JP3136962B2 - 中空発泡体の製造法 - Google Patents
中空発泡体の製造法Info
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- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
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- C04B38/06—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof by burning-out added substances by burning natural expanding materials or by sublimating or melting out added substances
- C04B38/063—Preparing or treating the raw materials individually or as batches
- C04B38/0635—Compounding ingredients
- C04B38/0645—Burnable, meltable, sublimable materials
- C04B38/068—Carbonaceous materials, e.g. coal, carbon, graphite, hydrocarbons
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- Organic Chemistry (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭灰を利用し
て、低比重で低吸水性の外部に緻密発泡層を有し内部が
空洞になった低比重で低吸水性の中空発泡体を工業的に
容易に製造する方法に関する。
て、低比重で低吸水性の外部に緻密発泡層を有し内部が
空洞になった低比重で低吸水性の中空発泡体を工業的に
容易に製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、建築物等の構造物は省エネルギ
ー、省資源、省力化、耐震性向上等を図るために、壁
材、内装材、構造材等使用材料の軽量化、断熱化等が進
められており、軽量コンクリート用の人工軽量骨材とし
て中空発泡体が多量に使用されている。人工軽量骨材に
要求される特性としては軽量で吸水量が少ない等と共
に、工業的に容易かつ安価に製造できることが要求され
る。また、化学プラントの吸収塔等においては吸収効率
の向上を図るために、磁性のラシヒリング、ボール等の
充填剤が多量に使用されている。充填剤に要求される特
性としては、腐食せず軽量で吸水量が少なく、取扱が容
易である等の特性が求められている。
ー、省資源、省力化、耐震性向上等を図るために、壁
材、内装材、構造材等使用材料の軽量化、断熱化等が進
められており、軽量コンクリート用の人工軽量骨材とし
て中空発泡体が多量に使用されている。人工軽量骨材に
要求される特性としては軽量で吸水量が少ない等と共
に、工業的に容易かつ安価に製造できることが要求され
る。また、化学プラントの吸収塔等においては吸収効率
の向上を図るために、磁性のラシヒリング、ボール等の
充填剤が多量に使用されている。充填剤に要求される特
性としては、腐食せず軽量で吸水量が少なく、取扱が容
易である等の特性が求められている。
【０００３】従来中空発泡体は、頁岩、珪砂、火山岩、
アルミナ、ガラス、シラス、カーボン、フライアッユ及
び合成樹脂等の諸材料を用いて、液状、融液状、溶液状
の状態から外殻の厚さ数μ、粒度１〜１５０００μの範
囲の中空体が作られている。また幾分断熱性は劣るとし
ても、軽量化率が高まる利点、さらには充填密度を高め
て熱収縮性を少なくし防音性を高める用途として粗粒化
したものもある。粗粒化した中空体は価格が高く、外殻
薄による強度低下及び発泡性火山岩資源に乏しいなどの
理由から構造用軽量コンクリート用骨材として利用され
ていない。近年未利用資源の再開発、産業廃棄物の利用
等を含めて、膨張頁岩系の発泡体に代わる人工軽量骨材
の開発が要望され、火力発電所、各種工場の燃焼炉等に
おいて石炭の燃焼の際に多量排出される石炭灰を造粒、
焼成して発泡体を製造する技術が注目され、多くの提案
がなされている。
アルミナ、ガラス、シラス、カーボン、フライアッユ及
び合成樹脂等の諸材料を用いて、液状、融液状、溶液状
の状態から外殻の厚さ数μ、粒度１〜１５０００μの範
囲の中空体が作られている。また幾分断熱性は劣るとし
ても、軽量化率が高まる利点、さらには充填密度を高め
て熱収縮性を少なくし防音性を高める用途として粗粒化
したものもある。粗粒化した中空体は価格が高く、外殻
薄による強度低下及び発泡性火山岩資源に乏しいなどの
理由から構造用軽量コンクリート用骨材として利用され
ていない。近年未利用資源の再開発、産業廃棄物の利用
等を含めて、膨張頁岩系の発泡体に代わる人工軽量骨材
の開発が要望され、火力発電所、各種工場の燃焼炉等に
おいて石炭の燃焼の際に多量排出される石炭灰を造粒、
焼成して発泡体を製造する技術が注目され、多くの提案
がなされている。
【０００４】しかしながら、石炭灰を主原料とする発泡
