JP2967993B2 - 中空ガラス球 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は中実ガラス粒状物を加熱することにより製造
される中空ガラス球体に関する。
される中空ガラス球体に関する。
中空ガラス球体は高分子化合物に対する添加材、たと
えば変性材、硬さ付与用材料（enhancer）、硬化材（ri
gidifier）および充填剤として工業的に広く使用されて
いる。一般に、これらの球体は高分子化合物についての
別の処理、たとえば高圧溶射、混練、押出または射出成
形の間の圧潰または破壊を回避するために丈夫なもので
あることが望ましい。更に多くの場合において、これら
球体が高分子化合物のそれに近い密度を有しており、投
入および混合に関してそれら球体が均一に分配されるよ
うに導入されることもまた望ましい。その上、これら球
体がそれらの関連高分子化合物に対する浸出あるいは他
の化学的相互作用に対して抵抗性を示すものであること
が望ましい。
えば変性材、硬さ付与用材料（enhancer）、硬化材（ri
gidifier）および充填剤として工業的に広く使用されて
いる。一般に、これらの球体は高分子化合物についての
別の処理、たとえば高圧溶射、混練、押出または射出成
形の間の圧潰または破壊を回避するために丈夫なもので
あることが望ましい。更に多くの場合において、これら
球体が高分子化合物のそれに近い密度を有しており、投
入および混合に関してそれら球体が均一に分配されるよ
うに導入されることもまた望ましい。その上、これら球
体がそれらの関連高分子化合物に対する浸出あるいは他
の化学的相互作用に対して抵抗性を示すものであること
が望ましい。
加熱により中実ガラス粒状物を中空ガラス球に膨張さ
せる方法は周知である。たとえば、米国特許第3,365,31
5号を参照されたい。ガラスを粒状に粉砕し、次いで加
熱してこの粒状物を可塑化し、ガラス内のガス状物質を
発泡剤として作用させて粒状物を膨張させるというもの
である。加熱および膨張の間、これら粒状物を、それら
の下方でガスの流れを指向させるか、あるいはそれらを
加熱体を経由して自由に落下させることにより分散状態
に維持する。硫黄あるいは酸素の化合物と硫黄は主要な
発泡剤として機能する。
せる方法は周知である。たとえば、米国特許第3,365,31
5号を参照されたい。ガラスを粒状に粉砕し、次いで加
熱してこの粒状物を可塑化し、ガラス内のガス状物質を
発泡剤として作用させて粒状物を膨張させるというもの
である。加熱および膨張の間、これら粒状物を、それら
の下方でガスの流れを指向させるか、あるいはそれらを
加熱体を経由して自由に落下させることにより分散状態
に維持する。硫黄あるいは酸素の化合物と硫黄は主要な
発泡剤として機能する。
数多くのファクターが中空ガラス球の密度、サイズ、
強度、化学的耐久性および収量（中空となる加熱粒状物
の重量または容量％）に影響を及ぼす。これらのファク
ターにはガラスの化学組成、炉内に供給される粒状物の
サイズ、粒状物を加熱する温度および時間、ならびに粒
状物が加熱の間暴露される化学的雰囲気（たとえば、酸
化または還元）が包含される。
強度、化学的耐久性および収量（中空となる加熱粒状物
の重量または容量％）に影響を及ぼす。これらのファク
ターにはガラスの化学組成、炉内に供給される粒状物の
サイズ、粒状物を加熱する温度および時間、ならびに粒
状物が加熱の間暴露される化学的雰囲気（たとえば、酸
化または還元）が包含される。
中空ガラス球体の品質および収量を改良するための試
みにはいくつかの問題が存在する。一つの理由は、中空
ガラス球を形成するために使用するガラス中のシリカ
（SiO2）を百分率が65乃至85重量％であるべきこと、そ
してSiO2の重量百分率が60乃至65％未満では中空球体の
収量を激しく減少させると考えられていたことである。
更に、従来技術は粒度の最適化を通じて達成される中空
ガラス球の強度の重大な改良を見過ごして来た。
みにはいくつかの問題が存在する。一つの理由は、中空
ガラス球を形成するために使用するガラス中のシリカ
（SiO2）を百分率が65乃至85重量％であるべきこと、そ
してSiO2の重量百分率が60乃至65％未満では中空球体の
収量を激しく減少させると考えられていたことである。
更に、従来技術は粒度の最適化を通じて達成される中空
ガラス球の強度の重大な改良を見過ごして来た。
従って、本発明の目的は、ガラス粒状物から得られる
改良された中空ガラス球を提供することである。
改良された中空ガラス球を提供することである。
本発明の他の目的は、材料についてのより広い範囲の
利用を許容する中空ガラス球を提供することである。特
に本発明はシリカ50乃至57％の含有量を有する改良され
た中空ガラス球を提供するという目的を有している。
利用を許容する中空ガラス球を提供することである。特
に本発明はシリカ50乃至57％の含有量を有する改良され
た中空ガラス球を提供するという目的を有している。
本発明の別の目的は、高い強度および耐圧潰または耐
破壊性を示す中空ガラス球を提供することである。更に
本発明は化学的分解または浸出に対し顕著な抵抗性を示
す中空ガラス球を提供するという目的を有している。
破壊性を示す中空ガラス球を提供することである。更に
本発明は化学的分解または浸出に対し顕著な抵抗性を示
す中空ガラス球を提供するという目的を有している。
本発明の更に別の目的は、最適な平均強度を与える範
囲内の選択された平均強度を有する中空ガラス球を提供
することである。
囲内の選択された平均強度を有する中空ガラス球を提供
