JP2000313678A

JP2000313678A - 無機発泡成形体、建築用外壁材及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000313678A
Application number: JP2000047829A
Authority: JP
Inventors: Katsuzo Nitta; 勝三新田
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-03-03
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2000-11-14

Abstract

(57)【要約】【課題】耐凍結融解性に優れた無機発泡成形体及びそ
の製造方法を提供する。【解決手段】ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃系無機質粉体の１
００重量部に対して、０．２重量部〜４５０重量部の範
囲のアルカリ金属珪酸塩と、１０〜１５００重量部の範
囲の水と、０．１重量部〜１０重量部の範囲の脂肪酸金
属塩を含む発泡体用組成物を発泡させた無機発泡成形体
であって、該無機発泡成形体の比重が０．５よりも大き
く１．５以下の範囲にあることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高耐久性外壁材
として用いられる無機発泡成形体及びその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルカリの存在下で熱により硬化
する発泡体用組成物については、幾つか提案されてき
た。例えば、特開平５−８５８５７号公報には、アルカ
リ金属珪酸塩水溶液とメタカオリン、コランダムあるい
はムライトの製造時に発生する集塵装置の灰、フライア
ッシュ等の無機固体成分、充填剤、粉粒状の金属石鹸及
び発泡剤からなる発泡体用組成物が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この発
泡体用組成物により得られた無機発泡成形体は、気泡同
士が連結し、吸水率が非常に高くなるため、耐凍結融解
性が低く、寒冷地の住宅用外壁材として使用することが
困難であった。

【０００４】そこで、この発明は、耐凍結融解性に優れ
た無機発泡成形体及びその製造方法を提供することを目
的とし、併せて無機発泡成形体の寒冷地などでも実用的
に使用できる建築用外壁材などへの展開の拡大を図るも
のである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃系
無機質粉体の１００重量部に対して、０．２重量部〜４
５０重量部の範囲のアルカリ金属珪酸塩と、１０〜１５
００重量部の範囲の水と、０．１重量部〜１０重量部の
範囲の脂肪酸金属塩を含む発泡体用組成物を発泡させた
無機発泡成形体であって、該無機発泡成形体の比重が
０．５よりも大きく１．５以下の範囲にあることを特徴
とする無機発泡成形体である。

【０００６】このように構成された無機発泡成形体は、
原料組成が限定され、かつ、無機発泡成形体の比重が特
定範囲にあるので、耐凍結融解性に優れた無機発泡成形
体が得られる。

【０００７】このＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃系無機質粉体と
しては、ＳｉＯ₂を１０重量％〜９０重量％の範囲で、
Ａｌ₂Ｏ₃を９０重量％〜１０重量％の範囲で含有する平
均粒径が２０μｍよりも小さい無機質粉体が好ましく、
例えば、このＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃系無機質粉体として
は、（ａ）粒径が２０μｍ以下の粉体８０重量％以上を
含有するフライアッシュ、（ｂ）４００°Ｃ〜１０００
°Ｃの範囲の温度で焼成された粒径が２０μｍ以下の粉
体８０重量％以上含有するフライアッシュ、（ｃ）フラ
イアッシュ又は粘土を溶融し、気体中で噴霧することに
よって得られた無機質粉体、（ｄ）粘土に０．１ｋｗｈ
／ｋｇ〜３０ｋｗｈ／ｋｇ程度の機械的エネルギーを作
用させることにより得られた無機質粉体、（ｅ）（ｄ）
の無機質粉体を更に１００°Ｃ〜７５０°Ｃで加熱する
ことにより得られた無機質粉体、（ｆ）メタカオリンよ
りなる群より選ばれる１種以上の無機質粉体が例示され
る。

【０００８】請求項４に記載の発明は、ＳｉＯ₂及びＡ
ｌ₂Ｏ₃系無機質粉体の１００重量部に対して、０．２重
量部〜４５０重量部の範囲のアルカリ金属珪酸塩と、１
０〜１５００重量部の範囲の水と、０．１重量部〜１０
重量部の範囲の脂肪酸金属塩を含む発泡体用組成物から
目標とする無機発泡成形体の比重に相当する比重を有す
るスラリーを調整し、得られたスラリーを型枠に注型
し、次いで硬化させることを特徴とする請求項１に記載
の無機発泡成形体の製造方法である。

【０００９】このように構成することにより、耐凍結融
解性に優れた請求項１に記載の無機発泡成形体が製造で
きる。

【００１０】請求項５に記載の発明は、ＳｉＯ₂及びＡ
ｌ₂Ｏ₃系無機質粉体の１００重量部に対して、０．２重
量部〜４５０重量部の範囲のアルカリ金属珪酸塩と、１
０〜１５００重量部の範囲の水と、０．１重量部〜１０
重量部の範囲の脂肪酸金属塩を含む発泡体用組成物から
スラリーを調整し、得られたスラリーを型枠に注型し、
次いで硬化させて無機発泡成形体を製造する方法におい
て、前記型枠として平板状の型枠を使用し、前記発泡体
用組成物は目標とする無機発泡成形体の比重に略相当す
る比重を有するスラリーを調整し、該スラリーは前記平
板状型枠の容積に対して８０％以上の容積を占めるよう
に注型し、型枠ごと加熱して前記スラリーを発泡させつ
つ硬化させ、得られた成形体を型枠から脱型し、乾燥を
行うことを特徴とする無機発泡体の製造方法である。

