耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材
【課題】 耐火不燃性で軽量性と優れた断熱性を有する保持材を安価に提供する。
【解決手段】 黒曜石を焼成発泡させ、その平均粒径が０．１乃至３．０ｍｍで且見掛比重が０．０５乃至０．１５のパーライトに、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を１０乃至２０容量％割合で混合し混練した混合混練材を、所要の寸法形状の成型型内に充填成型のうえ、１５０乃至２００℃の加熱乾燥湿度で無気孔接着層を形成させパーライト相互を一体的に接着させ、若しくは２００乃至３００℃の加熱乾燥温度で連続気孔接着層を形成させパーライト相互を一体的に接着させる。
【解決手段】 黒曜石を焼成発泡させ、その平均粒径が０．１乃至３．０ｍｍで且見掛比重が０．０５乃至０．１５のパーライトに、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を１０乃至２０容量％割合で混合し混練した混合混練材を、所要の寸法形状の成型型内に充填成型のうえ、１５０乃至２００℃の加熱乾燥湿度で無気孔接着層を形成させパーライト相互を一体的に接着させ、若しくは２００乃至３００℃の加熱乾燥温度で連続気孔接着層を形成させパーライト相互を一体的に接着させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐火不燃性と、軽量による取扱性並びに高断熱性を保持し、建築用断熱材や冷熱機器の保冷材や保温材には極めて好適な、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材に存する。
【背景技術】
【０００２】
近年における建築建物は、都市化とともに人口集中も加速されていることから、都市部では土地の有効利用から重構造高層化建物が林立し、且事務所や店舗はもとより居住生活も高層化住宅での居住が著しく増大化している。
更に低層の都市部の事務所や店舗建物も防火上のうえから耐火構造へと代替され、而も都市近郊における戸建住宅も、防火性や耐震性のうえから耐火外壁材を使用したプレハブ住宅やプレカット住宅等が積極的に採用されている。
【０００３】
ところで重構造の高層化住宅はもとより、プレハブ住宅やプレカット住宅等は、建物構造のうえから密閉性が著しく高く且反面においては高齢化社会の到来とともに、これら密閉性の高い居住空間内には身体不自由な高齢者はもとより、独居老人等も多数居住している実情にある。
そしてかかる居住空間には、家具や調度品を初め寝具や着衣等の可燃物質が多量に収納されてなるばかりか、建物内断熱板材には高断熱性と価格的安価さ及び軽量で取扱性も良好なこと等により、専らポリスチレンやポリウレタン或いはポリフェノール樹脂等の合成樹脂素材による発泡合成樹脂板材が使用されている。
【０００４】
これがため一旦火災発生に見舞われると、特に建物内断熱板材からの猛烈な有害ガスや煤煙が発生し、該有害ガスや煤煙により再々に亘って密閉性の高い居住空間内から逃げ遅れ、人命を失う悲惨な事故が多発している。
更に生産工場等においても、内装断熱板材には前記発泡合成樹脂板材が多用されてなるばかりか、生産に係わる冷熱機器の保冷材や保温材にも該発泡合成樹脂板材が多用されてなるため、一旦火災が発生するとその有害ガスや煤煙発生量も膨大となり、多くの人命が失われる大惨事も発生する。
これがため早くから耐火不燃性で優れた断熱性を保持する建物用断熱板材や冷熱機器の保冷材や保温材の研究がなされてきているものの、実現されるには至っていない。
【０００５】
即ち耐火不燃性と軽量且高断熱性保持材の実現に際しては、耐火不燃性は専ら使用素材に依拠するものであるから、有機質とりわけ合成樹脂素材では到底実現できず、無機質素材即ち金属や鉱物、セメント粘土或いはセラミックス素材を用いねばならない。
更に軽量性とは素材的に低比重で、且嵩高で見掛比重の小さなものが要請されるため、その構造形態として発泡構造や多孔性構造が必要となる。加えて高断熱性は使用素材自体が低熱伝導率であることとともに、熱遮断機能は材料中に存在する空気層或いは真空層で創出されることから、その殆んどは多孔性構造のものである。そして多孔性構造には気孔（空気層）が連なり表面に開口している連続気孔をもつものと独立気孔のものとがあるが、保冷材としては独立気孔でないと、空気中の水分が多孔内で結露を発生し断熱機能を失うことを考慮する必要がある。
【０００６】
発明者はかかる実情に鑑みシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液、即ち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５５重量％の組成からなり、且分子量換算等で略４，０００程度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を２００乃至３００℃に加熱することにより、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伴う連続気孔で、且その最大発泡倍率が２０乃至３０倍の酸化珪素態の発泡成形材が形成しえることを究明し、これに基づき耐火不燃性と軽量の高断熱性を保持する多様な用途開発を展開している。
【０００７】
然るにシロキサン及びシラノール塩多分子溶液は、その組成成分中に略５５重量％もの水分を含み、且該水分を確実に蒸散放湿させて高発泡倍率の連続気孔構造で、酸化珪素態の発泡成形材を形成するには高温度と且長時間の加熱成形を要し、而も高温度の加熱により創出される加熱融着性による成形型との剥離を容易とする生産上の問題、並びに内部圧力を付加し発泡倍率を１０倍程度に抑制して発泡成形させても、圧縮強度や曲げ強度及び成形材の脆さ等実用使用性能の不足、並びに連続多孔性構造のため保冷材としての使用も制約される等の問題も発見されている。
【０００８】
発明者等はかかる開発経緯に鑑み更なる研究を重ねた結果、耐火不燃性と軽量性も実現する素材として、黒曜石を所要の粒径に破砕し略１，０００乃至１，２００℃程度で焼成発泡させてなるパーライトは、耐火不燃性と独立中空球体で見掛比重も略０．０５乃至０．１５と極めて軽量嵩高で且構造強度にも優れるとともに、該パーライトは主要成分が酸化珪素で被着性も優れることに着目した。
そこでかかるパーライトにシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、パーライト相互が接着しえる割合量に混合混練して包着させたうえ加熱処理を施し、加熱発泡と且接着をなさしめることにより前記問題が解決され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】
【０００９】
本発明は耐火不燃性と軽量並びに高断熱性を有し、而も独立気孔構造で極めて強靭な、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、広範囲の使用途即ち保冷材や保温材に使用するには独立気泡構造が必要となる。これがためには黒曜石からなり、見掛比重が０．０５乃至０．１５でその平均粒径が０．３乃至３ｍｍのパーライトに、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％に水分４０乃至５０重量％の組成で、且分子量換算で略４，０００程度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を１０乃至２０容量％割合で混合混練してパーライト外表面全体に包着させたうえ、所望の成形型内で１５０乃至２００℃の加熱乾燥温度により、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分蒸散と、且シロキサン結合の促進及び加熱融着性を以って、所望の寸法形状にパーライト相互を無気孔接着層により一体的に接着させてなる、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材の構成に存する。
【００１１】
更に建物内断熱板材や保温材等特に高所に取付け使用する場合には一段と軽量で安価なものが望まれる。これがためには前記のパーライトとシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を同様容量割合で混合混練したうえ所望の成形型内で発泡制約のための内部圧力が付加されるよう２００乃至３００℃の加熱乾燥温度により、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分蒸散と、且シロキサン結合と加熱融着性とにより所望の形状寸法にパーライト相互を５乃至１０倍の連続気孔接着層で一体的に接着させてなる、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材の構成に存し、而も使用するパーライトの平均粒径の異なるものを使用して最密充填を図り、以って形成される本発明品の構造強度を一段と高める構成に存する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述の如き構成からなるもので、主要素材が黒曜石を焼成発泡させた耐火不燃性と独立気泡構造で且見掛比重が略０．０５乃至０．１５で、而もその平均粒径が０．１乃至３ｍｍの微粒状のパーライトが少なくとも容量割合で８０％以上で使用されるとともに、該パーライトに見掛比重が略１．４のシロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％に水分４０乃至５０重量％割合で、且分子量換算で略４，０００程度に多分子量化したシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が１０乃至２０容量％割合で混合され混練されることにより、それぞれのパーライト粒体の外表面全体に均等に包着される。
【００１３】
そしてこの包着されたパーライトを所望の寸法形状の成形型内に充填のうえ、１５０乃至２００℃の温度で加熱乾燥させることにより水分蒸散とともに強力なシロキサン結合の促進と加熱融着性とにより形成される無気孔状の接着層によりパーライト相互が、その無気孔接着層により一体的に所要の寸法形状に接着されるため、極めて強靭な構造強度と且優れた断熱性を保持し、保冷材はもとより保温材等広範な用途に使用できるばかりか、見掛比重も０．１乃至０．２６程度の軽量性も保持され取扱いも極めて至便となる。
【００１４】
加えて前記パーライトとシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が混合され混練されたうえ、所望の寸法形状の成形型内に充填のうえ内部圧力を僅かに付加させて２００乃至３００℃の加熱乾燥により、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分蒸散とシロキサン結合の促進と加熱融着性の創出と且５乃至１０倍に発泡させた連続気孔接着層によりパーライト相互を一体的に接着させることにより、見掛比重も０．１以下の軽量性が保持され、コスト的にも安価で保温材には最適な耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
黒曜石からなり独立多孔構造でその見掛比重が０．１及び平均粒径が１ｍｍのパーライト８７容量％割合に、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５５重量％及び水分４５重量％割合で且分子量換算で略４，０００程度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を１３容量割合で混合混練のうえ、所要の寸法形状の成形型内で１７０℃の加熱乾燥温度により、無気孔接着層でパーライト相互を一体的に所要の寸法形状に接着させる。
【実施例１】
【００１６】
以下に本発明実施例を図とともに説明すれば、図１は本発明を形成するために使用するパーライト１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２との混合混練材３の説明図であって、本発明は耐火不燃性と軽量及び優れた断熱性を有する保持材を安価に提供することにある。
