JPH0445471B2

JPH0445471B2 -

Info

Publication number: JPH0445471B2
Application number: JP23644883A
Authority: JP
Inventors: Noisheefuaa Kaaruhaintsu; Shupiirau Pauru; Tsuotsuhe Gyuntaa; Engerusu Hansuuerunaa
Original assignee: Dynamit Nobel AG
Current assignee: Dynamit Nobel AG
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1983-12-16
Publication date: 1992-07-24
Also published as: JPS59116163A; DE3246602A1

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、アルカリ含有無機成分を主体とす
る、圧縮成形または流し込み成形用含水成形材料
に関する。流動性の含水成形材料を無機物質から人工的に
製造し、これから熱時に硬化させる事によつて成
形体を形成し、その場合主成分としてアルカリ溶
液、アルカリ水ガラス溶液、メタカオリンならび
に場合により特定のてん料を使用する事は公知で
ある（フランス国特許出願第79／22041号および
第80／18970号明細書）。この場合SiO₂、Al₂O₃水酸化アルカリおよび水
の全く特定のモル比を維持しなければならず、そ
の際アルカリ溶液およびアルカリ水ガラスはメタ
カオリン、アルカリ水ガラスおよび充てん剤から
成る混合物の硬化剤として使用される。この先行
技術によれば、このようなメタカオリン、即ち概
略総合式：Al₂O₃・2SiO₂の反応性ケイ酸アルミ
ニウム（これはカオリナイトを約800℃に加熱す
る事により得られる）は、“重合体の”ケイ酸ア
ルミニウム基本構造を形成するための活性成分と
してとくに重要である。メタカオリンは、唯１つ
の固形成分（場合により存在する充てん剤を除
く）ならびに酸化アルミニウム含分のための唯１
つの出所でもある。先行技術により生じた成形体
は、アルミノケイ酸アルカリから成る特に三次元
の無機重合体基本構造を有する。先行技術による
この成形材料は、出発物質の混合後、著しい熟成
時間、即ち型流し込みおよび加熱による成形体の
形成を行なう事が出来るまでの待ち時間を必要と
する。熟成後にはじめてこの成形材料は流し込む
事が出来、その後加熱により固形成形体を構成す
る。この成形体は、亀裂の形成および収縮をさけ
るために、一般に充てん剤として雲母粉末を含有
しなければならない。さらに、明らかに全く特定
の熱処理にさらされた、全く特定の出所のメタカ
オリンしか流動性成形材料の製造および成形体の
このような製造が可能でない事が不利である。そ
の上、原料物質の混合の際特定の添加順序を維持
するときにのみ、適当な流動性成形材料が生じ
る。従つて、高価で製造困難な原料物質を避け、成
分の混合力の制限を取り除き、なるべく充てん剤
としての高価な雲母を代替し、ならびに容易に加
工可能な成形材料および改良された成形体を製造
するという課題が生じた。この目的は比較的少数
の簡単に製造可能な原料の使用により達成出来る
事が見出された。本発明の対象は、造石成分としての無定形二酸
化ケイ素ないしは無定形の分散粉末状含水ケイ酸
と硬化剤としてのケイ酸アルカリのアルカリ性水
溶液との反応によつて製造された、イ）溶解したSiO₂：ロ）溶解したSiO₂1重量部あたり、水酸化アル
カリ、その水溶液および／またはケイ酸アルカ
リの水溶液からのK₂O0.7〜2.5重量部ないしは
Na₂O0.55〜1.5重量部；ハ）溶解したSiO₂1重量部あたり上記の酸化物
混合物ないしは無定形の分散粉末状含水ケイ酸
1.3〜10重量部を含有し、さらに充填剤およ
び／または発泡剤を含有しうる圧縮成形または
流し込み成形用含水成形材料である。本発明により驚いた事に無機の高分子基本構造
成分としてのメタカオリン即ちあらかじめ形成し
たケイ酸アルミニウム含量が避けられる。むしろ
酸化物混合物の酸化物SiO₂および酸化アルミニ
ウムはそれがアルカリに不溶であるにもかかわら
ず、無機の基本構造を形成し得る事が見出され
た。酸化物混合物の無定形SiO₂、少なくとも部分
的に酸化物混合物の酸化アルミニウム、および、
存在する限りは、無定形含水ケイ酸の溶解してな
いSiO₂は、成形材料の反応性かつ造石性の固形
成分とみなされ、充てん剤は造石作用には積極的
に参加しない。固形反応成分と呼ばれる、ケイ酸
アルカリ溶液の固形の、粉末状反応成分は全て選
択された種類および組成のならびに特定の出所の
物質である。同種であると思われる類似の物質、
すなわち徐々に硬化するケイ酸アルカリを包含し
かつ長時間後にはじめてわずかな強度の固形物質
を形成する、単に微細に分割された填料は不活性
である。さらに本発明はカルシウム−ケイ酸塩お
よびカルシウム−アルミニウム塩が反応性成分で
ある、セメントまたはそのようなものに代えては
ならない。成形材料のこの固形成分は、アルカリ
およびアルカリ水ガラスの溶解したケイ酸塩成分
と硬化し成形体中でポリケイ酸アルカリ（この中
でSiは明らかに部分的にAlに代えられていても
よい）を形成し、該ポリケイ酸アルカリが構造形
成成分として充てん剤を取り囲む。加熱により硬
化した成形体は水化物水を含まない。米国特許第
1587057号明細書から実際に溶解したケイ酸（シ
リカ）または砕片状の石英を粉砕し、ケイ酸アル
カリ溶液とかくはんして、放置または加熱の際成
形体に硬化するペーストにし、その後引続き濃塩
化水素酸を用いる時間のかかる処理により形成し
たケイ酸塩からケイ酸を遊離させ、過剰の塩化水
素酸を再び流水による時間のかかる処理により除
