專利名稱：固化性無機組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種作為粘接劑、涂料、涂敷劑或填充劑等使用的固化性無機組合物， 尤其是涉及一種具有耐熱性和耐火性的固化性無機組合物。
背景技術：
以往，例如膠合板或壁紙等建筑材料所用的粘接劑，基本都是有機類的粘接劑。該有機類粘接劑的干燥性、涂布性等的施工性良好，但另一方面，還存在耐熱性差的缺點。近年來，隨著防災意識的提高以及日本建筑基準法的修改等，要求建筑材料、建筑物的結構等具有比以往更高的耐熱性、耐火性。因此，在建筑領域中，對所使用的粘接劑也要求其耐熱性優(yōu)于以往，但有機類粘接劑在耐熱性的提高方面存在限度，無法充分滿足上述要求。另一方面，作為具有優(yōu)良耐熱性、耐火性的粘接劑，無機類的粘接劑早已為人所知。作為該無機類的粘接劑，已知通常以水玻璃(water glass)或膠體二氧化硅作為粘合劑、以氧化鋁等氧化物作為填料來混合而成的粘接劑。其中，對使用水玻璃的無機類粘接劑而言，水玻璃吸收空氣中的二氧化碳氣體而析出凝膠狀硅酸從而變成玻璃狀，且可發(fā)揮強粘接力，因此被應用在玻璃、陶磁器等的粘接劑或耐火涂敷劑等中。另外，使用了水玻璃的無機類粘接劑，通常其固化速度慢，因此，如日本特開平6-25610號公報中的記載，提出了通過添加五氧化二銻來提高固化速度的方法等。

發(fā)明內容
發(fā)明要解決的課題但是，由于以往的無機類粘接劑使用氧化鋁等氧化物，所以存在比有機類粘接劑高得多的高成本問題。因此，在大量使用粘接劑的建筑領域，例如，在制造膠合板或粘貼壁紙等時，從核算的角度出發(fā)，并不能采用上述無機類粘接劑。另外，以往的無機類粘接劑，由于其固化速度慢而施工性差，并不能經(jīng)得起常在風雨中施工的建筑場地上使用。因此，盡管以往的無機類粘接劑具有優(yōu)良的耐熱性、耐火性，但在建筑領域中很少見到被用作粘接劑或涂敷劑等。另外，專利文獻1所述的無機類粘接劑，通過提高固化速度(干燥速度)來提升了施工性，但作為水玻璃和五氧化二銻的反應助劑使用乙醇，而且必須在攪拌中控制溫度等， 其制造工序復雜，所以成本會高于以往。因此，在大量使用粘接劑的建筑領域中，得不到應用。本發(fā)明就是鑒于上述問題點而完成的，其目的在于，作為具有耐熱性和耐火性的粘接劑、涂料、涂敷劑或填充劑等，提供一種能夠以良好的施工性且低成本使用的固化性無機組合物。解決課題的方法本發(fā)明的固化性無機組合物，其特征在于，通過將金屬氧化物和25 35重量份的煙灰(fly ash)預先混合在100重量份的水玻璃而成。
另外，如本發(fā)明上述技術方案的固化性無機組合物，其特征在于，將作為前述金屬氧化物的15 25重量份的氧化鋅預先混合在100重量份的水玻璃中，進而將5 15重量份的鋯英粉(zircon flower)預先混合于100重量份的水玻璃而成。另外，如本發(fā)明上述技術方案的固化性無機組合物，其特征在于，至少混合有前述水玻璃、前述煙灰、前述氧化鋅和前述鋯英粉；所述混合的結果是，含有22 40重量％的二氧化硅、10 15重量％的氧化鋅、3 15重量％的氧化鈉、3 10重量％的氧化鋁、2 8 重量％的氧化鋯和水。另外，如本發(fā)明上述技術方案的固化性無機組合物，其特征在于，前述煙灰、前述金屬氧化物和前述鋯英粉，各自分別含有粒徑45 μ m以下的煙灰、金屬氧化物和鋯英粉。發(fā)明的效果基于本發(fā)明的固化性無機組合物，可作為具有耐熱性和耐火性粘接劑、涂料、涂敷劑或填充劑等，得到施工性良好且能夠以低成本使用的優(yōu)良效果。


圖1是表示粘接強度試驗的結果的圖。
