特許 7685764 耐火性断熱材料とその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-05-22

(45)【発行日】2025-05-30

(54)【発明の名称】耐火性断熱材料とその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/26 20060101AFI20250523BHJP

   C04B 14/24 20060101ALI20250523BHJP

   C04B 14/46 20060101ALI20250523BHJP

   C04B 20/10 20060101ALI20250523BHJP

   C04B 24/12 20060101ALI20250523BHJP

   E04B 1/80 20060101ALI20250523BHJP

   E04B 1/78 20060101ALI20250523BHJP

   E04B 1/76 20060101ALI20250523BHJP

【ＦＩ】

C04B28/26

C04B14/24

C04B14/46

C04B20/10

C04B24/12 Z

E04B1/80 A

E04B1/78 A

E04B1/76 400G

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022506594

(86)(22)【出願日】2020-06-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-07

(86)【国際出願番号】 CZ2020000031

(87)【国際公開番号】W WO2021023321

(87)【国際公開日】2021-02-11

【審査請求日】2023-06-05

(31)【優先権主張番号】PV2019-509

(32)【優先日】2019-08-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CZ

(73)【特許権者】

【識別番号】522006650

【氏名又は名称】ファースト ポイント エー．エス．

【氏名又は名称原語表記】ＦＩＲＳＴ ＰＯＩＮＴ Ａ．Ｓ．

【住所又は居所原語表記】Ｂｒｎｅｎｓｋａ ４４０４／６５ａ， ６９５０１ Ｈｏｄｏｎｉｎ （ＣＺ）

(74)【代理人】

【識別番号】100186060

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 大輔

(74)【代理人】

【識別番号】100145458

【弁理士】

【氏名又は名称】秋元 正哉

(72)【発明者】

【氏名】チャンドヴァ，ガブリエラ

(72)【発明者】

【氏名】スパニエル，ペトル

【審査官】大西 美和

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０６６３０９０９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９８４２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ ２／００－３２／０２

Ｃ０４Ｂ ４０／００－４０／０６

Ｅ０４Ｂ １／６２－ １／９９

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１９～３７．８重量％の多孔質ガラスボールと、
１３７０～１４００ｋｇ／ｍ３の範囲の密度および３．２～３．４の範囲のＳｉＯ２対Ｎａ２Ｏのモル比を有する６０～８１重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、
０．１～１重量％の水ガラスバインダー安定剤と、を含む硬化性コンパウンドからなり、
さらに２～１０重量％のチョップドバサルトファイバーとを含み、
０．３～１ｍｍの径を有する多孔質ガラスボールの全体表面にカーボンブラックが設けられ、カーボンブラックが総重量の０．１～０．９重量％を構成し、
前記水ガラスバインダー安定剤は、親水性アルコキシアルキルアンモニウム塩であることを特徴とする耐火性断熱材料。

【請求項2】

前記多孔質ガラスボールが１２～１６重量％の酸化アルミニウムを含有することを特徴とする請求項１に記載の耐火性断熱材料。

【請求項3】

さらに水ガラス硬化剤を含有することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項に記載の耐火性断熱材料。

【請求項4】

請求項１～３のいずれかに１項に記載の耐火性断熱材料の製造方法であって、
まず、前記多孔質ガラスボールをその全体表面がカーボンブラックで被覆されるようにカーボンブラック水溶液に混合し、
次いでカーボンブラックを備えた前記多孔質ガラスボールをチョップドバサルトファイバーと混合して断熱コンパウンドを形成し、
そして前記ケイ酸ナトリウム水溶液に水ガラスバインダー安定剤を添加した後、この溶液に硬化剤を添加し、１～１０分間撹拌してバインダー溶液を形成し、
次いで、前記断熱コンパウンドを絶えず撹拌しながら前記バインダー溶液に注ぎ、全体を混合し、
次いで、得られた混合物を適用部位に注ぎ、
最後に、前記得られた混合物を硬化するまで静置することを特徴とする耐火性断熱材料の製造方法。

【請求項5】

前記適用部位が型であることを特徴とする請求項４に記載の耐火性断熱材料の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、耐火性断熱材料、特に水ガラスを含有するコンパウンドからなる耐火性断熱材料、およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

現在の技術から、一般的な建築材料としてだけでなく、防火や建築物の断熱にも使われている、全範囲のモルタルとコンクリートの混合物が知られている。

【0003】

公知の発泡断熱メーソンリー材料の中には、例えば、ポリスチレンコンクリートが挙げられる。そのベースは、直径２～６ｍｍの様々なサイズの発泡ポリスチレンボールである。これらのボールは表面処理され、静電引力を排除するように分離したままである。ポリスチレンコンクリートは、コンクリートと同様に水平面に施工されるか、パネル化される。

