【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、発泡性を有する組成物に関し、詳し
くは常温又は加温下で原料物質を水とともに混練
するだけで発泡体を製造し得る組成物に関する。
従来より、水可溶性アルカリ金属硅酸塩を主要成
分とする無機質発泡体製造技術については既に多
く公知であり、例えば(a) 発泡剤を用いることな
く加熱下において水蒸気の発生をもつて発泡体を
得るもの、あるいは(b) 金属粉体を加えてガスを
発生させ発泡体を得るもの等があるが、何れの場
合も水可溶性アルカリ硅酸塩を水溶液の形で用い
ており、発泡体の物性を維持するためには硬化剤
の添加が不可欠であり、通常用いられる硬化剤と
して、金属の酸性塩、セメント類、石こう等の水
硬性物質、二価以上の金属の酸化物、水酸化物等
が使用されていた。しかしながら従来からの硬化
剤は水可溶性アルカリ硅酸塩との硬化反応が敏感
であり、配合量の変化が直ちに反応速度に影響を
与える一方、発泡体の強度、耐久性をよくしよう
とすれば、必然的に硬化剤の配合量を多くしなけ
ればならずそれがため硬化速度が速くなつて該組
成物の可使時間を短くし、作業を困難ならしめる
という欠点があつた。又、反応速度が大きくなる
に伴い発泡体内部における収縮歪みが大きくな
り、クラツク発生が生ずるという欠点をも有して
いた。
本発明は従来からの硬化剤に変え、硬化性成分
として全く新規なアルカリ土類金属を多量に含有
する鉱物の粉体を用いることにその特徴があり、
係る硬化性成分は水可溶性アルカリ硅酸塩との硬
化機能を有してはいるが、その反応速度は緩慢で
あり、配合量の変化に対しても反応速度に敏感に
は影響しないという性質を有していることを本発
明者らが初めて知見した。又、これらの硬化性成
分は通常の天然資源として大量にかつ安価に入手
できるというところから産業上十分に使用し得る
ものである。係る新しい硬化性成分を配合するこ
とによつて本発明は完成されたもので、即ち本発
明は(A) 水可溶性アルカリ硅酸塩を主要成分と
し、(B) 金属系発泡剤、硬化成分として(C) エン
スタタイト、ゲーレナイト、ウオラストナイト、
モンチセライト、ドロマイト、メルウイナイト及
びラルナイトから選ばれる少くとも一種の鉱物の
粉体を原料物質とし、これに(D) 水を加えて用い
ることを特徴とする発泡性を有する無機質組成物
に係るものである。
本発明においてＡ成分としては、可溶性のアル
カリ硅酸塩を用いることを必須とし、これにより
初めて所期の発泡体を収得できる。通常の無水水
ガラスカレツトの如き不溶性乃至難溶性のアルカ
リ金属硅酸塩では、上記発泡体の製造は不能であ
る。このＡ成分を構成するアルカリ成分として
は、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム、リ
ビジウム等のアルカリ金属及び第４級アンモニウ
ムを例示できる。また、Ａ成分は水可溶性である
限り、その組成やアルカリ酸化物（R2Oとして示
す）とSiO2とのモル比には本来制限されないの
であるが、上記SiO2／R2Oのモル比は1.5〜7.0と
し、特に1.8〜3.8程度とするのが望ましい。上記
Ａ成分はその１種を単独で又は２種以上を併用し
て、粉末の形態でも又水溶液の形態でも有利に用
い得るが、ペースト調整の容易性を考慮すれば、
固形分濃度を10％以上、通常10〜60％程度の水溶
液の形態で用いるのが好ましい。即ちＡ成分を上
記範囲の濃度の水溶液の形態で用いる時には、こ
れを他の(B)〜(D)成分及び必要に応じ使用される他
の成分と共に単に混合するだけで容易にペースト
状組成物の調整を行い得て、適度な流動性が得ら
れると共に硬化時の収縮率も比較的少ない。次に
本発明においてＢ成分とする金属系発泡剤として
は、各種の金属元素及び金属合金乃至金属間化合
物が使用できる。金属元素としては周期律表
Ｂ、Ａ、Ｂ、Ａ、Ｂ、Ａ、Ｂ、
Ｂ、Ｂ及び族に属するものが何れも使用で
き、その内第３〜５周期に属するものが好ましく
かかる金属元素を例示すればCa、Ba、Cr、Mn、
Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Ga、Si、Sn等が挙
げられる。本発明では又上記金属の合金や金属間
化合物（金属相互間もしくは金属と非金属との化
学的結合体）も上記金属と同様に使用でき、該合
金や金属間化合物の代表的なものを例示すれば、
Ai―Si、Al―Ti、Al―Mn、Al―Cu―Si、Al―