体は、未だにほとんど企業化されていないのが実情であ
る。その主な理由は、従来提案の方法は実験室規模での
製造のように少量製造する場合にはそれなりに適した方
法であるが、工業的規模で製造しようとすると、製造途
中で焼成前の造粒物が崩壊して所期の形状を有する発泡
体が得られなかったり、強度の低いものや吸水率の高い
ものしか得られなかったり、品質のバラツキが大きかっ
たりして、結果的に製造コストの上昇や品質上の問題が
あるためと思われる。
体は、未だにほとんど企業化されていないのが実情であ
る。その主な理由は、従来提案の方法は実験室規模での
製造のように少量製造する場合にはそれなりに適した方
法であるが、工業的規模で製造しようとすると、製造途
中で焼成前の造粒物が崩壊して所期の形状を有する発泡
体が得られなかったり、強度の低いものや吸水率の高い
ものしか得られなかったり、品質のバラツキが大きかっ
たりして、結果的に製造コストの上昇や品質上の問題が
あるためと思われる。
【０００５】石炭灰を主原料とする発泡体については、
例えば特公昭３８−２５８２０号公報、特公昭４０−１
６２７０号公報、特公昭５４−６４６８０号公報、特開
昭５９ー３９７５７号公報、特公平６ー１１６５９号公
報、特開平３ー８８７４９号公報、特開平３ー２７５１
３４号公報、特開平３ー２７５１３４号公報、特開平５
ー１７０５６７号公報、特開平６ー２６３４９５号公
報、特開平７ー４１３４３号公報多数提案されている
が、外部に緻密発泡層を有し内部が空洞になった低比重
で低吸水性の中空発泡体についての提案は見当たらな
い。
例えば特公昭３８−２５８２０号公報、特公昭４０−１
６２７０号公報、特公昭５４−６４６８０号公報、特開
昭５９ー３９７５７号公報、特公平６ー１１６５９号公
報、特開平３ー８８７４９号公報、特開平３ー２７５１
３４号公報、特開平３ー２７５１３４号公報、特開平５
ー１７０５６７号公報、特開平６ー２６３４９５号公
報、特開平７ー４１３４３号公報多数提案されている
が、外部に緻密発泡層を有し内部が空洞になった低比重
で低吸水性の中空発泡体についての提案は見当たらな
い。
【０００６】特公平６ー１１６５９号公報で提案された
方法は、標準網篩２９７μｍ残分が１重量％以下の石炭
灰と、該石炭灰１００重量部に対して１〜２０重量部の
水硬性材料とを含む粉末原料を水の存在下に造粒成形し
て得られた造粒物を２０時間以上養生した後、１０００
〜１５００°Ｃの温度で焼成するという方法で、この方
法によると吸水率が低く高強度の人工軽量骨材を工業的
規模で製造することができるが、外部に緻密発泡層を有
し内部が空洞になった低比重で低吸水性の中空発泡体に
ついては開示がない。
方法は、標準網篩２９７μｍ残分が１重量％以下の石炭
灰と、該石炭灰１００重量部に対して１〜２０重量部の
水硬性材料とを含む粉末原料を水の存在下に造粒成形し
て得られた造粒物を２０時間以上養生した後、１０００
〜１５００°Ｃの温度で焼成するという方法で、この方
法によると吸水率が低く高強度の人工軽量骨材を工業的
規模で製造することができるが、外部に緻密発泡層を有
し内部が空洞になった低比重で低吸水性の中空発泡体に
ついては開示がない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、石炭灰を主
原料とし、特に内部が空洞になった低比重で低吸水性の
中空発泡体を容易に工業的規模で製造できる方法を提供
することを課題とする。
原料とし、特に内部が空洞になった低比重で低吸水性の
中空発泡体を容易に工業的規模で製造できる方法を提供
することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、未燃炭素量が
２０〜４０重量％の石炭灰１００重量部に対して、活性
珪酸質粉８０〜１２０重量部を配合した粉末原料を造粒
成形した後、造粒物を１１５０〜１３５０°Ｃの発泡温
度で焼成して、外部に緻密発泡層を有し内部が空洞にな
った中空発泡体を得ることを特徴とする中空発泡体の製
造法に関する。また本発明は、未燃炭素量が１〜１５重
量％の石炭灰１００重量部に対して、活性珪酸質粉８０
〜１２０重量部及び炭素５〜３９重量部を配合した粉末
原料を造粒成形した後、造粒物を１１５０〜１３５０°
Ｃの発泡温度で焼成して、外部に緻密発泡層を有し内部
が空洞になった中空発泡体を得ることを特徴とする中空
発泡体の製造法に関する。
２０〜４０重量％の石炭灰１００重量部に対して、活性
珪酸質粉８０〜１２０重量部を配合した粉末原料を造粒
成形した後、造粒物を１１５０〜１３５０°Ｃの発泡温
度で焼成して、外部に緻密発泡層を有し内部が空洞にな
った中空発泡体を得ることを特徴とする中空発泡体の製
造法に関する。また本発明は、未燃炭素量が１〜１５重
量％の石炭灰１００重量部に対して、活性珪酸質粉８０
〜１２０重量部及び炭素５〜３９重量部を配合した粉末
原料を造粒成形した後、造粒物を１１５０〜１３５０°
Ｃの発泡温度で焼成して、外部に緻密発泡層を有し内部
が空洞になった中空発泡体を得ることを特徴とする中空
発泡体の製造法に関する。
【０００９】本発明において石炭灰としては、火力発電
所、各種工場の燃焼炉等において石炭を燃焼した際に発
生する石炭灰、例えばフライアッシュ、シンダーアッシ
ュ、ボトムアッシュ、クリンカーアッシュ等が、必要に