発明者等は、既にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を略２４０乃至３００℃の高温度による加熱発泡により、耐火不燃性と軽量性及び高断熱性の成形体を作成することに成功している。
而しながら該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の加熱発泡成形体は、加熱発泡成形に長時間を要し且実用使用強度が不十分なうえ、連続気孔構造による保冷材への使用が出来ぬ問題が発見されるに至っている。
【００１７】
そこで発明者等は黒曜石を所要粒径に破砕のうえ焼成発泡させたパーライト１が独立気孔構造でその構造強度も強く且その見掛比重も０．０５乃至０．１５と極めて嵩高軽量で、而もその断熱性（熱伝導率）も０．０３６ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・Ｃ°と優れていることに着目した。そしてかかるパーライト１を、耐火不燃性を保持し強固に接着せしめて所望の使用目的に成形させるためには、大きな包着表面積率を有するパーライト１の選択が要件となる。
これがためにはその平均粒径において０．１乃至３．０ｍｍ、好ましくは０．３乃至２．０ｍｍが選択されるもので、この平均粒径が０．１ｍｍ以下では混合されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合割合が増大し、且形成される本発明品４の見掛比重が増大する危険があり、反面平均粒径が３．０ｍｍを超えると、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の包着表面積率が小さくなり、接着強度の低下による脆さが発生する危険がある。
【００１８】
他方かかるパーライト１に混合され混練されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２は、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％に水分が４０乃至５０重量％の組成割合からなり、且分子量換算において略４，０００程度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２が選択される。
かかる場合において、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分と水分との組成割合は、水分量が多くなると低粘度化してパーライト１との混合混練に際してパーライト１の外表面全体への均等な包着性に劣ること、及び加熱乾燥に際しての水分蒸散若しくは加熱発泡に長時間を要することによる。反面シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が更に増加すると著しく粘度が増大化し混合混練に際し均等な包着塗着が至難となる。
【００１９】
かくしてパーライト１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２との混合と混練割合は、使用目的により要請される実用使用強度と且使用するパーライト１の粒径によっても異なるもので、形成される本発明品４の全体的構造強度を向上させるうえからは、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の加熱乾燥により形成される無気孔接着層４Ａの強力を以って補強させるため、パーライト１の容量に対して略１５乃至２０容量％程度の混合混練による混合混練材３として使用することが提案される。そして一般的には、パーライト１の平均粒径が０．１乃至１．０ｍｍ程度では、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合割合は略１３乃至１６容量％程度に、パーライト１の平均粒径が１．０乃至２．０ｍｍでは、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合割合は略１２乃至１４容量％が目処となる。
【００２０】
かくして、パーライト１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２はかかる混合割合で混合のうえ、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２が、パーライト１の外表面全体に均等に包着されるよう適宜の混練機や撹拌機等で混練して混合混練材３となしたうえ、使用目的に適合する寸法形状の成形型に充填させて加熱乾燥が施される。
【００２１】
ここで考慮すべきは、本発明品４の全体的構造強度の向上の手段として、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を加熱乾燥させて無気孔接着層４Ａの強力を以って補強させる手段の他に、使用するパーライト１が最密充填を形成しえるような粒径分布で使用することにより、パーライト１相互を緻密に接合充填させたうえ、更に無気孔接着層４Ａ若しくは連続気孔接着層４Ｂにより全体的構造強度の向上も可能となる。本発明におけるパーライト１の平均粒径は０．１乃至３ｍｍのものが対象とされており、かかる平均粒径の範囲で最密充填の分布を形成する場合を例示すれば、最大平均粒径が２ｍｍの場合には、平均粒径が０．２乃至０．１５ｍｍのパーライト１を略３０乃至５０％割合量で形成される。
【００２２】
而して混合混練材３は、具体的使用目的に適合するよう板状、棒状、円盤状等適宜の寸法形状に形成させることが得策であるから、予め適合する寸法形状に形成した成形型に充填し成形がなされる。かかる場合に混合混練材３は、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合により可塑性を保持するため、成形型内に充填し且僅かな充填加圧で成形がなされる。
【００２３】
ところで成形型は所要の寸法形状を以って本発明品４が形成できるものであれば特段に制約は無く、本発明では混合されパーライト１の外表面全体に包着されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の水分を加熱乾燥により蒸散せしめ、無気孔接着層４Ａ若しくは連続気孔接着層４Ｂにより、パーライト１相互を接着せしめるものであり、成形する寸法形状とりわけ厚肉状の成形に際しては、内部の水分を容易に外部に蒸散放出させるうえから、成形型の蓋や側壁面に蒸散放出孔の形成が有利となる。
