JP2008521750A - ガラスマイクロバブルおよび生製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

０．９未満のスパンのサイズ分布を有する供給物を加熱することによって、ガラスマイクロバブルを含む生製品が形成される。生製品は、０．８０未満のスパンのサイズ分布を有し得る。

Description

一般に「中空ガラスマイクロスフェア」または「ガラスマイクロバブル」としても知られる約５００マイクロメートル未満の平均直径を有する中空ガラスビーズは、産業において、例えば高分子化合物への添加剤として広く使用されており、変性剤、エンハンサー、硬質化剤（ｒｉｇｉｄｉｆｉｅｒ）、および／または充填剤としての役割を果たすことができる。一般に、ガラスマイクロバブルは、高圧スプレーイング、混練、押出または射出成形などによる高分子化合物のさらなる加工中に破砕または破壊されるのを回避するために強度があることが望ましい。

ガラスマイクロバブルは、通常、一般に「供給物（ｆｅｅｄ）」といわれる、例えば硫黄または酸素および硫黄の化合物などの発泡剤を含有する粉砕フリットを加熱することによって製造される。加熱工程から結果として得られる製品（すなわち、「生製品（ｒａｗ ｐｒｏｄｕｃｔ）」）は、通常、ガラスマイクロバブル（破壊されたガラスマイクロバブルを含む）および中実ガラスビーズの混合物を含有し、該中実ガラスビーズは、一般に、何らかの理由でガラスマイクロバブルを形成することができなかった粉砕フリット粒子から生じる。

粉砕フリットは、通常、比較的広い粒度分布として得られる。加熱中に、より大きい粒子は平均よりも脆弱なガラスマイクロバブルを形成する傾向があり、より小さい粒子は中空ガラスビーズ分布の密度を増大する傾向がある。より大きいガラスマイクロバブルが壊れる場合、壊れたビーズ部分を含有するガラスビーズ分布の平均密度は通常増大する。

１つの態様では、本発明は、供給物の少なくとも一部を、ガラスマイクロバブルを含む生製品に転化させるのに十分な条件下で、供給物を加熱することを含むガラスマイクロバブルの形成方法を提供し、該供給物は、０．９未満のスパンのサイズ分布を有する。

１つの実施形態では、供給物は、
フリットを粉砕して粉砕フリットを提供することと、
粉砕フリットを分級することと
を含む方法によって提供される。

もう１つの態様では、本発明はガラスマイクロバブルを含む生製品を提供し、重量ベースで生製品の大部分はガラスマイクロバブルを含み、そして多数の生製品は、０．８０未満のスパンのサイズ分布を有する。

所与のどの加熱方法でも、一般に、得られる中空ガラスビーズ分布の密度が、供給物がガラスマイクロバブルに転化される処理速度と相関することは事実である。従って、低密度のガラスマイクロバブルを製造するために、一般に、所与の方法および装置を使用して比較的低い処理速度を用いることが必要である。ガラスマイクロバブル産業で現在用いられているものよりも狭い粒度分布を有する供給物を用いることによって、本発明は、一般に、以下の：（１）より高い密度のガラスマイクロバブル分布に匹敵する平均破砕強度を有する低密度のガラスマイクロバブル分布、あるいは（２）通常は同じ加熱装置および条件を用いてより低い処理速度で製造されるガラスマイクロバブルに関連する平均密度および／または破砕強度のガラスマイクロバブルを得ながら処理速度が増大すること、のうちの少なくとも１つを達成する。

フリットは、例えば、適切なガラス状材料、通常は適切な量の発泡剤を含有する比較的低融点のケイ酸塩ガラスを破砕および／または粉砕することによって調製することができる。フリットを形成するために適したケイ酸塩ガラス組成物は、例えば、米国特許第２，９７８，３４０号明細書（ビーチ（Ｖｅａｔｃｈ）ら）、米国特許第３，０３０，２１５号明細書（ビーチら）、米国特許第３，１２９，０８６号明細書（ビーチら）、および米国特許第３，２３０，０６４号明細書（ビーチら）、米国特許第３，３６５，３１５号明細書（ベック（Ｂｅｃｋ）ら）、および米国特許第４，３９１，６４６号明細書（ハウエル（Ｈｏｗｅｌｌ））に記載されている。

