JPS5830260B2 - 無機断熱材組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な無機断熱材組成物に係り、詳しくは均一
な気泡を有し且つ機械的強度並びに化学的抵抗の優れた
無機質の発泡断熱材組成物ｔこ関する。

従来より無機断熱材は種々提案されている。

例えば、アルカリ金属珪酸塩水溶液を主とするものは、
いずれも必らず加熱操作（通常２００〜９００℃）が必
要であり、本質的に耐水性・耐湿性に劣久水分との接触
により容易に該アルカリ金属の溶出が起り、発泡断熱材
の機械的強度を著しく低下させるなどの欠点があり、断
熱材等としての実用性はほとんどない。

また、ポルトランドセメントを結合材とする軽量コンク
リート、軽量モルタル等の無機質軽量体が知られている
が、比重が太きく（１，０前後）断熱材として実用性に
欠ける。

更に、オートクレーブ養生された軽量気泡コンクリート
は、操作が煩雑で、しかも軽量な発泡体は得難く、最も
軽量なものでもそのかさ比重は０．５以上に及ぶ。

本発明はこれ等従来の無機軽量断熱材の性能就中軽量に
して機械的強度並びに化学的抵抗などの難点を解消する
ことのできる有用な無機断熱材組成物を提供するもので
ある。

即ち、本発明は、実質的に（４）水可溶性アルカリ珪酸
塩、（Ｂ）アルミナセメントまたはアルミナセメントと
ポルトランドセメントとの混合物もしくはアルミナセメ
ントとアルカリ土類金属化合物との混合物、（Ｃ）金属
系発泡剤、および（口合成樹脂エマルションから成り、
更に上記（Ａ）〜（２）成分に付加成分としての）発泡
安定剤が混合されて成ることを特徴とする無機断熱材組
成物に係る。

本発明無機断熱材組成物は、上記（Ａ）〜０成分もしく
は上記（、Ａ）〜ノ）成分が単に混合、ペースト状にな
っただけで常温常圧下で容易に発泡断熱材となるもので
、硬化時間が短かく、複雑な形状にも成形でき、気象条
件に左右されることなく均一な比重となる。

発泡硬化後の断熱材は、殊にかさ比重が、従来浸れた機
械的強度を有するものとして公知の軽量気泡コンクリー
トでは不可能な０．１ｇ、／−〜ｏ、３ｇ１ｃｒＡ程度
の極めて低比重にも調整でき、熱伝導率も軽量気泡コン
クリートの約郷にも低下できるものであるばかりでなく
、均一な気泡を有しており、その気泡構造は極めて強固
である。

従って、これは憂れた断熱阪耐天性を有し、また優れた
耐水性、耐湿性、耐アルカリ性及び機械的強度を発揮す
るものである。

とりわけ顕著な効果の一つとして耐水性、耐湿性、耐ア
ルカリ性の向上が掲げられる。

即ち、従来０成分である合成樹脂エマルションの混合な
くしては発泡断熱材中の遊離アルカリが固層移動もしく
は水の助けによる移動によって徐々に該発泡体表面もし
くは内部に分離して白い粉をふく現象を制止することが
できず、かかる現象は断熱材の美観を損うはかりでなく
機械的強度そのものを大きく低下させるものであったが
、本発明者らはこれを防止するために鋭意研究に取り組
んだ結果、遊離アルカリの発泡断熱材中における移動を
防止するには合成樹脂エマルションの混合が非常に効果
的であることを発見した。

本発明者らの推定によると、合成樹脂エマルションが該
発泡断熱材内に均一に分散されて皮膜を形成する段階で
、遊離アルカリが見かけ上固定され、乾燥硬化後におい
てはこれが一層強固になるものと思料される。

何れにせよ、理由は定かではないが、耐アルカリ性も非
常に向上しているところから合成樹脂エマルションの皮
膜そのものも幾分本来的な耐アルカリ性をもしのぐよう
な変質が生じているものと思われる。

本発明において、（Ａ）成分としては、水可溶性のアル
カリ珪酸塩を用いることを必須とし、これを構成するも
のとしては、例えはリチウム、ナトリウム、カリウム等
アルカリ金属の水可溶性珪酸塩、第四級アンモニウム珪
酸塩等が掲げられ、また該（４）成分は水可溶性である
限り、その組成やモル比には制限されないが、ＳｉＯ□
とアルカリとのモル比は１５〜４．０とするのが好まし
い。

上記（Ａ）成分は、その１種を単独で又は２種以上を併
用して、粉末の形態でもまた水溶液の形態でも有利に用
い得るが、固形分濃度を２０係以上通常２０〜６０饅程
度の水溶腋の形態で用いるのが望ましい。

（Ｂ）成分とするアルミナセメントとは、Ｃａｏ と
Ａｌ２Ｏ３とを主成分とする水硬性セメントであり、本
発明では該（Ｂ）成分として各種組成の市販品を倒れも
使用できる。

その組成は一般にＣａ０３０〜５９饅及びＡｌ２０３３
９〜５３多の範囲にあり、他に不純物としてＦｅ２０３
１〜１６％、 Ｓ ＋０２３〜９ ％を含む。

上記アルミナセメントは、その１種を単独で又は２種以
上を併用して使用でき、これらは通常約１００μ以下の
粒度の粉末状態で用いるが好ましい。

また本発明では上記アルミナセメンＭこ所定量のポルト
ランドセメントを併用して、及び／又はアルカリ土類金
属化合物を併用することができる。

ポルトランドセメントは、珪酸、カルシウムを水硬性主
成分とする普通セメントで市販品は当業界で例えば普通
ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超
早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメン
ト等に分類され、夫々その組成に若干の相違はあるが、
本発明ではこれ等のいずれのポルトランドセメントも利
用できる。

アルカリ土類金属化合物としては、カルシウム、マグネ
シウムの酸化物、水酸化物もしくは硫酸塩で、ポルトラ
ンドセメントと同じように使用できる。

これら、ポルトランドセメントもしくはアルカリ土類金
属化合物は、その１種又は２種以上を約１００μ以下の
粒要の粉末状形態で、上記アルミナセメントと併用して
硬化時間の短縮に有効であるが、あまりに多量配合する
場合には、硬化が早くなりすぎ、良好な発泡が行ない難
くなる傾向がある。

従って上記アルミナセメント１００重量部に対して固形
分比してそれぞれ５０重量部以Ｆの量で用いるのが好ま
しい。

本発明において（Ｃ）成分とする金属系発泡剤としては
、各種の金属元素及び金属合金乃至金属間化合物が使用
できる。

金属元素としては周期律表ＩＢ、 ＩＩＡ、 ＩＩ
Ｂ、 ＩＡ、 ＢＩＢ、 ■Ａ、 ■Ｂ１ＶＡ、 ＶＢ
、 ＶＩＢ、■Ｂ及び■族に属するものがいずれも使用
できそのうち第３〜５周期に属するものが好ましい。

尚、本発明では、Ｂ、Ｓｉ等の半金属元素も上記金属元
素と同様に使用可能である。

本発明ではまた上記金属の合金乃至金属間化合物（金属
相互間もしくは金属と非金属との化学結合体）も上記金
属と同様に使用できる。

該合金乃至金属間化合物の代表的なものを例示すれば、
ＡＩ −８ｉ、 ＡＩ −Ｔ ｉ、 Ａｌ−Ｍｎ、ＡＩ
−Ｃｕ −８ｉ。

ＡＩ−ＣＬＬ、Ｚｎ −８，Ｚｎ−８ｎ、 ５ｎ−Ｆｅ
、 Ｃｕ−８ｎ。

Ｃｕ −８ｉ、ｋＣｕ−Ｐｂ、 Ｃｕ −Ｎ ｉ、 Ｆ
ｅ−Ｎｉ、 Ｆｅ −Ｍｎ。

Ｆｅ −Ｃｒ、 Ｆｅ −８ｉ、 Ｍｎ−Ｐ、、８ ｉ
−Ｎ ｉ、、Ｃｏ−８ｂ。

Ｍｎ−Ａｇ等が挙げられる。

上記（Ｃ）成分は、通常その１種又は２種以上を微粉末
の形態で用いるのがよく、特に１５０μ以下の粒度で用
いるのが好ましい。

本発明においての）成分とする合成樹脂エマルションと
しては、種類に特ｌこ限定されることなく、また広義に
は合成ゴムラテックスをも包含し、酢酸ビニル、アクリ
ル酸エステル、メタクリル酸エステル、エチレン、スチ
レン、塩化ビニル、ＶｅｏＶａ、プロピオン酸ビニル、
ブタジェン、クロロプレン、イソプレン、塩化ビニリデ
ン、ジアリルフタレート、ジアリルマレエート、ジブチ
ルマレエート、エポキシ、ウレタン等の単独重合物又は
２以上の共重合物の水分散体（エマルション）等が使用
でき、必要に応じて該合成樹脂エマルション中に予めア
ニオン、／ニオン又は両性界面活性剤を微量添加するこ
とにより分散性の向上がはかれる。

また本発明においての）成分とする発泡安定剤としては
、シリカゲル、ゼオライト、人工ゼオライト、カーボン
ブラック、活性炭、ダルク（滑石）及びマイカ（雲母）
から選ばれた無機物質及び従来よりセメント系の起泡剤
として公知の動物たん白質、ジメチルシリコン誘導体等
の有機物質を使用できる。

これらの）成分は１成分の系内への分散状態を均一とし
、発泡反応を安定化する作用を有し、微細均一気泡の生
成に有効である。

該＠）成分が無機物質の時には、通常２００μ以下の粒
度の粉末状で用いるのが望ましい。

上記（Ａ）成分乃至仰）成分の配合割合は、これら各成
分とする物質の種類、特に（Ａ）ＪＲ，分を水溶液の形
態で使用する時にはその濃度及び所望製品のかさ比重、
強度及び所望の製品を得るための成形時の条件等に応じ
て一定しないが、通常法の如くとすれはよい。

即ち（Ａ、）成分固形分を基準にして、そのｉｏｏ重量
部に対しくＢ域外を固形分として１００〜７００重量部
程度好ましくは１４０〜５００重量部程度及びＣ成分を
０．５〜３５重量部程度とすればよい。

また（Ｄ）５１ｉ分は、農度５％以上で用いるのが好ま
しく、固形分で２〜３０重量部程度とする。

本発明は上記（４）〜（ｎ成分のみで成立するが、機械
的強度をより向上するために））成分が混合され、■）
成分は、これが無機物質である場合には、固形分で５〜
５０重量部程度、また有機物質である場合には固形分０
．１〜３重量部程度とすればよい。

一般に（４）成分があまり過剰ｌこあると、気泡やかさ
比重が安定せず発泡状態が不均一でしかも耐水性の良く
ない断熱材製品が得られる傾向にあり、０３）成分が多
すぎるとペースト調整時に該ペーストの粘晩が高くなり
すぎ作業性が悪くなる傾向にある。

また（Ｃ）成分かあ°まり少なすぎると発泡が不充分と
なり製品のかさ比重が重（（１，０種度以上）なり、あ
まり多すぎると製品中の気泡が大きく発泡過剰となり所
望の強度を有する製品が得難くなる。

（Ｄ）成分が少ないと耐水性・耐湿性の向上はあまりみ
られず多過ぎると耐火性などが低下し、ゲル化を生ずる
ことがある。

更ｌこ（Ｂ）成分が少なすぎると発泡がやや均一性ｌこ
欠け、多すぎるとペースト調整が困難となる。

かくして調合される本発明断熱材組成物には更に必要に
応じて例えば発泡シリカ、パーライト、ひる石、シラス
バルーン等通常１０００℃以上で焼成された軽量骨材粉
末を添加することができ、これにより製品のかさ比重を
より小さくすることができる。

