JPS6257579B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6257579B2
JPS6257579B2 JP3265480A JP3265480A JPS6257579B2 JP S6257579 B2 JPS6257579 B2 JP S6257579B2 JP 3265480 A JP3265480 A JP 3265480A JP 3265480 A JP3265480 A JP 3265480A JP S6257579 B2 JPS6257579 B2 JP S6257579B2
Authority
JP
Japan
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glass
oxide
modifier
foam
melt
Prior art date
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Expired
Application number
JP3265480A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS56129641A (en
Inventor
Isamu Iwami
Shingo Kimura
Toshio Iwasa
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Asahi Chemical Industry Co Ltd
Original Assignee
Asahi Chemical Industry Co Ltd
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Publication date
Application filed by Asahi Chemical Industry Co Ltd filed Critical Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority to JP3265480A priority Critical patent/JPS56129641A/en
Priority to US06/242,547 priority patent/US4347326A/en
Priority to CA000372750A priority patent/CA1148570A/en
Priority to NO810893A priority patent/NO152043C/en
Priority to AT81301123T priority patent/ATE8036T1/en
Priority to DE8181301123T priority patent/DE3164274D1/en
Priority to EP81301123A priority patent/EP0036747B1/en
Publication of JPS56129641A publication Critical patent/JPS56129641A/en
Publication of JPS6257579B2 publication Critical patent/JPS6257579B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はケイ酸アルカリを主成分とする新規熔
融発泡成型用ガラスに関する。更に詳しくは、無
水の変性ケイ酸アルカリよりなり、耐水性、強
度、不燃性に優れ、かつ断熱性の良好な無機質発
泡体を製造するのに適した熔融発泡成型用ガラス
に関する。 近年、省エネルギーの見地から、一般建築物な
らびに工業用設備の断熱に対する要望が強まつて
いる。断熱材は素材からみると有機系と無機系が
あり、有機系は優れた断熱材として建築材料、各
種保温材に広く使われているが、有機質の宿命と
して燃え易く、また有機ガスを発生するという欠
点を有し、特に安全性の面から不燃性、かつ耐熱
性に優れた無機系断熱材に対する需要が高まつて
きている。 無機系断熱材として市販されている代表的なも
のとしてグラスウールがある。グラスウールは主
として一般建築用に多量に使われている素材であ
り、軽量で、乾燥状態における断熱性は優れてい
るが、短繊維の集合体であるために通気性が高
く、高湿状態では断熱性は低下する。またそれ自
身に形状保持能力がないので、長期使用により空
隙を生じ易く、これを防止するためには特別の施
工を必要とする。 硬質タイプの無機断熱材として、一応実用化さ
