JPS5945954A - 珪酸塩及びポリ(メタ)アクリル酸の発泡体及びその製造方法 - Google Patents

珪酸塩及びポリ(メタ)アクリル酸の発泡体及びその製造方法

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JPS5945954A
JPS5945954A JP58139291A JP13929183A JPS5945954A JP S5945954 A JPS5945954 A JP S5945954A JP 58139291 A JP58139291 A JP 58139291A JP 13929183 A JP13929183 A JP 13929183A JP S5945954 A JPS5945954 A JP S5945954A
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acrylic acid
silicate
aqueous
meth
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JP58139291A
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ハンス・クラマ−
シエイク・アブドウル−カデ−ル・ツアヒ−ル
エパルト・フオルスタ−
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    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/24—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing alkyl, ammonium or metal silicates; containing silica sols

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は水溶性珪酸塩及びその中に可溶であるポリ(メ
タ)アクリル酸に基づ<′#、a体、その製造方法及び
その使用に関する。
アルカリ性の珪酸塩溶液から製造される発泡体は公知で
ある。西ドイツ%W1公開公報第2.90Q191号に
より、水性アルカリ金属珪酸塩溶液に発泡作用を狩つ界
面活性剤を給加して、製造された発泡体を亀を分離する
物質で硬化することにより、珪酸塩発泡体を製造するこ
とができることも公知である。比軟的低密度の発泡体も
とりわけこの方法により14ノられるが、これらの発泡
体の気孔構造は不十分である。
西ドイツ特許公翻公報第2,227,640号は珪酸塩
浴液を過酸化水素及び環元剤によって発泡させたとき発
生する著しい反応熱を利用して、癒合、重縮合または重
伺加反応を、珪酸塩溶液の発泡と平材して進行させるこ
と全提案している。その単量体は水性珪酸塩溶性に不溶
であるから、空気を含んだ水性珪酸塩の発泡体の他に、
余分な相を形成し、未硬化発泡体安定性に不利な効果を
及ばず。
西ドイツ公開公報第2.420,059は気体を発生す
る無機、発泡性物質によって南機樹脂を発泡させるため
の方法全開示している。とりわけアルカリ金属珪酸塩も
そのような物質として述べられている。発泡体の発泡及
び硬化はこの方法では温度を上昇させて行なわなければ
ならない。
同体に、西ドイツ時許公普公報1,694,876号は
光配剤としてアルカリ金属珪酸塩及び珪酸素44を使用
して熱可塑性樹脂を発泡させる方法を開示している。こ
の方法でも同体に温度を上昇させて行なうことが発泡体
の発泡作業及びイ吠化作業のために心安である。
本発明者らは珪酸塩溶液をその中に可溶な(メタ)アク
リル酸の重合体−または(メタ)アクリル酸に基づく可
溶な共重合体と混合した場合、室温で容易に水性珪酸塩
溶液を安定した発泡体に処理することができるというこ
とを発見した。良好な気孔構造を持つ低密度発泡体は硬
化によってこ第1らの安定な発泡体から製造できる。
このように本発明は、 fa)  水性アルカリ金M珪酸地または珪酸アンモニ
ウムの5乃至60重量悌溶液、 (b)  水性珪酸塩溶液に対する十分量の硬化剤、(
e)  水性珪酸塩溶液にciJ溶であり、場合によっ
てはカルボキシ基の一部または全部が塩基によって中4
11シており及び前記水性珪J1液に含まれるSin!