【0004】

チェコ特許文献ＣＺ ＰＶ ２００３ー２１９６から、充填剤としてパーライトを含有し、絶縁体としてベントナイトを含有する、吸音および耐火層として意図された、プラスターの最上層用のモルタルが知られている。このモルタルの欠点は、ベントナイトが耐火性および断熱性が低いことである。さらなる欠点はベントナイトが高い吸収性を有し、水中で膨潤することであり、これが、ベントナイトが外装用プラスターとして適していない理由である。

【0005】

さらなるロシア特許文献ＲＵ ２６８７８１６から、パーライトおよびカオリンウール、セルロースおよびケイ酸塩ファイバーを有する発泡コンクリートが知られている。欠点は、この材料が有意な耐火特性を有さず、機械的強度も低く、脆いことである。

【0006】

チェコ特許文献ＣＺ ＰＶ ２００４ー５３６から、その結合材が灰溶液であるメーソンリー材料が知られている。充填材はスラグ、粘土、砕石英、石灰石である。材料は鋼線で補強されている。欠点は、それが断熱材料ではないことである。別の欠点は、それが比較的吸収性であることである。

【0007】

別のチェコ特許文献ＣＺ ＰＶ １９９０ー６６１１から、可溶性セルロースの形態のバインダーおよび分散物を有するメーソンリーおよび被覆材料が知られている。この材料は水ガラスを含有するが、ここではバインダーの機能を満たさないが、添加剤である。塩基性粉砕充填剤に加えて、粒状ポリスチレンまたはパーライトが添加される。この材料の欠点は耐火性でもないが、断熱および遮音特性が低いことである。

【0008】

チェコ実用新案ＣＺ ２３５２９から、スラグと水ガラスに基づくジオポリマーが知られている。水ガラスを水酸化ナトリウムで処理する。軽量化のためにセラミックボールを加える。欠点は、この材料が重く、耐熱性がなく、比較的吸収性であることである。

【0009】

さらなる中国特許文献ＣＮ１０２９６４１０７から、パーライト、ガラスファイバー、粘土およびシリカゲルから構成されるパネルが知られており、ここで主な結合材は粘土である。欠点はパネルが断熱特性が低く、吸収性があり、耐火性がないことである。

【0010】

チェコ実用新案ＣＺ ３１０９６からはガラスをベースとした透過性耐火性発泡断熱システム用のコンパウンドが知られており、これには１０００℃までの熱安定性を有するガラスボールが含まれている。欠点は、圧縮強度がより低く、耐熱性がより低いことである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【文献】チェコ共和国特許出願明細書第ＣＺ ＰＶ ２００３ー２１９６号公報

【文献】ロシア特許第ＲＵ ２６８７８１６号公報

【文献】チェコ共和国特許出願明細書第ＣＺ ＰＶ ２００４ー５３６号公報

【文献】チェコ共和国特許出願明細書第ＣＺ ＰＶ １９９０ー６６１１号公報

【文献】チェコ共和国特許出願明細書第ＣＺ ２３５２９号公報

【文献】中国特許第ＣＮ１０２９６４１０７号公報

【文献】チェコ共和国実用新案第ＣＺ ３１０９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

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が低い耐熱性および耐火性であると同時に、それらがしばしば非常に吸収性であることであることが明らかである。

【0013】

本発明の目的は、高い耐火性を有すると同時に優れた断熱特性を有する耐火性断熱材料を構築することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の欠点は大幅に取り除かれ、本発明の目的は耐火性断熱材料、特に水ガラスを含有する耐火性断熱材料用コンパウンドによって達成され、これは、本発明によれば、１９～４０重量％の多孔質ガラスボールと、１３７０～１４００ｋｇ／ｍ^３の範囲の密度および３．２～３．４の範囲のＳｉＯ_２対Ｎａ_２Ｏのモル比を有する６０～８１重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、０．１～１重量％の水ガラスバインダー安定剤とを含み、さらに２～１０重量％のチョップドバサルトファイバーとを含み、０．３～１ｍｍの径を有する多孔質ガラスボールの表面にカーボンブラックが設けられ、カーボンブラックが総重量の０．１～０．９重量％を構成することを特徴とする。この断熱材料の利点は、耐火性が高く、絶縁特性に優れていることである。この断熱材料はまた、優れた抗真菌効果を有し、環境に優しい。この耐火性断熱材料の利点は、著しく高い耐火性と優れた断熱性である。ケイ酸ナトリウム水溶液を使用する利点は、得られる材料が優れた接着および密封効果を有することである。その耐熱性は１０００℃超である。硬化後、それはガラスの形態を有するので、それは十分に硬く、強く、耐水性であり、同時にそれは蒸気透過性でさえある。酸化ナトリウムに対するシリカのモル質量比、および溶液の関連密度および溶液の濃度は、ポリマー混合物としての水ガラスのレオロジー特性、電解質におけるような電気特性、圧縮性および接着強度、さらに硬度、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部分的に可撓性であり、また凝固後に柔軟であることである。多孔質ガラスボールの表面にカーボンブラックを備える利点は、このようにして提供されるカーボンブラックが熱伝導率を増加させず、カーボンブラックが多孔質ガラスボールを有利に包み、それによって放射線不透過性を増加させることである。

【0015】

有利にはバサルトファイバーは、６ｍｍの長さおよび０．０１４ｍｍの厚さを有する。ファイバーは可撓性であり、高強度および可撓性であり、低い熱伝導率、高い耐熱性を有し、耐水性であり、アルカリ、酸および有機溶媒に対して化学的耐性を有し、高い吸音係数を有し、不燃性である。

【0016】

多孔質ガラスボールが１２～１６重量％の酸化アルミニウムを含有することも非常に有利である。このおかげで、それらは、より高い耐熱性を有し、非常に硬く、化学的および機械的耐性がある。それらは純粋な無機起源のものであり、それらは環境に優しく、健康を害さない。従来のガラスボールとは対照的に、それらは１，４００℃までの温度に耐えることができる。同時に、例えば、セラミックボールとは異なり、薄肉であり、大量の空気を含んでいるので、優れた断熱材である。

【0017】

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。

【0018】

さらに有利な耐火性断熱材料は、水ガラス硬化剤を含む。利点は、硬化速度を最適化することが可能であることである。

【0019】

上述の欠点は大幅に取り除かれ、本発明の目的は耐火性断熱材料を製造する方法、特に、水ガラスを含有する耐火性断熱材料を製造する方法によって達成され、本発明はまず、多孔質ガラスボールを、それらの表面全体が被覆されるようにカーボンブラック水溶液と混合し、次いで、カーボンブラックを備えた多孔質ガラスボールを、チョップドバサルトファイバーと混合し、そしてこれらを混合して断熱コンパウンドを形成し、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、硬化剤をこの溶液に添加し、次いで、溶液を１～１０分間撹拌してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱コンパウンドを、絶えず撹拌しながらバインダー溶液に注ぎ、全体を混合し、次いで、得られた混合物を適用部位に注ぎ、得られた混合物を硬化するまで静置することを特徴とする。

【0020】

適用部位が型であることが、さらに有利である。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。

【0021】

本発明による耐火性断熱材料及びその製造方法の主な利点は、得られた材料が優れた耐火性及び断熱特性を有すると同時に、透過性であり比較的軽量であることである。また、使用される水ガラスがコンパウンド全体の不燃性を保証するという利点もある。さらなる利点はガラスボール、バサルトファイバー、カーボンブラックおよびケイ酸ナトリウムー水ガラスーの組み合わせが、同時に非常に硬く、強く、高圧に耐える材料を作り出すことである。それは非引火性であるが、耐火粘土またはダイナスアース（シリカ）に匹敵する耐熱性を有する。同時に、それは純粋に無機物であり、したがって環境に優しく無害な材料である。これは、発泡コンクリートのためのコンパウンドとして、床充填材などとして同様に使用することができるか、またはパネルおよびブロックを製造するために乾燥および硬化させた後に使用することができる。これらは、メーソンリー材料として使用することができ、または既存のメーソンリーの断熱または保護のために使用することができる。

【発明を実施するための形態】

【0022】

実施例１

【0023】

耐火性断熱材料は、３０重量％の多孔質ガラスボールと、６４重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、０．５重量％の水ガラスバインダー安定剤とを含有する硬化性コンパウンドから構成される。

【0024】

耐火性断熱材料には、さらに５重量％のチョップドバサルトファイバーが含まれている。

【0025】

多孔質ガラスボールは、０．５ｍｍの直径を有し、１５重量％の酸化アルミニウムを含有する。

【0026】

多孔質ガラスボールの表面には、全重量の０．５重量％を構成するカーボンブラックが設けられている。

【0027】

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。

【0028】

耐火性断熱材料は、純粋水ガラスに対して２重量％の濃度で、７：３の体積部の比で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水ガラス硬化剤をさらに含有する。

