JP2011235284A - 低密度製品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】無機の主要成分と発泡剤からなる水性混合物を形成し、その混合物を乾燥し、必要に応じて粉砕することによって膨張可能な前駆体を形成する。予め決定された最適な温度範囲内で活性化されるように、発泡剤の活性化を制御して、前記前駆体を燃焼する。発泡剤の制御は、前駆体全体に適切な分配、前駆体に抑制剤を添加する、燃焼条件を改善する、すなわち酸素欠乏環境下、燃料豊富環境下、プラズマ加熱、などの多様な手段により達成されうる。
【選択図】なし
Description
無機の主要成分および膨張成分の水性混合物を形成し、その混合物を乾燥させ、そして選択的に、所定の粒子径に破砕して前駆体を供給する工程、そして前駆体を燃焼させて、前駆体を膨張させる膨張成分を活性化させ、そして低密度材料を形成する工程を含み、
該発泡剤が、所定の最適温度範囲内で活性化されるように、発泡剤の活性化を制御することを特徴とする方法
を提供する。
(a)無機の主要成分を供給する工程;
(b)無機の主要成分、発泡剤および制御剤の水性混合物を形成する工程、および;
(c)その混合物を乾燥させて、低密度材料を形成するための膨張可能な前駆体を供給する工程を含み、
該発泡剤および制御剤が、発泡剤が所定の最適な温度範囲内で活性化されるように、発泡剤の活性化を制御するように選択される方法を提供する。
(d)無機の主要成分を供する工程;
(e)無機の主要成分および発泡剤の水性混合物を形成する工程、および;
(c)その混合物を乾燥させて、低密度材料を形成するための膨張可能な前駆体を供する工程を含み、
該発泡剤が、前駆体において、発泡剤が所定の最適な温度範囲内で活性化され、前駆体の燃焼により発泡剤の活性化を制御するように、選択および/または分布(distribute)される方法を提供する。
膨張ガスを放出し、そして膨張した微粒子を生じる所定の条件下で活性化される少なくとも1つの発泡剤を供し、そして該活性化が、無機の混合物の所定の最適な粘度範囲内で起こる状態を制御することを含む方法を提供する。
膨張ガスを放出し、膨張した微粒子を生成する所定の条件下で活性化される少なくとも1つの発泡剤を供する工程、および前記活性化が、無機の混合物の所定の最適粘度範囲内で起こるように条件を制御する工程を包含する方法を提供する。
膨張した微粒子を生成するための前駆体は、水性混合物中に主要成分、膨張成分および選択的に制御剤を組み合わせることによって製造されうる。その後、この水性混合物を、乾燥させて、集塊前駆体を製造する。
前述のように、本発明は、生成工程において最適な点で活性化されるように、発泡剤の活性化を制御するための種々の技術を予見する。このような制御は、前駆体配合物中で制御剤を合わせることによって達成されうる。別の実施形態は、最適な温度で、利用可能な充分な発泡/膨張ガスがあるように一連の制御剤および/または発泡剤を含む。1つの実施形態では、温度上昇にしたがって連続して活性化される一連の発泡剤が使用されうる。
アトマイザーの設計(回転式アトマイザー、圧力ノズル、二流動体ノズルなど)
ガス注入口ノズルの設計;
気体の体積流量および流動パターン;および
スラリー粘度および有効なスラリー表面張力。
好ましくは、無機の主要成分の量は、集塊前駆体の総乾燥重量に基づいて少なくとも40重量%、より好ましくは少なくとも50重量%、さらに好ましくは少なくとも60重量%、さらに好ましくは少なくとも70重量%、そしてさらに好ましくは少なくとも80重量%を包含する。
本発明に使用される発泡剤は、加熱されるときに、燃焼、蒸発、昇華、熱分解、気化または拡散の内の1つ以上によって膨張ガスを放出する化合物である。膨張ガスは、例えば、CO2、CO、O2、N2、N2O、NO、NO2、SO2、SO3、H2Oまたはそれの混合物でありうる。好ましくは、膨張ガスは、CO2および/またはCOを包含する。
前記二次および三次発泡剤は、前駆体形成において、主要発泡剤を保護および保存する制御剤として作用する。当業者であれば、前駆体形成において含むことができる他の材料や、そして例えば、工程において酸素を除去するなどの方法によって、発泡剤の活性化を制御することができる他の材料がわかるものである。
本発明の好ましい実施態様では、結合剤/剤(またはバインダー)を、無機の主要成分および発泡成分と混合しうる。結合剤の主要機能は、前駆体中の珪酸塩粒子を一緒に強く結合することである。バインダーは、燃焼温度で珪酸塩材料と反応して、生じるガラス質の微粒子の粘度を低下させるためにも選択されうる。
上に記述される方法により生成される前駆体は、予め決定された温度プロファイルで燃焼させることによって、膨張微粒子を合成するのに使用されうる。
