JPS62223073A - セラミツク発泡体の製造方法 - 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、セラミック発泡体の製造方法に関する。さら
に詳しくは、家屋の外壁パネル等の建材としての応用が
好適なセラミック発泡体の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

セラミック発泡体が軽量で断熱性、耐久性に優れている
という建材として好適な特性を有していることは従来か
ら良く知られている。

セラミック発泡体の製造方法としては、例えば特開昭５
２−２２０１０号公報に火山質ガラスに発泡剤の量を変
えて多層構造にする方法が記載され、特開昭５４−６５
７１６号公報に高炉水砕スラグにケイ酸含有物質を配合
する方法が記載され、特開昭５３−３５７３０号公報に
シラスと高炉水砕スラグに水ガラスを配合する方法が記
載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、このセラミック発泡体を実用性を有するものと
して且つ工業的に製造しうる技術は未だに見出されてい
ない。

セラミック発泡体を建材として即ち防火材料、耐火材料
として使用するためには、第１の条件とシテ、ＪＩＳ　
　Ａ　　１３０２−１９７５、ＪｒＳＡ　　１３０４−
１９７５に規定されている防火試験方法、耐火試験方法
において、８００℃好ましくは９００℃に耐えることが
必要である。第２の条件として実用性を有することが要
求され、このためには大型板を製造しうろことが必要で
ある。セラミック発泡体の大型板を製造するためには、
ステンレス等の耐熱性金属製の板または金網の上または
型の中で加熱発泡させ成形しうろことが望ましい。金属
製部材の耐熱性を考慮すると、加熱発泡温度は１１００
℃好ましくは１０００℃以下であることが必要である。

また加熱発泡温度が低いことはエネルギーコストの面か
らも望ましい。第３の条件として、工業的に製造しうる
ためには、連続的生産が可能なことが要求される。この
ためには加熱発泡後、できるだけ急速に冷却することが
必要であるが、この冷却が急速であってもセラミック発
泡体の表面部と内部との温度差による亀裂等が生じない
ことが望ましい。′ 発明者らは従来から知られているセラミック発泡体につ
いて検討を重ねてみたが、上記条件を満足するものは全
（見出されなかった１例えば、火山質ガラスに発泡剤の
量を変え多層構造とした無機質発泡体の製造方法（特開
昭５２−２２０１０号）、高炉水砕スラグにケイ酸含有
物質を配合した無機材料の製造方法（特開昭５４−６５
７１６号）では、その加熱発泡温度は１１００−１３０
０℃であり、上記条件を満足するものではない。シラス
及び高炉水砕スラグに水ガラスを配合した無機材料の製
造方法（特開昭５３−３５７３０号）では、多量の水ガ
ラスを添加するため、加熱発泡温度は１０００℃付近ま
で低下するが、ナトリウムが表面近くに侵出し、このた
め表面部分の気泡が大となり内部の気泡は小さく均一な
発泡をした製品が得られない。

本発明の目的は、加熱発泡温度が８００〜１１００℃で
あるセラミック発泡体の製造方法を提供することにある
。

本発明の他の目的は、気泡が均一に分散した機械的強度
の優れたセラミック発泡体の製造方法の提供にある。

本発明の更に他の目的は、大型板を製造しうるセラミッ
ク発泡体の製造方法の提供にある。

本発明の他の目的は、加熱発泡後の冷却が急速であって
も亀裂、そり、割れ等が生じることのないセラミック発
泡体の製造方法の提供にある。

本発明の他の目的は、工業的且つ安価に製造しうるセラ
ミック発泡体の製造方法の提供にある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のセラミック発泡体の製造方法は、火山噴出物　
　　　　　　４０〜８０重量％アルカリ金属酸化物化合
物　５〜１５重量％ＣａＯ化合物　　　　　　　２〜１
０重量％珪砂　　　　　　　　　　　１〜４０重量％を
含む粉末状物１００重量部に、発泡剤０．１〜１重量部
を均一に混合し、８００〜１１００℃に加熱することか
らなる。

