JPS63222027A - 補強材含有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補強材
含有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かつ補強材の混入が容易な補
強材含有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３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９強度が低下し製品形状が変化する。このようなこ
とがら、不燃断熱材には、完全な無機系断熱材が求めら
れている。

無機系断熱材には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
ドブック、朝食書店、　Ｐ、１８７．１９８４）。その
ために、これら無機系断熱材は、吸水、吸湿によって熱
伝導率が大きくなり、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提案されている。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く約８Ｘ　１
０−’ｃｍ　／　ｃｍ　・’Ｃ）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、
従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。

５．５Ｘ１０−６ｃｍ／ｃｍ・°Ｃ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
　１．０”６ｃｍ　／　ｃｍ・℃であり、急冷にも耐え
る。

しかし、この天然ガラス質鉱物により得られた無機発泡
体は脆弱であり、衝撃により容易に破壊するおそれがあ
る。たとえクラックが生じなくても。

破壊されやすい。そのために、このような無機発泡体に
は、１ｆｆｉ常、補強材が含有される。

天然ガラス質鉱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、この粉末原料に補強材を配置する。

補強材を粉末原料中に分散させた後、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、補強材を粉末原料中に均一に分
散させることは困難である。そのために。

無機発泡体の補強が不充分となる。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。

（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、補強材の均一な分散が容易な補強
材台を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、簡単な工程にて所望形状の焼成発泡
体が得られる補強材含有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、補強材の混入により。

さらに耐衝撃性に優れた補強材含有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、
複雑形状の焼成発泡体が安価にして得られる補強材含有
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２表面が平滑な焼成発泡体が得られる
補強材含有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補強材含有無機発泡体の製造
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２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
ことなく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、補強材の
均一な分散が容易となるうえに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。

本発明の補強材含有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、該ペース］・状無機発泡原料に補強
材を添加し分散させる工程、および該補強材含有無機発
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。この配合原料に過剰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、窒化アルミニウム等がある。それらは１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９
例えば、五酸化バナジウム、酸化鉛、酸化ホウ素がある
。それらは同じく１通常。

微粉状で使用される。

増粘剤は２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２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１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。

補強材には２例えば、金属細線、金属繊維、セラミック
ス繊維、炭素繊維がある。これらは、いずれも耐熱性を
要する。特に、高強度の焼成発泡体を得るためには、補
強材としては金属細線が好ましい。金属細線としては２
発泡の際の加熱（上限約１２００℃）により強度が低下
しない材料が用いられる。そのためには、高温にて不銹
性（非酸化性）である必要がある。好ましい金属細線に
は。

例えば、ニクロム線、　ＳＯ３３１０Ｓ　（不銹鋼）が
ある。

金属細線は、断面略円形状の場合、直径が０．１〜０．
３　ｎの範囲が好ましい。０．１１を下まわると。

予備成形体を発泡させる際、加熱により金属細線が焼損
しやすい。たとえ焼損しなくても、得られた無機発泡体
が剛性に欠けるため、所望の寸法安定性が達成されない
。無機発泡体にクラックが発生して破壊されるおそれも
ある。０．３ｍｍを上まわると、無機発泡原料中に金属
細線を配置するのが困難となる。

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重置部、
そして水は１０〜２０重量部、好ましくは１３〜１７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７０〜８０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
、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には、補
強材が添加され分散される。この補強材含有無機発泡原
料は１次いで、成形型に注入される。しかし、ペースト
状無機発泡原料をあらかしめ成形型に注入した後、これ
に補強材を配置してもよい。この場合２例えば２発泡型
内のベース１〜状無機発泡原料に補強材が一定方向で配
列される。

補強材をペースト内に沈下させるべく、ペースト状無機
発泡原料の粘度が調整される。補強材の配列方向は１発
泡型の形状に応して任意に変えられ得る。ネット状の補
強繊維をベースｉ・内に埋め込んでもよく、また、短繊
維状の補強材をペースト中に分散させてもよい。成形型
には２例えば、耐熱金属型、セラミック型がある。補強
材含有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、所望の離型効果が得られな
い。従って２離型剤としては無機離型紙が使用され、こ
れが補強材含有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。アルミナベ−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％以上含有するペー
パーが好ましい。アルミナペーパーの厚さは。

