JP2001240479A - 軽量微小中空体 - Google Patents

軽量微小中空体

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Mitsuo Minagawa
光雄 皆川
Osamu Minagawa
治 皆川
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    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/009Porous or hollow ceramic granular materials, e.g. microballoons
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
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    • C04B20/00Use of materials as fillers for mortars, concrete or artificial stone according to more than one of groups C04B14/00 - C04B18/00 and characterised by shape or grain distribution; Treatment of materials according to more than one of the groups C04B14/00 - C04B18/00 specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone; Expanding or defibrillating materials
    • C04B20/10Coating or impregnating
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    • C04B20/10Coating or impregnating
    • C04B20/1055Coating or impregnating with inorganic materials

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐圧強度が高く、耐熱温度も高く、耐薬品性
に優れ、熱伝導率が小さく断熱性が優れ、密度が小さ
く、不燃性で触媒を担持できさらに建築用の軽量骨材と
しても、優れた軽量微小中空体を提供することである。 【解決手段】 発泡プラスチック微小粒子を基材として
この表面に、耐水圧強度600kgf/cm以上、嵩
比重0.3〜0.5g/cm、融点1500℃以上の
セラミック微細中空粒子を、無機系接着剤又は発泡プラ
スチック微小粒子の耐熱溶融温度より高い温度の有機系
接着剤で、基材表面に貼着して発泡プラスチック微小粒
子の面を完全にセラミック微細中空粒子で被覆し、しか
る後加熱して発泡プラスチック微小粒子を溶融すること
によって、本発明の目的としたる軽量微小中空体を得る
ことが出来たのである。さらに耐水性を必要とする場合
は、この軽量微小中空体の表面を耐水性の塗料でコーテ
ィングし、高耐熱性、高強度を要求する場合は、この軽
量微小中空体の表面をセラミックコーティングする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は断熱材、触媒等の担
体、建築材料の軽量骨材などに使用することが出来る。
【0002】
【従来の技術】断熱材として主に使用されいるのは、グ
ラスウール、ロックウール、セルロースファイバー、イ
ンシュレーションボード、ポリスチレンフォーム、押出
発泡ポリスチレン、硬質ウレタンフォーム、高発泡ポリ
エチレン、フェノールフォーム等である。これ等は建築
分野或いは一般産業分野に幅広く使用されている。しか
しこれ等は、いずれも板状又は綿状である。粉末状の断
熱材として発泡プラスチック微小粒子があるが、耐熱温
度が低く可燃性であり、用途が限定される。
【0003】従来粉末状の無機系不燃性断熱材で且つ、
建築用の軽量骨材としても使用されているものに、シラ
スバルーン、ガラスマイクロバルーン、シリカバルー
ン、フライアシュバルーン、パーライト、ガラス発泡ビ
ーズ等がある。これ等はいずれも耐圧強度が低い、耐熱
温度が低い、耐薬品性に弱い、熱伝導率が大きい、密度
が大きい等いずれかも何らかの欠点を有するものであ
り、これ等の特性に対していずれも優れている軽量微小
中空体はなかった。
【0004】物質の反応速度を増加させる効果を示し、
しかも反応終了後に反応前と同じ状態で存在しうること
を目的とした触媒を、担持させることのできる触媒の担
体として使用できる軽量微小中空体は、存在しなかった
のである。即ち耐圧強度が高く、耐熱温度も高く、耐薬
品性に優れ、熱伝導率が小さく、密度が小さく、不燃性
で触媒を担持できる優れた軽量微小中空体が求められて
いたのである。さらに建築用の軽量骨材としても優れた