フリットおよび／または供給物は、ガラスの形成が可能であるどの組成を有することもできるが、通常、フリットは、総重量ベースで５０〜９０パーセントのＳｉＯ₂、２〜２０パーセントのアルカリ金属酸化物、１〜３０パーセントのＢ₂Ｏ₃、０．００５〜０．５パーセントの硫黄（例えば、元素硫黄、硫酸塩または亜硫酸塩として）、０〜２５パーセントの二価の金属酸化物（例えば、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ、ＳｒＯ、ＺｎＯ、またはＰｂＯ）、０〜１０パーセントのＳｉＯ₂以外の四価の金属酸化物（例えば、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ₂、またはＺｒＯ₂）、０〜２０パーセントの三価の金属酸化物（例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、またはＳｂ₂Ｏ₃）、０〜１０パーセントの五価の原子の酸化物（例えば、Ｐ₂Ｏ₅またはＶ₂Ｏ₅）、およびガラス組成物の溶融を容易にするための融剤としての機能を果たすことができる０〜５パーセントのフッ素（フッ化物として）を含む。例えば、得られるガラスマイクロバブルに特定の特性または特徴（例えば、硬度または色）を与えるために、さらなる成分はフリット組成物において有用であり、フリット中に含有させることができる。

上記のフリット組成物中で、硫黄（恐らく、酸素と結合される）は、加熱されると溶融フリット粒子の膨張を引き起こしてガラスマイクロバブルを形成する発泡剤としての役割を果たす。供給物中の硫黄の量、供給物がさらされる加熱の量および長さ、平均粒度、ならびに粒子が炎を通って供給される速度を制御することによって、通常、選択された密度のガラスマイクロバブルを提供するように供給物粒子の膨張の量を制限することができる。フリットは一般に０．００５〜０．７重量パーセントの範囲内の硫黄を含むが、より一般的には、フリットの硫黄含量は０．０１〜０．６４重量パーセントの範囲、さらには０．０５〜０．５重量パーセントの範囲である。

フリットは通常粉砕され、任意で分級されて、所望のサイズのガラスマイクロバブルを形成するために適切な粒度の供給物が製造される。フリットを粉砕するために適した方法としては、例えば、ビーズまたはボールミル、アトリターミル、ロールミル、ディスクミル、ジェットミル、またはこれらの混合物を用いる粉砕が挙げられる。例えば、ガラスマイクロバブルを形成するために適切な粒度の供給物を調製するために、フリットは、ディスクミルを用いて粗く粉砕（例えば、破砕）され、続いてジェットミルを用いて細かく粉砕されてもよい。

ジェットミルには、通常３つのタイプ：スパイラルジェットミル、流動床ジェットミル、および対向ジェットミルがあるが、他のタイプが用いられてもよい。

スパイラルジェットミルには、例えば、マサチューセッツ州ハノーバーのスターテバント社（Ｓｔｕｒｔｅｖａｎｔ，Ｉｎｃ．，Ｈａｎｏｖｅｒ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）から商品名「マイクロナイザー・ジェット・ミル（ＭＩＣＲＯＮＩＺＥＲ ＪＥＴ ＭＩＬＬ）」で、ニュージャージー州ムーアズタウンのジェット・パルバライザー社（Ｊｅｔ Ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｒ Ｃｏ．，Ｍｏｏｒｅｓｔｏｗｎ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）から商品名「ミクロン−マスター・ジェット・パルバライザー（ＭＩＣＲＯＮ−ＭＡＳＴＥＲ ＪＥＴ ＰＵＬＶＥＲＩＺＥＲ」で、そしてペンシルベニア州プラムステッドビルのフルーイド・エナジー・プロセッシング・アンド・イクウィップメント社（Ｆｌｕｉｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ａｎｄ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｐｌｕｍｓｔｅａｄｖｉｌｌｅ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から商品名「マイクロ−ジェット（ＭＩＣＲＯ−ＪＥＴ）」で入手可能なものが含まれる。スパイラルジェットミルにおいて、平坦な円筒形研削チャンバは、ノズルリングによって包囲される。粉砕される材料は、インジェクターによってノズルリング内部に粒子として導入される。圧縮された流体ジェットは、ノズルを通って膨張して粒子を加速し、相互の衝突によりサイズの低下を起こす。