本発明は、さらに、上に記述される方法により得られる合成中空マイクロスフェアを提供する。このような中空微粒子は、製造するのに廉価であり、そして収集セノスフェアに対する安価な代替物として有益に使用されうる。本発明による合成中空微粒子は、特に、閉鎖殻(空隙)構造を示す実質的な球状壁を包含する。合成中空微粒子は、好ましくは、以下の特徴の1つまたはそれより多くを有し、そしてそれは、収集したセノスフェアの全般的な特徴でもある:
(i)約0.8〜1の間のアスペクト比。
(ii)マイクロスフェアの総体積の約30〜95%の空隙体積;
(iii)マイクロスフェア半径の約5〜30%の壁厚;
(iv)30〜85重量%のSiO2、2〜45重量%の(好ましくは、6〜40重量%)Al2O3、約30重量%までの二価金属酸化物(例えば、MgO、CaO、SrO、BaO)、2〜10重量%の一価の金属酸化物(例えば、Na2O、K2O)、および約20重量%の多酸化状態で存在する金属酸化物(例えば、TiO2、Fe2O3など)を含めた他の金属酸化物からなる組成;
(v)約1より大きいシリカ対アルミナ比;
(vi)30〜1000ミクロン、より好ましくは40〜500ミクロンの平均直径(30ミクロンまたはそれより上の平均直径は、そのような粒子が吸引可能性な塵であるとみなされないので有益である);
(vii)1〜100ミクロン、好ましくは1〜70ミクロン、より好ましくは2.5〜20ミクロンの外側壁厚み;
(viii)0.1〜2.0g/cm3、より好ましくは0.2〜1.5g/cm3、さらに好ましくは0.4〜1.0g/cm3の粒子密度;または
(ix)約1.4g/cm3未満、好ましくは約1.0g/cm3未満のバルク密度。
本発明による合成膨張微粒子は、例えば、フィラー用途、改質剤用途、封じ込め用途または基質用途などの広く多様な用途で使用されうる。用途の範囲は、合成マイクロスフェアの低コストおよび安定な特性により、収集したセノスフェアのものより非常に大きい。
この実施例は、玄武岩および水酸化ナトリウムより構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
この組成物は、玄武岩、水酸化ナトリウムおよび発泡剤として糖より構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
この組成物は、玄武岩、水酸化ナトリウムおよび発泡剤としてカーボンブラックより構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
この組成物は、玄武岩、水酸化ナトリウムおよび発泡剤としてシリコンカーバイドより構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
この組成物は、玄武岩、水酸化ナトリウム、主要発泡剤としてのシリコンカーバイド、そして制御剤または二次発泡剤としての石炭より構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
この組成物は、玄武岩、水酸化ナトリウム、主要発泡剤としてのシリコンカーバイド、そして制御剤または二次発泡剤としての糖より構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
この組成物は、玄武岩、水酸化ナトリウム、主要発泡剤としてのカーボンブラック、そして制御剤または二次発泡剤としての糖より構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
1.SiCは、粒子密度を低下させるための主要発泡剤として、炭素および糖より有効である。SiCの正味の炭素含有率(30重量%炭素)は、炭素(100重量%)中、および糖(40重量%炭素)中の炭素の相当質量より少ないことに注目すること。
2.1つまたはそれより多くの制御剤と共にSiCを使用することは、この実施例において使用するいずれかの単独の発泡剤と比較して、粒子密度を低下させるのにさらに有効である。
3.制御剤といずれかの単独の発泡剤の組合せは、製品の粒子密度に強力に影響するように最適化されうる、すなわち、全SiCの組合せは、炭素と糖の組合せに比べて、粒子密度を低下させるのにさらに有効である。
本実施例は、種々の珪酸塩化合物、水酸化ナトリウムおよび複数の発泡剤より構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
本組成物は、ガラス、水酸化ナトリウム、発泡剤としてのシリコンカーバイド、制御剤としてのカーボンブラックより構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
本組成物は、ガラス、フライアッシュ、水酸化ナトリウム、発泡剤としてのシリコンカーバイド、制御剤としてのカーボンブラックより構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
本組成物は、ガラス、玄武岩、水酸化ナトリウム、発泡剤としてのシリコンカーバイド、制御剤としてのカーボンブラックより構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
