −前処理したアルカリケイ酸塩および／またはアンモニ
ウムケイ酸塩材料を発泡させる工程、 からなる。
よび構造材料を生産する方法を提供するものであり、こ
の方法は次の工程、すなわち −アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸
塩出発材料の水分含量を特定の値に調整する工程、 −前処理したアルカリケイ酸塩および／またはアンモニ
ウムケイ酸塩材料を発泡させる工程、 からなる。
【００１２】本発明による方法により、非常に低い熱伝
導率、および良好な圧縮強度を有する、高品質の、均一
な微細気孔のあるアルカリケイ酸塩・マトリックス発泡
体の生産が可能になる。本発明により特に市販原料、例
えば水ガラス、すなわち現在まで鉱物質建築および構造
材料の出発材料としての使用に適さなかった材料、の使
用が可能になる。市販の製品を原料として使用すること
ができるので、本発明による方法は必然的に伴う原価の
点でも有利である。
導率、および良好な圧縮強度を有する、高品質の、均一
な微細気孔のあるアルカリケイ酸塩・マトリックス発泡
体の生産が可能になる。本発明により特に市販原料、例
えば水ガラス、すなわち現在まで鉱物質建築および構造
材料の出発材料としての使用に適さなかった材料、の使
用が可能になる。市販の製品を原料として使用すること
ができるので、本発明による方法は必然的に伴う原価の
点でも有利である。
【００１３】本発明による水分の調整は、アルカリケイ
酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリック
ス材料の乾燥により達成されることが好ましい。アルカ
リケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マト
リックス材料が、乾燥ステップの後、アルカリケイ酸塩
および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス材
料に関して、２０重量％未満であるが５重量％を超える
水分含量を有するとき、特に有利であることが判明し
た。１５重量％から１０重量％の残留水分含量で、特に
良い結果が達成される。
酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリック
ス材料の乾燥により達成されることが好ましい。アルカ
リケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マト
リックス材料が、乾燥ステップの後、アルカリケイ酸塩
および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス材
料に関して、２０重量％未満であるが５重量％を超える
水分含量を有するとき、特に有利であることが判明し
た。１５重量％から１０重量％の残留水分含量で、特に
良い結果が達成される。
【００１４】乾燥は、本発明による２つの異なった方法
で実施することができる。１つの方法は、１つの工程に
おいて２つの温度段階で乾燥および発泡させることであ
って、主原料成分は僅かに前脱水された、または前脱水
されないアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウム
ケイ酸塩・マトリックスであり、水分の除去は工程の第
１段階で、最高１１０℃の温度、しかし好ましくは８０
℃および９０℃間の温度におけるエネルギー入力によっ
て行われる。ここで、乾燥ステップよりも前であるが、
僅かに前脱水された、または前脱水されないアルカリケ
イ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリッ
クスは高度に粘性のある水溶液であり、そのコンシステ
ンシーは、まだ流動性（ｓｔｉｌｌ ｆｌｏｗａｂｌ
ｅ）、および既に固形化（ａｌｒｅａｄｙ ｓｏｌｉｄ
ｉｆｉｅｄ）の間で変動でき、またこのマトリックスは
溶解した水および、所望により添加物質を包み込む材料
としても役立つことができる。
で実施することができる。１つの方法は、１つの工程に
おいて２つの温度段階で乾燥および発泡させることであ
って、主原料成分は僅かに前脱水された、または前脱水
されないアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウム
ケイ酸塩・マトリックスであり、水分の除去は工程の第
１段階で、最高１１０℃の温度、しかし好ましくは８０
℃および９０℃間の温度におけるエネルギー入力によっ
て行われる。ここで、乾燥ステップよりも前であるが、
僅かに前脱水された、または前脱水されないアルカリケ
イ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリッ
クスは高度に粘性のある水溶液であり、そのコンシステ
ンシーは、まだ流動性（ｓｔｉｌｌ ｆｌｏｗａｂｌ
ｅ）、および既に固形化（ａｌｒｅａｄｙ ｓｏｌｉｄ
ｉｆｉｅｄ）の間で変動でき、またこのマトリックスは
溶解した水および、所望により添加物質を包み込む材料
としても役立つことができる。
【００１５】他の方法は、乾燥もしくは仮焼された粉
末、または粒状の材料の形態で原料として用いられるア
ルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・
マトリックスのベッドに、温度および圧力を適用するこ
とにより生産することである。場合によってはここで、
所望のコンシステンシーを正確に有するマトリックスが
生成できるように、水、および／または水溶液、および
／または水懸濁液、および／またはアルカリケイ酸塩お
よび／またはアンモニウムケイ酸塩液を添加することが
有利であるかもしれない。いずれの方法で生産される半
仕上がり製品も、高度に粘性があり、ペースト状から固
形化物までの、密度の高い溶液（ｃｏｍｐａｃｔ ｓｏ
ｌｕｔｉｏｎ）であり、２０重量％および５重量％の間
の範囲にある所望の水分含量を有する。さらに、最高１
１０℃の温度、しかし好ましくは８０℃および９０℃間
の温度で、マイクロ波を利用する有利な方法で乾燥ステ
ップを実施できることが判明した。
末、または粒状の材料の形態で原料として用いられるア
ルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・
マトリックスのベッドに、温度および圧力を適用するこ
とにより生産することである。場合によってはここで、
所望のコンシステンシーを正確に有するマトリックスが
生成できるように、水、および／または水溶液、および
／または水懸濁液、および／またはアルカリケイ酸塩お
よび／またはアンモニウムケイ酸塩液を添加することが
有利であるかもしれない。いずれの方法で生産される半
仕上がり製品も、高度に粘性があり、ペースト状から固
形化物までの、密度の高い溶液（ｃｏｍｐａｃｔ ｓｏ
ｌｕｔｉｏｎ）であり、２０重量％および５重量％の間
の範囲にある所望の水分含量を有する。さらに、最高１
１０℃の温度、しかし好ましくは８０℃および９０℃間
の温度で、マイクロ波を利用する有利な方法で乾燥ステ
ップを実施できることが判明した。
【００１６】マイクロ波加熱の使用によりエネルギー入
力の強度および保持時間を非常に簡単な方法で適正化す
ることが可能となり、また同時に出発材料の注意深い処
理を保証できる。マイクロ波加熱は、続いて本発明によ
り前処理された出発材料を発泡させるのに使用すること
もできる。
力の強度および保持時間を非常に簡単な方法で適正化す
ることが可能となり、また同時に出発材料の注意深い処
理を保証できる。マイクロ波加熱は、続いて本発明によ
り前処理された出発材料を発泡させるのに使用すること
もできる。
【００１７】本発明によりアルカリケイ酸塩および／ま
たはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料から
鉱物質発泡体を生産することができ、前記鉱物質発泡体
の容積は、要求に従って、当初の容積の１０〜３０倍の
大きさになる。エネルギー入力の強度および保持時間に
よって、エネルギーを注意深く供給するときには気孔の
大部分が閉気孔である製品となるか、またはエネルギー
入力をより強い性質のものとするときには開気孔であっ
て、かつ高度に分散している気孔を有する製品となる
か、そのいずれかの製品が得られる。
たはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料から
鉱物質発泡体を生産することができ、前記鉱物質発泡体
の容積は、要求に従って、当初の容積の１０〜３０倍の
大きさになる。エネルギー入力の強度および保持時間に
よって、エネルギーを注意深く供給するときには気孔の
大部分が閉気孔である製品となるか、またはエネルギー
入力をより強い性質のものとするときには開気孔であっ
て、かつ高度に分散している気孔を有する製品となる
か、そのいずれかの製品が得られる。
【００１８】本発明による方法によって、初めて、閉気
孔を有する製品および開気孔を有する製品の両方を生産
することが可能となったということであり、さらに異な
るかさ密度を有する両種の製品を、同一の発泡システム
において工程パラメータのほんの僅かな変更によって、
生産することが可能である。
孔を有する製品および開気孔を有する製品の両方を生産
することが可能となったということであり、さらに異な
るかさ密度を有する両種の製品を、同一の発泡システム
において工程パラメータのほんの僅かな変更によって、
生産することが可能である。
【００１９】本発明により生産される開気孔を有する発
泡体は、最高９７％の開気孔を含み、多数の無定形およ
び結晶性の、不規則に配列された中空のミクロスフェ
ア、中空の球状ミクロシェル、ミクロプレート、および
／またはミクロロッドからなる。これにより高い空気拡
散性が得られ、これは絶縁材料の場合、および特に吸音
材料の場合に興味深い。本方法の好ましいさらなる実施
形態は、特許請求の範囲の請求項１５から４０に記載し
ている。
泡体は、最高９７％の開気孔を含み、多数の無定形およ
び結晶性の、不規則に配列された中空のミクロスフェ
ア、中空の球状ミクロシェル、ミクロプレート、および
／またはミクロロッドからなる。これにより高い空気拡
散性が得られ、これは絶縁材料の場合、および特に吸音
材料の場合に興味深い。本方法の好ましいさらなる実施
形態は、特許請求の範囲の請求項１５から４０に記載し
ている。
【００２０】さらなる態様により、本発明は本発明によ
る方法を実施するための装置を提供するものであり、前
記装置は：アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウ
ムケイ酸塩出発材料の水分含量を調整する調節装置、お
よび発泡工程に用いるための加熱手段からなる。本発明
による装置の好ましい実施形態は、特許請求の範囲の請
求項４３から５２に記載している。
る方法を実施するための装置を提供するものであり、前
記装置は：アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウ
ムケイ酸塩出発材料の水分含量を調整する調節装置、お
よび発泡工程に用いるための加熱手段からなる。本発明
による装置の好ましい実施形態は、特許請求の範囲の請
