JP4462929B2 - 弾性無機発泡体 - Google Patents

Description

本発明はアルミノシリケートを基礎とする弾性無機発泡体（フォーム）、及びその製造方法に関する。

ポリスチレン、ポリオレフィン及びポリウレタンに基づく有機発泡体（フォーム）は、断熱材及び防音材として非常に有用であるが、比較的容易に引火するので多くの用途に不適当である。ＢＡＳＯＴＥＣＴ、はＢＡＳＦ ＡＧ製のメラミン−ホルムアルデヒド樹脂であり、その連続気泡と低密度の結果として高い弾性を有しており、取り扱いと処理において大きな優位性を保っている。弾性メラミン−ホルムアルデヒド発泡体は容易には引火しないが、なお可燃性であり、そのためにＤＩＮ４１０２に準拠する防火等級Ａの条件には適合しない。これらの条件は、本来的には、無機主成分を有する発泡体に適合する。しかし、現在まで知られているあらゆる無機発泡体は、比較的高密度であり、そのために弾性ではない。さらに、その大半は、例えば建設現場で中空の空間へ成分を直接に注入し、発泡させ、そこで硬化させることにより製造される現場発泡体（インサイチューフォーム）である。

ＤＥ−Ａ２１６５９１２は、揮発性有機発泡剤を使用して、シリケート水溶液を酸放出性硬化剤とともに発泡させ、硬化させる発泡体の製造方法を記載している。その連続気泡発泡体の密度は、２０〜９００ｇ／ｌの範囲で変化する。この実施例で報告されている最低密度は、４０ｇ／ｌである。弾性発泡体には言及がない。

ＤＥ−Ａ３２４４５２３は、アルカリ金属シリケート溶液を過圧下で液化発泡気体及び硬化剤溶液と混合することによる現場発泡体の製造方法を記載している。使用される硬化剤は、酸放出性カルボン酸エステルであり； 実施例で報告されている最低密度は４０ｇ／ｌである。いずれの文献も、実際に使用する場合に十分でない防湿性の純粋なシリケート発泡体を記載している。

ＤＥ−Ａ３６１７１２９も同様に現場発泡体の製造方法を記載している。記載されている方法において、シリケート水溶液は、化学反応において生成された気体生成装置からの気体（例、過酸化水素）を使用して、硬化剤の存在下で発泡される。使用される硬化剤には、特に、アルカリ金属アルミネートが含まれる。現場発泡体の密度は、３０〜１０００ｇ／ｌの範囲にある。

ＷＯ８９／０５２８５によれば、セラミック組成物が、アルカリ金属シリケート、アルカリ金属アルミネート、耐火(refractory)セラミック材料及びアルミニウム粉末（発泡剤として作用するために水素ガスを発生する）の混合物水溶液を発泡させることにより製造される。セラミック組成物の密度は、５００ｇ／ｌ程度である。

最後に、ＥＰ−Ａ４０７９２１によれば、アルカリ金属水ガラス及びフィラー（例、酸化アルミニウム）の混合物を、化学的発泡剤、好ましくはアゾジカルボンアミドを使用して発泡し、５０〜５００の範囲の密度を有する連続気泡硬化発泡体を得る。

ＤＥ−Ａ２１６５９１２ ＤＥ−Ａ３２４４５２３ ＷＯ８９／０５２８５ ＥＰ−Ａ４０７９２１

本発明の目的は、不燃性で防湿性であるのみならず、良好な弾性を有し、そのために処理及び取り扱いが容易にできる無機発泡体を提供することにある。これは主に連続気泡であり、そのため防音材としても好適となる。現場発泡体と比較して、所定の３次元形状、例えばブロック、シート又は規則正しい粒子の形状を有する。

本発明者等はこの目的が、ＳｉＯ_２：Ａｌ_２Ｏ_３のモル比が２０：１〜１：１の範囲であって密度が２５ｇ／ｌ未満である、連続気泡性アルミノシリケート基礎無機発泡体によって達成されることを見いだした。本発明の発泡体の弾性は、比較的容易に変形される薄い気泡壁から主になっていて、低い密度を有する連続気泡発泡のためであると想定される。ＳｉＯ_２：Ａｌ_２Ｏ_３のモル比は１０：１〜２：１が好ましく、発泡体の密度は２０ｇ／ｌ以下、特に８〜１８ｇ／ｌが好ましい。連続気泡の割合は、ＤＩＮ ＩＳＯ ４５９０に従って測定され、５０％以上、特に８０％以上が好ましい。

