JPH02277544A - 耐火中空球の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は軽量コンクリート、耐火軽量構造材料、海洋開
発の浮力材料、飛翔物体用構造材料、触媒担体、ｒ過材
料、水素（Ｈ２）ガスの吸着分離材、捕集吸油材、建築
用吸音部材、複合材料、レーザ核融合燃料の容器、溶融
金属の保温材等に使用される耐火中空球の製造方法の改
良に関する。

［従来の技術］ 中空球の製造方法として従来下記のような方法が使用さ
れていた： ■原料を溶融した後に炉より流出させ、その流出液に向
かって高圧ガスを吹付け、液を中空状小球として飛散さ
せ、微小中空球を得る方法（溶融吹付法）； ■発泡材を添加した原料あるいはもともと水分や揮発分
を含有している原料を使用し、一定精度に揃えた後、短
時間の焼成を行い粒子を発泡させ、内部が空孔の微小中
空球体を得る方法（加熱分解法）； ■発泡ポリスチレン球などの融点の低い物質を心として
、これに目的とする原料粉末を被覆する。

乾燥後、これを焼成して芯材を溶融あるいは分解させて
内部を空孔とし、更に高温処理して外殻部分を焼結ある
いは溶融させてガラス相を生成させて中空球体を得る方
法く芯材分解法）。

これらの方法の中で中空球を製造するために芯材分解法
がよく使用されている。

この方法を使用する中空球の例として、例えば特開昭６
１−２１５２３８号公報にはプラスチックの粒子の表面
にバインダーを適用し、このバインダーにより粒子の表
面に耐火物の粉末を付着させて殻を形成し、焼成してプ
ラスチックの粒子を除去することにより、はぼ中心に１
個の空洞を有する耐火物の中空球を得ることからなる耐
火断熱材の製造方法が開示されている。

また、特開昭６２−２３０４５５号公報には、断熱用中
空粒材の殻の厚さ、通気率等を特定することにより、金
属の表面の遮蔽、保温材として繰返し長期に使用できる
中空粒材を開示しており、該公報の実施例におては芯材
分解法による中空球材の製造例が記載されている。

更に、特開昭６３−１４９３０６号公報には、核部が発
泡ポリマーから成る金属化軽量球状粒子の表面に別の層
を塗布して壁体の強度を高めた中空球または中空球複合
体を製造する方法において、金属壁厚５〜２０μ鴎の金
属化軽量粒状粒子を、金属、金属酸化物、セラミック材
料及び耐火物のいずれか１種の微細分散液で処理して被
覆し、被覆層の厚さを１５〜５００μ陶とした前記軽量
球状粒子を乾燥し、乾燥した前記粒子を約４００℃の温
度に加熱してポリマー核部を熱分解し、続いて９００〜
１４ｏＯ℃の温度で焼結することを特徴とする方法が開
示されている。

［発明が解決しようとする課題］ 上述のような芯材分解法による中空球の製造の際の課題
を解決するために一番重要な点は造粒工程にある。即ち
、芯材の外側にいかに上手に原料粉末を被覆し、真球度
の高い粗球を行うかにある。

そのためには、原料粉末の粒度、原料に適したバインダ
ーの選択と配合率、造粒機の種類、造粒条件及び造粒後
の乾燥方法などのファクターを充分に制御しなければな
らない。

しかし、上述の芯材分解法により製造された中空球はい
ずれも強度的に問題があり、形状も真球状で無く、安息
角が大きく、流動性が悪く、更に、収率が悪く、コスト
高となる等の課題がある。

従って、本発明の目的は上述の課題を簡便に解消するこ
とができる改良された芯材分解法による耐火中空球の製
造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 即ち、本発明は可燃性物質を芯材として、該芯材表面に
耐火粉末を被覆し、次に、被覆済芯材を加熱して熱分解
せしめて中空化することからなる芯材分解法による耐火
中空球の製造方法において、（ａ）可燃性物質の芯材表
面にバインダーを被覆し、（ｂ）工程（ａ）で得られた
芯材に耐火原料粉末を付着させ、（ｃ）工程（ｂ）で得
られた芯材と残存する耐火原料粉末を底板回転式造粒機
に装入し、バインダーを添加しながら整形することを特
徴とする耐火中空球の製造方法に係る。