【0029】

ケイ酸ナトリウム水溶液の密度は１３８０ｋｇ／ｍ^３で、Ｎａ_２Ｏに対するＳｉＯ_２のモル比は３．３である。

【0030】

断熱材料の製造方法によれば、まず、多孔質ガラスボールをその全体表面が被覆されるようにカーボンブラック水溶液と混合し、次いで、カーボンブラックを備えた多孔質ガラスボールをチョップドバサルトファイバーと混合し、そしてこれらを混合して断熱コンパウンドを形成し、このケイ酸ナトリウム水溶液に水ガラス安定剤を添加し、次いで、この溶液に硬化剤を添加し、次いで、この溶液を５分間撹拌してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱コンパウンドを絶えず撹拌しながらバインダー溶液中に注ぎ、さらに全体を混合し、次いで、得られた混合物をシリコン型である塗布部位に注ぎ、得られた混合物を硬化するまで静置する。カーボンブラックは、２５重量％の濃度の水溶液の形態でコンパウンドに添加される。

【0031】

実施例２

【0032】

耐火性断熱材料は、３７重量％の多孔質ガラスボールと、６０重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、０．９重量％の水ガラスバインダー安定剤とを含有する硬化性コンパウンドから構成される。

【0033】

防火材料には、さらに２重量％のチョップドバサルトファイバーが含まれている。

【0034】

多孔質ガラスボールは、１ｍｍの直径を有し、１２重量％の酸化アルミニウムを含有する。

【0035】

多孔質ガラスボールの表面には、全重量の０．１重量％を構成するカーボンブラックが設けられている。

【0036】

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。

【0037】

防火材料は、純粋水ガラスに対して０．５重量％の濃度で、７：３の体積部の比で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水ガラス硬化剤をさらに含有する。

【0038】

ケイ酸ナトリウム水溶液の密度は１３７０ｋｇ／ｍ^３で、Ｎａ_２Ｏに対するＳｉＯ_２のモル比は３．２である。

【0039】

断熱材料の製造方法によれば、まず、多孔質ガラスボールをその全体表面が被覆されるようにカーボンブラック水溶液と混合し、次いで、カーボンブラックを備えた多孔質ガラスボールをチョップドバサルトファイバーと混合し、これらを混合して断熱コンパウンドを形成し、このケイ酸ナトリウム水溶液に水ガラス安定剤を添加し、次いで、この溶液に硬化剤を添加し、次いで、この溶液を１分間撹拌してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱コンパウンドを絶えず撹拌しながらバインダー溶液中に注ぎ、さらに全体を混合し、次いで、得られた混合物をシリコン型である塗布部位に注ぎ、得られた混合物を硬化するまで静置する。カーボンブラックは、２５重量％の濃度の水溶液の形態でコンパウンドに添加される。

【0040】

実施例３

【0041】

耐火性断熱材料は、１９重量％の多孔質ガラスボールと、７０重量％のケイ酸ナトリウム水溶液と、０．１重量％の水ガラスバインダー安定剤とを含有する硬化性コンパウンドから構成される。

【0042】

防火材料には、さらに１０重量％のチョップドバサルトファイバーが含まれている。

【0043】

多孔質ガラスボールは、０．５ｍｍの直径を有し、１６重量％の酸化アルミニウムを含有する。

【0044】

多孔質ガラスボールの表面には、全重量の０．９重量％を構成するカーボンブラックが設けられている。

【0045】

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。

【0046】

耐火性断熱材料は、純粋水ガラスに対して５重量％の濃度で、７：３の体積部の比で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水ガラス硬化剤をさらに含有する。

【0047】

ケイ酸ナトリウム水溶液の密度は１４００ｋｇ／ｍ^３で、Ｎａ_２Ｏに対するＳｉＯ_２のモル比は３．４である。

【0048】

断熱材料の製造方法によれば、まず、多孔質ガラスボールをその全体表面が被覆されるようにカーボンブラック水溶液と混合し、次いで、カーボンブラックを備えた多孔質ガラスボールをチョップドバサルトファイバーと混合し、これらを混合して断熱コンパウンドを形成し、このケイ酸ナトリウム水溶液に水ガラス安定剤を添加し、次いで、この溶液に硬化剤を添加し、次いで、この溶液を１０分間撹拌してバインダー溶液を形成し、次いで、断熱コンパウンドを絶えず撹拌しながらバインダー溶液中に注ぎ、さらに全体を混合し、次いで、得られた混合物をシリコン型である塗布部位に注ぎ、得られた混合物を硬化するまで静置する。カーボンブラックは、２５重量％の濃度の水溶液の形態でコンパウンドに添加される。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明に係る耐火性断熱材料は、特に建設業において幅広い用途を有する。例えば、施工荷重の少ない床や天井のレベリング用発泡コンクリートの代替品として、また耐火、耐熱および耐水断熱材としても利用することができる。さらに、断熱性、耐火性、透過性および抗真菌性のメーソンリー材料として、または既存のメーソンリー上の被覆材として供されるパネルまたはブロックをそれから製造することが可能である。