(57)【要約】【課題】  軽量安価で且耐熱性や耐火性に加えて廃棄性にも優れる無機発泡成形体の成形原料及び無機発泡成形体を提供する。【解決手段】  シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１００容量％に対し、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を２５０乃至４５０℃で２乃至１５倍に加熱発泡させたうえ、平均粒径を５乃至５０μｍに粉砕させてなるシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体を、５０乃至２５０容量％割合で分散混合させてなる無機発泡成形体の成形原料、及び該成形原料を１０乃至２００ｋｇｆ／ｃｍ２の付加圧と２５０乃至４５０℃の加熱発泡温度で２乃至１５倍に発泡成形させた無機発泡成形体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が略４５重量％に水が略５５重量％の組成からなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１００容量％に対し該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、２５０乃至４５０℃の加熱温度で２乃至１５倍に発泡成形させた酸化珪素態で連続気泡構造の無機発泡成形体を、その平均粒径が５乃至５０μｍに粉砕させてなるシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体が、５０乃至２５０容量％割合に分散混合された構成からなる無機発泡成形体の成形原料。
【請求項２】
相互に加圧密閉され且除圧分離できる成形雄型と成形雌型で所要の寸法形状に形成される成形間隙内に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１００容量％に、シロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体が５０乃至２５０容量％割合で分散混合された成形原料を所要容量割合で注入のうえ、１０乃至２００ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧力を以って加圧密閉して成形間隙内に加圧充填し、２５０乃至４５０℃の加熱温度で加熱してその発泡倍率が２乃至１５倍に発泡成形されてなる構成からなる無機発泡成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は軽量安価で耐熱性や耐火性はもとより、使用後の廃棄性をも具備する無機発泡成形体の成形原料及び無機発泡成形体に関するものである。
【従来技術】
【０００２】  建築材を初め、一般産業資材や包装資材等は、その優れた加工性に加えて強靭且安価なことから、ポリエチレン、ポリプロピレン若しくはポリアミド、ポリエステル或いはポリスチレン等の合成樹脂素材が用いられてなるものであるが、これら合成樹脂素材は自然環境下では腐敗や崩壊が殆んどなされぬものであるため、耐用使用後の廃棄に際して従来からの土壌埋設廃棄では理設土壌の荒廃が激しく且その土壌の再利用も不能となるばかりか、特に近年の如く膨大量の廃棄に伴い既に廃棄場所も限界に至っている。
【０００３】  これがため、一方においては膨大量に廃棄される廃棄物を素材別に分別収集し再利用化を図るリサイクルシステムも構築されているものの、実用使用に供されている合成樹脂素材は極めて多種多様なものが使用されており且これらの分別も外見上からは著しく困難なため、異種素材の混在により再利用化が阻害される問題が発生している。
従ってかかる異種素材が混在する場合には、焼却処理がなされるものの焼却処理においてもダイオキシンや有害ガス或いは煤煙等の排出抑制の可能な焼却処理施設に制約されること等より、再利用や焼却処理にも多大な労力や時間が強いられている。
【０００４】  そして更に大きな問題は、食品類等に使用される包装材や包装容器類においては極めて膨大量の使用とともに短期間内に使用廃棄されるものであって、而もかかる包装材や包装容器等では一般家庭内ばかりかドライブ時やレジャー時、或いは集会やイベント会場等広範囲な場所で使用され且無為に廃棄されるため、これらが散乱や飛散し景観の著しい阻害はもとより、流失により下水や小河川に堆積し閉塞されたり或いは海洋にまで流失し漁業生産にも多大な被害を及ぼす結果となっていることにある。
【０００５】  かかる状況に鑑み発明者等は、無機産業廃棄物中に多量に含有され、且自然条件下で土壌に還元しえる素材として酸化珪素に着目したものであって、無機産業廃棄物中の酸化珪素を苛性ソーダにより一旦溶解させて珪酸ソーダ即ち水ガラスを生成のうえ、この珪酸ソーダのシラノール基を作用させてシロキサンとシラノール塩との錯化合物状に多分子量化させてシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液となすことにより、１００℃以上の加熱でその水分蒸散と加熱融着性の創出及びシロキサン結合の促進とにより、酸化珪素態で連続気泡構造を有し且その発泡倍率が最大２０乃至２５倍程度の無機質発泡成形体が形成しえることを究明し、多くの先願をなしている。
