JPH0688845B2 - セラミツク発泡体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、家屋の外壁パネル等に応用が好適であるセラ
ミック発泡体の製造方法に関する。

（従来の技術） セラミック発泡体は軽量で断熱性，耐久性に優れている
ので、建材として理想的な材料であることはよく知られ
ている。

そこで、過去このセラミック発泡体を実用化しようとし
て、多くの発明がなされているが、工業的に安価に製造
する良い方法がなかった。

即ち、工業的に安価にセラミック発泡体を製造する為に
は、ステンレス等の耐熱性金属で作った板あるいは金網
の上、又は耐熱性金属製型の中で加熱発泡させ成形する
のが最善であり、そのためには製造設備の制約から850
乃至1000℃で加熱発泡させる必要があること。

又、セラミック発泡体内部の気泡が小さく，しかもほヾ
均一に分散している必要があることが判った。

発明者等は従来知られている製造方法を追試したが、上
記目的を満足させるセラミック発泡体は得られなかっ
た。

例えば、特開昭52-22010号公報や特開昭54-65716号公報
で提案されている方法では、1100乃至1300℃迄加熱しな
ければ発泡しない。

又、特開昭53-35730号公報に示される方法のように多量
の水ガラスを添加すると、1000℃付近まで加熱発泡温度
が低下するが、表面近くの気泡が粗大となり、内部の気
泡が細かいものが得られた。

（発明が解決しようとする問題点） 上記前者の方法では、加熱発泡温度が高いために、加熱
炉に金属製ベルトや金属製型を使用することが難しくな
り、炉も高性能のものが必要となり、加熱，冷却時間も
余計に長くなる。

上記後者の方法では、気泡が均一に分散したものが得ら
れず、全体の機械強度が不充分となり、表面付近の保形
性が悪く、加工，施工を考えるとサンドウィッチパネル
のように別部材による補強を行わなければならない。

本発明者等は、種々研究した結果、抗火石，シラス，安
山岩，流紋岩等の火山噴出物だけでは、1200℃以下で発
泡させるのは殆ど不可能であること、又、水ガラスを30
％程度の多量混入すると、加熱発泡温度が1000℃付近ま
で低下するが、水ガラスが表面近くに滲み出てきて、表
面近くの気泡が大きくなり、小さい気泡がほヾ均一に分
散した発泡体が得られないことが判った。

更に、液体の水ガラスに替えて滲み出しのない固形の珪
酸ソーダやソーダ灰を混合してセラミック発泡体を製造
しようとしたが、1000℃以下で発泡させるには珪酸ソー
ダやソーダ灰を30％以上必要とし、気泡が粗大になった
り、溶融物の熱収縮率が大きくなり、発泡後の冷却時に
割れ易くなって良品がなかなか得られない。

（問題を解決するための手段） 本発明は、特許請求の範囲に記載された構成により、上
記問題点を解消しようとするものである。即ち、ソーダ
灰と、石灰石あるいは消石灰とを併用することにより、
ソーダ灰が30％以下でも1000℃以下で加熱発泡でき、し
かも発泡後の冷却時にも割れ難く、良好な製品が得られ
ることを見出し、本発明をなすに至った。

本発明に使用する抗火石，シラス，安山岩，流紋岩等の
火山噴出物はセラミック発泡体の主成分である。これら
の火山噴出物は粉末状、好ましくは200メッシュ通過の
微粉末として使用するのが良い。

本発明に使用する、ソーダ灰と石灰石あるいは消石灰と
は共同して主成分である火山噴出物の溶融軟化温度を下
げるものである。主成分の火山噴出物60乃至80部（重量
部 以下同じ）に対して、ソーダ灰10乃至30部と、石灰
石あるいは消石灰を５乃至20部とを加えてはじめて850
乃至1000℃で溶融軟化し発泡する。

