(57)【要約】【課題】  耐火不燃性で且優れた軽量性と断熱性及び廃棄性を保持する無機質軽量断熱板材とその製造方法を提供する。【解決手段】  シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液に、適宜粒径のパーライトを２０乃至１００容量％割合で混合混練して原料素材となしたうえ、成形雄型及び成形雌型からなる成形金型の成形雌型内に所要容量を注入し密閉のうえ２５０乃至２９０℃で加熱し、シロキサン結合と加熱融着性及び連続気泡構造に発泡させてパーライトと一体的に融着固化させる。【選択図】図２
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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から略４５重量％に水分が略５５重量％割合の組成で、且分子量換算で略４０００に多分子量化させた錯化合物状のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液に対し、適宜の粒径で且その見掛比重が０．０４乃至０．１のパーライトを２０乃至１００容量％割合で混合混練して原料素材となし、この原料素材を所要寸法形状の成形金型で２５０乃至２９０℃に加熱して加熱発泡させパーライトと一体的に融着固化させ、その見掛比重が０．２以下に発泡成形させてなる無機質軽量断熱板材。
【請求項２】
所要の寸法形状で、その内面全体にテトラフロロエチレン素材からなる剥離層が形成された成形雄型と成形雌型とからなり、成形雌型内に所要容量割合で原料素材を注入し成形雄型で嵌入密閉のうえ２５０乃至２９０℃の温度で加熱し、シロキサン結合の促進と加熱融着性の創出及び水分蒸散による連続気泡構造の生成とによりパーライトと一体的に融着固化させたうえ成形金型より型抜きする、無機質軽量断熱板材の製造方法。
【請求項３】
成形金型の成形雌型の四壁面が折合自在に形成されてなる、請求項２記載の無機質軽量断熱板材の製造方法。
【請求項４】
成形金型が絶縁セラミックス素材からなり且加熱手段にマグネトロンが用いられる、請求項２若しくは請求項３記載の無機質軽量断熱板材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は耐火不燃性に加え、優れた軽量性と断熱性及び廃棄性を具備する無機質軽量断熱板材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  火災発生に際しての耐火不燃性を初め、施工時における軽量な取扱性及び寒暖を防ぎ快適な建物空間を保持させる断熱性等は、建築用板材としては不可欠な特性とされることから、無機質軽量断熱板材が古くから要請されている。
而して現状においては、耐火不燃性を保持し且比較的軽量で而も断熱性も保持するものとして発泡コンクリート（ＡＬＣ）板材やケイ酸カルシウム板材若しくはモルタル木毛板材等が主として用いられ、更に軽量性と断熱性に優れる建築用断熱板材としては、フェノール樹脂やウレタン樹脂若しくはスチロール樹脂等を高発泡させてなる合成樹脂発泡板材が使用されている。【０００３】然るに発泡コンクリート板材やケイ酸カルシウム板材では、その見掛け比重が少なくとも０．７以上であるから、肉厚で広面積な建築用板材としては多重量となり施工性が極めて悪く、且多孔質構造なものの実用上の断熱性を十分に発揮するには至らず、而もセメント木毛板材もセメント塗着補助材として石綿等が使用されてきたことから、健康被害のうえで新たな素材構成に迫られている。
これがため建築用断熱板材においては、極めて軽量性と断熱性が高く且価格的にも安価なこと等により、フェノール樹脂やウレタン樹脂若しくはスチロール樹脂を高発泡させてなる合成樹脂発泡板材が専ら使用されてきたものであるが、他方において近年の如く建物構造の密閉性の高まりと、高齢化に伴う高齢者や身体不自由者の増加とも相俟って、一旦火災が発生すると該合成樹脂発泡板材より猛烈な有害ガスと煤煙或いは火炎が発生し、多数の人命が失われる悲惨な事故も頻発している。【０００４】  発明者はかかる実情に鑑み、耐火不燃性と且軽量性及び断熱性に優れる建築用板材の研究に取組んできた結果、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％割合及び水分が略５５重量％の組成で且分子量換算で略４０００程度の錯化合物状となしたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を所要の寸法及び形状の成形金型内に注入のうえ、少なくとも２００℃以上の高温度で加熱してシロキサン結合の促進と加熱融着性の創出及び水分蒸散による連続気泡構造の生成とによる酸化珪素態の極めて軽量で且高断熱性を保持する無機質軽量断熱板材が形成しえることを解明し、多くの先願をなしている。【０００５】
【特許分献１】
特願２００４−３００７５２号
【特許分献２】
特願２００４−３８２４５５号
【０００６】  而して、かかる無機質軽量断熱板材の加熱発泡成形に際しては、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の加熱融着性の創出により成形金型内面と強力に融着して形成される無機質軽量断熱板材の成形金型からの剥離が不能となるため、成形金型内面全体にテトラフロロエチレン素材からなる剥離層の形成が不可欠となる。
反面テトラフロロエチレン素材の断熱性は３１７℃であるため、実質的な加熱発泡成形温度としては、耐熱安全性を見込んで略２５０乃至２９０℃程度に制約されることから、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の略５５重量％に亘る水分全体を完全に加熱蒸散させ連続気泡構造を生成せしむるためには長時間の加熱を要し生産性が著しく阻害される結果となっている。
【０００７】  更に成形金型内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も、成形金型内面との接触面より優先的に受熱される結果成形金型内面との接触面より加熱発泡され内部未発泡部分への受熱が阻害されて加熱発泡成形効率も著しく阻害されること等により、連続生産性のうえからは十分なものとが言えない。
加えてシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液は、無加圧状態での加熱発泡倍率としては略２０乃至２５倍程度にまで発泡が可能であるが、建築用軽量断熱板材としての実用性能を保持させるうえからは、加熱発泡に際して適宜に内部圧力を付加せしめる必要があるものの、内部圧力付加のために成形金型の密閉性を高めると略７乃至８倍程度の発泡倍率に抑制されて見掛比重も略０．２８乃至０．３程度で形成され十分な軽量化にまでは至らず、且価格的にも十分安価なものまでには至らない。とりわけ無機質断熱材として多量に使用されるグラスウールやロックウールは、見掛比重も０．２以下であることからも、更なる軽量性と断熱性及びコスト的安価さが望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  本発明はかかる問題を解決するためになされたものであって、本発明は耐火不燃性に加え優れた軽量性と断熱性及び廃棄性を保持する安価な無機質軽量断熱板材並びに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】
【０００９】  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、原料素材が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％の組成で、且その分子量換算で略４０００に多分子量化させた錯化合物状のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液に、真珠岩や膨脹頁岩、膨脹真珠岩若しくは膨脹黒曜岩を焼成発泡させてその見掛比重が０．０４乃至０．１で且適宜粒径のパーライトを２０乃至１００容量％割合に混合混練させてなり、この原料素材を２５０乃至２９０℃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加熱発泡させてパーライトと一体的に融着固化させ、所要の寸法形状で且見掛比重が０．２以下に発泡成形させてなる、無機質軽量断熱板材に存する。【００１０】  更には原料素材を、所要の寸法形状からなりその内面全体にテトラフロロエチレン素材からなる剥離層が形成され、且成形雄型と成形雌型とからなる成形雌型内に所要容量割合で原料素材を注入のうえ成形雄型で嵌入密閉のうえ、２５０乃至２９０℃の温度で加熱させシロキサン結合の促進と加熱融着性の創出及び水分蒸散による連続気泡構造の生成とによりパーライトと一体的に融着固着せしめたうえ、成形雄型及び成形雌型より型抜きする無機質軽量断熱板材の製造方法に存する。【００１１】  加えて成形雌型の四壁面が折合自由に形成され若しくは成形雌型の四壁面及び底面が組合せ及び離脱自由に形成させて、無機質軽量断熱板材の型抜きを容易となす構成、及び成形雄型及び成形雌型が金属素材で形成され且その外面に加熱ヒーター若しくは電磁誘導加熱からなる加熱手段が設けられ、或いは成形雄型及び成形雌型が絶縁セラミックス素材からなり、且加熱手段がマグネトロンにより加熱発泡成形をなす製造方法に存する。
【発明の効果】
【００１２】  本発明は上述の如き構成からなるものであって、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液では水分が略５５重量％に昇るため極めて低粘度の水溶液状であるものの、見掛比重が０．０４乃至０．１で且酸化珪素を主成分とするパーライトを適宜容量で混合混練することにより、相対的水分率が低下し且粘性が高まることにより成形金型への注入作業が容易となるばかりか、加熱発泡に際しの高温度の成形金型への注入時にも急激な水蒸気の噴散も防止されて、成形金型を高温度に保持させたまま加熱発泡成形が出来、而も相対的水分率の低下により極めて短時間に加熱発泡とパーライトとの融着固化がなされるため連続生産性が著しく向上する。【００１３】  加えてシロキサン及びシラノール塩とからなる固形分は接着粘性も保持するものであるから、見掛比重が０．０４乃至０．１のパーライトとの混合混練に際しても分離することなく均質な混練がなされるばかりか、加熱発泡成形される無機質軽量断熱板材にはパーライトの低比重と且シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の加熱発泡とが相俟って、その見掛比重も０．２以下の極めて軽量な無機質軽量断熱板材が形成されるとともに該、成形された無機質軽量断熱板材の外表面には多数のパーライトが露呈されるため、成形金型内面との剥離性が極めて良好となり短時間の加熱発泡成形と成形金型からの型抜きの筒便化とにより、コスト的にも極めて安価に製造されることとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  シロキサン及びシラノール塩とからなる固形分が略４５重量％に水分が略５５重量％割合の組成で、且分子量換算で略４０００程度に多分子量化された錯化合物状のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液に対して、真珠岩や膨脹頁岩、膨脹真珠岩若しくは膨脹黒曜石を焼成し、その見掛比重が０．０４乃至０．１に形成された適宜粒径のパーライトを２０乃至１００容量％割合で混合混練させた原料素材からなり、この原料素材を２５０乃至２９０℃で加熱しシロキサン結合の促進と加熱融着性の創出及び水分蒸散による連続気泡構造の形成とパーライトを一体的に融着固化させる。
【実施例１】
【００１５】  以下に本発明実施例を図とともに説明すれば図１は本発明に使用する原料素材１の拡大説明図であって、該原料素材１はシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａと、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａに対してパーライト１Ｂが２０乃至１００容量％割合で混合混練されて形成される。
このシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａは多様な手段で形成されるもので、一般的には珪酸ソーダ即ち水ガラスや、ケイ酸を用いてフッ酸やホウ酸の存在下に分子量換算で略４０００程度の錯化合物状となしたもので、かかる固形分と水分との組成割合が固形分による加熱融着性の創出と且水分の蒸散による発泡構造の生成には最適であって、固形分比率を増大すると次第に発泡構造の微細化と絶対発泡倍率が低下し、反面水分比率を高めると加熱による水分蒸散に長時間を要し、且生成される発泡構造も脆弱化し、実用性能を損なう恐れが生ずる。【００１６】  他方原料素材１の形成に際して、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａと混合混練されるパーライト１Ｂは、酸化珪素を主体とした無機質の耐火不燃性を保持することは当然、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａの加熱融着性により強固に融着固化しえるとともに、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａの加熱発泡倍率より予め高い崇高性を保持するものを選択することが、所要の寸法形状に形成される無機質軽量断熱板材２の軽量性や断熱性と且コスト削減効果に大きく寄与しえ、而も耐圧縮強度や曲げ強度等発泡構造強度の向上のうえからも望まれる。【００１７】  これがためには、本発明で選択使用されるパーライト１Ｂとしては、真珠岩や膨脹頁岩、膨脹真珠岩或いは膨脹黒曜岩を焼成させて、その見掛比重が０．０４乃至０．１程度のものが好適であり、且パーライト１Ｂの粒径としては、加熱発泡成形される無機質断熱板材２の厚さが５乃至３０ｍｍ程度の場合ではその粒径において２．５ｍｍ以下の細粒径のものが、加熱発泡成形される無機質軽量断熱板材２が３０乃至６０ｍｍ程度の場合ではその粒径で２．５乃至５．０ｍｍ程度のものが、更にその厚さが６０ｍｍ以上の場合では粒径で５乃至１０ｍｍ程度のものが望まれる。【００１８】  原料素材１のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａとパーライト１Ｂとの混合混練割合は、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａに対しパーライト１Ｂが少なくとも２０容量％割合から最高１００容量％割合が提案されるもので、且該混合混練に際して、見掛比重が極めて小さなパーライト１Ｂにおいてもシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａが適度の粘着性を保持し、且パーライト１Ｂの混合により全体の粘性も増加するため、混合混練に際しても分離することなく均質に分散混練がなしえる。【００１９】  このパーライト１Ｂの混合混練の主な目的は、原料素材１の相対的水分率を低下せしめて加熱発泡成形に際しての水分蒸散を早め短時間内に加熱発泡成形させて生産性を高め、更にパーライトの嵩高性を生かして軽量化と大幅なコスト削減を図ること、及び発泡構造強度の補強にある。即ち更に詳しくはシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａに対しパーライト１Ｂの混合割合を変化させて、厚さ４０ｍｍの無機質軽量断熱板材２の加熱発泡テスト結果である表１より容易に判断できる。【００２０】
【表１】
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【００２１】  前記表１からも理解されるようパーライト１Ｂが２０容量％割合で混合混練された場合には、原料素数１の水分率も略４４％容量割合となるが、かかる水分率では加熱発泡成形時間も加成り要し、未だ十分な生産性と且コスト削減効果も少ないが、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａ５０容量％にパーライト１Ｂ５０容量％、即ちシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａに対して１００％容量割合でパーライト１Ｂの混合混練では、加熱発泡成形時間も短く且見掛比重も極めて軽く、生産性の向上と且コスト削減効果も十分期待できる。
しかしながらパーライト１Ｂが１００％容量割合以上に混合混練された場合には、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａの水分がパーライト１Ｂ内に浸透し、この浸透水分の蒸散が阻害され加熱発泡成形時間が増大し、且見掛比重も増大する結果となる。
かかる問題に対処する手段は、成形金型による間接加熱手段即ちマグネトロンによる直接加熱手段が必要となる。【００２２】  かくして所要の寸法形状の成形金型において２５０乃至２９０℃の加熱温度でシロキサン結合の促進と加熱融着性の創出及び水分蒸散による連続気泡構造を生成させつつパーライト１Ｂと一体的に融着固着せしめることにより、本発明の無機質軽量断熱板材２が形成される。【００２３】  次いで本発明無機質軽量断熱板材２の製造方法について述べれば、図３には本発明の製造方法の工程図が示されてなり、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａに所要の容量割合で適宜粒径のパーライト１Ｂが混合混練されてなる原料素材１は、成形金型３を用い注入工程３Ａ、密閉加熱工程３Ｂ、開型工程３Ｃ及び型抜工程３Ｄを経て成形がなされる。【００２４】  即ち成形金型３は、多様なものの使用が考えられるが、図４には固定金型３０による成形方法が示されてなるもので、該固定金型３０は成形雌型３０Ａと成形雄型３０Ｂとにより構成されるもので、成形雌型３０Ａは成形すべき無機質軽量断熱板材２の寸法形状に合わせて形成されるもので、成型雌型３０Ａの外面にはその内部に注入される原料素材１を２５０乃至２９０℃の温度で加熱し、所要の加熱発泡倍率を以って発泡成形させる温度に加熱しえる加熱体３１Ａが設けられてなるもので、該加熱体３１Ａは電熱ヒーターや電磁誘導加熱による方法が挙げられる。
更に成形雌型３０Ａの内面全体には、加熱発泡成形された無機質軽量断熱板材２を成形雌型３０Ａより剥離させて型抜きを容易となすために、テトラフロロエチレン素材からなる剥離層３２Ａが形成されている。【００２５】  他方成形雄型３０Ｂは、成形雌型３０Ａ内に注入された原料素材１を密閉させ加熱発泡成形に際して所要の内部圧力を付与せしめるうえから、該成形雌型３０Ａ内に嵌入密閉しえる嵌入部３１Ｂ及び密閉縁部３２Ｂが設けられてなり、且この成形雄型３０Ｂ内にも原料素材１を所要温度に加熱させるための加熱体３１Ａが配備されている。
そして該成形雄型３０Ｂは適宜の駆動ピストン３３Ｂにより成形雌型３０Ａ内に嵌入し、若しくは離脱できるよう上下方向に移動可能に形成されている。【００２６】  かくしてなる固定金型３０を用いて無機質軽量断熱板材２の形成には、図４に示す如く注入工程３Ａにおいては成形雄型３０Ｂを成形雌型３０Ａより離脱させた状態で成形雌型３０Ａ内に所要容量の原料素材１を注入し、而して密閉加熱工程３Ｂにおいて成形雄型３０Ｂを成形雌型３０Ａ内に嵌入密閉のうえ、加熱体３１Ａにより２５０乃至２９０℃に加熱し原料素材１のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ａのシロキサン結合の促進と加熱融着性の創出及び水分蒸散による連続気泡構造の生成とによりパーライト１Ｂとの一体的融着固化を図る。【００２７】  かかる場合の成形雄型３０Ｂによる嵌入密閉は、加熱発泡成形される無機質軽量断熱板材２に要請される耐圧縮強度（ｋｇ／ｃｍ２）と略同等の内部圧力（ｋｇ／ｃｍ２）に保持されるよう加圧密閉により圧力調整を図れば良い。
そして所要の加熱発泡成形がなされたうえは、開型工程３Ｃにおいて、成形雄型３０Ｂを成形雌型３０Ａより離脱させたうえ成形雌型３０Ａ内に発泡成形された無機質軽量断熱板材２を適宜手段で成形雌型３０Ａより取出せば良い。【００２８】  而して固定金型３０においては金型自体は簡便で且安価に形成されるものの、該固定金型で加熱発泡成形される無機質軽量断熱板材２の成形圧力や発泡倍率或いは成形厚み等により型抜きに難点が生ずる。そこでかかる型抜きを至便になす手段として図５に示す折合金型４０が提案される。
この折合金型４０は、その成形金型の成形雄型３０Ｂにおいては固定金型３０と同等の金型が使用できるが折合金型４０の底部材４１Ａの端部と壁部材４２Ａの端部とが折合自在の折合具４３Ａにより連結させた構成からなるもので、該折合金型４０による無機質軽量断熱板材２の発泡成形に際しては、注入工程３Ａにおいては折合金型４０の開折された壁部材４２Ａを垂直状に折合したうえ、この折合金型４０内に所要容量の原料素材１を注入のうえ密閉加熱工程３Ｂにおいて成形雄型３０Ｂで嵌入密閉し、而して加熱により発泡成形したうえは、開型工程３Ｃにおいて成形雄型３０Ｂを離脱したうえ、成形雌型４０の壁部材４２Ａをそれぞれ開折することで、容易に型抜きがなされる。【００２９】  以下に本発明による無機質軽量断熱板材と従来の無機質軽量断熱板材との性能対比について述べれば、加熱発泡成形にはいずれも固定金型（縦２０ｃｍ横２０ｃｍ深さ４ｃｍの成形雌型）を用い、試料はシロキサン及びシラノール塩からなる固形分４５重量％と水分５５重量％で、且分子量換算４０００に多分子量化した錯化合物状のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液に対し、その粒径が２．５ｍｍで見掛比重が０．１のパーライトを５０容量％割合に混合混練させて原料素材としたものを用い、対照には前記シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液のみを用いた。【００３０】  製造方法は成型雌型内にそれぞれ原料素材及びシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を４００ｃｃづつ注入し成形雄型で２５ｋｇ／ｃｍ２の内部圧力に対抗しえるよう密閉のうえ２８０℃の温度で内部水分蒸散が完了するまで加熱したうえ型抜きし、それぞれの性能を測定した結果は表２の通りであって、本発明は原材料コストの削減と生産性が著しく優れることが理解される。【００３１】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００３２】  シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液とパーライトとを所要の割合で混合混練して原料素材とし、所要寸法形状の固定金型や折合金型で低コストと高生産性を以って製造可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】  原料素材の拡大説明図である。
【図２】  無機質軽量断熱板材の説明図である。
【図３】  製造方法の工程図である。
【図４】  固定金型による製造方法の説明図である。
【図５】  折合金型による製造方法の説明図である。
【符号の説明】
【００３４】１      原料素材
１Ａ    シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
１Ｂ    パーライト
２      無機質軽量断熱板材
３      成形金型
３Ａ    注入工程
３Ｂ    密閉加熱工程
３Ｃ    開型工程
３Ｄ    型抜工程
３０    固定金型
３０Ａ  成形雌型
３１Ａ  加熱体
３２Ａ  剥離層
３０Ｂ  成形雄型
３１Ｂ  嵌入部
３２Ｂ  密閉縁部
３３Ｂ  駆動ピストン
４０    折合金型
４１Ａ  底部材
４２Ａ  壁部材
４３Ａ  折合具
【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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