JPS602277B2 - 軽量建材の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高度に多孔質な軽量無機質建材の製法にかかる
ものである。

軽量無機質建材は、防音材として、断熱材として、また
軽いパネル材として、近年その需要はますます増加して
いる。

従来この種の無機質建材は、骨材に軽い材料を用いるか
、材料内部に空隙を設ける方法で造られていた。

後者の方法には、配合後の化学反応で気体が発生して多
孔質となる方法艮０ち発泡方式と、セメント、石膏、水
ガラス系などに界面活性剤などの超泡剤を加えて圧縮空
気の圧入または蝿洋処理などにより超泡せしめ、そのま
まの状態で固化させる方法などが知られている（持開昭
５４一１４５７３４）。しかし従釆の方法では起泡が十
分に生じないか、もし十分に起泡出来たとしても無機質
材料の重量で泡が壊されたり泡が再結合するなどして不
均一となったり、また固化時に気泡が上層部に移動し、
製品の密度に不均一が生じたりしていた。そこで発明者
らは、これらの欠点を改良するとともに、更に軽量な無
機質建材の製法を求めて研究を行った。

そして材料の選定、起泡のしくみ、消泡の防止、固定時
の収縮防止、最終製品の曲げ強度の強化などについて研
究した結果、本発明を完成した。更に本研究の目的を具
体的に述べると、起泡時の気泡の大きさを微細にして均
一化し、しかも気泡率を高めること則ちオーバーランを
高めること、そのための材料を選定すること、起泡した
あと気泡壁に強度を持たせて保泡力を高め泡が骨材など
の重さで壊されないこと、泡の独立性が保持され泡と泡
が再結合して大小不均一な気泡とならないこと、その目
的に適う造泡剤、泡の強化方法、主剤の硬化剤などの選
定およびこれら材料の配合方法、混合順位などを研究し
、本発明を成し遂げた。本研究を実施している過程にお
いてセメント、増量剤、骨材などからなるスラリーに蓬
泡剤を加えて起泡しても、このように液全体の比重が当
初から重くては起泡が十分でなく、泡が不均一でまた固
化時に泡の移動がみられ、この穣の起泡処理方法では到
底本発明の目的とする製品は得られないことがわかった
。

そして種々研究の結果、次の問題を解決することにより
本発明の目的を達することが出来ることがわかった。

【１はず起泡が極めて容易に出釆るような無機質成分組
成からなる液を得ること、そしてこの時の起泡の容易さ
の基準はオーバーラン２００％以上であること、■得ら
れた泡状物の泡の物理的化学的強化がはかられ、その後
の主剤、骨材などの添加で泡がつぶれない強度を泡にも
たせること、【３にの強化された泡状物に主剤、主剤の
硬化剤、増量剤、骨材などからなるスラリーを加えて混
和し、しかるのち全体の固化をはかること。そして、無
機系物質で起泡が容易なものとして水ガラスの水溶液を
選出し、これに蛋白質部分加水分解物またはおよび合成
界面活性剤からなる超泡剤を加え、泡の強化をはかるに
は起泡前、起泡時、起泡後にかけて水ガラス水溶液（ゾ
ル状物）を連続的に緩やかにゲル化させる物質を加える
ことで目的を達することがわかった。

この緩やかにゲル化させる物質即ち綾効性ゲル化剤と水
ガラスの水溶液および起泡剤を混じたものは起泡が容易
で簡単な超泡処理でオーバーラン２００％以上まで起泡
し、泡状物が得られる。本発明でいう水ガラスとは、Ｎ
ａ２０・ｎＳｉ０２・ｘＨ２０で示されるケイ酸ナトリ
ウム含水物の濃水溶液で、含水量により通常１号、２号
、３号と区別されて市販されているが、いずれも粘鋼な
液体である。

このままでは高粘度のため起泡出釆ないので好ましい粘
度まで水でうすめる。水による稀釈度は水ガラス３号品
を例にとると１．５〜３．舷容量倍が適当である。この
さし、水が多過ぎると泡が弱くなるばかりか固化時に収
縮がおこり易くなるので、水の使用量は超泡処理を妨げ
ない限度において少ないことが好ましい。次に水ガラス
水溶液に適する起泡剤としては、蛋白質を酵素もしくは
アルカリ、酸で部分加水分解したべプタィドを主成分と
するもの、アニオン系合成界面活性剤、非イオン系合成
界面活性剤の単用もしくは併用が適している。