応じて分級等の処理を施して使用される。石炭灰中の未
燃炭素量は２０〜４０重量％、好ましくは２０〜３０重
量％のものが好適に使用されるが、石炭灰中の未燃炭素
量が１〜１５重量％と少ない場合は石炭灰１００重量部
に対して、炭素５〜３９重量部を配合して炭素含有量を
調節する。配合する炭素は、焼成温度で燃焼するもので
あれば特に制限されないが、普通には石炭粉、オイルコ
ークス粉等が使用される。造粒物中の未燃炭素量が少な
すぎると、焼成物全体が微細で均一寸法の密閉型球状形
の気孔を有する発泡体になり、外部に緻密発泡層を有し
内部が空洞になった低比重で低吸水性の中空発泡体が得
られず、また多すぎると焼成時に粉化したり、空洞がさ
く裂して所期の目的とした中空体が得られない。
所、各種工場の燃焼炉等において石炭を燃焼した際に発
生する石炭灰、例えばフライアッシュ、シンダーアッシ
ュ、ボトムアッシュ、クリンカーアッシュ等が、必要に
応じて分級等の処理を施して使用される。石炭灰中の未
燃炭素量は２０〜４０重量％、好ましくは２０〜３０重
量％のものが好適に使用されるが、石炭灰中の未燃炭素
量が１〜１５重量％と少ない場合は石炭灰１００重量部
に対して、炭素５〜３９重量部を配合して炭素含有量を
調節する。配合する炭素は、焼成温度で燃焼するもので
あれば特に制限されないが、普通には石炭粉、オイルコ
ークス粉等が使用される。造粒物中の未燃炭素量が少な
すぎると、焼成物全体が微細で均一寸法の密閉型球状形
の気孔を有する発泡体になり、外部に緻密発泡層を有し
内部が空洞になった低比重で低吸水性の中空発泡体が得
られず、また多すぎると焼成時に粉化したり、空洞がさ
く裂して所期の目的とした中空体が得られない。
【００１０】また使用する石炭灰は、ブレーン比表面積
が２０００ｃｍ2 ／ｇ以上であることが好ましく、さら
には３０００ｃｍ2 ／ｇ以上、３０００〜１４０００ｃ
ｍ2／ｇのものが特に好適である。ブレーン比表面積が
２０００ｃｍ2 ／ｇより小さいと、造粒成形が困難とな
り、大きすぎると特別な粉砕装置を必要とするので経済
的でない。
が２０００ｃｍ2 ／ｇ以上であることが好ましく、さら
には３０００ｃｍ2 ／ｇ以上、３０００〜１４０００ｃ
ｍ2／ｇのものが特に好適である。ブレーン比表面積が
２０００ｃｍ2 ／ｇより小さいと、造粒成形が困難とな
り、大きすぎると特別な粉砕装置を必要とするので経済
的でない。
【００１１】本発明において活性珪酸質粉としては、Ｓ
ｉＯ2 の含有量が６０重量％以上好ましくは７０重量％
以上で、ガラス質が７０重量％以上含有するものものが
適である。活性珪酸質粉は普通にはＳｉＯ2 成分の他に
Ａｌ2 Ｏ3 成分、ＣａＯ成分、アルカリ成分等を含んで
いる。活性珪酸質粉のＳｉＯ2 成分の含有量が少なすぎ
ると、換言するとＡｌ2 Ｏ3成分、ＣａＯ成分、アルカ
リ成分等の含有量が多すぎると、焼成過程で粘度が急激
に低下し発泡の際に気泡が破壊され易く、ガス抜けのた
めに開放気孔になり易いので、外部に緻密発泡層を有し
内部が空洞になった高強度の中空発泡体を得る上ではＳ
ｉＯ2 の含有量が７０重量％以上であるものが好まし
い。またガラス質の量が少ないと発泡不良になりやす
い。活性珪酸質粉は、そのブレーン比表面積が２０００
〜１４０００ｃｍ2 ／ｇ、好ましくは２０００〜１００
００ｃｍ2 ／ｇであることが、外部に均一な緻密発泡層
を形成させることができるので好適である。ブレーン比
表面積の値が小さすぎると造粒成形が困難になる。活性
珪酸質粉の代表的なものとしては、例えば石英粗面岩、
黒曜石、真珠岩、シラス等の天然材料を挙げることがで
きる。
ｉＯ2 の含有量が６０重量％以上好ましくは７０重量％
以上で、ガラス質が７０重量％以上含有するものものが
適である。活性珪酸質粉は普通にはＳｉＯ2 成分の他に
Ａｌ2 Ｏ3 成分、ＣａＯ成分、アルカリ成分等を含んで
いる。活性珪酸質粉のＳｉＯ2 成分の含有量が少なすぎ
ると、換言するとＡｌ2 Ｏ3成分、ＣａＯ成分、アルカ
リ成分等の含有量が多すぎると、焼成過程で粘度が急激
に低下し発泡の際に気泡が破壊され易く、ガス抜けのた
めに開放気孔になり易いので、外部に緻密発泡層を有し
内部が空洞になった高強度の中空発泡体を得る上ではＳ
ｉＯ2 の含有量が７０重量％以上であるものが好まし
い。またガラス質の量が少ないと発泡不良になりやす
い。活性珪酸質粉は、そのブレーン比表面積が２０００
〜１４０００ｃｍ2 ／ｇ、好ましくは２０００〜１００
００ｃｍ2 ／ｇであることが、外部に均一な緻密発泡層
を形成させることができるので好適である。ブレーン比
表面積の値が小さすぎると造粒成形が困難になる。活性
珪酸質粉の代表的なものとしては、例えば石英粗面岩、
黒曜石、真珠岩、シラス等の天然材料を挙げることがで
きる。
【００１２】活性珪酸質粉の配合量は、石炭灰１００重
量部に対して８０〜１２０重量部、好ましくは９０〜１
１０重量部である。活性珪酸質粉の量が少なすぎると、
焼成物の外部緻密発泡層の表面のガラス層が薄くなり、
気孔が密閉型になり難くガス抜けによる開放気孔となり
内部が空洞の中空発泡体が得られない。また活性珪酸質
粉の量が多すぎると、石炭灰中の発泡成分量が減少する
ため発泡性が劣り所期の発泡体が得られない。
量部に対して８０〜１２０重量部、好ましくは９０〜１
