JPH04504099A - 多孔性構造プラスターフォーム及びその製造並びに使用方法 - 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】 多孔性構造プラスターフオーム及びその製造並びに使用方法本発明は、多孔性構 造を有するプラスターフオーム及びその製造方法並びに使用方法に関する。

防音材料及び断熱材料は、建設産業において重要な役割を果たす、断熱材料は建 築物内において熱エネルギー消費を減少させ、ゆえに燃料煤煙の排出を減少させ ることで、環境の保護に貢献する。防音材料は騒音の減少や建築物及び空間の音 響抑制のために使用される。

断熱材料はココナツツ繊維、木材繊維、ガラス繊維、無機質繊維あるいはコルク 等の低熱伝導率を有する多孔性及び／または繊維状の有機材料及び無機材料、Ａ Ｅコンクリートまたはプラスチックフオームのマット、パネルまたは成形品の形 態において使用される。使用吸音建゛築材料は主に無機質繊維あるいは他のオー プンセル化フオームの吸音材料が用いられる。該吸音材料には設計上の理由から 音伝送被覆を設けてもよく、かつ非荷重軸受は部品として基礎に固定されるか、 構造部分間に導入されるか、または荷重軸受は構造内に組み込まれてもよい。

材料が吸音するためには、多孔性構造でなければならない。

繊維材料（例えば、グラスウールあるいはロックウール）、あるいはオープンセ ル化フオームはかような構造を有する。

材料のセルは互いに通じているので（オープンセル構造）、空気はセルを通って 流れることができる。吸音材料においては、音は多孔性構造ゆえに伝搬され、音 響エネルギーは繊維上のあるいはセルの境界での摩擦による局在損失によって熱 エネルギーに変換される。

無機質繊維では、出発材料として用いられるガラスあるいは玄武岩を溶融するた めに多くのエネルギー消費が要求される。延伸繊維は接着され、所望の密度及び 厚さに製造される。

そして、この目的のために用いられる接着剤はかなりの時間、環境中に放出され 続ける。一方、出発材料は豊富に入手でき。

廉価である。繊維マットが切断あるいは研磨により仕上げられると、繊維マット は短繊維部分を生じ、該短繊維部分は。

衣服をひっかけたり、かゆみを引き起こす、該短繊維部分は。

ヒトの呼吸性障害をも引き起こす。

非常に多くのフオームが、オゾン層の破壊に重要な役割を果たすといわれている フルオロクロロハイドロカーボン（ＦＣＨＣ）によってのみ泡化するので、プラ スチックフオームはすべてが生態学的に無害ではないとはいえない。

プラスターは、建築物のインテリアのために広く用いられる材料であり、天然産 出物質からある程度得られ、また発電所の脱硫プラントから多量に得られ、ドイ ツ共和国の１年間の全プラスター要求量を発電所脱硫プラントからのプラスター だけで賄うことができる。大気中の不純物レベルを減少させるために続けられて いる努力により、脱硫プラスター供給量は増加し、これらの物質を処置する必要 性は非常な困難を引き起こすだろう。故に、従来、床、壁及び天井等のプラスタ ー表面やプラスターボードとして使用されているより広い性質の範囲で、新しい プラスター製品を市場に投じる緊急の必要性がある。プラスターフオームはかよ うな製品である。

構造単位として使用される多孔性プラスタ一部品は、従来、市販の石膏をアルミ ニウム粉末やマグネシウム粉末などの多様な膏剤とともに３００’Ｃ〜８００℃ まで加熱することにより製造されている。この製法は結果として、とりわけ断熱 材料として使用される閉鎖セルプラスターフオームをもたらす。

これらのプラスターフオームは、生理学的に有害な金属を含むこと、及び製造に 多量のエネルギーを要する他に製造コストが高いという欠点がある。

セル壁における微小チャンネルにより相互に連絡している多くの独立したセルを 有する泡化プラスター製品は、米国特許４３３０５８９号に記載される。この泡 化プラスターは、過酸化水素及びコバルト化合物を含有するプラスタースラリー を泡化することにより得られる。該コバルト化合物は生理学的に無害ではなく、 このプラスターの製造は、温度４５℃にて６時間の追加の乾燥工程を必要とする 。

