JP3165626U - 発泡ガラス球状粒 - Google Patents

Abstract

【課題】略均一な形状であり安価な発泡ガラス球状粒を提供する。【解決手段】発泡ガラス球状粒が、発泡ガラス本体と、融着防止材および／または融着防止材の熱分解物からなり、発泡ガラス本体よりも小径であり、発泡ガラス本体の表面に固着している固着粒子と、を含むようにする。固着粒子は、発泡ガラス本体の表面面積の５％以上を覆っている。【選択図】図３

Description

本考案は、発泡ガラスを含む発泡ガラス球状粒に関する。

セラミックス多孔体は、廃ガラスなどのガラス材料を主原料とするものと、骨材等の結晶質材料を主原料とするものとに大別される。なお、骨材とは、モルタルやコンクリートを作るときにセメントに混ぜる砂、砂利、砕石などの総称である。

ガラス材料を主原料とするセラミックス多孔体は、一般に、ガラス材料と発泡剤とを含む発泡材料を、加熱・発泡させることで製造されている（例えば、特許文献１、２参照）。結晶質材料を主原料とするセラミックス多孔体もまた、結晶質材料と発泡剤とを含む発泡材料を加熱・発泡させることで製造するのが一般的である（例えば、特許文献３、４参照）。

特許文献１、特許文献２には、ガラス粉末と発泡剤との混合粉末を連続式メッシュベルト炉で加熱発泡させることで、ガラス材料を主原料とするセラミックス多孔体（発泡ガラスと呼ぶ）を製造する技術が紹介されている。

特許文献３には、膨張性頁岩に石炭灰を配合した原料を造粒し、得られた造粒体をロータリーキルンで焼成することで、結晶質材料を主原料とするセラミックス多孔体を製造する技術が紹介されている。特許文献４には、骨材同士、または骨材とロータリーキルンの内面との融着を防止するために、石灰石を利用する技術が紹介されている。

特開２００６−１６２４８号公報 特開２００７−１６１５６７号公報 特開平１１−２６３６４８号公報 特開２００２−２６５２４３号公報

ところで、セラミックス多孔体の用途として、例えば、軽量コンクリートの充填材や、園芸用の水はけ材（例えば樹木を植える際に、土の下に水はけの良い層を形成するための多孔体）、水の浄化材（例えば光触媒を表面に固着し、水に浮かせて水を浄化するための多孔体）等が挙げられる。このような用途のセラミックス多孔体には、安価であること、および、略球状であることが要求される。略球状である事が必要な理由は、例えば、多孔体を軽量コンクリートに利用する時、多孔体とセメントの混合体が高い流動性を有することが肝要なためである。以下、本明細書においては、略球状の発泡ガラスを発泡ガラス球状粒と呼ぶ。

特許文献１、特許文献２に紹介されているようにガラス粉末と発泡剤とを単にメッシュベルト炉で発泡させる場合には、ほぼ全体が一体化した大型の発泡ガラスが得られる。この発泡ガラスを破砕整形して所望する形状の発泡ガラスを得ることは可能であるが、破砕整形によって略均一な形状の発泡ガラス球状粒を得ることは非常に困難である。さらに、発泡ガラスを破砕する際に、微細な廃ガラスが多量に生じるために、発泡ガラス球状粒を安価に提供し難い問題もある。

特許文献３、４には、所望する形状のセラミックス多孔体を得るために、セラミックス多孔体の原料を予め所定形状に造粒し、その後に発泡させる技術が紹介されている。この技術を転用すれば、発泡ガラス球状粒が得られる可能性がある。

しかし、単に造粒体をロータリーキルンで加熱発泡させる場合には、造粒体や発泡ガラス球状粒に含まれるガラス材料が柔らかくなり、発泡ガラス球状粒同士及び発泡ガラス造粒体とロータリーキルンの内壁とが融着する不具合が生じる。シリカやアルミナなどの粉末からなる融着防止材を用いることで、この融着を抑制できるが、シリカやアルミナは高価であるために、発泡ガラス球状粒の原料コストが高くなる問題がある。特許文献４には、シリカやアルミナに代えて石灰石を用いることで、融着防止剤のコストを低減できる旨が開示されている。詳しくは、特許文献４においては、造粒体（骨材を主原料とするペレット）をロータリーキルンに供給するとともに、石灰石をロータリーキルン内に吹き込むことで、製品骨材同士の融着を抑制している。しかし、このような技術を用いても、発泡ガラス球状粒同士及び発泡ガラス球状粒とロータリーキルン内壁の融着を充分に抑制することは困難であり、発泡ガラス球状粒を得難い問題があった。

本考案は上記事情に鑑みてなされたものであり、安価な発泡ガラス球状粒を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本考案の第１の発泡ガラス球状粒は、ガラス材料と発泡剤とを含むガラス造粒体と、該ガラス造粒体の表面に付着している融着防止材と、を含む複合体を原料とし、発泡ガラス本体と、該融着防止材および／または該融着防止材の熱分解物からなり、該発泡ガラス本体よりも小径であり、該発泡ガラス本体の表面に固着している固着粒子と、を含むことを特徴とする。

上記課題を解決する本考案の第２の発泡ガラス球状粒は、発泡ガラス本体と、融着防止材および／または該融着防止材の熱分解物からなり、該発泡ガラス本体よりも小径であり、該発泡ガラス本体の表面に固着している固着粒子と、を含み、該固着粒子は、該発泡ガラス本体の表面の５面積％以上を覆っていることを特徴とする。

本考案の考案者らは、鋭意研究の結果、上述した特許文献４等に紹介されている技術の問題点を見いだした。すなわち、融着防止材を吹き込みつつ造粒体を加熱発泡させるだけでは、融着防止材が造粒体の表面に充分に付着せず、造粒体同士の融着および発泡ガラス球状粒同士の融着を充分に抑制できない。

本考案の第１の発泡ガラス球状粒は、ガラス材料と発泡剤とを含むガラス造粒体と、このガラス造粒体の表面に付着している融着防止材と、を含む複合体を原料とする。この複合体を加熱しガラス造粒体を発泡させる場合、ガラス造粒体同士の間隙には、融着防止材が信頼性高く介在する。この融着防止材の介在により、ガラス造粒体同士の融着、および、発泡したガラス造粒体（すなわち発泡ガラス球状粒）同士の融着が抑制される。よって、本考案の第１の発泡ガラス球状粒は、略球状である。

さらに、本考案の第１の発泡ガラス球状粒は、略球状であるため、破砕整形する必要がない。このため、廃ガラスの発生に伴うコスト上昇を抑制できる。すなわち、本考案の第１の発泡ガラス球状粒は、略均一な形状であり、かつ安価である。

なお、このような複合体を原料とする本考案の第１の発泡ガラス球状粒は、ガラス造粒体に由来する発泡ガラス本体と、発泡ガラス本体の表面に固着している固着粒子と、を含む。固着粒子は、融着防止材に由来するため、融着防止材自体であるか、融着防止材の熱分解物であるか、或いは両者の混合物である。また、固着粒子は発泡ガラス本体よりも小径である。これらの要件を満たす発泡ガラス球状粒は、略均一な形状でありかつ安価である。

