【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、断熱材、過材、吸音材等の水ガラ
ス系発泡材を均一な発泡で成形し得る無機質を主
体とした発泡材用組成物に関する。
近年、水ガラス系発泡材は、家屋、冷蔵庫、タ
ンク、乗物等に断熱材又は吸音材等として使用さ
れ、又各種製造工業製品の製造過程の過材、脱
臭材など、或は廃水、汚染空気の清浄用のフイル
ター等として使用されているが、その発泡材は、
その発泡材のスラリー状組成物を、予め所定形状
に成形したり、或は直接、防音や断熱を必要とす
る壁間に注入充填する等によりその場で成形され
るのが一般であるが、その発泡材用組成物として
下記の性状を具備することがその水ガラス発泡材
の製造に要求される。
(イ) 微細な均一な発泡
(ロ) 耐水性
(ハ) 強度が水きく耐久性
(ニ) 常温硬化型
然し乍ら、従来の此種水ガラス系発泡材用組成
物には、上記の全ての条件を満足するものがな
い。
即ち、従来の此種組成物は、加熱発泡型がある
が、均一な発泡が得られず、不経済であり又使用
に不便をもたらす。常温硬化型即ち未加熱型のも
のには、セメント、けい弗化ソーダ等の硬化剤と
アルミ粉などの発泡材を使用するものがあるが、
これは発泡が不均一で、強度が弱く、耐水性が悪
い。そのため、これら欠点を改良する目的で、発
泡安定剤として各種の天然又は合成有機高分子
物、増強のため熱可塑性樹脂を添加するものがあ
るが、アルカリのため有機高分子物や熱可塑性樹
脂が凝固、分離し均一な発泡を阻害し、均一性の
向上に一定の限界があつた。又常温で短時間に発
泡させるためにアルカリ性を強くすると上記の不
都合が益々助長される欠点がある。而してこれに
よつて生成した水ガラス系発泡材は、断熱、吸
音、過等の性能が不均一になり、所要の目的に
適しない不良品をもたらす。
本発明はかゝる欠点をもたらす安定剤を使用せ
ずに、微細且つ均一な発泡セルをもち、且つ強
度、耐水性をもち、膜状の肉薄のものから、ボー
ド状の肉厚のものまで任意の厚さをもつ良好な水
ガラス系発泡材をもたらすその組成物を提供する
もので、下記組成から成ることを特徴とする無機
質を主体とした水ガラス系発泡材用組成物。
水ガラス 35〜50重量％
水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム
0.5〜３ 〃
水 10〜30 〃
セメント 10〜30 〃
酸化カルシウム 0.5〜３ 〃
アルミ粉 0.5〜５ 〃
充填材 10〜30 〃
グリセリン ２〜６ 〃
即ち、本発明の上記組成物は、上記の各成分と
その配合量とに特徴を有し、特に下記の比較例で
明らかなように、特に上記特定量のグリセリンが
微細且つ均一な発泡をもたらし上記した条件を満
足する水ガラス系発泡材をもたらすに重要な役を
果すことを長期種々の研究の結果確認された。
次に本発明を詳述する。
水ガラスは、発泡材組成のバインダーであり、
オルトけい酸ナトリウム、メタけい酸ナトリウ
ム、JIS1号〜４号、特１号〜特２号けい酸ナトリ
ウム等の任意のものが使用できるが、特にJIS3号
けい酸ナトリウムが最適である。その使用量は、
35〜50％の範囲であり、50％を超えると、発泡が
不均一となり、35％以下では強度が弱くなる。
水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムは、水ガ
ラスのPHは13.0〜13.5が好ましく、このPHの範囲
で、アルミ粉と良好な状態で反応し且つ短時間に
発泡し発泡セル膜を形成するのに好適であり、そ
の使用量は0.5〜３％である。
水の添加量は、10〜30％である。アルミ粉がア
ルカリと反応して水素ガスを発生し、微細な均一
発泡を得るためには、スラリー状組成物の粘度を
100〜800CPS（25℃）に調整することが最適であ
り、上記の添加量でその目的を達成する。
セメントは、ポルトランドセメント、早強セメ
ント、アルミナセメント、高炉セメント、シリカ
セメントなど所望のセメントを使用できるが、そ
の添加量は10〜30％とし、これにより、発泡材の
常温硬化、強度、耐水性が向上する。30％以上で
は、カサ比重の比較的軽い微細な均一発泡が得ら
れず、10％以下では、かゝる効果が得られない。
酸化カルシウムは、0.5〜３％の範囲を添加する
ことにより発熱により温度が上昇し、硬化を促進
するに役立つ。粒径は200〜300メツシユの粉体が
一般に用いる。
アルミ粉は、通常200〜300メツシユのものを用
い、アルカリと反応し水素ガスを発生し、いわゆ
る発泡剤であるが、５％以上の添加は、水素ガス
の発生量が多すぎ、微細均一な発泡が得られず、
１方0.5％以下では実質上効果がない。
充填材は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム、けい石粉、タルク、パ
