JPH0637336B2

JPH0637336B2 - 無機質発泡体の製法

Info

Publication number: JPH0637336B2
Application number: JP1085989A
Authority: JP
Inventors: 英雄林; 貴明酒井; 重実湖浜
Original assignee: Daiso Co Ltd
Current assignee: Osaka Soda Co Ltd
Priority date: 1989-04-04
Filing date: 1989-04-04
Publication date: 1994-05-18
Anticipated expiration: 2009-05-18
Also published as: JPH02263775A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は建築材料として好適な発泡体に関する。更に詳
しくはけい酸アルカリを有効成分とし、撥水性，防水性
を有する断熱材、保温材として好適な無機質発泡体を製
造する方法に関するものである。

〔従来の技術と解決すべき課題〕

従来、建築用材料としては主としてロックウール，グラ
スウール等の繊維系、ポリエチレン，ポリウレタン等の
プラスチック発泡体、泡ガラス等の無機質発泡体の 3種
類が知られている。

この中でプラスチック発泡体は安価，低比重，熱伝導率
が低い，加工性が良いなど性能面で優れているが、火災
時には容易に燃焼し、多量の有害ガス，煙及び熱を発生
するという防火上重大な欠陥を有している。

また繊維系断熱材や無機質発泡体は不燃性であるが、吸
水性と熱伝導率が共に大きいという欠点がある。

特に水可溶性けい酸塩を原料とした無機質発泡体を安価
に供給することができるが、一般に耐水性が悪く、空気
中の炭酸ガスに接触すると変質し易い欠点がある。

また撥水性の無機質軽量発泡体としては液状の変性けい
酸アルカリに、特定のアルコキシオルガノシラン類を少
量反応させてそのまま加熱発泡させる製法が知られてい
るが（特開昭55− 47263号公報）、断熱性，防水性の点
では未だ十分ではない。

本発明者らは先に水可溶性けい酸塩の耐水性を向上させ
た無機質発泡体を見出したが（特開昭63−242977号公
報）、長期間水に浸漬すると含水による強度低下及び断
熱性の点で未だ十分ではない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の目的は以上のような問題点を解決し防水性の高
い不燃性の無機質発泡体を提供することにある。

本発明者らは鋭意検討の結果、水可溶性けい酸アルカリ
と硬化剤の混合スラリーを 150℃以下にて乾燥した含水
率 5〜30重量％の発泡性含水けい酸塩に、反応性の有機
ケイ素重合体を配合させた混合物より得られた無機質発
泡体が高い断熱性と撥水性，防水性を兼備することを見
出し、本発明を完成したものである。すなわち本発明
は、ａ）一部を含水性粉末けい酸アルカリで置換した水溶性
けい酸アルカリ，ｂ）多価金属の酸化物，塩化物，硫酸塩，チオ硫酸塩，
亜硫酸塩，硝酸塩，水酸化物，リン酸塩，縮合リン酸
塩，ホウ酸，アルカリ金属ホウ酸塩，ポルトランドセメ
ント，アルミナセメントより選ばれた 1種又は 2種以上
からなる硬化剤，以上ａ）ｂ）の混合スラリーを 150℃以下にて乾燥した
含水率 5〜30重量％の発泡性含水けい酸塩を最大発泡率
の40〜95％まで予備発泡させた後、有機けい素重合体を
配合し加熱，反応，発泡させることを特徴とする無機質
発泡体の製法である。

けい酸アルカリのうちリチウム塩は発泡性が小さくナト
リウム塩，カリウム塩が好ましい。またＳｉＯ_２／Ｒ_２
Ｏ（Ｒはアルカリ金属）のモル比は 1.0〜 5.0の範囲が
好ましい。

本発明において水可溶性けい酸アルカリとは水溶液状け
い酸アルカリのほか含水性粉末けい酸アルカリを指し、
上記水溶液の少くとも一部をこのような粉末けい酸アル
カリで置換する。この含水性粉末けい酸アルカリはけい
酸アルカリ水溶液を噴霧乾燥することにより含水率20重
量％前後のものが市販されており水に容易に溶解する。
後述する硬化剤との混合後のけい酸アルカル組成物のス
ラリーの含水率を調節し、発泡性含水組成物を得るため
の乾燥工程において水の蒸発量を減少させるために水溶
液と粉末との混合割合を適宜定めることができる。

本発明に用いる硬化剤は、多価金属の酸化物，塩化物，
硫酸塩，チオ硫酸塩，亜硫酸塩，硝酸塩，水酸化物，リ
ン酸塩，縮合リン酸塩，ホウ酸，アルカリ金属ホウ酸
塩，ポルトランドセメント，アルミナセメントの 1種又
は 2種以上の組合せが使用される。多価金属としてはマ
グネシウム，カルシウム，ストロンチウム，バリウムの
2価金属、ホウ素，アルミニウムの 3価金属、鉄，コバ
ルト，ニッケル，銅，亜鉛等の遷移金属が挙げられる。
特に酸化マグネシウム，酸化ホウ素，酸化カルシウム，
ホウ酸等が有効である。

硬化剤の添加量は硬化剤の硬化作用力にも依存するが、
けい酸アルカリの固形分に対して 2〜20重量％，好まし
くは 2〜15重量％が適当である。上記範囲を超えると発
泡性が低下し、逆に少い場合は耐水性が悪くなる。

上記けい酸アルカリと硬化剤との混合物はその固形分含
量が30〜75重量％となるように水分を調節してスラリー
となし均一になるまで混合する。固形分含量が30重量％
未満であれば次の乾燥工程において蒸発水分が多く、エ
ネルギー消費量が大きくなり、75重量％を超えれば混合
し難く不均一になりやすい。このようなスラリーの混合
は高速ディスパー，サンドミル，ニーダー等の混合機が
適当である。均一になったスラリーの厚さ 0.5〜 5mm程
度に延伸し、 150℃以下，具体的には60〜 150℃で含水
率が 5〜30重量％，好ましくは10〜20重量％になるまで
加熱乾燥して発泡性含水けい酸塩組成物を得ることがで
きる。

乾燥温度が 150℃を超えると乾燥中にけい酸塩組成物が
発泡し、目的とする組成物が得られず、60℃未満では乾
燥が遅く、含水率を30重量％以下にすることは困難であ
る。

含水率が 5重量％未満では発泡倍率が小さく、30重量％
を超えると粘着性が強く保存中にブロッキングを生ずる
ため好ましくない。

このようにして得られた発泡性含水けい酸塩は使用目的
に応じた粒径に粉碎分級して用いられる。

このような発泡性含水けい酸塩を最大発泡率の95％以下
に予め発泡させることにより、均一な発泡体が得られ
る。この予備発泡は最大発泡率の40〜95％の範囲で行
う。95％を超えると発泡成型時にけい酸塩相互の融着が
弱く、得られた最終発泡体の機械的強度が小さい。また
40％未満では均一な発泡体が得られない。

予備発泡後の発泡性含水けい酸塩に配合する有機けい素
重合体としては、例えばメチルハイドロジエンポリシロ
キサン，ポリエーテルシリコーン，メチルフェニルシリ
コーン等が適当である。

有機けい素重合体の配合量は発泡性含水けい酸塩に対し
て 1〜20重量％が好ましく、 5〜10重量％がより一層好
ましい。上記範囲未満の場合は撥水性，防水性が劣化し
この範囲を超える場合は加熱発泡後に未結合の有機けい
素重合体が発泡体の表面及び断面に残存し断熱効果を減
少する。

また発泡性含水けい酸塩にセラミックバルーン，ガラス
質バルーン，カーボンバルーン等の無機質中空体を骨材
として混合してもよい。セラミックバルーンにはアルミ
ナバルーン，アルミナシリカ複合バルーン，ガラス質バ
ルーンにはガラスバルーン，シラスバルーン，セノスフ
ェア，パーライト，バーミキュライト等が挙げられる。

含水けい酸塩と無機質中空体との混合を均一にするた
め、ごく少量の水を添加しまた必要な場合は水系バイン
ダーを添加して混合し、無機質中空体の表面に発泡性含
水けい酸塩を均一に付着させることが肝要である。この
ため発泡性含水けい酸塩の粒径は無機質中空体の粒径よ
り小さい方が好ましく、具体的には 1／2 以下が好まし
い。

水系バインダーとしてはメタけい酸ソーダ，コロイダル
シリカ，メタリン酸ソーダ，メタリン酸リチウム，グリ
セリン，ポリビニルアルコール，ポリエチレングリコー
ル等が挙げられ、その使用量は配合水量に対して 1〜10
重量％好ましくは 3〜 5重量％程度である。

この他、補強材として耐アルカリ性ガラスファイバー，
チタン酸カリウィスカー，アスベスト，アラミド等の繊
維状物質を含有させることができる。配合量は発泡性含
水けい酸塩に対して 1〜30容量％好ましくは 3〜10容量
％程度である。

このように有機けい素重合体は配合し要すれば上記骨
材，補強材等を配合した発泡性含水けい酸塩組成物を加
熱，反応発泡させるには成型用型枠に充填し外部加熱方
式により 400〜 600℃にて加熱してもよいが、高周波加
熱が好ましい。

すなわち赤外線ヒーター，バーナー，電熱ヒーター等の
外部加熱方式では外側より発泡が始まり、この発泡層の
断熱性により内部の加熱が阻害されるため長時間の加熱
時間が必要であり、また均一な発泡体は得られ難い。こ
れに対して高周波加熱方式では内部加熱で均一な発泡体
を短時間で得ることができる。外部加熱方式と併用すれ
ば処理時間が更に短縮できる。用いられる高周波の波長
は10〜 100ＭＨｚが好ましい。上記範囲未満では加熱効
果が小さく処理時間が長くなり、上記範囲を超えると発
泡が不均一になりやすく、また部分的に過熱のため発泡
性含水けい酸塩の溶融等も起りやすい。この範囲の高周
波を用いれば 400℃外部加熱方式の 1／10以下の処理時
間で発泡体を得ることができる。

以下実施例，比較例により本発明を説明する。なお組成
は特記なき限りすべて重量単位である。

実施例１けい酸カリウム水溶液 100部（ＳｉＯ_２20％，Ｋ_２Ｏ10％，水70％）粉末けい酸ナトリウム 100部（ＳｉＯ_２55％，Ｎａ_２Ｏ25％，水20％）酸化ホウ素 5部上記 3者を高速ディスパーにより攪拌混合して均一なス
ラリーとし、厚さ 4mmに延伸後、95℃，96時間乾燥させ
た。これを粉碎し、10−60メッシュに分級された発泡性
含水けい酸塩（含水率20％）を得る。さらに 150〜 170
℃，30分間加熱して約10〜20倍に予備発泡させる。次い
で上記発泡含水けい酸塩 300部 5％メタけい酸ソーダ水溶液 210部メチルハイドロジエンポリシロキサン 20部上記 3者を混合撹拌し均一状にして深さ25mm，300×300
mm の耐熱性樹脂型枠に入れ40ＭＨｚ（ 3kw）の高周波
加熱装置を用いて発泡成型させた。その結果を第２表に
示す。

実施例２実施例１の酸化ホウ素をヨウ素吸着量 150mg・Ｉ／ｇ・
ＭｇＯの酸化マグネシウム10部に置き換えた以外は実施
例１と同様にして発泡体を得た。その結果を第２表に示
す。

実施例３実施例１のメチルハイドロジエンポリシロキサンをメチ
ルフェニルシリコーン20部に置き換えた以外は実施例１
と同様にして発泡体を得た。その結果を第２表に示す。

実施例４実施例１で得られた発泡性含水けい酸塩を 150〜 170
℃，30分間加熱して予備発泡させ、次いで上記発泡含水けい酸塩 150部パーライト（かさ比重 0.1，粒径 1.5mm） 150部 5％メタけい酸ソーダ水溶液 200部メチルハイドロジエンポリシロキサン 20部上記 4者を混合後同一型枠に入れ、40ＭＨｚ（ 3kw）の
高周波加熱により発泡体を得た。その結果を第２表に示
す。

比較例１実施例１と同じ配合で得られた発泡性含水けい酸塩を 1
50〜 170℃，30分間加熱して予備発泡させ、次いでこの
発泡含水けい酸塩 300部と水 200部とを混合後同一型枠
に入れ、40ＭＨｚ（ 3kw）の高周波加熱により発泡体を
得た。その結果を第２表に示す。

比較例２実施例２と同じ配合で得られた発泡性含水けい酸塩を 1
50〜 170℃，30分間加熱して予備発泡させた後、この発
泡含水けい酸塩 300部と水 200部とを混合後同一型枠に
入れ、40ＭＨｚ（ 3kw）の高周波加熱により発泡体を得
た。その結果を第２表に示す。

以上第２表に示されるごとく本発明法による無機質発泡
体は有機けい素重合体を反応させない比較例発泡体に比
べ、吸水率，曲げ強度において顕著な向上が認められ
る。

〔発明の作用〕

１．本発明においてけい酸アルカリと硬化剤とより得ら
れる発泡性含水けい酸塩は液状あるいはスラリー状でな
く、粒状あるいは粉末にして用いられるが、これは液
状，スラリー状では有機けい素重合体を配合して加熱発
泡させる際、獨立気泡率が非常に低くなり断熱性が小さ
いためである。

２．本発明に使用される有機けい素重合体は、発泡性含
水けい酸塩に含まれる水，アルカリ分及び熱により、け
い酸塩と強固な化学結合を形成するため撥水性，防水性
が長時間維持発揮される。反応の概要は下記のごとくで
ある。

（ｉ）メチルハイドロジエンポリシロキサン発泡性けい酸塩末端（ii）メチルフェニルシリコーン有機けい素化合物として重合体を用いれば単量体を用い
る場合に比べ発泡体の撥水性，防水性が向上する特色が
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば固形状の発泡性含水けい酸塩に有機けい
素重合体を加熱反応させることにより、高い断熱性と防
水性の改良された無機質発泡体を得ることができる。こ
の発泡成型体は断熱材として広い範囲の用途を持ち、不
燃性建材，各種の保温，保冷材として有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ）一部を含水性粉末けい酸アルカリで置
換した水溶性けい酸アルカリ，ｂ）多価金属の酸化物，塩化物，硫酸塩，チオ硫酸塩，
亜硫酸塩，硝酸塩、水酸化物，リン酸塩，縮合リン酸
塩，ホウ酸，アルカリ金属ホウ酸塩，ポルトランドセメ
ント，アルミナセメントより選ばれた１種又は２種以上
の硬化剤，以上ａ）ｂ）の混合スラリーを、 150℃以下に乾燥して
得られた含水率 5〜30重量％の発泡性含水けい酸塩を最
大発泡率の40〜95％まで予備発泡させた後、有機けい素
重合体を配合し、加熱，反応，発泡させることを特徴と
する無機質発泡体の製法。
【請求項２】有機けい素重合体がメチルハイドロジエン
ポリシロキサン，ポリエーテルシリコーン，メチルフェ
ニルシリコーンより選ばれた１種又は２種以上である請
求項１に記載の製法。
【請求項３】発泡性含水けい酸塩に無機質中空体を配合
する請求項１，２のいずれかに記載の製法。
【請求項４】加熱方式が波長10〜 100ＭＨｚの高周波加
熱である請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】硬化剤が酸化カルシウム，酸化マグネシウ
ム，酸化ホウ素，ホウ酸より選ばれた１種又は２種以上
である請求項１〜４のいずれかに記載の製法。
【請求項６】結合材として無機質バインダーの水溶液又
は水分散液を配合する請求項１〜５のいずれかに記載の
製法。