JPH0146463B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0146463B2 JPH0146463B2 JP7366084A JP7366084A JPH0146463B2 JP H0146463 B2 JPH0146463 B2 JP H0146463B2 JP 7366084 A JP7366084 A JP 7366084A JP 7366084 A JP7366084 A JP 7366084A JP H0146463 B2 JPH0146463 B2 JP H0146463B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass beads
- glass
- beads
- hardness
- dispersion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C12/00—Powdered glass; Bead compositions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
〔発明の技術分野〕
本発明は機械的強度が大きく、耐摩耗性にすぐ
れたガラスビーズに関し、特に粉砕・分散ミル充
填用のガラスビーズとして硬度が高く、かつ化学
的耐久性のすぐれた耐摩性ガラスビーズに関す
る。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来、顔料・塗料および磁気テープ用磁性体な
どの粉体を微粒子化したり、溶媒に混合均質化等
の操作を行なう場合にガラスビーズを用いたサン
ドミル等の分散材が使用される。このサンドミル
は容器内に収容された原料粉体とガラスビーズと
分散材とを高速度で回転する撹拌用羽根により撹
拌して高速流となし、これらが相互に衝突・摩擦
することにより原料粉体を均質に分散化させるも
のである。このガラスビーズは一般にソーダライ
ム系の普通板ガラスの破片を所定の粒度に粉砕
し、加熱して球状に成形したものが使用されてい
る。この種のガラスビーズは化学的耐久性が弱
く、アルカリ成分が溶出して、分散時に原料のPH
値が変化し製品の化学的、物理的特性に悪影響を
与える。また機械的強度特に硬度が低いため摩耗
速度が早く、所定の分散効率を維持するにはガラ
スビーズを頻繁に交換しなければならないばかり
か、ガラスビーズの破砕・摩耗等による微小ガラ
ス片が原料粉体に混入して製品の品質を著しく低
下させる欠点がある。 またガラス質以外の分散材として高い硬度をも
つジルコン質やコランダム質等のビーズが知られ
ているが、極度に高い硬度のために分散材の容器
や撹拌用羽根を損耗させる欠点がある。 従つてサンドミルに適当するガラスビーズの条
件は分散効果を保持するためガラスビーズの粒
度が一定で摩耗しにくいこと、機械的強度が大
きく衝突などの衝撃に強くて破砕しないこと、
分散溶媒に対して溶出しにくく、化学的耐久性に
すぐれていることなどであるが、これらの特性を
すべて満足できるガラスビーズは市販されていな
い。 〔発明の目的〕 本発明は上記事情を考慮してなされてものであ
つて、ソーダライム系ガラスビーズに比べて前記
条件のすべてにおいてすぐれた特性を示す耐摩耗
性ガラスビーズを提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 本発明は上記の目的を達成するためにZnOおよ
びB2O3を多量に含有するガラスを強化処理する
ことによつて、硬度を高め、耐摩耗性に優れ、か
つ化学的耐久性にも優れたガラスビーズを提供す
るものである。 即ち本発明は重量百分率でSiO228〜65％、
ZnO10〜45％、B2O35〜25％、Al2O31〜15％、
Na2O＋K2O＋Li2O1〜10％、CaO＋MgO＋BaO
＋SrO＋TiO22〜10％からなる溶融ガラスを回転
する円板上に流下、分散させて球状に成形した直
径0.7〜４mmのガラスビーズをガラスの歪点以上
の温度に加熱し、硝酸アルカリ溶融塩または油、
もしくは水の中へ投入し急冷することにより強化
処理したガラスビーズである。 本発明のガラス組成物を前記範囲に限定した理
由は次のとおりである。 SiO2はガラス形成に必要な基礎成分の１つで
あるが、28重量％（以下同じ）より少ないと、機
械的強度および化学的耐久性が低下し、また熱膨
張率も大きくなるために耐熱衝撃性が低下し、ビ
ーズ成形時に割れの原因となり、また65％を超え
ると溶融性が低下し高温時の粘性が高くなりビー
ズの成形が困難となる。 ZnOはガラスの硬度を高め、高温時の粘性を低
下させると共に強化処理を容易にするが、10％よ
り少ないとガラスの硬度が上らず耐摩耗性が悪
く、かつ強化も入りにくい、また45％を超えると
ガラスが脆くなり機械的強度が劣化しサンドミル
に使用したときにガラスビーズが破損する惧れが
ある。 B2O3はSiO2と共にガラス形成の基礎成分で、
溶融性と化学的耐久性を向上させるが、５％より
少ないとその効果が期待できず、また、25％を超
えると耐摩耗性および化学的耐久性が著しく低下
する。 Al2O3はガラスの化学耐久性を向上させるが、
１％より少ないとその効果は期待できず、15％を
超えると溶融性が著しく低下する。 Na2O、K2O、Li2O等のアルカリ金属酸化物は
ガラスの溶融性を高め、熱膨張率を適正にする成
分であるが、Na2OとK2OとLi2Oの合量が１％よ
り少ないとその効果が期待できず、10％を超える
と化学的耐久性が劣化する。 CaO、MgO、BaO、SrOおよびTiO2は耐摩耗
性および化学的耐久性を改善する効果があるが、
２％より少ないとその効果が期待できずガラスビ
ーズの硬度が低く脆くなり、10％を超えると分相
を起し易く溶融性を悪くする。 次に本発明のガラスビーズの直径を0.7〜４mm
の範囲に限定した理由は、該ガラスビーズを分散
促進材としてサンドミル等に使用する場合にビー
ズの直径が0.7mmより小さいとビーズが軽量なた
めミーリング時に運動エネルギーが不足し粉砕効
果が劣る。また直径が4.0mmを超えるとビーズ相
互の間隙が大きくかつ衝突回数も少なくなり分散
効果が低下する。 次に前記組成からなる溶融ガラスを高速度で回
転する円板の上面に粘度100ボイス以下で連続的
に流下させると、この円板との接触時にガラス流
に衝撃波が伝わり、ガラス流は分散されながら遠
心力によつて飛散し、空中を飛行中に表面張力に
より球状に成形されガラスビーズとなる。ガラス
ビーズの粒径は円板の回転速度を変化させること
により任意に調整することができるが、ある一定
範囲の粒径分布を有して製造されるため所望粒径
のガラスビーズを得るには篩分によつて選別され
る。 このようにして得たガラスビーズを前述した通
常の液冷強化処理方法によつて処理し、耐摩耗性
ガラスビーズが得られる。 〔発明の実施例〕 次に本発明の実施例を表記し説明する。 表中No.１〜No.５は本発明による実施例を示し、
No.６は従来のガラスビーズによる比較例である。
また特性値耐摩耗性は２のサンドミル２Kgの
ガラスビーズと水を入れ撹拌用羽根を3000回分で
回転させて48時間後のガラスビーズの摩耗減量を
百分率で示した値である。圧縮強度はオートグ
ラフ圧縮試験装置による圧縮破砕強度測定値であ
る。硬度はビツカース硬度計を用いて荷重100
ｇのときに得られた値で示した。耐水性は大阪
工業試験所法による方法で、溶出アルカリ量を
Ｎ／100HClで中和滴定し、それに要したＮ／
100HClのml数で示した。
れたガラスビーズに関し、特に粉砕・分散ミル充
填用のガラスビーズとして硬度が高く、かつ化学
的耐久性のすぐれた耐摩性ガラスビーズに関す
る。 〔発明の技術的背景とその問題点〕 従来、顔料・塗料および磁気テープ用磁性体な
どの粉体を微粒子化したり、溶媒に混合均質化等
の操作を行なう場合にガラスビーズを用いたサン
ドミル等の分散材が使用される。このサンドミル
は容器内に収容された原料粉体とガラスビーズと
分散材とを高速度で回転する撹拌用羽根により撹
拌して高速流となし、これらが相互に衝突・摩擦
することにより原料粉体を均質に分散化させるも
のである。このガラスビーズは一般にソーダライ
ム系の普通板ガラスの破片を所定の粒度に粉砕
し、加熱して球状に成形したものが使用されてい
る。この種のガラスビーズは化学的耐久性が弱
く、アルカリ成分が溶出して、分散時に原料のPH
値が変化し製品の化学的、物理的特性に悪影響を
与える。また機械的強度特に硬度が低いため摩耗
速度が早く、所定の分散効率を維持するにはガラ
スビーズを頻繁に交換しなければならないばかり
か、ガラスビーズの破砕・摩耗等による微小ガラ
ス片が原料粉体に混入して製品の品質を著しく低
下させる欠点がある。 またガラス質以外の分散材として高い硬度をも
つジルコン質やコランダム質等のビーズが知られ
ているが、極度に高い硬度のために分散材の容器
や撹拌用羽根を損耗させる欠点がある。 従つてサンドミルに適当するガラスビーズの条
件は分散効果を保持するためガラスビーズの粒
度が一定で摩耗しにくいこと、機械的強度が大
きく衝突などの衝撃に強くて破砕しないこと、
分散溶媒に対して溶出しにくく、化学的耐久性に
すぐれていることなどであるが、これらの特性を
すべて満足できるガラスビーズは市販されていな
い。 〔発明の目的〕 本発明は上記事情を考慮してなされてものであ
つて、ソーダライム系ガラスビーズに比べて前記
