Mineral foam and a method of manufacturing the same

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁波遮蔽材、帯電防止材等の建築部材に好適に使用できる無機質発泡体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電磁波遮蔽材、帯電防止材等の建築部材にはセメント、モルタル、石膏等の水硬性無機物質に導電性物質を添加した組成物が使用されてきた。 しかし、これらの組成物はいずれもセメント（真密度約３．２ｇ／ｃｍ ³ ）等の水硬性無機物質と炭素繊維（真密度１．５〜２ｇ／ｃｍ ³ ）、炭素粉末等の導電性物質よりなるものであり、両者の比重が大きいので、出来上がった硬化体は比重の高いものしか得られず、建築材料等軽量化を要求されているところでは使用しにくいものであった。

【０００３】一方、水硬性無機質硬化体の軽量化を図るためには、セメント、石灰等にアルミニウム粉末等の発泡剤を加えて発泡する方法が知られている（たとえば、
特開昭５７−１０６５５８号公報、特開昭６３−２３０
５８２号公報等）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、炭素繊維等の導電性繊維を含む水硬性無機質組成物に発泡剤を添加して軽量な無機質発泡体を製造すると、導電性繊維同士が気泡により接触を妨げられ、導電性が低下し、電磁遮蔽性能が低下するなどの問題があった。 本発明の目的は上記の課題を解決し、軽量で電磁遮蔽性能に優れた無機質発泡体及びその製造方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の無機質発泡体は、炭素繊維が０．００６〜０．０４ｇ／ｃｍ ³含有されているとともに、平均径が０．０１〜２．５ｍｍの気泡が体積百分率で１５〜７５％含有されていることを特徴とする。

【０００６】上記炭素繊維の全発泡体中に占める量は、
少いと炭素繊維同士が接触せず、充分な導電性が得られなくなり、電磁遮蔽性能が低下し、又、多いと導電性は高くなるが、炭素繊維の凝集が生じ、作業性が低下するばかりか、得られる発泡体の比重が大きくなるので、全発泡体中０．００６〜０．０４ｇ／ｃｍ ³に限定される。

【０００７】本発明の無機質発泡体において、気泡量は少ないと軽量化の効果が得られず、多いと炭素繊維同士が接触せず得られる発泡体の導電性が低下し、電磁遮蔽性能が低下するので、体積百分率で全発泡体中１５〜７
５％に限定され、好ましくは２０〜６５％である。

【０００８】気泡の平均径は小さい気泡の発泡体は得られず、大きいと炭素繊維同士の接触が妨げられるので、
充分な導電性が得られなくなり、電磁遮蔽性能が低下するので、０．０１〜２．５ｍｍに限定され、好ましくは０．１〜１．５ｍｍである。

【０００９】本発明の無機質発泡体は、水硬性無機物質、水及び炭素繊維からなる水硬性無機質組成物を発泡、硬化して得られるものである。

【００１０】上記水硬性無機物質は、水で練ったとき硬化性を示す無機物質ならば特に限定されず、たとえば普通ポルトランドセメント、特殊ポルトランドセメント、
アルミナセメント、ローマンセメント等の単味セメント、耐酸セメント、耐火セメント、水ガラスセメント等の特殊セメント、石膏、石灰、マグネシアセメント等の気硬性セメントなどがあげられ、特に強度、耐水性の点で、ポルトランドセメント、アルミナセメントが好適に使用される。 これらは単独で使用されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。

【００１１】上記水は、水硬性無機物質を硬化させるために添加されるものであり、その添加量は、炭素繊維等の添加量に応じて適宜決定されるが、少ないと気泡を混入するに十分な流動性が得られず、多いと得られる発泡体の強度が低下するため水硬性無機物質１００重量部に対して、３０〜２００重量部が好ましく、さらに好ましくは４０〜１５０重量部である。