具體實施例方式本實施方式的固化性無機組合物中所用的水玻璃，是硅酸鈉的濃水溶液，通過將硅酸鈉溶于水中并進行加熱來獲得。水玻璃的組成是Nii2O · IiSiO2，在水玻璃中Na20(氧化鈉)和SiO2(二氧化硅、silica)以混合方式存在。該水玻璃可使用市售品，但若摩爾比η 的值小，所制造的組合物難以發(fā)生固化，若摩爾比η的值大，則所制造的組合物在保存時的穩(wěn)定性差。因此，從固化性無機組合物的固化速度與穩(wěn)定性的平衡觀點出發(fā)，水玻璃優(yōu)選為諸如JIS Κ1408的1號(Nei2O為17 19重量％、Si&為；35 38重量％ )或2號(Na2O 為14 15重量％、Si02*34 36重量％)所規(guī)定的水玻璃，并且更優(yōu)選摩爾比η的值為 2 2. 3的水玻璃。煙灰(fly ash)，例如為采用吸塵器從燃煤發(fā)電廠的煤粉燃燒鍋爐的燃燒氣體中采集的煤灰。在煤粉燃燒鍋爐中，燃燒煤粉時產生的灰塵顆粒，以熔融狀態(tài)懸浮于高溫燃燒氣體中，然后在鍋爐出口被冷卻，由此形成球形的微細顆粒。該球形的微細顆粒就是煙灰， 其組成例如為( 二氧化硅、silica)為40. 1 74. 4重量％、Al2O3 (氧化鋁、alumina) 為15.7 ；35.2重量％16203 (氧化鐵)為1.4 17.5重量％、MgO(氧化鎂)為0. 2 7. 4 重量％、CaO (氧化鈣)為0.3 10. 1重量％。煙灰是在鍋爐等內部經(jīng)過高溫燃燒所產生的灰塵，基本沒有殘留可燃成分，因此， 通過混和可以提高固化性無機組合物的耐熱性，耐火性。并且，煙灰是球形微粒，所以通過混和可以提高固化性無機組合物的流動性。因此，在本實施方式的固化性無機組合物中，通過使用煙灰，提高制造時的攪拌性，而且還提高施工時的涂布性和填充性。此外已知，以往，通過在混凝土中混和煙灰使CaO和水發(fā)生反應所生成的 Ca(OH)2(氫氧化鈣)與SiO2或者Al2O3在常溫下發(fā)生進行緩慢反應的火山灰(pozzolana) 反應，提高長期強度。并且已知，當在混凝土中混和煙灰時，在混凝土的骨料中亞穩(wěn)態(tài)的 SiO2和堿離子、羥基離子進行反應的堿硅酸反應受到抑制。
在本實施方式的固化性無機組合物中，通過利用這種煙灰的特性，可使固化速度和在保存時的穩(wěn)定性保持平衡，并提高固化速度，而且還維持保存時的穩(wěn)定性。并且，還可提高固化后的無機組合物的長期強度和粘接力。煙灰作為燃煤發(fā)電廠的副產物有大量生產，因此，其購入價格可遠低于二氧化硅和氧化鋁，可使用市售品。為了使煙灰充分混和在組合物內以提高固化性無機組合物的均質性、穩(wěn)定發(fā)揮固化性無機組合物的性能，優(yōu)選煙灰粒徑為45 μ m以下(例如，1 45 μ m)， 更優(yōu)選粒徑為30 μ m以下(例如，1 30 μ m)。粒徑為45 μ m以下或30 μ m以下的煙灰，例如，可通過使用45 μ m篩網(wǎng)或30 μ m篩網(wǎng)來獲得。此外，煙灰的粒徑?jīng)]有必要全部在45μπ (30μπ )以下，當然可以含有一部分粒徑為45 μ m(30 μ m)以上的煙灰。因此，若從成本的角度和獲取的容易程度等考慮時，煙灰優(yōu)選為諸如JIS A6201 的II種(SiO2W比率為45%以上、45 μ m篩網(wǎng)的余渣為40%以下并且根據(jù)勃氏法(Blaine method)檢測的比表面積為2500cm2/g以上)或者I種(SiO2的比率為45%以上、45 μ m篩網(wǎng)的余渣為10%以下并且根據(jù)勃氏法檢測的比表面積為5000cm7g以上)所規(guī)定的煙灰。在本實施方式的固化性無機組合物中，金屬氧化物使用氧化鋅(ZnO)。該氧化鋅是微粉末狀氧化物，通常被用作涂料的涂膜增強劑等。在本實施方式中，通過適當混合氧化鋅，調節(jié)固化性無機組合物的粘度，并提高在施工時的涂布性、粘性。氧化鋅可用市售品，但為了使其充分混和而均質地分散在組合物內，優(yōu)選粒徑在45μπι以下(例如為1 45μπι) 的氧化鋅，更優(yōu)選粒徑在30 μ m以下(例如為1 30 μ m)的氧化鋅。粒徑在45 μ m(30 μ m)以下的金屬氧化物，例如，可通過使用篩網(wǎng)來獲得，與上述煙灰同樣地，也可以含有一部分粒徑在45 μ m(30 μ m)以上的金屬氧化物。