０．１〜Ｑ、５ｉｎ、好ましくは０．２５〜０．３５ｍ
ｍ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０．１ｍ
ｌ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。０．５１ｍを」−
まわると、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補強材含有無機発泡原料は。

加熱により乾燥され、予備成形体とされる。加熱は１０
０°Ｃ以下、好ましくは８０〜９０°Ｃの温度で実施さ
れる。１００”Ｃを」二まわると、水分の沸騰により予
備成形体に気泡が発生ずる。

得られた予備成形体は、さらに、焼成炉にて焼成発泡さ
れ補強材含有無機発泡体が形成される。

焼成発泡は２例えば、　１．１．３５°Ｃにて３０分間
加熱することにより２行われる。加熱後２例えば、２時
間３０分かけて約３００’Ｃ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、！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（Ｖ２Ｏ５，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、　９０ＳＩＩ３０００
０　。

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、括潰機に入
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
ｍｆ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１両端にストッパーを有する半円筒状の耐
熱鋼板製型（ＳＵＳ　３１０５．厚さ０．８鰭、半径９
０＋ｎ、長さ６００ｍｍ）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９５重量％、有
機成分５重量％、厚さＱ、３＋ｎ、開部マイカ工業所製
）を敷いた。このアルミナペーパー上に１−記ペースト
状無機発泡原料を注入した。このペースト状無機発泡原
料に、ニクロム線（長さ５８０ｖｍ、　　０．３ｍ＋＋
φ）３木を、長さ方向にわたって等間隔に埋め込んだ。

ニクロム線含有無機発泡原料が注入された成形型を８０
°Ｃ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。

ストソバー−ヒに２５Ａ耐熱パイプ（ＳＵＳ　３１０Ｓ
、外径３４１）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」−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、　１１３５℃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３０
０℃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２０００ｍｆｆ、重さは４６０ｇ
であり、見掛密度は０．２５ｇ／ｃＩ＋！、熱伝導率は
０．０６５ｋｃａｌ／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。

この発泡体は、衝撃を加えても破壊され難く、クラック
は発生しても、全体がバラバラに分断されることはなか
った。

、１」二、４トＳン□イ；！リ− ペースト状無機発泡原料にニクロム線を埋め込まなかっ
たこと以外は、実施例と同様の方法により、焼成発泡体
を得た。その結果、見掛密度０．２０ｇ　／　ｃＪ　、
熱伝導率０．０６０ｋｃａｌ／ｍｈ’ｃの焼成発泡体が
得られたものの、この発泡体は衝撃により容易に破壊さ
れ、全体がバラバラに分断された。

実施例および比較例から明らかなように１本発明の補強
材含有無機発泡体の製造方法によれば。

簡単な工程にて耐衝撃性に優れた無機発泡体が得られる
。従来の方法により得られる。ニクロム線のような補強
材を含有しない無機発泡体は、衝撃により容易に破壊さ
れ、全体がバラバラに分断される。

（発明の効果） 本発明によれば、こ−のように、ペース１〜状の無機発
泡原料に補強材を分散させ成形型に注入して乾燥した後
、焼成発泡を行うため、補強材の均一な分散が容易であ
る。しかも、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。

得られた焼成発泡体は、補強材を含有するため、耐衝撃
性に優れる。

衝撃を加えても、クラックは発生するものの、全体がバ
ラバラに分断されることはない。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、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
。

その結果１本発明の補強土Ａ含有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。

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、 該ペースト状無機発泡原料に補強材を添加し分散させる
   工程、および 該補強材含有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
   、 を包含する補強材含有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項に記載の補強材含有無機発泡体の製造方法。 ３、前記補強材が、金属細線、金属繊維、セラミックス
   繊維および炭素繊維のうちの少なくとも１種である特許
   請求の範囲第１項に記載の補強材含有無機発泡体の製造
   方法。