(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液に、紙類、もみ殻、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）の中のいずれか一種又は複数種を混合し、これを加圧成形して得たことを特徴とする耐火材。
【請求項２】
水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液に、紙類、もみ殻、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）の中のいずれか一種又は複数種を混合し、該混合したものに脱水処理を施した後、加圧成形することを特徴とする耐火材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築材料、建具、机・椅子のような家具の製造に用いる部材、冷蔵庫、テレビ等の家電製品の型枠、包装用材料などに用いることのできる耐火材とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、耐火性、断熱性、遮音性に優れた建材として種々のものが提案されており、本願発明者は、無機反応生成物であって、耐火性に富む耐火液を用いて製造した耐火建材の発明を既に提案している（平成９年特許願第９７６９７号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明者が既に提案している耐火建材は、耐火性、断熱性、遮音性に関して優れた効果を発揮するものであったが、建築材料として用いることを主目的としたものであって、耐火性、断熱性、遮音性を有しているのみならず、一定の強度を有し、切断等の加工にも適していて、建築材料のみならず、建具、机・椅子のような家具の製造に使用され得る部材、冷蔵庫、テレビ等の家電製品の型枠、段ボール・発泡スチロールなどに代わり得る包装用材料など、種々の用途に用いることのできる耐火材は、まだ提案されていなかった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液に、紙類、もみ殻、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）の中のいずれか一種又は複数種を混合し、これを加圧成形することによって、種々の用途に使用し得る耐火材を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本願が提案する耐火材とその製造方法の発明は、水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液に、紙類、もみ殻、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）の中のいずれか一種又は複数種を混合し、これを加圧成形して得たことを特徴とする耐火材とその製造方法である。
【０００６】
前記における耐火液は、反応槽に、粉末状あるいは粒状の水酸化カリウムと、粉末状あるいは粒状の炭酸ナトリウム（ソーダ灰）と、塊のメタルシリコンと、水とを投入し、当該反応槽内において、２〜８時間、自然に反応させることによって生成されるものを用いる。この反応に供される水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、メタルシリコンなどは、粉末状、粒状、塊など、それぞれの状態で市販されているものを用いることができる。たとえば、粉末状の水酸化カリウム８ｋｇ、粒状の炭酸ナトリウム（ソーダ灰）７ｋｇ、メタルシリコンの塊３０ｋｇを反応槽に投入し、次に、水６０リットルを当該反応槽内に投入すると、自然に反応が開始され、１０時間程度の反応時間の後に、固形分を分離することによって、本発明の耐火材の製造に使用する耐火液約４８リットル（約７０ｋｇ）を得ることができる。
【０００７】
