JPH1112057A - 発泡性セラミック材料、および、発泡セラミック材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発泡の制御が容易で細かく均一な気泡状態が
形成できる発泡性セラミック材料を提供する。 【解決手段】 セラミック物質を含む原料を造粒して得
られる粉粒状の発泡セラミック材料であって、前記原料
が、発泡性有機物と発泡性酸化剤とを含むことにより、
適度な大きさの気泡を有し、表面の平滑性等に優れた発
泡セラミック材が得られ、発泡性有機物と発泡性酸化剤
との配合割合を変えれば、前記特性を損なうことなく嵩
比重の幅を広い範囲で変更でき、特に、低温で短時間の
焼成であっても上記のような作用効果が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡性セラミック
材料、および、発泡セラミック材の製造方法に関し、詳
しくは、建材などに利用される発泡セラミック材を製造
するための原料となる発泡性セラミック材料と、このよ
うな発泡性セラミック材料を用いて発泡性セラミック材
を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】セラミック材の製造方法として、ガラス
粉や白土その他のセラミック材料を有機質バインダーと
ともに造粒し、得られた粉粒状のセラミック材料を成形
型に充填して成形したあと焼成する方法がある。有機質
バインダーは、粉粒状のセラミック材料同士を結合して
造粒を助ける作用や成形性を高める作用がある。

【０００３】セラミック材として、内部に微細な気泡を
多数有する発泡セラミック材が知られている。気泡の存
在によって軽量化され、断熱性や遮音性などを向上させ
る効果もある。発泡セラミック材を製造するには、セラ
ミック材料に焼成工程で加熱分解して発泡する発泡剤を
添加しておく方法や、焼成工程で加熱焼失して空孔を形
成する有機物質を添加しておく方法が知られている。前
記した有機バインダーが、空孔を形成する有機物質とし
て作用する場合もある。

【０００４】発泡セラミック材を製造するための発泡性
セラミック材料としては、上記のような発泡剤や有機物
質をセラミック材料に配合して、取扱いや成形が行い易
いように造粒したものが用いられている。発泡性セラミ
ック材料の焼成は、通常は１２００〜１３００℃の温度
で行うのが一般的であるが、使用する材料や目的によっ
て１０００℃程度の低い温度でかつ比較短時間の焼成を
行う場合もある。焼成温度が低く短時間であることで、
高温に弱い原料が使用できたり、焼成コストが安価にな
ったする利点もある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来における発泡性セ
ラミック材料は、焼成工程における発泡の正確な制御が
難しく、焼成された発泡セラミック材の気泡状態や嵩比
重を制御するのが難しいという欠点があった。特に、細
かく均一な気泡を形成させるのが難しい。例えば、発泡
剤として加える物質の添加量が増えれば、発泡が活発に
なって焼成後の気泡量が増え嵩比重は小さくなるが、わ
ずかな添加量の違いで発泡状態が極端に違ってしまい、
目的の気泡量あるいは嵩比重に設定することが難しい。
特に、発泡が活発になり過ぎると、極端に大きな気泡が
発生したり、気泡の大きさにバラツキが生じたりして、
発泡セラミック材の特性が悪くなる。また、発泡セラミ
ック材の表面に大きな気泡による凹凸が生じて、表面の
平滑性が損なわれるという問題も生じる。前記した１０
００℃前後の低温焼成の場合、発泡性材料の添加量で発
泡を制御するのが特に難しい。

【０００６】本願発明者らは、発泡性材料として、ショ
糖などの水溶性高分子物質が有効であることを見い出し
た。このような水溶性高分子物質は低温焼成でも十分に
発泡作用を有することも確認された。さらに、水溶性高
分子物質には、有機バインダーとして発泡セラミック性
材料の造粒性や成形性を高めるという作用もある。しか
し、水溶性高分子物質も、前記した気泡状態や嵩比重の
制御が難しいという問題がある。

【０００７】そこで、本発明の課題は、発泡セラミック
材の製造に用いる発泡性セラミック材料として、前記し
た低温焼成であっても発泡の制御が容易で細かく均一な
気泡状態が形成できるものを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる発泡性セ
ラミック材料は、セラミック物質を含む原料を造粒して
得られる粉粒状の発泡セラミック材料であって、前記原
料が、発泡性有機物と発泡性酸化剤とを含む。個々の構
成について具体的に説明する。

【０００９】〔セラミック物質〕発泡セラミック材の基
本構造を構成する材料であり、通常の発泡セラミック材
料と同様の各種セラミック物質が用いられる。例えば、
ガラス、白土、シラス、ソーダ灰、硼砂などが挙げられ
る。ソーダ灰などのアルカリ成分を用いると、比較的低
温かつ短時間での焼成に適したものとなる。

【００１０】〔発泡性有機物〕焼成時の加熱によって発
泡する性質を有する有機質材料である。発泡性セラミッ
ク材料を造粒する際に材料粒子同士を結合する作用、す
なわち、いわゆるバインダーとして機能する材料が好ま
しい。そのために、水溶性であって、しかも、溶液の粘
度が大きくなるものが好ましい。

【００１１】発泡性有機物の具体例としては、多糖類、
タンパク質などの天然高分子物質、ホリビニールアルコ
ール、カルボキシメチルセルロースなどの合成高分子物
質が挙げられる。多糖類として、砂糖、廃糖蜜、グラニ
ュー糖、デンプンなどが挙げられる。タンパク質とし
て、カゼイン、ニカワなどが挙げられる。 〔発泡性酸化剤〕焼成時の加熱により、発泡性有機物を
酸化する作用を有するとともに、自らも酸素を発生して
発泡する機能を有する物質である。

【００１２】発泡性酸化剤の具体例としては、硝酸ソー
ダ，硝酸カリ等の硝酸塩や、亜ヒ酸、酸化アンチモン、
フッ化物などが挙げられる。これらの物質を、単独であ
るいは複数種を組み合わせて用いることができる。亜ヒ
酸や酸化アンチモンは硝酸塩と併用することが好まし
い。硝酸ソーダや硝酸カリは、融剤としての作用もあ
る。

【００１３】〔発泡性セラミック材料〕発泡性セラミッ
ク材料の原料としては、前記物質の他に、通常の発泡性
セラミック材料に配合される各種の物質を組み合わせて
用いることができる。例えば、無機質顔料を含んでいれ
ば、着色された発泡セラミック材が得られる。発泡性セ
ラミック材料に配合する発泡性有機物および発泡性酸化
剤の配合量は、製造する発泡セラミック材に要求される
発泡状態あるいは嵩比重に対応して設定される。発泡性
酸化剤に対する発泡性有機物の割合が多くなるほど、嵩
比重が大きくなる。発泡性有機物に対して適量の発泡性
酸化剤を加えることで、発泡セラミック材に形成される
気泡を細かく均一にでき、表面の平滑性を高めることが
できる。

【００１４】発泡性セラミック材料を製造するには、各
原料に水等の液媒体を加えて造粒することで、各原料が
均一に配合された発泡性セラミック材料の粉粒物が得ら
れる。造粒を容易にするには、発泡性セラミック材料
に、有機質バインダーを配合しおくことが好ましい。発
泡性有機物は有機バインダーとして機能する。造粒され
た発泡セラミック材料は、保管や成形などの取扱いが行
い易くなる。また、造粒された発泡セラミック材料から
成形された成形物を焼成すると、表面が平滑な発泡セラ
ミック材が得られ易いという利点もある。

【００１５】造粒の方法および装置は、通常の造粒によ
る発泡セラミック材料の製造の場合と同様でよい。発泡
性セラミック材料の原料を粉砕混合すれば、各原料が微
細かつ均一に分散された原料が得られ、発泡セラミック
材料の原料配合も均一になる。焼成される発泡セラミッ
ク材の品質性能も均一かつ優れたものとなる。粉砕混合
の後あるいは前、さらには造粒後の原料を、篩などの手
段で分級調整することも有効である。粉砕混合には、乾
式粉砕および湿式粉砕があるが、本発明の目的には湿式
粉砕が特に好ましい。

【００１６】泥漿状あるいは分散液体状に調製された発
泡性セラミック材料を噴霧乾燥することで造粒を行え
ば、効率的に粉粒状の発泡性セラミック材料を得ること
ができる。粉体原料を攪拌しながら水を噴霧することで
造粒することもできる。 〔発泡セラミック材の製造〕発泡性セラミック材料から
発泡セラミック材を製造する方法は、通常の発泡セラミ
ック材の製造方法と同様でよい。

【００１７】粉粒状の発泡性セラミック材料をそのまま
焼成して、粉粒状の発泡セラミック材を得ることもでき
るが、粉粒状の発泡性セラミック材料を適宜形状に成形
して成形物を得たあと、成形物を焼成すれば、所望形状
の発泡セラミック材を得ることができる。成形物は乾燥
や養生工程を経て焼成することができる。焼成工程にお
いて、焼成温度を１０００℃未満で行うことができる。
本発明の発泡セラミック材は、焼成温度が低くても良好
な焼成が達成される。

【００１８】このようにして得られた発泡セラミック材
は、通常の発泡セラミック材と同様の用途に用いられ
る。例えば、建築分野において軽量骨材や軽量パネルと
して有用である。

【００１９】

【発明の実施形態】本発明の実施形態を具体的実施例に
より説明する。 −実施例１− 下記表１に示す配合で発泡性セラミック材料を調整し、
それを成形および焼成して発泡セラミック材を製造す
る。

【００２０】

【表１】 ─────────────────────────────── 配合例 １ ２ ３ ４ ５ ６ ─────────────────────────────── 廃ガラス粉 ５２ ５２ ５２ ５２ ５２ ５２ 白 土 ２８ ２８ ２８ ２８ ２８ ２８ シラス １０ １０ １０ １０ １０ １０ ソーダ灰 ７ ７ ７ ７ ７ ７ 硼 砂 １ １ １ １ １ １ 硼 酸 １ １ １ １ １ １ 硝酸ソーダ １ １ １ １ １ １ グラニュー糖 ０ ０．２ ０．３ ０．４ ０．５ １．０ ─────────────────────────────── 嵩比重 0.35 0.65 0.85 1.1 1.12 1.5 ─────────────────────────────── 配合の単位は重量％ 上記配合例１〜６の配合原料５０kgと水３５kgを１００
kgボールミルに入れ、１８時間かけて湿式粉砕を行っ
た。出来た泥漿をスプレードライヤーで噴霧乾燥させ
て、顆粒状の発泡性セラミック材料を得た。

【００２１】電気炉内にステンレス製杉織ネットを敷
き、その上面に離型剤を塗布し、このット上に離型剤を
塗ったステンレス枠（３０×３０×１０cm）を載せた。
ステンレス枠の中に発泡性セラミック材料を供給して板
状に成形した。その後、８５０℃まで２時間で昇温して
焼成を行い、板状の発泡セラミック材を得た。発泡セラ
ミック材の嵩比重を測定した。

【００２２】上記表１の結果から、発泡性有機物である
グラニュー糖の添加量が多くなるにしたがって嵩比重が
増えている。その理由は、次のように考えられる。発泡
性酸化剤である硫酸ソーダは加熱により熱分解して酸素
を発生する。グラニュー糖のない配合例１では、発生し
た酸素の全てが発泡作用を行って気泡を形成するため、
嵩比重が非常に小さくなる。グラニュー糖が存在してい
ると、硝酸ソーダの分解で発生した酸素がグラニュー糖
の酸化に消費されるため、気泡の発生が少なくなり、嵩
比重が大きくなる。

【００２３】なお、硫酸ソーダを配合せずグラニュー糖
のみを配合した発泡性セラミック材料を調製して同様の
測定を行ったところ、焼成によってグラニュー糖が加熱
分解して発泡することで、発泡セラミック材が得られた
が、グラニュー糖のみで形成された気泡は個々の気泡が
極めて大きくバラツキがあり、発泡セラミック材の特性
が良くないとともに、発泡セラミック材の表面に大きな
気泡に伴う凹凸が発生して平滑性が悪くなった。したが
って、硫酸ソーダの配合は、グラニュー糖の発泡による
気泡が過大になることを防止する作用があることが判
る。硫酸ソーダとグラニュー糖が配合されていれば、互
いの配合割合を変えることで、任意の嵩比重で適度な大
きさの気泡を有し平滑性等の特性にも優れた発泡セラミ
ック材が得られることが判明した。

【００２４】

【発明の効果】本発明にかかる発泡性セラミック材料
は、発泡性有機物と発泡性酸化剤との両者を組み合わせ
て配合しておくことで、適度な大きさの気泡を有し、表
面の平滑性やその他の特性にも優れた発泡セラミック材
が得られる。しかも、発泡性有機物と発泡性酸化剤との
配合割合を変えることで、前記した優れた特性を損なう
ことなく、嵩比重の大きな発泡セラミック材から嵩比重
の小さな発泡セラミック材までが容易に得られる。特
に、低温で短時間の焼成であっても上記のような作用効
果が達成される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀家 大士 大阪府豊中市新千里西町１丁目１番４号 ナショナル住宅産業株式会社内 (72)発明者 永井 了 岐阜県土岐市駄知町2321の２ 高砂工業株 式会社内 (72)発明者 斉田 公昭 岐阜県土岐市駄知町2321の２ 高砂工業株 式会社内 (72)発明者 永冶 良夫 岐阜県土岐市駄知町2321の２ 高砂工業株 式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミック物質を含む原料を造粒して得
   られる粉粒状の発泡セラミック材料であって、 前記原料が、発泡性有機物と発泡性酸化剤とを含む発泡
   性セラミック材料。
2. 【請求項２】前記発泡性酸化剤が、硝酸塩、亜ヒ酸、酸
   化アンチモン、フッ化物からなる群から選ばれた何れか
   １種または複数種の物質である請求項１に記載の発泡性
   セラミック材料。
3. 【請求項３】前記発泡性有機物が、水溶性高分子物質で
   ある請求項１または２に記載の発泡性セラミック材料。
4. 【請求項４】前記発泡性有機物が、前記造粒時に結合作
   用を示す物質である請求項１〜３の何れかに記載の発泡
   性セラミック材料。
5. 【請求項５】前記原料が、無機質顔料をさらに含む請求
   項１〜４の何れかに記載の発泡性セラミック材料。
6. 【請求項６】請求項１〜５の何れかに記載の発泡性セラ
   ミック材料を成形して成形物を得る工程と、 前記成形物を１０００℃未満の焼成温度で焼成する工程
   とを含む発泡セラミック材の製造方法。