JPH0725643A - 超微細中空ガラス球状体の製造方法 - Google Patents
超微細中空ガラス球状体の製造方法Info
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- JPH0725643A JPH0725643A JP11116193A JP11116193A JPH0725643A JP H0725643 A JPH0725643 A JP H0725643A JP 11116193 A JP11116193 A JP 11116193A JP 11116193 A JP11116193 A JP 11116193A JP H0725643 A JPH0725643 A JP H0725643A
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Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 粒径20μm以下の火山ガラス質堆積物粉末
を、アルカリ水溶液中で加熱処理後、場合により酸溶液
に浸して表面のアルカリを溶出させ、乾燥した後、90
0〜1100℃の温度で熱処理し、次いで水中における
浮沈分離又は空気分級することにより、超微粒中空ガラ
ス球状体が得られる。 【効果】 各種の軽量複合材の素材として有用な超微粒
中空ガラス球状体が、未利用資源の1種である火山ガラ
ス質堆積物を原料として効率よく得られる。
を、アルカリ水溶液中で加熱処理後、場合により酸溶液
に浸して表面のアルカリを溶出させ、乾燥した後、90
0〜1100℃の温度で熱処理し、次いで水中における
浮沈分離又は空気分級することにより、超微粒中空ガラ
ス球状体が得られる。 【効果】 各種の軽量複合材の素材として有用な超微粒
中空ガラス球状体が、未利用資源の1種である火山ガラ
ス質堆積物を原料として効率よく得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超微細中空ガラス球状体
の製造方法に関するものである。さらに詳しくいえば、
本発明は、各種の軽量複合材の素材として有用な超微細
の中空ガラス球状体を製造する方法に関するものであ
る。
の製造方法に関するものである。さらに詳しくいえば、
本発明は、各種の軽量複合材の素材として有用な超微細
の中空ガラス球状体を製造する方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】火山ガラス質堆積物の主要鉱物成分は天
然ガラスであり、このものを原料として超粒中空ガラス
球状体を製造する方法が知られている(特公昭48−1
7645号公報)。ところで、この火山ガラス質堆積物
の灼熱減量分はほとんどが水分であるため、この火山ガ
ラス質堆積物をガラス質の軟化と水蒸気の発生を同時に
行いうる条件下で焼成処理を行うと、発泡して、中空ガ
ラス球状体が得られる。
然ガラスであり、このものを原料として超粒中空ガラス
球状体を製造する方法が知られている(特公昭48−1
7645号公報)。ところで、この火山ガラス質堆積物
の灼熱減量分はほとんどが水分であるため、この火山ガ
ラス質堆積物をガラス質の軟化と水蒸気の発生を同時に
行いうる条件下で焼成処理を行うと、発泡して、中空ガ
ラス球状体が得られる。
【0003】しかしながら、粒径20μm以下の火山ガ
ラス質堆積物微粉末を焼成処理すると、ガラス構造内部
に含まれている水分の粒子外への拡散速度が速すぎ、適
切な発泡条件を得ることが困難になる。
ラス質堆積物微粉末を焼成処理すると、ガラス構造内部
に含まれている水分の粒子外への拡散速度が速すぎ、適
切な発泡条件を得ることが困難になる。
【0004】一方、焼成に先立って酸溶液中で加熱処理
を行うことにより、超微細中空ガラス球状体が製造する
方法が知られている(特公平4−296750号公
報)。しかしながら、この方法では、酸による装置の腐
食を生じるため耐食性の材料にしなければならず、工業
的に実施するには不適当である。
を行うことにより、超微細中空ガラス球状体が製造する
方法が知られている(特公平4−296750号公
報)。しかしながら、この方法では、酸による装置の腐
食を生じるため耐食性の材料にしなければならず、工業
的に実施するには不適当である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来方法に
より、火山ガラス質堆積物を原料として、超微細中空ガ
ラス球状体を製造する際に伴う欠点を克服し、超微粒中
空ガラス球状体を効率よく製造するための工業的に実施
可能な方法を提供することを目的としてなされたもので
ある。
より、火山ガラス質堆積物を原料として、超微細中空ガ
ラス球状体を製造する際に伴う欠点を克服し、超微粒中
