JP3025124U - 軽量パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量で強度があり、空気を貫通するミクロン
単位の微細な毛細管状の空気流通孔を有することによっ
て、空気は貫通するが水は貫通せず、吸水性能がきわめ
て高くしかも断熱性、耐火性に優れた軽量パネルを提供
することである。 【構成】 ガラス質軽量骨材同士を融剤となる材料を含
むセラミックス組成物の融着による点接合、アルカリ金
属珪酸塩水溶液とポルトランドセメント及び水からなる
組成物の融着による点接合、加熱してガラス質軽量骨材
自身を溶融着させる等の方法によってガラス質軽量骨材
同士を点接合により融着する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は建造物に使用する外壁材、床材、天井材、瓦、吸音材、断熱材、耐火 被覆材、透水性舗装材等の建築・土木部材、その他フィルター、散気板等に使用 される軽量パネルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

建築材料に使用される無機系軽量パネルには、窯業建材に属するＡＬＣ、気泡 コンクリート、軽量骨材入りコンクリートなどがある。しかしこれ等は比重が０ ．６以上であまり軽量ではなく曲げ強度及び圧縮強度並びに断熱性等充分とは言 えない。

【０００３】 一方発泡セラミック成形板あるいは多孔質セラミック成形板には次の様なもの がある。即ち陶石や長石および粘土などの天然鉱物の混合物や酸化物系セラミッ ク粉体に結合材を添加し、これに無機あるいは有機系発泡剤を加えて混練成形後 １０００℃以上の高温で焼成するもの。

【０００４】 又、セラミック粉体とバインダーを含むスラリーに多孔化剤又は発泡剤を添加 し、このスラリーを成形焼成した発泡セラミック成形板、又無機質微細発泡体や セラミックの破片等をバインダーによって結合したセラミック多孔成形板などが 広く用いられている。

【０００５】 しかるに原料に陶石や長石および粘土等天然鉱物を使用するものは良質のもの が次第に減少しその入手が困難になっている。又多孔化剤を用いる方法は高気孔 率かつ高気孔径を有する発泡セラミック成形板を作るために多量の多孔化剤を用 いねばならず、この多孔化剤がスラリー中に分散して焼成時に飛散し発泡セラミ ック成形板を損傷するため品質の安定が困難である。

【０００６】 発泡剤を用いる方法は規則性のある微細中空洞を設計通り形成することが困難 である。無機質微細発泡体やセラミック破片等をバインダーによって結合したも のは無機質微細発泡体やセラミック破片等の形状が不定形であり、これらの表面 が滑らかでないためバインダーの吸収が大きくなり品質の安定性に劣り良質の発 泡セラミック成形板にはならないのである。

【０００７】 以上の様に従来の発泡セラミック成形板あるいは多孔質セラミック成形板はセ ラミック成形板内部に微細な空洞のあるもの、あるいは微細発泡体の周囲が単に バインダー等で固結されているものであった。このため発泡セラミック成形板中 には空気が貫通することができないものか又は散気板、フィルターを目的とした ものでは逆に空気の流通孔が大きなものしかなく、このため断熱性は低く火災に 対する抵抗力も有していなかったのである。

【０００８】 焼成バーミキュライトやシラスバルーンを水ガラス及び水ガラス硬化剤で加圧 成形する技術が発表されているが、シラスバルーンは圧縮強度が僅か８０ｋｇｆ ／ｃｍ^２しかなくしかも重量の２分の１、容積の３分の１が未発泡物である。こ のため原料混練時及び加圧成形時でさらにシラスバルーンは破壊し成形体を軽量 化することはできない。まして発泡中空粒子同士を点接合し空気の流通するミク ロン単位の微細な毛細管状の空気流通孔を形成せしめることは不可能である。焼 成バーミキュライトは単なるオープンポアの発泡体であるため単に水ガラスで硬 めても軽量化できず、発泡中空粒子ではないので当然空気を流通するミクロン単 位の微細な毛細管状の空気流通孔を形成することはできない。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は上記したような従来の発泡セラミック成形板の問題点を解決したもの で軽量でしかも強度があり、空気が流通するミクロン単位の微細な毛細管状の空 気流通孔を有することによって、空気は貫通するが水は貫通せず吸水性能がきわ めて高くしかも断熱性能に優れ、火炎に対して裏面の温度上昇がきわめて低い優 れた軽量パネルを提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記の課題は軽量パネルが強度の高いガラス質軽量骨材からなりそのガラス質 軽量骨材同士が点で接合することによって各ガラス質軽量骨材間にミクロン単位 の毛細管状の空気流通孔を形成せしめることであり、本考案は軽量パネルの中に 無数のミクロン単位の毛細管状の空気流通孔を形成せしめるため、ガラス質軽量 骨材同士を融剤となる材料を含むセラミックス組成物の融着による点接合、アル カリ金属珪酸塩水溶液とポルトランドセメント及び水からなる組成物の融着によ る点接合、加熱してガラス質軽量骨材同士を点接合により溶融着させる等の方法 によってガラス質軽量骨材同士を点接合により融着することを特徴とする。

