JP3652968B2

JP3652968B2 - Insulating incombustible material, method for manufacturing the same, and construction method for insulative incombustible wall

Info

Publication number: JP3652968B2
Application number: JP2000230609A
Authority: JP
Inventors: 一義岡本
Original assignee: スチライト工業株式会社
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: JP2002038619A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、断熱材、吸音材等として使用される断熱性不燃材及びその製造方法ならびに断熱性不燃壁の施工法、特に一般建築物などの断熱材や吸音材として好適に用いられる、断熱性不燃材及びその製造方法ならびに断熱性不燃壁の施工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、各種建築物における断熱材または吸音材としては、ウレタンフォームやスチレンフォーム等の有機発泡材や、水硬性セメントに配合した金属アルミニウム粉を発泡させた無機発泡材等が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記先行技術による場合、次のような問題があった。即ち、有機発泡材は、断熱性、吸音性に優れかつ軽量であるという長所がある反面、燃えやすいという欠点を有している。
【０００４】
例えば、一般建築物などに断熱材や防音材として使用される場合、その施工工程において、火花等の着火源等により有機発泡材が燃えて火災が発生することがあり、これにより負傷者あるいは死者が発生する事態に至ることもあることから、不燃性に優れた断熱材や防音材の開発が強く望まれていた。
【０００５】
一方、金属アルミニウム粉の発泡を利用した無機発泡材は、防火性は良好であるが、高倍率の発泡を意図して金属アルミニウム粉を多量に使用すると、爆発する恐れがありかつ急激に硬化するために、高倍率の発泡や発泡倍率の調節が困難であるという問題点があった。そのため、このような無機発泡材では、発泡倍率が３倍程度のものしかできず、断熱性、吸音性が不十分であった。
【０００６】
この発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、断熱性、吸音性に優れるとともに、不燃性に優れた断熱性不燃材及びその製造方法ならびに断熱性不燃壁の施工法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者は、有機発泡材の有する優れた断熱性、吸音性と、セメント硬化体の有する優れた不燃性とを両立させるには、両材料の微小レベルでの複合化が必要であるとの着想のもとに、有機発泡材とセメント硬化体の微小レベルでの複合化を種々鋭意研究した結果、発泡ポリウレタンとセメント硬化体のある特定の複合化により、具体的には、水により発泡硬化して発泡ポリウレタンを形成するウレタン原料と水和硬化するセメント原料と水とを、ある特定の配合形態で配合させることにより、微小レベルでの複合化が可能となって前記両特性の両立を図り得ることを見出した。
【０００８】
上記ウレタン原料及びセメント原料は、ともに水が加えられることにより硬化するものであるが、予め両原料を混合してから水を加える場合には、両原料を混合した時点でセメント原料が有する若干の保有水によりウレタン原料の一部が硬化して発泡ポリウレタンとなってセメント原料表面を覆ってしまうこと、更にはこれに水を加えても、ウレタン原料は発泡硬化するものの、セメント原料はその表面を前記発泡ポリウレタンにほとんど被覆されてしまっているので、セメント原料はもはや水と接触することができずに、セメント原料はほとんど硬化せず、従って発泡ポリウレタンとセメント硬化体が微小レベルで複合化された複合体は得られず、得られた材料は燃えやすく不燃材料として使用し得ないものであり、また強度も不十分であった。
【０００９】
また、ウレタン原料と水を先に混合する場合には、ウレタン原料の発泡硬化の速度が速く、発泡ポリウレタンのマトリックスが先行して形成されてしまうため、もはやセメント原料を加えても両者の微小レベルでの複合化は達成し得ないものであり、得られた複合体は、燃えやすく強度的にも弱いものであった。
【００１０】
そこで、予めセメント原料と水を先に混合してセメント粒子表面が水で覆われた状態にあるセメントスラリーを形成させた後、該セメントスラリーとウレタン原料とを混合して、セメント原料とウレタン原料の一体硬化を試みたところ、セメントスラリーの水により前記ウレタン原料が発泡硬化するとともに前記セメントが水和硬化されて、前記組成物とセメントとが微小レベルで一体に複合硬化されて、優れた断熱性、吸音性と優れた不燃性の両立が可能となるとともに、優れた強度が得られることを見出すに至り、本発明を完成したものである。
【００１１】
すなわち、この発明にかかる断熱性不燃材は、発泡ポリウレタンと、該発泡ポリウレタンのマトリックス中に均一に分散された水和反応により硬化したセメント粒子と、前記水和反応によりセメント粒子表面に成長したエトリンジャイト針状結晶とからなり、かつ、前記エトリンジャイト針状結晶が前記発泡ポリウレタンのマトリックス中に侵入するとともに、前記エトリンジャイト針状結晶の一部が近接するセメント粒子表面に成長したエトリンジャイト針状結晶の一部と相互に物理的結着されることによりセメント粒子が相互に結合された態様で、前記発泡ポリウレタンと一体化されていることを特徴とするものである。
【００１２】
このように、発泡ポリウレタンとセメント粒子とが微小レベルで一体に複合化されているから、優れた断熱性、吸音性と優れた不燃性が確保される。また、針状結晶が発泡ポリウレタンのマトリックス中に侵入するアンカー効果により、発泡ポリウレタンとセメント粒子とが強固に一体化されて、十分な強度が付与される。
【００１３】
また、この発明にかかる断熱性不燃材の製造方法は、ポリイソシアネートと分子内に２個以上の活性水素基を有する化合物とを含有してなるウレタン原料組成物と、