流動床ジェットミルは、例えば、ペンシルベニア州エクストンのネッチ社（Ｎｅｔｚｓｃｈ Ｉｎｃ．，Ｅｘｔｏｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から商品名「ＣＧＳフルーイダイズド・ベッド・ジェット・ミル（ＣＧＳ ＦＬＵＩＤＩＺＥＤ ＢＥＤ ＪＥＴ ＭＩＬＬ）」で、そしてフルーイド・エナジー・プロセッシング・アンド・イクウィップメント社から商品名「ロト−ジェット（ＲＯＴＯ−ＪＥＴ）」で入手可能である。このタイプの機械の下側部分は、研削ゾーンである。研削ゾーン内の研削ノズルのリングは中心点に向けて焦点が合わせられ、研削流体は粉砕中の材料の粒子を加速する。材料の流動床内でサイズの低下が起こり、この技法はエネルギー効率を大きく改善することができる。

対向ジェットミルは、少なくとも２つの対向するノズルが粒子を加速し、粒子を中心点に衝突させることを除いて、流動床ジェットミルと同様である。対向ジェットミルは、例えばミネソタ州コテージグローブのＣＣＥテクノロジーズ（ＣＣＥ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｃｏｔｔａｇｅ Ｇｒｏｖｅ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）から商業的に得ることができる。

粒度分布の幅を表現するための方法はたくさんある。１つの方法では、粒度分布の幅は、以下の式：

によって表すことができる。式中、９０Ｐは、分布中の粒子の９０パーセントがより小さいサイズ（９０パーセンタイルサイズと称される）であり、１０Ｐは、分布中の粒子の１０パーセントだけがより小さいサイズ（１０パーセンタイルサイズと称される）であり、５０Ｐは、分布中の粒子の５０パーセントがより小さいサイズ（５０パーセンタイルサイズと称される）であり、そしてＧＱは、グラデーション指数（ｇｒａｄａｔｉｏｎ ｑｕｏｔｉｅｎｔ）を表す。グラデーション指数は、当該技術分野では、「スパン」という用語によっても一般に知られている。

ガウスの粒度分布に特に有用なもう１つの一般的な方法は、粒度の平均および標準偏差を用いて分布を表現する。

本発明によると、粉砕フリットは、０．９未満のスパンを有する分布をもたらすように分級され、次に、ガラスマイクロバブルを形成するための供給物として使用される。例えば、供給物は、０．８５未満、０．８０未満、あるいはさらに０．７５未満のスパンを有することができ、またスパンは、少なくとも０．７でもあり得る。加熱時にガラスマイクロバブルを形成するために、供給物は、通常、少なくとも３〜１００マイクロメートル、より一般的には少なくとも３〜５０マイクロメートル、そしてさらに一般的には少なくとも５〜２５マイクロメートルの平均粒度を有する。

狭い供給物分布を用いることにより、本発明は、当該技術分野において既知のガラスマイクロバブルを形成するための現在の方法と比較して、ガラスマイクロバブルの製造において用いられ得るさらなる制御度合いを提供する。通常、ガラスマイクロバブルの形成における主要なプロセス変数は、装置、硫黄含量、および供給速度、ならびに供給物のメジアン径である。本発明に従って供給物のサイズ分布を制御することは、有利に、所望の結果を達成するために変更可能なさらなるプロセス変数を提供する。