本組成物は、ガラス、火山灰、水酸化ナトリウム、発泡剤としてのシリコンカーバイド、制御剤としてのカーボンブラックより構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
本組成物は、ガラス、安山岩、水酸化ナトリウム、主要発泡剤としてのシリコンカーバイド、制御剤としての糖より構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
本組成物は、ガラス、安山岩、水酸化ナトリウム、発泡剤としてのシリコンカーバイド、制御剤としてのカーボンブラックより構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作る方法を示す。
1.制御剤との発泡剤の組合せ、すなわち、シリコンカーバイド−炭素およびシリコンカーバイド−糖は、膨張マイクロ包含物(inclusions)の生産に非常に有効である。
2.廃棄ガラスは、種々の珪酸塩混合物の、経済的で、そして適切な添加である。
3.本発明の方法による膨張マイクロ包含物(inclusions)の生産に適切である珪酸塩原材料は、廃棄副生成物、鉱物、化合物、および岩石の広範囲から選択することができる。
本実施例は、種々の量の火山灰、水酸化ナトリウム、発泡および制御剤の混合物および他の微量の添加物より構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作製する方法を示す。
3ミクロンのd50粒子径に粉砕した、78.2gの火山灰を、20gの固形水酸化ナトリウム(フレーク状)、主要発泡剤として0.8g市販グレードのシリコンカーバイド、制御剤として1gの市販グレードのカーボンブラックおよび43mLの水と混合することによって、サンプルを作製した。
およそ1ミクロンのd50粒子径に共粉砕された火山灰と酸化鉄(III)の混合物を用いてサンプルを作製した。組成を表7に示す。火山灰の組成を表5に示す。混合物を、均一なスラリーにブレンドし、平坦な皿に注ぎ、そしておよそ5分間、室温で固形化させた。得られた製品を、さらに約20分間、約50℃で乾燥させ、その後それを、粉砕およびふるいにかけて、106から180ミクロンのサイズの粉末を得た。次の段階で、粉末を、約0.14g/分の供給速度で、垂直加熱管炉に供給した。炉の一定温度領域を、最高燃焼温度で、1秒未満からおよそ数秒間の滞留時間を供するように調節できた。炉の底部にある微細メッシュスクリーンで覆われた漏斗型収集装置で、膨張マイクロ包含物(inclusions)を回収した。マイクロ包含物(inclusions)を収集するために、漏斗の末端から穏やかな吸引をおこなった。製品の、粒子密度(例えば、見掛けの密度)、およびSEMによる微視的試験を行い、その結果を、表8にまとめた。
1.主要発泡剤としてのシリコンカーバイドと、制御剤としてカーボンブラックの組合せは、非常に軽くて球状の製品に火山灰を発泡させる上で非常に有効である。
2.組成物中のナトリウム濃度が高くなると、製品の丸さは、球状形態に近づく。酸化ナトリウムは、珪酸塩ガラスのための強力な流動剤、例えば粘度減少剤である。したがって、粘性の低い組成物は、主にその燃焼温度での表面張力が低いために、丸い微粒子のみよりむしろ球状の膨張粒子を形成する傾向にある。
本実施例は、フライアッシュ、水酸化ナトリウム、および発泡制御剤より構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作製する方法を示す。
約4ミクロンのd50粒子径に粉砕した、79gのF型フライアッシュを、19gの固形水酸化ナトリウム(フレーク状)、主要発泡剤として1gの市販グレードのシリコンカーバイド、制御剤として1gの市販グレードのカーボンブラックおよび42mLの水と混合することによって、サンプルを作製した。
表9に示されるように、組成物4Aで使用されたものと類似のF型フライアッシュ68.7gを、29.5gの固形水酸化ナトリウムと混合することによって、サンプルを作製した。フライアッシュの組成を表5に示す。
1.主要発泡剤としてのシリコンカーバイドと、制御剤としてのカーボンブラックの組合せは、珪酸塩廃棄副生成物、フライアッシュから低密度マイクロ包含物(inclusions)を製造する上で非常に有効である。
2.流動化合物(例えば、水酸化ナトリウム)の濃度は、低粒子密度の優れた球状マイクロ包含物(inclusions)を製造するために最適化することができる。
3.最適値を越えた高濃度の流動剤は、製品の粒子密度を増大させるのみならず、秩序に逆に衝撃を与えもする。廃棄フライアッシュは、水酸化ナトリウムよりいっそう安価である。
本実施例は、リン酸塩鉱石選鉱から得られる廃棄副生成物であるリン酸塩クレー、水酸化ナトリウム、シリコンカーバイドおよびカーボンブラックより構成される組成物から膨張マイクロ包含物(inclusions)を作製する方法を示す。