ーライト、シラス、アイカ、けいそう土、活性炭
などの微粉体、及びアスベスト、岩綿、パルプ、
ガラス繊維、合成繊維などの無機又は有機質の繊
維を用い、発泡材の強度を大にし、経時変化を少
くし、又断熱、過、吸着、結露防止など用途に
より適宜選択使用され、その添加量は10〜30％の
範囲である。
グリセリンは、これを他の前記組成物に添加
し、粘稠で滑らかな流動性により安定した均一な
微細発泡のスラリー状物を生成せしめる。特にグ
リセリンは、強アルカリに対して抵抗性が強く、
合成樹脂、でんぷん等の有機高分子物のように強
アルカリによつて凝固、分離することがなく、水
ガラスとの相溶性及びその他の組成成分との親和
性よく、良く均一になじみ有利である。又アルミ
粉により発生する水素ガスを微細発泡セルとし
て、安定に分散保持し、且つ水ガラスをバインダ
ーとした発泡セル膜をひき締め、靭性と機械的強
度の向上した発泡材の膜又はシート、ボードなど
を生成するに役立つ。然し乍らその添加量は、下
記実験側から明らかなように、２〜６％の範囲で
なければならない。
上記の各組成成分を夫々上記特定の配合量で混
合し、そのスラリー状組成物とするときは、何等
加熱することなく、即ち、常温硬化型で、その
まゝ所定の成形枠や、構造物の所定形状の壁間の
スペース内に充填するときは、約３時間前後で硬
化し、均一に微細発泡セルが分散する連続発泡材
が得られる。この発泡材のカサ比重は、約0.5前
後で、無機質発泡材としては、比較的に軽く且つ
耐水性にすぐれている。又その曲げ強度も４〜
5.5Kg／cm2と大きく、耐久性である特徴を有する。
このように、注入用、成型用、冷凍室の断熱材保
温用、壁材及び天井材の結露防止用、過材、油
分などの吸着材等に好適である。
次に本発明の実施例を説明する。
実施例 １
下記表１に示す配合物から成り充分に混合した
スラリー状組成物を、成型粋に注入充填し、発泡
硬化せしめた。混合後50分で発泡を開始し３時間
で硬化した。その発泡材の特性は表２に示すよう
に、その強度、耐水性は良好で、その発泡状態
は、均一、微細で良好であつた。
実施例 ２
表１に示す配合物から成り、充分に混合したス
ラリー状組成物を、成型粋に注入充填し、発泡硬
化せしめた。混合後60分で発泡を開始し、３時間
で硬化した。強度は、グリセリンを実施例１の場
合より増量した結果、実施例１の成型発泡材より
強度が増大し、又耐水性も良好であつた。発泡状
態は均一、微細であり良好であつた。
比較例 １
表１に示すように、グリセリンを用いない以外
は、実施例１、２と同じ配合物から成り、充分に
混合したスラリー状組成物を成型粋に注入充填
し、発泡硬化せしめた。その硬化時間は、５時間
でやゝおそかつた。その発泡材は、その折り曲げ
強度が弱く、又その発泡状態は不均一で且つ粗大
な発泡が混在して居り不良であつた。
比較例 ２
表１に示すように、グリセリンを6.5％配合し
た場合の配合物から成るスラリー状組成物を同様
に発泡硬化したもので、気泡が少なく、かさ比重
が1.1もあり良好な発泡材が得られなかつた。
比較例 ３
表１に示すように、グリセリンに代えて酢酸ビ
ニル樹脂を配合した場合の配合物から成るスラリ
ー状組成物を同様に発泡硬化したもので、気泡が
少なく不均一で、かさ比重が1.2もあり良好な発
泡材が得られなかつた。
尚、上記の実施例で、水ガラスとしては、JIS3
号けい酸ナトリウムを使用した。又、性状試験に
おいて、耐水性は、24時間浸水後の折り曲げ強度
で示している。
The present invention relates to an inorganic-based foam composition capable of uniformly foaming water glass foam materials such as heat insulating materials, overfill materials, and sound absorbing materials. In recent years, water glass foam materials have been used as heat insulating or sound absorbing materials in houses, refrigerators, tanks, vehicles, etc., and as overfill materials and deodorizing materials in the manufacturing process of various manufactured industrial products, or as wastewater and polluted air. The foam material is used as a cleaning filter, etc.