軽量微小中空体も求められていたのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上の如き事
情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、耐
圧強度が高く、耐熱温度も高く、耐薬品性に優れ、熱伝
導率が低く断熱性が優れ、密度が小さく、不燃性で触媒
を担持できさらに建築用の軽量骨材としても、優れた軽
量微小中空体を提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決せんと
して鋭意研究の結果、発泡プラスチック微小粒子を基材
としてこの表面に、耐水圧強度600kgf/cm
上、嵩比重0.3〜0.5g/cm、融点1500℃
以上のセラミック微細中空粒子を、無機系接着剤又は発
泡プラスチック微小粒子の耐熱溶融温度より高い温度の
有機系接着剤で、基材表面に貼着して発泡プラスチック
微小粒子の面を完全にセラミック微細中空粒子で被覆
し、しかる後加熱して発泡プラスチック微小粒子を溶融
することによって、本発明の目的としたる軽量微小中空
体を得ることが出来たのである。さらに耐水性を必要と
する場合は、この軽量微小中空体の表面を耐水性の塗料
でコーティングし、高耐熱性、高強度を要求する場合
は、この軽量微小中空体の表面をセラミックコーティン
グする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に使用できる発泡プラスチ
ック微小粒子は、連続又は独立気泡の硬質製品で作られ
たもので、発泡ポリスチレン、発泡フェノール、発泡ユ
リア、発泡ユリア、発泡ラバー、発泡ABS、発泡ポリ
エチレン 発泡ポリプロピレン、発泡塩化ビニル等であ
る。発泡ポリスチレンは、耐熱温度が70℃と低く溶融
しやすく、密度も0.01〜0.8とかなり幅がある為
最も使い易い。
【0008】本発明に使用するセラミック微細中空粒子
は、従来の微細中空発泡体に比較して特に圧縮強度が高
いものであり、高い応力、剪断力に対して耐え得ること
ができるものである。特に建築材料の軽量骨材として使
用し混練・加圧成形等の工程があっても、セラミック微
細中空粒子は全く破壊することなく緻密な製品とするこ
とができるのである。
【0009】セラミック微細中空粒子あるいは微細中空
発泡体の圧縮強度とは耐水圧強度と同意語であり、圧縮
強度の測定は、微細中空発泡体を水中で加圧し水に加え
られた圧力が微細中空発泡体に伝わり微細中空発泡体が
破壊する圧力を圧縮強度とするのである。
【0010】優れた性能を示すことのできる軽量微小中
空体は、高い圧縮強度が求められる。このため軽量微小
中空体の外殻を構成するセラミック微細中空粒子に対し
ても高い圧縮強度が求められる。通常セラミック微細中
空粒子に加わる応力及び剪断力は、約400kgf/c
前後になる。従来の微細中空発泡体には、このよう
な高圧に耐え得るものが無かったので、かかる軽量微小
中空体として使用し充分な性能が得られるものは皆無で
あった。即ち大部分が破壊してしまうからである。
【0011】次にセラミック微細中空粒子を軽量微小中
空体に使用する場合重要なことは熱伝導率である。微細
中空発泡体はその粒径によるが一般に0.1(kcal
/mhr℃)前後であり、充填した微細中空発泡体の半
分が破壊されたものである場合熱伝導率は大体0.2
(kcal/mhr℃)に低下する。破壊されない完全
な微細中空発泡体が使用された場合にのみ優れた効果が
得られるのである。本発明に使用するセラミック微細中
空粒子は従来の微細中空発泡体であるシラスバルーン、
ガラスマイクロバルーン、シリカバルーン、フライアッ
シュバルーンなどに比較して格段に圧縮強度が高いもの
であり、軽量微小中空体のセラミック微細中空粒子は1
00%完全な球状である。従来の微細中空発泡体の圧縮
強度は80〜300kgf/cmである。
【0012】本発明に使用するセラミック微細中空粒子
の融点は1500℃以上である。セラミック微細中空粒
子はその材質に起因するのは当然であるが一般的に融点
の高いもの程圧縮強度も高くなる。圧縮強度を600k
gf/cm以上とするならばその融点は1500℃以
上になるのである。
【0013】以上により本発明において使用するセラミ
ック微細中空粒子はシリカ50〜60%、アルミナ40
〜45%、その他1.5〜2.5%からなるセラミック
組成物を発泡生成せしめたもので、その物性は圧縮強度
700kgf/cm、融点1600℃、嵩比重0.3
〜0.5g/cm、熱伝導率0.1(kcal/mh
r℃)で完全な中空粒子のみで構成されている。セラミ
ック微細中空粒子の粒径は、5〜350μmの範囲のも
のを使用し、細目5〜75μm、中目75〜150μ
m、荒目150〜350μmとして粒度調整は細目70
重量部、中目20重量部、荒目10重量部を混合して使
用する。嵩比重は粒度の細かいものは重く、荒いものは
軽くなる。このため嵩比重の範囲は0.3〜0.5g/
cmであるが、粒度調整したものは0.36g/cm
前後である。
【0014】発泡プラスチック微小粒子の表面にセラミ