【００２４】
更に成形型は加熱乾燥手段によっても使用素材が異なるもので、電気炉や窯炉、熱風加熱炉等加熱空気を介して加熱するものでは熱伝導性の高い金属素材が用いられ、更に電磁誘導加熱や高周波加熱においても金属素材が採用される。
反面最も好適とされるマグネトロン加熱による場合では、非導電性のセラミックス素材や陶磁器若しくはガラス素材等が使用される。
【００２５】
そして適宜の成形型内に充填された混合混練材３は、前記加熱乾燥手段により加熱乾燥が施され、パーライト１の外表面全体に包着されてなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の水分蒸散により、図２に示すように無気孔接着層４Ａが形成されパーライト１相互を一体的に接着させるもので、かかる無気孔接着層４Ａの形成は、本発明品４の全体の構造強度の向上と、且特にはパーライト１の独立気孔を活かし保冷材を初めとする広範囲の使用途に使用するための手段である。
【００２６】
この無気孔接着層４Ａの形成には、包着させたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の熱的挙動が深く関係するもので、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２は、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％に水分が４０乃至５０重量％の組成に加えて、分子量換算で略４，０００程度に多分子量化させた錯化合物状のものであるから、加熱乾燥において水分蒸散と且シロキサン結合の促進と加熱融着性を有効に発揮させるには、少なくとも１５０℃以上の加熱温度が要請されるものである。しかしながら、加熱温度が２００℃を超えると水分蒸散の急激な放散に伴う連続気孔が形成されることから、かかる無気孔接着層４Ａの形成には１５０乃至２００℃の温度での加熱乾燥が必要となる。
【００２７】
他方本発明品４の軽量化と保温材等への利用に際しては、前記シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の熱的挙動より、図３に示す如く連続気孔接着層４Ｂの形成が望ましく、かかる場合の加熱乾燥温度としては少なくとも２００℃以上で且３００℃以内の加熱温度が用いられる。かかる場合に加熱温度が３００℃以上となると、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶溶液２のシロキサン結合と加熱融着性とによる成形型との剥離に対する特別な措置が要請されることからの制約である。
【００２８】
本発明品４は上述したように、パーライト１の平均粒径の選択と且シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合割合とにより混練された混合混練材３を所要の成形型内に充填し成形したうえ、加熱乾燥温度の調整のみで無気孔接着層４Ａ若しくは連続気孔接着層４Ｂの本発明品４が形成できる。
【００２９】
以下に本発明品の物性について試験品の測定した結果を報告すれば、試験に用いた試料は黒曜石からなる平均粒径２ｍｍ見掛比重０．１のパーライトに、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分５０重量％に水分が５０重量％の組成で、且分子量換算で略４，０００に多分子量化させたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、パーライトに対し１３容量％割合で混合のうえ混練した混合混練材を、内寸法がタテ２０ｃｍ、ヨコ２０ｃｍ、タカサ２．５ｃｍの鉄板成型型内に充填のうえ電気炉において１７０℃３０分加熱乾燥し無気孔接着層で形成させたものを試料Ａとし、更に２６０℃３０分加熱乾燥して連続気孔接着層で形成させたものを試料Ｂとして、物理的性能を測定した結果は表１の通りである。
【００３０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３１】
使用目的に合せた寸法形状と且無気孔塗着層若しくは連続気孔塗着層で形成させることにより、保冷材若しくは保温材として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】 混合混練材の説明図である。
【図２】 無気孔接着層による本発明品の説明図である。
【図３】 連続気孔接着層による本発明品の説明図である。
【符号の説明】
１ パーライト
２ シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
３ 混合混練材
４ 本発明品
４Ａ 無気孔接着層
４Ｂ 連続気孔接着層
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐火不燃性と、軽量による取扱性並びに高断熱性を保持し、建築用断熱材や冷熱機器の保冷材や保温材には極めて好適な、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材に存する。
【背景技術】
【０００２】
近年における建築建物は、都市化とともに人口集中も加速されていることから、都市部では土地の有効利用から重構造高層化建物が林立し、且事務所や店舗はもとより居住生活も高層化住宅での居住が著しく増大化している。
更に低層の都市部の事務所や店舗建物も防火上のうえから耐火構造へと代替され、而も都市近郊における戸建住宅も、防火性や耐震性のうえから耐火外壁材を使用したプレハブ住宅やプレカット住宅等が積極的に採用されている。
【０００３】
ところで重構造の高層化住宅はもとより、プレハブ住宅やプレカット住宅等は、建物構造のうえから密閉性が著しく高く且反面においては高齢化社会の到来とともに、これら密閉性の高い居住空間内には身体不自由な高齢者はもとより、独居老人等も多数居住している実情にある。