Cu、Zn―Sn、Zn―Ｓ、Cu―Si、Fe―Si、Si―
Ni、Co―Sb等が挙げられる上記Ｂ成分は、通常
その１種又は２種以上を約150μ以下の粉体で用
いるのが好ましい。本発明に用いられるＣ成分で
ある硬化性成分としては次のものをいう。エンス
タタイトは組成式MgO・SiO2で表わされるMgの
イノ硅酸塩、ゲーレナイトは組成式2CaO・
2SiO2・Al2O3で表わされるCaのアルミノソロ硅
酸塩、ウオラストナイトは組成式CaO・SiO2で
表わされるCaのシクロ硅酸塩、モンチセライト
は組成式CaO・MgO・SiO2で表わされるCaと
Mgのネソ硅酸塩、ドロマイトは組成式CaCO3・
MgCO3で表わされる炭酸塩、メルウオナイトは
組成式3CaO・MgO・2SiO2で表わされるCaと
Mgのネソ硅酸塩、ラルナイトは組成式2CaO・
SiO2で表わされるCaの硅酸塩で、これらは一様
にヘキ開性を有する天然鉱物であり、有効成分と
してかなりのアルカリ土類金属を含んでいるが、
化学的に合成されるものとは異なり、推定による
所では鉱物中に含有されている不純物が何らかの
形で本発明発泡作用及び硬化作用に良好な影響を
及ぼすものと思われる。これら硬化性成分はいず
れも粉末状で用いられるものであり、実際の使用
に際してはそのままもしくは予め仮焼した後に本
発明の必須原料として供され、粒度により反応速
度は若干変化し、粉体粒子が微細な程反応速度は
徐々ながら大きくなる。
本発明組成物の配合割合は、これら各成分とす
る物質の種類により一定しないが、通常Ａ成分固
形分を基準にして、その100重量部に対しＢ成分
は約３〜50重量部とし、Ｃ成分は約100〜900重量
部とする。Ｂ成分の配合比が少ないと発泡が不十
分となり、又多過ぎると発泡体中の気泡が大きく
なつて強度が低くなる。Ｃ成分が少ないと硬化反
応が反応し難く、又多過ぎると発泡が困難になる
また、本発明組成物には、必要に応じて着色用顔
料、増量材としての無機質不活性粉体あるいは繊
維状物質、軽量骨材等を加えることもでき、この
ようなものとして硅石粉、タルク、カオリン、マ
イカ、ベントナイト、アルミナ、ゼオライト、シ
リカゲル、活性炭、カーボンブラツク、亜鉛華、
石綿、岩綿、パーライト、発泡ヒル石、プラスチ
ツク発泡体粒子又は粉砕粒子等が例示できる。本
発明における無機質組成物は常温で発泡するもの
であるが工場において成形板等の成形体を得よう
とする場合には発泡硬化速度を大きくし生産効率
を上げるために加温することができる。係るペー
ストは所定の形状の型に流し込み反応せしめるわ
けであるが、その際に型に入つた組成物のペース
トを30℃から70℃、望ましくは40℃から60℃の間
の温度下に加熱することによつて反応を短時間に
行わしめ所定の成形発泡体を得ることができる。
この際に加温による水分の蒸発を急激にならしめ
ないために水溶性高沸点溶剤、例えばエチレング
リコール、グリセリン等を添加しておくこともで
きる。
本発明は上述のように、極めて容易な操作で発
泡体を得ることができ、係る組成物を用いて、軽
量成形板を得るのみならず、建物の床に流しこん
で断熱床を形成したり、又壁面に中空部を設けて
注入したり、壁面や天井面の表面に左官塗り又は
直接エアーやエアレスの吹付方法によりペースト
化したものを圧送するあるいは吹付ノズル先端で
強制混合するなどして塗着せしめることができる
他、押出成形機などを用いて発泡成形することも
でき、その用途は特に定まるところがない。かく
して得られる発泡体は組成が無機質であるため耐
火・耐熱性に優れており、特に従来からの水可溶
性アルカリ硅酸塩からの発泡体に比して圧縮強度
が大きく、しかも硬化時の収縮歪みが極めて小さ
いため、発泡硬化体にクラツクをほとんど生じな
く非常に価値がある他、浸水後の圧縮強度の低下
もすこぶる小さい。
実施例を以下説明するに当り、試験方法を列挙
する。
「試験方法」
イ 可使時間…粘度が急激に高くならず組成物が
発泡を開始する、又は粘度が急激に高くなる
までの時間。
ロ 圧縮強度…100mm×100mm×50mmの成形板を作
成したもので圧縮試験をする。
ハ 耐水性…ロ．と同じ試験片を水中に96時間浸
漬した後の表面の変化。異状がなければ−、
異状があれば＋とする。
ニ 収縮歪み…成形板で発泡硬化せしめた時の発
泡体の収縮率を％で示し、石綿スレート表面
にヘラで３mm厚に塗り、発泡硬化後のクラツ
クの発生がない時−、クラツクが発生すると
きは＋で表示する。
ホ 比重…かさ比重
ヘ 浸水強度…ハ．で試験した後に圧縮試験をす
る。
実施例 １
