JPH0146457B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、土木・建築資材関係その他の用途に
おいて使用される断熱材、保温材、各種壁材や骨
材等の素材として有用な軽量のガラス殻被覆粒体
の製造法に関するものである。 〔従来技術〕 ガラスを素材とした比較的軽量の粒状成形体を
得る方法としては、従来より、ガラス粉末と分解
型発泡剤粉末とを混合し、これに混合剤を加えて
造粒させた後、この造粒物を加熱してガラス粉末
を溶融焼結しつつ発泡させて球状のガラス発泡粒
を得る方法が知られている。 然るに、上記の方法により製造されたガラス発
泡粒は単一構造を有するので、強度が小さく且つ
嵩密度の大きいものであつた。またガラス発泡粒
自体が単一構造を有するから、その粉末粒子から
成長させて造粒するのに長時間を要するばかり
か、均一な大きさの造粒物を得ることが甚だ困難
であつて粒度分布が広範囲となり、所望の粒度を
得ようとすれば、その収率は低下する。その上、
均一な粒度のガラス発泡粒を意図する場合には、
焼結・発泡工程前に造粒物の篩分け工程を行なう
必要があつた。 一方、従来より建築資材用の素材として市販さ
れているパーライト（膨張パーライトを含む）
は、真珠岩等を粉砕し、これを焼成加工した無機
質粒状体であるが、連通孔率が高く吸水性が極め
て大きい（容積比70％以上）と共に、強度面でも
弱いため、用途を著しく限定される欠点があり、
例えば低吸水率の要求される建築壁材や断熱材等
には不向きであるといつた問題点を有していた。
そこで本件出願人は先に、上記パーライト（発泡
済み）を用いてガラス殻被覆粒体を生成し、これ
によりパーライト自体の上記欠点を補うようにし
たガラス殻被覆粒体と、その製造法について提案
した。しかしながら、上記の製造法では、予めパ
ーライト原石を加熱・焼成して発泡されたパーラ
イト（連通孔を有する非燃焼性粒子）を用いて、
ガラス殻被覆粒体を生成するものである。それ
故、パーライト原石に対する焼成と、焼成され発
泡された後のパーライトをガラス殻で被覆してな
るガラス殻被覆粒体全体の焼成という２回の加
熱・焼成工程が必要となるばかりか、２回目の加
熱・焼成によつて焼結される芯材をなすパーライ
トとその外側のガラス殻との焼結状態が緊密でな
いといつた不都合を有する。 〔発明の目的〕 本発明は、上記の問題点を考慮してなされたも
のであつて、発泡性を有するパーライト原石の特
性を活し、吸水性を低く抑え且つ強度面でも大幅
に向上させ得ると共に、軽量化、造粒工程の短
縮、粒度の均一性の確保等を実現し、さらには加
熱・焼成工程を減少し且つ良好な焼結状態が得ら
れるガラス殻被覆粒体の製造法の提供を目的とす
るものである。 〔発明の構成〕 本発明に係るガラス殻被覆粒体の製造法は、パ
ーライト原石を粉砕して顆粒物を生成し、この顆
粒物を芯材として、その表面に結合剤を付着した
後、必要に応じて発泡剤を含ませたガラス粉末を
用いて被覆コーテイングし、次いでこの造粒物を
乾燥し加熱処理して、前記芯材となるパーライト
原石顆粒物を最終工程で発泡させガラス粉末層を
芯材に焼結させることにより、芯材となるパーラ
イトの非燃焼性粒子の特性を活かすと共に、吸水
性および嵩密度を低く抑え且つ単粒圧壊強度が著
しく向上したガラス殻被覆粒体を容易に得、さら
に造粒時間の短縮と粒度の均一化、および加熱・
焼成工程の減少と良好な焼結状態を得るように構
成したことを特徴とするものである。 〔実施例〕 本発明の一実施例を説明すれば、以下の通りで
ある。 パーライト原石を粉砕して顆粒物を生成する。
このパーライト原石は元来発泡性を有し、加熱・
焼成することにより発泡するといつた性質を備え
ていて、黒曜石系の天然石または真珠岩系の天然
石、或いは松脂岩系の天然石などから成るもので
ある。上記の顆粒物はガラス殻被覆粒体の芯材と
なるものであつて、粉砕後、所望の粒度（例えば
10〜12mesh）に篩分けしたものを使用する。次
に、篩分けされたパーライト原石顆粒物をパン型
造粒機に供給し、これに結合剤としてポリビニル
アルコール水溶液を加えて、顆粒物の表面を結合
剤でぬらす。上記の結合剤としては、所謂増粘効
果を有する物質の溶液を用いるのが適当であり、
例えばポリビニルアルコールの他、カルボキシメ
チルセルロース、デンプン等の水溶性高分子類の
水溶液が例示される。 一方、ガラス粉末に発泡剤を混合して混合物を
得る。ガラス粉末と発泡剤との混合は、通常スー
パーミキサー（川田製作所(株)製）にかけて混合す
る。上記のスーパーミキサーは、回分式で、上部
中央に特殊羽根形状の混合用アームと、その一側
に細分造粒用高速チヨツパーとを備え、各々の回
転によつて下部の着脱可能なボール容器の内部で
粉末の混合・造粒を行うものである。 上記のガラス粉末は、例えばガラス成分とし
て、SiO₂（70wt％）、Al₂O₃（5wt％）、B₂O₃（14wt
％）、Fe₂O₃（0.5wt％）、CaO（1wt％）K₂O（2wt
％）、Na₂O（6.5wt％）、BaO（1wt％）の組成から
なる200mesh以下のガラス粉末を使用する。また
上記発泡剤として例えば約300〜400meshの炭酸
カルシウム（CaCO₃）の粉末を使用し、前記ガ
ラス粉末に３重量部を配合する。この発泡剤は、
後述する熱処理時に熱分解してガスを発生しうる
種々の粉末状組成物が挙げられ、所謂合成樹脂の
発泡分野で知られた分解型発泡剤が挙げられる。
これらのうち上記のように、炭酸カルシウムのご