去するかまたは水酸化アンモニウム溶液で中和
し、その後新たに乾燥しなければならない事は公
知である。これとは本発明は、他種の成分および
それぞれの後処理なしにアルカリ含有成形体が直
接に使用可能である事により対照的である。量比
は広い範囲で変化出来、たんに流し込み可能また
は圧縮成形可能な含水成形材料から加熱により石
状の成形体に硬化する能力によつて制限されてい
るにすぎない。しかしながらたいていの場合、本
発明による成形材料には、ケイ酸アルカリ水溶液
からの溶解したSiO₂1重量部あたり、酸化物混合
物ないしは無定形の含水ケイ酸からの溶解してな
いSiO₂1.3〜7.5重量部、特に２〜６重量部、非常
に有利には3.2〜5.5重量部およびK₂O0.7〜2.5重量
部、特に0.8〜1.6重量部、非常に有利には0.85〜
1.4重量部またはこれと当量のNa₂O0.50〜1.5重量
部、特に0.55〜1.2重量部、あるいはKO₂ならびに
NaO₂が相応する当量割合で含有されているべき
である。K₂OとともにNa₂Oを存在するかぎり、
その当量に相当するアルカリの総量はK₂Oにつき
挙げられた重量部に一致すべきである。溶解して
いないSiO₂は、無定形のSiO₂と酸化アルミニウ
ムを含有する酸化物混合物ならびに場合により、
たとえば沈殿法により得られる、無定形の分散粉
末状含水ケイ酸から由来する。本発明により溶解したSiO₂、溶解してない
SiO₂および／または酸化物混合物ならびに酸化
アルカリを含有する反応性、即ち造石成分の量、
および他面において非反応性充てん剤の量は、流
し込み可能または圧縮成形可能な含水成形材料か
ら加熱により石状成形体へ硬化する能力により制
限されているにすぎない事は明らかである。しか
しながらたいていの場合、本発明による成形材料
中には、ケイ酸アルカリ溶液からないしは水酸化
アルカリまたはその溶液からの溶解したSiO₂1重
量部あたり、溶解していない形のSiO₂1.3〜7.5重
量部、特に２〜５重量部およびK₂O0.7〜2.5重量
部、特に１〜２重量部、またはこれに対し当量の
Na₂O0.55〜1.5、特に0.65〜1.3重量部、もしくは
K₂OならびにNa₂Oが相応する当量割合で含有さ
れているべきである。K₂OとともにNa₂Oも存在
するかぎり、その当量によるアルカリの総量は
K₂Oにつき挙げられた重量部に一致すべきであ
る。溶解していないSiO₂はたとえば沈殿法によ
り得られる、無定形の、分散粉末状の含水ケイ酸
から由来する。 K₂Oおよび／またはNa₂Oの含分は、通常アル
カリ水ガラスと呼ばれるケイ酸アルカリ溶液から
または完全にないしは部分的に固形水酸化カリウ
ムおよび／または水酸化ナトリウムまたはそれら
の溶液から由来し得る。本発明の１実施例によれば、アルカリ水ガラス
は無定形の分散粉末状含水ケイ酸を水酸化アルカ
リまたはその水溶液中に溶解するかもしくは水酸
化アルカリまたはその水溶液を用いて溶解する事
によつて全部または部分的に得る事が出来、この
場合溶解していないSiO₂分はいずれにせよ無定
形のSiO₂含有酸化物混合物および場合により部
分的に無定形の分散粉末状含水ケイ酸として添加
される。無定形の分散粉末状含水ケイ酸が存在す
る場合その水含量はケイ酸アルカリ溶液の水含量
から由来し、場合により水酸化アルカリ溶液を使
用する場合にはこれから由来する。成形材料の水
含量は経験的に定められ、成形材料の流動性ない
しは圧縮可能な成形材料の加圧下に行なわれる圧
縮成形が必要とする流動性よりも高くてはなら
ず、この際場合により存在する不活性充てん剤は
流動性に関して考慮される。一般に水含量は活性
の、即ち造石成分に対して（つまり充てん剤を考
慮せずに）水20〜65重量％であり、その場合26〜
58重量％の水含量が有利である。水含量の上限お
よび下限は、石状の成形体への硬化性ならびに圧
縮性により与えられている。必要量よりも大きい
水含量は、成形体の経済性および強度を減少す
る。成形材料およびおよび成形体中に含有されて
いるアルカリは、K₂OまたはNa₂Oの含量または
双方のアルカリ酸化物の含量に基づく事が出来
る。K₂Oが唯一つの成分または主要成分であるの
が有利であるにもかかわらず、アルカリ含量は完
全にNa₂Oから成つていてもよく、その場合しか
しながらより長い硬化時間および製造された成形
体の劣悪な物理的特性が生じ得る。ケイ酸アルカ
リの水溶液としては、アルカリ水ガラス、即ち溶
融液で硬化されたガラス状の水溶性ケイ酸アルカ
リの公知の強アルカリ性水溶液が有利であり、該
ケイ酸アルカリはケイ砂および炭酸アルカリない
しは水酸化アルカリの共溶によりSiO₂および酸
化アルカリの強く変化する量で得られる。酸化ア
ルカリ１モルにつきSiO₂1.5〜５モル、特に２〜
４モルのモル比では、水ガラス溶液の場合28〜43
重量％の水溶液、ソーダ水ガラス溶液の場合60重
量％までの水溶液が通常であり、その場合水の少
ない溶液が有利である。本発明によれば、ケイ酸
アルカリ水溶液は無定形の分散粉末状の含水ケイ
酸を水酸化アルカリ溶液に溶解するかまたは場合
により固形水酸化アルカリをかくはんしながら液
状にして添加する事により得る事が出来る。無定
形ケイ酸は、しばしば発熱反応で溶解するので、
このようなケイ酸アルカリ溶液をつくる間必要に
より冷却すべきである。濾過および精製は、無定
形の含水ケイ酸を使用する場合しばしばかなりの
不純物含量にもかかわらず、本発明の範囲内での
使用のためには必要ではない。このようにして製
造されたケイ酸アルカリ溶液は、同じアルカリ／
SiO₂の比の場合、しばしば水ガラスの種類の市
販のケイ酸アルカリ溶液と同じ流動性ないしは粘
度を有しないが、その理由はおそらくSiO₂は同
じ種類または分配のオリゴケイ酸塩としては存在
しないからである。驚異的かつ有利に、このよう
に製造されたケイ酸アルカリ溶液は、不純物の存
在にもかかわらず、造石成形材料の成分として良