市販硅酸ナトリウム１号（濃度40wt％）875g、
金属アルミニウム粉末50g、ウオラストナイト粉
末600g並びにカオリンクレー200gから成る混合
物を撹拌機を用いて約３分間撹拌してペースト状
物を得たが、この組成物及び発泡硬化した後の発
泡体の性能は第１表に示すとおりであつた。又、
この組成物20倍量を用いて約20m2分吹付塗装した
ところ、約16分間で作業をし終え、この間に作業
を阻害する要因は何らなかつた。
実施例 ２
実施例１においてウオラストナイト粉体に変え
てエンスタタイト粉体を用いた他は実施例１と全
く同様にして発泡体を得、第１表に示す性能を得
た。
実施例 ３及び４
実施例１においてウオラストナイト粉体に変え
てドロマイト粉体を用い配合量をそれぞれ400g
（実施例３）及び2.5Kg（実施例４）に変えた以外
は実施例１と全く同様にして発泡体を得、第１表
に示す結果を得た。
比較例
実施例１において、ウオラストナイト粉体
600gに変えて生石灰400gを用いた他は実施例１
と全く同様にして試験を行い、第１表に示す結果
を得た。
The present invention relates to a composition having foaming properties, and more particularly to a composition that can produce a foam simply by kneading raw materials with water at room temperature or under heating.
Conventionally, many techniques for producing inorganic foams containing water-soluble alkali metal silicates as main components have already been known. (b) Add metal powder to generate gas to obtain a foam, but in both cases, water-soluble alkali silicate is used in the form of an aqueous solution, and the physical properties of the foam are In order to maintain this, it is essential to add a hardening agent, and commonly used hardening agents include acid salts of metals, cements, hydraulic substances such as plaster, oxides and hydroxides of divalent or higher metals, etc. was used. However, conventional curing agents have a sensitive curing reaction with water-soluble alkali silicates, and changes in the amount added immediately affect the reaction rate. Inevitably, the amount of the curing agent must be increased, which increases the curing speed, shortens the pot life of the composition, and makes the composition difficult to work with. Furthermore, as the reaction rate increases, the shrinkage strain inside the foam increases, resulting in the occurrence of cracks. The present invention is characterized by the use of a completely new mineral powder containing a large amount of alkaline earth metal as a curable component in place of the conventional curing agent.
