JPH092881A - 発泡セラミック成形板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量にしてしかも強度があり空気を貫通する
ミクロン単位の微細な毛細管状の空気流通孔を有するこ
とによって空気は貫通するが水は貫通せず、吸水性能が
きわめて高くしかも断勲性能に優れ火炎に対して裏面の
温度上昇がきわめて低い優れた発泡セラミック成形板を
提供することである。 【構成】 圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩比重
０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３融点１５００℃以上のセラミ
ック微細中空粒子と融剤となる材料を含むセラミックス
組成分からなる組成物を混練し、型枠に流し込み加圧成
形後所定期間養生し脱型して７００〜１３００℃で焼成
することを特徴とする発泡セラミツク成形板である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は建造物に使用する外壁
材、床材、天井材、瓦、吸音材、透水性舗装材等の建築
・土木用部材、その他フィルター、散気板等に使用され
る発泡セラミック成形板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、発泡セラミック成形板あるいは多
孔質セラミック成形板には次の様なものがあった。即ち
陶石や長石および粘土などの天然鉱物の混合物や酸化物
系セラミック粉体に結合材を添加したものに無機あるい
は有機系発泡剤を加えて混練成形後１０００℃以上の高
温で焼成するものが知られている。

【０００３】又、セラミック粉体とバインダーを含むス
ラリーに多孔化剤又は発泡剤を添加し、このスラリーを
成形焼成するものである。さらに無機質微細発泡体やセ
ラミックの破片等をバインダーによって結合したセラミ
ック多孔成形板も広く用いられている。

【０００４】しかるに原料に陶石や長石および粘土等天
然鉱物を使用するものは良質のものが次第に減少しその
入手が困難になっている。又多孔化剤を用いる方法は高
気孔率かつ高気孔径を有する発泡セラミック成形板を作
るために多量の多孔化剤を用いねばならず、この多孔化
剤がスラリー中に分散して焼成時に飛散し発泡セラミッ
ク成形板を損傷するため品質の安定が困難である。

【０００５】発泡剤を用いる方法は規則性のある微細中
空洞を設計通り形成することが困難である。無機質微細
発泡体やセラミック破片等をバインダーによって結合し
たものは無機質微細発泡体やセラミック破片等の形状が
不定形であり、これらの表面が滑らかでないためバイン
ダーの吸収が大きくなり品質の安定性に劣り良質の発泡
セラミック成形板にはならないのである。

【０００６】以上の様に従来の発泡セラミック成形板あ
るいは多孔質セラミック成形板はセラミック成形板内部
に微細な空洞のあるもの、あるいは微細発泡体の周囲が
単にバインダー等で固結されているものであった。この
ため発泡セラミック成形板中には空気が貫通することが
できないものか又は散気板、フィルターを目的としたも
のでは逆に空気の流通孔が大きなものしかなく、このた
め強度及び断熱性は低く火災に対する抵抗力も充分では
なかったのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記したよう
な従来の発泡セラミック成形板の問題点を解決したもの
で軽量でしかも強度があり、空気を流通するミクロン単
位の微細な毛細管状の空気流通孔を有することによっ
て、空気は貫通するが水は貫通せず吸水性能がきわめて
高くしかも断熱性能に優れ、火炎に対して裏面の温度上
昇がきわめて低い優れた発泡セラミック成形板を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は発泡セラミ
ック成形板が無数の完全球体微細中空粒子からなり、そ
の微細中空粒子相互が点で連結することによって各微細
中空粒子間にミクロン単位の毛細管状の空気流通孔を有
することができるのである。

【０００９】本発明は発泡セラミック成形板中に無数の
ミクロン単位の毛細管状の空気流通孔を保有せしめるた
め、高強度のセラミック微細中空粒子同士を融剤となる
材料を含むセラミックス組成分によって点接合させるの
である。

【００１０】即ち圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で
嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上
のセラミック微細中空粒子１００重量部と融剤となる材
料を含むセラミックス組成分５０〜３００重量部からな
る組成物を混練し、型枠に打設して５０〜５００ｋｇｆ
／ｃｍ^２の圧力で加圧成形した後脱型し成形体を７００
〜１３００℃で焼成することを特徴とする。

【００１１】着色発泡セラミック成形体はセラミック微
細中空粒子に予め泥漿状着色無機顔料を噴霧し、乾燥さ
せた着色セラミック微細中空粒子を使用することによっ
て着色発泡セラミック成形板とすることができるのであ
る。

【００１２】

【作用】本発明に使用したるセラミック微細中空粒子
は、従来の微細中空発泡体に比較して特に圧縮強度が高
いものであり発泡セラミック成形体製造過程で生ずる高
い応力・剪断力に対して耐え得ることができるものであ
る。さらに加圧成形することによって軽量であるにもか
かわらず緻密な発泡セラミック成形板とすることができ
るのである。

