JPS63242977A - 無機質発泡体の製法 - 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） 本発明は建築材料として好適な発泡体に関する。

更に詳しくはけい酸アルカリを有効成分とする発泡性含
水けい酸塩を高周波加熱により断熱材、保温材として好
適な無機発泡体を製造する方法に関する。

（従来の技術と問題点） 従来、建築用材料としては主としてロックウール、グラ
スウール等の繊維系、ポリエチレン、ポリウレタン等の
プラスチック発泡体、泡カラス等の無機質発泡体の３種
類が知られている。

この中でプラスチック発泡体は安価、低比重。

熱伝導率が低い、加工性が良いなど性能面では優れてい
るが、火災時には容易に燃焼し、多聞の有害ガス、煙お
よび熱を発生するという防火上重大な欠陥を有している
。

また繊維系断熱材や無機質発泡体は不燃性であるが、吸
水性と熱伝導率が共に大きいという欠点がある。

特に水可溶性けい酸塩を原料とした無機質発泡体は安価
に供給することができるが、一般に耐水性が悪く、空気
中の炭酸ガスに接触すると変質し易い欠点がある。

また加熱発泡の際、発泡が不均一になりやすく、独立気
泡率が低いため熱伝導率が大きくなる。

本発明の目的は以上のような問題点を解決し、断熱性の
高い不燃性の無機質発泡体を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは種々検討の結果、けい酸カリウムを含むけ
い酸アルカリ土類金属の酸化物、水酸化物、リン酸塩、
綜合リン酸塩等より選ばれる硬化剤から得られる発泡性
含水けいｍ塩が高周波加熱により均一な高発泡体が得ら
れ、さらにこの組成物に無機質中空体を加えると諸特性
が向上することを見出し、本発明を完成した。

すなわち本発明は（ａ＞けい酸カリウムを固形分換算で
１５重量％以上含む水可溶性ｔすい酸アルカリ（ｂ）多
価金属の酸化物、塩化物、硫酸塩、チオ硫酸塩、亜硫酸
塩、硝酸塩、水酸化物、リン酸塩、縮合リン酸塩より選
ばれる１種又は２種以上からなる硬化剤、以上ａ）ｂ）
の混合スラリーを１５０℃以下にて乾燥してなる含水率
５〜３０重量％の発泡性含水けい酸塩を波長３〜３．０
００Ｍ　ＨＺの高周波を用いて発泡成型することを特徴
とする無機質発泡体の製法であり、さらに上記発泡性含
水けい酸塩と無機質中空体との混合物を同じく高周波に
より発泡成型することを特徴とする無機質発泡体の製法
である。

けい酸アルカリのうち、リチウム塩は発泡性が小さく、
四級アンモニウム塩は耐熱性が悪いため好ましくない。

またナトリウム塩のみでは耐水性が悪く、硬化剤を添加
しても満足できる耐水性は得られない。

Ｓ！０２／　Ｋ２０モル比は１．０〜５．０のカリウム
塩が好ましく、この際モル比が１．０より小さいと耐水
性が悪化し、５．０を超えると安定性が低下する。けい
酸アルカリ中のけい酸カリウムは少くとも固形分換痒で
１５重母％以上、好ましくは２０項足％以上含有するこ
とが必要であり、したがって本発明に使用されるけい酸
アルカリとしてはカリウム塩単独、あるいは他の成分と
してナトリウム塩を含んでいてもよい。

本発明において水可溶性けい酸アルカリとは水溶液状け
い酸アルカリのほか含水性粉末けい酸アルカリを指し、
上記水溶液の少くとも一部をこのような粉末けい酸アル
カリで置換することが好ましい。この含水性粉末けい酸
アルカリはけい酸アルカリ水溶液を噴霧乾燥することに
より含水率２０重量％前後のものが市販されており水に
容易に溶解する。後述する硬化剤との混合後のＣプい酸
アルカリ組成物のスラリーの含水率を調節し、発泡性含
水組成物を得るための乾燥工程において水の蒸発量を減
少させるために水溶液と粉末との混合割合を適宜窓める
ことができる。

本発明に用いる硬化剤は多価金属の酸化物、塩化物、硫
酸塩、チオ硫酸塩、亜硫酸塩、硝酸塩。

水酸化物、リン酸塩、縮合リン酸塩の１種または２種以
上の組合せが適当である。多価金属としてはマグネシウ
ム、カルシウム、ストロンチウム。

バリウムの２価金属、ホウ素、アルミニウムの３価金属
、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛等の遷移金属が挙
げられる。特に酸化マグネシウム。

酸化ホウ素、酸化亜鉛、塩化バリウム、硫酸アルミニウ
ム、チオ硫酸カルシウム、亜硫酸カルシウム、トリポリ
リン酸アルミニウム等が有効である。

特に好ましいのはヨウ素吸着量が５０〜２５０ｍｇ・Ｉ
ｌｏ　・ＨｇＯの活性酸化マグネシウム、あるいは亜硫
酸カルシウムであり、耐水性、及び加熱による発泡倍率
等が向上する。

活性酸化マグネシウムのヨウ素吸着量が５０ｍｇ・Ｉ／
（ＩＩ　−ＨＱＯ未満では硬化作用が弱くて得られた組
成物の耐水性が十分でなく、２５０ｍｇＩ／Ｑ　・Ｈｇ
Ｏを超えるとけい酸アルカリと瞬間的に反応が進行する
ため均一な組成物が得られない。活性酸化マグネシウム
と亜１ｉａｍカルシウムの硬化剤としての性能はほぼ同
様であるが、活性酸化マグネシウムを用いた方が若干耐
水性がよく、亜硫酸カルシウムを用いると機械的強度の
大きなものが得られる。。

硬化剤の添加量は硬化剤の硬化作用力にも依存するが、
けい酸アルカリの固形分に対して２〜２０重量％、好ま
しくは２〜１５重但％が適当である。

上記範囲を超えると発泡性が低下し、逆に少い場合は耐
水性が悪くなる。

上記のけい酸アルカリと硬化剤との混合物はその固形分
含量が３０〜７５重量％となるように水分を調節してス
ラリーとなし均一になるまで混合する。

固形分含量が３０重量％未満であれば次の乾燥工程にお
いて蒸発水分が多く、エネルギー消費足が大きくなり、
７５重量％を超えれば混合し難く不均一になりやすい。

このようなスラリーの混合は高速ディスパー、サンドミ
ル、ニーダ−等の混合機が適当である。均一になったス
ラリーは厚さ０．５〜５ｍｍ程度に延伸し、温度１５０
℃以下、具体的には６０〜１５０℃、好ましくは７５〜
１２０’Ｃで含水率が５〜３０重量％、好ましくは１０
〜２０重但％になるまで加熱乾燥して発泡性含水けい酸
塩組成物を得ることができる。

乾燥温度が１５０℃を超えると乾燥中にけい酸塩組成物
が発泡し、目的とする組成物が得られず、６０℃未満で
は乾燥が遅く、含水率を３０重母％以下とすることは困
難である。

含水率が５重量％未満では発泡倍率が小さく、３０重量
％を超えると粘着性が強く保存中にブロッキングを生ず
るために好ましくない。

このようにして得られた発泡性含水けい酸塩は使用目的
に応じた粒径に粉砕１分級して用いられる。液状あるい
はスラリー状のけい酸塩でなく、粒状あるいは粉末にし
て用いるのは、液状、スラリー状では加熱発泡の際、独
立気泡率が低く、断熱性が小さいためである。

この発泡性けい酸塩を型枠に入れ、高周波加熱により発
泡成型して目的とする無１１質発泡体を得ることができ
る。

従来は主に赤外線ヒーター、バーナー、電熱ヒーター等
外部加熱方式が採用されていたが、この方式では外側か
ら発泡が始まり、この発泡層の断熱性により内部の加熱
が阻害されるため長時間の加熱時間が必要であり、また
均一な発泡体は得られなかった。

これに対して高周波加熱は内部加熱方式で均一な発泡体
を短時間で得ることができる。外部加熱と併用すれば処
理時間が更に短縮できる。

用いられる高周波の波長は３〜３．０００Ｍ　Ｈｚであ
り、１０〜１００ＭＨｚがより好ましい。

上記範囲未満では加熱効果が小さく処理時間が長くなり
、上記範囲を超えると発泡が不均一になりやすく、また
部分的に過熱のため発泡性含水けい酸塩の溶融等も起こ
りやすい。この範囲の高周波を用いれば４００″Ｃ外部
加熱方式の１／１０以下の処理時間で発泡体を得ること
ができる。

また発泡性含水けい酸塩にセラミックバルーン。

ガラス質バルーン、カーボンバルーン等の無機質中空体
を骨材として混合してもよい。

セラミックバルーンにはアルミナバルーン、アルミナシ
リカ複合バルーン、ガラス質バルーンにはガラスバルー
ン、シラスバルーン、セノスフエニア、パーライト、バ
ーミキュライト等が挙げられる。

発泡性含水けい酸塩１００容量部に対して無機質中空体
は約２，０００容量部が適当である。２　、０００容量
部を超えるとバインダーとなる含水けい酸塩の量が少な
く、発泡体の機械的強度が小さくなる。

この場合、発泡性含水けい酸塩と無機質中空体との混合
を均一にするために、ごく少量の水を添加し、また必要
な場合には水系バインダーを加えて混合し、無機質中空
体の表面に発泡性含水けい酸塩を均一に付着させること
が肝要である。このため発泡性含水けい酸塩の粒径は無
機質中空体の粒径より小さい方が好ましく、具体的には
１／２以下が好ましい。

この混合物も発泡性けい酸塩単独の場合と同様に高周波
加熱により発泡体を得ることができる。

このものは、発泡性けい酸塩単独の場合と比べてより均
一な発泡体を得ることが可能である。

以下実施例及び比較例により本発明を説明する。

なあ各側において特に記載のない限り、組成はいずれも
重量基準でおる。

実施例１ けい酸カリウム水溶液（３ｉ０２２０％、に２０１０％
。

水１０％）１００部 粉末けい酸ナトリウム（５ｉ０２５５％、　Ｎａ２Ｏ２
５％。

水２０％＞　　　　　１００部 硬化剤亜硫酸カルシウム　　　　　　　　１０部上記３
者を高速ディスパーにより撹拌混合して均一なスラリー
とし、厚さ約４ｍｍに延伸後、９０℃。

４８時間乾燥させた。これを粉砕し、３５〜６０メツシ
ユに分級された発泡性含水けい酸塩（含水率２０％）を
得る。

この発泡性含水けい酸塩１７５ｄを深さ２５ｍｍ。

１５０Ｘ　１５０ｍｍの耐熱性樹脂型枠に入れ、４０Ｍ
　ＨＺ（３ＫＷ）の高周波加熱装置を用いて発泡成型さ
せた。

実施例２ 実施例１で得られた発泡性含水（プい酸塩１００〃ｆと
かざ比重０．１．平均粒径１．５ｍｍのパーライト５０
０ｍ、水５ｄを混合後回−型枠に入れ、４０ＭＩ（Ｚ　
　（３ＫＷ）の高周波加熱により発泡体を得た。

実施例３ 実施例１の亜硫酸カルシウムをヨウ素吸着口１５０ｍｇ
や　１／ａ　−市Ｏの酸化マグネシウム１０部に置き換
え、以下実施例１と同様にして発泡体を１がた。

実施例４ 粉末けい酸カリウム（５ｉ０２５０％、に２０２７％。

水２３％）１００部 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　３°部
硬化剤トリポリリン酸アルミニウム　　　３部硬化剤塩
化バリウム　　　　　　　　　　３部上記４者から実施
例１と同様にして発泡性含水けい酸塩（含水率２５％）
を得る。実施例１の型枠に、この発泡性含水けい酸塩２
００ｍｇ、平均粒径０．５ｍｍ、かざ比重０．２のアル
ミナバルーン４００ｍｇ　。

水３ｄの混合物を充填し、２７Ｍ１−１２　　（２，５
ＫＷ）の高周波加熱により発泡成型させた。

実施例５ 実施例４の硬化剤の代りにヨウ素吸着ｒＪ１１２０ｍｇ
・　Ｉｌｏ　・ＭｇＯの酸化マグネシウム６部を用い、
以下実施例４と同様にして発泡成型させた。

比較例１ 実施例１と同じ配合の発泡性含水けい酸塩をホットプレ
ス（温度３５０℃）で加熱発泡成型させた。

比較例２ けい酸カリウム水溶液（５ｔ０２２０％、に２０１０％
１水７０％）２００部 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１
０部硬化剤トリポリリン酸アルミニウム　　　３部硬化
゛剤塩化バリウム　　　　　　　　　　　３部アルミナ
バルーン（平均粒径０．５ｍｍ。

かざ比重０．２＞　　　　４００部 上記配合をミキサーで混合、均一なスラリーにして深さ
２５ｍｍ、　　１５０Ｘ　１５０ｍ１ｌｌの型枠に充填
し、２７ＭＨｚ　　（２，５ＫＷ）の高周波加熱により
発泡成型させた。

以上各実施例、比較例の成型時間、物性を第１表に示す
。

第１表 −１・・・Ｏば ０良 ｘ　不良 傘２・・・得られた発泡体を７日間水に浸せきし、再乾
燥侵の圧縮強度を測定した。

圧縮強度低下率が　１０％未満　０ １０〜２０％　０ ２０〜３０％　Δ （発明の効果） 本発明によればけい酸アルカリとして耐水性に優れたカ
リウム塩を使用し、硬化剤により硬化させた高発泡性を
有する含水けい酸塩組成物を得、この組成物を高周波加
熱で発泡成型させることにより、不燃性はもちろん、断
熱性２強度、構造の均一性、耐水性に優れた無機質発泡
体を得ることができる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ａ）けい酸カリウムを固形分換算で１５重量％以
   上含む水可溶性けい酸アルカリ ｂ）多価金属の酸化物、塩化物、硫酸塩、チオ硫酸塩、
   亜硫酸塩、硝酸塩、水酸化物、リン酸塩、縮合リン酸塩
   より選ばれた１種又は２種以上からなる硬化剤、 以上ａ）ｂ）の混合スラリーを１５０℃以下にて乾燥し
   てなる含水率５〜３０重量％の発泡性含水けい酸塩を波
   長３〜３，０００ＭＨｚの高周波を用いて発泡、成型す
   ることを特徴とする無機質発泡体の製法。
2. （２）発泡性含水けい酸塩に無機質中空体を配合する特
   許請求の範囲第１項記載の無機質発泡体の製法。
3. （３）無機質中空体がセラミックバルーン、ガラス質バ
   ルーン、カーボンバルーンより選ばれる特許請求の範囲
   第２項の無機質発泡体の製法。
4. （４）硬化剤が亜硫酸カルシウム又はヨウ素吸着量が５
   ０〜２５０ｍｇ・Ｉ／ｇ・ＭｇＯの活性酸化マグネシウ
   ムである特許請求の範囲第１項、第２項のいずれかに記
   載の無機質発泡体の製法
5. （５）高周波の波長が１０〜１００ＭＨｚである特許請
   求の範囲第１項、第２項、第４項いずれかに記載の無機
   質発泡体の製法。