JP2006143484A

JP2006143484A - 断熱材とその製造方法

Info

Publication number: JP2006143484A
Application number: JP2004331598A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kume; 和夫久米; Mamoru Nishioka; 守西岡
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】建築物の壁や天井、床等の断熱化に利用する断熱材を、建築物の火災時や廃棄時に人体や環境に悪影響を及ぼすような有害なガスを発生することなく、再利用可能なものから構成し、十分な強度を有しつつ軽量で、簡単且つ安価に製造するとともに、断熱性の向上を図ることを課題とする。
【解決手段】廃棄ガラスを発泡焼成して破砕して所定の大きさからなる粒状の発泡ガラス材を多数製作し、これらの粒状の発泡ガラス材と水ガラスとを混練し、これを加圧状態で加熱して硬化させて断熱材を構成した。

Description

本発明は、建築物の壁や天井、床等の断熱化に利用する断熱材及びその製造方法に関する。

従来から、建築物の壁や天井、床等を断熱するために利用する断熱材としては、断熱性が高く、加工も容易であることが望ましく、ウレタンフォームなどの発泡プラスチック系断熱材が広く使用されている。ウレタンフォームはポリオールとイソシアネートとを主な原料として窒素等の発泡剤や難燃剤、触媒を添加及び反応させてポリウレタン樹脂を生成し、これに発泡剤を加えて発泡させて製造するものである。

しかし、ウレタンフォームは発泡剤として窒素等を使用しているので、燃焼時に炭酸ガスや水、一酸化炭素に加えて有害なガスであるシアン化水素を発生する。そのため、建築物に火災が発生して断熱材が燃えたり、廃棄されたりする際に人や環境に悪影響を及ぼすことがある。

そこで、このような場合にでも環境や人体に対し無害である無機材料を利用した断熱材が提案されている。このような断熱材としては、廃棄されたガラスを粉砕してなるガラスカレットを主な原料とし、その他酸化アルミニュウムと、ベントナイトと、発泡した水ガラスとからなる断熱材が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第２５８７８５２号公報

しかし、従来のものでは水ガラスを発泡剤をとし、断熱性や通気性、通水性を有しないガラスカレットを主な原料として断熱材を構成しているため、断熱材の重量が重くなり運搬に過大な労力がかかり、断熱材自体を支えるための強度が必要となるととともに、十分な断熱性を得ることができなかった。また、ガラスカレットと水ガラスの他にも原料を必要とするため、その分だけコストが高くなっていた。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、所定の大きさからなる粒状の発泡ガラス材を水ガラスで連結して一体成型したものである。

請求項２においては、前記発泡ガラス材が、廃棄ガラスを発泡焼成して破砕したものであるものである。

請求項３においては、所定の大きさからなる粒状の発泡ガラス材と水ガラスとを混練し、これを加圧状態で加熱して硬化させることを特徴と断熱材の製造方法ものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、十分な強度で構成しつつ、該断熱材の軽量化及び断熱性の向上を図ることができる。また、発泡ガラス材と水ガラスの同質の無機材料から構成することになるので、断熱材は優れた耐火性を有する一方、火災や廃棄時に環境や人体に影響を及ぼすような有害なガスを発生することもない。

請求項２においては、廃棄ガラスを有効に再利用でき、環境的に好ましい。また、廃棄ガラスを断熱材の原料として利用するため、コストを安価にできる。

請求項３においては、断熱材を容易に製造することができる。また、従来の発泡ガラスに比べて曲げ強度や圧縮強度を高めることができたのである。

本発明の断熱材は、所定の大きさからなる粒状の発泡ガラス材と水ガラスとを混練したものを原料とし、これを成形用容器に投入し、所定の圧力にて板状に成型しながら、所定の温度で加熱して硬化させることで構成する。発泡ガラスは、本発明の断熱材において主な原料となるものであり、きわめて軽量である上、優れた断熱性及び通気性、通水性を有する。

