JPS6268737A - 難燃性断熱材料及びその製造方法 - Google Patents

難燃性断熱材料及びその製造方法

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JPS6268737A
JPS6268737A JP20668385A JP20668385A JPS6268737A JP S6268737 A JPS6268737 A JP S6268737A JP 20668385 A JP20668385 A JP 20668385A JP 20668385 A JP20668385 A JP 20668385A JP S6268737 A JPS6268737 A JP S6268737A
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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、住宅、ビル、冷凍・冷蔵用倉庫等の建造物の
壁、屋根等に使用される不燃性、少なくとも難燃性断熱
材料及びその製造方法に関するものである。
[従来の技術] 生活水準の向上に伴い住宅やビル等の冷暖房が普及し、
また、冷凍・冷蔵用倉庫等の大型化が進んで、優れた断
熱性を有りる断熱材r1の開発が要請されるようになり
、一時有機系のものが使用されるようになった。
しかしながらこのような有機系断熱材F1は、その断熱
性が優れている反面、可燃性、発煙性、有害ガス発生性
等の防災面からの問題点を有し、次第にその利用が制限
されつつある。
そこで、このような可燃性、発煙性、有害ガス発生性等
の問題点を解決し、防災面から安心して使用できる断熱
月利として、粒状の無機質発泡体、例えば黒曜石、蛙石
、真珠宕等にポルトランドセメントや珪酸アルカリ系の
無機質系バインダーを添加し、この無機質発泡体を結合
成形して得られる無機質系の断熱月利が提案されている
[発明が解決しようとする問題点] しかしながらこの無機質系の断熱材1’lは1.]二記
従来の有機系断熱材料と較べて、その構成材r1である
無機質発泡体並びにその結合に使用するポルトランドセ
メントの重量が嵩むため、その軽量化が損われるという
問題があり、更に上記無機質発泡体が若干の伝熱性を有
しているため、上記有機系断熱材料と較べてその断熱効
果も劣るといった問題点があった。
[問題点を解決するための手段] 本発明は、かかる観点に鑑みて創案されたもので、断熱
性の優れた有機質発泡体が有する軽量という特長を牛か
しつつ、この外表面を不燃性の無機質系バインダー、特
に軽量の珪酸アルカリで被覆してその不燃化若しくは難
燃化を図り、もって軽量でしかも断熱効果の優れた不燃
性、少なくとも難燃性の断熱8判並びにその製造方法を
捉供するものである。
すなわち本発明は、粒状若しくは片状の有機質発泡体又
はこれを主体とする発泡基材と、この発泡基材の外表面
を被覆すると共にこれ等を結合する珪酸アルカリ、及び
この珪酸アルカリ溶液を硬化させる硬化剤とから構成さ
れることを特徴どする不燃性少なくとも難燃性断熱手4
r1であり、また粒状若しくは片状の有機質発泡体又は
これを主体とする発泡基材に、珪酸アルカリ溶液及びそ
の硬化剤を混合し、これ等を硬化させて成形することを
特徴とする不燃竹少なくとも難燃性断熱材料の製造方法
である。
ここで本発明において使用する発泡基材としての有機質
発泡体は、それが従来公知の如何なるものであってもく
、具体的には発泡ポリスチレン粒、発泡フェノール粒、
発泡ポリウレタン粒、発泡ポリ塩化ビニル粒等があり、
その1種のみを使用できるほか、2種以上の混合物とし
ても使用することができる。またこれ等有機質発泡体は
上記の粒状のものに限られるものではなく、ウレタンフ
オームやフェノールフオーム等の生産工場において大量
に発生するこれ等フオームの屑をチップ化する等して片
状にしたものも利用することができる。
この有機質発泡体の粒径若しくは一片の大きさについて
は、目的とづる製品断熱材!11の種類、用途等によっ
て異なるが、通常1〜10mmφのものが使用される。
また、これ等有機質発泡体の密度は0.02〜0.06
g/cm3で、通常使用される無機質発泡体く密度0.
1〜0.25g/cm3)と較べて著しく軽量である。
また更に上記有機質発泡体に密度0.1〜0.16g/
cm3の軽量の無機質発泡体例えばパーライトを加え、
これを発泡基材としてその難燃性を良くする構成を採っ
てもよい。
次ぎに本発明において、上記発泡基材の外表面を被覆し
かつこれ等を結合させる軽量の珪酸アルカリ溶液として
は、通常、珪酸ナトリウム水溶液や珪酸カリウム水溶液
が使用されるが、水に対する溶解性や原料コストの点か
ら好ましくは珪酸す1ヘリウム水溶液である。珪酸ナト
リウムとしてはSiOとNa2Oのモル比は通常2.0
〜3゜5であるが、好ましくは2.3〜2.7のもので
あり、その水溶液の濃度は通常35〜42重ω%、好ま
しくは40〜42重量%である。また、この珪酸アルカ
リ溶液の使用用については、その濃度によって異なるが
、発泡基材100重石部に対して、通常30〜120重
量部、好ましくは50〜100重間部である。この珪酸
アルカリ溶液の使用用が30重間部より少ないと、上記
発泡基材の外表面を被覆する■1酸アルカリの膜厚が、
必要とする厚さより薄くなってその不燃性が低下してし
まうと共に、発泡基材間の結合力が小さくなって強度の
低下という問題が生じ、また、120重量部より多いと
バインダーが過剰になり、発熱・脱水硬化反応の段階で
バインダー分を流出してしまう結果となり、有効に作用
しないという問題が生じる。なお、本発明で使用する珪
酸アルカリは、単一物質としての珪酸アルカリに限らず
、二酸化珪素と水酸化アルカリとを加熱溶融して得られ
るいわゆる水ガラスも包含されるもので、メタ珪酸ナト
リウム、オ“ルト珪酸ナトリウム、二珪酸ナトリウム、
四珪Mブトリウム等の混合物であってもよい。
また本発明において上記珪酸アルカリ溶液を硬化させる
硬化剤としては、金属珪素粉とリン酸塩とを併用したも
のが使用される。すなわち上記金属珪素粉は、金属珪素
それ自体に限らず、それが金属珪素としての性質を有す
るものも包含されるもので、例えば、鉄と珪素との合金
であるフェロシリコンや金属珪素と二酸化珪素の混合物
等も使用することができる。
この金属珪素粉は、例えば、珪酸ナトリウムと次の反応
によって珪酸(SiO2)を生じ、次第にS + 02
/Na2Oのモル比の高い珪酸用ヘリウムを形成づ−る
Na20−8 io2+l−120= NaOH+NaH8i  O3−=−−−−mN a 
t−18i 03 +H20xNaOH+H2S i 
03−(2) S   i  +2NaOH+ nH20−+N a 
 S ! 03 + 2 H2↑・・・・・・(3)こ
の金属珪素粉の使用量は、珪酸アルカリ溶液の種類や濃
度によっても界なるが、この珪酸アルカリ溶液100重
量部に対して、通常10〜20市吊部、好ましくは13
〜15車量部である。金属珪素粉の使用量が10重量部
jこり少ないと圧縮強度や耐水性が不十分になり、また
、20重吊型より多いと金属珪素粉が酸化し有効に作用
しないという問題が生じる。
また、硬化剤の他の成分として使用されるリン酸塩とし
ては、硬化反応時にそれが珪酸アルカリと反応して水勤
溶性で熱安定性に優れたバインダー物質を生成するもの
であればよく、好ましくはリン酸アルミニウム、リン酸
マグネシウム、リン酸鉄、リン酸曲鉛等のリン酸金属塩
ヤ)、ポリリン酸の金属塩や、金属酸化物と五酸化リン
とが所定の比率で結合している綜合リン酸金属塩等があ
り、より好ましくは縮合リン酸アルミニウムで代表され
る縮合リン酸金属塩である。このリン酸塩の使用用は、
珪酸アルカリ溶液のアルカリ吊によって決まり、珪酸ア
ルカリ溶液の種類や濃度によっても異なるが、この珪酸
アルカリ溶液100重量部に対して、通常2〜30重吊
部吊型ましくは10〜20重量部である。リン酸塩の使
用量が、2重石部より少ないと圧縮強11や耐水性が不
十分であり、また、30重半部より多くしても圧縮強度
や耐水性の向上はみられない。
本発明において、上記不燃性又は難燃性の断熱材料を製
造する際の成形法としては、従来公知の方法を採用する
ことができ、例えば、上記有機質発泡体と硬化剤として
の金属珪素粉及びリン酸塩とを混合し、次いでこの混合
物にバインダーとしての珪酸アルカリ溶液を添加して混
合した後所望の形状の型に注入し、常温で放置して硬化
させる。
発熱・脱水硬化反応が終了した後、型から外して放置し
乾燥させる。使用する型枠どしては、例えばボードを成
形する場合、少なくとも片面にガス抜き孔を有する枠板
を設け、均一性を確保するために振動を与えながら混合
物を注入充填し、充填完了後、発熱反応時の噴出を防止
するためにガス扱き孔を有する蓋をし、締付けて放置づ
る。常温にて約30分開放H″tJると、始めは徐々に
反応していたものが、次第に急激な発熱と水蒸気の蒸発
を伴って脱水縮合の硬化反応を起す。この硬化反応終了
後、型枠から外して放置し乾燥させる。
また本発明においては、必要に応じて補強用添加材とし
てスチールファイバー、ガラス1M[f、ロックウール
等の鉱物質繊紺を配合させてもよく、その配合割合につ
いては、不燃fil又は難燃性断熱材料の用途等に応じ
て適宜選IRすることができる。
なお、この補強用添加材を配合した場合における上記珪
酸アルカリ溶液及び硬化剤の使用量は、この補強用添加
材を発泡基材の一部として考慮し、補強用添加材の種類
にJ、つて異なるが、若干の増量を必要とする。
[作用] そして本発明は以下のにうに作用する。
すなわち本発明の不燃性又は難燃性断熱材料は第1図に
示づように、軽量でかつ断熱性の優れた有機質発泡体(
1)を発泡M祠として使用し、この外表面を不燃性の無
機質バインダー、特に軽量の珪酸アルカリ(2)で被覆
して外部からの空気を遮断する構成のため、上記有機質
発泡体(1)の不燃化又は難燃化が図られると共に、有
機質発泡体(1)の優れた断熱性をイのまま鮒持するこ
どができる。
このため本発明の不燃性又は難燃性断熱材料は、従来の
可燃性、発煙性、有害ガス発生性等の欠員を右する有機
系断熱材料とは異なり、一方軽量化が困Hな無機質系の
断熱材料より断熱効果の優れた性能を備えることができ
る。
[実施例] 以下実施例及び化較例+=基いて、本発明を不燃性の場
合について具体的(、二説明4る。
実施例1 4機質発泡体として平均粒径約2 mm、密度0704
9/cIR3の)■ノール発泡体100gを使用し、こ
れに40%珪酸すトリウム水溶液250gど71口シリ
コン75g及び綜合リン酸アルミニウム(例えばヘキス
1へ社製商品名=11Bハードナー)15gとからなる
硬化剤とを配合し、混合して200mX 200mm×
50rrmの板材成形用型に注入し、常温で約30分間
放置し発熱硬化させた後に型から外し、24時間放置し
て乾燥させ第2図に示す有機質発泡板を成形した。この
発泡板からテストピース(A Omm×40mmxFi
 Omm>を切出した。
実施例2 有機質発泡体と17で甲均粒径約2 mm 、密1α0
゜049/c”の71ノ一ル発泡体50gを使用し、こ
れに無機質発泡体としτ平均粒径約1 mm、密度0.
12g/cm”の黒曜ri発泡体150 Elを使用し
、これに40%11酸J1−リウム水溶液2 りOgと
7丁目シリ下1ン75g7&び縮合リン酸アルミーウム
(例えばヘキスl−ンL H商品名:H13ハードブー
)15>zとからなる硬化剤とを配合し、混合1゜て2
00mX 200mm×50nmの板材成形用型に注入
し、常法11で約30分開放pb発熱硬化さけた後にを
か691シ、24時間放置して乾燥させ第3図に示す有
機質発泡板を成形し!、:。この発泡板からデストピー
ス(40mm×4 (L+mX 50mm>を切出した
そして得られたデス1〜ピースの断面容積比(%)を第
1表に示す。
第1表 比較例 無機質発泡体として平均粒径約1m、密麿0゜12g/
cIR3の焦曜石発泡体300gを使用し、これに40
%珪酸ナトリウム水溶液250gとフェロシリコン75
g及び縮合リン酸アルミニウム(例えばヘキスト社製商
品名:HI3ハードナー)0〜60gとからなる硬化剤
とを配合し、混合して200mX200mmX50姻の
板材成形用型に注入し、常温で約30分間放置し発熱硬
化させた後に型から外し、24時間放置して乾燥させ無
機質発泡板を成形しIC0この発泡板からテストピース
(40mm X 40 mm X 50 mm )を切
出した。
不燃性試験 そして得られたテストピースについて、日本T業規格に
よる不燃性試験(、)Is、A−1321)を行った。
すなわち第4図に示す゛加熱炉を使用し、電気炉本体(
3)の電熱線(4)を作動させで、炉内温度が2個の熱
雷対(5)の各々の示度で750±10℃に20分間以
上安定するように調整した後、上記テストピースを試料
容器(6)内にそう人し、上記熱雷対(5)の内高い方
の伯を検出1ノでそう人後の炉内温度の変化を測定し、
各デス1〜ピースの不燃度を調べた。この結果を第5図
に示す。
この結果から明らかなように、各テストピースについて
は、そう人後の炉内温度が800℃以下であり不燃性試
験は全て合格であった。
また上記不燃性試験に加えて各ナス1ヘピースの熱伝導
率(Kcal/ mh℃) 、1なわち断熱性並びに比
巾も測定しその結果を第2表に示す。
第2表 (不燃性の欄の数仙は、不燃痘を示Jl安である)この
結果から本発明の不燃性断熱相別は、無機質系の断熱材
料より不燃度は若干劣るものの、断熱性並びに軽量性の
而で優れていた。
[発明の効果] 本発明は以上のように、軽量でかつ断熱性の優れた有機
質発泡体を発泡W +、1として使用し、この外表面を
不燃性の無機質バインダー、特に軽量の珪酸アルカリで
被覆して外部からの空気を遮断する構成のため、−ト記
有機質発泡体の不燃化、少なくとも難燃化が図られると
共に、有機質発泡体の優れた断熱性をそのまま維持する
ことができる。
従って、1吊でしかも断熱効果の優れた不燃性又は難燃
性断熱材料を容易に製造できる効果を有している。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の実施例に係るテストピースに
おける断熱材料の拡大断面図、第4図は各テストピース
の不燃性試験用の加熱炉の概略説明図、第5図は各テス
トピースの不燃性試験の結果を示1グラフ図をそれぞれ
示している。 [符号説明] (1)・・・有機質発泡体 (2)・・・珪酸アルカリ 特許出願人    日本軽金属株式会ネ]代  理  
人       弁理士  中  村   智  廣(
外2名) 1゛有携118体

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)粒状若しくは片状の有機質発泡体又はこれを主体
    とする発泡基材と、この発泡基材の外表面を被覆すると
    共にこれ等を結合する珪酸アルカリ、及びこの珪酸アル
    カリ溶液を硬化させる硬化剤とから構成されることを特
    徴とする難燃性断熱材料。
  2. (2)上記有機質発泡体がポリスチレン樹脂より構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    難燃性断熱材料。
  3. (3)上記有機質発泡体がフェノール樹脂より構成され
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の難
    燃性断熱材料。
  4. (4)上記有機質発泡体がポリウレタン樹脂より構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    難燃性断熱材料。
  5. (5)上記発泡基材が軽量の無機質発泡体を含有するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の難燃性断熱
    材料。
  6. (6)上記無機質発泡体がパーライトであることを特徴
    とする特許請求の範囲第5項記載の難燃性断熱材料。
  7. (7)上記珪酸アルカリが珪酸ナトリウムであることを
    特徴とする特許請求の範囲第1項記載の難燃性断熱材料
  8. (8)上記硬化剤が金属珪素粉とリン酸塩とを併用した
    ものであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の難燃性断熱材料。
  9. (9)粒状若しくは片状の有機質発泡体又はこれを主体
    とする発泡基材に、珪酸アルカリ溶液及びその硬化剤を
    混合し、これ等を硬化させて成形することを特徴とする
    難燃性断熱材料の製造方法。
  10. (10)上記有機質発泡体がポリスチレン樹脂より構成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載
    の難燃性断熱材料の製造方法。
  11. (11)上記有機質発泡体がフェノール樹脂より構成さ
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の
    難燃性断熱材料の製造方法。
  12. (12)上記有機質発泡体がポリウレタン樹脂より構成
    されていることを特徴とする特許請求の範囲第9項記載
    の難燃性断熱材料の製造方法。
  13. (13)上記発泡基材が軽量の無機質発泡体を含有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第9項記載の難燃性断
    熱材料の製造方法。
  14. (14)上記無機質発泡体がパーライトであることを特
    徴とする特許請求の範囲第13項記載の難燃性断熱材料
    の製造方法。
  15. (15)上記珪酸アルカリが珪酸ナトリウムであること
    を特徴とする特許請求の範囲第9項記載の難燃性断熱材
    料の製造方法。
  16. (16)上記硬化剤が金属珪素粉とリン酸塩とを併用し
    たものであることを特徴とする特許請求の範囲第9項記
    載の難燃性断熱材料の製造方法。
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