JPH02279536A

JPH02279536A - 無機粉体組成物

Info

Publication number: JPH02279536A
Application number: JP9764689A
Authority: JP
Inventors: Shinji Oda; 小田　晋司; Hiroyuki Iwakura; 岩倉　博之
Original assignee: Tokuyama Corp
Current assignee: Tokuyama Corp
Priority date: 1989-04-19
Filing date: 1989-04-19
Publication date: 1990-11-15

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、耐熱性、切削加工性に優れ、また、製造時の
寸法安定性に優れた無機複合体の製造原料として好適に
用いられる無機粉体組成物に関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする課題）粉砕ガ
ラスや板ガラス等の切削加工により生成するガラス粉を
再利用するため、これらのガラス粉体と他の無機材料と
を混合した後成形し、焼成してガラス板を製造すること
が行なわれている。

例えば、特開昭６３−２５２９３２号公報には、ガラス
粉と石英、長石、粘土鉱物や人工軽量骨材との混合物に
ガラス発泡剤を加え、これを加熱することにより発泡ガ
ラス板を製造する方法が開示されている。

しかしながら、このようにして製造されたガラス板は、
機械的な強度が十分でなかったり、また、加熱によって
、或いは適当な形状や大きさに切削加工を行なうことに
よって割れたりする。さらに、製造時の焼成によって収
縮するために得られるガラス板の寸法安定性が悪いとい
う問題があった。

このため、上記のガラス板は建築材料として十分に満足
できるものではない。

（課題を解決するための手段）本発明者らは、上記の問題点に鑑み、機械的強度、耐火
性、切削加工性及び寸法安定性に優れたガラス板を製造
するために鋭意研究を行なってきた。その結果、特定の
原料を用いることによって上記の目的を達成することに
成功し、本発明を完成させるに至った。

即ち、本発明は、（Ａ）非繊維状ガラス粉体　１００重量部（Ｂ）（Ａ）
の非繊維状ガラス粉体の軟化点よりも高い軟化点又は融
点を有する非繊維状無機粉体　１００〜２０００重量部及び（Ｃ）無機繊維状物　５〜１０００重量部よりなる無機
粉体組成物である。

本発明において用いられる（Ａ）の非繊維状ガラス粉体
は、繊維状以外の形状、例えば、球状や不定形状のガラ
ス粉体である。ガラスの種類は特に制限されるものでは
なく、公知の種類を用いることができる。例えば、ケイ
酸ガラス、ケイ酸ソーダガラス、鉛ガラス、ソーダ石灰
ガラス、カリ石灰ガラス及びホウケイ酸ガラス等を挙げ
ることができる。非繊維状ガラス粉体は、後述する無機
複合体を得る際に他の成分と共にその軟化点以上に加熱
される。その際、非繊維状ガラス粉体の粒子径があまり
に大きいと、加熱に要する時間が長くなるため、通常は
平均粒径が０．５〜５００μｍの範囲であることが好ま
しい。上記の非繊維状ガラス粉体としては、一般に族ガ
ラスの切削加工で発生するガラス粉、ガラス廃棄物の粉
砕物等の屑ガラスやフリットが好適に用いられる。また
、族ガラスの研磨時に研磨材との混合物として得られる
ガラス粉も好適に用いられる。

次に、上記（Ａ）の非繊維状ガラス粉体の軟化点よりも
高い軟化点又は融点を有する非繊維状無機粉体は、上記
（Ａ）の非繊維状ガラス粉体と同様に繊維状以外の形状
である。そして、該非繊維状無機粉体は、それが非晶質
の場合には軟化点が、また結晶質の場合には融点が、（
Ａ）の非繊維状ガラス粉体の軟化点よりも高いものであ
る。これは、（Ａ）の非繊維状ガラス粉体と（Ｂ）の非
繊維状無機粉体とを含む本発明の無機粉体組成物を加熱
する際、（Ａ）は軟化するが（Ｂ）は軟化又は溶融しな
い温度で加熱が行なわれ、（Ａ）をバインダーとして（
Ｂ）の粒子同士を接着した無機複合体を得るためである
。このため、本発明の無機粉体組成物の加熱の温度制御
を容易に行なうためには、（Ａ）の軟化点と（Ｂ）の軟
化点又は融点の差が大きいことが好ましい。そこで、一
般には（Ｂ）の軟化点又は融点は、（Ａ）の軟化点より
も５０℃以上、さらには１００　’ｃ以上高いことが好
ましい。（Ｂ）非繊維状無機粉体としては、結晶性であ
ることが融点が高いために好適である。

本発明における非繊維状無機粉体としては、例えば、ケ
イ石、石英、クリストバライト、トリジマイト等の二酸
化ケイ素；コランダム等の酸化アルミニウム；酸化マグ
ネシラ１、；パイロフィライト、タルク、ウンモ、モン
モリロナイ１〜、バーミキュライト、カオリナイト、長
石等の粘土鉱物スラグ；フライアッシュ；軽量骨材等が
用いられる。

非繊維状無機粉体の平均粒径は、本発明の無機粉体組成
物を加熱して得られる無機複合体の機械的強度の点から
、−ｉに０．１〜１０００μｍの範囲であることが好ま
しい。

次に、本発明の無機粉体組成物の（Ｃ）成分である無機
繊維状物は、単繊維又はその集合体をいい、集合体とし
ては、織布又は不織布が挙げられる。単繊維は、得られ
る無機複合体の耐火性及び切削加工性を良好にするため
には、繊維の長さが５μｍ〜１００　ａｍ、好ましくは
１０＃ｍ〜ｌ０ｍ５であり、アスペクト比が５以上、好
ましくは１０以上であることが好適である。一方、単繊
維の集合体は、長繊維を用いて公知の方法で製造した織
布や不織布を、得られる無機複合体の大きさとほぼ同じ
大きさに切断したものが好適に使用される。

無機繊維状物は、本発明の無機粉体組成物の加熱によっ
ても形状を保持していることが好ましい。

そのためには、無機繊維状物は、（Ａ）の非繊維状ガラ
ス粉体の軟化点以上の軟化点又は融点を有するものであ
ることが好ましい。無機繊維状物の軟化点又は融点が、
（Ａ）の非繊維状ガラス粉体の軟化点とほぼ同じ場合に
は、（Ａ）の非繊維状ガラス粉体の平均粒径よりもはる
かに大きい繊維長例えば、１０倍以上の無機繊維状物を
用い、（Ａ）の非繊維状ガラスの軟化の後も無機繊維状
物の形状を留めているようにすることが好ましい。

本発明において好適に用いられる無機繊維状物としては
、例えば、ワラストナイト等の針杖鉱物；チタン酸カリ
ウム、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のウィスカー；ガラス
繊維、ロックウール、アルミナファイバー、炭素繊維、
スチールファイバーステンレスファイバー等の単繊維又
はこれらの織布若しくは不織布を挙げることができる。

上記した（Ａ）（Ｂ）及び（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ
＞１００重量部に対して（Ｂ）を１００〜２０００重量
部、好ましくは２００〜１０００重量部、（Ｃ）を５〜
１０００重量部、好ましくは１０〜５００重景部である
。（Ｂ）成分の配合量が上記範囲よりも少ないときは、
本発明の無機粉体組成物を加熱して得られる無機複合体
の耐火性が十分でなく、（Ｂ）成分の配合量が上記範囲
よりも多いときは、無機複合体の機械的強度が低下する
ために好ましくない。また、（Ｃ）成分の配合量が上記
範囲よりも少ないときには、無機複合体の耐火性及び切
削加工性が十分でなく、（Ｃ）成分の配合量が上記範囲
よりも多いときは、無機複合体が著しく不均一となり、
必要な機械的強度が得られないために好ましくない。

本発明は、さらに（Ａ）非繊維状ガラス粉体　１００重量部（Ｂ）（Ａ）
の非繊維状ガラス粉体の軟化点よりも高い軟化点又は融
点を有する非繊維状無機粉体　１００〜２０００重量部及び（Ｄ）セメント　５〜１０００重量部よりなる無機粉体組成物をも提供する。

上記の（Ａ）及び（Ｂ）の成分は、既述のとおりである
。（Ｄ）成分のセメントは、公知の水硬性セメントが何
ら制限されずに使用し得る。例えば、ポルトランドセメ
ント、アルミナセメント、フライアッシュセメント、高
炉セメント、リン酸塩セメント、白色セメント等が挙げ
られる。セメントの配合は、本発明の無機粉体組成物か
ら無機複合体を得るときの収縮を小さくし、寸法安定性
を良好にする効果がある。セメントの配合量は、（Ａ）
成分１００重量部に対して５〜１０００重量部であり、
好ましくは１０〜５００重量部である。セメントの配合
量が上記の範囲よりも少ない場合には、十分な寸法安定
性の効果が得られず、上記の範囲よりも多い場合には、
無機複合体の機械的強度が低下するために好ましくない
。

さらにまた、本発明は、（Ａ）非繊維状ガラス粉体　１００重量部（Ｂ）（Ａ）
の非繊維状ガラス粉体の軟化点よりも高い軟化点又は融
点を有する非繊維状無機粉体　１００〜２０００重量部及び（Ｅ）周期律表第Ｉａ族、同第Ｕａ族及び同第ＩＩＩａ
族に属する金属よりなる群から選ばれた少くとも１種の
金属の化合物　５〜５００重量部よりなる無機粉体組成
物をも提供する。

周期律表第Ｔａ族、同第１）ａ族及び同第１［Ｔａ族に
属する金属よりなる群から選ばれた少くとも１種の金属
の化合物は、得られる無機複合体の曲げ強度を向上させ
る効果があり、また、前記したセメントと併用すること
により、セメントの硬化促進の効果がある。上記の金属
の化合物としては、上記金属の酸化物、水酸化物、ハロ
ゲン化物、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩等が挙げられる。

例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リ
チウム、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム等の水
酸化物；酸化マグネシウム、アルミン酸カルシウム等の
酸化物；リン酸ナトリウム、リン酸アルミニウム等のリ
ン酸塩；フッ化ナトリウム、フッ化カルシウム等のフッ
化物；力焼ミョウバン等の硫酸塩が挙げられる。これら
の金属の化合物の中でも特に周期律表第Ｉａ族の金属の
水酸化物又はその塩は、無機複合体の曲げ強度を上昇さ
せる効果が特に大きい。

上記した金属の化合物の配合量は、（Ａ）の非繊維状ガ
ラス粉体１００重量部に対して５〜５００重量部であり
、好ましくは１０〜３００重量部である。

更に、本発明の無機粉体組成物に、メチルセルロース、
ポリビニルアルコール等の可塑剤を加えることもできる
。また、得られる無機複合体の軽量化のために、アルミ
ニウム粉末、炭酸水素ナトリウム、炭酸カルシウム等の
発泡剤を添加することもできる。

本発明の無機粉体組成物を用いて無機複合体を製造する
方法について以下に説明する。即ち、前記した各成分は
公知の方法によって十分に混合され、必要に応じて、特
に成分としてセメントを有する場合には、成形を容易に
し、且つ成形強度を上げ、さらに寸法安定性を向上させ
るために水が加えられる。水の添加量は、無機粉体組成
物１００重量部に対して１０〜１００重量部の範囲であ
ることが好ましい。

無機粉体組成物の成形は、公知の成形方法が用いられる
。例えば、乾式プレス成形法、フィルタープレス法、流
し込み法、吹き付は法等が挙げられる。その後、成形体
の脱色のためにリン酸水溶液を塗布することは必要に応
じて採用される。

成形体は、必要に応じて乾燥又はセメントを成分として
含む場合には硬化が行なわれ、その後（Ａ）の非繊維状
ガラス粉体の軟化点以上、且つ（Ｂ）の非繊維状無機粉
体の軟化点又は融点未満の温度で焼成される。通常は、
６００〜１）００°ＣでＩＯ分〜５時間の範囲で焼成さ
れる。

本発明においては、無機複合体の耐久性の向上のために
、焼成の前に無機粉体組成物の成形体の表面に施釉する
こともできる。

（効果）本発明の無機粉体組成物において、成分として無機繊維
状物を含有する場合には、本発明の無機粉体組成物を焼
成して得た無機複合体は急激な加熱によって割れるよう
なことはな（耐火性に優れており、また、切削加工によ
っても割れることはない。

また、セメントを含有する無機粉体組成物は、成形して
得られる成形体とそれを焼成して得られる無機複合体の
間での体積収縮が小さく、寸法安定性に優れているため
、精度良く無機複合体を製造することができる。また、
成形体の強度も上昇するため成形体の取扱いが容易にな
る。

さらに、周期律表第Ｉａ族、同第■ａ族及び同第ｍａ族
に属する金属よりなる群から選ばれた少くとも１種の金
属の化合物を用いることにより、無機複合体の機械的強
度を向上させることができる。

従って、本発明の無機粉体組成物を焼成して得られる無
機複合体は、耐火性、切削加工性、寸法安定性性、機械
的強度に優れるため、建築材料として好適に使用し得る
。

（実施例）以下に実施例および比較例を掲げて本発明を説明するが
、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

尚、以下の実施例及び比較例において、得られた無機複
合体の物性は次の方法によって測定した。

（１）密　度　　アルキメデス法により測定した。

〔２）曲げ強度　曲げ試験機（島原製作所製オートグラ
フ）を用いて３点曲げ試験を行なった。

（３）耐火性　　６００℃に保った電気炉中に試験体を
入れ、昇温速度２０℃／分で１０００°Ｃまで昇温した
後、試験体を取り出してクラックの有無を観察し、クラ
ンクのないものを○、クランクのあるものを×で示した
。

（４）加工性　　鋼製回転刃（回転数５０Ｏｒｐｍ）を
用いて試験体を切削し、クラックを生じることなる切削
できたものを○、切削中にクラックが発生したものを×
で示した。

（５）寸法安定性　焼成前後の成形体と無機複合体との
間の体積収縮率を求めた。

但し、以下の第１表〜第４表に掲げた無機粉体組成物の
各成分として次のものを用いた。

屑ガラス；不定形、平均粒径５０μｍ、軟化点６４０℃ フリソト：不定形、平均粒径２０μｍ、軟化点５５０℃ 石　　英：不定形、平均粒径３０μｍ、融点１７１０°
Ｃセリサイト：不定形、平均粒径１μｍ、軟化点１２７０
℃ スラグ　：不定形、平均粒径８μｍ、軟化点１６５０℃ チタン酸カリウム繊維：繊維径０．４μｍ、繊維長１５
μｍ、融点１３２０℃ ガラス繊維ネット：繊維径１０μｍの長繊維の織物（ピ
ッチ５璽朧Ｘ５ｍ鳳）、軟化点５７０゜耐アルカリ性ガラス繊維：繊維径１５μｍ、繊維長１５
關、軟化点６８０℃ ガラス繊維：繊維径１２μｍ、繊維長２５１麿、軟化点
６２０°Ｃ実施例１平均粒径が４０μｍの不定形の屑ガラス粉（軟化点５５
０℃）１００重景部、平均粒径が０．５μｍの不定形の
ベントナイト（融点１７００°Ｃ）７００重量部、平均
径１０μｍで平均長さ１５０μｍの針状ワラスナイト（
融点１５４０℃）２００重量部及び平均径１０μｍで平
均長さ６　ｍ＋１）のガラス繊維（軟化点５６０℃）１
０重量部を乾式混合し、プレス成形機で１００ｋｇ／ｃ
ｆｌｔの圧力を加えて成形体を得た。その後、成形体を
８００℃で３０分焼成して無機複合体を得た。得られた
無機複合体の物性は、密度１．３ｇ／ｃｏ！、曲げ強度
２００ｋｇ／ｃｄ、耐火性Ｏ３加工性○であった。

比較のために、針状ワラストナイト及びガラス繊維を用
いないこと以外は上記と同様にして焼成体を得た。得ら
れた焼成体の物性は、密度１．３ｇ／　ｃｏｔ、曲げ強
度１６０ｋｇ／ｃｒＡ、耐火性×、加工性×、及び寸法
安定性３．３％であった。