れているものにケイ酸カルシウム軽量体、泡ガラ
ス等がある。 ケイ酸カルシウム軽量体は、乾燥状態における
断熱性は優れているが、吸水性、吸湿性が非常に
高く、高湿状態における使用には不適であり、用
途は限定されている。 泡ガラスは比較的強度が高く、断熱性の長期持
続性にも優れているが、高価なため極く限られた
分野にしか用いられていないのが現状である。 一方水ガラス(ケイ酸アルカリ水溶液)が安価
で豊富な原料であり、かつ、これを加熱すると発
泡体が得られることは古くから知られており、こ
の水ガラスから断熱材を製造しようとする試みが
種々行なわれてきている。市販のケイ酸アルカリ
それ自身は水可溶性であるために得られる発泡体
は耐水性に乏しく、更に断熱材として実用に供し
得る程断熱性能に優れ、かつ強度の大きな発泡体
は未だ開発されず、実用化に至つていない。 これらの欠点のうち耐水性については、従来か
ら多くの方法が提案されている。例えば、出来上
つた発泡体を酸、金属塩で処理する方法(例えば
特公昭49−12885号)、あるいは発泡原液に耐水性
を付与する変性剤を添加する方法(例えば特開昭
54−57528号)などがあり、耐水性付与は可能と
なつたが、なおこれから得られる発泡体の断熱性
能と実用的強度の両者を満足させるものは得られ
ていない。 一般に発泡体の熱伝導率は嵩比重を低下させる
ことによつて小さくすることができ、より優れた
断熱性能を得ることが出来る。水ガラス系におい
てもその例外ではなく、嵩比重を小さくすること
によつてより良い断熱性能を得ることが出来る
が、このことは同時に強度の低下をもたらし、実
用に供し得る発泡体は現在に至るも未だ得られて
いない。 即ち、水ガラス系発泡体においては、原料のケ
イ酸アルカリ水溶液を水の蒸発を利用して加熱発
泡させることにより、低比重、低熱伝導率の発泡
体が比較的容易に得られる利点があるが、得られ
る発泡体は機械的強度(圧縮強度、曲げ強度、衝
撃強度)が小さく、また独立気泡性が小さいため
に、吸水性、吸湿性、透湿性等に問題があり、実
用化には解決すべき未だ多くの困難な問題が残さ
れている。 本発明者らは、安価なケイ酸アルカリを原料と
して、水ガラス系発泡体における従来の諸問題を
解決するために鋭意研究を重ねてきた結果、無水
の変性ケイ酸アルカリよりなる熔融発泡成型用ガ
ラスを見出すことにより耐水性、機械的強度に優
れ、かつ断熱性の良好な無機質発泡体を製造する
ことに成功し、本発明をなすに至つた。 即ち、本発明は熔融発泡成型用として新規なガ
ラス組成物であり、一般式R2O・xSiO2(Rはア
ルカリ金属)で示され、xの値が2〜3.8である
無水のケイ酸アルカリと変性剤を加熱溶融するこ
とにより得られる、耐水性を付与された無水の変
性ケイ酸アルカリよりなり、融点が700℃以下で
ある熔融発泡成型用ガラスを提供する。 本発明のガラスを熔融発泡することにより得ら
れた発泡体は、従来の水ガラス系発泡体では得る
ことの出来なかつた優れた機械的強度、耐水性を
有し、独立気泡性が高いために、耐水性(耐吸
水、吸湿、透湿)に優れ、さらに断熱性の長期持
続性に優れたものである。 本発明の熔融発泡成型用としての耐水性を付与
された実質的に無水の変性ケイ酸アルカリガラス
は無水のケイ酸アルカリと変性剤を加熱熔融する
ことにより得られる。一般にケイ酸アルカリは一
般式R2O・xSiO2で表わされ、R2Oは周期律表の
Ia族に属するアルカリ金属酸化物である。 本発明で用いるケイ酸アルカリはxが2〜3.8
である。一般に市販されているケイ酸アルカリは
1号〜4号であり、xの値は2〜3.8のものであ
る。またカレツトとして一般に市販されているケ
イ酸アルカリは1号〜3号であり、xの値は2〜
3.3のものである。xが4以上のものは熔融温度
が高く、通常のケイ酸アルカリ熔融炉では炉が破
損する為に得ることができず、たとえ得られたと
しても本発明の融点を満足させる変性ケイ酸アル
カリガラスは得られない。また、xが2未満のケ
イ酸アルカリに良好な耐水性を与える為には多量
の変性剤を必要とし、耐水性と融点を満足させる
変性ケイ酸アルカリガラスを得ることが難しく、
また経済的にも不利である。 また、R2Oは具体的にはLi2O、Na2O、K2O等
であるが、実用的にはNa2Oが好ましい。 なお、本発明において無水の変性ケイ酸アルカ
リガラスとは、実質的に無水であることを意味
し、少量の水が付着、吸着されていても何等差し
仕えない。 本発明で用いられる変性剤は水可溶性のケイ酸
アルカリに耐水性を付与することを目的とし、同
時に反応生成物の融点が700℃以下になるように