100部に対してα1乃至50部である(メタ)アクリ
ル酸の市合体瞥たはアクリル酸とメタアクリル酸との共
重合体または(メタ)アクリル酸とエチレン性二重結合
を営んでいる共重合性単量体との共重合体、(dl  
発泡剤、 (e)  発泡作用を持つ界面活性剤、及び場合によっ
ては、 げ) 硬化させる前に発泡体全固化させるためのゲル化
゛剤及び/または慣用の充填剤よりなる室温で硬化可能
な混合物を発泡及び硬化することにより製造された、水
溶性珪酸塩をベースとする無機−有機発泡体に関する。
本発明の発泡体に調整することができる混合物は好まし
くは成分(a)として水ガラス、特にNa2O/SiO
,の割合が約1:52の水ガラスを含んでいる。このよ
うな水ガラスは市販品として入手できる。
本発明の発泡体の製造においては、水ガラスのための慣
用の硬化剤を水性珪酸浴液のための硬化剤として使用で
きる。適当な硬化剤は例えば、無機酸、有機酸及び酸を
分離する化合物、すなわち無水物、エステル、酸塩化物
、容易に加水分解できるアミド及びイソシアネートであ
る。金属塩もまた増した硬化剤であり、例えば燐酸マグ
ネシウム、アルミン醸カル7ウム、亜テルル酸カルシウ
ム、次燐酸バリウム、酢酸アルミニウム、弗化カルシウ
ム、オルト燐酸カルシウム、ポリリン酸アルミニウム、
ビロリン酸カルシウム五水地、酢酸銅−水塩、/ニーラ
イト、タングステン酸カドミウム、亜鉛、アルミニウム
、カルシウム、コバルトまたは鉄等の金属の棚酸塩、リ
チウムカルシウムttim塩、フーrル酸カルシウム、
マレイン師カルシウム、ヘキサフルオロ珪cII亜鉛、
ヘキサフルオロ珪酸ナトリウム、ヘキサフルオロ珪酸マ
グネシウム、ヘキサフルオロ珪酸カリウム及びヘキサフ
ルオロ珪酸ナトリウム、フルオ珪醜塩であり、特に粉状
のへキサフルオロ珪酸ナトリウムが硬化剤として好まし
く使用される。硬化剤の便用量をまタイプによV異なり
、また成分(C)中の遊離カルボキシル基の数にも慎存
する。
本発明の発泡体に調製することがでとる混合物は好まし
くは成分(C)として10重量%水性溶液での粘度0.
1乃至1G (Pa、S) k有するポリアクリル酸ヲ
含んでいる。
混合物は特に好ましくは成分tc)としてアクリル酸と
メタアクリル酸との共重合体を含んでいる。
共■合性(メタ)アクリル酸の製造のために使用できる
単量体の例はスチレン、マレイン酸無水物、酢酸ビニル
、アクリルアミド、アクリロニトリル、メチル(メタ)
アクリレート、アクロレイン、メタクロレイン及びエチ
ル−12−エチルへキシル−12−エトキシエチル−、
ブチル−、シクロヘキシル−、ジメチルアミノエチル−
、グリシジル−12−ヒドロキシエチル−、ヒドロキシ
エチルー、インブチル−16−ドリメトキシシリルブロ
ビルー及びドデシルメタクリレートまたはアクリレート
である。
もし本発明の発泡体が比較的多量の重合(メタ)アクリ
ル酸または(メタ)アクリルrRをペースとする共重合
体を含んでいる場合には、これらの重合化合物は好まし
くは塩基で一部または完全に中オロされた形で発泡体の
製造に使用される。水ガラス発泡体の硬化の間における
例外的な安定性は少゛鼠゛のポリ(メタ)アクリル酸の
添加、例えば乾燥車量で2乃至5重it%の付加で達成
される。ポリ(メタ)アクリル酸の安定効果によってよ
り1wIい発泡度ケより歩道の水で達成させることもで
きる。この方法で低密度の発泡体全製造することが口J
Fヒである。
発泡体の製造のために使用できる発泡剤のしUは低沸点
の炭化水素、塩化及び弗化炭化水素及び理論上は気体を
発生できるすべての%lJ[でるる。しかし、ここで蒸
発のために必要なエネルギーを〃■えなければならない
ことは考慮しなければならない。窒素または二[1化炭
素のような気体が発泡剤として好壕しく使用される。特
別の態様では機株的VC誘導された二酸化炭素/空気の
混合物が使用される。二酸化炭素は水と反応して炭酸を
与えるから同時に硬化剤としても拗く。しかし発泡して