Although such curing components have a curing function with water-soluble alkali silicates, the reaction rate is slow, and the reaction rate is not affected sensitively by changes in the blending amount. The present inventors discovered for the first time that In addition, these curable components can be used industrially as they are available in large quantities and at low cost as common natural resources. The present invention was completed by blending such new curable components, that is, the present invention contains (A) a water-soluble alkali silicate as a main component, and (B) a metal foaming agent as a curing component. (C) enstatite, gehlenite, wollastonite,
This relates to an inorganic composition with foaming properties characterized in that the raw material is a powder of at least one mineral selected from monticerite, dolomite, melwinite, and larunite, and (D) water is added thereto. be. In the present invention, it is essential to use a soluble alkali silicate as component A, and only then can the desired foam be obtained. The above-mentioned foam cannot be produced using insoluble or sparingly soluble alkali metal silicates such as ordinary anhydrous glass cullet. Examples of the alkali component constituting component A include alkali metals such as lithium, sodium, potassium, and ribidium, and quaternary ammonium. In addition, as long as component A is water-soluble, there are no inherent limitations on its composition or the molar ratio of alkali oxide (indicated as R 2 O) to SiO 2 , but the above molar ratio of SiO 2 /R 2 O is preferably between 1.5 and 7.0, particularly between 1.8 and 3.8. The above component A can be advantageously used alone or in combination of two or more in the form of a powder or an aqueous solution, but considering the ease of paste preparation,
It is preferable to use it in the form of an aqueous solution with a solid content concentration of 10% or more, usually about 10 to 60%. That is, when component A is used in the form of an aqueous solution with a concentration within the above range, a paste composition can be easily prepared by simply mixing it with the other components (B) to (D) and other components used as necessary. can be adjusted, appropriate fluidity can be obtained, and the shrinkage rate during curing is also relatively small. Next, various metal elements, metal alloys, and intermetallic compounds can be used as the metallic foaming agent as component B in the present invention. Metal elements include periodic table B, A, B, A, B, A, B,
Any metal element belonging to the group B, B or group can be used, and among them, those belonging to the 3rd to 5th period are preferable. Examples of such metal elements include Ca, Ba, Cr, Mn,
Examples include Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ga, Si, Sn, etc. In the present invention, alloys and intermetallic compounds (chemical combinations of metals or metals and non-metals) of the above metals can also be used in the same way as the above metals, and representative examples of such alloys and intermetallic compounds are shown below. if,
Ai―Si, Al―Ti, Al―Mn, Al―Cu―Si, Al―
Cu, Zn-Sn, Zn-S, Cu-Si, Fe-Si, Si-
It is usually preferable to use one or more of the above B components, which include Ni, Co--Sb, etc., in the form of a powder of about 150 μm or less. The curable component, which is component C, used in the present invention is as follows. Enstatite is a Mg inosilicate with the composition formula MgO・SiO 2 , and gehlenite has the composition formula 2CaO・
2SiO 2・Al 2 O 3 is an aluminothosilicate of Ca, wollastonite is a Ca cyclosilicate with the composition formula CaO ・SiO 2 , and monticellite is a CaO cyclosilicate with the composition formula CaO ・ MgO ・ SiO 2 Ca and
Mg nesosilicate, dolomite has the composition formula CaCO 3 .
Carbonate represented by MgCO 3 and merwonite are Ca and meruonite represented by the composition formula 3CaO・MgO・2SiO 2.