その種類、量を選定することを特徴とする。 変性剤の種類としては、例えば酸化チタン、酸
化錫、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸
化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸
化ストロンチウム、酸化鉛、酸化銅、酸化鉄、酸
化コバルト、酸化ニツケル等種々の酸化物がある
が、経済性と効果を考慮して酸化亜鉛、酸化アル
ミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、
酸化鉛、酸化銅、酸化鉄の群から選ばれた少なく
とも一つである。 なお、変性剤は上記酸化物以外に、熔融により
相当組成の酸化物を生成するものも含み、例えば
相当する各種の水酸化物、炭酸塩、硫酸塩、ケイ
酸塩等がある。 変性剤の添加量は無水ケイ酸アルカリの
SiO2/Na2Oモル比(前述のx)および変性剤の
種類によつて変わるが、本発明の熔融発泡成型用
ガラスとして要求される融点、耐水性および経済
性の三点から、無水ケイ酸アルカリ100重量部に
対して3〜30重量部である。3部重量部未満では
良好な耐水性が得られ難く、30重量部を越える場
合は融点が高くなりすぎたり、また耐水性の向上
も望めず、経済的に好ましくない。 発泡体として要求される耐水性の程度はその用
途により異なり、従つてガラスに要求される耐水
性も当然異なつてくるが、断熱材としての一般的
な使用実態を考慮した場合、本発明の熔融発泡成
型用ガラスの耐水性は3重量%以下、好ましくは
2重量%以下である。 本発明における耐水性は熱水に対するガラスの
溶解性を表わしたものであり、次の方法によつて
求められる。 すなわち、14〜25メツシユに粒径を揃えたガラ
ス粉末1.5gを精秤し300c.c.の三角フラスコに150
c.c.の熱した蒸留水と共に入れ、湯浴を用い環流し
つつ、マグネテイツクスターラーで静かに撹拌し
ながら4時間煮沸する。デカンテーシヨンで微細
な溶解浮遊物を取り除いた後、ガラス試料を1G1
のガラスフイルターで吸引過し煮沸前後の重量
を秤量することにより煮沸減量を求め、煮沸前の
重量に対する百分率で耐水性を表わした。ここで
ガラスの重量は150℃で1時間乾燥した後、デシ
ケーター中で放冷したものを秤量して求めた。ガ
ラスの耐水性が3重量%を越える場合、該ガラス
から得られる発泡体の耐水性も悪いものとなり、
例えば該発泡体を熱水中に浸漬した場合、熱水中
へ一部ガラス成分が溶出し、セルの破壊がおこ
り、吸水性、透湿性は増大し、さらには発泡体の
崩壊に至り、実用に供し得ないものとなる。 従つて、本発明において「耐水性を付与され
た」とは上記方法で測定されたガラスの耐水性が
3重量%以下であることを意味する。 本発明の熔融発泡成型用ガラスの融点は700℃
以下である。融点が700℃を越えるガラスの場合
には該ガラスの製造および該ガラスを使用して発
泡体を製造するに際し、高温加熱を必要とするの
で、エネルギー的にも設備材質的にも不利とな
る。また融点が700℃以下の場合には型枠その他
に耐熱性金属材料が使用でき有利である。 本発明における融点とはガラス粉末のシンタリ
ング温度を表わしたもので、次の方法によつて求
められる。 ガラス粉末(100メツシユパス)5gを30c.c.の
磁製ルツボに取り、所定温度の電気炉中に10分間
保ち、炉から取り出し冷却したのち肉眼で融点を
判定する。完全に均一にシンタリングし、粒界に
よる白い散乱が認められなくなる温度を融点とし
た。 本発明のガラスは無水のケイ酸アルカリと変性
剤を加熱熔融することにより得られる。その方法
は種々あるが、例えば、無水のケイ酸アルカリ粉
末と変性剤粉末を所望の組成となる様に均一に混
合し、次いで加熱熔融することにより得られる。
ケイ酸アルカリの組成と変性剤の種類、量に応じ
て900〜1400℃の温度で数十分間〜数時間熔融反
応せしめる。 なお、従来の公知の技術はすべてケイ酸アルカ
リに耐水性を付与する手段としてケイ酸アルカリ
水溶液と変性剤を液中で反応せしめて変性ケイ酸
アルカリ水溶液を作り、これを直接あるいは水分
を調整した後加熱発泡を行なうものである。この
際、該変性ケイ酸アルカリ水溶液から水分を完全
に除去することによつて本発明の無水の変性ケイ
酸アルカリガラスを得ることは原理的に不可能は
ないが、工程が長くなり、水分除去のためのエネ
ルギー消費が大きく、コスト的に本発明のガラス
に比べ全く不利であることは明らかである。な
お、水分の存在は加熱発泡における条件管理、制
御を困難なものとし、均一な発泡体は得られ難