分級は、供給物の少なくとも１つの画分、通常は最も粗い分級部分が、０．９未満のスパンを有するように実行される。そのため、この画分は、ガラスマイクロバブルの製造のための供給物として単離および使用される。残りのより細かいおよび／またはより粗い画分は、例えば、現存するガラスマイクロバブルに相当する物理特性を有するガラスマイクロバブルを製造するために使用されてもよいし、あるいはフリットに再加工されてもよい。

通常、上記ミルから得られるように、それぞれの技術は、粒度分布を有する供給物を生じる。通常、粉砕から得られる供給物は、０．９未満のスパンを有さないであろう。そしてこのような場合、本発明に従うさらなる分級が望ましい。

供給物を分級するために適切な装置には、例えば、振動スクリーン（ふるいを含む）、空気分級器、および湿式分級器が含まれる。供給物を分級する他の方法が用いられてもよい。

適切なスクリーンとしては、例えば、「試験目的でのワイヤークロスおよびふるいのための標準仕様」という表題のＡＳＴＭ指定：Ｅ１１−０４に従って、３５メッシュから少なくとも４００メッシュまでの指定を有するふるいが挙げられる。このようなふるいは、例えば、ニュージャージー州ニューアークのニューアーク・ワイヤー・クロス・カンパニー（Ｎｅｗａｒｋ Ｗｉｒｅ Ｃｌｏｔｈ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｎｅｗａｒｋ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）などの商業的な供給業者から得ることができる。

適切な空気分級器としては、例えば、重力分級器、慣性分級器、および遠心分級器がある。例えば、ホソカワ・ミクロン・パウダー・システムズ（Ｈｏｓｏｋａｗａ Ｍｉｃｒｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ）から商品名「ミクロン・セパレータ（ＭＩＣＲＯＮ ＳＥＰＡＲＡＴＯＲ）」、「アルパイン・モデル（ＡＬＰＩＮＥ ＭＯＤＥＬ）１００ＭＺＲ」、「アルパイン・ターボプレックス（ＡＬＰＩＮＥ ＴＵＲＢＯＰＬＥＸ）ＡＴＰ」、「アルパイン・ストラトプレックス（ＡＬＰＩＮＥ ＳＴＲＡＴＯＰＬＥＸ）ＡＳＰ」、または「アルパイン・ベントプレックス（ＡＬＰＩＮＥ ＶＥＮＴＯＰＬＥＸ）」で、あるいはカリフォルニア州ウィルミントンのセポール社（Ｓｅｐｏｒ，Ｉｎｃ．，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から商品名「ガイコ・セントリフューガル・セパレータ（ＧＡＹＣＯ ＣＥＮＴＲＩＦＵＧＡＬ ＳＥＰＡＲＡＴＯＲ）」で入手可能であるように、空気分級器は商業的な供給源から容易に入手可能である。

供給物が所望のスパンを有すれば、熱源（例えば、ガス／空気炎、ほぼ化学量論的）内に供給され、次に冷却される。熱源にさらされると、供給物は通常軟化し、そして発泡剤は、軟化した供給物の少なくとも一部を膨張させ、冷却後に、壊れたマイクロバブルガラス断片および／または加熱中に膨張しなかった中実ガラスビーズと任意で組み合わされたガラスマイクロバブルを含む生製品が形成される。通常、生製品の重量による少なくとも大部分がガラスマイクロバブルを含むように、プロセス条件を調整することが可能である。より一般的には、生製品の少なくとも６０、７０、８０、あるいはさらに９０重量パーセントは、ガラスマイクロバブルを含む。所望される場合には、ガラスマイクロバブルの少なくとも一部は、例えば、米国特許第４，３９１，６４６号明細書（ハウエル（Ｈｏｗｅｌｌ））に記載されるような浮選技法を用いることによって、生製品から単離されてもよい。

ガラスマイクロバブルは、例えば、米国特許第３，２３０，０６４号明細書（ビーチら）または米国特許第３，１２９，０８６号明細書（ビーチら）に記載されるものなどの装置において調製することができる。加熱条件に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第３，３６５，３１５号明細書（ベックら）および米国特許第４，７６７，７２６号明細書（マーシャル（Ｍａｒｓｈａｌｌ））において見出すことができる。