該組成物１００重量部に対して、水硬性セメント５〜３００重量部と水１〜３００重量部とからなるセメントスラリーと、
を混合して得られる混合物を型枠内に充填し、前記セメントスラリーの水分によって、前記ウレタン原料組成物を発泡硬化させるとともに前記セメントを水和により硬化させ、該水和反応によりセメント粒子表面にエトリンジャイト針状結晶を成長させて、前記ウレタン原料組成物とセメントとを一体に硬化させて成形することを特徴とするものである。
【００１４】
セメント粒子表面が水で覆われた状態にあるセメントスラリーとウレタン原料組成物とを混合して得られる混合物が用いられるから、セメントスラリーの水分によって、ウレタン原料組成物とセメント粒子とが微小レベルで分散された状態で、ウレタン原料組成物の発泡硬化およびセメント粒子の水和硬化が進行されて、発泡ポリウレタンとセメントとが微小レベルで一体に複合硬化される。
【００１５】
また、この発明にかかる断熱性不燃壁の施工法は、ポリイソシアネートと分子内に２個以上の活性水素基を有する化合物とを含有してなるウレタン原料組成物と、
該組成物１００重量部に対して、水硬性セメント５〜３００重量部と水１〜３００重量部とからなるセメントスラリーと、
を混合して混合物を得、該混合物を壁面等の被施工面に塗布して、前記セメントスラリーの水分によって、前記ウレタン原料組成物を発泡硬化させるとともに前記セメントを水和により硬化させ、該水和反応によりセメント粒子表面にエトリンジャイト針状結晶を成長させて、前記ウレタン原料組成物とセメントとを一体に硬化させて、被施工面に断熱性不燃層を形成することを特徴とするものである。
【００１６】
上記同様に、ウレタン原料組成物とセメント粒子とが微小レベルで分散された状態で、両者の硬化が進行されて、発泡ポリウレタンとセメントとが微小レベルで一体に複合硬化される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明における水硬性セメントは、不燃性と機械的強度を発現させることを目的として配合されるものである。水硬性セメントとしては、特に限定されるものではないが、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、耐硫酸塩ポルトランドセメント、白色セメント等の最も一般的に用いられるポルトランドセメントの他、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等の混合セメント、アルミナセメント、超速硬セメント、コロイドセメント、油井セメント等の特殊セメント、水硬性石灰、ローマンセメント、天然セメントなどが挙げられる。
【００１８】
この発明において、発泡ポリウレタンは、ポリイソシアネートと、分子内に２個以上の活性水素基を有する化合物とを含有してなるウレタン原料組成物が、少なくとも水を発泡剤として発泡硬化して得られるものであり、このような発泡構造により優れた断熱性、吸音性等が付与されるものである。
【００１９】
上記ポリイソシアネートとしては、分子内に２個以上のイソシアネート基を有するものであれば特に限定されず、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート（ポリメリックＭＤＩ）、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、水添キシリレンジイソシアネート（水添ＸＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）等が挙げられる。これらポリイソシアネートは単独で使用しても良いし、２種以上併用して使用することもできる。
【００２０】
上記分子内に２個以上の活性水素基を有する化合物としては、特に限定されるものではないが、例えばポリオール、ポリアミン等が挙げられる。
【００２１】
中でもポリオールが好適に用いられ、このようなポリオールとして、特に限定されるものではないが、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルポリオールや、ポリエステルポリオール、エチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールあるいはこれらの変性体、などを挙げることができる。もちろん、これらポリオールは単独でも２種以上の併用でも使用できる。
【００２２】
この発明において、断熱性不燃材または断熱性不燃層を形成するための材料としては、ウレタン原料組成物、水硬性セメント、水が必須成分であるが、前述した理由から、水硬性セメントと水からなるセメントスラリーを作製し、このセメントスラリーとウレタン原料組成物を混合して得られる混合物を使用する必要がある。
【００２３】
この際、ウレタン原料組成物１００重量部に対して、水硬性セメント５〜３００重量部と水１〜３００重量部とからなるセメントスラリーを混合する必要がある。水硬性セメントの配合量が５重量部未満では、十分な不燃性が得られず、材料強度も低下する。一方水硬性セメントの配合量が３００重量部を超えると、十分な断熱性が得られない。また、水の配合量が１重量部未満では、水硬性セメントが十分に硬化しないため、十分な材料強度が得られず、一方３００重量部を超えると、セメントの硬化を完了させるのに必要となる養生期間が大きく延伸されてしまう。中でも、ウレタン原料組成物１００重量部に対して、水硬性セメント３０〜２００重量部と水３０〜２００重量部とからなるセメントスラリーを混合するのが好ましく、より好ましくはウレタン原料組成物１００重量部に対して、水硬性セメント５０〜１２０重量部と水５０〜１２０重量部とからなるセメントスラリーを混合する。
【００２４】
しかして、上記セメントスラリーとウレタン原料組成物を所定量混合して得られる混合物を型枠内に充填すれば、セメントスラリーの水分によって、ウレタン原料組成物が発泡硬化するとともに、水硬性セメントも水和により硬化し、ウレタン原料組成物と水硬性セメントとを一体に硬化させることができる。この時、ウレタン原料組成物の硬化は、通常１０〜３０分程で完了して、発泡ポリウレタンが得られる。一方、水硬性セメントの硬化はほぼ同時に開始されるものの、その硬化が完了するまでの養生期間は、通常２０〜４０日程度である。
【００２５】
