(57)【要約】【課題】  所要の形状及び寸法で耐火性や不燃性と優れた断熱性を保持する成形体を、均質な発泡倍率と強靭な発泡構造を以って安価に生産しえる無機質発泡成形体の製造方法を提供する。【解決手段】  電熱若しくはガス熱で温度管理のなしえる大容積の加熱炉若しくは加熱釜に、金属若しくは非鉄金属からなり所要の形状と寸法で、その内部にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が注入保持しえる成形型と、該成形型と開閉若しくは着脱自在で且密閉固定しえる内圧付加蓋とからなる成形器に、適宜容量のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入し且密閉固定のうえ、加熱ケージ内に多数多段に載置のうえ加熱発泡成形させる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電熱若しくはガス熱によりその内部温度を自在に調整可能で内容積の大きな加熱炉若しくは加熱釜内に、金属若しくは非鉄金属からなり所要の形状と寸法を有し且、その内部にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が注入保持しえる成形型と、該成形型と開閉若しくは着脱自在で且密閉固定しえる内圧付加蓋とからなる成形器に適宜容量のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入且密閉固定させたうえ、その全面が加熱空気により加熱されるよう所要の通気間隔が保持され多段に組立てられた加熱ケージ内に多数且多段に載置させたうえ加熱し、所要形状に発泡成形させることを特徴とする無機質発泡成形体の製造方法。
【請求項２】
成形器が成形型部の一側上端と内圧付加蓋の一側下端とが蝶番により開閉自在に連結され、且成形型部他側上端と内圧付加蓋の他側下端とが係止具により係止できる構成よりなる、請求項１記載の無機質発泡成形体の製造方法。
【請求項３】
成形器が、成形型部の対称的側辺上端に、外側下方に逆Ｕ字形に曲折された係止縁が形成されてなり、且該係止縁に係合できるよう内在付加蓋の対称的側辺に係合縁が形成された構成よりなる、請求項１記載の無機質発泡成形体の製造方法。
【請求項４】
加熱ケージが、金属若しくは非鉄金属若しくは管材が用いられ、且成形器が適宜数横方向に載置される載置棚が多段に設けられてなり、而も載置される成形器全面に加熱空気が接触できる間隔で組立てられた構成よりなる、請求項１乃至請求項３記載の無機質発泡成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は水ガラス状の液状セラミックを所要の形状及び寸法に加熱発泡成形させて、板材やトレー等の無機質発泡成形体を形成する製造方法に関するものである。
【従来技術】
【０００２】  近年においては工場や店舗等の施設はもとより住居建物においても快適な環境保持のため、周年に亘って冷暖房機器が使用されており、かかる広大な施設や建物空間の環境保持には膨大な熱エネルギーが消費されるとともに、該熱エネルギーは施設や建物の全面から漏出若しくは逸散され、この補充のための熱エネルギーも莫大なものとなる。
更には工業用生産設備においては熱水や加熱蒸気或いは冷却水も多量に使用されてなり、その熱循環や冷却循環においては膨大な熱エネルギーの逃散や逸散が発生する。
【０００３】  これがため現状における施設や建物等においては、比較的安価で且断熱性能に優れるポリスチレン樹脂を初め、ポリエチレン樹脂やポリウレタン樹脂或いはポリフェノール樹脂素材を発泡させてなる内装用断熱板材が多量に使用され、且工業用生産設備のための熱水や加熱蒸気或いは冷却水の循環路にも、耐久性に優れるポリウレタン樹脂やポリエステル樹脂、ポリフェノール樹脂或いは合成ゴム等の素材を発泡させた断熱材が多量に包被若しくは被覆使用されている。
【０００４】  而しながら、現在使用されているこれら内装用発泡断熱板材や発泡断熱材は合成樹脂素材からなるため、一旦火災が発生したる場合には多量の煤煙とともに有害ガスが発生するため、今日の如く防災意識の高まりとともに耐火性や不燃性素材が強く求められ、とりわけ高齢化社会における建物内装用断熱板材には耐火性と不燃性が不可欠の要件とされるに至っている。
【０００５】  かかる実情に鑑み発明者等は、産業廃棄物としての石炭灰や鋳造廃砂或いは火山灰等を水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウム等で溶解させることにより珪酸ナトリウム所謂水ガラスが安価且多量に生成しえること、及びこの珪酸ソーダーをシラノール基の縮合作用によりシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液となしえるとともに、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液は固形分略３０％と水分略７０％の水溶液状を呈し、且多分子量化に伴う粘性により略１１０℃以上の加熱に伴い水分蒸散により略５０倍程度の発泡構造を生成しえること、及び加熱発泡に際して十分な内部圧力を付与せしめることにより発泡倍率と且発泡構造強度の多様な成形体を形成しえることを究明した。