することである。
更に他の本発明の目的は、0.10g/cm3乃至2.0g/cm3の
範囲を平均密度を有する中空ガラス球を提供することで
ある。また、本発明はその中に球体が導入される高分子
化合物とほぼ釣り合う平均密度を有する中空ガラス球体
を提供する目的を有している。
範囲を平均密度を有する中空ガラス球を提供することで
ある。また、本発明はその中に球体が導入される高分子
化合物とほぼ釣り合う平均密度を有する中空ガラス球体
を提供する目的を有している。
更に別の本発明の目的は、上記したような中空ガラス
球を含有する高分子複合材料を提供することである。
球を含有する高分子複合材料を提供することである。
これらの目的は本発明により達成される。
本発明は、相当する平均密度を有する市販ガラス球よ
り大きな平均強度ならびに圧潰および破壊に対する抵抗
性を示す中空ガラス球体を提供する。これらのガラス球
はまた、化学的分解または浸出に対し顕著な抵抗性を有
し、このことが高分子化合物の広い範囲に関してそれら
を利用可能とするものである。本発明の中空ガラス球体
の収量もまた、非常に高い。
り大きな平均強度ならびに圧潰および破壊に対する抵抗
性を示す中空ガラス球体を提供する。これらのガラス球
はまた、化学的分解または浸出に対し顕著な抵抗性を有
し、このことが高分子化合物の広い範囲に関してそれら
を利用可能とするものである。本発明の中空ガラス球体
の収量もまた、非常に高い。
本発明に係る中空ガラス球の高い強度、化学的抵抗性
および収量は、ガラスの新しい組成の結果である。この
球体の強度もまた、最終製品を構成する粒状物のサイズ
の範囲を最良に選択した結果である。特に、所望の平均
密度を有する中空ガラス球に関して、最大平均強度を示
す製品を構成する粒状物のサイズには、最適範囲が存在
することを本発明者等は見出した。
および収量は、ガラスの新しい組成の結果である。この
球体の強度もまた、最終製品を構成する粒状物のサイズ
の範囲を最良に選択した結果である。特に、所望の平均
密度を有する中空ガラス球に関して、最大平均強度を示
す製品を構成する粒状物のサイズには、最適範囲が存在
することを本発明者等は見出した。
本発明の中空ガラス球は約0.10g/cm3乃至約2.0g/cm3
（中実ガラスは約2.5g/cm3の平均密度を有している）の
範囲におよぶ平均密度をもって製造することができる。
いくつかの有利な実施態様において、これらの球体は重
量百分率として示される以下の量をもって下記の成分
（これらの成分はガラス自体中に存在するか、ガラス球
体内の中空穴内に存在していてもよい）を含有するガラ
スで構成される。（Ｒはガラス中の酸素と結合す金属ま
たはリンのような元素を表す） SiO2 50−57 R2O（アルカリ金属酸化物） ２−15 B2O3 ０−20 Ｓ 0.05−1.5 RO ２−25 RO2（SiO2以外） ０−5 R2O3（B2O3以外） ０−10 R2O5 ０−5 Ｆ ０−5 好ましくは、このガラスが略モル・バランスの数種類
のアルカリ金属酸化物、たとえばLi2O、Na2OおよびK2O
のような、化学的耐久性および耐浸出性を改良すること
が判明している成分を有する。
（中実ガラスは約2.5g/cm3の平均密度を有している）の
範囲におよぶ平均密度をもって製造することができる。
いくつかの有利な実施態様において、これらの球体は重
量百分率として示される以下の量をもって下記の成分
（これらの成分はガラス自体中に存在するか、ガラス球
体内の中空穴内に存在していてもよい）を含有するガラ
スで構成される。（Ｒはガラス中の酸素と結合す金属ま
たはリンのような元素を表す） SiO2 50−57 R2O（アルカリ金属酸化物） ２−15 B2O3 ０−20 Ｓ 0.05−1.5 RO ２−25 RO2（SiO2以外） ０−5 R2O3（B2O3以外） ０−10 R2O5 ０−5 Ｆ ０−5 好ましくは、このガラスが略モル・バランスの数種類
のアルカリ金属酸化物、たとえばLi2O、Na2OおよびK2O
のような、化学的耐久性および耐浸出性を改良すること
が判明している成分を有する。
本発明のガラス粒状物は、それらを膨張させて中空球
体とするように加熱される。この加熱は従来の方法、た
とえば炉を用いることにより適用すればよい。この炉
は、ガスと空気の化学量論的混合物を約５乃至25％だけ
超える過剰量のガスの量を供給して、加熱の間、粒状物
に還元雰囲気を与えるのが好ましい。
体とするように加熱される。この加熱は従来の方法、た
とえば炉を用いることにより適用すればよい。この炉
は、ガスと空気の化学量論的混合物を約５乃至25％だけ
超える過剰量のガスの量を供給して、加熱の間、粒状物
に還元雰囲気を与えるのが好ましい。
本発明の中空ガラス球は高分子物質のコンパウンド
類、たとえば塗料、コーティング剤、プラスチゾル、オ
ルガノゾル、熱可塑性および熱硬化性ポリマー、硬さ付
与用材料ならびにスパックリング・コンパウンド（spac
kling compound）の広い範囲に使用することができる。
それらの高い強度および耐久性のために、これら球体を
広い範囲のポリマーに配合することが出来、そして押出
および射出成形の高い圧力にさらすことも可能である。
類、たとえば塗料、コーティング剤、プラスチゾル、オ
ルガノゾル、熱可塑性および熱硬化性ポリマー、硬さ付
与用材料ならびにスパックリング・コンパウンド（spac
kling compound）の広い範囲に使用することができる。
それらの高い強度および耐久性のために、これら球体を
広い範囲のポリマーに配合することが出来、そして押出
および射出成形の高い圧力にさらすことも可能である。