条件のすべてにおいてすぐれた特性を示す耐摩耗
性ガラスビーズを提供することを目的とする。 〔発明の概要〕 本発明は上記の目的を達成するためにZnOおよ
びB2O3を多量に含有するガラスを強化処理する
ことによつて、硬度を高め、耐摩耗性に優れ、か
つ化学的耐久性にも優れたガラスビーズを提供す
るものである。 即ち本発明は重量百分率でSiO228〜65％、
ZnO10〜45％、B2O35〜25％、Al2O31〜15％、
Na2O＋K2O＋Li2O1〜10％、CaO＋MgO＋BaO
＋SrO＋TiO22〜10％からなる溶融ガラスを回転
する円板上に流下、分散させて球状に成形した直
径0.7〜４mmのガラスビーズをガラスの歪点以上
の温度に加熱し、硝酸アルカリ溶融塩または油、
もしくは水の中へ投入し急冷することにより強化
処理したガラスビーズである。 本発明のガラス組成物を前記範囲に限定した理
由は次のとおりである。 SiO2はガラス形成に必要な基礎成分の１つで
あるが、28重量％（以下同じ）より少ないと、機
械的強度および化学的耐久性が低下し、また熱膨
張率も大きくなるために耐熱衝撃性が低下し、ビ
ーズ成形時に割れの原因となり、また65％を超え
ると溶融性が低下し高温時の粘性が高くなりビー
ズの成形が困難となる。 ZnOはガラスの硬度を高め、高温時の粘性を低
下させると共に強化処理を容易にするが、10％よ
り少ないとガラスの硬度が上らず耐摩耗性が悪
く、かつ強化も入りにくい、また45％を超えると
ガラスが脆くなり機械的強度が劣化しサンドミル
に使用したときにガラスビーズが破損する惧れが
ある。 B2O3はSiO2と共にガラス形成の基礎成分で、
溶融性と化学的耐久性を向上させるが、５％より
少ないとその効果が期待できず、また、25％を超
えると耐摩耗性および化学的耐久性が著しく低下
する。 Al2O3はガラスの化学耐久性を向上させるが、
１％より少ないとその効果は期待できず、15％を
超えると溶融性が著しく低下する。 Na2O、K2O、Li2O等のアルカリ金属酸化物は
ガラスの溶融性を高め、熱膨張率を適正にする成
分であるが、Na2OとK2OとLi2Oの合量が１％よ
り少ないとその効果が期待できず、10％を超える
と化学的耐久性が劣化する。 CaO、MgO、BaO、SrOおよびTiO2は耐摩耗
性および化学的耐久性を改善する効果があるが、
２％より少ないとその効果が期待できずガラスビ
ーズの硬度が低く脆くなり、10％を超えると分相
を起し易く溶融性を悪くする。 次に本発明のガラスビーズの直径を0.7〜４mm
の範囲に限定した理由は、該ガラスビーズを分散
促進材としてサンドミル等に使用する場合にビー
ズの直径が0.7mmより小さいとビーズが軽量なた
めミーリング時に運動エネルギーが不足し粉砕効
果が劣る。また直径が4.0mmを超えるとビーズ相
互の間隙が大きくかつ衝突回数も少なくなり分散
効果が低下する。 次に前記組成からなる溶融ガラスを高速度で回
転する円板の上面に粘度100ボイス以下で連続的
に流下させると、この円板との接触時にガラス流
に衝撃波が伝わり、ガラス流は分散されながら遠
心力によつて飛散し、空中を飛行中に表面張力に
より球状に成形されガラスビーズとなる。ガラス
ビーズの粒径は円板の回転速度を変化させること
により任意に調整することができるが、ある一定
範囲の粒径分布を有して製造されるため所望粒径
のガラスビーズを得るには篩分によつて選別され
る。 このようにして得たガラスビーズを前述した通
常の液冷強化処理方法によつて処理し、耐摩耗性
ガラスビーズが得られる。 〔発明の実施例〕 次に本発明の実施例を表記し説明する。 表中No.１〜No.５は本発明による実施例を示し、
No.６は従来のガラスビーズによる比較例である。
また特性値耐摩耗性は２のサンドミル２Kgの
ガラスビーズと水を入れ撹拌用羽根を3000回分で
回転させて48時間後のガラスビーズの摩耗減量を
百分率で示した値である。圧縮強度はオートグ
ラフ圧縮試験装置による圧縮破砕強度測定値であ
る。硬度はビツカース硬度計を用いて荷重100
ｇのときに得られた値で示した。耐水性は大阪
工業試験所法による方法で、溶出アルカリ量を
Ｎ／100HClで中和滴定し、それに要したＮ／
100HClのml数で示した。
【表】
以上のように本発明のガラスビーズは耐摩耗
性、機械的強度、化学的耐久性等において従来の
ガラスビーズより優れているので、粉体の分散促
進材として使用する場合に次のような効果を奏す
る。 硬度が高く、耐摩耗性が優れているのでガラ
スビーズの寿命が長く、長期間連続使用ができ
る。 機械的強度が大でガラスビーズ自体の破砕が
生じにくいので粉体へのガラスビーズ破片の混
入防止ができ製品の品質が向上する。 化学的耐久性が優れているのでアルカリ溶出
