JPH0335269B2

JPH0335269B2 -

Info

Publication number: JPH0335269B2
Application number: JP61062867A
Authority: JP
Inventors: Shuji Sato; Tadaoki Ogasawara
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1991-05-27
Also published as: JPS62223073A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、セラミツク発泡体の製造方法に関す
る。さらに詳しくは、家屋の外壁パネル等の建材
としての応用が好適なセラミツク発泡体の製造方
法に関する。

〔従来の技術〕

セラミツク発泡体が軽量で断熱性、耐久性に優
れているという建材として好適な特性を有してい
ることは従来から良く知られている。

セラミツク発泡体の製造方法としては、例えば
特開昭52−22010号公報に火山質ガラスに発泡剤
の量を変えて多層構造にする方法が記載され、特
開昭54−65716号公報に高炉水砕スラグにケイ酸
含有物質を配合する方法が記載され、特開昭53−
35730号公報にシラスと高炉水砕スラグに発泡剤
として少量の水ガラスを配合する方法が記載され
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕しかし、このセラミツク発泡体を実用性を有す
るものとして且つ工業的に製造しうる技術は未だ
に見出されていない。

セラミツク発泡体を建材として即ち防火材料、
耐火材料として使用するためには、第１の条件と
して、JIS Ａ 1302−1975、JIS Ａ 1304−1975
に規定されている防火試験方法、耐火試験方法に
おいて、800℃好ましくは900℃に耐えることが必
要である。第２の条件として実用性を有すること
が要求され、このためには大型板を製造しうるこ
とが必要である。セラミツク発泡体の大型板を製
造するためには、ステンレス等の耐熱性金属製の
板または金網の上または型の中で加熱発泡させ成
形しうることが望ましい。金属製部材の耐熱性を
考慮すると、加熱発泡温度は1100℃好ましくは
1000℃以下であることが必要である。また加熱発
泡温度が低いことはエネルギーコストの面からも
望ましい。第３の条件として、工業的に製造しう
るためには、連続的生産が可能なことが要求され
る。このためには加熱発泡後、できるだけ急速に
冷却することが必要であるが、この冷却が急速で
あつてもセラミツク発泡体の表面部と内部との温
度差による亀裂等が生じないことが望ましい。

発明者らは従来から知られているセラミツク発
泡体について検討を重ねてみたが、上記条件を満
足するものは全く見出されなかつた。例えば、火
山質ガラスに発泡剤の量を変え多層構造とした無
機質発泡体の製造方法（特開昭52−22010号）、高
炉水砕スラグにケイ酸含有物質を配合した無機材
料の製造方法（特開昭54−65716号）では、その
加熱発泡温度は1100〜1300℃であり、上記条件を
満足するものではない。シラス及び高炉水砕スラ
グに水ガラスを配合した無機材料の製造方法（特
開昭53−35730号）では、多量の水ガラスを添加
するため、加熱発泡温度は1000℃付近まで低下す
るが、ナトリウムが表面近くに侵出し、このため
表面部分の気泡が大となり内部の気泡は小さく均
一な発泡をした製造が得られない。

本発明の目的は、加熱発泡温度が800〜1100℃
であるセラミツク発泡体の製造方法を提供するこ
とにある。

本発明の他の目的は、気泡が均一に分散した機
械的強度の優れたセラミツク発泡体の製造方法の
提供にある。

本発明の更に他の目的は、大型板を製造しうる
セラミツク発泡体の製造方法の提供にある。

本発明の他の目的は、加熱発泡後の冷却が急速
であつても亀裂、そり、割れ等が生じることのな
いセラミツク発泡体の製造方法の提供にある。

本発明の他の目的は、工業的且つ安価に製造し
うるセラミツク発泡体の製造方法の提供にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のセラミツク発泡体の製造方法は、火山噴出物 40〜80重量％アルカリ金属酸化物化合物５〜15重量％ CaO化合物２〜10重量％珪砂１〜40重量％を含む粉末状物100重量部に、発泡剤0.1〜１重量
部を均一に混合し、800〜1100℃に加熱すること
からなる。

〔作用〕

本発明においては、火山噴出物、アルカリ金属
酸化物化合物、CaO化合物、珪砂を上記割合で含
む原料化合物の粉末状物が発泡剤と均一に混合さ
れ、この混合物が800〜1100℃の熱を受けて溶融
軟化して反応し、溶融反応して適性な粘度のとき
に発泡剤が分解して良好に発泡する。この時、ア
ルカリ金属酸化物化合物、CaO化合物などによつ
て混合物の溶融軟化温度が上記温度範囲となり、
しかも発泡適性粘度となつて良好な発泡体が得ら
れる。また、反応生成物は熱膨張率が小さくなつ
ており、加熱発泡後の冷却時に生じる表面部分と
内部との温度差による亀裂を生じることがない。
このため冷却時間が短縮される。