〔作用〕

本発明においては、火山噴出物、アルカリ金属酸化物化
合物、ＣａＯ化合物、珪砂を上記割合で含む原料化合物
の粉末状物が発泡剤と均一に混合され、この混合物が８
００〜１１００℃の熱を受けて溶融軟化して反応し、溶
融反応して適性な粘度のときに発泡剤が分解して良好に
発泡する。この時、アルカリ金属酸化物化合物、ＣａＯ
化合物などによって混合物の溶融軟化温度が上記温度範
囲となり、しかも発泡適性粘度となって良好な発泡体が
得られる。また、反応生成物は熱膨張率が小さくなって
おり、加熱発泡後の冷却時に生じる表面部分と内部との
温度差による亀裂を生じることがない。このため冷却時
間が短縮される。

本発明で使用する火山噴出物としては、火山岩、火山灰
などであり、その化学組成において５ｉｎｔが４５〜８
０重量％、Ａｌ２Ｏ２が５〜２５重量％含まれているも
のが好ましい。かかる火山噴出物としては、抗火石、流
紋岩、シラス、安山岩、玄武岩等がある。これらの火山
噴出物は粉末状、好ましくは２００メツシュ以上の篩を
通過する微粉末として使用するのがよい。

本発明ではかかる火山噴出物を４０〜８０重量％使用す
るのである。８０重量％を越えると発泡適性温度が高く
なり、本発明の目的の一つである大型板の製造が困難と
なる。４０重量％より少ないと溶融反応したセラミック
の熱膨張率が大となり、冷却時に表面部と内部との温度
差によって亀裂等が生じるので好ましくない。

本発明に使用するアリカリ金属酸化物化合物としては酸
化ナトリウムの他ＮａｔＯ成分を含有する水酸化ナトリ
ウム、炭酸ナトリウム（ソーダ灰）及び水ガラスを例示
しうる。これらは混合して用いてもよい。

本発明ではかかるアルカリ金属酸化物化合物を５〜１５
重量％使用するのである。１５重量％を越えると冷却時
に亀裂等が入りやすく、５重量％より少ないと発泡適性
温度が高くなり、好ましくない。

一般に火山噴出物にアルカリ金属酸化物化合物や発泡剤
を加えて加熱発泡させ、セラミック発泡体を製造できる
が、加熱発泡後の冷却を早くするためには、熱膨張率の
小さいＳｉｎ、成分の多い方が有利である。本発明では
熱膨張率を小さくする成分として珪砂を１〜４０重量％
混入しているのである。特に安山岩や玄武岩のようにＳ
ｉＯ□成分の少ない火山噴出物を使用するときに効果を
発揮する。

本発明に使用する珪砂としては５ｉＯｚ（石英）を主成
分とするものであり、天然、人工どちらのものでもよい
。この珪砂は粉末状、好ましくは２００メツシュ以上の
篩を通過する微粉末として使用するのがよい、珪砂の撥
力　０重量％を越えると発泡適性温度が高くなり、大型
板の製造が困難となる。

本発明に使用するＣａＯ化合物としては、酸化カルシウ
ムの他ＣａＯ成分を含有する水酸化カルシウム、炭酸カ
ルシウム及びシュウ酸カルシウム、天然物としては石灰
岩、石灰、消石灰などを例示しうる。ガラスを混合する
場合は、ガラス中のＣａＯ成分も有効である。ＣａＯ化
合物は軟化点を下げる効果があり、それだけ熱膨張の大
きいアルカリ金属酸化物化合物を少なくできるので有効
である。またＣａＯ化合物はできたセラミック発泡体の
硬度を増す効果がある。本発明ではかかるＣａＯ化合物
を２〜１０重量％使用するのである。しかし、１０重量
％を越えると発泡適性温度が高くなり又セラミック発泡
体の表面が硬く且つ脆くなり好ましくない。２重量％よ
り少なくても発泡適性温度が高くなり、良好な発泡体が
得られない。