求項４３から５２に記載している。
【００２１】一方、本発明により生産される発泡体は、
建築および構造的用途のための材料であり、その場合非
常に長い耐用期間が所望され、または必要とされる。一
方、発泡体は、プラスチック発泡体のような包装材料で
もあって、それについては短い耐用期間で十分であり、
その場合長期継続的な化学抵抗性は不利になり、環境学
的にはむしろ危険であろう。本発明は、製品が実現しな
ければならない２つの異なった要求に対し、下記の解決
策を提供する。
建築および構造的用途のための材料であり、その場合非
常に長い耐用期間が所望され、または必要とされる。一
方、発泡体は、プラスチック発泡体のような包装材料で
もあって、それについては短い耐用期間で十分であり、
その場合長期継続的な化学抵抗性は不利になり、環境学
的にはむしろ危険であろう。本発明は、製品が実現しな
ければならない２つの異なった要求に対し、下記の解決
策を提供する。
【００２２】長い耐用期間の要求を充たさなければなら
ない製品の場合、安定化されない水ガラスでは、この要
求を実現することはできない。アルカリケイ酸塩および
／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス材料の吸
湿性により、このようにして生産される発泡体は、追加
的処理を行わない限り長期使用において大気中の湿分に
耐えられない。したがって、長い耐用期間が望ましいと
き、本発明のさらなる特徴による最高２０重量％のカル
シウムもしくは亜鉛もしくはマグネシウムもしくはアン
モニウムもしくはアルミニウムの水酸化物または酸化
物、またはナトリウム化合物、またはシリカもしくはア
ルミナ・ゲルまたはゾルの添加により、発泡体は耐久性
を持つように安定化される。
ない製品の場合、安定化されない水ガラスでは、この要
求を実現することはできない。アルカリケイ酸塩および
／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス材料の吸
湿性により、このようにして生産される発泡体は、追加
的処理を行わない限り長期使用において大気中の湿分に
耐えられない。したがって、長い耐用期間が望ましいと
き、本発明のさらなる特徴による最高２０重量％のカル
シウムもしくは亜鉛もしくはマグネシウムもしくはアン
モニウムもしくはアルミニウムの水酸化物または酸化
物、またはナトリウム化合物、またはシリカもしくはア
ルミナ・ゲルまたはゾルの添加により、発泡体は耐久性
を持つように安定化される。
【００２３】このように安定化された発泡体は、−それ
が開気孔型であっても、あるいは閉気孔型であっても−
優れた性質を組み合わせているため、理想的な絶縁材料
である。この発泡体は、公知のプラスチック発泡体のそ
れぞれの良い性質（断熱性、かさ密度）と、ガラス発泡
体およびプラスチック発泡体の良い性質（不燃性、開気
孔、環境学）とを、発泡体の欠点を顕にすることなく組
み合わせている。
が開気孔型であっても、あるいは閉気孔型であっても−
優れた性質を組み合わせているため、理想的な絶縁材料
である。この発泡体は、公知のプラスチック発泡体のそ
れぞれの良い性質（断熱性、かさ密度）と、ガラス発泡
体およびプラスチック発泡体の良い性質（不燃性、開気
孔、環境学）とを、発泡体の欠点を顕にすることなく組
み合わせている。
【００２４】得られた鉱物質発泡体は、特に下記の性状
を有する。 かさ密度 ０．０４〜０．１０ｇ／ｃｍ3、 圧縮強度 ０．０１〜０．５０ＭＰａ、 熱伝導率 ０．０３〜０．１０Ｗ／（ｍＫ）。
を有する。 かさ密度 ０．０４〜０．１０ｇ／ｃｍ3、 圧縮強度 ０．０１〜０．５０ＭＰａ、 熱伝導率 ０．０３〜０．１０Ｗ／（ｍＫ）。
【００２５】当製品の短い耐用期間が所望される場合、
特に包装については、アルカリケイ酸塩および／または
アンモニウムケイ酸塩・マトリックス材料の吸湿性が本
発明により環境学的リサイクルのために利用される。使
用済みの包装は、熱水中に、または蒸気によって溶解さ
れ、本発明のアルカリケイ酸塩および／またはアンモニ
ウムケイ酸塩・マトリックスに変換されるが、必要な場
合には、これら包装は前もってサイズを減少する。前述
の包装材料は、このようにしてその発泡体容積の小さい
パーセンテージに相当する容積に減容され、本発明によ
る有利な方法で包装材料製造者が原料として入手できる
ようにすることができる。アルカリケイ酸塩および／ま
たはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスは、包装が作
られているときも、あるいは溶解されているときも全く
破壊されないので、この再循環工程は所望される限り繰
り返すことができる。
特に包装については、アルカリケイ酸塩および／または
アンモニウムケイ酸塩・マトリックス材料の吸湿性が本
発明により環境学的リサイクルのために利用される。使
用済みの包装は、熱水中に、または蒸気によって溶解さ
れ、本発明のアルカリケイ酸塩および／またはアンモニ
ウムケイ酸塩・マトリックスに変換されるが、必要な場
合には、これら包装は前もってサイズを減少する。前述
の包装材料は、このようにしてその発泡体容積の小さい
パーセンテージに相当する容積に減容され、本発明によ
る有利な方法で包装材料製造者が原料として入手できる
ようにすることができる。アルカリケイ酸塩および／ま
たはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスは、包装が作
られているときも、あるいは溶解されているときも全く
破壊されないので、この再循環工程は所望される限り繰
り返すことができる。
【００２６】本発明による材料を包装材料として使用し
ようとする場合、アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩・マトリックスにおいて、ＳｉＯ2の
アルカリまたはアンモニウム成分に対する比率が２．５
未満であることが特に有利であると判明している。高度
に安定化された材料を生産するには、アルカリケイ酸塩
および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスに
おいて、ＳｉＯ2のアルカリまたはアンモニウム成分に
対する比率が２を超えることが特に有利であると判明し
た。
ようとする場合、アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩・マトリックスにおいて、ＳｉＯ2の
アルカリまたはアンモニウム成分に対する比率が２．５
未満であることが特に有利であると判明している。高度
に安定化された材料を生産するには、アルカリケイ酸塩
および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスに
おいて、ＳｉＯ2のアルカリまたはアンモニウム成分に
対する比率が２を超えることが特に有利であると判明し
た。
【００２７】本発明に合致して生産される鉱物質建築お
よび構造材料の性状は、添加物質、特に補強用繊維の添
加により変動させ、改良することができる。例えば、圧
縮強度は、ガラス繊維またはＳｉＯ2繊維を５重量％の
添加することにより最高１０倍にも増加させることがで
きる。全体として当分野の技術者を驚かせる、本発明に
よる発泡体状鉱物質建築および構造材料の良好な性状が
得られる理由は、下記のように説明できる。
よび構造材料の性状は、添加物質、特に補強用繊維の添
加により変動させ、改良することができる。例えば、圧
縮強度は、ガラス繊維またはＳｉＯ2繊維を５重量％の
添加することにより最高１０倍にも増加させることがで
きる。全体として当分野の技術者を驚かせる、本発明に
よる発泡体状鉱物質建築および構造材料の良好な性状が
得られる理由は、下記のように説明できる。
【００２８】断熱性および強度に関する限り、非常に均
一に分布された微小空洞または微細孔と組み合わせた、
低いかさ密度が最適である。現在までのところ、鉱物質
発泡体を膨張させるときに酸化物、炭酸塩、炭素、Ｓｉ
Ｃなどの固体が膨張剤として使用されるため、これまで
の公知の技術によりこのような鉱物質発泡体を作ること
は可能となっていない。膨張剤は範囲５〜６３ミクロン
の粒径を有し、使用される物質混合物により、使用され
る６００℃および１２００℃の間の膨張温度で、実質的
な量の熱い噴射剤を単一の位置で放出し、これに応じた
大きな気孔を当位置に作る。しかし、大きな気孔は良好
な絶縁性のためには望ましくない。
一に分布された微小空洞または微細孔と組み合わせた、
低いかさ密度が最適である。現在までのところ、鉱物質
発泡体を膨張させるときに酸化物、炭酸塩、炭素、Ｓｉ
Ｃなどの固体が膨張剤として使用されるため、これまで
の公知の技術によりこのような鉱物質発泡体を作ること
は可能となっていない。膨張剤は範囲５〜６３ミクロン
の粒径を有し、使用される物質混合物により、使用され
る６００℃および１２００℃の間の膨張温度で、実質的
な量の熱い噴射剤を単一の位置で放出し、これに応じた
大きな気孔を当位置に作る。しかし、大きな気孔は良好
な絶縁性のためには望ましくない。
【００２９】これまで達成されていない鉱物質発泡体技
術の理想では、構造体マトリックスならびに発泡剤を、
既に出発材料においてできる限り微細に分散させること
を目指している。本発明によって、分子的に分布させる
ことにより、すなわち全ての関連する反応相手を溶液に
することにより、これが達成される。さらに、得られた
噴射剤の気泡の分子的分布ができるだけ長く保持され、
製品中に微細気孔の形態で再出現するような方法で、発
泡工程の制御を調整することにより、これが達成され
る。固体の混合物から、これと等価の製品を作ることは
不可能である。
術の理想では、構造体マトリックスならびに発泡剤を、
既に出発材料においてできる限り微細に分散させること
を目指している。本発明によって、分子的に分布させる
ことにより、すなわち全ての関連する反応相手を溶液に
することにより、これが達成される。さらに、得られた
噴射剤の気泡の分子的分布ができるだけ長く保持され、
製品中に微細気孔の形態で再出現するような方法で、発
泡工程の制御を調整することにより、これが達成され
る。固体の混合物から、これと等価の製品を作ることは
不可能である。
【００３０】本発明により、鉱物質発泡体技術の分野に
おけるこの最適の技術を、初めて、実現することができ
た。非常に微細な気孔を有し、また極めて低いかさ密度
を有する発泡体をここに水蒸気を噴射剤として、発泡技
術の分野で初めて、形成することができたという事実か
らもこのことが分る。
おけるこの最適の技術を、初めて、実現することができ
た。非常に微細な気孔を有し、また極めて低いかさ密度
を有する発泡体をここに水蒸気を噴射剤として、発泡技
術の分野で初めて、形成することができたという事実か
らもこのことが分る。
【００３１】公知の鉱物質発泡体製造方法の場合は、エ
ネルギーが外部から供給される。原料中における膨張剤
の粒径および粒子の分布によって、小径から中間径の噴
射剤の気泡が形成され、蜂蜜のようなコンシステンシー
を有する溶融した鉱物からなる連続的マトリックスによ
ってその場所に保持されている。しかし、溶融した鉱物
が局所的に過熱されると、それにより同時にガス分圧が
上昇し、また同一の位置で溶融材料の粘度が低下する。