このようにして得られる断熱性不燃材は、図１に示すように、水和反応により硬化したセメント粒子が、発泡ポリウレタンのマトリックス中に均一に分散されている。そして、水和反応によりセメント粒子表面に成長したエトリンジャイト針状結晶が発泡ポリウレタンのマトリックス中に突き刺さるように侵入しているから、そのアンカー効果により発泡ポリウレタンとセメント粒子とが強固に一体化されて、十分な強度が付与される。さらに、前記エトリンジャイト針状結晶の一部が近接するセメント粒子表面に成長したエトリンジャイト針状結晶の一部と相互に物理的結着されることにより、これらセメント粒子が発泡ポリウレタンマトリックス中において３次元網目状に結合されているから、一段と優れた強度が付与されるものである。そして、このように発泡ポリウレタンとセメント粒子とが微小レベルで一体に複合化されているから、発泡ポリウレタンの有する優れた断熱性、吸音性と、セメント硬化体の有する優れた不燃性の両立が可能となったものである。
【００２６】
また、断熱性不燃壁の施工に際しては、前記同様のセメントスラリーとウレタン原料組成物を所定量混合して得られる混合物を、壁面等の被施工面に塗布し、硬化させて被施工面に断熱性不燃層を形成すれば良い。前記同様に、セメントスラリーの水分によって、ウレタン原料組成物と水硬性セメントとを一体に硬化させることができ、得られる断熱性不燃壁は、発泡ポリウレタンとセメント粒子とが微小レベルで一体に複合化されているので、優れた断熱性、吸音性が得られるとともに、優れた不燃性が得られる。加えて、材料強度にも優れる。
【００２７】
上記において、ウレタン原料組成物とセメントスラリーとをノズル先端から混合させながら噴射して被施工面に吹き付けるのが望ましい。これにより、別工程でウレタン原料組成物とセメントスラリーとを混合する必要がなくなるから、工程数削減による製造コストの低減を図ることができるのみならず、ノズル先端から混合させながら噴射するので、短時間で極めて均質に混合することができ、さらにはノズル先端から噴射して被施工面に吹き付けるので、施工時間を大幅に短縮することができる。
【００２８】
なお、この発明の製造方法および施工法において、ウレタン原料組成物とセメントスラリーとを混合して得られる混合物には、ウレタン原料組成物の発泡硬化反応およびセメントの水和硬化反応を阻害しない範囲で、各種添加剤を適宜配合することができる。また、この発明の断熱性不燃材には、諸性質の向上を目的として、断熱性不燃材の特性を阻害しない範囲で、各種添加剤を含有させることもできる。
【００２９】
この発明の断熱性不燃材および断熱性不燃壁は、一般建築物などの断熱材や吸音材として好適に使用できるが、使用形態は特に限定されるものではない。更に、この発明は、断熱材や吸音材に限らず、軽量構造材等としても構成することができる。
【００３０】
【実施例】
次に、この発明の具体的実施例について説明する。
【００３１】
＜使用材料＞
ウレタン原料組成物…ジフェニルメタンジイソシアネートとポリプロピレングリコールの等モル混合物
水硬性セメント…ポルトランドセメント
水
＜実施例１＞
ポルトランドセメント６０重量部と水４０重量部とを混合してセメントスラリーを得た。このセメントスラリーと上記ウレタン原料組成物とをノズル先端から重量混合比１００：１００で混合させながら噴射して建築物の壁面に吹き付けて硬化させ、該壁面に断熱性不燃層を形成した。
【００３２】
＜実施例２＞
ポルトランドセメント１０重量部と水５重量部とを混合してセメントスラリーを得た。このセメントスラリーと上記ウレタン原料組成物とをノズル先端から重量混合比１５：１００で混合させながら噴射して建築物の壁面に吹き付けて硬化させ、該壁面表面に断熱性不燃層を形成した。
【００３３】
＜実施例３＞
ポルトランドセメント２５０重量部と水２９０重量部とを混合してセメントスラリー５４０重量部を得た。このセメントスラリー５４０重量部と上記ウレタン原料組成物１００重量部とを混合して得られる混合物を型枠内に充填した。充填後養生させることにより、前記混合物を完全に硬化させ、所定形状の断熱性不燃材を得た。
【００３４】
＜実施例４＞
ポルトランドセメント９０重量部と水６０重量部とを混合してセメントスラリー１５０重量部を得た。このセメントスラリー１５０重量部と上記ウレタン原料組成物１００重量部とを混合して得られる混合物を型枠内に充填した。充填後養生させることにより、前記混合物を完全に硬化させ、所定形状の断熱性不燃材を得た。
【００３５】
＜比較例１＞
表１に示す割合で材料を混合した以外は、実施例１と同様にして建築物の壁面に断熱性不燃層を形成した。
【００３６】
＜比較例２＞
表１に示す割合で材料を混合した以外は、実施例３と同様にして断熱性不燃材を得た。
【００３７】
＜比較例３＞
予めウレタン原料組成物１００重量部とポルトランドセメント９０重量部とを混合し、これに水６０重量部を混合して得られる混合物を型枠内に充填した。充填後養生させることにより、前記混合物を完全に硬化させ、所定形状の断熱性不燃材を得た。
【００３８】
＜比較例４＞
上記ウレタン原料組成物１００重量部と水１０重量部とを混合して型枠内に充填し、発泡硬化させて所定形状の発泡ポリウレタンを得た。
【００３９】
＜試験方法および評価方法＞
上記のように作製された各材料（不燃材及び不燃層）に対し、下記に示す不燃性試験法、熱伝導率測定方法、圧縮強度試験法、比重試験法に準拠して評価を行った。その結果を表１に示す。
【００４０】
Ａ．不燃性試験法
ＪＩＳＡ１３２１−１９７５に記載の方法に基づき、各材料について基材試験、表面試験を行い、両試験共に合格と評価されるものを「合格」とし、どちらか一方又は両方が不合格と評価されるものを「不合格」とした。建築基準法において、「不燃材料」は、上記基材試験、表面試験を行い、それぞれの試験に合格したもの、と規定されているから、本実施例で「合格」と評価されるものは、建築基準法で規定される「不燃材料」となるものである。なお、表中においては合格を「○」、不合格を「×」と表記した。
【００４１】
Ｂ．熱伝導率測定方法
ＪＩＳＡ１４１３−１９７７に記載の方法に基づき、各材料について熱伝導率を測定した。
【００４２】
Ｃ．圧縮強度試験法
ＪＩＳＫ７２２０−１９９５に準拠して、各材料について圧縮試験を行い、圧縮強度を測定し、圧縮強度が１０ｋｇｆ／ｃｍ²以上であるものを「合格」とし、圧縮強度が８ｋｇｆ／ｃｍ²以上１０ｋｇｆ／ｃｍ²未満であるものを「準不合格」とし、圧縮強度が８ｋｇｆ／ｃｍ²未満であるものを「不合格」とした。「合格」と判定されるものを良とした。なお表中においては合格を「○」、準不合格を「△」、不合格を「×」と表記した。
