JPS609986B2

JPS609986B2 - 無機質発泡体の製造法

Info

Publication number: JPS609986B2
Application number: JP1342177A
Authority: JP
Inventors: 正晃水野; 研吉松本; 秀昭古賀; 寛治藤田
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1977-02-08
Filing date: 1977-02-08
Publication date: 1985-03-14
Also published as: JPS5398328A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、安価で耐水性がよく、加工法が容易な不燃性
の無機質発泡体の製造方法に関するものである。

近年、有機質を素材とした発泡体は多方面の分野で多種
使用されているが、最大の欠点は燃えやすいということ
であり、この点に関して多数の検討が関係業界ではなさ
れている模様であるが、まだ満足すべきものは得られて
いない。

これに対して不燃体では発泡セメント、発泡石こう、あ
るいはセラミック系の多孔体、泡ガラス等の軽量ないい
ま多孔質の材料があり、各用途に使用されており、加工
性や価格等にまだ問題を含んでいる様である。

これらの範ちゆうに入るものとして、いわゆる水ガラス
を使用した軽量体が最近、業界での関心事の一つである
。

これは容易に発泡することができるが、従来より耐水性
が悪く、強度上の弱点もあり、実質的に例えば建材分野
では利用され難いのが実情である。これらの問題を解決
するために、Ｓｉ０２／Ｎ２０の重量比が３．０〜５．
７の珪酸ナトリウム及び／又は珪酸カリウムを水の存在
下で１５０〜６００ｑｏの温度条件下で加圧し、ついで
放圧する発泡体の製造法（特公昭４８一３０４４７）や
、珪酸ナトリウム及び蓮酸カリウムの水溶液にパーラィ
ト等の骨材と金属珪素系粉末及び珪弗化ソーダをそれぞ
れ混合し、発泡硬化させることを特徴とした無機質発泡
体の製造方法などが提案されているが、加工性、強度あ
るいは脆性その他の特性、価格面等に問題がある。

本発明はこれらの問題点を考慮し、安価で、耐水性、強
度が高く、加工法が容易な不燃性の水ガラス軽量体を製
造することを目的とする。すなわち水ガラスに対して、
亜鉛またはその金属化合物の１種または２種以上の混合
物を水ガラス固形分１０の重量部に対し、２．５〜５の
重量部を混合し、加熱反応させて得る変性水ガラスに対
して、水ガラス固形分１０の重量部に対し、珪弗化ソー
ダを１０〜８の重量部、りん酸アルミニウムを５〜８の
重量部を混合し、必要なら界面活性剤をそれぞれ混合し
、発泡硬化させることにより、無機質発泡体を製造する
ことを目的とする。

本発明に於ける水ガラスは一般に地０・ｘＳｉ０２・ｙＨ２０（Ｍはアルカリ金属、ｘ、ｙは整数）で表わされるアルカリ金属珪酸塩水溶液が適当で、なか
でも経済性、汎用性の面から珪酸ナトリウム水溶液が好
ましい。

また、固形分の濃度は、次工程の変性反応中にさしつか
えない程度の流動性を有する水溶液であればよいが、汎
用性からみて実質上２０〜６０％の固形分濃度が好まし
い。上記水ガラスに亜鉛またはその金属化合物を混合し
「水ガラスの変性を実施する必要がある。亜鉛系の変性
剤以外に「他の変性剤、例えばアルミニウム、ホウ素、
カルシウム、マグネシウム、その他多数の化合物に関し
て検討を行なったが、該発明の内容の範囲では「亜鉛系
が最も効果をもたらしていることを見出した。亜鉛化合
物の中では、酸化亜鉛、水酸化亜鉛が特に適している。
上記変性剤の混合量は「水ガラス固形分１０の重量部に
対し、２．５〜５０重量部である。２．５部以下にする
と、製造した発泡体の特性に何の関与もなく事実上変性
剤が無意味になる。

一方、５碇邦以上混合すると、発泡体の製造加工時に支
障を来たすと同時に、脆性な発泡体しか製造できない。
変性方法は、水ガラスと変性剤の混合物を縄拝しながら
加熱して反応させるか、あるいは１００℃以上が必要な
場合にはオートクレープ等の耐圧器下で反応させること
もできる。

反応温度を６０〜７０００にした場合、３〜６時間が適
当であり、さらに反応を続けるとゲル状になり流動性を
消失するため、後工程に使用できなくなるため、十分な
配慮が必要である。

上記の様にして得た変性水ガラスに、珪弗化ソーダとり
ん酸アルミニウムを混合し、発泡硬化させる。

りん酸アルミニウムは第一りん酸アルミニウムの様な一
般に市販されたものや、第二りん酸アルミニウム、ある
いはいわゆる縮合りん酸アルミニウムが使用出来るが、
特に縮合りん酸アルミニウムが適している。珪弗化ソー
ダとりん酸アルミニウムを併用することにより次の様な
特徴がある。珪弗化ソーダを水ガラスの硬化剤として使
用することは公知であるが、この様にして作ったものは
耐水性が悪く、充分な強度が得られないことも公知であ
る。一方、りん酸アルミニウムを硬化剤とする場合、例
えば水ガラスまたは変性水ガラスに縮合りん酸アルミニ
ウムを混合し、界面活性剤添加下で空気を混入し一種の
ェアロゾルを作成した後、乾燥して水分除去を行うと比
較的多量に水分を含んでいる段階では発泡体が安定であ
るが、水分が蒸発するにつれ発泡体が著しく収縮したり
ひび割れが発生し、ひどい場合には粉々に破壊してしま
う。この理由はわからないが、本発明者等は種々改良を
試みた結果、前記の方法を見出すことができた。すなわ
ち「変性水ガラスに硬化剤を添加する場合に、反応上、
珪弗化ソーダがりん酸アルミニウムより先行することに
より、あるし、は珪弗化ソーダとりん酸アルミニウムと
の何らかの相互作用により、加工時の収縮、ひび割れ等
の問題が解決し、また耐水性もよく強度のある発泡体を
製造することができた。水ガラス固形分１０の重量部に
対して珪弗化ソーダは１０〜８の重量部、りん酸アルミ
ニウムは５〜８０重量部が必要である。

珪弗化ソーダを１戊部以下にすると、加工時のひび割れ
等の発生防止に効果がなく、８の重量部以上にすると製
造された発泡体の脆性が大で、粉がぽろぽろ落ちてくる
。

りん酸アルミニウムを５部以下にすると、耐水性が改良
されず、また８碇邦以上にすると「脆性が増えるととも
に、耐水性の低下の現象がみられる。上記の効果を強く
発揮するためには、変性水ガラスに硬化剤を混合する場
合、りん酸アルミニウムの添加は珪弗化ソーダの添加と
同時かあるいは以後に行なう方が一般にはよい結果を得
ているが、定まったものではない。

また、該硬化剤は粉体のままあるいは水等で湿潤状態に
する方が、加工上便利なことは「いうまでもない。発泡
工程を安定化し、均一な気泡構造体を得るには、界面活
性剤の使用は効果的である。

特にノニオン系またはアニオン系の活性剤がよい。

また界面清性助剤を添加すると安定な気泡を得る場合も
あるが、限定するものではない。必要な場合には、充填
剤または補強材を混合してもよい。例えば、カーボンブ
ラック、タルク、パ−ライト、シラスバルーン、石綿、
ロックウ−ル、ガラス繊維等の無機物質が挙げられる。
加工法としては、基本的には次の様な方法による。変性
水ガラスに、必要な場合には、界面活性剤、充填剤、補
強材等あるいは流動性の調整のために水を混合すると、
気泡を含んだェアロゾルが形成される。この場合外部か
ら強制的に空気を混入させてェアロゾルを安定化に導く
ことも実質的５な方法である。続いて、充填剤を粉体あ
るいは湿潤状態で所定量混入し、均一に分散させること
により、混合系の粘度が上昇してくる。この粘度上昇を
促進させるためには、加熱が効果的である。

所定の粘度になった時に、混合系をＺ容器に入れ硬化さ
せる。硬化は、加熱下例えば６０〜１５０ｏｏあるいは
それ以上の温度で行えば硬化速度は上昇するし、あるい
は室温条件下で放置しておくこともでき、硬化とともに
残存水分が徐々に消滅し、いわゆる現場発泡的な方法も
採用できＺる。この発明は、水ガラスの変性および硬化
剤の組み合わせにより、従来にみられなかった耐水性の
向上がみられ、強度が強く脆性が改良され、安価で、加
工性が容易な不燃の軽量体を得ることがで２さる。

以下にこの発明の実施例を説明する。

実施例中、部とあるのは重量部を示す。実施例１水ガラス（ＪＩＳ３号、Ｓｉ０２２８〜３０％、Ｎａ
２０９〜１０％）１００部に対して、亜鉛華５部を混
入し、ポリェチの容器内で６０００で５時間損洋を続け
「変性水ガラスを得る。

変性水ガラス１０５部にアニオン系界面活性剤（商品名
ネオゲンＲ、第一工業製薬社製）２部を添加蝿梓下で、
石綿２．５部を添加しＬ三枚羽のミキサーで混合すると
、安定なチクソトロピックなエアロゾルができる。