その結果、ガスの気泡が動けるようになり、小さい気泡
が結合して大きい気泡を形成して製品の品質を悪くす
る。
ネルギーが外部から供給される。原料中における膨張剤
の粒径および粒子の分布によって、小径から中間径の噴
射剤の気泡が形成され、蜂蜜のようなコンシステンシー
を有する溶融した鉱物からなる連続的マトリックスによ
ってその場所に保持されている。しかし、溶融した鉱物
が局所的に過熱されると、それにより同時にガス分圧が
上昇し、また同一の位置で溶融材料の粘度が低下する。
その結果、ガスの気泡が動けるようになり、小さい気泡
が結合して大きい気泡を形成して製品の品質を悪くす
る。
【００３２】公知の方法を用いるときは、溶融した材料
の局所的過熱を避けることはできない。熱が外部から溶
融した材料に作用し、そのためこの材料が同一位置に気
孔を形成することによって断熱材として作用し、前記断
熱材がほんの僅かしか熱を内部に伝導しないからであ
る。この技術の場合は、結果として溶融材料のいわゆる
「沸き上がり（ｂｏｉｌｉｎｇ ｕｐ）」により不可避
的に大きな気孔を形成する。しかし、大きな気孔は望ま
しくない。
の局所的過熱を避けることはできない。熱が外部から溶
融した材料に作用し、そのためこの材料が同一位置に気
孔を形成することによって断熱材として作用し、前記断
熱材がほんの僅かしか熱を内部に伝導しないからであ
る。この技術の場合は、結果として溶融材料のいわゆる
「沸き上がり（ｂｏｉｌｉｎｇ ｕｐ）」により不可避
的に大きな気孔を形成する。しかし、大きな気孔は望ま
しくない。
【００３３】本発明によれば、マイクロ波技術の適用に
よりエネルギーがアルカリケイ酸塩・マトリックスに供
給され、マイクロ波技術により上述の先行技術の欠点が
完全に消去される。鉱物質発泡体を製造するとき、本発
明のこの部分を利用して、正確な処方量のエネルギーを
マトリックスにおける個々の水分子の各々に同時に供給
することができる。
よりエネルギーがアルカリケイ酸塩・マトリックスに供
給され、マイクロ波技術により上述の先行技術の欠点が
完全に消去される。鉱物質発泡体を製造するとき、本発
明のこの部分を利用して、正確な処方量のエネルギーを
マトリックスにおける個々の水分子の各々に同時に供給
することができる。
【００３４】溶液中の水の一部は膨張工程が始まる前に
本発明のアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウム
ケイ酸塩・マトリックスから既に除去されているので、
マイクロ波装置によってエネルギー入力を有効に制御す
ることができる結果として溶融材料中に発生する水蒸気
の量は、発泡工程での目標量とされる量であり製品の各
品質を達成するために望まれる量を超えることはない。
望ましくない水蒸気気泡同士の結合は生じない。
本発明のアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウム
ケイ酸塩・マトリックスから既に除去されているので、
マイクロ波装置によってエネルギー入力を有効に制御す
ることができる結果として溶融材料中に発生する水蒸気
の量は、発泡工程での目標量とされる量であり製品の各
品質を達成するために望まれる量を超えることはない。
望ましくない水蒸気気泡同士の結合は生じない。
【００３５】本発明の方法によれば、鉱物質発泡体生産
技術の分野において、初めて、膨張剤から固体へのエネ
ルギー輸送が行われ、従来技術の場合のようにその逆は
行われないというさらなる利点を提供する。その結果、
膨張剤が本発明の固体マトリックスを液化することにな
り、固体マトリックスとしては膨張剤にエネルギーを伝
達して膨張剤を反応させる必要がなくなる。さらに、本
発明を利用すると、従来技術と比較してエネルギーの輸
送経路は一桁だけ短かくなる。本発明を使用するとき
は、マトリックスを完全に加熱するためには水分子間距
離の半分の範囲内の距離だけを克服すればよいが、例え
ば従来の泡ガラス・ブロックの生産で克服しなければな
らないエネルギー輸送経路は２０ｃｍのように長い距離
であり得る。このことは本発明による方法の工程時間が
非常に短い理由の一つであり、もう一つの理由は次の物
理的な関係である。すなわち、溶液の水、マイクロ波に
よる加熱、捕集される水蒸気、およびマトリックスが協
力し合って、ヒートパイプ原理による効率の良い熱力学
的システムを形成する。このヒートパイプ原理は熱輸送
値および熱伝達値が非常に高いことで特徴づけられる。
本発明によれば、熱輸送経路ならびに熱伝達は、物理的
に最適なエネルギー伝達を実現化するという性質のもの
である。このことにより、ゼロになる傾向にあるマイク
ロシステムの温度勾配が可能となり、それによって最適
な反応時間と発泡体品質が達成されることになる。
技術の分野において、初めて、膨張剤から固体へのエネ
ルギー輸送が行われ、従来技術の場合のようにその逆は
行われないというさらなる利点を提供する。その結果、
膨張剤が本発明の固体マトリックスを液化することにな
り、固体マトリックスとしては膨張剤にエネルギーを伝
達して膨張剤を反応させる必要がなくなる。さらに、本
発明を利用すると、従来技術と比較してエネルギーの輸
送経路は一桁だけ短かくなる。本発明を使用するとき
は、マトリックスを完全に加熱するためには水分子間距
離の半分の範囲内の距離だけを克服すればよいが、例え
ば従来の泡ガラス・ブロックの生産で克服しなければな
らないエネルギー輸送経路は２０ｃｍのように長い距離
であり得る。このことは本発明による方法の工程時間が
非常に短い理由の一つであり、もう一つの理由は次の物
理的な関係である。すなわち、溶液の水、マイクロ波に
よる加熱、捕集される水蒸気、およびマトリックスが協
力し合って、ヒートパイプ原理による効率の良い熱力学
的システムを形成する。このヒートパイプ原理は熱輸送
値および熱伝達値が非常に高いことで特徴づけられる。
本発明によれば、熱輸送経路ならびに熱伝達は、物理的
に最適なエネルギー伝達を実現化するという性質のもの
である。このことにより、ゼロになる傾向にあるマイク
ロシステムの温度勾配が可能となり、それによって最適
な反応時間と発泡体品質が達成されることになる。
【００３６】水ガラスを発泡剤として使用するとき、火
事の場合に分子的に分布する水から得られる発泡はほん
の短時間存在するに過ぎず、既述のように、最終的に崩
壊するが、本発明による概念は、発泡の間、一方で水蒸
気の気泡の濃度、および他方でアルカリケイ酸塩および
／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスの濃度
が、この物理的／化学的障害を克服するため、ならびに
微細気孔を有する、強靭な、安定した発泡体の形成を保
証するため、本発明によって特定される範囲内になけれ
ばならないとの仮定から出発する。市販の原料ではこの
要件を充足しない。というのは、一方でアルカリケイ酸
塩・ガラス（ガラス破砕物）には水がなく、そのため反
応性でなく、また他方で市販のアルカリケイ酸塩溶液
（水ガラス）は本発明による発泡体形成プロセスに用い
るには過剰量の水を含有するからである。
事の場合に分子的に分布する水から得られる発泡はほん
の短時間存在するに過ぎず、既述のように、最終的に崩
壊するが、本発明による概念は、発泡の間、一方で水蒸
気の気泡の濃度、および他方でアルカリケイ酸塩および
／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスの濃度
が、この物理的／化学的障害を克服するため、ならびに
微細気孔を有する、強靭な、安定した発泡体の形成を保
証するため、本発明によって特定される範囲内になけれ
ばならないとの仮定から出発する。市販の原料ではこの
要件を充足しない。というのは、一方でアルカリケイ酸
塩・ガラス（ガラス破砕物）には水がなく、そのため反
応性でなく、また他方で市販のアルカリケイ酸塩溶液
（水ガラス）は本発明による発泡体形成プロセスに用い
るには過剰量の水を含有するからである。
【００３７】本発明は、本発明の発泡体を製造する前提
条件を初めて充足するアルカリケイ酸塩および／または
アンモニウムケイ酸塩・マトリックスを、市販の原料を
ベースとして混合することにより、そして部分的に脱水
することによってどのようにして製造することができる
かを示すものである。これに関連してさらに判明したこ
とは、アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケ
イ酸塩・マトリックスの水分含量を特定の範囲内に調整
するだけでは不十分であること、しかし、マトリックス
の粘度に温度感受性のある発泡体構造を損傷させる原因
となる水蒸気の気泡が局所的に集中して形成することを
防止し、そして／あるいは過度に加熱するのを防止する
ためには、非常に注意深い温度入力が同様に必要である
ことである。
条件を初めて充足するアルカリケイ酸塩および／または
アンモニウムケイ酸塩・マトリックスを、市販の原料を
ベースとして混合することにより、そして部分的に脱水
することによってどのようにして製造することができる
かを示すものである。これに関連してさらに判明したこ
とは、アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケ
イ酸塩・マトリックスの水分含量を特定の範囲内に調整
するだけでは不十分であること、しかし、マトリックス
の粘度に温度感受性のある発泡体構造を損傷させる原因
となる水蒸気の気泡が局所的に集中して形成することを
防止し、そして／あるいは過度に加熱するのを防止する
ためには、非常に注意深い温度入力が同様に必要である
ことである。
【００３８】本発明に従えば、ある場合には、発泡体が
ある温度を超えることがないように熱供給が制御される
限り、従来の熱供給の場合には、輻射熱伝達、対流熱伝
達、または接触熱伝達によっても発泡体の形成を達成す
ることができる。このことは、特に質量の小さい、およ
び／または肉厚の小さい製品の場合に、特に微細粒子の
粒状体を用いるときに、達成可能である。
ある温度を超えることがないように熱供給が制御される
限り、従来の熱供給の場合には、輻射熱伝達、対流熱伝
達、または接触熱伝達によっても発泡体の形成を達成す
ることができる。このことは、特に質量の小さい、およ
び／または肉厚の小さい製品の場合に、特に微細粒子の
粒状体を用いるときに、達成可能である。
【００３９】本発明によるさらなる発展を象徴する実質
的な概念は、既述したように、エネルギー担体としてマ
イクロ波を使用することである。比較的サイズの大きい
発泡体を最適状態に加熱することは従来の加熱の仕方で
は決してできない。というのは、泡の形成が製品の表面
で開始されることから、熱が製品内部へ流れるのが制限
され、表面に近接して位置する層が局所的に加熱された
り、一時的に過度に熱に曝されたりするのを避けること
ができないからである。
的な概念は、既述したように、エネルギー担体としてマ
イクロ波を使用することである。比較的サイズの大きい
発泡体を最適状態に加熱することは従来の加熱の仕方で
は決してできない。というのは、泡の形成が製品の表面
で開始されることから、熱が製品内部へ流れるのが制限
され、表面に近接して位置する層が局所的に加熱された