【００４３】
Ｄ．比重試験法
１００ｍｍ（縦）×１００ｍｍ（横）×５ｍｍ（厚さ）のシートを試験片とし、この試験片の重量を測定した。重量（ｇ）÷体積（ｃｍ³）により比重を求めた（厳密には４℃の水の密度は０．９９９９７３ｇ／ｃｍ³であるが、実質的に１ｇ／ｃｍ³であるとして計算した）。
【００４４】
【表１】

【００４５】
＜評価結果＞
表１の結果から明らかなように、この発明にかかる施工法で施工された実施例１、２の断熱性不燃壁の断熱性不燃層、及びこの発明の実施例３、４の断熱性不燃材は、いずれも不燃性に優れるのみならず、熱伝導率が低くて、優れた断熱性能を具備していることを確認し得た。また、これらは軽量である上に、十分な圧縮強度を有しており、強度面においても優れている。
【００４６】
これに対し、この発明の範囲を逸脱する比較例１〜３はいずれも、不燃性か断熱性のどちらか一方に問題があり、両性能を両立し得ないものであった。また、比較例４の発泡ポリウレタンのみからなるものでは、断熱性に優れるものの、不燃性に劣っている。
【００４７】
【発明の効果】
以上のように、この発明にかかる断熱性不燃材は、水和反応により硬化したセメント粒子が、発泡ポリウレタンのマトリックス中に均一に分散されているのであるが、この水和反応によりセメント粒子表面に成長したエトリンジャイト針状結晶が発泡ポリウレタンのマトリックス中に侵入しているから、そのアンカー効果により発泡ポリウレタンとセメント粒子とが強固に一体化されて、十分な強度が付与される。さらに、前記エトリンジャイト針状結晶の一部が近接するセメント粒子表面に成長したエトリンジャイト針状結晶の一部と相互に物理的結着されて、これらセメント粒子が発泡ポリウレタンマトリックス中において３次元網目状に結合されているから、一段と優れた強度が付与される。そして、このように発泡ポリウレタンとセメント粒子とが微小レベルで一体に複合化されているから、セメント硬化体固有の優れた不燃性により、複合材料として優れた不燃性が確保されるとともに、発泡ポリウレタンの有する優れた断熱性、吸音性がそのまま維持されるものであるから、この材料に優れた断熱性、吸音性と、優れた不燃性を両立させて付与することができる。更に、この断熱性不燃材は軽量であるから、例えば建築物などの軽量構造材として使用することもできる。
【００４８】
また、この発明の断熱性不燃材の製造方法は、セメント粒子表面が水で覆われた状態にあるセメントスラリーとウレタン原料組成物とを混合して得られる混合物を用いるから、セメントスラリーの水分によって、ウレタン原料組成物とセメント粒子とが微小レベルで分散された状態で、ウレタン原料組成物の発泡硬化およびセメント粒子の水和硬化を進行させることができ、従って発泡ポリウレタンとセメントとが微小レベルで一体に複合硬化され、断熱性、吸音性に優れるのみならず、不燃性にも優れた材料を提供することができる。
【００４９】
また、この発明の断熱性不燃壁の施工法は、上記と同様に、ウレタン原料組成物とセメント粒子とが微小レベルで分散された状態で、両者の硬化を進行させることができるから、発泡ポリウレタンとセメントとを微小レベルで一体に複合硬化させることができ、断熱性、吸音性に優れるのみならず、不燃性にも優れた断熱性不燃壁を施工することができる。
【００５０】
上記において、ウレタン原料組成物とセメントスラリーとをノズル先端から混合させながら噴射して被施工面に吹き付ける場合には、別工程でウレタン原料組成物とセメントスラリーとを混合する必要がなくなるから、工程数削減によるコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる断熱性不燃材の微細構造を拡大して模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
１…発泡ポリウレタン
２…気泡
３…セメント粒子
４…エトリンジャイト針状結晶[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a heat insulating material used as a heat insulating material, a sound absorbing material and the like, a method for producing the same, and a construction method for a heat insulating non-combustible wall, and particularly used as a heat insulating material and a sound absorbing material for general buildings. The present invention relates to an incombustible material, a method for producing the same, and a method for constructing a heat-insulating incombustible wall.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a heat insulating material or a sound absorbing material in various buildings, an organic foam material such as urethane foam or styrene foam, an inorganic foam material obtained by foaming metal aluminum powder blended in hydraulic cement, or the like is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above prior art has the following problems. That is, the organic foam material has the advantages of being excellent in heat insulation and sound absorption and being lightweight, but has the disadvantage of being easily burnt.