発泡ガラス材は、ガラス瓶やガラス板などの廃棄ガラスをガラスカレットとして発泡焼成し、この焼成したものを破砕して所定の大きさの粒に製作したものである。ここで、発泡ガラス材は連続気泡を有する状態に発泡するようにして、その大きさを好ましくは平均粒径が５〜１５ｍｍとなるように粉砕して選別し、比重が０．２５〜０．４程度の発泡ガラス材を使用する。

そして、発泡ガラス材の原料は、廃品として回収された廃棄ガラスを主として用いることで、原料コストを安くするとともに、廃棄ガラスを有効に再利用して、環境的にも好ましいものとしている。特に、発泡ガラス材は、原料ガラスの色が特定されないため、廃棄ガラスを発泡ガラス材として利用すると、種々の色に着色している廃棄ガラスを色で選別することなく使用でき、廃棄ガラスのリサイクルの作業をも軽減できる。なお、発泡ガラス材の原料には、必ずしも廃棄ガラスを使用する必要はなく、バージン原料、あるいはバージン原料に廃棄ガラスを添加したものを使用してもよい。

一方、水ガラスは発泡ガラス材を結合する結合材として使用する。水ガラスは一般的に珪酸ナトリウムの水溶液からなり、一般式はＮａ₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂・ｍＨ₂Ｏで表されるものである。このような水ガラスは、安価で、またＪＩＳ規格品として容易に入手可能なものであり、本発明においては、ＪＩＳＫ１４０８で規定される一号、二号、三号を特に限定することなく使用可能としている。

そして、前記発泡ガラス材と水ガラスとを所定量として混合容器に加え、一定時間練り混ぜる。次に、この混練したものを原料として成型用容器に投入し、加熱圧縮成型装置により所定圧力で加圧成型しながら、１００度以上の所定温度まで加熱して、この所定温度にて一定時間保持して硬化させた後、冷却して常温まで下げる。こうして、発泡ガラス材と水ガラスとから本発明の断熱材を簡単な方法で製造可能としている。

次に、発明の実施の形態を説明する。なお、各実施例において、断熱材は実際に建築物に使用される断熱材の小型モデルであり、また発泡ガラス材の比重は０．４程度としている。

まず、発泡ガラス材３０ｇと水ガラス１５ｍｌとを混合用容器に加え、これらを１０分間練り混ぜる。次に、この混練したものを原料として成型用容器に投入し、加熱圧縮成型装置により、１．０ＭＰａの圧力で板状に加圧成型しながら、２００度まで加熱して、２００度にて１０分間保持して硬化させた後、冷却して常温まで下げる。こうして、発泡ガラス材と水ガラスとから板状に成型された断熱材１を得る。

また、発泡ガラス材３０ｇと水ガラス１０ｍｌとを混合用容器に加え、これらを１０分間練り混ぜる。次に、この混練したものを原料として成型用容器に投入し、加熱圧縮成型装置により、１．０ＭＰａの圧力で板状に加圧成型しながら、２００度まで加熱して、２００度にて１０分間保持して硬化させた後、冷却して常温まで下げる。こうして、発泡ガラス材と水ガラスとから板状に成型された断熱材２を得る。

また、発泡ガラス材３０ｇと水ガラス１５ｍｌとを混合用容器に加え、これらを１０分間練り混ぜる。次に、この混練したものを原料として成型用容器に投入し、加熱圧縮成型装置により、０．７ＭＰａの圧力で板状に加圧成型しながら、２００度まで加熱して、２００度にて１０分間保持して硬化させた後、冷却して常温まで下げる。こうして、発泡ガラス材と水ガラスとから板状に成型された断熱材３を得る。

まず、発泡ガラス材３０ｇと水ガラス５ｍｌとを混合用容器に加え、これらを１０分間練り混ぜる。次に、この混練したものを原料として成型用容器に投入し、加熱圧縮成型装置により、１．０ＭＰａの圧力で板状に加圧成型しながら、２００度まで加熱して、２００度にて１０分間保持して硬化させた後、冷却して常温まで下げる。こうして、発泡ガラス材と水ガラスとから板状に成型された断熱材４を得る。

