(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ２以上、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ３、融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子を１００重量部に天然砕石粒子５０〜２００重量部、融剤を含む粘土などの天然鉱物５０〜２００重量部及び水２０〜１５０重量部からなる組成物を加圧成形後７００〜１３００℃で焼成することを特徴とする軽量透気板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は建造物に使用する外壁材、床材、天井材、屋根材、吸音材、タイル用基材、透水性舗装材等の建築・土木用部材、その他フィルター、散気板等に使用される軽量透気板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軽量透気板の製造方法には次の様なものがあった。天然鉱物の骨剤にポルトランドセメント等の結合材を添加しこれに無機あるいは有機系発泡剤を加えて混練成形し養生硬化させた軽量発泡コンクリートが知られている。
【０００３】
又、セラミック粉体とバインダーを含むスラリーに多孔化剤又は発泡剤を添加し、このスラリーを成形焼成した発泡セラミック成形板。又無機質微細発泡体やセラミックの破片等をバインダーによって結合したセラミック多孔成形板などが広く用いられている。
【０００４】
しかるに軽量発泡コンクリートは物性とくに強度、気孔形成の均一性などに難があり、多孔化剤を用いる方法は高気孔率かつ高気孔径を有する軽量透気板を作るために多量の多孔化剤を用いねばならず、この多孔化剤がスラリー中に分散して焼成時に飛散し軽量透気板を損傷するため品質の安定が困難である。
【０００５】
発泡剤を用いる方法は規則性のある微細中空洞を設計通り形成することが困難である。無機質微細発泡体やセラミック破片、あるいは焼却灰等をバインダーによって結合し焼成硬化させたものは無機質微細発泡体やセラミック破片等の形状が不定形であり、これらの表面が滑らかでないためバインダーの吸収が大きくなり品質の安定性に劣り良質の軽量透気板の製造は出来なかったのである。
【０００６】
以上の様に従来の軽量透気板の製造方法はセラミック成形板内部に微細な空洞のあるもの、あるいは微細発泡体の周囲が単にバインダー等で固結されているものであり、このため軽量透気板には空気が貫通することができないものか又は散気板、フィルターを目的としたものでは逆に空気の流通孔が大きなものしかなく、このため断熱性は低く火災に対する抵抗力も有していなかったのである。
【０００７】
焼成バーミキュライトやシラスバルーンを水ガラス及び水ガラス硬化剤で加圧成形する技術が特公平５−５９０６１にあるが、シラスバルーンは圧縮強度が僅か８０ｋｇｆ／ｃｍ２しかなくしかも重量の２分の１、容積の３分の１が未発泡物である。このため原料混練時及び加圧成形時でさらにシラスバルーンは破壊し成形体を軽量化することはできない。まして発泡中空粒子同士を点接合し空気の流通するミクロン単位の微細な毛細管状の空気流通孔を形成せしめることは不可能である。
【０００８】
焼成バーミキュライトはオープンポァの発泡体であるため単に水ガラスで硬めても軽量化できず、発泡中空粒子でないので当然空気を流通するミクロン単位の微細な毛細管状の空気流通孔を形成することはできない。
【０００９】
又特公平５−５９０６１で使用している水ガラス硬化剤は劇物とされている珪弗化ナトリウムであるため産業上利用することはできないのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記したような従来の軽量透気板の製造方法の問題点を解決したもので軽量でしかも強度があり、空気が流通するミクロン単位の微細な毛細管状の空気流通孔を有することによって、空気は貫通するが水は貫通せず吸水性能がきわめて高くしかも断熱性能に優れ、火炎に対して裏面の温度上昇がきわめて低い優れた軽量透気板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は軽量透気板が無数の完全球体微細中空粒子と天然砕石粒子からなり、その微細中空粒子と天然砕石粒子の混合物が接合することによって各微細中空粒子と天然砕石粒子の混合物間にミクロン単位の毛細管状の空気流通孔を有することにより解決することができるのである。
【００１２】
本発明は軽量透気板中に無数のミクロン単位の毛細管状の空気流通孔を保有せしめたもので、高強度のセラミック微細中空粒子と天然砕石粒子と融剤を含む粘土などの天然鉱物及び水からなる組成物を加圧成形し所定時間養生後７００〜１３００℃で焼成することによって固着したものである。天然砕石粒子は加熱焼成によって表面は溶融するが完全な溶融体とはならず形態を保持しつつ他の天然砕石粒子又はセラミック微細中空粒子と融剤を含む粘土などの天然鉱物の溶融体によって点接合し表面に優れた装飾模様を形成する。
【００１３】
即ち圧縮強度６００ｋｇｆ／ｃｍ２以上で嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ３、融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子１００重量部と天然砕石粒子５０〜２００重量部と融剤を含む粘土などの天然鉱物５０〜２００重量部及び水２０〜１５０重量部組成物を混練し、５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で加圧成形した後１〜１０時間養生後７００〜１３００℃で焼成することを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明に使用したるセラミック微細中空粒子は、従来の微細中空発泡体に比較して特に圧縮強度が高いものであり発泡セラミック成形体製造過程で生ずる高い応力・剪断力に対して耐え得ることができるものである。さらに加圧成形することによって軽量であるにもかかわらず緻密な軽量透気板とすることができるのである。
【００１５】
セラミック微細中空粒子あるいは微細中空発泡体の圧縮強度とは耐水圧強度と同意語であり、圧縮強度の測定は、微細中空発泡体を水中で加圧し水に加えられた圧力が微細中空発泡体に伝わり微細中空発泡体が破壊する圧力を圧縮強度とするのである。
【００１６】
優れた性能を示すことのできる軽量透気板は、攪拌・混練工程が充分でなければならず、均一な製品で品質の良い軽量透気板には特に重要である。本発明におけるが如き組成物に対して充分な攪拌・混練を行う場合セラミック微細中空粒子に加わる応力及び剪断力は、約４００ｋｇｆ／ｃｍ２前後になると言われている。従来の微細中空発泡体には、このような高圧に耐え得るものが無かったので、かかる軽量透気板として使用し充分な性能が得られるものは皆無であった。即ち大部分が破壊してしまうからである。
【００１７】
次にセラミック微細中空粒子を軽量透気板の製造に使用する場合重要なことは熱伝導率である。微細中空発泡体はその粒径によるが一般に０．１（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）前後であり、充填した微細中空発泡体の半分が破壊されたものである場合熱伝導率は大体０．２（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）に低下する。破壊されない完全な微細中空発泡体が使用された場合にのみ優れた効果が得られるのである。本発明に使用するセラミック微細中空粒子は従来の微細中空発泡体であるシラスバルーン、ガラスバルーン、シリカバルーン、フライアッシュバルーンなどに比較して格段に圧縮強度が高いものであり、軽量透気板の微細中空粒子は１００％完全な球状である。従来の微細中空発泡体の圧縮強度は８０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ２である。
【００１８】
本発明に使用するセラミック微細中空粒子の融点は１５００℃以上である。セラミック微細中空粒子はその材質に起因するのは当然であるが一般的に融点の高いもの程圧縮強度も高くなる。圧縮強度を６００ｋｇｆ／ｃｍ２以上とするならばその融点は１５００℃以上にしなければならないのである。
【００１９】
以上により本発明において使用するセラミック微細中空粒子はシリカ５０〜６０％、アルミナ４０〜４５％、その他１．５〜２．５％からなるセラミック組成物を発泡生成せしめたものを使用し、その物性は圧縮強度７００ｋｇｆ／ｃｍ２、融点１６００℃、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ３、熱伝導率０．１（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）で完全な中空粒子のみで構成されている。セラミック微細中空粒子の粒径は、１２〜３５０μｍの範囲のものを使用し、細目１２〜７５μｍ、中目７５〜１５０μｍ、荒目１５０〜３５０μｍとして粒度調整により混合使用する。嵩比重は粒度の細かいものは重く、荒いものは軽くなる。このため嵩比重の範囲は０．３〜０．５ｇ／ｃｍ３となる。
【００２０】
本発明に使用する天然砕石粒子の天然石は特に限定するものではないが、花崗岩、安山岩、砂岩、粘板岩等を粉砕したもので天然石を切断加工した際に発生する破片、切り落とし片などを粉砕して粒度調整したものが使用できる。粒子の大きさは０．１〜２ｍｍの範囲のものを使用する。
【００２１】
セラミック微細中空粒子に天然砕石粒子を加えて、セラミック微細中空粒子による内部の無数の完全気泡の形成で、軽量化を図ることができ、天然砕石粒子の色彩によって天然石風の外観、趣を呈することができるのである。
【００２２】
本発明に使用する融剤を含む粘土などの天然鉱物は融剤として長石、石灰石、炭酸マグネシウム、リン酸石灰、酸化鉛、硼砂、炭酸ソーダ、酸化亜鉛などであり、これらを含む粘土などの天然鉱物とは蛙目粘土、木節粘土、ボールクレー、カオリン、セリサイト、陶石、ロウ石、ベントナイト、珪石、シャモット、マグネサイト、ドロマイト、珪灰石、滑石、骨灰等いずれか１種または２種以上配合して使用する。焼成による硬化によって長期的に安定した硬化体を成形することができるのである。
【００２３】
セラミック微細中空粒子と天然砕石粒子と融剤を含む粘土等の天然鉱物及び水からなる組成物を混練し加圧成形後所定時間養生して７００〜１３００℃で焼成することによって天然砕石粒子を表面あるいは部分的に溶融させると共に融剤を含む粘土などの天然鉱物の硬化部を水に不溶性の安定した溶融体とし、さらに軽量透気板中に無数の微少気泡による空洞を形成せしめることができる。
【００２４】
天然砕石粒子はセラミック微細中空粒子１００重量部に対して５０〜２００重量部加える。５０重量部以下では表面の天然石風模様を充分表現することができず、２００重量部以上では軽量化が図れなくなり、セラミック微細中空粒子の点接合以外の部分に無数の毛細管状の空気流通孔を存在せしめることができなくなる。
【００２５】
融剤を含む粘土などの天然鉱物はセラミック微細中空粒子１００重量部に対して５０〜２００重量部加える。融剤を含む粘土などの天然鉱物溶融体を成形し長期の安定した硬化体を形成せしめるためには５０重量部では充分な硬化が発揮できず、２００重量部以上ではセラミック微細中空粒子の点接合以外の部分に無数の毛細管状の空気流通孔を存在せしめることができなくなる。
【００２６】
水は組成物の流動性を高め作業性、成形性を向上させる。組成物の性状向上及び軽量透気板の物性向上を図るため以上の他に分散剤、増粘剤、抗菌・抗かび剤、安定剤、その他の混和剤、無機質体質顔料などを添加してもよい。
【００２７】
軽量透気板の製造は所定形状の型枠に組成物を打設しプレス等により加圧成形するか、コンベア上に組成物を供給しロールによる加圧を行ない、連続的に成形することも可能である。加圧成形後１〜１０時間養生した後７００〜１３００℃の温度で焼成する。
【００２８】
軽量透気板は、強度の高いセラミック微細中空粒子と天然砕石粒子の混合物が接合し、この部分が融剤を含む粘土などの天然鉱物の溶融体で固着されているためきわめて軽量で、その比重は０．７〜１．２（ｇ／ｃｍ３）である。又成形時に５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２で加圧するため軽量透気板は緻密になり強度も高くなる。
【００２９】
強度の高いセラミック微細中空粒子は、軽量透気板中に完全に中空体の形で存在することができるため、セラミック微細中空粒子と天然砕石粒子の混合物が点接合により固着することによって点接合以外の部分に無数の毛細管状の空気流通孔が存在することを見出したのである。
【００３０】
この無数の網の目状に張りめぐらされた毛細管状の空気流通孔によって僅か１ｋｇｆ／ｃｍ２程度の低い空気圧でも空気は発泡セラミック成形板の表面から流れる。すなわち表面からの空気は発泡セラミック成形板の裏面のみならず発泡セラミック板の四周に迄流れる。特に高熱空気の場合は表面から大部分が上方に流れ発泡セラミック成形板の上端から放散する。
【００３１】
このため本発明になる軽量透気板表面に火炎がかかっても火炎による高熱の空気は、軽量透気板全体に均等に流れ、裏面温度の上昇は少なく軽量透気形板全体が放熱板として作用するのである。
【００３２】
軽量透気板を水平に置きその表面に水を滴下した場合、滴下された水は即座に吸収することができる。即ち軽量透気板中に網の目の如く張りめぐらされた毛細管状の空気流通孔内に滴下された水はただちに流れ吸収されるのである。そしてこの吸収された水は水平方向に流れ次第に下方に向かって流れるため裏面に直ちに貫通することはない。水は軽量透気形板の毛細管状空気流通孔に流れる。吸水量は多く吸水性、透湿性が非常に高い。
【００３３】
【実施例】
以下本発明の実施例について詳述するが本発明はその要旨を越えない限り実施例に限定されるものではない。
【００３４】
実施例  圧縮強度７００ｋｇｆ／ｃｍ２で嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ３、融点１６００℃、熱伝導率０．１（ｋｃａｌ／ｍｈｒ℃）で完全な中空粒子のみで構成されているセラミック微細中空粒子１００重量部と天然砕石粒子１００重量部、融剤を含む粘土などの天然鉱物１００重量部、水５５重量部に混和剤として分散剤、安定剤等を各１．２重量部を加えた組成物を充分攪拌・混練した後型枠に打設して板状とし３００ｋｇｆ／ｃｍ２の圧力で加圧成形した。加圧成形後常温で２時間養生した後１２００℃で３０分焼成し軽量透気板を作製した。
【００３５】
軽量透気板の寸法は５００×５００×３０ｍｍである。セラミック微細中空粒子は細目６重量部、中目５９重量部、荒目３５重量部に粒度調整したものを使用した。天然砕石粒子は花崗岩と安山岩を粉砕した天然砕石粒子を各５０重量部ずつ混合したもので、粒子の径は０．１〜２．０ｍｍの範囲である。又融剤を含む粘土などの天然鉱物は、ボールクレー１００重量部に長石および硼砂を各７．５重量部ずつ添加した組成物を使用した。
【００３６】
比較例１  実施例で使用したセラミック微細中空粒子の代りにシラスバルーン（Ｓ社製）を用いた。他は実施例と同じである。
【００３７】
比較例２  実施例で使用したセラミック微細中空粒子の代りにガラスバルーン（Ａ社製）を用いた。他は実施例と同じである。
【００３８】
実施例及び比較例１及び２の各種物性比較を表１にまとめた。作製した各供試体はいずれも５００×５００×３０ｍｍである。本発明になる軽量透気板の比重はセラミック微細中空粒子の破壊が全くないため０．９５でありきわめて軽量である。シラスバルーンはもともと完全中空発泡体が重量で３分の１、容積で２分の１でありその上攪拌・混練及び加圧成形によって大部分破壊したため比重は１．３８と非常に重くなる。ガラスバルーンも約６０％前後破壊したため重くなったと言える。
【００３９】
【表１】
0003785504.tif 000002
【００４０】
圧縮強度は実施例が最も強く、比較例はバルーンの破壊により硬化組成分による結合が完全に行なわれず充分な強度を発現することができていない。軽量透気板表面から裏面に向けて空気圧１ｋｇｆ／ｃｍ２で空気を当てた場合表面から裏面へ空気が透過するかどうかを試験した結果、透過したのは実施例のみであり、比較例はバルーンの破壊によって内部にミクロン単位の微細な毛細管状の空気流通孔が生成されず空気が透過することができなかった。
【００４１】
各供試体の吸水率および表面から裏面への水の透過性試験結果を対重量比で示した。実施例は軽量透気板重量の９８％迄吸水し９７％吸水時に表面からの水が裏面に滲み出ることを示している。比較例はいずれも成形体中にミクロン単位の微細な毛細管状の空気流通孔が生成されておらず発泡体として不完全なものであるため水の透過性は不可であった。
【００４２】
各供試体にガスバーナーの火炎先端を当てて裏面の温度を測定した。ガスバーナーの先端は約１２００℃で火炎照射時間は１０分である。実施例の場合火炎により上昇した空気は軽量透気板全体に広がり裏面の温度上昇はきわめて低い。
【００４３】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明に係る軽量透気板の製造方法は、高強度のセラミック微細中空粒子と天然砕石粒子を使用することによって軽量にしてしかも強度が高く空気を流通するミクロン単位の微細な毛細管状の空気流通孔が網の目の如くに張りめぐらされる。軽量透気板は空気は貫通するが水は貫通せず吸水性能がきわめて高く、吸水した水は外部に滲み出ることはなく自然に蒸発散する。このため軽量透気板を水平に置いて表面から水を滴下しても裏面から軽量透気板の飽和吸水量迄垂れ落ちることはない。又断熱性能に優れ火炎に対して裏面の温度上昇がきわめて低い優れた軽量透気板でありその表面は天然砕石粒子による優れた色彩を形成し各種建築部材はもとよりフィルター、散気板等にも好適に使用できるものである。