炭素質材料を含み、かつ液状材料吸着能を有するオープンセル泡化プラスターは 、ヨーロッパ特許０２６３９７Ｆｌに記載される。この材料はフィルター材料と して使用され、音響的もしくは熱学的応用は認識されていない。

とりわけフオームプラスターを含有する人造石は、ドイツ特許第３８０４８８４ 号に記載される。この石は、断熱材料としての使用に適するが、製造に際して高 温にて炉内での燃焼工程を必要とするという欠点がある。

プラスターフオーム及びプラスターフオームの構造要素の製造方法は、ドイツ特 許第２５４６１８１号に記載される。

得られた材料は多孔性構造を有し、一般の泡化されていないプラスター製品に比 較して改良された断熱性を有する。該材料の密度は、０．４５〜０．８ｇ／ｃｍ ’の範囲である。この公知の製法では多種の添加剤の使用が要求される。プラス ター液化剤の添加は不利である。使用するプラスター液化剤は比較的高価なスル ホン酸変性メラミン樹脂が使用される。

公知の製法において使用される石膏及び水の混合物は、比較的低い粘性を有し、 かつ製品は液体であり、孔及び型内の露出した開放領域から漏洩するという欠点 がある。さらに、該混合物はわずか５分のクリーム化時間しかなく、これは人に よる取扱いにはやや短く、工程を遂行するには充分でない。

ドイツ特許第２５４６１８１号によるプラスターのようではあるが、加えてポリ ビニルアルコール及びほう酸を含有するフオームプラスターはドイツ特許第２９ ４０７８５号に記載される。この公知のプラスターにおいて存在するほう酸は、 生理学的に有害であ、るという欠点がある。さらに、このプラスターの製造はド イツ特許２５４６１８１に関連して上述した欠点を付随する。

ドイツ公開特許第２２５０６１１号は、軽量補強構造材料の製造方法に関する。

該材料の圧縮抵抗、引っ張り強度及び曲げ張力抵抗は構造パネルに対し有意値を 有する。これらの材料は良好な吸音特性及び熱伝導率を有するともいわれる。

公知の熱伝導率測定装置は物理的な測定装置を含まないので、実施例３で与えら れたに値は、いかなる測定装置にも適さない、実施例４で与えられた大きさは知 られておらず、現存するいかなる装置にも配されていない、建築ボードが被覆材 として用いられる紙の補強シート間に配されるならば、該ボードの吸音特性は実 質的に減少する。

プラスター及び硬質フオームの粉末を含むプラスター組成物は、ドイツ特許２７ １６９１８号に記載される。これらの組成物は、プラスター表面、プラスター厚 紙パネル、シール、模型物及び充填物の製造に使用される。音熱的応用へのこれ らの使用は認識されていない。

鉱山内の孔をシーリングするための多孔性細胞構造を有する泡沫無水石膏を含む シーリング体は、ドイツ実用新案第８３１３３５４．２号に記載される。これら の製品は、断熱材料あるいは吸音材料には適さない。

本発明の目的は、優れた断熱性あるいは吸音性を有する吸音材料及び断熱材料を 提供することにある。さらに遮断材料の製造方法に関する。これらの製造は高温 を要求せず、またエネルギーを多量に消費せずに製造することができる。該遮断 材料は、かゆみや呼吸障害などの不愉快な反応を引き起こしがちな、いかなる短 繊維部分も含まない、該材料は廉価であり、衛生的である。

本発明の目的は、原材料として石膏、特に脱硫石膏が使用し得る製法を提供する ことにある。

本発明は、０．１〜０．４ｇ／ｃｍ’の範囲に比重を有し。

オープンセル化されており、含有ポリウレアがジフェニルメタン−４，４′−ジ イソシアネートプレポリマーと水との縮合物であることを特徴とするポリウレア 含有多孔性構造のプラスターフオームに関する。

