JPH01252563A - ジオポリマー複合材料 - Google Patents

Abstract

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め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は、広義には、本質的に２種の異なった相、即ち
珪酸塩を主成分とする多くの異なったジオポリマー（ｇ
ｅｏｐｏｌｙｍｅｒ　）の一つであり得るセラミンク様
のマトリックス相と、種々の形状及び寸法の有機／無機
添加物質の均一な分散系からなる高温複合材料に関する
。これらの２種の相は、それぞれ個別には高温での用途
に一般に不適当であるが、複合材料の形態で結合した場
合、広範な耐火性材料を形成する。より詳細には、本発
明は分散相成分を慎重に指定し、ゲル化の前にジオポリ
マー樹脂を選択的に化学的に変性することにより、有意
な温度範囲で巨視的（ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ）物理的
特性を具体的用途に合わせて設計することができる、周
囲温度及び圧力で硬化しくａｍｂｉｅｎｔ　ｃｕｒｅｄ
）、密度がコントロールされた改良ジオポリマー複合材
料に関する。また、本発明はこのような改良されたジオ
ポリマー複合材料を形成するための工程依存的な（ｐｒ
ｏｃｅｓｓ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　）方法に関する。

従来より、粒状添加物質、即ち充填材を高温材料に添加
して特定の特性、例えば強さ、可撓性又は断熱性を付与
することが行なわれている。これらの充填材としては無
機ガラス又は繊維状強化材がしばしば用いられる。多く
の天然に産する無機ガラス、即ち非晶質シリカは十分な
化学的結合水を含有しており、溶融時に蒸気を生成する
。この蒸気によってガラスは発泡し、極めて低密度の気
泡凝集体、ある意味では無機発泡材料となる。パーライ
トは発泡して極めて低密度の粒子となるポピユラーな火
山性ガラスであり、発泡形態で複合材料添加物質／充填
材として珪酸ナトリウム結合剤、石膏及びポルトランド
セメントと共に使用されることが多い。これらの無機複
合材料は低密度で熱伝導性の低い断熱材を形成する。

ポルトランドセメント、石膏及び珪酸ナトリウム結合側
番繊維によって強化することは、無機材料の強さを増大
する一方法である。ガラス繊維、無機ウール、及びある
種の新規なセラミック耐火性繊維が用いられているが、
これらのセメントが強アルカリ性を呈するため、往々に
してこれらの繊維に相当の損傷を与える。また、耐アル
カリ性ガラス繊維が開発され市販されているが、これら
の繊維の多くは無機セメントと結合しにくい。なお、各
種の無機材料には、水溶性発泡剤を添加して空気連行を
増大し、密度を更に低減することも行なわれている。

この数十年間、産業界では無機材料より低コストの石油
化学製品である熱可塑性炭化水素の代用品が好んで用い
られてきた。代表的な例としては、ガラス繊維及び無機
ウールに代わる発泡プラスチック断熱代用品；ラテック
ス／アクリル変性セメント及び塗壁材料（スタッコ）；
及び石膏製品に代わる合成代用品がある。このような代
替によって極めて望ましい特性が得られる場合もあるが
、大抵の場合には代替成分が可燃性であることから代替
製品の火災及び発煙の危険性が増大する。

一般に、有機材料は特定の用途に適合したある種の有利
な特徴を有しているが、その使用時には従来の対応する
無機材料と比べると火災の危険性及び煙の生成の危険性
が増大する。従って有機材料と無機材料の双方を有意な
割合で組み込んだ一群の複合材料を提供することが望ま
しい。更に、有機成分の望ましい物理特性を利用しつつ
、これらの複合材料の可燃性を無機材料を使用した際の
通常のレベルに制限するのが望ましい。このようにすれ
ば、製品の設計者は確実に可燃性が制限され、非毒性で
エネルギーが節約できるという利点を享受した上で、有
機繊維、発泡体充填剤などの利点を利用することができ
る。

〔発明の要約〕

本発明は、多数の商業的用途に有用な一群の改良ジオポ
リマー複合材料及び該複合材料の製造方法に関する。広
い観点では、改良ジオポリマー複合材料は、耐熱ジオポ
リマーマトリックス材料中に有機分散相と無機分散相の
双方を含有している。

本発明は、（ａ）必要に応じて（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　
）化学的変性を加えることのできる種々の無機水性珪質
ジオポリマー樹脂（ｉｎｏｒｇａｎｉｃ、　ｗａｔｅｒ
　ｂａｓｅｄ。

５ｉｌｉｃｅｏｕｓ　ｇｅｏｐｏｌｙｍｅｒ　ｒｅｓｉ
ｎｓ）、（ｂ）添加物質である分散相の有機／無機粒子
を湿潤させることのできるアニオン界面活性剤、（ｃ）
４合及び発泡パラメータの関数であるジオポリマー樹脂
中に連行された空気、 （ｄ）硬化した発泡マトリックス材料が添加物質である
分散相の有機／無機粒子に対して適切な構造的支持と熱
障壁保護（ｔｈｅｒｍａｌ　ｂａｒｒｉｅｒｐｒｏｔｅ
ｃｔｉｏｎ　）を行なうのに十分なジオポリマー樹脂量
、 （ｅ）ジオポリマー樹脂に複雑な一連のゲル化及び凝固
反応を与えて、自硬性で高融点であり、周囲温度及び圧
力で硬化する（ａｍｂｉｅｎｔ　ｃｕｒｅｄ）マトリッ
クス材料を生成させる賦活剤（ａｃｔｉｖａｔｏｒ）、
（ｆ）ジオポリマーマトリックス材料と結合することに
より、広い温度範囲でバルクコア（ｂｕｌｋｃｏｒｅ）
材料の巨視的な熱物理学的（ｍａｅｒｏｓｃｏｐｉｃｔ
ｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃａｌ）パラメータを、予め規定
した性能レベルを達成すべく設計できるよう、その個々
の形状１寸法及び物理的特性を特に選択した繊維及び粉
末、及び／又は （ｇ）ジオポリマー結合材料と結合することにより、広
い温度範囲で積層コア材料の巨視的な構造的特性を規定
値内でコントロールし得るよう１個々の規格、即ちデニ
ール、織り、厚さなどを選択した編成またはステッチド
多層積層シート（ｍｕｌｔｉｐｌｅ　ｐｌｙ、　　ｗｏ
ｖｅｎ　ｏｒ　５ｔｉｔｃｈｅｄ、　　ｌａｍｉｎａｔ
ｉｏｎｓｈｅｅｔｓ） を含有する、密度がコントロールされ、高融点でセラミ
ック様のマトリックス相が添加剤である有機／無機粒子
分散相と結合することができる改良ジオポリマー複合材
料を提供する。

