JPS62226872A - 無機断熱発泡材の製造方法 - 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】 （従来の技術） 従来、無機断熱発泡材としては、ガラス繊維又は石綿製
品が広く一般に使用されているが、これらの製品は吸水
しやすいために、多湿環境下では吸湿して熱伝導率が高
くなり断熱効果が急激に低下するという欠点があった。

又、非吸水性の製品としては、ガラスを発泡させて得ら
れた泡ガラスからなるフオームグラス（米国ピッツバー
グコーニング社製）等があり、この製品は、多湿環境下
でも吸湿することがなく、従って熱伝導率も低い。しか
し、このうような従来の泡ガラスは、酸化アルミニウム
成分の少ない（５％以下）廃ガラス又はガラスカレット
を用いるため、温度衝撃で容易に割れ、クラックが発生
し、又製造時、複雑な形状への成形が難しく、冷却に長
時間を要し、高価である等の欠点があるため、極低温用
保温材等の特殊な用途にしか使用できなかった。

しかして、例えば、特公昭５５−４０５５０号公報に記
載の如く、シラス−水ガラス系組成物に高炉滓を加え焼
成して発泡させると共に、微結晶を析出させることによ
り、気泡安定化及び製品の強度上昇を成した結晶化泡ガ
ラスを得ることが提案されているが、低比重（０，４以
下）の断熱材は得られず、上記泡ガラスの欠点を根本的
に解消するものではない。

（本発明が解決しようとする問題点） 本発明は比重が小さく　　（０，４以下）、シかも独立
気泡率が高く　（５０％以上）、且つ気泡径が均一で内
部と表面付近の気泡径がほぼ同じであり、しかして軽量
にして断熱性に優れ、且つ製造時複雑な形状への成形が
容易な無機断熱発泡材の製造方法を提供することを目的
としてなされたものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明の要旨は、天然ガラス質鉱物１００重量部に、炭
化珪素又は／及び窒化珪素０．３乃至５重量部と、五酸
化バナジウム又は／及び酸化第一鉛０．１乃至５重量部
と、水５０重量部以下とを添加した組成物を、０．１乃
至２０００ｋｇ／ｃｆ１の圧力にて加圧成形した後、そ
の成形物を天然ガラス質鉱物の焼成温度に昇温して溶融
発泡し、その後冷却することを特徴とする無機断熱発泡
材の製造方法に存する。

本発明において使用される天然のガラス質鉱物としては
、例えば、シラス、黒曜石、抗火石等が挙げられ、平均
粒径１００μｍ以下、好ましくは４６μｍ以下のものが
好適に用いられる。

平均粒径１００μｍを越えるものを用いた場合は、独立
気泡率の高い発泡材を得に＜＜、連続気泡が多いものに
なりやすい。

本発明において使用される炭化珪素、窒化珪素としては
、天然ガラス質鉱物の平均粒径未満、純度が７５％以上
、残留カーボン５重量％以下のものが好適に用いられる
。天然ガラス質鉱物の平均粒径以上のものを用いた場合
は、独立気泡率の高い発泡材が得に＜＜、連続気泡が多
いものになりやすい。

尚、炭化珪素、窒化珪素は各単独で用いることもできる
し、又両者混合して用いることもできる。

又、炭化珪素、窒化珪素は天然ガラス質鉱物１００重量
部に対して、０．３乃至５重量部添加する必要がある。

添加量が０．３重量部未満の場合は、比重の大きなもの
しか得ることができず、又、５Ｍ量部を越える場合は独
立気泡率小高い発泡材が得られず、連続気泡が多いもの
になってしまう。

本発明に使用される五酸化バナジウム、酸化第一鉛とし
ては、天然ガラス質鉱物の平均粒径未満の平均粒径を有
するものが好適に用いられる。天然ガラス質鉱物の平均
粒径以上のものを用いた場合には均一な気泡を有する発
泡材を得にくい。

尚、五酸化バナジウム、酸化第一鉛は各単独で用いるこ
ともできるし、又両者混合して用いることもできる。　
又、五酸化バナジウム、酸化第一鉛は天然のガラス質鉱
物１００重量部に対して、Ｏｏｌ乃至５重量部添加する
必要がある。添加量が０．１未満の場合は、均一な気泡
が得られず、５重量部を越えると独立気泡率の多い発泡
材が得られず、連続気泡が多いものとなってしまう。