量が少なく分散材の化学的および物理的変化を
起さず、かつ酸性またはアルカリ性の分散材に
も安定して使用することができる。 なお本発明のガラスビーズは上記用途のみに限
定されるものではない。
性、機械的強度、化学的耐久性等において従来の
ガラスビーズより優れているので、粉体の分散促
進材として使用する場合に次のような効果を奏す
る。 硬度が高く、耐摩耗性が優れているのでガラ
スビーズの寿命が長く、長期間連続使用ができ
る。 機械的強度が大でガラスビーズ自体の破砕が
生じにくいので粉体へのガラスビーズ破片の混
入防止ができ製品の品質が向上する。 化学的耐久性が優れているのでアルカリ溶出
量が少なく分散材の化学的および物理的変化を
起さず、かつ酸性またはアルカリ性の分散材に
も安定して使用することができる。 なお本発明のガラスビーズは上記用途のみに限
定されるものではない。
Claims (1)
- １ 重量百分率でSiO228〜65％、ZnO10〜45％、
B2O35〜25％、Al2O31〜15％、Na2O＋K2O＋
Li2O1〜10％、CaO＋MgO＋BaO＋SrO＋TiO22
〜10％からなる溶融ガラスを回転する円板上に流
下、分散させて球状に成形した直径0.7〜４mmの
ガラスビーズを強化したことを特徴とする耐摩耗
性ガラスビーズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7366084A JPS60215549A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 耐摩耗性ガラスビ−ズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7366084A JPS60215549A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 耐摩耗性ガラスビ−ズ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60215549A JPS60215549A (ja) | 1985-10-28 |
| JPH0146463B2 true JPH0146463B2 (ja) | 1989-10-09 |
Family
ID=13524648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7366084A Granted JPS60215549A (ja) | 1984-04-11 | 1984-04-11 | 耐摩耗性ガラスビ−ズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60215549A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3993269B2 (ja) | 1997-04-18 | 2007-10-17 | スリーエム カンパニー | 透明ビーズおよびその製造方法 |
| WO1998047830A1 (en) | 1997-04-18 | 1998-10-29 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Transparent beads and their production method |
| US6245700B1 (en) | 1999-07-27 | 2001-06-12 | 3M Innovative Properties Company | Transparent microspheres |
| US20040259713A1 (en) | 2003-06-11 | 2004-12-23 | 3M Innovative Properties Company | Microspheres comprising titania and bismuth oxide |
| US20170145527A1 (en) * | 2015-11-24 | 2017-05-25 | Premier Industries, LLC | System and Method for Forming Spherical Silica-Based Proppant and Pig Iron Utilizing Mining Slag |
-
1984
- 1984-04-11 JP JP7366084A patent/JPS60215549A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60215549A (ja) | 1985-10-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |