(57)【要約】【課題】  強靭で軽量なうえ断熱性、透水性、透気性、吸着性を保持する無機質発泡成形体及びその製造方法を提供する。【解決手段】  平均粒径が１０乃至１０００μｍの石炭灰若しくは麦飯石粉体が５０乃至８０重量％に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２０乃至５０重量％割合を配合手段において配合混練のうえ、成形手段において所望の寸法及び形状に成形し、加熱処理手段で３５０乃至５５０℃の加熱により１０乃至４０倍に発泡形成し而して徐冷手段で徐冷する、無機質発泡成形体及びその製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が１０乃至１０００μｍの石炭灰若しくは麦飯石粉体が５０乃至８０重量％に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が２０乃至５０重量％割合で配合混練された成形原料を所要の寸法及び形状に成形のうえその温度を３５０乃至５５０℃で加熱し、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を１０乃至４０倍の発泡倍率で且連続気泡構造に発泡形成させたことを特徴とする無機質発泡成形体。
【請求項２】
加熱温度が５５０乃至８００℃で加熱され、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液をメノウ層化若しくはガラス層化させ且１．１乃至２．０倍の発泡倍率で、而もシロキサン結合により石炭灰若しくは麦飯石粉体と強靭且剛硬に結合されてなる、請求項１記載の無機質発泡成形体。
【請求項３】
麦飯石粉体に対して天然ゼオライト若しくは人工ゼオライト粉体が２０乃至５０重量％割合で配合されてなる、請求項１若しくは請求項２記載の無機質発泡成形体。
【請求項４】
平均粒径が１０乃至１０００μｍの石炭灰若しくは麦飯石粉体が５０乃至８０重量％に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が２０乃至５０重量％割合、或いは天然ゼオライト若しくは人工ゼオライト粉体が２０乃至５０重量％割合で配合された麦飯石粉体が５０乃至８０重量％に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が２０乃至５０重量％割合を以って配合混練し成形原料となす配合手段と、成形原料を所要の寸法及び形状に成形する成形手段と、この成形された成形物を３５０乃至５５０℃の温度で且シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を１０乃至４０倍の発泡倍率で連続気泡構造に発泡形成させ、若しくは５５０乃至８００℃の温度でシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液をメノウ層化若しくはガラス層化させ且１．１乃至２．０倍の発泡倍率で発泡形成させる加熱処理手段と、この加熱処理された無機質発泡成形体を徐冷する徐冷手段とからなる、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】  本発明は強靭で軽量なうえ、断熱性や透水性、透気性に加え有害ガスや臭気の吸着或いはミネラル水やアルカリ水の生成も可能な、無機質発泡成形体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年においては建築物における断熱思想が従来からの内断熱手段に代えて外断熱への転換され、これとともに外断熱板材としては断熱性に加えて耐火性や不燃性が不可欠要件とされるに至っている。
これがため古くから使用されてなる発泡コンクリート板や珪酸カルシウム板に加えて発泡セラミックス板材等も開発上市されるに至っている。
しかしながら発泡コンクリート板材や珪酸カルシウム板材等は脆弱であるばかりか多重でもあることから、作業性に著しく劣る問題を内在している。
反面発泡セラミックス板材は、強靭で軽量なものの断熱性に劣るとともに高価でもあることから十分な普及には至っていない。
【特許文献１】  特開平１０−１８２２１３
【特許文献２】  特開２００４−９９３６４
【０００３】  更に水処理や粉体、醸造、食品工業等における濾材やフィルター材には主として合成繊維織物素材や合成樹脂成形素材が使用されており、且飾り鉢やプランター等の園芸製品や、飾り箱或いは整理箱等室内小物類にも軽量性と安価さ等により合成樹脂素材が専ら使用されている。