り、一時的に過度に熱に曝されたりするのを避けること
ができないからである。
【００４０】したがって、アルカリケイ酸塩および／ま
たはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス中に存在する
パーセンテージの溶解水に対しマイクロ波を作用させる
ことによって発泡を生じさせるのが好ましい。このマト
リックスは、結晶水を含有するセッコウおよび他の添加
物質など配合物中の他の水含有付帯成分よりも容易に、
かつより速やかに結合することが判明した。したがっ
て、水を含有する付帯成分が同時にそれぞれ脱水および
分解されることなく、アルカリケイ酸塩および／または
アンモニウムケイ酸塩・マトリックスを発泡させること
ができる。マイクロ波加熱を用いるときは、十分驚くべ
きことに、膨張効果は最初にアルカリケイ酸塩および／
またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスの中心部で
開始する。このことは、その場で形成される水蒸気の気
泡がそれらを囲むマトリックスによって捕集されて残留
し、結合または脱出する機会を全く持たないという大き
な利点を提供する。
たはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス中に存在する
パーセンテージの溶解水に対しマイクロ波を作用させる
ことによって発泡を生じさせるのが好ましい。このマト
リックスは、結晶水を含有するセッコウおよび他の添加
物質など配合物中の他の水含有付帯成分よりも容易に、
かつより速やかに結合することが判明した。したがっ
て、水を含有する付帯成分が同時にそれぞれ脱水および
分解されることなく、アルカリケイ酸塩および／または
アンモニウムケイ酸塩・マトリックスを発泡させること
ができる。マイクロ波加熱を用いるときは、十分驚くべ
きことに、膨張効果は最初にアルカリケイ酸塩および／
またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスの中心部で
開始する。このことは、その場で形成される水蒸気の気
泡がそれらを囲むマトリックスによって捕集されて残留
し、結合または脱出する機会を全く持たないという大き
な利点を提供する。
【００４１】水分含量を適正に調整することによって、
またマイクロ波の助けをかりアルカリケイ酸塩および／
またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスへのエネル
ギー入力を正確に適用することによって、発泡体の表面
温度を低く保ち表面が軟らかくなることさえ避けられる
ようにすることすら可能である。これにより、例えば堆
積物（ｈｅａｐ）の形態ならびにモールド成形品の形態
でばら状（ｂｕｌｋ）材料（粒状物）を集塊および膠着
物がなく生産することが可能となる。実施例として言及
する２つのケースとも、通常は使用される分離剤を全く
省くことができる。これは、既に知られた方法と比較し
てさらに実質的な改良である。
またマイクロ波の助けをかりアルカリケイ酸塩および／
またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスへのエネル
ギー入力を正確に適用することによって、発泡体の表面
温度を低く保ち表面が軟らかくなることさえ避けられる
ようにすることすら可能である。これにより、例えば堆
積物（ｈｅａｐ）の形態ならびにモールド成形品の形態
でばら状（ｂｕｌｋ）材料（粒状物）を集塊および膠着
物がなく生産することが可能となる。実施例として言及
する２つのケースとも、通常は使用される分離剤を全く
省くことができる。これは、既に知られた方法と比較し
てさらに実質的な改良である。
【００４２】補強材としてマトリックス中に配合し、ま
たはマトリックスの表面に適用した有機質繊維さえも、
熱的に損傷されないか、あるいは重大でない程度の熱的
損傷に止まるように、上述した本発明の発泡形成は非常
に注意深く実施される。本発明の方法により、紙、プラ
スチック材料、布地など温度感受性のある成分材料を利
用してサンドイッチ状の製品を生産することさえ可能と
なる。この方法においては短い照射時間で低い発泡温度
が許容されるからである。これは当分野の技術者にとっ
ては驚くべき結果であり、この結果は、現在までは第２
次の作業サイクルとしてプラスチック技術または接合技
術の利用を必要とした製品設計を発展させる可能性をこ
の分野に提供するものである。
たはマトリックスの表面に適用した有機質繊維さえも、
熱的に損傷されないか、あるいは重大でない程度の熱的
損傷に止まるように、上述した本発明の発泡形成は非常
に注意深く実施される。本発明の方法により、紙、プラ
スチック材料、布地など温度感受性のある成分材料を利
用してサンドイッチ状の製品を生産することさえ可能と
なる。この方法においては短い照射時間で低い発泡温度
が許容されるからである。これは当分野の技術者にとっ
ては驚くべき結果であり、この結果は、現在までは第２
次の作業サイクルとしてプラスチック技術または接合技
術の利用を必要とした製品設計を発展させる可能性をこ
の分野に提供するものである。
【００４３】発泡製品の生産において高い表面温度が所
望される場合、マイクロ波加熱と外部的熱供給とを組み
合わせて使用することもできる。エネルギーの流れを目
的に合せて組み合わせることにより、発泡工程中におけ
る発泡体断面に沿ったどんな所望の温度プロフィルも作
ることが可能である。表面における密度／強度がより高
く、その内部の密度／強度がより低い複合発泡体を、表
面およびモールドをそれぞれ冷却することにより得るこ
とも可能である。現在までのところ、これらの興味深い
製品はプラスチック発泡体によってのみ可能となってい
たに過ぎない。
望される場合、マイクロ波加熱と外部的熱供給とを組み
合わせて使用することもできる。エネルギーの流れを目
的に合せて組み合わせることにより、発泡工程中におけ
る発泡体断面に沿ったどんな所望の温度プロフィルも作
ることが可能である。表面における密度／強度がより高
く、その内部の密度／強度がより低い複合発泡体を、表
面およびモールドをそれぞれ冷却することにより得るこ
とも可能である。現在までのところ、これらの興味深い
製品はプラスチック発泡体によってのみ可能となってい
たに過ぎない。
【００４４】温度制御の選択により、特にエネルギー入
力を制御することにより、特に粒状物の、およびストラ
ンド形材料の連続生産プラントにおいて製品の時間経過
的な温度の展開に影響を与えることも可能である。マイ
クロ波を使用することにより発泡プロセスを非常に良好
に制御できることが判明した。フィラー（例えば繊
維）、固体（例えばサンドイッチ・パネル）など、およ
び発泡体マトリックスの間で最適な関係を確立すること
も可能である。繊維補強発泡体の場合に測定された圧縮
強度の、およびその他の機械的性質の改善が、この効果
を立証している。
力を制御することにより、特に粒状物の、およびストラ
ンド形材料の連続生産プラントにおいて製品の時間経過
的な温度の展開に影響を与えることも可能である。マイ
クロ波を使用することにより発泡プロセスを非常に良好
に制御できることが判明した。フィラー（例えば繊
維）、固体（例えばサンドイッチ・パネル）など、およ
び発泡体マトリックスの間で最適な関係を確立すること
も可能である。繊維補強発泡体の場合に測定された圧縮
強度の、およびその他の機械的性質の改善が、この効果
を立証している。
【００４５】さらに、本発明による発泡温度は、熱硬化
性プラスチックおよびエラストマーの重合温度の範囲内
にある。熱硬化性プラスチックおよびポリマーが、未重
合状態で、例えば樹脂を含浸した半製品の布地の形態
で、または樹脂を含浸した紙の形態で挿入され、その場
所で発泡体に囲まれて硬化または重合されることは、本
発明の更なる特徴である。下記に、図面を参照して本発
明を詳細に説明する。
性プラスチックおよびエラストマーの重合温度の範囲内
にある。熱硬化性プラスチックおよびポリマーが、未重
合状態で、例えば樹脂を含浸した半製品の布地の形態
で、または樹脂を含浸した紙の形態で挿入され、その場
所で発泡体に囲まれて硬化または重合されることは、本
発明の更なる特徴である。下記に、図面を参照して本発
明を詳細に説明する。
【００４６】
【発明の実施の形態】図１に見ることができるように、
本発明による方法を実施するための種々の原料はサイロ
およびタンクに、特にまた一部は結束物の形態で原料貯
蔵所１に貯蔵され、所定量が混合ユニット２へ供給され
る。この工程の間に、原料は秤量され、混合される。続
いて、乾燥または混合により原料の水分含量が調整さ
れ、得られた出発材料は、予め設定したバッチに応じ
て、組成、水分含量、温度、粘度、および他のパラメー
タが、希望するアルカリケイ酸塩および／またはアンモ
ニウムケイ酸塩・マトリックス、例えばナトリウムアル
カリケイ酸塩マトリックス、のバッチ所要値および所要
粘度に該当するようになるまで冷却または加熱される。
本発明による方法を実施するための種々の原料はサイロ
およびタンクに、特にまた一部は結束物の形態で原料貯
蔵所１に貯蔵され、所定量が混合ユニット２へ供給され
る。この工程の間に、原料は秤量され、混合される。続
いて、乾燥または混合により原料の水分含量が調整さ
れ、得られた出発材料は、予め設定したバッチに応じ
て、組成、水分含量、温度、粘度、および他のパラメー
タが、希望するアルカリケイ酸塩および／またはアンモ
ニウムケイ酸塩・マトリックス、例えばナトリウムアル
カリケイ酸塩マトリックス、のバッチ所要値および所要
粘度に該当するようになるまで冷却または加熱される。
【００４７】得られたアルカリケイ酸塩出発材料は、混
合ユニット２からフィーダを経由して乾燥機３へ供給さ
れる。前記フィーダ３において、前記アルカリケイ酸塩
および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス出
発材料から、ストランド形状の生製品が形成される。マ
イクロ波加熱によって乾燥を実施する場合、アルカリケ
イ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリッ
クス出発材料から形成される生製品には、吸収材を一方
の側、または両側に、しかし好ましくは両側に配置す
る。適正な吸収材は、布地、巻き取り紙、羊毛地、フェ
ルト、ウッド・チップのウェブ、セルロースもしくは他
の生物繊維、プラスターもしくは気泡コンクリート板、
無釉のファインもしくは普通セラミックス、または他の
吸収材である。
合ユニット２からフィーダを経由して乾燥機３へ供給さ
れる。前記フィーダ３において、前記アルカリケイ酸塩
および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス出
発材料から、ストランド形状の生製品が形成される。マ
イクロ波加熱によって乾燥を実施する場合、アルカリケ
イ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリッ
クス出発材料から形成される生製品には、吸収材を一方
の側、または両側に、しかし好ましくは両側に配置す
る。適正な吸収材は、布地、巻き取り紙、羊毛地、フェ
ルト、ウッド・チップのウェブ、セルロースもしくは他