好な特性を有する。無定形SiO₂および酸化アルミニウムを含有す
る酸化物混合物は、双方の酸化物の著しく変化す
る含量を有し、その共通の割合はしばしば酸化物
混合物の75〜90重量より上に達するが、しかしこ
の場合他の酸化物の75重量％よりも少ない含量お
よび高い含量も可能である。酸化物混合物は水を
含有しない。この酸化物混合物はもつぱらまたは
主として酸化物の混合物から成る。このような酸
化物混合物は、典型的には工業的高温溶融工程に
おいて粉塵として生成し、差当り蒸気相またはガ
ス相を形成し、それから混合物は冷却の際細分さ
れた粉塵として分離される。しばしば、酸化物混
合物は組成が工業的溶融生成物に一致しない。Ｘ
線写真中に結晶性SiO₂に対する指示は見出せな
いが、Al₂O₃は結晶性で少なくとも一部はα−
Al₂O₃（コランダム）としておよび種々の割合で
アルカリ含有β−Al₂O₃として存在する。酸化鉄
はたとえばFe₂O₃として存在してもよい。アルカ
リ土類、特にCaOは場合によりわずかな量で存在
する。少量のフツ化物はそのつどの溶融生成物
P₂O₅またはZrO₂に依存して存在しうる。酸化物混合物は、SiO₂7〜75重量％および
Al₂O₃12〜87重量％を含有出来、その場合高い
SiO₂含量または高いAl₂O₃含量は溶融工程の種類
により生じるが、同じ溶融工程においても“炉運
転”の初めまたは終わりに生じ得る。適当な酸化
物混合物は、種々のタイプのコランダム、ムライ
ト製造の溶融工程の際、場合により元素状ケイ
素、ケイ素鉄の製造の際または金属製錬の際にも
生じる。本発明による酸化物混合物の使用性にと
つて特徴的なのは、成形材料の製造の際の水酸化
アルカリ溶液に対する不溶性および硬化温度にお
ける成形体の造石成分としての含水成形材料中の
ケイ酸アルカリ水溶液との反応性である。無定形の分散粉末状の含水ケイ酸は、貯蔵可能
な流動性粉末として、濾過湿潤状態でまたはカユ
状のゲルとして存在する。水含量は20〜60重量％
または場合によりそれより上であつてもよく、そ
の場合乾燥物質は85〜100重量％が分析により
SiO₂であり、そのほかに殊に少量の酸化アルミ
ニウム、酸化鉄、金属フツ化物、場合によりフツ
化アンモニウムならびに灼熱減量であることが確
められる。このような無定形の分散粉末状の含水
ケイ酸は、一般に水溶液から沈殿法により得ら
れ、たとえばアルミニウム工業の鉱物質出発物質
の製造および精製の際、たとえばH₂SiF₆からフ
ツ化アルカリまたは氷晶石を得る場合、または他
の方法で得られたケイ酸塩水溶液からも得られ
る。多数の工業的工程において分離すべきこれら
の無定形の含水ケイ酸では、ここに記載された使
用目的のために、含水ケイ酸、即ち水和された非
酸化物型ケイ酸が無定形の細分されかつ記載され
た方法で反応性の形で存在する事だけが重要であ
るにすぎない。充てん剤は、成形材料中の造石成分100ｇにつ
き、1000ｇまで、特に400ｇまでの量で含有され
ていてもよい。非常に有利に本発明によれば、非
常に多様の充てん剤、特に粉砕または細分された
形の無機物、たとえば岩石粉末、玄武岩、粘土、
長石類、雲母粉末、ガラス粉末、ケイ砂または石
英粉末、ボーキサイト粉末、水酸化アルミニウ
ム、アルミナー、ボーキサイト−またはコランダ
ム工業の廃物、灰分、スラツグ、繊維材料ならび
に多数の他の不活性および水に不溶の鉱物性なら
びに場合により有機材料が可能である。充てん剤
は成形材料の反応性造石成分と良好な結合を形成
するが、本来の意味では反応体ではない。驚いた
事に、本発明による成形材料は熟成時間を必要と
しない。熟成時間の欠如により成形材料の製造お
よび成形の直後に、加熱により成形体に硬化する
事が、しかも焼成によるセラミツクの製造に比べ
て比較的低い温度で可能である。成形材料は、十
分な水含量では流動性かつ流し込み可能である
か、あるいはより低い水含量ではプレス圧の適用
下に成形可能である。流動性成形材料では、型中
での加熱による初期硬化を、離型の可能な生強度
に達するまで行う事が出来る。それで、本発明の
成形材料は、有利に早期の離型可能性によりコス
トの節約が可能であり、その場合熱時での最終硬
化はそのつど最良の物理的特性が得られるまで続
ける事が出来る。型中での流動性成形材料の最終
硬化も同様に可能である。成形材料から加圧下に
製造された圧縮成形体では、硬化は常に経済的方
法で離型後に行なう事が出来る。硬化行程の温度
および硬化時間は、成形材料の組成および場合に
より充てん材の種類および量に著しく左右され
る。しかし硬化温度は最高200℃であり、それに
より多数の伝統的製品、たとえば建築用窯業製品
に比してエネルギー節約の利点が可能である。硬
化温度は一般に50〜200℃である。硬化が型中で
行なわれる限り、50〜150℃、特に60〜90℃の温
度が必要である。離型後、場合により80〜200℃
で引続き硬化を行なう事が出来る。通常の硬化時
間は0.1〜５時間である。圧縮成形の際に必要な
プレス圧は、成形材料の稠度にもよるが、10〜
500バールの範囲内にある。硬化の際一般に水の
損失は生じない。乾燥は、工業的手段を用いずに
空気中で貯蔵する際自然に行なわれる。着色は可
能であり、硬化の際の低い温度のために収縮を受
けない。本発明による成形材料の製造は、無定形
の二酸化ケイ素と酸化アルミニウムを含有する酸
化物混合物および場合により付加的に無定形の分
散粉末状含水ケイ酸を、場合により固形または溶
解した水酸化アルカリが添加されるケイ酸アルカ
リ水溶液に混入するか、または無定形の分散粉末
状含水ケイ酸を水酸化アルカリ水溶液に溶解して
ケイ酸アルカリ水溶液を得、無定形の二酸化ケイ
素と酸化アルミニウムを含有する酸化物混合物お
よび場合によりさらに溶解してないSiO₂量を添
加するか、ないしは無定形の分散粉末状含水ケイ
酸を水酸化アルカリまたはその水溶液と混合し、
溶解すべきケイ酸分を反応させてケイ酸アルカリ
