JPH0560980B2 - - Google Patents

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JPH0560980B2
JPH0560980B2 JP1096219A JP9621989A JPH0560980B2 JP H0560980 B2 JPH0560980 B2 JP H0560980B2 JP 1096219 A JP1096219 A JP 1096219A JP 9621989 A JP9621989 A JP 9621989A JP H0560980 B2 JPH0560980 B2 JP H0560980B2
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JP
Japan
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refractory
raw material
core material
material powder
refractory raw
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JP1096219A
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Hajime Asami
Hiroshi Takenaka
Hideo Motai
Shunsuke Shirohige
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Shinagawa Refractories Co Ltd
Original Assignee
Shinagawa Refractories Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shinagawa Refractories Co Ltd filed Critical Shinagawa Refractories Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B38/00Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
    • C04B38/009Porous or hollow ceramic granular materials, e.g. microballoons

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glanulating (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

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、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
出液に向かつ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、一定粒
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(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61−215238号公報にはプラスチツクの粒子
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、焼成してプラスチツクの粒子を除去する
ことにより、ほぼ中心に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5〜20μmの金属化軽量粒状粒子を、金属、金
属酸化物、セラミツ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15〜500μm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900〜1400℃
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、真球度の高い粒球を行うかにあ
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アクターを
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。 従つて、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
ール球、有機繊維球状物、中実ポリエチレン球等
を使用することができるが、コスト面より発泡ス
チロール球の使用が好ましい。なお、芯材の球径
は1〜10mmの範囲内が好ましい。球径が1mm未満
であつたり、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、シヤモツ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0.3mm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、シヤモツト、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、コージエ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
ージエ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
イズ〜102ポ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104ポイズを
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102ポイズ未満であると、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、糖密、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センチポ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
チポ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、真球が得られにく
い。また、5センチポイズ未満の場合には、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つて説明する。 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、ヘンシエ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、ヘンシエ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)において余つた耐
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(10〜
100c.c./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ー[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つ
て50〜80℃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。 上述の操作に従つ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、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(c)におけるバインダーの添加量は10〜
700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。 実施例 1 マグネシア質耐火中空球 直径3mm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103ポイズ)
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0.3
mm以下で且つ74μm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(0.3mm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2500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
前記工程で余つ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センチポイズ)400重量部を添加しなが
ら(20c.c./の速度)耐火原料粉末を付着させ且つ
整形を行つた。 得られた球状物を70℃で10時間にわたり乾燥
し、次に、ローターリーキルン中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諸特性を以
下の第1表に記載する。 実施例 2 コージエライト質耐火中空球 直径3mm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ポイズ)
280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0.3
mm以下で且つ74μm以下の粒子を70%以上含むコ
ージエライト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
前記工程で余つ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センチポイズ)300重量部を添加し
ながら(80c.c./秒の速度で)耐火原料粉末を付着
させ且つ整形を行つた。 得られた球状物を60℃で8時間にわたり乾燥
し、次に、ローターリーキルン中1380℃で4時間
焼成することによりコージエライト質耐火中空球
を得た。 得られたコージエライト質耐火中空球の諸特性
を以下の第1表に記載する。 実施例 3 ジルコニア質耐火中空球 直径3mm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103ポイズ)
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0.3
mm以下で且つ74μm以下の粒子を90%以上含む
MgO安定化ジルコニア(ZrO296:MgO4)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
前記工程で余つ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センチポイズ)450重量部を添加しなが
ら(90c.c./秒の速度で)耐火原料粉末を付着させ
且つ整形を行つた。 得られた球状物を70℃で10時間にわたり乾燥
し、次に、ローターリーキルン中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。 比較例 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
ジエライト質中空球(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。
【表】 [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つて、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。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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)で得られた芯材を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 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、シヤモツト、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 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、シヤモツト、
    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 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、シヤモツト、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。
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