本発明においては、必要に応じて、バインダーと水が添
加される。バインダーと水は後述する加圧成形の効果を
保持させるために用いるものである。バインダーとして
は水溶性高分子であるポリビニルアルコール、ポリエチ
レンオキサイド、又はセルロース誘導体（メチルセルロ
ース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシセルロ
ース、又は結晶性セルロース）などが用いられる。バイ
ンダーの添加量は天然ガラス質鉱物１００重量部に対し
て１０重量部以下添加される。水の添加量は天然ガラス
質鉱物１００Ｍ量部に対して５０重量部以下添加される
。

バインダーと水の添加量は加圧成形の圧力により定まり
、加圧成形の効果を保持させるため加圧力が低い場合は
添加量も多くする必要があり、加圧力が５００ｋｇ／ｃ
ｆｌ！に近づくにつれて次第に少量でよく、５００ｋｇ
／ｃａ１以上の場合は必ずしも必要でない。

本発明においては、上記組成物を焼成前に０゜１乃至２
０００　ｋｇ／　ｃｊの圧力にて加圧成形する必要があ
る。この加圧成形工程が、独立気泡率の高い発泡材を得
るための必須の工程であると共に、焼成温度に昇温する
までの間の、内部ガス圧に対して成形物組織内にひびや
クラックが発生するのを防ぐ。

この成形物を電気炉等の焼成炉中にて天然ガラス質鉱物
の焼成温度である１０００乃至１２００℃に昇温発泡し
、その後焼成炉より取り出して、徐冷又は３冷して目的
とする無機断熱発泡材を得る。

本発明においては、（１１主原料が天然ガラス質鉱物で
あること、（２）炭化珪素、窒化珪素の添加量が天然ガ
ラス質鉱物１００重量部に対して０゜３乃至５重量部で
あること、（３）五酸化バナジウム、酸化第一鉛の添加
量が天然ガラス質鉱物１００重量部に対して０．１乃至
５重量部であること、（４）これらを含む組成物を０．
１乃至２０００ｋｇ／ＣｒＡの圧力にて予め加圧成形す
ることが極めて重要な要件である。

これらの要件を満たした本発明方法を採用することによ
り、はじめて、比重が０．４以下と小さく、しかも独立
気泡率が５０％以上と高く、且つ気泡径が均一で内部と
表面付近の気泡径がほぼ同じである、軽量で断熱性に優
れた無機断熱発泡材を製造することができる。

この事実は次の如き原理に基づくものと考えられる。即
ち、天然ガラス質鉱物と、炭化珪素又は／及び窒化珪素
と、五酸化バナジウム又は／及び酸化第一鉛とを混合す
ると、天然ガラス質鉱物粒子の周りに多数の炭化珪素又
は／及び窒化珪素の粒子、及び多数の五酸化バナジウム
又は／及び酸化第一鉛の粒子が付着した混合組成物とな
る。この状態でこの組成物を０．１乃至２０００ｋｇ／
ｃｉの圧力にて予め加圧成形すると、天然ガラス質鉱物
の粒子間に炭化珪素又は／及び窒化珪素、及び五酸化バ
ナジウム又は／及び酸化第一鉛の粒子を介在させた状態
で押し詰まって密接状態となる。このような状態で、天
然ガラス質鉱物の焼成温度に昇温すると、五酸化バナジ
ウム又は／及び酸化第一鉛が天然ガラス質鉱物の溶融状
態における表面張力を低下させ、発泡剤である炭化珪素
又は／及び窒化珪素を均一に分散させて天然ガラス質鉱
物の無機質成分が溶融連結する。

次いで、その中で発泡剤が適度に発泡して、比重が小さ
く、しかも気泡間がつながることが少なく、且つ気泡が
均一で内面と表面付近の気泡径がほぼ同じである独立気
泡率の高い発泡材が成形される。