0.6ミクロンのd50粒子径に粉砕した、88.4gのリン酸クレーを、9.8gの固形水酸化ナトリウム(フレーク状)、0.8gの市販グレードのシリコンカーバイド、1.0gの市販グレードのカーボンブラックおよび85mLの水と混合することによって、サンプルを作製した。リン酸塩クレーの組成を表11に示す。混合物を、均一なスラリーにブレンドし、平坦な皿に注ぎ、そしておよそ5分間、室温で固形化させた。得られた製品を、さらに約20分間、約50℃で乾燥させ、その後それを、粉砕およびふるいにかけて、106から180ミクロンのサイズの粉末を得た。次の段階で、粉末を、約0.14g/分の供給速度で、垂直加熱管炉に供給した。炉の一定温度領域を、最高燃焼温度で、1秒未満からおよそ数秒間の滞留時間を供するように調節した。炉の底部にある微細メッシュスクリーンで覆われた漏斗型収集装置で、膨張マイクロ包含物(inclusions)を回収した。マイクロ包含物(inclusions)を収集するために、漏斗の末端から穏やかな吸引をおこなった。製品の、粒子密度(例えば、見掛けの密度)、およびSEMによる微視的試験を行い、その結果を、表12にまとめた。
1.シリコンカーバイドと炭素との複数の発泡剤の組合せは、廃棄粘土副生成物から低密度マイクロ包含物(inclusions)を製造するために有効に用いられた。
2.P2O5−CaO混合濃度は、製品の総重量%の33%より多い。その組合せは、製品中の不定形アパタイト相を強力に形成することができる。
Claims (108)
- 無機の主要成分および発泡剤の水性混合物を形成し、その混合物を乾燥させ、予め決定された粒子径に破砕して前駆体を提供すること、および前駆体を燃焼させ、前駆体を膨張させる発泡剤を活性化させて低密度材料を形成することを包含する低密度材料の製造方法であって、
生成凝集前駆体は、50〜300ミクロンまでの範囲にある平均凝集粒子径を有し、
発泡剤が、予め決定された最適な温度範囲内で活性化されるように、発泡剤の活性化を制御する製造方法。 - 低密度材料は、1,000ミクロン以下の直径を有する微粒子である請求項1記載の方法。
- 発泡剤は、無機の主要成分が溶融しており、そして最適な粘度範囲内にある温度範囲内で活性化される請求項1または2記載の方法。
- 発泡剤は、制御剤の添加により制御される請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 発泡剤は主要発泡剤として提供され、そして制御剤は二次発泡剤として提供される請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 主要発泡剤は、第一の活性化温度を有し、二次発泡剤は、第一の活性化温度より低い第二の活性化温度を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 主要発泡剤は、粉末石炭、カーボンブラック、活性炭、グラファイト、炭素を含む高分子有機物、油状物;糖、コーンシロップ、またはデンプンなどの炭水化物;PVA、炭酸塩、カーバイド、硫酸塩、硫化物、窒化物、硝酸塩、アミン、ポリオール、グリコール、またはグリセリンから選択される請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 二次発泡剤は、粉末石炭、カーボンブラック、活性炭、グラファイト、炭素を含む高分子有機物、油状物;糖、コーンシロップ、またはデンプンなどの炭水化物;PVA、炭酸塩、カーバイド、硫酸塩、硫化物、窒化物、硝酸塩、アミン、ポリオール、グリコール、またはグリセリンから選択される請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 前駆体は、さらに、第三の活性化温度を有する三次発泡剤を包含し、第三の活性化温度は、第一の活性化温度より低い請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 三次発泡剤は、粉末石炭、カーボンブラック、活性炭、グラファイト、炭素を含む高分子有機物、油状物、炭水化物、PVA、炭酸塩、硫酸塩、硫化物、硝酸塩、アミン、ポリオール、グリコール、またはグリセリンから選択される請求項9記載の方法。
- 前駆体の燃焼は、発泡剤の活性化を制御するような条件下で行われる請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前駆体の燃焼は、酸素欠乏環境下で行われる請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 前駆体の燃焼は、燃料豊富/酸化が少ない環境下で行われる請求項12記載の方法。
- 発泡剤の活性化は、前駆体の燃焼中に適切な投与量によりO2枯渇またはO2の豊富な気体で制御される請求項1〜13のいずれか1項に記載の方法。
- 前駆体は、その結果、発泡剤の予め決定された分布で形成され、該分布は、前駆体の燃焼の間に発泡剤の制御された活性化を提供する請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法。