いる間に入れた二酸化炭索の量は珪#I浴液の完全な硬
化を来すのに十分ではない。
発泡作用ケ持つ界面活性剤は公知である。この型の適し
た発泡剤は発泡体安定剤であるものが好ましく使用され
て、陰イオン性、陽イオン性、非イオン性または両性め
発泡体形成性界面活性剤、例えばジメチル−ココナツト
 アミンオキシド ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム、tcty脂肪m、ノニルナフタレンースルホネ−
)、ノニルフェニル ポリ、エチレンクリコール、ポリ
オキシエチレンラウリルグリコール、N、 N−ジメチ
ルドデシルアミンN−オキシド、リチウムラウリルスル
フェート、ポリエーテル−シロキサン及ヒ直鎖の、スル
ホン化アルカン及びそれらのナトリウム塩である。
ポリ(メタ)アクリル酸は未硬化発泡体を安定させる効
果(r−持つから発泡安定剤を発泡化させる材料に加え
る必要ない。
もし適当であれば、現実の硬化の前に発泡体を固める効
果があるゲル化剤を発泡化する材料に混合することもで
きる。
適当なゲル化剤の例としては極性有機物質、例えばメタ
ン・−ル、エタノール、アセトアミド、アクリルアミド
、グリセロールトリアセテート、ポリエチレンオキシド
及びハロゲンアルコールがある。
さらに、もし増車であれば、ファイバー、粉体、釉粒、
ビーズ丑たは中空ビーズの型の無機または有機の充填剤
も発泡させるべき材料に加えることができる。充填剤の
選択は発泡体の相通に依存している。充填剤1/i発泡
体の?ビ度を増すから、それ自材で良質の絶縁体である
充填剤、例えば中空グラスビーズ〕tたは発泡化ポリス
チレンだけが、絶縁のための発削体に適している。
本発明はまた、 (a)  水性アルカリ金属ト1ミ酸塩または珪酸アン
モニウムの5乃至60亜開%溶液、 (b)  水性珪酸塩溶液に対する十分量の硬化剤、(
C)水性珪酸Jλ&浴故にb」溶であり、場合によって
はカルボキシル基の一部または全部が塩基に含まれる5
in2100部に対して(11乃至50部である(メタ
)アクリル酸の重合体またはアクリル酸とメタアクリル
酸との共重合体または(メタ)アクリル酸とエチレン性
二31i結合を含んでいる共重合性単量体との共重合体
、td)  発泡剤、 +e)  発泡作用を持つ界面活性剤、及び場合によっ
ては、 げ) 硬化させる前に発泡体を固化させるためのゲル化
剤及び/または慣用の充填剤よりなる量温で硬化可能な
混合物を発泡させ、次にこの発泡体を硬化することより
なる本発明に記載の発泡体の製造方法にも関する。
温度は発泡においても硬化においても線絡でなく、例え
ば10乃至100℃であることができる。発泡及び硬化
は呈温で有利に好ましく行なえる。未硬化発泡材料は慣
用の方法でクリえば注型発泡体として加工できる。硬化
の間収組は純粋な珪#/1塩発泡体と比較して少ししか
起らず、この硬化の後本発明の発心体は適当な乾燥方法
、例えば乾燥キャビネットの中での空気乾燥または加温
空気で処理することによる空気乾燥により完全にまたは
部分的に水をなくすことができる。
本発明の発泡体は不燃性及び熱に対する′茜い安定性を
有する。従ってそれらは絶縁物置として%VC建築産業
における吠用のために通しており、約650℃までの比
較的商い温度での絶縁のためにも使用できる。しかし、
本発明の発泡体は触媒担体としても適している。
次の出発物質を下記の夾h1!例において使用する。
ソーダ水かソス:スイス国、ツォーフインゲン(Zof
ingen)のジ−グツリードエージ−(Siegfr
ied AG) ;カタログN[1181920% ル
比: Na2O:SiO,= 1: 3.25、密度−
1,369t/>3、粘度: s OmPa−8゜(2
5℃)の工業規格珪師ナトリウム溶液 カリウム水1j ラスニスイス画、パン ベアルV (
Van Bearle)の1゛タイプ4009 ” :
 K、0 : 5in2= t:五2(モル比)固形分