前記における耐火液とそれ以外のものとの混合割合は、耐火液を５〜１５重量％とし、それ以外のものを８５〜９５重量％とすることが好ましい。耐火液の割合が５重量％より少ないと、耐火性が減少するので好ましくない。一方、耐火液の割合が１５重量％を越えても、耐火性に大きな差が生じないので、費用対効果の観点から、特に、紙類、もみ殻、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）などのように産業上、他に有効な利用方法が特にない部材の有効利用を促進する観点から、耐火液の割合は１５重量％までとすることが好ましい。
【０００８】
また、前記において、耐火液に、紙類と、もみ殻と、繊維質材料とを混合して耐火材とする場合には、耐火液５〜１５重量％、紙類７５〜８５重量％、もみ殻３〜７重量％、繊維質材料３〜７重量％の割合で混合することが好ましい。耐火液の混合割合を５〜１５重量％とすることが好ましい理由は前記の通りである。紙類の混合割合は、７５重量％より少ないと製品たる耐火材の柔軟性が減少するので好ましくない。一方、８５重量％を越えると耐火力が減少することになるので、好ましくない。もみ殻の混合割合は、３重量％より少ないと製品たる耐火材の弾力性が減少するので好ましくない。一方、７重量％を越えると弾力性が強くなり過ぎるので、好ましくない。繊維質材料の混合割合は、３重量％より少ないと製品たる耐火材の耐火力、柔軟性が減少するので好ましくない。一方、７重量％を越えると柔軟性が強くなり過ぎるので、好ましくない。
【０００９】
なお、耐火液（５〜１５重量％）に紙類（８５〜９５重量％）のみを混合しても、同じようにして耐火材を作り出すことができる。ただし、もみ殻をも混合すれば、もみ殻に含まれているシリカ分（ケイ素（Ｓｉ）成分）が耐火材の生成に加わるので、製品たる耐火材の耐火性、耐水性を増強させると共に、製品たる耐火材の柔軟性を調整する上で好ましい。また、繊維質材料は、製品たる耐火材が焼かれても煙の発生が少なくなることを目的として混合するものであり、また製品たる耐火材の柔軟性の調整にも用いることができる。繊維質材料を混合すれば、製品たる耐火材が焼かれた際に発生する煙の量が、繊維質材料を混合しない場合に比較して、８０％程度少なくなる。
【００１０】
前記において、紙類は、古新聞、古雑誌などのいかなる古紙も使用することができ、しかも、この古紙は、耐火液などとの混合物を均一な混合物とするために、裁断して混合させるのみでよく、古雑誌からホチキスの針を除去するとか、インクを抜き取るというような工程は不要である。このように古新聞、古雑誌などに裁断以外の処理を加えることなく使用することができるので、古紙の有効利用、リサイクルに有益である。
【００１１】
また、もみ殻は、もみ殻中のシリカ分（ケイ素（Ｓｉ）成分）を本発明の耐火材の製造に供させるために混合するので、もみ殻以外であっても、シリカ分（ケイ素（Ｓｉ）成分）を含有している植物種子、その殻などであれば、いかなるものも使用することができる。
【００１２】
繊維質材料としては、中国綿、硝子綿、ステンレス綿、セラミックス綿、岩綿、石綿、セルロースファイバー、セラミックファイバーなどを使用できる。
【００１３】
本発明の耐火材は、耐火液に、もみ殻のみを混合しても製造することができる。ただし、この場合は、製品たる耐火材の強度、柔軟性を考慮して、もみ殻の混合割合を７０〜９０重量％とし（混合割合が７０重量％より少ないと、製品たる耐火材の強度が低下して好ましくなく、逆に９０重量％より多いと、製品たる耐火材が堅い、柔軟性の乏しいものになるので好ましくない）、耐火液の混合割合を１０〜３０重量％とすることが好ましい。もっとも、前述したように、本発明の耐火材を製造するにあたって、耐火性の観点からは、耐火液を５重量％以上混合すれば十分であるので、耐火液を少なくとも５重量％以上混合させながら、前記混合割合（耐火液：１０〜３０重量％、もみ殻：７０〜９０重量％）に適宜修正を加え、耐火液ともみ殻の他に、紙類、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）の中の一種又は複数種を混合し、耐火性、不燃性、焼かれた際に発煙を防止する性能、耐水性、剛性、柔軟性、弾力性などを修正することができる。
【００１４】