ック微細中空粒子を貼着させる無機系接着剤は、水ガラ
ス系接着剤としては、スミセラム(住友化学)、アロン
セラミック(東亜合成)、ベタック(坂井化学)等があ
げられる。リン酸アルミニウム系接着剤としては第一リ
ン酸アルミニウム、トリポリリン酸アルミニウム、オル
ソリン酸アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、等が
あげられる。又有機系接着剤としては、軽量微小中空体
の基材として使用する発泡プラスチック微小粒子の加熱
による溶解温度よりも高いものであれば良く、例えばエ
ポキシ樹脂、ニトリルゴム、ポリビニールブチラール等
が好適である。
【0015】無機系の接着剤を使用するか、有機系の接
着剤を使用するかは軽量微小中空体の用途によって決め
ねばならない。有機系の接着剤の耐熱温度以上の温度雰
囲気で使用する場合は、当然無機系の接着剤を使用す
る。比較的低温での使用でしかも耐水性が要求される場
合は、有機系の接着剤によって軽量微小中空体の基材に
セラミック微細中空粒子を貼着させ、軽量微小中空体の
基材である、発泡プラスチック微小粒子を加熱して溶融
して軽量微小中空体を作製し、この表面に耐水性塗料を
コーティングする。耐水性塗料は特に限定するものでは
ないがアクリル樹脂系、ふっ素樹脂系、エポキシ樹脂
系、シリコーン樹脂系等の耐水性塗料が好適に使用でき
る。
【0016】使用する温度雰囲気が高温である場合に
は、無機系の接着剤によって軽量微小中空体の基材にセ
ラミック微細中空粒子を貼着させ、軽量微小中空体の基
材である、発泡プラスチック微小粒子を加熱して溶融し
て軽量微小中空体を作製し、この表面にセラミックコー
ティングする。セラミックコーティングには酸化物、炭
化物、珪化物、硼化物、サーメット等各種の被覆が可能
である。
【0017】
【実施例】以下本発明の実施例について詳述する。
【0018】実施例1 球径が500〜2000μmで
且つ発泡倍率が80倍の発泡ポリスチレンを基材とし
て、この基材にエポキシ樹脂系の接着剤によってセラミ
ック微細中空粒子を貼着させ、加熱して発泡プラスチッ
ク微小粒子の基材を溶融して軽量微小中空体を作製し、
この表面をシリコーン樹脂系の耐水性塗料でコーティン
グした。シリコーン樹脂系の耐水性塗料でコーティング
した軽量微小中空体の嵩比重は、0.1〜0.2g/c
、熱伝導率は0.08〜01kcal/mhr℃、
耐水圧強度は、試験の結果600kg/cm以上であ
ることが立証された。又100kg/cmの水圧荷重
下における、1000時間の耐水試験にも異状が認めら
れなかった。
【0019】実施例2 球径が500〜2000μmで
且つ発泡倍率が80倍の発泡ポリスチレンを基材とし
て、この基材に水ガラス系の接着剤によってセラミック
微細中空粒子を貼着させ、加熱して発泡プラスチック微
小粒子の基材を溶融して軽量微小中空体を作製し、この
表面にホウロウによる方法で無ホウ酸ガラスによるセラ
ミックコーティングを行なった。セラミックコーティン
グをした軽量微小中空体の嵩比重は、0.1〜0.2g
/cm、熱伝導率は0.08〜01kcal/mhr
℃、耐水圧強度は、試験の結果600kg/cm以上
であることが立証された。又1000℃で10分間の防
火試験に対しても異状が認められなかった。
【0020】
【発明の効果】以上述べた如く本発明に係る軽量微小中
空体は、非常に軽量で断熱性がありしかも強度が高く、
耐水性を必要とする用途に対しては耐水性を高めること
ができ、防火性、耐火性を必要とする用途に対しては防
火性、耐火性を高めることができることが明らかになっ
た。このため断熱材として、触媒等の担体として、さら
に建築材料の軽量骨材など幅広く利用、活用することが
出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の軽量微小中空体断面図
【図2】実施例1の加熱溶融前の軽量微小中空体断面図
【図3】実施例1の加熱溶融後の軽量微小中空体断面図
【符号の説明】
1.発泡プラスチック微小粒子 2.セラミック微細中空粒子 3.耐水性塗料のコーティング 4.接着剤 5.中空部分

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 発泡プラスチック微小粒子を基材として
    この表面に、耐水圧強度600kgf/cm以上、嵩
    比重0.3〜0.5g/cm、融点1500℃以上の
    セラミック微細中空粒子を、無機系接着剤又は発泡プラ
    スチック微小粒子の耐熱溶融温度より高い温度の有機系
    接着剤で、基材表面に貼着して発泡プラスチック微小粒
    子の面を完全にセラミック微細中空粒子で被覆し、しか
    る後加熱して発泡プラスチック微小粒子を溶融すること
    を特徴とする軽量微小中空体。
  2. 【請求項2】 軽量微小中空体の表面を耐水性の塗料で
    コーティング又はセラミックコーティングすることを特
    徴とする軽量微小中空体。
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