【００１１】

【作用】

本考案に使用したるガラス質軽量骨材は空き瓶を破砕したカレットを微粉砕し 焼成・造粒したもので従来の軽量骨材であるパーライト、バーミキュライト、シ ラスバルーン等に比較して特に圧縮強度が２倍以上も有するものである。従って 軽量パネルの製造過程で生ずる高い応力・剪断力に対して耐え得ることができる ものである。さらに加圧成形することによって軽量であるにもかかわらず緻密な 発泡セラミック成形板とすることができるのである。

【００１２】 本考案において使用するガラス質軽量骨材の粒径は、０．３〜５．０ｍｍの範 囲のものを使用し、細目０．３〜１．２ｍｍ、中目１．２〜２．５ｍｍ、荒目２ ．５〜５．０ｍｍとして粒度調整により混合使用する。嵩比重は粒度の細かいも のは重く荒いものは軽くなるため嵩比重の範囲は０．２８〜０．３８ｇ／ｃｍ^３ となる。

【００１３】 本考案の第１の方法に使用する融剤は例えば長石、石灰石、炭酸マグネシウム 、リン酸石灰、酸化鉛、硼酸、硼砂、炭酸ソーダ、硝酸ソーダー、酸化亜鉛など いずれか１種または２種以上を添加する。セラミックス組成物とはＢ_２Ｏ_３、Ｓ ｉＯ_２、ＧｅＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ａｓ_２Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３ 、Ｐ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_５、ＳＯ_３などの酸性酸化物にＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、ＣａＯ 、ＭｇＯなどの塩基性酸化物やＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、Ｔｉ Ｏ_２などを添加したものが含まれる。例えばＳｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３、Ｓ ｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ、ＳｉＯ_２−Ｋ_２Ｏ−ＣａＯ、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２ −Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−Ｂ_２Ｏ_３、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−ＣａＯ−Ｂ_２ Ｏ_３、ＣａＯ−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｆｅ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３− Ｋ_２Ｏ等のいずれか１種又は２種以上あるいは／又は天然素材のカオリン、可塑 性粘土（蛙目粘土、木節粘土、ボールクレー等）、セリサイト、陶石、ロウ石、 ベントナイト、珪石、シャモット、長石、石灰石、マグネサイト、ドロマイト、 珪灰石、滑石、骨灰等いずれか１種または２種以上配合して使用する。

【００１４】 ガラス質軽量骨材は細目、中目、荒目を粒度調整し、１００重量部に対し、融 剤となる材料を含むセラミックス組成物を１０〜３００重量部加える。融剤とな る材料を含むセラミックス組成物が５重量部以下では充分な結合ができずガラス 質軽量骨材間の固着強度が上がらない。又３００重量部以上では軽量パネル中の 溶融体が多すぎて毛細管状の空気流通孔ができなくなる。

【００１５】 軽量パネルは、強度の高いガラス質軽量骨材同士が接合し、この部分が融剤と なる材料を含むセラミックス組成物の溶着体で固着されているためきわめて軽量 で、軽量パネルの比重は０．４〜０．６ｇ／ｃｍ^３となる。又成形時に１０〜５ ００ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧するため軽量パネルは緻密になり強度も高く圧縮強度 は１００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上になる。

【００１６】 本考案における軽量パネルの第１の方法はガラス質軽量骨材と融剤となる材料 を含むセラミックス組成物が主要構成材であるが、この他に水系バインダーと水 を添加し必要に応じて性状向上を図るため分散剤として各種の界面活性剤、抗菌 ・抗かび剤、増粘剤、安定剤等の混和剤や無機質体質顔料などを用いても良い。