まず、発泡ガラス材３０ｇと水ガラス１５ｍｌとを混合用容器に加え、これらを１０分間練り混ぜる。次に、この混練したものを原料として成型用容器に投入し、加熱圧縮成型装置により、１．０ＭＰａの圧力で板状に加圧成型しながら、２３０度まで加熱して、２００度にて１０分間保持して硬化させた後、冷却して常温まで下げる。こうして、発泡ガラス材と水ガラスとから板状に成型された断熱材５を得る。

各実施例における断熱材の曲げ強さと圧裂強さと比重を調べた結果を表１に示す。

このように、各実施例の断熱材の曲げ強さが、断熱材１では７．２ＭＰａ、断熱材２では７．９ＭＰａ、断熱材３では１０．５ＭＰａ、断熱材４では６．１ＭＰａ、断熱材５では８．３ＭＰａと、いずれも６．０Ｍｐａを超える結果を得たことから、断熱材として十分な曲げ強さを有することがわかる。また、圧裂強さが断熱材１では３４００Ｎ、断熱材３では２６００Ｎ、断熱材５では５２００Ｎとなり、従来の発泡ガラス材が圧裂強さ２１０Ｎであるのに対し、大きくなったことがわかる。こうして得られた断熱材は構造材としての強度も有することになり、構造材の一部として利用することも可能となる。

さらに、各実施例の断熱材の比重は、断熱材１では０．９０、断熱材２では０．７８、断熱材３では０．８４、断熱材４では０．７９、断熱材５では１．０１となっている。これは比重が比較的大きい木材と略同等であり、軽量であるとともに、水ガラスが発泡ガラス材の表面を覆い、発泡ガラス材が有する数１００μｍから１ｍｍ程度の多数の空隙の一部に水ガラスが浸入するが、成形後にまだ多数の空隙を残しており、断熱性を損なっていないこともわかる。

つまり、断熱材は原料となる発泡ガラス材と水ガラスの混練する割合や、加圧成型時の圧力及び温度の設定により、状況に応じて強度や断熱性を適切な範囲で任意に変更することが可能となる。例えば、断熱性に対し強度を優先する場合には、断熱材５のように比重は大きくなるが曲げ強さ及び圧裂強さが大きくなるように、固化温度を高く、固化圧力も高くして形成する。強度に対し断熱性を優先する場合には、断熱材２のように曲げ強さ及び圧裂強さが小さくなるが比重が小さくなるように、固化圧力を下げて形成することが考えられる。

以上のように、断熱材を所定の大きさからなる粒状の発泡ガラス材を水ガラスで連結して一体成型したので、十分な強度で構成しつつ、該断熱材の軽量化及び断熱性の向上を図ることができる。また、発泡ガラス材と水ガラスの同質の無機材料から構成することになるので、断熱材は優れた耐火性を有する一方、火災や廃棄時に環境や人体に影響を及ぼすような有害なガスを発生することもない。

さらに、断熱材の原料を発泡ガラス材と水ガラスのみとし、特に発泡ガラス材を前記発泡ガラス材を廃棄ガラスを発泡焼成して破砕したものとしたことから、廃棄ガラスを有効に再利用でき、環境的に好ましい。また、廃棄ガラスをガラス原料として利用するため、コストを安価にできる。

Claims

所定の大きさからなる粒状の発泡ガラス材を水ガラスで連結して一体成型したことを特徴とする断熱材。
前記発泡ガラス材が、廃棄ガラスを発泡焼成して破砕したものであることを特徴とする請求項１に記載の断熱材。
所定の大きさからなる粒状の発泡ガラス材と水ガラスとを混練し、これを加圧状態で加熱して硬化させることを特徴と断熱材の製造方法。