本発明でいう緩効性ゲル化剤を更に説明すると、ゲル化
剤添加後現象的にみて液全体の粘度が一様に上昇し漸次
ゲル化へと進行するゲル化剤をいう。

従って水ガラス水溶液に添加して速かにゲル化し固定の
現象がみられるようなゲル化剤は不適である。かかる速
効性ゲル化剤を加えることは種泡性を悪くするばかりで
なく、泡の強化にも蓮がらない。例えばゲル化剤の添加
後３０分以内に明確に固定性ゲル化もし〈は離奨現象を
おこすようなものは本発明でいう穣効性ゲル化剤ではな
い。換言すると本発明でいう緩効性ゲル化剤とは起泡性
を妨げないで、保泡性を高め更に泡の強度を高める効果
を持つものである。この目的に適するものとしては、例
えばコロィダルシリカ、重リン酸マグネシウム、第一リ
ン酸カルシウムなどがある。コロィダルシリカとは無水
ケイ酸を安定なコロイド水溶液としたもので通常の市販
品は無水ケイ酸２〜２１％含有のｐＨ９．９立、比重１
．１０〜１．１６の乳白色ゾル型コロイド液である。水
ガラ水溶液にコロィダルシリカ液を加えるとｐＨＩＯ．
５以上となり、緩やかに粘度上昇し弱いゲル化が生じて
くる。趣泡する際の水ガラス（３号品）に対するコロィ
ダルシリカ液の適当な使用量は前記の市販品規格の場合
には、水ガラス１０の重量部に対しコロィダルシリカ液
５０〜１５の重量部位が適当な配合である。重リン酸マ
グネシウム、第一リン酸カルシウムなどは水ガラス（３
号品）１００重量部に対し３〜２の重量部の使用が適当
である。なおこれらの塩は水ガラスを稀釈する水に前も
って溶解または懸濁してから水ガラスに加えるのが作業
上好ましい。また上記の穣効性ゲル化剤を二種以上併用
することも可能である。水ガラス水溶液に前述の起泡剤
、綾効性ゲル化剤を加えたのち起泡処理（例えば機械的
燈梓等で）しオーバーラン２００％以上まで起泡せしめ
泡状物を得る。

この泡状物に水ガラスおよび水ガラス硬化剤を加えて混
和する。従来行われてきた主剤（セメント、石膏、水ガ
ラス系など）、増量剤、骨村、水などからなるスラリー
に起泡剤を加えて起泡する方法では起泡性が良くないか
、あるいは気泡に均一性が得られないなどの難点を持つ
てし・た。本発明では前もって２００％以上のオーバー
ランをもつ泡状物を造り、この泡状物と主剤、主剤の硬
化剤をあとから混ぜるものである。別途泡状物を造るこ
との意味は、水ガラス水溶液、起泡剤、緩効Ｉ性ゲル化
剤を混和し種泡する過程でまたはそのあとに液が漸次ゾ
ル状態からゲル状態に変化し気泡壁の強度が強化され、
その後に主剤、主剤の硬化剤、骨材などが添加されても
、気泡が安定であることにある。本発明でオーバーラン
２００％以上の泡状物則ち３倍容積比まで起泡させる必
要があるのは、実験的にこれ以下の蓮泡では泡が均一化
しないこと、しいては最終製品に良い結果をもたらさな
いことが半つたからである。なお好ましくはオーバーラ
ン３００％以上即ち４倍容積比以上まで起泡する組成ま
たは起泡処理を選ぶことが好ましい。水ガラス・綾効Ｉ
性ゲル化剤、起泡剤、水を混合したあとはなるべく早く
ゲル化が余り進行しない状態で起泡処理するのがよい。
また起泡した後の泡状物は保直してゲル化の進行をはか
るのが好ましい。その保暦時間は緩効性ゲル化剤の種類
と使用量によって異なるが数分から数拾分の保層で通常
十分である。このさし、肉眼的に固化（白色化してくる
）が見られるまで放置しておくのは良くない。例えばゲ
ル化速度の比較的速い重リン酸マグネシウムの場合は添
加量にもよるが２〜３時間以内に次の工程に入るのが好
ましいが、ゲル化速度の遅いコロィダルシリカの場合は
数時間以上放置しておいても使用可能である。‐本発明
の軽量建材の主剤をなすものは水ガラスおよび水ガラス
硬化剤である。本建材に使用する水ガラス（３号品）の
全重量を１００とすると泡状物を造るのに用いる水ガラ
ス（３号品）の重量は３０以下でなければならない。残
りの７０以上は主剤として用いる。もし泡状物を造るの
にこね以上の量比で水ガラスを用いるときは超泡に適す
る粘度を得るための加水量が多くなり、ひいては固化時
の水分含量が多くなり固化時に収縮現象がみられ好まし
くない。また本発明に使用出来る水ガラスの硬化剤は１
００℃以下の温度で硬化固化反応が進むもので且つ比較
的ゆるやかに硬化反応が進むものが好ましい。この条件
にかなう物質としてはケイフツ化ナトリウム、ケイフッ
化力ルシウム、ケイフツ化マグネシウム、ケイフツ化亜
鉛などのケィフッ化金属塩、重リン酸マグネシウム、エ
チルシリケート（日本コルコート化学製）などがある。
次に更に必要により増量剤、軽量骨村、顔料などを前述
の主剤の水ガラス、水ガラスの硬化剤に混和することが
可能である。