本発明の発泡体を、種々の方法で建築物及び建設産業並びに自動車構造物の断熱材及び防音材に使用可能であり、例えば家屋の構造物の断熱材に、またはエンジン区画室の防音材として使用可能である。

好ましい実施の態様において、本発明の発泡体は、アルカリ金属シリケートの水溶液とアルカリ金属アルミネートの水溶液とを、２０：１〜１：１のモル比で、揮発性有機発泡剤及び界面活性剤の存在下で反応させ、この反応の間に発泡させることによって製造する。

アルカリ金属シリケートは、Ｍｅ_２Ｏ／（ＳｉＯ_２）_２−４の式を有し、この場合において、Ｍｅはアルカリ金属、好ましくはナトリウムである。２０〜７０質量％、好ましくは３０〜６０質量％の固体含量を有する水ガラス溶液が、好適である。

アルカリ金属アルミネートは、Ｍｅ［Ａｌ（ＯＨ）_４）］の式を有し、好ましいアルカリ金属は、ここでもナトリウムである。さらにこの場合も、２０〜７０質量％、好ましくは３０〜６０質量％の濃度を有する溶液が、好適である。

好ましい揮発性発泡剤は、炭化水素、ハロゲン化炭化水素、アルコール、エーテル、ケトン及びエステル等の有機化合物である。しかし、Ｎ_２又は空気等の不活性気体、ＣＯ_２及びＳＯ_２等の酸性気体、そしてＮＨ_３等の塩基性気体もまた使用可能である。反応性気体を使用する場合には、上述の有機化合物の１種と組み合わせることが好適である。Ｃ_４〜Ｃ_６炭化水素、とりわけペンタンが特に好適である。発泡剤は、好ましくは固体に対して１〜４０質量％、特に５〜１５質量％の量で使用される。

発泡剤を乳化して、発泡体を安定化するために、乳化剤又は乳化剤混合物を添加することが必要である。乳化剤として、アニオン性、カチオン性、及び非イオン性界面活性剤を使用することができる。

安定なアニオン性界面活性剤には、ジフェニレンオキシドスルホネート、アルカンスルホネート及びアルキルベンゼンスルホネート、アルキルナフタレンスルホネート、オレフィンスルホネート、アルキルエーテルスルホネート、アルキル硫酸塩／エステル、アルキルエーテル硫酸塩／エステル、α−スルホ脂肪酸エステル、アシルアミノアルカンスルホネート、アシルイセチオネート、アルキルエーテルカルボキシレート、Ｎ−アシルサルコシネート、アルキルホスフェート、及びアルキルエーテルホスフェートがある。非イオン性界面活性剤としては、アルキルフェノールポリグリコールエーテル、脂肪族アルコールポリグリコールエーテル、脂肪酸ポリグリコールエーテル、脂肪酸アルカノールアミド、ＥＯ／ＰＯブロック共重合体、アミンオキシド、脂肪酸のグリセリルエーテル、ソルビタンエステル及びアルキルポリグルコシドが使用可能である。使用されるカチオン性界面活性剤には、アルキルトリアンモニウム塩、アルキルベンジルジメチルアンモニウム塩及びアルキルピリジニウム塩がある。乳化剤は、好ましくは樹脂に対して０．１〜５質量％の量で添加される。

発泡される混合物は、さらに顔料及び充填剤等の通常の添加剤を含んでもよい。

本方法は、互いに連続して行われる以下の複数の工程において好適に実施される。

ａ） アルカリ金属シリケート水溶液、発泡剤及び乳化剤を最初に混合する。

ｂ） アルカリ金属アルミン酸水溶液を、この混合物に添加する。添加の間の温度は、５０℃以下でなければならず、好ましくは３０℃以下であり、特に１０〜２５℃の範囲である。これらの温度で、シリケートとアルミネートとの反応が開始するが、なお均一混合物を製造可能である。

ｃ） この混合物を続けて５０℃以上に、好ましくは８０〜１００℃に加熱する。この結果、発泡剤の蒸発が起こり、発泡処理が開始する。同時に、シリケートとアルミネートの反応が持続し、最後に固体発泡体が形成する。

ｄ） 最後に、この湿性発泡体を１００℃以上に加熱し、水を蒸発させる。

工程ｃ）及びｄ）での加熱は、通常の方法によって、例えばオーブン（加熱炉）において、熱風やマイクロ波を使用して実施可能である。マイクロ波法は、特に均一で速やかな加熱を可能とするために、好ましい。工程ｃ）及びｄ）は、１処理工程としても実施可能である。

他の実施の態様において、工程ｂ）の後に得られた混合物は、より低圧力下に置かれる。これは発泡剤の膨張を生じ、固体発泡体が同様に形成される。そのためこれは工程ｄ）においてと同様に処理される。減圧には、圧力Ｐ１下でノズルを通じて、圧力Ｐ２＜Ｐ１（但し、Ｐ１＞１ｂａｒ）へと、混合物を減圧することも包含可能である。これらの実施の態様において、発泡を誘導する加熱は、完全には必要ない。

記載した方法は、任意の所望の形状に切断可能な発泡ブロック又はシートを製造する。

Claims (10)

1. ２０：１〜１：１の範囲のＳｉＯ₂：Ａｌ₂Ｏ₃のモル比と、２５ｇ／ｌ未満の密度と、ＤＩＮ ＩＳＯ４５９０による５０％を超える割合で連続気泡を有するアルミノシリケート基礎無機発泡体。
2. アルカリ金属シリケートの水溶液とアルカリ金属アルミネートの水溶液とを、２０：１〜１：１のシリケートとアルミネートとのモル比で、発泡剤としての揮発性有機化合物と乳化剤との存在下で反応させ、該反応の間に発泡させる、請求項１に記載の無機発泡体の製造方法。
3. 前記発泡剤が、Ｃ₄〜Ｃ₆炭化水素である、請求項２に記載の方法。
4. 以下の工程：
   ａ）アルカリ金属シリケート、発泡剤及び乳化剤を混合する工程、
   ｂ）アルカリ金属アルミネートを、工程ａ）で得られた混合物に５０℃未満で添加して混合する工程、
   ｃ）工程ｂ）で得られた混合物を５０〜１００℃に加熱する工程、
   ｄ）工程ｃ）で得られた混合物を、１００℃を超える温度に加熱して、水を蒸発させる工程、
   を含む請求項２に記載の方法。
5. 工程ｃ）及びｄ）が単一の処理工程として行われる請求項４に記載の方法。
6. 加熱がマイクロ波を用いて行われる請求項４に記載の方法。
7. 以下の工程：
   ａ）アルカリ金属シリケート、発泡剤及び乳化剤を混合する工程、
   ｂ）アルカリ金属アルミネートを、工程ａ）で得られた混合物に５０℃未満で添加して混合する工程、
   ｃ）工程ｂ）で得られた混合物を減圧下に導入する工程、
   ｄ）工程ｃ）で得られた混合物を、５０℃を超える温度に加熱して、水を蒸発させる工程、
   を含む請求項２に記載の方法。
8. 減圧と加熱が一工程で行われる請求項７に記載の方法。
9. 以下の工程：
   ａ）アルカリ金属シリケート、発泡剤及び乳化剤を混合する工程、
   ｂ）アルカリ金属アルミネートを、工程ａ）で得られた混合物に５０℃未満で添加して混合する工程、
   ｃ）工程ｂ）で得られた混合物を、ノズルを通じて絞り出し、より低圧に減圧する工程、
   ｄ）工程ｃ）で得られた混合物を、５０℃を超える温度に加熱して、水を蒸発させる工程、
   を含む請求項２に記載の方法。
10. 請求項１に記載の無機発泡体を、建設産業又は自動車の構造物において断熱材又は防音材として使用する方法。