（実施例） 以下、本発明を実施例により説明する。

実施例１〜３ 天然のガラス質鉱物として、粒径４６μｍ以下を９０％
以上含む平均粒径５２μｍのシラス（化学組成は二酸化
珪素７７０．３６重量％、酸化アルミニウム：１３．１
６重量％を含む）（鹿児島県吉田産）の乾燥粉末１００
重量部に、炭化珪素（ＢＦＣ：太平洋ランダム株式会社
製）、窒化珪素（ＴＳ−７：東洋曹達株式会社製）、五
酸化バナジウム（試薬１級二半井化学株式会社！！り　
、酸化第一鉛（試薬１級和光純薬株式会社製）、及び水
を、それぞれ、第１表に示す添加量混合した組成物を得
た。これらの組成物を、それぞれ、油圧プレスを用いて
圧力１０ｋｇ／ｃｎｌにて３分間加工後脱型し、寸法直
径１４８龍、厚さ１０１１の円板状の成形物とした。

これらの成形物を、それぞれ、電気炉中に入れ°ζ昇温
速度１５０℃／ｈｒで１１２０”Ｃまで昇温し、その温
度で３０分間保持して焼成発泡し、その後冷却して取り
出し、無機断熱発泡材を得た。

これらの無機断熱発泡材について、それぞれ外観（気泡
の均一性）、比重、独立気泡率及び定常状態と吸水後の
熱伝導率を測定して評価したところ、何れも気泡径が均
一で、比重が０゜４以下、独立気泡率５０％以上で、し
がも吸水率が低くて熱伝導率は吸水後もほとんど変化し
ていなかった。

尚、無機断熱発泡材の評価方法は次の通りである。

（試験片は全て表皮を除いて作製した）（１）比重 縦横４０龍×４０１Ｋｍ、厚さ２ｏ龍の試験片を１０５
℃で２４時間乾燥した時の重量（Ｗｇ）と容積（Ｖ　ｃ
Ｊ　）を測定し、次式で比重を求めた。

比重（ｇ　／ｃ（）　＝　Ｗ／　Ｖ （２）独立気泡率 縦横４０鶴×１ＯＮ、厚さ１５龍の試験片を、２０℃、
Ｒ８６０％の恒温室でまず容積（Ｖ　ｃｉ　）を測定し
、次に空気比較式比重計（東芝ベックマン！！りを用い
て容積（ｖｂＣｒｌ）を測定し、次式により独立気泡率
を求めた。

独立気泡率（％）＝Ｖｂ／Ｖ （３）熱伝導率 縦横４５龍Ｘ１００ｍｍ、厚さ２０鶴の試験片を、２０
℃、Ｒ８６０％の恒温室で、ＱＴＭ迅速熱伝導計（昭和
電工製）を用いて測定（λｍ）Ｌ、次式により定常状態
における熱伝導率を求めた。

熱伝導率（ｋｃａｌ／ｍｈ’ｃ）−λｍＸＡ−ＢＡ、Ｂ
は補正値 又、試験片を水中２４時間浸して吸水した後、上記に準
じて吸水後の熱伝導率を測定した。

（比較例） 五酸化バナジウム及び酸化第一鉛を添加しない以外は、
実施例１と同様にして無機断熱発泡材を得て、評価を行
った。その結果を第１表に併せて示す。

比較例の場合、無機断熱発泡材の内部は均一に発泡して
いるが、表層付近ではほとんど発泡せずスキン層を形成
し、全体として実施例１と比べて不均一な発泡状態とな
った。

（以下余白） 第１表 （発明の効果） 本発明無機断熱発泡材の製造方法は、上述の如き構成で
あるので、比重が０．４以下と小さく、しかも独立気泡
率が５０％以上と高（、且つ気泡径が均一で内部と裏面
部付近の気泡径がほぼ同じであり、しかして、軽量で断
熱性の優れ、且つ製造時複雑な形状への成形が容易な無
機断熱発泡材を製造することができ、例えば断熱保温カ
バー等の製造をすることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、天然ガラス質鉱物１００重量部に、炭化珪素又は／
   及び窒化珪素０．３乃至５重量部と、五酸化バナジウム
   又は／及び酸化第一鉛０．１乃至５重量部と、水５０重
   量部以下とを添加した組成物を、０．１乃至２０００ｋ
   ｇ／ｃｍ＾２の圧力にて加圧成形した後、その成形物を
   天然ガラス質鉱物の焼成温度に昇温して溶融発泡し、そ
   の後冷却することを特徴とする無機断熱発泡材の製造方
   法。