［作　　用］ 本発明方法に使用する可燃性物質の芯材は通常の芯材分
解法に使用されるものであればいずれのものでも使用す
ることができ、例えば発泡スチロール環、有機繊維球状
物、中実ポリエチレン環等を使用することができるが、
コスト面より発泡スチロール環の使用が好ましい、なお
、芯材の球径は１〜１０Ｉの範囲内が好ましい６球径が
１！ＩＩＩ未満であったり、１０ｍｍを超えると、耐火
原料粉末を好適な状態で被覆できないために好ましくな
い。

本発明方法に使用する耐火粉末原料としては、慣用の耐
火中空球に使用されているものであればいずれのもので
も使用することができ、例えばジルコニア、マグネシア
、アルミナ、シリカ、炭化珪素、シャモット等を使用す
ることができる。なお、耐火原料粉末の粒度は全て０．
３ｍｍ以下であり、７４μｍ以下の粒子が３０％以上含
まれていることが必要である。耐火原料粉末の粒度が０
．３ｍｎ＋を超える場合には、耐火原料粉末の芯材への
被覆をうまく行うことができず、また、７４μｍ以下の
粒子が３０％未満であると、工程（ｃ）において整形す
る際に、耐火原料粉末被覆の剥離が生ずることがあるた
めに好ましくない。

耐火原料粉末の配合を数例記載すると、耐火中空球とし
て例えばマグネシア質のものを製造する場合には、例え
ばマグネシアを８０重量部以上含み、残部がアルミナセ
メント、シャモット、粘土類、カルシア、炭酸マグネシ
ウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナ等からなる群
から選択された１種または２種以上を含んでなる耐火原
料粉末を使用することができる。

また、コージェライト質またはジルコニア質の耐火中空
球を製造する場合には、マグネシアをコージェライトま
たはジルコニアに置換した配合をもつ耐火原料粉末を使
用する。ことができる。

本発明方法の工程（ａ）において、可燃性物質の芯材の
表面に被覆するバインダーは、該芯材として発泡スチロ
ールを使用する場合には、発泡スチロールとの濡れ性の
観点からポリビニルアルコール水溶液が好適である。有
機溶剤溶解品は作業環境、危険性等の面から使用・する
ことは好ましくない、ポリビニルアルコール水溶液の粘
度は１０４ボイズ〜１０２ボイズの範囲内のものが好ま
しい。

ポリビニルアルコール水溶液の粘度が１ｏ４ボイズを超
えると、芯材の表面に均一に該水溶液が付着せず且つ固
まりを生ずるために好ましくなく、また、該粘度が１０
２ボイズ未満であると、工程（ｂ）において、耐火原料
粉末の付着量が少なくなり、耐火原料粉末の殻厚が薄く
なり、強度も低くなるために好ましくない。

本発明方法の工程（ｃ）において使用するバインダーは
水溶性有機バインダー及び無機バインダーを使用するこ
とができる。水溶性有機バインダーとしては例えばメチ
ルセルローズ、カルボキシメチルセルローズ、ポリビニ
ルアルコール、糖蜜、リグニンスルホン酸等を挙げるこ
とができる。また、無機バインダーとしてはコロイダル
シリカ、コロイダルアルミナ、アミンシリケート、水ガ
ラス等を使用することができる。使用するバインダーの
粘度は１０００〜５センチボイズの範囲内であることが
必要である。バインダーの粘度が１０００センチボイズ
を超える場合には、工程（Ｃ）における整形時に球と球
とが付着し易く、真珠が得られにくい、また、５センチ
ボイズ未溝の場合には、工程（ｃ）における整形時に耐
火原料粉末層が剥離することがあるために好ましくない
。

以下、本発明方法を工程を追って説明する。

まず、工程（ａ）においては、可燃性物質の芯材とバイ
ンダーをモルタルミキサー、ハイスピードミキサー、ヘ
ンシェルミキサー等の既知のミキサーへ装入し、混練す
ることにより芯材表面をバインダーで被覆する。

次に、工程（ｂ）において、工程（ａ）で得られた芯材
を所定の配合をもつ耐火原料粉末と共に別個のミキサー
例えばモルタルミキサー、ハイスピードミキサー、ヘン
シェルミキサー等に装入し、混練することにより前記芯
材表面に耐火原料粉末を付着させる。

更に、工程（ｃ）において、工程（ｂ）で得られた耐火
原料粉末被覆済芯材及び工程（ｂ）において余った耐火
原料粉末を、造粒性能を有する造粒機へ装入し、回転造
粒しながらバインダーを投入しく１０〜１００ｃｃ／秒
の速度で徐々に投入）、余剰耐火原料粉末を付着させな
がら整形する。この工程（ｃ）の処理により被覆層が整
形され且つ緻密となる。工程（ｃ）において使用する造
粒機としては例えば底板回転式造粒機を使用することが
でき、底板回転式造粒機としては例えばマルメライザ−
［不二パウダル（株）社製］等を使用することが好まし
い。

工程（ｃ）で得られた整形済芯材は次に常法に従って５
０〜８０℃で１２〜２４時間乾燥した後、炉例えばロー
タリーキルン等で１０００〜１８００℃程度の温度で焼
成することにより耐火中空球とすることができる。

上述の操作に従って得られた中空球は強度、形状、収率
等が向上し、例えば軽量コンクリート、耐火軽量構造材
料、海洋開発の浮力材料、飛翔物体用構造材料、触媒担
体、ヂ過材料、水素（Ｈ２）ガスの吸着分離材、捕集吸
油材、建築用吸音部材、複合材料、レーザ核融合燃料の
容器、溶融金属の保温材等として好適に使用できる。

なお、可燃性物質の芯材を１００重量部とした時の工程
（ａ）におけるバインダーの添加量は１００〜１０００
重量部の範囲内であり、工程（ｂ）における耐火原料粉
末の添加量は１００〜１００００重量部の範囲内であり
、工程（（＋）におけるバインダーの添加量は１０〜７
００重量部の範囲内である。

［実　施　例］ 以下に、実施例を挙げて本発明方法による耐火中空球の
製造方法を更に説明する。

え１■ユ マグネシア質耐火中空球 直径３１の発泡スチロール球１００重量部とポリビニル
アルコールの１５％水溶液（粘度１０’ボイズ）３００
重量部をモルタルミキサーに装入し、混練して発泡スチ
ロール球をポリビニルアルコール水溶液で被覆した。

次に、得られた発泡スチロール球と粒度が０．３１以下
で且つ７４μ糟以下の粒子を５０％以上含むマグネシア
８５重量部、アルミナセメント（０，３ｍ−以下）１０
重量部、ベントナイト５重量部よりなる耐火原料粉末２
５００重量部とを別のモルタルミキサーへ装入し、混練
することにより発泡スチロール球に耐火原料粉末を付着
させた。

次に、耐火原料粉末付着済発泡スチロール球と前記工程
で余った耐火原料粉末をマルメライザーへ装入し、ポリ
ビニルアルコールの１％水溶液（粘度１００センチボイ
ズ）４００重量部を添加しながら（２０ｃｃ／の速度）
耐火原料粉末を付着させ且つ整形を行った。

得られた球状物を７０℃で１０時間にわたり乾燥し、次
に、ローターリ−キルン中１４００℃で４時間焼成する
ことによりマグネシア質耐火中空球を得た。

得られたマグネシア質耐火中空球の緒特性を以下の第１
表に記載する。

１１ｆｉユ コージェライト質耐火中空球 直径３輪輪の発泡スチロール球１００重量部とポリビニ
ルアルコールの１０％水溶液（粘度１０２ボイズ）２８
０重量部をモルタルミキサーに装入し、混線して発泡ス
チロール球をポリビニルアルコール水溶液で被覆した。

次に、得られた発泡スチロール球と粒度が０．３−以下
で且つ７４μ−以下の粒子を７０％以上含むコージェラ
イト９０重量部、カオリン１０重量部よりなる耐火原料
粉末４０００重量部とを別のモルタルミキサーへ装入し
、混練することにより発泡スチロール球に耐火原料粉末
を付着させた。

次に、耐火原料粉末付着済発泡スチロール球と前記工程
で余った耐火原料粉末をマルメライザーへ装入し、カル
ボキシメチルセルローズの３％水溶液（粘度１５０セン
チボイズ）３００重量部を添加しながら（８０ｃｃ／秒
の速度で）耐火原料粉末を付着させ且つ整形を行った。

得られた球状物を６０℃で８時間にわたり乾燥し、次に
、ローターリ−キルン中１３８０℃で４時間焼成するこ
とによりコージェライト質耐火中空球を得た。

得られたコージェライト質耐火中空球の緒特性を以下の
第１表に記載する。

夫胤■ユ ジルコニア質耐火中空球 直径３論−の発泡スチロール球１００重量部とボリビニ
ルアルコールの１５％水溶液（粘度１０３ボイズ）３０
０重量部をモルタルミキサーに装入し、混練して発泡ス
チロール球をポリビニルアルコール水溶液で被覆した。

次に、得られた発泡スチロール球と粒度が０．３ｍｍ以
下で且つ７４μｍ以下の粒子を９０％以上含むＭｇ○安
定化ジルコニア（Ｚｒ○２９６：Ｍｇ０４）よりなる耐
火原料粉末４０００重量部とを別のモルタルミキサーへ
装入し、混練することにより発泡スチロール球に耐火原
料粉末を付着させた。

次に、耐火原料粉末付着済発泡スチロール球と前記工程
で余った耐火原料粉末をマルメライザーへ装入し、ポリ
ビニルアルコールの１％水溶液（粘度１００センチボイ
ズ）４５０重量部を添加しながら（９０ｃｃ／秒の速度
で）耐火原料粉末を付着させ且つ整形を行った。

得られた球状物を７０℃で１０時間にわたり乾燥し、次
に、ローターリ−キルン中１８００℃で５時間焼成する
ことによりジルコニア質耐火中空球を得た。

得られたジルコニア質耐火中空球の諸特性を以下の第１
表に記載する。

之双コ 上述の実施例１〜３において、マルメライザーによる余
剰耐火原料粉末を付着し且つ球状物を整形する工程を行
わない以外は実施例１〜３と同様の操作でマグネシア質
中空球（比較品１）、コージェライト質中空球（比較品
２）及びジルコニア質中空球（比較品３）を得た。

比較品１〜３の諸特性を第１表に併記する。

［発明の効果］ 上述の実施例から明らかなように、比較的簡便な操作で
ある本発明方法に従って、強度、形状、収率ともに優れ
た耐火中空球を得ることができる。

特許出願人　品川白煉瓦株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．可燃性物質を芯材として、該芯材表面に耐火粉末を
   被覆し、次に、被覆済芯材を加熱して熱分解せしめて中
   空化することからなる芯材分解法による耐火中空球の製
   造方法において、（ａ）可燃性物質の芯材表面にバイン
   ダーを被覆し、（ｂ）工程（ａ）で得られた芯材に耐火
   原料粉末を付着させ、（ｃ）工程（ｂ）で得られた芯材
   と残存する耐火原料粉末を底板回転式造粒機に装入し、
   バインダーを添加しながら整形することを特徴とする耐
   火中空球の製造方法。
2. ２．耐火原料粉末がマグネシアを８０重量部以上含み、
   残部がアルミナセメント、シャモット、粘土類、カルシ
   ア、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、シリカ及びア
   ルミナからなる群から選択された１種または２種以上の
   成分である請求項１記載の耐火中空球の製造方法。
3. ３．耐火原料粉末がコージエライトを８０重量部以上含
   み、残部がアルミナセメント、シャモット、粘土類、カ
   ルシア、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、シリカ及
   びアルミナからなる群から選択された１種または２種以
   上の成分である請求項１記載の耐火中空球の製造方法。
4. ４．耐火原料粉末がジルコニアを８０重量部以上含み、
   残部がアルミナセメント、シャモット、粘土類、カルシ
   ア、炭酸マグネシウム、炭酸カルシウム、シリカ及びア
   ルミナからなる群から選択された１種または２種以上の
   成分である請求項１記載の耐火中空球の製造方法。