水溶液を得、二酸化ケイ素と酸化アルミニウムを
含有する酸化物混合物を添加することによつて行
うことができる。あるいは、本発明による成形材料は、無定形の
分散粉末状含水ケイ酸を、場合により固形または
溶解した水酸化アルカリが添加されるケイ酸アル
カリ水溶液に混入するか、または無定形の分散粉
末状含水ケイ酸を水酸化アルカリの水溶液に溶解
してケイ酸アルカリ水溶液を得、溶解してない
SiO₂としてさらに無定形の含水分散粉末状ケイ
酸量を添加するか、または無定形の含水分散粉末
状ケイ酸を水酸化アルカリまたはその水溶液と混
合し、ケイ酸の一部を反応させてケイ酸アルカリ
溶液を得ることによつて製造することもできる。成形材料の製造は、固形成分を液状成分中のか
くはん混入する事により行なわれ、その場合かく
はん機を用いて、場合により良好な混和を配慮す
べきである。必要により、固形成分を粉末状で少
量宛添加するかまたはより長い時間をかけて添加
し、均質に分配させる。成分は任意の順序で互い
に混合する事が出来る。成形体は硬化により、250〜350Kg／cm²またはそ
の場合によりそれよりも高い曲げ破壊強度に達す
る、即ちこの値はこれまでは単にセラミツク板ま
たはクリンカータイルの製造の際ないしはスレー
ト板の場合の費用のかかる工程によつて得られる
にすぎない。成形体の圧力強度は高い。成形体は
非常に良好な成形の形の再現忠実を可能にし、型
のそれぞれの細部をも正確に再現するので、非常
に薄い成形体も、所定の表面構造、切欠部および
アンダカツトを寸法正確に再現する。亀裂形成お
よび形収縮の傾向は非常にわずかであるので、特
に大きい寸法の成形体も、大表面の平板状成形体
も製造出来る。成形体は穿孔可能であり、所望の
限り、たとえば研磨、研削またはみがき仕上によ
り表面を後加工する事が可能である。この特性に
よつて、これまでは高温加熱された、たとえばセ
ラミツク成形体にとり留保されていた多数の工業
的使用目的のために成形体を使用する事が可能と
なる。重要な成形体としての別の用途は、地上構
築物の範囲内で、たとえば外装および／または壁
の建築用板、またはたとえばスレート板、クリン
カータイル、ライニング材等の種類の屋根ふき用
板としてであり、この場合公知の材料とは異なり
殊に高い曲げ破壊強度によりこれまでよりも大き
い寸法の薄い成形体、たとえば若干のスレート
板、クリンカータイル等の大きさの外装材も使用
可能である。さらに、発泡剤、殊に20〜95℃の温度でガスを
発生する、ガス発生剤の添加により簡単かつ経済
的方法で軽重量の発泡成形体を製造し得る事が見
出された。また、本発明の対象は、無定形SiO₂および酸
化アルミニウムを含有する酸化物混合物1.5〜10
重量部および溶解したSiO₂1重量部あたりK₂O0.7
〜2.5重量部ないしはNa₂O0.55〜1.5重量部、水含
量および場合により流動性の限界までの充てん剤
および発泡剤を含有し、その場合酸化物混合物は
場合により無定形の、分散粉末状含水ケイ酸から
のSiO₂によつて代えられていて、K₂Oないしは
Na₂Oはその水溶液および／またはケイ酸アルカ
リの水溶液から由来し、溶解したSiO₂はケイ酸
アルカリの水溶液から由来する、場合により充て
ん剤分を有する、無機成分からなる発泡可能で、
硬化可能な含水成形材料である。硬化の際、僅か
な収縮しかおこらない。成形体は型を非常に正確
に写し取る事が可能である。本発明により、800
℃、1000℃または1200℃までの高い熱安定性を有
する発泡成形体が、発泡可能な含水無機成形材料
から製造可能であり、その場合これは添加された
充てん剤の種類および量に左右される。発泡剤としては、硬化のために必要な温度上昇
の際または水を作用させる際に十分な量のガスを
形成する物質が使用される。発泡剤の種類および
量は、硬化のための温度上昇の際に、生起する成
形体の硬化によつてその接続する形に硬化してし
まう以前に、ガス発生が完結するように選択され
る。従つて、ガス発生発泡剤は室温でまたは成形
材料の製造により生じる温度およびそれより上で
使用された硬化温度より下の温度で、発泡のため
に役立つガスを放出すべきである。一般に、発泡
剤のガス発生温度は20〜95℃であるべきである。ガス発生発泡剤としては、特にいわゆる過ホウ
酸ナトリウム（過酸化水素とホウ酸ナトリウムと
の付加化合物）または不活性化された形または不
活性化されていない形のアルミニウム粉末が有利
である。発泡剤の量は気泡体の密度、得べきその強度お
よび発泡剤の種類に著しく左右される。過ホウ酸
塩の適当な量は成形材料の0.5〜４重量％、特に
0.7〜3.4重量％である。１単位重量あたり大量の
水素ガスを生じる、アルミニウム粉末の適当な量
は、成形材料の0.05〜0.8重量％、特に0.1〜0.6重
量％である。すべての発泡剤において、特別な目
的のためにより小さいかまたはより大きい量も可
能である。常温で腐蝕されない表面皮膜を有する
不活性化されたアルミニウム粉末は、たとえば60
〜90℃の温度で発泡する。発泡の開始が、低い温
度で阻止されない限り、不活性化されてないアル
ミニウム粉末を使用する事が出来る。硬化の際に
水および／または熱の作用下に分解する無機また
は有機過酸化物、過硫酸塩または過炭酸塩、
H₂O₂、他のペルオキシ化合物等の様な他のガス
発生発泡剤を使用する事も出来る。発泡時間は、
発泡剤の種類および量により10分間〜３時間内で
大きく左右し得るが、長い発泡時間は、その内部
が硬化の際に緩慢に発熱する大きい成形体の場合
にのみ必要であるにすぎない。場合により、N₂、
空気その他のようなガスを導入し、かくはんによ
り分配させ、たとえば乳化剤を用いて分配させる
事も出来る。本発明による成形材料は、驚いた事
に混合後熟成時間を必要としない。熟成時間の欠
如により、成形材料の製造および成形の直後に加
熱による成形体への硬化が可能である。水含量は、十分な流動性が得られる程度の大き