量−59%、密度= 40−41’(ボーメ度)。
ポリアクリル酸: 1、10重′hi係水性溶腋ニ アクリル酸はアクリルgf00?(フル力、ヒドロキノ
ンモノメチルエーテル005優で安定化)、)1209
0(1(脱イオン及びガス抜きをしたもの)、−イソプ
ロパツールC1,4M’及び過硫酸カリウムα029を
窒素雰囲気下にスルホン化フラスコ中で80℃に加温す
ることにより、10%水溶液として重合させる。
2時間および4時間後、さらに過硫酸カリウムα022
を少鼠の水に溶解して加える。溶液は1ttso時間撹
拌する。その撹拌時間の後は、臭素/チオ個を酸ナトリ
ウムでの滴定により二重結合を認めることができない。
このポリアクリル酸溶液Fi25℃で粘度0,01(P
a−8)である。
P H7,0でのNaCJ 浴液における限界粘度「η
」は4.9であり、この値から平均分子量が100゜0
00であることが算定できる。
2.5重鼠俤水躊液! この水浴液は上に傅らJまた10重甘せボリアクリル酸
溶液からこの溶液を水酸化ナトリウム溶液でpi−1a
5に調整しその抜水で希釈して5重量%溶散とすること
によって製造できる。
54重量餐水1し この水浴液も水酸化ナトリウム(PH=ao)を使用し
そして水で希釈することによって1゜lhM%ポリアク
リル酸水溶液から製造することができる。
アクリル酸及びメタアクリル酸の共重合体:脱イオン及
び脱ガスした水2.25Or、メタアクリル(l 12
5 f/ 1チオグリコール酸2vおよび過硫酸ナトリ
ウム0751を窒素雰囲気下80℃に加熱する。アクリ
ル(p125tを4時間のうちにゆっくり簡加する。同
時に過hItIIIカリウム[175f ’i 1.5
時間毎に加え、全量62加える。浴液は80℃で一夜撹
拌する。
攪拌終了後、高粘性のスラッジが沈殿する。
固形分含fi2[12%がこのスラッジ中に見いだされ
る(約400fl′)。このスラッジ100fを水性水
酸化ナトリウム溶液(5菫i1俤)500f中に溶解す
る。共重合体約5重量%を含むこの溶液を発泡実験に使
用する。
硬化剤: Na、Sin、を12乃至24時間ビードミルで粉砕す
る。粉末の粒径分布は残留総計を測定することにより得
られ、それは17%が径63μmより大きく、22%が
径63乃至40μmの間にあり、11%が径40乃至5
0μmの間にあり、10%が径50μm乃至20μmの
間にあり、及び硬化剤の40%が径20μnlより細か
い。
発泡作用を持つ界面活性剤ニ ア5%ペーストトシてバイエル(BAYI)のメルンラ
ー) (tVlersolat■)f176(アルキル
スルホン酸ナトリウム);ヘキスト(HOIDCIIS
T)のホスタブ7 (Hostapur■)SAS60
(第二直鎖スルホン醸アルカン、炭素原子11J112
乃至18)空気筐たは気体を導入するために使用する攪
拌機の柚類: 実験室規模での水ガラス浴液の磯砿的発泡は4000回
転/分までの速度が可能な^速度撹拌機で行なう。周部
に歯のついた直径約50關の2枚の円盤を撹拌子として
使用する。円盤相互の間隔は環状の中間要素により固定
する。いがなる配合及び童の気体も撹拌機の中空軸ケ通
って中間要素の4つの穴合−経由して液体中に送り込む
ことができる。
実施し111: ソーダ水ガラス50v1界面活性剤メルソラ−)  (
Mersolat  ■)  1(76を 1.52 
、 10 重tjt%ポリアクリル酸浴液5v及び水1
52からなる混@物を同時に似素を60リットル/時間
(1/h )で送り込みながら撹拌機速度: 3000
回転/分で60秒間兄重させる。Na、SiF、 10
f (r−、加えた後、発泡は璧木をb o (e/h
)及び二酸化炭素’に60(J/h)の速度で送り込み
ながら50秒間続ける。形成された発泡体は約210ゴ
の容緻を待つポリスチレンビーカーの中に入れる。
そのビーカーに蓋をして室温で一晩放置する。
固化した発泡体はビーカーに粘着することなく、容易に