本発明の増量剤として好ましい物質としてはカオリン、
無水ケイ酸、ケイ酸系粘土、また炭酸カルシウム、炭酸
マグネシウムなどの炭酸塩などがある。骨材としては発
泡シラス、フライアッシュなどの軽量骨材が使用可能で
ある。なお前述の泡状物に対して、主剤の水ガラス、水
ガラス硬化剤、増量剤、軽量骨材、顔料などは別々に加
えてもよいや作業上からみて全部のものを混和しスラリ
ー状としてから、泡状物に混和することも可能である。
このときの混和操作は泡状物とその他のものが均一化す
る程度の蝿梓方法でよいｏ泡状物を造るときの各物質の
配合比は、起泡が容易で、しかも気泡に均一性および安
定性が得られるように適宜選択すればよく何ら制御され
るものではない例えば、コロイダルシリカを使うときは
水ガラス（３号品）１０の重量部に対しコロィダルシリ
カ５０〜１５の重量部、蛋白質部分加水分解物（水分１
０％以下のもの）１〜６重量部または合成界面活性剤０
．０５〜１重量部、および水５０〜２０の重量部である
。

また綾効性ゲル化剤として重リン酸マグネシウムあるい
は第一リン酸カルシウムなどの塩を使うときは、水ガラ
ス（３号品）１０の重量部に対し緩効性ゲル化剤の量は
３〜２の重量部、起泡剤は前述と同様の量および水１０
０〜２５の重量部となる。なお泡状物を造るとき、起泡
性を妨げない限度において前述した水ガラス、綾効性ゲ
ル化剤、起泡剤以外の物質を加えることは適宜可能であ
る。次に別に用意される主剤などの配合物の配合量につ
いて述べる。

水ガラスの使用量について、泡状物を造るときに使う量
と主剤として使う量比については前述した。水ガラスに
対する硬化剤の使用量は硬化剤の種類、要求される硬化
速度、反応時の気温などにより決められるものである。
例えば水ラス（３号品）１０の重量部にはケイフツ化ナ
トリウム３〜２の重量部が適している。前述の水ガラス
、水ガラス硬化剤のほか、必要により増量剤、軽量骨材
、顔料が加えられるときの、これらの添加量は最終多孔
質スラリー（泡状物を含む）の流動性、均一性を妨げな
い限度において適宜・められる。前述の泡状物と主剤の
水ガラスおよび水ガラス硬化剤との混合比は、前述した
ように水ガラス（３号品）の重量比（混合限界量３０：
７０）或は、状物対主剤の配合物である水ガラスおよび
水ガラス硬化剤との容量比で１００：５０〜６００とす
る。

このように両者の混合比は最終製品の比重、強度、良ち
製品の利用目的によって異なってくる。例えばパネル材
としてある程度の物理的強度が要求されるときは泡状物
と主剤配合物との混合容量比は１００：１０“立が良い
が、建物の空間に吹込んで不燃性多孔材を本発明の方法
で造るときなどは、物理的強度をそれ程必要としないの
で、両者の混合容量比は１００：４００以上となること
もある。このように両者の混合比を自由に変えて性状を
異にする多様な製品が出釆るところにも本発明の利点と
特徴がある。固化は室温に放置するか、１００ｑｏ以下
の加温処理により行われる。このさし、固化前に一定の
型枠に入れ固化したのち取出して成形品を造る方法、こ
の成形品を他の成形品と接合させる方法、金属などの中
空枠に固化前にスラリーを流し入れ固化させてコアー材
として用いる方法、また前述したように建物の空間、空
隙に吹込んでから固化させ不燃性防音断熱材とする方法
などが可能である。本発明で得られた軽量建材は非常に
軽量であるにもかかわらず耐久性に優れているめ防音材
、断熱材として広範囲に用いることが出釆るものである
。

なお本発明でいうオーバーランとは次式で求められるも
のである。値己泡前の虫量）錠］泡前の液※量と同交煩
の泡状他の母量）ｘｌ。

〇後室泡前の液容量と同容積の泡状物の重量）試験例
１コロィダルシリカ（日産化学製）３ｋ９を水３ｋ９で
うすめ、これに水ガラス（３号品）３ｋｇ、界面活性剤
ライオンリポラン１４００（ライオン製）３０夕を加え
て縄拝趨泡し約８０そ（オーバーラン約９００％）の泡
状物を得た。

別に水ガラス（３号品）７０ｋ９ケイフツ化ナトリウム
７ｋｇ、カオリン３０ｋ９を混和し主剤配合物とした。
また軽量骨村にシラスバ．白・ルーンを用いた。以上の
３者を次表に示す容量比にそれぞれ混合燈拝し３００側
×３００側×１００肌の枠に流し入れ表面を摺切った後
、室温で固化せしめ１０日後に枠から取り出して収縮度
（３０物岬×３０仇舷×ｌｏｗ豚の枠内での中３００脚
に対する収縮側を示す）、見かけ比重（夕／仇）、曲げ
強度（【９／仇）、熱伝導率（Ｋｃａｌ／肌ｈ℃）を調
べた。その結果は次表のとおりである。表 試験区１、２、３の製品は強度は弱いが比重が軽く多孔
質であたかも無機質硬質スチレンクオーム様のもので、
建物の不燃性断熱防音材として使用出来るものである。

試験区３、４、５の製品はコアー材として、試験区５、
６、７、８の製品は強度も強く単独に建材として、また
は組合せ材に適している。このように主剤配合物と泡状
物の配合比を変えることにより種々の物理的性状を有す
る製品を造ることが出来る。実施例 １ 水ガラス（３号品）５０夕、コロイダルシリカ（日産化
学製）５０夕、水５０夕、アルキルベンゼンスルホン酸
ナトリウム１夕を蝿梓起泡し、約１．５夕（オーバーラ
ン約１０００％）の泡状物を得た。

昇りに水ガラス１４００夕、カオリン８００２、ケイフ
ツ化ナトリウム１５０夕を混和して主剤配合物スラリー
とし、前の泡状物と直ちに混和して３０仇岬×３０物岬
×３仇舷の型枠に流し込み、室温に２時間放置したのち
７０午０で３０分加熱固化せしめる。比重０．５２の３
０仇蚊×３０Ｇ舷×３Ｗ舷の軽量建材が得られた。実施
例 ２重リン酸マグネシウム５夕、小麦蛋白質部分加水
分解物（市販品サンホーマ３３）２２を水１２０ｃｃに
懸濁し、これに水ガラス（３号品）５０夕を加えて櫨洋
起泡せしめ約１．０〆（オーバーラン約５２０％）の泡
状物を得た。

これを１時間室温（約２０℃）に放置したのち、水ガラ
ス（３号品）１４００夕、カオリン４００夕、炭酸カル
シウム２００夕、重リン酸マグネシウム１００夕、エチ
ルシリケート４０（日本コルコート化学製）５０夕、酸
化チタン１００夕を混和したスラリーと混和灘拝し、型
枠に流し入れ室温で固化せしめ比重０．５５の軽量建材
を得た。実施例 ３水ガラス（３号品）５０夕、コロイ
ダルシリカ３０夕、第１リン酸カルシウム５夕、界面活
性剤ＩＪポラン１４００（ライオン製）１夕、水５０夕
を混和し起泡して約７．２そ（オーバーラン約５００％
）の泡状物を得た。

直ちにこの泡状物に水ガラス（３号品）８００夕、ケイ
フッ化ナトリウム５０夕、エチルシリケート４０（日本
コルコート化学製）５０夕、カオリン２００夕、シラス
バルーン５００夕を混和し、枠に流し入れ固化せしめて
、そのままコアー材とした。実施例 ４水ガラスｌｋ９
（３号品）を水１．５ｋ９でうすめ、コロィダルシリカ
８００夕、重リン酸マグネシウム３０夕、小麦蛋白質部
分加水分解物（市販品サンホーマ３３）３０夕、家庭用
洗剤（ライオン製ダッシュ）５０夕を混和し、約２２〆
（オーバーラン約１０００％）容積になるまで起泡した
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （イ）水ガラス、（ロ）コロイダルシリカ、重リン
   酸マグネシウム、第一リン酸カルシウムから選ばれた物
   質のうち１種以上からなる無機質緩効性ゲル化剤、（ハ
   ）起泡剤、および（ニ）水、を混合し、次いで起泡処理
   してオーバーラン２００％以上の泡状物を得、この泡状
   物に更に水ガラスおよび水ガラス硬化剤を混和し、必要
   により増量剤、軽量骨材、顔料などを加え、固化させる
   ことを特徴とする軽量建材の製法。 ２ 泡状物の性状がオーバーラン３００％以上である特
   許請求の範囲第１項記載の軽量建材の製法。 ３ 軽量建材を定められた枠内で固化させる特許請求の
   範囲第１項、第２項記載の軽量建材の製法。