JP2001302281A - 泡ガラス及びその製造方法 - Google Patents
泡ガラス及びその製造方法Info
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Abstract
な泡ガラス及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 泡ガラスの発泡剤として金属アルミニウ
ム及び/又は軽質炭酸カルシウムを用いる。これによ
り、Eガラスと称せられるガラス長繊維や結晶化ガラス
など軟化点が高められた廃ガラスでも、ガラス原料とし
て用いることが出来る。
Description
産業用断熱材等として有用な泡ガラスと、この泡ガラス
を製造する方法に係り、特に、従来、発泡が困難である
ために泡ガラスの原料とされていなかった、軟化点の高
いガラス原料を用いた泡ガラス及びその製造方法に関す
る。
耐熱性、吸音性等を有することから、住宅の内、外装材
や壁材等としての用途がある。
合して成形し、得られた成形体を所定の温度に焼成する
ことにより製造されている。泡ガラスのガラス原料とし
ては、一般に板ガラスやビンガラスのクズガラスを粉砕
したものが用いられており、一方、発泡剤としては、炭
素、ドロマイト、窒化ホウ素、石灰石粉等が用いられて
いる。例えば、特公昭61−2618号公報にはフロー
ト板ガラス組成のガラス粉末にドロマイトを1.5〜
9.5重量%混合して発泡させた泡ガラスが、特開昭5
8−15045号公報には、フロート板ガラス組成のガ
ラス粉末に窒化ホウ素を0.1〜10重量%混合して発
泡させた泡ガラスが、また、特開昭58−60634号
公報には同様にフロート板ガラス組成のガラス粉末に石
灰石粉を1.0〜10重量%混合して発泡させた泡ガラ
スが記載されている。
選択使用され、一般にフロート板ガラス、型板ガラス、
ビンガラス、ブラウン管ガラス、ガラス長繊維(Cガラ
ス、Aガラス)、ガラス短繊維等の軟化点700〜75
0℃程度のガラス由来のガラス原料に対しては、ドロマ
イトや石灰石粉等の発泡剤が用いられ、これよりも更に
軟化点の低いガラス原料に対しては炭素が発泡剤として
用いられている。
製造においては、金属アルミニウムが発泡剤として使用
されている。また、セメントを金属アルミニウムで発泡
させた後、ガラス、溶融スラグや粘土を加えて焼成した
軽量焼成板に関する技術も知られている(特開平10−
182262号公報、特開平11−92211号公
報)。これらの場合、発泡剤としての金属アルミニウム
の発泡機構は、アルミニウムとセメントのアルカリとの
反応によって水素ガスを発生させて発泡させるものであ
る。
スのガラス原料としては、軟化点が700〜750℃、
或いはそれ以下の比較的軟化点の低いものが用いられて
おり、Eガラス組成のガラス長繊維、特定組成の結晶化
ガラス、焼結ガラスといった軟化点が800℃を超える
ようなものは、従来一般的に用いられている発泡剤では
発泡が困難であるために、これらの軟化点の高い廃ガラ
スは泡ガラスのガラス原料として有効利用することがで
きなかった。
それ自体軟化点の低いものでも、夾雑物や異物が混入し
た廃ガラスでは軟化点が高くなるため、従来の発泡剤で
は発泡が困難であり、泡ガラスのガラス原料として有効
利用することができない場合があった。この場合、廃ガ
ラスから、夾雑物や異物を分別することにより、軟化点
を本来の軟化点に下げて発泡させることが可能となる
が、そのためには分別コストが嵩み、廃ガラスを再利用
してガラス原料コストを低減するという利点が得られな
くなる。