の生物繊維、プラスターもしくは気泡コンクリート板、
無釉のファインもしくは普通セラミックス、または他の
吸収材である。
【００４８】続いて、吸収材をかぶせて得られる生製品
は乾燥され、それによって特定の予め設定した値に水分
含量を調整する。乾燥ステップ中、生製品から離脱する
水分は吸収性の層を通って周囲に放散される。吸収材と
同じような化合物を有しない鉱物質建築および構造材料
の場合には、本発明によりアルカリケイ酸塩および／ま
たはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスの水分含量を
低く調節する。この場合、モールドへの膠着および／ま
たは粒状材料の膠着を完全に避けることができる。本発
明によれば、この目的に１５重量％未満の、好ましくは
１３重量％と１０重量％の間の水分含量が用いられる。
は乾燥され、それによって特定の予め設定した値に水分
含量を調整する。乾燥ステップ中、生製品から離脱する
水分は吸収性の層を通って周囲に放散される。吸収材と
同じような化合物を有しない鉱物質建築および構造材料
の場合には、本発明によりアルカリケイ酸塩および／ま
たはアンモニウムケイ酸塩・マトリックスの水分含量を
低く調節する。この場合、モールドへの膠着および／ま
たは粒状材料の膠着を完全に避けることができる。本発
明によれば、この目的に１５重量％未満の、好ましくは
１３重量％と１０重量％の間の水分含量が用いられる。
【００４９】しかし、サンドイッチ結合という意味で膠
着（ａｇｇｌｕｔｉｎａｔｉｏｎ）することを望む場合
には、１５重量％を超える水分含量に調節する。この場
合、種々の生成物層間において非常に良好な結合を達成
することができる。必要な水分含量に調節したならば、
半仕上がり製品は、発泡炉４に供給される。この炉の中
で、半仕上がり製品を発泡させ、本発明による発泡体を
形成する。発泡炉４は、好ましくはマイクロ波加熱さ
れ、また好ましくは複数の加熱帯、例えば４つの加熱帯
５、６、７、８が配置され、該加熱帯中では、制御され
たエネルギー入力が達成される。アルカリケイ酸塩・マ
トリックス発泡体は発泡炉４を離れ、剪断器９で所望の
サイズに切断して、仕上がり製品１０が得られる。
着（ａｇｇｌｕｔｉｎａｔｉｏｎ）することを望む場合
には、１５重量％を超える水分含量に調節する。この場
合、種々の生成物層間において非常に良好な結合を達成
することができる。必要な水分含量に調節したならば、
半仕上がり製品は、発泡炉４に供給される。この炉の中
で、半仕上がり製品を発泡させ、本発明による発泡体を
形成する。発泡炉４は、好ましくはマイクロ波加熱さ
れ、また好ましくは複数の加熱帯、例えば４つの加熱帯
５、６、７、８が配置され、該加熱帯中では、制御され
たエネルギー入力が達成される。アルカリケイ酸塩・マ
トリックス発泡体は発泡炉４を離れ、剪断器９で所望の
サイズに切断して、仕上がり製品１０が得られる。
【００５０】図２は、本発明による方法の、および本発
明による装置の、異なった実施形態を示す。種々のバッ
チ成分はホッパー１１、１２、１３を経由して混合およ
び均斉化手段１４、および続いて配合手段１５へ供給さ
れる。ここで配合手段１５は、例えばロール・ミル中
で、ストランド形の製品を形成するためのブレード／ノ
ズルを有する口金、または他の成形手段を有する口金と
して実装される。成形品は、配合手段１５を離れてベル
ト１６上に置かれ、ベルトは成形されたアルカリケイ酸
塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス
を輸送し、追加の方法ステップを通過させる。乾燥機３
は、この場合、フェルトまたは他の吸収材からなる循環
ベルトであって、乾燥工程を支える循環ベルト１７を装
備している。ここでベルト１７の吸収材は、成形品に直
接接触する。個々の場合において、本発明の方法を実施
するため成形品の両側を循環するベルトが必要な場合、
コンベア・ベルト１６を細区分して、ベルト１７と同様
の戻りベルトを有する下側ベルトとして配置することも
可能である。
明による装置の、異なった実施形態を示す。種々のバッ
チ成分はホッパー１１、１２、１３を経由して混合およ
び均斉化手段１４、および続いて配合手段１５へ供給さ
れる。ここで配合手段１５は、例えばロール・ミル中
で、ストランド形の製品を形成するためのブレード／ノ
ズルを有する口金、または他の成形手段を有する口金と
して実装される。成形品は、配合手段１５を離れてベル
ト１６上に置かれ、ベルトは成形されたアルカリケイ酸
塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス
を輸送し、追加の方法ステップを通過させる。乾燥機３
は、この場合、フェルトまたは他の吸収材からなる循環
ベルトであって、乾燥工程を支える循環ベルト１７を装
備している。ここでベルト１７の吸収材は、成形品に直
接接触する。個々の場合において、本発明の方法を実施
するため成形品の両側を循環するベルトが必要な場合、
コンベア・ベルト１６を細区分して、ベルト１７と同様
の戻りベルトを有する下側ベルトとして配置することも
可能である。
【００５１】乾燥した後、成形品は、すでに図１に関し
て記述した、異なった加熱帯５、６、７、および８を備
える発泡炉４へ供給される。発泡した仕上がり製品は、
剪断器もしくは鋸、または他の切断手段９で所望のサイ
ズに切断し、次いで積み重ねデバイス１０によって最終
的な仕上がり品になる。コンベア・ベルトは、戻りベル
ト１８を有する循環ベルトとして実装され、戻りベルト
の領域はベルトの清掃にも用いられることが好ましい。
て記述した、異なった加熱帯５、６、７、および８を備
える発泡炉４へ供給される。発泡した仕上がり製品は、
剪断器もしくは鋸、または他の切断手段９で所望のサイ
ズに切断し、次いで積み重ねデバイス１０によって最終
的な仕上がり品になる。コンベア・ベルトは、戻りベル
ト１８を有する循環ベルトとして実装され、戻りベルト
の領域はベルトの清掃にも用いられることが好ましい。
【００５２】図３は、発泡ステップの前後に、本発明に
従って生産されたサンドイッチ構造製品を示す。ここで
は、アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ
酸塩・マトリックス出発材料は板状の初期製品２０が得
られるよう成形され、続いて吸収材料板２１が両側に配
置され、該板２１によって発泡ステップ後のサンドイッ
チ面が定められる。このような板２１は、サンドイッチ
型プラスター、気泡コンクリート、無釉のファインセラ
ミックスまたは普通セラミックス、発泡ガラス、紡織繊
維、鉱物繊維、結合された木繊維、および他の材料から
構成することができる。発泡工程の間、サンドイッチ成
分は発泡圧力を受ける追加の支持板２２によって保持す
ることができる。アルカリケイ酸塩・マトリックス材料
の容積は、発泡工程の間に１０〜３０倍に拡大する。さ
らに、この製造方法の間に個々のサンドイッチ層間にお
いて達成される接合は非常に良好であるため、現在まで
通常行われている接着剤による層接合の方法ステップを
省くことができる。
従って生産されたサンドイッチ構造製品を示す。ここで
は、アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ
酸塩・マトリックス出発材料は板状の初期製品２０が得
られるよう成形され、続いて吸収材料板２１が両側に配
置され、該板２１によって発泡ステップ後のサンドイッ
チ面が定められる。このような板２１は、サンドイッチ
型プラスター、気泡コンクリート、無釉のファインセラ
ミックスまたは普通セラミックス、発泡ガラス、紡織繊
維、鉱物繊維、結合された木繊維、および他の材料から
構成することができる。発泡工程の間、サンドイッチ成
分は発泡圧力を受ける追加の支持板２２によって保持す
ることができる。アルカリケイ酸塩・マトリックス材料
の容積は、発泡工程の間に１０〜３０倍に拡大する。さ
らに、この製造方法の間に個々のサンドイッチ層間にお
いて達成される接合は非常に良好であるため、現在まで
通常行われている接着剤による層接合の方法ステップを
省くことができる。
【００５３】図４には、さらに、本発明に合致して生産
されるサンドイッチ製品を示すが、この場合吸収材２１
は外側層として配置するのではなく、サンドイッチの内
部にコアとして配置し、その２つの外側にそれぞれ板状
のアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸
塩・マトリックス出発材料を取り付ける。この目的に適
する材料は、特に鉱物繊維からなる板である。しかし、
実施例３に関連して言及した材料を使用することも可能
である。コアとなっている吸収材は、その４つの面、ま
たは全ての６つの面をアルカリケイ酸塩および／または
アンモニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料で囲むこ
とができる。
されるサンドイッチ製品を示すが、この場合吸収材２１
は外側層として配置するのではなく、サンドイッチの内
部にコアとして配置し、その２つの外側にそれぞれ板状
のアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸
塩・マトリックス出発材料を取り付ける。この目的に適
する材料は、特に鉱物繊維からなる板である。しかし、
実施例３に関連して言及した材料を使用することも可能
である。コアとなっている吸収材は、その４つの面、ま
たは全ての６つの面をアルカリケイ酸塩および／または
アンモニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料で囲むこ
とができる。
【００５４】図５に、本発明に合致して生産されるサン
ドイッチ製品を示すが、このものは吸収材が途中を中断
された形のコア２１、例えば穴あき板、を特徴としてお
り、その他の特徴に関する限り図４によるサンドイッチ
製品に相当する。中断されたコアを形成する材料２１
は、その外部表面の領域だけがアルカリケイ酸塩および
／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料
２０で囲まれている。発泡ステップの間に、該アルカリ
ケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリ
ックス出発材料は膨張して吸収材２１内の開口部２３中
にも入り込み、最終的には吸収材を完全に取り囲むこと
になる。
ドイッチ製品を示すが、このものは吸収材が途中を中断
された形のコア２１、例えば穴あき板、を特徴としてお
り、その他の特徴に関する限り図４によるサンドイッチ
製品に相当する。中断されたコアを形成する材料２１
は、その外部表面の領域だけがアルカリケイ酸塩および
／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料
２０で囲まれている。発泡ステップの間に、該アルカリ
ケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリ
ックス出発材料は膨張して吸収材２１内の開口部２３中
にも入り込み、最終的には吸収材を完全に取り囲むこと