実施例２第１表に示した組成の粉体を実施例１と同様にして成形
し、焼成して無機複合体を得た。得られた無機複合体の
物性は第１表に示すとおりであった。

但し、患５及び患６では、１枚のガラス繊維ネットを成
形体の厚み方向の中間にはさんだ構造となるようにプレ
ス成形を行なった。

実施例３ガラスの研摩によって得られた不定形のガラス粉体（平
均粒径２０．ｃａｍ、軟化点５５０℃）１００重量部と
不定形の研摩材（平均粒径が４０μｍの石英粒子、融点
１７１０℃）１０００重量部との混合物に、平均径２０
０μｍで平均長さ３ｕのスチールファイバー（軟化点９
００℃）１００重量部を添加し、さらに１２００重量部
の水を加えて混合し、フィルタープレス成形を行なった
。成形体を２００℃で３０分間乾燥させ、釉薬フリット
を成形体表面に散布した後、７００℃で３０分間焼成し
、無機複合体を得た。得られた無機複合体の物性は、密
度１．５ｇ／ｃｄ、曲げ強度２８０ｋｇ／ｄ、耐火性０
及び加工性○であった。

実施例４実施例１で用いた屑ガラス粉１００重量部及びベントナ
イト７００重量部に普通ポルトランドセメント７０重量
部と５００重量部の水とを加えて混合し、型枠に流し込
んだ後８０℃で１０分間加熱し、型枠から成形体を取り
出し、１）０°Ｃで１時間乾燥を行い、１０００℃で３
０分間焼成して無機複合体を得た。その結果、密度１．
４．ｇ／ｃｎ！、曲げ強度２００ｋｇ／ｃｍ！、寸法安
定性１．２％の無機複合体が得られた。

実施例５第２表に示した組成の粉体を実施例４と同様に成形し、
焼成して無機複合体を得た。得られた無機複合体の物性
は第２表に示６すとおりであった。

実施例６実施例４で用いた屑ガラス粉１００重量部及びベントナ
イト７００重量部に水酸化リチウム５０重量部を加えて
よく混合し、その後は実施例４と同様に成形して焼成し
、無機複合体を得た。得られた無機複合体の物性は、密
度１．５ｇ／ｃＩ＋？、曲げ強度３４０ｋｇ／ｃａｌで
あった。

実施例７第３表に示した組成の粉体を実施例６と同様に成形し、
焼成して無機複合体を得た。得られた無機複合体の物性
は第３表に示すとおりであった。

実施例８第４表に示す組成の粉体を実施例４と同様にして成形し
、焼成して無機複合体を得た。得られた無機複合体の物
性は第４表に示すとおりであった。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）（Ａ）非繊維状ガラス粉体１００重量部（Ｂ）（
Ａ）の非繊維状ガラス粉体の軟化点よりも高い軟化点又
は融点を有する非繊維状無機粉体１００〜２０００重量
部及び（Ｃ）無機繊維状物５〜１０００重量部よりなる無機粉体組成物。
（２）（Ａ）非繊維状ガラス粉体１００重量部（Ｂ）（
Ａ）の非繊維状ガラス粉体の軟化点よりも高い軟化点又
は融点を有する非繊維状無機粉体１００〜２０００重量
部及び（Ｄ）セメント５〜１０００重量部よりなる無機粉体組成物。
（３）（Ａ）非繊維状ガラス粉体１００重量部（Ｂ）（
Ａ）の非繊維状ガラス粉体の軟化点よりも高い軟化点又
は融点を有する非繊維状無機粉体１００〜２０００重量
部及び（Ｅ）周期律表第 I ａ族、同第IIａ族及び同第IIIａ族
に属する金属よりなる群から選ばれた少くとも１種の金
属の化合物５〜５００重量部よりなる無機粉体組成物。
（４）特許請求の範囲第（１）項〜第（３）項のいずれ
かに記載された無機粉体組成物を成形したのち、（Ａ）
の非繊維状ガラス粉体の軟化点以上且つ（Ｂ）の非繊維
状無機粉体の軟化点又は融点未満の温度で焼成すること
を特徴とする無機複合体の製造方法。