JPH0223488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、液化天然ガス貯蔵タンクの低温用保
冷材、土木・建築関係における軽量断熱材や骨
材、プラスチツクの増量材、塗料の増粘剤、或い
はバイオリアクターの分野における酵素の固定化
剤等として利用される微小ガラス発泡粒の製造方
法に関するものである。 〔従来技術〕 ガラス発泡粒の製造方法としては、特開昭58−
9833号公報に開示された製造方法が知られてい
る。この従来例は、第１ガラス粉末と発泡剤粉末
とを主成分とする第１原料粉末を結合剤で固めて
第１粒状体を造粒し、発泡剤を含まず第２ガラス
粉末を主成分とする第２原料粉末を結合剤により
前記第１粒状体の表面に被覆して第２粒状体と
し、更にこの第２粒状体の表面に粉末状の離型剤
を被覆して第３粒状体とし、最後にこの第３粒状
体を加熱してガラス発泡粒とするものである。こ
れにより外殻がガラス層からなり内部に気泡を有
するガラス発泡粒が得られる。 〔発明が解決しようとする課題〕 ところが上記従来例の場合、造粒工程において
パン型造粒機を用いるものである。このパン型造
粒機を用いる方法では、結合剤を吹き付け添加し
ながら造粒し、パン型容器の転動により粉末の核
を次第に成長させながら粒状に形成するものであ
る。それ故、この方法によれば８〜9mesh（約２
mmφ）の粒を得るのに長時間を要する。またパン
型内で生成される粒径の粒度分布は大きくバラツ
キ、８〜9meshを目標とする場合、粉末及び
3meshより大きい広範囲の分布となり、所望の粒
度を得ようとすれば、その収率は低くなり、その
上さらに篩い分けの工程が必要となる。また原料
粒状体の表面は結合剤による粘性を呈しているた
め、造粒工程における粒の成長過程で粒同士の合
着を生起しブロツキング現象を起生する。このよ
うに上記の方法では、造粒工程に長時間を要しか
つ均一な製品を多量に効率良く生産できないとい
う実情から、工業的・経済的に大きな問題点があ
る。 上記従来例とは別に、特開昭53−142424号公報
に開示されているように、ガラス粒子と発泡剤か
らなる混合物をヌードル状に造粒し、これを加熱
して細胞状ガラスビーズとし、更に冷却するとい
う工程において、発泡剤の性質・使用量、加熱温
度、加熱時間を選択して、嵩密度が低く、吸水性
の少ない多気泡構造の発泡ガラス粒を製造する方
法も知られている。 しかしながら、この従来例の場合、発泡ガラス
粒の微小化は出来ない。また原料粒体がヌードル
状で終えているため粒体内の結合力にバラツキが
生じ、これを焼結しても粒内に発泡ムラが発生す
る。また水を結合剤としているため結合力が弱
く、原料粒体のヌードル状が更に細かく割れ易く
なり、微粉の発生原因となる。その上、ヌードル
状原料粒体を焼結発泡して均一な発泡品、低い嵩
密度で、吸水性の少ない多気泡構造粒を得ようと
すれば、焼結工程において従来のような複雑な条
件管理を必要とする。更に、ヌードル造粒工程に
おいてブロツク防止剤を塗布する等の対策が施さ
れていないため、焼結工程において粒が発泡した
段階で粒同士が合着したり、ロータリーキルンで
焼結した場合には、キルン壁に粒が付着してしま
うといつた問題点を有する。従つて上記の方法で
は、不良品が多量に生成され、かつ生産効率も極
めて悪く、均一な形状の低嵩密度のガラス発泡粒
体を得ることは、極めて困難であると云わざるを
得ない。 そこで、本件出願人は、嵩密度が低く圧潰耐強
度も十分で断熱性に優れ、しかも生産効率が高く
安価に製造し得るガラス発泡粒の製造方法につい
て、先に提案している（特願昭59−254624号）。
この方法は、ガラス粉末と無機粉末発泡剤を粘着
剤で固めて粒体を成形する造粒工程と、前記成形
粒体を球状粒体に整粒する整粒工程と、前記球状
粒体にブロツク防止剤をコーテイングするコーテ
イング工程と、コーテイング済み球状粒体をロー
タリーキルンで固定焼結してガラス発泡粒を得る
加熱工程とを含む構成である。 然るに、上記の製造方法よれば、粒径が0.5mm
以上の比較的大きな粒径を有するガラス発泡粒を
製造するのには好適であるが、粒径が約0.5mm以
下という微小なガラス発泡粒を高収率で得ること
は甚だ困難であつて、微小ガラス発泡粒を得る製
造方法としては不向きである。 従つて、本発明は、従来例における以上の問題
点を考慮してなされたものであつて、嵩密度が低
く且つ十分な単粒圧壊強度を保有し断熱性にも優
