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JP7576859B2 - 断熱材料およびその製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、断熱材料、特に水ガラスを含有する透過性耐火性断熱材料、およびその製造方法に関する。
現在の技術から、様々な種類の建築物を断熱するための断熱材料を使用することが知られている。
水平面の断熱には、ＰＵＲ発泡体製の近代的な吹付け断熱材のほか、ポリスチレンパネルが使用されている。この発泡体の欠点は、耐火性が低く、エージングが速いことである。
水平面と垂直面を断熱する別の公知の方法は、ミネラルウール断熱材である。ミネラルウールはより高い耐火性を有するが、吸収性である。そのため、その断熱特性を失い、その中にカビが発生する。
チェコ特許出願ＣＺ ＰＶ２０１７－１２７から、構造物に使用する防音及び断熱材が知られている。これは、３００ｋｇ／ｍ３未満の比体積質量を有する５～７６重量％のバルク断熱材料と、９～３６重量％の０．００１～１ｍｍブリックダストフラクションと、６～３０重量％の水ガラスと、７～３０重量％の水と、最大５重量％までの洗剤とを含む気硬性混合物のスラリからなる。この材料の欠点は、断熱特性が低く、引火性が高く、凝集性が低いことである。
チェコ実用新案ＣＺ ３１０９５からは、透過性耐火性軽量ポリスチレン断熱システム用の混合物が知られている。この混合物は、１０重量％の直径３～６ｍｍの発泡ポリスチレンビーズと、８８重量％のケイ酸ナトリウム水ガラスと、１重量％のカーボンブラックと、１重量％の水ガラス安定剤－親水性アルコキシアルキル－アンモニウム塩とを含有する。この混合物の欠点は、カーボンブラックがボールの表面上において保護材となっておらず、断熱材料中に自由に分散されていることであり、これは、断熱材料のより高い熱伝導率および低い熱安定性を引き起こし、従って、耐火特性を制限し、ＵＶ照射に対する抵抗をより低くし、従って、非常に速く劣化する。
チェコ共和国特許出願明細書第ＣＺ ＰＶ２０１７－１２７号公報 チェコ共和国実用新案第ＣＺ ３１０９５号公報
上記の現在の技術から、現在の技術の主な欠点は、既知の材料の断熱特性がより低いことと、その劣化速度がより速いことであることは明らかである。
本発明の目的は高い耐火性を有すると同時に、可撓性および柔軟性を有し、また劣化耐性がある、軽量断熱材料の構造物である。
上述の欠点は大幅に排除され、本発明の目的は第１の変形例によれば、断熱材料、特に水ガラスを含有する透過性耐火性断熱材料によって達成され、本発明によれば材料は、２～４０重量％のプラスチックボールと、５５～９５．０重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、２～６重量％の水酸化アルミニウムと、０．１～０．５重量％の水ガラス安定剤とを含有する硬化性混合物からなることを特徴とする。
有利な見解において、プラスチックボールは中空プラスチックボールである。
この断熱材料の利点は耐火特性が著しく改善されるとともに、熱安定性が著しく高く、紫外線照射に対する耐性が高く、劣化の程度が著しく低いことである。利点はまた、非常に良好な透過性である。難燃性を改善するために、混合物は水酸化アルミニウムを含有する。
有利にはプラスチックボールが１～５０ｍｍの直径を有するが、最も有利にはポリプロピレンで作られていることである。他の有利な変形例では、プラスチックボール材料がポリエチレン、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、アミノプラストまたはテフロン（登録商標）であってもよい。その利点は、最適な配置に関して材料の構造を最適化する可能性である。
プラスチックボールの表面がカーボンブラックを備え、純粋なカーボンブラックが全重量の０．０２５～０．２５重量％を構成するならば、非常に有利である。このように提供されるカーボンブラックは、放射線透過率を減少させ、熱伝導率を増加させないという利点がある。さらなる利点はカーボンブラックが難燃剤として作用し、プラスチックの難燃性を減衰させることである。
水ガラス安定剤が親水性アルコキシアルキルーアンモニウム塩であることも有利である。
この場合、ケイ酸ナトリウム水溶液が１３７０～１４００ｋｇ／ｍ３の範囲の密度を有し、ＳｉＯ２とＮａ２Ｏのモル比が３．２～３．４の範囲であることが非常に有利である。酸化ナトリウムに対するシリカのモル質量比ならびに関連する溶液密度および溶液濃度は、ポリマー混合物としての水ガラスのレオロジー特性、電解質における電気的特性、圧縮性および接着強度、さらには硬度、強度などに有意な影響を及ぼす。上述のパラメータの利点は、得られる断熱材料が硬化後に部分的に可撓性と柔軟性とをそなえることである。
断熱材料はさらに有利には硬化剤を含み、硬化剤は、グリセロールモノアセテート～トリアセテートまたはこれらの化合物であってもよい。
