【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス発泡積層構造体の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、ガラス発泡成形体と発泡性ガラス粉末組成物を用い、厚みのある構造体、性状の異なる２種以上の発泡成形体が融合した構造体、複雑な形状の構造体などのガラス発泡積層構造体を効率よく製造する方法、及びガラス発泡成形体と非発泡性ガラス粉末組成物を用い、表面に実質上気孔のないガラス層（耐吸水性ガラス層）を有し、かつ強度が向上したガラス発泡積層構造体を効率よく製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス発泡体には、独立気泡組織を有するもの、連続気泡組織を有するもの、あるいは独立気泡と連続気泡とが混在した組織を有するものがあり、製造方法、特にガラス発泡剤の種類によって、所望の組織を有するガラス発泡体が得られる。例えば、ガラス発泡剤としてカーボン系のものを用いる場合には、一般に独立気泡組織を有するガラス発泡体が得られ、一方炭酸カルシウムを用いる場合には、一般に連続気泡組織を有するガラス発泡体が得られることが知られている。
泡ガラスと呼ばれるガラス発泡体は、発泡剤としてカーボン系やドロマイトなどを用い、粉末焼成法によって得られた独立気泡組織を有するもので、通常９０％以上の気孔率を有している。この泡ガラスは、非通気性であって、透湿や吸水がないので断熱性能に優れ、かつ低膨張性であることから、屋内外の不燃性断熱材を始め、保冷材として、食品冷蔵・冷凍倉庫、発酵・醸造設備、液化ガスや石油化学関係設備及び配管、船艙用などに用いられている。その他、液面計フロート、鉄板製煙突の内張り、防音材、軽量反射鏡の基体などとしても有用である。一方、連続気泡組織を有し、かつ表面に開放気孔が存在するガラス発泡体は、軽量で、透水性、吸水性が良好であることから、例えば家庭の塀、屋根、ビルの壁面、高速道路の防音壁、電柱の側面、コンクリート法面などの土壌を有しない構造物の垂直面ないし傾斜面の緑化に用いることのできる植栽パネルとして有用である（特願２００１−６６７１０号、特願２００１−１９７１６８号）。
しかしながら、このようなガラス発泡体を製造する従来の製造方法においては、例えば（１）一度の焼成で、約１０ｃｍ以上の厚みのある発泡成形体の製造が困難である、（２）得られた発泡成形体は、気泡の形状が同一のものになりやすい、（３）所望形状の発泡構造体を作製する場合、加工方法が穴開け加工や接着剤による貼り合わせ加工に限定され、複雑形状のものは作製しにくい、などの問題がある。
一方、ガラス発泡体を製品とする場合、通常切断工程や切削、研磨工程が施されるため、独立気泡組織構造であっても、表面に開放気孔が生じ、その結果表面が脆くなり、欠けやすく、粉落ちが発生しやすくなる。また、屋外での用途においては、雨水や結露などによる水分の開放気孔内への貯留が避けられず、このような水分を保持した状態で、凍結融解が繰り返されると、水分の体積膨張による構造の破壊が徐々に内部へ進行し、遂には全破壊に至ったり、保持水分量の増大により、断熱性が低下するなどの問題が生じる。
したがって、このような問題を解決するために、一般に、ガラス発泡体原料を焼成してガラス発泡体を作製する際に、表面に気密性のスキン層を設けることが行われている。例えばガラス発泡体原料を焼成する際に、予めガラスクロスを下に敷き、加熱発泡させ、徐冷したのち、該ガラスクロスを剥ぎ取ることにより、表面に平滑で開放気孔のないスキン層を形成させる方法が開示されている（特開平２−１０２１３７号公報）。しかしながら、この方法においては、スキン層が薄く、製品にする際の研磨加工などにおいて前記スキン層が削り取られるおそれがある上、該スキン層の厚さを制御しにくいなどの欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、厚みのあるガラス発泡構造体、性状の異なる２種以上の発泡成形体が融合したガラス発泡構造体、複雑な形状のガラス発泡構造体などを効率よく製造する方法、及び表面に所望の厚さに制御された実質上気孔のないガラス層を有するガラス発泡構造体を効率よく製造する方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ガラス発泡成形体は、内部に気泡を有し、断熱性が高いことから、再焼成した際、内部の気泡組織を維持したまま、表面のみを溶融し得ることに着目し、ガラス発泡成形体の表面と発泡性ガラス粉末組成物層とを接触させて焼成することにより、また、ガラス発泡成形体の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層を設けて焼成することにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）ガラス発泡成形体の表面に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体に融着させ、一体化させることを特徴とするガラス発泡積層構造体の製造方法、
（２）発泡性ガラス粉末組成物層に網状材料を設置し、焼成して一体化させる第１項記載のガラス発泡積層構造体の製造方法、
（３）ガラス発泡成形体Ｉとガラス発泡成形体ＩＩとの間に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体Ｉ及びＩＩに融着させ、一体化させることを特徴とするガラス発泡積層構造体の製造方法、
（４）ガラス発泡成形体Ｉとガラス発泡成形体ＩＩとの間に設けられた発泡性ガラス粉末組成物層に網状材料を設置し、焼成して一体化させる第３項記載のガラス発泡積層構造体の製造方法、及び
（５）ガラス発泡成形体の少なくとも片側の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、無発泡ガラス層を形成させると共に、前記表面に融着させ、一体化させることを特徴とするガラス発泡積層構造体の製造方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のガラス発泡積層構造体の製造方法においては、まず、従来公知の粉末焼成法により、所望形状のガラス発泡成形体を作製したのち、このガラス発泡成形体を発泡性粉末ガラス組成物又は非発泡性粉末ガラス組成物と共に、再度焼成することにより、目的とするガラス発泡積層構造体が製造される。
