JPS62113778A - 無機質発泡体の製造方法 - 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） 本発明は無機成分を主成分とする。軽量で耐爆性に優れ
た発泡体の製造方法に関する。

（従来の技術） 工業用断熱板、高熱配管用カバー、建材用断熱材などに
は、耐熱性・耐爆性に優れた無機質発泡体が用いられる
。このような用途に使用されうる無機質発泡体として、
米国特許第３５５４９０７号には塩基性塩化アルミニウ
ム発泡体の製造方法が開示されている。この発泡体は、
アニオン型界面活性剤と塩基性塩化アルミニウム（八１
□（０１１）ＳＣＩ）　粉末とを含有する組成物を起泡
化し、これを乾燥して得られる。しかし、気泡膜の強度
が不充分であるため、乾燥時に気泡がつふれて液化し、
高発泡倍率の発泡体が得られないばかりか、乾燥が進む
につれて大きく収縮し崩壊する場合もある。米国特許第
３５６０２３１号では、上記起泡時に、さらに補強繊維
を加えて発泡体を強化する方法が開示されている。しか
し、起泡膜の強度が不充分であるため。

発泡体が崩壊しないまでも、乾燥が進むにつれて体積が
大きく減少し高発泡倍率の発泡体が得られない。

このほか、無機炭酸塩に有機酸や無機酸を加えて発泡さ
せる方法；無機化合物と有機酸とを反応させ、過酸化水
素水や炭酸塩などを発泡剤として発泡させる方法；など
も試みられている。例えば。

炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどに酢酸や塩酸を
作用させる方法；酸化マグネシウム、水酸化マグネシウ
ムなどに酢酸を加えて過酸化水素水で発泡させる方法が
ある。

しかし、得られる発泡体は極めて脆弱であり。

乾燥に伴って収縮・崩壊する場合が多い。しかも。

得られる発泡体が吸湿性の場合もあるため、実用上、断
熱材などに使用するのが困難である。上記方法のうち発
泡剤として過酸化水素水を使用する方法は、取りあつか
いによっては爆発のおそれがあるため、危険でもある。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の欠点を解決するものであり。

その目的とするところは、耐爆・耐熱性に優れ。

吸湿性がな（、かつ形状維持性に優れた高発泡倍率の無
機質発泡体を製造する方法を提供することにある。本発
明の他の目的は、上記優れた性質の発泡体を容易、安全
かつ安価に製造する方法を提供することにある。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明の無
機質発泡体の製造方法は、マグネシウム炭酸塩、カルシ
ウム炭酸塩および亜鉛炭酸塩でなる群から選択される少
なくとも一種の無機炭酸塩と常温で固体の有機酸との混
合物を得る工程。

および該混合物を加熱して発泡・硬化させる工程を包含
し、そのことにより上記目的が達成される。

本発明に用いられる無機炭酸塩はマグネシウム炭酸塩、
カルシウム炭酸塩および亜鉛炭酸塩のうちの少な（とも
一種である。マグネシウム炭酸塩としては炭酸マグネシ
ウム（ＭｇＣＯ３・　ｎＨ，０；ｎ＝５．３．１．０）
、塩基性炭酸マグネシウム（ｘ　ＭｇＣＯ５・ｙＭｇ（
ＯＨ）ｚ　−２１１２０；　Ｘ＝５＋４１３１１　　；
　ｙ　＝２＋１　　；ｚ　＝７．４，３．１）などが挙
げられる。中性塩である炭酸マグネシウムは、炭酸ガス
分圧の高い状態で生成し、天然には菱苦土鉱（ＭｇＣＯ
：ｌ）として産出するが２通常２人工の純粋な炭酸マグ
ネシウムは存在しない。付加水をもつか、さらに加水分
解して塩基性炭酸マグネシウムとして存在する（千谷利
三。

新版無機化学上巻２３１〜２３２頁、産業図書（１９６
４）　；化粧品原料基準第２版注解６８５〜６９０頁、
薬事日報社（１９８４）　）。市販されている組成の明
らかなマグネシウム炭酸塩としては１例えば、塩基性炭
酸マグネシウム（４ＭｇＣＯ，・Ｍｇ　（Ｏ）Ｉ）　２
・５Ｈ２Ｏ；キシダ化学社製、和光純薬社製）がある。