上記以外の目的、特徴および効果を含めて、本発明は
以下の具体的な説明からさらに十分に理解されるであろ
う。
以下の具体的な説明からさらに十分に理解されるであろ
う。
本発明の中心的特徴は、中空ガラス球体を製造するた
めに使用するガラスの新規組成物である。このガラス中
の主要成分はSiO2であり、これは50乃至57重量％の量で
存在する。
めに使用するガラスの新規組成物である。このガラス中
の主要成分はSiO2であり、これは50乃至57重量％の量で
存在する。
アルカリ金属酸化物（R2O）は、ガルス中に２乃至15
重量％に等しい量で含有される。好ましくは、R2OがNa2
O、K2OおよびLi2Oを構成し、その重量百分率はそれぞれ
2.5乃至12.8、3.8乃至10.0および1.0乃至3.0％の範囲に
及んでいる。有利にはこれら各アルカリ金属酸化物は、
改良された化学的耐久性および耐浸出性のために、略モ
ル・バランスをもってガラス内に含有される。この種の
バランスは、Li2O約１重量部対Na2O2重量部対K2O3重量
部を含有するガラスによって実質的に達成される。
重量％に等しい量で含有される。好ましくは、R2OがNa2
O、K2OおよびLi2Oを構成し、その重量百分率はそれぞれ
2.5乃至12.8、3.8乃至10.0および1.0乃至3.0％の範囲に
及んでいる。有利にはこれら各アルカリ金属酸化物は、
改良された化学的耐久性および耐浸出性のために、略モ
ル・バランスをもってガラス内に含有される。この種の
バランスは、Li2O約１重量部対Na2O2重量部対K2O3重量
部を含有するガラスによって実質的に達成される。
B2O3はガラス中に重量百分率０乃至20％で存在して、
融解温度を低下させ、かつ化学的耐久性を改良する。ガ
ラス組成物はB2O36乃至15重量％を含有するのが好まし
い。
融解温度を低下させ、かつ化学的耐久性を改良する。ガ
ラス組成物はB2O36乃至15重量％を含有するのが好まし
い。
硫黄（単一元素として、または他の元素、たとえば酸
素との組合せにおいて、たとえばSO2またはSO3として）
は重量百分類でガラス内に0.05乃至1.5％存在して発泡
剤を提供する。もし、ガラス粒状物を加熱するパラメー
タ（時間、持続性および加熱雰囲気）を固定したままと
すれば、ガラス中の硫黄あるいは酸素と硫黄とから成る
混合物の百分率ならびに供給原料粒状物のサイズの双方
が増加したとき、その中空ガラス球体の密度は減少す
る。平均供給原料サイズおよびガラス中の硫黄の百分率
を制御することによって、本発明のガラス球は0.10g/cm
3乃至2.0g/cm3の範囲におよぶ平均密度をもって製造す
ることができる。
素との組合せにおいて、たとえばSO2またはSO3として）
は重量百分類でガラス内に0.05乃至1.5％存在して発泡
剤を提供する。もし、ガラス粒状物を加熱するパラメー
タ（時間、持続性および加熱雰囲気）を固定したままと
すれば、ガラス中の硫黄あるいは酸素と硫黄とから成る
混合物の百分率ならびに供給原料粒状物のサイズの双方
が増加したとき、その中空ガラス球体の密度は減少す
る。平均供給原料サイズおよびガラス中の硫黄の百分率
を制御することによって、本発明のガラス球は0.10g/cm
3乃至2.0g/cm3の範囲におよぶ平均密度をもって製造す
ることができる。
このガラスは重量百分率２乃至2.5％でROを含有して
いる。好ましくはこれら酸化物がCaOおよびZnOであり、
そしてガラス中でそれぞれ５乃至20ならびに1.5乃至4.0
％の範囲におよぶ重量百分率で存在する。これらの酸化
物はガラスの化学的耐久性および耐浸出性を改良する。
更に、CaOは広い範囲の温度にわたってガラスの加工性
および粘度を改良し、そしてZnOはガラスがその調製の
間硫黄を保持するのを補助する。
いる。好ましくはこれら酸化物がCaOおよびZnOであり、
そしてガラス中でそれぞれ５乃至20ならびに1.5乃至4.0
％の範囲におよぶ重量百分率で存在する。これらの酸化
物はガラスの化学的耐久性および耐浸出性を改良する。
更に、CaOは広い範囲の温度にわたってガラスの加工性
および粘度を改良し、そしてZnOはガラスがその調製の
間硫黄を保持するのを補助する。
RO2（SiO2以外）はガラス内に５重量％まで存在する
ことが可能である。しかし、単に不純物としてのみ存在
するように省略するのが好ましい。
ことが可能である。しかし、単に不純物としてのみ存在
するように省略するのが好ましい。
R2O3（B2O3以外）はガラス中に10重量％まで存在する
ことが可能である。好ましくはこの酸化物はAl2O3であ
り、そして重量百分率２乃至７％で存在することであ
る。この酸化物の存在は化学的耐久性および耐浸出性を
改良する。
ことが可能である。好ましくはこの酸化物はAl2O3であ
り、そして重量百分率２乃至７％で存在することであ
る。この酸化物の存在は化学的耐久性および耐浸出性を
改良する。
R2O5はガラス中に５重量％まで存在することができ
る。好ましくはこの酸化物はP2O5であり、そして0.5乃
至４重量％の範囲に及ぶ量で存在する。少量のP2O5はガ
ラスの融点を低下させ、その加工性を改良するものと考
えられる。
る。好ましくはこの酸化物はP2O5であり、そして0.5乃
至４重量％の範囲に及ぶ量で存在する。少量のP2O5はガ
ラスの融点を低下させ、その加工性を改良するものと考
えられる。
フッ素はこのガラス中に５重量％までの量をもって存
在することが可能である。好ましくはフッ素が1.5乃至
2.5％の範囲におよび重量百分率をもって存在すること
である。フッ素は広い温度範囲に亘りガラスの加工性お
よび粘度を改良し、そしてまたガラスの膨張の際の付加
的な発泡剤として作用するものと考えられている。
在することが可能である。好ましくはフッ素が1.5乃至
2.5％の範囲におよび重量百分率をもって存在すること
である。フッ素は広い温度範囲に亘りガラスの加工性お
よび粘度を改良し、そしてまたガラスの膨張の際の付加
的な発泡剤として作用するものと考えられている。
或る好ましい実施態様において、ガラス生成材料をる
つぼ内に、加熱および冷却後に所望のガラス組成をもた
らすと予測される量で導入することによりガラスが調製
される。当業者はガラス生成材料の適量を選択して、本
発明の組成を有するガラス調製することができる。加熱
後、溶融材料を水中で急冷してガラスフリットを生成さ
せ、これを中空ガラス球を製造するために使用される粒
状物に粉砕する。
つぼ内に、加熱および冷却後に所望のガラス組成をもた
らすと予測される量で導入することによりガラスが調製
される。当業者はガラス生成材料の適量を選択して、本
発明の組成を有するガラス調製することができる。加熱
後、溶融材料を水中で急冷してガラスフリットを生成さ
せ、これを中空ガラス球を製造するために使用される粒
状物に粉砕する。
これらの粒状物は、米国特許第2,619,776号および第
2,945,326号中に記載されているものと類似の装置内で
加熱され、そして膨張せしめられる。好ましくは加熱に
先立って、たとえば「アルパイン・アメリカン、モデル
（Alpine American,Model）132MP」風力分別器を使用し
てこのガラス粒状物を風力分別して、最終ガラス球製品
のサイズの最適範囲を得るために、炉内に供給する粒状
物のサイズの範囲の選択提供する。
2,945,326号中に記載されているものと類似の装置内で
加熱され、そして膨張せしめられる。好ましくは加熱に
先立って、たとえば「アルパイン・アメリカン、モデル
（Alpine American,Model）132MP」風力分別器を使用し
てこのガラス粒状物を風力分別して、最終ガラス球製品
のサイズの最適範囲を得るために、炉内に供給する粒状
物のサイズの範囲の選択提供する。
特別な所望平均密度を有する中空ガラス球を得るため
には、最大平均強度をもたらす製品を構成する粒状物の
サイズを最適範囲が存在する。この範囲は以下の式によ
り表すことができる。
には、最大平均強度をもたらす製品を構成する粒状物の
サイズを最適範囲が存在する。この範囲は以下の式によ
り表すことができる。
但し、90Pはガラス球製品中の粒状物の90％が所定の
寸法より小さいものであるサイズ（100分位数の第90位
の寸法と呼ぶ）であり、10Pはガラス球製品中の僅か10
％の粒状物がより小さいサイズ（100分位数の第10位の
寸法と称する）であり、50Pはガラス球体製品中の粒状
物の50％がより小さいもの（100分位数の第50位の寸法
と称する）であり、そしてGQはグラデーション商（grad
atoin quotient）を表す。本発明者等は、選択された平
均密度を有する中空ガラス球である製品の平均強度を最
大とするために、この製品を構成する粒状物のサイズが
GQ0.8乃至1.3を有すべきことを見出した。本発明者等は
この範囲内にあるGQが、その化学的組成とは関係無く、
製品の強度を最大にするものであることを見出してい
る。
寸法より小さいものであるサイズ（100分位数の第90位
の寸法と呼ぶ）であり、10Pはガラス球製品中の僅か10
％の粒状物がより小さいサイズ（100分位数の第10位の
寸法と称する）であり、50Pはガラス球体製品中の粒状
物の50％がより小さいもの（100分位数の第50位の寸法
と称する）であり、そしてGQはグラデーション商（grad
atoin quotient）を表す。本発明者等は、選択された平
均密度を有する中空ガラス球である製品の平均強度を最
大とするために、この製品を構成する粒状物のサイズが
GQ0.8乃至1.3を有すべきことを見出した。本発明者等は
この範囲内にあるGQが、その化学的組成とは関係無く、
製品の強度を最大にするものであることを見出してい
る。
中空ガラス球製品は中実および中空ガラス球の双方を
含有し得ることが理解されるべきである。炉内で加熱さ
れた粒状物が全て膨張するのではなく、大部分の中空ガ
ラス球製品は、中実球体から中空球体を分離することな
く販売される。
含有し得ることが理解されるべきである。炉内で加熱さ
れた粒状物が全て膨張するのではなく、大部分の中空ガ
ラス球製品は、中実球体から中空球体を分離することな
く販売される。
本発明は更に以下の実施例から理解されるであろう。
実施例 １ 溶融ガラスを水中で急冷して、以下のように計算され
た化学組成を有するガラスフリットを生成した（分量は
重量百分率で示されるものとする）:SiO253.81％、Na2O
4.29％、K2O6.36％、Li2O2.06％、B2O311.74％、SO31.3
7％、CaO10.64％、ZnO1.96％、Al2O34.89％、P2O50.98
％およびF21.90％。このガラスを粒状物に粉砕し、つい
で風力分別して、下記の粒状物を得た:46.5ミクロンよ
り小さいもの90％（90P＝46.5ミクロン）、15.2ミクロ
ンより小さいもの10％（10P＝15.2ミクロン）、および2
9.1ミクロンより小さいもの50％（50P＝29.1ミクロ
ン）。ガスが約12％過剰（12％超過の化学量論的混合
物）であったガス／空気混合物においてガス130ft3/時
間を使用して速度2.51b/時間においてこれら粒状物を炉
内に供給した。得られたガラス球体生成物は平均密度0.