そしてかかる居住空間には、家具や調度品を初め寝具や着衣等の可燃物質が多量に収納されてなるばかりか、建物内断熱板材には高断熱性と価格的安価さ及び軽量で取扱性も良好なこと等により、専らポリスチレンやポリウレタン或いはポリフェノール樹脂等の合成樹脂素材による発泡合成樹脂板材が使用されている。
【０００４】
これがため一旦火災発生に見舞われると、特に建物内断熱板材からの猛烈な有害ガスや煤煙が発生し、該有害ガスや煤煙により再々に亘って密閉性の高い居住空間内から逃げ遅れ、人命を失う悲惨な事故が多発している。
更に生産工場等においても、内装断熱板材には前記発泡合成樹脂板材が多用されてなるばかりか、生産に係わる冷熱機器の保冷材や保温材にも該発泡合成樹脂板材が多用されてなるため、一旦火災が発生するとその有害ガスや煤煙発生量も膨大となり、多くの人命が失われる大惨事も発生する。
これがため早くから耐火不燃性で優れた断熱性を保持する建物用断熱板材や冷熱機器の保冷材や保温材の研究がなされてきているものの、実現されるには至っていない。
【０００５】
即ち耐火不燃性と軽量且高断熱性保持材の実現に際しては、耐火不燃性は専ら使用素材に依拠するものであるから、有機質とりわけ合成樹脂素材では到底実現できず、無機質素材即ち金属や鉱物、セメント粘土或いはセラミックス素材を用いねばならない。
更に軽量性とは素材的に低比重で、且嵩高で見掛比重の小さなものが要請されるため、その構造形態として発泡構造や多孔性構造が必要となる。加えて高断熱性は使用素材自体が低熱伝導率であることとともに、熱遮断機能は材料中に存在する空気層或いは真空層で創出されることから、その殆んどは多孔性構造のものである。そして多孔性構造には気孔（空気層）が連なり表面に開口している連続気孔をもつものと独立気孔のものとがあるが、保冷材としては独立気孔でないと、空気中の水分が多孔内で結露を発生し断熱機能を失うことを考慮する必要がある。
【０００６】
発明者はかかる実情に鑑みシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液、即ち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５５重量％の組成からなり、且分子量換算等で略４，０００程度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を２００乃至３００℃に加熱することにより、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伴う連続気孔で、且その最大発泡倍率が２０乃至３０倍の酸化珪素態の発泡成形材が形成しえることを究明し、これに基づき耐火不燃性と軽量の高断熱性を保持する多様な用途開発を展開している。
【０００７】
然るにシロキサン及びシラノール塩多分子溶液は、その組成成分中に略５５重量％もの水分を含み、且該水分を確実に蒸散放湿させて高発泡倍率の連続気孔構造で、酸化珪素態の発泡成形材を形成するには高温度と且長時間の加熱成形を要し、而も高温度の加熱により創出される加熱融着性による成形型との剥離を容易とする生産上の問題、並びに内部圧力を付加し発泡倍率を１０倍程度に抑制して発泡成形させても、圧縮強度や曲げ強度及び成形材の脆さ等実用使用性能の不足、並びに連続多孔性構造のため保冷材としての使用も制約される等の問題も発見されている。
【０００８】
発明者等はかかる開発経緯に鑑み更なる研究を重ねた結果、耐火不燃性と軽量性も実現する素材として、黒曜石を所要の粒径に破砕し略１，０００乃至１，２００℃程度で焼成発泡させてなるパーライトは、耐火不燃性と独立中空球体で見掛比重も略０．０５乃至０．１５と極めて軽量嵩高で且構造強度にも優れるとともに、該パーライトは主要成分が酸化珪素で被着性も優れることに着目した。
そこでかかるパーライトにシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、パーライト相互が接着しえる割合量に混合混練して包着させたうえ加熱処理を施し、加熱発泡と且接着をなさしめることにより前記問題が解決され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】
【０００９】
本発明は耐火不燃性と軽量並びに高断熱性を有し、而も独立気孔構造で極めて強靭な、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材を安価に提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、広範囲の使用途即ち保冷材や保温材に使用するには独立気泡構造が必要となる。これがためには黒曜石からなり、見掛比重が０．０５乃至０．１５でその平均粒径が０．３乃至３ｍｍのパーライトに、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％に水分４０乃至５０重量％の組成で、且分子量換算で略４，０００程度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を１０乃至２０容量％割合で混合混練してパーライト外表面全体に包着させたうえ、所望の成形型内で１５０乃至２００℃の加熱乾燥温度により、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分蒸散と、且シロキサン結合の促進及び加熱融着性を以って、所望の寸法形状にパーライト相互を無気孔接着層により一体的に接着させてなる、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材の構成に存する。
【００１１】
