JPS63222026A - 無機発泡体の製造方法 - 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） 本発明は不燃建材、不燃保温筒などに用いられる無機発
泡体の製造方法、特に、簡単な工程にて所望形状の焼成
発泡体が得られる無機発泡体の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、建材などの材料には、不燃化の要求が高まってい
る。不燃建材、不燃保温筒などの不燃断熱材には、有機
系断熱材と無機系断熱材とがある。

有機系断熱材には１例えば、縮合系の耐熱樹脂を主体と
する材料が用いられる。しかし、この材料は可燃性では
ないものの、有機物を主成分とするため、加熱によりガ
スを発生したり、炭化するなどの変質を生じる。それに
より１強度が低下し製品形状が変化する。このようなこ
とから、不燃断熱材には、完全な無機系断熱材が求めら
れている。

無機系断熱＋Ａには１例えば、ガラスウール製品。

ロックウール製品などの繊維集積体、珪カル製品などの
結晶質多孔体、パーライト製品などのバルーン結合体が
ある。しかし、これらの材料は、構造中に親水性の毛管
や微細空隙を有するため、吸湿性、吸水性が高い。特に
、多雨多湿条件下では吸水、吸湿しやすい。材料は、一
般に、水分を１％吸水すると、熱伝導率は１５〜２５％
増加することが知られている（作花済夫ら、ガラスハン
ドブソり、朝食書店、　Ｐ、１８７．　］、９８４）。

そのために、これら無機系断熱材は、吸水、吸湿によっ
て熱伝導率が太き（なり、断熱性が低下する。

吸水、吸湿の少ない材料として、気泡が完全に密閉した
独立気泡の無機系断熱材が捉案されている。独立気泡率
が９０％以上の材料は、吸水、吸湿による熱伝導率の低
下が少なく、断熱性が維持される。これら無機系断熱材
は、ガラス質原料を焼成発泡させて製造される。例えば
、泡ガラスは人造ガラス質原料を発泡させて得られる。

得られた泡ガラス発泡体は、吸水率、熱伝導率が小さい
。

しかし、泡ガラスは熱線膨張係数が大きい（約８Ｘ　１
０−６ｃｍ　／　ｃｍ・℃）ため１発泡後に急冷すれば
。

クラックが発生する。発泡後の徐冷には長時間を要し、
したがってエネルギーコストが大きくなり高価となる。

冷却時の急激な温度変化に耐えるには、　　５．５ＸＩ
Ｏ−’ｃｍ／ｃｍ・℃以下の熱線膨張係数が必要である
。

熱線膨張係数の小さい発泡原料として、シラス。

抗火石などの天然ガラス質鉱物が挙げられる。これら天
然ガラス質鉱物の熱線膨張係数は、４．０〜４．５　Ｘ
　１０−６ｃｍ　／　ｃｍ・”Ｃであり、急冷にも耐え
る。

天然ガラス質Ｗ、物を用いて不燃断熱材を製造するには
、まず、天然ガラス質鉱物に分解型発泡剤。

少量の水および添加剤を加えた半乾性の粉末原料を金型
に入れて加圧し、予備成形体を作製する。

次いで、この予備成形体を焼成型に配置し、焼成発泡炉
にて焼成発泡させる。しかし、この方法では、予備成形
体の作製に際し、金型や加圧装置などを要するため、工
程が複雑となる。また、予備成形体に成形歪が存在すれ
ば、焼成時において変形し、所望形状の焼成発泡体が得
られない。しかも、複雑形状の予備成形体を作製する場
合には。

金型が高価となるうえに脱型が困難である。さらに、予
備成形体は少量の水分を含んでいるため。

焼成時の加熱により水蒸気を発生し、焼成発泡炉の炉材
や発熱体（炭化物や窒化物を主体とする）を劣化させる
。半乾性の粉末材料に長繊維状の補強材を配置したり、
これを粉末材料中に均一に分散させることも困難であり
、焼成発泡体の補強が不充分となる。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は上記従来の問題点を解決するものであり、その
目的とするところは、簡単な工程にて所望形状の焼成発
泡体が得られる無機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。

複雑形状の焼成発泡体が安価にして得られる無機発泡体
の製造方法を提供することにある。本発明のさらに他の
目的は１表面が平滑な焼成発泡体が得られる無機発泡体
の製造方法を提供することにある。本発明のさらに他の
目的は、焼成発泡炉の炉材や発熱体を劣化させることの
ない無機発泡体の製造方法を提供することにある。本発
明のさらに他の目的は、補強が充分になされ得る無機発
泡体の製造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） 本発明は、従来の半乾性の粉末原料に代えてペースト状
の無機発泡原料を用い、これを成形型に注入し加圧する
ことな（乾燥して予備成形体を得。

そのままの状態で焼成発泡させることにより、簡単な工
程にて所望形状の焼成発泡体が得られる。

との発明者の知見にもとづいて完成された。

本発明の無機発泡体の製造方法は、天然ガラス質鉱物を
主体とする無機発泡原料をペースト状に調製する工程、
および該ペースト状無機発泡原料を成形型に注入し乾燥
して予備成形体を得た後。

該予備成形体を焼成発泡させる工程、を包含し。

そのことにより上記目的が達成される。

天然ガラス質鉱物には１例えば、シラス、抗火石、黒曜
石がある。これらは２通常、微粉末で用いられる。この
天然ガラス質鉱物を主体とする無機発泡原料は、以下の
ようにしてペースト状に調製される。

天然ガラス質鉱物に分解型発泡剤、気泡調整剤。

増粘剤を加え、少量の水とともに播潰機で均一に混合す
る。この配合原料に適量の水を加えてペースト状無機発
泡原料とする。

分解型発泡剤は、焼成時の加熱により分解してガスを発
生し１発泡体構造を形成するための材料である。この分
解型発泡剤には１例えば、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒
化ホウ素２窒化アルミニウム等がある。それらは２通常
、微粉状で使用される。

気泡調整剤は、得られた焼成発泡体の気泡の大きさや形
状を調整するために用いられる。この気泡調整剤には１
例えば、五酸化バナジウム、酸化鉛、酸化ホウ素等があ
る。それらは同じく１通常。

微粉状で使用される。

増粘剤は、配合原料をペースト状にするために添加され
る。増粘剤の添加を欠くと、天然ガラス質鉱物および気
泡調整剤と１分解型発泡剤とが相分離を起こし、均一な
ペーストが得られない。例えば、シラス微粉末に炭化ケ
イ素微粉末、五酸化バナジウム微粉末および水を配合し
ただけでは。

シラスおよび五酸化バナジウムは沈み、水は上澄となり
、炭化ケイ素は水面に浮遊する。増粘剤には９例えば、
メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ
ビニルアルコール等がある。

配合原料において、天然ガラス質鉱物１００重量部に対
し２分解型発泡剤は０．５〜３．０重量部、好ましくは
１．０〜２．０重量部、気泡調整剤は０．１〜０．６重
量部、好ましくは０．２〜０．４重量部、増粘剤は０．
３〜３．０重量部、好ましくは０．７〜１．５重量部、
そして水は６０〜８０重量部、好ましくは６５〜７５重
量部の割合で含有される。例えば、シラス５００重量部
に対し、炭化ケイ素５〜１０重量部、五酸化バナジウム
０．５〜２重量部、メチルセルロース３〜７重量部、そ
して水３３０〜３８０重量部が加えられる。分解型発泡
剤および気泡調整剤が上記範囲をはずれると２気泡の大
きさや形状において良好な焼成発泡体が得られない。増
粘剤が上記範囲をはずれると、均一なペーストが形成さ
れない。水の量が少なすぎると、ペースト状無機発泡原
料の粘度が高くなり、成形型への注入が困難となる。

たとえ注入し得ても、流動性が少なく型内に完全には満
たされない。それゆえ、所望の形状付与がなされない。

水の量が多すぎると、ペースト状無機発泡原料の粘度が
低くなり、増粘剤の効果が失われる。そのために、均一
なペーストが得られない。

このように調製されたペースト状無機発泡原料は５次い
で、成形型に注入される。成形型には。

例えば、耐熱金属型、セラミック型がある。無機発泡原
料を注入した成形型は、直接焼成炉にて焼成発泡に供さ
れるため、この成形型には離型剤が用いられる。

離型剤には１例えば、アルミナ粉末があるものの、成形
型にアルミナ粉末を塗布しても、ペースト状無機発泡原
料が塗布面に浸透するため、所望の離型作用が得られな
い。従って、離型剤としては無機離型紙が使用され、こ
れがペースト状無機発泡原料の注入前に成形型に配置さ
れる。無機離型紙には９例えば、アルミナペーパーがあ
る。アルミナペーパーは、アルミナと有機バインダーと
からなり、かつアルミナを９０重量％以」二含有するペ
ーパーが好ましい。アルミナペーパーのＩｆは。

０．１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．２５〜０．３５１
１の範囲に設定される。アルミナの割合が９０重量％を
下まわるか、またはアルミナペーパーの厚さがＱ、１４
ｎを下まわると、予備成形体の焼成時において、有機バ
インダーの分解により生成するアルミナ粉末の量が少な
く、所望の離型効果を達成し得ない。０．５ｍｍを上ま
わると１離型効果は得られるものの、無機離型紙の屈曲
性が低下するため、焼成発泡体の形状付与が充分になさ
れない。

成形型に注入されたペースト状無機発泡原料は。

加熱により乾燥され、予備成形体とされる。加熱は１０
０℃以下、好ましくは８０〜９０℃の温度で実施される
。１００℃を上まわると、水分の沸騰により予備成形体
に気泡が発生する。

得られた予備成形体は、さらに、焼成炉にて焼成発泡さ
れ無機発泡体が形成される。焼成発泡は。

例えば、　１１３５℃にて３０分間加熱することにより
。

行われる。加熱後２例えば、２時間３０分かけて約３０
０℃まで冷却される。

（実施例） 以下に本発明を実施例について述べる。

シラス微粉末（鹿児島県鹿児島郡吉用町産２通称“吉川
シラス”）１００重量部 炭化ケイ素微粉末（ＳｉＣ、分解型発泡剤、　ＲＣ−Ｒ
ＦＣ。

太平洋ランダム社製）７．５重量部 五酸化バナジウム粉末（ＶｚＯｓ、気泡調整剤、特級試
薬、和光純薬社製）１．５重量部 メチルセルロース粉末（増粘剤、　９０ＳＩ’１３００
００　。

信越化学工業社製）５．０重量部 上記処方を配合し、水１５重量部を加えて、播潰機に入
れ５分間混合した。この配合原料に、さらに、シラス４
００重量部および水６０重量部を加えて２００分間混し
、均一な配合物を得た。この配合物５４０ｇに水３００
ｍｐ、を加えて充分に練り、ペースト状原料を調製した
。

成形型として２両端にス１ヘソパーを有する半円筒状の
耐熱鋼板製型（ＳＵＳ　３１０Ｓ、厚さＱ　、　３　＋
ｎ　、半径９０ｍｍ、長さ６００１ｍ）を用いた。この
成形型の全面に、アルミナペーパー（アルミナ含有量９
５重撥％、有機成分５重量％、厚さ０．３１■、間部マ
イカニ業所製）を敷いた。このアルミナペーパー上に上
記ペースト状無機発泡原料を注入した。無機発泡原料が
注入された成形型を８０℃の乾燥機に入れ。

２４時間乾燥してペースト乾固物（予備成形体）を得た
。

予備成形体を含む成形型を乾燥機から取り出し。

スｈ　ｙパー１１．Ｚ　２５Ａ耐熱パイプ（ＳｔｌＳ　
３１０ｓ、外径３４關）を載せた。この耐熱パイプを、
耐熱ワイヤーによりストッパー」二に固定した。この成
形型を焼成炉（２連ローラーハース、東海高熱工業社製
）に入れて昇温し、　］、１３５°Ｃにて３０分間加熱
して予備成形体を焼成発泡させた。加熱後、２時間３０
分かけて３００°Ｃまで徐冷した。

このようにして、半円筒状の焼成発泡体が得られた。こ
の焼成発泡体の体積は２１１．５　ｍ２１重さは４６０
ｇであり、見掛密度は０．２２ｇ／ｃｌ、熱伝導率は０
．０６０ｋｃａｌ／ｍｈ’ｃであった。発泡体の内部の
気泡は微細かつ均一・な独立気泡であった。表面には、
淡褐色で非発泡状態の薄皮が認められた。特に、アルミ
ナペーパーに接触していた底部の表面は平滑であった。

此藍■ 先の実施例において５４０ｇの半乾粉配合原料を使用し
たが、これをそのまま（つまり、更に水を添加すること
をせず）、別に製作した予備成形品製造用金型に入れ、
成形圧力２００ｋｇ／ｃＪＧにて長さが約３７４の実施
例のペースト乾固物と類似形状の成形体を作った。この
成形体を、実施例と同様にして、アルミナペーパーを敷
いた半円筒状の耐熱鋼板製型に配置した。この成形体を
含む耐熱鋼板製型を、実施例と同様の方法により、焼成
炉に入れて焼成発泡した。その結果、見掛密度０．２０
ｇ／ｃＪ。

熱伝導率０．０５９ｋｃａＩ／ｒｎｈ　’Ｃの焼成発泡
体が得られたものの、この発泡体は全体がねしれており
１両端に比べて中央部が大きくふくらんでいた。また。

アルミナペーパーに接触していた底部の表面には。

多数のしわが認められた。

実施例および比較例から明らかなように２本発明の無機
発泡体の製造方法によれば、簡単な工程にて所望形状の
焼成発泡体が得られる。加圧により予備成形体を得る従
来の無機発泡体の製造方法では、焼成時において予備成
形体が変形し、所望形状の焼成発泡体が得られない。

（発明の効果） 本発明によれば、このように、ペースト状の無機発泡原
料を成形型に注入して乾燥した後、焼成発泡を行うため
、簡単な工程にて所望形状の焼成発泡体が得られる。成
形歪を原因とする焼成発泡体の変形がない。複雑形状の
焼成発泡体も安価に得られる。焼成時に無機離型紙を使
用すれば、焼成発泡体の表面が平滑となる。ペースト乾
固物を焼成発泡するため、従来のように２焼成時の水蒸
気の発生によって焼成発泡炉の炉材や発熱体が劣化する
こともない。焼成発泡体を補強するには。

ペースト状無機発泡原料に補強材を分散させればよく、
容易になされる。

その結果１本発明の無機発泡体の製造方法は。

不燃建材、不燃保温筒などの製造に用いられる。

以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、天然ガラス質鉱物を主体とする無機発泡原料をペー
   スト状に調製する工程、および 該ペースト状無機発泡原料を成形型に注入し乾燥して予
   備成形体を得た後、該予備成形体を焼成発泡させる工程
   、 を包含する無機発泡体の製造方法。 ２、前記ペースト状無機発泡原料が、分解型発泡剤、気
   泡調整剤、増粘剤および水を含有する特許請求の範囲第
   １項に記載の無機発泡体の製造方法。