更に例えば増量、補強等を目的として石こう、溶融石英
、焼成りリストパライト、珪石粉、フライアッシュ、ア
ルミナ粉、ガラス繊維等公知の各種充てん材を添加する
ことも可能であるが、これら充てん材の種類及び添加量
は、必須成分とする（Ａ）〜の）成分の反応形態を妨げ
ないものとする様に注意する必要がある。

このような組成物により、通常０．５〜１０ｍ罐度の範
囲の気泡を有し、低比重にして高強度でしかも吸水率、
耐水性、耐湿性、耐薬品性、断熱性、耐炎性等に優れた
無機発泡断熱材が得られる。

以下本発明を更に詳細に説明するため実施例を挙げる。

実施例 １ 次の組成より成る無機断熱材組成物を調整した。

（４）珪酸ソーダ水溶液（Ｓ ｉ０２．／ Ｎａ２Ｏモ
ル比２゜Ｏ１濃度２０％）１００重量部 （Ｂ） アルミナセメント（Ａ１２０／ＣａＯモル比
■、５７、電気化学工業社製）１００重量部（Ｃ） 金
属珪素 ５重量部（ＤＪアクリル−
スチレン樹脂エマルション（アニオン系活性剤で乳化、
濃度４０％）１０重量部 上記混合物をよく撹拌混合してポリ容器中で常温常圧下
にて発泡させ発泡断熱材成形物を得た。

このものの物性は、比重０，３５、圧縮強度８ ｋｇｌ
襦であった。

この成形物を温度５０℃、湿度８０ＲＨ％以上で且つ炭
酸ガスの充満する高湿ふん囲気にて７２時間放置してお
いたところ、該発泡体の表面及び内部の粉化はみられな
かった。

また、この成形物を２０℃に保った水中に２４時間浸漬
した後空気中に暴しておいたところ、−週間経過しても
該発泡体の表面及び内部の粉化は観察されなかった。

以上より、耐湿性、耐水性など非常に優れていることが
分かる。

実施例 ２ 実施例１の組成物に更に、（社））成分として粒度５〜
５０μの活性炭を混合し、実施例１の方法と同じ方法で
発泡断熱成形物を得た。

このものの物性は、比重０．３２、圧縮強度７ｋｇ／ｆ
ｆｌであった。

また、実施例１の試験と同じ方法で耐湿性、耐水性の実
験をしたところ、全く異状が発見できなかった。

実施例 ３ 実施例１の方法に基いて第１表の組成物を調整整して発
泡断熱材を得た。

これらの発泡断熱材について新しい試験項目を加え試験
を行った結果第２表に示すようになった。

比較例 実施例１において、（Ｏ成分である合成樹脂エマルショ
ンを混合しない発泡断熱材を調整したところ、第２表に
示すような物性になった。

なお、第２表の耐湿性及び耐水性以外の試験は次の方法
で行った。

・かさ比重：ＪＩＳ Ａ１１６１による・圧縮強度：
ＪＩＳ Ａ１１６１による・耐アルカリ性：飽和Ｃａ
（ＯＨ）２溶液に２日間浸漬後粉化の有無を観察する ・耐水性後の圧縮強度：耐水性試験後ＪＩＳ Ａ１１
６１による。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 実質的δこ、 （４）水可溶性アルカリ珪酸塩、 （Ｂ） アルミナセメントまたはアルミナセメントと
   ポルトランドセメントとの混合物、もしくはアルミナセ
   メントとアルカリ土類金属化合物との混合物、 （Ｃ） 金属系発泡剤札および Ｏ）合成樹脂エマルション から成ることを特徴とする無機断熱材組成物。 ２ 実質的に、 （４）水可溶性アルカリ珪酸塩、 田） アルミナセメントまたはアルミナセメントとポル
   トランドセメントとの混合物、もしくはアルミナセメン
   トとアルカリ土類金属化合物との混合物、 （Ｃ） 金属系発泡剤ＩＪ。 （Ｄ） 合成樹脂エマルション、および（社））発泡
   安定剤 から威ることを特徴とする無機断熱材組成物。