JP2625243B2 - 無機質発泡板の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は無機質発泡板の製法に関する。さらに詳しく
は、ひずみ応力に起因する表面化粧層の割れや破損を確
実に防ぐことのできる無機質発泡板の製法に関する。

［従来の技術および発明が解決しようとする課題］ 無機質発泡板は、軽量であり、耐火性や断熱性などに
優れているため建築材料として用いられつつある。この
無機質発泡板は耐凍害性を改良したり、表面の意匠性を
向上させるために表面化粧が施される。従来の無機質発
泡板の表面化粧は、無機発泡性造粒物からなるベース層
上に着色配合された釉薬粒またはガラス粒を積層して表
面化粧層とし、えられた積層体を溶化一体化させてい
た。こうしてえられた表面化粧層は緻密なガラス質硬質
層であり、前述した耐凍害性が改良され、意匠性もある
程度向上されるものの、発泡板の面積が大きくなり、ま
た厚さが厚くなるにつれて焼成・冷却工程において冷め
割れや釉クラックの発生が多くなるという問題があっ
た。また、使用時において永久ひずみによる破損や温度
差による熱衝撃割れが生じるという問題もあった。

ガラス質表面化粧層を有する無機質発泡板における前
記問題点を解決するために、化粧原料に低膨張のフリッ
トを用いるか、または化粧原料配合においてB₂O₃、Mg
O、Li₂O、PbO、ZnOなどの酸化物を配合して熱膨張係数
の小さな化粧原料配合にしたり、焼成炉の冷却ゾーンの
延長による徐冷効果を利用することが試みられている。

しかしながら、もとよりこれらの建材は、無機質発泡
ベース層の上にガラスの化粧層を積層したものであり、
いわば断熱材の上にガラス板が一体化されたものであ
る。一枚のガラス板でも端部と中央部、および表と裏と
で均一に冷却するために冷却炉に多大の努力が支払われ
ているのが現状であり、まして前記のごとき二層構造に
おけるガラス質化粧層にひずみ応力をかけないように均
一冷却することは非常に困難である。そして、発泡板の
面積が大きくなれば、板の端部より温度が降下し、中央
部との温度差は大きくなる。その結果、板の端部に引張
応力が作用して、熱割れを生じてしまうのである。

本発明は、叙上の事情に鑑み、ひずみ応力に起因する
割れや破損などの不都合を確実に防止することのできる
無機質発泡板の製法を提供することを目的とする。かか
る目的はガラス質化粧材の調整によって達成することが
できる。

［課題を解決するための手段］ 本発明の無機質発泡板の製法は、無機発泡性造粒物か
らなるベース層上に表面化粧層を形成し、えられた積層
体を加熱して溶化一体化させる無機質発泡板の製法であ
って、前記表面化粧層が高膨張釉薬粒からなる芯材の表
面に該釉薬粒よりも低膨張の釉薬粉をコーティングした
粒状物からなることを特徴としている。

本発明の製法は、前記ひずみ応力を熱膨張係数の異な
る二種類のガラス質原料の組合わせによって解決しよう
とするものである。すなわち、従来より使用されていた
ガラス質釉薬造粒原料の粒表面に該粒よりも低膨張に配
合されたガラス質釉薬原料をコーティングして、高熱膨
張係数を有する芯材と低熱膨張係数を有する外殻層の二
層より構成された造粒物を作り、この造粒物を無機発泡
性造粒物からなるベース層の上に積層し、加熱溶化して
一体とするものである。

化粧層は溶融して平滑なガラス層を形成するが、その
内部は粒の表面層を形成していた低膨張原料が溶融して
三次元の網目状につながり、その網の目にあたる位置に
高膨張ガラスが点となって点在した内部構造となってい
る。

このような構成されたガラス質層の熱による挙動は、
三次元に展開した線状の網によって吸収緩和され、すべ
てが同じ熱膨張係数のガラス質でできている塊の状態に
比べて熱割れが発生する割合は極端に小さくなる。

［実施例］ 本発明における無機質発泡板は無機質発泡性造粒物か
らなるベース層と二層構造の粒状物からなる表面化粧層
とで形成されている。

ベース層を構成する無機発泡性造粒物は、酸性白土、
シラス、真珠岩、抗火石、長石などのAl₂O₃−SiO₂系鉱
物を主原料として、これにソーダ灰、硝酸ソーダ、ガラ
ス粉、硼酸、硼砂などの融剤やドロマイト、SiC、炭酸
バリウム、炭酸カリウムなどの発泡剤などを補助的に配
合したものを粉末化して、造粒したものである。原料の
種類やその配合割合は、発泡倍率、溶融温度などに応じ
て適宜選定すればよく、本発明においてとくに限定され
るものではない。

前記配合原料は、たとえば直径10mm程度のスチールボ
ールとともにポットミルに入れられ、数時間程度乾式粉
砕される。えられる粉末は325メッシュパス96％以上程
度の大きさであり、この粉末に糖蜜水溶液やCMC水溶液
などを噴霧しながらパンペレタイザーなどで造粒が行わ
れる。粒径は通常0.5〜5mm程度である。

表面化粧層を構成する粒状物は高膨張釉薬粒からなる
芯材の表面に該釉薬粒よりも低膨張の釉薬粉をコーティ
ングしてえられる。

前記芯材を構成する釉薬粒およびこの芯材にコーティ
ングされる釉薬粉としては、陶磁器、瓦、ほうろうなど
に使用される釉薬を粉砕したもの以外にも無機発泡性造
粒物の発泡温度以下で溶融する火山岩、火山灰などの無
機材料またはこれに顔料を加えたものなど、いわゆる通
常の釉薬と同じような作用をなすものをすべて含むもの
である。具体的には、ガラス粉、Ｒ−２フリット、ジル
コニット、ベントナイトなどの配合原料をスチールボー
ルとともにポットミルで粉砕したものに顔料を加えて混
合したものなどを用いることができる。

熱膨張係数の調整は配合する原料の種類や割合を変え
ることにより行うことができる。また化粧層のうち、点
となっている高膨張ガラスの量と三次元に発達した網状
の低膨張原料の量との関係は、造粒された高膨張原料粒
の粒径とそれにコーティングされた外殻（低膨張釉薬粉
で構成されている）の厚さによって調節することができ
る。

ガラス質の加熱溶融体の冷却は、面積が大きくなるほ
ど、または厚さが厚くなるほどゆっくり冷却しなけれ
ば、熱割れが発生してしまう。また冷却時間は被冷却物
の厚さの２乗に比例して長くなる。本発明の製法におい
ては、厚さを網目状に分断して薄くするとともに、大板
も網目状に分割して小型化するようにし、これにより従
来より困難であった均一冷却を可能ならしめるものであ
る。

なお、本発明の製法においては、高膨張の芯材に低膨
張の釉薬粉がコーティングされているが、低膨張の芯材
に高膨張の釉薬粉をコーティングしたばあいでも、単一
のガラス質層の比べればクラックの発生は大幅に少なく
なる。

無機質発泡板は、トンネルキルンなどの焼成炉内で前
記ベース層と表面化粧層からなる積層体を焼成して一体
化せしめることで製造される。

つぎに実施例にもとづき本発明の製法を説明するが、
本発明はもとよりかかる実施例にのみ限定されるもので
はない。

実施例１ ベース層原料の調製 酸性白土52％（重量％、以下同様）、ガラス粉20％、
ソーダ灰10％、硝酸ソーダ４％、ドロマイト７％および
ジルコンフラワー７％からなる配合原料を10mm^φのスチ
ールボールとともにポットミルに入れ６時間のあいだ乾
式粉砕した。えられた粉末は325メッシュパス96％以上
であった。この粉末にバインダー（糖蜜15％液）を噴霧
しながらパン型造粒機にて造粒し、粒径１〜2.5mmの造
粒物をえた。この造粒物をバイブルリフト転動温風乾燥
機にて造粒含水率２％以下となるように乾燥させた。

化粧層原料の調製 FA−833フリット（日陶産業（株）製）64％、1121フ
リット（日陶産業（株）製）30％、ベントナイト（三立
鉱業（株）製）５％および硝酸ソーダ（日陶産業（株）
製）１％からなる配合原料を10mm^φのスチールボールと
とにポットミルに入れ５時間のあいだ乾式粉砕した。え
られた粉末は325メッシュ以下96％であり、この粉末を
低膨張原料粉とした。

また、ガラス粉（ユニオンガラス（株）製）62％、Ｒ
−２フリット（笠井釉薬（株）製）25％、ジルコニット
（日陶産業（株）製）８％、水簸粘度（オクムラセラム
（株）製）３％およびベントナイト（三立鉱業（株）
製）２％からなる配合原料を10mm^φのスチールボールと
ともにポットミルに入れ５時間のあいだ乾式粉砕した。
えられた粉末は325メッシュ以下96％であり、この粉末
を高膨張原料粉とした。

以上のようにしてえられた二種類の配合原料の熱膨張
係数を第１表に示す。

ついで、直径100cmのパン型造粒機を用いて高膨張原
料粉にバインダー液（10％廃糖蜜溶液）を噴霧しながら
造粒物をえた。造粒物の含水率は16％であった。

えられた造粒物のうちから篩で0.7〜1.5mm^φの範囲の
粒10を選び、さらにパン型造粒機にいれて転動させな
がらバインダー液を噴霧し、10kgの低膨張配合原料粉を
コーティングさせた。えられたコーティング粒を外熱式
ドライヤーを通して、含水率2.0％になるように乾燥し
て、化粧層原料を調製した。

焼成 以上のようにして調製した造粒物または粒状物を用い
て無機質発泡板を焼成した。

焼成炉は搬送用に耐熱メッシュベルトを架設した全長
39mのトンネルキルンを用いた。巾1mのメッシュベルト
上に離型材としてアルミナを塗布し、その上に無機発泡
性造粒物を15mmの厚さとなるように均一にチャージし、
さらにその上に前記３種類の混合着色粒を厚さ6.0mmと
なるように積層した。えられた積層体を予熱帯に搬送
し、その後順に焼成帯、急冷帯、徐冷帯、冷却帯と通過
させて炉出口より搬出した。

焼成条件は、予熱帯が350〜650℃、焼成帯が700〜870
℃、急冷帯が700〜710℃、徐冷帯が620〜480℃、冷却帯
が450〜60℃であった。メッシュベルトの移動速度は25c
m/分であり、炉に入れて炉から出るまでの所要時間は約
160分であった。

ベース層と化粧層とが焼成され一体となった無機質発
泡板を巾90cm、長さ100cmに切断した。ベース層の発泡
孔は細かく、小孔の揃った発泡状態であった。化粧層の
断面は二層に造粒された粒が溶融して発泡ベース層の上
に緻密なガラス層を形成し、熱膨張係数の異なる原料の
差はまったく認められなかった。

比較例１ 化粧層原料として、二層構造のものに代えて実施例に
おける高膨張原料粉のみからなる造粒物（粒径1.0〜2.0
mm）を用いた以外は実施例と同様にして無機質発泡板を
製造した。

比較例２ 化粧層原料として、二層構造のものに代えて実施例に
おける低膨張原料粉のみからなる造粒物（粒径1.0〜2.0
mm）を用いた以外は実施例と同様にして無機質発泡板を
製造した。

実施例および比較例１〜２でえられた発泡板について
冷却貫入の有無を観察するとともに、ヒートショック試
験を試みた。

ベース層原料が発泡し、表面化粧層が溶融してガラス
層を形成し、ついで焼成帯より急冷帯へ移動すると、発
泡板は外周より冷却されて固化していく。このとき内部
の温度降下は遅れ、表面は固化していても内面は軟らか
く、順次固化は内部へと進んでいく。このばあい、巾10
0cm、長さ200cmの発泡板の表面温度は中央で707℃、両
端部で677℃であった。このような温度勾配で徐冷帯へ
入り、ついで冷却帯を通過して炉外へ搬出される。焼成
された３種類の発泡板を観察すると、比較例１（高膨張
化粧原料のみ使用）と比較例２（低膨張化粧原料のみ使
用）にかかわる発泡板の化粧層には端部より中央に向っ
て化粧層に直角に３〜5cmのヘアラックが認められた
が、実施例にかかわる発泡板の化粧層にはヘアラックは
まったく認められなかった。

また、以上の３種類の発泡板を切断して中央部より30
cm角のピースを切り出した。このピースを定温乾燥機へ
入れて90℃にて60分間加熱したのち、20℃の水の中に速
やかに投入し、１分間浸漬してピース表面のクラック発
生状態を観察した。実施例にかかわるピースにはまった
くクラックは見られなかったが（第１図参照）、比較例
１にかかわるピースには端部より中央に向って４〜５本
のクラックが発生し（第２図参照）、比較例２にかかわ
るピースには端部より中央に向って１本のクラックが発
生していた（第３図参照）。

［発明の効果］ 以上説明したとおり、本発明の製法によれば、高膨張
釉薬粒を該釉薬粒より低膨張の釉薬粉でコーティングし
て、塊状のガラス質を線状のガラス質の挙動にしてい
る。その結果、焼成・冷却時におけるひずみ応力を確実
に拡散緩和して、クラックや破損といった不都合の発生
を確実に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図はそれぞれ実施例、比較例１および比較例２
にかかわるテストピースのヒートショック試験後の化粧
面の状態をあらわす説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永冶 良夫 岐阜県土岐市肥田町肥田702番地の１ (72)発明者 吉田 繁夫 大阪府豊中市新千里西町１丁目１番12号 ナショナル住宅産業株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】無機発泡性造粒物からなるベース層上に表
   面化粧層を形成し、えられた積層体を加熱して溶化一体
   化させる無機質発泡板の製法であって、前記表面化粧層
   が高膨張釉薬粒からなる芯材の表面に該釉薬粒よりも低
   膨張の釉薬粉をコーティングした粒状物からなることを
   特徴とする無機質発泡板の製法。