【００１３】微細中空発泡体の圧縮強度とは耐水圧強度
と同意語であり、圧縮強度の測定は、微細中空発泡体を
水中で加圧し水に加えられた圧力が微細中空発泡体に伝
わり微細中空発泡体が破壊する圧力を圧縮強度とするの
である。

【００１４】優れた性能を示すことのできる発泡セラミ
ック成形板は、混練工程が充分でなければならず、均一
な製品で品質の良い発泡セラミック成形板には特に重要
である。充分な混練を行う場合その混練時にセラミック
微細中空粒子に加わる応力及び剪断力は、約４００ｋｇ
ｆ／ｃｍ^２前後になると言われている。従来の建材用微
細中空発泡体には、このような高圧に耐え得るものが無
く大部分が破壊してしまうため、かかる発泡セラミック
成形板として使用し充分な性能の得られるものはなかっ
た。

【００１５】次にセラミック微細中空粒子を発泡セラミ
ック成形板に使用する場合重要なことは熱伝導率であ
る。微細中空発泡体の粒径によるが一般に０．１（ｋｃ
ａｌ／ｍｈｒ℃）前後であり、充填した微細中空発泡体
の半分が破壊されたものである場合熱伝導率は大体０．
２（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）に低下する。破壊されない完
全な微細中空発泡体が使用された場合にのみ優れた効果
が得られるのである。本発明に使用するセラミック微細
中空粒子は従来の微細中空発泡体であるシラスバルー
ン、ガラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュ
バルーンなどに比較して格段に圧縮強度が高いものであ
り、発泡セラミック成形板の中空体は１００％完全なも
のである。因に従来の微細中空発泡体の圧縮強度は８０
〜３００ｋｇｆ／ｃｍ^２である。

【００１６】本発明に使用するセラミック微細中空粒子
の融点は１５００℃以上である。セラミック微細中空粒
子はその材質に起因するのは当然であるが一般的に融点
の高いもの程圧縮強度も高くなる。圧縮強度を６００ｋ
ｇｆ／ｃｍ^２以上とするならばその融点は１５００℃以
上になる。

【００１７】発泡セラミック成形板は、スラリーを型枠
に打設し加圧成形後所定時間養生した後焼成する。焼成
温度は７００〜１３００℃であり、これは使用する融剤
となる材料を含むセラミックス組成分の種類による溶融
点により異なってくる。セラミック微細中空粒子同士を
点で接合させこれを強固に結合させるのである。融剤と
なる材料を含むセラミックス組成分を溶融させこの溶融
体によってセラミツク微細中空粒子間を固着させる。し
かし焼成時にセラミック微細中空粒子は溶融してはなら
ず又加熱による強度低下をきたしてもいけない。このた
めセラミック微細中空粒子の融点は１５００℃以上でな
ければならないのである。

【００１８】以上により本発明において使用するセラミ
ック微細中空粒子はアルミナ４０〜４５％、シリカ５０
〜６０％、その他１．５〜２．５％からなる組成物を発
泡生成せしめたものでその物性は圧縮強度７００ｋｇｆ
／ｃｍ^２、融点１６００〜１８００℃、嵩比重０．３〜
０．５ｇ／ｃｍ^３、熱伝導率０．１（ｋｃａｌ／ｍｈｒ
℃）で完全な中空粒子のみで構成されている。セラミッ
ク微細中空粒子の粒径は、１２〜３５０μｍの範囲のも
のを使用し、細目１２〜７５μｍ、中目７５〜１５０μ
ｍ、荒目１５０〜３５０μｍとして粒度調整により混合
使用する。嵩比重は粒度の細かいものは重く、荒いもの
は軽くなる。このため嵩比重の範囲は０．３〜０．５ｇ
／ｃｍ^３となる。

【００１９】本発明の融剤は例えば長石、石灰石、炭酸
マグネシウム、リン酸石灰、酸化鉛、硼酸、硼砂、炭酸
ソーダ、硝酸ソーダー、酸化亜鉛などいずれか１種また
は２種以上を添加する。セラミックス組成分とはＢ_２Ｏ
_３、ＳｉＯ_２、ＧｅＯ_２、ＺｒＯ_２、Ｐ_２Ｏ_５、Ａｓ_２
Ｏ_５、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｂｉ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_３、Ｓｂ
_２Ｏ_５、ＳＯ_３などの酸性酸化物にＮａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、
ＣａＯ、ＭｇＯなどの塩基性酸化物やＡｌ_２Ｏ_３、Ｆｅ
_２Ｏ_３、ＺｎＯ、ＰｂＯ、ＴｉＯ_２などを添加したもの
が含まれる。例えばＳｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−Ｂ_２Ｏ_３、Ｓ
ｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ、ＳｉＯ_２−Ｋ_２Ｏ−Ｃａ
Ｏ、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ−Ｂ_２Ｏ
_３、Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−ＴｉＯ_２−ＣａＯ−Ｂ_２Ｏ
_３、ＣａＯ−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｓｉ
Ｏ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−Ｋ_２Ｏ等のいずれか１種又は２種以
上あるいは／又は天然素材のカオリン、可塑性粘土（蛙
目粘土、木節粘土、ボールクレー等）、セリサイト、陶
石、ロウ石、ベントナイト、珪石、シャモット、長石、
石灰石、マグネサイト、ドロマイト、珪灰石、滑石、骨
灰等いずれか１種または２種以上配合して使用する。