い。 次に本発明のガラスを用いた発泡体の製造方法
について説明する。 発泡体は種々の方法で製造することができる
が、例えば、本発明のガラスを粉砕し、これと発
泡剤とを均一に混合したものを熔融発泡させるこ
とにより発泡体は得られる。発泡剤としては公知
のもの、例えば金属炭酸塩やカーボンを用いるこ
とができる。炭酸塩としては炭酸カルシウム、ド
ロマイト、塩基性炭酸マグネシウム、炭酸ストロ
ンチウムなどが用いられ、カーボンとしては活性
炭、カーボンブラツクなどが用いられる。カーボ
ンを使用する際には発泡助剤としてFe2O3
Sb2O3、As2O3、MnO2などの酸化物、BaO2など
の過酸化物、CaSO4、ZnSO4などの硫酸塩などと
併用することができる。 これらの発泡剤の1種以上をガラス粉末100重
量部に対し、通常0.2〜5重量部加え均一に混合
する。この混合物を成形型枠に充填したもの、あ
るいは予め、成形したものを熔融発泡し、次いで
常法により徐冷することにより発泡体が得られ
る。加熱温度、時間はガラス組成、発泡剤の種類
によつて異なるが、一般的には加熱温度は最高
600〜800℃であり、加熱時間は5〜90分である。 なお、熔融発泡によつて得られる市販の泡ガラ
スにおいては、その原料ガラスとして通常板ガラ
ス、びんガラス等の一般工業用ガラスが使用され
るが、いずれもSiO2/R2Oモル比が5以上のケイ
酸塩ガラスであり、融点が高いので製造には高温
加熱を必要としガラスの製造においても発泡体の
製造においてもコストは非常に高価なものとな
る。 これに対して本発明のガラスは低融点であるこ
とを特徴とし、より低温処理であるためにエネル
ギーコスト的に有利であるのみならず、材質、構
造上設備は安価なものとなりまた取扱いも容易で
あること等、工業的に有利であることは明らかで
ある。 以下実施例によつて本発明を更に詳細に説明す
る。実施例中に述べた発泡体の物性値は次の方法
で測定したものである。 嵩比重:発泡体を5×5×5cmとし、重量を体積
で除した値。 熱伝導率:ASTMC518に準じて測定した。温度
は35℃である。 独立気泡率:ベツクマン社製エアーピクノメータ
ーにより測定した。試料の大きさは2.5×
2.5×3.0cmである。 圧縮強度:試料の大きさは5×5×5cmとし、他
はASTMC240に準じて測定した。 曲げ強度:試料をたて3cm、横3cm、長さ10cmの
直方体とし、スパン間距離6cmとし、他は
ASTMC240に準じて測定した。 吸水率:試料の大きさは5×5×5cmとした他
は、ASTMC240に準じて測定した。 発泡体の耐水性:90℃の熱水に4時間浸漬し、下
記の項目を測定した。試料の大きさは5×
5×5cmである。 吸水性;浸漬4時間後の発泡体の重量を
ASTMC240に準じて求め、吸水率を算出
した。 形状変化;肉眼で観察した。 実施例 1〜11 第1表に掲げる組成のガラスを各種のケイ酸ソ
ーダ粉末と変性剤を用いて製造した。所定の組成
となる様に原料を配合し、混合したのち最高温度
1000〜1300℃で約2時間熔融させ変性を完全に行
なわせたのち急冷し、本発明のガラスを製造し
た。本発明のガラスの融点、耐水性を第1表に併
せて掲げた。 次いで、本ガラスを100メツシユパスの粉末と
し、第2表に掲げる発泡剤、発泡助剤を加えて均
一に混合した。 この混合物の適当量をステンレス製の成形型に
仕込み電気炉で450℃で30分間予熱した後、約30
〜120分かけて第2表に示した温度まで加熱し10
〜30分間保持した。次いで徐冷し、脱型した後ガ
ラス発泡体を得た。 得られた発泡体より物性測定用の試験片を切り
出し、第2表に示した各種の特性を測定した。 得られた発泡体は第2表に示した物性値にみら
れるように断熱材として優れた性能をもつもので
あつた。 比較例 1〜5 第3表に示した組成のガラスを実施例で使用し
たガラスと同様な方法により1000〜1500℃で熔
融・変性し、急冷することにより製造した。ガラ
スの耐水性、融点を第3表に掲げた。 次に実施例1〜11と同様な方法で発泡体を製造
した。発泡体の製造条件、物性値および耐水性を
第4表に掲げた。 比較例No.1、No.2、No.4の発泡体は耐水性の悪
いものであり、No.1、No.4の発泡体では熱水4時
間浸漬により形状の変化がみられた。他方No.1、
No.2の発泡体では吸水率は著しく増加していた。 上記実施例1〜11と比較例1〜5との比較より
明らかな如く、本発明のガラスを用いて得た発泡
体は耐水性に優れており、熱水に4時間浸漬して
も形状変化は認められず、さらに実施例No.2、No.