とき炭酸塩やカーボン粉末のような炭酸ガス発生
剤を用いるのが好ましい。さらに上記ガラス粉末
と分解型発泡剤との混合比率は、通常、ガラス粉
末100重量部に対して発泡剤が0.5〜10重量部とな
るよう調整するのが好ましい。0.5重量部未満で
あると発泡剤が少な過ぎて分解ガスの絶対量が足
りないし、また10重量部を越えると、発泡剤の分
解生成物が一部結晶化して高密度になつてしま
い、軽量化の点で好ましくないからである。 上記ガラス粉末と発泡剤との混合物を先述した
パン型造粒機に供給し、パン型造粒機を起動させ
る。パン型造粒機の転動により、前記パーライト
原石顆粒物からなる芯材は核となつてガラス粉末
の混合物を結合剤で付着させながら成長する。こ
の状態で所定時間を経過すると、パーライト原石
を、ガラス粉末素材で形成されたガラス殻により
被覆コーテイングして成る造粒物が生成される。 上記の被覆層の形成過程を更に詳しく説明する
と、上記結合剤を、芯材となるパーライト原石顆
粒物の表面に噴霧機等の手段により噴霧して湿潤
させ、この芯材をガラス粉末と分解型発泡剤の混
合物上で転動させてその外周に混合物を付着さ
せ、適宜結合剤を噴霧させつつ転動を続けて付着
層を成長させることにより、コーテイング層を形
成する。尚、ガラス粉末と分解型発泡剤と結合剤
とからなる混合物を芯材に接触させて被覆するこ
とも可能である。すなわち、造粒方法は従来例も
しくはこれに準じた何れかの方式（例えば糖衣
機）を採用することができる。上記転動方式の場
合、例えば結合剤で湿潤した芯材をガラス粉末上
に載置し、そこで転動させてガラス粉末を付着さ
せ、次いで分解型発泡剤の粉末上に移動しそこで
転動させて発泡剤を付着させ、この動作を交互に
繰り返すことによつて、予めガラス粉末と発泡剤
とを混合することなく混合層を被覆形成するもの
である。 このようにして生成された造粒物を、先ず所定
の温度で所定時間だけ乾燥する。この乾燥工程
は、使用された結合剤に含まれる水分を、焼結前
に予め消去するために行うものであつて、焼結時
間の短縮をはかると共に、含有水分に起因する焼
結時の爆裂を防止するのに有効である。 最後に、上記乾燥後の粒状体を電気炉で加熱処
理して、前記ガラス殻およびパーライト原石顆粒
物を同時に焼結させる。これによりガラス殻被覆
粒体の芯材をなすパーライト原石は発泡して焼結
し、一方、ガラス粉末層からなるガラス殻も発泡
剤を含む場合は同時に発泡して焼結する。その結
果、発泡されたパーライト原石すなわちパーライ
トを中核とし、その外表面をガラス粉末素材で形
成され焼結されたガラス殻により被覆コーテイン
グした構造の粒状物から成るガラス殻被覆粒体が
得られる。尚、前記ガラス粉末が発泡剤を含む発
泡性を有する場合、最終処理の加熱工程では発泡
剤の発泡温度まで直線的に加熱し、このガラス殻
が焼結し発泡したのち室温で放冷される。しかし
前記ガラス粉末が発泡剤を含まない非発泡性を有
する場合は、ガラス粉末層が焼結して固いガラス
殻となる温度まで加熱すれば、それだけで充分で
ある。 上記の熱処理は通常、高温加熱炉中で少なくと
もガラス粒子が相互に融着しうる温度下で所定時
間保持することにより行なわれる。この時の温度
は、ガラス粉末の融点に左右されるが、通常70〜
900℃が適している。また、加熱時間は１〜15分
で充分である。このような熱処理により被覆層中
の発泡剤が分離して融着しつつあるガラス粉末層
中に気泡を形成し、その結果、第１図の顕微鏡写
真から明らかなように、外層が多孔性のガラス発
泡層からなり、その内部の芯材は発泡率の高いパ
ーライト層から成つていて、内外層が共に一体的
に焼結された状態のガラス殻被覆粒体が得られ
る。 上記の方法によつて製造されたガラス殻被覆粒
体の芯材は、パーライト原石の顆粒物に焼成加工
された無機質の粒状体であり、無数の連通孔を有
し（独立気泡と併存しているのも含まれる）、発
泡したパーライト自体は連通孔率が非常に高くて
容積比70％以上の吸水率を有している。このパー
ライトは、通常は単粒（粒径５〜7mesh）で圧壊
強度が0.373Kgという比較的小さい強度しか備え
ていないものであるが、以上のようにして得られ
た発泡性を有するガラス殻被覆粒体は、嵩密度が
低く軽量であると共に、吸水率は低く抑えられ、
しかも単粒圧壊強度についても大幅に向上するも
のである。 またパーライト原石を芯材に使用したガラス殻
被覆粒体は、第２図に示したように、ガラス殻の
コーテイング層の厚さと嵩密度との間に一定の関
係特性が存在していることが判明した。同図のグ
ラフで示したように、ガラス殻をなすコーテイン
グ層の厚さが0.5mm以下では、ただ単にコーテイ
ングされているというだけであつて、このコーテ
イングが発泡性に寄与しうるものではなく、また
コーテイング層が厚くなり過ぎると芯材に対して
ガラス発泡層の含める割合が多くなりガラス殻被
覆粒体の嵩密度が大きくなる。即ち、パーライト
原石を中核としてその外包殻をなすガラス殻のコ
ーテイング層の厚さは、0.7〜0.9mm程度が最適で
あつて、これによつて粒体の嵩密度を最低限
（0.17ｇ／c.c.）にまで抑制することが出来る。少
なくともコーテイング層の厚さは、嵩密度との関
係を考慮すれば0.5mm乃至1.3mmの範囲内に設定す
ることが望ましい。 コーテイング層の厚さに対する発泡性（嵩密
度）は、表１に示す通りである。（但し、芯材で
あるパーライト原石は10〜12mesh、その平均径
は1.54mmである。）