１０重量部である。活性珪酸質粉の量が少なすぎると、
焼成物の外部緻密発泡層の表面のガラス層が薄くなり、
気孔が密閉型になり難くガス抜けによる開放気孔となり
内部が空洞の中空発泡体が得られない。また活性珪酸質
粉の量が多すぎると、石炭灰中の発泡成分量が減少する
ため発泡性が劣り所期の発泡体が得られない。
【００１３】本発明において、所定量の石炭灰と活性珪
酸質粉、また石炭灰と活性珪酸質粉と未燃炭素は、造粒
成形して造粒物にする。石炭灰と活性珪酸質粉とは、ま
た石炭灰と活性珪酸質粉と未燃炭素とは、造粒成形時に
混合してもまた予め混合しておいても差し支えない。造
粒成形は、普通には水の存在下に行なうが、焼成物の外
部に緻密発泡層を有し内部が空洞になった高強度の中空
発泡体を得るためには、造粒成形に使用する水の量はで
きるだけ少ない量、換言すると造粒物が焼成段階で自己
の形態を保持することができる必要最小限の量で使用す
るのが好ましい。普通、粉末原料１００重量部に対して
３〜１０重量部の範囲から適宜選択して使用される。な
お、水の量が多くなると焼成時に造粒物が爆裂したり、
気孔が開放型になりやすい。造粒成形には、例えばパン
型造粒機、回転円筒造粒機、ブリケットマシン、圧縮成
形機、打錠機等が適宜使用される。また造粒物の大きさ
や形状は、特に制限はないが用途に応じて、普通には粒
径１〜５０ｍｍの球状、円柱状、ラグビーボール状等に
成形される。造粒物の圧潰強度は、１ｋｇｆ以上が好適
である。
酸質粉、また石炭灰と活性珪酸質粉と未燃炭素は、造粒
成形して造粒物にする。石炭灰と活性珪酸質粉とは、ま
た石炭灰と活性珪酸質粉と未燃炭素とは、造粒成形時に
混合してもまた予め混合しておいても差し支えない。造
粒成形は、普通には水の存在下に行なうが、焼成物の外
部に緻密発泡層を有し内部が空洞になった高強度の中空
発泡体を得るためには、造粒成形に使用する水の量はで
きるだけ少ない量、換言すると造粒物が焼成段階で自己
の形態を保持することができる必要最小限の量で使用す
るのが好ましい。普通、粉末原料１００重量部に対して
３〜１０重量部の範囲から適宜選択して使用される。な
お、水の量が多くなると焼成時に造粒物が爆裂したり、
気孔が開放型になりやすい。造粒成形には、例えばパン
型造粒機、回転円筒造粒機、ブリケットマシン、圧縮成
形機、打錠機等が適宜使用される。また造粒物の大きさ
や形状は、特に制限はないが用途に応じて、普通には粒
径１〜５０ｍｍの球状、円柱状、ラグビーボール状等に
成形される。造粒物の圧潰強度は、１ｋｇｆ以上が好適
である。
【００１４】本発明において、石炭灰と活性珪酸質粉を
造粒成形する際、親水性糊材を使用すると、造粒物の圧
潰強度を向上させることができ、また造粒時の水の使用
量を低減させて焼成時に造粒物が爆裂したりするのを抑
えることができるだけでなく、気泡が均一になりやすく
水分の蒸発に要する熱量も低減させることができる。親
水性糊材は、その使用量が多すぎると所望の形状に造粒
成形しにくくなることがあるので、通常は石炭灰１００
重量部に対して５重量部以下、好ましくは０．１〜５重
量部の量で使用される。親水性糊材の代表的なものとし
ては、例えばポリビニルアルコール、セルロース誘導
体、ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド、合成ゴム
ラテックス、エポキシポリマーエマルジョン等を挙げる
ことができる。なかでもポリビニルアルコールは好適で
ある。
造粒成形する際、親水性糊材を使用すると、造粒物の圧
潰強度を向上させることができ、また造粒時の水の使用
量を低減させて焼成時に造粒物が爆裂したりするのを抑
えることができるだけでなく、気泡が均一になりやすく
水分の蒸発に要する熱量も低減させることができる。親
水性糊材は、その使用量が多すぎると所望の形状に造粒
成形しにくくなることがあるので、通常は石炭灰１００
重量部に対して５重量部以下、好ましくは０．１〜５重
量部の量で使用される。親水性糊材の代表的なものとし
ては、例えばポリビニルアルコール、セルロース誘導
体、ポリアクリル酸塩、ポリアクリルアミド、合成ゴム
ラテックス、エポキシポリマーエマルジョン等を挙げる
ことができる。なかでもポリビニルアルコールは好適で
ある。
【００１５】本発明において、造粒成形によって得られ
た造粒物は、直ちに焼成してもよいが、養生した後焼成
した方が造粒物中の水分等を蒸発させて造粒物を締め固
めることができ、焼成時に造粒物が爆裂したり、開放型
気孔が生成したりするのを抑制でき、焼成物の外部に均
一な緻密発泡層を形成させやすいので好ましい。造粒物
中の水分等を蒸発させて締め固めるために養生は一般に
１００〜７００°Ｃの温度で０．５〜２４時間行われ
る。
た造粒物は、直ちに焼成してもよいが、養生した後焼成
した方が造粒物中の水分等を蒸発させて造粒物を締め固
めることができ、焼成時に造粒物が爆裂したり、開放型
気孔が生成したりするのを抑制でき、焼成物の外部に均
一な緻密発泡層を形成させやすいので好ましい。造粒物
中の水分等を蒸発させて締め固めるために養生は一般に
１００〜７００°Ｃの温度で０．５〜２４時間行われ
る。
【００１６】造粒物は焼成により、造粒物の石炭灰粒子
及び珪酸質粒子を半溶融状態にして粒子を相互に結合さ
せると共に、造粒物中の水分、炭素、硫黄等の成分が反