また、（ａ）無機成分からなるジオポリマー樹脂を （ｂ）このジオポリマー樹脂に添加物質である分散相の
有機／無機粒子を湿潤させ、接着及び結合を促進させる
ことのできる有機界面活性剤材料と配合し、 （ｃ）機械的発泡及び空気連行工程の前又は後に分散相
となる有機／無機粒子を添加し、（ｄ）ゲル化、凝固及
び硬化を開始させるｐＨ低下性の賦活剤（ｐＨ−１ｏｗ
ｅｒｉｎｇ　ａｇｅｎｔ）を添加することによってジオ
ポリマー樹脂を活性化する方法によって製造された改良
ジオポリマー複合材料。

発泡性ジオポリマー樹脂、乾燥粉末賦活剤、及び粒状有
機／無機添加物質からなり、 （ａ）発泡性ジオポリマー樹脂は珪酸アルカリ金属塩（
ａｌｋａｌｉｎａ　ｍｅｔａｌ　５ｉｌｉｃａｔｅｓ）
　、塩化アルカリ土類金属塩、アルミノ珪酸塩核形成部
位／増粘剤（ａｌｕｍｉｎｏ　５ｉｌｉｃａｔｅ　ｎｕ
ｃｌｅａｔｉｏｎ　５ｉｔｅｓ／１ｈｉｃｋｎｅｒｓ）
　、及びプラスチックを湿潤させることのできるアニオ
ン界面活性剤を含有し、（ｂ）賦活剤はｐＨ低下性珪弗
化ナトリウム緩衝剤（ｐＨｌｏｗｅｒｉｎｇ　５ｏｄｉ
ｕａ＋　５ｉｌｉｃｏｆｌｕｏｒｉｄｅ　ｂｕｆｆｅｒ
ｓ）及び長期間不溶性の補強剤（ｌｏｎｇ　ｔｅｒｍ、
　ｎｏｎ−ｓｏｌｕｂｌｅ、　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉ
ｎｇ　ａｇｅｎｔｓ）を含有し、（ｃ）発泡性ジオポリ
マー樹脂が粒状有機／無機添加物質を適度に湿潤させる
のに十分な量存在する 改良ジオポリマー組成物。

ウオラストナイト、フライアッシュ又はカオリナイトよ
りなる群から選ばれた硬化収縮を制御する不溶性の核形
成部位／増粘剤を含有し、（ａ）塩化アルカリ土類金属
塩及びアニオン界面活性剤を水に溶解して溶液を形成し
、 （ｂ）得られた溶液を可溶性珪酸アルカリ金属塩とアル
ミノ珪酸塩クレー（ａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅ　
ｃｌａｙ）、メタ珪酸カルシウム、又はフライアッシュ
増粘剤との懸濁液と混合し、 （ｃ）得られたジオポリマー樹脂のｐＨを適当な賦活剤
で低下させてゲル化及び凝固を開始させ、（ｄ）ゲル化
の生じる前に、上記ジオポリマー樹脂に周囲温度及び圧
力で硬化する（ａｍｂｉｅｎｔ−ｃｕｒｅｄ　）最終マ
トリックス材料の密度を低減させるために十分な量の空
気を連行する 工程よりなる方法によって製造した改良ジオポリマー複
合材料。

（ａ）有効量の分散相となる有機／無機充填材粒子を、
珪酸アルカリ金属塩例えばケイ酸ナトリウム、カリウム
又はリチウム、塩化アルカリ土類金属塩例えば塩化マグ
ネシウム及び／又はカルシウム、及びアルミネート又は
シリケート含有増粘剤（ａｌｕｍｉｎａｔｅ　ｏｒ　５
ｉｌｉｃａｔｅ　ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ　ｔｈｉｃｋｎ
ｅｒｓ）例えばカオリン、ウオラストナイト又はフライ
アッシュ及び水からなるジオポリマー樹脂と混合し、（
ｂ）ジオポリマー樹脂によって添加物質である分散相粒
子を湿潤させ、安定した空気連行を支持するため、得ら
れた混合物に十分な量のアニオン界面活性剤を加え、 （Ｃ）ジオポリマー樹脂及び有機／無機分散相添加粒子
内に空気を連行して所望の低密度発泡を促進し、 （ｄ）ジオポリマー樹脂の珪酸塩を活性化して、添加物
質である分散相の有機／無機粒子を封入し支持する一方
、有機粒子に対し熱障壁保護を与える自硬性の周囲温度
及び圧力で硬化する高融点のマトリックス材料を形成す
る ことからなる改良ジオポリマー複合材料及び製法。

発泡ジオポリマーマトリックスと、体積で８０％以下で
ある種々の量の分散相の有機粒子とからなり、組成物が
、 （ａ）珪酸ナトリウム及びアルミノ珪酸塩増粘剤の懸濁
液からジオポリマー樹脂を製造し、（ｂ）アニオン界面
活性剤を塩化マグネシウム及び／又は塩化カルシウムと
水との混合物に所望の発泡及び分散相の有機／無機粒子
をジオポリマー樹脂によって湿潤するのを促進する量で
添加し、（ｃ）ジオポリマー樹脂を空気連行を助長する
ために熟成し、 （、ｄ）発泡ポリスチレンビーズ及び／又はポリエステ
ル繊維粒子との分散相の組み合わせ（ｄｉｓｐｅｒｓｅ
ｄ　ｐｈａｓｅ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ）を添加し、
所望の密度になるまでブレンドし、 （ｅ）ジオポリマー樹脂を珪弗化ナトリウムで活性化し
て、予め規定した密度の自己硬化性で周囲硬化する高融
点の発泡マトリックス材料を形成することによって形成
される、硬化後の密度が１２ポンド／立方フィート（０
，１９ｇ／ａｄ）以下の範囲内である、耐火性の改良ジ
オポリマー複合材料を提供する。

更に具体的な観点では、本発明は周囲温度及び圧力で固
まって硬化し、使用したジオポリマーマトリックス材料
並びに粒子、即ち繊維、充填材及び増量材（ａｘｔｅｎ
ｄｅｒ）の選択された特徴を有する製法依存的な（ｐｒ
ｏｃｅｓｓ−ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　）巨視的物性を持つ
安定した複合材料を形成するジオポリマー樹脂に関する
。

改良ジオポリマー複合材料は発泡性液体ジオポリマー樹
脂、賦活剤及び活性充填材粒子成分を混合又は他の配合
段階の間含有することができる。

活性化及び硬化が生じると、これらの成分が結合して、
充填材粒子が散在した耐熱ジオポリマーマトリックス材
料が形成する。好適な充填材粒子は、具体的に要求され
る耐熱性能に応じて、種々の形状及び寸法を有する多岐
にわたる有機又は無機材料とすることができる。

硬化時には、ジオポリマー樹脂は固まって充填材粒子を
内封する。従って外部の高温表面から熱が強力に伝わっ
て内部の有機充填材材料が溶融したり分解したりしても
、ジオポリマーマトリックス材料がその構造的特性を保
持する。

本発明の好適実施態様によれば、相当な割合の体積１例
えば約３０〜４０％以上の有機又は無機粒子をジオポリ
マー樹脂に添加し、これを空気連行によって発泡させて
任意の目的とする密度に形成することができる。添加物
質粒子とジオポリマー樹脂との混合は、粒子が実質的に
、即ち少なくとも有効な程度に湿潤されるような方法で
行なう。

次に賦活剤を添加して、ゲル化、固化及び硬化というサ
イクルを開始させる。硬化サイクルの間は反応水が放出
される。ジオポリマーマトリックス材料は通常外部から
熱又は圧力を加えなくても、例えば周囲条件（ａｍｂｉ
ｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ）下でも硬化する。

本発明の特に好適な実施態様では、ジオポリマー樹脂は
、珪酸ナトリウム、塩化マグネシウム及びアニオン界面
活性剤の水溶液に懸濁されたカオリン、フライアッシュ
またはウオラストナイト（ｗｏｌｌａｓｔｏｎｉｔｅ）
を含有する。賦活剤（ａｃｔｉｖａｔｏｒ　）は、好ま
しくは珪弗化ナトリウム等のｐＨを下げてゆっくり溶解
する緩衝剤とウオラストナイト形態のメタ珪酸カルシウ
ム等の高密度でゆっくり溶解する長期補強剤（ｌｏｎｇ
　ｔｅｒｍ　ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇａｇｅｎｔ　
）との乾燥粉未配合物を含有する。

〔発明の詳細な記述及び好適実施態様〕一般的な観点で
は、本発明は発泡性ジオポリマ−樹脂、賦活剤及び粗状
添加物質からなる組成物に関する。広義には、発泡性ジ
オポリマー樹脂は主要な割合で可溶性珪酸アルカリ金属
塩、好ましくは珪酸ナトリウムを含有することができる
。更に、発泡性ジオポリマー樹脂は、塩化カルシウム又
は塩化マグネシウム等の有効量の塩化アルカリ土類金属
塩、種々の無機増粘剤、及びプラスチックや他の有機物
を湿潤させることのできる界面活性剤、好ましくはアニ
オン界面活性剤を含有することができる。

発泡性ジオポリマー樹脂は、ｐＨ低下性緩衝剤（ｐＨｌ
ｏｗｅｒｉｎｇ　ｂｕｆｆｅｒ　ａｇｅｎｔ）を含有し
、補強剤を含むこともできる賦活剤を添加すると、自己
硬化性（ｓｅｌｆ−ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）ジオポリマー
マトリックス材料に転化するものである。反応中のジオ
ポリマー樹脂がゲル段階に達する前に、目的とする密度
まで空気を連行させて、即ち発泡させて、有機または無
機の粒状充填材、即ち「充填材粒子」と相互に混合する
ことができる。

ジオポリマー樹脂材料は本発明の本質的な部分であり、
充填材粒子を被覆し支持するのに十分な量が存在する必
要がある。このことは、特に改良ジオポリマー複合材料
の製造に有機充填材粒子を使用した場合には重要である
。これは、下記の理論に拘束されるものではないが、ジ
オポリマーマトリックス材料が充填材粒子を取り囲み、
たとえ外部の高温表面から熱が強力に伝わって内部の有
機粒子を溶融したり分解したりしても、ジオポリマーマ
トリックス材料によりその構造的一体性及び他の性能品
質を保持するためであると考えられる。従って、たとえ
改良ジオポリマー複合材料が発泡ポリスチレン（ＥＰＳ
）ビーズのような易燃性有機粒子を含んでいても、全体
としての耐火性が改善される。それ故、無機ジオポリマ
ーマトリックス材料は、本発明にしたがって有機繊維粒
子と結合すると、過度の表面燃焼、火炎の拡散、及び煙
の発生が防止され１寸法安定性を保持する。

ジオポリマー樹脂材料の特に好適な成分は水溶　　゛性
珪酸アルカリ金属塩である。珪酸ナトリウム、珪酸カリ
ウム及び珪酸リチウムが商業的に製造されており、これ
らの任意の一種を固体、水和又は無水形状で用いること
ができる。

本発明の具体的好適実施態様では、市販の可溶性珪酸ナ
トリウムを使用する。この実施態様の場合、ジオポリマ
ー樹脂の配合の間に水を加えるが、最終的に硬化したマ
トリックス材料では生じる可能性のあるプロセス水は全
て失われている。市販の珪酸ナトリウム溶液は密度が約
４１°ボーメ（１，４ｇ／ｃｃ）で、この種の材料のシ
リカ：アルカリ重量比は約３．２２である。経済的見地
からはシリカの比が高い方が好ましい。適用可能な範囲
は１．６〜４．５であり、この範囲で任意の割合を用い
ることができるが、アルカリ性の高い珪酸塩については
ゲル化時間、緩衝剤添加などを適度に調整する必要があ
る。

なお、上記珪酸アルカリ金属塩の使用量は、１５〜６６
重量％とすることができる。

従って、ジオポリマー樹脂材料の成分は主に無機である
。発泡性ジオポリマー樹脂中には少量の有機界面活性剤
が存在するが、これはゲル化の前に充填材粒子を湿潤さ
せるものである。

ジオポリマー樹脂の他の重要な成分は増粘剤（ｔｈｉｃ
ｋｎｅｒ）である。本発明で使用する増粘剤はいわゆる
「核形成部位（ｎｕｃｌｅａｔｉｏｎ　５ｉｔｅ）４物
質である。本発明では３種の物質が増粘剤として使用し
得、そのそれぞれが最終的な硬化したジオポリマーマト
リックス材料にわずかに異なった特性を付与する。本発
明の好適実施態様では、カオリン、チャイナクレー又は
ポーサリンクレーと一般に称される水利珪酸アルミニウ
ムクレー鉱物（ｈｙｄｒｏｕｓａｌｕｍｉｎｕｍ　５ｉ
ｌｉｃａｔｅ　ｃｌａｙ　ｍ１ｎｅｒａｌ　ｇｒｏｕｐ
）群から選ばれた一種の増粘剤を含有する。端部が帯電
した（ｗｉｔｈ　ｔｈｅｉｒ　ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ　
ｅｄｇｅ　ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒｇｅ）カオリ
ンの板晶（ｔｈｅ　ｌａｍｅｌｌａ　ｐｌａｔｅｓ　ｏ
ｆｔｈｅ　ｋａｏｌｉｎ）は、珪酸塩の成長の核形成部
位として代表的である。

他の珪酸アルミニウムクレー、即ち中位添加性（ｉｎｔ
ｅｒｃａｌａｔｉｎｇ）でも発泡性でもないいずれのク
レー、例えばハロイサイト、イライト及びアタプルジャ
イト（ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ）も用いることができる
、吸水性クレー（ｗａｔｅｒ　ａｂｓｏｒｂｉｎｇ　ｃ
ｌａｙｓ）、例えばベントナイト及びモンモリロナイト
を適度な量で用いて急速なゲル化を促進することもでき
るが、これらは通常望ましくない物理特性を有するジオ
ポリマーマトリックス材料を生成する。

三種めの増結剤はフライアッシュで、これを用いると優
れた結果が得られることが多い。石炭たき発電所のフラ
イアッシュは珪酸アルミニウム含量が高く、比表面積が
大きいこととあいまって残存電荷を集める能力があるの
で、カオリンの代用品として良好である。実験的データ
ではフライアッシュはカオリンより高い融点を有するジ
オポリマーマトリックス材料を生成する。カオリンの代
わりにウオラストナイトを用いると更に高い融点のジオ
ポリマーマトリックス材料が得られるが、ウオラストナ
イトを用いた硬化したジオポリマーマトリックスは、カ
オリン又はフライアッシュを用いたマトリックス材料よ
り密度が高くなる傾向がある。

増結剤の量は、１度発泡したジオポリマー樹脂がつぶれ
るのを防止するために重要であり、本発明では、例えば
２８重量％以下、より好適には１〜２８重量％の増粘剤
を含有させることができる。

カオリナイト増粘剤とウオラストナイト補強剤とをそれ
ぞれ含有する本発明の具体的実施態様では、結晶学的研
究によると、カオリナイトの板晶（ラメラ）が珪酸塩生
地により結合されたマトリックス中に均一に分散して存
在することがわかる。

分解能が不十分で、ウオラストナイト（長期（ｌｏｎｇ
−ｔｅｒｍ）補強剤）の分布は不明確であったが、ウオ
ラストナイトは一般に珪酸ナトリウムに不溶で、ガラス
と融着し易い。従ってウオラストナイトが付加的に融合
／重合することによってジオポリマーマトリックス中で
長期間の補強が成立すると推測することができる。マト
リックスの細隙孔には可溶性の塩が存在するかも知れず
、球状の気泡空隙表面にはおそらく水が蒸発した結果堆
積した界面活性剤が残っていると思われる。

本発明のジオポリマー樹脂は、他の無機セメント及び接
着剤とは異なり、周囲温度及び圧力で複雑な一連の化学
反応を経て固まり、硬化して化学水を含まない不溶性ジ
オポリマーマトリックス材料を形成する。水分が保持さ
れることがあってもそれはマトリックスが多孔性だから
であり、化学結合又は水和水のためではない。この反応
は無視し得るエネルギーしか放出せずに進行し、即ち低
発熱反応であるにもかかわらず不可逆的であると考えら
れる。改良ジオポリマー組成物は混合後１時間以内に剛
固となり、添加物質の吸湿性及び湿潤密度に応じ一晩で
最終密度の１０％の範囲内に硬化する。高密度複合材料
は水をもっとゆっくり失い、吸湿性添加物質が水分を放
出することはない。この反応はそのマトリックス相の固
化性及び強さが乾燥空気や高温に依拠することなく発現
し、たとえジオポリマー樹脂を水に浸してもゲル化及び
凝固過程が継続する。

本発明の複合材料を得るための他の重要な成分は界面活
性剤である。本発明では発泡を促進するために界面活性
剤を使用することができるが、高密度ジオポリマー複合
材料が要求される場合には発泡の必要がないこともある
。発泡が要求されるか否かにかかわりなく、界面活性剤
は有機充填材粒子を湿潤させることによって結合を促進
するための必須の成分である。界面活性剤は、ジオポリ
マー樹脂とプラスチック発泡体又は繊維材料、即ち充填
材粒子との間の界面に界面湿潤が生じる量で存在する必
要がある。適切な界面活性剤は有機物質を十分に「湿潤
」させるもので、このような結合を促進する限り、親水
性部分と疎水性部分を有するアニオン界面活性剤を好ま
しく使用することができる。好適な界面活性剤はラウリ
ル硫酸ナトリウムである。

ジオポリマー樹脂の活性化は本発明の改良ジオポリマー
複合材料を得る上で必須の工程である。

活性化過程ではジオポリマー樹脂と化学的に相溶性のあ
る賦活剤を用いる必要がある。ジオポリマー樹脂が珪酸
塩結合剤を含有する場合は、好適な賦活剤はｐＨ低下性
でゆっくり溶解する緩衝剤（ｐＨ−１ｏｗｅｒｉｎｇ、
　ｓｌｏｗｌｙ　ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇ、　ｂｕｆｆｅ
ｒａｇｅｎｔ　）例えば珪弗化ナトリウムである。他の
添前側、例えばウオラストナイトの形態のメタ珪酸カル
シウムも収縮を制御し、ジオポリマーマトリックス材料
の長時間にわたる補強を促進するために含有させること
が好ましい。

ジオポリマー樹脂に添加される充填材粒子は、改良ジオ
ポリマー複合材料に各種の巨視的な（ｍａｃｒｏｓｃｏ
ｐｉｃ　）物理的特性及び熱的特性を付与する。例えば
、有機粒子は無機粒子より一般に各種の「有効な」熱的
及び物理的特性を付与する。

本発明の一具体的実施態様では、充填材としてＥＰＳビ
ーズを含有し、ＥＰＳビーズをジオポリマー樹脂に添加
することにより、低密度断熱複合材料を得ることができ
る。組成物を適当な厚みのボード又はパネルに注型する
と、この種の材料はそれ自体耐火熱障壁（ｉｔｓ　ｏｗ
ｎ　ｆｉｒｅ　５ａｆｅ　ｔｈｅｒｍａｌｂａｒｒｉｅ
ｒ）の役目を果たす。防火試験で調べたところ、表面温
度が上昇すると若干量のＥＰＳが本発明のジオポリマー
マトリックス中でゆっくり燃焼したり気化したり溶融し
たりするとしても、残りのＥＰＳ材料は硬化したマトリ
ックス構造がそれ自体耐火熱障壁として作用するため火
炎への暴露に対し抵抗する。はとんど溶融、流れが生じ
ず、高温溶融プール中でＥＰＳが濃縮することもないの
で、この材料は通常の大型ボード及び外部シールドパネ
ルにみられる火災の危険を伴わない。

本発明で有用な他の有機粒子は、ポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）のチョツプドステーブルファイバーで
ある。ＰＥＴの燃焼熱は約９，６００ｂｔｕ　／ポンド
であるので、硬化ジオポリマーマトリックス材料１ポン
ド当たり１／３ポンドを超えるＰＥＴを用いることがで
き、それでもなお限界（ｌｉｍｉｔｅｄ）可燃性につい
ての判定基準を満たすことができる。アメリカ防火協会
基準（ＮａｔｉｏｎａｌＦｉｒｅ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏ
ｎ　Ａｓ５ｏｃｉａｔｉｏｎ　５ｔａｎｄａｒｄ）　２
２０は燃焼性を半量的に定義している。例えば「限界可
燃性」を有する材料は保有燃焼熱が材料１ポンド当たり
３　＋　５００　ｂｔａ以下で、ＡＳＴＭ　Ｅ−８４の
「建築材料の表面燃焼特性」にしたがって試験すると２
５以下の延焼性等級を示す。煙の発生についての等級は
直接的には規定されていないが、２５以下の等級である
ことからこの材料は不燃性無機材料、例えば珪酸カルシ
ウムボードと同じ等級に入る。ＰＥＴ充填材粒子を短繊
維又は積層ブランケットの形態で含有する本発明の材料
は「限界可燃性」についての３種の判定基準の全てを達
成した。ＥＰＳ材料を用いた改良ジオポリマー複合材料
はＡＳＴＭ　　Ｅ−８４に従って試験していないが、Ｅ
ＰＳ材料は品質的にはＰＥＴ組成物と同様の性能を有す
ることが観察されており、従って量的等級も同様になる
と予想される。

なお１本発明において、「粒子」という用語は、例えば
ビーズ、繊維、及びブランケットといった種々の寸法及
び形状の粒子を包含するものである。

粒子の寸法は最終的な改良ジオポリマー複合材料の強さ
、熱伝導性、吸音性などを最適とするように選定するこ
とができる。また、粒子の寸法は発泡ジオポリマー樹脂
への分散にも影響を及ぼすことがあり、粒子の合計表面
積は発泡ジオポリマー樹脂材料の量と関連して重要であ
り、通常粒子と結合し５粒子を支持し、粒子に耐火性を
付与するのに十分なジオポリマー樹脂が存在する必要が
ある。従って、粒子の寸法及び硬化したマトリックス材
料の所望の巨視的な熱物理的特性に応じて、各種の量の
ジオポリマー樹脂を使用することができる。

本発明において、ジオポリマー樹脂を製造するための重
要な点は水の添加量である。場合によっては、例えば水
を更に加えて他の成分の可動性を上昇させ、粘度を低下
させて発泡及び空気連行を促進する必要がある。しかし
水の添加量が多すぎると、珪酸塩がただちにゲル化／沈
殿したり、アルカリ珪酸塩の分解点まで希釈してしまう
のを促進することになる。従って１本発明の具体的実施
例では、発泡性ジオポリマー樹脂の約１５％以下が添加
した水である懸濁液を用いることが好ましい。

本発明のジオポリマー樹脂の重要な成分は、懸濁液のｐ
Ｈを低下させゲル化を可能とするアルカリ土類金属の塩
化物又は他の緩衝剤である。この場合、特に限定される
ものではないが、ゲル化の間の可溶性珪酸塩の結合機構
はジオポリマー樹脂のｐＨに甚しく影響されると考えら
れる。従って、本発明ではｐＨの比較的小さな変化が大
きな影響を及ぼし得るもので、塩化マグネシウムもしく
は塩化カルシウム又はこの２種の混合物を水に有効量、
好ましくは０．４３重量以下、より好ましくは０．１〜
０．４３重量％加えて、溶液を緩衝し分解を防止するこ
とが好ましい。アルカリ金属塩、例えば塩化ナトリウム
塩は急激なゲル化を促進することがあるので、通常添加
しない。

硬化マトリックス材料が目的とする特性を有するために
は、ゲル化の前の発泡ジオポリマー樹脂成分の割合の範
囲が重要である。最終的な硬化密度を１０〜４０ポンド
／立方フィート（０，１６〜０．６４ｇ／ａＩ）の範囲
とするには、発泡ジオポリマー樹脂のゲル化前の湿潤重
量％を以下の範囲とするのが好適であるが、これに制限
されるものではない。

珪酸ナトリウム−１５〜６６％、ウオラストナイト補強
剤−６，４〜５８％、珪弗化ナトリウム賦活剤−２，８
〜１２．９％、ラウリル硫酸ナトリウム界面活性剤−０
，１２〜２％、塩化マグネシウム緩衝剤−０，４３％以
下、水−１５％以下、カオリン増粘剤−２８％以下。

本発明の複合材料を製造する場合、まず第−及び第二混
合物を製造することによって行なうことができる。

第一混合物は、アルカリ土類金属の塩化物及びアニオン
界面活性剤を水に溶解することによって製造することが
できる。この場合、充填材粒子の表面をジオポリマー樹
脂で湿潤させることができるよう、十分な量の界面活性
剤を添加する。

第二混合物は、増粘剤、例えばカオリン、ウオラストナ
イト又はフライアッシュを珪酸ナトリウム溶液に懸濁さ
せることによって製造することができる。次に、第一混
合物と第二懸濁液とを一緒にして、混合し、発泡性ジオ
ポリマー樹脂を形成する。この時点で、添加物質である
充填材粒子の添加に先立ってジオポリマー樹脂に目的と
する密度まで空気を連行させる。全ての成分が適切に混
合、分散されたら、ジオポリマー樹脂を活性化し、ゲル
化及び硬化を開始して、マトリックス材料を生成する。

このように、改良ジオポリマー複合材料の製造方法は、
ジオポリマー樹脂中の珪酸塩を活性化して、充填材粒子
を封入し支持するジオポリマーマトリックス材料を得る
ための自己硬化性組成物を形成する工程を有する。この
場合、好適な活性化剤は珪弗化ナトリウムである。

上述の手順をわずかに変更すると、融点が更に相当高い
硬化ジオポリマーマトリックス材料が生成する。例えば
、発泡ジオポリマー樹脂中でカオリンの代わりにフライ
アッシュを用いると、密度が約２０ポンド／立方フィー
ト（０，３２ｇ／ａＩ？）で融点が２０５０’Ｆ　（１
１２１℃）以上の発泡マトリックス材料が生成する。

本発明は広義には耐火性複合材料の製造方法に関するも
のであるが、耐火性は本発明の多数の顕著な特性の一つ
に過ぎず、通常添加した充填材材料の種類及び量に応じ
て一連の広範な他の巨視的特性が得られる。例えば、繊
維を添加して強さ特性又は吸音特性を高めたり、合成布
を積層して構造的剛性、引張強さ及び耐突起貫通性を高
めたり、発泡プラスチックビーズを添加して有効熱伝導
率を低下させたりすることができる。特に各種の有機／
無機充填材粒子を組み合わせることにより、本発明の改
良ジオポリマー複合材料は広範なさらなる相乗作用を実
現することができる。

通常、低密度の改良ジオポリマー複合材料が好まれるが
、常に低密度を達成する必要はない。また１組成物の全
体としての密度は、結合剤と粒子の重量比に関連した設
計基準にすぎない。例えば、限界可燃性を有する硬化組
成物を得る場合、硬化ジオポリマーマトリックス中の有
機材料の重量割合は、３　＋　５００　ｂｔｕを有機材
料の燃焼熱（ｂｔｕ／ポンド）で除したものより少ない
ように設計し得る。

本発明は特許請求の範囲によって定義される。

本発明が更に明瞭に理解できるように、以下の実施例で
本発明の種々の製法依存的（ｐｒｏｃｅｓｓ−ｄｅｐｅ
ｎｄｅｎｔ）　Ｉｊｉ点を説明するが、本発明はこれら
の実施例によって限定されるものではない。

＝　　　１　ジオポリマー樹　の組ルゝこの実施例では
、８０クオートの混合ボールとワイヤービータ−櫂を取
付けたホバート（Ｈｏｂａｒｔ）モデル孔−８００ミキ
サーを使用して、ジオポリマー樹脂配合物を製造する。

このミキサーの基本的特徴としては、遊星歯車伝動装置
及び四段変速速度調整装置（速度１から速度４まで）を
有することである６代表的混合過程は以下の通りである
。

第１工程では、７〜１３ポンド（約３．１７５〜５．８
９７ｋｇ）の英国カオリンをＳｉｎ、　：　Ｎａ、０の
重量比が３．２２の珪酸ナトリウム溶液２ｏ〜４０ボン
ド（約９．０７２〜１８．１４４ｋｇ）　ニ加え、速度
１で約１分間混合する。カオリンが湿潤したらミキサー
の速度を速度２に約３分間上昇し、更に速度３で７分間
混合した後、初期配合過程を完了する。

第２工程では、まず９０〜１６０ｇのフレーク状ＭｇＣ
ら・６Ｈ２０を７〜１３ポンド（約３．１７５〜５．８
９７ｋｇ）の水道水に室温（ａｍｂｉｅｎｔ　ｔｅ＋ｌ
＋ｐｅｒａｔｕｒｅ）で溶解する。更に６０〜１００ｇ
の乾燥形状のラウリル硫酸ナトリウムＣＨ，（ＣＨ２）
１１０　Ｓ　０３Ｎａをかきまぜながら溶液に入れる。

ときどきかきまぜながら５分間溶解するのが、塩化マグ
ネシウムを溶解し、発泡フロスを生成する上で適当であ
る。

第２工程の界面活性剤／塩溶液を第１工程の珪酸ナトリ
ウム及びカオリン懸濁液に加えて発泡性ジオポリマー樹
脂を形成する。混合の間に空気を連行するとフロスが生
じるが、その密度は時間及び混合パラメータの関数とし
て低下する。ホバートミキサーの速度３で４５５分間混
すると５発泡ジオポリマー樹脂の密度は約０．８ｇ／ｃ
ｃとなる。

発泡ジオポリマー樹脂は数時間は比較的安定であるが、
−晩保存すると大きな表面のフロスの泡が分離すること
があり、この場合残部の発泡懸濁液の密度は約０．９ｇ
／ｃｃになる。なお、約３日が経過すると発泡ジオポリ
マーはつぶれて呼称密度（ｎｏｍｉｎａｌ　ｄｅｎｓｉ
ｔｙ）が約１．４２ｇ／ｃｃとなり、分離が生じはじめ
る。

２　ジオポリマー　　の　１ この実施例はジオポリマー樹脂の熟成の重要性を例示す
る。

第１図は新たに製造したジオポリマー樹脂と、熟成した
ジオポリマー樹脂の発泡後の密度を比較したものである
。第１図からは、熟成によって、混合時間及び速度パラ
メータに関してより良好な挙動の量的発泡関係が促進さ
れることがわかる。

なお、第１図の値は、等量の発泡性ジオポリマー樹脂を
用いて同じ混合速度で測定したものである。

熟成（エージング）はアニオン界面活性剤を濃厚で高密
度の未活性状態にある液状プレミックス中に拡散させる
作用があると思われる。このプレミックスは、珪弗化物
賦活剤又は他のｐＨ低下緩衝剤を含まない種々の配合組
成とすることができる。典型的なプレミックスは、実施
例１に示したように、可溶性アルカリ珪酸塩、アルカリ
土類塩化物、界面活性剤を十分な濃度で含むものであり
、これは調製直後のフレッシュ状態では第１図に示した
ような挙動、即ち第１図中上側の点線で示したような挙
動を示す。同じ混合物を一夜１８〜２４時間二一ジング
すると、第１図中下側の実線で示したような挙動を示す
。

混合時間は１時間以内とすることができるが、調製直後
のフレッシュ状態のものは１時間以下の混合時間でプレ
ミックスの発泡密度を０．６ｇ／ａ以下にすることがで
きない。従って、より低粘度の発泡材料を得るため熟成
が必要である。

なお、珪弗化物賦活剤及びウオラストナイト又は他の増
粘剤（ｔｈｉｃｋｎｅｒ　）並びに複合分散相粒子の十
分量の添加は、通常プレミックスを要求する最終密度に
相応するように所望の予め算定した値に発泡させた後に
行なわれる。従って１種々の添加物のプレミックス粘度
並びに最終的には最後の湿潤及び乾燥密度に対する効果
を予め決定することが必要である。

３　ジオポリマー　　の′へパラメータこの実施例は混
合パラメータの重要性を示すものである。

通常の観察によれば、ジオポリマー樹脂の攪拌は速度設
定３及び４で開始するのが非常に望ましいにの場合、密
度の極めて低い発泡ジオポリマ−樹脂はミキサーを速度
４に設定したのでは製造できないが、ミキサーの速度を
３とすると最適な低密度発泡ジオポリマー樹脂を得るこ
とができる。

一般にビータの先端速度が１０００フィート／分を超え
ると発泡体の気泡構造がこわれやすいことが確認されて
いる。

このように、高い剪断混合条件では一般に発泡体の気泡
構造が破壊される傾向がある。このため。

粗大な凝集体の添加後は、混合を極めて短時間に極めて
低い混合速度で行なうことが好ましい。また、大表面積
の微粉が分散しているような複合材料は、低速の混合及
び配合という制約下では完全に湿潤させることができず
、従って、微粉成分は発泡期間の開始時に添加し、それ
相当に混合することが好ましい。

撹拌条件は種々の複雑なパラメータに依存し、例えば混
合ブレードの幾何学的形状、界面活性剤の量、混合温度
、発泡体へのエネルギー交換速度などに依存する。通常
では、ブレード速度が１０００フィート／分（５０８ａ
ｍ／５ｅｅ）以上であると発泡バブルを破壊しはじめ、
非常に小さいセルサイズのみがこのような先端（チップ
）速度で残る。ガスを注入する連続的な発泡システムで
は、ブレード速度は若干増加し得るが、この場合でも１
５０ｏフイ一ト／分が最高である。しかし、勿論、ブレ
ード速度はこれに制限されるものではない。撹拌の回転
周波数はミキサーの先端速度よりは重要でない。ビータ
−、パドル及びピンの回転周波数は４．５〜１８００ｒ
ｐｍとすることができる。全発泡／混合エネルギーは発
泡体の表面エネルギーに関係し、低密度の非常に小さな
セルサイズの発泡体を得る場合に最大のエネルギー人力
、即ち先端速度と混合時間に直接比例するパラメーター
、を必要とする。

この実施例は、発泡性ジオポリマー樹脂の活性化及びゲ
ル化を説明する１本発明に従って製造した実施例１のジ
オポリマー樹脂は以下の特性を示す。

未発泡状態での密度１．４ｇ／ｃｃ；通常の周囲温度で
の粘度約１００センチポイズ；ｐＨ約１１．３゜ なお、Ｐ　Ｈを密度、粘度は賦活剤、増粘剤、他の添加
剤により変わる。混合条件も複合材料の嵩比重を変える
。

珪弗化ナトリウム賦活剤はジオポリマー樹脂にゆっくり
溶解してそのｐＨを下げる。ｐＨが約１１．１〜１１．
２の値に達すると、ジオポリマー樹脂内の通常は電気的
に負の反発的電界が崩壊してコロイド状珪酸塩懸濁液の
ゲル化が始まる。賦活剤の添加後３０〜４５分以内には
ジオポリマー樹脂は液体としての挙動が停止する。この
時点で熟成したゲル化が生じており、そしてジオポリマ
ーマトリックス材料は更に３０〜４５分間にわたってゼ
リー状又はゴム状の性質をプロセス水の材料からの分離
によって示される凝固が生じるまで示す。反応は発熱が
無視し得る状態で、検出可能な熱の放出を伴わずに進行
し、嵩密度が約０．９ｇ　／　ｃｃに達するまで、水を
失うことによって硬化する。サイクル全体で極めてわず
かな程度しか収縮が生じず、硬化しても重量に有意な変
化が生じないことは、ジオポリマーマトリックス材料か
ら当初からの水が全て失われたことを示す。プロセス水
が失われたことは、最終的なジオポリマー材料が多孔性
であるということを示す。

５　ジオポリマー　胛の この実施例は、いかにして実施例１のジオポリマー樹脂
を化学的に変性して種々の肉眼的な物理的特性を備えた
改良ジオポリマー複合材料を製造することができるかを
示す。

例えば、リレー鋼（ｒｅｌａｙ　５ｔｅｅｌ）粉末又は
フェライト粒子をジオポリマー樹脂に分散して鋳造可能
な高透磁率の耐火性材料を製造する場合には、第２工程
の溶液に２重量％のクロム酸カルシウムを添加するだけ
で分散相成分の長期腐食が防止される。同様に、第１工
程の想濁液に１〜５重量％のアセチレンブラックを添加
することによってジオポリマー樹脂の導電性を変化させ
ることができ、これらの変性ジオポリマー樹脂は、ＥＰ
Ｓビーズまたは他の非導電性「スペーサ」粒子の「球状
稠密」分散物と組合せることにより、低温の「網状発泡
体」マイクロ波吸収体と電磁的には同等な高温材料を生
成する。基本的には、この種の化学的変性が可能なのは
、実施例１の第１工程の懸濁液又は第２工程の溶液に大
きな割合の水が含有されることによるものである。

例６　　　　　　　の　　・ この実施例では、実施例１のジオポリマー樹脂と化学的
に適合し、従って改良ジオポリマー材料の分散相成分と
なり得る原料を例示する。これらの原料を以下にカテゴ
リー別に示す。

！ＬＪＬｕ（ｗａｓｔｅ　ｍａｔｅｒｉａｌｌ）フライ
アッシュ、スラッジ、スラグ、コンフェテ漁（ｃｏｎｆ
ｅｔｔｉ）　、もみがら、バガス（ｂａｇａｓｓｅ）　
、おが屑など 人４　　（ｖｏｌｃａｎｉｃ　ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ）
発泡パーライト、軽石、スコリア（ｓｃｏｒｉａ）及び
黒曜石（ｏｂｓｉｄｉａｎ　） 族１灸迄生 発泡雲母（バーミキュライト）、硼珪酸塩。

クレー、金属酸化物など ｌ菫立立五藍 珪藻土、貝殻、珊瑚、排出物、大麻繊維などｌ道襄ムた
え１狂 シリカ微小球、鉱物繊維及びマット、チョツプド／編成
ガラス繊維、金属ウール、削り屑及び合成微小球、繊維
又はマット これらの原料から製造された改良ジオポリマー複合材料
は通常以下の特性を示す。

低い可燃性；高い融点（セラミック及び耐火物に類似）
；低い熱伝導性及び導電性；高い吸音性；低い毒性；低
い水への溶解度；適度な耐酸／塩井性；防黴性、防腐性
及び防虫性；赤外線、紫外線、中性子線、及び荷電粒子
線に対する不感受性。

・　　７　　゛　′ この実施例は、ジオポリマー樹脂及びこれに添加される
原料添加物質から改良ジオポリマー複合材料を製造する
にあたって採用される種々の方法を示す。

一般に、最終的な硬化生成物についての高温性能の規格
によって未硬化時の密度、粘度などが決まる。次にこれ
らのパラメータによって以下のような製造方法の区別が
決まる。

′シこ 段プレス、ローラーなどを用いた圧縮成形、ペースト 彫刻、射出、又は圧縮。

放生スｊ沃二 注型又は吹付。

従って、改良ジオポリマー複合材料を製造するための方
法は、要求される製造速度に応じて単一ユニットの人手
による混合及び非熟練労働による注型から、連続ミキサ
ーベルトなどを備えた完全に自動化された生産ラインま
での多岐にわたっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熟成したジオポリマー樹脂と新たに混合調製
したジオポリマー樹脂を発泡させた場合の密度を混合時
間に対して示したグラフである。 第１図 錆Ｐｆ　（分）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、（ａ）必要に応じて化学的変性を加えることのでき
   る種々の無機水性珪質ジオポリマー樹脂、 （ｂ）添加物質である分散相の有機／無機粒子を湿潤さ
   せることのできるアニオン界面活性剤、 （ｃ）混合及び発泡パラメータの関数であるジオポリマ
   ー樹脂中に連行された空気、 （ｄ）硬化した発泡マトリックス材料が添加物質である
   分散相の有機／無機粒子に対して適切な構造的支持と熱
   障壁保護を行なうのに十分なジオポリマー樹脂量、 （ｅ）ジオポリマー樹脂に複雑な一連のゲル化及び凝固
   反応を与えて、自硬性で高融点であり、周囲温度及び圧
   力で硬化するマトリックス材料を生成させる賦活剤、 （ｆ）ジオポリマーマトリックス材料と結合することに
   より、広い温度範囲でバルクコア材料の巨視的な熱物理
   学的パラメータを、予め規定した性能レベルを達成すべ
   く設計できるよう、その個々の形状、寸法及び物理的特
   性を特に選択した繊維及び粉末、及び （ｇ）ジオポリマー結合材料と結合することにより、広
   い温度範囲で積層コア材料の巨視的な構造的特性を規定
   値内でコントロールし得るよう、個々の規格、即ちデニ
   ール、織り、厚さなどを選択した編成またはステッチド
   多層積層シート を含有する、密度がコントロールされ、高融点でセラミ
   ック様のマトリックス相が添加剤である有機／無機粒子
   分散相と結合することができる改良ジオポリマー複合材
   料。 ２、（ａ）無機成分からなるジオポリマー樹脂を （ｂ）このジオポリマー樹脂に添加物質である分散相の
   有機／無機粒子を湿潤させ、接着及び結合を促進させる
   ことのできる有機界面活性剤材料と配合し、 （ｃ）機械的発泡及び空気連行工程の前又は後に分散相
   となる有機／無機粒子を添加し、（ｄ）ゲル化、凝固及
   び硬化を開始させるｐＨ低下性の賦活剤を添加すること
   によってジオポリマー樹脂を活性化する方法によって製
   造された改良ジオポリマー複合材料。 ３、発泡性ジオポリマー樹脂、乾燥粉末賦活剤、及び粒
   状有機／無機添加物質からなり、（ａ）発泡性ジオポリ
   マー樹脂は珪酸アルカリ金属塩、塩化アルカリ土類金属
   塩、アルミノ珪酸塩核形成部位／増粘剤、及びプラスチ
   ックを湿潤させることのできるアニオン界面活性剤を含
   有し、 （ｂ）賦活剤はｐＨ低下性珪弗化ナトリウム緩衝剤及び
   長期間不溶性の補強剤を含有し、（ｃ）発泡性ジオポリ
   マー樹脂が粒状有機／無機添加物質を適度に湿潤させる
   のに十分な量存在する 改良ジオポリマー組成物。 ４、ウォラストナイト、フライアッシュ又はカオリナイ
   トよりなる群から選ばれた硬化収縮を制御する不溶性の
   核形成部位／増粘剤を含有し、 （ａ）塩化アルカリ土類金属塩及びアニオン界面活性剤
   を水に溶解して溶液を形成し、 （ｂ）得られた溶液を可溶性珪酸アルカリ金属塩とアル
   ミノ珪酸塩クレー、メタ珪酸カルシウム、又はフライア
   ッシュ増粘剤との懸濁液と混合し、 （ｃ）得られたジオポリマー樹脂のｐＨを適当な賦活剤
   で低下させてゲル化及び凝固を開始させ、 （ｄ）ゲル化の生じる前に、上記ジオポリマー樹脂に周
   囲温度及び圧力で硬化する最終マトリックス材料の密度
   を低減させるために十分な量の空気を連行する 工程よりなる方法によって製造した改良ジオポリマー複
   合材料。 ５、（ａ）有効量の分散相となる有機／無機充填材粒子
   を、珪酸アルカリ金属塩例えばケイ酸ナトリウム、カリ
   ウム又はリチウム、塩化アルカリ土類金属塩例えば塩化
   マグネシウム及び／又はカルシウム、及びアルミネート
   又はシリケート含有増粘剤例えばカオリン、ウオラスト
   ナイト又はフライアッシュ、及び水からなるジオポリマ
   ー樹脂と混合し、 （ｂ）ジオポリマー樹脂によって添加物質である分散相
   粒子を湿潤させ、安定した空気連行を支持するため、得
   られた混合物に十分な量のアニオン界面活性剤を加え、 （ｃ）ジオポリマー樹脂及び有機／無機分散相添加粒子
   内に空気を連行して所望の低密度発泡を促進し、 （ｄ）ジオポリマー樹脂の珪酸塩を活性化して、添加物
   質である分散相の有機／無機粒子を封入し支持する一方
   、有機粒子に対し熱障壁保護を与える自硬性の周囲温度
   及び圧力で硬化する高融点のマトリックス材料を形成す
   る ことからなる改良ジオポリマー複合材料及び製法。 ６、発泡ジオポリマーマトリックスと、体積で８０％以
   下である種々の量の分散相の有機粒子とからなり、組成
   物が、 （ａ）珪酸ナトリウム及びアルミノ珪酸塩増粘剤の懸濁
   液からジオポリマー樹脂を製造し、 （ｂ）アニオン界面活性剤を塩化マグネシウム及び／又
   は塩化カルシウムと水との混合物に所望の発泡及び分散
   相の有機／無機粒子をジオポリマー樹脂によって湿潤す
   るのを促進する量で添加し、 （ｃ）ジオポリマー樹脂を空気連行を助長するために熟
   成し、 （ｄ）発泡ポリスチレンビーズ及び／又はポリエステル
   繊維粒子との分散相の組み合わせを添加し、所望の密度
   になるまでブレンドし、 （ｅ）ジオポリマー樹脂を珪弗化ナトリウムで活性化し
   て、予め規定した密度の自己硬化性で周囲硬化する高融
   点の発泡マトリックス材料を形成することによって形成
   される、硬化後の密度が１２ポンド／立方フィート（０
   ．１９ｇ／ｃｍ＾３）以下の範囲である、耐火性の改良
   ジオポリマー複合材料。