4、No.9に示した様に吸水率にも大きな変化はみ
られなかつた。比較例No.3、No.5ではガラスおよ
び発泡体の製造に高温を必要とした。 比較例 6 従来の技術で得られた水ガラス発泡体の物性値
を同じく第4表に示した。断熱性には優れている
が、強度が小さく、耐水性の悪いものであつた。 水ガラス発泡体は次の方法で製造した。 3号水ガラス水溶液(Na2O、3.3SiO2、固型分
38.5%)100重量部を90℃で撹拌しながら無水ホ
ウ酸4.7重量部を加えて変性した変性水ガラスを
型に入れ、450℃で120分間加熱、発泡させた。
The present invention relates to a new glass for melt-foaming molding which contains an alkali silicate as a main component. More specifically, the present invention relates to a glass for melt-foam molding, which is made of anhydrous modified alkali silicate and is suitable for producing an inorganic foam that has excellent water resistance, strength, and nonflammability, and has good heat insulation properties. In recent years, from the standpoint of energy conservation, there has been an increasing demand for insulation in general buildings and industrial equipment. In terms of materials, there are two types of insulation materials: organic and inorganic. Organic materials are widely used as excellent insulation materials in building materials and various heat insulating materials, but organic materials tend to burn easily and emit organic gases. However, from the viewpoint of safety in particular, there is an increasing demand for inorganic heat insulating materials that are nonflammable and have excellent heat resistance. Glass wool is a typical commercially available inorganic insulation material. Glass wool is a material that is mainly used in large quantities for general construction.It is lightweight and has excellent insulation properties in dry conditions, but as it is an aggregate of short fibers, it is highly breathable and has poor insulation properties in high humidity conditions. Sexuality decreases. Furthermore, since it does not have the ability to retain its shape, it tends to form voids after long-term use, and special construction is required to prevent this. Examples of hard inorganic heat insulating materials that have been put into practical use include lightweight calcium silicate and foam glass. Although lightweight calcium silicate materials have excellent heat insulation properties in a dry state, they have very high water absorption and hygroscopicity, making them unsuitable for use in high humidity conditions, and their uses are limited. Foam glass is relatively strong and has excellent long-term insulation properties, but it is currently used in very limited fields because it is expensive. On the other hand, it has been known for a long time that water glass (alkali silicate aqueous solution) is a cheap and abundant raw material, and that foam can be obtained by heating it. Various methods have been used. Since commercially available alkali silicate itself is water-soluble, the obtained foam has poor water resistance, and furthermore, a foam with excellent insulation performance and high strength enough to be used as a practical insulation material has not yet been developed. It has not yet been put into practical use. Among these drawbacks, many methods have been proposed to address water resistance. For example, a method of treating the finished foam with an acid or a metal salt (e.g., Japanese Patent Publication No. 49-12885), or a method of adding a modifier that imparts water resistance to the foaming stock solution (e.g., Japanese Patent Publication No. 12885/1983),
No. 54-57528), and it has become possible to impart water resistance, but still no foam obtained from this has been obtained that satisfies both the heat insulation performance and practical strength. Generally, the thermal conductivity of a foam can be lowered by lowering its bulk specific gravity, and better heat insulation performance can be obtained. Water glass-based foams are no exception to this, and better insulation performance can be obtained by lowering the bulk specific gravity, but this also results in a decrease in strength, and to date there are no foams that can be put to practical use. has not been obtained yet. In other words, water glass foams have the advantage that foams with low specific gravity and low thermal conductivity can be obtained relatively easily by heating and foaming the raw material alkali silicate aqueous solution using water evaporation. , the resulting foam has low mechanical strength (compressive strength, bending strength, impact strength) and low closed cell properties, so there are problems with water absorption, moisture absorption, moisture permeability, etc., which cannot be resolved for practical use. There are still many difficult issues that need to be addressed. The present inventors have conducted intensive research to solve the conventional problems in water glass foams using inexpensive alkali silicates as raw materials. By discovering glass, we succeeded in producing an inorganic foam that has excellent water resistance, mechanical strength, and good heat insulation properties, leading to the present invention. That is, the present invention is a new glass composition for melt-foam molding, which is an anhydrous alkali silicate represented by the general formula R 2 O x SiO 2 (R is an alkali metal) and has a value of x of 2 to 3.8. Provided is a glass for melting and foaming molding, which is made of an anhydrous modified alkali silicate imparted with water resistance and has a melting point of 700° C. or less, which is obtained by heating and melting a modifying agent and a modifying agent. The foam obtained by melt-foaming the glass of the present invention has excellent mechanical strength and water resistance that could not be obtained with conventional water glass foams, and has high closed-cell properties. It has excellent water resistance (water absorption resistance, moisture absorption, and moisture permeability), and also has excellent long-term insulation properties. The substantially anhydrous modified alkali silicate glass imparted with water resistance for use in melt-foam molding of the present invention can be obtained by heating and melting an anhydrous alkali silicate and a modifier. In general, alkali silicate is represented by the general formula R 2 O xSiO 2 , where R 2 O is in the periodic table.