本発明によると、生製品は、通常、５〜２５０マイクロメートル、より一般的には３０〜１５０マイクロメートル、さらに一般的には３０〜１１０マイクロメートルの範囲の平均粒度を有する。いくつかの実施形態では、生製品は、少なくとも７０マイクロメートルの平均粒度を有することができる。生製品は、０．８０未満のスパンを有し、あるいはいくつかの実施形態では、０．７５未満、０．７０未満、０．６５未満、またはさらに０．６０未満のスパンを有する。

１つの実施形態では、ガラスマイクロバブルは、１．２：１〜３．０：１の範囲である、アルカリ金属酸化物重量比に対するアルカリ土類金属酸化物の重量比を有することができ、アルカリ土類金属酸化物およびアルカリ金属酸化物の合わせた重量の少なくとも９７重量パーセントは、重量ベースで７０〜８０パーセントのＳｉＯ₂、８〜１５パーセントのＣａＯ、３〜８パーセントＮａ₂Ｏ、および２〜６パーセントのＢ₂Ｏ₃を含む。

本発明に従って調製されるガラスマイクロバブルは、高分子材料中に含有させることができ、任意で、中実ガラスビーズと混合されてもよい。適切な高分子材料の例としては、熱硬化性、熱可塑性、およびエラストマー高分子材料がある。

本発明の目的および利点は、以下の非限定的な実施例によってさらに説明されるが、これらの実施例で引用される特定の材料およびその量、ならびに他の条件、そして詳細は、本発明を不当に制限すると解釈されてはならない。

別途言及されない限り、実施例および明細書のほかの部分における全ての部、割合、比率などは重量によるものであり、実施例において使用される全ての試薬は、例えば、ミズーリ州セントルイスのシグマ−アルドリッチ・カンパニー（Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ、Ｓａｉｎｔ Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）などの一般的な化学薬品供給業者から得た。もしくは入手可能である。あるいは、従来の方法によって合成することができる。

以下の実施例において、
「ホウ砂」は、９０パーセントが５９０マイクロメートルよりも小さい、カリフォルニア州ボロンのＵＳボラックス（ＵＳ Ｂｏｒａｘ，Ｂｏｒｏｎ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から得られる無水ホウ砂Ｎａ₂Ｏ：２Ｂ₂Ｏ₃を指し、
「ＣａＣＯ₃」は、９７パーセントが４４マイクロメートルよりも小さい、アラバマ州シラコーガのイメリス（Ｉｍｅｒｙｓ，Ｓｙｌａｃａｕｇａ，Ａｌａｂａｍａ）から得られる炭酸カルシウムを指し、
「Ｌｉ₂ＣＯ₃」は、４２０マイクロメートルよりも細かい、ノースカロライナ州ガストニアの米国リチウム社（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｃｏｒｐ．ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｇａｓｔｏｎｉａ，Ｎｏｒｔｈ Ｃａｒｏｌｉｎａ）から得られる炭酸リチウムを指し、
「ＳｉＯ₂」は、ウェストバージニア州バークレースプリングスのＵＳシリカ（ＵＳ Ｓｉｌｉｃａ，Ｂｅｒｋｅｌｅｙ Ｓｐｒｉｎｇｓ，Ｗｅｓｔ Ｖｉｒｇｉｎｉａ）から得られるシリカ粉末を指し、
「Ｎａ₂ＣＯ₃」は、ワイオミング州グリーンバインのＦＭＣ社（ＦＭＣ Ｃｏｒｐ．，Ｇｒｅｅｎｖｉｎｅ，Ｗｙｏｍｉｎｇ）から得られるソーダ灰を指し、
「Ｎａ₂ＳＯ₄」は、６０パーセントが７４マイクロメートルよりも小さい、カリフォルニア州トロナのサールズ・バリー・ミネラル（Ｓｅａｒｌｅｓ Ｖａｌｌｅｙ Ｍｉｎｅｒａｌ，Ｔｒｏｎａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から得られる硫酸ナトリウムを指し、そして
「Ｎａ₄Ｐ₂Ｏ₇」は、９０パーセントが８４０マイクロメートルよりも小さい、ミズーリ州セントルイスのアスタリス（Ａｓｔａｒｉｓ，Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）から得られるピロリン酸四ナトリウムを指す。

