(57)【要約】【課題】  不燃性と断熱性に極めて優れ且強靭で軽量安価なうえ、生産性も高い不燃断熱性板材を提供する。【解決手段】  平均粒径が１０μｍ以上の無機質微粉体に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が１５乃至４５重量％割合で混合混練させたうえ、所要の厚さと幅及び長さに予備成形のうえ３００乃至７００℃の温度で２乃至２０倍に発泡形成させた不燃断熱性板材。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒径が少なくとも１０μｍ以上の無機質微粉体に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を１５乃至４５重量％割合で混合混練させたうえ、所要の厚さ、幅、長さに予備成形したうえ３００乃至７００℃の加熱温度により２乃至２０倍に発泡形成させたことを特徴とする不燃断熱性板材。
【請求項２】
シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分率を２５乃至５０重量％割合まで脱水させて、シロキサン及びシラノール塩多分子量ゲル状物として使用する、請求項１記載の不燃断熱性板材。
【請求項３】
無機質微粉体が石炭灰、焼成スラッジ、火山灰、シラス若しくはパーライトである、請求項１若しくは請求項２記載の不燃断熱性板材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は不燃性と断熱性に極めて優れ、而も強靭で軽量安価で生産性も良好な不燃断熱性板材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  建物や施設等の構築物は、構造材と外装材及び内装材とが組み合わされて構築されるもので、構造材としては鉄骨鉄筋コンクリート若しくは木材が主として使用される。
他方外装材としては不燃性や強靭性に加えて耐候性や耐水性及び断熱性にも優れるものが要請されることから、現状においては発泡コンクリート板材を初めセラミックス板材やタイル、レンガ、モルタル或いは積層鋼板材等が使用されており、更に内装材としては軽量で高い断熱性を保持する断熱板材が要請されるためポリスチレンやポリエチレン、ポリウレタン或いはフェノール樹脂等の合成樹脂発泡板材と、且各種合板材や壁紙、塗料等が主として使用されている。【０００３】  而しながら現状の外装材は不燃性や強靭性、耐候性、耐水性等に優れるものの、見掛比重が比較的大きく多重なため、建築作業性が悪く且コスト的にも割高であり、更には近年の如く外断熱構造に対処するには十分な断熱性が発揮されぬ問題も抱えている。
加えて内装材については耐火性や不燃性に対しての法規制が緩慢であることから、ポリスチレンやポリエチレン、ポリウレタン或いはフェノール樹脂等の合成樹脂発泡板材が軽量安価で断熱性に優れるために専ら使用され、而も壁紙や壁クロス、合板材、化粧板材等も可燃性に加え合成樹脂接着剤も多用されている。
これがため一旦火災が発生すると、猛烈な火炎とともに煤煙や有害ガスが発生し、再々に亘って尊い人命が失われる結果となっている。【０００４】  かかる実情に鑑み発明者等は、一方において火山灰やシラス、シルト等の天然鉱物或いは石炭灰や焼成スラッジ、鋳造廃砂等の無機質産業廃棄物中に多量に含有されてなる酸化珪素分を、苛性ソーダ等のアルカリ剤で溶解させることにより珪酸ソーダ即ち水ガラスが安価に生成しえること、及びこの珪酸ソーダのシラノール基を縮合作用させてその分子量を略４，０００以上のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液となしたるうえ、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を少なくとも１００℃以上好ましくは３００乃至７００℃程度の温度で５乃至２０倍程度に発泡させることにより連続気泡及び独立気泡の混在する不燃性で優れた断熱性と軽量性を保持した断熱板材が形成しえることを既に究明している。【０００５】  然るにシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液のみで発泡形成させた断熱板材は、酸化珪素態であるから耐火性や不燃性はもとより、高発泡倍率に伴い極めて軽量で且優れた断熱性をも保持するものの、発泡成形に際して成形型内に強度の内部圧力を付加させた状態で成形させぬと構造強度が脆弱となり、反面内部圧力を強度に付加させると加熱発泡に伴い創出される加熱融着性により成形型との剥離が至難となる等、連続生産に際して多々未解決の問題も内在している。【０００６】  かかる実情に鑑み更なる研究を重ねた結果、比較的粒径の大きな無機質微粉体に可塑性を保持させるために所要の重量割合でシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を混合混練させたうえ、その内部まで十分に加熱が透過受熱されるよう薄板状に予備成形のうえ、比較的高温度で短時間にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を２乃至２０倍程度に加熱発泡させることにより、不燃性と断熱性に優れ且強靭で軽量な不燃断熱性板材が容易に形成しえ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】
【０００７】  本発明は不燃性と断熱性に極めて優れ、且強靭で軽量安価なうえ生産性も良好な不燃断熱性板材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の技術的手段は不燃性が要件でもあることから、無機質からなり且その微粉体の粒子相互の間隙より混合混練されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の加熱による水分蒸散を容易になさしめ亀裂や腫れの発生を防止させ、且２乃至２０倍に発泡させるとともに、その加熱融着性により無機質微粉体相互とを一体的に融着結合させるため、その平均粒径が少なくとも１０μｍ以上の無機質微粉体に予備成形のための可塑性を保持させ、且加熱発泡に際して創出される加熱融着性により加熱発泡装置や若しくは加熱発泡成形型等との剥離を容易とするうえから無機質微粉体を５５乃至８５重量％を用い、更に該無機質微粉体に１５乃至４５重量％割合でシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を混合し且混練させたうえ、所要の厚さと幅及び長さの薄板状に予備成形し而してその温度を３００乃至７００℃の温度で２乃至２０倍に加熱発泡させた構成からなる不燃断熱性板材に存する。【０００９】  更には可塑性をより良好に保持せしめて予備成形を能率的になすうえからは、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分率を２０乃至５０重量％割合まで脱水せしめて、シロキサン及びシラノール塩多分子量ゲル状物として用いる構成、及び無機質微粉体として石炭灰や焼成スラッジ、火山灰、シラス若しくはパーライトからなる構成に存する。
【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、無機質からなりその平均粒形が少なくとも１０μｍ以上の無機質微粉体が５５乃至８５重量％割合と、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が１５乃至４５重量％割合で混合され混練されるため、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液により無機質微粉体全体の外表面が包着されるとともに可塑性が創出されて所要の厚さと幅及び長さの予備成形が容易になしえる
そしてこの予備成形物を３００乃至７００℃の温度で加熱させ、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を２乃至２０倍に発泡させることにより、無機質微粉体の粒子相互の間隙より加熱水蒸気が蒸散されて発泡に伴う亀裂や膨みもなく整然と且極めて短時間内に発泡形成がなされ、而も加熱温度の高温度化に従って発泡形態も酸化珪素態からメノウ層やガラス層化した強固なセラミックス態のものも形成できる。【００１１】  加えて加熱に伴い加熱融着性が創出されて、無機質微粉体全体が一体的に融着結合されるとともに、無機質微粉体自体の強靭さとも相俟って著しく強靭性が高まり、且発泡に伴う連続気泡並びに独立気泡構造の生成により極めて高い断熱性が発揮され、而も見掛比重も小さく軽量な不燃断熱性板材が形成される。
更に本発明では無機質微粉体が５５乃至８５重量％割合で使用され、且２乃至２０倍の発泡倍率で発泡形成されるため、加熱発泡装置や加熱発泡成形型との接触面への加熱融着が大幅に抑制され、能率良く発泡成形がなされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】  その平均粒径が２０乃至３０μｍの無機質微粉体が７５重量％にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２５重量％とを混合混練のうえ、その厚さが１乃至５ｍｍで且所要の幅及び長さに予備成形したうえ、その温度が３００乃至７００℃で５乃至５０分間加熱し、且２乃至２０倍に発泡形成させる不燃断熱性板材。
【実施例１】
【００１３】  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は本発明の形成に際して用いる予備成形材料１の説明図であって、該予備成形材料１は不燃性を実現するうえから、一方の素材としては無機質微粉体１Ａが用いられる。
更に該無機質微粉体１Ａには、本発明が強靭性と且軽量性も求められることから素材的に強固で而も多孔性な見掛比重の小さなものが好都合であるため、具体的な素材としては石炭灰や焼成スラッジ等の産業廃棄物や、火山灰、シラス等の自然鉱物或いは真珠岩を発泡させたパーライト等が挙げられる。【００１４】  そして該無機質微粉体１Ａには、発泡形成のためにシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ｂが混合され混練されたうえ加熱により発泡がなされるものであるが、該加熱発泡はシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ｂ中の水分の蒸散に伴い連続気泡構造及び独立気泡構造を生成させるものであって、かかる水分の蒸散に際して無機質微粉体１Ａの粒径が極微粒なものを使用すると、発泡形成に際して所要の厚さと幅及び長さに予備成形された予備成形板状体２より外部への水分蒸散が阻害され、亀裂や膨れが発生し本発明の形成に至らない。
これがためには無機質微粉体１Ａには粒径の大きなものを使用し、無機質微粉体１Ａの粒子相互の間隙１０Ａを粗く形成させて水分蒸散を容易ならしめる必要上から、その平均粒径としては少なくとも１０μｍ以上望ましくは２０乃至６０μｍ程度のものが好適であって、あまり粒径の大きなものでは形成される本発明の外表面が粗雑となることを考慮すべきである。【００１５】  加えてかかる無機質微粉体１Ａは、該無機質微分体１Ａと混合混練されて加熱発泡させるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ｂの加熱発泡に際して創出される加熱融着性により、加熱発泡装置類や成形金型類の外表面との融着を抑制させて成形時の剥離を容易となすこと、及び発泡成形に先立ち所要の厚さと幅及び長さに予備成形する場合に十分な可塑性を保持させるうえから、少なくとも５５重量％から最大８５重量％割合で使用される。【００１６】  而して該無機質微粉体１Ａには、発泡形成と且無機質微粉体１Ａの全体相互を一体的に融着結合させるためのシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ｂが、１５乃至４５重量％割合で混合され且混練されて予備成形材料１が形成される。
このシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ｂは、火山灰やシラス等の天然鉱物を初め、石炭灰や焼成スラッジ、鋳造灰砂等の無機質産業廃棄物中に多量に含有されてなる酸化珪素を、一旦アルカリ剤により溶解させて珪酸ソーダとなしたるうえ、そのシラノール基の縮合作用により分子量が略４，０００以上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略２０乃至２５重量％に水分が７５乃至８０重量％からなる水溶液状で、且少なくとも１００℃以上の加熱による水分蒸散に伴い、連続気泡構造及び独立気泡構造を混在して最大５０倍程度の発泡構造を生成する。【００１７】  このシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ｂの混合割合は、無機質微粉体１Ａの素材特性によっても多少の変動が有るが、その発泡倍率が２乃至１０倍程度では略１５乃至２５重量％割合で、更に発泡倍率が１０乃至２０倍程度では略２５乃至４５重量％割合が好適である。
かかる場合に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ｂの混合割合が１５重量％以下では、混合混練された予備成形材料１の粘結性が不足し、所要の厚さ及び幅と長さの予備成形が不能となる危険があり、反面高発泡倍率の発泡成形のために４０乃至４５重量％に混合させた場合には、予備成形材料１の粘性流動が発生し易く所要の予備成形に支障が生ずる恐れがある。【００１８】  そこでこの対処手段としては、その水分率が略７５乃至８０重量％のシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液１Ｂの水分を、その発泡温度以下即ち１００℃以下の温度で蒸散せしめてその水分率を２０乃至５０重量％まで脱水させて、シロキサン及びシラノール塩多分子量ゲル状物として十分に粘性を高めたうえ使用することが好適である。【００１６】  かかる如くして形成された予備成形材料１は、所望の発泡倍率を以ってその厚さと幅及び長さの本発明不燃断熱性板材４を発泡形成させるうえから、予めその発泡倍率を勘案して予備成形板２を形成する。
この予備成形板２の形成手段２０は多様な手段が考えられるが、最も簡便な手段としては図２に示す延展ロール手段２０が提案される。
この延展ロール手段２０は、その上部に予備成形材料１を供給する供給部２０Ａの下方に上部延展ロール２０Ｂを設けて扁平状に加圧延展させたうえ、更にその下方に中部延展ロール２０Ｃ或いは下部延展ロール２０Ｄを設けて、所望の厚さと幅及び長さの予備成形板２を形成させるものである。
この予備成形板２は発泡形成に際しての加熱エネルギーが内部に効率良く受熱され均質な発泡形成をなすうえから、その厚さはなるべく薄く形成させることが肝要でせいぜいその厚さは１乃至５ｍｍ程度とすべきである。【００１７】  かくして形成された予備成形板２の発泡形成に際しては、図３に示す如き連続発泡手段３０、若しくはバッチ発泡手段３２による方法が提案される。
即ち連続発泡手段３０の場合は、供給ロール３０Ａより予備成形板２を上下一対組で挟持させながら加熱発泡させつつ移送しえるコンベアー３０Ｂ、３０Ｂが前後に設けられた駆動軸３０Ｃ、３０Ｃに係合され回転可能に形成されてなり、且このコンベアー３０Ｂ、３０Ｂの挟持する相互の内側には移送され加熱発泡される予備成形板２の発泡厚を規制させる発泡厚規制ロール３０Ｄが対称的位置に適宜間隔を以って、更には移送される予備成形板２に３００乃至７００℃の加熱を施すための加熱源３０Ｅが対称的に設けられている。
そして該連続発泡手段３０で所要の発泡倍率に発泡形成されて形成された不燃断熱性板材４は、該連続発泡手段３０に付帯する裁断手段３１において所要の幅と長さに裁断される。
この裁断手段３１は、連続発泡手段３０において所要の厚さと幅に発泡形成された不燃断熱性板材４を等速で回転する供出ロール３１Ａ、３１Ａで挟持させ供出させながら適宜の切断具３１Ｂで所要の幅と長さに裁断させるものである。【００１８】  図４はバッチ発泡手段３２による発泡形成の説明図であって、該バッチ発泡手段３２による場合は所望の厚さと幅及び長さの内寸法に形成された成形型３２Ａと、該成形型３２Ａを密閉しえる蓋３２Ｂとを用い、この成形型３２Ａ内に予備成形板２を所望の幅と長さに裁断して入れ、且蓋３２Ｂで強固に密閉のうえ３００乃至７００℃の加熱３２Ｃが施される。
かかる場合における加熱３２Ｃや前記連続発泡手段３０における加熱源３０Ｅの具体的なものとしては火炎による他加熱空気或いは高周波加熱等が挙げられる。【００１９】  かくして連続発泡手段３０若しくはバッチ発泡手段３２により形成された本発明不燃断熱性板材４は、図５に示す如く無機質微粉体１Ａ全体が連続気泡構造と独立気泡構造とが混在する発泡層４Ａにより一体的に融着結合されて形成されるものである。
以下に本発明の試作例とその物性について述べれば、無機質微粉体として平均粒径が２２μｍ、見掛比重が１．９５の石炭灰を７０重量％に、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を３０重量％割合で混合混練して予備成形材料とした。
この予備成形材料を用いて厚さ２ｍｍの予備成形板を作成のうえ、その内部温度が３２０℃及び６４０℃に加熱保持された加熱炉内で１９分間、及び１１分間加熱して加熱発泡形成させてなる不燃断熱性材の性能はそれぞれ表１の如くであった。【００２０】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００２１】  本発明はその発泡倍率を２乃至１０倍程度の低発泡に発泡形成させたものでは建築用外装材として、更にその発泡倍率を１５乃至２０倍の高発泡で発泡形成させることにより、建築用内装断熱板材として即時に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】予備成形材料の説明図である。
【図２】延展ロール手段の説明図である。
【図３】連続発泡手段の説明図である。
【図４】バッチ発泡手段の説明図である。
【図５】本発明の見取図である。
【符号の説明】
【００２３】    １    予備成形材料
１Ａ  無機質微粉体
１Ｂ  シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
１０Ａ  粒子相互の間隙
２    予備成形板
２０    延展ロール手段
２０Ａ  供給部
２０Ｂ  延展ロール
３０    連続発泡手段
３０Ａ  供給ロール
３０Ｂ  コンベアー
３０Ｃ  駆動軸
３０Ｄ  発泡厚規制ロール
３０Ｅ  加熱源
３１    裁断手段
３１Ａ  供出ロール
３１Ｂ  切断具
３２    バッチ発泡手段
３２Ａ  成形型
３２Ｂ  蓋
３２Ｃ  加熱
４    本発明品
４Ａ  発泡層
【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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