前記ガラス発泡成形体は、その気泡形態については特に制限はなく、独立気泡組織を有するもの、連続気泡組織を有するもの、あるいは独立気泡と連続気泡とが混在した組織を有するもの、いずれであってもよく、用途に応じて適宜選択することができる。
このガラス発泡成形体の製造方法としては特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。まず、ガラス粉末と、ガラス用発泡剤とを含む発泡性粉末ガラス組成物を調製する。ここで、ガラス粉末におけるガラスとしては特に制限はなく、バージンガラスであってもよく、また各家庭から排出される廃ガラスびんや、ガラス工場から排出されるガラス廃材であってもよい。該ガラス粉末としては、これらのガラスカレットを微粉砕してなる平均粒径５〜２００μｍのものが用いられる。この平均粒径５μｍ未満のものは、得られにくく、得られたとしてもコストが高くつき経済的に不利であるし、２００μｍを超えると均質なガラス発泡体が得られない。ガラス発泡体の均質性及び経済性を考慮すると、このガラス粉末の好ましい平均粒径は１０〜１５０μｍの範囲であり、特に好ましくは２０〜１００μｍの範囲である。
【０００６】
一方、ガラス用発泡剤としては特に制限はなく、従来公知のガラス用発泡剤の中から、任意のものを適宜選択して用いることができる。このようなガラス用発泡剤としては、例えば炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭化ケイ素、微粉カーボン、石灰石、ドロマイト、タルクなどを挙げることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。このガラス用発泡剤は、前記ガラス粉末１００重量部に対し、０．５〜１０重量部の範囲で配合することが好ましい。該発泡剤の配合量が０．５重量部未満では発泡が不十分で、所望のガラス発泡体が得られないし、１０重量部を超えると発泡しすぎてガラス発泡体の機械的強度が低下する。発泡度及び機械的強度のバランスなどの点から、該発泡剤の配合量は０．７〜８重量部の範囲がより好ましく、特に１〜６重量部の範囲が好ましい。
本発明におけるガラス発泡成形体に用いられるガラス発泡体は、塊状ガラス発泡体を得る場合には、適当な支持体上に前記発泡性粉末ガラス組成物を、３〜３０ｍｍ程度の厚さに敷いたのちに、また板状ガラス発泡体を得る場合には、型枠内に該発泡性粉末ガラス組成物を、所望の板状ガラス発泡体の厚さに応じた厚さで連続的に敷き詰めたのちに、さらに、ガラス発泡体からなる構造体を得る場合には、所定形状の型内に該発泡性粉末ガラス組成物を充填したのちに、通常、６５０〜９００℃の範囲の温度で焼成し、ガラス粉末を溶解させると共に発泡させ、次いで、焼成物を冷却することにより、製造することができる。焼成時間は、焼成温度により左右され、一概に決めることはできないが、通常１０分ないし５時間程度である。
【０００７】
このようにして得られたガラス発泡体における気孔率及び密度については特に制限はなく、使用目的に応じて適宜選定することができる。このガラス発泡体に、切断加工や、切削・研磨加工を施し、所望形状のガラス発泡成形体を作製する。
本発明のガラス発泡積層構造体の製造方法においては、（１）ガラス発泡成形体の表面に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体に融着させ、一体化させる方法、（２）ガラス発泡成形体Ｉとガラス発泡成形体ＩＩとの間に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体Ｉ及びＩＩに融着させ、一体化させる方法、及び（３）ガラス発泡成形体の少なくとも片側の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、無発泡ガラス層を形成させると共に、前記表面に融着させ、一体化させる方法、の３つの態様がある。
前記の各方法において用いられるガラス発泡成形体は、内部に気泡を有することから断熱性に優れており、したがって、内部の気泡組織を保持したまま、表面層のみを溶融することができるので、焼成により形成されるガラス発泡体や無発泡ガラス層の融着が可能となる。
【０００８】
次に、前記の各態様について説明する。
まず、（１）の方法においては、ガラス発泡成形体の表面に、発泡性粉末ガラス組成物（以下、ガラス発泡体原料と称すことがある。）層を、焼成により所望の厚さのガラス発泡体が形成されるような厚さに設け、次いで６５０〜９００℃程度の温度で焼成して発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体に融着させて一体化させることによりガラス発泡積層構造体を製造する。
この方法において用いられるガラス発泡体原料としては、ガラス発泡成形体の原料として、前述で説明したガラス発泡体原料と同じものを挙げることができる。また、このガラス発泡体原料は、使用する前記ガラス発泡成形体の原料と同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。
図１は、この（１）の方法により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図であり、図１（ａ）は、ガラス発泡成形体１の表面に、ガラス発泡体原料層２が設けられた状態を示し、図１（ｂ）は、焼成後、ガラス発泡成形体１に新しく形成されたガラス発泡体３が融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体１０が形成された状態を示す。
当該（１）の方法においては、得られるガラス発泡積層構造体が割れた場合に分離しないようにするなどの目的で、ガラス発泡体原料層の中、又は該ガラス発泡体原料層とガラス発泡成形体との界面に、金網などの網状材料を設け、焼成して一体化させてもよい。
図２は、この（１）の方法により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の異なる例を示す説明図であって、図２（ａ）は、ガラス発泡成形体１の表面に、中間に金網４が介挿されたガラス発泡体原料層２が設けられた状態を示す。図２（ｂ）は、焼成後、ガラス発泡成形体１に、新しく形成された中間に金網４を有するガラス発泡体３が融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体２０が形成された状態を示す。
次に、（２）の方法においては、２つのガラス発泡成形体ＩとＩＩとの間にガラス発泡体原料層を、焼成により所望の厚さのガラス発泡体が形成されるような厚さに設け、次いで６５０〜９００℃程度の温度で焼成して発泡させると共に、前記ガラスＩ及びＩＩに融着させ、一体化させることにより、ガラス発泡積層構造体を製造する。
【０００９】
この方法において用いられるガラス発泡成形体Ｉ及びＩＩは、同一のものであってもよく、異なるものであってもよい。また、ガラス発泡体原料としては、ガラス発泡成形体の原料として、前述で説明したガラス発泡体原料と同じものを挙げることができる。このガラス発泡体原料は、使用する前記ガラス発泡成形体ＩやＩＩの原料と同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。
この方法においては、ガラス発泡成形体ＩとＩＩの間に設けられたガラス発泡体原料層に、得られるガラス発泡積層構造体が割れた場合に、分離しないようにするなどの目的で、金網などの網状材料を設置し、焼成して一体化することができる。この網状材料は、該ガラス発泡体原料層の中に設置してもよく、該ガラス発泡体原料層とガラス発泡成形体Ｉ又はＩＩとの界面に設置してもよい。
なお、この（２）の方法においては、３つ以上のガラス発泡成形体を用い、各成形体間にガラス発泡体原料層を設け、焼成して一体化させ、多層構造のガラス発泡積層構造体を製造してもよい。
図３、図４及び図５は、この（２）の方法により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合のそれぞれ異なる例を示す説明図である。図３（ａ）は、ガラス発泡成形体１ａと１ｂとの間に、ガラス発泡体原料層２が設けられた状態を示し、図２（ｂ）は、焼成後、新しく形成されたガラス発泡体３が、ガラス発泡成形体１ａとガラス発泡成形体１ｂに融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体３０が形成された状態を示す。
【００１０】
図４（ａ）は、ガラス発泡成形体１ａと１ｂとの間に、ガラス発泡体原料層２が設けられ、かつこのガラス発泡体原料層２の中間に金網４が介挿された状態を示し、図４（ｂ）は、焼成後、中間に金網４が介挿されてなる新しく形成されたガラス発泡体３が、ガラス発泡成形体１ａとガラス発泡成形体１ｂに融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体４０が形成された状態を示す。
図５は、ガラス発泡成形体Ｉとして板状ガラス発泡成形体１を用い、ガラス発泡成形体ＩＩとして、円柱状ガラス発泡成形体１ｃと三角錐状ガラス発泡成形体１ｄを用いた例である。図５（ａ）は、ガラス発泡成形体１上にガラス発泡体原料層２を設け、その上に円柱状ガラス発泡成形体１ｃと三角錐状ガラス発泡成形体１ｄが載置された状態を示し、図５（ｂ）は、焼成後、新しく形成されたガラス発泡体３が、ガラス発泡成形体１と、円柱状ガラス発泡成形体１ｃ及び三角錐状ガラス発泡成形体１ｄとに融着して一体化し、複雑形状のガラス発泡積層構造体５０が形成された状態を示す。
さらに、（３）の方法においては、ガラス発泡成形体の片面又は両面に、焼成により所望の厚さのガラス層が形成されるような厚さの発泡剤を含まない非発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成して、実質上気孔のない無発泡ガラス層を形成させると共に、該ガラス発泡成形体の表面に融着させ一体化させることにより、耐吸水性表面を有し、かつ強度が向上したガラス発泡積層構造体を製造する。図６は、この（３）の方法により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図であり、図６（ａ）は、ガラス発泡成形体１の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層５が設けられた状態を示し、図６（ｂ）は、焼成後、無発泡ガラス層６がガラス発泡成形体１の表面に融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体６０が形成された状態を示す。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
製造例１
ガラス発泡成形体の製造
廃ガラスぴんのカレットをボールミルにより微粉砕して平均粒径５０μｍのガラス粉末を得た。このガラス粉末１００重量部に対し、ガラス発泡剤として炭化ケイ素粉末１重量部及び炭酸カルシウム粉末３重量部を、十分に均質になるように混合してガラス発泡体原料を調製した。
次に、１０１４×１０１４×５０ｍｍのセラミック製型枠内に、上記ガラス発泡体原料を、約２０ｍｍの厚さで連続的に敷き詰め、７００℃まで２時間で昇温したのち、５時間を要して室温まで冷却する条件で焼成し、厚さ約７０ｍｍのガラス発泡板状体を得た。次いで、このガラス発泡板状体を切削・研磨加工することにより、９００×９００×３０ｍｍの板状ガラス発泡成形体を製造した。
実施例１
製造例１で得た板状ガラス発泡成形体の表面に、製造例１で用いたものと同じガラス発泡体原料からなる厚さ約２０ｍｍの均一な層を設け、製造例１と同様の条件で焼成することにより、図１（ｂ）に示す構造を有する、全厚が約１００ｍｍの一体化されたガラス発泡積層構造体が得られた。
実施例２
製造例１で得た板状ガラス発泡成形体の表面に、製造例１においてガラス発泡体原料の調製に用いたものと同じガラス粉末からなる厚さ約１０ｍｍの均一な層を設け、製造例１と同様の条件で焼成することにより、図６（ｂ）に示す構造を有する、厚さ１０ｍｍの耐吸水性無発泡ガラス層が設けられたガラス発泡積層構造体が得られた。
実施例３
製造例１で得た板状ガラス発泡成形体の表面に、製造例１で用いたものと同じガラス発泡体原料からなり、かつ中間に格子状の金網を介挿した厚さ約２０ｍｍの均一な層を設け、製造例１と同様の条件で焼成することにより、図２（ｂ）に示す構造を有する、全厚が約１００ｍｍの一体化された金網が閉じ込められてなるガラス発泡積層構造体が得られた。
このように、金網を閉じ込めることにより、該ガラス発泡積層構造体は、割れても分離することがない。
実施例４
製造例１で得た板状ガラス発泡成形体２枚を用い、この発泡成形体と発泡成形体との間に、製造例１で用いたものと同じガラス発泡体原料からなる厚さ約１０ｍｍの層を設け、さらに該層の中間に格子状の金網を介挿した。次に、このものを製造例１と同様の条件で焼成することにより、図４（ｂ）に示す構造を有する、全体の厚さが約８０ｍｍの金網が閉じ込められたガラス発泡積層構造体が得られた。
このように、金網を閉じ込めることにより、該ガラス発泡積層構造体は、割れても分離することがない。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス発泡成形体と発泡性ガラス粉末組成物を用い、厚みのある構造体、性状の異なる２種以上の発泡成形体が融合した構造体、複雑な形状の構造体などのガラス発泡積層構造体を効率よく製造することができる。また、ガラス発泡成形体と非発泡性ガラス粉末組成物を用い、表面に実質上気孔のないガラス層（耐吸水性ガラス層）を有し、かつ強度が向上したガラス発泡積層構造体を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明方法における態様（１）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明方法における態様（１）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の異なる例を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明方法における態様（２）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明方法における態様（２）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の別の例を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明方法における態様（２）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合のさらに別の例を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明方法における態様（３）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ ガラス発泡成形体
１ｃ 円柱状ガラス発泡成形体
１ｄ 三角錐状ガラス発泡成形体
２ ガラス発泡体原料層
３ ガラス発泡体
４ 金網
５ ガラス粉末組成物層
６ 無発泡ガラス層
１０、２０、３０、４０、５０、６０ ガラス発泡積層構造体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a glass foam laminated structure. More specifically, the present invention provides a thick structure, a structure obtained by fusing two or more types of foams having different properties, and a structure having a complex shape, using a glass foam molded product and an expandable glass powder composition. A method for efficiently producing a glass foam laminated structure such as, and a glass foam molded article and a non-foamable glass powder composition, having a glass layer (water-absorbing glass layer) having substantially no pores on the surface, The present invention relates to a method for efficiently producing a glass foam laminated structure having improved strength.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, glass foams include those having a closed cell structure, those having an open cell structure, or those having a structure in which closed cells and open cells are mixed, and depending on the production method, particularly the type of glass foaming agent, A glass foam having a desired structure is obtained. For example, when a carbon-based glass foaming agent is used, a glass foam having a closed cell structure is generally obtained, whereas when calcium carbonate is used, a glass foam having an open cell structure is generally obtained. It is known.
A glass foam called foam glass has a closed cell structure obtained by a powder firing method using a carbon-based material or dolomite as a foaming agent, and usually has a porosity of 90% or more. This foam glass is non-breathable, has excellent heat insulation performance because it does not have moisture permeability or water absorption, and has low expansion properties. It is used for freezing warehouses, fermentation and brewing equipment, liquefied gas and petrochemical related equipment, piping, and cargo holds. In addition, it is useful as a liquid level gauge float, a lining of an iron plate chimney, a soundproofing material, a base of a lightweight reflector, and the like. On the other hand, a glass foam having an open-cell structure and having open pores on its surface is lightweight, has good water permeability, and has good water absorption. As a planting panel that can be used for greening vertical or inclined surfaces of structures that do not have soil, such as soundproof walls, side surfaces of utility poles, and concrete slopes (Japanese Patent Application Nos. 2001-66710 and 2001). 197168).
However, in the conventional production method for producing such a glass foam, for example, (1) it is difficult to produce a foam molded article having a thickness of about 10 cm or more by one firing, and (2) obtained (3) When fabricating a foamed structure having a desired shape, the processing method is limited to a punching process or a bonding process using an adhesive. There is a problem that the product is difficult to manufacture.
On the other hand, when a glass foam is used as a product, since a cutting process, a cutting process, and a polishing process are usually performed, even if it has a closed cell structure, open pores are generated on the surface, and as a result, the surface becomes brittle and easily chipped , Powder fall easily occurs. In addition, in outdoor applications, it is unavoidable that water is stored in open pores due to rainwater or dew condensation. The destruction gradually progresses to the inside, eventually leading to total destruction, and problems such as a decrease in heat insulation due to an increase in the amount of retained water.
Therefore, in order to solve such a problem, an airtight skin layer is generally provided on the surface when a glass foam raw material is fired to produce a glass foam. For example, when firing a glass foam raw material, a glass layer is laid beforehand, heated and foamed, cooled slowly, and then the glass cloth is peeled off to form a skin layer having a smooth surface without open pores. A method has been disclosed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-102137). However, this method has drawbacks in that the skin layer is thin, and the skin layer may be scraped off during polishing or the like when producing a product, and that the thickness of the skin layer is difficult to control.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, the present invention efficiently converts a glass foam structure having a thickness, a glass foam structure obtained by fusing two or more types of foam molded articles having different properties, and a glass foam structure having a complicated shape. An object of the present invention is to provide a method for producing a glass foamed structure having a glass layer having a substantially non-porous glass layer whose surface is controlled to a desired thickness.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors have conducted intensive studies in order to achieve the above object, and as a result, the glass foam molded body has bubbles inside, and has high heat insulation properties. Paying attention to the fact that only the surface can be melted while maintaining the same, the surface of the glass foam molded body is brought into contact with the foamable glass powder composition layer and fired, and also the surface of the glass foam molded body is not foamed. It has been found that the object can be achieved by providing a functional glass powder composition layer and firing, and based on this finding, the present invention has been completed.
That is, the present invention
(1) A foamable glass powder composition layer is provided on the surface of a glass foam molded article, and the composition layer is foamed by baking, and is fused and integrated with the glass foam molded article. A method for producing a glass foam laminate structure,
(2) The method for producing a glass foam laminated structure according to (1), wherein a net-like material is placed on the foamable glass powder composition layer, fired and integrated.
(3) A foamable glass powder composition layer is provided between the glass foam molded article I and the glass foam molded article II, and the composition is fired to foam the composition layer and the glass foam molded articles I and II. A method for producing a glass foam laminated structure, characterized by being fused and integrated,
(4) The glass foam laminated structure according to the item (3), wherein a net-like material is placed on a foamable glass powder composition layer provided between the glass foam molded article I and the glass foam molded article II, and is fired and integrated. And (5) providing a non-expandable glass powder composition layer on at least one surface of the glass foam molded article, and baking to form a non-expandable glass layer and fusing to the surface. , A method for producing a glass foam laminated structure characterized by being integrated,
Is provided.
[0005]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the method for producing a glass foam laminated structure of the present invention, first, a glass foam molded article having a desired shape is produced by a conventionally known powder firing method, and then the glass foam molded article is subjected to a foaming powder glass composition or a non-foamed glass composition. By firing again with the foaming powder glass composition, the desired glass foam laminated structure is manufactured.
The glass foam molded article is not particularly limited in its cell form, and may be any of those having a closed cell structure, those having an open cell structure, or those having a mixed structure of closed cells and open cells. And can be appropriately selected according to the application.
There is no particular limitation on the method for producing the glass foam molded article, and a conventionally known method can be used. First, a foamable powder glass composition containing a glass powder and a foaming agent for glass is prepared. Here, the glass in the glass powder is not particularly limited, and may be a virgin glass, a waste glass bottle discharged from each household, or a glass waste material discharged from a glass factory. As the glass powder, those having an average particle size of 5 to 200 μm obtained by finely pulverizing these glass cullets are used. If the average particle size is less than 5 μm, it is difficult to obtain, and even if it is obtained, the cost is high and it is economically disadvantageous. If it exceeds 200 μm, a homogeneous glass foam cannot be obtained. Considering the homogeneity and economy of the glass foam, the preferred average particle size of the glass powder is in the range of 10 to 150 μm, particularly preferably in the range of 20 to 100 μm.
[0006]
On the other hand, the foaming agent for glass is not particularly limited, and any one of conventionally known foaming agents for glass can be appropriately selected and used. Examples of such a foaming agent for glass include calcium carbonate, barium carbonate, magnesium carbonate, silicon carbide, fine carbon powder, limestone, dolomite, and talc. These may be used alone or in combination of two or more. The foaming agent for glass is preferably blended in a range of 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the glass powder. If the amount of the foaming agent is less than 0.5 part by weight, the foaming is insufficient and a desired glass foam cannot be obtained. If the amount exceeds 10 parts by weight, the foaming is excessive and the mechanical strength of the glass foam decreases. . In light of the balance between the degree of foaming and the mechanical strength, the amount of the foaming agent is more preferably in the range of 0.7 to 8 parts by weight, and particularly preferably in the range of 1 to 6 parts by weight.
The glass foam used for the glass foam molded article in the present invention is, when obtaining a lump glass foam, laying the foamable powder glass composition on a suitable support to a thickness of about 3 to 30 mm. Later, when a sheet glass foam is obtained, the foamable powdered glass composition is continuously spread in a mold at a thickness corresponding to a desired thickness of the sheet glass foam. Further, when obtaining a structure comprising a glass foam, after filling the foamable powder glass composition in a mold of a predetermined shape, usually fired at a temperature in the range of 650 to 900 ° C., It can be produced by melting and foaming the glass powder, and then cooling the fired product. The firing time depends on the firing temperature and cannot be determined unconditionally, but is usually about 10 minutes to 5 hours.
[0007]
The porosity and density of the glass foam thus obtained are not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose of use. This glass foam is subjected to a cutting process or a cutting / polishing process to produce a glass foam molded product having a desired shape.
In the method for producing a glass foam laminated structure of the present invention, (1) a foamable glass powder composition layer is provided on the surface of a glass foam molded article, and the composition is foamed by firing, and the glass A method of fusing and integrating with a foamed molded article, (2) providing a foamable glass powder composition layer between a glass foamed molded article I and a glass foamed molded article II, and firing the composition layer, And a method of fusing and integrating with the glass foam molded articles I and II, and (3) providing a non-foamable glass powder composition layer on at least one surface of the glass foam molded article and firing. Thus, there are three aspects of a method of forming a non-foamed glass layer, and fusing and integrating the non-foamed glass layer with the surface.
The glass foam molded article used in each of the above-described methods has excellent heat insulating properties due to the presence of air bubbles therein, and therefore, it is possible to melt only the surface layer while maintaining the internal air bubble structure, so that firing is performed. Enables fusion of a glass foam or a non-foamed glass layer.
[0008]
Next, each of the above aspects will be described.
First, in the method (1), a foamable powder glass composition (hereinafter, sometimes referred to as a glass foam raw material) layer is formed on a surface of a glass foam molded body by firing to form a glass foam having a desired thickness. A glass foam laminated structure is manufactured by providing a thickness such that a body is formed, then baking at a temperature of about 650 to 900 ° C. to foam, and fusing and integrating with the glass foam molded body. I do.
As the glass foam raw material used in this method, the same glass foam raw material as described above can be used as the raw material of the glass foam molded article. Further, the glass foam raw material may be the same as or different from the raw material of the glass foam molded article to be used.
FIG. 1 is an explanatory view showing an example of a case where a glass foam laminated structure is manufactured by the method (1). FIG. FIG. 1 (b) shows a state in which the raw material layer 2 is provided. FIG. 1 (b) shows that after firing, the newly formed glass foam 3 is fused and integrated with the glass foam molded body 1, and the glass foam laminated structure 10 is formed. This shows the formed state.
In the method (1), for the purpose of preventing the obtained glass foam laminated structure from being separated when it breaks, the glass foam raw material layer or the glass foam raw material layer and the glass foam molding A mesh material such as a wire net may be provided at the interface with the body, and then fired and integrated.
FIG. 2 is an explanatory view showing a different example in the case of manufacturing a glass foam laminated structure by the method (1), and FIG. The state where the glass foam raw material layer 2 in which the wire mesh 4 was interposed was provided. FIG. 2B shows a state in which, after firing, a newly formed glass foam 3 having a wire mesh 4 in the middle is fused and integrated with the glass foam molded body 1 to form a glass foam laminated structure 20. Is shown.
Next, in the method (2), the glass foam raw material layer is formed between the two glass foam molded products I and II so that the glass foam having a desired thickness is formed by firing. Then, it is fired at a temperature of about 650 to 900 [deg.] C. and foamed, and is fused and integrated with the glass I and II to produce a glass foam laminated structure.
[0009]
The glass foam moldings I and II used in this method may be the same or different. The glass foam raw material may be the same as the glass foam raw material described above as the raw material of the glass foam molded body. The glass foam raw material may be the same as or different from the raw materials of the glass foam molded articles I and II to be used.
In this method, the glass foam raw material layer provided between the glass foam molded articles I and II is provided with a wire mesh or the like for the purpose of preventing separation when the obtained glass foam laminated structure is broken. Can be integrated by laying and firing. The reticulated material may be provided in the glass foam raw material layer, or may be provided at the interface between the glass foam raw material layer and the glass foam molded article I or II.
In the method (2), three or more glass foam molded bodies are used, a glass foam raw material layer is provided between the molded bodies, and fired and integrated to form a multilayered glass foam laminated structure. May be manufactured.
FIGS. 3, 4 and 5 are explanatory views showing different examples in the case where a glass foam laminated structure is manufactured by the method (2). FIG. 3A shows a state in which a glass foam raw material layer 2 is provided between the glass foam molded bodies 1a and 1b, and FIG. 2B shows a newly formed glass foam after firing. 3 shows a state in which the glass foam molded body 1a and the glass foam molded body 1b are fused and integrated to form the glass foam laminated structure 30.
[0010]
FIG. 4A shows a state in which a glass foam raw material layer 2 is provided between the glass foam molded products 1a and 1b, and a wire mesh 4 is inserted in the middle of the glass foam raw material layer 2. FIG. 4 (b) shows that, after firing, a newly formed glass foam 3 having a wire mesh 4 interposed therebetween is fused and integrated with the glass foam molded body 1a and the glass foam molded body 1b. The state where the glass foam laminated structure 40 was formed is shown.
FIG. 5 shows an example in which a plate-shaped glass foam molded article 1 is used as the glass foam molded article I, and a columnar glass foam molded article 1c and a triangular pyramid glass foam molded article 1d are used as the glass foam molded article II. FIG. 5 (a) shows a state in which a glass foam raw material layer 2 is provided on a glass foam molded body 1, and a columnar glass foam molded body 1c and a triangular pyramid glass foam molded body 1d are placed thereon. FIG. 5 (b) shows that after firing, the newly formed glass foam 3 is fused to the glass foam 1 and the cylindrical glass foam 1c and the triangular pyramid glass foam 1d. The state in which the glass foam laminated structure 50 having a complicated shape is integrated is shown.
Furthermore, in the method (3), a non-foamable glass powder composition containing no foaming agent having a thickness such that a glass layer having a desired thickness is formed on one or both surfaces of the glass foam molded article by firing. A layer is provided and fired to form a substantially non-porous non-foamed glass layer, and is fused and integrated with the surface of the glass foam molded article to have a water-absorbing surface and strength. Produce an improved glass foam laminate. FIG. 6 is an explanatory view showing one example of a case where a glass foam laminated structure is manufactured by the method (3). FIG. FIG. 6 (b) shows a state in which the powder composition layer 5 is provided. FIG. 6 (b) shows that, after firing, the non-foamed glass layer 6 is fused and integrated with the surface of the glass foam molded body 1 to form a glass foam laminated structure 60. Shows a state in which is formed.
[0011]
【Example】
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
Production Example 1
Production of Glass Foam Mold The cullet of the waste glass bottle was finely pulverized by a ball mill to obtain a glass powder having an average particle diameter of 50 μm. To 100 parts by weight of this glass powder, 1 part by weight of silicon carbide powder and 3 parts by weight of calcium carbonate powder as a glass foaming agent were mixed so as to be sufficiently homogeneous to prepare a glass foam raw material.
Next, the above-mentioned glass foam raw material was continuously spread in a ceramic mold having a size of 1014 × 1014 × 50 mm to a thickness of about 20 mm, and after raising the temperature to 700 ° C. in 2 hours, it took 5 hours. And baked under the condition of cooling to room temperature to obtain a glass foam plate having a thickness of about 70 mm. Next, the glass foam plate was cut and polished to produce a 900 × 900 × 30 mm plate glass foam.
Example 1
A uniform layer having a thickness of about 20 mm made of the same glass foam raw material as that used in Production Example 1 was provided on the surface of the sheet glass foam molded product obtained in Production Example 1 under the same conditions as in Production Example 1. By firing, an integrated glass foam laminated structure having a structure shown in FIG. 1B and a total thickness of about 100 mm was obtained.
Example 2
A uniform layer having a thickness of about 10 mm made of the same glass powder as that used in the preparation of the glass foam raw material in Production Example 1 was provided on the surface of the plate-like glass foam molded product obtained in Production Example 1. By baking under the same conditions as in the above, a glass foam laminated structure having a structure shown in FIG. 6B and provided with a water-absorbing non-foaming glass layer having a thickness of 10 mm was obtained.
Example 3
On the surface of the sheet-like glass foam molded product obtained in Production Example 1, a uniform glass foam raw material made of the same glass foam material as used in Production Example 1 and having a thickness of about 20 mm with a lattice-shaped wire mesh interposed therebetween. By providing the layers and firing under the same conditions as in Production Example 1, a glass foam laminated structure having a structure shown in FIG. Obtained.
Thus, by confining the wire mesh, the glass foam laminated structure does not separate even if it breaks.
Example 4
Using two plate-shaped glass foam molded products obtained in Production Example 1, between the foam molded products and the foam molded products, the same glass foam raw material as used in Production Example 1 having a thickness of about 10 mm was used. A layer was provided, and a grid-like wire mesh was interposed between the layers. Next, this was fired under the same conditions as in Production Example 1 to obtain a glass foam laminated structure having a structure shown in FIG. Was done.
Thus, by confining the wire mesh, the glass foam laminated structure does not separate even if it breaks.
[0012]
【The invention's effect】
According to the present invention, using a glass foam molded article and an expandable glass powder composition, a thick structure, a structure in which two or more types of foam molded articles having different properties are fused, a structure having a complicated shape, and the like. A glass foam laminated structure can be manufactured efficiently. In addition, using a glass foam molded article and a non-foamable glass powder composition, a glass foam laminated structure having a glass layer (water-absorbing glass layer) having substantially no pores on the surface and having improved strength can be efficiently produced. Can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing one example of a case where a glass foam laminated structure is manufactured according to an embodiment (1) of the method of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory view showing a different example in the case of manufacturing a glass foam laminated structure according to the embodiment (1) of the method of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory view showing one example of a case where a glass foam laminated structure is manufactured according to the embodiment (2) of the method of the present invention.
FIG. 4 is an explanatory view showing another example in the case of manufacturing a glass foam laminated structure according to the embodiment (2) of the method of the present invention.
FIG. 5 is an explanatory view showing still another example in the case of manufacturing a glass foam laminated structure according to the embodiment (2) of the method of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory view showing one example in the case of manufacturing a glass foam laminated structure according to the embodiment (3) of the method of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 1a, 1b Glass foam molded article 1c Cylindrical glass foam molded article 1d Triangular pyramid glass foam molded article 2 Glass foam raw material layer 3 Glass foam 4 Wire mesh 5 Glass powder composition layer 6 Non-foamed glass layers 10, 20 , 30, 40, 50, 60 Glass foam laminated structure