試験方法
平均粒子密度の決定
ジョージア州ノークロスのマイクロメリティクス（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ，Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，Ｇｅｏｒｇｉａ）から商品名「アキュピック（ＡＣＣＵＰＹＣ）１３３０ピクノメーター」で得られる完全自動化ガス置換ピクノメーターを用いて、ＡＳＴＭ Ｄ−２８４０−６９「中空マイクロスフェアの平均の真の粒子密度」に従って、複合材料およびガラス残留物の密度を決定した。

粒度の決定
カリフォルニア州フラートンのベックマン・コールター（Ｂｅｃｋｍａｎ Ｃｏｕｌｔｅｒ，Ｆｕｌｌｅｒｔｏｎ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から商品名「コールター・カウンター（ＣＯＵＬＴＥＲ ＣＯＵＮＴＥＲ）ＬＳ−１３０」で入手可能な粒度アナライザーを用いて粒度分布を決定した。

強度試験
ガラスマイクロバブルの強度は、ガラスマイクロバブルのサンプルサイズが１０ｍＬであり、ガラスマイクロバブルがグリセロール（２０．６ｇ）中に分散され、コンピュータソフトウェアを用いてデータ処理を自動化したことを除いて、ＡＳＴＭ Ｄ３１０２−７２「中空ガラスマイクロスフェアの流体静力学的な崩壊強度」を用いて測定される。報告される値は、生製品の１０体積パーセントが崩壊する静水圧である。

フリットの調製
フリットＧＦＣ−１
以下の成分：ＳｉＯ₂（６００．０ｇ）、Ｎａ₂Ｏ・２Ｂ₂Ｏ₃（１３０．８ｇ）、ＣａＣＯ₃（１８０．０ｇ）、Ｎａ₂ＣＯ₃（１８．７ｇ）、Ｎａ₂ＳＯ₄（２０．０ｇ）、Ｎａ₄Ｐ₂Ｏ₇（６．５ｇ）およびＬｉ₂ＣＯ₃（１０．７ｇ）を混ぜ合わせることによって、フリットを調製した。６０００グラムのアルミナ研削シリンダーを有する８．７リットルのジャーミル（いずれも、ペンシルベニア州ウェストチェスターのＶＷＲサイエンティフィック（ＶＷＲ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ，Ｗｅｓｔ Ｃｈｅｓｔｅｒ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）から入手可能）内で３分間回転させることによって、混合を実行した。迅速回復型の電気加熱炉（コネチカット州テリービルのハーパー・エレクトリック（Ｈａｒｐｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ，Ｔｅｒｒｙｖｉｌｌｅ，Ｃｏｎｎｅｃｔｉｃｕｔ）から入手可能）において、約１２９０℃（２３５０°Ｆ）の温度で、溶融シリカ耐火性るつぼ（Ｎサイズ、コロラド州キャノンシティのＤＦＣセラミックス（ＤＦＣ Ｃｅｒａｍｉｃｓ，Ｃａｎｏｎ Ｃｉｔｙ，Ｃｏｌｏｒａｄｏ）から入手可能）中で３時間、バッチを溶融させた。得られた溶融ガラスを水中でクエンチングし、乾燥させて、フリットＧＦＣ−１を得た。

フリットＧＦＣ−２〜ＧＦＣ−１０およびＧＦ−１〜ＧＦ−４
表１（以下）に報告されるようにガラス組成を変更した点を除いてフリットＧＦＣ−１について記載した手順に従って、フリットＧＦＣ−２〜ＧＦＣ−１０およびＧＦ−１〜ＧＦ−４を調製した。