Generally, the slurry composition of the foam material is molded into a predetermined shape in advance, or it is directly molded on the spot by injecting and filling between walls that require soundproofing or heat insulation. The composition for the foam material is required to have the following properties in order to produce the water glass foam material. (a) Fine and uniform foaming (b) Water resistance (c) Durability with high strength (d) Room temperature curing type However, conventional compositions for this type of water glass-based foam material do not meet all of the above conditions. There is nothing that satisfies me. That is, conventional compositions of this kind are of the heat-foaming type, but uniform foaming cannot be obtained, making them uneconomical and inconvenient to use. Room-temperature curing type, that is, non-heated type, uses hardening agents such as cement and soda silicofluoride, and foaming materials such as aluminum powder.
It has uneven foaming, low strength, and poor water resistance. Therefore, in order to improve these drawbacks, various natural or synthetic organic polymers are added as foaming stabilizers, and thermoplastic resins are added for reinforcement. Coagulation and separation hindered uniform foaming, and there was a certain limit to the improvement of uniformity. Furthermore, if the alkalinity is increased in order to foam at room temperature in a short period of time, the above-mentioned disadvantages will be further exacerbated. The water glass foam material thus produced has non-uniform properties such as heat insulation, sound absorption, and heat absorption, resulting in defective products that are not suitable for the desired purpose. The present invention does not use stabilizers that cause such drawbacks, but has fine and uniform foam cells, strength, and water resistance, and can be used in a wide range of applications from thin film-like products to thick board-like products. A composition for a water glass foam material mainly composed of an inorganic material, which provides a composition that yields a good water glass foam material having an arbitrary thickness, and is characterized by comprising the following composition. Water glass 35-50% by weight Sodium hydroxide or potassium hydroxide
0.5 to 3 Water 10 to 30 Cement 10 to 30 Calcium oxide 0.5 to 3 Aluminum powder 0.5 to 5 Filler 10 to 30 Glycerin 2 to 6 In other words, the composition of the present invention contains each of the above components. The ingredients and their blending amounts are characteristic, and as is clear from the comparative example below, the specific amount of glycerin in particular produces fine and uniform foaming, resulting in a water glass foam material that satisfies the above conditions. It has been confirmed as a result of various long-term research that it plays an important role. Next, the present invention will be explained in detail. Water glass is a binder for foam compositions,
Any sodium silicate, such as sodium orthosilicate, sodium metasilicate, JIS No. 1 to No. 4, special No. 1 to Special No. 2 sodium silicate, can be used, but JIS No. 3 sodium silicate is particularly suitable. Its usage is
It ranges from 35 to 50%; if it exceeds 50%, foaming becomes uneven, and if it is less than 35%, the strength becomes weak. The pH of water glass for sodium hydroxide or potassium hydroxide is preferably 13.0 to 13.5. Within this pH range, sodium hydroxide or potassium hydroxide is suitable for reacting well with aluminum powder and foaming in a short time to form a foamed cell membrane. The amount used is 0.5 to 3%. The amount of water added is 10-30%. Aluminum powder reacts with alkali to generate hydrogen gas, and in order to obtain fine, uniform foam, the viscosity of the slurry composition must be adjusted.
It is optimal to adjust to 100-800 CPS (25℃), and the above addition amount will achieve the purpose. Any desired cement can be used as the cement, such as Portland cement, early strength cement, alumina cement, blast furnace cement, and silica cement, but the amount added should be 10 to 30%, which improves the room temperature hardening, strength, and water resistance of the foam material. will improve. If it is more than 30%, fine uniform foaming with a relatively light bulk specific gravity cannot be obtained, and if it is less than 10%, such an effect cannot be obtained.
When calcium oxide is added in an amount of 0.5 to 3%, the temperature increases due to heat generation, which helps to promote curing. Powder with a particle size of 200 to 300 mesh is generally used. Aluminum powder is usually used with a mesh size of 200 to 300, and reacts with alkali to generate hydrogen gas, making it a so-called foaming agent. However, if it is added in an amount of 5% or more, the amount of hydrogen gas generated is too large, resulting in fine and uniform particles. Foaming cannot be obtained,
On the other hand, if it is less than 0.5%, it has virtually no effect. Filling materials include fine powders such as calcium carbonate, magnesium carbonate, magnesium hydroxide, silica powder, talc, perlite, shirasu, aica, diatomaceous earth, and activated carbon, as well as asbestos, rock wool, pulp,
Inorganic or organic fibers such as glass fibers and synthetic fibers are used to increase the strength of the foam material and reduce its deterioration over time, and are selected as appropriate depending on the application, such as insulation, insulation, adsorption, and prevention of dew condensation. It ranges from 10 to 30%. Glycerin is added to the other compositions to produce a stable, uniform, microfoamed slurry with a viscous, smooth flowability. Glycerin is particularly resistant to strong alkalis.