It is an alkali metal oxide belonging to Group Ia. The alkali silicate used in the present invention has x of 2 to 3.8
It is. Generally commercially available alkali silicates are No. 1 to No. 4, and the value of x is from 2 to 3.8. In addition, the alkali silicates that are generally commercially available as Calets are No. 1 to No. 3, and the value of x is 2 to 3.
3.3. Glasses with x of 4 or more have a high melting temperature and cannot be obtained in a normal alkali silicate melting furnace because the furnace would be damaged. Even if obtained, modified alkali silicate glass satisfies the melting point of the present invention. cannot be obtained. In addition, in order to impart good water resistance to alkali silicate with x less than 2, a large amount of modifying agent is required, and it is difficult to obtain modified alkali silicate glass that satisfies water resistance and melting point.
It is also economically disadvantageous. Further, R 2 O is specifically Li 2 O, Na 2 O, K 2 O, etc., but Na 2 O is practically preferred. In the present invention, anhydrous modified alkali silicate glass means substantially anhydrous, and there is no problem even if a small amount of water is attached or adsorbed. The purpose of the modifier used in the present invention is to impart water resistance to the water-soluble alkali silicate, and at the same time, the type and amount thereof are selected so that the melting point of the reaction product is 700°C or less. do. Types of modifiers include various oxidants such as titanium oxide, tin oxide, zirconium oxide, aluminum oxide, calcium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, strontium oxide, lead oxide, copper oxide, iron oxide, cobalt oxide, and nickel oxide. There are some materials, but considering economy and effectiveness, we use zinc oxide, aluminum oxide, calcium oxide, magnesium oxide,
At least one selected from the group of lead oxide, copper oxide, and iron oxide. In addition to the above-mentioned oxides, modifiers include those that produce oxides of a corresponding composition upon melting, such as various corresponding hydroxides, carbonates, sulfates, silicates, and the like. The amount of modifier added is based on the amount of alkali silicate anhydride.
Although it varies depending on the SiO 2 /Na 2 O molar ratio (x above) and the type of modifier, anhydrous silicon The amount is 3 to 30 parts by weight per 100 parts by weight of acid-alkali. If it is less than 3 parts by weight, it is difficult to obtain good water resistance, and if it exceeds 30 parts by weight, the melting point becomes too high and no improvement in water resistance can be expected, which is economically undesirable. The degree of water resistance required for a foam differs depending on its use, and therefore the water resistance required for glass naturally also differs, but when considering the general usage as a heat insulating material, The water resistance of the glass for foam molding is 3% by weight or less, preferably 2% by weight or less. Water resistance in the present invention represents the solubility of glass in hot water, and is determined by the following method. In other words, accurately weigh 1.5 g of glass powder with a uniform particle size of 14 to 25 mesh and place it in a 300 c.c. Erlenmeyer flask.
Pour in cc of heated distilled water and boil for 4 hours while stirring gently with a magnetic stirrer while refluxing using a hot water bath. After removing fine dissolved suspended matter by decantation, 1G1 of the glass sample was
The weight loss by boiling was determined by suctioning through a glass filter and weighing the weight before and after boiling, and the water resistance was expressed as a percentage of the weight before boiling. Here, the weight of the glass was determined by drying it at 150° C. for 1 hour, cooling it in a desiccator, and then weighing it. If the water resistance of the glass exceeds 3% by weight, the water resistance of the foam obtained from the glass will also be poor.
For example, when the foam is immersed in hot water, some of the glass components are eluted into the hot water, causing destruction of the cells, increasing water absorption and moisture permeability, and further leading to the collapse of the foam, which can lead to practical use. It becomes unusable. Therefore, in the present invention, "imparted with water resistance" means that the water resistance of the glass measured by the above method is 3% by weight or less. The melting point of the glass for melt foam molding of the present invention is 700℃
It is as follows. Glasses with melting points exceeding 700°C require high-temperature heating when producing the glass and producing foams using the glass, which is disadvantageous in terms of energy and equipment materials. Furthermore, when the melting point is 700°C or lower, heat-resistant metal materials can be advantageously used for the mold and the like. The melting point in the present invention represents the sintering temperature of glass powder, and is determined by the following method. 5 g of glass powder (100 mesh passes) is placed in a 30 c.c. porcelain crucible, kept in an electric furnace at a predetermined temperature for 10 minutes, taken out from the furnace and cooled, and the melting point is determined with the naked eye. The melting point was defined as the temperature at which sintering was completely uniform and no white scattering due to grain boundaries was observed. The glass of the present invention is obtained by heating and melting anhydrous alkali silicate and a modifier. There are various methods for this, but for example, it can be obtained by uniformly mixing anhydrous alkali silicate powder and modifier powder to a desired composition, and then heating and melting.