空ガラス球状体を効率よく製造するための工業的に実施
可能な方法を提供することを目的としてなされたもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、超微細中
空ガラス球状体の製造を工業的に実施するのに適した方
法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、火山ガラス
質堆積物を粒径20μmに粉砕したのち、焼成に先立っ
てアルカリ水溶液中で加熱処理することにより、その目
的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。
空ガラス球状体の製造を工業的に実施するのに適した方
法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、火山ガラス
質堆積物を粒径20μmに粉砕したのち、焼成に先立っ
てアルカリ水溶液中で加熱処理することにより、その目
的を達成しうることを見出し、この知見に基づいて本発
明を完成するに至った。
【0007】すなわち、本発明は、粒径20μm以下の
火山ガラス堆積物粉末を、アルカリ水溶液中で加熱処理
し、所望に応じ酸によるアルカリの溶出を行ったのち、
900〜1100℃において1〜60秒間焼成し、焼成
物より中空体を分離回収することを特徴とする超微細中
空ガラス球状体の製造方法を提供するものである。
火山ガラス堆積物粉末を、アルカリ水溶液中で加熱処理
し、所望に応じ酸によるアルカリの溶出を行ったのち、
900〜1100℃において1〜60秒間焼成し、焼成
物より中空体を分離回収することを特徴とする超微細中
空ガラス球状体の製造方法を提供するものである。
【0008】本発明方法において、原料として用いる火
山ガラス質堆積物は、シラス、黒曜石、真珠岩、松脂岩
などとして天然に産出する鉱物であって、これらは通常
SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、
Na2O及びK2Oから構成され、水分3〜10重量%
を含んでいる。
山ガラス質堆積物は、シラス、黒曜石、真珠岩、松脂岩
などとして天然に産出する鉱物であって、これらは通常
SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、
Na2O及びK2Oから構成され、水分3〜10重量%
を含んでいる。
【0009】本発明方法においては、これらの火山ガラ
ス質堆積物を粉砕し、粉砕物から20μm以下の区分を
分級して用いる。
ス質堆積物を粉砕し、粉砕物から20μm以下の区分を
分級して用いる。
【0010】本発明方法においては、この粒径20μm
以下の火山ガラス堆積物粉末を、次いでアルカリ水溶液
中において加熱処理する。この際、アルカリとしては例
えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシ
ウムなどが用いられる。アルカリ水溶液の濃度として
は、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムの場合は0.0
5〜1.0モル/リットル程度が好ましく、水酸化カル
シウムの場合は溶解度が小さいので、通常飽和水溶液が
用いられる。また、このアルカリ水溶液は、火山ガラス
質堆積物粉末の重量に対して、通常1〜10倍量の範囲
で用いられる。
以下の火山ガラス堆積物粉末を、次いでアルカリ水溶液
中において加熱処理する。この際、アルカリとしては例
えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシ
ウムなどが用いられる。アルカリ水溶液の濃度として
は、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムの場合は0.0
5〜1.0モル/リットル程度が好ましく、水酸化カル
シウムの場合は溶解度が小さいので、通常飽和水溶液が
用いられる。また、このアルカリ水溶液は、火山ガラス
質堆積物粉末の重量に対して、通常1〜10倍量の範囲
で用いられる。
【0011】アルカリ水溶液による加熱処理は、密閉容
器中で温度及び圧力を上げて行う、いわゆる水熱処理が
好ましく、これにより加熱発泡に不可欠なガラス中の構
造水がより増加し、加熱発泡がより容易となる。加熱処
理温度は通常100〜200℃の範囲で選ばれ、また、
処理時間は、温度が高い場合は短時間、温度が低い場合
は長時間を要し、例えば150℃程度の温度で処理する
場合、処理時間は4〜100時間程度になる。
器中で温度及び圧力を上げて行う、いわゆる水熱処理が
好ましく、これにより加熱発泡に不可欠なガラス中の構
造水がより増加し、加熱発泡がより容易となる。加熱処
理温度は通常100〜200℃の範囲で選ばれ、また、