[0004]
For example, when used as a heat insulating material or soundproofing material in general buildings, etc., in the construction process, an organic foaming material may burn due to an ignition source such as sparks, which may cause a fire. Development of a heat-insulating material and a soundproofing material excellent in incombustibility has been strongly desired because it may lead to a fatal situation.
[0005]
On the other hand, the inorganic foam material utilizing foaming of metal aluminum powder has good fireproofing properties, but if a large amount of metal aluminum powder is used with the intention of high-magnification foaming, it may explode and harden rapidly. For this reason, there has been a problem that it is difficult to adjust the foaming ratio or the foaming ratio at high magnification. Therefore, such an inorganic foam material can only have a foaming ratio of about 3 times, and has insufficient heat insulation and sound absorption.
[0006]
The present invention has been made in view of such a technical background, and provides a heat-insulating and non-flammable material excellent in heat insulation and sound-absorbing property and excellent in non-flammability, a method for producing the same, and a method for constructing a heat-resistant non-combustible wall. The purpose is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present inventor has made it possible to achieve both the excellent heat insulating property and sound absorbing property of the organic foam material and the excellent nonflammability of the hardened cement material at the micro level of both materials. Based on the idea that compounding is necessary, as a result of diligent research on the compounding of organic foam materials and hardened cement bodies at a minute level, a specific combination of foamed polyurethane and hardened cement bodies resulted in Specifically, by combining a urethane raw material that foams and cures with water to form a foamed polyurethane, a cement raw material that hydrates and cures, and water in a specific blending form, it becomes possible to combine at a minute level. It has been found that both of the above characteristics can be achieved.
[0008]
Both the urethane raw material and the cement raw material are cured by adding water. However, when water is added after mixing both raw materials in advance, the cement raw material has a slight amount when the two raw materials are mixed. Part of the urethane material is cured by the retained water and becomes a foamed polyurethane, covering the surface of the cement raw material, and even if water is added to this, the urethane raw material will foam and cure, but the cement raw material will Since the polyurethane foam is almost covered, the cement raw material can no longer come into contact with water, and the cement raw material hardly hardens, so that the polyurethane foam and the hardened cement body are combined at a minute level. No composite is obtained, and the resulting material is flammable and cannot be used as a non-combustible material, and has insufficient strength. It was.
[0009]
In addition, when the urethane raw material and water are mixed first, the foaming speed of the urethane raw material is high and the foamed polyurethane matrix is formed in advance, so even if cement raw material is added, both levels are very small. Thus, the resulting composite was inflammable and weak in strength.
[0010]
Therefore, a cement raw material and water are mixed in advance to form a cement slurry in which the cement particle surface is covered with water, and then the cement slurry and the urethane raw material are mixed to obtain a cement raw material and a urethane raw material. As a result of trying to integrally cure, the urethane raw material is foam-cured by the water of the cement slurry, the cement is hydrated and cured, and the composition and the cement are combined and cured at a minute level to provide excellent heat insulation. The present invention has been completed because it has been found that excellent compatibility can be achieved between the properties and sound absorption properties and excellent incombustibility, and that excellent strength can be obtained.
[0011]
That is, the heat-insulating incombustible material according to the present invention includes foamed polyurethane, cement particles cured by a hydration reaction uniformly dispersed in the foamed polyurethane matrix, and ettringite grown on the surface of the cement particles by the hydration reaction. A portion of the ettringite needle-like crystal that is formed on the surface of the cement particle in which the ettringite needle-like crystal penetrates into the foamed polyurethane matrix and a portion of the ettringite needle-like crystal is in proximity The cemented particles are integrated with the polyurethane foam in such a manner that the cement particles are physically bonded to each other.
[0012]
Thus, since the polyurethane foam and the cement particles are integrally combined at a minute level, excellent heat insulating properties, sound absorption properties and excellent nonflammability are ensured. In addition, due to the anchor effect of the needle-like crystals entering the foamed polyurethane matrix, the foamed polyurethane and the cement particles are firmly integrated, and sufficient strength is imparted.
[0013]
Moreover, the manufacturing method of the heat-insulating incombustible material according to the present invention includes a urethane raw material composition containing polyisocyanate and a compound having two or more active hydrogen groups in the molecule,
Cement slurry consisting of 5 to 300 parts by weight of hydraulic cement and 1 to 300 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the composition;
The mixture obtained by mixing was filled in a mold frame, the moisture of the cement slurry, the urethane raw material composition is cured by hydrating the cement with foaming hardening, the cement particle surface by hydration reaction An ettringite needle crystal is grown, and the urethane raw material composition and the cement are integrally cured and molded.
[0014]
Since a mixture obtained by mixing a cement slurry in which the cement particle surface is covered with water and a urethane raw material composition is used, the urethane raw material composition and the cement particles are at a minute level depending on the moisture of the cement slurry. In the dispersed state, foaming and curing of the urethane raw material composition and hydration and curing of the cement particles are advanced, and the foamed polyurethane and the cement are integrally cured at a minute level.
[0015]
Moreover, the construction method of the heat-insulating incombustible wall according to the present invention includes a urethane raw material composition containing polyisocyanate and a compound having two or more active hydrogen groups in the molecule,
Cement slurry consisting of 5 to 300 parts by weight of hydraulic cement and 1 to 300 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the composition;
They were mixed to obtain a mixture, and applying the mixture to the construction surface such as a wall, wherein the water content of the cement slurry, the urethane raw material composition is cured by hydrating the cement with foaming curing, water It is characterized in that ettringite needle-like crystals are grown on the surface of cement particles by a sum reaction , and the urethane raw material composition and cement are integrally cured to form a heat-insulating incombustible layer on the work surface. .
[0016]
Similarly to the above, in a state where the urethane raw material composition and the cement particles are dispersed at a minute level, curing of both proceeds, and the polyurethane foam and the cement are combined and cured integrally at a minute level.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The hydraulic cement in this invention is blended for the purpose of developing nonflammability and mechanical strength. The hydraulic cement is not particularly limited, but is most commonly used such as ordinary Portland cement, early-strength Portland cement, ultra-early strength Portland cement, moderately hot Portland cement, sulfate-resistant Portland cement, white cement, etc. In addition to Portland cement, mixed cement such as blast furnace cement, silica cement and fly ash cement, special cements such as alumina cement, super fast cement, colloid cement and oil well cement, hydraulic lime, roman cement, natural cement, etc. .
[0018]
In this invention, the foamed polyurethane is obtained by foaming and curing a urethane raw material composition containing polyisocyanate and a compound having two or more active hydrogen groups in the molecule using at least water as a foaming agent. Such a foamed structure provides excellent heat insulating properties, sound absorbing properties, and the like.
[0019]
The polyisocyanate is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups in the molecule. For example, tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymethylene polyphenyl polyisocyanate (polymeric MDI) ), Tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HMDI), isophorone diisocyanate (IPDI), xylylene diisocyanate (XDI), hydrogenated xylylene diisocyanate (hydrogenated XDI), dicyclohexylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), and the like. These polyisocyanates may be used alone or in combination of two or more.
[0020]
The compound having two or more active hydrogen groups in the molecule is not particularly limited, and examples thereof include polyols and polyamines.
[0021]
Among these, polyols are preferably used, and such polyols are not particularly limited. For example, polyether polyols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol, polyester polyols, ethylene glycol, glycerin, penta Examples include erythritol and modified products thereof. Of course, these polyols can be used alone or in combination of two or more.
[0022]
In this invention, as the material for forming the heat-insulating incombustible material or the heat-insulating incombustible layer, the urethane raw material composition, the hydraulic cement, and water are essential components, but for the reasons described above, from the hydraulic cement and water. It is necessary to use a mixture obtained by preparing a cement slurry and mixing the cement slurry and the urethane raw material composition.
[0023]
In this case, it is necessary to mix a cement slurry composed of 5 to 300 parts by weight of hydraulic cement and 1 to 300 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the urethane raw material composition. When the blending amount of the hydraulic cement is less than 5 parts by weight, sufficient incombustibility cannot be obtained, and the material strength is also lowered. On the other hand, when the blending amount of the hydraulic cement exceeds 300 parts by weight, sufficient heat insulation cannot be obtained. In addition, when the amount of water is less than 1 part by weight, the hydraulic cement does not sufficiently harden, so that a sufficient material strength cannot be obtained. On the other hand, when the amount exceeds 300 parts by weight, it is necessary to complete the hardening of the cement. The curing period will be greatly extended. Especially, it is preferable to mix the cement slurry which consists of 30-200 weight part of hydraulic cement and 30-200 weight part of water with respect to 100 weight part of urethane raw material composition, More preferably, 100 weight part of urethane raw material composition On the other hand, a cement slurry composed of 50 to 120 parts by weight of hydraulic cement and 50 to 120 parts by weight of water is mixed.
[0024]
If a mixture obtained by mixing a predetermined amount of the cement slurry and the urethane raw material composition is filled in the mold, the urethane raw material composition is foam-cured by the moisture of the cement slurry, and the hydraulic cement is also water. The urethane raw material composition and the hydraulic cement can be integrally cured by curing with the sum. At this time, curing of the urethane raw material composition is usually completed in about 10 to 30 minutes, and a polyurethane foam is obtained. On the other hand, although the hardening of the hydraulic cement is started almost simultaneously, the curing period until the hardening is completed is usually about 20 to 40 days.
[0025]
As shown in FIG. 1, the heat-insulating noncombustible material obtained in this way has cement particles hardened by a hydration reaction uniformly dispersed in a foamed polyurethane matrix. And since the ettringite needle-like crystals grown on the cement particle surface by the hydration reaction penetrate into the foamed polyurethane matrix, the foamed polyurethane and the cement particles are firmly integrated by the anchor effect, Sufficient strength is imparted. Further, a part of the ettringite needle crystal is physically bonded to a part of the ettringite needle crystal grown on the surface of the adjacent cement particle, so that the cement particle is in a three-dimensional network in the foamed polyurethane matrix. Since they are bonded together, a further excellent strength is imparted. And since the polyurethane foam and cement particles are combined at a minute level in this way, it is possible to achieve both excellent heat insulation and sound absorption properties of the polyurethane foam and excellent incombustibility of the hardened cement body. It has become.
[0026]
In addition, when constructing a heat-insulating incombustible wall, a mixture obtained by mixing a predetermined amount of the same cement slurry and urethane raw material composition is applied to a work surface such as a wall surface and cured to insulate the work surface. A flammable layer may be formed. Similarly to the above, the urethane raw material composition and hydraulic cement can be integrally cured by the moisture of the cement slurry, and the resulting heat-insulating non-combustible wall is a composite of foamed polyurethane and cement particles at a minute level. Therefore, excellent heat insulating properties and sound absorbing properties can be obtained, and excellent nonflammability can be obtained. In addition, the material strength is also excellent.
[0027]
In the above, it is desirable that the urethane raw material composition and the cement slurry are sprayed while being mixed from the tip of the nozzle and sprayed onto the work surface. This eliminates the need to mix the urethane raw material composition and the cement slurry in a separate process, so that not only can the manufacturing cost be reduced by reducing the number of processes, but also injection is performed while mixing from the nozzle tip. It is possible to mix extremely homogeneously over time, and further, spraying from the tip of the nozzle and spraying it on the surface to be constructed can greatly reduce the construction time.
[0028]
In the production method and construction method of the present invention, the mixture obtained by mixing the urethane raw material composition and the cement slurry is within a range that does not inhibit the foam hardening reaction of the urethane raw material composition and the hydration hardening reaction of the cement. Various additives can be appropriately blended. Moreover, the heat-insulating incombustible material of the present invention can contain various additives within the range not impairing the properties of the heat-insulating incombustible material for the purpose of improving various properties.
[0029]
Although the heat-insulating incombustible material and the heat-insulating incombustible wall of the present invention can be suitably used as heat-insulating materials and sound-absorbing materials for general buildings, the usage form is not particularly limited. Furthermore, the present invention can be configured not only as a heat insulating material and a sound absorbing material but also as a lightweight structural material.
[0030]
【Example】
Next, specific examples of the present invention will be described.
[0031]
<Materials used>
Urethane raw material composition: equimolar mixture of diphenylmethane diisocyanate and polypropylene glycol hydraulic cement ... Portland cement water <Example 1>
60 parts by weight of Portland cement and 40 parts by weight of water were mixed to obtain a cement slurry. The cement slurry and the urethane raw material composition were sprayed from the nozzle tip while being mixed at a weight mixing ratio of 100: 100, sprayed onto the wall surface of the building and cured, and a heat insulating incombustible layer was formed on the wall surface.
[0032]
<Example 2>
Cement slurry was obtained by mixing 10 parts by weight of Portland cement and 5 parts by weight of water. The cement slurry and the urethane raw material composition were sprayed from the nozzle tip while being mixed at a weight mixing ratio of 15: 100, sprayed onto the wall surface of the building, and cured to form a heat-insulating incombustible layer on the wall surface.
[0033]
<Example 3>
250 parts by weight of Portland cement and 290 parts by weight of water were mixed to obtain 540 parts by weight of cement slurry. A mixture obtained by mixing 540 parts by weight of the cement slurry and 100 parts by weight of the urethane raw material composition was filled in a mold. By curing after filling, the mixture was completely cured to obtain a heat insulating incombustible material having a predetermined shape.
[0034]
<Example 4>
90 parts by weight of Portland cement and 60 parts by weight of water were mixed to obtain 150 parts by weight of cement slurry. A mixture obtained by mixing 150 parts by weight of the cement slurry and 100 parts by weight of the urethane raw material composition was filled in a mold. By curing after filling, the mixture was completely cured to obtain a heat insulating incombustible material having a predetermined shape.
[0035]
<Comparative Example 1>
A heat-insulating incombustible layer was formed on the wall surface of the building in the same manner as in Example 1 except that the materials were mixed at the ratio shown in Table 1.
[0036]
<Comparative example 2>
A heat-insulating incombustible material was obtained in the same manner as in Example 3 except that the materials were mixed at the ratio shown in Table 1.
[0037]
<Comparative Example 3>
In advance, 100 parts by weight of the urethane raw material composition and 90 parts by weight of Portland cement were mixed, and a mixture obtained by mixing 60 parts by weight of water was filled in the mold. By curing after filling, the mixture was completely cured to obtain a heat insulating incombustible material having a predetermined shape.
[0038]
<Comparative example 4>
100 parts by weight of the urethane raw material composition and 10 parts by weight of water were mixed and filled into a mold, and foamed and cured to obtain a foamed polyurethane having a predetermined shape.
[0039]
<Test method and evaluation method>
Each material (noncombustible material and noncombustible layer) produced as described above was evaluated based on the following noncombustibility test method, thermal conductivity measurement method, compressive strength test method, and specific gravity test method. The results are shown in Table 1.
[0040]
A. Based on the method described in JIS A1321-1975, non-flammability test method, each material is subjected to base material test and surface test, and both tests are evaluated as passing, and either or both are rejected. Those that were evaluated as “Fail”. In the Building Standards Law, “non-combustible material” is defined as one that has passed the above-mentioned base material test and surface test and passed each test, and those that are evaluated as “pass” in this example, It will be an “incombustible material” as defined by the Building Standards Law. In the table, “OK” indicates pass and “X” indicates fail.
[0041]
B. Thermal conductivity measurement method Thermal conductivity was measured for each material based on the method described in JIS A1413-1977.
[0042]
C. In accordance with the compressive strength test method JIS K7220-1995, each material is subjected to a compressive test, the compressive strength is measured, and a compressive strength of 10 kgf / cm ² or more is regarded as “pass”, and the compressive strength is 8 kgf / cm. ^A sample having a value of ² or more and less than 10 kgf / cm ² was designated as “semi-failed”, and a sample having a compressive strength of less than 8 kgf / cm ² was designated as “failed”. Those judged as “pass” were judged as good. In the table, “PASS” is indicated as “◯”, semi-failure is indicated as “△”, and failure is indicated as “X”.
[0043]
D. Specific gravity test method A sheet of 100 mm (length) × 100 mm (width) × 5 mm (thickness) was used as a test piece, and the weight of the test piece was measured. Was determined specific gravity by the weight (g) ÷ volume (cm ³⁾ (although the density of water strictly 4 ° C. is 0.999973g / cm ^3, calculated as a substantially 1g / cm ^3).
[0044]
[Table 1]

[0045]
<Evaluation results>
As is clear from the results in Table 1, the heat-insulating incombustible layer of the heat-insulating incombustible wall of Examples 1 and 2 and the heat-insulating incombustible material of Examples 3 and 4 of the present invention constructed by the construction method according to the invention. In addition to being excellent in nonflammability, it was confirmed that the thermal conductivity was low and it had excellent heat insulation performance. In addition to being lightweight, they have sufficient compressive strength and are excellent in terms of strength.
[0046]
On the other hand, all of Comparative Examples 1 to 3 that depart from the scope of the present invention have a problem with either incombustibility or heat insulation, and both performances cannot be achieved. Moreover, although it consists of only the polyurethane foam of the comparative example 4, although it is excellent in heat insulation, it is inferior to nonflammability.
[0047]
【The invention's effect】
As described above, the heat-insulating incombustible material according to the present invention is such that cement particles hardened by hydration reaction are uniformly dispersed in the foamed polyurethane matrix. Since the grown ettringite needle-like crystals have penetrated into the foamed polyurethane matrix, the foamed polyurethane and the cement particles are firmly integrated by the anchor effect, and sufficient strength is imparted. Furthermore, a part of the ettringite needle crystal is physically bonded to a part of the ettringite needle crystal grown on the surface of the adjacent cement particle, and the cement particle is formed into a three-dimensional network in the foamed polyurethane matrix. Since it is bonded, a further excellent strength is imparted. Since the foamed polyurethane and cement particles are integrally combined at a minute level in this way, the excellent nonflammability inherent in the hardened cement body ensures excellent nonflammability as a composite material, and the foamed polyurethane. Since the excellent heat insulating property and sound absorbing property of the material are maintained as they are, this material can be provided with both excellent heat insulating property, sound absorbing property and excellent nonflammability. Furthermore, since this heat-insulating incombustible material is lightweight, it can also be used as a lightweight structural material such as a building.
[0048]
Moreover, since the manufacturing method of the heat insulating incombustible material of this invention uses the mixture obtained by mixing the cement slurry and the urethane raw material composition in which the cement particle surface is covered with water, the moisture of the cement slurry is used. In the state in which the urethane raw material composition and the cement particles are dispersed at a minute level, the urethane raw material composition can be foamed and cured and the cement particles can be hydrated and cured. It is possible to provide a material that is not only excellent in heat insulation and sound absorption, but also excellent in incombustibility, as it is compositely cured integrally.
[0049]
Also, the construction method of the heat-insulating incombustible wall according to the present invention is similar to the above, since the urethane raw material composition and the cement particles can be cured at a minute level, so that the curing of both can proceed. And cement can be integrally hardened at a minute level, and it is possible to construct a heat-insulating incombustible wall that not only has excellent heat insulation and sound absorption properties, but also has excellent incombustibility.
[0050]
In the above, when the urethane raw material composition and the cement slurry are sprayed from the nozzle tip while being sprayed and sprayed onto the work surface, it is not necessary to mix the urethane raw material composition and the cement slurry in a separate process. The cost can be reduced by reducing the number.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an enlarged microstructure of a heat insulating incombustible material according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Polyurethane foam 2 ... Bubble 3 ... Cement particle 4 ... Ettringite needle crystal

Claims

Polyurethane foam,
Cement particles hardened by a hydration reaction uniformly dispersed in the foamed polyurethane matrix;
Consisting of ettringite needle-like crystals grown on the cement particle surface by the hydration reaction,
In addition, the ettringite needle-like crystal penetrates into the foamed polyurethane matrix, and a part of the ettringite needle-like crystal is physically bound to a part of the ettringite needle-like crystal grown on the adjacent cement particle surface. A heat-insulating incombustible material characterized by being integrated with the polyurethane foam in such a manner that cement particles are bonded to each other.

A urethane raw material composition comprising a polyisocyanate and a compound having two or more active hydrogen groups in the molecule;
Cement slurry consisting of 5 to 300 parts by weight of hydraulic cement and 1 to 300 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the composition;
The mixture obtained by mixing was filled in a mold frame, the moisture of the cement slurry, the urethane raw material composition is cured by hydrating the cement with foaming hardening, the cement particle surface by hydration reaction A method for producing a heat-insulating incombustible material, comprising growing an ettringite needle-like crystal and integrally curing the urethane raw material composition and cement.

A urethane raw material composition comprising a polyisocyanate and a compound having two or more active hydrogen groups in the molecule;
Cement slurry consisting of 5 to 300 parts by weight of hydraulic cement and 1 to 300 parts by weight of water with respect to 100 parts by weight of the composition;
They were mixed to obtain a mixture, and applying the mixture to the construction surface such as a wall, wherein the water content of the cement slurry, the urethane raw material composition is cured by hydrating the cement with foaming curing, water A heat-insulating incombustible layer characterized in that an ettringite needle-like crystal is grown on the surface of cement particles by a sum reaction and the urethane raw material composition and the cement are integrally cured to form a heat-insulating incombustible layer on the work surface. Wall construction method.

The construction method of the heat-insulating incombustible wall according to claim 3, wherein the urethane raw material composition and the cement slurry are sprayed while being mixed from the tip of a nozzle and sprayed onto a construction surface.