JPH04104974A - 連通多孔質体とその形成方法 - 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） 本発明は吸音材や熱交換材、触媒担体、濾過材等に利用
可能な主成分が無機質の連通多孔質体とその形成方法に
係るものである。

（従来技術） 従来より成形体に多数の孔を形成して、その機能を利用
したものとして断熱材、クツション材、充填材、パネル
芯材等がある。これらには有機質、無機質のものがある
が、有機質のものは防火性、耐熱性等に劣るため、その
ような防火耐熱性能が要求される部位には利用しがたい
。これに対して無機質のものは、前記の性能に優れたも
のが多い。

これら無機質の多孔質体を形成する方法として例えば、 ■気泡発生による方法 硬化前の成形体形成用スラリーに、金属粉末（ＡＩ％Ｍ
ｇ、Ｚｎ、Ｂａ％ＡＩ合金）やカーバイトを添加して水
と反応させたり、過酸化水素と次亜塩素酸カルシウムを
反応させたりして、ガスを発生させそのガスにより気泡
を形成する。

■泡かみによる方法 硬化前の成形体形成用スラリーに、蛋白質およびその誘
導体、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、サポニン、表
面活性剤、動植物性膠質等の起泡剤を添加して混合する
ことにより、泡かみを起こさせる。

■多孔質骨材の混合 膨張パーライト、膨張バーミキユライト、シラスバルー
ン、膨張スラグ、ガラスバルーン等の多孔質骨材を硬化
前の成形体形成用スラリーに混合する。

■発泡スチロール、樹脂ビーズを硬化前成形体スラリー
に添加して混合して、硬化後に加熱溶融させたり、溶剤
で溶出したりして、発泡スチロール、樹脂ビーズを取り
除く。

等の方法を適当に組み合わせて、目的とする多孔質体を
形成することが行われている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、これら方法により形成された材料は、多
孔質体の名札が、他の孔とつながっていない独立気孔に
よるものがほとんどである。このような独立気孔を有す
る材料は軽量化および断熱性においては優れた効果を有
するが吸音性においては不十分である。

一般に吸音材としては独立気孔材料よりも、名札が部分
的につながった連通気孔材料の方が優れていることが知
られている。また、連通気孔材料は各気孔がつながって
いるためその間に流動性を有する物質を流して、熱交換
体にすることもてきるし、その他連通気孔体であること
を利用して各種の機能性を付与することができる。

したがって、このような機能性を有する無機質連通多孔
質体を簡単に形成する方法が望まれていた。このような
連通多孔質体の製造は、一部には試みられているが、工
程の複雑な手間のかかる方法であったり、また、−都連
通気孔のものができたとしても、その気孔径の調整や連
通度合の調整が難しく、それらの解決が望まれていた。

（問題点を解決するための方法） このような問題点を解決するため、本発明者らは、加圧
すると変形する溶剤可溶または熱溶融可能な粒状体を、
硬化性組成物と共に均一に混合しさらに各粒状体が互い
に密着する程度まで加圧し、硬化性組成物が乾燥硬化後
に該成形体を溶剤に浸漬して粒状体を溶出する、または
熱により粒状体を溶融する連通多孔質体の形成方法を発
明した。

すなわち ■加圧すると変形する溶剤可溶または熱溶融可能な粒状
体を、硬化性組成物と共に均一に混合する工程。

■該混合物を型枠中に流し込み静置する工程。

■該混合物の表面に、該粒状体の粒径より小さい孔を有
する板を置き、余分な硬化性組成物をこの孔から噴出さ
せ、除去しながら、該粒状体のそれぞれが少なくとも３
個以上の他の粒状体と隣接し、点接触を越え面接触する
状態まで加圧する工程■硬化性組成物が硬化するまで変
形状態を維持する工程。

■硬化性組成物が硬化後に、該混合物の成形体を型枠よ
り脱型する工程。

■脱型した成形物から溶剤または熱溶融により粒状体を
除去する工程。

からなる連通多孔質体の形成方法である。

また本発明の連通多孔質体の別の形成方法として、 ■加圧すると変形する溶剤可溶または熱溶融可能な粒状
体を型枠内に充填する工程。

■粒状体の上面から、該粒状体のそれぞれが、少なくと
も３個以上の他の粒状体と隣接し、点接触を越え、面接
触する状態にまで加圧する工程。

■変形状態を維持しながら、該粒状体の間隙に、硬化性
組成物を注入する工程。

■硬化性組成物が硬化後に該成形体を型枠より脱型する
工程。

■脱型した成形物から溶剤または熱溶融により粒状体を
除去する工程。

により製造することも可能である。

ここで該粒状体の粒径より小さい孔を有する板で該混合
物を加圧したとき、余分な硬化性組成物は、孔より噴出
してくるがこれらは適宜取り除きながら加圧を続ける。

また加圧状態は、各粒状体が２個の隣接する粒状体との
み接触するだけでは、線状につながるだけで、３次元的
に連通状態が広がらない。

さらに本発明に用いられる、加圧すると変形する溶剤可
溶または熱溶融可能な粒状体とは、発泡ポリスチレンや
、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデン、エチレン−酢酸ビニル樹脂等の樹脂ビ
ーズまたは発泡ビーズ等である。