応或いは反応せずに気体として放出されて造粒物内部に
大きな空洞を生じさせ、その外部に均一寸法の密閉型球
状形の気孔を有する緻密発泡層が形成された中空発泡体
になる。即ち、焼成により半溶融状態になった造粒物の
内部には粘稠なガラス層が生成されて発生した気泡が大
きな独立気泡に成長し、その外部には均一で微小な気孔
が分布して緻密発泡層が形成され、内部が空洞になった
低比重で低吸水性の中空発泡体になる。
及び珪酸質粒子を半溶融状態にして粒子を相互に結合さ
せると共に、造粒物中の水分、炭素、硫黄等の成分が反
応或いは反応せずに気体として放出されて造粒物内部に
大きな空洞を生じさせ、その外部に均一寸法の密閉型球
状形の気孔を有する緻密発泡層が形成された中空発泡体
になる。即ち、焼成により半溶融状態になった造粒物の
内部には粘稠なガラス層が生成されて発生した気泡が大
きな独立気泡に成長し、その外部には均一で微小な気孔
が分布して緻密発泡層が形成され、内部が空洞になった
低比重で低吸水性の中空発泡体になる。
【００１７】焼成は、１１５０〜１３５０°Ｃの温度で
酸素含有ガス雰囲気下に行われる。焼成温度が低すぎる
と、気泡の発生が不十分で造粒物が十分に膨張せず内部
が空洞になった中空体が得られず、また高すぎると造粒
物の融着が生じて大塊状物になり焼成装置の運転に困難
をきたすので焼成温度は前記範囲の温度がよい。焼成時
間は普通には０．２５〜３時間である。また焼成には、
例えばロータリーキルン、シャフト炉、シンターグレー
ド等それ自体公知の通常使用されている焼成装置を利用
することできる。
酸素含有ガス雰囲気下に行われる。焼成温度が低すぎる
と、気泡の発生が不十分で造粒物が十分に膨張せず内部
が空洞になった中空体が得られず、また高すぎると造粒
物の融着が生じて大塊状物になり焼成装置の運転に困難
をきたすので焼成温度は前記範囲の温度がよい。焼成時
間は普通には０．２５〜３時間である。また焼成には、
例えばロータリーキルン、シャフト炉、シンターグレー
ド等それ自体公知の通常使用されている焼成装置を利用
することできる。
【００１８】焼成によって得られた中空発泡体は、２４
時間吸水率が１重量％以下、加圧吸水率が５０重量％以
下、圧潰強度が１０ｋｇｆ以上及び絶乾比重が０．５以
下、普通には０．２〜０．４であり、図１の中空発泡体
の概略断面図に示すように、内部は空洞１で、その外部
に均一寸法の密閉型球状形の気孔を有する緻密発泡層２
が形成されている。また緻密発泡層の表面には、ガラス
層３が形成されている。このような焼成物が得られる機
構の詳細は十分に明らかではないが、焼成温度、石炭灰
の未燃炭素、珪酸質粉の結合水分等々が密接に関係して
いると推察している。
時間吸水率が１重量％以下、加圧吸水率が５０重量％以
下、圧潰強度が１０ｋｇｆ以上及び絶乾比重が０．５以
下、普通には０．２〜０．４であり、図１の中空発泡体
の概略断面図に示すように、内部は空洞１で、その外部
に均一寸法の密閉型球状形の気孔を有する緻密発泡層２
が形成されている。また緻密発泡層の表面には、ガラス
層３が形成されている。このような焼成物が得られる機
構の詳細は十分に明らかではないが、焼成温度、石炭灰
の未燃炭素、珪酸質粉の結合水分等々が密接に関係して
いると推察している。
【００１９】
【実施例】各例において、絶乾比重及び２４時間吸水量
（重量％）は、ＪＩＳ Ａ １１３５「構造用軽量粗骨
材の比重および吸水量試験方法」に準じて測定した。ま
た、加圧吸水量（重量％）は、１０リットルのオートク
レーブ内に発泡体（焼成物）を入れ、加圧ポンプを用い
て４０ｋｇｆ／ｃｍ2 時での加圧吸水量を測定した。圧
潰強度（ｋｇｆ）は、丸菱科学機械製作所製の精密力量
測定機を用いて測定した。
（重量％）は、ＪＩＳ Ａ １１３５「構造用軽量粗骨
材の比重および吸水量試験方法」に準じて測定した。ま
た、加圧吸水量（重量％）は、１０リットルのオートク
レーブ内に発泡体（焼成物）を入れ、加圧ポンプを用い
て４０ｋｇｆ／ｃｍ2 時での加圧吸水量を測定した。圧
潰強度（ｋｇｆ）は、丸菱科学機械製作所製の精密力量
測定機を用いて測定した。
【００２０】また、各例で使用した石炭灰及び活性珪酸
質粉の化学組成（重量％）を表１に、また比重、ブレー
ン比表面積（ｃｍ2 ／ｇ）、平均粒子径（μｍ）及びガ
ラス質含有量（重量％）を表２に示す。なお、表２中の
石英粗面岩Ｇ及びＨの化学組成は表１の石英粗面岩Ｆと
同様である。
質粉の化学組成（重量％）を表１に、また比重、ブレー
ン比表面積（ｃｍ2 ／ｇ）、平均粒子径（μｍ）及びガ
ラス質含有量（重量％）を表２に示す。なお、表２中の
石英粗面岩Ｇ及びＨの化学組成は表１の石英粗面岩Ｆと
同様である。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】また表３及び表４中の焼成物の中空化率
（％）は、焼成物の体積を測定した後、焼成物を切断し
て内部の空洞部の容積を測定し、次式で求めた。 中空化率（％）＝空洞部の容積／焼成物の体積×１００
（％）は、焼成物の体積を測定した後、焼成物を切断し
て内部の空洞部の容積を測定し、次式で求めた。 中空化率（％）＝空洞部の容積／焼成物の体積×１００
【００２４】実施例１ 石炭灰Ａ１００重量部に石英粗面岩Ｆを１００重量部加
えた原料粉末に、水６重量部を添加し磁性ポットミルで