取り出せる。
収縮はビーカーの内部寸法と取り出した発泡体の寸法か
ら測定する。その収縮は、高さおよび直径のいずれも7
%より少ない。この発泡体’を室温に放置して乾燥させ
る。このように乾燥された発泡体の密度は10 B k
glrd’である。それ以上の収縮は乾燥の間観祭され
ない。発泡体は主として開放気孔を有する。
実施?1I2−4: 水及びポリアクリル酸の量全変えて、実施例1をくり返
す。生成した発泡体の性質全表1に貿約する。
表1 密度は試験片から切り出した立方体片で測定する。立方
体の辺の長さは25乃至52朋である。
実施タリ5: ソーダ水力ラス50ノ、メルンラート(Me rsol
at) H76の1.5 f1Na2siF盲10 W
およびアクリル醸とメタアクリル酸との共重合体の5重
量悌水溶液15pを実施例1と同様に発泡しそれから発
泡体’(r夾がllレリ1のように乾燥する。
発泡体は密7%; 220 ky/m’及び圧縮強さ5
20 X 10mN/m!l持っ。
実施例6: ソーダ水ガラス50r、5重tt%水性ボリア、クリル
#k(PHasに中オg)2ar及び界面活性剤ホスタ
プア(Hoatapur■)SAS60の59f礼を通
し攪拌機の速度3000 (回転7分)で攪拌している
間に45秒間発泡させる。Na、Sin”、粉末102
を加え撹拌をNt:60 (J/h)及びCO,: b
 。
(J/h)を送り込みながら45秒間続ける。実施例1
と同様に乾燥した発泡体は圧縮強さ49X103PVm
2及び密度100 kg7m”である。
実施例7: 本実施例はソーダ水ガラスの代りに苛性カリ水ガラス5
0ff加えて実施例1と同様に行う。
乾燥した発泡体の密度は1b Okg/m”である。硬
化及び乾燥の量測定された収縮は14.2%である。
実施例8: 異なる硬化剤及び異なる硬化剤′jtを使用して、実施
例1tくり返す。
生成する発泡体の性質を表2に示す。
表2 ち^6JMレリ9 : ソーダ水ガラス5()り、メルンラート(Mar■ 5olat  ) f(76の1.FM’、5重f1%
水性ポリアクリル酸6v及び水5vを、費素會120/
/11で通じながら、30秒間発泡させる。粉末状Na
25IF610 fを加えり佐、撹拌k N2k 60
1A及びC(入をbOtt/hで通じながら50秒間続
ける。
新鼾な発泡体はi+空カラス鐘の中に1dく、発泡度は
真壁を応用することによりおよそ3倍になる。実施例1
と同僚に硬化及び発泡させた発泡体は非常に小さい密度
: 50 kv+n’である。発泡体は比較的大きい開
放気泡を持つ。この実施例は非常に低密度の珪酸塩発泡
体もこれらがUF発泡体の製造において使用されるよう
な適当な発泡過程によって製造することができることを
示している。
実施間10: H,Ot a y、メ7.ンラート (Marsola
t■)H76ノ1.59. Na、SiF、 10 f
及び4mM%水性ポリアクリル酸5vの混合物を製造す
る。やがて、ヘキサ弗化珪酸ナトIJウムが沈殿する。
96時間後、混合物を高速度攪拌機で攪拌して空気及び
Co1の混合物を激しく混入することによりナトリウム
水ガラス50fとともに発泡体にi、14製する。実施
例1と+i>様に硬化及び乾燥した発泡体は密度111
kg/rn”であり、実施間2−4により製造された発
泡体と異ならない。
実施例11: ソーダ水ガラス50v1メルソラート(Maraola
t■)HI3の2f15重量%水性ポリアクリル#I2
0f及びNatSiF、  10rを窒x’を通じ−a
がら、85秒間発泡させる。実施し01と同様に硬化及
び乾燥した発泡体は密度90kv′m3及び圧縮強さ2
6 X 10JN/m”である。
実施例12: ソーダ水ガラス502、メルソラート(八11erso
1at■)H7601,51及び5M :tit % 
水性ホ+)アクリルLjl& 209を圧縮空気をb 
Oe/hで通じながら、45秒間発重させる。Na25