また、硬化性組成物とはセメント、石膏、アルカリ金属
珪酸塩または燐酸塩とその硬化剤等より選択される少な
くとも１種以上を主成分とするものである。なお、これ
ら無機系の硬化性組成物の他に、有機系の樹脂の中で、
反応硬化性、あるいは熱硬化性の樹脂等で、本発明の工
程に支障をきたさないもの、あるいはできた成形物の性
能が要求を満たすものであれば適用可能である。

さらに、場合によってはグラスファイバー　ロックウー
ル、セルロース等の繊維類、珪砂、炭酸カルシウム、酸
化チタン、タルク、ベントナイトけい藻土等の充填材類
、溶剤可溶処理や熱溶融処理に問題を生じない範囲で、
エマルシヨン等の水性樹脂を含有してもよい。

また、この連通多孔質体と板や金網、シート等を貼り合
わせたり、複合化しても良い。

（作用） 一般に変形することのできる粒状体と硬化性組成物を混
合して加圧するときには、その内部における粒状体の状
態の変化は第１図のような挙動を示す、この図のように
、全体の容積の減少とともに該粒状体は、加圧当初は（
萄のように硬化性組成物の中にお互い独立して混ざって
いるが、加圧し余分な硬化性組成物を排除していくと、
（ロ）のように粒状体がお互いに接触する時点がくる。

更にそのまま加圧して、余分の硬化性組成物を排除し続
けると、粒状体同志は（Ｃ）のようにお互いつぶれあい
面接触してくる。そしてこのように粒状体同志が面接触
することで、その面の部分の硬化性組成物は排斥される
ことになる。この状態で硬化性流動体を硬化させた後、
粒状体を溶剤で溶出する、または熱で溶融すると、（イ
）のように粒状体の抜けた後に残った各気孔が、孔同志
の連通部となる。

加圧を進めれば進めるほど、硬化性組成物が排斥される
度合いが大きくなるので、連通度合いが高まってくる一
方、硬化性組成物の全体に対して占める割合が小さくな
るので、全体の強度が弱くなる、そのため加圧をどの程
度にするかは、最終的に得る多孔質体の要求連通度合い
と、要求強度によっておのずと限定される。例えば、粒
状体がお互いに接触する（口）の時点の全体の容積を１
００％として、その時の硬化性組成物と粒状体の容積比
が２＝３の場合は、好適な範囲として、容積比でおよそ
９０〜４０％に設定される。

（実施例１） 第２図に示すごとく、まず平均粒径２−の発泡ポリスチ
レンビーズ４重量部を、ポルトランドセメント１００重
量部、メチルセルロース０．５重量部、固形分４５％の
酢酸ビニル−アクリル共重合体エマルション４０重量部
、および水５０重量部からなる硬化性組成物に混合し、
さらにこの混合物を直径２００−のアクリル製円筒型枠
に流し込んだ、つぎに、第３図のように発泡ポリスチレ
ンビーズより粒径の小さい孔を有するアクリル製円板を
混合物表面に置き、第４図のようにプレス支具にて軽く
加圧したところ過剰の硬化性組成物が孔から噴出した。

噴出した硬化性組成物を取り除き、さらに発泡ポリスチ
レンビーズが、隣接する発泡ポリスチレンビーズと点接
触する時点まで加圧した。この時点の全体の容積を１０
０％としそれに対して容積比が６５％になるまで、噴出
する硬化性組成物を適宜取り餘きながら加圧したその状
態で硬化性組成物が硬化するまで保持し、硬化性組成物
の硬化後に第５図のように成形物を型枠から脱型した。

この成形物を第６図のように溶剤中に浸漬させ、発泡ポ
リスチレンビーズを熔出した。成形物を乾燥し、溶剤を
揮発させたところ、硬化性組成物を骨格とする、平均気
孔径２−の連通気孔状態の円板状成形物が得られた。

この円板状成形物の内部構造を参考写真として添付した
。

（実施例２） 縦横内寸３００閣Ｘ３００ｍの鋼製の角型粋に平均粒径
６−１充填密度０，１ｋｇ／ｊ！の塩化ビニル樹脂の発
泡ビーズ２００ｇを入れ、さらにその上に同じく平均粒
径５ｍ、充填密度０．０２ｋｇ／！の発泡ポリスチレン
ビーズを１００ｇ入れ、第７図のようにビーズより粒径
の小さいエアー抜き取り孔を有する上蓋を上から置いた
。この状態を１００として、圧縮容積比で７０％のとこ
ろまでプレス支具により加圧し、そのまま固定した。