【００１７】 本考案の第２の方法に使用するアルカリ金属珪酸塩水溶液は優れた強固なガラ ス状膜を形成するもので一般式はＭ_２Ｏ・ｍＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏで表わされ、ア ルカリ金属Ｍの種類はナトリウム、カリウム、リチウムなどがあり特殊なものと して第４級アンモニウム塩がある。

【００１８】 ガラス質軽量骨材にアルカリ金属珪酸塩水溶液とポルトランドセメントを加え ることによってポルトランドセメントがアルカリ金属珪酸塩水溶液の硬化剤とし て有効に作用し硬化時間を短縮し、成形後のハンドリングを容易にすることがで き、又水は本組成物の流動性を調整し成形型枠等への打設を容易にすることがで きる。ポルトランドセメントは硬化剤としてアルカリ金属珪酸塩水溶液を短時間 に硬化させた後、ポルトランドセメントの水和反応による硬化によって長期的に 安定した硬化体を成形することができるのである。

【００１９】 本考案の第２の方法はガラス質軽量骨材をアルカリ金属珪酸塩水溶液とポルト ランドセメントによって成形硬化させた後１〜１０時間養生後３００〜７００℃ の低温で焼成することによってアルカリ金属珪酸塩の硬化部を水に不溶性の安定 した溶融体とし、さらに軽量パネル板中に無数の微少気泡による空洞を形成せし めることができる。

【００２０】 アルカリ金属珪酸塩水溶液はガラス質軽量骨材１００重量部に対して４０〜２ ００重量部加える。４０重量部以下でははガラス質軽量骨材同士を点接合により 固着させ短時間で充分な強度を発現し得ない。２００重量部以上では固化部が多 くなり、ガラス質軽量骨材の点接合以外の部分に無数の毛細管状の空気流通孔を 存在せしめることができなくなる。

【００２１】 ポルトランドセメントはガラス質軽量骨材１００重量部に対して５０〜３００ 重量部加える。ポルトランドセメントは、アルカリ金属珪酸塩水溶液の硬化剤と して用いると共にアルカリ金属珪酸塩水溶液の硬化及び溶融体成形後水和反応に よる長期の安定した硬化体を形成せしめるためには５０重量部では充分な硬化が 発揮できず、３００重量部以上ではガラス質軽量骨材の点接合以外の部分に無数 の毛細管状の空気流通孔を存在せしめることができなくなる。

【００２２】 軽量パネルの表面に白色度を要求する場合は、ポルトランドセメントの代わり に白色セメントを用いることもできる。

【００２３】 水は組成物の流動性を高め作業性、成形性を向上させるばかりでなくポルトラ ンドセメントの水和反応にも有効に作用するのである。組成物の性状向上及び軽 量パネルの物性向上を図るため以上の他に分散剤、増粘剤、抗菌・抗かび剤、安 定剤、その他の混和剤、無機質体質顔料などを添加してもよい。

【００２４】 軽量パネルは所定形状の型枠に組成物を混練して打設しプレス等により加圧成 形するか、コンベア上に組成物を供給しロールによる加圧を行ない、連続的に成 形することも可能である。加圧成形後１〜１０時間養生した後３００〜７００℃ の低温で焼成する。

【００２５】 軽量パネルは、強度の高いガラス質軽量骨材同士が接合し、この部分がアルカ リ金属珪酸塩水溶液の溶融体とポルトランドセメントの硬化体で固着されている ためきわめて軽量で、その比重は０．４〜０．６（ｇ／ｃｍ^３）である。又成形 時に５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧するため発泡セラミック成形板は緻密に なり強度も高くなる。

【００２６】 ガラス質軽量骨材同士を加熱してガラス質軽量骨材自身を融着させ点接合させ る本考案の第３の方法は、ガラス質軽量骨材を所定の型枠に充填し、５０〜５０ ０ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧する。所定の型枠は軽量パネルの寸法形状によって異な るものであり、又型枠は取り外しが容易にできるものであれば良く特にその材質 は問わない。加圧力は、１００〜３００ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲がより好適に使用 される。