供給物の調製
供給物ＦＳＣ−１
セラミックディスクを備え、０．０３０インチ（０．７６２ｍｍ）の外側ギャップを有するディスクミル（カリフォルニア州バーバンクのビコ社（Ｂｉｃｏ，Ｉｎｃ．，Ｂｕｒｂａｎｋ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から商品名「パルバライジング・ディスク・ミル（ＰＵＬＶＥＲＩＺＩＮＧ ＤＩＳＣ ＭＩＬＬ）」で入手可能）を用いて、上記のように調製したフリットＧＦＣ−１を部分的に破砕した。次に、得られた粉砕フリット（約７００ｇ増分）を、流動床ジェットミル（ニュージャージー州サミットのホソカワ・ミクロン・パウダー・システムズ（Ｈｏｓｏｋａｗａ Ｍｉｃｒｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｓｕｍｍｉｔ，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ）から商品名「アルパイン・モデル（ＡＬＰＩＮＥ ＭＯＤＥＬ）１００ＡＰＧ」で入手可能）でさらに粉砕し、メジアン径＝２２．５８マイクロメートル、スパン＝１．１３の供給物ＦＳＣ−１を得た。

供給物ＦＳＣ−３、ＦＳＣ−４、ＦＳＣ−６、ＦＳＣ−７、およびＦＳＣ−９
ＧＦＣ−１の代わりにフリットＧＦＣ−３、ＧＦＣ−４、ＧＦＣ−６、ＧＦＣ−７、およびＧＦＣ−９を用いて、それぞれ、表２に報告されるようなメジアン径およびスパン値を有する供給原料ＦＳＣ−３、ＦＳＣ−４、ＦＳＣ−６、ＦＳＣ−７、およびＦＳＣ−９を得たことを除いて、供給原料ＦＳＣ−１を製造するための手順に従った。

供給物ＦＳＣ−２、ＦＳＣ−５、ＦＳＣ−８およびＦＳ−１〜ＦＳ−４
粉砕後に、遠心空気分級器（ホソカワ・ミクロン・パウダー・システムズから商品名「アルパイン・クラシファイヤー・モデル（ＡＬＰＩＮＥ ＣＬＡＳＳＩＦＩＥＲ ＭＯＤＥＬ）１００ＭＺＲ」で入手可能）を用いて各粉砕フリットを２つの部分に分級したことを除いて、フリットＧＦＣ−２、ＧＦＣ−５、ＧＦＣ−８およびＧＦ−１〜ＧＦ−４からそれぞれ供給物ＦＳＣ−２、ＦＳＣ−５、ＦＳＣ−８およびＦＳ−１〜ＦＳ−４を生成するために供給物ＦＳＣ−１の手順に従った。通常、粗大画分および微細画分が単離される。供給物ＦＳ−１〜ＦＳ−６は、粗大画分に相当し、そして供給原料ＦＳＣ−２、ＦＳＣ−５、およびＦＳＣ−８は、微細画分に相当する。分級の後、２３０メッシュ（米国メッシュサイズ）ふるいによってＦＳ−４を選別した。

ガラスマイクロバブルの調製
ガラスマイクロバブルＲＰＣ−１
上記のように調製した供給物ＦＳＣ−１を、標準温度および圧力、ならびに約２．７５ポンド／ｈｒ（１．２５ｋｇ／ｈｒ）の出力速度において、燃焼空気流が約２５．７リットル／分であると計算されるほぼ化学量論的な割合の天然ガス／空気の炎に通過させた。全体の生成物密度が最も低くなるように空気：ガス比を調整した。周囲温度の空気と混合することにより炎で形成された生成物を冷却し、次にサイクロ（登録商標）ン装置で、得られたガス流から分離した。得られたガラスマイクロバブル（ガラスマイクロバブルＲＰＣ−１）は、７４．８のメジアン径を有し、スパンは１．７２であった。