【０００６】  そこで発明者等は、所要の形状及び寸法の成形型内にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入したうえ加熱発泡倍率を抑制させて内部圧力を付与させるために、該成形型内に嵌入密着しえる閉塞蓋で閉塞のうえ、加熱発泡手段として成形型及び閉塞蓋外表面より電熱ヒーターや火焔で加熱し、若しくは成形型内に加熱空気を注入し或いは高周波加熱コイルにより成形型及び閉塞蓋を加熱させ、更には絶縁性素材で形成した成形型及び閉塞蓋全体を電磁波加熱して厚さや面積及び発泡倍率の異なる多種の発泡断熱板材の加熱発泡試験を重ねてきた。
【０００７】  而して成形型及び閉塞蓋の外表面より加熱ヒーターや火焔による加熱発泡手段では、内装用断熱板材の如く広面積に亘る成形型では、全体に亘って均質な加熱が出来ず加熱発泡に斑が生じ、且仮令均質な加熱がなされる場合でも、周辺の空気の流動で容易に加熱温度が変化するため、成形型や閉塞蓋の形成を肉厚多重で熱容量の極めて大きなものにせねばならない。
更に加熱加圧空気の注入も、注入される加熱空気の熱容量自体が小さなため注入接触部分の加熱効果は働くものの広面積に亘る成形型内全体に亘っては均質な加熱が出来ず同様に加熱発泡に斑が生ずる。
加えて高周波加熱による加熱発泡手段では、装置自体が極めて高額となるため量産化には成形型及び閉塞蓋の一組一組を連続的に移送させ且加熱発泡させるラインの設置も必要となり、且該高周波加熱では金属性若しくは非鉄金属の成形型や閉塞蓋が加熱されたうえ間接的加熱となるため、加熱効率も十分なものとは考えられない。
【０００８】  他方電磁波照射による加熱発泡手段では、電磁波が注入されてなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分が透過加熱されるため効果的な加熱発泡がなされるものの、広面積の内装断熱板材等では、設備コストが著しく高価となるばかりか成形型や閉塞蓋等が絶縁素材を要請されるため、せいぜい２５０乃至３００℃以内の加熱しか出来ず、ガラス層化を図り耐久性や高強度の断熱板材形成のための高温度の加熱発泡も制約される。
そして製造に際して留意すべきは、同一の成形型と閉塞蓋による繰返し生産をなす場合には、その都度加熱発泡条件の変動と且閉塞蓋の密閉状態にも変動が生じ、多量に且安定した性能、品質の無機質発泡成形体を形成するには十分なものとは言えない。
【０００９】  これがため発明者等は更なる研究を重ねた結果、窯業界や熱処理業界においては既に内部収納容積が極めて大きく且その内部温度を電熱やガス熱により容易に温度管理のなしえる加熱炉や加熱釜が導入使用されている状況に鑑み、金属若しくは非鉄金属の如く耐熱性と熱伝導性に優れる素材を用いて所要の形状及び寸法の成形型と加熱発泡に伴う内部圧力を付加させるための内部圧力付加蓋を開閉自在若しくは着脱自在に且密閉固定しえる構成の成形器内に、所要量のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入し且閉塞のうえ、その外表面全体から加熱させることで、全面に亘って均質な加熱による加熱発泡と且該加熱発泡に伴う均質な内部圧力が付加され強靭な発泡構造に形成され、而も大容量の加熱空気が成形器全面に亘り加熱されるように十分な通気間隔を有する加熱ケージに成形器を並列に且多段に載置させて加熱発泡させることにより、安定した品質で多量の生産が可能となることを解明し本発明に至った。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  本発明は所要の形状及び寸法で、耐火性や不燃性と優れた断熱性を保持する成形体を、均質な発泡倍率と強靭な発泡構造を以って安価に生産しえる、無機質発泡成形体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】  上述の課題を解決するために本発明が用いた技術的手段は、温度管理が容易に且確実になされるよう電熱若しくはガス熱により加熱され、而も加熱された加熱空気の熱容量が膨大で安定した温度に保持されるよう内容積の大きな加熱炉若しくは加熱釜を用いたうえ、所要の形状及び寸法で且金属若しくは非鉄金属材からなり、その内部に所要量のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が注入保持しえる成形型と、該成形型を密閉固定して加熱発泡に伴う内部圧力を付加させるための内圧付加蓋とが開閉自在に若しくは着脱自在に形成された成形器を用い、該成形器内に所要量のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入したうえ内圧付加蓋で密閉し、且金属若しくは非鉄金属棒若しくは管材からなり、載置される成形器全面が加熱空気により加熱されるような所要の通気間隙を以って多段に組立てられた加熱ケージ内に多数且多段に載置させ、而して所要温度により所要の発泡倍率に発泡成形させる無機質発泡成形体の製造方法に存する。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の技術的手段によれば、加熱発泡成形が電熱若しくはガス熱により加熱され、且その内容積も大きな加熱炉若しくは加熱釜が使用されるため、加熱炉若しくは加熱釜が短時に所要温度に保持されるとともに、加熱空気も膨大量に昇るため温度変動がなされにくく且加熱熱容量も大きく保持される。
そしてシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が、金属若しくは非鉄金属素材の如き強靭で耐熱性と優れた熱伝導性を保持し、且所要の形状及び寸法で而もその内部にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が注入保持しえる成形型と、この成形型を密閉固定しえ且開閉自在若しくは着脱自在な内圧付加蓋とにより成形器が形成されてなるため、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の注入作業や加熱発泡成形された成形体の取出し作業も極めて容易になしえる。【００１３】  加えて成形体の容積に対しシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の注入容量割合で発泡倍率が決定され、而も加熱発泡に伴う内部圧力が成形器内に働くため強靭な発泡構造の成形体が形成されるとともに、更には該成形器はその内容積の大きな加熱炉や加熱釜内で、且熱伝導率の高い金属若しくは非鉄金属の棒材や管材で加熱空気が十分流通しえる間隔を以って多段に組立てられた加熱ケージ内に多数且多段に亘って載置されたうえ加熱発泡成形がなしえるため、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の短時間における発泡性とも相俟って極めて生産効率の良い無機質発泡成形体の製造がなしえる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  電熱による温度管理が可能で且大容積の加熱炉に、所要の形状及び寸法で且シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を注入保持しえる成形型と、該成形型と開閉自在に且密閉固定できる内圧付加蓋とからなる成形器にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を所要量注入のうえ密閉させたうえ所要温度で加熱発泡成形させる。
【実施例１】
【００１５】  以下に本発明実施例を図とともに詳細に説明すれば、図１は加熱炉若しくは加熱釜１の見取図であって、加熱炉若しくは加熱釜１はその内部温度を容易に加熱しえ、且加熱温度管理も簡便になしえるものが好都合であるため電熱若しくはガス熱１Ａが用いられ、且該加熱炉若しくは加熱釜１は当然に耐火レンガ等の耐火断熱材１Ｂにより構築されることは当然のこと、その内部に加熱発泡形成による成形体５を形成するために収納される多数の成形器２を十分に加熱し加熱発泡成形をなさしめる加熱容量の保持と加熱温度の変動を抑制するうえからは膨大量の加熱空気１Ｃが要請されるため内容積の十分に大きな加熱炉若しくは加熱釜１が望まれるもので、具体的にはその内容積として５０乃至１００ｍ３以上のものが好適である。【００１６】  かくしてなる加熱炉若しくは加熱釜１内において、所望の形状及び寸法の無機質発泡成形体５を加熱発泡成形させる場合には成形器２が用いられる。
この成形器２は加熱炉や加熱釜１内で所望の形状及び寸法に加熱発泡成形させるものであるが、加熱発泡成形される無機質発泡成形体５はその使用途により発泡倍率や見掛比重或いは発泡構造強度が異なるため、これらを勘案のうえ成形器２の具体的寸法が決定される。【００１７】  図２は平板状の無機質発泡成形体５の発泡成形に用いる開閉自在に形成された成形器２の断面説明図であって、該成形器２は高温度に耐えうる耐熱性と加熱空気１Ｃからの熱エネルギーを効率良く受熱して加熱発泡成形させるために熱伝導性が高く、且加熱発泡に伴う内部圧力を十分に付与させるための耐圧強度に優れる素材が望まれるため、金属素材若しくは非鉄金属素材が用いれる。
そしてこの成形器２は、その内部に所要量のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液４を注入保持できるよう、その上面が開口２Ｃし且四側面に側辺２Ｄが形成されてなる成形型２Ａと、該成形型２Ａの上面開口２Ｃを密閉しえる内圧付加蓋２Ｂとから形成されるもので、該内圧付加蓋２Ｂは実質的に成形型２Ａの開口２Ｃを密閉できる形状に形成されたものであれば特段に制約は無いが、望ましくは成形型２Ａと対称的形状のものが、加熱発泡成形された無機質発泡成形体５の型抜き作業のうえからも好適である。【００１８】  そして該成形器２において肝要なことは、加熱発泡成形に際しては所要の発泡倍率と且内部圧力を付与せしめて強靭な発泡構造の無機質発泡成形体５を形成させるうえからは、該成形型２Ａと内圧付加蓋２Ｂとが開閉自在若しくは着脱自在に、且加熱発泡成形時に密閉固定されている必要がある。