これらマグネシウム炭酸塩はいずれも本発明方法に使用
されうる。

カルシウム炭酸塩とは炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）で
ある。天然には石灰石、大理石、方解石などの形態で産
出する。人工の炭酸カルシウムとしてはカルシウムの可
溶性塩を含む溶液にアルカリの炭酸塩を加えて得られる
沈降炭酸カルシウムがある。　　゛亜鉛炭酸塩もマグネ
シウム炭酸塩と同様、その中性塩（炭酸亜鉛）は炭酸ガ
ス分圧の高い状態で生成する。天然には菱亜鉛鉱（Ｚｎ
ＣＯ３）として産出する。人工の亜鉛炭酸塩としては塩
基性炭酸亜鉛（２ＺｎＣＯ３’　３Ｚｎ（Ｏｆ（）ｚ　
・ｎＨ２０）が挙げられる（千谷利三、同上２５４頁）
。市販されている組成の明らかな亜鉛炭酸塩としては塩
基性炭酸亜鉛（２ＺｎＣＯ，・３Ｚｎ　（ＯＨ）　２・
＋１２０　　、キシダ化学社製）がある。これら亜鉛炭
酸塩はいずれも本発明に使用されうる。

上記無機炭酸塩は二種以上混合して用いられてもよい。

無機炭酸塩は後述の有機酸と室温で容易に反応し発泡体
の主成分となる。同時に上記有機酸との反応により分解
して炭酸ガスを発生し１発泡剤として働く。無機炭酸塩
および後述の有機酸は両者の反応が容易であるように、
いずれも微粒子状の粉末１通常、１００メツシュ以上、
好ましくは１５０メッシュ以上の篩をパスしうる粉末、
が用いられる。粒径がこれ以上大きいと無機炭酸塩と有
機酸との反応が不均一となるため、気泡が粗く空洞のあ
る発泡体が生成しやすい。

本発明に用いられる有機酸は常温で固体であり。

加熱により溶融して上記無機炭酸塩と反応する性質を有
する。このような有機酸にはマロン酸、クエン酸２マレ
イン酸などがある。これらの化合物の融点はマロン酸が
１３３℃、クエン酸が１５３℃（１水和物１００“Ｃ）
、マレイン酸が１３０℃である。

これらの有機酸以外に１例えば、シュウ酸、コハク酸な
どを使用することも可能であるが、融点が高いため加熱
のためにエネルギーコストが高くなるうえに特別な装置
を必要とする。融点が１００℃を下まわる有機酸１例え
ば、グリコール酸、トランス−クロトン酸などは常温で
はべたついて無機炭酸塩と均一に混合するのが難しい。

低融点の有機酸は吸湿性の化合物も多い。本発明方法に
使用する有機酸は二種以上混合して用いてもよく、さら
に必要に応じて上記以外の有機酸や無機酸を混合して用
いてもよい。そのほか１発泡時の気泡の大きさをコント
ロールする超微粉粒子などの調整剤や補強繊維が混合さ
れて用いられてもよい。ただし、これら本発明方法に使
用される有機酸以外の酸、調整剤、補強繊維などが存在
すると高発泡倍率の発泡体が得られない場合もあるため
、その配合量などには注意を要する。

上記有機酸と無機炭酸塩とを用いた後述の発泡工程にお
いては９通常、その反応系に（反応混合物中に）約０．
０１〜１５重量％の水分を含むことが必要である。有機
酸と無機炭酸塩との混合物が加熱されると、まず有機酸
が溶融し、この溶融した有機酸と無機炭酸塩との間で反
応が起こり発泡が始まる。このとき９反応系に存在する
水は反応開始剤として働き、上記反応を円滑に進行させ
る。水の量の多少により発泡の速さ１発泡体の発泡倍率
が影響される。水分が全く存在しなければ発泡体は得ら
れない。逆に反応系の含水量が多すぎるときには、有機
酸の溶融点以下の温度で無機炭酸塩と有機酸との反応が
始まり、炭酸ガスが発生する。

有機酸が溶融していないと２発生したガスを反応混合物
中に充分に閉じ込めることができない（いわゆるガス抜
けが生じる）ため発泡体が得られない。この反応系で必
要とされる水分は、無機炭酸塩および／または有機酸に
添加された水であっても、無機炭酸塩や有機酸自体が有
する結晶水や付着水であってもよい。無機炭酸塩および
有機酸が水分を含まないときも反応中に空気中の微量の
水分が利用されて発泡体が形成される場合もある。