即ち、ソーダ灰を30部を越えて加えると気泡が粗くな
り、発泡後の冷却時に亀裂が入り、良好なセラミック発
泡体が得られず、10部に満たないと溶融軟化温度を1000
℃以下にするのが困難である。

又、ソーダ灰10乃至30部のみでは、溶融軟化温度は1000
℃以下にはならないが、これに石灰石あるいは消石灰を
２乃至20部加えることによりはじめて発泡温度が1000℃
以下になる。石灰石あるいは消石灰が２部未満では溶融
軟化温度の降下効果が小さく、20部を越えると逆に溶融
軟化温度が上昇する。

本発明における、これらのソーダ灰や石灰石，消石灰は
全て粉末状態で使用する。好ましくは200メッシュ通過
の微粉末を使用するのが良い。

本発明では、粘土は必ずしも混入する必要はないが、15
部迄の粘土を混入することにより、組成物の溶融粘度が
増大し、気泡の小さい良好な発泡体が得られる。15部を
越える粘土の混入は溶融軟化温度が上昇する。係る粘土
には、ベントナイト，白土，フライアッシュ，カオリ
ン，蛙目粘土等がある。

本発明に使用する炭化珪素は発泡剤であって、主成分で
ある火山岩60乃至80部に対し、0.1乃至１部、好ましく
は0.15乃至0.5部加えられる。発泡剤の量が少ないと発
泡倍率が小さくなり、0.1部未満では殆ど発泡しない。
逆に発泡剤の量が大きくなると、発泡倍率が増大する
が、１部付近では比重を0.3程度まで低下させることが
できる。ところが、発泡剤を１部を越えて加えても、そ
れ以上発泡効果がなく、原料コストを引き上げるだけで
ある。

粘土類および発泡剤も粉末状態で使用するのがよく、好
適には200メッシュ通過の微粉末にする。

（作用） 本発明においては、上記火山噴出物と、ソーダ灰と、石
灰石あるいは消石灰と、粘土と、炭化珪素とを粉末にし
て均一に混合する。

この混合物を、粉末のまヽ加熱発泡させてもよいが、こ
の混合物を造粒機で粒状にしたり、プレス成形した後に
加熱発泡することもできる。

加熱発泡の際、混合物の中にステンレス鋼のような耐熱
性金属の針金や金網を埋め込んで補強とすることができ
るし、又、治具を埋め込むこともできる。

この混合物の粉末，粒状物あるいは成形体を炉の中で加
熱発泡させる時、炉の中を通過するステンレス鋼等から
なるエンドレスベルト上に混合物の粉末，粒状物あるい
は成形体を載せ、混合物が炉内を通過している間に加熱
発泡させ、必要があればまだ変形可能な軟らかい間に適
宜形状に圧縮成形し、その後徐冷してから炉から出てく
るようにすれば、連続的に製造することができる。この
ようなエンドレスベルトには、粉末や溶融物が落下しな
いように、針金と針金の間隙の小さい密集バランス型の
ベルトが好適である。尚、ベルトに溶融物が付着するの
を防ぐ為に、アルミナ粉や水酸化アルミナ粉をベルト上
に塗布するとよい。

混合物の粉末，粒状物あるいは成形体を、アルミナ粉等
を塗布した型の中に入れ、トンネル炉を通過する間に加
熱発泡させ、まだ変形可能な軟らかい状態でプレスで成
形し、その後徐冷することもできる。

加熱炉の中で、850乃至1000℃の熱を受けて混合物は溶
融軟化し始め、溶融した珪酸の存在により炭化珪素が分
解し発泡する。ソーダ灰と石灰石あるいは消石灰が併用
されることにより、溶融軟化温度が850乃至1000℃とな
り、気泡の細かい均一な発泡体が得られる。又、粘土の
存在により溶融物の溶融粘度が増大し、気泡が径が揃っ
た良好な発泡体となる。

（発明の効果） 上述したように、本発明においては850乃至1000℃で加
熱発泡できるから、金属製のベルト上で加熱発泡した
り、発泡後の軟らかい間に金属製の型でプレス成形した
り、ロール成形することが可能になる。従って、高性能
の加熱炉が要求されることもなく、加熱冷却時間を短縮
して製造効率を向上させ、製造コストの低下を実現する
ことができる。

又、ソーダ灰の使用量が、火山岩60乃至80部に対し、30
部以下することができ、気泡が粗大になったり、冷却時
に割れることもなく良好なセラミック発泡体が得られ
る。

このようにして得られた製品は、板状であれば屋根材，
外壁材，床材等の建築用板として使用することができ
る。又、型を使用しプレス成形したものは、機械的強度
が向上し、瓦，タイル，天井材，塀材等に使用できる。

（実施例１） 抗火石をボールミルを用いて粉砕し、300メッシュ通過
の抗火石微粉末70kgと、ソーダ灰粉末15kgと、消石灰粉
末10kgと、ベントナイト粉末5kgと、炭化珪素粉末250g
とを、クロスロータリー式粉体混合機に入れて均一に混
合した。

ステンレス製板（長さ2m,巾1m20cm）の上にアルミナ粉
末を水に分散させたものを塗り、乾燥させてアルミナ粉
末膜を作り、この上に上記混合物を厚さ約5cmになるよ
うに均一に載せた。

これを炉の中に入れ、１時間で950℃に昇温したとこ
ろ、混合物が溶融発泡し始めた。

950℃で５分間保ち、約３時間で200℃迄冷却すると、厚
み約55mmの均一に発泡したやヽ緑色がかった白色の比重
0.7のセラミック発泡体が得られた。

これを切断し、切り口を見ると最大1.5mmのほヾ均一に
分散した気泡のセラミック発泡体であった。

（実施例２） 250メッシュ通過のシラス微粉末65kgと、ソーダ灰粉末2
0kgと、石灰石粉末10kgと、フライアッシュ5kgと、炭化
珪素粉末300gとを、上記と同様に混合したものを、水酸
化アルミニウムを塗布したステンレス製針金で作った密
集バランス型エンドレスベルト上に厚さ2cmになるよう
に載せる。

このベルトを最高温度900℃の炉を通過するようにした
ところ、混合物は最高温度に達した付近で発泡し始め、
その後発泡溶融混合物がまだ軟らかい間にロールで板状
に成形した。その後、徐冷した。混合物が加熱炉内を通
過する全体の時間は約２時間であった。

得られた製品は、比重約0.6の淡緑色のものであり、切
り口断面を見ると直径約1mmの均一に分散したセラミッ
ク発泡体であった。

（実施例３） 300メッシュ通過の安山岩微粉末650gkgと、ソーダ灰粉
末150gと、消石灰粉末50gと、カオリン粉末50gと、炭化
珪素粉末4gと、水50gとを、均一に混合した後プレスで
瓦状に成形した。

これを充分に乾燥したあと、この瓦状成形体より若干大
きな瓦状の内面にアルミナ粉末が塗布されたステンレス
製型の中に入れ、これを加熱炉の中で870℃で10分間加
熱したところ溶融発泡した。

これを直ちに瓦状の板で押圧して成形した後徐冷した。

型からセラミック発泡体を取り出したところ、黒色の比
重0.45の瓦状の成形体が得られた。成形体を切断し、切
り口を見ると最大径1.5mmの均一に分散した気泡を持つ
セラミック発泡体であった。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】抗火石，シラス，安山岩，流紋岩等の火山
   噴出物の群から選ばれた一種以上60乃至80重量部と、ソ
   ーダ灰10乃至30重量部と、石灰石，消石灰の群から選ば
   れた一種以上２乃至20重量部と、粘土０乃至15重量部
   と、炭化珪素0.1乃至１重量部とを、均一に混合し、850
   乃至1000℃に加熱し発泡せしめることを特徴とするセラ
   ミック発泡体の製造方法。