本発明で使用する火山噴出物としては、火山
岩、火山灰などであり、その化学組成において
SiO₂が45〜80重量％、Al₂O₃が５〜25重量％含ま
れているものが好ましい。かかる火山噴出物とし
ては、抗火石、流紋岩、シラス、安山岩、玄武岩
等がある。これらの火山噴出物は粉末状、好まし
くは200メツシユ以上の篩を通過する微粉末とし
て使用するのがよい。

本発明ではかかる火山噴出物を40〜80重量％使
用するのである。80重量％を越えると発泡適性温
度が高くなり、本発明の目的の一つである大型板
の製造が困難となる。40重量％より少ないと溶融
反応したセラミツクの熱膨張率が大となり、冷却
時に表面部と内部との温度差によつて亀裂等が生
じるので好ましくない。

本発明に使用するアリカリ金属酸化物化合物と
しては酸化ナトリウムの他Na₂O成分を含有する
水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）
及び水ガラスを例示しうる。これらは混合して用
いてもよい。

本発明ではかかるアルカリ金属酸化物化合物を
５〜15重量％使用するのである。15重量％を越え
ると冷却時に亀裂等が入りやすく、５重量％より
少ないと発泡適性温度が高くなり、好ましくな
い。

一般に火山噴出物にアルカリ金属酸化物化合物
や発泡剤を加えて加熱発泡させ、セラミツク発泡
体を製造できるが、加熱発泡後の冷却を早くする
ためには、熱膨張率の小さいSiO₂成分の多い方
が有利である。本発明では熱膨張率を小さくする
成分として珪砂を１〜40重量％混入しているので
ある。特に安山岩や玄武岩のようにSiO₂成分の
少ない火山噴出物を使用するときに効果を発揮す
る。

本発明に使用する珪砂としてはSiO₂（石英）を
主成分とするものであり、天然、人工どちらのも
のでもよい。この珪砂は粉末状、好ましくは200
メツシユ以上の篩を通過する微粉末として使用す
るのがよい。珪砂の量が40重量％を越えると発泡
適性温度が高くなり、大型板の製造が困難とな
る。

本発明に使用するCaO化合物としては、酸化カ
ルシウムの他CaO成分を含有する水酸化カルシウ
ム、炭酸カルシウム及びシユウ酸カルシウム、天
然物としては石灰岩、石灰、消石灰などを例示し
うる。ガラスを混合する場合は、ガラス中のCaO
成分も有効である。CaO化合物は軟化点を下げる
効果があり、それだけ熱膨張の大きいアルカリ金
属酸化物化合物を少なくできるので有効である。
またCaO化合物はできたセラミツク発泡体の硬度
を増す効果がある。本発明ではかかるCaO化合物
を２〜10重量％使用するのである。しかし、10重
量％を越えると発泡適性温度が高くなり又セラミ
ツク発泡体の表面が硬く且つ脆くなり好ましくな
い。２重量％より少なくても発泡適性温度が高く
なり、良好な発泡体が得られない。

本発明においては、上記火山噴出物、アルカリ
金属酸化物化合物、CaO化合物、珪砂の他に、ガ
ラスを40重量％まで好ましくは１〜35重量％加え
ても良い。ガラスとしては、どんなものでも良い
が、特に板ガラス等に使用されるソーダ石灰ガラ
ス（Na₂O・CaO・5SiO₂）が良い。粉末状で使
用するため、窓ガラス等に使用された残りの屑、
或いは破損したガラス等の産業廃棄物を粉末にし
たものが安価で入手でき便利である。ガラスの量
がおおくなりすぎると、セラミツク発泡体がもろ
く、割れ易いものとなり、本発明の目的である強
度を必要とする壁等の建材に不適当なものとな
る。

本発明においては粘土を15重量％まで、好まし
くは１〜10重量％まで配合してもよい。粘土の配
合は混合物の溶融粘度を増大させ、気泡の小さい
良好な発泡体の取得に寄与する。しかし15重量％
を超えると、加熱発泡温度が上昇するので好まし
くない。粘土としては、ベンナイト、白土、フラ
イアツシユ、カオリン、蛙目粘土等を例示しう
る。これらを混合して用いても良い。

本発明においては、B₂O₃化合物を高々７重量
％まで、好ましくは１〜７重量％配合してもよ
い。B₂O₃化合物は発泡体の気泡を小さくし、機
械的強度を大きくする。B₂O₃化合物の割合がお
おすぎると高発泡倍率のセラミツク発泡体の取得
が困難となり、発泡体の機械的強度も小さくな
る。B₂O₃化合物としては、酸化ホウ素の他、
B₂O₃成分を有するホウ酸、ホウ酸ナトリウムな
どのホウ酸塩なども含むものであり、天然にホウ
砂、ウレキサイド、コレマイトなどとして存在す
るものが使用できる。

本発明においては、燐酸カルシウムを高々５重
量％まで、好ましくは0.5〜５重量％配合しても
よい。燐酸カルシウムは発泡体の気泡を小さく
し、機械的強度を大きくする。燐酸カルシウムの
割合がおおすぎると高発泡倍率のセラミツク発泡
体の取得が困難となり、発泡体の機械的強度も小
さくなる。燐酸カルシウムとしては正塩が好まし
い。酸性塩では気泡の細かい機械的強度の大きい
セラミツク発泡体を得ることが難しくなる。

本発明においては火山噴出物、アルカリ金属酸
化物化合物、CaO化合物、珪砂の粉末状物100重
量部に対して発泡剤を0.1〜１重量部好ましくは
0.1〜0.5重量部を均一に混合する。発泡剤の量が
少ないと発泡倍率が小さくなり、0.1重量部より
少ないと建材用として使用しうるに十分な発泡体
とはならない。発泡剤の量を多くしても１重量部
を超えるとそれ以上の発泡効果がなく費用がかか
るだけである。

本発明に用いる発泡剤としては、炭化珪素、窒
化珪素、窒化ボロン、カーボンブラツク等や炭酸
ソーダ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ド
ロマイト等の炭酸塩等である。

本発明で使用する火山噴出物、アルカリ金属酸
化物化合物、珪砂、CaO化合物、ガラス、粘土、
B₂O₃化合物、燐酸カルシウム、発泡剤等はいず
れも粉末状態で好ましくは200メツシユパスの粉
末状態で使用するのが好ましい。

本発明においては、上記火山噴出物等の混合物
を、粉末のまま加熱発泡させてもよいし、この混
合物を造粒機で造粒したり、プレス成形した後に
加熱発泡させることもできる。

加熱発泡温度は800℃〜1100℃であり、好まし
くは900〜1000℃である。

本発明においては、上記原料混合物を、電気
炉、回転炉、トンネル炉などを用いて加熱発泡さ
せる。加熱発泡の際、原料の混合物の中に補強の
ため金属の針金や金網を埋め込むことができる
し、また、治具を埋め込むこともできる。

この原料混合物の粉末、粒状物あるいは成形体
を炉の中で加熱発泡させる時、炉の中を通過する
エンドレスベルト上に混合物を載せ、混合物が炉
内を通過している間に加熱発泡させ、必要があれ
ばまだ変形可能な軟らかい間にロール等で適宜形
状に圧縮成形し、その後、徐冷してから炉からで
でくるようにすれば、連続的にセラミツク発泡体
を製造することができる。このようなエンドレス
ベルトには、粉末や溶融物が落下しないように、
針金と針金の間隙の小さい密集バランス型のステ
ンレス金網ベルトが好適である。尚、ベルトに溶
融物が付着するのを防ぐ為に、アルミナ粉や水酸
化アルミナ粉、珪砂粉、粘土粉等をベルト上に塗
布するとよい。

混合物の粉末、造粒物あるいは成形体を、アル
ミナ粉等を塗布した型の中に入れ、トンネル炉を
通過する間に加熱発泡させ、まだ変形可能な軟ら
かい状態でプレス成形し、その後徐冷することも
できる。

本発明においては、原料化合物の粉末状物が発
泡剤と均一に混合され、この混合物が、加熱炉の
中で800〜1100℃の熱を受けて溶融軟化し、溶融
して適性な粘度のときに発泡剤が分解して良好に
発泡する。この時、アルカリ金属酸化物化合物、
CaO化合物等によつて混合物の溶融軟化温度が上
記温度範囲となり、然も発泡適性粘度となつて良
好に発泡する。そしてB₂O₃化合物又は燐酸カル
シウムによつて発泡体の気泡が小さく揃つたもの
となり、機械的強度も大きなものとなる。また、
粘土の存在により溶融物の溶融粘度が増大し、気
泡径が揃つた良好な発泡体となる。また、ガラス
を加えると全体のコストが低くなる。

〔発明の効果〕

本発明のセラミツク発泡体の製造方法は、加熱
発泡温度が800〜11000℃であるから防火材、耐火
材としての用途に適しているとともに、大型板の
製造を極めて容易に可能ならしめるものである。
また使用される材料の反応生成物であるセラミツ
クの熱膨張率をできるだけ小さくするように配慮
されているから、加熱後の冷却時に生じる表面部
分と内部の温度差による亀裂を生ずることもな
く、工業的生産を高性能の加熱炉も用いることな
く可能ならしめるものである。さらに加熱冷却時
間が短縮され、エネルギーコストが低下するとと
もに製造効率が向上し、生産コストが低下する。
また発泡体の気泡が小さく揃つたものとなるか
ら、機械的強度にも優れている。