この反応時の水分を確保する目安として１通常。

１０重１％以下の割合で水分を含存する有機酸が使用さ
れる。例えば、クエン酸は通常、１分子の結晶水を含み
、その水分含有量は８．５７重量％に相当するため、こ
れをそのまま利用するのが好適である。

上記無機炭酸塩および有機酸、さらに必要に応して補強
繊維などを均一に混合し、約１２０〜１７０℃に加熱す
ると、既述のように無機炭酸塩と有機酸とが反応し、炭
酸ガスを発生して発泡体が形成される。上記混合物を加
熱するときには１通常のオーブンで加熱することも可能
であるが、この場合、急激に加熱しないと水分かにげて
しまい発泡温度が高くなるか、あるいは発泡しなくなる
。また大型の発泡体を調製する場合には内部まで均一に
加熱されないため未発泡部分が残るおそれ、もある。こ
のような場合は、該混合物を内部から急速に加熱するこ
とのできる高周波加熱が好適である。

例えば市販の電子レンジなどを利用することができる。

発泡後、熱源を切ると反応混合物は冷却して直ちに硬化
し１発泡体が得られる。

このように、乾式発泡法により簡単な操作で無機質発泡
体が得られる。この方法によれば、従来の湿式発泡法の
ように得られた発泡体に含有される水分を長時間をかけ
て蒸発させるという手間がかからない。特に、この方法
では、過酸化水素水などの発泡剤を使用せずに原料組成
物である無殿炭酸塩の分解により炭酸ガスを発生させて
発泡体を形成するため工程が簡単であり、短時間で安価
に発泡体が形成される。過酸化水素水を使用しないため
急激な分解による爆発の危険もない。

得られる発泡体は１通常、白色の軽量体である。

このような発泡体は、従来の無機系発泡体１例えば米国
特許第３５５４９０７号および第３５６０２３１号に開
示された発泡体、に比べてはるかに形状維持性がよい。

発泡体の物性は、使用した原料の種類や各成分の配合割
合などにより異なるが、その見掛は密度は約０．４〜０
．８．熱伝導率は約０．０８〜０．８ｋｃａｌノｍｈ’
ｃである。発泡体は臭気がなく、吸湿性も認められない
。人体に有害な原料を用いていないため毒性が極めて少
ない。他の物質に対する腐食性も少ない。発泡体は不燃
性であり、ブンゼンバーナーの焔をあてても、その個所
が黄色くなり灰を残すが燃焼しない。

本発明で得られる発泡体に川水処理を施すと。

耐水性に優れ機械的強度の大きい発泡体が得られる。１
８水処理を行うには９通常、ゴムあるいはプラスチック
成分を含む液を発泡体に含浸させ、乾燥して耐水性皮膜
を形成する。例えばシリコーン樹脂液（トーμ・シリコ
ンＳＲ２４１ルジン（商品名）；２１％トルエン溶液）
が撥水剤として用いられる。撥水処理を行うことにより
耐爆性に影響を与えることはなく、ブンゼンバーナーの
火をかざしても炎にあたった部分が着火燃焼することは
ない。

（実施例） 以下に本発明を実施例につき説明する。

大嵐奥上 無機炭酸塩として炭酸マグネシウム粉末（富田製薬社製
）１０ｇを使用し、これに有機酸としてクエン酸１水和
物（和光純薬社製）１５ｇを加えて均一に混合した。こ
れを電子レンジ（三菱電子レンジ、　ＲＲ−５０１）に
入れて加熱したところ約１分３０秒後から膨張が始まり
、約２分後には約６倍に膨張した。これを電子レンジか
ら取り出すとそのままの形状で硬化した。得られた発泡
体の発泡倍率。

発泡体の性質などを下表に示す。表において不燃性の項
では２発泡体をブンゼンバーナーの焔にかざしたとき着
火もしくは燃焼しない場合には、Ｏで示した。以下、実
施例２〜７．および比較例１〜３の結果もあわせて下表
に示す。なお、実施例および比較例で用いた無機炭酸塩
および有機酸はいずれも１００メツシユの篩を通過しう
る微粉末である。

夫」ｌ粗ｌ 無機炭酸塩として塩基性炭酸マグネシウム粉末（４Ｍｇ
ＣＯ，、ＨＭｇ（ＯＨ）ｚ　・５ＨｚＯ；重質；和光純
薬社製）を用い１実施例１に準じて約２分間加熱を行っ
た。