【０００６】  しかしながらシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液では、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が略４５重量％に水分が略５５重量％割合の組成からなる水溶液状物であるから、水分量が多く低粘度で発泡成形体を形成させるためにはこの水分を確実に蒸散放出させる必要があるものの、水分蒸散には膨大な蒸散熱エネルギーが奪われるため極めて大容量の加熱手段が要請されるばかりか、蒸散放出に係る加熱発泡成形時間も長時間を要する結果となっている。
加えて軽包装容器類等の如く薄肉で立方形状の発泡成形をなす成形金型の使用においては、注入されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が該成形金型底面にのみ注入滞留され、発泡成形のために形成される成形間隙内全体には均等に注入充填されず、従って加熱発泡に際しても該成形間隙内全体に亘っての均質な発泡成形も不能となる。
【０００７】  加えて現状における合成樹脂発泡シート材を用いた軽包装容器においては、その見掛比重も０．０２乃至０．０５と極めて軽量な素材が使用されてなるため、当然に価格的にも極めて安価なものとなる。
そしてかかる合成樹脂発泡シート材からなる軽包装容器類は、近年におけるリサイクル法の制定により多大なリサイクル費用の負担が付加されるものの、なお外形上の低コストさも十分考慮する必要がある。
そこで発明者は更なる研究を重ねた結果、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分率を３０重量％以下に減水濃縮させることで、少ない加熱容量で短時間に加熱発泡成形が出来、且高粘度化と可塑性の創出により軽包装容器の如く薄肉な成形間隙内全体にも均等に加圧充填がなされて均質な発泡成形がなしえること、及び増量材としてシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を予め加熱発泡させたうえ微粉体となしたシロキサン及びシラノール塩多分子量微粉体を分散配合のうえ加熱発泡成形させることにより、物理的性能を損うことなく大幅なコストダウンが実現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】
【０００８】  本発明は軽量安価で且耐熱性や耐火性と断熱性に加え優れた廃棄性を具備する無機発泡成形体の成形原料及び無機発泡成形体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上述の課題を解決するために本発明が採用した技術的手段は、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が略４５重量％に水が略５５重量％の組成からなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、２５０乃至４５０℃の加熱温度で２乃至１５倍に発泡成形させてなる酸化珪素態で連続気泡構造の無機発泡成形体を、その平均粒径が５乃至５０μｍに粉砕させてなるシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体が、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１００容量％に対して５０乃至２５０容量％割合で分散混合されてなる構成の無機発泡成形体の成形原料に存する。【００１０】  加えてかかる無機発泡成形体の成形原料を用いてなる軽包装容器等の無機発泡成形体は、軽包装容器等が極めて薄肉に形成されるため十分な耐圧縮強度や引張強度を付与せしめること、及び大きな増量効果を発揮せしめて低コスト化を実現すること等により、予め２乃至１５倍に発泡形成されたシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体を用いるうえから十分な加圧力を付加せしめて発泡成形させる必要がある。【００１１】  これがため相互に加圧密閉され且除圧分離できる成形雄型と成形雌型とにより無機発泡成形体の寸法形状に形成される成形間隙内に、前記無機発泡成形体の成形原料を所要容量割合で注入したうえ、１０乃至２００ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧力で加圧密閉させることにより成形間隙内全体に加圧充填させ、而して２５０乃至４５０℃の加熱温度で加熱し短時間内にその発泡倍率を２乃至１５倍に発泡成形させてなることを特徴とする無機発泡成形体に存するものである。
【発明の効果】
【００１２】  本発明は上述の如き構成からなるもので無機発泡成形体の成形原料として、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が略４５重量％に水分が略５５重量％の組成からなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、一旦２５０乃至４５０℃の加熱温度で２乃至１５倍に発泡成形し酸化珪素態で連続気泡構造の無機発泡成形体となすために水分率が殆んど皆無となり、この無機発泡成形体を平均粒径が５乃至５０μｍに粉砕してシロキサン及びシラノール塩多分子量微粉体となすため、その見掛比重も略０．０９乃至０．６５と極めて軽量で嵩高なものとなる。【００１３】  そしてかかるシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体が、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１００容量％に対し、５０乃至２５０容量％割合で分散混合されるため、水分率も略１６乃至３７％容量割合に低下して高粘度のゲル状物となり、発泡成形に際して加熱成形型内への注入や成形間隙内全体への加圧充填も容易になされ、特に水分率の低下により僅かな加熱容量の加熱手段で短時に加熱発泡成形が可能となるばかりか、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液に比べて略２０．３％乃至３０．２％に及ぶ増量効果が発揮され、而も無機発泡成形体はシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液で発泡成形される多種に亘る無機発泡成形製品の成形屑を再利用することでも可能となる。【００１４】  そしてかかる成形原料を用いた無機発泡成形体は、相互に加圧密閉され且除圧分離できる成形雄型と成形雌型とにより所要の寸法形状に形成される成形間隙内に、成形原料を所要容量注入のうえ１０乃至２００ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧力で加圧密閉することで、注入された成形原料がその高粘度と可塑性とにより成形間隙内全体に亘って加圧充填されるとともに、成形雄型及び成形雌型が２５０乃至４５０℃の加熱温度で加熱されるため、成形間隙内に加圧充填されてなる成形原料が、その表面及び裏面より効率良く受熱されて且その発泡倍率も２乃至１５倍で均質に加熱発泡成形された無機発泡成形体が形成される。
加えて一旦加熱発泡成形された無機発泡成形体は、温度如何にかかわらず再可塑化せぬため、成形雄型と成形雌型とを加熱温度に維持させたまま加熱発泡成形がなしえ、且短時の加熱発泡と成形原料の増量効果とも相俟って、極めて安価に提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】  シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が略４５重量％に水分が略５５重量％からなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を２５０乃至４５０℃で且その発泡倍率を２乃至１５倍に発泡成形させた無機発泡成形体を、平均粒径が５乃至５０μｍに粉砕してなるシロキサン及びシラノール塩多分子量微粉体が、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１００容量％に対し５０乃至２５０容量％割合で分散混合させてなる構成の無機発泡成形体の成形原料に存する。【００１６】  更に該成形原料を、相互が加圧密閉され且除圧分離される成形雄型及び成形雌型とにより所要の寸法形状に形成される成形間隙内に所要容量を注入し、１０乃至２００ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧力を以って加圧密閉し成形間隙内全体に加圧充填させたうえ、２５０乃至４５０℃の加熱温度で２乃至１５倍に加熱発泡成形させてなる無機発泡成形体。
【実施例１】
【００１７】  以下に本発明実施例を図とともに説明すれば、図１は無機発泡成形体の成形原料の説明図であって、該無機発泡成形体の成形原料１は、該成形原料を形成するシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａは、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が略４５重量％と水分が略５５重量％からなるものであるが、その水分率を３０重量％以下好ましくは１５乃至２５重量％に濃縮させることにより、少ない加熱容量と短時間で加熱発泡成形がなしえること、並びに高粘度ゲル状化による可塑性が創出されて成形金型の狭少な成形間隙内にも加圧充填が可能となること、及び一旦加熱発泡成形された無機発泡成形体は温度条件にかかわらず再可塑化がなされぬため、水分率を低下させることにより加熱発泡温度に維持された成形金型に成形原料を注入させても水分の急激な加熱蒸散が抑制されるため、成形原料の注入と加圧密閉及び加熱発泡を一連工程として生産が可能となる。【００１８】  他方本発明による無機発泡成形体２は、既存の合成樹脂素材による製品には保持しえない多くの特徴を具備するものの、合成樹脂素材による製品は価格的安価さが最大の特長であることから、当然に低コスト面にも対処する必要がある。
これがためには実用性能を保持し増量効果による大幅なコスト削減を可能とする素材として、予めシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａを、その加熱温度が２５０乃至４５０℃で且発泡倍率が２乃至１５倍に適宜形状に加熱発泡させて無機発泡成形体２を作成のうえ、その平均粒径が５乃至５０μｍに粉砕しシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体１Ｂとなしたるうえ、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａに分散配合させた成形原料１の使用が極めて好適となる。かかる場合にシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体１Ｂは、その発泡倍率が５倍ではその見掛比重が略０．２６程度、１５倍では見掛比重が０．０９にも及ぶ極めて低比重嵩高であるため、増量効果による低コスト化に大きく寄与する。【００１９】  加えてシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体１Ｂを形成するための無機発泡成形体２は、加熱発泡成形に際しての加圧力に対応してその耐圧縮強度や引張強度等も変化するもので、強靭な無機発泡成形体２の形成には当然に耐圧縮強度や引張強度の大きなシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体１Ｂの使用が望まれるもので、一般的な使用途に使用されてなる無機発泡成形体２では発泡成形時の加圧力が略２０乃至５０ｋｇｆ／ｃｍ２で付加されるものであるから、新規に形成する以外にはこれら一般的な使用途に使用されてなる無機発泡成形体２の生産屑や不良品等の再利用が有利である。【００２０】  更に該シロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体１Ｂは、形成される無機発泡成形体２に均質な発泡状態や実用性能を保持させる必要上から、その平均粒径を５乃至５０μｍの微粉状に粉砕させることが望まれる。即ちかかる微粉体とする理由は、その接触表面積率が大きくなり相対的に小容量割合のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａの加熱発泡に伴う融着性が有効且強固になされることと、発泡形成される無機発泡成形体２に相溶した状態で発泡成形されることによる。かかる場合における微粉体の粉砕手段には特段の制約は無いが、無機発泡成形体２のモース硬度はせいぜい３．５乃至４．０程度のものであるから、ボールミル等の粉砕機の使用で容易に微粉体が形成できる。【００２１】  かくしてなるシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体１Ｂは、成形原料１の実質的水分率を１５乃至３０重量％程度にまで減水濃縮させ而も高粘度と可塑性を付与させるため、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａの１００容量％に対して、該シロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体１Ｂを５０乃至２５０容量％割合まで分散混合させることにより成形原料１が形成される。【００２２】  而してかかる成形原料１による形成される無機発泡成形体２は、実用使用に供しえる性能保持と高い生産性及び低コスト化が実現されねばならない。
これがためには図２に示すように相互が加圧密閉され且除圧分離できる成形雄型２Ａと成形雌型２Ｂとにより、形成する無機発泡成形体２の具体的寸法形状に合せて形成される成形間隙２Ｃ内に、所要容量割合で成形原料１を注入し、１０乃至２００ｋｇｆ／ｃｍ２の加圧力を以って加圧密閉することにより、注入された成形原料１を成形間隙２Ｃ全体に亘って加圧充填をなす。かかる場合における成形原料１の注入量は、成形間隙２Ｃの総内容量と加熱発泡に係る発泡倍率とを勘案して具体的に決定されることとなる。【００２３】  加えて加熱発泡に際しての加圧力は、軽包装容器等の如く極めて軽量で薄肉の無機発泡成形体２の形成には極めて狭少な成形間隙２Ｃ内全体に加圧充填するうえから、或いは大きな耐圧縮強度や引張強度を付与せしめるうえから、その加圧力は略５０乃至１００ｋｇｆ／ｃｍ２程度が要請されるが、反面厚肉な板材等の無機発泡成形体２の場合には略１０乃至５０ｋｇｆ／ｃｍ２程度で十分である。