此外，金屬氧化物并不限定于上述氧化鋅，例如，也可以使用鎂、鈣、鐵、硼等其它金屬的氧化物。并且，既可以只使用一種金屬氧化物，也可以使用多種金屬氧化物。在本實施方式的固化性無機組合物中，除了上述成分以外，還混合鋯英粉(zircon flour)。該鋯英粉，是將鋯砂(Zircon sand)進行機械粉碎來分球生成的鋯石(硅酸鋯、 ZrSiO4)粉末。鋯英粉的熔點高且熱膨脹少，因此有助于提高固化性無機組合物的耐熱性和耐火性。并且，鋯英粉是非水溶性的，因此有助于提高固化性無機組合物的耐水性。另外，鋯英粉具有使所混入玻璃的玻璃軟化點降低的效果，因此，在加熱固化性無機組合物以進行玻璃化時，可增加柔軟性、防止脆化。由此，例如在將固化性無機組合物用作耐火涂層時，可提高加熱時的涂膜保持性，使其不易剝落。鋯英粉與二氧化硅和氧化鋁相比能夠以較低的價格購入，可使用市售品，但為了使其充分混和而均質地分散在組合物內，優(yōu)選其粒徑為45 μ m以下(例如，1 45 μ m)，并且更優(yōu)選其粒徑為30 μ m以下(例如，1 30 μ m)。粒徑為45 μ m(30 μ m)以下的鋯英粉，例如，可通過使用篩網(wǎng)來獲得，并與上述煙灰和金屬氧化物相同地，可含有一部分粒徑為45 μ m(30 μ m)以上的鋯英粉，。本實施方式的固化性無機組合物的制造，是通過在容器內將25 35重量份的煙灰、15 25重量份的氧化鋅、5 15重量份的鋯英粉在100重量份水玻璃中進行攪拌、混合來進行。從固化性無機組合物的固化速度與穩(wěn)定性之間的平衡的觀點出發(fā)，煙灰相對于100重量份的水玻璃的比例優(yōu)選為25 35重量份。若煙灰的比例低于25重量份則固化速度降低，若大于35重量份則保存時的穩(wěn)定性惡化而難以長期保存，因此不優(yōu)選。對金屬氧化物相對于100重量份水玻璃的比例而言，并沒有特別限定，可以適當確定該比例以使所形成的粘度與固化性無機組合物的用途相對應。并且可根據(jù)所使用的金屬氧化物種類來適當確定其比例。此外，從可獲得良好施工性所需的適宜粘度的觀點出發(fā)，當作為金屬氧化物使用氧化鋅時的比例，優(yōu)選相對于100重量份的水玻璃是15 25重量份。其中，氧化鋅的比例可以根據(jù)固化性無機組合物的用途進行改變。例如，當將固化性無機組合物作為油灰 (putty)或填充劑來使用時，可以相對于100重量份的水玻璃添加25重量份以上的氧化鋅。對鋯英粉相對于100重量份水玻璃的比例而言，并沒用特別限定，但從獲得適宜的耐火性且設定適宜的玻璃軟化點的觀點出發(fā)，優(yōu)選為5 15重量份。此外，為了調節(jié)固化性無機組合物的粘度，可以添加少量的水(例如，1 15重量％左右)?；旌戏椒墒褂霉姆椒?。并且，可在室溫下進行混合。進而，在充分混合各成分后，置于密閉容器內，并在暗冷處放置一天左右，由此，可使組合物的性狀穩(wěn)定，顯示出規(guī)定的粘性和光澤。從固化速度與穩(wěn)定性的平衡以及施工性的觀點出發(fā)，所得到的固化性無機組合物，優(yōu)選作為成分含有22 40重量％的二氧化硅(SiO2)、10 15重量％的氧化鋅(SiO)、 3 15重量％的氧化鈉(Na2O)、3 10重量％的氧化鋁(Al2O3)、2 8重量％的氧化鋯 (ZrO2)和水，更優(yōu)選含有25 36重量％的二氧化硅、12 13重量％的氧化鋅、6 11重量％的氧化鈉、5 6重量％的氧化鋁、4 5重量％的氧化鋯和水。實施例1接著，說明本發(fā)明的實施例。在本實施例中，水玻璃使用了市售的水泥用速凝劑，煙灰使用了 JIS規(guī)格II種的煙灰，氧化鋅使用了一種Jis規(guī)格的氧化鋅，鋯英粉使用了 98%以上為粒徑45 μ m以下的鋯英粉。將IOOg水玻璃、30g煙灰、20g氧化鋅、IOg鋯英粉和少量水放入容器中，使用攪拌機在室溫下攪拌約3分鐘。攪拌后，將組合物移入密閉容器中，在暗冷處保存約一天，由此制造固化性無機組合物。所得到的組合物是灰色的有粘性的液體，可以用刮板或毛刷在各種材料的表面上薄薄地涂敷展開，確認具有良好的施工性。