【００２０】セラミック微細中空粒子は細目、中目、荒
目を粒度調整し、１００重量部に対し、融剤となる材料
を含むセラミックス組成分を１０〜３００重量部加え
る。融剤となる材料を含むセラミックス組成分が５重量
部以下では充分な結合ができずセラミック微細中空粒子
間の固着強度が上がらない。又３００重量部以上では発
泡セラミック成形板中の溶融体が多すぎて毛細管状の空
気流通孔ができなくなる。

【００２１】発泡セラミック成形板は、強度の高いセラ
ミック微細中空同士が接合し、この部分が融剤となる材
料を含むセラミックス組成分の溶着体で固着されている
ためきわめて軽量で、発泡セラミック成形板の比重は
０．５〜０．７ｇ／ｃｍ^３となる。又成形時に１０〜５
００ｋｇｆ／ｃｍ^２で加圧するため発泡セラミック成形
板は緻密になり強度も高く圧縮強度は１００ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２以上となる。

【００２２】強度の高いセラミック微細中空粒子は、発
泡セラミック成形板中に完全に中空体の形で存在するこ
とができるため、セラミック微細中空粒子間が点接合に
より固着することによって点接合以外の部分に無数の毛
細管状の空気流通孔が存在することを見出したのであ
る。

【００２３】この無数の網の目状に張りめぐらされた毛
細管状の空気流通孔によって僅か１ｋｇｆ／ｃｍ^２程度
の低い空気圧でも空気は発泡セラミック成形板の表面か
ら流れる。すなわち表面からの空気は発泡セラミック成
形板の裏面のみならず発泡セラミック板の四周に迄流れ
る。特に高熱空気の場合は表面から大部分が上方及び左
右方向に流れ発泡セラミック成形板の上端及び左右両端
から放散するため裏面温度は上昇しない。

【００２４】このため本発明になる発泡セラミック板表
面に火炎がかかっても火炎による高熱の空気は、発泡セ
ラミック成形板全体に均等に流れる。従って裏面温度の
上昇は少なく発泡セラミック成形板全体が放熱板として
作用するのである。

【００２５】発泡セラミック成形板を水平に置きその表
面に水を滴下した場合、滴下された水は即座に吸収する
ことができる。即ち発泡セラミック成形板中に網の目の
如く張りめぐらされた毛細管状の空気流通孔内に滴下さ
れた水はただちに流れ吸収されるのである。そしてこの
吸収された水は水平方向に流れ次第に下方に向かって流
れるため裏面に直ちに貫通することはない。水は発泡セ
ラミック成形板の毛細管状空気流通孔に流れ、吸水量は
発泡セラミック成形板重量とほぼ同じ位になる。発泡セ
ラミック成形板が吸収した水が凍結しても膨張圧は四周
に均一に拡散するため凍結によって亀裂の発生すること
はない。

【００２６】本発明における発泡セラミック成形板は圧
縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩比重０．３〜０．
５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上のセラミック微細中
空粒子と融剤となる材料を含むセラミックス組成分が主
要構成材であるが、この他に水系バインダーと水を添加
し必要に応じて性状向上を図るため分散剤として各種の
界面活性剤、抗菌・抗かび剤、増粘剤、安定剤等の混和
剤や無機質体質顔料などを用いても良い。

【００２７】発泡セラミック成形板を着色せしめるため
セラミック微細中空粒子に噴霧着色する泥漿状着色無機
顔料としては釉薬粉、長石粉、フリット粉、珪酸ジルコ
ニウムに着色顔料および／又は酸化銅、酸化コバルト、
酸化鉄、酸化マンガン、酸化ニッケル、酸化クロムなど
の金属酸化物を加え混合したものなどを水又は溶剤に混
合して使用することができる。噴霧着色はセラミック微
細中空粒子全面に行ない乾燥させて使用する。