ガラスマイクロバブルＲＰＣ−２〜ＲＰＣ−９およびＲＰ−１〜ＲＰ−４
供給物ＦＳＣ−１の代わりにそれぞれ供給原料ＦＳＣ−２〜ＦＳＣ−９およびＦＳ−１〜ＦＳ−４を用い、表２（以下）に報告されるガス流量および出力速度の値を用いたことを除いて、ガラスマイクロバブルＲＰＣ−１（上記）を調製するために使用される手順に従って、ガラスマイクロバブルＲＰＣ−２〜ＲＰＣ−９およびＲＰ−１〜ＲＰ−４を調製した。さらに、ＲＰ−４の調製では、酸素を増やすことにより炎の温度を上昇させた。

本発明の範囲および精神から逸脱することなく当業者によって本発明の様々な修正および変更を行うことが可能であり、本発明が、本明細書中に記載される説明的な実施形態に不当に限定されてはならないことは理解されるべきである。

Claims (23)

1. 供給物の少なくとも一部を、ガラスマイクロバブルを含む生製品に転化させるのに十分な条件下で、前記供給物を加熱することを含むガラスマイクロバブルの形成方法であって、
   前記供給物が０．９未満のスパンのサイズ分布を有する方法。
2. 前記供給物が、
   フリットを粉砕して粉砕フリットを提供することと、
   前記粉砕フリットを分級することと、
   を含む方法によって提供される請求項１に記載の方法。
3. 前記分級が空気分級を含む請求項２に記載の方法。
4. 前記スパンが０．８５未満である請求項１に記載の方法。
5. 前記スパンが０．８０未満である請求項１に記載の方法。
6. 前記スパンが０．７５未満である請求項１に記載の方法。
7. 前記スパンが、少なくとも０．７から０．９までであるが０．９を含まない範囲である請求項１に記載の方法。
8. 前記供給物が、６５〜７５重量パーセントの範囲のシリカ含量を有する請求項１に記載の方法。
9. 前記供給物が、０．０１〜０．６５重量パーセントの範囲の硫黄含量を有する請求項１に記載の方法。
10. 前記生製品が、５〜２５０マイクロメートルの範囲の平均粒度を有する請求項１に記載の方法。
11. 前記生製品が、３０〜１１０マイクロメートルの範囲の平均粒度を有する請求項１に記載の方法。
12. さらに、前記生製品からガラスマイクロバブルを単離することを含む請求項１に記載の方法。
13. 前記生製品が、少なくとも７０マイクロメートルの平均粒度を有する請求項１に記載の方法。
14. ガラスマイクロバブルを含む生製品であって、重量ベースで前記生製品の過半量がガラスマイクロバブルを含み、そして多数の前記生製品が０．８０未満のスパンのサイズ分布を有する生製品。
15. 前記スパンが０．７５未満である請求項１４に記載の生製品。
16. 前記スパンが０．７０未満である請求項１４に記載の生製品。
17. 前記スパンが０．６５未満である請求項１４に記載の生製品。
18. 前記スパンが、０．６０未満である請求項１４に記載の生製品。
19. 前記ガラスマイクロバブルが、１．２：１〜３．０：１の範囲であるアルカリ土類金属酸化物：アルカリ金属酸化物の重量比を有し、そしてアルカリ土類金属酸化物およびアルカリ金属酸化物の合わせた重量の少なくとも９７重量パーセントが、重量ベースで７０〜８０パーセントのＳｉＯ₂、８〜１５パーセントのＣａＯ、３〜８パーセントのＮａ₂Ｏ、および２〜６パーセントのＢ₂Ｏ₃を含む請求項１４に記載の生製品。
20. 前記生製品が、５〜２５０マイクロメートルの範囲の平均粒度の分布を有する請求項１４に記載の生製品。
21. 前記生製品が、少なくとも７０マイクロメートルの平均粒度の分布を有する請求項１４に記載の生製品。
22. 前記生製品が高分子材料中に分散される請求項１４に記載の生製品。
23. 前記高分子材料が、熱可塑性高分子材料を含む請求項２２に記載の生製品。