更に建物内断熱板材や保温材等特に高所に取付け使用する場合には一段と軽量で安価なものが望まれる。これがためには前記のパーライトとシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を同様容量割合で混合混練したうえ所望の成形型内で発泡制約のための内部圧力が付加されるよう２００乃至３００℃の加熱乾燥温度により、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分蒸散と、且シロキサン結合と加熱融着性とにより所望の形状寸法にパーライト相互を５乃至１０倍の連続気孔接着層で一体的に接着させてなる、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材の構成に存し、而も使用するパーライトの平均粒径の異なるものを使用して最密充填を図り、以って形成される本発明品の構造強度を一段と高める構成に存する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は上述の如き構成からなるもので、主要素材が黒曜石を焼成発泡させた耐火不燃性と独立気泡構造で且見掛比重が略０．０５乃至０．１５で、而もその平均粒径が０．１乃至３ｍｍの微粒状のパーライトが少なくとも容量割合で８０％以上で使用されるとともに、該パーライトに見掛比重が略１．４のシロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％に水分４０乃至５０重量％割合で、且分子量換算で略４，０００程度に多分子量化したシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が１０乃至２０容量％割合で混合され混練されることにより、それぞれのパーライト粒体の外表面全体に均等に包着される。
【００１３】
そしてこの包着されたパーライトを所望の寸法形状の成形型内に充填のうえ、１５０乃至２００℃の温度で加熱乾燥させることにより水分蒸散とともに強力なシロキサン結合の促進と加熱融着性とにより形成される無気孔状の接着層によりパーライト相互が、その無気孔接着層により一体的に所要の寸法形状に接着されるため、極めて強靭な構造強度と且優れた断熱性を保持し、保冷材はもとより保温材等広範な用途に使用できるばかりか、見掛比重も０．１乃至０．２６程度の軽量性も保持され取扱いも極めて至便となる。
【００１４】
加えて前記パーライトとシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液が混合され混練されたうえ、所望の寸法形状の成形型内に充填のうえ内部圧力を僅かに付加させて２００乃至３００℃の加熱乾燥により、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液の水分蒸散とシロキサン結合の促進と加熱融着性の創出と且５乃至１０倍に発泡させた連続気孔接着層によりパーライト相互を一体的に接着させることにより、見掛比重も０．１以下の軽量性が保持され、コスト的にも安価で保温材には最適な耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
黒曜石からなり独立多孔構造でその見掛比重が０．１及び平均粒径が１ｍｍのパーライト８７容量％割合に、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５５重量％及び水分４５重量％割合で且分子量換算で略４，０００程度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を１３容量割合で混合混練のうえ、所要の寸法形状の成形型内で１７０℃の加熱乾燥温度により、無気孔接着層でパーライト相互を一体的に所要の寸法形状に接着させる。
【実施例１】
【００１６】
以下に本発明実施例を図とともに説明すれば、図１は本発明を形成するために使用するパーライト１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２との混合混練材３の説明図であって、本発明は耐火不燃性と軽量及び優れた断熱性を有する保持材を安価に提供することにある。
発明者等は、既にシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を略２４０乃至３００℃の高温度による加熱発泡により、耐火不燃性と軽量性及び高断熱性の成形体を作成することに成功している。
而しながら該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の加熱発泡成形体は、加熱発泡成形に長時間を要し且実用使用強度が不十分なうえ、連続気孔構造による保冷材への使用が出来ぬ問題が発見されるに至っている。
【００１７】
そこで発明者等は黒曜石を所要粒径に破砕のうえ焼成発泡させたパーライト１が独立気孔構造でその構造強度も強く且その見掛比重も０．０５乃至０．１５と極めて嵩高軽量で、而もその断熱性（熱伝導率）も０．０３６ｋｃａｌ／ｍ・ｈ・Ｃ°と優れていることに着目した。そしてかかるパーライト１を、耐火不燃性を保持し強固に接着せしめて所望の使用目的に成形させるためには、大きな包着表面積率を有するパーライト１の選択が要件となる。
これがためにはその平均粒径において０．１乃至３．０ｍｍ、好ましくは０．３乃至２．０ｍｍが選択されるもので、この平均粒径が０．１ｍｍ以下では混合されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合割合が増大し、且形成される本発明品４の見掛比重が増大する危険があり、反面平均粒径が３．０ｍｍを超えると、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の包着表面積率が小さくなり、接着強度の低下による脆さが発生する危険がある。
【００１８】
他方かかるパーライト１に混合され混練されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２は、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％に水分が４０乃至５０重量％の組成割合からなり、且分子量換算において略４，０００程度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２が選択される。
