JPH01249675A - シラス発泡体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、建材、保温材等に使用されるシラス発泡体の
製造方法に関する。

（従来の技術） 近時、建材や保温材の分野では、その優れた不燃性、断
熱性の故に無機質発泡体が用いられるようになった。そ
の−船釣な製造技術としては、ガラス粉末に炭素、炭化
珪素、窒化珪素等の発泡剤及び五酸化バナジウム等の金
属酸化物を加えて加熱溶融し発泡させる方法、或いはガ
ラス質鉱物の一種である抗火石粉末に炭化珪素、炭酸リ
チウム等を加えて加熱溶融し発泡さセる方法等が知られ
ている。

ところが、前老の場合は、ガラス粉末が比較的高価であ
ると共に熱膨張係数が約８Ｘ１０−’ｃｍ／　ｃｍ　’
Ｃと大きく、熱的衝撃に弱いという欠点があり、後者の
場合は、抗火石が東京都新島の特産品の為輸送費が高い
」二に発泡性が悪く、又溶融温度として比較的高温（１
，２００°Ｃ）を要求されるという問題があった。

これに対して同じガラス質鉱物であるシラスは、日本全
土に広く分布し、微粉状で成分も略一定しており、特に
アルミナの含有量が高く熱膨張係数が４．０乃至４．５
Ｘ１０−’ｃｍ／ｃｍ’ｃと小さいので最近注目されて
いる。そして、シラス発泡体の製造技術としては、シラ
スに炭化珪素又は／及び窒化珪素と五酸化バナジウムと
を加えて１１３０°Ｃ以上に加熱して発泡体を得る技術
が公知である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、フ１酸化バナジウムは毒性を有し、且つ
上記発泡組成物を用いた場合の発泡温度が高い為、エネ
ルギ−コス）・が高くつき、又製造型として離型性がよ
く、安価で長期に安定して使用可能なものがなく、特殊
なセラミンク製のものを要求されるという問題点があっ
た。

（課題を解決するだめの手段） 本発明者は、軟土の従来技術に鑑み、五酸化バナジウム
を使用せず、然も１ｏｏｏ’ｃ以下の発泡温度で可能な
製造方法を研究した。その結果、シラスの発泡体は、シ
ラスと融剤である炭酸リチウム等の炭酸アルカリと、発
泡剤とを混合したものにその可能性があることを見出し
た。

ところが、炭酸リチウム等の融剤は、飽くまでも融剤と
して機能するものであって、発泡剤の発泡機能に対して
は間接的に作用するものである。従って、シラスに対す
る融剤の機能を向上さセる為には、シラスと融剤とを密
接に結合させるのが効果的であることを見出した。

そこで、シラスと融剤とを、可及的に細かく、５〃以下
に出来れば所期の効果が得られることが分かったが、こ
のような微粉化には、その細粒化そのものにある程度限
界があり、又、時間もかかって技術的にも経済的にも難
がある。本発明者は、更に研究を進め、融剤を一旦水そ
の他の溶媒に溶かし、この溶液にシラスを浸積し、次い
で加熱乾燥させることにより、融剤をシラスにイ」着さ
せ、以てシラスと融剤とを密接に結合させるのが、最も
効果的な手段であることを見出した。即ち、炭酸リチウ
ムは、水に難溶性であって、且つ他の無害安全な溶媒に
も８８　ｉＪないが、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等
の炭酸アルカリは、融点降下作用は劣るが何れも水溶性
であり、水溶液としてシラスに漫の込ませること力咄来
る。又、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カ
リウム等の苛性アルカリは、何れも融剤にはならないが
、水溶性であり、この水溶液を一旦シラスに浸み込ませ
た後、炭酸＝３− ガス中で乾燥すれば、苛性アルカリは、炭酸アルカリに
置換させることが出来る。又、更に水酸化ナトリウムは
、エタノールにも？′８番ノるので、同様に炭酸すｌ・
リウムをシラスに付着さセ得ることを見出し、本発明を
完成するに到ったのである。

而して、本発明シラス発泡体の製造方法は、苛性アルカ
リもしくは炭酸アルカリの溶媒溶液にシラスを浸漬し、
苛性アルカリの場合は炭酸ガス中で、炭酸アルカリの場
合は空気中で、加熱乾燥することによって、炭酸アルカ
リをシラスに４＝ｊ着させた炭酸アルカリイ」着シラス
に発泡剤を混合し、この混合物を加熱して発泡させるこ
とをその要旨とするものである。