混合した後、加圧成形して粒子径１〜１０ｍｍの球状〜
楕円球状の造粒物を得た。なお、造粒物の圧潰強度は
４．３ｋｇｆであった。造粒物を昇温プログラム付の電
気炉を用いて昇温速度２０°Ｃ／分で昇温し、１２００
°Ｃで３０分間焼成して、内部が空洞で外部が緻密発泡
層なっている中空発泡体を得た（表３中では中空体と表
記）。得られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水
量、加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表
３に示す。
えた原料粉末に、水６重量部を添加し磁性ポットミルで
混合した後、加圧成形して粒子径１〜１０ｍｍの球状〜
楕円球状の造粒物を得た。なお、造粒物の圧潰強度は
４．３ｋｇｆであった。造粒物を昇温プログラム付の電
気炉を用いて昇温速度２０°Ｃ／分で昇温し、１２００
°Ｃで３０分間焼成して、内部が空洞で外部が緻密発泡
層なっている中空発泡体を得た（表３中では中空体と表
記）。得られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水
量、加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表
３に示す。
【００２５】実施例２〜３ 実施例１の焼成温度１２００°Ｃを、１３００°Ｃ（実
施例２）に、また２００°Ｃ／分の昇温速度で１１７０
°Ｃ（実施例３）に変えたほかは、実施例１と同様にし
て中空発泡体を得た。得られた中空発泡体の絶乾比重、
２４時間吸水量、加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定し
た。結果は表３に示す。
施例２）に、また２００°Ｃ／分の昇温速度で１１７０
°Ｃ（実施例３）に変えたほかは、実施例１と同様にし
て中空発泡体を得た。得られた中空発泡体の絶乾比重、
２４時間吸水量、加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定し
た。結果は表３に示す。
【００２６】実施例４ 実施例１の石炭灰Ａ１００重量部を、石炭灰Ｂ１００重
量部に変えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体
を得た。得られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水
量、加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表
３に示す。
量部に変えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体
を得た。得られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水
量、加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表
３に示す。
【００２７】実施例５ 実施例１の石炭灰Ａ１００重量部を石炭灰Ｃ１００重量
部に変え、炭素を１０重量部（純度１００％換算）加
え、焼成温度１２００°Ｃを１１９０°Ｃ（に変えたほ
かは、実施例１と同様にして中空発泡体を得た。なお、
加えた炭素としては炭素分７０重量％、ブレーン比表面
積１２０００ｃｍ2 ／ｇ、平均粒子径５８μｍの石炭粉
（１４．３重量部）を使用した。得られた中空発泡体の
絶乾比重、２４時間吸水量、加圧吸水量、圧潰強度等物
性を測定した。結果は表３に示す。
部に変え、炭素を１０重量部（純度１００％換算）加
え、焼成温度１２００°Ｃを１１９０°Ｃ（に変えたほ
かは、実施例１と同様にして中空発泡体を得た。なお、
加えた炭素としては炭素分７０重量％、ブレーン比表面
積１２０００ｃｍ2 ／ｇ、平均粒子径５８μｍの石炭粉
（１４．３重量部）を使用した。得られた中空発泡体の
絶乾比重、２４時間吸水量、加圧吸水量、圧潰強度等物
性を測定した。結果は表３に示す。
【００２８】実施例６ 実施例１の石炭灰Ａ１００重量部を石炭灰Ｅ１００重量
部に変え、実施例５と同様の未燃炭素を２０重量部加え
たほかは、実施例１と同様にして中空発泡体を得た。得
られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、加圧吸
水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表３に示す。
部に変え、実施例５と同様の未燃炭素を２０重量部加え
たほかは、実施例１と同様にして中空発泡体を得た。得
られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、加圧吸
水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表３に示す。
【００２９】比較例１〜２ 実施例１の焼成温度１２００°Ｃを、１１００°Ｃ（比
較例１）、１４００°Ｃ（比較例２）に変えたほかは、
実施例１と同様にして中空発泡体の製造を試みた。焼成
温度１１００°Ｃの場合は焼成物の内部が完全な空洞に
ならず半中空体が得られた。また焼成温度１４００°Ｃ
の場合は造粒物が融着して焼成できなかった。物性測定