Mg nesosilicate, Larnite has the composition formula 2CaO・
Silicates of Ca, represented by SiO 2 , are naturally occurring minerals that are uniformly cleavable and contain significant amounts of alkaline earth metals as active ingredients;
Unlike those that are chemically synthesized, it is presumed that the impurities contained in the minerals somehow positively influence the foaming and curing action of the present invention. All of these curable components are used in powder form, and in actual use, they are provided as essential raw materials for the present invention either as they are or after being pre-calcined.The reaction rate varies slightly depending on the particle size, and the powder particles The finer the particles, the faster the reaction rate becomes. The blending ratio of the composition of the present invention varies depending on the types of substances used as each of these components, but usually, based on the solid content of component A, component B is about 3 to 50 parts by weight per 100 parts by weight, and component B is about 3 to 50 parts by weight. The ingredients should be approximately 100 to 900 parts by weight. If the blending ratio of component B is too low, foaming will be insufficient, and if it is too high, the bubbles in the foam will become large and the strength will decrease. If the C component is too small, the curing reaction will be difficult to react, and if it is too large, foaming will be difficult. Substances, lightweight aggregates, etc. can also be added, such as silica powder, talc, kaolin, mica, bentonite, alumina, zeolite, silica gel, activated carbon, carbon black, zinc white,
Examples include asbestos, rock wool, perlite, foamed vermiculite, plastic foam particles, and pulverized particles. The inorganic composition of the present invention foams at room temperature, but when it is intended to produce a molded object such as a molded plate in a factory, it can be heated to increase the foam curing speed and increase production efficiency. Such a paste is poured into a mold of a predetermined shape and allowed to react; at this time, the paste of the composition in the mold is heated to a temperature between 30°C and 70°C, preferably between 40°C and 60°C. By doing so, the reaction can be carried out in a short time and a predetermined molded foam can be obtained.
At this time, a water-soluble high boiling point solvent such as ethylene glycol, glycerin, etc. may be added in order to prevent rapid evaporation of water due to heating. As described above, the present invention allows a foam to be obtained through an extremely easy operation, and by using such a composition, not only can lightweight molded plates be obtained, but also the composition can be poured into the floor of a building to form a heat insulating floor. In addition, it can be applied by making a hollow part in the wall and injecting it, or by plastering the surface of the wall or ceiling, or by pumping a paste made by direct air or airless spraying, or by force-mixing it at the tip of a spray nozzle. In addition to being able to be dressed, it can also be foam-molded using an extrusion molding machine, and its uses are not particularly determined. The foam thus obtained has an inorganic composition, so it has excellent fire and heat resistance.In particular, it has higher compressive strength than conventional foams made from water-soluble alkali silicates, and has less shrinkage distortion when cured. Because of its extremely small amount, it hardly causes any cracks in the cured foam, making it extremely valuable, and the decrease in compressive strength after immersion in water is also extremely small. In describing the examples below, test methods will be listed. "Test method" (a) Pot life: The time until the viscosity does not suddenly increase and the composition starts foaming, or until the viscosity suddenly increases. (b) Compressive strength: Perform a compression test using a molded plate of 100 mm x 100 mm x 50 mm. C. Water resistance...B. Surface changes after immersing the same specimen in water for 96 hours. If there is no abnormality,
If there is any abnormality, mark it as +. D. Shrinkage strain...The shrinkage rate of the foam when it is foamed and cured on a molded plate is shown in %. When it is applied to the asbestos slate surface with a spatula to a thickness of 3 mm and no cracks occur after the foam is cured - cracks will occur. The time is displayed as +. E. Specific gravity... Bulk specific gravity. Water immersion strength... C. After the test is performed, a compression test is performed. Example 1 Commercially available sodium silicate No. 1 (concentration 40 wt%) 875 g,
A paste-like product was obtained by stirring a mixture of 50 g of metal aluminum powder, 600 g of wollastonite powder, and 200 g of kaolin clay using a stirrer for about 3 minutes, but the performance of this composition and the foam after foaming and curing was were as shown in Table 1. or,
When spray painting about 20 m for 2 minutes using 20 times the amount of this composition, the work was completed in about 16 minutes, and there were no factors that hindered the work during this time. Example 2 A foam was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that enstatite powder was used instead of wollastonite powder in Example 1, and the performance shown in Table 1 was obtained. Examples 3 and 4 In Example 1, dolomite powder was used instead of wollastonite powder, and the blended amount was 400 g each.
(Example 3) and 2.5 kg (Example 4) Except that the weight was changed to 2.5 kg, foams were obtained in exactly the same manner as in Example 1, and the results shown in Table 1 were obtained. Comparative Example In Example 1, wollastonite powder
Example 1 except that 400g of quicklime was used instead of 600g.
The test was carried out in exactly the same manner as above, and the results shown in Table 1 were obtained.
【表】【table】
【表】【table】