JPS6186474A

JPS6186474A - 無機質発泡体の製造方法

Info

Publication number: JPS6186474A
Application number: JP20778884A
Authority: JP
Inventors: 満正堀井; 上垣外　修己; 宏明林; 喜章福嶋
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1984-10-03
Filing date: 1984-10-03
Publication date: 1986-05-01
Also published as: JPH0468267B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、無機質発泡体の製造方法に関し、更に詳しく
は、水ガラスを出発原料とし１発泡・成形後の成形体が
耐水性、断熱性９機械的強度等に優れた無機質発泡体の
製造方法に関するものである。

〔従来の技術および問題点〕

従来より、無機質ガラスを主成分とする無機質伺料の発
泡体は、優れた耐熱性や断熱性を有するので、断熱材と
して用いたり、また可燃性材料の保護材として用いたり
等、その需要が期待されている。

これら従来の無機質発泡体の製造方法としては。

出発原料としてアルカリ金属珪酸塩の水溶液、所謂水ガ
ラスを用い、この水ガラスとアルミニウム等の金属また
は界面活性剤等の発泡剤との接触により発生する気体（
ＮＺ、Ｈ２，０□等）を利用する方法、或いは水ガラス
を加熱し水の気化を利用する方法がある。

前者の発泡剤を添加する方法には１例えば特開昭５７−
８２１６０号がある。常温で発泡体が得られる利点はあ
るが１反応による気体発生を利用するので水の存在下で
ペースト状に混合する必要があり、数ｃｍ以上の１”１
い気泡の均一な発泡体の製造が困難であるという欠点を
有する。また１発泡剤の他に硬化剤２発泡安定剤等の添
加が必要であり、得られる発泡体の機械的強度が低い。

また、後者の水の気化を利用した加熱発泡の方法では、
直接水ガラス水溶液を加熱すると均一な発泡体を得るこ
とが難しく９種々の工夫がなされている。例えば、特公
昭５０−３３８１３１号においては、水ガラスを発泡可
能なまで乾燥固化し。

該粉末に硬化剤として１００℃以上で揮発する高温揮発
性の固体状の酸を混合し、これを型に入れて加熱発泡さ
せる方法が開示されている。しかし。

この方法では１発泡粒子間の溶着・接合が不十分であり
１発泡粒子が分雛し易い。該公報では、この改善策とし
て、補強用の接合剤として低融点。

低粘度のプラスチック粉末を添加・使用することを挙げ
ているが、この場合、得られた発泡体は。

一部に有機成分を含むので、火焔中に入れると着火し、
また接合剤の融点以上の温度下では発泡体の強度が著し
く劣化するという欠点を有する。

そこで２本発明者等は、これら従来の問題点を解決すべ
く鋭意・研究し、各種の系統的実験の結果１本発明を成
すに至ったものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、アルカリ金属珪酸塩の水溶液を主要原
料とし、耐水性９機械的強度、断熱性。

耐熱衝撃性に優れた無機質発泡体の製造方法を提供する
にある。

〔発明の構成〕

本発明の無機質発泡体の製造方法は、水ガラスと繊維状
含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物とを混合して無機質混
合物とする混合工程と、該混合物を乾燥・脱水し和水水
ガラスとする乾燥工程と。

該和水水ガラスを破砕造粒する造粒工程と、該造粒物に
水ガラスを主成分とする無機質液体を添加しで・昆、１
凍する７昆３東工程と、シ亥ｌ昆３東物を力ロ熱して発
泡させる元泡工、程とから成ることを特徴とするもので
ある。

本発明におけろ水ガラスは、アルカリ金属珪酸塩の水７
容液であり、−儀式Ｍ　ｚ　Ｏ・ＸＸＳ１０７（はアル
カリ金属またはアンモニウム、Ｘは１．０〜４．５の数
値を示す）で表されるアルカリ金属珪酸塩と水分との組
成からなる液状含水水ガラスである。

ここで、このアルカリ金属珪酸塩のアルカリ元素として
は１例えば、リチウム（Ｌｉ）　、ナトリウム（Ｎａ）
　、カリウム（Ｋ）、ルビジウム（Ｒｂ）等のアルカリ
金属及びアンモニウム（ＮＨ３）等を用いる。特に、ナ
トリウム、カリウム等の場合には、安価で入手し易くま
た発泡促進効果も顕著で好ましい。

また、アルカリ金１１Ａ珪酸塩（Ｍ２Ｏ・Ｘ５ｉＯｚ）
のＸ、即ちＭ　２０とＳ　ｉ　Ｏｚのモル比ば、１．０
〜４．５としたが、特に２．１５〜３．２である場合に
はより好ましい。この範囲とすることにより、特に耐水
性に優れ、かつ機械的強度に優れた無機質発泡体が１１
Ｌられる。

更に、この水ガラスは、その固形分即ち（Ｍ２Ｏ・Ｘ５
ｉＯ□）の重量が、１０〜６０ｗｔ％程度のものを用い
る。その中でも、３０〜６０−ｔ％のものがより好まし
い。この範囲の水ガラスを用いた場合。

作業性に優れており、また、この範囲の水ガラスは入手
が容易である。

次に、繊維状含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物（以下、
該粘土鉱物という）は５通称でマウンテンコルク（Ｍｏ
ｕｎｔａｉｎ　ｃｏｒｋ）　、　マウンテンウッド（Ｍ
ｏｕｎｔａｉｎ　ｗｏｏｄ）　、マウンテンレザー（Ｍ
ｏｕｎ−ｔａｉｎ　１ｅａｔｈｅｒ）等と呼ばれるもの
で、含水珪酸マグネシウムを主成分とし、その表面に反
応性に富む水酸基を有する鉱物である。尚、マグネシウ
ムの一部は、アルミニウム、鉄、ナトリウム、ニッケル
等に置換されている場合もある。

具体的には、セピオライト（Ｓｅｐｉｏｌｉｔｅ）　、
　アタパルジャイト（Ａ　ｔｔａｐｕｌｇｔｔｅ）　、
バリゴルスカ・イＩ・（Ｐ　ａｌｙｇｏｒｓｋｉｔｅ）
　、　　ログリナイト　（Ｌｏｕｇｈ−１ｉｎｉｔｅ）
あるいは？Ｒ泡石（Ｍｅｅｒ７ｃｈａｕｍ）等がある。

また、これらを仮焼したものを用いてもよい。

該粘土鉱物は、粉末状１粒状或いは阿れの形で用いても
よいが、粉末様でその大きさが０．１μｍ〜５龍の範囲
のものがより好ましい。

また、該粘土鉱物の混合量は、水ガラス１００重量部に
対して、１〜３０重星部であることが好ましい。これは
、該混合量が３０重量部を越える場合には、ガラスの発
泡時の粘性が高くなり過ぎて発泡が妨害され軽量の無機
質発泡体が得られないからである。また、１重量部未満
の場合には。

充分な耐水性を有する無機質発泡体が得られないからで
ある。更に、より好ましくは、５〜２０重量部である。

この範囲の場合には、特に耐水性に優れかつ８１械的強
度に優れた良質の無機質発泡体を得ることができる。

本発明の無機質発泡体の製造方法は以下の様である。

先ず、上述の水ガラスと該粘土鉱物とを混合して無機質
混合物を作製する（混合工程）。この混合に際しては、
適宜の形状・大きさに破砕した該粘土鉱物と水ガラスを
混合しても、また、該粘土鉱物を水に分０させてその後
に水ガラスを混合してｔ）よい。この混合方法としては
、家庭用ミキサー、ヘンシェルミキサー、ボールミル、
振動ミル。

ディスパーミル等がある。このとき、該混合物が増粘し
て攪拌混合が困難な場合には、適宜水を混合してもよい
。なお、水の添加が多い程、該粘土鉱物の分散は良くな
るが３次の乾燥工程に時間を要する。次に、これら混合
物を成形して、無機質混合物とする。この成形は、必ず
しも必要ではないが、乾燥時間を短縮でき、また後述す
る粉砕工程での粉砕効率が向上するので成形を行なうこ
とが好ましい。

ここで、該混合により得られた無機質混合物は。

水分が３０〜９０ｉｖｔ％であるとよい。これは、水分
が３０ｗｔ％未満の場合には、結合力が弱く、成形しに
くい場合があり、この結合力低下により強度的にもろく
なる虞れがあるからである。また。

９０ｗｔ％を越えると１分離により濃度差ができ易く、
また収縮率が大となり、乾燥によりひび割れやクラック
か発生して強度が低下する匙れがあるからである。尚、
該水分が５０〜７０−ｔ％である場合には、より好まし
い。

次に、得られた無機質混合物を乾燥・脱水して和水水ガ
ラスとする（乾仔工程）。この乾燥工程においては、該
無機質混合物を含水率１〜３０ｗｔ％で該粘土鉱物が均
一に分散した和水水ガラスとなるまで脱水する。和氷水
ガラスの含水率が１ｗＬ％未溝の場合は、後述する発泡
工程において加熱しても発泡しテ「＜、また、３０ｗｔ
％をこえる場合には２発泡体の気泡が不均一になり好ま
しくない。

含水率が５〜２５ｗｔ％である場合には、気泡のより均
一な良質の発泡体が得られ、特に好ましい。

この乾燥・脱水は、加熱乾燥、真空乾燥、凍結乾燥、ア
ルコール脱水等の方法、或いはこれらを組合せた方法に
より行なう。この際、加熱を行なう場合には、１１０℃
以下で行なうことが好ましい。

これば、１１０’ｃを越える温度で加熱すると、この乾
燥・脱水の段階で発泡が生じてしまう虞れがあるからで
ある。

次いで、得られた和水水ガラスを破砕・造粒して造粒物
を得る（造粒工程）。この造粒工程においては、和水水
ガラスを４〜１００メソシュ程度に破砕造粒することが
好ましい。これは１粒度が・１メツシュ未満の場合には
、得られる発泡体の気泡が大きく不均一となり、また、
１００メツシユを越える場合には、細かすぎて次の混練
工程でのハ・インダー（添加剤）使用量が増大し、造粒
効果が減少してしまうからである。また、破砕造粒には
筋ローラ、ハンマーミル等が利用できるが、前工程であ
る乾燥工程と同時に造粒を行なってもよい。この場合に
は２例えば１１０℃以下に加熱したホラ１−プレート上
に無機質混合物を滴下乾燥させる方法、または、アルコ
ール溶液中に無機質混合物を所定の粒度で滴下、脱水す
る方法等がある。

次いで、得られた造粒物を水ガラスを主成分とするｊＩ
！ｆ、機質液体を添加し混練して混練物を得る（混練工
程）。この混練工程においては、造粒物表面が薄く無機
質液体で覆われる状態になる程度に。

無機質液体を添加し混練することが好ましい。この際に
用いる無機質液体は、水ガラスを主成分とするもので、
好ましくは、混合工程における無機質混合物と同−Ｎ、
■成（水分を除く）の液体である。

これは、無機質混合物と同一組成の液体を用いると、加
熱・発泡時に造粒物と同様に発泡して発泡粒同志を強固
に接合し、また組成が均一で、耐水性５機械的強度に優
れた発泡体とすることができるからである。また、この
混練工程の際に、混練物を１１０℃以下の温度下で養生
し、混練物に含まれる水分量を５〜２５ｗｔ％の発泡に
最適な量に加熱・固化して２１２することが好ましい。

これは。

水分量をこの範囲とすることにより、より均一な発泡体
が得られ、また成形性がよくなるからである。

次いで、得られた混練物を金型またはセラミックス型等
に入れ、加熱して発泡させることにより。

無機質発泡体を得る（発泡工程）。この際、加熱温度は
２５０°Ｃ〜５００　’Ｃの範囲内であることが好まし
い。これは、加熱温度が２５０℃未満の場合には１発泡
が不均一かつ不十分となり、得られた発泡体の耐水性も
十分とは言えず、また、５００　”Ｃを越えた場合には
１発泡型および熱エネルギーの面で経済的に不利となる
からである。

本発明により得られた無機質発泡体は１機械的強度に優
れた発泡体であるが、更に強度を補う目的で、混練工程
において無機質繊維、金属繊維等を加えたり、型に入れ
る時に混練物内部に金属線や金網等を埋め込み強化無機
質発泡体とすることができる。また２発泡型を変えるこ
とにより任意形状の発泡体が製造できる。これは１本発
明の製である。

更に、得られた無機質発泡体の表面を保護する目的で、
適宜、金属板、金属箔、クロス、祇或いは無機シートを
発泡体表面に接着したり、或いは塗料や浸透性表面処理
剤により発泡体表面を処理することができる。

〔本発明の作用および効果〕

本発明により得られた無機質発泡体は、耐水性にｆ）れ
かつ殿械的強度、耐熱性、断熱性、耐熱衝撃性に優れた
軽量発泡体である。

この様に、水ガラスを出発原料としても、上述の如き性
質を有する無Ｖ（質発泡体を得ることができるのは９次
の様な理由によると考えられる。

即ら、水の気化を利用した無機質ガラスの加熱発泡にお
いて、所定の水分量に乾燥固化した造粒物を加熱して気
泡の均一な無機質発泡体とするが。

その際にバインダーとして水ガラスを主成分とする無機
質液体を用いることにより、加熱による造粒物の発泡と
同時に該バインダーを発泡し１発泡粒同志を強固に溶着
・接合する。その結果、得られた発泡体は、気泡が均一
で機械的強度に優れたものであり、また、バインダーも
水ガラスを主成分とする無機質であるため、耐熱性、耐
熱衝撃性に優れている。

また、混合した該粘土鉱物は、水ガラスの硬化剤として
作用し、耐水性を向上させると共に、加熱時における発
泡を妨害せず、また、その形状による繊維補強効果によ
り該発泡体の機械的強度を更に向上させているものと思
われる。

〔実施例〕

以Ｆ１本発明の詳細な説明する。

実施例１゜水ガラス（水ガラス３号、固形分４０−ｔ％）ｌｏｏｍ
ｉ部に対し、振動ミルで１００メツシユ以下になる様に
乾式粉砕したセピオライトを表に示す油添加し、電気ミ
キサーにて５分間攪拌した後。

更に内容Ｒ２０βのアルミナポールに入れ２４時間混合
した。

次に、該混合物を、３００ｘ４５０ｘ５０鶴のポリプロ
ピレン製バット中に流し込み、９０℃で４０時間乾燥さ
せ、せんべい状の和水水ガラスを得た。これを、ハンマ
ーミルをもちいて４〜６０メソシユの粘度に破砕造粒し
た。

次いで、この造粒物１００重量部に対し、前記混合物と
同一組成物を水で２倍に希釈した混合液２０重瞳部を加
え、よく混練した。

更に、離型剤を塗った３００Ｘ３００Ｘ５０ｎの金型に
１、−の混練物を入れ、室温にて５時間養生した後、熱
間加熱機中で３５０°Ｃで５時間加熱し、無機質発泡体
を得た。

得られた発泡体の耐水性９機械的強度、耐熱特性をそれ
ぞれ；１．”１べた。その結果を表に示す。尚。

表中、吸水率は１発泡体を２０°Ｃの水中に２時間浸？
Ｌ′ｊシたときの吸水量を体積％で示した。また。

Ｎａ″溶出量は１発泡体を２０℃の水中に２時間浸漬し
たときのＮａｚＯの水中への溶出量（ｗｔ％）を０、Ｉ
Ｎの塩酸で滴定して得た。更に、耐熱衝撃性は２発泡体
をガスバーナで３０分間加熱（加熱面８００°Ｃ以上）
したときの外観変化を示した。

尚、比較のために、セピオライトを用いないほかは上述
と同様の原料を用い同様の製造方法にて比較用発泡体（
試料番号ＣＩ）を製造し、上述と同様の物性評価試験を
行なった。その結果を９表に併わせで示す。

四コロ実施例２゜水ガラス（水ガラス３号、固形分・１０４％）５００重
量部に、１００メソシユ以下の粒度を持っ７　／２　ハ
／Ｌ／ソヤイ１−２５重量部を加え、ミキサーで５分間
攪拌混合した後、ポリプロピレン製バットに流し込み、
８０℃で４０時間乾燥して和水水ガラスを得た。

次に、これを筋ローラを用いてｌ　ｍｍ角に破砕造粒し
、先の混合液を加えて混練、養生した後、３５０°Ｃで
２時間別≦（；ｊｃ　Ｌで無機質発泡体を得た。

得られた発泡体は、嵩密度が０．３１　ｇ　／　ｃｍで
。

内部に均一な独立気泡を多数有していた。

実施例３゜リチウムンリケート水ガラス（Ｓｉｎ２固形分＝ｉ　０
ｗｔ％）　　１００重量部に対し、１００メツ’／ユ以
下の粒度を持つアクパルジャイトを５重量部加え、実施
例２と同わ；の方法で混合、乾燥、造粒。

混練２発泡させて無機質発泡体を得た。

得られた発泡体は　高密度が０．９５　ｇ　／ｃｏｔで
若干気泡が不均一の１良であったが、耐水性に優れ。

３０分間の煮沸試験でも外観変化はみとめられなかった
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水ガラスと繊維状含水珪酸マグネシウム質粘土鉱
物とを混合して無機質混合物とする混合工程と、該混合
物を乾燥・脱水し和水水ガラスとする乾燥工程と、該和
水水ガラスを破砕造粒する造粒工程と、該造粒物に水ガ
ラスを主成分とする無機質液体を添加し混練する混練工
程と、該混練物を加熱して発泡させる発泡工程とから成
ることを特徴とする無機質発泡体の製造方法。
（２）繊維状含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物の混合量
は、水ガラス１００重量部に対して１ないし３０重量部
であることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載
の無機質発泡体の製造方法。
（３）繊維状含水珪酸マグネシウム質粘土鉱物は、セピ
オライト、アタパルジャイト、ログリナイトであること
を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の無機質発
泡体の製造方法。