さらに本発明は、石膏を水で湿潤し、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシア ネートポリマー及び湿潤剤を生成スラリーに添加し、該成分を完全に混合し、所 望の型に導入し。

固めることを特徴とするプラスターフオームの製造法に関する。

さらに本発明は、吸音及び／または断熱材としてのプラスターフオームの使用に 関する。

本発明において使用される石膏は１反応時に中性もしくは微酸性であり、水によ り凝固可能な粉末度の通常の程度の微粉形態におけるいかなる硫化カルシウム変 性物であってもよい、水−石膏係数０．３を有する品質の一般の市販石膏が。

好ましく使用される。α−石膏あるいは脱硫石膏を使用することが特に好ましい 、脱硫石膏は、脱硫装置の煙道ガスから得られる。煙道ガスは湿った二水和物か らなるけれども、量によって半水和物の形態で得られてもよい。

本発明によれば、石膏をジフェニルメタン−４，４２−ジイソシアネートプレポ リマーと混合する。ジフェニルメタン−４，４’　−ジイソシアネートプレポリ マーは無溶媒であり、プレポリマーとして一定のＮＧＯ含有量を有し、七ツマ− の０．５％未満を含むという特別の利点を有する。使用製品は、１２〜２０重量 ％、特に１４〜１８重量％が好ましく、最も好ましくは１６重量％のイソシアネ ート含有量を有するものが好ましく、このような製品は市販されている。これら は、２０℃で１０，０００ｍＰａ／ｓの粘度を有する。

ジイソシアネートプレポリマーは、公知の態様にて、プラスターを調製するため に使用される水及び石膏の結晶水とが反応し、カルバミン酸誘導体を形成し、該 カルバミン酸誘導体は、二酸化炭素の除去により第一アミンに転化される。第一 アミンはイソシアネートと反応し、尿素誘導体あるいはウレイドを形成し、該誘 導体及びウレイドはさらに反応を受けてもよい。本出願では、「ポリウレア」な る語句は、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネートプレポリマーと水か らなる縮合物を含むことを理解されたい０本発明によるプラスターフオームは、 ０．１〜０．４ｇ／ｃｍ３．好ましくは０．１５〜０．３５ｇ／ｃｍ３．最も好 ましくは０．２〜０．３ｇ／ｃｍ３の範囲の比重を有する。プラスターフオーム はオーブンセル化されており、セルの少なくとも８０％は０．３〜２ｍｍの寸法 である。本発明によるプラスターフオームにおいて、できるだけ多くのセルが０ ．８〜１．２ｍｍの寸法であることが好ましい。比重は、ジフェニルメタン−４ ，４″−ジイソシアネートプレポリマーの使用量により調節される。使用量が多 くなるほど、比重は小さくなる。当業者は、簡単な予備試験の補助により、特定 の比重を有するプラスターフオームを得るために要求されるジイソシアネートプ レポリマーの量を決定することができる。

本発明によるプラスターフオームは石膏５５〜９０重量％、ポリウレア４５〜１ ｏｌｌ量％及び湿潤剤０．１〜２．０重量％を含む９本発明によるプラスターフ オームは１石膏、ポリウレア及び湿潤剤の乾燥重量を基準として０．１〜２重量 ％の量で慣用の添加剤を含んでもよいが、他のいがなる添加剤も含む必要がない 。

本発明によるプラスターフオームを調製するには、石膏、好ましくはα−石膏を 水に湿潤させる。生成スラリーに、ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネ ートプレポリマー及び湿潤剤を添加し、該混合物を完全に混合する。得られた混 合物のクリーム状時間は１０〜１５分間である。混合した後、物質を所望の型に 導入し、硬化するまで放置する。硬化は室温にて、３０分〜２時間行われる。硬 化後、材料を型がら除去してもよい。後硬化は、型の内部、あるいは外部にて行 ってもよいが、通常、８〜１２時間の期間で完了する。