【００１２】上記炭素繊維は、発泡体に導電性を付与し、電磁遮蔽性能を向上する目的で添加されるものであり、たとえばポリアクリロニトリル系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、レーヨン系炭素繊維、カーボンウィスカー等が挙げられ、これらは単独で使用されてもよいし２種類以上併用されてもよい。 使用される炭素繊維は、繊維長が短いと導電性を確保するために多量に添加する必要があり、多量に添加すると水硬性組成物より導電性発泡体を製造する際の作業性の低下をもたらし、かつ発泡体の強度低下も招く。 逆に繊維長が長いと、分散性が低下し、発泡体の導電性が不均一になり、電磁遮蔽性能が低下するので、３〜１００ｍｍが好ましく、さらに好ましくは９〜５０ｍｍである。 又、炭素繊維の直径は細いと炭素繊維の分散性が低下し、最終的に得られる発泡体の導電性が不均一になり、電磁遮蔽性能が低下し、太いと同一重量部を添加したときに、炭素繊維同士の接触点が少なくなり、最終的に得られる発泡体の導電性が低下し、電磁遮蔽性能が低下するので、１〜２０μｍが好ましく、さらに好ましくは６〜１５μｍである。

【００１３】又、上記炭素繊維の体積抵抗は小さいものであると、繊維が脆いものしか得られず、大きいと導電性が低下し、電磁遮蔽性能が低下するので５×１０ ^-5 Ω
・cm〜１×１０ ^-2 Ω・cmのものが好ましく、さらに好ましくは１×１０ ^-4 Ω・cm〜５×１０ ^-3 Ω・cmである。

【００１４】上記組成物には必要に応じて無機質充填材、水溶性高分子物質等が添加されてもよい。 無機質充填材は、水に溶解せず、水硬性無機物質の硬化反応を阻害せず、本発明の製造方法で使用されるあらゆる構成材料の作用を著しく阻害しないものならば特に限定されず、たとえば珪砂、川砂等のセメントモルタル用骨材、
フライアッシュ、シリカフラワー、シリカフューム、ベントナイト、高炉スラグ等の混合セメント用混合材、セピオライト、ウォラストナイト、炭酸カルシウム、マイカ等の天然鉱物、シリカバルーン、パーライト、フライアッシュバルーン、シラスバルーン、ガラスバルーン、
発泡焼成粘土等の無機質天然発泡体などがあげられる。
これらは単独で使用されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。 無機質充填材の添加量は多いと最終的に得られる発泡体の導電性が低下し、電磁遮蔽性能が低下するため、水硬性無機物質１００重量部に対して２００重量部以下が好ましい。

【００１５】上記水溶性高分子物質は、水に溶解して粘性を付与し、炭素繊維等の分散性を高め、混合物の流動性を高めて成形性を良好なものとし、又、成形体中の過剰な水分を吸収し水硬性無機物質粒子間中の空隙を埋める接合剤となりうる高分子物質ならば特に限定されず、
たとえばメチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等のセルロースエーテル、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸などがあげられる。 これらは単独で使用されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。 水溶性高分子の添加量は、多いと最終的に得られる発泡体の耐水性が低下するため水硬性無機物質１００重量部に対して５重量部以下が好ましい。

【００１６】上記組成物を発泡させる方法は特に限定されず、たとえば、水硬性無機物質、水及び必要に応じて無機質充填材、水溶性高分子物質等を混合したスラリーに発泡剤を添加して、型枠中に充填して発泡させてもよいし、気体を直接スラリー中に導入してもよい。

【００１７】上記発泡剤はスラリー中に分散して気泡を発生するものであれば特に限定されず、アルミニウム、
マグネシウム等の金属粉末、過酸化水素水、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウムなどがあげられる。 発泡剤の添加量は、多いと最終的に得られる発泡体の導電性が低下し、電磁遮蔽性能が低下するため、水硬性無機物質１
００重量部に対して０．２重量部以下が好ましく、さらに好ましくは０．１５重量部以下である。 しかし、単に発泡剤をスラリー中に導入して発泡させると、小さい気泡の発泡体を得ることが難しい。