另外，所得到組合物的比重為約1.8、pH為約 12. 2，成分和含量是SiO2* 25 36重量％、ZnO為12 13重量％、Na20為6 11重量％、 Al2O3為5 6重量％、ZrO2為4 5重量％。當基于JIS K6849、K6850、K6857來試驗將所得到的組合物作為粘接劑時的粘接強度時，獲得如圖1所示的結果。如同圖中所示，在常溫下干燥72小時后可獲得充分的粘接強度，并在高溫下也沒有極端降低粘接強度。另外，確認在焙燒1小時的情況下具有充分的耐水性。另外，將所得到的組合物作為粘接劑，在木制膠合板上粘貼乙烯樹脂制成的壁紙， 并通過煤氣燃燒器連續(xù)加熱2分鐘(約800°C )壁紙時，只有壁紙的加熱部分發(fā)生碳化而膠合板上沒有變化。另外，當用煤氣燃燒器連續(xù)加熱3分鐘時，也只有壁紙和膠合板的加熱部分發(fā)生碳化，而沒有蔓延至膠合板。其原因在于，本實施例的固化性無機組合物通過加熱發(fā)生玻璃化而起泡，在壁紙與膠合板之間形成隔熱性不燃層，由此防止了膠合板的火勢蔓延。 即，通過將本實施例的固化性無機組合物作為膠合板或壁紙的粘接劑，可使這些建筑材料具備耐火性。如以上說明所述，本發(fā)明的固化性無機組合物通過使用煙灰，在沒有使品質或功能發(fā)生劣化的情況下，能夠以低于以往無機類粘接劑的成本進行制造。因此，在如建筑領域等的以往從成本角度出發(fā)不太使用無機類粘接劑的領域中，也可以作為耐熱性、耐火性優(yōu)良的粘接劑來使用。另外，通過按適當比例混合各成分，提高了固化速度且具有良好的施工性，因此， 除了作為粘接劑以外，還可作為涂敷劑、涂料、填充劑等廣泛使用。并且，由于還具有保存時的穩(wěn)定性，所以通過在暗冷處保存可實現(xiàn)長期保存。此外，本發(fā)明的固化性無機組合物，通過在5 10°C溫度下進行冷藏保存，可實現(xiàn)更長期的保存。另外，本發(fā)明的固化性無機組合物在受熱時發(fā)生玻璃化而起泡，形成隔熱性不燃層，因此，通過作為粘接劑或涂敷劑涂布在各種建筑材料或結構材料等上，可以提高這些部件的耐火性，阻止火災時的火勢蔓延。另外，通過將本發(fā)明的固化性無機組合物作為成型品的粘結材料來使用，可以制造耐火性優(yōu)良的防火板。此外，本發(fā)明的固化性無機組合物，并不限定于上述實施方式，在不超出本發(fā)明宗旨的范圍內，當然加以進行各種改變。工業(yè)實用性本發(fā)明的固化性無機組合物，除了應用于建筑領域以外，還應用于要求具有耐熱性、耐火性的粘接劑、涂料、涂敷劑或填充劑等領域中。
權利要求
1.一種固化性無機組合物，其特征在于，通過將金屬氧化物和25 35重量份的煙灰預先混合在100重量份的水玻璃中而成。
2.如權利要求1所述的固化性無機組合物，其特征在于，將作為所述金屬氧化物的15 25重量份氧化鋅預先混合于100重量份的水玻璃中， 進而將5 15重量份的鋯英粉預先混合于100重量份的水玻璃而成。
3.如權利要求2所述的固化性無機組合物，其特征在于，至少混合所述水玻璃、所述煙灰、所述氧化鋅和所述鋯英粉，所述混合的結果是，含有22 40重量％的二氧化硅、10 15重量％的氧化鋅、3 15 重量％的氧化鈉、3 10重量％的氧化鋁、2 8重量％的氧化鋯和水。
4.如權利要求2或3所述的固化性無機組合物，其特征在于，所述煙灰含有粒徑45μ m 以下的煙灰、所述金屬氧化物含有粒徑45 μ m以下的金屬氧化物、所述鋯英粉含有粒徑 45 μ m以下的鋯英粉。
全文摘要
本發(fā)明的固化性無機組合物，是相對于100重量份的水玻璃，預先將金屬氧化物和25～35重量份的煙灰(fly ash)混合而成，其結果是，可提供一種作為具有耐熱性和耐火性的粘接劑、涂料、涂敷劑或填充劑等，能夠以優(yōu)異的施工性且低成本使用的固化性無機組合物。
文檔編號C09J1/02GK102361819SQ20098015822
公開日2012年2月22日 申請日期2009年12月24日 優(yōu)先權日2009年1月26日
發(fā)明者竹澤哲次 申請人:托里奧陶瓷株式會社