22g/cm3を、中空ガラス球体92.6重量％の収量において
有していた。平均密度はガラス球体生成物の試料を秤量
し、かつその容量を空気比較（比重瓶（air comparison
pycnometer）により測定することによって求められ
た。
た化学組成を有するガラスフリットを生成した（分量は
重量百分率で示されるものとする）:SiO253.81％、Na2O
4.29％、K2O6.36％、Li2O2.06％、B2O311.74％、SO31.3
7％、CaO10.64％、ZnO1.96％、Al2O34.89％、P2O50.98
％およびF21.90％。このガラスを粒状物に粉砕し、つい
で風力分別して、下記の粒状物を得た:46.5ミクロンよ
り小さいもの90％（90P＝46.5ミクロン）、15.2ミクロ
ンより小さいもの10％（10P＝15.2ミクロン）、および2
9.1ミクロンより小さいもの50％（50P＝29.1ミクロ
ン）。ガスが約12％過剰（12％超過の化学量論的混合
物）であったガス／空気混合物においてガス130ft3/時
間を使用して速度2.51b/時間においてこれら粒状物を炉
内に供給した。得られたガラス球体生成物は平均密度0.
22g/cm3を、中空ガラス球体92.6重量％の収量において
有していた。平均密度はガラス球体生成物の試料を秤量
し、かつその容量を空気比較（比重瓶（air comparison
pycnometer）により測定することによって求められ
た。
このガラス球製品についてのサイズの内訳は次の通り
であった:90P＝104ミクロン、10P＝35.8ミクロン、およ
び50P＝66.1ミクロン。従って、そのグラデーション商
（GQ＝90P−10P/50P）は1.03であった。
であった:90P＝104ミクロン、10P＝35.8ミクロン、およ
び50P＝66.1ミクロン。従って、そのグラデーション商
（GQ＝90P−10P/50P）は1.03であった。
ガラス球製品の強度は、試料を静水圧の影響下に置
き、そして減容の百分率を測定することにより求めた。
これらの百分率は下記の静水圧について以下の通りであ
った:500psiにおいて21.7％、750psiにおいて45.0％、
そして1000psiにおいて58.6％。比較すれば、平均密度
（0.23g/cm3）を有する最も強力な市販のガラス球製品
は750psiにおいてその容量の54％を減じた。
き、そして減容の百分率を測定することにより求めた。
これらの百分率は下記の静水圧について以下の通りであ
った:500psiにおいて21.7％、750psiにおいて45.0％、
そして1000psiにおいて58.6％。比較すれば、平均密度
（0.23g/cm3）を有する最も強力な市販のガラス球製品
は750psiにおいてその容量の54％を減じた。
このガラス球製品の化学的耐久性および耐浸出性は試
料を、還流下、沸騰脱イオン水に１時間さらし、次いで
その水の導電率、pH、ナトリウム含有量およびカリウム
含有量を試験することにより測定された。それらの結果
は以下の通りであった：導電率＝61μ mho/cm、pH＝
８、ナトリウム＝4.2mg/、カリウム＝8.8mg/。比較
のために、同一の試験を受けた平均密度を有する市販の
ガラス球製品は以下の結果を示した／導電率＝200μ mh
o/cm、pH＝8.8、ナトリウム＝21.2mg/、およびカリウ
ム＝11.6mg/。
料を、還流下、沸騰脱イオン水に１時間さらし、次いで
その水の導電率、pH、ナトリウム含有量およびカリウム
含有量を試験することにより測定された。それらの結果
は以下の通りであった：導電率＝61μ mho/cm、pH＝
８、ナトリウム＝4.2mg/、カリウム＝8.8mg/。比較
のために、同一の試験を受けた平均密度を有する市販の
ガラス球製品は以下の結果を示した／導電率＝200μ mh
o/cm、pH＝8.8、ナトリウム＝21.2mg/、およびカリウ
ム＝11.6mg/。
実施例 ２ 実施例１と同様に計算された化学組成のガラスフリッ
トを調製した。このフリットを粉砕して以下のような粒
度の内訳を得た:90P＝19.8ミクロン、10P＝3.6ミクロ
ン、および50P＝11.3ミクロン。この粒状物は炉内に3.4
lb/時間の速度で供給され、この炉にはガスが約９％過
剰であるガス／空気混合物として120ft3/時間の速度で
ガスが供給された。得られたガラス球製品は平均密度0.
30g/cm3を有し、中空球体の収量98.4重量％を示した。
このガラス球製品は以下のサイズの内訳を有する球体を
含んで構成されていた:90P＝44.8ミクロン、10P＝13.2
ミクロン、および50P＝29.5ミクロン。従って、そのGQ
は10.7であった。
トを調製した。このフリットを粉砕して以下のような粒
度の内訳を得た:90P＝19.8ミクロン、10P＝3.6ミクロ
ン、および50P＝11.3ミクロン。この粒状物は炉内に3.4
lb/時間の速度で供給され、この炉にはガスが約９％過
剰であるガス／空気混合物として120ft3/時間の速度で
ガスが供給された。得られたガラス球製品は平均密度0.
30g/cm3を有し、中空球体の収量98.4重量％を示した。
このガラス球製品は以下のサイズの内訳を有する球体を
含んで構成されていた:90P＝44.8ミクロン、10P＝13.2
ミクロン、および50P＝29.5ミクロン。従って、そのGQ
は10.7であった。
静水圧下におけるこの製品の減容百分率は以下の通り
であった:500psiにおいて２％、750psiにおいて５％、
そして1000psiにおいて11％。比較のために、平均密度
（0.28g/cm3）を有する最も強力な市販の生成物は、500
psiにおいて10％、750psiにおいて23％、そして1000psi
において35％の減容百分率を有していた。
であった:500psiにおいて２％、750psiにおいて５％、
そして1000psiにおいて11％。比較のために、平均密度
（0.28g/cm3）を有する最も強力な市販の生成物は、500
psiにおいて10％、750psiにおいて23％、そして1000psi
において35％の減容百分率を有していた。
実施例 ３ 溶融ガラスを水中で急冷して、以下のように計算され
た化学組成を有するガラスフリットを生成させた（分量
は重量百分率で示されるものとする）:SiO254.18％、Na
2O2.26％、K2O3.94％、Li2O1.28％、B2O311.82％、SO
30.69％、CaO15.64％、ZnO1.97％、Al2O34.93％、P2O
50.99％およびF21.92％。このフリットを粒状物に粉砕
して下記の内訳を有する粒状物を得た:90P＝17.1ミクロ
ン、10P＝6.0ミクロン、および50P＝11.3ミクロン。ガ
スが約22％過剰であるガス／空気混合物として147ft3/
時間の速度のガスを使用して速度3.71b/時間でこの粒状
物を炉内に供給した。得られたガラス球製品は平均密度
0.611g/cm3を、中空ガラス球92.5重量％の収量で有して
いた。このガラス球製品は以下のようなサイズの内訳を
有する粒状物で構成されていた:90P＝25.7ミクロン、10
P＝10.0ミクロン、および50P＝17.7ミクロン。従って、
そのGQは0.89であった。
た化学組成を有するガラスフリットを生成させた（分量
は重量百分率で示されるものとする）:SiO254.18％、Na
2O2.26％、K2O3.94％、Li2O1.28％、B2O311.82％、SO
30.69％、CaO15.64％、ZnO1.97％、Al2O34.93％、P2O
50.99％およびF21.92％。このフリットを粒状物に粉砕
して下記の内訳を有する粒状物を得た:90P＝17.1ミクロ
ン、10P＝6.0ミクロン、および50P＝11.3ミクロン。ガ
スが約22％過剰であるガス／空気混合物として147ft3/
時間の速度のガスを使用して速度3.71b/時間でこの粒状
物を炉内に供給した。得られたガラス球製品は平均密度
0.611g/cm3を、中空ガラス球92.5重量％の収量で有して
いた。このガラス球製品は以下のようなサイズの内訳を
有する粒状物で構成されていた:90P＝25.7ミクロン、10
P＝10.0ミクロン、および50P＝17.7ミクロン。従って、
そのGQは0.89であった。
このガラス球製品の静水圧試験は、3000psiにおいて
減容僅かに1.7％、そして10,000psiにおいて減容僅かに
25％を示した。比較のために、平均密度（0.6g/cm3）を
有する最も強力な市販製品は10,000psiにおいて減容百
分率50％を有していた。
減容僅かに1.7％、そして10,000psiにおいて減容僅かに
25％を示した。比較のために、平均密度（0.6g/cm3）を
有する最も強力な市販製品は10,000psiにおいて減容百
分率50％を有していた。
更に、これら同一の二つの製品を、同一の射出成形機
で射出成形されたポリマー中に加えた。この成形中の球
体破損百分率は、このガラス球製品に関してはごくわず
かであったが、市販生成物については可成りのものであ
った。
で射出成形されたポリマー中に加えた。この成形中の球
体破損百分率は、このガラス球製品に関してはごくわず
かであったが、市販生成物については可成りのものであ
った。
実施例 ４ 実施例３と同様な化学組成を有するガラスフリットを
粉砕して以下のような粒度の内訳を得た:90P＝8.3ミク
ロン、10P＝1.8ミクロン、および50P＝4.8ミクロン、こ
れらの粒状物は炉内に3.4lb/時間の速度で供給され、こ
の炉にはガスが約12％過剰であるガス／空気混合物とし
て115ft3/時間の速度でガスが使用された。得られたガ
ラス球製品は平均密度1.10g/cm3を有し、中空球体の数
量43重量％を有していた。この製品は以下のサイズの内
訳を有する粒状物で構成されていた:90P＝13.7ミクロ
ン、10P＝4.0ミクロン、および50P＝8.8ミクロン。従っ
て、そのGQは1.10であった。
粉砕して以下のような粒度の内訳を得た:90P＝8.3ミク
ロン、10P＝1.8ミクロン、および50P＝4.8ミクロン、こ
れらの粒状物は炉内に3.4lb/時間の速度で供給され、こ
の炉にはガスが約12％過剰であるガス／空気混合物とし
て115ft3/時間の速度でガスが使用された。得られたガ
ラス球製品は平均密度1.10g/cm3を有し、中空球体の数
量43重量％を有していた。この製品は以下のサイズの内
訳を有する粒状物で構成されていた:90P＝13.7ミクロ
ン、10P＝4.0ミクロン、および50P＝8.8ミクロン。従っ
て、そのGQは1.10であった。
この製品の静水圧試験は10,000psiにおいて減容僅か
に13％、そして20,000psiにおいて減容僅かに30％を示
した。
に13％、そして20,000psiにおいて減容僅かに30％を示
した。
この製品の化学的耐久性および耐浸出性は、試料を還
流下、沸騰脱イオン水に１時間さらし、次いでその水に
ついてpH、導電率、ならびに全アルカリ、カルシウム、
ほう素およびシリカ含有量を試験することにより測定さ
れた。比較のために、同一の試験を市販のソーダ石灰ガ
ラスおよび珪ほう酸ガラスについて行った。これらの結
果を以下の表に示す。
流下、沸騰脱イオン水に１時間さらし、次いでその水に
ついてpH、導電率、ならびに全アルカリ、カルシウム、
