JPH0433734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は主に建築物の内、外装材、外壁材等に
用いられる泡ガラスに関し、特に耐衝撃性や切削
加工性に優れた発泡層と皮殻層からなる泡ガラス
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来泡ガラスの発泡層に皮殻層を形成させるこ
とは知られている。特開昭50−123108号にはガラ
スあるいはセラミツクス発泡層とガラス質皮殻層
からなる泡ガラス、セラミツクスの製法に関し、
モールドの底に皮殻層を形成するためのガラス片
および該ガラス片間を満たすガラス微粉を敷きつ
め、その上に発泡層を形成すべき材料を充填し加
熱して泡ガラス、セラミツクスとなすことが開示
されている。

また、特開昭60−166239号には気孔率１〜
30vol％の皮殻層と気孔率70〜95vol％の多孔質層
を一体に接合し積層泡ガラスとなすこと、前記皮
殻層はガラス微粉を主体とする原料を造粒して島
状となし、一方ガラス微粉を主体とする他の原料
を粉末状のまま前記島状部分の間を充填するよう
にして形成させることが開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

概して皮殻層を形成させることにより、曲げや
引張り等の強度を増大させることができる。しか
し、前記公知技術において、前者は泡ガラス体を
分割、切断しようとするときは泡ガラス製造時に
予め切断予定ラインに沿つて皮殻層を除いておか
なければならない程緻密に皮殻層を形成させたも
のであり、後者は気孔率30vol％以下、すなわち
ガラスの真比重が2.5であるのに対し見掛比重が
1.75以上のやはり緻密な皮殻層を形成させたもの
である。

このように皮殻層を緻密にすることにより、剛
性には富むものの外部から局部的な衝撃を受けた
場合、該部に亀裂が発生するとともに亀裂はその
周囲部に発達し、時として泡ガラス全体の崩壊を
招く。

言うまでもなく切断加工性においても劣り、切
断過程で切断ラインを外れた亀裂を生じ易く、生
産歩留を著しく低下させる。

さらにこれら公知例では皮殻層を形成するうえ
で必須のものとしてガラス微粉を粉状のまま用
い、焼成に付しているが、かさ高の上記微粉をそ
のまま焼成するにおいては往々にして融着が不充
分な個所や空洞が生じ、それらは泡ガラス全体の
強度を低下せしめる。

本発明はこれらの問題点を解消した新規な泡ガ
ラスを提供することを目的とする。

〔問題を解決するための手段〕

本発明は発泡層とその少なくとも片面を覆うよ
り高かさ比重の皮殻層より一体的に形成され、該
皮殻層のかさ比重が0.8〜1.7、厚みが1.5〜20mmか
らなる泡ガラスを提供するものである。

本発明において発泡層の原料として粒径150μm
以下、真比重2.5前後の着色あるいは無色の通常
のガラス、たとえばソーダ石灰ガラス、ホウ珪酸
ガラス、アルミノ珪酸系ガラス等の微粉に石灰
石、苦灰石、カーボン等の発泡剤微粉末、さらに
無機顔料を加え、または加えずして混合、調製し
たものを用いる。これらはさらに水ガラス等の結
合剤を加え通例の造粒手段により粒径１／10mm〜
数mm程度に造粒する。

また、皮殻層の原料として前記同様のガラス粉
末に適宜必要に応じ無機顔料、発泡剤微粉末を添
加混合したものを用い、前記同様造粒する。

これら発泡層、皮殻層のかさ比重は発泡剤の種
類や量、ガラスの軟化温度、無機顔料の種類や
量、焼成条件等の選択により本発明の範囲内で適
宜調整し得る。

発泡層において非造粒原料を用いた場合、それ
は極めてかさ高で内に多量の混入空気を有するが
焼成工程において混入空気が残留、膨張すること
による粗泡、空洞の発生、皮殻層との界面が平坦
でなく波状となること、さらには発泡層が局所的
に皮殻層をつき抜けて表面に露呈する等の弊害が
あるが、造粒原料を用いることによりそのような
弊害は解消される。また、製品は非造粒原料を用
いた場合は連通気泡を形成する傾向が大きいが、
造粒原料を用いた場合殆どが独立気泡となり、た
めに耐吸水性、耐透水性は格段と向上する。

皮殻層において造粒原料を用いると前記と同様
な理由で非造粒原粒を用いた場合のような不均一
に焼結されることによる局部的に脆弱な個所が無
くなり、均質な皮殻層が形成され、既述した公知
例における不都合な点は解決される。

さらにこれら造粒原料は流動性に富むため後工
程での型粋等への投入が容易でかつ平坦層を形成
し易い。

なお皮殻層を形成するうえで前記造粒原料に粗
粒状ガラスを混合し雅趣を付加させる等の応用も
適宜なし得る。

これら泡ガラス原料の焼成には各種の手段を採
用し得る。たとえばスチール製型枠に発泡層形成
原料を所望の厚さになるように投入、敷設し、次
いでその上に皮殻層形成用原料を所望の厚さにな
るように充填し、加熱炉内で700℃〜1000℃の範
囲の適宜温度で焼成発泡させることにより、ある
いはさらに焼成とともにまたは焼成直後に適宜圧
力を負荷させることにより同時一体的に泡ガラス
を形成し得る。

あるいは上記同様の加熱手段により、発泡層と
皮殻層を別個に製造して後、これらを積層し、加
熱融着させることにより一体的に泡ガラスを形成
し得る。

さらには上下一対の走行する耐熱ベルト間の下
位に発泡層形成原料、上位に皮殻層形成原料を充
填し連続的に加熱炉に導びいて焼成、発泡させる
等の手段を講ずれば容易かつ経済的に、同時一体
的かつ連続的に泡ガラスを形成し得る。

このようにして形成される泡ガラスの全体の厚
みは大略30mm〜125mmの範囲が好ましい。すなわ
ち30mm未満であると泡ガラスの特徴とする機能す
なわち断熱性を有効に発現し得ない。125mm程度
であれば通常の建築物において熱を遮断するのに
充分な厚さであつてそれ以上は必要としないし、
それ以上の厚みとなると泡ガラスといえども重量
が増加し建築物の軽量高層化の趨勢に悖り、かつ
取扱施工を困難とする。

発泡層のかさ比重は0.3〜0.6の範囲が好まし
い。0.3未満では建築物の内、外装材、外壁材と
して使用するうえで脆弱であるし、0.6を超える
と断熱性を損ない、軽量性を阻害して取扱施工性
に劣るものとなる。

皮殻層のかさ比重は0.8〜1.7の範囲が、また厚
さは1.5〜20mmが好適である。

前記かさ比重において0.8未満であると緻密性
に劣るため曲げ強度等の機能的強度が不足し、こ
とに外部衝撃により欠けや凹みを発生し易い。
1.7を超えると剛性は向上するが外部からの局部
的な衝撃により該部より亀裂が発生、発達し易く
泡ガラス全体の崩壊を誘起する場合がある。

泡ガラスを外装材、外壁材等として用いる場
合、衝撃強度Ｐは最低1.0Kg，ｍは必要であるが、
さらに1.3Kg，ｍ以上であれば好適といえる。前
記かさ比重の範囲であれば1.3Kg，ｍを超え充分
満足し得る。

さらに加えて前記かさ比重が1.7を超えたもの
は切削加工性を損ない、たとえば泡ガラスを所望
形状に切断するに際して切断予定ラインから偏位
した亀裂が複数条発生したりするので不適当であ
る。

また、発泡層と皮殻層とのかさ比重の差に関連
し、両層の差が大きいと徐冷を均一に行なうこと
が困難で両層間に歪が発生し、曲げあるいは衝撃
等の外力に対して両層の界面での亀裂が生じ易い
ため、好ましくはその差を1.2以内とすべきであ
る。

皮殻層の総厚は泡ガラス全体の厚みと関連し、
泡ガラスの断熱性、軽量性、取扱施工性等を損な
わないためには泡ガラス全体の厚みの1/4以下と
すべきである。また前記皮殻層のかさ比重とも関
係するが、たとえばかさ比重1.2の皮殻層の場合
４mmないしその前後の厚みが耐衝撃性が良好であ
る。それより低かさ比重の場合はより厚い方が、
それより高かさ比重の場合はより薄い方が耐衝撃
に効果的な傾向にあり、総じて1.5〜20mmの範囲
であれば衝撃強度Ｐは1.3Kg，ｍ以上となり、満
足できるものであり、さらに２〜９mmの範囲であ
れば極めて良好である。また、20mm以内であれば
切削加工が容易であり、たとえば切断に際して欠
けや亀裂が発生することもない。

本発明の範囲にあれば、たとえば耐吸水性、耐
透水性は勿論のこと、曲げあるいは圧縮強度等に
おいても同かさ比重のALCよりも遥かに優れ、
耐衝撃性、切削加工性も良好であるので建築物の
内、外装材、外壁材等に充分適用し得る。

本発明の一態様においては、泡ガラスの皮殻層
または発泡層の一方または双方に予め接着付与剤
を被覆した金属線、金属網、パンチングメタル等
の少なくとも１種により補強するようにすればさ
らに効果的である。これら金属材料は泡ガラスを
製造するに際し予め型枠に配設しておくことによ
り、あるいは連続製造において上、下のベルト間
の原材料中に挿通し走行させることにより特異な
手段を要せずして容易に泡ガラスと一体化し得
る。

従来泡ガラスを金属材料で補強するにおいて相
互の熱収縮の差あるいは金属の酸化等により相互
の接着性が悪いことが指摘されているが、予め接
着付与剤すなわちガラス粉を混合した水ガラスま
たはアクリル等の樹脂、シリカ系酸化物粉等を金
属材料に被覆したものを用いることにより接着力
は格段と増大し補強効果は飛躍的に向上する。し
かして特に建築物の外壁材として好適なものとな
る。

また、本発明の別の態様として泡ガラスの発泡
層の両面に皮殻層を形成するようにしてもよい。
すなわち泡ガラスを製造するに際して型枠に皮殻
層形成原料、発泡層形成原料、さらに皮殻層形成
原料の順に投入することにより、あるいは連続製
造において下位より上記原料の順に投入、積層す
ることにより既述したような製造手段を適用しこ
れら三層より一体的に形成された泡ガラスとする
ことができ、特に外壁材として充分なものとなし
得る。

本発明はさらに別の態様として泡ガラスの発泡
層の全面を皮殻層で覆うようにしてもよいことは
容易に理解されよう。

すなわち、例えば前記した手段でまず両面皮殻
層で被われた泡ガラス体を製造し、次いで皮殻層
の形成されていない面を上下に保持して型枠内に
皮殻層形成原料、泡ガラス体、さらに皮殻層形成
原料の順で投入し加熱炉内で相互に融着させ、さ
らに他の面についてもこの操作を繰り返すことに
より全面を皮殻層で被覆する。

泡ガラスの連続製造においても同様な手法によ
りまず両面皮殻層で被われた泡ガラス体を製造
し、次いで上、下の耐熱ベルト間に泡ガラス体の
皮殻層が形成されていない面を上下に保持して皮
殻層形成原料、前記泡ガラス体、さらに皮殻層形
成原料の順で下位より順次連続的に投入して加
熱、相互融着させ、さらに他の面についてもこの
操作を繰り返すことにより全面を皮殻層で被覆
し、きわめて堅固な泡ガラス体とすることができ
る。

また、皮殻層、発泡層の少なくとも何れかその
一方に表面凹凸を配設すれば外装材として壁面に
接着するに際して接着面積が増大してその効果を
高めるし、前記表面凹凸を幾何模様状にし外面と
して使用すれば美観上好ましいものとなる。

これら表面凹凸の刻設は予め型枠の底部等に凹
凸を配しておくことにより、あるいは連続製造に
おいてメツシユ跡を形成すべくメツシユ状耐熱ベ
ルトを用いたり、プレス用蓋面に凹凸を配してお
くことによりきわめて容易に為し得る。

〔実施例〕

以下に実施の１例として発泡層のかさ比重0.4
および0.5、皮殻層のかさ比重0.6〜2.0、皮殻層の
厚み１〜30mm、全体の厚み50mmおよび100mmの泡
ガラスについての各種試験した結果を詳述する。

供試料；通常のソーダ石灰ガラス屑を粒径
150μm以下に粉砕したものに発泡剤としての炭酸
カルシウムの150μm以下の粉末0.7wt％を添加混
合し、さらに結合剤としての水ガラスを若干量加
えて混合したものを転動造粒し粒径0.5〜２mmの
発泡層用造粒原料を得た。

次にソーダ石灰ガラス屑を粒径150μm以下に粉
砕したものに着色剤としての弁柄1wt％を添加混
合し、所望のかさ比重を得るべく適宜炭酸カルシ
ウムを加えて後、結合剤としての水ガラスを若干
量添加混合し、転動造粒して粒径0.5〜２mmの皮
殻層用造粒原料を得た。

更にスチール製型枠に発泡層用造粒原料および
その上に皮殻層用造粒原料をそれぞれ所望の厚さ
になるように投入して後加熱炉内で750〜1000℃、
20〜60分適宜焼成、あるいはさらにプレスし、徐
冷することにより発泡層のかさ比重0.4および
0.5、皮殻層のかさ比重0.6〜2.0の泡ガラスを得
た。

得られた泡ガラスについて以下の試験に供し
た。

曲げ強度試験；幅15cm、長さ20cm、厚み50mmの
泡ガラス試験片を用意し、２点支持、１点荷重、
支持スパン15cm、荷重速度１mm／分の条件で皮殻
層を支持側にして曲げ破壊強度を測定した。

衝撃強度試験；砂を下地として幅40cm、長さ40
cm、厚み50mmおよび100mmの泡ガラス試験片を皮
殻層を上面にして設置し重さ１Kgの鋼球を種々の
高さから落下させて衝撃破壊強度を測定した。

切断試験；幅40cm、長さ40cm、厚み50mmおよび
100mmの泡ガラス試験片をコランダムを砥粒とす
るレジノイド切断砥石を用いて切断しその時の欠
けや亀裂の発生状況を観察し良好なものから不良
なものまでＡ〜Ｄに段階づけした。

断熱性試験；厚み50mmおよび100mmの泡ガラス
の主なものについてそれぞれ30mmロ×50mm、30mm
ロ×100mmの角柱状となし定常法により平均50℃
での厚み方向での熱伝導率λ（Kcal／m.hr.℃）
を測定しきわめて良好なものＸ；λ≦0.12、良好
なものＹ；0.12＜λ≦0.16、不良なものＺ；λ＞
0.16に段階づけした。

結果を第１〜３図、第１表に示す。

全体の厚み50mm、発泡層のかさ比重0.4および
0.5の泡ガラスにおいて、皮殻層のかさ比重およ
び厚みを変化させることにより泡ガラス全体のか
さ比重が変化するが、第１図はその全体のかさ比
重を横軸として曲げおよび衝撃強度との関係をグ
ラフに示したものである。曲げ強度は全体のかさ
比重の増加とともに増加する。一方衝撃強度は若
干のバラツキがみられるが平均すると特定範囲の
全体のかさ比重で極大を示す。なお、全体のかさ
比重＝皮殻層の厚み×皮殻層と発泡層の比重差／全体の
厚み ＋発泡層のかさ比重であるから、全体の厚み（50
mm）および発泡層のかさ比重（0.4）を一定とし
た場合、全体のかさ比重は「皮殻層の厚み×皮殻
層と発泡層の比重差」と比例関係にある。したが
つて前記極大値は前記「皮殻層の厚み×皮殻層と
発泡層の比重差」の特定範囲において存在するこ
とを示すものである。概していえば皮殻層のかさ
比重が小さいときは皮殻層が比較的厚いところ
で、皮殻層のかさ比重が大きいときは逆に薄いと
ころで良好な衝撃強度を示す。

第２図は１例として全体の厚み50mm、皮殻層の
かさ比重1.0および1.3、発泡層のかさ比重0.4の泡
ガラスにおいて皮殻層の厚みを変化させた場合の
曲げおよび衝撃強度を示したグラフであるが、皮
殻層の厚みの増加とともに曲げ強度は増加し、一
方衝撃強度は皮殻層のある厚みの範囲において最
大を示している。

第３図は他の例として全体の厚み50mm、皮殻層
の厚み５mm、発泡層のかさ比重0.4の泡ガラスに
おいて皮殻層のかさ比重を変化させた場合の曲げ
および衝撃強度を示したグラフであるが、皮殻層
のかさ比重の増加とともに曲げ強度は増加し、一
方衝撃強度は皮殻層のあるかさ比重の範囲におい
て最大を示している。

これら第１〜３図から明らかなように、皮殻層
のかさ比重が0.8〜1.7、厚みが1.5〜20mmにおいて
耐衝撃性を含め良好である。

第１、２表はそれぞれ厚み50mmおよび100mmの
泡ガラスについて切断試験、断熱性試験および耐
衝撃試験の結果を表に付記するランク付けに従が
つて示した。

皮殻層のかさ比重の増加、厚みの増加に従がつ
て切断性および断熱性が不良となるのは当然であ
るが、第１表において泡ガラスの厚みが50mmのも
のについては皮殻層のかさ比重が1.7以下、厚み
が12.5mm以下（全厚の1/4以下）のものであれば
切断性、断熱性ともに満足し得る。また第２表に
おいて泡ガラスの厚みが100mmのものについては
皮殻層のかさ比重が1.7以下、厚みが25mm以下
（全厚の1/4以下）のものであれば同様に満足し得
る。

一方、耐衝撃性は皮殻層のかさ比重が0.6およ
び2.0のもの、皮殻層の厚みが１mmおよび20mmを
超えるものは泡ガラス全体の厚みに係わらず全て
不良であり、皮殻厚のかさ比重0.8〜1.7、厚み２
〜20mmのものが良好である。

これら結果と第１〜３図の結果を総合すれば、
皮殻層のかさ比重は0.8ないし1.7、厚みは1.5mmな
いし20mmが良く、但しこの皮殻層の厚さは泡ガラ
ス全厚の1/4以下とする方がより好ましい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明はALCに対比しても充分
な曲げ強度を有するとともに耐衝撃性、切断加工
性、断熱性等にも優れており建築物の内、外装
材、外壁材として有効に適用し得るという効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施の一例を示した衝撃
強度、曲げ強度のグラフ。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発泡層とその少なくとも片面を覆うより高か
   さ比重の皮殻層より一体的に形成され、該皮殻層
   のかさ比重が0.8〜1.7、厚みが1.5〜20mmからなる
   ことを特徴とする泡ガラス。 ２ 発泡層のかさ比重が0.3〜0.6となるようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   泡ガラス。 ３ 皮殻層と発泡層が同時一体的に形成されてな
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし
   第２項記載の泡ガラス。 ４ 発泡層形成原料、皮殻層形成原料として各各
   ガラス微粉を主体とする造粒物を使用するように
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第３項記載の泡ガラス。 ５ 皮殻層、発泡層の一方または双方を予め接着
   付与剤を被覆した金属線または金属網等により補
   強するようにしたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項記載の泡ガラス。 ６ 皮殻層が発泡層の両面あるいは全面を被うよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   ないし第５項記載の泡ガラス。 ７ 皮殻層、発泡層の少なくとも何れかその一方
   の表面に凹凸を配設したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項ないし第６項記載の泡ガラス。