結果を表３に示す。
較例１）、１４００°Ｃ（比較例２）に変えたほかは、
実施例１と同様にして中空発泡体の製造を試みた。焼成
温度１１００°Ｃの場合は焼成物の内部が完全な空洞に
ならず半中空体が得られた。また焼成温度１４００°Ｃ
の場合は造粒物が融着して焼成できなかった。物性測定
結果を表３に示す。
【００３０】比較例３ 実施例６の未燃炭素２０重量部を１０重量部に変え、焼
成温度１１９０°Ｃを１３１０°Ｃに変えたほかは、実
施例６と同様にして中空発泡体の製造を試みた。焼成物
は内部に空洞を有しない発泡体であった。物性測定結果
を表３に示す。
成温度１１９０°Ｃを１３１０°Ｃに変えたほかは、実
施例６と同様にして中空発泡体の製造を試みた。焼成物
は内部に空洞を有しない発泡体であった。物性測定結果
を表３に示す。
【００３１】比較例４ 実施例６の未燃炭素２０重量部を５０重量部に変えたほ
かは、実施例６と同様にして中空発泡体の製造を試みた
が、焼成時に造粒物が粉化し、中空発泡体を得ることが
できなかった。
かは、実施例６と同様にして中空発泡体の製造を試みた
が、焼成時に造粒物が粉化し、中空発泡体を得ることが
できなかった。
【００３２】比較例５〜６ 実施例１の石英粗面岩Ｆ１００重量部を、６０重量部に
変えた（比較例５）、１５０重量部に変え焼成温度を１
１７０°Ｃにした（比較例６）ほかは、実施例１と同様
にして中空発泡体の製造を試みた。焼成物は内部に空洞
を有しない発泡体であった。物性測定結果を表３に示
す。
変えた（比較例５）、１５０重量部に変え焼成温度を１
１７０°Ｃにした（比較例６）ほかは、実施例１と同様
にして中空発泡体の製造を試みた。焼成物は内部に空洞
を有しない発泡体であった。物性測定結果を表３に示
す。
【００３３】
【表３】
【００３４】実施例７〜８ 実施例１の焼成温度を１２００°Ｃを１２１０°Ｃに変
え、石英粗面岩Ｆ１００重量部を黒曜石Ｉ１００重量部
（実施例７）及びシラスＫ１００重量部（実施例８）に
変えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体を得
た。得られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、
加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表４に
示す。
え、石英粗面岩Ｆ１００重量部を黒曜石Ｉ１００重量部
（実施例７）及びシラスＫ１００重量部（実施例８）に
変えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体を得
た。得られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、
加圧吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表４に
示す。
【００３５】実施例９〜１０ 実施例１の石英粗面岩Ｆ１００重量部を真珠岩Ｊ１００
重量部（実施例９）及び石英粗面岩Ｆ５０重量部と黒曜
石Ｉ５０重量部との混合物（実施例１０）に変えたほか
は、実施例１と同様にして中空発泡体を得た。得られた
中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、加圧吸水量、
圧潰強度等物性を測定した。結果は表４に示す。
重量部（実施例９）及び石英粗面岩Ｆ５０重量部と黒曜
石Ｉ５０重量部との混合物（実施例１０）に変えたほか
は、実施例１と同様にして中空発泡体を得た。得られた
中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、加圧吸水量、
圧潰強度等物性を測定した。結果は表４に示す。
【００３６】実施例１１ 実施例１の石英粗面岩Ｆ１００重量部をブレーン比表面
積９０００ｃｍ2 ／ｇの石英粗面岩Ｇ１００重量部に変
えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体を得た。
得られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、加圧
吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表４に示
す。
積９０００ｃｍ2 ／ｇの石英粗面岩Ｇ１００重量部に変
えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体を得た。
得られた中空発泡体の絶乾比重、２４時間吸水量、加圧
吸水量、圧潰強度等物性を測定した。結果は表４に示
す。
【００３７】比較例７ 実施例１の石英粗面岩Ｆ１００重量部を、頁岩Ｌ１００
重量部に変え焼成温度１２００°Ｃを１１７０°Ｃに変
えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体の製造を
試みた。焼成物は内部に空洞を有しない発泡体であっ
た。物性測定結果を表４に示す。
重量部に変え焼成温度１２００°Ｃを１１７０°Ｃに変
えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体の製造を
試みた。焼成物は内部に空洞を有しない発泡体であっ
た。物性測定結果を表４に示す。
