JPS5834499B2 - スチレンケイジユシハツポウタイリユウシオフクム コウカブツノセイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スチレン系樹脂発泡体粒子を軽量骨材として
含み、無機物を主体とする結合剤で結合された硬化物の
製造方法の改良に関するものである。

スチレン系樹脂発泡体粒子、例えば発泡したポリスチレ
ンの粒子を、結合剤、例えばポルトランドセメントで結
合した硬化物が知られており、これは、軽量で燃え難い
断熱材料として有用である。

従来、スチレン系樹脂発泡体粒子を、無機物を主体とす
る結合剤で結合する場合、スチレン系樹脂と、通常の無
機性結合剤とは、もともと結合力が非常に弱いために、
種々の特殊な操作を必要とした。

例えば、特公昭４２−２０７１９号公報には、発泡性ポ
リスチレン粒子を水蒸気で発泡せしめた発泡ポリスチレ
ン粒子を、セメントで結合するさいに、発泡ポリスチレ
ン粒子を、あらかじめオルガノシロキサノールで被覆し
て、結合力をたかめ、硬化物の物理的性質を向上するこ
とが記されている。

また、特公昭４７−２８６８３号公報には、同様な発泡
ポリスチレン粒子を、合成樹脂を含ませたモルタル層や
、合成樹脂を含ませた無機質充填剤層で被覆する方法が
提案されている。

これらの方法は、被覆の為の薬剤と手段を必要とする欠
点があった。

また、特開昭４８−１０１７２号公報には、水蒸気で発
泡せしめた発泡ポリスチレン粒子を、一旦更に成形体と
し、この成形体を粉砕して得た粒子を用いると、粒子は
表皮を有さす、また粒子の表面形状が複雑化して表面積
を増大するので、セメント及び水とよくなじむようにな
ることが記されている。

この方法によると、不定型の複雑な形状の粒子を用いる
ので、多量の結合剤を要し、この為に硬化物の比重が大
きくなり、また費用も高くなる欠点があった。

本発明者等は、上記の欠点を除去し、安価で性能のすぐ
れた硬化物を得る方法を発明し、先に特願昭４８−１２
１２１３号を出願した。

本発明は、上記発明の方法を更に改良したものである。

本発明は、スチレン系樹脂発泡体粒子を、無機物を主体
とする結合剤で結合して硬化物を製造する方法において
、粒子の表面の全部あるいは大部分が実質的に平面の切
断面である発泡体粒子を加熱して膨張させ、次いで無機
物を主体とする結合剤で結合し硬化することを特徴とす
る、スチレン系樹脂発泡体粒子を含む硬化物の製造方法
である。

本発明に用いるスチレン系樹脂としては、ポリスチレン
の他に、スチレン−アクリロニトリルコポリマー、スチ
レン−メチルメタクリレートコポリマー、ゴム強化ポリ
スチレン、ＡＢＳ樹脂、その他熱可塑性の発泡可能なス
チレンのコポリマー類がある。

スチレン系樹脂を、発泡させて発泡体とする方法として
は、発泡剤を含浸させて蒸気発泡させるビーズ発泡法や
、発泡剤とともに可塑化押出しして発泡させる押出発泡
法などを用いることができるが、特に、押出発泡法によ
ると、−挙にブロック状の発泡体が得られるので、好適
である。

スチレン系樹脂発泡体の発泡倍率は１０倍乃至８０倍程
度が、強度と切断加工性のバランスより好ましい範囲で
ある。

欠いで発泡体を、切断して粒子状にし、粒子の表面の全
部あるいは大部分が実質的に平面の切断面である発泡体
粒子を得る。

スチレン系樹脂発泡体を切断して、粒子の大部分の面が
実質的に平面の切断面である粒子とするには、種々の方
法がとり得る。

規則正しく立方体或は直方体を切り出してもよく、回転
する鋭利な刃物により不定型の多面体を切り出してもよ
い。

また、鋭利な刃物を用いる代りに、加熱した金属線や、
加熱した薄い板により、局部的な熔融によって切断し切
り出してもよい。

但しこの場合には、熔融した発泡体はロスとなる欠点が
ある。

また、のこ刃により、切り出してもよい。

但しこの場合には、のこくずの粉末が生じ、このくずが
ロスとなる欠点がある。

刃物の型状は一般には、鋭利なナイフ状の薄い刃が粉末
の発生が少なく、好適である。

この際、刃物は鋭利なものを用い平滑な切断面を得るこ
とに留意すべきである。

従来の粉砕機に使用されている刃は、鋭いとぎたでの刃
であっても、ポリスチレン発泡体の塊から、本発明に用
いる粒子を切り出すには十分鋭いものはない。

刃の鋭さを、刃先の角度や厚みや、刃が発泡体の塊にあ
たる速度や、当り方によって、一般的に表現する方法が
ないので、鋭さは切断面の平滑さおよび、得られた粒子
の蒸気成型適性によって表現せざるを得ないのであるが
、その鋭さの程度は、例えば、通常のかみそりの刃、良
く切れるうす刃のナイフの刃、ＮＴカッター（商品名、
日本転写紙社製）の刃程度なら十分であり、通常の家庭
用ジュースミキサーの回転刃、朋来式粉砕機（商品名、
朋来鉄工所製）の回転刃、程度では不十分である。

十分に鋭い刃で切断した粒子の表面は、平滑であり、蒸
気加熱によりよく膨張するが、鋭くない刃で切断した粒
子の表面は、ささくれていて、蒸気加熱により膨張する
能力が低いので、その判別は容易に行いうる。

こうして得た発泡体粒子を、更に加熱して膨張せしめる
。

加熱して膨張せしめる方法としては、乾熱源によっても
よいが、水蒸気による加熱が最も効果的である。

加熱膨張は、−回たけ行ってもよいが、一度加熱膨張さ
せた粒子を、数時間乃至数日間放置して熟成してから、
再度加熱膨張させることもできるし、この操作を何回か
繰返して、二階以上加熱膨張させることもできる。

無機物を主体とする結合剤で結合して硬化物を作るさい
に、発泡体粒子は、その平均寸法が２ｍｍ乃至５０前程
度がよい。

２ｒＩＬｒＩＬ以下でも本発明の効果を得ることが出来
るが細かい粒子は切断加工が比較的困難であり、また表
面積が大きくなるので、結合剤を多量に必要とするよう
になる。

また、５０關以上にも大きくなると、一体の硬化物とし
て成型する際に、細部の加工が困難になる。

然し、コンクリートの製造においてよく知られているよ
うに、粒度の大きい粒子と細かい粒子を目的に応じて混
合し、骨材の粒度に分布をもたせて充填密度と加工性と
を向上させる方法は、本発明の方法に於ても適用できる
。

即ち、目的によっては、５０ｍｍ以上の大きい粒子や、
２ｍ７ＩＬ以下の細かい粒子を適当量混入してもよい。

加熱して膨張せしめることによる効果として、第一に、
粒子表面の粗度が変化し、若干平滑化する結果、全体を
硬化させるに必要とする無機セメントの量が少くなり、
より軽量な硬化物が得られることがあげられる。

粒子表面の粗度は、切断面の発泡体の気泡径によって調
節可能であり、粒子を更に加熱膨張させない場合には、
気泡径は０．０５ｍｍ乃至１．５間程度の範囲が好適で
あることを、先に特願昭４８−１２１２１３号明細書中
で述べたが、加熱膨張処理により粗度を調節することに
よって、気泡径２山程度の発泡体も好適に使用できるよ
うになり、必要なセメント量を気泡径によらず自由に調
節することができる。

加熱膨張処理の第二の効果として、スチレン系樹脂発泡
体は、加熱膨張処理により剛性を減じ、被圧縮性を増大
するので、無機セメントと粒子を混合し成形する際の操
作性と成形性が改善されることがあげられる。

加熱膨張処理の第三の効果としては、発泡体容積が増大
する為に、最終硬化物の単位容積当りのスチレン系樹脂
量を大巾に低減させることがあげられる。

樹脂の使用量を低減させることは、硬化物の原価を低下
させるたけでなく、硬化物を建材として使用した場合に
、火災の際の発煙量と発熱量を低下させ、硬化物の不燃
性を増大させる効果が著しい。

本発明の方法により、比較的気泡径が大きい発泡体を用
いて、十分に加熱発泡させた場合、極めて低密度の、例
えば密度が０．００５ｇｒ／ＣｒＩＬ３程度の発泡体粒
子が得られ、この粒子により低密度の硬化成形物を得る
ことができる。

従来、スチレン系樹脂の発泡体成形物の実用的な密度は
、０．０１ ｇｒ／ｃｍ３程度までであり、それ以下の
密度では実用に耐える成型物は通常得られていないが、
本発明の方法によると、無機結合材の強化作用によって
、極めて低密度の発泡体粒子から、実用に適する硬化成
型物を得ることができる。

本発明に使用する無機物を主体とする結合剤としては、
ポルトランドセメント、アルミナセメント、焼石膏など
の水硬性セメント、ケイ酸アルカリセメント、リン酸セ
メント、石灰等および、これらに充填剤、繊維状補強充
填剤、有機高分子結合剤などを配合したもの、有機高分
子結合剤に多量の無機充填剤を配合したものなどが使用
可能である。

実施例 １ 気泡径が１１ｎｒＩＬで、発泡倍率が２５倍の押出発泡
法によるポリスチレン樹脂発泡体ブロックから薄いナイ
フ状の刃物により、小立方体状粒子を切りト 出し、更に常圧の水蒸気により加熱して膨張させた。

膨張後の粒子の密度はＯ，ＯＯ８ｇｒ／ｃｒＩ１３で、
−辺の長さは平均約６間であり、表面は膨張前の表面よ
り若干平滑になっていた。

この粒子の見かけ比重は０． ＯＯ４７ｇｒ／ｃｒｒｔ
３であった。

この粒子１．７１に、ポルトランドセメントを１５０
ｇｒと水９０ｇｒとを添加し混合し、型内に入れて整型
し硬化させた。

粒子はよくポルトランドセメントで被覆され、粒子間の
接着は完全で、硬化物を破壊した際に、接着面のはく離
はほとんど起らなかった。

２８日養生後の硬化物の密度は０、１８ ｇ ｒ／ａｍ
”で、圧縮強度は３．５ｋ１７ｒメ血３であった。

比較例 １ 実施例１で用いたポリスチレン樹脂発泡体ブロックから
切り出した小立方体状粒子を、更に加熱膨張させること
なく使用して、硬化物を作った。

即ち、加熱膨張させていない小立方体状粒子４．７１に
、ポルトランドセメント１５０ｇｒと水９０ｇｒとを添
加して混合し、型内に入れて整形し硬化させた。

ポルトランドセメントの大部分は、粒子表面の開放セル
を充たす為に用いられる為に、被覆の不完全な部分が残
っていた。

被覆を完全にする為には、更に多量のセメントの使用が
必要である。

実施例 ２ 気泡径が１．５關で、発泡倍率が３０倍の押出発泡法に
よる発泡ポリスチレンブロックから、実施例１同様にし
て、小立方体状粒子を切り出し、更に水蒸気加熱により
膨張させ、２日間放置後再度水蒸気加熱により膨張させ
た。

膨張後の粒子の密度は０．００４６ ｇｒ／ｃｒｒＬ”
で、大きさは約１５關で、表面は膨張前の表面より相当
平滑化していたが、通常の発泡性ポリスチレンビーズを
蒸気発泡させて得られる発泡ポリスチレン粒子にみられ
るような平滑な表面とは異る粗面であった。

この粒子１．３１と、実施例１で用いた膨張後の粒子０
．４４とを混合し、ポルトランドセメント１１０ｇｒと
水６５ ｇｒとを添加し混合して、型内に入れて整形し
硬化させた。

密度がｏ、１４ｇ ｒ／ｃｒｒｔ３の、軽量な硬化物を
得た。

粒子はよくセメントで被覆されて居り、粒子は加熱膨張
処理により剛性を減じている為に、整形の際に変形して
、粒子間はよく密着して居り、比較例１よりも太きな粒
子を用いたにもかＸわらず、粒子間に生じる空隙が比較
例１の硬化物よりも少いことが観察された。

比較例 ２ 実施例１で用いたポリスチレン樹脂発泡体ブロックを、
厚刃の高速回転刃を有する粉砕機で粉砕し、ふるい別け
て、径が５ｒＩＬｍ乃至３山の不定型粉砕物を得た。

更に常圧の水蒸気により加熱したところ膨張せず収縮を
起こし、以後の使用に耐えなかった。

以上説明した通り、本発明の方法によると、無機物を主
体とする結合剤により、発泡体粒子をよく被覆し、結合
することができる。

その結果、必要な結合剤の量が少くてすみ、非常に軽量
な硬化物を作ることができる。

また、粒子が加熱膨張処理により剛性を減じる為に、成
形のさいに容易に変形して、粒子間の空隙を少なくでき
る。

更に、粒子を加熱膨張により極めて低密度に膨張させる
為に、樹脂の使用量を減じ、資源を節約できると共に、
硬化物の耐火性を向上させることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スチレン系樹脂発泡体粒子を、無機物を主体とする
   結合剤で結合して硬化物を製造する方法において、粒子
   の表面の全部あるいは大部分が実質的に平面の切断面で
   ある発泡体粒子を加熱して膨張させ、次いで無機物を主
   体とする結合剤で結合し硬化することを特徴とするスチ
   レン系樹脂発泡体粒子を含む硬化物の製造方法。