而しながらこれら濾材やフイルター材を初め園芸製品や室内小物類等は極めて広範囲に分散されて使用されており、仮令これらを回収し焼却させる場合はダイオキシンや有害ガスの発生が依然として危惧され、且回収再利用に際しても性能の異なる多種に亘る素材が使用されてなるためその分別には多大な労力と時間が強いられることとなる。そして特記すべきはこれらの使用が特定場所において使用されている場合には、その回収と焼却若しくは再利用が容易になしえるものの、広範囲に亘り分散使用されている場合にはその回収も有効になしえない。そしてこれら素材は自然条件下では極めて長期に亘る耐久性を有するため未回収の製品や商品が随所に散乱放置され、或いは河川や海洋を漂流し堆積する等新たな景観公害も頻発している。【０００４】  他方外食産業における厨房や一般家庭における台所等には調理時に発生するオイルミストの除去と煙の外部排出のために厨房フィルターが用いられているが、該厨房フィルターは発生するオイルミストの除去と煙を素早く建物外に排出させること、及び火災危険に対処するうえから専らアルミ素材を用いたラス網のものが使用されている。
しかしながら該厨房フィルターは、発生するオイルミストを接触流通させて除去させるものであるが、近年に至っては外食産業より排出されるオイルミストに加えて煙や臭気の抑制が環境保護のうえから強く要請されつつあり、煙や臭気の除去可能なフイルター材が強く求められている。【０００５】  更に今日の健康指向を背景として水の電気分解によるアルカリイオン水や多量のミネラル分を含有する海洋深層水や伏流水を取水し、若しくはミネラル分を含有する多種の鉱石を破砕のうえ多量に充填したミネラル溶出槽内に原水を供給し、ミネラル水を生成のうえ健康飲料水や化粧品或いは加工食品等に積極的に利用がなされている。
然しながら水の電気分解によるアルカリ水は導電助剤として添加される食塩から次亜鉛素酸ソーダが生成される危険を内在し、且海洋深層水や伏流水の取水には多額な取水装置とともに取水場所も限定され、更にミネラル溶出槽には多種多量のミネラル鉱石を破砕使用せねばならず且使用経過とともに溶出ミネラル分も著しく変動する等多くの問題を内在している。【０００６】  発明者はかかる問題等に鑑み研究を重ねた結果、珪酸ソーダ即ち水ガラス中のシラノール基を縮合させてその分子量を略４，０００乃至８，０００程度となしたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液は、少なくとも１００℃以上望ましくは２００℃以上の加熱により、その水分蒸散による最大５０倍の発泡構造の生成と且配合される無機質素材とシロキサン結合により強靭で且軽量な発泡成形体が形成しえることを究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】
【０００７】  本発明は強靭で軽量なうえ断熱性、透水性、透気性、吸着性を保持し且ミネラル分の溶出機能や水のアルカリ化機能を発揮しえる無機質発泡成形体及びそ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】
【０００８】  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、その平均粒径が１０乃至１０００μｍの石炭灰若しくは麦飯石粉体が５０乃至８０重量％に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を２０乃至５０重量％割合で配合混練のうえ所要の寸法及び形状に成形したうえ、その温度が３５０乃至５５０℃で加熱しシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を１０乃至４０倍の発泡倍率で連続気泡構造に発泡させ、若しくは配合混練のうえ所要の寸法及び形状に成形したうえ、その温度を５５０乃至８００℃で加熱してシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液のメノウ層化やガラス層化と且２倍以内の発泡による強靭剛硬な無機質発泡成形体及びその製造方法に存する。【０００９】  加えて麦飯石粉体の使用に際して、該麦飯石粉体中に２０乃至５０重量％の割合でその平均粒径が１０乃至１０００μｍの天然ゼオライト粉体若しくは人工ゼオライト粉体が配合されてなる無機質発泡成形体及びその製造方法に存する。
【発明の効果】