処理時間は、温度が高い場合は短時間、温度が低い場合
は長時間を要し、例えば150℃程度の温度で処理する
場合、処理時間は4〜100時間程度になる。
【0012】このアルカリ水溶液による加熱処理によ
り、火山ガラス質堆積物におけるシリカのネットワーク
構造が切断されて、ガラスの軟化温度が低下するととも
に、前記したように粒子内の構造水が増加し、その結果
後で述べる熱処理において加熱発泡が容易に起こり、超
微細中空ガラス球状体の形成が可能となる。
り、火山ガラス質堆積物におけるシリカのネットワーク
構造が切断されて、ガラスの軟化温度が低下するととも
に、前記したように粒子内の構造水が増加し、その結果
後で述べる熱処理において加熱発泡が容易に起こり、超
微細中空ガラス球状体の形成が可能となる。
【0013】このようにして、アルカリ水溶液により加
熱処理された火山ガラス質堆積物は所望に応じ水で洗浄
したのち、乾燥し、焼成するが、この焼成に先立って酸
溶液に浸して表面のアルカリを溶出させることもでき
る。この酸による溶出処理を行うと表面層の鉄及びアル
カリ金属の含有率が低下するため、焼成時の融着が防止
できるとともに、鉄の酸化による着色も表面層だけの脱
鉄により防止でき、生成した超微細中空ガラス球状体は
白色となる。この際の酸としては、通常0.1〜1.0
モル/リットル濃度の塩酸や硫酸の水溶液が用いられ
る。
熱処理された火山ガラス質堆積物は所望に応じ水で洗浄
したのち、乾燥し、焼成するが、この焼成に先立って酸
溶液に浸して表面のアルカリを溶出させることもでき
る。この酸による溶出処理を行うと表面層の鉄及びアル
カリ金属の含有率が低下するため、焼成時の融着が防止
できるとともに、鉄の酸化による着色も表面層だけの脱
鉄により防止でき、生成した超微細中空ガラス球状体は
白色となる。この際の酸としては、通常0.1〜1.0
モル/リットル濃度の塩酸や硫酸の水溶液が用いられ
る。
【0014】次に焼成は、火山ガラス質堆積物を900
〜1100℃の範囲の温度において1〜60秒間維持す
ることによって行われる。この焼成処理によって、ガラ
スの軟化と水蒸気の発生が同時に起こり、超微細中空ガ
ラス球状体が形成される。次いで、水中における浮沈分
離又は空気分級することにより、中空体を分離回収す
る。このようにして、良質の超微細中空ガラス球状体を
得ることができる。
〜1100℃の範囲の温度において1〜60秒間維持す
ることによって行われる。この焼成処理によって、ガラ
スの軟化と水蒸気の発生が同時に起こり、超微細中空ガ
ラス球状体が形成される。次いで、水中における浮沈分
離又は空気分級することにより、中空体を分離回収す
る。このようにして、良質の超微細中空ガラス球状体を
得ることができる。
【0015】
【発明の効果】本発明の超微粒中空ガラス球状体の製造
方法は、未利用資源の1種である火山ガラス質堆積物を
原料とする方法であって、前処理としてアルカリ水溶液
による加熱処理を採用することにより、従来の酸溶液に
よる加熱処理に比べ、処理装置の材質の選択が大幅に緩
和でき、工業的に有利であり、また、超微粒でかつ白色
の中空ガラス球状体を炉内の融着なしに製造することが
可能である。
方法は、未利用資源の1種である火山ガラス質堆積物を
原料とする方法であって、前処理としてアルカリ水溶液
による加熱処理を採用することにより、従来の酸溶液に
よる加熱処理に比べ、処理装置の材質の選択が大幅に緩
和でき、工業的に有利であり、また、超微粒でかつ白色
の中空ガラス球状体を炉内の融着なしに製造することが
可能である。
【0016】本発明方法により得られた中空ガラス球状
体は、超微粒で粒子の密度が1g/cm3以下の無機質
であるため、各種の軽量複合材の素材など、種々の用途
に有用である。
体は、超微粒で粒子の密度が1g/cm3以下の無機質
であるため、各種の軽量複合材の素材など、種々の用途
に有用である。
【0017】
【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。
明する。
【0018】実施例1、2 鹿児島県吉田町産火山ガラス質堆積物、通称吉田シラス
を磁器製ポットミルで8時間粉砕したのち、水ひにより
5〜10μmの粒度範囲の粉末(タップ嵩密度0.83
g/cm3、空気置換粒子密度2.33g/cm3)を
得た。なおこの吉田シラスの組成は、SiO2 70.
54wt%、Al2O3 13.10wt%、Fe2O
3 1.82wt%、CaO 0.53wt%、MgO
0.48wt%、Na2O 3.60wt%、K2O
2.90wt%、灼熱減量6.05wt%であった。
を磁器製ポットミルで8時間粉砕したのち、水ひにより
5〜10μmの粒度範囲の粉末(タップ嵩密度0.83
g/cm3、空気置換粒子密度2.33g/cm3)を
得た。なおこの吉田シラスの組成は、SiO2 70.
54wt%、Al2O3 13.10wt%、Fe2O
3 1.82wt%、CaO 0.53wt%、MgO
0.48wt%、Na2O 3.60wt%、K2O
2.90wt%、灼熱減量6.05wt%であった。
【0019】ステンレス製加圧容器中に、前記粉末原料
と、その粉末に対し5ml/gの割合の0.1モル/リ
ットル濃度の水酸化ナトリウム水溶液とを入れ、密閉系
で24時間150℃に保持したのち、冷却し、水洗後、
乾燥した。なお水ひにより回収した5〜10μmの粒度
範囲の未処理粉末の加熱減量は5.40wt%であった
が、アルカリ処理した粉末の加熱減量は5.85wt%
に増加した。
と、その粉末に対し5ml/gの割合の0.1モル/リ
ットル濃度の水酸化ナトリウム水溶液とを入れ、密閉系
で24時間150℃に保持したのち、冷却し、水洗後、
乾燥した。なお水ひにより回収した5〜10μmの粒度
範囲の未処理粉末の加熱減量は5.40wt%であった
が、アルカリ処理した粉末の加熱減量は5.85wt%
に増加した。
【0020】次に、上記の粉末を室温から1000℃又
は1100℃まで1分以内で上昇させ、その温度に10
秒間保持し、エアー量8リットル/分で焼成したのち、
水中における浮沈分離を行い、浮揚物として、超微粒中
空ガラス球状体を回収した。
は1100℃まで1分以内で上昇させ、その温度に10
秒間保持し、エアー量8リットル/分で焼成したのち、
水中における浮沈分離を行い、浮揚物として、超微粒中
空ガラス球状体を回収した。
【0021】熱処理において、1000℃の保持時間を
1分間以上としても、未処理及び処理粉末共、超微粒中
空ガラス球状体の回収割合は変わらなかった。
1分間以上としても、未処理及び処理粉末共、超微粒中
空ガラス球状体の回収割合は変わらなかった。
【0022】また、炉内最高温度を1100℃まで高め
ると、超微粒中空ガラス球状体の回収率は未処理及び処
理粉末共に増加したが、未処理粉末との比率は変わらな
かった。しかし、1100℃以上では炉内融着が発生
し、熱処理物の回収が困難となった。また、炉内最高温
度が1000℃より低温になるに従い、超微粒中空ガラ
ス球状体の回収割合は次第に低くなり、900℃では回
収できなかった。
ると、超微粒中空ガラス球状体の回収率は未処理及び処
理粉末共に増加したが、未処理粉末との比率は変わらな
かった。しかし、1100℃以上では炉内融着が発生
し、熱処理物の回収が困難となった。また、炉内最高温
度が1000℃より低温になるに従い、超微粒中空ガラ
ス球状体の回収割合は次第に低くなり、900℃では回
収できなかった。
【0023】なお、水酸化ナトリウムの濃度が0.5モ
ル/リットルの場合、あるいは0.2モル/リットルで
保持時間が48時間以上の場合は、前処理容器内で粉末
が固化し、その後の処理が困難であった。水熱処理及び
熱処理条件を表1に、それぞれの結果を表2に示す。
ル/リットルの場合、あるいは0.2モル/リットルで
保持時間が48時間以上の場合は、前処理容器内で粉末
が固化し、その後の処理が困難であった。水熱処理及び
熱処理条件を表1に、それぞれの結果を表2に示す。
【0024】実施例3〜6 実施例1で用いたのと同じ、5〜10μmの粒度範囲の
吉田シラス粉末を、5ミリリットル/グラムの割合の濃
度0.05モル/リットル又は0.1モル/リットルの
水酸化ナトリウムの水溶液中に浸せきし、24時間又は
72時間保持したのち、水洗、乾燥後、0.55規定の
塩酸に浸せきし、24時間処理した。次いでこの処理物
を取り出し、水洗、乾燥後、1000℃又は1100℃
の温度まで1分以内に昇温し、10秒間保持することに
より焼成した。 この焼成物から、実施例1と同様にし
て中空体を回収した。この際の処理条件を表1に、また
焼成物の密度及び中空体の回収率(水中浮揚率)を表2
に示す。
吉田シラス粉末を、5ミリリットル/グラムの割合の濃
度0.05モル/リットル又は0.1モル/リットルの
水酸化ナトリウムの水溶液中に浸せきし、24時間又は
72時間保持したのち、水洗、乾燥後、0.55規定の
塩酸に浸せきし、24時間処理した。次いでこの処理物
を取り出し、水洗、乾燥後、1000℃又は1100℃
の温度まで1分以内に昇温し、10秒間保持することに
より焼成した。 この焼成物から、実施例1と同様にし
て中空体を回収した。この際の処理条件を表1に、また
焼成物の密度及び中空体の回収率(水中浮揚率)を表2
に示す。
【0025】実施例7 実施例1における水酸化ナトリウム水溶液の代りに、同
じ量の水酸化カルシウム飽和水溶液を用い、実施例1と
同様に処理した。この際の処理条件を表1に、焼成物の
密度及び中空体の回収率(水中浮揚率)を表2に示す。
じ量の水酸化カルシウム飽和水溶液を用い、実施例1と
同様に処理した。この際の処理条件を表1に、焼成物の
密度及び中空体の回収率(水中浮揚率)を表2に示す。
【0026】実施例8、9 実施例3における水酸化ナトリウム水溶液の代りに、水
酸化カルシウム飽和水溶液を用い、アルカリ中での加熱
処理を行ったのち、酸処理を行い、実施例3と同様にし
て中空体を得た。この際の処理条件を表1に、焼成物の
密度及び中空体の回収率(水中浮揚率)を表2に示す。
酸化カルシウム飽和水溶液を用い、アルカリ中での加熱
処理を行ったのち、酸処理を行い、実施例3と同様にし