そして、下部の注入口よりプランジャーポンプを使って
、珪酸ソーダの４０％水溶液１００重量部に市販のアル
ミナセメントを８０重量部、粒径２００メツシユアンダ
ーの珪砂を７０重量部混入した硬化性組成物を圧入した
。このようにして、上蓋のエアー抜き取り孔より、材料
の一部が噴出して、材料がビーズ１ｍｌ隙全体に行き渡
ったことを確認して、圧入を止めそのまま硬化させた。

硬化後に成形物を型枠から脱型、４００℃で２時間加熱
し、塩化ビニル樹脂ビーズ及び、発泡ポリスチレンビー
ズを溶融した。その後成形物を常温まで放冷したところ
連通気孔状態の成形物が得られた。

この成形物は厚みが５０■であり、充填密度のより小さ
い発泡ポリスチレンビーズのあったところの気孔は、発
泡ポリスチレンビーズがよくつぶれているため連通度合
が高く、充填密度のより太きい塩化ビニル樹脂発泡ビー
ズのあったところの気孔は連通度台が低いが逆に強度が
強いという２層構造の連通多孔質体であった。

（効　果） 本発明による連通多孔質体とその形成方法の効果として
は、 （ａ）最終多孔質体の孔の大きさは、あらかじめ混合す
る粒状体により、おのずと決まるので、適当な粒径のも
のを選定することで、自由に任意の孔の大きさを設定、
設計できる。そのことにより、例えば吸音特性のコント
ロール等が、極めて容易に行えるようになった。

（ｂ）また、加圧、圧縮する度合（つぶす度合）を調整
することで、気孔と気孔の間の連通部分の大きさの設定
ができ、これまでなかなか難しかったそれらのコントロ
ールが、容易にかつ、Ｉ＠密に行えるようになった。

（Ｃ）最終遅過多孔体の骨格となる部分の素材について
、本形成方法によれば、基本的には硬化性を有する材料
であれば、はとんど使用可能となり、使用目的により各
種材料を使い分けることができ、多方面分野への連通多
孔質体の応用が可能となった。

（ｄ）例えば、異なった硬さ（つぶれ難さ）の粒状体を
積層することで、同材質の連通多孔質体の中で、連通度
（連続気孔から独立気孔まで）を変化させたものもでき
るようになった。（傾斜機能材料化） ついての概念図である。第２図から第６図は、実施例１
における連通多孔質体の、製造工程を示す斜視図である
。第７図は、実施例２における連通多孔質体の、製造工
程を示す斜視図である。

Ｅ　　　−アクリル製円筒型枠 Ｆ　　　　実施例１の硬化性組成物 Ｇ−発泡ポリスチレンビーズ Ｈ−有孔円板 ■　　　　プレス支具 Ｊ　　−溶剤 図 （第 面 図） 溶剤槽 鋼製の角型枠 上蓋 下部注入口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ［１］（１）加圧すると変形する溶剤可溶または熱溶融
   可能な粒状体を、硬化性組成物と共に均一に混合する工
   程。 （２）該混合物を型枠中に流し込み静置する工程。 （３）該混合物の表面に、該粒状体の粒径より小さい孔
   を有する板を置き、余分な硬化性組成物をこの孔から噴
   出させ、除去しながら、該粒状体のそれぞれが少なくと
   も３個以上の他の粒状体と隣接し、点接触を越え、面接
   触する状態まで加圧する工程。 （４）硬化性組成物が硬化するまで変形状態を維持する
   工程。 （５）硬化性組成物が硬化後に、該混合物の成形体を型
   枠より脱型する工程。 （６）脱型した成形物から溶剤または熱溶融により粒状
   体を除去する工程。 により製造される連通多孔質体の形成方法。 ［２］（１）加圧すると変形する溶剤可溶または熱溶融
   可能な粒状体を型枠内に充填する工程。 （２）粒状体の上面から、該粒状体の粒径より小さい孔
   を有する板により、該粒状体のそれぞれが、少なくとも
   ３個以上の他の粒状体と隣接し、点接触を越え、面接触
   する状態にまで加圧する工程。 （３）変形状態を保ちながら、該粒状体の間隙に、硬化
   性組成物を注入する工程。 （４）硬化性組成物が硬化後に該成形体を型枠より脱型
   する工程。 （５）脱型した成形物から溶剤または熱溶融により粒状
   体を除去する工程。 により製造される連通多孔質体の形成方法。 ［３］請求項第１項または請求項第２項に記載の方法に
   より形成される連通多孔質体。 ［４］溶剤可溶または熱溶融可能な粒状体が発泡ポリス
   チレンであり、硬化性組成物がセメント、石膏、粘土、
   アルカリ金属珪酸塩、燐酸塩より選択される少なくとも
   １種以上を主成分としてなることを特徴とする請求項第
   １項または請求項第２項に記載の連通多孔質体の形成方
   法。 ［５］溶剤可溶または熱溶融可能な粒状体が発泡ポリス
   チレンであり、硬化性組成物がセメント、石膏、粘土、
   アルカリ金属珪酸塩、燐酸塩より選択される少なくとも
   １種以上を主成分としてなることを特徴とする請求項第
   ４項に記載の連通多孔質体。