【００１８】本発明２の製造方法は、本発明の無機質発泡体の好ましい製造方法であって、上記水硬性無機物質、水及び炭素繊維からなる混合物（Ａ）に、水中に起泡剤を添加して気泡を発生させた混合物（Ｂ）を添加して混合した後、硬化することを特徴とする。

【００１９】混合物（Ａ）中の炭素繊維の量は、最終的に得られる発泡体中に０．００６〜０．０４ｇ／ｃｍ ³
含有されるように発泡倍率に応じて適宜調節すればよいが、上記条件を満たすには、得られる成形体中の水硬性無機物質の総量１００重量部に対して０．６〜５重量部が好ましい。

【００２０】混合物（Ａ）は水硬性無機物質、水及び炭素繊維からなる。 混合物（Ａ）には必要に応じて無機質充填材及び、水溶性高分子物質が添加されてもよい。 混合物（Ａ）にはさらに必要に応じて上記発泡剤が添加されてもよい。

【００２１】混合物（Ｂ）は、水及び起泡剤からなる。
混合物（Ｂ）中に添加される起泡剤は、水に溶解して攪拌することにより泡を発生する材料の中で、本発明に使用されるあらゆる構成材料の作用を著しく阻害しないものならば特に限定されず、たとえばｐ−ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等のアルキルベンゼンスルホン酸塩、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、トリエタノールアミン塩、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸の各種塩、ポリメチルシロキサン型の界面活性剤、タンパク質加水分解物からなるポリペプチドなどがあげられる。 これらは単独で使用されてもよいし、２種類以上併用されてもよい。 上記タンパク質加水分解物からなるポリペプチドとしては、たとえば、サンオリエント化学社製、商品名；グルフォーム、第一化成産業社製、商品名；モノクリートなどがあげられる。

【００２２】これらの起泡剤には必要に応じてポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、ステアリン酸の各種塩等の有機系安定剤、アルミン酸の各種塩等の無機系安定剤などが添加されてもよい。

【００２３】起泡剤の添加量は、少ないと最終的に得られる無機質発泡体中に含有される気泡量が少なくなり、
多いと最終的に得られる無機質発泡体の導電性が低下するため、混合物（Ｂ）中の水１００重量部に対して０．
０１〜１．０重量部が好ましく、さらに好ましくは０．
０５〜０．８重量部である。

【００２４】混合物（Ｂ）には必要に応じて起泡剤による気泡の発生を阻害しない範囲で、水硬性無機物質、無機質充填材及び水溶性高分子物質が添加されてもよい。
水硬性無機物質等は多いと起泡剤による気泡の発生を阻害するので、水１００重量部に対して１００重量部以下が好ましい。

【００２５】混合物（Ｂ）には炭素繊維は含有されない方がよい。 炭素繊維を分散させるためには必要となる水硬性無機物質等の量が過剰となるので結果的に起泡剤による気泡の発生を阻害することになるため、含有されない方がよい。

【００２６】本発明２の製造方法において混合物（Ｂ）
を得るためには、水中に上記起泡剤を添加して気泡を発生させる。 気泡の発生方法は特に限定されるものではなく、たとえば、水中に起泡剤を添加した混合物を攪拌する方法、混合物中に気体を導入する方法などがあげられる。

【００２７】混合物（Ｂ）中に発生させる気泡は、最終的に得られる発泡体中に、平均径が０．０１〜２．５ｍ
ｍの気泡が体積百分率で１５〜７５％含有されるように適宜調整すればよく、上記条件を満たすには、混合物（Ｂ）中の気泡の平均径は、０．０１〜４．０ｍｍにすることが好ましい。 又、添加される混合物（Ｂ）の量は、混合物（Ａ）１００重量部に対して１０〜１００重量部が好ましく、さらに好ましくは２０〜５０重量部である。