本発明においては、上記火山噴出物、アルカリ金属酸化
物化合物、ＣａＯ化合物、珪砂の他に、ガラスを４０重
重量まで好ましくは１〜３５重量％加えても良い。ガラ
スとしては、どんなものでも良いが、特に板ガラス等に
使用されるソーダ石灰ガラス（ＮａｚＯ−Ｃａ０・５Ｓ
ｉＯｘ）が良い。粉末状で使用するため、窓ガラス等に
使用された残りの屑、或いは破損したガラス等の産業廃
棄物を粉末にしたものが安価で入手でき便利である。ガ
ラスの量がおおくなりすぎると、セラミック発泡体がも
ろく、割れ易いものとなり、本発明の目的である強度を
必要とする壁等の建材に不適当なものとなる。

本発明においては粘土を１５重量％まで、好ましくは１
〜１０重量％まで配合してもよい。

粘土の配合は混合物の溶融粘度を増大させ、気泡の小さ
い良好な発泡体の取得に寄与する。しかし１５重量％を
超えると、加熱発泡温度が上昇するので好ましくない。

粘土としては、ベントナイト、白土、フライアッシュ、
カオリン、蛙目粘上等を例示しうる。これらを混合して
用いても良い。

本発明においては、Ｂ２０．化合物を高々７重量％まで
、好ましくはＩ〜７重量％配合してもよい。Ｂｔ　０３
化合物は発泡体の気泡を小さくし、機械的強度を大きく
する。Ｂ２０．化合物の割合がおおすぎると高発泡倍率
のセラミック発泡体の取得が困難となり、発泡体の機械
的強度も小さくなる。Ｂ２０．化合物としては、酸化ホ
ウ素の他、Ｂ２Ｏ３成分を有するホウ酸、ホウ酸ナトリ
ウムなどのホウ酸塩なども含むものであり、天然にホウ
砂、ウレキサイド、コレマイトなどとして存在するもの
が使用できる。

本発明においては、燐酸カルシウムを高々５重量％まで
、好ましくは０．５〜５重量％配合してもよい。燐酸カ
ルシウムは発泡体の気泡を小さくし、機械的強度を大き
くする。燐酸カルシウムの割合がおおすぎると高発泡倍
率のセラミック発泡体の取得が困難となり、発泡体の機
械的強度も小さくなる。燐酸カルシウムとしては正塩が
好ましい。酸性塩では気泡の細かい機械的強度の大きい
セラミック発泡体を得ることが難しくなる。

本発明においては火山噴出物、アルカリ金属酸化物化合
物、ＣａＯ化合物、珪砂の粉末状物１００重量部に対し
て発泡剤を０．１〜１重量部好ましくは０．１〜０．・
５重量部を均一に混合する。

発泡剤の量が少ないと発泡倍率が小さくなり、０．１重
量部より少ないと建材用として使用しうるに十分な発泡
体とはならない０発泡剤の量を多くしても１重量部を超
えるとそれ以上の発泡効果がなく費用がかかるだけであ
る。

本発明に用いる発泡剤としては、炭化珪素、窒化珪素、
窒化ボロン、カーボンブラック等や炭酸ソーダ、炭酸カ
ルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト等の炭酸塩等
である。

本発明で使用する火山噴出物、アルカリ金属酸化物化合
物、珪砂、ＣａＯ化合物、ガラス、粘土、Ｂｔ　０３化
合物、燐酸カルシウム、発泡剤等はいずれも粉末状態で
好ましくは２００メツシユパスの粉末状態で使用するの
が好ましい。

本発明においては、上記火山噴出物等の混合物を、粉末
のまま加熱発泡させてもよいし、この混合物を造粒機で
造粒したり、プレス成形した後に加熱発泡させることも
できる。

加熱発泡温度は８００℃〜１１００℃であり、好ましく
は９００〜１０００℃である。

本発明においては、上記原料混合物を、電気炉、回転炉
、トンネル炉などを用いて加熱発泡させる。加熱発泡の
際、原料の混合物の中に補強のため金属の針金や金網を
埋め込むことができるし、また、治具を埋め込むことも
できる。

