JPH03199138A - 金属ファイバー入ガラス質多泡体 - 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〕 本発明は建築材料に適用されるガラス質多泡体に関し、
特にステンレスファイバーを分散して含有し、耐熱性や
機械的強度等を向上させたガラス質多泡体に関するもの
である。

〔従来の技術とその問題点〕

特開昭６０−３６３８４号には発泡セラミック内に耐熱
繊維を混合、分散させてなるもので該耐熱繊維として金
属繊維を用いることが、また特開昭６３−３１９２３２
号は本出願人の出願にかかり、ガラス質多泡体に特定の
物性、寸法の金属線材を分散させることが開示されるよ
うに発泡セラミックス、ガラスに金属繊維を含有させ、
強度、脆性等を改善することは公知である。

前者においては金属繊維のサイズや物性等については言
及しておらず、側底本発明の目的効果を達威し得ない。

後者においてはステンレススチール線材を含有せしめる
ことを開示したが、その長さ、太さが大きいためその分
周囲のガラス質物との熱膨張、収縮差が太き（なり、界
面部に歪、ひいては亀裂を生じ易く、相互の接着性を不
充分とし、また核部が外表面に露呈することによる耐吸
水性の劣化を起生ずる。また線材表面に凹凸を配するこ
とについて開示したが該凹凸にかかる比表面積は大きい
ものではなく、接続掛止作用も未だ不充分である。

本発明はさらに金属ファイバーの材質、寸法、外形等を
特定することによりガラス質多泡体の脆性、強度を改善
することは勿論、耐熱衝撃性、耐熱性をさらに向上させ
ることを目的とするものである。

〔発明の構成〕

本発明はガラス質多泡体中にステンレスファイバーを分
散して含有してなるもので、該ステンレスファイバーは
平均長さが１ないし３ｍｍ、平均換算直径２０ないし８
０μｍ、かつ表面凹凸を形成したものであり、ガラス質
多泡体中に３ないし１０ｗｔ＄含有してなること、好適
には金属ファイバーの長さｌ、平均換算直径２ｒ、比表
面積Ｓの関係においてＳ≧１．４（２／　１　＋２／ｒ
）を満足する表面凹凸を有する金属ファイバーを含有し
てなることからなる。

ガラス質多泡体は、その軽量、断熱特性に着目して建材
として利用する試みがあるが未だ問題点も多い。

たとえばガラス質多泡体を急激に加熱すると、断熱性を
有することによる多泡体内での著しい温度勾配の発生、
内蔵するガス成分の膨張、又は残留未発泡成分のガス化
等による崩壊を生ずる。この傾向は高気孔率で極めてか
さ比重の低い、例えばかさ比重０．５以下のものにおい
て著しい。

該低かさ比重のものは、低温域における断熱材としては
有用であるが数百℃以上の温度域においては破壊され易
い。

一方緻密で気孔率の殆どないガラスにおいても急加熱に
よって膨張し裏面や周辺部に歪を与え、気孔等による歪
を吸収、分散する余地なく破損を招き易く、勿論断熱効
果も小さい。

すなわちガラス質多泡体中にステンレスファイバーを含
有させ耐熱性等を向上させる前提として、そのかさ比重
が適度な範囲にあるのが望ましく、好ましくは通例の真
比重２．５程度のガラスにおいて０．６ないし１．５の
範囲とするのが良い。

ステンレスファイバーはガラス質物を接続、掛止し、ガ
ラス質物に亀裂が発生しようとするのを防ぎ、あるいは
亀裂が発生しても破断するのを防ぐ作用を有するが、ス
テンレスファイバーが余りに長いと、製造工程における
冷却時の該ファイバーの先端から他端にかけてのガラス
質物との熱収縮差が増大し、あるいは余りに太いと同様
にファイバー周囲におけるガラス質物を圧迫して核部に
クラックを与えたり、逆にファイバーとガラス質物間に
間隔を生し、補強効果を喪失したりするので好ましくな
く、平均長さ３ｍｍ以内、太さすなわち平均換算直径は
８０μｍ以下にする必要がある。

一方、ステンレスファイバーが余りに短いと補強効果を
発揮し得ず、効果を有効に発現させるためにはｌｎ＋ｍ
以上が必要である。ステンレスファイバーとガラス質物
との接触面積を大きくし、例えばステンレスファイバー
の充分細いものを用いることにより、補強効果を有効に
得ようとすることは当然想起されるところであるが、実
際にはガラス質多泡体の製造に際してステンレスファイ
バーは高温下でガラス質物の融液（例えばソーダライム
系のアルカリ液）と接触したり、■２０１ＣＯ２，０□
等の腐食性あるいは酸化性ガスと接触したりして表面よ
り侵され脆化し易い。したがって太さすなわち平均換算
直径は２０μｍ以上が必要である。

一定長さ、直径のステンレスファイバーのガラス質物か
らの引抜きの難易についてみれば、ファイバー表面に凹
凸のないストレートなものは比較的引抜きが容易である
。これはガラス質多泡体が外力、熱等を受けた場合、核
部のファイバーによる接続掛止作用が不充分であるため
崩壊を招き易いことを示すものである。それに比ベファ
イバー表面に凹凸を設けたものは格段と引抜強度が増大
することが明らかであった。

これはステンレスファイバーとガラス質物との化学的な
結合力に加え、あるいはそれ以上に両者の摩擦抵抗力が
影響していることを示すもので、ファイバー表面に凹凸
を形成することにより、接続掛止作用による補強効果が
発揮できる。

該表面凹凸を形成したステンレスファイバーはステンレ
ス棒等の塊状物を、切削具を振動させつつ切削してゆく
公知の方法により得られるもので、換算直径１０μｍ　
＝１５０　ａｍ　、長さ１ｍｍ〜１０ｍｍ弱の各種金属
ファイバーが市販されている。本発明者のＢＥＴ法によ
る測定によれば、それら（添付第１図中実線で示す）の
比表面積は破線で示すような換算直径２ｒ、長さｌの通
常ファイバーの理論比表面積、すなわち表面積／体積−
（２ｙｒｒｌ＋２πｒ　ｚ）／πｒ”ｊ２　（ｍｍ”／
ｍｍ３）　＝２／ｒ＋（２／　ｊ！　（１ｍｍ）に対し
１．２倍ないし２倍程度の範囲になり、その分表面凹凸
を有することになる。

本発明においては比表面積が前記理論比表面積２／ｒ＋
２／ｌに対し１．４倍以上になるような表面凹凸があれ
ば顕著な接続掛止作用が生じ、機械的強度や耐熱衝撃性
、耐熱性に著効を奏することが明らかとなった。

なお、ファイバー直径が２０μｍ未満の場合は前記ガラ
ス質物の融液や雰囲気に侵され易いことに加え、直径に
相応し、表面凹凸も細かくなり、補強材としての充分な
効果を得難くなる。

また、ファイバー長さ／直径の比すなわちアスペクト比
については特に限定しないが３０〜５０程度とするのが
適当である。

ステンレスファイバーのガラス質多泡体中での含有量は
２ｗｔ％〜１０ｗｔ％の範囲が好ましい。

２ｗｔ％より少ないと補強効果が不充分である。

一方１０ｗｔ％を超えると熱伝導率が上昇し断熱性を悪
化させ、かつ重量の増加、製造原価の上昇等の弊害を招
くので１０ｗｔ％以下とするのがよい。

このようにしてステンレスファイバーを分散し含有した
ガラス質多泡体は、既述したファイバーによるガラス質
物の接続掛止作用が発現し、機械的強度は勿論耐熱、耐
熱衝撃性において、格別な効果を示し、従来のステンレ
スファイバーを含有しないガラス質多泡体が３００〜４
００℃程度の急加熱において簡単に崩壊するの番こ対し
、５００℃を超える急加熱に充分耐えることができる。

本発明のステンレスファイバー人ガラス質多泡体を基本
に複合ガラス質多泡体を形成してもよい。

すなわち、ステンレスファイバー人ガラス質多泡体はス
テンレスファイバーがその表面Ｇこ露呈すると内、外装
、外壁材としての美観を損なう恐れがあるが、ファイバ
ーを隠蔽すべくその表面又は表裏面に例えば３ＩＩＩＩ
１１厚以下程度に薄くステンレスファイバーのないガラ
ス質多泡Ｎ’ｃ設けてもよい。

この場合前記ガラス質多泡層に耐熱、耐熱衝撃性を付与
する材料、例えばノ〈イロフイライト、ジルコン、コラ
ンダムで代表される粉粒状材や例えばウオラストナイト
、頁岩で代表される繊維状ないし葉片状材料を分散して
含有させるのがより好ましい。

さらにガラス質多泡層の上に表面平滑な緻密ガラス層を
施せば、ガラスの有する重厚感や、該緻密ガラス層を介
して発泡等に起因する波状を呈したガラス質多泡層が透
視されることによる美観が醸し出され、きわめて高級感
を呈するし、又急加熱等により緻密ガラス層が破損して
もガラス質多泡層に堅固に固着してｔｌｌるので崩落す
るようなこともない。

勿論、ステンレスファイバー人ガラス質多泡層上に、直
接緻密ガラス層を底形しても同様な効果を奏する。

なお、ステンレスファイバー人ガラス質多泡体自体に前
記した耐熱、耐熱衝撃性材料を分散して含有させておけ
ば、より耐熱、耐熱衝撃抵抗が向上できることは言うま
でもない。

ステンレスファイバー人ガラス質多泡体は以下の手順、
すなわち、粒径１００μｍ以下のガラス粉末と、所望の
かさ比重を得るべく適宜量添加した発泡剤との混合粒状
化物とステンレスファイバーとの混合物を、走行する上
下一対の無端耐熱ベルト間に投入し、加熱炉に導いて焼
成発泡させ、ベルト間で押圧形威し徐冷することにより
製造される。

なお、原材料の調合において、本発明におけるステンレ
スファイバーであれば、従来の粉体原料を扱うのと全く
同様に行え、ファイバーの絡みや偏在は全く認められな
い。

又、例えば前記ステンレスファイバー人ガラス質多泡層
とステンレスファイバーを含有しないガラス質多泡層、
あるいはさらに緻密ガラス層との複合積層体を製造する
場合は、耐熱ベルト間にステンレスファイバー人ガラス
質多泡層原料を投入し、その上にガラス粉末と発泡剤を
混合したガラス質多泡層原料、さらに緻密ガラス層用粒
状ガラス原料を投入、積層し、前記同様焼成、底形すれ
ばよい。

〔実施例〕

粒径１００μｍ以下のソーダ石灰系ガラス粉末に発泡剤
としての炭酸カルシウム微粉末を適宜量混合したものを
粒状化した粒径３１以下の原料に、各種ステンレスファ
イバーを適宜混合し調製原料を得た。該原料を上下一対
の走行する無端耐熱ベルト間に投入し、加熱炉に導いて
７５０℃〜９００℃の範囲内の温度で焼威し、かつ耐熱
ベルトで押圧して底形した後、徐冷し、切断してて適宜
ステンレスファイバーを含有した３０ｍｍ厚の板状ガラ
ス質多泡体を得た。

該ステンレスファイバー人ガラス質多泡体試料を以下の
試験に供した。

Ａ監凰愁敏簾 ２２ｃｍ角の試料を吊下し、第２図に示すように試料１
表面にガスバーナー２により複数ノズルから図中−・→
で示すように火炎を接触させて５分で核部が６００℃に
なるように加熱し、さらにこの温度に１５分保持し次い
で放冷した。該試料の亀裂又は破損の程度を観察し、微
細な亀裂が認められたもの（○：良好）、亀裂が大きく
深いもの（△：やや良）、亀裂が著しく又は破片が脱落
したもの（×二不良）の三ランクに区分した。

加熱冷却試験 ２０　Ｘ　１０ｃｍ角の試料を加熱槽中に８０℃に充分
保持し、次いで直ちに冷水中に投入した後取出し、前記
同様亀裂の程度を観察し、同様に三ランクに区分した。

更に試験前後の曲げ強度を測定した。

且監本抜簾 ２０　Ｘ　１０ｃｍ角の試料を２０℃の水中に浸漬して
２４時間放置し、その後取出して重量増加量を測定し、
体積換算による吸水率を求めた。

結果は第１表に示すように本発明の範囲のものはいずも
各試験において良好な結果を示し、また従来ガラス質多
泡体中にファイバーその他の夾雑物を混在したものは、
耐吸水性に劣るとみられていたが、そのような弊害も生
じないことが明らかであった。他方特開昭６３−３１９
２３２号に係る比較例３．４を含め、いずれの比較例に
おいても高温加熱または加熱冷却のいずれか、または両
方において劣り、また比較例１のファイバーを混在しな
いもの、および比較例５の微細ファイバーを混在したも
のを除き、耐吸水性において劣ることが明白である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明はガラス質多泡体に機械的
強度に加え耐熱、耐熱衝撃性、耐吸水性を付与したもの
であり、建築用内、外装材、外壁材等の耐熱建材として
好適であり、また原材料の調合操作に際しても従来粉体
原料を扱う場合と全く同様に行え、ファイバーの絡みも
なく、均一分散できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるステンレスファイバーの形状を
通常ファイバーと対比して示した斜視図、第２図は高温
加熱試験における試料とバーナーの位置関係を示した斜
視図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス質多泡体中にステンレスファイバーを分散
   して含有してなり、該ステンレスファイバーは平均長さ
   が１ないし３ｍｍ、平均換算直径が２０ないし８０μｍ
   、かつ表面凹凸を形成したものであり、ガラス質多泡体
   中に３ないし１０ｗｔ％含有してなることを特徴とする
   金属ファイバー入ガラス質多泡体。
2. （２）金属ファイバーの長さｌ、平均換算直径２ｒ、比
   表面積Ｓの関係においてＳ≧１．４（２／ｌ＋２／ｒ）
   を満足する表面凹凸を有する金属ファイバーを含有して
   なることを特徴とする請求項１記載の金属ファイバー入
   ガラス質多泡体。