になる。
【００５５】図６に示すサンドイッチ製品は、ガラス
板、硬質ファイバーボード、繊維コンクリート板、金属
板など水を浸透しない表面板２４を有する。本発明によ
り、このサンドイッチ製品は図４および図５に関して記
載された吸収材コアを利用し、かつ表面板２４を加えて
生産される。さらに、図７は、本発明による鉱物質発泡
体を充填した、例えばれんが、セメントで接着した石材
など、従来の壁用建築石材を示す。実際に、このような
壁用建築石材は静力学的理由によりウェブを有し、この
ウェブは縁取り材２５と共にくぼみ（ｈｏｌｅ）パター
ンを形成する。
板、硬質ファイバーボード、繊維コンクリート板、金属
板など水を浸透しない表面板２４を有する。本発明によ
り、このサンドイッチ製品は図４および図５に関して記
載された吸収材コアを利用し、かつ表面板２４を加えて
生産される。さらに、図７は、本発明による鉱物質発泡
体を充填した、例えばれんが、セメントで接着した石材
など、従来の壁用建築石材を示す。実際に、このような
壁用建築石材は静力学的理由によりウェブを有し、この
ウェブは縁取り材２５と共にくぼみ（ｈｏｌｅ）パター
ンを形成する。
【００５６】本発明による方法に従って、壁用建築石材
の個々のくぼみの各々に配合装置により、全体容積を発
泡体で正確に充填するため必要とされる量のアルカリケ
イ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリッ
クス出発材料粒状物が正確に供給される。続いて、マイ
クロ波炉内で発泡工程を実施する。壁用建築石材および
大型パネル要素を、それぞれ、複数のかさばった気孔コ
ンクリート・スラブまたは緻密な構造を有するコンクリ
ート・スラブで構成することができ、それらの間に適正
な数のアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケ
イ酸塩・マトリックス発泡体層を配置することができ
る。本発明によるアンカーを使ってコンクリート・スラ
ブ間の確実な連結が確立される。さらに、本発明による
粒状材料の形態の鉱物質建築および構造材料を生産する
ためのプラントを詳細に図８に示す。
の個々のくぼみの各々に配合装置により、全体容積を発
泡体で正確に充填するため必要とされる量のアルカリケ
イ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリッ
クス出発材料粒状物が正確に供給される。続いて、マイ
クロ波炉内で発泡工程を実施する。壁用建築石材および
大型パネル要素を、それぞれ、複数のかさばった気孔コ
ンクリート・スラブまたは緻密な構造を有するコンクリ
ート・スラブで構成することができ、それらの間に適正
な数のアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケ
イ酸塩・マトリックス発泡体層を配置することができ
る。本発明によるアンカーを使ってコンクリート・スラ
ブ間の確実な連結が確立される。さらに、本発明による
粒状材料の形態の鉱物質建築および構造材料を生産する
ためのプラントを詳細に図８に示す。
【００５７】サイロ２６から引き出された原料成分は、
混合ユニット２７へ供給され、アルカリケイ酸塩および
／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料
を得るため混合される。生粒状体は、配合デバイス２８
を経由して炉へ供給される。図示される方法は、本発明
により乾燥帯３０、および発泡帯３１にさらに分かれ
る。しかし、両方法ステップを単一帯で実施することも
可能であり、そのときは単一帯が乾燥部分と発泡部分に
さらに分かれる。
混合ユニット２７へ供給され、アルカリケイ酸塩および
／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料
を得るため混合される。生粒状体は、配合デバイス２８
を経由して炉へ供給される。図示される方法は、本発明
により乾燥帯３０、および発泡帯３１にさらに分かれ
る。しかし、両方法ステップを単一帯で実施することも
可能であり、そのときは単一帯が乾燥部分と発泡部分に
さらに分かれる。
【００５８】発泡帯３１に続き冷却帯３２、篩分け手段
３３、および仕上げ手段３４とすることができる。乾燥
および発泡帯における炉は、回転式キルン、または振子
型トラフとして実装することが好ましい。マイクロ波発
生器２９は、それぞれ乾燥機３０および炉３１の製品チ
ャンバの外側に位置することが好ましく、またそれらは
固定されるか、または乾燥機もしくは炉と一緒に動くよ
うに配置する。製品チャンバの外側に配置されたマイク
ロ波伝達器によりエネルギーが供給される場合、乾燥機
３０の、および炉３１の構築材料は非金属材料からなる
ことが好ましい。アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料からなる粒状
材料を生産するためのプラントの、さらなる実施形態を
図９に示す。
３３、および仕上げ手段３４とすることができる。乾燥
および発泡帯における炉は、回転式キルン、または振子
型トラフとして実装することが好ましい。マイクロ波発
生器２９は、それぞれ乾燥機３０および炉３１の製品チ
ャンバの外側に位置することが好ましく、またそれらは
固定されるか、または乾燥機もしくは炉と一緒に動くよ
うに配置する。製品チャンバの外側に配置されたマイク
ロ波伝達器によりエネルギーが供給される場合、乾燥機
３０の、および炉３１の構築材料は非金属材料からなる
ことが好ましい。アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料からなる粒状
材料を生産するためのプラントの、さらなる実施形態を
図９に示す。
【００５９】アルカリケイ酸塩・マトリックス出発材料
は、フィーダ３５によりフィーダ３６へ供給される。製
品は自由降下により発泡デバイス３７を通って落下し、
降下の間に発生器２９からのマイクロ波によって供給さ
れるエネルギーにより加熱、乾燥、および発泡される。
仕上がり製品はバンカー３８中に落下し、このバンカー
から、冷却、篩分け、および最終仕上げの目的でその輸
送は継続される。次に、好ましい実施例に基づき、発明
の範囲を限定することなく本発明を詳細に説明する。
は、フィーダ３５によりフィーダ３６へ供給される。製
品は自由降下により発泡デバイス３７を通って落下し、
降下の間に発生器２９からのマイクロ波によって供給さ
れるエネルギーにより加熱、乾燥、および発泡される。
仕上がり製品はバンカー３８中に落下し、このバンカー
から、冷却、篩分け、および最終仕上げの目的でその輸
送は継続される。次に、好ましい実施例に基づき、発明
の範囲を限定することなく本発明を詳細に説明する。
【００６０】
【実施例】 実施例１ アルカリケイ酸塩・マトリックス： −ケイ酸ナトリウム（比２．５）、水分含 量：配合表の５５．５重量％、９０重量 ％。 −酸化亜鉛粉末１０重量％の添加、および 攪拌による均斉化。 −残留水分含量が＜３５重量％になるまで 蒸発による濃縮。 −厚さ１〜２ｍｍの板を形成するように転 がす。水分含量が＜１５重量％になるま で蒸発による濃縮。 −粒径約０．５ｍｍ〜５ｍｍに板を砕く。 −カバー・プレートを有するモールド中に 粒状物を導入し、高さ約５ｍｍに充填。 −マイクロ波炉（実験炉、４ＫＷ、２５０ ℃／６０秒）内で発泡させる。 約３０ｍｍの大きさまで発泡させる。 製品： カバー・プレート間の発泡体 性状： かさ密度 ０．０７ｇ／ｃｍ3 気孔の大きさ ５〜５００ミクロン 気孔率、開気孔 ９４％ 熱伝導率 ０．０５Ｗ／（ｍＫ） 圧縮強度 ０．１０ＭＰａ
【００６１】 実施例２ アルカリケイ酸塩・マトリックス： −ケイ酸ナトリウムＳｉｌｉｋａｌｏｎ Ｄ（比２．０）、スプレー乾燥、配合 表の６０重量％。 −水（沸騰）３０重量％を添加。 −酸化亜鉛粉末１０重量％を添加。 −５０℃〜８０℃間の温度で、均斉化し た、堅いパルプが得られるように塊を 攪拌。 −厚さ１〜２ｍｍの板を形成するように 塊を転がして広げる。および残留水分 含量が＜１５重量％になるまで蒸発に よる濃縮。 −以下、実施例１の記述のように続く。 製品： カバー・プレート間の発泡体 性状： かさ密度 ０．０７ｇ／ｃｍ3 気孔の大きさ ５〜５００ミクロン 気孔率、開気孔 ９３％ 熱伝導率 ０．０６Ｗ／（ｍＫ） 圧縮強度 ０．１２ＭＰａ 防湿性 水中に１５日間保持したときの０．３％重量％減量
【００６２】 実施例３ アルカリケイ酸塩・マトリックス： −ケイ酸ナトリウム５８／６０ ＤＳ（ 比２．０）、水分含量４６重量％、配 合表の５０重量％。 −５０〜８０℃に加熱。 −Ｓｉｌｉｋａｌｏｎ（比２．０）を添 加、配合表の４０重量％。 −アルミナ水和物１０重量％を添加。 −均斉化、および堅い塊を転がして広げ る。 −以下、実施例１の記述のように続く。 製品： カバー・プレート間の発泡体 性状： 発泡体かさ密度 ０．０６５ｇ／ｃｍ3 気孔の大きさ ５〜３００ミクロン 気孔率、開気孔 ９５％ 熱伝導率 ０．０５Ｗ／（ｍＫ） 圧縮強度 ０．１４ＭＰａ 防湿性 水中に１５日間保持したとき０．５重量％減少
【００６３】実施例４ ＳｉＯ2繊維５重量％を添加した点を除き、実施例３に
相当する。 製品： カバー・プレート間の発泡体 性状： 発泡体かさ密度 ０．０６５ｇ／ｃｍ3 気孔の大きさ ５〜３００ミクロン 気孔率、開気孔 ９５％ 熱伝導率 ０．０５Ｗ／（ｍＫ） 圧縮強度 ０．１４ＭＰａ 防湿性 水中に１５日間保持したとき０．５重量％減少
相当する。 製品： カバー・プレート間の発泡体 性状： 発泡体かさ密度 ０．０６５ｇ／ｃｍ3 気孔の大きさ ５〜３００ミクロン 気孔率、開気孔 ９５％ 熱伝導率 ０．０５Ｗ／（ｍＫ） 圧縮強度 ０．１４ＭＰａ 防湿性 水中に１５日間保持したとき０．５重量％減少
【００６４】 実施例５ アルカリケイ酸塩・マトリックス： −ケイ酸ナトリウム５８／６０（比２． ０）、配合表の６０重量％。 −シリカ・ゾル（Ｌｉｔｈｏｓｏｌ １５ ３０、ＳｉＯ2含量３０％）、配合表の ２０重量％。 −５０〜８０℃に加熱。 −Ｓｉｌｉｋａｌｏｎ Ｄ（比２．０）を 添加、配合表の２０重量％。 −転がして広げる。および残留水分含量 １５重量％まで後乾燥。 −以下、実施例１の記述のように続く。 製品： カバー・プレート間の発泡体 性状： 発泡体かさ密度 ０．０７ｇ／ｃｍ3 気孔の大きさ ５〜４００ミクロン 気孔率、開気孔 ９４％ 熱伝導率 ０．０５Ｗ／（ｍＫ） 圧縮強度 ０．１４ＭＰａ 防湿性 水中に１５日間保持したとき０．４重量％減少
【００６５】 実施例６ アルカリケイ酸塩・マトリックス： −ケイ酸ナトリウム５８／６０ＤＳ（比２ ．０）、配合表の８０重量％。 −５０〜８０℃に加熱。 −Ｓｉｌｉｋａｌｏｎ Ｄ（比２．０）を 添加、配合表の２０重量％。 −酸化亜鉛粉末、配合表の２０重量％を添 加。 −均斉化、および残留水分含量が１３重量 ％になるまで蒸発による濃縮。 −２０℃まで冷却。 −粒径０．２〜３ｍｍまで堅く、脆い塊を 砕く。 −粒状供給材料を、分離材なしで連続式循 環ベルト上に供給する。（ガラス繊維布 など） −マイクロ波チャンネル中で、２００℃、 ６０秒加熱。 −粒状発泡材料を吸引により排出、および 粒径群により篩分け。 製品： 粒状発泡材料 性状： 粒径 ２０〜３０ｍｍ かさ密度 ０．０５ｇ／ｌ 粒状体の圧縮強度 ０．０１５ＭＰａ 防湿性 水中に１５日間保持したとき０．４５重量％減少
