WO2023190909A1 - ジオポリマー発泡体の製造方法 - Google Patents

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WO2023190909A1
WO2023190909A1 PCT/JP2023/013267 JP2023013267W WO2023190909A1 WO 2023190909 A1 WO2023190909 A1 WO 2023190909A1 JP 2023013267 W JP2023013267 W JP 2023013267W WO 2023190909 A1 WO2023190909 A1 WO 2023190909A1
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geopolymer
mass
mica
foam
powder
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PCT/JP2023/013267
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仁一朗 野呂
直記 内藤
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株式会社ジェイエスピー
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    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing geopolymer foam.
  • Geopolymers are inorganic polymers produced by reacting aluminosilicates and alkali metal silicates, and are attracting attention as environmentally friendly materials.
  • This geopolymer has a tetrahedral structure formed from SiO 4 and AlO 4 and has a structure in which cations that compensate for the negative charge of AlO 4 are held in the network of the tetrahedral structure.
  • Examples of materials using the above-mentioned geopolymers include water-absorbing geopolymer materials containing Al 2 O 3 -SiO 2 powder, aqueous alkali metal silicate solutions, water, foaming agents, and aggregates as fillers. (Patent Document 1).
  • a reaction slurry in which aluminosilicate, alkali metal silicate, and aggregate as a filler are dispersed in the production process.
  • a shearing force such as stirring is applied to this reaction slurry, the concentration of the reaction slurry may increase rapidly.
  • water is added to the reaction slurry to control the viscosity of the reaction slurry in order to suppress an increase in the viscosity of the reaction slurry, there is a problem in that it becomes difficult to obtain a geopolymer foam with excellent strength.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a geopolymer foam that can stably form cells as a geopolymer foam and maintain the strength of the geopolymer foam.
  • the objective is to provide a method for manufacturing.
  • the method for producing a geopolymer foam of the present invention is characterized by the following features. ⁇ 1>
  • the method for producing a geopolymer foam of the present invention involves obtaining a reaction slurry containing an aluminosilicate, an alkali metal silicate, an aggregate, and water, and adding a blowing agent to the reaction slurry to make it foamable.
  • a method for producing a geopolymer foam by preparing a slurry and heating the foamable slurry comprising: As the aggregate, mica having an average particle diameter of 50 to 500 ⁇ m and a volume ratio (X) of particle diameters of 10 ⁇ m or less of 3% or less,
  • the reaction slurry is characterized in that the viscosity at 23° C. is 3000 to 15000 mPa ⁇ s.
  • the amount of mica added (Y [parts by mass]) is 10 to 150 parts by mass based on 100 parts by mass of the aluminosilicate. %, and the amount of mica added (Y) and the volume ratio of mica particles with a particle size of 10 ⁇ m or less in the mica (X [%]) satisfy the relationship of the following formula (1). shall be. 0.1 ⁇ X ⁇ Y ⁇ 100 ⁇ 3...(1) ⁇ 4>
  • the proportion of water in the reaction slurry is 25 to 45% by mass.
  • ⁇ 5> In the method for producing a geopolymer foam according to the inventions of ⁇ 1> to ⁇ 4>, further adding geopolymer powder as the aggregate, It is characterized in that the amount (Z) of the geopolymer powder added is 1 to 80 parts by mass based on 100 parts by mass of the aluminosilicate.
  • the geopolymer powder is obtained by crushing geopolymer foam waste and/or by crushing the geopolymer foam.
  • the volume ratio of geopolymer powder particles with a particle size of 10 ⁇ m or less in the geopolymer powder is 5% or less. It is characterized by
  • a specific type of aggregate is added to the reaction slurry, the particle size distribution of the aggregate is within a specific range, and the reaction slurry is By adjusting the physical properties to specific conditions, it is possible to produce a geopolymer foam with excellent strength while stably forming cells in the geopolymer foam.
  • the method for producing a geopolymer foam of the present invention includes obtaining a reaction slurry containing an aluminosilicate, an alkali metal silicate, an aggregate, and water, and adding a foaming agent to the reaction slurry to obtain a foamable slurry.
  • This is a method of producing a geopolymer foam by heating the foamable slurry, which contains mica having a specific average particle diameter and a specific particle diameter range as an aggregate, and further controls the viscosity of the reaction slurry to a specific range. That is.
  • preferred numerical ranges of the present invention may be indicated as appropriate, but in this case, preferred ranges, more preferred ranges, and especially preferred ranges regarding the upper and lower limits of the numerical ranges include all of the upper and lower limits. It can be determined from a combination of Furthermore, “A to B" indicating a numerical range is synonymous with “A or more and B or less”, and is used to include the endpoints (A, B) of the numerical range. Moreover, “A and/or B” is a concept that includes "A and B, or either A or B.”
  • the aluminosilicate used in the method for producing a geopolymer foam of the present invention is a compound having a structure in which some of the silicon atoms in the silicate are replaced with aluminum atoms.
  • Aluminosilicates include beidellite, bentonite, metakaolin, kaolinite, halloysite, montmorillonite, pyrophyllite, vermiculite, mica, chlorite, saponite, sepiolite, clay minerals such as acid clay, fly ash, silica fume, and other aluminum Examples include silicate minerals containing these substances, including those containing these substances as components.
  • aluminosilicate calcined aluminosilicate is preferable, and metakaolin is particularly preferable. Commercially available products can be used as these substances, and one type or a combination of two or more types of these substances can be used.
  • the aluminosilicate is a powder. By appropriately crushing and classifying these substances and using specific fractions, aluminosilicate having a desired composition can be adjusted.
  • a particularly preferred metakaolin as the aluminosilicate is a compound represented by the chemical formula: Al 2 O 3 .2SiO 2 .
  • the proportion of metakaolin in the aluminosilicate is preferably 50% by mass or more, more preferably 60% by mass or more, even more preferably 80% by mass or more, particularly 90% by mass or more. preferable.
  • the proportion of metakaolin in the aluminosilicate is within the above range, a good cell structure with a large number of cells is likely to be formed in the geopolymer foam, and a geopolymer foam with excellent strength can be stably produced. can.
  • the average particle size of the aluminosilicate is preferably 0.1 to 50 ⁇ m, more preferably 0.3 to 30 ⁇ m, and 0.5 to 10 ⁇ m. It is even more preferable that there be.
  • the above ranges of the average particle size of aluminosilicate include all of 0.1 to 30 ⁇ m, 0.1 to 10 ⁇ m, 0.3 to 50 ⁇ m, 0.3 to 10 ⁇ m, 0.5 to 50 ⁇ m, and 0.5 to 30 ⁇ m. including the middle range of When the average particle size of the aluminosilicate is within this range, a good cell structure is formed in the produced geopolymer foam.
  • the average particle diameter of aluminosilicate can be measured by laser diffraction scattering method. Specifically, the average particle diameter is calculated as an arithmetic mean value based on a volume-based particle size distribution measured by a laser diffraction scattering method. Note that the above-mentioned average particle diameter means the diameter of a virtual sphere having the same volume as the particle to be measured.
  • the content of Al 2 O 3 in the aluminosilicate is preferably 20 to 70% by mass, more preferably 30 to 50% by mass, based on the total mass of the aluminosilicate.
  • the above range of Al 2 O 3 content includes all intermediate ranges of 20 to 50% by mass and 30 to 70 % by mass , so that geopolymer It is easy to increase the strength of the foam.
  • alkali metal silicate examples include potassium silicate, sodium silicate, and lithium silicate. good. When an alkali metal silicate is dissolved in water, it becomes a highly alkaline aqueous solution, so the reaction slurry becomes highly alkaline.
  • the alkali metal silicate in the alkaline aqueous solution of the alkali metal silicate reacts with the aluminosilicate, whereby cations such as Al are eluted from the aluminosilicate into the reaction slurry. Furthermore, the reaction slurry contains silicic acid monomer. Alkali metal silicates therefore become a source of silicic acid monomers that form geopolymers by polycondensation.
  • the alkali metal silicate is made into an alkaline aqueous solution and then the alkali metal silicate is reacted with the alkali metal silicate.
  • the method is not limited to the method of reacting with aluminosilicate. That is, it is not necessary to use an alkali metal silicate as an alkaline aqueous solution.
  • the alkali metal silicate aqueous solution may contain alkali metal hydroxides such as potassium hydroxide and sodium hydroxide. things can be added.
  • the molar ratio of SiO 2 and K 2 O (Si0 2 /K 2 0 ratio) in potassium silicate is preferably from 1 to 5, more preferably from 1.5 to 4.5, and from 3 to 4. More preferably, it is 4.
  • the alkali metal silicate is used as an aqueous solution.
  • the concentration of the alkali metal silicate in the aqueous alkali metal silicate solution is preferably 20 to 60% by mass, more preferably 22 to 50% by mass, and preferably 25 to 45% by mass. More preferred.
  • the above range of the concentration of alkali metal silicate is 20 to 50% by mass, 20 to 45% by mass, 22 to 60% by mass, 22 to 45% by mass, 25 to 60% by mass, and 25 to 50% by mass. including all intermediate ranges.
  • the concentration of the alkali metal silicate is within this range, the foaming moldability of the reaction slurry obtained by mixing the aluminosilicate and the aqueous alkali metal silicate solution can be improved.
  • the amount of potassium hydroxide added is 100 parts by mass of the alkali metal silicate. It is preferably 10 to 90 parts by weight, more preferably 50 to 80 parts by weight. Note that the above range of the amount of potassium hydroxide added includes all intermediate ranges of 10 to 80 parts by mass and 50 to 90 parts by mass.