【００２８】本発明の無機質発泡体の成形方法は、特に限定されるものではなく、注型法、プレス法、脱水プレス法、回転成形法、押出法など従来公知の任意の方法が採用される。 さらに硬化方法も特に限定されるものではなく、自然乾燥、加熱乾燥、蒸気加熱など従来公知の任意の方法が採用される。

【００２９】

【実施例】本発明の詳細を実施例をもって説明する。

【００３０】実施例１〜３ 表１に示した所定量の普通ポルトランドセメント（真密度３．１７ｇ／ｃｍ ³ ）、炭酸カルシウム（真密度２．
７２ｇ／ｃｍ ³ ）、ポリアクリルニトリロ系炭素繊維（直径７μｍ、長さ９ｍｍ、体積抵抗１．５×１０ ^-3 Ω
・cm）、アルミニウム粉末（昭和電工社製、商品名；Ｓ
ａｐ）及び水を混合して水硬性無機質組成物の混合物（Ａ）を得た。 又、所定量の水にタンパク質加水分解物からなるポリペプチド（サンオリエント化学社製、商品名；グルフォーム）を混合し、ハンドミキサーにて気泡を形成し、平均径０．５ｍｍの気泡を発生させた混合物（Ｂ）を得た。 この混合物（Ｂ）の所定量を上記水硬性無機質組成物の混合物に添加して混合した後、２００×
２００×４．５ｍｍの型枠内に注型し、０．１kg/cm ²の圧力で押圧して成形体を得、得られた成形体を６０℃、
９５％ＲＨで４日間養生硬化した後、１０５℃で４８時間乾燥し、得られた発泡体を用いて以下の物性の測定い、結果を表１に示した。

【００３１】（物性測定） 電磁波遮蔽率 得られた発泡体を、ＫＥＣ式電磁波シールド測定器（アンリツ社製）を用いて、電磁波遮蔽率を測定した。

【００３２】平均気泡径 得られた発泡体を厚さ方向に２ｍｍ研磨し、２００×２
００ｍｍの平面中の気泡の径を顕微鏡で測定し、気泡の平均径を求めた。

【００３３】気泡含有率 得られた発泡体の比重（ａ）を測定し、さらに実施例１
〜３、比較例１〜３と同量の普通ポルトランドセメント、炭酸カルシウム、ポリアクリロニトリル系炭素繊維及び水を混合して、発泡剤、起泡剤を添加せずに実施例１と同様に注型、硬化、乾燥した硬化体の比重（ｂ）を測定し、１００×（ａ−ｂ）／ｂを計算して気泡含有率とした。

【００３４】比較例１〜３ 表１に示した所定量のポルトランドセメント、炭酸カルシウム、ポリアクリロニトリル系炭素繊維、アルミニウム粉末及び水を混合して水硬性無機質組成物を得た。 得られた組成物を２００×２００×４．５ｍｍの型枠内に注型して実施例１と同様にして成形体を得、得られた成形体を養生硬化、脱型、乾燥して得られた発泡体の物性を実施例１と同様に測定し、結果を表１に示した。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【発明の効果】本発明の無機質発泡体は、上述のとおり、水硬性無機物質、水及び炭素繊維からなる水硬性無機質組成物を発泡、硬化してなる無機質発泡体であって、炭素繊維が０．００６〜０．０４ｇ／ｃｍ ³含有されているとともに、平均径が０．０１〜２．５ｍｍの気泡が体積百分率で１５〜７５％含有されているものであるから、軽量で電磁遮蔽性能に優れている。

【００３７】本発明２の無機質発泡体の製造方法は、水硬性無機物質、水及び炭素繊維からなる混合物（Ａ）
に、水中に起泡剤を添加して混合し気泡を発生させた混合物（Ｂ）を添加して混合した後、硬化するものであるから、微細な気泡が含有された、軽量で電磁遮蔽性能に優れた無機質発泡体を得ることができる。

【００３８】従って、本発明により得られた発泡体は、
帯電防止材、電磁波遮蔽材などの建築部材などの分野に於て特に好適に使用される。

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