【００１０】  本発明は上述の如き構成からなるものであって、使用原料としての石炭灰の使用は火力発電所からの産廃物として大量に発生し極めて安価なばかりかその粒径や性能も安定しており、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液と良好な配合分散がなされ、且該石炭灰に対して２０乃至５０重量％割合で配合されるため広範な塑性変形応力を保持し、圧延による扁平状の成形や注型による立体成形も容易になしえ、而もこれら成形物を３５０乃至５５０℃の温度で加熱を施しシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分蒸散により１０乃至４０倍の発泡倍率を以って連続気泡構造を形成させるため、その見掛比重も最大０．０９乃至０．２５程度の軽量化が図れ、且発泡構造も酸化珪素態で緻密な連続気泡構造のため優れた断熱性も発揮され而も石炭灰とがシロキサン結合により強固に結合されて、極めて強靭な無機質発泡成形体が形成される。【００１１】  加えて本発明における無機質発泡成形体は、その耐久使用後においては破砕のうえ土壌への還元が可能であり、更に石炭灰中には酸化鉄が僅かに含有されてなるため５５０乃至８００℃の高温度の加熱により特有の肌色の発色作用が創出され、且高温度によるメノウ層化やガラス層化と低発泡による剛硬性とが相俟って、高級感や自然感に溢れる飾り鉢や室内収納器具等を形成することもできる。
そして麦飯石からなる粉体の使用においては、該麦飯石が微細な多孔性と多種のミネラル分を含有しており、且この使用粒径と発泡倍率とにより連続気泡の孔径も調整できるため、適宜形状の透水板材を形成し原水を透水させることで不純物の濾除とともに、ミネラル分が溶出されてミネラル水の生成ができ、更に連続気泡構造はアルカリ性を保持するため該連続気泡構造の形成割合を調整することでｐＨ値の広いアルカリ水の生成も容易にできる。更に麦飯石粉体に対し２０乃至５０重量％割合で天然ゼオライト若しくは人工ゼオライト粉体が配合された場合には形成される無機質発泡体に高い陽イオン交換性と触媒作用が発揮され、有害ガスの吸着分解性や消臭性とともに調湿性が発揮され、極めて広範囲の使用途に利用ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  その粒径が１０乃至１０００μｍの石炭灰５０乃至８０重量％にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を２０乃至５０重量％割合で配合混練のうえ所要の寸法及び形状に成形のうえ３５０乃至５５０℃の温度で加熱し、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を１０乃至４０倍の発泡倍率で連続気泡構造に発泡させる。
【実施例１】
【００１３】  以下に本発明実施例を本発明製造方法の図に基づき説明すれば図１は本発明製造方法の説明図であって、一般的な断熱板材を初め飾り鉢やプランター等の園芸用品或いは室内置物や収納器具等においては、生産が容易で価格的に安価であること及び断熱性や軽量性とともに加熱により特有の肌色発色による高級感や自然感を創出しえる素材として石炭灰１が使用されるもので、具体的には火力発電所から排出される石炭灰１が安定した供給量と品質のうえから好適であって、該石炭灰１はその平均粒径が１０乃至３０μｍ程度で且見掛比重も略２．４程度のものである。そして本発明において平均粒径が１０乃至１０００μｍに限定される所以は、１０μｍ以下ではシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の加熱に伴う水分蒸散がなされにくくなり、反面１０００μｍ以上に粗くなると表面状態が見苦しくなることによる。【００１４】  この石炭灰１には、加熱による水分蒸散に伴い緻密な連続気泡構造で且その発泡倍率を１０乃至４０倍程度に発泡形成させるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２が配合される。かかるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２は、珪酸ソーダにおけるシラノール基を縮合作用させてその分子量を略４，０００乃至８，０００程度に多分子量化させたもので、その性状としてはシロキサン及びシラノール塩からなる固形分が３０乃至４０重量％に水分が６０乃至７０重量％割合の水溶液状のもので、かかる多分子量化によりその水分蒸散に伴う連続気泡構造８Ｂが生成されるものである。【００１５】  かくして選択された石炭灰１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２は、適宜の配合手段３により所要の配合割合で配合されて成形原料４が形成される。