- 乾燥工程は、水性スラリー供給口を有するスプレードライヤーを使用して行われる請求項1記載の方法。
- スプレードライヤーは、300〜600℃までの範囲にある注入口温度を有する請求項16記載の方法。
- スプレードライヤーは、90〜220℃までの範囲にある出口温度を有する請求項16または17記載の方法。
- 無機の主要成分の量は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して50重量%以上である請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法。
- 発泡剤の量は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して0.05〜10重量%までの範囲にある請求項1〜19のいずれか1項に記載の方法。
- 発泡成分に対する無機の主要成分の比は、1000:1〜10:1までの範囲内にある請求項1〜20のいずれか1項に記載の方法。
- 混合物は、前駆体の水分含量が、14重量%より少なくなるように乾燥される請求項1〜21のいずれか1項に記載の方法。
- 生成凝集前駆体は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して10重量%以下の総アルカリ金属酸化物含有率を有する請求項1〜22のいずれか1項に記載の方法。
- 無機の主要成分は、無機の酸化物、非酸化物、塩またはそれらの組合せから選択される少なくとも1つの材料を包含する請求項1〜23のいずれか1項に記載の方法。
- 無機の主要成分は、工業用および/または住居の副産物、鉱物、岩石、粘土、テクニカルグレードの化合品またはそれの組合せから選択される少なくとも1つの材料を包含する請求項1〜24のいずれか1項に記載の方法。
- 無機の主要成分は、少なくとも1つの珪酸塩材料を包含する請求項1〜25のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つの珪酸塩材料は、フライアッシュ、ボトムアッシュ、溶鉱炉スラグ、ペーパーアッシュ、玄武岩、安山岩、長石、アルミノ珪酸塩粘土、ボーキサイト、火山灰、火山岩、火山性ガラス、ジオポリマー、またはそれの組合せから選択される請求項26記載の方法。
- 無機の主要成分は、粘弾性液体を形成できる請求項1〜27のいずれか1項に記載の方法。
- 無機の主要成分は、0.01〜100ミクロンまでの範囲にある平均一次粒子径を有する請求項1〜28のいずれか1項に記載の方法。
- 主要発泡剤は、二次発泡剤より比較的水溶性が低い請求項1〜29のいずれか1項に記載の方法。
- 発泡剤は、0.01〜10ミクロンまでの範囲の平均粒子径を有する請求項1〜30のいずれか1項に記載の方法。
- さらに、結合剤を、無機の主要成分および発泡剤と混合する工程を包含する請求項1〜31のいずれか1項に記載の方法。
- 結合剤は、アルカリ金属珪酸塩、アルカリ金属アルミノ珪酸塩、アルカリ金属ホウ酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属炭酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属硝酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属亜硝酸塩、ホウ酸、アルカリまたはアルカリ土類金属硫酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属リン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属水酸化物、炭水化物、コロイド状シリカ、超微細フライアッシュ、C型フライアッシュ、F型フライアッシュ、無機珪酸塩セメント、ポルトランドセメント、アルミナセメント、石灰系セメント、リン酸塩系セメント、有機重合体またはそれの組合せから選択される請求項32記載の方法。
- 結合剤は、全体として生成凝集前駆体の融点よりも低い融点を有する請求項32または33記載の方法。
- 結合剤は、700〜1000℃までの範囲にある融点を有する請求項31〜33のいずれか1項に記載の方法。
- 結合剤は、珪酸塩である請求項34または35記載の方法。
- 結合剤は、アルカリ金属水酸化物および珪酸塩主要成分の現場反応により発生したアルカリ金属珪酸塩である請求項34または35記載の方法。
- 結合剤の量は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して0.1〜50重量%の範囲である請求項34〜37のいずれか1項に記載の方法。
- 結合剤は、主要発泡剤より比較的水溶性が高い請求項34〜38のいずれか1項に記載の方法。
- 主要成分、発泡成分、および結合剤が、ともに共粉砕される請求項1〜39のいずれか1項に記載の方法。
- (a)無機の主要成分を供する工程;