この原料混合物の粉末、粒状物あるいは成形体を炉の中
で加熱発泡させる時、炉の中を通過するエンドレスベル
ト上に混合物を載せ、混合物が炉内を通過している間に
加熱発泡させ、必要があればまだ変形可能な軟らかい間
にロール等で適宜形状に圧縮成形し、その後、徐冷して
から炉からででくるようにすれば、連続的にセラミック
発泡体を製造することができる。このようなエンドレス
ベルトには、粉末や溶融物が落下しないように、針金と
針金の間隙の小さい密集バランス型のステンレス金網ベ
ルトが好適である。尚、ベルトに溶融物が付着するのを
防ぐ為に、アルミナ粉や水酸化アルミナ粉、珪砂粉、粘
土粉等をベルト上に塗布するとよい。

混合物の粉末、造粒物あるいは成形体を、アルミナ粉等
を塗布した型の中に入れ、トンネル炉を通過する間に加
熱発泡させ、まだ変形可能な軟らかい状態でプレス成形
し、その後徐冷することもできる。

本発明においては、原料化合物の粉末状物が発泡剤と均
一に混合され、この混合物が、加熱炉の中で８００〜１
１００℃の熱を受けて溶融軟化し、溶融して適性な粘度
のときに発泡剤が分解して良好に発泡する。この時、ア
ルカリ金属酸化物化合物、ＣａＯ化合物等によって混合
物の溶融軟化温度が上記温度範囲となり、然も発泡適性
粘度となって良好に発泡する。そしてＢ、Ｏ，化合物又
は燐酸カルシウムによって発泡体の気泡が小さく揃った
ものとなり、機械的強度も大きなものとなる。また、粘
土の存在により溶融物の溶融粘度が増大し、気泡径が揃
った良好な発泡体となる。また、ガラスを加えると全体
のコストが低（なる。

〔発明の効果〕

本発明のセラミック発泡体の製造方法は、加熱発泡温度
が８００〜１１０００℃であるから防火材、耐火材とし
ての用途に適しているとともに、大型板の製造を極めて
容易に可能ならしめるものである。また使用される材料
の反応生成力であるセラミックの熱膨張率をできるだけ
小さくするように配慮されているから、加熱後の冷却時
に生じる表面部分と内部の温度差による亀裂を生ずるこ
ともなく、工業的生産を高性能の加熱炉も用いることな
く可能ならしめるものである。さらに加熱冷却時間が短
縮され、エネルギーコストが低下するとともに製造効率
が向上し、生産コストが低下する。また発泡体の気泡が
小さく揃ったものとなるから、機械的強度にも優れてい
る。

本発明により得られるセラミック発泡体は、板状であれ
ば、外壁材、屋根材、床材等の建築用板として使用する
ことができる。また、型を使用してプレス成形したもの
は、瓦、タイル、板材等に使用できる。

以下本発明を実施例により更に詳細に説明する。

〔実施例１〕 ３００メツシュ通過の安山岩５９重量部、ソーダ灰粉末
５重量部、珪砂２８重量部、消石灰３重量部、炭化珪素
粉末０．２５重量部とを均一に混合し、加熱炉の中を通
過するエンドレスベルト上に粉末のままほぼ均一な厚み
に載せ、加熱炉内を通過する間に９７０℃に２０分間加
熱して発泡させた後、徐冷するとセラミック発泡体が得
られた。

得られた発泡体は比重０．６２、曲げ強度３８ｋｇ　／
　ｃｄ、圧縮強度１２５　ｋｇ／ｃ＋（であった。

このセラミック発泡体を切断し、切断面をみると、径０
．５〜１ｆｌの気泡が均一に分散していた。

〔実施例２〕 ２５０メツシュ通過のシラス６０重量部、ソーダ灰粉末
１１重量部、珪砂１５重量部、石灰石粉末５重量部、炭
化珪素粉末０．３重量部とを均一に混合した後、水１０
重量部を加え、充分混練した後、押出し式造粒機で造粒
し、充分乾燥し、造粒体を製造した。この造粒体を加熱
炉の中を通過するエンドレスベルト上にほぼ均一な厚み
に載せ、加熱炉内を通過する間に９８０℃に２０分間加
熱して発泡させた後、徐冷すると、セラミック発泡体が
得られた。