上記の欠点は大幅に取り除かれ、本発明の目的は、断熱材料を製造する方法、特に、水ガラスおよびプラスチックボールを含有する透過性耐火性断熱材料を製造する方法によって達成される。本発明によれば方法はまず、プラスチックボールを、それらの表面全体がコーティングされるようにカーボンブラック水溶液と混合し、次いで、水酸化アルミニウムを添加し全体を混合して断熱混合物を形成し、次いで、水ガラス安定剤をケイ酸ナトリウム水溶液に添加し、次いで、水ガラス硬化剤を溶液に混合することを特徴とする。この溶液を１～１０分間攪拌してバインダー溶液を形成した後、絶えず攪拌しながらバインダー溶液中に断熱混合物を注ぎ込み、全体を混合した後、得られた混合物を適用部位上に注ぐ。その利点は、断熱パネルや建具などの固形製品の両方を生産することが可能で、その液状の状態でも断熱材料を塗布できることである。
得られた化合物を型である適用部位に注ぎ、さらに、得られた化合物から、所望の比率の断熱化合物およびバインダー溶液を生成するように、プレスの手段によって、十分な量のバインダー溶液を押し出すことが有利である。この利点は、正確なパラメータを有する製品を容易に製造することが可能であることである。
得られた混合物を硬化するまで最終的に放置することも有利である。その利点は得られた断熱材が断熱空間の形状パラメータに関して正確に作成できることである。硬化長さを規制できるという事実のために、断熱材料は所望の形状に正確に成形できるという事実がある。
本発明による断熱材料およびその製造方法の主たる利点は、これまで使用されてきた断熱材料と同等の断熱特性を有することであり、一方で、既存の材料とは異なり、不燃性、蒸気透過性、雨水および湿気に対する耐性、抗真菌性、強靭性、可撓性、紫外線放射のような外部影響に対する耐性を有することである。別の利点は、塗布の単純な方法である。断熱材料から被覆板と建具の両方を作成することができ、延伸、鋳造、スプレーにより液体混合物として容易に塗布できる。したがって断熱材料は、床および天井、水平でわずかに傾斜した屋根に適しており、ミネラルウール、ポリスチレンコンクリートまたはポリウレタンフォームに取って代わる。ミネラルウールやポリスチレンボードによる断熱材とは異なり、手の届きにくい場所や表面の凹凸のあるエッジにうまく適用されている。それは、通常屋根上にある台形及び折り畳まれたシート、エターニット又はアスファルトを含む種々の基材に対する良好な接着性を有する。同時に、断熱材料は十分に強く、歩行可能でもありうる。既存の材料よりも優れた本発明による断熱材料の大きな利点は、ボードと液体混合物とを組み合わせることができることでもある。従来のポリスチレンボードの固着に付随する問題の一つは、ボードとダボ周辺の穴との間の接合部の充填である。これらの間隙および開口部を液体状の断熱材料で充填する可能性のおかげで、熱の逃げ場のない均一な表面が非常に簡単かつ迅速に作成される。大きな利点はまた、液体混合物の形態の半仕上げ断熱材料が産業、例えば、家電製品、電気技術、自動車などの断熱ライニングとして適用できることである。
実施例１
透過性耐火性断熱材料は、直径５～１０ｍｍのポリプロピレンボールである１２重量％の中空プラスチックボールと、８１．０重量％のケイ酸ナトリウム水溶液とを含有する気硬性化合物からなる。
中空プラスチックボールの表面にはカーボンブラックが設けられ、カーボンブラックは全重量の０．４重量％を構成する。
あるいは、中空プラスチックビーズの材料がポリエチレン、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、アミノプラストまたはテフロン（登録商標）であってもよい。
水ガラス安定剤は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（２－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミンの９８％水溶液の形態の親水性アルコキシアルキルーアンモニウム塩である。
ケイ酸ナトリウム水溶液の密度は１３９０ｋｇ／ｍ３の範囲内であり、Ｎａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比は３．３である。
水ガラス硬化剤は、透明な水ガラスに対して２．８重量％の濃度を有する、体積比７：３の純粋なグリセロールジアセテート／トリアセテートの化合物である。
この断熱材料の製造方法によれば、まず、２５重量％のカーボンブラック濃度の水溶液に中空プラスチックボールを混合し、その全体表面をカーボンブラックで被覆した後、水酸化アルミニウムを添加し、全体を混合して断熱化合物を形成し、次に、ケイ酸ナトリウムの水溶液に水ガラス安定剤を添加し、この溶液に水ガラス硬化剤を添加し、この溶液を５分間混合してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱混合物をバインダー溶液に絶えず撹拌しながら添加し、全体を混合し、得られた混合物をシリコーン型である適用部位に注ぎ、さらに、得られた混合物から、断熱混合物とバインダー溶液との所望の比率が得られるように、プレスの手段によってこのような量のバインダー溶液を押し出す。