これがためには成形型２Ａの一側辺２Ｄの上端と、内圧付加蓋２Ｂの対応する一側下端２Ｆとを蝶番２Ｇにより開閉自在に連結するとともに、成形型２Ａの他側辺２Ｄ上端と対応する内圧付加蓋２Ｂ下端とが、適宜の係止具２Ｈにより係止固定される構成よりなるものである。【００１９】  成形器２の密閉固定手段としては図３に示す如く着脱自在に係合される成形器２０も提案されるもので、該係合による成形器２０は、成形型２０Ａの対称的二側辺上端に外側下方に向って逆Ｕ字形に曲折された係止縁２１Ａが形成されており、且内圧付加蓋２０Ｂの成形型２０Ａに形成された係止縁２１Ａと対応する両側縁には、該係止縁２１Ａと係合して実質的に成形型２０Ａを密閉し、且着脱自在な係合縁２１Ｂが形成された構成のものである。無論成形器２の密閉固定はかかる手段に限定されるものではなく、適宜の成形型２Ａに注入されたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液４を実質的に密閉し、且加熱発泡成形された無機質発泡成形体５を容易に取出せるものであれが差支えない。【００２０】  そして当然のことながら本発明において加熱発泡成形される無機質発泡成形体５も安定した品質や性能と且安価に製造されることが要請される。
而して本発明では大きな容積を有する加熱炉若しくは加熱釜１を使用することから、所要の形状及び寸法に形成され且その内部に所要量のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液４が注入され保持された成形器２を、金属若しくは非鉄金属材からなる棒若しくは管材３Ａを用いて、加熱空気１Ｃが充分に流通しえる間隔３Ｂを以って多段に組立てられた加熱ケージ３に多数且多段に載置せしめ、それぞれの成形器２の全面に加熱空気１Ｃを接触させて成形器２全面より均等に加熱と且内部加圧が付加されて、強靭な発泡構造の無機質発泡成形体５が多量且安価に製造されることとなる。【００２１】  本発明において使用するシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液４は、その加熱発泡成形の条件により著しく性状を異にするものであるから、その加熱発泡成形条件は成形される無機質発泡成形体５の具体的使用途と且要求される性能により決定されることとなる。
即ちシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液４の加熱による熱示差曲線からは１００℃を低位点として略１９０℃の温度域においては、組成水分の蒸散に伴う蒸散熱の吸収挙動が示されるとともに、該蒸散による発泡化も現出する。
而して２００℃を超えて略５００℃の温度域においては熱示差曲線は安定した挙動を示し、かかる温度域では水分の完成な蒸散と酸化珪素態の無機質発泡成形体５が形成される。加えて更なる高温度領域である６００℃を越えると、一段と上昇のうえ略９００度付近に亘って安定した熱示差曲線が示され、かかる温度領域においては酸化珪素態がメノウ層やガラス層化されるものと判断される。【００２２】  かかることからシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液４は１１０℃を超えた温度領域で発泡成形がなされるものの１９０℃以下の加熱温度で加熱発泡された無機質発泡成形体５は脆弱で、且吸湿や吸水に伴う時間経過により崩壊も惹起されるため、農業用育苗マットや使い捨てフィルター等の使用目的となる。
他方建築内装用断熱板材の如く、長期に亘る耐久性に加えて高い断熱性が要請される用途には、少なくとも２４０℃以上の加熱温度で加熱発泡させる必要があり、更に屋外使用に供する耐候性や耐水性、耐熱性等が要請される外装板材等の使用目的には略６００乃至８００℃程度の加熱温度による加熱発泡がなされることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】  その温度が１１０乃至８００℃程度に管理可能な加熱炉若しくは加熱釜と、所要の形状及び寸法で且成形型と内圧付加蓋が開閉自在若しくは着脱自在に密閉可能な成形器を用いれば、広範囲な目的の無機質発泡成形体が製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】  加熱炉若しくは加熱釜の説明図である。
【図２】  開閉自在な成形器の断面説明図である。
【図３】  着脱自在な成形器の断面説明図である。
【図４】  加熱ケージの説明図である。
【符号の説明】
【００２７】  １    加熱炉若しくは加熱釜
１Ａ  電熱若しくはガス熱
１Ｂ  耐火断熱材
１Ｃ  加熱空気
２    成形器
２Ａ  成形型
２Ｂ  内圧付加蓋
２Ｃ  成形型の開口
２Ｄ  成形型の一側辺
２Ｅ  内圧付加蓋の一側下端
２Ｆ  蝶番
２Ｇ  係止具
２０    着脱自在な成形器
２０Ａ  着脱自在な成形器の成形型
２０Ｂ  着脱自在な成形器の内圧付加蓋
２１Ａ  係止縁
２１Ｂ  係合縁
３    加熱ケージ
３Ａ  棒若しくは管材
３Ｂ  間隔
４    シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
５    無機質発泡成形体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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