(b)無機の主要成分、発泡剤および制御剤の水性混合物を形成する工程、および;
(c)その混合物を乾燥させて、低密度材料を形成するための発泡可能な前駆体を供する工程を包含し、
生成凝集前駆体は、50〜300ミクロンの範囲にある平均凝集粒子径を有し、
該発泡剤および制御剤が、発泡剤が予め決定された最適な温度範囲内で活性化されるように発泡剤の活性化を制御するように選択される、低密度材料のための前駆体の製造方法。 - 発泡剤が、主要発泡剤として提供され、制御剤は、二次発泡剤として提供される請求項41記載の方法。
- 主要発泡剤が、第一の活性化温度を有し、二次発泡剤が、第一の活性化温度より低い第二の活性化温度を有する請求項41または42記載の方法。
- 主要発泡剤は、粉末石炭、カーボンブラック、活性炭、グラファイト、炭素を含む高分子有機物、油状物;糖、コーンシロップまたはデンプンなどの炭水化物;PVA、炭酸塩、カーバイド、硫酸塩、硫化物、窒化物、硝酸塩、アミン、ポリオール、グリコール、またはグリセリンから選択される請求項41または42記載の方法。
- 二次発泡剤は、粉末石炭、カーボンブラック、活性炭、グラファイト、炭素を含む高分子有機物、油状物;糖、コーンシロップまたはデンプンなどの炭水化物;PVA、炭酸塩、カーバイド、硫酸塩、硫化物、窒化物、硝酸塩、アミン、ポリオール、グリコール、またはグリセリンから選択される請求項41〜44のいずれか1項に記載の方法。
- 前駆体が、さらに、第三の活性化温度を有する三次発泡剤を包含し、第三の活性化温度は、第一の活性化温度より低い請求項41〜45のいずれか1項に記載の方法。
- 三次発泡剤は、粉末石炭、カーボンブラック、活性炭、グラファイト、炭素を含む高分子有機物、油状物、炭水化物、PVA、炭酸塩、硫酸塩、硫化物、硝酸塩、アミン、ポリオール、グリコール、またはグリセリンから選択される請求項46記載の方法。
- 発泡剤の活性化は、前駆体の燃焼中に適切な投与量によりO2枯渇またはO2の豊富な気体で制御される請求項41〜47のいずれか1項に記載の方法。
- 前駆体は、その結果、発泡剤の予め決定された分布で形成され、該分布は、前駆体の燃焼の間に発泡剤の制御された活性化を提供する請求項41〜48のいずれか1項に記載の方法。
- 乾燥工程は、水性スラリー供給口を有するスプレードライヤーを使用して行われる請求項41記載の方法。
- スプレードライヤーは、300〜600℃までの範囲にある注入口温度を有する請求項50記載の方法。
- スプレードライヤーは、90〜220℃までの範囲にある出口温度を有する請求項50または51記載の方法。
- 無機の主要成分の量は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して50重量%以上である請求項41〜52のいずれか1項に記載の方法。
- 発泡成分の量は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して0.05〜10重量%の範囲にある請求項41〜53のいずれか1項に記載の方法。
- 発泡成分に対する無機の主要成分の比は、1000:1〜10:1までの範囲内である請求項41〜54のいずれか1項に記載の方法。
- 混合物は、前駆体の水分含量が、14重量%未満であるように乾燥される請求項41〜55のいずれか1項に記載の方法。
- 生成凝集前駆体は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して10重量%以下の総アルカリ金属酸化物含有率を有する請求項41〜56のいずれか1項に記載の方法。
- 無機の主要成分は、無機の酸化物、非酸化物、塩またはそれの組合せから選択される少なくとも1つの材料を包含する請求項41〜57のいずれか1項に記載の方法。
- 無機の主要成分は、工業用および/または住居の副生物、鉱物、岩石、粘土、テクニカルグレードの化学品またはそれの組合せから選択される少なくとも1つの材料を包含する請求項41〜58のいずれか1項に記載の方法。
- 無機の主要成分は、少なくとも1つの珪酸塩材料を包含する請求項41〜59のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つの珪酸塩材料は、フライアッシュ、ボトムアッシュ、溶鉱炉スラグ、ペーパーアッシュ、玄武岩、安山岩、長石、アルミノ珪酸塩粘土、ボーキサイト、火山灰、火山岩、火山性ガラス、ジオポリマー、またはそれの組合せから選択される請求項60記載の方法。
- 無機の主要成分は、粘弾性液体を形成できる請求項41〜61のいずれか1項に記載の方法。
- 無機の主要成分は、0.01〜100ミクロンまでの範囲にある平均一次粒子径を有する請求項41〜62のいずれか1項に記載の方法。
- 主要発泡剤は、二次発泡剤より水溶性が比較的低い請求項41〜63のいずれか1項に記載の方法。
- 発泡剤は、0.01〜10ミクロンまでの範囲にある平均粒子径を有する請求41〜64のいずれか1項に記載の方法。
- さらに、結合剤を、無機の主要成分および発泡剤と混合する工程を包含する請求項41〜65のいずれか1項に記載の方法。
- 結合剤は、アルカリ金属珪酸塩、アルカリ金属アルミノ珪酸塩、アルカリ金属ホウ酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属炭酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属硝酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属亜硝酸塩、ホウ酸、アルカリまたはアルカリ土類金属硫酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属リン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属水酸化物、炭水化物、コロイド状シリカ、超微細フライアッシュ、C型フライアッシュ、F型フライアッシュ、無機珪酸塩セメント、ポルトランドセメント、アルミナセメント、石灰系セメント、リン酸塩系セメント、有機重合体またはそれの組合せから選択される請求項66記載の方法。
- 結合剤は、全体として生成凝集前駆体の融点より低い融点を有する請求項66または67記載の方法。
- 結合剤は、700〜1000℃の範囲の融点を有する請求項66〜68のいずれか1項に記載の方法。
- 結合剤は、珪酸塩である請求項68または69記載の方法。
- 結合剤は、アルカリ金属水酸化物および珪酸塩主要成分の現場反応により発生したアルカリ金属珪酸塩である請求項68または69記載の方法。
- 結合剤の量は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して0.1〜50重量%の範囲である請求項68〜71のいずれか1項に記載の方法。
- 結合剤は、主要発泡剤より比較的水溶性が高い請求項68〜72のいずれか1項に記載の方法。
- 主要成分、発泡成分、および必要により結合剤が、ともに共粉砕される請求項41〜73のいずれか1項に記載の方法。
- (j)無機の主要成分を提供する工程;
(k)無機の主要成分および発泡剤の水性混合物を形成する工程;および
(l)その混合物を乾燥させて、低密度材料を形成するための膨張可能な前駆体を提供する工程を包含し、
生成凝集前駆体は、50〜300ミクロンの範囲にある平均凝集粒子径を有し、
該発泡剤は、前駆体において、発泡剤が予め決定された最適な温度範囲内で活性化されるように前駆体の燃焼における発泡剤の活性化を制御するように選択および/または分布される、低密度材料のための前駆体の製造方法。 - 膨張可能な無機の主要成分を包含し、発泡剤は活性化され、そしてそれにより該主要成分を膨張させるよう調節され、そして制御剤は、発泡剤が予め決定された最適な温度範囲内で活性化されるように発泡剤の活性化を制御するように選択される、膨張した微粒子を製造するのに適した前駆体。
- 発泡剤は、主要発泡剤として提供され、そして制御剤は、二次発泡剤として提供される請求項76記載の前駆体。
- 主要発泡剤は、第一の活性化温度を有し、そして二次発泡剤は、第一の活性化温度より低い第二の活性化温度を有する請求項76または77記載の前駆体。
- 主要発泡剤は、粉末石炭、カーボンブラック、活性炭、グラファイト、炭素を含む高分子有機物、油状物;糖、コーンシロップ、またはデンプンなどの炭水化物;PVA、炭酸塩、カーバイド、硫酸塩、硫化物、窒化物、硝酸塩、アミン、ポリオール、グリコール、またはグリセリンから選択される請求項76〜78のいずれか1項に記載の前駆体。
- 二次発泡剤は、粉末石炭、カーボンブラック、活性炭、グラファイト、炭素を含む高分子有機物、油状物;糖、コーンシロップ、またはスターチなどの炭水化物;PVA、炭酸塩、カーバイド、硫酸塩、硫化物、窒化物、硝酸塩、アミン、ポリオール、グリコール、またはグリセリンから選択される請求項76〜79のいずれか1項に記載の前駆体。
- 前駆体は、さらに、第三の活性化温度を有する三次発泡剤を包含し、第三の活性化温度は、第一の活性化温度より低い請求76〜80のいずれか1項に記載の前駆体。
- 三次発泡剤は、粉末石炭、カーボンブラック、活性炭、グラファイト、炭素を含む高分子有機物、油状物、炭水化物、PVA、炭酸塩、硫酸塩、硫化物、硝酸塩、アミン、ポリオール、グリコールまたはグリセリンから選択される請求項81記載の前駆体。
- 発泡剤の活性化は、前駆体の燃焼中に適切な投与量によりO2枯渇またはO2の豊富な気体で制御される請求76〜82のいずれか1項に記載の前駆体。
- 前駆体は、その結果、発泡剤の予め決定された分布で形成され、該分布は、前駆体の燃焼の間に発泡剤の制御された活性化を提供する請求76〜83のいずれか1項に記載の前駆体。
- 無機の主要成分の量は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して50重量%以上である請求項76〜84のいずれか1項に記載の前駆体。
- 発泡成分の量は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して0.05〜10重量%の範囲である請求項76〜85のいずれか1項に記載の前駆体。
- 発泡成分に対する無機の主要成分の比は、1000:1〜10:1の範囲内である請求項76〜86のいずれか1項に記載の前駆体。
- 混合物は、前駆体の水分含量が14重量%未満であるように乾燥される請求項76〜87のいずれか1項に記載の前駆体。
- 生成凝集前駆体は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して10重量%以下の総アルカリ金属酸化物含有率を有する請求項76〜88のいずれか1項に記載の前駆体。
- 無機の主要成分は、無機の酸化物、非酸化物、塩またはそれの組合せから選択される少なくとも1つの材料を包含する請求項76〜89のいずれか1項に記載の前駆体。
- 無機の主要成分は、工業用および/または住居の副産物、鉱物、岩石、粘土、テクニカルグレードの化学品またはそれの組合せから選択される少なくとも1つの材料を包含する請求項76〜90のいずれか1項に記載の前駆体。
- 無機の主要成分は、少なくとも1つの珪酸塩材料を包含する請求項77〜91のいずれか1項に記載の前駆体。
- 少なくとも1つの珪酸塩材料は、フライアッシュ、ボトムアッシュ、溶鉱炉スラグ、ペーパーアッシュ、玄武岩、安山岩、長石、アルミノ珪酸塩粘土、ボーキサイト、火山灰、火山岩、火山性ガラス、ジオポリマー、またはそれの組合せから選択される請求項92記載の前駆体。
- 無機の主要成分は、粘弾性液体を形成する能力がある請求項76〜93のいずれか1項に記載の前駆体。
- 無機の主要成分は、0.01〜100ミクロンの範囲にある平均一次粒子径を有する請求項76〜94のいずれか1項に記載の前駆体。
- 主要発泡剤は、二次発泡剤より水溶性が比較的低い請求項76〜95のいずれか1項に記載の前駆体。
- 発泡剤は、0.01〜10ミクロンの範囲にある平均粒子径を有する請求項76〜96のいずれか1項に記載の前駆体。
- さらに、結合剤を、無機の主要成分および発泡剤と混合する工程を包含する請求項76〜97のいずれか1項に記載の前駆体。
- 結合剤は、アルカリ金属珪酸塩、アルカリ金属アルミノ珪酸塩、アルカリ金属ホウ酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属炭酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属硝酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属亜硝酸塩、ホウ酸、アルカリまたはアルカリ土類金属硫酸塩、アルカリまたはアルカリ土類金属リン酸塩、アルカリまたはアルカリ土類水酸化物、炭水化物、コロイド状シリカ、超微細フライアッシュ、C型フライアッシュ、F型フライアッシュ、無機珪酸塩セメント、ポルトランドセメント、アルミナセメント、ソーダ石灰系セメント、リン酸塩系セメント、有機重合体またはそれの組合せから選択される請求項98記載の前駆体。
- 結合剤は、全体として生成凝集前駆体の融点より低い融点を有する請求項98または99記載の前駆体。
- 結合剤は、700〜1000℃の範囲の融点を有する請求項98〜100のいずれか1項に記載の前駆体。
- 結合剤は、珪酸塩である請求項100または101記載の前駆体。
- 結合剤は、アルカリ金属水酸化物および珪酸塩主要成分の現場反応により発生されたアルカリ金属珪酸塩である請求項100または101記載の前駆体。
- 結合剤の量は、凝集前駆体の総乾燥重量に対して0.1〜50重量%の範囲である請求項100〜103のいずれか1項に記載の前駆体。
- 結合剤は、主要発泡剤より比較的水溶性が高い請求項100〜104のいずれか1項に記載の前駆体。
- 膨張可能な無機主要成分からなり、発泡剤の活性化を制御するために前駆体内に選択および/または分布され、それによって、膨張した微粒子を製造するための前駆体の燃焼により、発泡剤が予め決定された最適な温度範囲内で活性化される発泡剤を包含する膨張微粒子を製造するのに適した前駆体。
- 発泡ガスを放出し、膨張した微粒子を製造する予め決定された条件下で活性化される少なくとも1つの発泡剤を提供し、そしてそのような条件を制御し、それにより該活性化が、無機の混合物の予め決定された最適な粘度範囲内で起こることを包含する、無機混合物中の発泡剤の活性化を制御して、膨張した微粒子を製造する方法。
- 主要発泡剤、および膨張可能な混合物内のこのような発泡成分の包含物により、制御剤は、発泡剤を制御および保存するために発泡剤内に、あらかじめまたは同時に活性化されうるものである決定された量の適合性制御剤を包含する、膨張した微粒子を製造するための発泡成分。
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