iii’、 10 f及び粉砕ガラス繊維5vを加えた
のち、発泡は圧縮空気及びCO□の混合物中を通じなが
ら、45秒間つづける。実施例1・と同様に硬化及び乾
燥された発泡体は密度200 kg/ nl’及び圧縮
強さ168 X 103N/mzである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 、(11(a)  水性アルカリ金属珪酸塩または珪酸
    アンモニウムの5乃至60重量%溶液、 lb)  水性珪酸塩溶液に対する十分量の硬化剤、t
    c>  水性珪酸塩溶液に可溶であり、場合によっては
    カルボキシ基の一部または全部が塩基によって中和して
    おり及び前記水性珪酸塩浴液に含まれるSin!100
    部に対して[11乃至50部である(メタ)アクリル酸
    の重合体またはアクリル酸とメタアクリル酸との共重合
    体または(メタ)アクリル酸とエチレン性二重結合を含
    んでいる共重合性単量体との共重合体、 (d)  発泡剤、 (e)  発泡作用を持つ界面活性剤、及び場合によっ
    ては、 (f)  硬化させる前に発泡体を固化させるためのゲ
    ル化剤及び/または慣用の光填剤よりなる呈温で吹止1
    =iJ能な混合物を発泡及び硬化することによシ製造さ
    れた、水溶性珪酸塩をベースとする無(表−有機発泡体
    。 (2)  水ガラス、待に成分(a)として約1=52
    の割合のNa2O/S”’t ’il:有する水ガラス
    を含む混合物から製造される特W+趙水の牝囲弔1項記
    載の発泡体。 (3)  成分(C)として、10■量慢水性d液の状
    態での粘度α1乃A−10(Pa、S) k有するポリ
    アクリル酸をムLr混会物から製造される特許請求の範
    囲第1項り1載の発泡体。 (4)  成分(e)としてアクリル酸及びツタクリル
    酸の共重合体を含む混合物から製造される特許請求の範
    囲第1項記載の発泡体。 (5) (a)  水性アルカリ金属珪l#im−また
    は珪酸アンモニウムの5乃至baMH%溶液、 (b)  水性珪酸塩溶液に対する十分量の硬化剤、(
    C)  水性珪酸塩浴液にtiJ的であり、場合にょっ
    てはカルボキシル基の一部または全部が塩基によって中
    浮11シており及び前記水性珪酸塩浴液に言まれるSi
    O□100部に対してα1乃至30部である(メタ)ア
    クリル酸の重合体またはアクリル酸とメタアクリル酸と
    の共重合体または(メタ)アクリル酸とエチレン性二貞
    結合を含んでいる共■合性卑植体との共重合体、 ld)  発泡剤、 (e)  発泡作用を持つ界面活性剤、及び場合によっ
    ては、 (1)硬化させる前に発泡体を固化させるためのゲル化
    剤及び/または慣用の充填剤よりなる室温で硬化可能な
    混合物を発泡させることからなる水溶性珪酸塩をベース
    とする無械−有機発泡体の製造方法。 (61io重iis水浴液で粘度01乃至10(Pa。 S )(rmするポリアクリル酸が成分(C)として使
    用される、特許請求の範囲第5項記載の方法。 (7)  アクリル酸とメタアクリル酸との共重合体が
    成分(clとして1史用される、特dト1消*の範囲第
    5項記載の方法。 (3)機械的に尋人される、空気/C02混合物を光泡
    剤(d)として欧州することを!1ヶ徴とする特許請求
    の範囲第5項に記載の方法。 (9)建築産業における絶縁材料としての、特許請求の
    範囲第1項に記載の発泡体の使用。
JP58139291A 1982-07-29 1983-07-29 珪酸塩及びポリ(メタ)アクリル酸の発泡体及びその製造方法 Pending JPS5945954A (ja)

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