さであればよい。発泡可能な成形材料では発泡を
行ない、同時にないしはその後さらに加熱する事
により、離型を許す十分な強度に達するまで型中
で硬化を行なう。本発明の成形材料は、場合によ
り早期離型およびそれに続く熱時での硬化が可能
である。型中で硬化を行なうのが有利である。硬化工程の温度および硬化時間は成形材料の組
成、発泡剤の種類および場合により充てん剤の種
類および量により左右される。しかし、硬化温度
は最高200℃であり、それによりたとえば建築用
窯業製品の多数の伝統的製品に比してエネルギー
節約の利点が可能となる。硬化温度は一般に50〜
200℃である。型中での初期硬化のためには50〜
150℃、特に60〜95℃の温度が必要である。初期
硬化の間に発泡が行なわれ、成形体がなお最終的
形態を形成していない限りは、水蒸気が生じない
温度を維持すべきである。離型後、70〜200℃、
特に80〜160℃での最終硬化を続ける事が出来る。
通常の硬化時間は0.1〜３時間である。有利には、型は、発泡した固形成形体が型を完
全に満たす程度だけ（これは予備試験により確か
められる）充てんされる。硬化の際収縮が生じな
いので、型の全ての細部は非常に明確に成形体中
に写し取る事が出来る。乾燥は、工業的手段を用
いずに、自然に空気中で貯蔵する際または高めら
れた温度で行なわれる。着色は可能であり、硬化
の際の低い温度のために収縮を受けない。着色料
は発泡剤およびアルカリに対し安定であるべきで
ある。第11項〜第14項による有利な実施例であ
る。成分は、任意の順序で互いに混合する事が出来
る。固形成分および液状成分は、かくはん機を用
いてまたは場合により捏和機によつて良好に混合
される。必要により、固形成分は粉末状で少量宛
または長い時間にわたつて添加し、均質に分配さ
れる。必要な場合、発泡剤は成形材料を流し込む
直前にはじめて混入する。発泡した成形材料は、特に有利に、0.5：１〜
３：１の酸化物混合物対ケイ酸アルカリ溶液の重
量比で製造される。ケイ酸アルカリ溶液は有利に
は無定形含水ケイ酸から製造される。成形体は、硬化により1000、一部は1200℃まで
の高い熱安定性、即ちこれまでセラミツクプレー
トまたはクリンカータイルの製造の際ないしは自
然石において費用のかかる工程によつてのみ得ら
れる値に達する。発泡体は、100〜1000Kg／m³、
特に200〜800Kg／m³の密度を有する。本発明の範囲内で、成形体は全部または一部、
発泡した材料から成る事が出来る。特に、成形体
は平板の発泡した部分とたとえば見える面を形成
する平板の中実部分とから成る事が出来る。中実
部分は、セラミツク、自然石または人造石、金属
またはプラスチツクのような任意の材料から成る
事が出来る。有利には、中実部分はタイル、カツ
ヘル（陶製化粧レンガ）またはクリンカータイル
のような粘土ないしはセラミツク材料、自然石ま
たは人造石から成るか、または本発明による成形
材料から少量の発泡剤を用いるかまたは用いずに
製造して、これに注型された成形体を固着する。
必要に応じ中実部分における異形部、ウエブ等に
よつて、付加的な固着作用をさせる事が出来る。
気泡部分が不十分に付着する限り、粘着層を設け
る事が出来る。発泡した部分は、型に装入された
中実部分上へ流す事が出来る。気泡部分および中
実部分を（湿式で）同時に製造するのは、硬化可
能な中実部分の場合、特にこれが本発明による組
成を有する成形材料から発泡剤を省略して製造す
る限り可能である。成形体は非常に良好な型再現
精度を有する。亀裂形成および型収縮傾向は非常
にわずかであるので、大きい寸法の成形体も大表
面の後発泡剤も製造可能である。成形体は、せん孔可能ないしは鋸引き可能であ
り、所望の限りたとえば研磨または施削する事に
より表面をあとから加工する事が可能である。こ
の特性により、これまでは高温加熱された、たと
えばセラミツクの成形体は留保されていた多数の
工業的使用目的に成形体を使用する事が可能とな
る。他の用途は、地上構築物の範囲における重要
な成形体として、たとえば外装および／または壁
の構築用または屋根ふき用の、たとえばプレー
ト、クリンカープレート、被覆材等の種類の板と
してであり、その場合公知の材料とは異なり、特
に高い曲げ破壊強度によりこれまでよりも大きい
寸法の薄い成形体、たとえば幾つかのプレート、
クリンカータイル等の大きさの被覆部材として使
用可能である。発泡体は、防熱材または防音材と
して有利に使用可能であり、機械的にたとえば鋸
引きによつて必要により容易に加工する事が出来
る。図面には、本発明による成形材料から製造され
た成形体の実施例を略示し、これにつき本発明を
さらに詳述する。第１図による斜視図で表わされた成形体は、無
機成形材料から成る発泡させてない中実の被覆層
１および同じ型中へ発泡可能な成形材料を流し込
む事により製造され、硬化後は中実の被覆層と強
固に結合されているフオーム層２を有する。第２図は半円筒形の気泡体を示し、該発泡体は
第２の同じ半円筒体と一緒に、たとえば管または
ボイラの被覆断熱材として使用可能である。第３図はフオーム層２と中実の被覆層とから成
り、可視面上にそれから突出している異形部３を
有する長方形の成形体を示す。このような成形体
は、たとえば異形部を有する被覆層１を表わす予
め製造されたセラミツク体から、発泡可能な成形
材料をこのセラミツク体上へ流し、硬化させて気
泡体にする事により製造する事が出来る。次に本発明を実施例につき詳述する：実施例次の例では、流し込み材料およびプレス成形材
料として次の原料物質が使用された：ケイ酸カリウム溶液（カリ水ガラス）： SiO₂26.6重量％、K₂O14.5重量％および
H₂O58.9重量％ケイ酸カリウム溶液（カリ水ガラス）： SiO₂25.0重量％、K₂O13.6重量％および
H₂O61.4重量％ケイ酸ナトリウム溶液（ソーダ水ガラス）： SiO₂29.2重量％、Na₂O8.8重量％および
H₂O62.0重量％