この石炭灰１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の配合割合は、その使用目的に合せて多様な寸法及び形状に成形手段５を施しえる広範な塑性変形応力を保持させるうえから、石炭灰１が５０乃至８０重量％にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２が２０乃至５０重量％割合で配合される。そして配合手段３としては特段の制約はなく、石炭灰１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２とを十分に配合混練できるものであれば良く、具体的にはリボンブレンダーやヘンシェルミキサー或いはニーダー等が挙げられる。【００１６】  かくして所要の割合に配合混練された成形原料４は、その使用目的に合せた寸法及び形状に成形手段５が施されるもので、図１には圧延成形５Ａが示されている。
この圧延成形５Ａは主に断熱板材の如く扁平板状の如き扁平成形物５０や、圧縮成形５Ｂを使用する場合の扁平成形物５０に連続的に形成する場合に好適な方法であって、該圧延成形５Ａは一対組の供給ロール５０Ａと適宜数段に設けられる一対組の圧延ロール５１Ａとにより、成形原料４を順次所要の厚さ及び幅に圧延形成させるものである。【００１７】  他方飾り鉢やプランターや室内飾り器具等立体壁面を有する寸法や形状に成形する場合には、図２のＡに示す圧縮成形５Ｂが好適であって、かかる圧縮成形５Ｂにより成形をなす場合には、所要の寸法及び形状に形成された成形雄型５０Ｂと成形雌型５１Ｂとの成形間隙５２Ｂに、圧延成形５Ａで形成した扁平成形物５を挟圧成形させれば良い。
更に図２のＢに示された注型成形５Ｃは、比較的深絞りの寸法と形状や複雑な寸法と形状の成形に好適であって、所望の寸法及び形状に成形空隙５０Ｃが形成しえるよう割型５１Ｃ、５１Ｃを設けこの成形空隙５０Ｃの開口部５２Ｃより成形原料４を加圧注入させるものであるから、当然に該成形原料４としては石炭灰１に対するシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の配合割合の多い、所謂塑性変形応力の小さい低粘度の成形原料４が望ましい。【００１８】  かくして成形手段５において所要の寸法及び形状に成形された扁平成形物５０は加熱処理手段６において、所要の温度に加熱されて成形原料４内のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を１０乃至４０倍の発泡倍率の連続気泡構造で発泡形成をなす。
この加熱処理手段６も特段の制約は無く、成形手段５によるそれぞれの成形物の使用特性に合せて適宜手段を採用すれば良く、圧延成形５Ａにより連続的に成形される扁平成形物５０においては、その温度が３５０乃至５５０℃に加熱保持された加熱区画６Ａ内を回転移動する移送ベルト６Ｂ上に適宜長さに切断させた扁平成形物５０を連続的に載置させ移送させつつ加熱を施し、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を１０乃至４０倍に加熱発泡させれば良い。更に該加熱処理手段６は、比較的扁平形状に近い皿形やトレー形の成形物にも利用できる。加熱区画６Ａ内の加熱を図る加熱方法６Ｃとしては、加熱空気や電熱ヒーター或いはバーナー等が挙げられる。【００１９】  そして肝要なことは、該加熱処理手段６の目的は一つには成形原料４のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を１０乃至４０倍の発泡倍率を以って連続気泡構造に形成せしめて高い軽量性と断熱性を創出させることであり、今一つはシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を高温度で加熱してメノウ層化やガラス層化を図るとともにシロキサン結合により強靭性や剛硬性を付与せしむることであって、比較的薄肉に成形される成形物、例えば建築用タイルや外壁材或いは飾り鉢やプランター等には特に要請されるもので、この場合の加熱処理手段６の加熱温度としては少なくとも５５０℃以上で最高８００℃程度が望まれるもので、かかる場合の実質的発泡はメノウ層化やガラス層化によりせいぜい１．１乃至２．０倍以下のものとなる。【００２０】  加熱処理手段６における加熱発泡倍率やメノウ層化やガラス層化のための加熱温度や時間は、成形物の組成や厚さ等により具体的に決定されるが、加熱温度が４００℃の場合において成形原料４の組成に石炭灰１が６０重量％、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２が４０重量％割合で、且成形物の厚さが３ｍｍの場合では、１０倍発泡成形に際しては略７５乃至９０分程度が目処となる。【００２１】  かくして加熱手段６において、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２が１０乃至４０倍に加熱発泡され、若しくは高温度によりメノウ層化やガラス層化とシロキサン結合がなされた成形物は、徐冷手段７において徐冷させることにより本発明無機質発泡成形体８が形成されるもので、該徐冷手段７は常温での徐冷で十分である。
加えて圧縮成形５Ｂや注型成形５Ｃを用いる場合においては、かかる加熱処理手段６に代えて成形雄型５０Ｂ及び成形雌型５１Ｂで所要の寸法及び形状に成形のうえ、該成形雄型５０Ｂ及び成形雌型５１Ｂを所要の温度に加熱のうえ加熱処理を施し、或いは注型成形手段５Ｃの割型５１Ｃ、５１Ｃで所要の寸法及び形状に注入成形のうえ、該割型５１Ｃ、５１Ｃを所定温度に加熱のうえ加熱処理を施したうえ徐冷７を施すことによっても本発明無機質発泡成形体８が形成できる。【００２２】  かくして形成された本発明無機質発泡成形体８は図３に示すように、石炭灰１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２で発泡形成された発泡体８Ａとが分散混交された状態で無機質発泡成形体８が形成されている態様を示しており、且図４の拡大断面説明図からは水分蒸散に伴う多数の連続気泡構造８Ｂが形成されてなることが理解される。【００２３】  更に本発明の技術を用いることにより、建築内装断熱材として断熱性はもとより有害ガスや臭気の吸着除去機能や調湿機能を付与せしめ、或いは原水の通水によりアルカリ水やミネラル溶出水を生成しえる基材も容易に形成することが可能となる。
これがためには、成形原料４０として石炭灰１に代えてその粒径が１０乃至１０００μｍの麦飯石粉体１０を使用し、或いは該麦飯石粉体１０に対して２０乃至５０重量％割合で天然ゼオライト若しくは人工ゼオライト粉体１１を用いることにより実現される。【００２４】  当然のことながら麦飯石粉体１０は多孔質なうえ多種に亘るミネラル分を含有するものであり、且天然ゼオライト若しくは人工ゼオライト粉体１１は極めて比表面積が大きく、而も高い陽イオン交換能と触媒作用をも保持するものである。
そしてこれらが配合されてなる成形原料４０を用い、前述の成形手段５、加熱処理手段６及び徐冷手段７により、極めて多機能な無機質発泡成形体８０が形成されるもので、かかる多機能な無機質発泡成形体８０は図５に示すように麦飯石粉体１０の多孔質やミネラル溶出機能、或いは天然ゼオライト若しくは人工ゼオライト粉体の比表面積や陽イオン交換能或いは触媒作用等が連続気泡による通孔８０Ａより外部と連通されてなるため、その機能が十分に発揮されることとなる。【００２５】  以下に本発明により形成した断熱板材についての性能を示せば、平均粒径２０μｍの石炭灰６５重量％に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液３５重量％を配合混練のうえ、圧延手段により厚さ３ｍｍ幅３０ｃｍの成形物を作成のうえ４００℃の加熱温度で９０分加熱処理のうえ１０倍発泡させ徐冷して作成したものを用いたもので、その性能は表１の通りである。【００２６】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２７】  成形原料の組成と発泡倍率及び寸法と形状を決定することにより、一般断熱材や飾り鉢、プランター或いはガス吸着並びに消臭板材等に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】  本発明製造方法の説明図である。
【図２】  圧縮成形手段及び注型成形手段の説明図である。
【図３】  本発明無機質発泡成形体の説明図である。
【図４】  本発明無機質発泡成形体の拡大断面説明図である。
【図５】  多機能な無機質発泡成形体の拡大断面説明図である。
【符号の説明】
【００２９】  １    石炭灰
２    シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
３    配合手段
４    成形原料
５    成形手段
５Ａ  圧延成形
５Ｂ  圧縮成形
５Ｃ  注型成形
５０    扁平成形物
５０Ａ  供給ロール
５１Ａ  圧延ロール
５０Ｂ  成形雄型
５１Ｂ  成形雌型
５２Ｂ  成形間隙
５０Ｃ  成形空隙
５１Ｃ  割型
５２Ｃ  開口部
６    加熱処理手段
６Ａ  加熱区画
６Ｂ  移送ベルト
６Ｃ  加熱方法
７    徐冷手段
８    本発明無機質発泡成形体
８Ａ  発泡体
８Ｂ  連続気泡構造
１０    麦飯石粉体
１１    天然ゼオライト若しくは人工ゼオライト粉体
４０    麦飯石粉体及びゼオライト粉体を用いた成形原料
８０    多機能な無機質発泡成形体
８０Ａ  通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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