て中空体を得た。この際の処理条件を表1に、焼成物の
密度及び中空体の回収率(水中浮揚率)を表2に示す。
【0027】
【表1】
【0028】
【表2】
【0029】比較例 比較のために、5〜10μmの粒度範囲の吉田シラス粉
末に何らアルカリ処理を行うことなく、そのまま100
0℃で10秒間焼成処理を行って得た焼成物の密度及び
中空体の回収率(水中浮揚率)を、表2に示す。
末に何らアルカリ処理を行うことなく、そのまま100
0℃で10秒間焼成処理を行って得た焼成物の密度及び
中空体の回収率(水中浮揚率)を、表2に示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松田 健一郎 千葉県市原市五井南海岸8番の2 株式会 社カルシード内 (72)発明者 深川 文夫 山口県美祢市伊佐町伊佐4611番地の1 株 式会社カルシード内 (72)発明者 岡田 博美 千葉県市原市五井南海岸8番の2 株式会 社カルシード内
Claims (2)
- 【請求項1】 粒径20μm以下の火山ガラス堆積物粉
末を、アルカリ水溶液中で加熱処理したのち、900〜
1100℃において1〜60秒間焼成し、焼成物より中
空体を分離回収することを特徴とする超微細中空ガラス
球状体の製造方法。 - 【請求項2】 粒径20μm以下の火山ガラス堆積物粉
末を、アルカリ水溶液中で加熱処理し、次いで酸により
表面部のアルカリを溶出させたのち、900〜1100
℃において1〜60秒間焼成し、焼成物より中空体を分
離回収することを特徴とする超微細中空ガラス球状体の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11116193A JPH0725643A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 超微細中空ガラス球状体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11116193A JPH0725643A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 超微細中空ガラス球状体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0725643A true JPH0725643A (ja) | 1995-01-27 |
Family
ID=14554028
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11116193A Pending JPH0725643A (ja) | 1993-04-15 | 1993-04-15 | 超微細中空ガラス球状体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0725643A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014177386A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Univ Of Yamanashi | ガラスからメソポーラスシリカを製造する方法 |
| WO2022137942A1 (ja) * | 2020-12-21 | 2022-06-30 | 矢崎エナジーシステム株式会社 | 発泡ガラス体、発泡ガラス体を用いた断熱体、及び発泡ガラス体の製造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02296750A (ja) * | 1989-05-09 | 1990-12-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 超微粒中空ガラス球状体の製造方法 |
-
1993
- 1993-04-15 JP JP11116193A patent/JPH0725643A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02296750A (ja) * | 1989-05-09 | 1990-12-07 | Agency Of Ind Science & Technol | 超微粒中空ガラス球状体の製造方法 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2014177386A (ja) * | 2013-03-15 | 2014-09-25 | Univ Of Yamanashi | ガラスからメソポーラスシリカを製造する方法 |
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| GB2613997A (en) * | 2020-12-21 | 2023-06-21 | Yazaki Energy System Corp | Foamed glass body, heat insulator using foamed glass body, and method for manufacturing foamed glass body |
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