本発明に於いて、シラスは、密に焼結して微細な気泡を
形成するよう、ボールミル又は震動ミルによって粉砕さ
れた粒径１５μ以下のもの、好ましくは５μ以下のもの
が使用される。又、結晶質鉱物が少ないものが好ましく
、鹿児島県吉用町産の通称「吉川プラス」が最も好まし
い。

本発明に於いてシラスに付着させる炭酸アルカリは、融
剤として機能するものであり、炭酸リチウム、炭酸ナト
リウム、炭酸カリウムが好適に使用される。これら炭酸
アルカリの中、融点降下作用の最も大きいものは炭酸リ
チウムであり、少量で融点降下作用を発揮する。以下炭
酸ナトリウム、炭酸カリウムの順である。これらは、単
独使用でも２種以」二を混合してもよく、シラス１００
重量部に対して炭酸リチウムの場合ば３乃至２０重量部
、炭酸すトリウムや炭酸カリウムの場合は４．５乃至３
０重量部、好ましくは夫々５乃至１５重量部及び７，５
乃至２２．５重量部添加するのがよい。添加量が少ない
場合は、発泡温度が１０００度を超え、添加量が多ずぎ
る場合は融点降下が大きくなり、粘度が低くなり過ぎて
気泡が潰れて粗く不均一な発泡体しか得られない。

本発明に於いて、炭酸アルカリをシラスにイ」着さゼる
方法は、前述の通り二通りある。即ち一つは、苛性アル
カリを出発物質とし、例えば水酸化リチウムの水溶液、
水酸化ナトリウムの水ン容液もしくはエタノ−月層容液
、水酸化カリウムの水溶液の何れかにシラスを浸漬し、
炭酸ガス雰囲気中で加熱乾燥すれば、シラス表面に炭酸
アルカリがイ」着する。又、別の手段として、炭酸ナト
リウムもしくは炭酸カリウムの水溶液にシラスを浸漬し
、加熱乾燥してもよい。

このようにして形成されたシラス表面の炭酸アルカリは
、条件にもよるが、５μ乃至ザブミクロンの粒子となっ
て密に付着している。

本発明に於いて使用される発泡剤は、シラスと同粒径以
下の炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウムの何れか、
又はその混合物が好適に使用され、シラス１．００重量
部に対して０７乃至２重量部、好ましくは１乃至１５重
量部添加する必要がある。添加量が０．７重量部未満の
場合は、比重の大きい（発泡倍率が小さい）ものしか得
られず、又、２重量部を超える場合は気泡が破れて粗く
不均一となる。

本発明に於いては、更に発泡剤の酸化剤もしくは発泡剤
の均一・分散剤として機能する遷移金属酸化物をイ」加
するのが好ましい。というのは、発泡剤は空気中の酸素
及びシラス中の構成酸素と結合して自らは酸化され、ｃ
ｏ、　　ｃｏ２、Ｎｏガスを放出し、溶融したシラスを
発泡させるが、シラスの軟化溶融により空気中の酸素と
の接触を阻害されるので発泡作用に制約を受は易い故で
ある。遷移金属酸化物としては、８００°Ｃ以上の高温
で分解して酸素を放出するものか、或いはより低温でも
炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム等によって容易
に酸素を奪われるものがその対象となり、例えばＣｕｂ
ＸＦｅ３０＋　、Ｆｅ２Ｏ＊、Ｃｏ３ｃｈ　、Ｃ０ｚＯ
ｚ　、Ｍｎ０ｚ、Ｍｎｚ０３等が挙げられ、これらを単
独もしくは２種以」−を混合して使用され、中でもシラ
スと同粒径以下のＣｕ０が好適に使用され、その添加量
はシラス１００重量部に対して０．７乃至２重量部、好
ましくば１乃至１．５重量部添加するのが好ましい。特
にＣｕＯの場合には、発泡剤と略同量とするのが最適で
ある。

金属酸化物の添加量が０７重量部未満の場合は、比重の
大きい（発泡倍率が小さい）ものしか得られす、又、２
重量部を超える場合は気泡が粗く不均一となる。

本発明に於いて、炭酸アルカリの４１１着したシラスと
発泡剤とを混合するには、これら成分を合成樹脂製袋に
入れ、炭酸アルカリがシラスの表面から脱落しないよう
、１０乃至３０分間静かに混合するのが好ましい。

本発明に於いて、上記混合物を加熱するには該混合物を
セラミンク製皿又は耐熱鋼容器に入れ、電気炉にて８０
０°Ｃ以上１０００°Ｃ以下の温度条件、例えば９５０
°Ｃで４０分間程度加熱するのが好ましい。

（作用） 本発明シラス発泡体の製造方法は、苛性アルカリもしく
は炭酸アルカリの溶媒溶液にシラスを浸漬し、炭酸ガス
中もしくは空気中で加熱乾燥することによって、炭酸ア
ルカリをシラスに付着させた炭酸アルカリ付着シラスに
、発泡剤を混合した混合物を用いるので、シラス表面に
炭酸アルカリが密にイ」着した状態が得られ、炭酸アル
カリの融点降下作用が効率的になされる。

（実施例） 以下、本発明製造方法の実施例を具体的に説明するが、
本発明は実施例に限定されるものではない。

実施例１ 震動ミルで３０分間粉砕した告口シラス１００重量部を
、炭酸リチウムが７重量部生成する量の水酸化リチウム
の１０％水溶液に浸漬し、炭酸ガスを流した加熱式密閉
ブレンダーに入れ混合しながら７０°Ｃで２時間加熱乾
燥した。これを合成樹脂製袋に入れ、発泡剤として炭化
珪素（太平洋ランダム社製ＲＣ−ＢＦＣ）１．５重量部
を加えてゆっくりと３０分間混合し、得られた混合物を
セラミック製器に入れ、電気炉（モトヤマ社製）で９５
０°Ｃで４０分間加熱し、３時間かけて徐冷した。この
結果、見掛比重０．１９のパン状に膨れた均一気泡のシ
ラス発泡体が得られた。

比較例１ シラス１００重量部に、融剤としての炭酸リチウム７重
量部と発泡剤としての炭化珪素１．５重量部とを混合し
、実施例と同一条件で成形を行った。その結果は見掛比
重０．２５で気泡が膨張しきっていない発泡体しか得ら
れなかった。

実施例２ 震動ミルで３０分間粉砕した吉川シラス１００重量部を
、炭酸ナトリウムが１０重量部生成する量の水酸化ナト
リウムの４０％水溶液に浸漬し、炭酸ガスを流した加熱
式密閉ブレンダーに入れ混合しながら７０°Ｃで２時間
加熱乾燥した。これを合成樹脂製袋に入れ、発泡剤とし
て炭化珪素（太平洋ランダム社製ＲＣ−ＢＦＣ）１．５
重量部を加えてゆっくりと３０分間混合し、得られた混
合物をセラミンク製皿に入れ、電気炉（モトヤマ社製）
で９５０°Ｃで４０分間加熱し、３時間かけて徐冷した
。この結果、見掛比重０．２２のパン状に膨れた均一気
泡のシラス発泡体が得られた。

比較例２ シラス１００重量部に、融剤としての炭酸すトリウム１
０重量部と発泡剤としての炭化珪素１．５重量部とを混
合し、実施例２と同一条件で成形を行った。その結果は
見掛比重０．２８で気泡が膨張しきっていない発泡体し
か得られなかった。

（発明の効果） 本発明シラス発泡体の製造方法は、苛性アルカリもしく
は炭酸アルカリの溶媒溶液にシラスを浸漬し、苛性アル
カリの場合は炭酸ガス中で、炭酸アルカリの場合は空気
中で、加熱乾燥することによって、炭酸アルカリをシラ
スに付着させた炭酸アルカリ付着シラスに発泡剤を混合
し、この混合物を加熱して発泡させることを特徴とする
方法であるから、シラス表面に融剤である炭酸アルカリ
が密にイ」着した状態が得られ、融点降下作用が効率的
になされ、よって効果的に発泡が行われ、エネルギーコ
スＩ−が安くつき、又既製の安価な製造型を使用出来る
ので設備コスＩ・も安くて済むという利点を有する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、苛性アルカリもしくは炭酸アルカリの溶媒溶液にシ
   ラスを浸漬し、苛性アルカリの場合は炭酸ガス中で、炭
   酸アルカリの場合は空気中で、加熱乾燥することによっ
   て、炭酸アルカリをシラスに付着させた炭酸アルカリ付
   着シラスに発泡剤を混合し、この混合物を加熱して発泡
   させることを特徴とするシラス発泡体の製造方法。