【００２８】

【実施例】以下本発明の実施例について詳述するが本発
明はその要旨を越えない限り実施例に限定されるもので
はない。

【００２９】実施例 圧縮強度７００ｋｇｆ／ｃｍ^２で
嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１６００℃、熱
伝導率０．１（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）で完全な中空粒子
のみで構成されているセラミック微細中空粒子１００重
量部と融剤となる材料を含むセラミックス組成分３０重
量部に混和剤として分散剤、増粘剤、安定剤等を１．２
重量部を攪拌してこれに水系バインダー２重量部と水４
０重量部を加えた組成物を充分混練した後型枠に打設し
て板状とし３００ｋｇｆ／ｃｍ^２の圧力で加圧成形し
た。加圧成形後常温で６０分養生し１１００℃で４５分
焼成し発泡セラミック成形板を作製した。

【００３０】発泡セラミック成形板の寸法は４００×６
００×３０ｍｍである。セラミック微細中空粒子は細目
１０重量部、中目２０重量部、荒目３０重量部に粒度調
整したものを使用した。水系バインダーとして使用した
のはポリエチレングリコールである。融剤となる材料を
含むセラミックス組成分はＳｉＯ_２−Ｎａ_２Ｏ−ＣａＯ
からなるガラス粉末とカオリン及びボールクレーをほぼ
等量ずつとしたものを１００重量部に融剤として硼砂及
び長石各１０重量部ずつ加えたものを使用した。

【００３１】比較例１ 比較例１ 実捺例で使用したセラミック微細中空粒子の
代りにシラスバルーン（Ｓ社製）を用いた。他は実施例
と全く同じである。

【００３２】比較例２ 実施例で使用したセラミック微
細中空粒子の代りにガラスバルーン（Ａ社製）を用い
た。他は実旋例と同じである。

【００３３】実施例及び比較例１及び２の各種物性比較
を表１にまとめた。作製した各供試体はいずれも４００
×６００×３０ｍｍである。本発明になる発泡セラミッ
ク成形板の比重はセラミック微細中空粒子の破壊が全く
ないため０．６０でありきわめて軽量である。シラスバ
ルーンはもともと完全中空発泡体が重量で３分の１、容
積で２分の１でありその上加圧成形によって大部分破壊
したため比重は１．７８と非常に重くなる。ガラスバル
ーンも約６０％前後破壊したため重くなったと言える。

【００３４】

【表１】

【００３５】圧縮強度は実施例が最も強く、比較例はバ
ルーンの破壊により融剤となる材料を含むセラミックス
組成分による結合が完全でなく充分な強度を発現するこ
とができていない。発泡セラミック成形板表面から裏面
に向けて空気圧１ｋｇｆ／ｃｍ^２で空気を当てた場合表
面から裏面へ空気が透過するかどうかを試験した結果、
透過したのは実施例のみであり、比較例はバルーンの破
壊によって内部にミクロン単位の微細な毛細管状の空気
流通孔が生成されないため空気は透過しない。

【００３６】各供試体の吸水率および表面から裏面への
水の透過性試験結果を対重量比で示した。実旋例は発泡
セラミック成形板重量の１３０％迄吸水し１１５％吸水
時に表面からの水が裏面に滲み出ることを示している。
比較例はいずれも成形体中にミクロン単位の微細な毛細
管状の空気流通孔が生成されておらず発泡体として不完
全なものであるため水の透過性は不可であった。

【００３７】各供試体にガスバーナーの火炎先端を当て
て裏面の温度を測定した。ガスバーナーの先端は約１２
００℃で火炎照射時間は１０分である。実旋例の場合火
炎により上昇した空気は発泡セラミック成形板全体に広
がり裏面の温度上昇はきわめて低い。

【００３８】

【発明の効果】以上述べた如く本発明に係る発泡セラミ
ック成形板は、高強度のセラミック微細中空粒子を使用
することによって軽量にしてしかも強度が高く空気を流
通するミクロン単位の微細な毛細管状の空気流通孔が網
の目の如くに張りめぐらされる。発泡セラミック成形板
は空気は貫通するが水は貫通せず吸水性能がきわめて高
く、吸水した水は外部に滲み出ることはなく自然に蒸発
散する。このため発泡セラミック成形板を水平に置いて
表面から水を滴下しても裏面から発泡セラミック成形板
の飽和吸水量迄垂れ落ちることはない。又断熱性能に優
れ火炎に対して裏面の温度上昇がきわめて低い優れた発
泡セラミック成形板であり各種建築部材はもとよりフィ
ルター、散気板等にも好適に使用できるものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩
   比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上の
   セラミック微細中空粒子１００重量部と融剤となる材料
   を含むセラミックス組成分１０〜３００重量部からなる
   組成物を混練し、型枠に打設して加圧成形後７００〜１
   ３００℃で焼成することを特徴とする発泡セラミック成
   形板。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセラミック微細中空粒子
   に泥漿状着色無機顔料を噴霧して乾燥させた着色セラミ
   ック微細中空粒子を使用することにより着色発泡セラミ
   ック成形板とすることを特微とする請求項１記載の発泡
   セラミック成形板。