【表】

【表】例１〜８（流し込み材料）前述の成分から流し込み可能な成形材料を、
KOHをアルカリ水ガラス中にかくはんしながら
溶解し、混合物を室温に冷却し、酸化物混合物、
充てん剤および場合により含水無定形ケイ酸から
成る乾燥前混合物と振動かくはん機を用いて激し
く混合する事によつて製造した。得られたチキソ
トロピーの成形材料は、振動下に流し込み可能な
材料を形成し、該材料を振動下に型に充てんし
た。流し込み材料を充てんした型は、80℃で２時
間、湿つた雰囲気中で硬化させた。その後離型
し、空気中で乾燥した。曲げ破壊強度
（DIN51030）を、硬化および空気中で３日間乾
燥した後に測定した。成形体は亀裂がなく、収縮
を有せず、使用した型の小さい細部の正確な写し
取りを示した。例９カリ水ガラスの製造 KOH567ｇ（89.6重量％ｇ）、水346ｇおよび上
記組成の無定形の分散粉末状の含水ケイ酸920
ｇから、KOHを記載量の水に発熱下に溶解し、
前記量のケイ酸を少量宛１時間内にかくはん下に
110℃に加熱しながら添加する事により、ケイ酸
は溶解して組成K₂O23.7重量％、SiO₂23.2重量％
およびH₂O52.8重量％のカリ水ガラス溶液1.8Kg
となる。幾らか帯褐色の軽く濁つた溶液が生じ
る。このようにして製造されたカリ水ガラスを、
例１〜８の市販のカリ水ガラスのかわりに使用す
る：

【表】

【表】例 18〜21 （圧縮成形材料）圧縮成形材料の製造は、例１〜８の記載により
行なつたが、その場合振動により流し込み出来な
い湿つた粉末が生じる。この粉末を型に充てん
し、圧力240バール下に10mm厚さの板に圧縮成形
する。このように圧縮成形された板は硬化なしに
離型し、80℃で２時間硬化する。成形体は亀裂が
なく、型再現精度を有し、せん孔する事が出来、
分離板を用いて縁の裂ける事なしに切断する事が
出来る。

【表】ム溶液

【表】粉砕

【表】例 22〜30 次の例では、流し込み材料として次の原料を使
用した：ケイ酸カリウム溶液（カリ水ガラス）： SiO₂26.6重量％、K₂O14.5重量％および
H₂O58.9重量％ケイ酸カリウム溶液（カリ水ガラス）： SiO₂25.0重量％、K₂O13.6重量％および
H₂O61.4重量％ケイ酸ナトリウム溶液（ソーダ水ガラス）： SiO₂29.2重量％、Na₂O8.8重量％および
H₂O62.0重量％

【表】例 22〜24 （流し込み材料）次の成分から流し込み可能な成形材料を、
KOHをアルカリ水ガラスにかくはんしながら溶
解し、混合物を室温に冷却し、含水分散ケイ酸お
よび充てん剤から成る乾燥プレミツクスと振動か
くはん機を用いて激しく混合した。得られた脆い
成形材料は振動下に流し込み可能な材料を形成
し、該材料を振動下に型に充填した。流し込み材
料で充てんした型を、80℃で２時間加熱する事に
より予備硬化させ、それにより離型する事の出来
る“未処理強度”に達した。その後、200℃で１
時間後硬化させた。