また、本発明の耐火材は、耐火液に、木材チップのみを混合しても製造することができる。ただし、この場合は、耐火液１５〜３５重量％に、木材チップ６５〜８５重量％を混合することが好ましい。木材チップの混合割合が８５重量％を越えると、耐火物の重量が重く、堅い製品になってしまうので、加工性の観点から、好ましくなく、６５重量％より少ないと製品たる耐火材の強度が低下して好ましくないからである。この場合、木材チップに代えて、あるいは木材チップと共に、おがくず（大鋸屑）、かれ葉、落ち葉、杉の木の葉を使用することもできる。いずれを使用しても、他に用途のなくなった木材チップ、おがくず（大鋸屑）などを有効に利用することができる。なお、ここでも、前述したように、本発明の耐火材を製造するにあたって、耐火性の観点からは、耐火液を５重量％以上混合すれば十分であるので、耐火液を少なくとも５重量％以上混合させながら、前記混合割合（耐火液：１５〜３５重量％、木材チップ及び／又はおがくず（大鋸屑）：６５〜８５重量％）に適宜修正を加え、耐火液と木材チップ及び／又はおがくず（大鋸屑）の他に、紙類、もみ殻、繊維質材料の中の一種又は複数種を混合し、耐火性、不燃性、焼かれた際に発煙を防止する性能、耐水性、剛性、柔軟性、弾力性などを修正することができる。
【００１５】
以上、説明したように、この発明の耐火材は、水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液５〜１５重量％に、最終製品たる耐火材に要求される種々の性能（耐火性、不燃性、焼かれた際に発煙を防止する性能、耐水性、剛性、柔軟性、弾力性、重量、堅さ、など）を勘案して、紙類、もみ殻、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）の中のいずれか一種又は複数種の適量を適宜選択し、これらの合計を８５〜９５重量％として前記５〜１５重量％の耐火液に加え、混合、脱水、加圧成形することにより製造することができる。
【００１６】
前記本発明の耐火材の製造方法においては、紙類、もみ殻、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）の中のいずれか一種又は複数種と耐火液とを、公知のニーダー、混合機などを用いて混合したのち、得られた混合物に圧縮等による脱水処理を施し、温プレスあるいは押し出し成形によって加圧成形して製品たる耐火材を製造する。
【００１７】
前記において、材料を混合した後、脱水処理を施す前に、混合物を１００℃乃至１７０℃にて、３０分乃至９０分間、煮沸（沸騰）させる工程を加えることもできる。煮沸（沸騰）工程を加えることによって、耐火液の紙類などへの浸透が促進され、混合状態がより良好になる。また、煮沸（沸騰）工程を加えると、温プレス等による加圧成形工程における作業性が良好になり、成形された最終製品たる耐火材は、煮沸（沸騰）工程を加えない場合に比較して、表面に艶があり、仕上がりが奇麗なものとなる。前記における煮沸（沸騰）温度（１００℃乃至１７０℃）は、この温度範囲より低いと、煮沸（沸騰）工程に要する時間が長くなってしまうことと、一方、この温度範囲より高いと、煮沸（沸騰）工程中に、混合されている物質が固まりになってしまうので好ましいくないということから定められたものである。また、煮沸（沸騰）時間（３０分乃至９０分間）は、この時間範囲より短いと煮沸（沸騰）を加えることによって期待している効果（紙類などへの耐火液の浸透の促進）に十分な成果が見られず、一方、この時間範囲より長くても効果に大きな差が生じないことから定められたものである。
【００１８】
前記の製造工程における脱水処理は、余分な液体を成形工程の前に取り除くこと及び製品たる耐熱材の仕上がりをよくすることを目的として行うものであり、加熱、加温などによる脱水処理でもよいが、プレスして脱水すれば、絞りとった液体（最初に混合させた耐火液及び、これに混合した紙類などの成分が溶け出しているもの）を、次の耐火材の製造工程に繰り返して使用できるので、耐火液を節約できる。この脱水処理は、その後の成形工程の作業性、製品たる耐火材の仕上がりのよさ等の観点から、混合物中の液体分が４０重量％〜５０重量％になるまで行うのが好ましい。
【００１９】
また、製造工程における加圧成形を温プレスによって行う場合には、１５０℃乃至１８０℃にて、３０分乃至９０分間、行うのが望ましい。なお、この加圧成形工程は、温プレス、圧延成形、押し出し成形の他に、この分野で公知の種々の加圧成形方法を用いることができる。
【００２０】
本発明の耐火材は、水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液に、紙類、もみ殻、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）の中のいずれか一種又は複数種を混合し、これを加圧成形して製造するものであるので、温プレス、圧延成形、押し出し成形などによって板状、柱状、棒状など種々の形状に成型することができる。この成形された耐火材は耐火性を有するのみならず、一定の強度を有し、切断などによって容易に加工することができるので、建築材料のみならず、建具、机・椅子のような家具の製造に使用され得る部材、冷蔵庫、テレビ等の家電製品の型枠、段ボール・発泡スチロールなどに代わり得る包装用材料など、種々の用途に用いることができる。一例としては、従来はステンレススチールで製造されていた台所等の換気ダクトを構成する部材に用いることもでき、ビールケースの枠や、パチンコの台の枠、カルトン（銀行・商店などで支払い金・釣り銭などを入れる盆）、などの製造用に用いることもできる。
【００２１】
すなわち、従来、木材で製造されていた部材のみならず、金属、合成樹脂等で製造されていた部材であって、耐火性が要求されていた部材にはすべて、本発明の耐火材を、代替えして用いることができる。
【００２２】
【実施例１】
水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液１０重量％と、裁断した古紙（古新聞）８０重量％、もみ殻５重量％、中国綿５重量％とを生成槽に投入し、十分に混合する。
【００２３】
その後、この混合物をプレスして、水分４５重量％程度になるまで脱水し、これを、約１８０℃の温プレスにて約６０分間加圧して板状の本発明の耐火材（縦：３０ｃｍ、横：３０ｃｍ、厚さ：１．５ｃｍ、重量：２ｋｇ）を得た。耐火性を有するものであって、これだけの大きさのものとしては、軽量であるということができる。
【００２４】
【実施例２】
水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液１０重量％と、裁断した古紙（古新聞）８０重量％、もみ殻５重量％、中国綿５重量％とを生成槽に投入し、十分に混合する。
【００２５】
前記のように混合した後、１１０℃〜１３０℃の範囲で、およそ６０分間煮沸した。常温（２０℃程度）にまで冷却させた後に、混合物をプレスして、水分４５重量％程度になるまで脱水し、これを、約１８０℃の温プレスにて約６０分間加圧して板状の本発明の耐火材（縦：３０ｃｍ、横：３０ｃｍ、厚さ：１．５ｃｍ、重量：１．５ｋｇ）を得た。この耐火材も、耐火性を有するものであって、これだけの大きさのものとしては、軽量であるということができる。
【００２６】
前記、実施例１で成形した本発明の耐火材と、この実施例２で成形した本発明の耐火材とを比較したところ、実施例２の耐火材の方が、表面に艶があり、仕上がりが奇麗であった。
【００２７】
【実施例３】
水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液２０重量％と、もみ殻８０重量％とを生成槽に投入し、十分に混合する。
【００２８】
その後、この混合物をプレスして、水分４０重量％程度になるまで脱水し、これを、公知の押出し成形機を使用して、棒状の本発明の耐火材（直径：１．０ｃｍ、長さ：３０ｃｍ、重量：０．６ｋｇ）を得た。
【００２９】
【実施例４】
水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液２０重量％と、もみ殻８０重量％とを生成槽に投入し、十分に混合する。
【００３０】
前記のように混合した後、１１０℃〜１２０℃の範囲で、およそ６０分間煮沸した。常温（２０℃程度）にまで冷却させた後に、この混合物をプレスして、水分４０重量％程度になるまで脱水し、これを、公知の押出し成形機を使用して、棒状の本発明の耐火材（直径：２．０ｃｍ、長さ：３０ｃｍ、重量：１．２ｋｇ）を得た。
【００３１】
【実施例５】
水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液２５重量％と、木材チップ７５重量％とを生成槽に投入し、十分に混合する。
【００３２】
その後、この混合物をプレスして、水分４５重量％程度になるまで脱水し、これを、約１８０℃の温プレスにて約６０分間加圧して柱状の本発明の耐火材（縦：３０ｃｍ、横：２．０ｃｍ、厚さ：３．０ｃｍ、重量：０．８ｋｇ）を得た。
【００３３】
【実施例６】
水酸化カリウムと炭酸ナトリウム（ソーダ灰）とメタルシリコンと水とを反応させて得た耐火液２５重量％と、木材チップ７５重量％とを生成槽に投入し、十分に混合する。
【００３４】
前記のように混合した後、１１０℃〜１２０℃の範囲で、およそ６０分間煮沸した。常温（２０℃程度）にまで冷却させた後に、この混合物をプレスして、水分４５重量％程度になるまで脱水し、これを、約１８０℃の温プレスにて約６０分間加圧して柱状の本発明の耐火材（縦：３０ｃｍ、横：３．０ｃｍ、厚さ：３．０ｃｍ、重量：１．３ｋｇ）を得た。
【００３５】
【試験例１】
前記実施例１〜実施例６で得た本発明の耐火材を用いて、その性能について、種々の試験を行った。
【００３６】
まず、耐火材の表面に、１，５００℃のガスバーナーの炎を近付けて３０分間観察した。１０分経過した時点では、どの耐火材も、表面がセラミックス化した。３０分間経過後、各耐火材を切断し、内部を観察したところ、どの耐火材も、ガスバーナーの炎が近付いた側の表面から０．８ｍｍ程度の所までセラミックス化が進んでいることが確認できた。なお、実施例１、実施例２の厚さ１．５ｃｍの板状耐火材においては、いずれも裏面にまで火が通ることはなかった。
【００３７】
実施例１、実施例２で製造した板状耐火材を床に置き、８０ｃｍほど上から、ゴルフボールを自然落下させたところ、床上の耐火材に衝突したゴルフボールは、ほとんど跳ね返らなかった。本発明の耐火材は優れた衝撃吸収能力を有することも確認できた。
【００３８】
また、実施例１で製造した本発明の板状の耐火材を用いて、箱を作り、その中に、音をつけたまま（スイッチをいれた状態）のラジオを封入したところ、箱の外側では、ほとんどラジオからの音が聞き取れなかった。これより、本発明の耐火材は優れた遮音性を有することも確認できた。
【００３９】
次に、前記実施例１〜実施例６で得た本発明の耐火材に対して、釘打ち、螺子の螺入、鋸・ナイフでの切断を行って加工性について検討した。実施例１〜実施例６で得た本発明の耐火材に釘を打ち込んで観察したところ、打ち込み後の釘の緩みは生じなかった。また、実施例１〜実施例６で得た本発明の耐火材のいずれに対しても、螺子の螺入が可能であった。
【００４０】
更に、鋸、ナイフのいずれであっても、容易に切断等の加工を行うことができた。そこで、前記実施例１〜実施例６で得た本発明の耐火材を鋸、ナイフを用いて、種々形状とし、家庭用冷蔵庫の枠、テレビの型枠（シャーシ）、従来の厚手の段ボール・発泡スチロールなどに代わる包装材料、机・椅子の製造に用いる部材の他、種々の住宅資材などに簡単に加工することができた。
【００４１】
【発明の効果】
この発明によれば、耐火性、断熱性、遮音性を有しているのみならず、一定の強度を有し、切断等の加工にも適していて、建築材料のみならず、建具、机・椅子のような家具の製造に用い得る部材、冷蔵庫、テレビ等の家電製品の型枠、包装用材料などの種々の用途に用いることのできる耐火材を提供することができる。すなわち、従来、木材で製造されていた部材のみならず、金属、合成樹脂等で製造されていた部材であって、耐火性が要求されていた部材には、すべて代替えして本発明の耐火材を用いることができる。
【００４２】
この発明が提案する耐火材は、紙類、もみ殻、繊維質材料、木材チップ、おがくず（大鋸屑）などを用いて製造するものであって、極めて低コストで提供することができ、また、これらを用いることによって、廃物利用、リサイクルの促進に資することができる。
【００４３】
この発明の耐火材は、使用後、地中に埋設しておけば、１０年間程度で土に戻り、人体に有害な影響を与えることがない。