本発明により得られるセラミツク発泡体は、板
状であれば、外壁材、屋根材、床材等の建築用板
として使用することができる。また、型を使用し
てプレス成形したものは、瓦、タイル、塀材等に
使用できる。

以下本発明を実施例により更に詳細に説明す
る。

実施例１ 300メツシユ通過の安山岩59重量部、ソーダ灰
粉末５重量部、珪砂28重量部、消石灰３重量部、
炭化珪素粉末0.25重量部とを均一に混合し、加熱
炉の中を通過するエンドレスベルト上に粉末のま
まほぼ均一な厚みに載せ、、加熱炉内を通過する
間に970℃に20分間加熱して発泡させた後、徐冷
するとセラミツク発泡体が得られた。

得られた発泡体は比重0.62、曲げ強度38Kg／
cm²、圧縮強度125Kg／cm²であつた。

このセラミツク発泡体を切断し、切断面をみる
と、径0.5〜１mmの気泡が均一に分散していた。

実施例２ 250メツシユ通過のシラス60重量部、ソーダ灰
粉末11重量部、珪砂15重量部、石灰石粉末５重量
部、炭化珪素粉末0.3重量部とを均一に混合した
後、水10重量部を加え、充分混練した後、押出し
式造粒機で造粒し、充分乾燥し、造粒体を製造し
た。この造粒体を加熱炉の中を通過するエンドレ
スベルト上にほぼ均一な厚みに載せ、加熱炉内を
通過する間に980℃に20分間加熱して発泡させた
後、徐冷すると、セラミツク発泡体が得られた。

このセラミツク発泡体は、比重0.56、曲げ強度
33Kg／cm²、圧縮強度85Kg／cm²であつた。この発泡
体を切断し、その切断面を見ると、径約0.3〜0.5
mmの気泡が均一に分散していた。

実施例３ 300メツシユ通過のシラス58重量部、珪砂25重
量部、ソーダ灰粉末11重量部、消石灰３重量部、
ウレキサイド３重量部、炭化珪素0.3重量部を均
一に混合した後、水10重量部を加え、充分混練し
た後、押出し式造粒機で造粒し、充分乾燥し、造
粒体を製造した。この造粒体を加熱炉の中を通過
するエンドレスベルト上にほぼ均一な厚みに載
せ、加熱炉内を通過する間に980℃に20分間加熱
して発泡させた後、徐冷すると、セラミツク発泡
体が得られた。

このセラミツク発泡体は、比重0.58、曲げ強度
35Kg／cm²、圧縮強度85Kg／cm²であつた。この発泡
体を切断し、その切断面を見ると、径約0.3〜0.5
mmの気泡が均一に分散していた。

実施例４ 300メツシユ通過の安山岩45重量部、ソーダ灰
粉末５重量部、珪砂15重量部、板ガラス
（Na₂O・CaO・5SiO₂）粉末30重量部、ベントナ
イト５重量部、炭化珪素粉末0.3重量部とを均一
に混合した後、水10重量部を加え、充分混練した
後、押出し式造粒機で造粒し、充分乾燥し、造粒
体を製造した。この造粒体を加熱炉の中を通過す
るエンドレスベルト上にほぼ均一な厚みに載せ、
加熱炉内を通過する間に980℃に20分間加熱して
発泡させた後、徐冷すると、セラミツク発泡体が
得られた。

このセラミツク発泡体は、比重0.53、曲げ強度
30Kg／cm²、圧縮強度75Kg／cm²であつた。この発泡
体を切断し、その切断面を見ると、径約0.3〜0.7
mmの気泡が均一に分散していた。

実施例５ 300メツシユ通過の玄武岩50重量部、珪砂26重
量部、ソーダ灰粉末９重量部、消石灰２重量部、
板ガラス粉末５重量部、ベントナイト８重量部、
炭化珪素0.2重量部を均一に混合した。この混合
物に水10重量部を加え、充分混練した後、押出し
式造粒機で造粒し、充分乾燥し、造粒体を製造し
た。この造粒体を加熱炉の中を通過するエンドレ
スベルト上にほぼ均一な厚みに載せ、加熱炉内を
通過する間に980℃に20分間加熱して発泡させた
後、徐冷すると、セラミツク発泡体が得られた。

このセラミツク発泡体は、比重0.70、曲げ強度
40Kg／cm²、圧縮強度140Kg／cm²であつた。この発
泡体を切断し、その切断面を見ると径約0.4〜0.7
mmの気泡が均一に分散していた。

Claims

【特許請求の範囲】１火山噴出物 40〜80重量％アルカリ金属酸化物化合物５〜15重量％ CaO化合物２〜10重量％珪砂１〜40重量％を含む粉末状物100重量部に、発泡剤0.1〜１重量
部を均一に混合し、800〜1100℃に加熱すること
を特徴とするセラミツク発泡体の製造方法。