【表】

【表】後硬化後に曲げ破壊強度を測定し、該曲げ破壊
強度は空気中で乾燥した後なお増加する。成形体
は亀裂がなく、収縮を示さず、使用された型の小
さな細部の正確な写し取りを示した。例 25〜27 （プレス成形材料）

【表】圧縮成形材料の製造は、例22〜24の記載と同様
に行なつたが、この場合振動により流し込みの出
来ない湿つた粉末が生じる。この粉末を型に充填
し、240バールの圧力下に10mm厚さの板に圧縮成
形する。このように圧縮成形した板は、硬化なし
に離型し、100℃で10時間硬化させる。成形体は
亀裂がなく、型再現精度を有し、穿孔出来、分離
板を用いて縁の裂ける事なしに切断する事が出来
る。例 28 ケイ酸カリウム溶液および固形KOHを、例
９からのケイ酸カリウム溶液40重量部に代えた点
を除き、例22と同様に実施する。例 29 ケイ酸カリウム溶液を上述のソーダ水ガラス
100重量部に代え、硬化を200℃で７時間行なつた
点を除き、例25と同様に実施する。例 30 H₂O53重量％、SiO₂23.5重量％およびK₂O23.5
重量％を含有する含水無定形ケイ酸のカリアルカ
リ性溶液200ｇを、無定形SiO₂46重量％および
Al₂O₃ならびにFe₂O₃および他の酸化物43重量％
を含有する酸化物混合物400ｇおよび発泡剤とし
てNaBO₂・H₂O₂・3H₂O15ｇと均質に混合し、
適当な容積の周囲が閉鎖可能な型中へ流し込む。
閉じた型を約80℃に加熱し、それにより酸素を放
出させて材料を発泡させる。成形体は30分間で硬
化させ、離型する事が出来る。離型した気泡体
は、温度90℃でさらに30分間乾燥する。開放気孔
フオームの厚さは450Kg／cm³である。例 31 例30に挙げられたような混合物を、相当する型
中へ装入されたセラミツクカツヘルの裏面上へ流
し、例30に記載したように硬化させる。離型後、
カツヘルの装飾的な前面および防熱および防音性
裏面を有する固形の複合材料となる。例 32 H₂O51重量％を含有し、SiO₂対K₂Oのモル比
２：１を有する無定形ケイ酸のカリアルカリ性溶
液70ｇを、無定形SiO₂56重量％、Al₂O₃ならびに
Fe₂O₃および他の酸化物37重量％を含有する酸化
物混合物70ｇ、充てん剤としてケイ砂120ｇ、石
英粉末40ｇ、およびFe₂O₃を主体とする着色顔料
３ｇと激しく混合し、構造表面を備えた鉄型中へ
流し込む。即座に引続き、無定形ケイ酸の同じカ
リアルカリ性溶液250ｇを上述の酸化物混合物250
ｇ、微粉砕パーライト60ｇおよびNaBO₂・
H₂O₂・3H₂O10ｇと十分に混合し、同じ型中の発
泡剤を有しない材料上へ流す。型を閉じた後、こ
れを85℃に加熱し、45分間後再び開く。生じた成
形体を引続き90℃で１時間乾燥する。これは着色
された、可視側が中実の正面と、350Kg／cm³の密
度を有する無機フオームから成る裏面とから成
り、中実部分は1700Kg／cm³の密度を有する。例 33 中実材料を組立られた多重型中へ流し込み、硬
化し、その後第２作業工程で既に硬化させた中実
成形部材の後発泡のために使用する点を除き、例
32に記載された成形材料を用い該例と同様に行な
う。方法ａ）では、多重型は型のウエブによつて
互いに分離され、フオームによつて互いに結合さ
れている中実の成形体を含み、該成形体は一諸に
型されて唯一つの使用すべき成形体を形成する。
方法ｂ）では、それぞれが中実に構成された正面
および泡から成る裏面を有する幾つかの成形体が
流し込み成形される。例 34 H₂O48重量％を含有し、1.5：１のSiO₂対K₂O
のモル比を有する無定形の含水ケイ酸のカリアル
カリ性溶液150ｇを、無定形SiO₂70重量％および
少量のAl₂O₃および他の酸化物を含有する酸化物
混合物250ｇおよび発泡剤としてアルミニウム粉
末（脂肪酸のCa塩で不働態化する）0.5ｇと混合
し、型に流し込む。小さい逃げ口（過剰量のガス
を逃がすための）を残して型の閉じた後、80℃に
加熱する事によつて材料を10分間発泡させ、硬化
させる。離型した後、80℃で乾燥する。生じたフ
オームは380Kg／m³の密度を有する。例 35 水52重量％を含有し、2.2：１のSiO₂／K₂Oの
モル比を有する無定形ケイ酸のカリアルカリ性溶
液200ｇおよび無定形SiO₂20重量％、Al₂O₃およ
び他の酸化物60重量％を含有する酸化物混合物
200ｇならびに不活性化されていないアルミニウ
ム粉末0.5ｇを混合し、直ちに引続き型に流し込
む。アルミニウムとアルカリとの反応によつて、
加熱下に同時に起泡と硬化が惹起し、60℃に後加
熱する事より10分後に離型可能な気泡体が生じ、
これを空気中で乾燥する。例 36 SiO₂50重量％を含有する含水無定形ケイ酸22.5
ｇ、90重量％のKOH17.5ｇおよび水30ｇを煮沸
し、冷却した後充てん剤として石英粉末100ｇ、
50重量％のKOH溶液20ｇ、SiO₂50重量％を含有
する含水無定形ケイ酸71ｇ、NaBO₂・H₂O₂・
3H₂O14.5ｇを混合し、型に流し込み、85℃で90
分間硬化させる。離型後、生じた気泡体を85℃で
30分間加熱する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は
中実の被覆層およびそれと結合している気泡層か
ら成る長方形の成形体の略図、第２図はたとえば
管絶縁のために使用可能な、半円筒形の気泡体の
略図、第３図は浮き出たレリーフを備える中実の
被覆層と発泡可能な成形材料を流す事により製造
された断熱気泡層とから成る長方形の成形体の略
図である。１……被覆層、２……気泡層、３……異形材。

Claims

【特許請求の範囲】１ａ）無定形の二酸化ケイ素と酸化アルミニ
ウムを含有する酸化物混合物および場合により
付加的に無定形の分散粉末状含水ケイ酸を、固
形または溶解した水酸化アルカリが加えられて
いてもよいケイ酸アルカリ水溶液中に混入する
か、またはｂ）無定形の分散粉末状含水ケイ酸を水酸化ア
ルカリ水溶液に溶解してケイ酸アルカリ水溶液
を得、無定形の二酸化ケイ素と酸化アルミニウ
ムを含有する酸化物混合物および場合によりさ
らに無定形の分散粉末状含水ケイ酸を加える
か、またはｃ）無定形の分散粉末状含水ケイ酸を水酸化ア
ルカリまたはその水溶液と混合し、ケイ酸の溶
解成分を反応させてケイ酸アルカリ溶液を得、
無定形二酸化ケイ素と酸化アルミニウムを含有
する酸化物混合物を添加することにより製造さ
れた、イ）溶解したSiO₂：ロ）溶解したSiO₂1重量部あたり水酸化アル
カリ、その水溶液および／またはケイ酸アル
カリの水溶液からのK₂O0.7〜2.5重量部ない
しはNa₂O0.55〜1.5重量部；ハ）溶解したSiO₂1重量部あたり上記の酸化
物混合物1.3〜10重量部を含有し、さらに充
填剤および／または発泡剤を含有しうる圧縮
成形または流し込み成形用含水成形材料。２流動性の限界までの充てん剤含量および／ま
たは発泡剤を含有する、特許請求の範囲第１項記
載の成形材料。３ケイ酸アルカリの水溶液が、全部または部分
的に、無定形の分散粉末状の含水ケイ酸を水酸化
アルカリまたはその水溶液に溶解することによつ
て製造されている、特許請求の範囲第１項または
第２項記載の成形材料。４溶解してないSiO₂1.3〜7.5重量部が使用され
ている、特許請求の範囲第１項から第３項までの
いずれか１項記載の成形材料。５ 20〜95℃のガス発生温度を有する発泡剤が含
有されている、特許請求の範囲第１項から第４項
までのいずれか１項記載の成形材料。６ガス発生発泡剤として過ホウ酸ナトリウムま
たはアルミニウム粉末が含有されている、特許請
求の範囲第５項記載の成形材料。７成形材料に対して、過ホウ酸ナトリウム0.5
〜４重量％が含有されている、特許請求の範囲第
６項記載の成形材料。８成形材料に対して、アルミニウム粉末0.05〜
0.8重量％が含有されている、特許請求の範囲第
６項記載の成形材料。９ａ）無定形の分散粉末状含水ケイ酸を、固
形または溶解した水酸化アルカリが加えられて
いてもよいケイ酸アルカリ水溶液に混入する
か、またはｂ）無定形の分散粉末状含水ケイ酸を水酸化ア
ルカリ水溶液に溶解してケイ酸アルカリ水溶液
を得、さらに無定形の分散粉末状含水ケイ酸を
加えるか、またはｃ）全量の無定形の分散粉末状含水ケイ酸を水
酸化アルカリまたはその水溶液と混合し、該ケ
イ酸の溶解すべき成分の反応によつてケイ酸ア
ルカリ溶液を得、これと不溶のままの他の該ケ
イ酸との反応により製造された、イ）溶解したSiO₂：ロ）溶解したSiO₂1重量部あたり、水酸化ア
ルカリ、その水溶液および／またはケイ酸ア
ルカリの水溶液からのK₂O0.7〜2.5重量部な
いしはNa₂O0.55〜1.5重量部；ハ）溶解したSiO₂1重量部あたり無定形の分
散粉末状含水ケイ酸1.3〜10重量部を含有し、
さらに充填剤および／または発泡剤を含有し
うる圧縮成形または流し込み成形用含水成形
材料。１０流動性の限界までの充てん剤含量および／
または発泡剤を含有する、特許請求の範囲第９項
記載の成形材料。１１ケイ酸アルカリの水溶液が、全部または部
分的に、無定形の分散粉末状の含水ケイ酸を水酸
化アルカリまたはその水溶液に溶解することによ
つて製造されている、特許請求の範囲第９項また
は第１０項記載の成形材料。１２溶解してないSiO₂1.3〜7.5重量部が使用さ
れている、特許請求の範囲第９項から第１１項ま
でのいずれか１項記載の成形材料。１３ 20〜95℃のガス発生温度を有する発泡剤が
含有されている、特許請求の範囲第９項から第１
２項までのいずれか１項記載の成形材料。１４ガス発生発泡剤として過ホウ酸ナトリウム
またはアルミニウム粉末が含有されている、特許
請求の範囲第１３項記載の成形材料。１５成形材料に対して、過ホウ酸ナトリウム
0.5〜４重量％が含有されている、特許請求の範
囲第１４項記載の成形材料。１６成形材料に対して、アルミニウム粉末0.05
〜0.8重量％が含有されている、特許請求の範囲
第１４項記載の成形材料。