【００２７】 ガラス質軽量骨材同士を点で接合させこれを強固に融着結合させるのである。 空き瓶を粉砕したカレットの微粉砕粒子を加熱発泡させるのは常法による例えば 縦型の流動焙焼炉などで容易に焼成発泡せしめることができこの場合の加熱発泡 温度は７００〜１０００℃である。ガラス質軽量骨材同士を点で接合させこれを 融着接合させるための加熱融着温度は６００〜９００℃である。ガラス質軽量骨 材の融点は約８００℃でこの温度以上では液体である。ガラス質軽量骨材が固体 でも液体でもない範囲の軟化温度近傍を異状帯と言いこの温度領域が発泡温度及 び融着温度なのである。融着温度は発泡温度よりは低温とする。融着温度を高く するとガラス質軽量骨材の表皮に傷を生ぜしめるからである。この傷を生じさせ ずに完全に各ガラス質軽量骨材同士を融着接合する。

【００２８】 軽量パネルは、強度の高いガラス質軽量骨材同士が融着結合されているので、 きわめて軽量である。発泡セラミック成形板の比重は０．４〜０．６ｇ／ｃｍ^３ となる。発泡セラミック成形板は非常に緻密になり強度も高くなる。

【００２９】 軽量パネルは無数の網の目状に張りめぐらされた毛細管状の空気流通孔を有し 僅か１ｋｇｆ／ｃｍ^３程度の低い空気圧でも空気は軽量パネルの表面から流れる 。すなわち表面からの空気は軽量パネルの裏面のみならず軽量パネルの四周に迄 流れる。特に高熱空気の場合は表面から大部分が上方及び左右方向に流れ軽量パ ネルの上端及び左右端から放散するため裏面温度は上昇しない。

【００３０】 このため本考案になる軽量パネル表面に火炎がかかっても火炎による高熱の空 気は、軽量パネル全体に均等に流れる。従って裏面温度の上昇は少なく軽量パネ ル全体が放熱板として作用するのである。

【００３１】 軽量パネルを水平に置きその表面に水を滴下した場合、滴下された水は即座に 吸収することができる。即ち軽量パネル中に網の目の如く張りめぐらされた毛細 管状の空気流通孔に滴下された水はただちに流れ吸収されるのである。そしてこ の吸収された水は水平方向に流れ次第に下方に向かって流れるため裏面に直ちに 貫通することはない。水は軽量パネルの毛細管状空気貫通孔に流れ、吸水量は軽 量パネルの６０〜７０％位になる。軽量パネルが吸収した水が凍結しても膨張圧 は四周に均一に拡散するため凍結によって亀裂の発生することはない。

【００３２】 本考案における第３の方法の軽量パネルはガラス質軽量骨材を所定の形状を有 する型枠に充填し加圧後型枠を取りはずし加熱融着する。このため軽量パネルは 使用するガラス質軽量骨材を粒度調整によって加圧成形するのみで緻密で密実な 形態を保持することができるので特に加熱融着前の形状保持を維持せしめるため のバインダー等は原則として必要としない。しかし型枠の形状等によっ形態保持 が困難な場合は水系バインダーと水を添加してもよく、又必要に応じて性状向上 を図る目的で分散剤、増粘剤、各種の界面活性剤、その他抗菌・抗かび剤、安定 剤等の混和剤や無機質体質顔料などを用いても良い。

【００３３】

【実旋例】

以下本考案の実施例について詳述する。

【００３４】 実施例１ ガラス質軽量骨材１００重量部と融剤となる材料を含むセラミック ス組成分３０重量部に混和剤として分散剤、増粘剤、安定剤等を１．２重量部を 攪拌してこれに水系バインダー２重量部と水３０重量部を加えた組成物を充分混 練した後型枠に打設して板状とし３００ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧成形した。加圧成 形後常温で６０分養生し７００℃で２５分焼成し軽量パネルを作製した。

【００３５】 軽量パネルの寸法は３５０×６００×５０ｍｍである。ガラス質軽量骨材は細 目１０重量部、中目２０重量部、荒目３０重量部に粒度調整したものを使用した 。水系バインダーとして使用したのはポリエチレングリコールである。融剤とな る材料を含むセラミックス組成物はＳｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯからなるガラス 粉末とカオリン及びボールクレーをほぼ等量ずつとしたものを１００重量部に融 剤として硼砂及び長石各２０重量部ずつ加えたものを使用した。

【００３６】 実施例２ ガラス質軽量骨材１００重量部とアルカリ金属珪酸塩水溶液８０重 量部、ポルトランドセメント１５０重量部、水６０重量部に混和剤として分散剤 、安定剤等を１．２重量部を加えた組成物を充分混練した後型枠に打設して板状 とし３００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で加圧成形した。加圧成形後常温で２時間養生 した後５４０℃で２５分焼成し軽量パネルを作製した。