本発明によれば、石膏５０〜７０重量％、好ましくは５５〜６６重量％、水１０ 〜２５重量％、好ましくは１５〜２５重量％、ジフェニルメタン−４，４′−ジ イソシアネートプレポリマー１０〜３０重量％、好ましくは１５〜２５重量％及 び湿潤剤０．１〜２．０重量％、好ましくは０．１〜１重量％を一緒に混合する 。

本発明によって使用される湿潤剤は、公知の湿潤剤、たとえば、脂肪族スルホン 酸アルコール、第４アンモニウム化合物あるいは他のカチオン、非イオンまたは アニオン剤などの市販の製品でもよい。湿潤剤の具体例はエチレンオキサイド／ プロピレンオキサイドポリグリコール、ベタインシロキサン表面活性剤、低分子 量アクリル共重合体及びアルキルフェノールオキシエチレートを含む、後者が好 ましい。湿潤剤は。

硬化中及び弾性付与工程に影響を及ぼす、湿潤剤は０．１〜２．０重量％の量で 、好ましくは０．５〜１．０重量％の量で、最も好ましくは０．５重量％の量で 使用される。湿潤剤は、孔径を調節するために使用される。湿潤剤の存在比が高 いほど、孔径は小さくなる。

本発明によるプラスターフオームは吸音材料及び／または断熱材料として使用さ れる０本発明を実施する好ましい方法において、得られたプラスタースラリーを 特定の型に注入し、該型内で泡化し、特に形成された建築要素を与える０本発明 によるプラスターフオームを組立式室側システムに組み込むこと、あるいは音響 天井または音響壁要素（壁や天井での仕上げ表面の下に随意に）として使用する ことが特に好ましい。

プラスターフオームはパネル、管及び種々の幾何学的な形態のエレメントの製造 に使用されてもよい。本発明によるプラスターフオームは釘あるいはジベルの挿 入に適し、接着することができる。切断、鋸引き、研磨及びブラッシングにより 機械的に仕上げてもよい。

これは特にプラスターフオームが吸音材料として使用されるべき際に必要である 。プラスターフオームは形成工程の完了後、非セル化皮膜を有するので、孔を開 けるために表面を剥すことが必要である。これは上記の機械的な後処理工程のい ずれの手段により達成されてもよい。望むならば、同一の作業片に前記工程のう ちいくつかを行ってもよい。例えば。

パネルの場合に１表面をブラッシングにより擦り、側面を切断してもよい。

機械的後処理により得られた材料を再利用してもよい。比較的大きな片のフオー ムが得られたならば、大きさを小さくし、次いで粉砕してもよい。次いで微粉材 料をジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネートプレポリマー、石膏、水及 び湿潤剤の出発混合物に加える。混合物を基準にして、廃物より得られた粉末５ 〜１５重量％、好ましくは８〜１２重量％、最も好ましくは１０重量％を出発物 に加えてもよい。

材料の機械的強度を増すために、また水蒸気拡散（蒸気バリア）抵抗を調節する ために、材料を膜または箔を張ってもよいし、被覆してもよい、仮に適切な厚さ の膜が使用され。

サンドイッチパネルとして使用されても、音響特性は損なわれることはないだろ う０本発明による工程は連続的に行われても、断続的に行われてもよい、断続的 工程において得られたプラスタースラリーを型、例えば箱型に注入する。サンド インチパネルを製造するために、底板あるいは天板を箱型に導入してもよい、連 続的工程は、例えばプラスタースラリーを連続帯（ベルト）状にて型に連続的に 供給し、次いで、カバー板で帯（ベルト）を被覆することにより行われてもよい 。

こうして得られたエンドレスパネルを所望の形状及び大きさに切り分けても鋸引 きしてもよい。

本発明により製造されたプラスターは、以下の利点を有する。

（ａ）本発明によるプラスターフオームは優れた吸音性を有する。種々の周波数 について厚さ３８ｍｍの試料体での直角入射音の吸音度（ＤＩＮ５２　２１５に より測定）を表１に示す。同一厚さのグラスウール試料で得られた結果を比較の ために示す。

表１ （ｂ）本発明によるプラスターフオームは、優れた断熱性を有する。λ値は０． ０４５Ｗ／ｍＫであった。ポリスチレンフオーム及びミネラルウール（硬質綿） はλ＝０．０３５Ｗ／　ｍ　Ｋ〜０．０５Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する。ゆえに 本発明による材料で得られた値は著しく良好である。

（ｃ）公知の建築材料に比較して、本発明によるプラスターフオームは、実質的 に低い比重を有する。公知のプラスターフオームは０．６〜０．７ｇ／ｃｍ’の 比重を有する。ゆえに、本発明によるプラスターフオームは取扱い、特に工程及 び運搬が容易であり、これは使用に際して非常に実用上重要である。

（ｄ）本発明によるプラスターフオームは、ジベルで合わせることも、釘打ちす ることも接着することもでき、また切断、鋸引き、研磨あるいはブラッシングに よる機械的後処理にかけてもよい。

本発明による製法は以下の利点を有する。

（ａ）石膏、イソシアネート及び湿潤剤に追加して、いかなる添加剤をも使用す ることを必要としない。特に金属は要求されない、ゆえに、環境は汚染されない 。

（ｂ）本発明による製法は、石膏液化剤の添加を要求しない。

ゆえに本発明による製法は高粘性の石膏水スラリーで行われるために、孔及び型 からの漏洩を防ぐことができる。

（ｃ）本発明による製法において、クリーム状時間は少なくとも１０分であり、 最も多くの場合１５分である。このことは、早期硬化のリスクなしに、作業者が 成分を完全に混合し、型に混合物を導入することを可能にする。

（ｄ）泡化促進剤を使用することを必要としない、公知の製法においては、上記 したように生理学的に有害な金属化合物を使って泡化を促進した。

（ｅ）公知の製法との対比において、スラリーを調製するために使用する水を予 熱する必要なはい。このことは、本発明による製法が複雑な装置を要求しないの で、小企業及び小工場において容易に行われることを意味する。

（、ｆ）本発明による製法は、ドイツ特許第２５４６１８１号に開示される公知 の製法におけるようにフルオロクロロ炭化水素などの泡化剤の添加を要求しない 、フルオロクロロ炭化水素の使用は環境に悪影響を与える。

（ｇ）本発明による製法は、脱硫から得られる石膏の大余剰を有効な建築材料の 製造に用いることにより、処理することを可能にする。

（ｈ）本発明による製法は、高価な装置も莫大なエネルギーも大きな仕事力も要 求しないので、非常にコスト効果的である。

以下の実施例により本発明を説明する。

１１旌よ α−石膏６６．５重量部を水１６．５重量部に湿潤させる。

Ｎ００１６重量％を含有する無溶媒ジフェニルメタン−４゜４′−ジイソシアネ ートプレポリマー１６．５重量部並びに湿潤剤である非イオン性アルキルフェノ ールオキシエチレート０．５重量％を加える。

全ての成分を完全に混合し、所望の型に注入する。

反応は約１０〜１２分後に始まり、約１時間で終了する。

得られた製品は良好な表面硬度を有する板である。

失施透呈 α−石膏６５重量部を水２１．５重量部、湿潤剤として用いる市販のアルキルフ ェノールオキシエチレート０．４重量％、及びＮＣ０１６重量％含有無溶媒ジフ ェニルメタン−４゜４′−ジイソシアネートプレポリマー１３．１重量部を混合 する。

成分を完全に混合し、混合物を所望の型に導入する。

反応は１０〜１２分後に始まり、約１時間で終了する。得られた製品は良好な表 面硬度を有する板である。

叉１匠主 実施例１において記述された手順を用いて、下記の成分を使用した： α−石膏５９．４重量％、 水１５．０重量％、 ＮＣ０１６重量％含有ジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネートプレポリ マー１６．０重量％、湿潤剤としてカチオン活性脂肪族アミン塩０．４重量％及 び既に反応された石膏残渣９．０重量％。

成分を混合した後、全混合物を箱型に導入する０反応は約１０分後に始まり、約 １時間で終了する。

１１匠土 α−石膏６０重量部を水２０重量部、湿潤剤として市販のアルキルフェノールオ キシエチレート０．５重量部、Ｎ００１６重量％含有ジフェニルメタン−４，４ ′−ジイソシアネートプレポリマー１６重量部、及び実施例３により粉末状で得 られた予め反応したプラスターフオーム４重量部と混合する。

成分を混合した後、全混合物を箱型に導入する０反応は約１０分後に始まり、約 １時間で終了する。

実施例１．２．３及び４によって製造された板及び部品を切断しても、鋸で引い てもよい。製造中に表面に形成された吸音特性に影響を及ぼす膜を、研磨によっ て除去してもよい。

吸音特性は、種々の材料で製品を覆うことにより周波数に従って特に影響を受け 得る。部品を釘付けしてもジベルで合わせてもよい。

補正書の翻訳文提出書（特許法１８４条の８）平成　３年　９月１９日

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．０．１〜０．４ｇ／ｃｍ３の範囲の比重を有し、オープンセル化されており 、含まれるポリウレアがジフェニルメタン−４，４′−ジイソシアネートプレポ リマー及び水の縮合物であることを特徴とするポリウレア含有多孔性構造プラス ターフォーム。
2. ２．少なくともセルの８０％が０．３〜２ｍｍの寸法であることを特徴とする請 求項１のプラスターフォーム。
3. ３．石膏５５〜９０重量％、ポリウレア４５〜１０重量％、湿潤剤０．１〜２． ０重量％及び石膏、ポリウレア及び湿潤剤の乾燥重量を基準として他の従来の添 加剤０．１〜２重量％を含むことを特徴とする請求項１または請求項２のプラス ターフォーム。
4. ４．石膏を水に湿潤させ、生成スラリーにジフェニルメタン−４，４′−ジイソ シアネートプレポリマー及び湿潤剤を添加し、該組成物を完全に混合し、所望の 型に注入し、硬化させることを特徴とする請求項１から３のうち少なくとも一つ のプラスターフォームの製造方法。
5. ５．得られた製品の表面を切断、鋸引き、研磨またはブラッシング処理、あるい は該処理のいくつかを行い、孔を開くことを特徴とする請求項４の製法。
6. ６．混合物全量を基準として、石膏５０〜７０重量％、水１０〜２５重量％、ジ フェニルメタン−４，４′−ジイソシアネートプレポリマー１０〜３０重量％及 び湿潤剤０．１〜２重量％を一緒に混合し、前記％は全混合物を基準とすること を特徴とする請求項４または５の製法。
7. ７．大きさを小さくし、及び／または、粉砕した後、任意に、切断、鋸引き、研 磨またはブラッシングにより除去された材料を石膏、水、ジフェニルメタン−４ ，４′−ジイソシアネートプレポリマー及び湿潤剤に混合物を基準として５〜１ ５重量％の量で添加することを特徴とする請求項４から６のうち少なくとも一つ の製法。
8. ８．イソシアネート１２〜２０重量％含むジフェニルメタン−４，４′−ジイソ シアネートプレポリマーを使用することを特徴とする請求項４から７のうち少な くとも一つの製法。
9. ９．使用する石膏がα−石膏であることを特徴とする請求項４から８のうち少な くとも一つの製法。
10. １０．室温及び常圧にて硬化することを特徴とする請求項４から９のうち少なく とも一つの製法。
11. １１．使用する湿潤剤が市販のアルキルフェノールオキシエチレートであること を特徴とする請求項４から１０のうち少なくとも一つの製法。
12. １２．請求項１から３のうち少なくとも一つのプラスターフォームの吸音材料及 び／または断熱材料としての使用。
13. １３．組立式室割システム及び吸音天井における請求項１２の使用。