【図１】本発明による鉱物質発泡体を連続的に生産する
方法を示す図である。
方法を示す図である。
【図２】図１に示される方法の詳細を示す図である。
【図３】発泡工程の前および後における、本発明の方法
に従って生産されるサンドイッチ製品を示す図である。
に従って生産されるサンドイッチ製品を示す図である。
【図４】本発明の方法に従って生産される、他のサンド
イッチ製品を示す図である。
イッチ製品を示す図である。
【図５】本発明の方法に従って生産される、さらなるサ
ンドイッチ製品を示す図である。
ンドイッチ製品を示す図である。
【図６】本発明の方法に従って生産される、さらに他の
サンドイッチ製品を示す図である。
サンドイッチ製品を示す図である。
【図７】本発明による鉱物質発泡体をその中に導入し
て、有する壁用建築石材を示す図である。
て、有する壁用建築石材を示す図である。
【図８】アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウム
ケイ酸塩・マトリックスから粒状体を生産するための、
本発明による装置を示す図である。
ケイ酸塩・マトリックスから粒状体を生産するための、
本発明による装置を示す図である。
【図９】アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウム
ケイ酸塩・マトリックスから粒状体を生産するための、
本発明による他の装置を示す図である。
ケイ酸塩・マトリックスから粒状体を生産するための、
本発明による他の装置を示す図である。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年４月２８日（２０００．４．２
８）
８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 発泡体状鉱物質建築および構造材料、
ならびに鉱物質発泡体の製造方法およびその方法を実施
する装置
ならびに鉱物質発泡体の製造方法およびその方法を実施
する装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カリン チョイナ ドイツ国．デー−09596 フライベルク
Claims (54)
- 【請求項１】 開気孔および／または閉気孔の気孔構造
を包含する、実質的に均一に発泡されたアルカリケイ酸
塩および／または０アンモニウムケイ酸塩・マトリック
スに基づく発泡体状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項２】 アルカリケイ酸塩および／またはアンモ
ニウムケイ酸塩出発材料が１００℃から７００℃、好ま
しくは１５０℃から２５０℃の温度で発泡された、請求
項１に記載の発泡体状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項３】 アルカリケイ酸塩および／またはアンモ
ニウムケイ酸塩材料が、発泡工程の前に、添加物質なし
で、水分含量２０重量％未満、好ましくは１５重量％お
よび１０重量％の間であるが、５重量％以上を有するこ
とを特徴とする、請求項２に記載の発泡体状鉱物質建築
および構造材料。 - 【請求項４】 ほとんど水分がなく、寸法安定性があ
り、密封した微小空洞を有する閉気孔マトリックスから
なる、請求項１から３の少なくとも一項に記載の発泡体
状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項５】 多数の無定形および／または結晶性の不
規則な中空のミクロスフェア、中空の球状ミクロシェ
ル、ミクロプレート、および／またはミクロロッドから
なり、それらが８０％から９０％、好ましくは９０％か
ら９５％の範囲で拡散に対して開放されているマトリッ
クスを画定する、ほとんど水分がなく、寸法安定性があ
る開気孔マトリックスからなる、請求項１から３の少な
くとも一項に記載の発泡体状鉱物質建築および構造材
料。 - 【請求項６】 さらに、安定成分、好ましくは２０重量
％までのカルシウムもしくは亜鉛もしくはマグネシウム
もしくはアンモニウムもしくはアルミニウムの水酸化物
または酸化物、またはナトリウム化合物、またはシリカ
もしくはアルミナ・ゲルまたはゾル、またはこれらの物
質の混合物を含有する、請求項１から５の少なくとも一
項に記載の発泡体状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項７】 アルカリケイ酸塩および／またはアンモ
ニウムケイ酸塩・マトリックスにおいて、ＳｉＯ2のア
ルカリまたはアンモニウム成分に対する比率が２を超え
る、請求項１から６の少なくとも一項に記載の発泡体状
鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項８】 アルカリケイ酸塩および／またはアンモ
ニウムケイ酸塩・マトリックスにおいて、ＳｉＯ2のア
ルカリまたはアンモニウム成分に対する比率が２．５未
満である、請求項１から６の少なくとも一項に記載の発
泡体状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項９】 次の性状：かさ密度０．０４〜０．１０
ｇ／ｃｍ3、圧縮強度０．０１０〜０．５０ＭＰａ、熱
伝導率０．０３〜０．１０Ｗ／（ｍＫ）を有することを
特徴とする請求項６から８の少なくとも一項に記載の発
泡体状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項１０】 最高９００℃の温度まで寸法的に安定
であることを特徴とする、請求項６から９の少なくとも
一項に記載の発泡体状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項１１】 強度および化学抵抗性を増加させるた
め、ベントナイト、セッコウ、白亜、石灰、破砕した岩
石、ガラス粉末、セメント、アルミナ、グラファイトな
ど、または木粉などの有機質細粉／粗粉、および他のバ
イオマテリアル、またはプラスチックもしくはゴム粉末
などの無機質および／または有機質微粒子フィラーをさ
らに含有する、請求項１から１０の少なくとも一項に記
載の発泡体状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項１２】ガラス、セラミック、スコバリス（Ｓｋ
ｏｂａｌｉｔｈ）、鉱物、炭素、または生物繊維、合成
繊維、および他の繊維などの補強用繊維をさらに含有
し、前記繊維が１０ｍｍ未満の、好ましくは３ｍｍ未満
の長さを有する、請求項１から１１の少なくとも一項に
記載の発泡体状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項１３】 工業的繊維残留物、特に布地、カーペ
ット、ガラス繊維製品、炭素製品の生産からの裁断残留
物、および木、セルロース、または他の天然繊維の生産
からの生物繊維残留物、などの補強用繊維をさらに含有
する、請求項１から１１の少なくとも一項に記載の発泡
体状鉱物質建築および構造材料。 - 【請求項１４】 次の工程、 −アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸
塩出発材料の水分含量を特定の値に調整する工程、 −前処理したアルカリケイ酸塩および／またはアンモニ
ウムケイ酸塩材料を発泡させる工程、 からなる発泡体状鉱物質建築および構造材料の製造方
法。 - 【請求項１５】 アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩出発材料の水分含量を乾燥することに
よって調整することを特徴とする、請求項１４に記載の
発泡体状鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項１６】 アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩出発材料の水分含量を、アルカリケイ
酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩出発材料に関
して２０重量％未満、好ましくは１０重量％から１５重
量％であるが、５重量％以上に調整することを特徴とす
る、請求項１４から１５の少なくとも一項に記載の発泡
体状鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項１７】 アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩出発材料の乾燥を、最高１１０℃まで
の温度、好ましくは８０℃および９０℃の間の温度でマ
イクロ波を利用して実施することを特徴とする、請求項
１４から１６の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物質
建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項１８】 アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩出発材料の乾燥を、加熱されたニー
ダ、押出成形機、カレンダ中で、またはベルト乾燥機、
ドラム乾燥機、ディスク乾燥機中で、または他の乾燥装
置中で実施することを特徴とする、請求項１４から１７
の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物質建築および構
造材料の製造方法。 - 【請求項１９】 調整された水分含量を有するアルカリ
ケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩出発材料
を、発泡工程において当初の容積の５から３０倍、好ま
しくは１０から２０倍の容積に膨張させることを特徴と
する、請求項１４から１８の少なくとも一項に記載の発
泡体状鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項２０】 マイクロ波加熱を用いるとき、発泡工
程を１００℃および７００℃の間、好ましくは１５０℃
および２５０℃の間の温度で実施することを特徴とす
る、請求項１４から１９の少なくとも一項に記載の発泡
体状鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項２１】 １００℃以上（ｏｎｗａｒｄｓ）の温
度範囲における照射時間を６００秒未満、好ましくは１
２０秒未満として容積拡大が終了するまで、発泡工程を
マイクロ波を利用して実施することを特徴とする、請求
項１４から２０の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物
質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項２２】 外部から熱を、好ましくは輻射加熱、
対流加熱、および／または接触加熱によって加えること
により発泡工程を実施することを特徴とする、請求項１
４から２１の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物質建