【００３７】 軽量パネルの寸法は３５０×６００×５０ｍｍである。ガラス質軽量骨材は細 目１０重量部、中目２０重量部、荒目３０重量部に粒度調整したものを使用した 。アルカリ金属珪酸塩水溶液は市販のＮａ_２Ｏ ９．４重量％、ＳｉＯ_２ ２９ ．４重量％よりなる珪酸ソーダ水溶液を用いた。

【００３８】 実施例３ ガラス質軽量骨材を３５０×６００×５０ｍｍからなる型枠に充填 し２００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力を加え成形後型枠を取りはずし次の条件で加熱融 着した。昇温及び下温時間６０℃／ｍｉｎ、最高温度７５０℃で１ｍｉｎ保持し た。

【００３９】 ガラス質軽量骨材は細目１０重量部、中目２０重量部、荒目３０重量部に粒度 調整したものを使用した。型枠はアルミナ系耐火ボード面に鉄製でコーナーを着 脱自在とした四周壁を用いたものでこの型枠内にガラス質軽量骨材を充填加圧後 鉄製四周壁を取りはずしアルミナ系耐火ボードごと加熱炉に入れ加圧融着せしめ た。

【００４０】 本考案の３方法により作製した各軽量パネルはいずれも３５０×６００×５０ ｍｍでその比重はガラス質軽量骨材の破壊が全くないため、０．４０〜０．５０ の範囲できわめて軽量である。圧縮強度はいずれも１００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で ガラス質軽量骨材が完全に点接合することによって充分な強度を発現することが できたのである。

【００４１】 軽量パネル表面から裏面に向けて空気圧１ｋｇｆ／ｃｍ^２で空気を当てた場合 表面から裏面へ空気が透過するかどうか試験をした結果、いずれも内部にミクロ ン単位の微細な毛細管状の空気流通孔が生成しているため空気は透過した。

【００４２】 各供試体にガスバーナーの火炎先端を当てて裏面の温度を測定した。ガスバー ナーの先端は約１２００℃で火炎照射時間は１０分である。各実施例の軽量パネ ルはいずれも火炎により上昇した空気は軽量パネル全体に広がり裏面の温度上昇 はきわめて低い。

【００４３】

【考案の効果】

以上述べた如く本考案に係る軽量パネルは、高強度のガラス質軽量骨材を使用 することによって軽量にしてしかも強度が高く空気を流通するミクロン単位の微 細な毛細管状の空気流通孔が網の目の如くに張りめぐらされる。軽量パネルは空 気は貫通するが水は貫通せず吸水性能がきわめて高く、吸水した水は外部に滲み 出ることはなく自然に蒸発散する。このため軽量パネルを水平に置いて表面から 水を滴下しても裏画から軽量パネルの飽和吸水量迄垂れ落ちることはない。又断 熱性能に優れ火炎に対して裏面の温度上昇がきわめて低い優れた軽量パネルであ り各種建築部材はもとよりフィルター、散気板等にも好適に使用できるものであ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１による軽量パネルの斜視図

【図２】実施例１の軽量パネル部分拡大図

【符号の説明】

１．軽量パネル ２．ガラス質軽量骨材 ３．融着による点接合 ４．毛細管状の空気流通孔

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 空き瓶を破砕したカレットを微粉砕し、
   焼成・造粒したガラス質軽量骨材１００重量部と融材と
   なる材料を含むセラミックス組成分１０〜３００重量部
   からなる組成物を混練し、型枠に打設して加圧成形後７
   ００〜１３００℃で焼成することを特徴とする軽量パネ
   ル。
2. 【請求項２】 請求項１記載のガラス質軽量骨材１００
   重量部にアルカリ金属珪酸塩水溶液４０〜２００重量
   部、ポルトランドセメント４０〜３００重量部及び水２
   ０〜１５０重量部からなる組成物を混練し、型枠に打設
   して加圧成形後３００〜７００℃で焼成することを特徴
   とする請求項１記載の軽量パネル。
3. 【請求項３】 請求項１記載のガラス質軽量骨材を所定
   の型枠に充填後加圧し７００〜１２００℃で加熱融着す
   ることを特徴とする請求項１記載の軽量パネル。