最後に、得られた混合物は、硬化するまで静置される。得られる製品は断熱ボード、またはＯＳＢボード上に、より正確には２つのＯＳＢボード間に配置された断熱層である。
実施例２
透過性耐火性断熱材料は、直径１～５ｍｍのポリプロピレン球である２重量％の中空プラスチックボールと、９５．０重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、２重量％の水酸化アルミニウムと、０．１重量％の水ガラス安定剤と、０．８重量％の硬化剤とを含有する気硬性化合物からなる。
中空プラスチックボールの表面にはカーボンブラックが設けられ、カーボンブラックは全重量の０．１重量％である。
あるいは、中空プラスチックボールの材料がポリエチレン、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、アミノプラストまたはテフロン（登録商標）であってもよい。
水ガラス安定剤は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（２－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミンの９８％水溶液の形態の親水性アルコキシアルキルーアンモニウム塩である。
密度が１３７０ｋｇ／ｍ３の範囲内であり、Ｎａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が３．２の範囲内であるケイ酸ナトリウム水溶液。
水ガラス硬化剤は、透明な水ガラスに対して０．８重量％の濃度を有する、体積比７：３の純粋なグリセロールジアセテート／トリアセテートの化合物である。
この断熱材料の製造方法によれば、まず、カーボンブラック濃度２５重量％の水溶液に中空プラスチックボールを混合し、その全体表面をカーボンブラックで被覆した後、水酸化アルミニウムを添加し、全体を混合して断熱混合物を形成し、次に、ケイ酸ナトリウム水溶液に水ガラス安定剤を添加し、この溶液に水ガラス硬化剤を添加し、この溶液を１分間混合してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱混合物をバインダー溶液に絶えず撹拌しながら添加し、全体を混合し、得られた混合物を平坦な分割屋根裏空間に注ぎ、広げ、表面処理し、静置して硬化させる。
実施例３
透過性耐火性断熱材料は、３９重量％の直径１０～５０ｍｍの中空プラスチックボールと、５５重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、２．５重量％の水酸化アルミニウムと、０．５重量％の水ガラス安定剤と、２重量％の硬化剤とを含有する気硬性化合物からなる。
中空プラスチックボールの材料はポリプロピレンである。
あるいは、中空プラスチックビーズの材料がポリエチレン、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、アミノプラストまたはテフロン（登録商標）であってもよい。
中空プラスチックボールの表面にはカーボンブラックが設けられ、カーボンブラックは全重量の１重量％を構成する。
水ガラス安定剤は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（２－ヒドロキシプロピル）エチレンジアミンの９８％水溶液の形態の親水性アルコキシアルキルーアンモニウム塩である。
密度が１４００ｋｇ／ｍ３の範囲内であり、Ｎａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が３．４の範囲内であるケイ酸ナトリウム水溶液。
水ガラス硬化剤は、透明な水ガラスに対して４．５重量％の濃度を有する、体積比７：３の純粋なグリセロールジアセテート／トリアセテートの化合物である。
この断熱材料の製造方法によれば、まず、カーボンブラック濃度２５重量％の水溶液に中空プラスチックボールを混合し、その全体表面をカーボンブラックで被覆した後、水酸化アルミニウムを添加し、全体を混合して断熱混合物を形成し、次に、ケイ酸ナトリウム水溶液に水ガラス安定剤を添加し、この溶液に水ガラス硬化剤を添加し、この溶液を１０分間混合してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱混合物をバインダー溶液に絶えず撹拌しながら添加し、全体を混合し、得られた混合物をシリコーン表面を有する型枠を備えた建築物の外壁に注ぎ、最後に、得られた混合物を静置して硬化させ、その後、型枠を取り除く。
実施例４
透過性耐火性断熱材料は、直径５～１０ｍｍのポリプロピレンボールである１２重量％のプラスチックボールと、８１．０重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、４重量％の水酸化アルミニウムと、０．３重量％の水ガラス安定剤と、２．３重量％の硬化剤とを含有する気硬性化合物から構成される。
プラスチックボールの表面にはカーボンブラックが設けられ、カーボンブラックは全重量の０．４重量％を構成する。
あるいは、プラスチック球の材料がポリエチレン、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、アミノプラストまたはテフロン（登録商標）であってもよい。
水ガラス安定剤は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（２ーヒドロキシプロピル）エチレンジアミンの９８％水溶液の形態の親水性アルコキシアルキルーアンモニウム塩である。
ケイ酸ナトリウム水溶液の密度は１３９０ｋｇ／ｍ３の範囲内であり、Ｎａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比は３．３であった。
水ガラス硬化剤は、透明な水ガラスに対して２．８重量％の濃度を有する、体積比７：３の純粋なグリセロールジアセテート／トリアセテートの化合物である。
断熱材料の製造方法によれば、まず、カーボンブラック濃度２５重量％の水溶液にプラスチックボールを混合し、その全体表面をカーボンブラックで被覆した後、水酸化アルミニウムを添加し、全体を混合して断熱混合物を形成し、次に、ケイ酸ナトリウムの水溶液に水ガラス安定剤を添加し、この溶液に水ガラス硬化剤を添加し、この溶液を５分間混合してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱混合物をバインダー溶液に絶えず撹拌しながら添加し、全体を混合し、次いで、得られた混合物をシリコーン型である適用部位に注ぎ、さらに、得られた混合物から、断熱混合物とバインダー溶液との所望の比率が得られるようにプレスの手段によってこのような量のバインダー溶液を押し出す。
最後に、得られた混合物は、硬化するまで静置される。得られた製品は断熱ボード、またはＯＳＢボード上に、より正確には２つのＯＳＢボード間に配置された断熱層である。
実施例５
透過性耐火性断熱材料は、直径１～５ｍｍのポリプロピレンボールである２重量％のプラスチックボールと、９５．０重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、２重量％の水酸化アルミニウムと、０．１重量％の水ガラス安定剤と、０．８重量％の硬化剤とを含有する気硬性化合物から構成される。
プラスチックボールの表面にはカーボンブラックが設けられ、カーボンブラックは全重量の０．１重量％を構成する。
あるいは、プラスチック球の材料がポリエチレン、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、アミノプラストまたはテフロン（登録商標）であってもよい。
水ガラス安定剤は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（２ーヒドロキシプロピル）エチレンジアミンの９８％水溶液の形態の親水性アルコキシアルキルーアンモニウム塩である。
密度が１３７０ｋｇ／ｍ３の範囲内であり、Ｎａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が３．２の範囲内であるケイ酸ナトリウム水溶液。
水ガラス硬化剤は、透明な水ガラスに対して０．８重量％の濃度を有する、体積比７：３の純粋なグリセロールジアセテート／トリアセテートの化合物である。
断熱材料の製造方法によれば、まず、カーボンブラック濃度２５重量％の水溶液にプラスチックボールを混合し、その全体表面をカーボンブラックで被覆した後、水酸化アルミニウムを添加し、全体を混合して断熱混合物を形成し、次に、ケイ酸ナトリウム水溶液に水ガラス安定剤を添加し、この溶液に水ガラス硬化剤を添加し、この溶液を１分間混合してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱混合物をバインダー溶液に絶えず撹拌しながら添加し、全体を混合し、得られた混合物を平坦な分割屋根裏空間に注ぎ、広げ、表面処理し、静置して硬化させる。
実施例６
透過性耐火性断熱材料は、３９重量％の直径１０～５０ｍｍのプラスチックボールと、５５重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、２．５重量％の水酸化アルミニウムと、０．５重量％の水ガラス安定剤と、２重量％の硬化剤とを含有する気硬性化合物からなる。
プラスチックボールの材料はポリプロピレンである。
あるいは、プラスチック球の材料がポリエチレン、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、アミノプラストまたはテフロン（登録商標）であってもよい。
プラスチックボールの表面にはカーボンブラックが設けられ、カーボンブラックは全重量の１重量％を構成する。
水ガラス安定剤は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラキス（２ーヒドロキシプロピル）エチレンジアミンの９８％水溶液の形態の親水性アルコキシアルキルーアンモニウム塩である。
密度が１４００ｋｇ／ｍ３の範囲内であり、Ｎａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比が３．４の範囲内であるケイ酸ナトリウム水溶液。
水ガラス硬化剤は、透明な水ガラスに対して４．５重量％の濃度を有する、体積比７：３の純粋なグリセロールジアセテート／トリアセテートの化合物である。
断熱材料の製造方法によれば、まず、カーボンブラック濃度２５重量％の水溶液にプラスチックボールを混合し、その全体表面をカーボンブラックで被覆した後、水酸化アルミニウムを添加し、全体を混合して断熱混合物を形成し、次に、ケイ酸ナトリウムの水溶液に水ガラス安定剤を添加し、この溶液に水ガラス硬化剤を添加し、この溶液を１０分間混合してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱混合物をバインダー溶液に絶えず撹拌しながら添加し、全体を混合し、次いで、得られた混合物を、シリコーン表面を有する型枠を備えた建築物の外壁に注ぎ、最後に、得られた混合物を静置して硬化させ、その後、型枠を取り除く。
本発明による断熱材料は特に、建築産業において透過性耐火性断熱システムを作製するために使用することができる。

Claims (10)

  1. 水ガラスを含む透過性耐火性断熱材料であって、
    ２～４０重量％の中空のプラスチックボールと、
    ５５～９５．０重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、
    ２～６重量％の水酸化アルミニウムと、
    ０．１～０．５重量％の水ガラス安定剤と、を含有する硬化性化合物からなり、
    前記プラスチックボールの全表面には、全重量の０．１～１重量％を構成するカーボンブラックが設けられ、
    前記水ガラス安定剤が親水性アルコキシアルキルーアンモニウム塩であることを特徴とする断熱材料。
  2. 前記プラスチックボールは、直径が１～５０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の断熱材料。
  3. 前記プラスチックボールの材料は、ポリプロピレンであることを特徴とする請求項１または２に記載の断熱材料。
  4. 前記プラスチックボールの材料は、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、フェノール樹脂、ポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項１または２に記載の断熱材料。
  5. 前記ケイ酸ナトリウム水溶液の密度は、１３７０～１４００ｋｇ／ｍ３の範囲内であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の断熱材料。
  6. 前記ケイ酸ナトリウム水溶液のＮａ２Ｏに対するＳｉＯ２のモル比は、３．２～３．４の範囲内であることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の絶縁材。
  7. 前記断熱材料は、グリセロールジアセテート／トリアセテートの化合物をさらに含むことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の断熱材料。
  8. 請求項１～６のいずれか１項に記載の、水ガラスおよびプラスチックボールを含有する通気性防火材料の製造方法であって、
    まず、前記プラスチックボールをカーボンブラックの水溶液と混合してその全体表面を被覆し、
    次いで、ケイ酸ナトリウム水溶液に添加して全体を混合して断熱混合物を形成し、
    次いで、水ガラス安定剤を前記ケイ酸ナトリウム水溶液に加え、
    次いで、グリセロールジアセテート／トリアセテートの化合物を混合し、さらに１～１０分間撹拌してバインダー溶液を形成し、前記断熱混合物を前記バインダー溶液に絶えず撹拌しながら加え、全体を混合し、
    次いで、型に注ぐことを特徴とする断熱材料の製造方法。
  9. 前記型に注いで得られた混合物から、所望の比率の断熱混合物およびバインダー溶液が得られるように、このような量のバインダー溶液をプレス手段によって押し出すことを特徴とする請求項８に記載の断熱材料の製造方法。
  10. 請求項８または請求項９に記載の断熱材料の製造方法により得られた断熱材料を静置して硬化させることを特徴とする断熱材料の製造方法。
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