ス）ｌ（江ｌ 無機炭酸塩として炭酸カルシウム粉末（沈降性炭酸カル
シウム；牛丼化学社製）を用い、実施例１に準じて約２
分３０秒間加熱を行っぬ。

Ｌ崖勇↓ 有機酸としてマロン酸微粉末（和光純薬社製）を用い、
実施例１に準じて約６分間加熱を行った。

尖止災盈 無機炭酸塩として塩基性炭酸マグネシウムを。

有機酸としてマロン酸を用い、実施例１に準じて約７分
間加熱を行った。

ス去ｌ九ｉ 無機炭酸塩として塩基性炭酸亜鉛粉末（３ＺｎＣ０，・
５Ｚｎ（ＯＨ）ｚ　・８２０　；来由薬品社製）を用い
、実施例１に準じて約４分間加熱を行った。

１施Ｍ工 有機酸としてマレイン酸粉末（牛丼化学社製）を用い、
実施例１に準じて約４分間加熱を行った。

比較例１ 無機炭酸塩として酸化マグネシウム粉末（重質；キシダ
化学社製）を用い、実施例１に準じて約４分間加熱を行
った。混合物は熱分解して黄褐色に着色したが１発泡に
よる膨張は認められなかった。

止較皿主 無機炭酸塩として水酸化マグネシウム粉末（和光純薬社
製）を用い、実施例１に準じて約４分間加熱を行った。

発泡による膨張は認められなかった。

此Ｓび［３−１ 有機酸としてａ−リンゴ酸く牛丼化学社製）を用い、実
施例１に準じて約２分３０秒間加熱を行った。得られた
発泡体は吸湿性であった。

止較斑主」 無機炭酸塩と有機酸との混合物に、さらに微粉状シリカ
（アエロジルｍ３８０　；　日本アエロジル社製）０．
３ｇを加えて混合した後に加熱・発泡させたこと以外は
比較例３−１と同様である。得られた発泡体は吸湿性で
あった。

（以下余白） （発明の効果） 本発明方法によれば、このように、耐熱性・耐爆性に優
れた無機質軽量発泡体が得られる。発泡体は乾式発泡法
により生成されるため、従来の無機発泡体の製造法１例
えば湿式発泡法に比べて操作が簡単であり、乾燥工程に
要する時間も短く。

エネルギーコストも最小である。発泡剤、特に過酸化水
素水を使用しないため爆発などの危険がない。

得られた発泡体は吸湿性がな（、形状維持性に優れる。

発泡体は通常、白色であり、臭気がなく。

人体に対する毒性も他の物質に対する腐食性もない。上
記発泡体にＩｎ水処理を施すと耐水性に優れ。

かつ機械的強度の高い発泡体が得られる。発泡体の製造
に用いられる無機炭酸塩、有機酸などの原料は安価に入
手され、製造工程も簡単であり、かつ製造のための特別
な設備を必要としないため発泡体が安価に得られる。こ
のような発泡体は、高温耐火断熱材として炉材や被覆材
などに、ｔ８水処理後の発泡体は耐水断熱材として建材
用断熱材や配管用断熱材などに広く利用されうる。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、マグネシウム炭酸塩、カルシウム炭酸塩および亜鉛
   炭酸塩でなる群から選択される少なくとも一種の無機炭
   酸塩と常温で固体の有機酸との混合物を得る工程、およ
   び 該混合物を加熱して発泡・硬化させる工程、を包含する
   無機質発泡体の製造方法。 ２、前記有機酸がマロン酸、クエン酸およびマレイン酸
   でなる群から選択される少なくとも一種である特許請求
   の範囲第１項に記載の製造方法。 ３、前記混合物中に無機炭酸塩１００重量部に対して有
   機酸が１００〜２００重量部の割合で含有される特許請
   求の範囲第１項に記載の製造方法。 ４、前記混合物を加熱したときの反応系が０．０１〜１
   ５重量％の範囲で水分を含有する特許請求の範囲第１項
   に記載の製造方法。 ５、前記有機酸が１０重量％以下の割合で水分を含有す
   る特許請求の範囲第１項に記載の製造方法。 ６、前記無機炭酸塩および前記有機酸が１００メッシュ
   以上の篩を通過しうる微粉末である特許請求の範囲第１
   項に記載の製造方法。 ７、前記加熱方法が高周波加熱法である特許請求の範囲
   第１項に記載の製造方法。