JPH08268774A

JPH08268774A - 無機質発泡体の製造方法

Info

Publication number: JPH08268774A
Application number: JP7598195A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Konno; 義治今野
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-03-31
Filing date: 1995-03-31
Publication date: 1996-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】表面に破泡が殆どなく外観に優れた無機質発
泡体を、生産性を低下させたり、新たな設備投資をする
必要がなく簡単に製造可能な方法を提供する。【構成】（Ａ）反応性無機質粉体（例、フライアッシ
ュ）、（Ｂ）アルカリ金属珪酸塩、（Ｃ）水および
（Ｄ）金属粉末または過酸化水素からなる発泡剤を混合
した組成物を、成形型内に充填し、加熱硬化させる無機
質発泡体の製造方法において、上記組成物を調製直後に
成形型内に充填し、発泡が開始される以前または殆ど開
始されないうちに、予め所定の硬化温度に設定された加
熱装置内に入れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建築材料等に用いられ
る、表面に破泡が殆どなく外観に優れた無機質発泡体の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（Ａ）反応性無機質粉体、（Ｂ）アルカリ金属珪酸塩、
（Ｃ）水および（Ｄ）金属粉末または過酸化水素からな
る発泡剤を混合した組成物を、成形型内に充填し、加熱
硬化させて得られる無機質発泡体の表面は、気泡が表面
に発生しているため破泡が生じ外観が悪くなったり、塗
装が困難になるなどの問題点があった。これを改善する
ための関連技術としては、特開平５−１３１４１６号公
報には、離型剤が塗布された成形用型枠内にスラリーを
打設した後、成形された建材にオートクレーブ養生を施
すＡＬＣ建材の製造方法において、前記離型剤に表面活
性剤（界面活性剤）を添加することを特徴とするＡＬＣ
建材の製造方法が提案されている。しかし、この方法
は、離型剤を成形用型枠内に塗布する工程を必要とする
ので、工程が複雑になり生産性が低下するという問題点
があった。

【０００３】また、特開平３−２１９９１３号公報に
は、成形型表面および型枠内面に透水性シートを敷布
し、これにセメント粉末および水を散布して高比重スラ
リー層を形成し、次いで軽量気泡セメントスラリーを注
型して硬化成形することを特徴とする緻密化平滑表面ス
キン層を有する軽量気泡コンクリート板の製造方法が提
案されている。しかし、この方法は、工程が複雑になる
ので生産性が低下するとともに、高比重スラリー層の形
成のための装置と軽量気泡セメントスラリー層の形成の
ための装置を必要とするので、例えば、ホッパーやミキ
サーなどの設備が通常の２倍必要になり、設備投資が大
きくなるという問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するものであり、表面に破泡が殆どなく外観に
優れた無機質発泡体を、生産性を低下させたり、新たな
設備投資をする必要がなく、簡単に製造可能な方法を提
供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に用いられる反応
性無機質粉体（Ａ）としては、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、
ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ等の金属酸化物；Ｃａ
（ＯＨ）₂、Ａｌ（ＯＨ）₃、Ｍｇ（ＯＨ）₂、Ｚｎ
（ＯＨ）₂等の金属水酸化物；Ｎａ₂ＳｉＦ₆、Ｋ₂Ｓ
ｉＦ₆等の珪弗化物；Ａｌ（ＰＯ₃）₃、ＡｌＰＯ₄、
Ａｌ（Ｈ₂ＰＯ₄）₃、Ｍｇ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂、ＺｎＯ
・Ｐ₂Ｏ₅等の金属燐酸塩；ＫＢＯ₂、ＣａＢ₄Ｏ₇等
の金属硼酸塩；Ｍｇ、Ｚｎ等の金属粉末；石膏；セメン
ト；スラグなどが単独又は二種以上併用して使用でき
る。

【０００６】上記反応性無機質粉体（Ａ）としては、Ｓ
ｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系粉体が特に好ましい。ＳｉＯ₂−
Ａｌ₂Ｏ₃系粉体の組成としては、ＳｉＯ₂／Ａｌ₂Ｏ
₃＝１／９〜９／１（重量比）のものが好ましく、粉体
粒子全体に対する、ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃の合計量の割
合は、小さくなると、アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）との反
応性が低くなり、また、無機質発泡体の耐水性が低くな
る恐れがあるので、５０重量％以上が好ましい。このよ
うなＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系粉体としては、例えば、特
公平３−９０６０号公報や特公平４−４５４７１号公報
に記載されているような、フライアッシュ；コランダム
またはムライトの製造時に発生する電気集塵装置の灰；
メタカオリン；粉砕焼成ボーキサイトなどが挙げられる
が、組成が適当であればこれらに限定されるものではな
い。