【表】 またパーライト原石として黒曜石を使用し、そ
の顆粒物をガラス粉末層で被覆コーテイングして
成るガラス殻被覆粒体（加熱・焼成前の未発泡状
態のもの）を、種々の加熱時間に変更しながら加
熱・焼成し発泡させたときの物性を示す実験デー
タは、表２乃至表５に示す通りであつた。

【表】

【表】

【表】

〔発明の効果〕

本発明に係るガラス殻被覆粒体の製造法は以上
のように、パーライト原石の顆粒物を芯材とし、
この芯材に、ガラス粉末に結合剤を用いて被覆し
た後、これを乾燥し且つ加熱処理して前記パーラ
イト原石を発泡・焼結させ、それと同時にガラス
粉末層を焼結させるものであるから、発泡された
パーライトに連通孔が形成され吸水率が高くなつ
ても、そのパーライト自体の特性を活かすと共
に、外包殻をなすガラス殻によつて吸水率を低く
抑制することが可能となる。またパーライトを核
とするガラス殻との二重構造に形成されるから、
嵩密度が小さく軽量であると共に、単粒圧壊強度
が大きい等の効果を奏するものである。 またガラス殻被覆粒体の製造に際してガラス殻
被覆粒体の芯材となるパーライトを成長させなが
ら造粒するので、造粒時間を大幅に短縮できると
共に、ガラス殻被覆粒体の粒度の均一性を容易に
保つことが可能となるものである。 更に、造粒前のパーライト原石に対する焼成工
程を省略し、最終工程の加熱・焼成によりガラス
殻で被覆されたパーライト原石を発泡させるもの
であるから、製造工程を短縮することが出来る。
その上、芯材としてのパーライト原石とこれを被
覆しているガラス層とを同時に発泡させることが
可能となるから、内外層が融合し易く互いに緊密
な焼結状態が得られるといつた優れた効果を奏す
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により製造されたガラス殻被覆
粒体を顕微鏡写真で見た断面図、第２図はガラス
殻被覆粒体における嵩密度のコーテイング層厚さ
依存性を表すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パーライト原石を粉砕して顆粒物を生成し、
   この顆粒物を芯材として、その表面に結合剤を付
   着した後ガラス粉末を用いて被覆コーテイング
   し、次いでこの造粒物を乾燥し加熱処理して、前
   記芯材となるパーライト原石顆粒物を最終工程で
   発泡させガラス粉末層を芯材に焼結させることを
   特徴とするガラス殻被覆粒体の製造法。 ２ 上記のパーライト原石は、黒曜石系の天然石
   である特許請求の範囲第１項記載のガラス殻被覆
   粒体の製造法。 ３ 上記のパーライト原石は、真珠岩系の天然石
   である特許請求の範囲第１項記載のガラス殻被覆
   粒体の製造法。 ４ 上記のガラス粉末は、発泡性を有している特
   許請求の範囲第１項記載のガラス殻被覆粒体の製
   造法。