【００３８】比較例８ 実施例１の石炭灰Ａ１００重量部を、石炭灰Ｃ１００重
量部に変え焼成温度１２００°Ｃを１３５０°Ｃに変え
たほかは、実施例１と同様にして中空発泡体の製造を試
みた。焼成物は内部に空洞を有しない発泡体であった。
物性測定結果を表４に示す。
量部に変え焼成温度１２００°Ｃを１３５０°Ｃに変え
たほかは、実施例１と同様にして中空発泡体の製造を試
みた。焼成物は内部に空洞を有しない発泡体であった。
物性測定結果を表４に示す。
【００３９】比較例９ 実施例１の石炭灰Ａ１００重量部を、石炭灰Ｄ１００重
量部に変えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体
の製造を試みたが、造粒物が焼成時に粉化して中空発泡
体を得ることができなかった。
量部に変えたほかは、実施例１と同様にして中空発泡体
の製造を試みたが、造粒物が焼成時に粉化して中空発泡
体を得ることができなかった。
【００４０】
【表４】
【００４１】
【発明の効果】本発明によると、石炭灰を主原料とし、
低比重で低吸水性の外部に緻密発泡層を有し内部が空洞
になった高強度の中空発泡体を容易に工業的規模で製造
できる。また本発明による中空発泡体は、高強度で低比
重、低吸水性であるため、人工軽量骨材として、また腐
食性がなく軽量であるため充填剤等として好適に利用で
きる。
低比重で低吸水性の外部に緻密発泡層を有し内部が空洞
になった高強度の中空発泡体を容易に工業的規模で製造
できる。また本発明による中空発泡体は、高強度で低比
重、低吸水性であるため、人工軽量骨材として、また腐
食性がなく軽量であるため充填剤等として好適に利用で
きる。
【図１】本発明の中空発泡体の概略断面図
１ 内部の空洞 ２ 外部の緻密発泡層 ３ 表面ガラス層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C04B 14/00 - 20/12 C04B 38/00 - 38/10
Claims (5)
- 【請求項１】未燃炭素量が２０〜４０重量％の石炭灰１
００重量部に対して、活性珪酸質粉８０〜１２０重量部
を配合した粉末原料を造粒成形した後、造粒物を１１５
０〜１３５０°Ｃの発泡温度で焼成して、外部に緻密発
泡層を有し内部が空洞になった中空発泡体を得ることを
特徴とする中空発泡体の製造法。 - 【請求項２】未燃炭素量が１〜１５重量％の石炭灰１０
０重量部に対して、活性珪酸質粉８０〜１２０重量部及
び炭素５〜３９重量部を配合した粉末原料を造粒成形し
た後、造粒物を１１５０〜１３５０°Ｃの発泡温度で焼
成して、外部に緻密発泡層を有し内部が空洞になった中
空発泡体を得ることを特徴とする中空発泡体の製造法。 - 【請求項３】活性珪酸質粉が、ＳｉＯ2 を６０重量％以
上でガラス質を７０重量％以上含有するもので、ブレー
ン比表面積が２０００〜１４０００ｃｍ2 ／ｇである請
求項１又は請求項２に記載の中空発泡体の製造法。 - 【請求項４】活性珪酸質粉が、黒曜石、石英粗面岩、シ
ラス及び真珠岩よりなる群から選択された１種以上の粉
末である請求項１、請求項２又は請求項３に記載の中空
発泡体の製造法。 - 【請求項５】内部が空洞の中空発泡体が、絶乾比重０．
５以下で、２４時間吸水量が１重量％以下である請求項
１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の中空発泡
体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07236498A JP3136962B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 中空発泡体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07236498A JP3136962B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 中空発泡体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0977542A JPH0977542A (ja) | 1997-03-25 |
| JP3136962B2 true JP3136962B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=17001628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07236498A Expired - Fee Related JP3136962B2 (ja) | 1995-09-14 | 1995-09-14 | 中空発泡体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3136962B2 (ja) |
-
1995
- 1995-09-14 JP JP07236498A patent/JP3136962B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0977542A (ja) | 1997-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |