JPH0455151B2 - - Google Patents

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JPH0455151B2
JPH0455151B2 JP61297479A JP29747986A JPH0455151B2 JP H0455151 B2 JPH0455151 B2 JP H0455151B2 JP 61297479 A JP61297479 A JP 61297479A JP 29747986 A JP29747986 A JP 29747986A JP H0455151 B2 JPH0455151 B2 JP H0455151B2
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JP
Japan
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compressive strength
heat insulating
inorganic
mold
heating
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JP61297479A
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Kazumaro Koshiishi
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Shin Nikkei Co Ltd
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Shin Nikkei Co Ltd
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  • Porous Artificial Stone Or Porous Ceramic Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、住宅、ビル、冷凍・冷蔵用倉庫等
の建造物の壁、屋根等に使用される不燃性の無機
質断熱材の製造法に関する。
〔従来の技術〕
今日、住宅やビル等の冷暖房設備の普及や冷
凍・冷蔵用倉庫等の大型化が進み、軽量で優れた
断熱性を有するだけでなく、可燃性、発煙性、有
害ガス発生性等の問題もなくて防災上の観点から
も優れた断熱材の開発が要請されている。
そして、このような要請に応えるものとして、
粒状の無機質発泡体に珪酸アルカリ系の無機質系
バインダーを添加し、この無機質発泡体を結合成
形して得られる無機質系の断熱材が提案されてい
たが、このような無機質断熱材は、軽量で断熱性
に優れているという点で満足し得るものであつた
が、圧縮強度や耐水性、耐候性の点で不十分であ
るという問題があつた。
そこで、このような問題点を解決するものとし
て、バインダーの硬化剤として金属硅素あるいは
その合金の粉末と燐酸塩とを使用し、軽量という
特長を損うことなく、圧縮強度や耐水性を改善
し、しかも、従来の方法に比べて硬化に要する所
用時間を短縮して生産性の向上を図ることもでき
る無機質断熱材の製造法を開発し提案した(特願
昭60−142428号発明)。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は、先に提案した上記発明を改良したも
ので、硬化に要する反応時間をさらに短縮して生
産性の向上を図ると共に、硬化反応をより均一に
遂行させるにより特に圧縮強度を均一化して製品
品質の均一化を図ることができる無機質断熱材の
製造法を提供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち、本発明は、粒状の無機質発泡体と、
バインダーとして使用される珪酸アルカリ溶液
と、金属硅素粉及び燐酸塩を主体とする上記バイ
ンダーの硬化剤とを混合し、得られた反応混合物
を成形用型内に注入して無機質断熱材を形するに
際し、上記成形用型内の反応混合物を加熱手段を
用いて40〜150℃温度に積極的に加熱する無機質
断熱材の製造法である。
本発明において使用する粒状の無機質発泡体と
しては、それが従来公知の如何なるものであつて
もよいが、好ましくは黒曜石、蛭石、真珠岩又は
松脂岩であり、これらの無機質発泡体はその1種
のみを使用できるほか、2種以上の混合物として
も使用することができる。この無機質発泡体の粒
径及び密度については、目的とする製品断熱材の
種類、用途等によつて異なるが、通常0.5〜7mm
の粒径及び通常0.1〜0.25g/cm3の密度のものが使
用される。また、特に軽量で断熱性に優れたもの
が要求される場合には密度0.1〜0.16g/cm3のもの
を使用するのが好ましい。
また、本発明でバインダーとして使用する珪酸
アルカリ溶液としては、通常、珪酸ナトリウム水
溶液や珪酸カリウム水溶液が使用されるが、水に
対する溶解性や原料コストの点から好ましくは珪
酸ナトリウム水溶液である。珪酸ナトリウムとし
ては、SiO2とNa2Oのモル比が通常2.0〜3.5の範
囲のものであるが、好ましくは2.3〜2.7のもので
あり、その水溶液の濃度は通常35〜42重量%、好
ましくは40〜42重量%である。また、この珪酸ア
ルカリ溶液の使用量については、その濃度によつ
て異なるが、無機質発泡体100重量部に対して、
通常30〜120重量部、好ましくは50〜100重量部で
ある。珪酸アルカリ溶液の使用量が30重量部より
少ないと結合力が小さ、強度の低下という問題が
生じ、また、120重量部より多いとバインダーが
過剰になり、発熱、脱水硬化反応の段階でバイン
ダー分を流出してしまう結果となり、有効に作用
しないという問題が生じる。なお、本発明で使用
する珪酸アルカリは、単一物質として珪酸アルカ
リに限らず、二酸化珪素と水酸化アルカリとを加
熱溶融して得られるいわゆる水ガラスも包含され
るもので、メタ珪酸ナトリウム、オルト珪酸ナト
リウム、二珪酸ナトリウム、四珪酸ナトリウム等
の混合物であつてもよい。
さらに、本発明で使用するバインダーの硬化剤
としては、例えば、金属硅素、鉄と珪素との合金
であるフエロシリコン、金属珪素と二酸化珪素の
混合物等、金属硅素として性質を有する金属珪素
粉を単独又は2種以上の混合物として使用すると
共に、圧縮強度や耐水性の改善を目的として燐酸
塩を併用使用する。この目的で使用する燐酸塩と
しては、硬化反応時にそれぞれ珪酸アルカリと反
応して水難溶性で熱安定性に優れたバインダー物
質を生成するものであればよく、好ましくは燐酸
アルミニウム、燐酸マグネシウム、燐酸鉄、燐酸
亜鉛等の燐酸金属塩や、ポリ燐酸の金属塩や、金
属酸化物と五酸化リンとが所定の比率で結合して
いる縮合燐酸金属塩等があり、より好ましくは縮
合燐酸アルミニウムで代表される縮合燐酸金属塩
である。
上記金属珪素粉の使用量は、珪酸アルカリ溶液
の種類や濃度によつても異なるが、この珪酸アル
カリ100重量部に対して、通常10〜20重量部、好
ましくは13〜15重量部である。金属珪素粉の使用
量が10重量部より少ないと圧縮強度や耐水性の改
善が不十分になり、また、20重量部上より多いと
金属珪素粉が酸化し有効に作用しないという問題
が生じる。また、圧縮強度や耐水性の改善を目的
として添加する燐酸塩の使用量は、珪酸アルカリ
溶液のアルカリ量によつて決まり、珪酸アルカリ
溶液の種類や濃度によつても異なるが、この珪酸
アルカリ溶液100重量部に対して、通常2〜30重
量部、好ましくは10〜20重量部である。燐酸塩の
使用量が2重量部より少ないとこの燐酸塩を添加
する効果がなく、また、30重量部より多くしても
圧縮強度や耐水性に対する改善効果の向上がみら
れない。
本発明において、上記バインダーとして使用さ
れる硅酸アルカリ、例えば硅酸ナトリウムは、硬
化剤として使用される金属珪素粉、例えば金属硅
素と次のように反応して珪酸(SiO2)を生じ、 Na2O・SiO2+H2ONaOH+NaHSiO3 NaHSiO3+H2ONaOH+H2SiO3 Si+2HaOH+nH2O→ Na2SiO3+2H2↑ 次第にこの珪酸分の高い珪酸ナトリウムを生成す
る。
本発明において、無機質断熱材を製造する際に
は、粒状の無機質発泡体と、バインダーとして使
用される珪酸アルカリ溶液と、このバインダーの
硬化剤とを混合し、得られた反応混合物を成形用
型内に注入し、この成形用型内の反応混合物を適
当な加熱手段を用いて積極的に加熱して硬化さ
せ、硬化終了後成形用型から外して乾燥させる。
この硬化反応の際に外部から加熱する加熱温度
については、成形時における種々の条件、例えば
反応混合物の配合あるいは使用する成形用型の種
類や大きさ等によつて異なるが、通常40〜150℃
であり、製造工程ををオンライン化するためには
反応完了までの反応時間を2〜3分程度に短縮す
る必要があり、このために好ましくは80〜120℃
の範囲である。加熱温度が40℃より低いと加熱手
段を使用して積極的に加熱する効果が充分に発揮
されず、また、150℃より高いと硬化反応の際の
温度上昇があまりも急激になりすぎて反応の制御
ができなくなり、かえつて均一な品質の製品の製
造が困難になるほか、硅酸アルカリ溶液によるガ
ラス結合が弱くなり製品物性が低下させるという
問題が生じる。
そして、成形用型内の反応混合物を加熱するた
めの加熱手段としては、例えば加熱室内に設置し
て熱風により加熱する熱風加熱機等従来公知の如
何なる手段であつてもよいが、好ましくは高周波
加熱炉等を使用する高周波加熱がよい。この高周
波加熱によれば、高周波が金属板以外のものを透
過するので、木板製や無機質板製等の成形用型を
使用することにより、たとえこの成形用型の厚さ
を大きくしてもこの成形用型内の反応混合物を均
一に加熱することができ、均一な品質の製品を製
造する上で特に有利である。なお、製品の無機質
断熱材中にその強度向上のためのラス網を入れる
場合には、このラス網に通電して加熱することも
できる。
さらに、本発明において、使用する成形用型と
しては、例えばボードを成形する場合、少なくと
も片面にガス抜き孔を有する枠板を有し、反応混
合物を均一に注入充填し得られる製品の均一性を
確保するために振動を与えることができ、充填完
了後の硬化反応時に発熱して反応混合物が噴出す
るのを防止するためガス抜き孔を有する蓋を有す
るものがよい。
また、必要に応じて補強用添加材を配合し、製
造される製品の機械的強度、例えば引張り強度等
の向上を図ることができ、この目的で使用される
補強用添加材としては、例えばスチールフアイバ
ー、ガラス繊維、ロツクウール等の鉱物質繊維を
挙げることができ、その配合割合については、無
機質断熱材の用途等に応じて適宜選択することが
できる。なお、この補強用添加材を配合した場合
における上記珪酸アルカリ溶液及び硬化剤の使用
量は、この補強用添加材を無機質発泡体の一部と
して考慮し、補強用添加材の種類によつて異なる
が、若千の増量を必要とする。
〔作用〕
本発明方法によれば、無機質発泡体、珪酸アル
カリ溶液及び金属硅素粉及び燐酸塩を主体とする
硬化剤からなる反応混合物を成形用型内で加熱手
段を用いて40〜150℃の温度に積極的に加熱する
ので、硬化反応の反応速度が速くなるので反応時
間を短縮できるほか、加熱の程度を制御すること
によりこの反応時間を制御でき、また、加熱によ
つて硬化反応を強制的に進行させるので、反応混
合物を完全に反応させることができ、未反応部分
が残留して製品の品質に悪影響を及ぼすことがな
い。
〔実施例〕
以下、実施例及び比較例に基いて、本発明方法
を具体的に説明する。
実施例 1 無機質発泡体として平均粒径約2.0mm、密度
0.13g/cm3の黒曜石発泡体260g、水ガラス200g、
フエロシリコン60g及び燐酸アルミニウム20gと
を配合して混合して反応混合物を調製し、この反
応混合物を縦200mm×横200mm×深さ50mmの木製上
面開口箱形の成形用型に注入し、多数の小孔を有
する蓋で閉じてこの蓋を固定し、高周波加熱炉内
に設置して高周波加熱により約100〜120℃に加熱
した。加熱開始約40秒後に激しい脱水反応が始ま
り、50秒後にはこの脱水反応がほとんどおさまつ
て硬化反応終了し、成形用型内から取出された製
品の無機質断熱板は、ほぼ完全に脱水乾燥が行わ
れており、また、周辺部での粒子の脱落や欠落も
認められなかつた。
このようにして製造された無機質断熱板につい
て、これを縦横それぞれ50mmの大きさに等分して
テストピース(50mm×50mm×50mm)16個を切出
し、得られた各テストピースについてその圧縮強
度を測定し、周辺部に位置する12個のテストピー
スの圧縮強度の平均値(周辺部圧縮強度)と中央
部に位置する4個のテステピースの圧縮強度の平
均値(中央部圧縮強度)とを求めて比較した。結
果は、周辺部のテストピースの圧緒強度は20.0〜
21.3Kg/cm2の範囲内にあつてその平均値(周辺部
圧縮強度)が20.8Kg/cm2であつたのに対し、中央
部のテストピースの圧縮強度は20.5〜21.5Kg/cm2
の範囲内にあつてその平均値(中央部圧縮強度)
が21.2Kg/cm2であり、その差は0.4Kg/cm2であつ
た。なお、圧縮強度はテステピースにその面方向
から圧力をかけ、テストピースが潰れ始める時の
圧力の値として求めた。
実施例 2 加熱手段として100℃に設定された熱風加熱機
を使用した以外は上記実施例1と同様にして無機
質断熱板を製造した。加熱開始約5分後に激しい
脱水反応が始まり、約1分間この激しい脱水反応
が続いた後、6分後にはこの脱水反応がほとんど
おさまつて硬化反応が終了した。この実施例2の
場合の上記実施例1の場合と同様に、成形用型内
から取出された製品の無機質断熱板は、ほぼ完全
に脱水乾燥が行われており、また、周辺部での粒
子の脱落や欠落も認められなかつた。
得られた無機質断熱板について、上記実施例1
の場合と同様にして周辺部圧縮強度と中央部圧縮
強度とを求めた。結果は、周辺部のテストピース
の圧縮強度は18.0〜20.5Kg/cm2の範囲内にあつて
その平均値(周辺部圧縮強度)が19.6Kg/cm2であ
つたのに対し、中央部のテストピースの圧縮強度
は19.0〜21.0Kg/cm2の範囲内にあつてその平均値
(中央部圧縮強度)が20.2Kg/cm2であり、その差
は0.6Kg/cm2であつた。
比較例 1 加熱手段を使用することなく気温20℃の室内に
放置して反応させた以外は上記実施例1と同様に
して無機質断熱板を製造した。反応混合物を調製
した直後から硬化反応が始まつていたが、脱水反
応が終了するまでに92分間かかり、また、成形用
型内から取出された製品の無機質断熱板は、その
脱水乾燥が不十分でさらに乾燥する工程が必要で
あり、また、周辺部ではその一部に粒子の脱落が
認められた。
得られた無機質断熱板について、上記実施例1
の場合と同様にして周辺部圧縮強度と中央部圧縮
強度とを求めた。結果は、周辺部のテストピース
の圧緒縮強度は10.4〜16.7Kg/cm2の範囲にあつて
その平均値(周辺部圧縮強度)が14.2Kg/cm2であ
つたのに対し、中央部のテストピースの圧縮強度
は18.7〜21.0Kg/cm2の範囲内にあつてその平均値
(中央部圧縮強度)が19.4Kg/cm2であり、その差
は5.2Kg/cm2であつた。
比較例 2 気温が30℃の室内に放置して硬化反応をさせた
以外は上記比較例1と同様にして無機質繊維板を
製造した。脱水反応が終了するまでに56分間かか
り、この比較例2の場合にも成形用型内から取出
された製品の無機質断熱板はその脱水乾燥が不十
分でさらに乾燥する工程が必要であり、また、周
辺部の一部に粒子の脱落が認められた。
得られた無機質断熱板について、上記実施例1
の場合と同様にして周辺部圧縮強度と中央部圧縮
強度とを求めた。結果は、周辺部のテストピース
の圧縮強度は11.1〜16.9Kg/cm2の範囲内にあつて
その平均値(周辺部圧縮強度)が14.5Kg/cm2であ
つたのに対し、中央部のテストピースの圧縮強度
は18.7〜21.0Kg/cm2の範囲内にあつてその平均値
(中央部圧縮強度)が19.8Kg/cm2であり、その差
は5.3Kg/cm2であつた。
実施例 3 燐酸アルミニウムの使用量を2gとして反応混
合物を調製した以外は実施例1と同様にして無機
質繊維板の製造を行つた。得られた無機質断熱板
からテストピース(40mm×40mm×10mm)を切出
し、このテストピースを沸騰水中に15分間浸漬し
て煮沸試験を行つた。結果は、水の変色は全く認
められず、また、テストピースの崩壊も全く認め
られなかつた。このことから、テストピース中の
バインダーは水中に溶出せず、優れた耐水性を有
することが判明した。
比較例 3 加熱手段を使用することなく気温20℃の室内放
置して反応させた以外は上記実施例3と同様にし
て無機質繊維板の製造を行つた。実施例3と同様
に得られた無機質断熱板からテストピースを切出
して煮沸試験を行つた。結果は、約30秒後に沸騰
水が黒く変色し、テストピースは約2分後に崩壊
した。
比較例 4 燐酸アルミニウムを使用しなかつた以外は上記
実施例3と同様にして無機質繊維板の製造を行つ
た。実施例3と同様に得られた無機質断熱板から
テストピースを切出して煮沸試験を行つた。結果
は、約30秒後に沸騰水が黒く変色し、テストピー
スは1分以内に崩壊して粒状の浮遊物となつた。
〔発明の効果〕
本発明方法によれば、無機質断熱材を製造する
際における硬化に要する反応時間をさらに短縮し
て生産性の向上を図ることができると共に、この
硬化反応をより均一に遂行させることができ、特
に周辺部や中心部における圧縮強度を均一化して
製品品質の均一化を図るこができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 粒状の無機質発泡体と、バインダーとして使
    用される珪酸アルカリ溶液と、金属珪素及び燐酸
    塩を主体とする上記バインダーの硬化剤とを混合
    し、得られた反応混合物を成形用型内に注入して
    無機質断熱体を成形するに際し、上記成形用型内
    の反応混合物を加熱手段を用いて40〜150℃の温
    度に積極的に加熱することを特徴とする無機質断
    熱材の製造法。
JP29747986A 1986-12-16 1986-12-16 無機質断熱材の製造法 Granted JPS63151691A (ja)

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