築および構造材料の製造方法。 - 【請求項２３】 膨張したアルカリケイ酸塩および／ま
たはアンモニウムケイ酸塩出発材料を、２０℃から１０
０℃の範囲にある温度で凝固晶出および／または凝固ガ
ラス化により硬化させる追加の工程を特徴とする、請求
項１４から２２の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物
質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項２４】 調整した水分含量を有するアルカリケ
イ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩出発材料を
冷却したモールド、またはモールドの冷却した領域中に
導入し、それによって前記材料の表面に近接した建築お
よび構造材料の硬化を達成する追加の工程を特徴とす
る、請求項１４から２３の少なくとも一項に記載の発泡
体状鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項２５】 調整した水分含量を有するアルカリケ
イ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩出発材料を
追加的に加熱もしくは予熱したモールド、またはモール
ドの加熱した領域中に導入し、それによって、好ましく
は前記材料を吸音材として、またはフィルタ材料として
使用する場合に、建築および構造材料について開気孔表
面を提供する追加の工程を徴とする、請求項１４から２
３の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物質建築および
構造材料の製造方法。 - 【請求項２６】 水分含量を調整する工程に先立ち、ア
ルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩出
発材料に安定化、強化、および／または着色の目的で添
加物質を混合することを特徴とする、請求項１４から２
５の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物質建築および
構造材料の製造方法。 - 【請求項２７】 水分含量を調整する工程の後で、アル
カリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩出発
材料に表面強化材料を塗布することを特徴とする、請求
項１４から２６の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物
質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項２８】 表面強化材料が、布地、箔、切片、繊
維、および／または細粉／粗粉からなることを特徴とす
る、請求項２７に記載の発泡体状鉱物質建築および構造
材料の製造方法。 - 【請求項２９】 アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩出発材料を、カルシウムもしくは亜鉛
もしくはマグネシウムもしくはアンモニウムもしくはア
ルミニウムの水酸化物または酸化物、またはナトリウム
化合物、またはシリカもしくはアルミナ・ゲルまたはゾ
ル、またはこれらの物質の混合物の形態の添加物質と混
合し、これらの添加物質のパーセンテージが２０重量％
未満である追加の工程を特徴とする、請求項１４から２
８の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物質建築および
構造材料の製造方法。 - 【請求項３０】 水分含量を調整する工程に先立ち、ア
ルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩出
発材料に補強用繊維を添加することを特徴とする、請求
項１４から２９の少なくとも一項に記載の発泡体状鉱物
質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項３１】 添加する補強用繊維がガラス繊維、ス
コバリス繊維、合成繊維、炭素繊維、セラミック繊維、
および／または生物繊維であることを特徴とする、請求
項３０に記載の発泡体状鉱物質建築および構造材料の製
造方法。 - 【請求項３２】 補強用繊維が繊維長１０ｍｍ未満、好
ましくは３ｍｍ未満を有することを特徴とする、請求項
３０または３１に記載の発泡体状鉱物質建築および構造
材料の製造方法。 - 【請求項３３】 水分含量を調整する工程に先立ち、ア
ルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩出
発材料に工業的繊維残留物、特に織布、カーペット、ガ
ラス繊維、炭素製品、および同様の繊維の生産からの裁
断残留物、および／またはおがくずおよび他の生物繊維
を添加することを特徴とする、請求項１４から３２の少
なくとも一項に記載の発泡体状鉱物質建築および構造材
料の製造方法。 - 【請求項３４】 水分含量を調整する工程に先立ち、ア
ルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩出
発材料を全面的に、または部分的に吸収材で包み込むこ
とを特徴とする、請求項１４から３３の少なくとも一項
に記載の発泡体状鉱物質建築および構造材料の製造方
法。 - 【請求項３５】 包み込みに使用する材料が、フェル
ト、羊毛地、鉱物繊維、吸収性有機物質、フリット、ま
たは無釉の普通もしくはファイン・セラミックスなどの
吸収性材料であることを特徴とする、請求項３４に記載
の発泡体状鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項３６】 吸収性材料が、これらの方法工程の間
にアルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸
塩・マトリックスと結合して、最終製品の被覆層を形成
することを特徴とする、請求項３４または３５に記載の
発泡体状鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項３７】 水分含量の調整に先立って、アルカリ
ケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリ
ックス材料に、所望の形状を与えることを特徴とする、
請求項１４から３６の少なくとも一項に記載の発泡体状
鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項３８】 水分含量の調整に先立ち、または水分
含量の調整に続いて、成形されたアルカリケイ酸塩およ
び／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリックス出発材
料を、プラスチック材料、セラミックス、または他の鉱
物質材料からなる発泡用モールド中に導入することを特
徴とする、請求項１４から３６の少なくとも一項に記載
の発泡体状鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項３９】 水分含量の調整に先立って、アルカリ
ケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸塩・マトリ
ックス材料に、粒状体の形状を与えることを特徴とす
る、請求項１４から３８の少なくとも一項に記載の発泡
体状鉱物質建築および構造材料の製造方法。 - 【請求項４０】 水分含量調整の工程、および発泡の工
程を時間および／または空間において別々に実施するこ
とを特徴とする、請求項１４から３９の少なくとも一項
に記載の発泡体状鉱物質建築および構造材料の製造方
法。 - 【請求項４１】 水分含量調整の工程の後に、本発明の
方法に従って発泡体状鉱物質建築および構造材料を製造
するための、前乾燥した半仕上がり製品。 - 【請求項４２】 請求項１４から４０に記載の方法を実
施するための装置であって、 −アルカリケイ酸塩および／またはアンモニウムケイ酸
塩・マトリックス出発材料の水分含量を調整する調節装
置、および −発泡工程のための加熱手段、 からなることを特徴とする装置。 - 【請求項４３】 前記調節装置を乾燥機として実装する
ことを特徴とする、請求項４２に記載の装置。 - 【請求項４４】 アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩・マトリックス材料を、個々の手段ま
で、個々の手段間で、および個々の手段中に輸送するた
め輸送デバイスを提供することを特徴とする、請求項４
２または４３に記載の装置。 - 【請求項４５】 アルカリケイ酸塩および／またはアン
モニウムケイ酸塩・マトリックス出発材料と、所望され
る場合、添加物質とを混合するための混合ユニットを、
調節装置の前に置くことを特徴とする、請求項４２から
４４の少なくとも一項に記載の装置。 - 【請求項４６】 均斉化手段および／または配合手段お
よび／または成形手段を、調節装置の前に置くことを特
徴とする、請求項４２から４５の少なくとも一項に記載
の装置。 - 【請求項４７】 調節装置の次に成形手段が続くことを
特徴とする、請求項４２から４６の少なくとも一項に記
載の装置。 - 【請求項４８】 乾燥機における、また加熱手段におけ
るエネルギー供給を、マイクロ波、輻射、対流、および
／または接触伝達により行い、また各エネルギー担体を
０％および１００％の間の範囲で調整することを特徴と
する、請求項４２から４７の少なくとも一項に記載の装
置。 - 【請求項４９】 乾燥機が、好ましくは吸収性材料を塗
布した循環ベルトを備えることを特徴とする、請求項４
２から４８の少なくとも一項に記載の装置。 - 【請求項５０】 仕上がり製品をサイズに合わせ切断す
るための切断手段を、加熱手段の後に配置することを特
徴とする、請求項４２から４９の少なくとも一項に記載
の装置。 - 【請求項５１】 乾燥機を回転式キルンとして実装し、
また乾燥機が直接炎で、回転式キルンを間接加熱するこ
とによるか、直接照射によるか、あるいは外部的マイク
ロ波加熱によるか、のいずれかにより操作し、また加熱
手段を回転式キルンとして、または振り子型トラフとし
て実装し、そのエネルギー供給が乾燥機のエネルギー供
給と同様であることを特徴とする、請求項４２から５０
の少なくとも一項に記載の装置。 - 【請求項５２】 乾燥機および加熱手段を落下シャフト
として実装し、アルカリケイ酸塩および／またはアンモ
ニウムケイ酸塩・マトリックス材料を自由降下において
発泡することを特徴とする、請求項４２から５０の少な
くとも一項に記載の装置。 - 【請求項５３】 安定化されない、またはほんの僅かし
か安定化されない包装材料、好ましくは再循環可能な包
装材料を製造するための、請求項１から１３のいずれか
一項に記載の発泡体状鉱物質建築および構造材料の使
用。 - 【請求項５４】 高度に安定化された材料を製造するた
めの、請求項１から１３のいずれか一項に記載の発泡体
状鉱物質建築および構造材料の使用。
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