尚当然のことながら、成形原料１の注入は成形雄型２Ａと成形雌型２Ｂとが除圧分離された状態でなされる。【００２４】  成形間隙２Ｃ内に成形原料１が加圧充填されたうえは、加熱発泡２Ｄがなされるもので、該加熱発泡２Ｄは短時間内に水分蒸散と加熱融着性の創出及びシロキサン結合の促進とを図るうえから、その加熱温度としては２５０乃至４５０℃で加熱がなされるもので、かかる温度に制約される所以は、２５０℃以下では短時間内に水分を確実に蒸散放出がなされにくく残留水分によりケイ酸態となると吸水や吸湿が促進されて崩壊の危険が潜在することにあり、反面４５０℃を超えると酸化珪素態からメノウ層化やガラス層化によるセラミックス態となり且発泡度合の低下及び硬化する危険による。【００２５】  更に発泡成形における発泡倍率は２乃至１５倍でなされるものであって、かかる理由は発泡倍率が２倍以下では形成される無機発泡成形体２が極めて高硬度で多重となり、本発明無機発泡成形体２が目的とする軽量化や低コスト化を満足することができず、且発泡倍率が１５倍を超えると軽量化や低コスト化に寄与するものの、耐圧縮強度や引張強度等が著しく低下し実用性能を保持しえないことによる。【００２６】  而して加熱発泡２Ｄにより所要の寸法形状に一旦発泡成形された無機発泡成形体２は、その加熱温度の如何にかかわらず再可塑化しないため、成形雄型２Ａと成形雌型２Ｂを除圧分離させることにより無機発泡成形体２を容易に型抜きがなしえるとともに、加熱発泡２Ｄの加熱温度を維持させたまま、成形雌型２Ｂ内に成形原料１を所要容量で注入し、且相互を加圧密閉させて加熱発泡２Ｄを繰返すことで、図３に示す如く連続して無機発泡成形体２の生産も可能となる。【００２７】  当然のことながらシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａは、加熱発泡２Ｄに際して多様な素材と強固な融着がなされることから、成形雄型２Ａや成形雌型２Ｂの表面には剥離性に優れるテトラフロロエチレン素材やアルミ合金の表面に電解研磨を施してなる剥離層が形成されることは当然で、且発明者の先願で既に開示されている。【００２８】  以下に本発明において試作したトレー製品についての物理的性能の測定結果を述べれば、使用した成形原料はシロキサン及びシラノール塩からなる固形分が４５重量％に水分が５５重量％割合からなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を用いて、付加圧力２５ｋｇｆ／ｃｍ２、加熱発泡温度２９０℃、加熱発泡時間２５分、発泡倍率５倍で直径２５ｃｍ厚さ４ｍｍの円形トレーを作成したうえ、この作成した円形トレーを破砕のうえボールミルで１時間粉砕して、平均粒径２３μｍ、見掛比重０．２１のシロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体となしたうえ、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１００容量％に対して１００％容量％割合で分散混合させたものを利用した。
而してこの成形原料を用い前記円形トレー作成と同様、付加圧力２５ｋｇｆ／ｃｍ２、加熱発泡温度２９０℃、加熱発泡時間２５分、発泡倍率５倍で作成したトレーを試料とし、前記シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液のみで作成した円形トレーを対照として物理的性能を測定した結果は表１の通りであった。【００２９】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３０】  軽量性や耐熱性、耐火性及び廃棄性が要請される製品には、その製品の寸法形状を形成できる成形雄型と成形雌型からなる圧縮成形や加圧成形手段により生産し使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】  成形原料の説明図である。
【図２】  加熱発泡成形の説明図である。
【図３】  無機発泡成形体のトレーの見取図である。
【符号の説明】
【００３２】    １    無機発泡成形体の成形原料
１Ａ  シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
１Ｂ  シロキサン及びシラノール塩多分子量発泡微粉体
２    無機発泡成形体
２Ａ  成形雄型
２Ｂ  成形雌型
２Ｃ  成形間隙
２Ｄ  加熱発泡
【図１】
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【図２】
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【図３】
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