The melt reaction is carried out at a temperature of 900 to 1400°C for several tens of minutes to several hours depending on the composition of the alkali silicate and the type and amount of the modifier. In addition, in all conventional known techniques, as a means of imparting water resistance to alkali silicate, an aqueous alkali silicate solution and a modifier are reacted in the liquid to create a modified aqueous alkali silicate solution, and this is used directly or by adjusting the water content. Post-heat foaming is performed. At this time, although it is not impossible in principle to obtain the anhydrous modified alkali silicate glass of the present invention by completely removing water from the modified alkali silicate aqueous solution, the process becomes longer and the water removal process becomes difficult. It is clear that the energy consumption is large and the glass is completely disadvantageous in terms of cost compared to the glass of the present invention. Note that the presence of moisture makes it difficult to manage and control conditions during heat foaming, making it difficult to obtain a uniform foam. Next, a method for manufacturing a foam using the glass of the present invention will be explained. The foam can be produced by various methods, and for example, the foam can be obtained by crushing the glass of the present invention, uniformly mixing the glass with a foaming agent, and melting and foaming the resulting mixture. As the blowing agent, known ones such as metal carbonates and carbon can be used. Calcium carbonate, dolomite, basic magnesium carbonate, strontium carbonate, etc. are used as the carbonate, and activated carbon, carbon black, etc. are used as the carbon. When carbon is used, Fe 2 O 3 is used as a foaming aid.
It can be used in combination with oxides such as Sb 2 O 3 , As 2 O 3 and MnO 2 , peroxides such as BaO 2 , sulfates such as CaSO 4 and ZnSO 4 . One or more of these blowing agents is usually added in an amount of 0.2 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of glass powder and mixed uniformly. A foam is obtained by filling a mold with this mixture or melting and foaming the mixture beforehand, followed by slow cooling by a conventional method. The heating temperature and time vary depending on the glass composition and type of blowing agent, but generally the heating temperature is the highest.
The temperature is 600 to 800°C, and the heating time is 5 to 90 minutes. In commercially available foam glass obtained by melt-foaming, general industrial glasses such as plate glass and bottle glass are usually used as the raw material glass, but all of them have a SiO 2 /R 2 O molar ratio of 5 or more. It is a silicate glass with a high melting point and requires high-temperature heating for production, resulting in very high costs for both glass production and foam production. In contrast, the glass of the present invention is characterized by a low melting point, and is not only advantageous in terms of energy costs because it is processed at a lower temperature, but also requires less expensive materials and structural equipment, and is easy to handle. It is clear that it is industrially advantageous. The present invention will be explained in more detail below using Examples. The physical properties of the foam described in the examples were measured by the following method. Bulk specific gravity: The value obtained by dividing the weight by the volume when the foam is 5 x 5 x 5 cm. Thermal conductivity: Measured according to ASTMC518. The temperature is 35℃. Closed cell ratio: Measured using an air pycnometer manufactured by Beckman. Sample size is 2.5×
It is 2.5×3.0cm. Compressive strength: The sample size was 5 x 5 x 5 cm, and other dimensions were measured according to ASTMC240. Bending strength: The sample is a rectangular parallelepiped with a height of 3 cm, a width of 3 cm, and a length of 10 cm.The distance between spans is 6 cm.
Measured according to ASTMC240. Water absorption rate: Measured according to ASTMC240, except that the sample size was 5 x 5 x 5 cm. Water resistance of foam: It was immersed in hot water at 90°C for 4 hours, and the following items were measured. The sample size is 5×
It is 5 x 5 cm. Water absorption: Weight of foam after 4 hours of immersion
The water absorption rate was calculated according to ASTMC240. Shape change: Observed with the naked eye. Examples 1 to 11 Glasses having the compositions listed in Table 1 were manufactured using various sodium silicate powders and modifiers. Blend the raw materials to the specified composition, mix them, and then heat to the maximum temperature.
The glass of the present invention was produced by melting at 1000 to 1300°C for about 2 hours to complete modification and then rapidly cooling. The melting point and water resistance of the glass of the present invention are also listed in Table 1. Next, this glass was made into a powder of 100 mesh passes, and the foaming agent and foaming aid listed in Table 2 were added and mixed uniformly. Pour an appropriate amount of this mixture into a stainless steel mold, preheat it in an electric furnace at 450℃ for 30 minutes, and then
Heat for ~120 minutes to the temperature shown in Table 2.
Hold for ~30 minutes. Next, it was slowly cooled and demolded to obtain a glass foam. Test pieces for measuring physical properties were cut out from the obtained foam, and various properties shown in Table 2 were measured. The obtained foam had excellent performance as a heat insulating material, as seen from the physical properties shown in Table 2. Comparative Examples 1 to 5 Glasses having the compositions shown in Table 3 were melted and modified at 1000 to 1500°C in the same manner as the glass used in the examples, and then rapidly cooled. Table 3 lists the water resistance and melting point of the glass. Next, foams were produced in the same manner as in Examples 1-11. Table 4 lists the manufacturing conditions, physical properties, and water resistance of the foam. The foams of Comparative Examples No. 1, No. 2, and No. 4 had poor water resistance, and a change in shape was observed in the foams of No. 1 and No. 4 after being immersed in hot water for 4 hours. On the other hand, No. 1,
The water absorption rate of foam No. 2 was significantly increased. As is clear from the comparison of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 to 5 above, the foam obtained using the glass of the present invention has excellent water resistance and changes in shape even when immersed in hot water for 4 hours. was not recognized, and Example No. 2 and No.
4. As shown in No. 9, no significant change was observed in the water absorption rate. Comparative Examples No. 3 and No. 5 required high temperatures to manufacture the glass and foam. Comparative Example 6 The physical properties of the water glass foam obtained by the conventional technique are also shown in Table 4. Although it had excellent heat insulation properties, it had low strength and poor water resistance. The water glass foam was manufactured by the following method. No. 3 water glass aqueous solution (Na 2 O, 3.3SiO 2 , solid content
A modified water glass obtained by adding 4.7 parts by weight of boric anhydride to 100 parts by weight of 38.5%) at 90°C with stirring was placed in a mold, and heated at 450°C for 120 minutes to foam.

【表】【table】

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Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 一般式R2O・xSiO2(Rはアルカリ金属)で
示されxの値が2〜3.8である無水のケイ酸アル
カリと変性剤を加熱熔融することにより得られ
る、耐水性を付与された無水の変性ケイ酸アルカ
リよりなり、融点が700℃以下である熔融発泡成
型用ガラス。 2 R2OがNa2Oである特許請求の範囲第1項記
載の熔融発泡成型用ガラス。 3 変性剤が酸化亜鉛である特許請求の範囲第1
項記載の熔融発泡成型用ガラス。 4 変性剤が酸化アルミニウムである特許請求の
範囲第1項記載の熔融発泡成型用ガラス。 5 変性剤が酸化マグネシウムである特許請求の
範囲第1項記載の熔融発泡成型用ガラス。 6 変性剤が酸化カルシウムである特許請求の範
囲第1項記載の熔融発泡成型用ガラス。 7 変性剤が酸化鉛である特許請求の範囲第1項
記載の熔融発泡成型用ガラス。 8 変性剤が酸化銅である特許請求の範囲第1項
記載の熔融発泡成型用ガラス。 9 変性剤が酸化鉄である特許請求の範囲第1項
記載の熔融発泡成型用ガラス。 10 変性剤が酸化亜鉛、酸化アルミニウム、酸
化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化鉛、酸化
銅、酸化鉄の群から選ばれた少なくとも2つ以上
の組合せからなる特許請求の範囲第1項記載の熔
融発泡成型用ガラス。
[Claims] 1. Obtained by heating and melting an alkali anhydrous silicate having the general formula R 2 O·xSiO 2 (R is an alkali metal) and having a value of x of 2 to 3.8 and a modifier, A glass for melt-foam molding that is made of anhydrous modified alkali silicate with water resistance and has a melting point of 700°C or less. 2. The glass for melt foam molding according to claim 1, wherein R 2 O is Na 2 O. 3 Claim 1 in which the modifier is zinc oxide
Glass for melt-foam molding as described in Section 3. 4. Glass for melt foam molding according to claim 1, wherein the modifier is aluminum oxide. 5. Glass for melt foam molding according to claim 1, wherein the modifier is magnesium oxide. 6. Glass for melt foam molding according to claim 1, wherein the modifier is calcium oxide. 7. Glass for melt foam molding according to claim 1, wherein the modifier is lead oxide. 8. Glass for melt foam molding according to claim 1, wherein the modifier is copper oxide. 9. Glass for melt foam molding according to claim 1, wherein the modifier is iron oxide. 10. Melt-foam molding according to claim 1, wherein the modifier is a combination of at least two or more selected from the group of zinc oxide, aluminum oxide, magnesium oxide, calcium oxide, lead oxide, copper oxide, and iron oxide. glass.
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