Unlike synthetic resins and organic polymers such as starch, it does not coagulate or separate when exposed to strong alkalis, and has good compatibility with water glass and affinity with other composition components, and is advantageous because it blends in well and uniformly. . In addition, the hydrogen gas generated by aluminum powder is stably dispersed and maintained in the form of fine foam cells, and the foam cell membrane with water glass as a binder is tightened, resulting in foam membranes, sheets, and boards with improved toughness and mechanical strength. Useful for generating etc. However, the amount added must be in the range of 2 to 6%, as is clear from the experiments below. When the above-mentioned composition components are mixed in the above-mentioned specific amounts to form a slurry-like composition, it can be cured at room temperature without any heating, and can be used as it is in a predetermined molding frame or structure. When filled into a space between walls of a predetermined shape, it hardens in about 3 hours, and an open foam material in which fine foam cells are uniformly dispersed is obtained. The bulk specific gravity of this foamed material is around 0.5, making it relatively light and highly water resistant for an inorganic foamed material. Also, its bending strength is 4~
It is large at 5.5Kg/cm 2 and has the characteristics of durability.
As described above, it is suitable for injection, molding, insulation for freezer compartments, prevention of dew condensation on wall and ceiling materials, overfill material, adsorbent for oil, etc. Next, embodiments of the present invention will be described. Example 1 A thoroughly mixed slurry composition consisting of the formulations shown in Table 1 below was injected into a mold and cured by foaming. Foaming started 50 minutes after mixing and hardened in 3 hours. As shown in Table 2, the foamed material had good strength and water resistance, and the foamed state was uniform and fine. Example 2 A thoroughly mixed slurry composition consisting of the formulation shown in Table 1 was injected and filled into a mold, followed by foaming and hardening. Foaming started 60 minutes after mixing and hardened in 3 hours. As for the strength, as a result of increasing the amount of glycerin compared to the case of Example 1, the strength was higher than that of the molded foam material of Example 1, and the water resistance was also good. The foaming condition was uniform, fine, and good. Comparative Example 1 As shown in Table 1, the same formulation as in Examples 1 and 2 was used except that glycerin was not used, and a thoroughly mixed slurry composition was injected into a mold and cured by foaming. The curing time was rather slow at 5 hours. The foam material had poor bending strength, was non-uniform, and contained coarse foam. Comparative Example 2 As shown in Table 1, a slurry composition containing 6.5% glycerin was similarly foamed and cured, and a good foamed material with few bubbles and a bulk specific gravity of 1.1 was obtained. I couldn't get it. Comparative Example 3 As shown in Table 1, a slurry composition consisting of a blend of vinyl acetate resin instead of glycerin was foamed and cured in the same manner, with few bubbles, non-uniformity, and a bulk specific gravity of 1.2. Therefore, a good foam material could not be obtained. In addition, in the above example, the water glass is JIS3
No. sodium silicate was used. In addition, in the property test, water resistance is indicated by the bending strength after being immersed in water for 24 hours.
【表】【table】
【表】
このように本発明によるときは、水ガラス、水
酸化ナトリウム、水、セメント、酸化カルシウ
ム、アルミ粉、充填材及びグリセリン夫々上記特
定の量配合した水ガラス系発泡材用組成物とした
ので、従来の此種組成物のように、合成樹脂等の
凝固沈殿なく、均一且つ微細発泡が安定良好にな
し得られ、強靭且つ耐水性、耐久性の増大した微
細な発泡孔が均一に存する良好な発泡材が常温硬
化成形し得られ、従つて注入用、成型用、冷凍室
の断熱材、保温用、壁材及び天井材の結露防止
用、過材、油分などの吸着材等に好適に使用す
ることができる等の効果を有する。[Table] According to the present invention, a composition for a water glass-based foaming material is prepared, which contains water glass, sodium hydroxide, water, cement, calcium oxide, aluminum powder, filler, and glycerin in the above-mentioned specific amounts. Therefore, unlike conventional compositions of this type, uniform and fine foaming can be achieved stably without coagulation and precipitation of synthetic resins, etc., and fine foaming pores are uniformly present with increased toughness, water resistance, and durability. A good foam material can be cured at room temperature and is therefore suitable for injection, molding, insulation of freezer compartments, heat retention, prevention of condensation on wall and ceiling materials, overfill material, adsorbent for oil, etc. It has such effects that it can be used for