【０００７】本発明に用いられるアルカリ金属珪酸塩
（Ｂ）は、反応性無機質粉体（Ａ）の硬化剤として作用
するものであり、ｎＳｉＯ₂／Ｍ₂Ｏ（Ｍは、Ｋ，Ｎａ
およびＬｉから選ばれる１種以上の金属）で表される塩
である。上記ｎの値は小さくなると緻密な発泡体が得ら
れず、大きくなると水溶液の粘度が上昇し混合が困難に
なるので０．０５〜８が好ましく、０．５〜２．５がさ
らに好ましい。

【０００８】アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）は、組成物の調
製に際して、水溶液で添加されるのが好ましく、その水
溶液の濃度は特に限定されないが、低くなると反応性無
機質粉体（Ａ）との反応性が低くなり、高くなると固形
物が生じやすくなるので１０〜６０重量％が好ましい。

【０００９】上記アルカリ金属珪酸塩水溶液の調製に
は、アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）をそのまま加圧、加熱下
で水に溶解してもよいが、アルカリ金属水酸化物水溶液
に珪砂、珪石粉などのＳｉＯ₂成分をｎが所定の量とな
るように加圧、加熱下で溶解してもよい。

【００１０】上記アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）の量は、少
なくなると組成物の硬化が十分になされず、多くなると
無機質発泡体の耐水性が低下するので、上記反応性無機
質粉体（Ａ）１００重量部に対して０．２〜４５０重量
部が好ましく、１０〜３５０重量部がより好ましく、２
０〜２５０重量部が特に好ましい。

【００１１】本発明に用いられる水（Ｃ）は、上記アル
カリ金属珪酸塩水溶液として添加されてもよいし、独立
して添加されてもよい。水（Ｃ）の量は少なくなると、
組成物が十分に硬化せず、また混合が困難となり、多く
なると無機質発泡体の強度が低下しやすくなるので、上
記反応性無機質粉体（Ａ）１００重量部に対して３５〜
１５００重量部が好ましく、４５〜１０００重量部がよ
り好ましく、５０〜５００重量部が特に好ましい。

【００１２】本発明に用いられる発泡剤（Ｄ）は、金属
粉末または過酸化水素からなるものである。これらの発
泡剤は組成物の調製に際して、発泡剤混合直後に発泡が
完了しないものであり、本発明において、組成物を調製
直後に成形型内に充填し、発泡が開始される以前または
殆ど開始されないうちに、予め所定の硬化温度に設定さ
れた加熱装置内に入れることより、発泡が実質的に開始
され、加熱硬化中に徐々に発泡するので、本発明に使用
されるものである。

【００１３】上記金属粉末としては、例えば、Ａｌ、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｇ
ａ、Ｓｎ、Ｓｉ、フェロシリコン等が挙げられるが、コ
スト、安全性、入手の容易さ、混合の容易さ等を考慮す
ると、Ａｌが好ましい。また、上記金属粉末の平均粒径
としては、小さくなると、組成物中での分散性が低下す
ると共に、急速に発泡し易くなり、大きくなると、反応
性が低下し易くなるので、１〜２００μｍ程度が好まし
い。

【００１４】上記過酸化水素を用いるときは、安全性、
安定した発泡を考慮すると水溶液として用いるのが好ま
しい。

【００１５】発泡剤（Ｄ）の添加量は、少なくなると得
られる無機質発泡体の発泡倍率が小さくなり、多くなる
と発泡ガスが過剰となり破泡したり、無機質発泡体の強
度の低下が著しくなり、ハンドリング等ができなくなる
恐れが生ずるので、上記反応性無機質粉体（Ａ）１００
重量部に対して０．０１〜１０重量部が好ましい。

【００１６】本発明に用いられる組成物には、必要に応
じて、発泡助剤、無機質充填材、補強繊維、軽量骨材、
顔料等が添加されてもよい。

【００１７】上記発泡助剤としては、発泡を均一に生じ
させるものなら特に限定されず、例えば、ステアリン酸
亜鉛、ステアリン酸カルシウム、パルミチン酸亜鉛等の
脂肪酸金属塩；シリカゲル、ゼオライト、活性炭、アル
ミナ粉末等の多孔質粉体などがあげられる。これらは単
独で使用されてもよいし、２種類以上併用されてもよ
い。発泡助剤の量は多くなると組成物の粘度が上昇し、
破泡が発生しやすくなるので上記反応性無機質粉体
（Ａ）１００重量部に対して１０重量部以下が好まし
い。

【００１８】上記無機質充填材としては、水に溶解せ
ず、組成物の硬化反応を阻害せず、アルカリ金属珪酸塩
（Ｂ）と反応しないものであれば特に限定されず、例え
ば、珪石粉；珪砂；川砂；ジルコンサンド；結晶質アル
ミナ；岩石粉末；火山灰；シリカフラワー；シリカフュ
ーム；ベントナイト；高炉スラグ等の混合セメント用混
合材；セピオライト、ワラストナイト、マイカ等の天然
鉱物；炭酸カルシウム；珪藻土などが挙げられる。これ
らは単独で添加されてもよいし、２種類以上併用されて
もよい。

【００１９】上記無機質充填材は、平均粒径が小さくな
ると組成物の粘度が上昇し、高倍率の発泡体が得られ
ず、大きくなると発泡が不安定になるので平均粒径０．
０１〜１０００μｍが好ましい。無機質充填材の量は多
くなると得られる無機質発泡体の強度が低下するので上
記反応性無機質粉体（Ａ）１００重量部に対して７００
重量部以下が好ましい。

【００２０】上記補強繊維としては、得られる無機質発
泡体に付与したい性能に応じ任意のものが使用でき、例
えば、ビニロン繊維、ポリアミド繊維、ポリエステル繊
維、ポリプロピレン繊維、カーボン繊維、アラミド繊
維、ガラス繊維、チタン酸カリウム繊維、鋼繊維などが
使用できる。

【００２１】上記補強繊維の繊維径は、細くなると混合
時に再凝集し、交絡によりファイバーボールが形成され
やすくなり、得られる無機質発泡体の強度向上への寄与
が少なくなり、太くなると引張強度向上などの補強効果
が小さくなるので、繊維径１〜５００μｍが好ましい。
上記補強繊維の繊維長は、短くなると引張強度向上など
の補強効果が小さくなり、長くなると繊維の分散性及び
配向性が低下するので、繊維長１〜１５ｍｍが好まし
い。上記補強繊維の量は多くなると繊維の分散性が低下
するので、上記反応性無機質粉体（Ａ）１００重量部に
対して、１０重量部以下が好ましい。

【００２２】上記軽量骨材は、得られる無機質発泡体の
軽量化を図る目的で使用するものであり、例えば、シリ
カバルーン、パーライト、フライアッシュバルーン、シ
ラスバルーン、ガラスバルーン、発泡焼成粘土等の無機
質発泡体；フェノール樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレ
ン等の合成樹脂の発泡体；ポリ塩化ビニリデンバルーン
などが挙げられる。これらは単独で使用されてもよい
し、２種類以上併用されてもよい。

【００２３】上記顔料としては、金属酸化物からなる顔
料が好ましい。顔料の量としては、多くなると組成物の
粘度が高くなり、発泡不良を生じたり、作業性が低下す
るので、上記反応性無機質粉体（Ａ）１００重量部に対
して、５０重量部以下が好ましい。

【００２４】さらに必要に応じて、無機質発泡体の収縮
防止や組成物の反応速度を大きくするなどの目的で、ア
ルミナセメント、γ−アルミナ、溶射されたアルミナ、
アルミン酸アルカリ金属塩、水酸化アルミニウムなどを
加えても良い。

【００２５】本発明の無機質発泡体の製造方法は、ま
ず、反応性無機質粉体（Ａ）、アルカリ金属珪酸塩
（Ｂ）、水（Ｃ）および金属粉末または過酸化物からな
る発泡剤（Ｄ）を混合して組成物を調製する。上記の混
合は、通常のセメントモルタルやコンクリートを混合す
る機械や高速攪拌式の混合機を用いて行うことができ
る。混合する際の順序は組成物を構成する物質の組み合
わせによっても異なるが、次のような方法が好ましい。
まず、アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）と水（Ｃ）とを混合
し、これに必要に応じて添加する発泡助剤、無機質充填
材、補強繊維、軽量骨材、顔料等を混合する。次に反応
性無機質粉体（Ａ）を添加混合した後、最後に発泡剤
（Ｄ）を添加混合する。なお、水（Ｃ）は、アルカリ金
属珪酸塩（Ｂ）との混合に際しては、最終的な組成物に
使用される水のうちの一部が使用され、残りの水は、反
応性無機質粉体（Ａ）または発泡剤（Ｄ）の混合の際に
これらと混合されて添加されてもよい。

【００２６】次に、上記のようにして得られたスラリー
状の組成物を、調製直後に成形型内に充填する。充填
後、必要に応じて脱泡のために成形型を振動してもよ
い。次に、組成物が充填されている成形型を、発泡が開
始される以前または殆ど開始されないうちに、成形型に
蓋をするなどにより水分の急激な蒸発が生じないような
状態にして、予め硬化温度に設定された加熱装置に入れ
る。加熱装置としては、特に限定されないが、例えば、
オーブンが挙げられる。上記硬化温度は５０〜１１０℃
が好ましい。次に、加熱装置に入れた状態で発泡・硬化
させる。上記硬化時間は、３０分〜８時間が好ましい。
硬化完了後、得られた無機質発泡体を成形型から脱型す
る。脱型後、必要に応じて余剰の水分を蒸発させるため
に４０〜８０℃で３０分〜５時間乾燥させてもよい。

【００２７】

【作用】本発明で用いられる組成物は、熱硬化性の材料
であるが、常温で放置しても反応は徐々に進み徐々に粘
度は上昇する。また、発泡は発泡剤混合後１〜５分後に
開始する。一般的にある発泡圧力の時に適正な粘度範囲
であれば、均一な気泡が得られることが知られている。
そのため、従来は、発泡中に適正な粘度であるように材
料の粘度を調整している。従来、通常、発泡終了後に加
熱を開始するが、その時、気泡内部の気体が加熱により
膨張する。また、アルカリ金属珪酸塩水溶液の粘度は温
度依存性があるため、加熱により材料の粘度が低下す
る。したがって、加熱による気泡内部の圧力上昇と材料
自身の粘度低下により破泡が発生し、得られる無機質発
泡体の外観が不良となる。

【００２８】ところが、本発明の製造方法は、組成物を
調製直後に成形型に充填し、その直後の、発泡が開始さ
れる以前または殆ど開始されないうちに、予め硬化温度
に設定された加熱装置に入れる。本発明の方法による
と、実質的に発泡開始前に加熱装置に入れるので、加熱
開始の粘度低下時は、殆ど気泡が発生していないかもし
くは気泡が小さいため、加熱しても気泡が膨張し破泡す
ることはない。その後充分に気泡が成長した時には、加
熱により材料の硬化が進行して粘度が上昇するため気泡
が膨張しても破泡は発生しないので、外観に優れた無機
質発泡体を得ることができる。

【００２９】

【実施例】本発明を実施例をもってさらに詳しく説明す
る。まず使用した材料および成形型は以下の通りであ
る。

【００３０】材料反応性無機質粉体（Ａ）：フライアッシュ（ＪＩＳＡ
６２０１に準ずるもの、関電化工社製、平均粒径２０
μｍ）を分級機（日清エンジニアリング社製、型式：Ｔ
Ｃ−１５）により分級し、粒径が１０μｍ以下の粉末を
１００重量％含有するもの。アルカリ金属珪酸塩（Ｂ）：ｎＳｉＯ₂／Ｍ₂Ｏ（ｎ＝
１．８、Ｍは、ＮａとＫのモル比１：１の混合物）。発泡剤（Ｄ）：アルミニウム粉末（ミナルコ社製、商品
名：３５０Ｆ、平均粒径１３μｍ）。発泡助剤：ステアリン酸亜鉛（堺化学工業社製、商品
名：ＳＺ−２０００）。無機質充填材：珪石粉（住友セメント社製、商品名：ソ
フトシリカ）およびワラストナイト（土屋カオリン社
製、商品名：ケモリットＡ−６０）。補強繊維：ビニロン繊維（クラレ社製、商品名：ＲＭ１
８２×３）。その他：アルミナセメント（旭硝子社製、商品名：アサ
ヒアルミナセメント１号）。これは、無機質発泡体の収
縮防止のために使用した。

【００３１】成形型底部と開閉可能な上蓋を有する、内寸３００×３００ｍ
ｍ、高さ７５ｍｍの鉄製の箱状の型の中に、外寸２９８
×２９８ｍｍ、高さ１０ｍｍで上面が割石調の模様に加
飾されたウレタンゴム製の加飾型を、加飾面を上方に向
けた状態で前記の鉄製の型の底部に達するまで押し込ん
で成形型を製作した。従って、この型に組成物を充填す
ると、該組成物は加飾面に接触するようにされている。

【００３２】（実施例１）アルカリ金属珪酸塩６３重量
部と水６７重量部とからなるアルカリ金属珪酸塩水溶液
１３０重量部、ステアリン酸亜鉛２．５重量部、珪石粉
１００重量部、ワラストナイト５０重量部およびビニロ
ン繊維２．５重量部をオムニミキサー（千代田技研社
製）に投入し３分間混合した。これにフライアッシュ１
００重量部とアルミナセメント２５重量部を投入しさら
に３分間混合した。これに、アルミニウム粉末０．１７
５重量部を投入し３０秒間混合した後、得られた組成物
を成形型内に投入し、次いで振動した。振動は投入開始
から１分後まで行った。振動後の成形型に蓋をした後、
予め硬化温度である８５℃に設定してあったオーブンに
入れた。６時間後に、成形型をオーブンから取り出し、
得られた無機質発泡体を成形型からはずし、５０℃で２
時間乾燥させて、無機質発泡体を得た。

【００３３】（実施例２）実施例１におけるアルミニウ
ム粉末の使用量を０．１７５重量部から、０．３５重量
部に代えたことの他は、実施例１と同様にして無機質発
泡体を得た。

【００３４】（比較例１）実施例１と同様にして組成物
を調製した。得られた組成物を成形型内に投入し、次い
で振動した。振動は投入開始から１分後まで行った。振
動後の成形型を常温に放置した。常温放置３０分後、発
泡が終了していた。次いで成形型に蓋をした後、予め硬
化温度である８５℃に設定してあったオーブンに入れ
た。６時間後に、成形型をオーブンから取り出し、得ら
れた無機質発泡体を成形型からはずし、５０℃で２時間
乾燥させて、無機質発泡体を得た。

【００３５】（比較例２）実施例２と同様にして組成物
を調製した。得られた組成物を成形型内に投入し、次い
で振動した。振動は投入開始から１分後まで行った。振
動後の成形型を常温に放置した。常温放置３０分後、発
泡が終了していた。次いで成形型に蓋をした後、予め硬
化温度である８５℃に設定してあったオーブンに入れ
た。６時間後に、成形型をオーブンから取り出し、得ら
れた無機質発泡体を成形型からはずし、５０℃で２時間
乾燥させて、無機質発泡体を得た。

【００３６】評価実施例１、２および比較例１、２で得られた無機質発泡
体の表面の加飾面の破泡の発生状態を肉眼で観察評価し
た。また、無機質発泡体を３ｃｍ角に切断し、その重量
を測定し、体積で除して密度を求めた。これらの評価結
果を表１に示した。

【００３７】

【表１】

【００３８】

【発明の効果】本発明の無機質発泡体の製造方法の構成
は上述の通りであり、表面に破泡が殆どなく外観に優れ
た無機質発泡体を、生産性を低下させたり、新たな設備
投資をする必要がなく、簡単に製造可能な方法を提供す
る。また、得られた無機質発泡体は、建築材料等として
有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 22:04 22:06）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（Ａ）反応性無機質粉体、（Ｂ）アルカ
リ金属珪酸塩、（Ｃ）水および（Ｄ）金属粉末または過
酸化水素からなる発泡剤を混合した組成物を、成形型内
に充填し、加熱硬化させる無機質発泡体の製造方法にお
いて、上記組成物を調製直後に成形型内に充填し、発泡
が開始される以前または殆ど開始されないうちに、予め
所定の硬化温度に設定された加熱装置内に入れることを
特徴とする無機質発泡体の製造方法。