スやビンガラスの廃ガラスをガラス原料とする場合であ
っても、得られる泡ガラスの強度やその他の特性の向上
のために、混和材を混合すると軟化点が高まる場合があ
り、この場合にもやはり泡ガラスの製造が困難であっ
た。
紡糸工程からは膨大な量のガラス長繊維クズが発生して
おり、特に、ガラス長繊維の中で高い割合を占める、軟
化点が830〜850℃のEガラス組成の繊維クズの発
生量は非常に多い。
ラスは、夾雑物や異物を含むものが多く、このため軟化
点が高いものとなっている。
の他の特性の向上が望まれ、各種混和材を用いて改質す
ることが考えられるが、この場合においてもガラス原料
の軟化点が高められる。
うな軟化点の高いガラス原料では発泡が困難であり、こ
のことが廃ガラスの有効利用、或いは泡ガラスの特性向
上を阻む原因となっていた。
点の高いEガラス組成のガラス長繊維の繊維クズ、或い
は夾雑物や異物の混入で軟化点が高められた廃ガラス、
更には混和材の添加により軟化点が高められたガラス原
料のように、軟化点が高いガラス原料を泡ガラスのガラ
ス原料として用いることを可能とする泡ガラス及びその
製造方法を提供することを目的とする。
ラス粉末に、発泡剤として金属アルミニウム及び/又は
軽質炭酸カルシウムを混合した原料粉末を発泡させて得
られることを特徴とする。
料の中に金属アルミニウムが混入すると溶融工程で発泡
現象が起きる。これはSi−Oのガラス骨格構造の中
に、アルミニウムが置換され、シリコンSiが解離され
る一種の還元泡といわれているガラス欠陥の一つであ
る。
砕して得られる重質炭酸カルシウムと異なり、消石灰を
水に分散させた石灰乳に炭酸ガスを反応させて得られる
ものであり、非常に粒子の細かい微粉である。
般的に用いられている石灰石粉やドロマイト等に比べて
分解温度が高く、発泡せずに焼結するのみであるとさ
れ、泡ガラスの発泡剤としては用いられていなかった
が、本発明者らは軽質炭酸カルシウムは軟化点の高いガ
ラス原料に対しては発泡剤として有効に機能することを
見出した。
や軽質炭酸カルシウムを利用して、通常の発泡剤では発
泡が困難とされる比較的軟化点の高いガラス、即ちEガ
ラスと称されるガラス長繊維や結晶化ガラス、更には、
通常のフロート板ガラス等であっても、異物や混和材に
より軟化点が高められたようなガラス原料に対して発泡
を起こさせ、泡ガラスとして有効利用することを可能と
する。
以上のガラス原料に好適である。また、原料中の発泡剤
としての金属アルミニウム及び/又は軽質炭酸カルシウ
ムの含有量は次のような範囲であることが好ましく、泡
ガラスの嵩比重は0.2〜0.8であることが好まし
い。
1〜5重量%軽質炭酸カルシウムのみを用いる場合:
1.0〜10重量%金属アルミニウムと軽質炭酸カルシ
ウムとを併用する場合:金属アルミニウムを0.3〜
1.0重量%、軽質炭酸カルシウムを3〜5重量%本発
明の泡ガラスの製造方法は、ガラス粉末に発泡剤として
金属アルミニウム及び/又は軽質炭酸カルシウムを混合
してなる原料粉末を成形した後、加熱して発泡させるこ
とを特徴とするものであり、この方法によれば、本発明
の泡ガラスを容易に製造することができる。
00〜1050℃で30〜60分行うのが好ましい。
て、Eガラス組成のガラス原料や、ウォラストナイト粉
を混入したフロート板ガラス粉等を用いることで、これ
らのガラス原料の結晶化で高強度泡ガラスを得ることが
できるという効果も奏される。
に説明する。
ミニウム及び/又は軽質炭酸カルシウムを用いる。
一発泡性等の面から、87μm目開き篩下、好ましくは
43μm目開き篩下の微粉が好ましい。金属アルミニウ
ムは酸化され易いことから、焼成前の酸化を防止するた
めに、開封後は直ちに使用することが望ましい。また、
金属アルミニウム粉末に酸化防止膜のコーティングを施
したものを用いても良い。金属アルミニウムとしては、
純アルミニウム粉末に限らず、アルミニウム精錬スラブ
(アルミドロス)を用いても良い。この場合にはアルミ
ドロス中の金属アルミニウム含有量に応じて、同等の配
合量が得られるように、発泡原料中に金属アルミニウム
を用いる場合の10〜20倍配合する。
く、消石灰を水に分散させた石灰乳に炭酸ガスを反応さ
せて得られる微粉である。
又は軽質炭酸カルシウムの発泡原料中の配合量は、次の
ような範囲とするのが好ましい。発泡剤として金属アル
ミニウムのみを用いた場合には、得られる泡ガラスが黒
色を呈し、見掛上の美観が損なわれる場合があるが、金
属アルミニウムと共に軽質炭酸カルシウムを併用した場
合には、金属アルミニウムによる黒色が淡色化され、美
観を向上させることができる。
1〜5重量%、より好ましくは0.3〜1.5重量%軽
質炭酸カルシウムのみを用いる場合:1.0〜10重量
%、より好ましくは3〜7重量%金属アルミニウムと軽
質炭酸カルシウムとを併用する場合:金属アルミニウム
を0.3〜1.0重量%、軽質炭酸カルシウムを3〜5
重量%で合計で3.5〜5.5重量%、より好ましくは
合計で4〜5重量%発泡剤としての金属アルミニウム及
び/又は軽質炭酸カルシウムの割合が上記範囲よりも多
いと、得られる泡ガラスが発泡過剰で連続気泡となって
かえって嵩比重の増大を招き、逆に、上記範囲よりも少
ないと、十分な気泡率で嵩比重の小さい泡ガラスを製造
することができない。但し、後述の(2)のガラス原料
のように、ガラス原料中に異物としてアルミニウムが混
入している場合には、この混入量も考慮する必要がある
場合もある。
金属アルミニウム及び/又は軽質炭酸カルシウムの他、
通常用いられている石灰石粉末等を併用しても良い。
(1)〜(3)のような軟化点が比較的高いもの、より
具体的には、軟化点が800℃以上、好ましくは810
〜860℃のものである。 (1) ガラス長繊維工場から排出される紡糸時の繊維
クズ、特に、軟化点830〜850℃のEガラス組成
(組成例:SiO253重量%、Al2O315重量
%、CaO 18重量%、K2O+Na2O 0.5重
量%、B2O39重量%)の繊維クズ。或いは、軟化点
780〜860℃の結晶化ガラス粉。 (2) アルミニウム、土砂、鉄、鉄サビ、コンクリー
ト片、プラスチック、ゴム等の異物ないし夾雑物が混入
することで事実上の軟化点が780〜850℃程度とな
った廃ガラス粉 (3) フロート板ガラス、ビンガラス等の粉末に強度
や耐凍害性等の特性向上のための混和材を混合すること
で事実上の軟化点が780〜850℃程度となったガラ
ス粉。この場合、混和材としては、セメント、ALC粉
末、ウォラストナイト粉末などが挙げられる。
下、特に87μm以下、とりわけ43μm以下となるよ
うに粉砕して発泡原料として用いるのが好ましい。この
ガラス原料粉末は微粉化すればするほど得られる泡ガラ
スの気泡の大きさが細かく、均一な発泡状態が得られ好
ましい。
たガラス原料粉末に所定割合の金属アルミニウム及び/
又は軽質炭酸カルシウムを混合し、これを常法に従って
型に充填して成形し、得られた成形体を焼成して発泡さ
せれば良い。
化点等によって適宜決定されるが、通常の場合、5〜2
0℃/分の昇温速度で900〜1050℃の最高温度に
まで上げ、この温度で30〜60分保持し、その後0.
3〜10℃/分の降温速度で冷却すれば良い。
スは、断熱建材等の用途の面から、嵩比重0.2〜0.
8であることが望ましい。
発泡剤で発泡させた泡ガラス層のみで構成されるもので
あっても良く、表面や裏面、側面に、発泡剤が混合され
ていないガラス原料により緻密ガラス層を設けて意匠
性、耐水性等を高めたものであっても良い。また、本発
明に係る泡ガラス層と夾雑物を含有する廃ガラスよりな
る泡ガラス層との積層構造としても良く、更にこの積層
泡ガラスの表面や裏面、側面に緻密ガラス層を形成した
ものであっても良い。
質を利用して、建築物の基礎断熱材及び外装断熱材とし
て、また、建築物の化粧断熱材として、更には冷凍機や
冷凍室、保冷タンクの保冷用断熱材、その他吸音材等と
して工業的に極めて有用である。
り具体的に説明する。
す割合で混合した発泡原料粉末を用いて以下の方法で泡
ガラスの製造を行った。なお、発泡剤としての金属アル
ミニウムとしては43μm目開きの篩全通過のものを用
い、また、ガラス原料は87μm目開きの篩全通過のも
のを用いた。
8mm)を準備し、その上に離型材として平均粒径70
μmのアルミナを散布し、この上に原料粉末を散布充填
して成形し、得られた成形体を大型の電気炉(カンタル
炉)に入れ、7.5℃/分の昇温速度で950℃まで上
げ、950℃で30分保持した後降温速度1℃/分で冷
却した。ただし、比較例2では、最高温度750℃とし
た。
嵩比重と曲げ強度を調べ、結果を表1に示した。
ラフにより3点曲げ強度を測定した。
ラス原料では、従来の発泡剤であるドロマイトを用いて
も殆ど発泡が起こらず、これに対して本発明により金属
アルミニウム及び/又は軽質炭酸カルシウムを用いるこ
とで泡ガラスを製造することができる。また、Eガラス
組成の泡ガラスやウォラストナイトを配合した泡ガラス
では、従来の泡ガラス(比較例2)に比べて強度が50
%程度或いはそれ以上向上することがわかる。
びその製造方法によれば、発泡剤として金属アルミニウ
ム及び/又は軽質炭酸カルシウムを用いることで、軟化
点の高いガラス原料から高品質の泡ガラスを製造するこ
とが可能となり、これにより、従来、有効再利用がなさ
れていなかったEガラス組成のガラス長繊維や結晶化ガ
ラスの廃ガラス、或いは、異物や混和材により軟化点が
高められた廃ガラス等を泡ガラス原料として有効再利用
することが可能となる。
Claims (8)
- 【請求項1】 ガラス粉末に、発泡剤として金属アルミ
ニウム及び/又は軽質炭酸カルシウムを混合した原料粉
末を発泡させて得られることを特徴とする泡ガラス。 - 【請求項2】 請求項1において、ガラス粉末の軟化点
が800℃以上であることを特徴とする泡ガラス。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、原料粉末中の
金属アルミニウムの含有量が0.1〜5重量%であるこ
とを特徴とする泡ガラス。 - 【請求項4】 請求項1又は2において、原料粉末中の
軽質炭酸カルシウムの含有量が1.0〜10重量%であ
ることを特徴とする泡ガラス。 - 【請求項5】 請求項1又は2において、原料粉末中の
金属アルミニウムの含有量が0.3〜1.0重量%であ
り、軽質炭酸カルシウムの含有量が3〜5重量%である
ことを特徴とする泡ガラス。 - 【請求項6】 請求項1ないし5のいずれか1項におい
て、嵩比重が0.2〜0.8であることを特徴とする泡
ガラス。 - 【請求項7】 ガラス粉末に発泡剤として金属アルミニ
ウム及び/又は軽質炭酸カルシウムを混合してなる原料
粉末を成形した後、加熱して発泡させることを特徴とす
る泡ガラスの製造方法。 - 【請求項8】 請求項7において、900〜1050℃
に30〜60分加熱して発泡させることを特徴とする泡
ガラスの製造方法。
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