【００１１】このように構成することにより、大型の無
機発泡成形体を製造した際にも、成形品の反りを抑えて
製造することができる。

【００１２】請求項６に記載の発明は、前記スラリーの
比重は、０．５〜２の範囲にあることを特徴とする請求
項４又は５に記載の無機発泡成形体の製造方法である。

【００１３】このようにスラリー比重を０．５〜２の範
囲に設定することにより容易に請求項１又は反りのない
無機発泡成形体を得ることができる。

【００１４】請求項７に記載の発明は、前記スラリーの
比重は、スラリーの練り上がり温度を制御することによ
り調整することを特徴とする請求項４又は５に記載の無
機発泡成形体の製造方法である。

【００１５】通常、スラリーの比重は、用いられる発泡
体用組成物の組成割合により左右されるが、このよう
に、スラリーの練り上がり温度を調整することにより、
スラリーの比重を制御すると、発泡体用組成物の組成を
特定の組成に限定した際にも、目標とするスラリー比重
を得ることができる。

【００１６】請求項８に記載の発明は、前記スラリーの
練り上がり温度の制御は、スラリーを調整する混合機と
して温水ジャケット付きの混合機を選択し、該温水ジャ
ケットを循環する水の温度を調整することにより制御す
ることを特徴とする請求項７に記載の無機発泡成形体の
製造方法である。

【００１７】このように構成すれば、温水ジャケットを
備えた混合機のような簡単な装置により、効率よくスラ
リーの練り上がり温度を制御することができる。

【００１８】請求項９に記載の発明は、前記スラリーの
練り上がり温度は、１０℃〜５０℃の範囲にあることを
特徴とする請求項４又は５に記載の無機発泡成形体の製
造方法である。

【００１９】このような温度範囲にスラリー温度を制御
することにより、請求項４又は５により特定された組成
において、目標とするスラリーの比重を得ることができ
る。

【００２０】請求項１０に記載の発明は、前記アルカリ
金属珪酸塩は、必須成分とされる水に溶解された水溶液
で添加され、かつ、その水溶液の濃度は１重量％以上で
あることを特徴とする請求項４又は５に記載の無機発泡
成形体の製造方法である。

【００２１】このように、アルカリ金属珪酸塩を特定濃
度の水溶液として添加することにより、無機質粉体とア
ルカリ金属珪酸塩との反応性を向上させることができ
る。

【００２２】以上により得られた無機発泡成形体は、耐
凍結融解性に優れているので、寒冷地などでも実用的に
使用できる建築用外壁材などへ利用することにより、そ
の用途展開の拡大を図ることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態１】以下、本発明の実施の形態１を
説明する。

【００２４】本発明において用いられるＳｉＯ₂及びＡ
ｌ₂Ｏ₃系無機質粉体（以下単に、無機質粉体（Ａ）とい
うことがある。）としては、ＳｉＯ₂を１０重量％〜９
０重量％の範囲で、Ａｌ₂Ｏ₃を９０重量％〜１０重量％
の範囲で含有し、平均粒径が２０μｍ以下、特に５μｍ
以下のものが好適に使用される。小割合、例えば１０重
量％程度以下の不純物を含んでいてもよい。

【００２５】このような無機質粉体（Ａ）としては、例
えば、（ａ）粒径が２０μｍ以下の粉体８０重量％以上
を含有するフライアッシュ、（ｂ）４００°Ｃ〜１００
０°Ｃの範囲の温度で焼成された粒径が２０μｍ以下の
粉体８０重量％以上含有するフライアッシュ、（ｃ）フ
ライアッシュ又は粘土を溶融し、気体中で噴霧すること
によって得られた無機質粉体、（ｄ）粘土に０．１ｋｗ
ｈ／ｋｇ〜３０ｋｗｈ／ｋｇ程度の機械的エネルギーを
作用させることにより得られた無機質粉体、（ｅ）
（ｄ）の無機質粉体を更に１００°Ｃ〜７５０°Ｃで加
熱することにより得られた無機質粉体、（ｆ）メタカオ
リンよりなる群より選ばれる１種以上の無機質粉体等が
例示される。組成と粒度（平均粒径）が適当であればこ
れらに限定されない。

【００２６】本発明において用いられるアルカリ金属珪
酸塩（Ｂ）とは、一般式Ｍ₂ Ｏ・ｎＳｉＯ₂ （ここでＭ
はＬｉ、Ｋ、Ｎａから選択される１種又は２種以上であ
り、ｎは正数を示す。）で表され、好ましいｎの値は
０．１〜８の範囲であり、さらに好ましくは０．５〜
３、特に好ましくは０．５〜２．５の範囲である。ｎの
値が０．１より小さいと得られた無機発泡成形体の機械
的強度が低く、一方、ｎが８を越えて大きくなると、ア
ルカリ金属珪酸塩水溶液がゲル化を起こしやすく、粘度
が急激に上昇するため、無機質粉体（Ａ）との混合が困
難になる恐れがある。

【００２７】アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）は、本発明の製
造方法において必須とされる水（Ｃ）に溶解された水溶
液で添加されるのが好ましい。ここで、この水溶液濃度
は特には限定されないが、薄くなると無機質粉体（Ａ）
との反応性が低下し、一方、濃くなると固形分が生じや
すくなるので、１重量％以上であることが必要であり、
１重量％〜７０重量％の範囲が好ましく用いられる。

【００２８】ここで、アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）の水溶
液を得る方法は、アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）をそのまま
水に溶解してもよいが、アルカリ金属水酸化物水溶液に
珪砂、珪石粉などのＳｉＯ₂ 成分をｎが所定値となるよ
うに溶解してもよい。

【００２９】本発明の製造方法において、水の添加量
は、無機質粉体（Ａ）１００重量部に対して、１０〜１
５００重量部であることが必要であり、１０〜１０００
重量部が好ましく、１０〜５００重量部が更に好まし
い。添加量が１０重量部を下回ると、無機質粉体（Ａ）
と混合することが困難となり、一方、１０００重量部を
超えると、得られた無機発泡成形体の機械的強度が低下
する。

【００３０】このようなアルカリ金属珪酸塩（Ｂ）は、
無機質粉体（Ａ）１００重量部に対して０．２重量部〜
４５０重量部の範囲で配合されることが必要であり、好
ましい配合量は無機質粉体（Ａ）１００重量部に対し
て、１０重量部〜３５０重量部の範囲、さらに好ましく
は２０重量部〜２５０重量部の範囲である。

【００３１】アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）の配合量が０．
２重量部未満の場合には、反応に必要なアルカリ量が少
なすぎるため、硬化が十分に進行されず、一方、この配
合量が４５０部を超える場合には、硬化剤が多量となる
ため、得られる無機発泡成形体の耐水性が低下する。

【００３２】本発明において用いられる脂肪酸金属塩
（Ｄ）としては、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カル
シウム、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸アル
ミニウム、ステアリン酸ナトリウム、パルミチン酸亜鉛
等が挙げられる。

【００３３】このような脂肪酸金属塩（Ｄ）は、無機質
粉体（Ａ）１００重量部に対して０．１重量部〜１０重
量部の範囲で配合されることが必要であり、好ましい配
合量は無機質粉体（Ａ）１００重量部に対して、０．５
重量部〜１０重量部の範囲、さらに好ましくは０．５重
量部〜５重量部の範囲である。

【００３４】脂肪酸金属塩（Ｄ）の配合量が０．１重量
部未満の場合には、気泡の巻き込み量が少なく、得られ
る無機発泡成形体の比重が大きくなり、一方、この配合
量が１０部を超える場合には、気泡同士が連結し、吸水
率が高くなり、得られた無機発泡成形体の耐久性に問題
を生じる。

【００３５】本発明においては、必要に応じて発泡剤
（Ｅ）、無機質充填材（Ｆ）、補強繊維（Ｇ）、有機質
発泡体又は無機発泡体（Ｈ）をさらに添加するようにし
てもよい。

【００３６】このような発泡剤（Ｅ）としては、過酸化
水素、過酸化ナトリウム、過酸化カリウム、過ほう酸ナ
トリウム等の過酸化物やＭｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆ
ｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｇａ、Ｓｎ、Ｓ
ｉ、フェロシリコン等の金属粉末が例示される。価格、
安全性、入手の容易さ、混合のし易さを考慮すると、こ
れらの発泡剤（Ｅ）の中で、Ｓｉ粉末、フェロシリコン
粉末及びアルミニウム粉末が好ましい。

【００３７】このような発泡剤（Ｅ）は、無機質粉体
（Ａ）１００重量部に対して０．１５重量部以下の範囲
で用いられ、目標とする無機発泡成形体の密度（比重）
によって決定される。この配合量が０．１５重量部を超
える場合には、発泡ガスが過剰となり破泡し、吸水率が
高くなり耐久性に問題を生じる。

【００３８】過酸化水素を発泡剤（Ｅ）として用いると
きは、水溶液として用いるのが好ましい。発泡剤（Ｅ）
として使用できる過酸化水素水溶液の濃度は、０．５重
量％〜３５重量％の範囲、好ましくは１重量％〜２５重
量％の範囲、更に好ましくは５重量％〜１５重量％の範
囲である。濃度が３５重量％を越えて濃くなると、発泡
が早く進行されるため、安定に発泡できなくなり、場合
によっては危険を伴う。また、濃度が０．５重量％未満
であると、過酸化水素量に対しての水の量が多くなりす
ぎて、粘度が低下し、発泡が安定しなくなる場合があ
る。

【００３９】金属粉末を発泡剤（Ｅ）として用いる場合
は、その平均粒径が１〜２００μｍの範囲にあることが
好ましい。平均粒径が２００μｍを超えると反応性が低
下し、１μｍを下回ると分散性が低下するとともに、反
応性が高くなり、発泡が速くなりすぎる恐れがある。

【００４０】無機質充填材（Ｆ）は、硬化時の収縮低
減、スラリーの流動性向上、セルの緻密化、気泡の安定
化などを図ることができ、例えば、珪砂、珪石粉、スラ
グ、マイカ、タルク、ワラストナイト、炭酸カルシウ
ム、ゼオライト、活性炭、アルミナゲルなどの多孔質粉
体などが挙げられる。

【００４１】また、無機質充填材（Ｆ）は、平均粒径
０．０１μｍ以上１ｍｍ以下のものが好ましい。平均粒
径が１ｍｍを超えると、発泡が安定しなくなり、一方、
０．０１μｍを下回ると、吸着水量の増加によって、発
泡体用組成物の粘度が上昇して作業性が悪くなることが
ある。

【００４２】この無機質充填剤の配合量は、無機質粉体
（Ａ）１００重量部に対して７００重量部以下であるこ
とが好ましく、更に好ましくは１０重量部〜５００重量
部の範囲で配合される。配合量が７００重量部を超える
と無機発泡成形体の機械的強度が低下する場合がある。

【００４３】補強繊維（Ｇ）の配合により、無機発泡成
形体の機械的強度を向上させたり、また、クラックの発
生防止を図ることができる。このような補強繊維（Ｇ）
としては、例えば、ビニロン、ポリプロピレン、アラミ
ド、アクリル、レーヨンなどの有機繊維、カーボン、ガ
ラス、チタン酸カリウム、アルミナ、鋼、スラグウール
などの無機繊維が挙げられる。

【００４４】この補強繊維（Ｇ）の好ましい繊維長は、
１〜１５ｍｍ、好ましい繊維径は、１〜５００μｍであ
る。

【００４５】繊維長が１５ｍｍを超えると、分散性が低
下し、繊維径が１μｍを下回ると混合時に再凝集し、フ
ァイバーボールが形成されやすくなり、繊維長が１ｍｍ
より下回るか繊維径が５００μｍを超えると、補強効果
が小さくなる。

【００４６】このような補強繊維（Ｇ）の配合量は、無
機質粉体（Ａ）１００重量部に対して、１０重量部以下
で配合されるのが好ましく、配合量が１０重量部を超え
ると、繊維の分散性が低下する恐れがある。

【００４７】有機質発泡体又は無機発泡体（Ｈ）の配合
により、無機発泡成形体の軽量化を図ることができる。
この場合の有機質発泡体（Ｈ）としては、塩化ビニル樹
脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、スチレン系樹脂、ウレ
タン樹脂、ポリエチレンなどの合成樹脂の粒状発泡体が
挙げられる。また、無機発泡体（Ｈ）としては、ガラス
バルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン、
シリカバルーン、パーライト、ヒル石、粒状発泡シリカ
などが挙げられる。これらは、単独で用いても、混合し
て用いてもよい。

【００４８】この発泡体（Ｈ）は、比重が０．３未満で
は、成形体の機械的強度の低下を招き、一方、比重が
１．５を超えると、軽量化の効果が得られなくなるた
め、比重は０．３〜１．５の範囲のものが好ましく、更
に好ましくは、比重が０．５〜１．５の範囲のものであ
る。

【００４９】以上に説明した発泡体用組成物の各原料か
ら無機発泡成形体を得るには、アルカリ金属珪酸塩を加
熱加圧下で水に溶解した後、必要に応じて発泡剤
（Ｅ）、充填材及び補強繊維（Ｇ）を混合し、目標とす
る無機発泡成形体の比重に相当するスラリー比重に達す
るまで発泡体用組成物を混合してスラリーを調整する。
混練はオムニミキサーのような通常のミキサーでもよ
い。

【００５０】ここで、スラリー比重と無機発泡成形体の
比重とは相関はあるが、実際には硬化工程での発泡や乾
燥時の余剰の水分の蒸散等が考慮されて決定される。こ
れにより、このスラリー比重は、無機発泡成形体の比重
と同等又は０．１〜０．５程度高い比重が設定され、
０．５〜２の範囲内に設定されるのがよい。

【００５１】このスラリー比重は、無機発泡体用組成物
の組成の他に、スラリー調整時のスラリー温度にも大き
く影響を受けることが確認された。すなわち、無機発泡
体用組成物から注型用のスラリーを得る際に、スラリー
の練り上がり温度を高くすることによりスラリーの比重
を下げることができ、一方、スラリーの練り上がり温度
を下げることによりスラリー比重を高めることができ
た。

【００５２】本発明の製造方法において、無機発泡体用
組成物の組成を特定の配合組成に固定した場合において
も、練り上がり温度を制御することにより、目標とする
スラリー比重を得ることができ、これにより得られた無
機発泡成形体は、耐凍結融解性が優れていることが見い
だされた。

【００５３】本発明において、好ましい練り上がり温度
は、１０℃〜５０℃の範囲にあり、特に好ましくは２０
〜４０℃の範囲である。このような、スラリーの練り上
がり温度の制御は、温水ジャケット付きのミキサーによ
り循環する水の温度を制御することにより得られ、例え
ば、愛工舎製作所社製のアイコーケミカルミキサーなど
を用いることができる。このアイコーケミカルミキサー
はジャケットに温水を循環して内部の被混合物の温度調
整が可能であり、また、自転・公転併用の攪拌羽根を備
えており、均一なスラリーを迅速に得ることができる。
この場合の自転数（速度）は５０〜１０００ｒｐｍ、公
転数は１０〜２００ｒｐｍの範囲から適宜設定できる。

【００５４】得られたスラリーは直ちに型枠に注型さ
れ、注型方法により所望の形に賦形された後、硬化され
る。硬化温度は、常温でもよいが、５０〜２００℃で硬
化させることにより、硬化反応を促進でき、得られる無
機質硬化体の機械的物性を向上させることができる。

【００５５】

【発明の実施の形態２】以下、本発明の実施の形態２を
説明する。

【００５６】本発明者のその後の研究により、建築用外
壁材などとして利用される大型の無機発泡成形体を製造
する場合には、無機発泡体用スラリーの容積が注型され
る型の容積に対して高充填率により充填されている場合
には、成形硬化速度を速めても成形体の反りが減少され
ることが見いだされた。たとえば、建築用外壁材として
用いられるような大型の平板状無機発泡成形体を注型に
より製造する場合、建築用外壁材として実質上問題とな
らない反りを得るためには、無機発泡体用スラリーの容
積が型の容積に対して８０％以上であることが製造上好
ましいことが確認された。

【００５７】このような型枠としては平板状の無機発泡
成形体を与える型枠で有れば制限はなく、たとえば、蓋
を備えた平板状の型枠が用いられる。この型枠を用いて
発泡体用組成物のスラリーがこの型枠に注型されるが、
この場合のスラリーの容積比（スラリー／型容積比）
は、高ければ高いほど成形品の反りが少なくなる。この
容積比が８０％以上で有れば、たとえば、９０ｃｍ角の
平板を含む二辺の和が１．５ｍ以上の大型平板を製造し
ても、反りが少なく実用的である。より好ましい容積比
は、９０％以上である。

【００５８】このような、容積比を達成するには、実施
の形態１で詳細に述べた目標とする比重にスラリーを調
整する手法を用いることにより容易に得ることができ
る。

【００５９】これにより、発泡体用組成物は目標とする
無機発泡成形体の比重に略相当する比重を有するスラリ
ーを調整し、該スラリーを平板状型枠の容積に対して８
０％以上の容積を占めるように注型し、型枠ごと加熱し
てスラリーを発泡させつつ硬化させ、得られた成形体を
型枠から脱型し、乾燥を行うことにより、目標とする大
型の無機発泡成形体を製造した際にも、成形品の反りを
抑えて製造することができる。

【００６０】なお、反りの発生する理由は定かではない
が、反りの発生した成形体を注意深く観察することによ
り、反りの大きな成形体は、注型時の重力方向下面の密
度が上面の密度に対して大きくなっていることから、つ
ぎに示すように推定される。

【００６１】すなわち、図１は、本発明に従う平板状の
無機発泡体の製造工程の一例を示しているが、この工程
１において型枠１に注型されたスラリー２は、工程２に
おいて蓋３がセットされる。ここで、この例ではスラリ
ー２の注型量が少なく（たとえば、注型前の発泡や空気
の巻き込みが少なく、目標とする比重に達せずに比重が
大きい等）、型枠１内の上には空隙４が形成されてい
る。この状態で上下から硬化の為に加熱すると、重力方
向下部の型枠１に接したスラリー５が速やかに加熱され
て硬化され、重力方向上部のスラリー６は、伝熱の関係
で硬化の進行が遅い。

【００６２】ついで、工程４において、スラリー５は、
硬化が進行しているので発泡が進まず、一方、上方のス
ラリー６は硬化が進行していないために選択的に発泡さ
れて体積が増大される。やがて工程５に示すように、発
泡・硬化が終了されると、成形体７のうち、重力方向上
部７ａは発泡が進行されて比重（密度）が低下するが、
型枠１に接する側の成形体の重力方向下部７ｂは、発泡
が進行されずに硬化されるので、密度の低下は少なく相
対的に比重が高くなり、これにより成形体７は、厚み方
向に密度分布を発生させる。

【００６３】ついで、この発泡成形体７は、工程６にお
いて型枠１から脱型され、乾燥されて水分が上下から蒸
発されるが、上下に比重分布が発生していると、工程７
に示すように、成形体７に反りが発生すると考えられ
る。

【００６４】これに対して、この空隙４がなければ、上
下からの伝熱が注型されたスラリーに均等に作用して、
上下の比重分布の発生が抑制される。これにより、反り
の少ない平板状発泡成形体が得られるものと推定され
る。

【００６５】以下に実施例及び比較例により本発明の実
施の形態１及び２の発明の効果を具体的に説明する。な
お、実施例中の部は断りのない限り重量に関する。

【００６６】

【実施例１〜６及び比較例１〜３】三菱重工業社製の商
品名「ウルトラファインミルＡＴ−２０」（ジルコニア
ボール直径１０ｍｍ使用、ボール充填率８５体積％、粉
砕助剤としてトリエタノールアミン２５重量％とエタノ
ール７５重量％の混合液１０ｇ添加）に、メタカオリン
（エンゲルハード社製ＳＡＴＩＮＥＴＯＮＥＳＰ３
３）の１．７ｋｇを供給し、９．９ｋｗｈ／ｋｇ（３時
間×３．３ｋｗ／ｋｇ）の機械的エネルギーを作用さ
せ、粉砕メタカオリン（無機質粉体（Ａ））を得た。

【００６７】得られた粉砕メタカオリンの組成はＳｉＯ
₂（５２．３％）、Ａｌ₂Ｏ₃（４５．０％）、Ｆｅ₂Ｏ₃
（０．５％）、ＴｉＯ₂（１．５％）、その他（０．７
％）であり、その平均粒径は２．９μｍであった。

【００６８】その他の発泡体用組成物の原料としては、
市販の材料が用いられた。アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）及
び水としては、珪酸カリウム水溶液（日本化学工業社
製、ＳｉＯ₂：Ｋ₂Ｏ＝１．４：１（モル比）、濃度４５
％）が用いられ、脂肪酸金属塩（Ｄ）としてはステアリ
ン酸亜鉛（試薬特級）が用いられた。また、この発泡体
用組成物には、無機質充填材（Ｆ）としてのワラストナ
イト（土屋カオリン工業社製、ケモリットＡ−６０）及
び珪石粉（住友大阪セメント社製、ブレーン値４０００
ｃｍ²／ｇ）、補強繊維（Ｇ）としてのビニロン繊維
（クラレ社製、ＲＭ１８２×３）、必要に応じて発泡剤
（Ｅ）としてのシリコン粉末（商品名Ｓｉ６００ＰＯＷ
ＤＥＲ、ケイ素含有率９８．０重量％、メジアン径３．
９μｍ）が配合された。

【００６９】メタカオリン、ワラストナイト、珪石粉、
ビニロン繊維、ステアリン酸亜鉛、珪素粉、アルカリ金
属珪酸塩水溶液を２０℃の雰囲気下で千代田技研工業社
製のオムニミキサーに供給して所定時間混合し、スラリ
ーを得た。

【００７０】得られたスラリーの２０℃における比重を
測定するとともに、３００×３００×３０ｍｍの型枠内
に注入し、テーブルバイブレータにより振動数１２００
回／分、振幅０．５ｍｍ、縦振動（厚み方向）で１分間
振動を与えた後、型枠ごと熱風乾燥機中で所定温度、所
定時間加熱させて無機質硬化体を得た。得られた無機質
硬化体を脱型して、５０℃で１０時間乾燥した。

【００７１】得られた無機発泡成形体を以下の条件で評
価し、原料の配合組成、混合時間、スラリー比重、硬化
温度、硬化時間などの製造条件ととともに結果を表１に
まとめた。（１）成形体比重得られた成形体を３０×３０×３０ｍｍの大きさに切断
し、温度２５℃、相対湿度５０％の雰囲気に１日放置
後、比重を測定した。（２）含水率１００×１００×３０ｍｍの大きさに切断した試料を用
い、温度１０５℃で２４時間乾燥させたときの乾燥重量
と、温度２５℃の水中に１０日間浸漬させたときの浸漬
重量とから次の式により含水率を求めた。

【００７２】含水率（％）＝（浸漬重量−乾燥重量）／
乾燥重量×１００（３）凍結融解試験ＡＳＴＭＣ６６６Ａ法に準じて、１００サイクル試験
終了後、外観を観察し、異常の見られないものには○
を、クラック、剥離などの異常が発生しているものには
×を記した。

【００７３】

【表１】

【００７４】表１から明らかなように、本発明にしたが
う実施例によれば、いずれの例でも耐凍結融解性が優れ
た無機発泡成形体が得られることが確認される。特に、
硬化温度を高めて硬化時間を短縮させた実施例３、４、
６の場合でも耐凍結融解性は優れていた。これに対し
て、比較例１の無機発泡成形体は、耐凍結融解性は良好
であるが、ステアリン酸亜鉛を用いていないので、得ら
れた無機発泡成形体の比重が重かった。また、比較例
２、３の無機発泡成形体では、無機発泡成形体の比重は
軽いが、ステアリン酸亜鉛の配合量が多いので、１０日
間吸水率が高く、耐凍結融解性が悪かった。特に、発泡
剤（Ｅ）を配合して比重を低めた比較例３の場合には、
この耐凍結融解性の低下が大きく、実用性の低いもので
あった。

【００７５】

【実施例１１〜１５及び比較例１１、１２】実施例１と
同じ原料を用い、メタカオリン、ワラストナイト、珪石
粉、ビニロン繊維、ステアリン酸亜鉛、アルカリ金属珪
酸塩水溶液を２０℃の雰囲気下で愛工舎製作所社製のア
イコーケミカルミキサーＡＣＭ−２０ＬＴに供給して自
転速度２１６ｒｐｍ、公転速度５０ｒｐｍでジャケット
内の循環水の温度を種々変化させて設定し、所定時間混
合し、スラリーを得た。

【００７６】得られたスラリーの２０℃における比重を
測定するとともに、３００×３００×３０ｍｍの型枠内
に注入し、テーブルバイブレータにより振動数１２００
回／分、振幅０．５ｍｍ、縦振動（厚み方向）で１分間
振動を与えた後、型枠ごと熱風乾燥機中で所定温度、所
定時間加熱させて無機質硬化体を得た。得られた無機質
硬化体を脱型して、５０℃で１０時間乾燥した。

【００７７】得られた無機発泡成形体を実施例１と同じ
条件で評価し、製造条件とともに結果を表２にまとめ
た。

【００７８】

【表２】

【００７９】表２から明らかなように、本発明にしたが
う実施例によれば、いずれの例でも耐凍結融解性が優れ
た無機発泡成形体が得られることが確認される。特に、
硬化温度を高めて硬化時間を短縮させた実施例１３の場
合でも耐凍結融解性は優れていた。これに対して、比較
例１１の無機発泡成形体は、耐凍結融解性は良好である
が、ジャケット温度が適切でなく、練り上がり温度も低
いので、得られた無機発泡成形体の比重が重かった。ま
た、比較例３においては、ジャケット温度が高く、練り
上がり温度が高いので、得られた無機発泡成形体の比重
が軽くなり、１０日間吸水率が高く、結果として耐凍結
融解性が不十分であった。これにより、無機発泡成形体
の比重は０．５よりも高いことが必要であることが確認
された。

【００８０】

【実施例２１〜２４】実施例１と同じ原料を用い、メタ
カオリン、ワラストナイト、珪石粉、ビニロン繊維、ス
テアリン酸亜鉛、珪素粉、アルカリ金属珪酸塩水溶液を
２０℃の雰囲気下で千代田技研工業社製のオムニミキサ
ーに供給して所定時間混合し、スラリーを得た。

【００８１】得られたスラリーを３０００×１０００×
２０ｍｍの型枠内に注入し、テーブルバイブレータによ
り振動数１２００回／分、振幅０．５ｍｍ、縦振動（厚
み方向）で１分間振動を与えた後、型枠ごと熱風乾燥機
中で所定温度（１２０℃）、所定時間（１時間）、加熱
させて無機質硬化体を得た。得られた無機質硬化体を脱
型して、５０℃で１０時間乾燥した。

【００８２】得られた無機発泡成形体を垂直に立てた状
態で長手方向の反り量を図１に従い実測した。製造条件
とともに結果を表３にまとめた。

【００８３】

【表３】

【００８４】表３から明らかなように、スラリー／型容
積比（％）を高めることにより、いずれの例でも反りが
減少されていることが確認される。このように、硬化温
度を高めて硬化時間を短縮させて大型の平板状発泡成形
体を製造する場合には、成形品の反りが重要視される
が、注型時のスラリーの充填率を高めることにより、こ
の反りは、大幅に減少され、これにより、大型の平板状
発泡成形体を生産効率よく製造できることが理解され
る。

【００８５】以上、この発明を実施の形態及び実施例に
より説明したが、具体的な構成はこの実施の形態に限ら
ず、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等が
あってもこの発明に含まれる。

【００８６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、原料組成を特定範囲に限定され、かつ、
無機発泡成形体の比重を特定範囲に限定することによ
り、耐凍結融解性に優れた無機発泡成形体が得られる。

【００８７】請求項４に記載の発明によれば、耐凍結融
解性に優れた請求項１に記載の無機発泡成形体が製造で
きる。

【００８８】請求項５に記載の発明によれば、無機発泡
体用スラリーの容積が型枠の容積に対して８０％以上の
容積で充填されることにより、大型の無機発泡成形体を
製造した際にも、成形品の反りを抑えて製造することが
できる。

【００８９】請求項６に記載の発明によれば、スラリー
の比重を、０．５〜２の範囲にすることにより、容易に
請求項１記載の又は反りの少ない無機発泡成形体を得る
ことができる。

【００９０】請求項７に記載の発明によれば、請求項４
又は５に記載のスラリーの比重は、スラリーの練り上が
り温度を制御することにより調整する無機発泡成形体の
製造方法が提供できる。

【００９１】請求項８に記載の発明によれば、スラリー
の練り上がり温度の制御は、スラリーを調整する混合機
として温水ジャケット付きの混合機を選択し、温水ジャ
ケットを循環する水の温度を調整することにより制御す
ることので、簡単な装置により、効率よくスラリーの練
り上がり温度を制御することができる。

【００９２】請求項９に記載の発明によれば、スラリー
の練り上がり温度は、１０℃〜５０℃の温度範囲に制御
することにより、請求項４又は５により特定された組成
において、目標とするスラリーの比重を得ることができ
る。

【００９３】請求項１０に記載の発明によれば、アルカ
リ金属珪酸塩を特定濃度の水溶液として添加することに
より、無機質粉体とアルカリ金属珪酸塩との反応性を向
上させることができる。

【００９４】また、以上により得られた無機発泡成形体
は、耐凍結融解性が優れるので、建築用外壁材などとし
て成形体の用途を展開できる、という実用的な効果を発
揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】製造工程にしたがって反りの原因を説明する
ための工程図である。

【符号の説明】

１型枠２スラリー３蓋４空隙５下部スラリー６上部スラリー７成形体７ａ重力方向上部７ｂ重力方向下部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考） //(Ｃ０４Ｂ 28/26 14:38 14:04 16:06 24:04 22:04） 103:32 103:42 111:76

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃系無機質粉体の１
００重量部に対して、０．２重量部〜４５０重量部の範
囲のアルカリ金属珪酸塩と、１０〜１５００重量部の範
囲の水と、０．１重量部〜１０重量部の範囲の脂肪酸金
属塩を含む発泡体用組成物を発泡させた無機発泡成形体
であって、該無機発泡成形体の比重が０．５よりも大きく１．５以
下の範囲にあることを特徴とする無機発泡成形体。
【請求項２】前記ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃系無機質粉体
としては、ＳｉＯ₂を１０重量％〜９０重量％の範囲
で、Ａｌ₂Ｏ₃を９０重量％〜１０重量％の範囲で含有す
る平均粒径が２０μｍよりも小さい無機質粉体であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の無機発泡成形体。
【請求項３】前記ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃系無機質粉体と
しては、（ａ）粒径が２０μｍ以下の粉体８０重量％以
上を含有するフライアッシュ、（ｂ）４００°Ｃ〜１０
００°Ｃの範囲の温度で焼成された粒径が２０μｍ以下
の粉体８０重量％以上含有するフライアッシュ、（ｃ）
フライアッシュ又は粘土を溶融し、気体中で噴霧するこ
とによって得られた無機質粉体、（ｄ）粘土に０．１ｋ
ｗｈ／ｋｇ〜３０ｋｗｈ／ｋｇ程度の機械的エネルギー
を作用させることにより得られた無機質粉体、（ｅ）
（ｄ）の無機質粉体を更に１００°Ｃ〜７５０°Ｃで加
熱することにより得られた無機質粉体、（ｆ）メタカオ
リンよりなる群より選ばれる１種以上の無機質粉体であ
ることを特徴とする請求項１に記載の無機発泡成形体。
【請求項４】ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃系無機質粉体の１
００重量部に対して、０．２重量部〜４５０重量部の範
囲のアルカリ金属珪酸塩と、１０〜１５００重量部の範
囲の水と、０．１重量部〜１０重量部の範囲の脂肪酸金
属塩を含む発泡体用組成物から目標とする無機発泡成形
体の比重に相当する比重を有するスラリーを調整し、得
られたスラリーを型枠に注型し、次いで硬化させること
を特徴とする請求項１に記載の無機発泡成形体の製造方
法。
【請求項５】ＳｉＯ₂及びＡｌ₂Ｏ₃系無機質粉体の１
００重量部に対して、０．２重量部〜４５０重量部の範
囲のアルカリ金属珪酸塩と、１０〜１５００重量部の範
囲の水と、０．１重量部〜１０重量部の範囲の脂肪酸金
属塩を含む発泡体用組成物からスラリーを調整し、得ら
れたスラリーを型枠に注型し、次いで硬化させて無機発
泡成形体を製造する方法において、前記型枠として平板状の型枠を使用し、前記発泡体用組
成物は目標とする無機発泡成形体の比重に略相当する比
重を有するスラリーを調整し、該スラリーは前記平板状
型枠の容積に対して８０％以上の容積を占めるように注
型し、型枠ごと加熱して前記スラリーを発泡させつつ硬
化させ、得られた成形体を型枠から脱型し、乾燥を行う
ことを特徴とする無機発泡体の製造方法。
【請求項６】前記スラリーの比重が、０．５〜２の範
囲にあることを特徴とする請求項４又は５に記載の無機
発泡成形体の製造方法。
【請求項７】前記スラリーの比重は、スラリーの練り
上がり温度を制御することにより調整することを特徴と
する請求項４又は５に記載の無機発泡成形体の製造方
法。
【請求項８】前記スラリーの練り上がり温度の制御
は、スラリーを調整する混合機として温水ジャケット付
きの混合機を選択し、該温水ジャケットを循環する水の
温度を調整することにより制御することを特徴とする請
求項７に記載の無機発泡成形体の製造方法。
【請求項９】前記スラリーの練り上がり温度は、１０
℃〜５０℃の範囲にあることを特徴とする請求項４又は
５に記載の無機発泡成形体の製造方法。
【請求項１０】前記アルカリ金属珪酸塩は、必須成分
とされる水に溶解された水溶液で添加され、かつ、その
水溶液の濃度は１重量％以上であることを特徴とする請
求項４又は５に記載の無機発泡成形体の製造方法。
【請求項１１】請求項１に記載の無機発泡成形体から
構成される建築用外壁材。