このセラミック発泡体は、比重０．５６、曲げ強度３３
ｋｇ／ｃｆｆｌ、圧縮強度８５ｋｇ／−であった。

この発泡体を切断し、その切断面を見ると、径約０．３
〜０．５鶴の気泡が均一に分散していた。

〔実施例３〕 ３００メツシュ通過のシラス５８重量部、珪砂２５重量
部、ソーダ灰粉末１１重量部、消石灰３重量部、ウシキ
サイド３重量部、炭化珪素０．３重量部を均一に混合し
た後、水１０重量部を加え、充分混練した後、押出し式
造粒機で造粒し、充分乾燥し、造粒体を製造した。　こ
の造粒体を加熱炉の中を通過するエンドレスベルト上に
ほぼ均一な厚みに載せ、加熱炉内を通過する間に９８０
℃に２０分間加熱して発泡させた後、徐冷すると、セラ
ミック発泡体が得られた。

このセラミック発泡体は、比重０．５８、曲げ強度３５
ｋｇ／ａｄ、圧縮強度８５ｋｇ／ｃｄであった。

この発泡体を切断し、その切断面を見ると、径約０．３
〜０．５　ｔｍの気泡が均一に分散していた。

〔実施例４〕 ３００メツシュ通過の安山岩゛４５重量部、ソーダ灰粉
末５重量部、珪砂１５重量部、板ガラス（ＮａｚＯ−Ｃ
ａ０　・５３　ｉｏｚ　）粉末３０重量部、ベントナイ
ト５重量部、炭化珪素粉末０゜３重量部とを均一に混合
した後、水１０重量部を加え、充分混練した後、押出し
式造粒機で造粒し、充分乾燥し、造粒体を製造した。こ
の造粒体を加熱炉の中を通過するエンドレスベルト上に
ほぼ均一な厚みに載せ、加熱炉内を通過する間に９８０
℃に２０分間加熱して発泡させた後、徐冷すると、セラ
ミック発泡体が得られた。

このセラミック発泡体は、比重０．５３、曲げ強度３０
ｋｇ／ａＪ、圧縮強度７５ｋｇ／ｃｄであった。

この発泡体を切断し、その切断面を見ると、径約０．３
〜０．７龍の気泡が均一に分散していた。

〔実施例５〕 ３００メツシュ通過の玄武岩５０重量部、珪砂２６重量
部、ソーダ灰粉末９重量部、消石灰２重量部、板ガラス
粉末５型景部、ベントナイト８重量部、炭化珪素０．２
重量部を均一に混合した。この混合物に水１０重量部を
加え、充分混練した後、押出し式造粒機で造粒し、充分
乾燥し、造粒体を製造した。この造粒体を加熱炉の中を
通過するエンドレスベルト上にほぼ均一な厚みに載せ、
加熱炉内を通過する間に９８０℃に２０分間加熱して発
泡させた後、徐冷すると、セラミック発泡体が得られた
。

このセラミック発泡体は、比重０．７０、曲げ強度４０
ｋｇ／ｃｆｆｌ、圧縮強度１４０ｋｇ／ｃｄであった。

この発泡体を切断し、その切断面を見ると径約０．４〜
０．７鶴の気泡が均一に分散していた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、火山噴出物　４０〜８０重量％　アルカリ金属酸化
   物化合物　５〜１５重量％ＣａＯ化合物　２〜１０重量
   ％　珪砂　１〜４０重量％ を含む粉末状物１００重量部に、発泡剤０．１〜１重量
   部を均一に混合し、８００〜１１００℃に加熱すること
   を特徴とするセラミック発泡体の製造方法。