  • Mica is a silicate mineral commonly referred to as muscovite and has the chemical composition KAl 2 (AlSi 3 O 10 )(OH) 2 .
  • the term "mica” includes sheet-like silicate (phyllosilicate) minerals that are physically and chemically similar.
  • the mica used as the aggregate used in the present invention has an average particle diameter of 50 to 500 ⁇ m, and a particle size distribution in which the volume proportion (X) of particle diameters of 10 ⁇ m or less is 3% or less. Addition of mica having an average particle diameter of more than 500 ⁇ m tends to increase the viscosity of the reaction slurry. From this point of view, the average particle diameter of mica is preferably 80 to 300 ⁇ m, more preferably 100 to 200 ⁇ m. Note that the above range of the average particle diameter of mica includes all intermediate ranges of 50 to 300 ⁇ m, 50 to 200 ⁇ m, 80 to 500 ⁇ m, 80 to 200 ⁇ m, 100 to 500 ⁇ m, and 100 to 300 ⁇ m.
  • the average particle diameter of mica can be measured by a laser diffraction scattering method. Specifically, it can be calculated by taking an arithmetic average based on a volume-based particle size distribution measured by a laser diffraction scattering method. Note that the above average particle diameter means the diameter of a virtual sphere having the same volume as the particle.
  • the volume proportion (X) of particles having a particle size of 10 ⁇ m or less when added in an amount greater than 3%, the viscosity of the reaction slurry similarly tends to increase. From the viewpoint that if the particle size is small, particle aggregation is likely to occur and the viscosity of the reaction slurry increases, the volume ratio (X) of particles with a particle size of 10 ⁇ m or less is preferably 3.0% or less, and 2.5% or less. is more preferable. Note that the lower the volume ratio (X) of particles having a particle size of 10 ⁇ m or less, the better, but the lower limit thereof is approximately 0.5%.
  • the range of the average particle size of mica and the volume ratio of particles with a particle size of 10 ⁇ m or less are within the above ranges, the viscosity of the reaction slurry in which the geopolymer is formed will not increase excessively, and the reaction slurry will be able to form a cell structure of the geopolymer. It can be made suitable for In addition, it is suitable for constructing a cellular structure capable of forming a geopolymer foam with excellent strength, and a geopolymer foam with excellent strength can be stably produced.
  • the amount (Y) of mica to be added is not limited as long as the average particle diameter of the mica to be added and the volume ratio (X) of particle diameters of 10 ⁇ m or less are within the above ranges.
  • the amount (Y) of mica added is preferably 10 to 150 parts by weight, more preferably 20 to 110 parts by weight, and 30 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the aluminosilicate. It is more preferable that it is part.
  • the above range of mica addition amount (Y) is all of 10 to 110 parts by mass, 10 to 100 parts by mass, 20 to 150 parts by mass, 20 to 100 parts by mass, 30 to 150 parts by mass, and 30 to 110 parts by mass. including the middle range of
  • the amount of mica added (Y [parts by mass]) and the volume ratio of mica particles having a particle diameter of 10 ⁇ m or less in mica (X [%]) satisfy the following formula (1). 0.1 ⁇ X ⁇ Y ⁇ 100 ⁇ 3...(1)
  • geopolymer powder is further included as an aggregate.
  • the geopolymer powder may be a powder obtained by pulverizing recovered materials such as offcuts or scraps of the geopolymer foam of the present invention, and/or a powder obtained by pulverizing the geopolymer foam of the present invention. It is preferable that there be.
  • the geopolymer powder acts as an aggregate in the method for producing a geopolymer foam of the present invention, and can improve the strength of the geopolymer foam, as well as improve recyclability during production of the geopolymer foam. I can do it.
  • the geopolymer powder is distinguished from a geopolymer obtained by reacting an aluminosilicate and an alkali metal silicate in a reaction slurry, and is separately added to the reaction slurry.
  • the mica contained in the geopolymer powder is not included in the mica added to the reaction slurry. It is believed that the mica contained in the geopolymer foam is no longer present alone in the powder, but in a form incorporated into the geopolymer. Therefore, the behavior of mica contained in the geopolymer in the reaction slurry is different from that of mica added alone to the reaction slurry.
  • mica contained in the geopolymer of the recovered raw material does not participate in the geopolymer formation reaction, but it does affect the strength of the newly formed geopolymer foam. On the other hand, like mica added during the reaction, it can contribute to improving the strength of the geopolymer foam.
  • the average particle diameter of the geopolymer powder is preferably 30 to 700 ⁇ m, more preferably 100 to 300 ⁇ m.
  • the above range of average particle size of the geopolymer powder includes all intermediate ranges of 30 to 300 ⁇ m and 100 to 700 ⁇ m. If the average particle size of the geopolymer powder is within this range, the viscosity of the reaction slurry will tend to fall within the specified range, and the reaction slurry will be suitable for producing geopolymers and constructing cell structures, resulting in geopolymer powder with excellent strength. A polymer foam can be stably obtained.
  • the volume proportion of geopolymer powder particles having a particle size of 10 ⁇ m or less in the geopolymer powder is preferably 5% or less, more preferably 3% or less, and even more preferably 2% or less.
  • the lower limit of the above volume ratio is approximately 0.5%.
  • the particle size of the aggregate can be measured by a laser diffraction scattering method.
  • the particle diameter can be calculated by taking an arithmetic average based on the volume-based particle size distribution measured by a laser diffraction scattering method. Note that the above average particle diameter means the diameter of a virtual sphere having the same volume as the particle.
  • the amount (Z) of geopolymer powder added in the aggregate is preferably 1 to 80 parts by mass, more preferably 5 to 70 parts by mass, and 10 to 50 parts by mass, based on 100 parts by mass of the aluminosilicate. More preferably, it is parts by mass.
  • the above ranges of the amount (Z) of the geopolymer powder added are 1 to 70 parts by mass, 1 to 50 parts by mass, 5 to 80 parts by mass, 5 to 50 parts by mass, 10 to 80 parts by mass, and 10 to 70 parts by mass. including all intermediate ranges of When the amount of the geopolymer powder is within this range, the geopolymer powder acts as an aggregate, so that the cell structure of the geopolymer foam can be stably obtained, and the strength of the geopolymer is improved.
  • the aggregate used in the present invention in addition to the mica and geopolymer powder described above, other aggregates may be blended within a range that does not impede the effects of the present invention.
  • examples of other aggregates include wollastonite, chalk, talc, molochite, cordierite, basalt, feldspar, zircon, graphite, and borax.
  • the above-mentioned other aggregate is a powder having an average particle diameter of 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less.
  • the amount of the other aggregate added is preferably 20% by mass or less, and preferably 10% by mass or less of the aggregate.
  • the method for producing a geopolymer foam of the present invention includes obtaining a reaction slurry containing an aluminosilicate, an alkali metal silicate, an aggregate, and water, and adding a foaming agent to the reaction slurry to obtain a foamable slurry.
  • a geopolymer foam is obtained by heating the foamable slurry.
  • a reaction slurry containing an aluminosilicate, an alkali metal silicate, an aggregate, and water is obtained, and the aluminosilicate and the alkali metal silicate are reacted in the reaction slurry to form a geopolymer.
  • a foaming agent is added to the reaction slurry to form a foamable slurry, and the foamable slurry is heated to generate bubbles to obtain a geopolymer foam.
  • reaction slurry In the method for producing a geopolymer foam of the present invention, an aluminosilicate and an alkali metal silicate are reacted to form a reaction slurry containing a geopolymer.
  • an aluminosilicate and an alkali metal silicate are reacted to form a reaction slurry containing a geopolymer.
  • aluminum ions are eluted into the aqueous solution and silicic acid monomer (silicic acid, Si(OH) 4 ) is generated. . It is thought that the polycondensation of the silicic acid monomer and cation thus produced forms a geopolymer having a polymer network with a tetrahedral structure of SiO 4 .AlO 4 .
  • a powder raw material mixture containing an aluminosilicate, an aggregate, etc., an alkali silicate, and water are mixed, and preferably, the powder raw material mixture and an alkali silicate aqueous solution are mixed.
  • the aluminosilicate and alkali metal silicate are reacted to form a reaction slurry containing the geopolymer.
  • the reaction slurry is a solid component consisting of particles of the powder raw material mixture and particles of a geopolymer, etc. produced by the reaction between an aluminosilicate and an alkali metal silicate, dispersed in water.
  • a fluid that is In this reaction slurry it is not necessary that the aluminosilicate and the alkali metal silicate completely react to form a geopolymer; the formed geopolymer may exist as a part of the reaction slurry.
  • the mixing ratio of water in the reaction slurry is preferably 25 to 45% by mass, more preferably 30 to 40% by mass.
  • the above range of the water content in the reaction slurry includes all intermediate ranges of 25 to 40% by mass and 30 to 45% by mass.
  • the reaction slurry medium has water as its main component, a water-soluble alcohol or the like may be added as a subcomponent.
  • reaction process The aluminosilicate and alkali metal silicate are uniformly dispersed in the reaction slurry, and the aluminosilicate and alkali metal silicate react to form a geopolymer.
  • the reaction between aluminosilicate and alkali metal silicate is thought to occur when the aluminosilicate is added to an aqueous alkali metal silicate solution, but in order to make the reaction more efficient, it is necessary to Preferably, it is heated.
  • a decomposable foaming agent described below may be decomposed by heating to perform foaming at the same time, or the reaction and foaming may proceed simultaneously.
  • the molar ratio Si/Al of Si to Al in the reaction slurry is preferably 0.1 to 10, and preferably 0.5 to 5. More preferably, it is 1 to 3.
  • the above ranges of molar ratio Si/Al include all intermediate ranges of 0.1-5, 0.1-3, 0.5-10, 0.5-3, 1-10, 1-5.
  • a reaction slurry obtained by mixing an aluminosilicate, an alkali metal silicate, aggregate, and water i.e., a reaction slurry formed by the reaction of an aluminosilicate and an alkali metal silicate), which is measured by the method described below.
  • a reaction slurry formed by the reaction of an aluminosilicate and an alkali metal silicate which is measured by the method described below.
  • the viscosity of the reaction slurry can be adjusted by using the above-mentioned specific aggregate.
  • the viscosity of the reaction slurry is within the above range, a sudden increase in viscosity due to application of shear force to the reaction slurry in which aggregates are dispersed does not occur, and desired uniform bubbles can be easily formed.
  • the viscosity of the reaction slurry at 23° C. is preferably 3,500 to 10,000 mPa ⁇ s, more preferably 4,000 to 9,000 mPa ⁇ s.
  • the above ranges of viscosity of the reaction slurry at 23°C include all of 3000 to 10000 mPa ⁇ s, 3000 to 9000 mPa ⁇ s, 3500 to 15000 mPa ⁇ s, 3500 to 9000 mPa ⁇ s, 4000 to 15000 mPa ⁇ s, and 4000 to 10000 mPa ⁇ s. including the middle range of
  • the geopolymer foam can optionally contain other materials such as foam nucleating agents, reactive materials and reinforcing fibers.
  • foaming nucleating agent include talc, silica, and metal soap.
  • the foaming properties due to the addition of the foaming agent can be improved.
  • the reactive material include one or more of clays such as bentonite, sepiolite, minugel and attapulgite clays, cement binders, calcium aluminate cements, organic polymer binders (e.g. cellulose binders), etc. be able to.
  • the reaction (hardening) time of the foamable slurry can be adjusted.
  • the aluminosilicate, alkali metal silicate, and aggregate may contain other components.
  • the amount of the aluminosilicate, alkali metal silicate, and aggregate added, etc. shall be calculated as the amount of active ingredients for each of the aluminosilicate, alkali metal silicate, and aggregate, excluding other ingredients. calculate.
  • Reinforcing fibers can be added for the purpose of improving the strength of the geopolymer foam and preventing cracks.
  • reinforcing fibers include vinylon fibers, polypropylene fibers, aramid fibers, acrylic fibers, rayon fibers, carbon fibers, glass fibers, potassium titanate whiskers, alumina fibers, steel wool, and slag wool.
  • the strength of the foamed geopolymer can be increased by adding reinforcing fibers.
  • the amount of other materials added is not particularly limited as long as it can achieve the intended purpose of the present invention, but it is usually 20 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the geopolymer foam. The amount is preferably 10 parts by mass or less, and more preferably 10 parts by mass or less.
  • blowing agent examples include decomposable blowing agents such as hydrogen peroxide, sodium peroxide, potassium peroxide, and sodium perborate, and nonferrous metal powder.
  • nonferrous metal powder is aluminum powder.
  • it is preferable to use hydrogen peroxide or non-ferrous metal powder and it is more preferable to use hydrogen peroxide as the blowing agent.
  • a foaming slurry is formed by adding a foaming agent to the reaction slurry.
  • the reaction between the aluminosilicate and the alkali metal silicate does not need to proceed completely, and it is sufficient that at least a portion thereof is reacted.
  • hydrogen peroxide When hydrogen peroxide is used as a blowing agent, it is preferably used as a hydrogen peroxide solution.
  • the concentration of hydrogen peroxide in the hydrogen peroxide solution is preferably 10% by mass or more and 50% by mass or less, and 20% by mass. % or more and 40% by mass or less.
  • the amount of the blowing agent added is not particularly limited, but for example, when hydrogen peroxide is added, it is preferably 0.1 to 20 parts by weight, and 1 to 15 parts by weight, based on 100 parts by weight of the aluminosilicate. It is more preferable that By setting the amount of the foaming agent added within the above range, the foamable slurry can be sufficiently foamed, and a geopolymer foam having a good cell structure can be stably obtained.
  • a foaming agent is added to the reaction slurry to form a foaming slurry, and then the foaming slurry is foamed to form a large number of bubbles in the foaming slurry of aluminosilicate and alkali silicate. do.
  • the cells can be made to communicate with each other.
  • the bubble communication agent for example, microorganisms such as yeast and algae, proteins, surfactants, etc. can be used.
  • the bubble communication agent is preferably yeast (such as dry yeast).
  • the amount of yeast added is preferably 0.1 parts by mass or more and 2 parts by mass or less, and 0.2 parts by mass, based on a total of 100 parts by mass of the aluminosilicate, alkali metal silicate, and geopolymer powder. More preferably, the amount is 1 part by mass or less.
  • the temperature during the heating can be determined depending on the blowing agent used, but in the case of a decomposable blowing agent, it is preferable to heat it to around the decomposition temperature of the blowing agent.
  • the heating temperature is preferably 50 to 80°C. Note that the reaction by heating and the foaming described above may be performed simultaneously.
  • the foamable slurry is put into a mold, the inside of the mold is heated, the aluminosilicate and the alkali metal silicate are further reacted, and the foaming agent is foamed to change the shape of the mold. It is possible to obtain an in-mold molded body of a geopolymer foam having the following properties. Note that the geopolymer foam can be molded into a desired shape by employing various molding methods.
  • the cells formed by the foaming of the foamable slurry grow and form a cell structure within about 30 minutes to 1 hour after the addition of the foaming agent. Form.
  • the foaming is performed by gradually growing the bubbles using a blowing agent, so that the bubbles can be made finer. It is possible to obtain a geopolymer foam having a relatively uniform cell structure with little unevenness in cell diameter.
  • the moderate increase in the viscosity of the reaction slurry due to the addition of a specific mica also contributes to stabilizing the cells, making it easier to construct the cell structure of the geopolymer foam.
  • the apparent density of the geopolymer foam is preferably 100 to 500 kg/m 3 . From the viewpoint of lightness, the apparent density is more preferably 105 to 300 kg/m 3 , and even more preferably 110,200 kg/m 3 .
  • the above ranges of the apparent density of the geopolymer foam are 100 to 300 kg/m 3 , 100 to 200 kg/m 3 , 105 to 500 kg/m 3 , 105 to 200 kg/m 3 , 110 to 500 kg/m 3 , 110 to 500 kg/m 3 Including all intermediate ranges of 300 kg/ m3 .
  • the maximum cell diameter of the geopolymer foam is preferably 1 to 10 mm. If a cell structure having such a cell diameter can be formed, cell walls with excellent strength will be easily formed. From this point of view, the maximum bubble diameter is preferably 2 to 5 mm.
  • the above ranges of maximum cell diameter of the geopolymer foam include all intermediate ranges from 2 to 10 mm, from 1 to 5 mm.
  • the geopolymer foam of the present invention having the above-mentioned properties has a large number of cells of stable diameter formed therein, and has excellent heat resistance, heat insulation properties, and high strength, so it can be particularly suitably used as a heat-resistant brick. can.
  • geopolymer foam as the inner wall material of a melting furnace, it is possible to prevent the furnace wall temperature from dropping and increase the heat retention of the furnace, making it possible to significantly reduce the input heat itself. We can expect significant energy savings.
  • a geopolymer foam was produced using the following raw materials.
  • Aluminosilicate Metakaolin (manufactured by Imerys: Argical M1200S, crystallinity 0%)
  • Alkali metal silicate Potassium silicate (manufactured by Nippon Kagaku Kogyo: 2K potassium silicate)
  • Foaming nucleating agent Talc (Matsumura Sangyo: Hi-filler5000PJS)
  • Foaming agent Hydrogen peroxide solution (Fuji Film Wako Pure Chemical Industries, Ltd.: Hydrogen peroxide concentration 30% by mass)
  • Aggregate 1-1 Mica (manufactured by Imerys: MU280)
  • Aggregate 1-2 Mica (manufactured by Imerys: M814)
  • the aqueous alkali metal silicate solution was mixed in an amount of 104 parts with respect to 100 parts by mass of the powder raw material mixture, and stirred at a stirring speed of 60 rpm to form a reaction slurry.
  • a foaming agent (30% hydrogen peroxide solution) was added to the reaction slurry based on 100 parts by mass of the reaction slurry, and foaming was achieved by stirring for 1 minute at a stirring speed of 60 rpm using a stirring spatula. A slurry was formed. After that, foamable slurry is injected into an arbitrary mold (molding mold), the mold is sealed, heated at a temperature of 60°C, and the mold is held for 1 hour to obtain a geopolymer in-mold foam. Ta.
  • aluminosilicate metalakaolin
  • talc as a foaming nucleating agent
  • mica as an aggregate
  • the powder raw material mixture and the alkali metal silicate aqueous solution were mixed in the proportions shown in Tables 1 and 2, and stirred at a stirring speed of 60 rpm to cause the aluminosilicate and alkali metal silicate to react.
  • a slurry was formed.
  • a foaming agent (30% hydrogen peroxide solution) was added to the reaction slurry in the proportions shown in Tables 1 and 2, and the mixture was stirred for 1 minute at a stirring speed of 60 rpm using a stirring spatula to obtain a foamable slurry.
  • the foaming slurry was injected into a mold having a cylindrical molding space with a diameter of 90 mm and a height of 60 mm, the mold was sealed, and the mold was kept at a temperature of 60°C for 1 hour. , the aluminosilicate and the alkali metal silicate were completely reacted, and the foamable slurry was foamed to obtain a geopolymer foam. Furthermore, the geopolymer foam taken out was dried by holding it at 60° C. for about one day.
  • the viscosity of the reaction slurry was measured using ATAGO VISCO manufactured by ATAGO. Specifically, 60 mL of the reaction slurry was placed in a 90 mL polystyrene cup, and the viscosity of the slurry was measured when stirring at 60 rpm using a spindle having a measurement range A3. The viscosity was measured by measuring the reaction slurry before heating, 5 minutes after mixing and stirring aluminosilicate, geopolymer powder (powder raw material mixture), and aqueous alkali metal silicate solution. The viscosity (at room temperature of 23°C) was measured. The above operation was performed at least 5 times, and the average value was taken as the concentration of the reaction slurry.
  • the density of the geopolymer foam is determined by measuring the apparent volume and mass of the sample from which the skin part (the part molded adjacent to the mold) of the foam has been removed, and calculating the mass by the apparent volume. Calculated by dividing and converting into units.
  • the maximum cell diameter of the geopolymer foam was determined by projecting an arbitrary part of a circular cut surface without a skin part of a cylindrical measurement sample at a magnification of 20 times, and measuring the maximum diameter of each cell part. The average value of the five values in descending order of maximum diameter was taken as the maximum bubble diameter.
  • the compressive strength (maximum point stress) of the geopolymer foam was measured using "Autograph AG-500B" manufactured by Shimadzu Corporation as a measuring device. First, a cylindrical measurement sample with a diameter of 90 mm and a height of 50 mm, which does not have a skin part on the upper and lower surfaces (bottom surface) in the column axis direction, is placed in the measuring device, and the sample is placed in a direction that matches the height direction of the measurement sample. A compression load was applied to the measurement sample at a compression rate of 1 mm/min. A compression test was performed until the displacement of the measurement sample reached 5 mm, and the maximum stress (maximum point stress) in this measurement was determined, and this value was taken as the compressive strength. Note that five measurement samples were prepared, and the average value was taken as the average maximum point stress.
  • Viscosity controllability of reaction slurry The viscosity controllability of the reaction slurry was evaluated based on the following criteria. A: Stirring at a stirring speed of 60 rpm is possible. B: Stirring at a stirring speed of 60 rpm was not possible, resulting in dumplings.
  • Examples 1 to 10 In Examples 1 to 4, only mica was used as the aggregate, and in Examples 5 to 10, mica and geopolymer powder were used in the proportions shown in Tables 1 and 2 to obtain geopolymer foams. During the manufacturing process of the geopolymer foam, no excessive increase in the viscosity of the reaction slurry was observed, and a geopolymer foam with very good cell density could be obtained. Moreover, the obtained geopolymer foam had excellent strength.
  • Comparative Examples 1 and 4 to 6 when the volume ratio of mica aggregate particles with a particle size of 10 ⁇ m or less is greater than 5%, as shown in Comparative Examples 2 and 3, when only geopolymer powder (pulverized product) is used as aggregate, the viscosity controllability of the reaction slurry deteriorates significantly, making it difficult to obtain a geopolymer foam having the desired cell size and strength. was confirmed.
  • the blending ratio (convergence value) of mica in the geopolymer foam is 28%
  • the blending amount of geopolymer powder is 48 parts by mass
  • the blending ratio of mica in the geopolymer foam is 28%.
  • the blending ratio of mica in the polymer foam (convergent value) is 22%
  • the blending amount of geopolymer powder is 67 parts by mass
  • the blending ratio of mica in the geopolymer foam (convergent value) is 15%. becomes.
  • the blending ratio (convergence value) of mica in the geopolymer foam becomes almost 0%.

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Abstract

アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、骨材、及び水を含む反応スラリーを得て、反応スラリーに発泡剤を添加して発泡性スラリーとし、発泡性スラリーを加熱することによりジオポリマー発泡体を製造する方法であって、骨材として、平均粒子径が５０～５００μｍであり、且つ粒子径１０μｍ以下の体積割合（Ｘ）が３％以下であるマイカを用い、反応スラリーの２３℃における粘度を３０００～１５０００ｍＰａ・ｓとすることを特徴とする。

Description

ジオポリマー発泡体の製造方法
　本発明は、ジオポリマー発泡体の製造方法に関する。
　ジオポリマーは、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とを反応させることにより製造される無機ポリマーであり、環境に優しい素材として注目されている。
　このジオポリマーは、ＳｉＯ４とＡｌＯ４とから形成される四面体構造を有すると共に、該四面体構造によるネットワーク中に、ＡｌＯ４の負電荷を補償する陽イオンを保有している構造を有する。
　上記ジオポリマーを用いた材料としては、例えば、Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２系粉体、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液、水、発泡剤、充填剤としての骨材を含む吸水性ジオポリマー素材が提案されている（特許文献１）。
特開２０１１－２１９２８１号公報
　一方で、ジオポリマー発泡体を製造するために、製造過程において、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩と、充填剤として骨材とを分散させた反応スラリーを作製する。この反応スラリーに、撹拌等の剪断力が加えられると、反応スラリーの濃度は急激に高くなることがある。このような現象が起こる場合には、生成したジオポリマーの気泡が安定して形成され難くなる。また、反応スラリーの粘度の上昇を抑えるために、反応スラリーに水を添加して反応スラリーの粘性を調整すると、強度に優れるジオポリマー発泡体が得られ難くなるという問題があった。
　本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、ジオポリマー発泡体としての気泡を安定して形成させるとともに、ジオポリマー発泡体の強度を維持することができる、ジオポリマー発泡体の製造方法を提供することを課題としている。
　上記の課題を解決するため、本発明のジオポリマー発泡体の製造方法は以下のことを特徴としている。
＜１＞本発明のジオポリマー発泡体の製造方法は、アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、骨材、及び水を含む反応スラリーを得て、前記反応スラリーに発泡剤を添加して発泡性スラリーとし、前記発泡性スラリーを加熱することによりジオポリマー発泡体を製造する方法であって、
　前記骨材として、平均粒子径が５０～５００μｍであり、且つ粒子径１０μｍ以下の体積割合（Ｘ）が３％以下であるマイカを用い、
　前記反応スラリーの２３℃における粘度を３０００～１５０００ｍＰａ・ｓとすることを特徴とする。
＜２＞前記＜１＞の発明のジオポリマー発泡体の製造方法において、前記マイカの平均粒子径が８０～３００μｍであることを特徴とする。
＜３＞前記＜１＞又は＜２＞の発明のジオポリマー発泡体の製造方法において、前記マイカの添加量（Ｙ［質量部］）がアルミノケイ酸塩１００質量部に対して、１０～１５０質量部であり、前記マイカの添加量（Ｙ）と、前記マイカ中の粒子径１０μｍ以下のマイカ粒子の体積割合（Ｘ［％］）とが、下式（１）の関係を満足することを特徴とする。
　　　０．１≦ Ｘ × Ｙ ÷ １００ ≦３　・・・（１）
＜４＞前記＜１＞から＜３＞の発明のジオポリマー発泡体の製造方法において、前記反応スラリーにおける水の配合割合が２５～４５質量％であることを特徴とする。
＜５＞前記＜１＞から＜４＞の発明のジオポリマー発泡体の製造方法において、前記骨材として、さらにジオポリマー粉体を添加し、
　前記ジオポリマー粉体の添加量（Ｚ）が、アルミノケイ酸塩１００質量部に対して、１～８０質量部であることを特徴とする。 
＜６＞前記＜５＞の発明のジオポリマー発泡体の製造方法において、前記ジオポリマー粉体が、ジオポリマー発泡体屑を粉砕して得られる粉体及び／又は前記ジオポリマー発泡体を粉砕して得られる粉体であることを特徴とする。
＜７＞前記＜５＞又は＜６＞の発明のジオポリマー発泡体の製造方法において、前記ジオポリマー粉体中の粒子径１０μｍ以下のジオポリマー粉体粒子の体積割合が５％以下であることを特徴とする。
　本発明のジオポリマー発泡体の製造方法によれば、反応スラリーに添加される骨材の種類を特定のものを用いること、前記骨材の粒度分布を特定の範囲とすること、及び反応スラリーの物性を特定の条件に調整することにより、ジオポリマー発泡体の気泡を安定して形成させつつ、強度に優れたジオポリマー発泡体を製造することできる。
　以下、本発明のジオポリマー発泡体の製造方法の一実施形態について説明する。本発明のジオポリマー発泡体の製造方法は、アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、骨材、及び水を含む反応スラリーを得て、前記反応スラリーに発泡剤を添加して発泡性スラリーとし、前記発泡性スラリーを加熱することによりジオポリマー発泡体を製造する方法であり、骨材として、特定の平均粒子径、且つ特定の粒子径範囲のマイカを含み、さらに、反応スラリーの粘度を特定範囲とするものである。
　なお、以下の説明において、適宜、本発明の好ましい数値範囲を示す場合があるが、この場合に、数値範囲の上限及び下限に関する好ましい範囲、より好ましい範囲、特に好ましい範囲は、上限及び下限のすべての組み合わせから決定することができる。また、数値範囲を示す「Ａ～Ｂ」は、「Ａ以上Ｂ以下」と同義であり、その数値範囲の端点（Ａ，Ｂ）を含むものとして用いるものとする。
　また、「Ａ及び／又はＢ」は、「Ａ及びＢ、Ａ又はＢのどちらか一方」を含む概念である。
（アルミノケイ酸塩）
　本発明のジオポリマー発泡体の製造方法で用いられるアルミノケイ酸塩は、ケイ酸塩中にあるケイ素原子の一部をアルミニウム原子に置き換えた構造を持つ化合物である。
　前記アルミノケイ酸塩（ｘＭ２Ｏ・ｙＡｌ２Ｏ３・ｚＳｉＯ２・ｎＨ２Ｏ、Ｍはアルカリ金属）は、アルカリ金属ケイ酸塩との反応時、反応スラリー中で、アルミニウムイオンを水溶液中に溶出させるとともに、ケイ酸モノマー（ケイ酸、Ｓｉ(ＯＨ)４）を生じさせる。このようにして生じたケイ酸モノマーと反応スラリー中に存在する陽イオンとが重縮合することにより、ＳｉＯ４・ＡｌＯ４の四面体構造によるポリマーネットワークのジオポリマーが形成される。
　アルミノケイ酸塩としては、バイデライト、ベントナイト、メタカオリン、カオリナイト、ハロイサイト、モンモリロナイト、パイロフィライト、バーミキュライト、雲母、緑泥石、サポナイト、セピオライト、及び酸性白土等の粘土鉱物、フライアッシュ、シリカフューム、その他のアルミニウムを含むケイ酸塩鉱物等を例示することができ、これらの物質を成分として含むもの含まれる。また、アルミノケイ酸塩として、焼成アルミノケイ酸塩が好ましく、特にメタカオリンが好ましい。これらの物質は市販のものを使用することができ、これらのうちの１種又は２種以上を組み合わせて使用することができる。また、アルミノケイ酸塩は、粉末であることが好ましい。これらの物質を適宜粉砕分級して特定の画分を用いることにより、所望の組成のアルミノケイ酸塩に調整することができる。
　アルミノケイ酸塩として特に好ましいメタカオリンは、化学式：Ａｌ２Ｏ３・２ＳｉＯ２で表わされる化合物である。アルミノケイ酸塩中のメタカオリンの割合が５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、８０質量％以上であることがさらに好ましく、９０質量％以上であることが特に好ましい。アルミノケイ酸塩中のメタカオリンの割合が上記範囲であると、多数の気泡による良好な気泡構造がジオポリマー発泡体中に形成されやすく、強度に優れたジオポリマー発泡体を安定して製造することができる。
　また、粉末のアルミノケイ酸塩を用いる場合には、アルミノケイ酸塩の平均粒子径が０．１～５０μｍであることが好ましく、０．３～３０μｍであることがより好ましく、０．５～１０μｍであることがさらに好ましい。アルミノケイ酸塩の平均粒子径の上記の範囲は、０．１～３０μｍ、０．１～１０μｍ、０．３～５０μｍ、０．３～１０μｍ、０．５～５０μｍ、０．５～３０μｍの全ての中間範囲を含む。アルミノケイ酸塩の平均粒子径がこの範囲であると、製造されたジオポリマー発泡体に良好な気泡構造が形成される。
　アルミノケイ酸塩の平均粒子径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。具体的には、レーザー回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布をもとに、算術平均値として前記平均粒子径が算出される。なお、上記平均粒子径は、測定される粒子と同体積を有する仮想球の直径を意味する。
　アルミノケイ酸塩におけるＡｌ２Ｏ３の含有量は、アルミノケイ酸塩の総質量に対して２０～７０質量％であることが好ましく、３０～５０質量％であることがより好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３の含有量の上記の範囲は、２０～５０質量％、３０～７０質量％の全ての中間範囲を含むＡｌ２Ｏ３の含有量をこの範囲とすることにより、ジオポリマー発泡体の強度を高めやすい。
（アルカリ金属ケイ酸塩）
　本発明のジオポリマー発泡体の製造方法で用いられるアルカリ金属ケイ酸塩としては、ケイ酸カリウム、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウムを例示することができ、これらの化合物を成分として含むものであればよい。アルカリ金属ケイ酸塩を水に溶解させると高アルカリ性の水溶液となるので、反応スラリーは高アルカリ性となる。
　反応スラリーにおいて、このアルカリ金属ケイ酸塩のアルカリ性水溶液中のアルカリ金属ケイ酸塩が、アルミノケイ酸塩と反応することにより、アルミノケイ酸塩からＡｌ等の陽イオンが反応スラリーに溶出する。また、反応スラリーにはケイ酸モノマーが存在するものとなる。したがって、アルカリ金属ケイ酸塩は、重縮合によりジオポリマーを形成するケイ酸モノマーの供給源になる。ただし、アルカリ金属ケイ酸とアルミノケイ酸塩とを反応させる方法は、アルカリ金属ケイ酸とアルミノケイ酸塩との反応が起これば、アルカリ金属ケイ酸塩をアルカリ性水溶液とした上でアルカリ金属ケイ酸とアルミノケイ酸塩とを反応させる方法には限定されない。すなわち、アルカリ金属ケイ酸塩をアルカリ性水溶液として用いなくてもよい。
　本発明においては、アルカリ金属ケイ酸塩の中でもケイ酸カリウムを用いるのが好ましい。なお、アルカリ性水溶液の水素イオン濃度（ｐＨ）を調整し、所望とするアルカリ性を示す水溶液とするために、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液には、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム等のアルカリ金属の水酸化物を添加することができる。
　ケイ酸カリウムにおける、ＳｉＯ２とＫ２Ｏのモル比（Ｓｉ０２／Ｋ２０比）は、１～５であることが好ましく、１．５～４．５であることがより好ましく、３～４であることがさらに好ましい。モル比（Ｓｉ０２／Ｋ２０比）を上記範囲にすることにより、ジオポリマー発泡体の強度をより向上させることができる。
　また、上記アルカリ金属ケイ酸塩は、水溶液として用いられることが好ましい。例えば、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液におけるアルカリ金属ケイ酸塩の濃度は、２０～６０質量％であることが好ましく、２２～５０質量％であることがより好ましく、２５～４５質量％であることがさらに好ましい。なお、アルカリ金属ケイ酸塩の濃度の上記の範囲は、２０～５０質量％、２０～４５質量％、２２～６０質量％、２２～４５質量％、２５～６０質量％、２５～５０質量％の全ての中間範囲を含む。アルカリ金属ケイ酸塩の濃度がこの範囲内であると、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩水溶液とを混合した反応スラリーの発泡成形性を向上させることができる。
（水酸化カリウム添加）
　特に、前記アルカリ性水溶液を含有する反応スラリーのｐＨを調整し、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩との反応を促進させるために、水酸化カリウムの添加量は、アルカリ金属ケイ酸塩１００質量部に対して、１０～９０質量部が好ましく、５０～８０質量部がより好ましい。なお、水酸化カリウムの添加量の上記の範囲は、１０～８０質量部、５０～９０質量部の全ての中間範囲を含む。
（骨材：マイカ）
　本発明のジオポリマー発泡体の製造方法においては、添加される骨材としてマイカが用いられる。マイカは、一般的に白雲母（ｍｕｓｃｏｖｉｔｅ、マスコバイト）と呼ばれるケイ酸塩鉱物であり、ＫＡｌ２（ＡｌＳｉ３Ｏ１０）（ＯＨ）２の化学組成で示される。なお、本発明において、「マイカ」の用語は、物理的及び化学的に類似しているシート状ケイ酸塩(フィロケイ酸塩)鉱物を包含する。
　本発明で用いる骨材としてのマイカは、平均粒子径が５０～５００μｍであり、且つ粒子径１０μｍ以下の体積割合（Ｘ）が３％以下の粒度分布を有するものである。平均粒子径が５００μｍより大きいマイカを添加すると、反応スラリーの粘度が上昇する傾向がある。係る観点から、マイカの平均粒子径は８０～３００μｍが好ましく、１００～２００μｍがより好ましい。なお、マイカの平均粒子径の上記の範囲は、５０～３００μｍ、５０～２００μｍ、８０～５００μｍ、８０～２００μｍ、１００～５００μｍ、１００～３００μｍの全ての中間範囲を含む。なお、マイカの平均粒子径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。具体的には、レーザー回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布をもとに、算術平均して算出することができる。なお、上記平均粒子径は、粒子と同体積を有する仮想球の直径を意味する。
　また、粒子径１０μｍ以下の体積割合（Ｘ）が３％より多く添加された場合にも、同様に反応スラリーの粘度が上昇する傾向がある。粒子径が小さいと粒子の凝集が起こり易くなり、反応スラリーの粘度が上昇してしまうという観点から、粒子径１０μｍ以下の体積割合（Ｘ）は３．０％以下が好ましく、２．５％以下がより好ましい。なお、粒子径１０μｍ以下の体積割合（Ｘ）は少ない方が好ましいが、その下限は概ね０．５％である。
　マイカの平均粒子径の範囲及び粒子径１０μｍ以下の体積割合が上記範囲であれば、ジオポリマーが形成される反応スラリーの粘度が過度に上昇することなく、反応スラリーはジオポリマーの気泡構造の構築に適するものとすることができる。また、強度に優れるジオポリマー発泡体を形成できる気泡構造の構築に適するものとなり、強度に優れるジオポリマー発泡体を安定して製造することができる。
　また、マイカの添加量（Ｙ）は、添加するマイカの平均粒子径及び、粒子径１０μｍ以下の体積割合（Ｘ）が上記範囲であれば限定されるものではない。例えば、マイカの添加量（Ｙ）は、通常、アルミノケイ酸塩１００質量部に対して、１０～１５０質量部であることが好ましく、２０～１１０質量部であることがより好ましく、３０～１００質量部であることがさらに好ましい。マイカの添加量（Ｙ）の上記の範囲は、１０～１１０質量部、１０～１００質量部、２０～１５０質量部、２０～１００質量部、３０～１５０質量部、３０～１１０質量部の全ての中間範囲を含む。
　さらに、マイカの添加量（Ｙ［質量部］）と、マイカ中の粒子径１０μｍ以下のマイカ粒子の体積割合（Ｘ［％］）とが、下式（１）を満足することが好ましい。
　　　０．１≦ Ｘ × Ｙ ÷ １００ ≦３　・・・（１）
　マイカの添加量（Ｙ）及び、粒子径１０μｍ以下のマイカ粒子の体積割合（Ｘ）の関係を上記範囲とすることにより、より確実に反応スラリーの粘度上昇を抑制することができる。なお、上式（１）は、反応スラリー中に存在する、比較的小さい粒子径のマイカの含有量と関連すると考えられる。
（ジオポリマー粉体）
　また、本発明のジオポリマー発泡体の製造方法においては、骨材として、さらにジオポリマー粉体を含むことが好ましい。ジオポリマー粉体としては、本発明のジオポリマー発泡体の端材や屑などの回収材料を粉砕して得られる粉体及び／又は本発明のジオポリマー発泡体を粉砕して得られる粉体であることが好ましい。ジオポリマー粉体は、本発明のジオポリマー発泡体の製造方法において骨材として作用し、ジオポリマー発泡体の強度を向上させることができるとともに、ジオポリマー発泡体製造時のリサイクル性を向上させることができる。なお、ジオポリマー粉体は、反応スラリー中でアルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とを反応させて得られるジオポリマーとは区別され、別途反応スラリーに添加されるものである。
　また、ジオポリマー発泡体の回収原料を骨材として用いる場合には、ジオポリマー粉体中に含まれるマイカは、反応スラリーに添加されるマイカには含まれないものとする。ジオポリマー発泡体に含まれているマイカは、もはや、マイカ単独で粉体中に存在するものではなく、ジオポリマーに取り込まれた形で存在すると考えられる。したがって、反応スラリーにおけるジオポリマーに含まれるマイカの挙動が、反応スラリーに添加される単独のマイカと異なるためである。なお、ジオポリマー発泡体の回収原料を用いる場合、当該回収原料のジオポリマー中に含まれているマイカは、ジオポリマー形成反応には関与しないものの、新たに形成されたジオポリマー発泡体の強度に対しては、反応時加えられたマイカと同様に、ジオポリマー発泡体の強度の向上に寄与し得る。
　ジオポリマー粉体の平均粒子径は３０～７００μｍが好ましく、１００～３００μｍがより好ましい。ジオポリマー粉体の平均粒子径の上記の範囲は、３０～３００μｍ、１００～７００μｍの全ての中間範囲を含む。ジオポリマー粉体の平均粒子径がこの範囲であると、反応スラリーの粘度が口述の特定の範囲となりやすく、また、ジオポリマーの生成や気泡構造の構築に好適な反応スラリーとなり、強度に優れるジオポリマー発泡体を安定して得ることができる。
　また、ジオポリマー粉体中の粒子径１０μｍ以下のジオポリマー粉体粒子の体積割合は５％以下が好ましく、３％以下がより好ましく、２％以下がさらに好ましい。なお、上記の体積割合の下限は、概ね０．５％である。ジオポリマー粉体の平均粒子径及び、粒子径１０μｍ以下の粒子の体積割合を上記範囲とすることにより、反応スラリーの粘度上昇を抑制することができ、所望の気泡を有するジオポリマー発泡体を製造することができる。
　なお、本発明において骨材の粒子径は、レーザー回折散乱法により測定することができる。具体的には、レーザー回折散乱法によって測定される体積基準の粒度分布をもとに、算術平均して粒子径を算出できる。なお、上記平均粒子径は、粒子と同体積を有する仮想球の直径を意味する。
（ジオポリマー粉体の配合量）
　骨材におけるジオポリマー粉体の添加量（Ｚ）は、アルミノケイ酸塩１００質量部に対して１～８０質量部であることが好ましく、５～７０質量部であることがより好ましく、１０～５０質量部であることがさらに好ましい。ジオポリマー粉体の添加量（Ｚ）の上記の範囲は、１～７０質量部、１～５０質量部、５～８０質量部、５～５０質量部、１０～８０質量部、１０～７０質量部の全ての中間範囲を含む。ジオポリマー粉体の配合量がこの範囲であると、ジオポリマー粉体が骨材として作用することによりジオポリマー発泡体の気泡構造を安定して得ることができ、ジオポリマーの強度が向上する。
　なお、骨材として回収原料のジオポリマー粉体を用いる場合において、例えば、長期的にリサイクルを繰り返したジオポリマー粉体を用いる場合には、リサイクルの回数に比例してジオポリマー発泡体の強度が低下する可能性があるため、マイカを追加添加することが望ましい。
（他の骨材）
　また、本発明で用いる骨材としては、上記マイカ、ジオポリマー粉体のほか、本発明の効果を阻害しない範囲において他の骨材を配合することができる。他の骨材としては、例えば、ウォラストナイト、チョーク、タルク、モロカイト、コージエライト、玄武岩、長石、ジルコン、グラファイト、ホウ砂等を例示することができる。また、上記他の骨材は平均粒子径が５０μｍ以上５００μｍ以下の粉体であることが好ましい。上記他の骨材の添加量は、骨材の２０質量％以下であることが好ましく、１０質量％以下であることが好ましい。
（製造方法）
　本発明のジオポリマー発泡体の製造方法は、アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、骨材、及び水を含む反応スラリーを得て、前記反応スラリーに発泡剤を添加して発泡性スラリーとし、前記発泡性スラリーを加熱することによりジオポリマー発泡体を得る。
　さらに具体的には、以下の通りである。まず、アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、骨材、及び水を含む反応スラリーを得て、前記反応スラリーにおいてアルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とを反応させてジオポリマーを形成させる。次に、前記反応スラリーに発泡剤を添加して発泡性スラリーとし、前記発泡性スラリーを加熱することにより気泡を発生させ、ジオポリマー発泡体を得ることが好ましい。
（反応スラリー）
　本発明のジオポリマー発泡体の製造方法においては、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とを反応させて、ジオポリマーを含む反応スラリーを形成する。なお、水溶液（スラリー）中で、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とを反応させることにより、アルミニウムイオンが水溶液中に溶出すると共に、ケイ酸モノマー（ケイ酸、Ｓｉ(ＯＨ)４）が生じる。このようにして生じたケイ酸モノマーと陽イオンとが重縮合することにより、ＳｉＯ４・ＡｌＯ４の四面体構造によるポリマーネットワークを有するジオポリマーが形成されると考えられる。
　具体的には、例えば、アルミノケイ酸塩および骨材などを含む粉体原料混合物と、アルカリケイ酸塩と、水とを混合し、好ましくは、前記粉体原料混合物とアルカリケイ酸塩水溶液とを混合して、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とを反応させてジオポリマーを含む反応スラリーを形成する。
　なお、反応スラリーとは、前記粉体原料混合物の粒子と、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩との反応により生じたジオポリマー等の粒子との固体成分が、水に分散して存在している流動体を意味する。この反応スラリーにおいては、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とが完全に反応してジオポリマーが形成されている必要は無く、反応スラリーの一部として、形成されたジオポリマーが存在していればよい。また、反応スラリーにおける水の配合割合は２５～４５質量％が好ましく、３０～４０質量％がより好ましい。なお、反応スラリーにおける水の配合割合の上記の範囲は、２５～４０質量％、３０～４５質量％の全ての中間範囲を含む。なお、反応スラリーの媒体は水を主成分とするものであるが、副成分として水溶性のアルコールなどを添加してもよい。
（反応工程）
　前記アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とが均一に反応スラリー中に分散され、さらに、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とが反応して、ジオポリマーが形成される。アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩との反応は、アルミノケイ酸塩がアルカリ金属ケイ酸塩水溶液に添加された際に起こると考えられるが、反応をより効率的に行うためには、反応スラリーが加熱されることが好ましい。なお、反応スラリーを加熱する際には、同時に、後述する分解型発泡剤が加熱により分解して発泡が行われてもよく、反応と発泡とが同時並行的に進行してもよい。
（Ａｌ／Ｓｉ比）
　前記アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩との反応工程において、反応スラリーにおける、Ａｌに対するＳｉのモル比Ｓｉ／Ａｌは０．１～１０であることが好ましく、０．５～５であることがより好ましく、１～３であることがさらに好ましい。モル比Ｓｉ／Ａｌの上記の範囲は、０．１～５、０．１～３、０．５～１０、０．５～３、１～１０、１～５の全ての中間範囲を含む。反応スラリーにおけるＳｉ／Ａｌのモル比がこの範囲であると、生成したジオポリマー発泡体中に、交換性陽イオンを適度に存在させることができるとともに、良好な気泡構造を形成することができる。
（粘度）
　後述の方法により測定される、アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、骨材、及び水を混合して得られる反応スラリー（すなわちアルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とが反応してなる反応スラリー）の２３℃における粘度は３０００～１５０００ｍＰａ・ｓの範囲である。本発明において、反応スラリーの粘度は、上記の特定の骨材を用いることにより調整することができる。反応スラリーの粘度が上記範囲であれば、骨材が分散した反応スラリーに剪断力が加えられることによる急激な粘度上昇が生じず、所望の均一な気泡の形成が容易となる。係る観点から、反応スラリーの２３℃における粘度は３５００～１００００ｍＰａ・ｓであることが好ましく、４０００～９０００ｍＰａ・ｓであることがより好ましい。反応スラリーの２３℃における粘度の上記の範囲は、３０００～１００００ｍＰａ・ｓ、３０００～９０００ｍＰａ・ｓ、３５００～１５０００ｍＰａ・ｓ、３５００～９０００ｍＰａ・ｓ、４０００～１５０００ｍＰａ・ｓ、４０００～１００００ｍＰａ・ｓの全ての中間範囲を含む。
（その他添加剤等）
　ジオポリマー発泡体には、必要に応じて、発泡核剤、反応性材料や補強繊維等の他の材料を含有させることができる。発泡核剤としては、タルク、シリカ、金属石鹸等を例示することができる。発泡核剤を添加することにより、発泡剤の添加による発泡性を向上させることができる。反応性材料としては、例えば、ベントナイト、セピオライト、ミヌゲル及びアタパルジャイト粘土のような粘土、セメントバインダー、アルミン酸カルシウムセメント、有機ポリマーバインダー（例えばセルロースバインダー）等のうちの１種又は２種以上を例示することができる。反応性材料を添加することにより、発泡性スラリーの反応（硬化）時間を調整することができる。
　また、アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩および骨材には、その他の成分が含まれていてもよい。ただし、この場合には、アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩および骨材のそれぞれについてその他の成分を除いた有効成分量として、アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩および骨材の添加量などを計算する。
　補強繊維は、ジオポリマー発泡体の強度向上やクラック防止を図る目的で添加することができる。補強繊維としては、例えば、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、アラミド繊維、アクリル繊維、レーヨン繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、チタン酸カリウムウイスカー、アルミナ繊維、スチールウール、スラグウール等が挙げられる。補強繊維を添加することにより、発泡ジオポリマーの強度を高めることができる。その他の材料の添加量は、本発明の所期の目的を達成できる範囲であれば、特に限定されるものではないが、通常、ジオポリマー発泡体１００質量部に対して、２０質量部以下であることが好ましく、１０質量部以下であることがより好ましい。
（発泡剤）
　上記反応スラリーに添加する発泡剤としては、例えば、過酸化水素、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過ホウ酸ナトリウムなどの分解型発泡剤や、非鉄金属粉末などを例示することができる。非鉄金属粉末としては、アルミニウム粉末を例示することができる。これらの中でも、発泡剤として、過酸化水素又は非鉄金属粉末を用いることが好ましく、過酸化水素を用いることがより好ましい。また、反応スラリーに発泡剤が添加されることにより発泡性スラリーが形成される。なお、この発泡性スラリーにおいて、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩との反応は、完全に進行している必要は無く、少なくともその一部が反応している状態であればよい。
　発泡剤として過酸化水素を用いる場合、過酸化水素水として用いるのが好ましい。この場合、良好な気泡構造を有するジオポリマー発泡体が得られやすくなる観点からは、過酸化水素水中の過酸化水素の濃度は、１０質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以上４０質量％以下であることがより好ましい。
　発泡剤の添加量は特に限定されないが、例えば、過酸化水素を添加する場合は、アルミノケイ酸塩１００質量部に対して、０．１～２０質量部であることが好ましく、１～１５質量部であることがより好ましい。発泡剤の添加量を上記範囲とすることにより発泡性スラリーが十分に発泡し、良好な気泡構造を有するジオポリマー発泡体を安定して得ることができる。
（気泡連通剤）
　さらに、発泡工程では、反応スラリーに発泡剤が添加された発泡性スラリーを形成させた後、発泡性スラリーを発泡させ、アルミノケイ酸塩とアルカリケイ酸塩の発泡性スラリー中に多数の気泡を形成する。なお、発泡性スラリーに気泡連通剤を添加することで気泡間を連通させることができる。気泡連通剤としては、例えば、酵母や藻類などの微生物、タンパク質、界面活性剤などを使用することができる。なかでも、気泡連通剤は、酵母（ドライイーストなど）であることが好ましい。酵母の添加量は、アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩及びジオポリマー粉体の合計１００質量部に対して、０．１質量部以上２質量部以下であることが好ましく、０．２質量部以上１質量部以下であることがより好ましい。
（加熱）
　本発明のジオポリマー発泡体の製造方法においては、前記発泡剤を含有する前記発泡性スラリーを加熱することにより、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩との反応をさらに促進させるとともに、発泡剤を発泡させて気泡を形成させ、多数の気泡が形成されたジオポリマー発泡体を得ることができる。
　前記加熱の際の温度は、使用される発泡剤により決定することができるが、分解型の発泡剤の場合には、発泡剤の分解温度付近まで加熱されることが好ましい。特に、発泡剤として過酸化水素水を用いる場合には、加熱温度は５０～８０℃が好ましい。なお、上記の加熱による反応と発泡とは同時併行的に行われてもよい。
（成形）
　成形工程では、前記発泡性スラリーを成形型内に入れて、型内を加熱し、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とをさらに反応させるとともに、発泡剤を発泡させることにより、成形型の形状を有するジオポリマー発泡体の型内成形体を得ることができる。なお、各種成形方法を採用することにより、ジオポリマー発泡体を所望の形状に成形することができる。
　例えば、注型法を採用した場合には、前記発泡性スラリーが発泡することにより形成される気泡は、発泡剤添加後から３０分～１時間程度経過するまでの間に成長し、気泡構造を形成する。
（発泡成形体）
　本発明のジオポリマー発泡体の製造方法においては、攪拌等により気泡を形成する物理的な発泡とは異なり、発泡剤により徐々に気泡を成長させて発泡させるものであるため、気泡の微細化が起こりにくく、また気泡径のムラが少ない比較的均一な気泡構造を有するジオポリマー発泡体を得ることができる。また、特定のマイカの添加による反応スラリーの適度な粘度の上昇は、気泡の安定化にも寄与するため、ジオポリマー発泡体の気泡構造の構築がより容易となる。
　ジオポリマー発泡体の見掛け密度は、１００～５００ｋｇ／ｍ３であることが好ましい。軽量性の観点からは、見掛け密度は１０５～３００ｋｇ／ｍ３であることがより好ましく、１１０２００ｋｇ／ｍ３であることがさらに好ましい。ジオポリマー発泡体の見掛け密度の上記の範囲は、１００～３００ｋｇ／ｍ３、１００～２００ｋｇ／ｍ３、１０５～５００ｋｇ／ｍ３、１０５～２００ｋｇ／ｍ３、１１０～５００ｋｇ／ｍ３、１１０～３００ｋｇ／ｍ３の全ての中間範囲を含む。
　また、ジオポリマー発泡体の最大気泡径は、１～１０ｍｍであることが好ましい。このような気泡径を有する気泡構造を形成できれば、強度に優れる気泡壁が形成され易くなる。係る観点から、最大気泡径は２～５ｍｍであることが好ましい。ジオポリマー発泡体の最大気泡径の上記の範囲は、２～１０ｍｍ、１～５ｍｍの全ての中間範囲を含む。
　上記の特性を有する本発明のジオポリマー発泡体は、安定した径の気泡が多数形成されており、優れた耐熱性と断熱性、高い強度を有することから、耐熱レンガとして特に好適に用いることができる。例えば、ジオポリマー発泡体を溶解炉の内壁材として使用することにより、炉壁温度が低下することが防止され、炉の保温性が高まることで、入力熱そのものを減少させることが可能となり、大幅な省エネルギー化が期待できる。
　以下、本発明のジオポリマー発泡体の製造方法について、実施例とともに説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
（ジオポリマー発泡体形成用原料）
　以下の原料を用いて、ジオポリマー発泡体を作製した。
アルミノケイ酸塩：メタカオリン（Ｉｍｅｒｙｓ社製：Argical M1200S、結晶化度０％）アルカリ金属ケイ酸塩：ケイ酸カリウム（日本化学工業製：２Ｋ珪酸カリ）
発泡核剤：タルク（松村産業製：Hi-filler5000PJS）
発泡剤：過酸化水素水（富士フィルム和光純薬製：過酸化水素濃度３０質量％）
骨材1-1：マイカ（Ｉｍｅｒｙｓ社製：MU280）
骨材1-2：マイカ（Ｉｍｅｒｙｓ社製：M814）
骨材1-3：マイカ（セイシン企業製：C100M）
骨材1-4：マイカ（セイシン企業製：C60M）
骨材1-5：マイカ（セイシン企業製：CS-35）
骨材2-1：粉砕品１（ジオポリマー発泡体の粉砕品）
骨材2-2：粉砕品２（ジオポリマー発泡体の粉砕品）
（骨材として用いるジオポリマー粉体の製造）
　骨材として用いるジオポリマー粉体として、まずジオポリマー発泡体を製造し、このジオポリマー発泡体を粉砕することによりジオポリマー粉体を得た。このジオポリマー粉体は、ジオポリマー発泡体の端材、屑などを回収し、リサイクル材として用いることを想定したものである。なお、リサイクル材を想定した上記のジオポリマーを製造するために用いる骨材としてはマイカを用いた。
　まず、メタカオリンと骨材としてのマイカを混合して粉体原料混合物を形成した。また、ケイ酸カリウム、水酸化カリウム、蒸留水を混合し、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液（濃度３７％、ｐＨ＝１４以上）を作製した。また、骨材(マイカ)の配合量は、アルミノケイ酸塩１００質量部に対して９６質量部となるように配合した。
　次に、粉体原料混合物１００質量部に対してアルカリ金属ケイ酸塩水溶液が１０４部となるように混合し、撹拌速度６０ｒｐｍで攪拌し、反応スラリーを形成した。
　次に、反応スラリーに、発泡剤（３０％過酸化水素水）を反応スラリー１００質量部に対して１．５部添加し、攪拌ベラを用いて、撹拌速度６０ｒｐｍで１分間攪拌することで発泡性スラリーを形成した。その後、任意の型枠(成型型)内に発泡性スラリーを注入して成形型を密閉し、温度６０℃で加熱して成形型を１時間保持することで、ジオポリマー型内発泡体を得た。
　その後、ジオポリマー発泡体を、自動乳鉢(日陶科学ＡＬＧ－２００ＷＤ)を用いて粉砕し、目開きの異なるふるいを使用して粒径を分けることにより、表１、表２に示す粒度分布の粉砕品１及び粉砕品２のジオポリマー粉体を得た。
（ジオポリマー発泡体の製造方法）
　まず、アルミノケイ酸塩（メタカオリン）と、発泡核剤としてのタルクと、骨材としてのマイカおよび上記ジオポリマー粉体とを表１、表２に示す割合で混合し、粉体原料混合物を形成した。また、ケイ酸カリウムと蒸留水を混合してアルカリ金属ケイ酸塩水溶液（ケイ酸カリウム濃度３７％、ｐＨ＝１４以上）を作製した。
　次に、粉体原料混合物とアルカリ金属ケイ酸塩水溶液とを表１、表２に示す割合で混合し、撹拌速度６０ｒｐｍで攪拌し、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とを反応させて反応スラリーを形成した。また、反応スラリーに表１、表２に示す割合で発泡剤（３０％過酸化水素水）を添加し、攪拌ベラを用い、撹拌速度６０ｒｐｍで１分間攪拌し、発泡性スラリーとした。
　その後、直径９０ｍｍ、高さ６０ｍｍの円柱状の成形空間を有する型枠（成形型）内に発泡性スラリーを注入して成形型を密閉し、温度６０℃で成形型を１時間保持することで、アルミノケイ酸塩とアルカリ金属ケイ酸塩とを完全に反応させると共に、発泡性スラリーを発泡させて、ジオポリマー発泡体を得た。さらに取り出したジオポリマー発泡体を６０℃で約１日保持することで乾燥させた。
（測定及び評価）
　上記製造に用いた骨材の平均粒子径、反応スラリーの粘度、また、上記方法で作製した実施例１～１０及び比較例１～６のジオポリマー発泡体の成形体密度、最大気泡径、平均最大点応力を以下の方法で測定し、反応スラリーの粘度制御性及び発泡体の状態を以下の方法で評価した。その結果を表１、表２に示す。
（骨材の平均粒子径）
　骨材（マイカ及びジオポリマー粉体）の平均粒子径は、ＪＩＳ Ｚ ８８２５:２０１３に基づき、ＨＯＲＩＢＡ製Laser Scattering Particle Size Distribution ParticaLA-960を使用して測定した。具体的には、レーザー回折散乱法によって測定対象の体積基準の粒度分布を測定するとともに、体積平均径を平均粒子径として算出した。
（反応スラリーの粘度）
　反応スラリーの粘度は、アタゴ製ATAGO VISCOを使用して測定した。具体的には、９０ｍＬのポリスチレン製カップに６０ｍＬの反応スラリーを入れ、測定範囲Ａ３のスピンドルを用い、６０ｒｐｍで撹拌した際のスラリーの粘度を測定した。なお、粘度の測定は、アルミノケイ酸塩と、ジオポリマー粉体（粉体原料混合物）と、アルカリ金属ケイ酸塩水溶液とを混合して撹拌した後５分経過時の、加熱前の反応スラリーの粘度（常温２３℃）を測定した。上記の操作を最低５回行い、その平均値を反応スラリーの濃度とした。
（成形体密度）
　ジオポリマー発泡体の成形体密度は、発泡体のスキン部分（成形型に隣接して成形された部分）を削除したサンプルに対して、サンプルの見掛け体積及び質量を測定し、質量を見掛け体積で除して単位換算することにより算出した。
（最大気泡径）
　ジオポリマー発泡体の最大気泡径は、円柱状測定サンプルのスキン部を有していない円状の切断面の任意の部分を２０倍に拡大投影し、個々の気泡部分の最大径を測定した。その中から最大径の大きい順に５つの値の平均値を最大気泡径とした。
（平均最大点応力）
　ジオポリマー発泡体の圧縮強度（最大点応力）は、測定装置として島津製作所製「オートグラフＡＧ－５００Ｂ」を用いて測定した。まず、柱軸方向における上下面(底面)にスキン部を有していない直径９０ｍｍ、高さ５０ｍｍの円柱状の測定サンプルを測定装置に配置し、測定サンプルの高さ方向と一致する方向に於いて、測定サンプルに圧縮荷重を加えた、この際の圧縮速度は１ｍｍ／ｍｉｎとした。測定サンプルの変位が５ｍｍとなるまで圧縮試験を行い、この測定に於いて最大となる応力(最大点応力)を求め、この値を圧縮強度とした。なお、測定サンプルは５個準備し、その平均値を平均最大点応力とした。
（反応スラリーの粘度制御性）
　反応スラリーの粘度制御性を以下の基準で評価した。
Ａ：撹拌速度６０ｒｐｍにおける撹拌が可能である。
Ｂ：撹拌速度６０ｒｐｍにおける撹拌ができず、団子状になる。
＜実施例１～１０＞
　実施例１～４では、骨材としてマイカのみを、また、実施例５～１０では、マイカ及びジオポリマー粉体を表１、表２に示す割合で使用してジオポリマー発泡体を得た。ジオポリマー発泡体の製造過程において、反応スラリーの過度な粘度上昇は見られず、非常に良好な気泡を有するジオポリマー発泡体を得ることができた。また、得られたジオポリマー発泡体は強度に優れるものであった。
＜比較例１、４～６＞
　骨材として、１０μｍ以下の割合が本発明で規定する値より多い（３．６％）のマイカを使用した。その結果、反応スラリーの粘度が測定不能なほど上昇し、ジオポリマー発泡体を得ることができなかった。
＜比較例２、３＞
　骨材として、ジオポリマー粉体（粉砕品）のみを使用した。調整した反応スラリーの粘度制御性は、実施例１～１０と比較して非常に劣るものであった。
＜実施例及び比較例の対比＞
　実施例１～１０に示したように、骨材であるマイカの平均粒子径および粒子径１０μｍ以下の粒子の体積割合と、反応スラリーの粘度とを本発明の規定の範囲とすることにより、反応スラリーの粘度が本発明で規定される範囲内であり、優れた強度のジオポリマー発泡体が得られることが確認された。
　一方、比較例１、４～６に示したように、骨材であるマイカの、粒子径１０μｍ以下の粒子の体積割合が５％より大きい場合、また、比較例２、３に示すように、骨材としてジオポリマー粉体（粉砕品）のみを使用した場合には、反応スラリーの粘度制御性が著しく悪化し、所望の気泡径及び強度を有するジオポリマー発泡体を得ることが困難であることが確認された。
　（得られたジオポリマー成形体のリサイクル性の評価）
　実施例５～１０、比較例２～６において、ジオポリマー粉体を骨材として使用した場合には、リサイクルを繰り返すごとに、ジオポリマー発泡体中のマイカの配合量（ジオポリマー粉体中のマイカの量も含む）が減少し、最終的に、ジオポリマー発泡体中のマイカの配合割合は一定値となる。この一定値は、ジオポリマー粉体の配合量と関連している。ジオポリマー粉体の配合量が２９質量部の場合にはジオポリマー発泡体中のマイカの配合割合（収束値）は２８％となり、ジオポリマー粉体の配合量が４８質量部の場合にはジオポリマー発泡体中のマイカの配合割合（収束値）は２２％となり、ジオポリマー粉体の配合量が６７質量部の場合にはジオポリマー発泡体中のマイカの配合割合（収束値）は１５％となる。また、骨材としてジオポリマー粉体のみを用いて配合量が９６質量部とした場合にはジオポリマー発泡体中のマイカの配合割合（収束値）はほぼ０％に近くなる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

Claims (7)

  1. 　アルミノケイ酸塩、アルカリ金属ケイ酸塩、骨材、及び水を含む反応スラリーを得て、前記反応スラリーに発泡剤を添加して発泡性スラリーとし、前記発泡性スラリーを加熱することによりジオポリマー発泡体を製造する方法であって、
    　前記骨材として、平均粒子径が５０～５００μｍであり、且つ粒子径１０μｍ以下の体積割合（Ｘ）が３％以下であるマイカを用い、
    　前記反応スラリーの２３℃における粘度を３０００～１５０００ｍＰａ・ｓとすることを特徴とするジオポリマー発泡体の製造方法。
  2. 　前記マイカの平均粒子径が８０～３００μｍであることを特徴とする請求項１に記載のジオポリマー発泡体の製造方法。
  3. 　前記マイカの添加量（Ｙ）がアルミノケイ酸塩１００質量部に対して、１０～１５０質量部であり、前記マイカの添加量（Ｙ［質量部］）と、前記マイカ中の粒子径１０μｍ以下のマイカ粒子の体積割合（Ｘ［％］）とが、下式（１）の関係を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載のジオポリマー発泡体の製造方法。
    　　　０．１≦ Ｘ × Ｙ ÷ １００ ≦３　・・・（１）
  4. 　前記反応スラリーにおける水の配合割合が２５～４５質量％であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のジオポリマー発泡体の製造方法。
  5. 　前記骨材として、さらにジオポリマー粉体を添加し、
    　前記ジオポリマー粉体の添加量（Ｚ）が、アルミノケイ酸塩１００質量部に対して、１～８０質量部であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のジオポリマー発泡体の製造方法。
  6. 　前記ジオポリマー粉体が、ジオポリマー発泡体屑を粉砕して得られる粉体及び／又は前記ジオポリマー発泡体を粉砕して得られる粉体であることを特徴とする請求項５に記載のジオポリマー発泡体の製造方法。
  7. 　前記ジオポリマー粉体中の粒子径１０μｍ以下のジオポリマー粉体粒子の体積割合が５％以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載のジオポリマー発泡体の製造方法。
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