れたガラス発泡粒を、高い生産効率で安価に製造
することが出来ると共に、均一な微小発泡粒を高
い収率で得ることのできる微小ガラス発泡粒の製
造方法の提供を目的とするものである。 〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る微小ガラス発泡粒の製造方法は、
上記課題を解決するために、ガラス粉末と発泡剤
粉末とを結合剤を用いて混練したのち直接、整粒
機による整粒工程にかけて球状に整粒し、次い
で、その球状化粒表面に離型剤を被覆させたのち
乾燥し、この乾燥後に得た粒体を加熱して粒体を
発泡させることにより微小ガラス発泡粒を得るこ
とを特徴としている。 〔作 用〕 上記の構成によれば、整粒機による整粒工程
は、ガラス粉末と発泡粒粉末とに大きな圧力を付
与する。従つて、粒体は、上記の各粉末を高い充
填率で有することになる。 上記の高い充填率で含有された発泡剤粉末は、
微小ガラス発泡粒を発泡性に優れたものにすると
共に、嵩密度の低いものとする。また、高い充填
率で含有されたガラス粉末は、微小ガラス発泡粒
の単粒圧壊強度を十分に大きなものとする。 さらに、発泡剤粉末により形成された気泡は、
上記の発泡剤粉末がそれぞれ独立した粉末状態で
ガラス粉末と共に混練されているため、独立気泡
率が高いものとなる。従つて、微小ガラス発泡粒
は、上記の独立気泡と高い充填率の発泡剤粉末と
で吸水性の低いものになり、断熱性に優れたもの
になる。 また、上記の各粉末である原料の混練物は、造
粒機にかけず直接整粒機にかけて球状に整形する
ので、原料粉末に結合剤を適量加えることによ
り、粒子が大きく成長するのが抑制される。その
結果、得られるガラス発泡粒は、微細化したほぼ
均一な大きさとなる。また、造粒化工程の省略
は、生産性の向上を招来し、微小ガラス発泡粒を
効率良く製造することを可能にする。 〔実施例〕 本発明に係る微小ガラス発泡粒の製造方法の一
実施例について、その工程順序に従つて順次、以
下に説明する。 (1) 原料となるガラス粉末に発泡剤粉末を配合
し、これに結合剤を加えて混合機により混練す
る。 上記ガラス粉末としては、主に板ガラス、び
んガラス等の比較的軟化点温度の低いソーダガ
ラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸塩ガ
ラス等が用いられる。これらのガラス粉末は、
400〜500meshパス程度に粉砕した微細な粉状
のものを使用する。ガラス粉末が微細なほど発
泡性が良くなり、また均一な発泡が行なわれ
る。 又、上記発泡剤粉末としては、通常はカーボ
ンブラツク（Ｃ）、炭化珪素（SiC）、炭酸カル
シウム（CaCO₃）等の粉末が用いられる。こ
れらの発泡剤粉末は、加熱工程時に酸化し、そ
れ自体が熱分解によつて炭酸ガス（CO₂）を発
生させる性質のものであつて、後述する加熱工
程時の加熱によりガラスの軟化点温度域で前記
発泡剤粉末の熱分解反応を生起するものが使用
される。また上記炭酸ガスの発生する温度域で
のガラス粉末には適度の粘性を具備しているこ
とが、発泡粒を製造する上で重要な要因をなす
ものであつて、上記のガス熱分解時におけるガ
ラスの粘度が高過ぎるとガラス発泡粒のセルが
形成され難く、また粘度が低過ぎるとセルが割
れ易くなる。 さらに結合剤としては、デキストリン、ポリ
ビニルアルコール、メチルセルロース等の水溶
液が使用されるが、その結合剤の種類について
は上記のものに限定されない。結合剤の溶液濃
度についても重要であつて、ほぼ1wt％〜10wt
％の範囲内で使用され、これにより、得られる
発泡粒の大きさも一定範囲内に制御することが
可能となる。即ち、結合剤の濃度が高過ぎると
整粒工程において粒子同士が合着し易くなり、
これとは逆に濃度が低過ぎると乾燥後の粒状を
維持できなくなる。例えば、ポリビニルアルコ
ール2wt％水溶液を使用して上記原料に対する
バインダー量を25％、20％とすると、それぞれ
40〜80meshの粒径を有する発泡粒は65％の収
率、120〜200meshの粒径を有する発泡粒は35
％の収率で得られる。またポリビニルアルコー
ル5wt％水溶液では、原料に対するバインダー
量を25％、20％とすると、それぞれ20〜
30meshが55％、40〜80meshが48％の収率で得
られる。 上記のガラス粉末と発泡剤粉末との配合原料
に上記結合剤を加えて混練するが、このとき使
用される混合機は、ニーダー、リボンブレンダ
ー等の種類の装置が使用される。尚、混合機の
種類について上記のものに限定されないことは
勿論である。 上記の混練工程によつて、結合剤の粒子の周
りにガラス粉末や発泡剤粉末が付着して、湿つ
ぽい粉末混練物が得られる。 (2) 次に、上記の工程により得られた混練物を、
造粒機にかけずに直接、球形整粒機に供給して
混練物を球形に整粒する。 上記球形整粒機としては、広く一般に用いら
れている整粒機を使用できるが、ここでは実効
性の高いマルメライザー（不二パウダル株式会
社製）、或いはスーパーミキサー（川田製作所
(株)製）を使用している。 前者のマルメライザーは、固定された円筒容
器の底部に、凹凸面を有する回転プレートを設
けた構成であつて、上記円筒容器内に供給され
た混練物は、回転プレートが回転駆動するのに
伴ない、プレートと共に回る力と遠心力との合
力の方向に向かつて進行して円筒容器の外筒壁
と衝突し、この外筒壁にぶつかつた粒状化混練
物は一旦内周側に戻された後、再びその遠心力
により外周側へドライブをかけられるといつた
ように、円筒容器の外筒壁とプレートとの間で
過流運動を繰り返す。このときの衝撃により混
練物の角部は剪断され、或いは押圧されて全体
的にほぼ球形に整形されるが、一方では、上記
の過流運動を繰り返しているうちに、結合剤の
粒子を核としてガラス粉末および発泡剤粉末が
結合して成長し、これにより得られる粒状物は
前記のガラス粉末や発泡剤粉末よりも粒径の大
きい約20〜200mesh程度の球形となる。そして
上記作用中に生じる剪断粉は、結合剤により粒
状物に合着されるので、原料粉末が未使用のま
ま残ることはない。なお回転プレートの回転速
度及び駆動時間の最適値は、整粒に供される原
料粉末の種類、結合剤の種類・濃度、回転プレ
ートの凹凸面形状等により異なるが、一般には
回転プレートの回転速度を高く設定するほど、
整粒物の粒径は微小化するものである。 後者のスーパーミキサーは、混合用アームと
細分整粒用高速チヨツパーとを備え、各々の回
転によつてボール容器内部で整粒を行うもので
あつて、容器中心部に位置する特殊形状の前記
混合用アームによつて原料を撹拌する一方、こ
れとは別駆動の前記高速チヨツパーによつて均
一な粒度に細分整粒され、付着と分散を繰り返
しながら約20〜200mesh程度の微小整粒物が得
られるものである。 以上の整粒工程により、混練物はほぼ均一な
微小粒径の球状粒体に整粒される。その粒度
は、約20〜200mesh程度であつて、微小粒であ
る。 (3) 上記整粒工程を終えると、粒子同士のブロツ
キングを防止するため、引き続き球形整粒機を
運転しながら離型剤を添加して、得られる球状
粒体の表面にブロツク防止用の離型剤をコーテ
イングする。 上記離型剤としては、天然ガラス粉末、タル
ク、炭酸カルシウム粉末などを使用する。この
場合の離型剤の量としては粒子の表面を一様に
被覆する程度の量が必要であつて、原料粉末に
対して５〜10重量部程度が好適である。 (4) 上記整粒工程及び離型剤の被覆工程を経て得
られたコーテイング済み球状粒体は、さらに
110℃×６時間以上の条件下で、球状粒体に含
有されている結合剤を完全に乾燥させる。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なうもので
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。なお上記の乾燥条件については具体
的に限定されないこと勿論である。 (5) 最後に、上記の乾燥済み球状粒体を電気炉内
で加熱して発泡させる。この加熱・発泡化工程
は、一般に使用されている電気炉であつても良
いが、生産性を考慮してロータリーキルン、ベ
ルトコンベアキルン、バケツトコンベアキルン
等を使用するのが望ましい。前記の微小球状粒
体は、電気炉キルン内において粒体に含有され
ている発泡剤の発泡温度まで直線的に加熱さ
れ、この粒体が発泡粒となつた後は室温で放冷
される。また前記ロータリーキルンを使用した
加熱工程では、供給された球状粒体はロータリ
ーキルン内を転りながら発泡焼結（球状粒体に
含まれる発泡剤が分解ガスを発生する）し、発
泡が均一で嵩密度の低いガラス発泡粒が得られ
る。又、この発泡焼結時に、予め球状表面に離
型剤がコーテイングされている各球状粒体は、
互いに合着してダンゴ状になることはない。ま
たロータリーキルン壁にこの粒体が付着するよ
うなことも生じない。 上記加熱工程に用いられるロータリーキルン
は、例えば内径106mmφ、長さ2m、傾斜角0.5
度、回転速度24r.p.m.に設定したものが使用さ
れる。また球状粒体の炉内での滞留時間が長す
ぎると、最終的に得られる製品が収縮してしま
うので、上記滞留時間は３〜20分の範囲内とす
るのが望ましい。またロータリーキルンの炉内
温度は700〜900℃が望ましい。 このようにして得られた微小ガラス発泡粒は、
第１図の組織拡大図に示したように、大きさがほ
ぼ均一であつて、非常に微細で独立したセル構造
を有し、独立気泡率が高くて吸水性が少なく且つ
断熱性に優れている。微小ガラス発泡粒の特性を
具体的数字で示すと、約0.4〜0.5mmφの単粒にお
ける圧壊強度は0.15Kg、発泡粒の嵩密度は0.58
ｇ／c.c.、また0.5〜1.0mmφの単粒における圧壊強
度は、0.19Kg、発泡粒の嵩密度は0.51ｇ／c.c.であ
る。 〔実験例〕 ガラス粉末成分として、SiO₂（72.5wt％）、
Na₂O（14.4wt％）、CaO（10.2wt％）、Al₂O₃
（2.0wt％）、BaO（0.6wt％）、K₂O（0.2wt％）、
Fe₂O₃（0.1wt％）の組成からなる廃ガラス粉末
（200mesh以下に）、発泡剤粉末として炭酸カルシ
ウム粉末（約400mesh）２重量部を配合し混合し
た。 次に、上記の配合原料に、結合剤としてのポリ
ビニルアルコール（2wt％）水溶液を20重量部添
加して、その混合物を混合機ニーダーにより２分
間だけ混練した。この混練物を振盪機にかけ、目
詰まりしない程度の篩（例えば10mesh）を通過
したものを、球形整粒機マルメライザー（回転プ
レート径200mmφ）により700r.p.mで１分間整粒
して球状化させ、整粒工程終了後、離型剤として
黒曜石の粉末（約200mesh）を10重量部添加し
て、15秒間だけ前記球形整粒機の延長作動を行わ
せ、各粒子表面を黒曜石で被覆した。これを110
℃で15時間乾燥させ、その後、炉内温度が770℃
に設定されているロータリーキルンで12分間加熱
し焼成して、整粒物に含まれている発泡剤
（CaCO₃）を分解させて、微小ガラス粒を発泡さ
せた。 以上のようにして得られた微小ガラス発泡粒
は、粒度分布が20〜200meshの領域にあり、粒
径、嵩密度、単粒圧壊強度、独立気泡率はそれぞ
れ次の通りであつた。

〔発明の効果〕

本発明に係る微小ガラス発泡粒の製造方法は、
以上のように、ガラス粉末と発泡剤粉末とを結合
剤を用いて混練したのち直接、整粒機による整粒
工程にかけて球状に整粒し、次いで、その球状化
粒表面に離型剤を被覆させたのち乾燥し、この乾
燥後に得た粒体を加熱して粒体を発泡させること
により微小ガラス発泡粒を得る構成である。 これにより、ガラス粉末と発泡剤粉末との混練
物は、粒体にする際に、整粒機により大きな圧力
が付与されることになり、粒体は、上記の各粉末
を高い充填率で有することになる。これにより、
発泡性に優れ嵩密度が低いと共に、単粒圧壊強度
も十分に保有し、また独立気泡率も高いところか
ら吸水性が低く断熱性に優れたガラス発泡粒が得
られる。 また、原料の混練物を造粒機にかけず直接整粒
機にかけて球状に整形するので、原料粉末に結合
剤を適量加えることにより、粒子が大きく成長す
るのが抑制される。その結果、得られるガラス発
泡粒は微細化され、粒径が20〜200meshという微
小なものであつて且つほぼ均一な大きさの発泡粒
が得られる。このようにして得られた微小ガラス
発泡粒は、その粒径の小さい微小粒という特性を
活かして、例えば液化天然ガス貯蔵タンクの低温
用保冷材として、或いは土木・建築関係において
使用される軽量断熱材や骨材の素材として有効に
利用される。また、造粒化工程を省略したことに
よつて生産性が向上し、微小ガラス発泡粒を効率
よく製造することが出来るといつた効果を奏する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示すものであ
り、微小ガラス発泡粒の組織拡大図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ガラス粉末と発泡剤粉末とを結合剤を用いて
   混練したのち直接、整粒機による整粒工程にかけ
   て球状に整粒し、次いで、その球状化粒表面に離
   型剤を被覆させたのち乾燥し、この乾燥後に得た
   粒体を加熱して粒体を発泡させることにより微小
   ガラス発泡粒を得るようにした微小ガラス発泡粒
   の製造方法。