ほう素およびシリカ含有量を試験することにより測定さ
れた。比較のために、同一の試験を市販のソーダ石灰ガ
ラスおよび珪ほう酸ガラスについて行った。これらの結
果を以下の表に示す。
これらの結果は、本発明の中空ガラス球製品の総体的
な耐薬品性および化学的耐久性が市販のガラスのそれを
超えることを示している。
な耐薬品性および化学的耐久性が市販のガラスのそれを
超えることを示している。
従って、本発明は中空ガラス球に関する新規な化学組
成を提供するという目的に合致するものである。この組
成は高い強度、収量および化学的耐久性を有する中空球
体をもたらすものである。これら球体の平均密度は0.10
g/cm3乃至2.0g/cm3の範囲に及ぶことが可能である。こ
れら中空ガラス球の強度は、粒度を最適に選択すること
によって更に高められる。
成を提供するという目的に合致するものである。この組
成は高い強度、収量および化学的耐久性を有する中空球
体をもたらすものである。これら球体の平均密度は0.10
g/cm3乃至2.0g/cm3の範囲に及ぶことが可能である。こ
れら中空ガラス球の強度は、粒度を最適に選択すること
によって更に高められる。
使用された用語および表現は説明の用語として用いら
れるものであって、限定のためのものではなく、そして
説明された特徴の如何なる均等物あるいはその一部をも
排除するような用語および表現の使用を意図するもので
はない。従って、各種の変形が本発明の範囲内で可能で
あることが理解される。
れるものであって、限定のためのものではなく、そして
説明された特徴の如何なる均等物あるいはその一部をも
排除するような用語および表現の使用を意図するもので
はない。従って、各種の変形が本発明の範囲内で可能で
あることが理解される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェイムズ・エイ・ハガーマン アメリカ合衆国、19407 ペンシルベニ ア州、オージュボン、フェズント・ロー ド 10 (72)発明者 ジョゼフ・ピー・ジョベーン・ジュニア アメリカ合衆国、7109 ニュージャージ ー州、ベルビル、オーバールック アベ ニュー 205 (56)参考文献 特開 昭61−14147（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−176338（ＪＰ，Ａ)
Claims (14)
- 【請求項１】中実ガラス粒子を加熱することにより製造
される中空ガラス球であって、約0.01〜約2.0g/ccの平
均密度を有し、重量％表示で実質的に下記の成分を含
む、化学物質耐性を有する高強度中空ガラス球： SiO2 50〜57 Ｒ′2O ２〜15 B2O3 ０〜20 Ｓ 0.05〜1.5 RO ２〜25 Ｒ″2O3（B2O3を除く） ０〜10 Ｒ＊ 2O5 ０〜5 Ｆ ０〜5 （ここでＲは、Ca及びZnであり、Ｒ′はNa、Ｋ、及びLi
であり、Ｒ″はAlであり、Ｒ はＰである）。 - 【請求項２】中実ガラス粒子を加熱することにより製造
される中空・中実ガラス球であって、約0.10〜約2.0g/c
cの平均密度を有し、重量％表示で実質的に下記の成分
を含む、化学物質耐性を有する高強度中空・中実ガラス
球： SiO2 50〜57 Ｒ′2O ２〜15 B2O3 ０〜20 Ｓ 0.05〜1.5 RO ２〜25 Ｒ″2O3（B2O3を除く） ０〜10 Ｒ＊ 2O5 ０〜5 Ｆ ０〜5 （ここでＲは、Ca及びZnであり、Ｒ′はNa、Ｋ、及びLi
であり、Ｒ″はAlであり、Ｒ＊はＰである）。 - 【請求項３】中実ガラス粒子を加熱することにより製造
される中空ガラス球であって、約0.10〜約2.0g/ccの平
均密度を有し、重量％表示で実質的に下記の成分を含
む、化学物質耐性を有する高強度中空ガラス球： SiO2 50〜57 Na2O 2.5〜12.8 K2O 3.8〜10.0 Li2O 1.0〜3.0 B2O3 ６〜15 Ｓ 0.05〜1.5 CaO ５〜20 ZnO 1.5〜4.0 Al2O3 ２〜７ P2O5 0.5〜4.0 Ｆ 1.5〜2.5。 - 【請求項４】Na2O,K2OおよびLi2Oがそれぞれ2.5〜12.8
重量％、3.8〜10.0重量％および、1.0〜3.0重量％存在
する請求項１又は２記載のガラス球。 - 【請求項５】Na2O,K2OおよびLi2Oが、ガラス中で実質的
にモル・バランスを保って含有されるようにLi2OとK2O
とNa2Oが重量部比で約1:2:3の割合で含まれる請求項１
又は２又は３記載のガラス球。 - 【請求項６】前記B2O3が６〜15重量％存在する請求項１
又は２記載のガラス球。 - 【請求項７】CaOおよびZnOが、それぞれ５〜20重量％お
よび1.5〜4.0重量％存在する請求項１又は２記載のガラ
ス球。 - 【請求項８】Al2O3が２〜７重量％存在する請求項１又
は２記載のガラス球。 - 【請求項９】P2O5が0.5〜4.0重量％存在する請求項１又
は２記載のガラス球。 - 【請求項１０】Ｆが1.5〜2.5重量％存在する請求項１又
は２記載のガラス球。 - 【請求項１１】前記中空ガラス球は0.8〜1.3のGQ価（グ
ラデーション［階調］商）を有する請求項１〜３項のい
ずれかに記載のガラス球。 - 【請求項１２】高分子化合物と、この高分子化合物中に
分散される、中実ガラス粒子を加熱することにより製造
される中空ガラス球とを含み、前記中空ガラス球が、約
0.10〜約2.0g/ccの平均密度を有し重量％表示で実質的
に下記の成分を含む化学物質耐性を有する高強度中空ガ
ラス球である、塗料、コーティング剤、プラスチゾル、
オルガノゾルまたは硬さ付与用複合材： SiO2 50〜57 Ｒ′2O ２〜15 B2O3 ０〜20 Ｓ 0.05〜1.5 RO ２〜25 Ｒ″2O3（B2O3を除く） ０〜10 Ｒ＊ 2O5 ０〜5 Ｆ ０〜5 （ここではＲは、Ca及びZnであり、Ｒ′はNa、Ｋ、及び
Liであり、Ｒ″はAlであり、Ｒ＊はＰである）。 - 【請求項１３】高分子化合物と、この高分子化合物中に
分散される、中実ガラス粒子を加熱することにより製造
される中空・中実ガラス球とを含み、前記中空・中実ガ
ラス球が約0.10〜約2.0g/ccの平均密度を有し重量％表
示で実質的に下記の成分を含む化学物質耐性を有する高
強度中空・中実ガラス球である、塗料、コーティング
剤、プラスチゾル、オルガノゾルまたは硬さ付与用複合
材： SiO2 50〜57 Ｒ′2O ２〜15 B2O3 ０〜20 Ｓ 0.05〜1.5 RO ２〜25 Ｒ″2O3（B2O3を除く） ０〜10 Ｒ＊ 2O5 ０〜5 Ｆ ０〜5 （ここでＲは、Ca及びZnであり、Ｒ′はNa、Ｋ、及びLi
であり、Ｒ″はAlであり、Ｒ＊はＰである）。 - 【請求項１４】高分子化合物と、この高分子化合物中に
分散される、中実ガラス粒子を加熱することにより製造
される中空・中実ガラス球を含み、前記中空ガラス球が
約0.10〜約2.0g/ccの平均密度を有し重量％表示で実質
的に下記の成分を含む化学物質耐性を有する高強度中空
ガラス球である、塗料、コーティング剤、プラスチゾ
ル、オルガノゾルまたは硬さ付与用複合材： SiO2 50〜57 Na2O 2.5〜12.8 K2O 3.8〜10.0 Li2O 1.0〜3.0 B2O3 ６〜15 Ｓ 0.05〜1.5 CaO ５〜20 ZnO 1.5〜4.0 Al2O3 ２〜７ P2O5 0.5〜4.0 Ｆ 1.5〜2.5。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/236,042 US4983550A (en) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | Hollow glass spheres |
| US236042 | 1988-08-24 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0269336A JPH0269336A (ja) | 1990-03-08 |
| JP2967993B2 true JP2967993B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=22887889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1048696A Expired - Lifetime JP2967993B2 (ja) | 1988-08-24 | 1989-03-02 | 中空ガラス球 |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4983550A (ja) |
| EP (1) | EP0430995B1 (ja) |
| JP (1) | JP2967993B2 (ja) |
| AT (1) | ATE135671T1 (ja) |
| AU (1) | AU4058889A (ja) |
| CA (1) | CA1335297C (ja) |
| DE (1) | DE68926048T2 (ja) |
| ES (1) | ES2018910A6 (ja) |
| GB (1) | GB2256867B (ja) |
| WO (1) | WO1990002102A1 (ja) |
Families Citing this family (51)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5217928A (en) * | 1988-08-24 | 1993-06-08 | Potters Industries, Inc. | Hollow glass spheres |
| WO1991016273A1 (en) * | 1990-04-25 | 1991-10-31 | United States Borax & Chemical Corporation | Calcia-aluminoborosilicate glass compositions |
| GB2243604A (en) * | 1990-04-25 | 1991-11-06 | United States Borax Chem | Glass compositions |
| JP2906282B2 (ja) * | 1990-09-20 | 1999-06-14 | 富士通株式会社 | ガラスセラミック・グリーンシートと多層基板、及び、その製造方法 |
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| US5292690A (en) * | 1991-03-29 | 1994-03-08 | Nippon Electric Glass Company, Ltd. | Glass composition for glass bubbles with increased compressive strength |
| DE69501734T2 (de) * | 1994-04-25 | 1998-10-15 | Minnesota Mining & Mfg | Zusammensetzungen enthaltend geschmolzene teilchen und verfahren zu ihrer herstellung |
| US5591684A (en) * | 1994-10-03 | 1997-01-07 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass bubbles for use as fillers in printed circuit board |
| US6045913A (en) * | 1995-11-01 | 2000-04-04 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | At least partly fused particulates and methods of making them by flame fusion |
| US6254981B1 (en) | 1995-11-02 | 2001-07-03 | Minnesota Mining & Manufacturing Company | Fused glassy particulates obtained by flame fusion |
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