別に「蓬弗化ソーダ１５部を水１碇郭１こ混ぜたスラリ
ーと縞合りん酸アルミニウム（商品名Ｋ物質−８０００
、帝国化工社製）１碇部を水１の鞠こ混ぜたスラリーを
用意する。

上記ェアロゾルを鷹投下で珪弗化ソ−ダスラリ−を添加
し「蝿拝を続けると粘度が上昇してくる続いて縮合りん
酸アルミニウムスラリーを添加すると、一時ェアロゾル
の粘度は低下するが、再び上昇を始める。

流動性がなくなりかけた段階でモールド内に入れ、ふた
をした後、８０００の乾燥機に入れ、いまらく放置後に
モールドのふたを開けて１３０００の乾燥機に入れる。
１時間後にモールドよりとり出すと比重０．４の発泡体
を得ることができた。

この発泡体を、６ぴ０の温水中に７幼時間浸潰した後の
乾燥後の重量と、浸債前の重量を測定し耐水性の重量保
持率を計算すると９１％であった。

またＬ圧縮強度は１８．０ｋｇ′の、曲げ強度は２０．
２ｋ９′めであった。圧縮強度は縦３肌、横３伽、高さ
２．５加の試験体を用い、曲げ強度は幅２伽、高さ１．
５伽、長さ２２伽の試験体を用い、スパン距離２０肌の
条件で実施した。比較例１実施例１と同様に変性水ガラスを用い、硬化剤として縮
合りん酸アルミニウムを使用せず、珪弗ょ化ソーダのみ
２５部を用いて比重０．４の発泡体を作成した。

実施例１と同機な耐水性重量保持率は７３％であり、圧
縮強度は９．４ｋ９／均、曲げ強度は１０．２ｋ９′め
であった。比較例２０実施例１と同様に変性水ガラスを用い、硬化剤とし
て縮合りん酸アルミニウムのみ１５部を用いて発泡体を
作ろうとしたが、乾燥中で発泡体の収縮が大きく、ひび
割れが発生し、満足な発泡体を得ることができなかった
。

タ比較例３実施例１と同様の配合系で、水ガラスを変性せずに、水
ガラス１０碇部もこ、亜鉛華５部、珪弗化ソーダ１５部
、縮合りん酸アルミニウム１碇部を添加混合して発泡体
を作成した。

ｏ同様に耐水性重量保持率を測定すると、７８％であ
った。

実施例２水ガラス（ＪＩＳ３号）１０戊誠こ対して、水酸化亜鉛
７．５部を混合し「６０００で４時間鷹拝を続け変性
タ水ガラスを得る。

変性水ガラス１０７．５部にノニオン系界面活性剤（商
品名ノィゲンＥＴ１６０、第一工業製薬社製）１．５部
とトリアセチン０．５部を添加し、タンク、送液ポンプ
、ホモミキサー〜圧縮空気導入部を有した０パイプライ
ンミキサー装置に循環させる。

原液循環中に遂時、圧縮空気を導入することにより、気
泡を多量に、均一に含んだェアロゾルを作ることができ
る。続いて珪弗化ソーダ１碇部‘こ対して水１碇部を加
えたスラリーを徐々に添加し、循環を続ける。

粘度がや）上昇した段階でＫ物質−８０１５部に水１５
部を加えたスラリーを添加する。この間循環を続けなが
ら圧縮空気の導入量を調節して、ェアロゾルが破壊しな
い様にする。

流動性がまだ残っている段階でライン中のコックを開い
て、モールド中へ流し出す。ェアロゾルがモールド内に
ちようど一ぱいになった時点で注入を止め、発泡体をそ
のま）室温にて放置する。２独時間以内に「実質的に硬
化し、モールドより発泡体をとりだすことができる。

この発泡体を１２０ｑｏの乾燥機内で乾燥して比重０．
３の発泡体を得る。

実施例１と同機に、耐水性の重量保持率は９２％であり
、圧縮強度は１２．５ｋ９′の、曲げ強度は１１．８ｋ
９′めであった。

Claims

【特許請求の範囲】

１水溶性珪酸塩に対して、亜鉛またはその金属化合物
の１種または２種以上の混合物を、珪酸塩固形分１００
重量部に対し、２５〜５０重量部を混合し、次いで加熱
反応させて得る変性珪酸塩を生成し、次に、上記水溶性
珪酸塩の固形分１００重量部に対して、珪弗化ソーダを
１０〜８０重量部、およびリン酸アルミニウムを５〜８
０重量部をそれぞれ混合し、発泡硬化させることを特徴
とする無機質発泡体の製造方法。