かかる場合において、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分と水分との組成割合は、水分量が多くなると低粘度化してパーライト１との混合混練に際してパーライト１の外表面全体への均等な包着性に劣ること、及び加熱乾燥に際しての水分蒸散若しくは加熱発泡に長時間を要することによる。反面シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が更に増加すると著しく粘度が増大化し混合混練に際し均等な包着塗着が至難となる。
【００１９】
かくしてパーライト１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２との混合と混練割合は、使用目的により要請される実用使用強度と且使用するパーライト１の粒径によっても異なるもので、形成される本発明品４の全体的構造強度を向上させるうえからは、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の加熱乾燥により形成される無気孔接着層４Ａの強力を以って補強させるため、パーライト１の容量に対して略１５乃至２０容量％程度の混合混練による混合混練材３として使用することが提案される。そして一般的には、パーライト１の平均粒径が０．１乃至１．０ｍｍ程度では、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合割合は略１３乃至１６容量％程度に、パーライト１の平均粒径が１．０乃至２．０ｍｍでは、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合割合は略１２乃至１４容量％が目処となる。
【００２０】
かくして、パーライト１とシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２はかかる混合割合で混合のうえ、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２が、パーライト１の外表面全体に均等に包着されるよう適宜の混練機や撹拌機等で混練して混合混練材３となしたうえ、使用目的に適合する寸法形状の成形型に充填させて加熱乾燥が施される。
【００２１】
ここで考慮すべきは、本発明品４の全体的構造強度の向上の手段として、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２を加熱乾燥させて無気孔接着層４Ａの強力を以って補強させる手段の他に、使用するパーライト１が最密充填を形成しえるような粒径分布で使用することにより、パーライト１相互を緻密に接合充填させたうえ、更に無気孔接着層４Ａ若しくは連続気孔接着層４Ｂにより全体的構造強度の向上も可能となる。本発明におけるパーライト１の平均粒径は０．１乃至３ｍｍのものが対象とされており、かかる平均粒径の範囲で最密充填の分布を形成する場合を例示すれば、最大平均粒径が２ｍｍの場合には、平均粒径が０．２乃至０．１５ｍｍのパーライト１を略３０乃至５０％割合量で形成される。
【００２２】
而して混合混練材３は、具体的使用目的に適合するよう板状、棒状、円盤状等適宜の寸法形状に形成させることが得策であるから、予め適合する寸法形状に形成した成形型に充填し成形がなされる。かかる場合に混合混練材３は、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合により可塑性を保持するため、成形型内に充填し且僅かな充填加圧で成形がなされる。
【００２３】
ところで成形型は所要の寸法形状を以って本発明品４が形成できるものであれば特段に制約は無く、本発明では混合されパーライト１の外表面全体に包着されるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の水分を加熱乾燥により蒸散せしめ、無気孔接着層４Ａ若しくは連続気孔接着層４Ｂにより、パーライト１相互を接着せしめるものであり、成形する寸法形状とりわけ厚肉状の成形に際しては、内部の水分を容易に外部に蒸散放出させるうえから、成形型の蓋や側壁面に蒸散放出孔の形成が有利となる。
【００２４】
更に成形型は加熱乾燥手段によっても使用素材が異なるもので、電気炉や窯炉、熱風加熱炉等加熱空気を介して加熱するものでは熱伝導性の高い金属素材が用いられ、更に電磁誘導加熱や高周波加熱においても金属素材が採用される。
反面最も好適とされるマグネトロン加熱による場合では、非導電性のセラミックス素材や陶磁器若しくはガラス素材等が使用される。
【００２５】
そして適宜の成形型内に充填された混合混練材３は、前記加熱乾燥手段により加熱乾燥が施され、パーライト１の外表面全体に包着されてなるシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の水分蒸散により、図２に示すように無気孔接着層４Ａが形成されパーライト１相互を一体的に接着させるもので、かかる無気孔接着層４Ａの形成は、本発明品４の全体の構造強度の向上と、且特にはパーライト１の独立気孔を活かし保冷材を初めとする広範囲の使用途に使用するための手段である。
【００２６】
この無気孔接着層４Ａの形成には、包着させたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の熱的挙動が深く関係するもので、該シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２は、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％に水分が４０乃至５０重量％の組成に加えて、分子量換算で略４，０００程度に多分子量化させた錯化合物状のものであるから、加熱乾燥において水分蒸散と且シロキサン結合の促進と加熱融着性を有効に発揮させるには、少なくとも１５０℃以上の加熱温度が要請されるものである。しかしながら、加熱温度が２００℃を超えると水分蒸散の急激な放散に伴う連続気孔が形成されることから、かかる無気孔接着層４Ａの形成には１５０乃至２００℃の温度での加熱乾燥が必要となる。
【００２７】
他方本発明品４の軽量化と保温材等への利用に際しては、前記シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の熱的挙動より、図３に示す如く連続気孔接着層４Ｂの形成が望ましく、かかる場合の加熱乾燥温度としては少なくとも２００℃以上で且３００℃以内の加熱温度が用いられる。かかる場合に加熱温度が３００℃以上となると、シロキサン及びシラノール塩多分子量溶溶液２のシロキサン結合と加熱融着性とによる成形型との剥離に対する特別な措置が要請されることからの制約である。
【００２８】
本発明品４は上述したように、パーライト１の平均粒径の選択と且シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液２の混合割合とにより混練された混合混練材３を所要の成形型内に充填し成形したうえ、加熱乾燥温度の調整のみで無気孔接着層４Ａ若しくは連続気孔接着層４Ｂの本発明品４が形成できる。
【００２９】
以下に本発明品の物性について試験品の測定した結果を報告すれば、試験に用いた試料は黒曜石からなる平均粒径２ｍｍ見掛比重０．１のパーライトに、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分５０重量％に水分が５０重量％の組成で、且分子量換算で略４，０００に多分子量化させたシロキサン及びシラノール塩多分子量溶液を、パーライトに対し１３容量％割合で混合のうえ混練した混合混練材を、内寸法がタテ２０ｃｍ、ヨコ２０ｃｍ、タカサ２．５ｃｍの鉄板成型型内に充填のうえ電気炉において１７０℃３０分加熱乾燥し無気孔接着層で形成させたものを試料Ａとし、更に２６０℃３０分加熱乾燥して連続気孔接着層で形成させたものを試料Ｂとして、物理的性能を測定した結果は表１の通りである。
【００３０】
【表１】
【産業上の利用可能性】
【００３１】
使用目的に合せた寸法形状と且無気孔塗着層若しくは連続気孔塗着層で形成させることにより、保冷材若しくは保温材として使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】 混合混練材の説明図である。
【図２】 無気孔接着層による本発明品の説明図である。
【図３】 連続気孔接着層による本発明品の説明図である。
【符号の説明】
１ パーライト
２ シロキサン及びシラノール塩多分子量溶液
３ 混合混練材
４ 本発明品
４Ａ 無気孔接着層
４Ｂ 連続気孔接着層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
黒曜石を焼成発泡させ、その平均粒径が０．１乃至３ｍｍで且見掛比重が０．０５乃至０．１５のパーライトに、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％及び水分が４０乃至５０重量％割合の組成で、且分子量換算で略４，０００程度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が１０乃至２０容量％割合で混合し混練して混合混材となし、この混合混練材が所要の寸法形状の成形型に充填し成形させたうえ、１５０乃至２００℃の加熱乾燥温度で無気孔接着層を形成させ、パーライト相互を一体的に接着させてなることを特徴とする、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材。
【請求項２】
混合混練材が所要の寸法形状の成形型に充填され成形されたうえ、２００乃至３００℃の加熱乾燥温度で連続気孔接着層を形成させ、パーライト相互を一体的に接着させてなる、請求項１記載の耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材。
【請求項３】
黒曜石を焼成発泡させ、その平均粒径が０．１乃至３ｍｍのパーライトを、最密充填密度が形成される粒径分布で使用する、請求項１若しくは請求項２記載の、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材。
【請求項１】
黒曜石を焼成発泡させ、その平均粒径が０．１乃至３ｍｍで且見掛比重が０．０５乃至０．１５のパーライトに、シロキサン及びシラノール塩からなる固形分が５０乃至６０重量％及び水分が４０乃至５０重量％割合の組成で、且分子量換算で略４，０００程度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が１０乃至２０容量％割合で混合し混練して混合混材となし、この混合混練材が所要の寸法形状の成形型に充填し成形させたうえ、１５０乃至２００℃の加熱乾燥温度で無気孔接着層を形成させ、パーライト相互を一体的に接着させてなることを特徴とする、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材。
【請求項２】
混合混練材が所要の寸法形状の成形型に充填され成形されたうえ、２００乃至３００℃の加熱乾燥温度で連続気孔接着層を形成させ、パーライト相互を一体的に接着させてなる、請求項１記載の耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材。
【請求項３】
黒曜石を焼成発泡させ、その平均粒径が０．１乃至３ｍｍのパーライトを、最密充填密度が形成される粒径分布で使用する、請求項１若しくは請求項２記載の、耐火不燃性と軽量及び高断熱性保持材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１８５０９（Ｐ２０１０−１８５０９Ａ）
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２０７４６８（Ｐ２００８−２０７４６８）
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（５０６１５４８０１）有限会社ダイアテック (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２８日（２０１０．１．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１４日（２００８．７．１４）
【出願人】（５０６１５４８０１）有限会社ダイアテック (13)
【Ｆターム（参考）】
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