本考案の第２の発泡ガラス球状粒は、第１の発泡ガラス球状粒と同様に、発泡ガラス本体と発泡ガラス本体の表面に固着している固着粒子と、を含む。この固着粒子は、第１の発泡ガラス球状粒における固着粒子と同様に、融着防止材および／または融着防止材の熱分解物からなり、発泡ガラス本体よりも小径である。さらに、第２の発泡ガラス球状粒において、固着粒子は、発泡ガラス本体の表面の５面積％以上を覆っている。換言すると、第２の発泡ガラス球状粒における固着粒子は、発泡ガラス本体の表面を比較的広範囲にわたって覆っている。このような発泡ガラス球状粒の原料（すなわち複合体）において、ガラス造粒体の表面は、比較的広範囲にわたって融着防止材で覆われている。この融着防止材の介在により、複合体を加熱しガラス造粒体を発泡させる場合のガラス造粒体同士の融着、および、発泡したガラス造粒体（すなわち発泡ガラス球状粒）同士の融着が抑制される。よって、本考案の第２の発泡ガラス球状粒もまた、略均一な形状であり、かつ安価である。

実施例１の発泡ガラス球状体の写真である。 比較例１の発泡ガラス体の写真である。 実施例１の発泡ガラス球状粒の表面の電顕写真である。 実施例１の発泡ガラス球状粒の表面の電顕写真である。 実施例２の発泡ガラス球状粒の表面の電顕写真である。 実施例２の発泡ガラス球状粒の表面の電顕写真である。 比較例１の発泡ガラス体の表面の電顕写真である。 比較例１の発泡ガラス体の表面の電顕写真である。

以下、具体例を挙げて、本考案の第１の発泡ガラス球状粒および第２の発泡ガラス球状粒を説明する。以下、特にことわりのない場合、発泡ガラス球状粒とは、第１の発泡ガラス球状粒および第２の発泡ガラス球状粒との総称を指す。

ガラス材料としては、一般的な無機ガラスを用いれば良い。発泡ガラス球状粒の原料コストを低減するためには、ガラス材料として廃ガラスを用いるのが好ましい。ガラス材料は、上述した無機ガラスに加え、砂やスラグや粘土等の増量材を含有しても良い。ガラス材料中の増量材の配合量は、ガラス材料全体を１００質量％としたときに４０質量％以下であるのが良い。

廃ガラスとしては、瓶ガラスや窓ガラスの廃材を破砕して得られる廃ガラス粉末を用いるのが特に好ましい。これらの廃ガラスは、多量に流通し安価である。また、これらの廃ガラスは、約６５０〜７００℃を超えると軟らかくなり、変形し易くなるため、後述する発泡剤の酸化または熱分解で生じたガスによって容易に発泡する。

なお、このような廃ガラスは、一般に、シリカ（ＳｉＯ_２）、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、および、微量の酸化第二鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、チタニア（ＴｉＯ_２）、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、五酸化二リン（Ｐ_２Ｏ_５）、三酸化硫黄（ＳＯ_３）等で構成されている。廃ガラス全体を１００質量％としたときの各成分の含有量は、一般に、シリカ：約７０〜７５質量％、アルミナ：約０．５〜２質量％、酸化カルシウムと酸化マグネシウムとの和：約７〜１３質量％、酸化ナトリウムと酸化カリウムとの和：約１３〜１７質量％である。

ガラス材料の粒径は、１５０μｍ以下であるのが好ましい。ガラス材料の粒径が１５０μｍ以下であれば、後述するガラス造粒体を成形（造粒）し易い。さらに、ガラス材料が小径であれば、加熱によりガラス材料同士が固着し易いため、発泡剤からガスが発生する温度域ではガスが実質的にガラス造粒体の内部に閉じこめられ易く、充分に発泡した発泡ガラス球状粒を得ることができる。一方、１５０μｍを超える粒径のガラス材料が含まれると、強度に優れる造粒体を得難い問題がある。なお、粒径１５０μｍ以下のガラス材料は、篩を用いてガラス材料を分画することで、容易に得ることができる。例えば、ＮＯ．１００のＡＳＴＭ篩（アメリカＡＳＴＭＥ−１１規格に適合した篩）の篩目は１４９μｍであり、この篩を通過したガラス材料の粒径はほぼ１５０μｍ以下である。

発泡剤としては、一般的な発泡ガラス用の発泡剤を用いれば良い。発泡ガラス球状粒の原料コストを低減するためには、石灰石（炭酸カルシウム、ＣａＣＯ_３）、ドロマイト（炭酸マグネシウム・カルシウム、ＣａＭｇ（ＣＯ_３）_２）、砂糖、炭素材料（無煙炭やカーボンブラック等の無定形炭素、グラファイト）、および、炭化ケイ素から選ばれる少なくとも一種を用いるのが好ましい。これらの発泡剤は、加熱され酸化または熱分解することで、炭酸ガスおよび／または一酸化炭素ガスを生じる。なお、石灰石は８２０℃以上、ドロマイトは約９００℃以上で分解して炭酸ガスを放出する。

発泡ガラス球状粒に含まれる泡の大きさを小さくするためには、発泡剤の粒径を小さくするのが良い。このため、発泡剤の粒径は１５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下であるのがより好ましく、５０μｍ以下であるのがさらに好ましい。発泡剤は、造粒体全体を１００質量％としたときに、０．１〜１０質量％配合するのが好ましく、０．５〜５質量％配合するのがより好ましい。発泡剤の配合量が多すぎると、発泡ガラス球状粒に含まれる気泡の体積が過大になり、機械的強度に優れる造粒体を得難い。発泡剤の配合量が少なすぎると、造粒体に含まれる気泡の体積が過小になり、軽量な発泡ガラス球状粒を得難い。

ガラス材料と発泡剤とは、乾式で混合した後、水とバインダとを加えつつ粒状に造粒するのが好ましい。造粒には、一般にパン型造粒機と呼ばれる回転円盤を用いるのが良い。ガラス造粒体の大きさは特に限定しないが、発泡により膨張した後に目的の発泡ガラス球状粒の大きさとなるように設定するのが良い。参考までに、ガラス造粒体は、発泡することにより約２〜７体積倍に膨張する。発泡によるガラス造粒体の膨張の程度は、発泡ガラス球状粒の使用目的により異なり、ガラス材料と発泡剤との配合比等により適宜設定される。

ガラス造粒体に用いられるバインダとしては、水ガラスを用いるのが好ましい。市販の水ガラスは、粘度低下のために、予め水と混合しておくのが良い。水ガラスの種類、量や水の量は、ガラス材料の粒径等に応じて適宜設定すれば良い。

ガラス造粒体は、必要に応じて、篩などにより所望する大きさに分画するのが良い。大きすぎるガラス造粒体や小さすぎるガラス造粒体は、造粒体用の原料として再利用可能である。

融着防止材としては、軽量骨材用の融着防止材として一般に知られているものを用いることができるが、発泡剤の発泡温度域（約７５０〜９５０℃）で軟化しない無機物、カーボンまたは炭化してカーボンになるものなどを用いるのが好ましい。このような融着防止材は、ガラスと反応するが短時間でガラスにとけ込んでしまわないからである。具体的には、炭酸カルシウム、ドロマイト、廃コンクリート、シリカ、アルミナから選ばれる少なくとも一種である。さらに、融着防止材は、安価であり、微粉状に粉砕可能である物質であるのがより好ましい。具体的には、炭酸カルシウム、ドロマイト、廃コンクリートから選ばれる少なくとも一種である。参考までに、廃コンクリートはコンクリートの廃材であり、珪酸カルシウム、水酸化カルシウム等を含む。骨材として炭酸カルシウムが用いられている廃コンクリートは、多量の炭酸カルシウムを含む。

融着防止材は、ガラス造粒体と乾式で混合したときにガラス造粒体の表面に付着するのが好ましい。このため融着防止材は小径であるのが好ましい。しかし、融着防止材が小径であればある程、融着防止材の配合量を少なくできるが、融着防止材の破砕に要するコストが高くなる。このため、本考案においては、径の揃った小径の融着防止材を用いる必要はない。融着防止材を篩で分画する場合には、所望する径以下の粒径を持つ融着防止剤を容易かつ安価に得ることができる。具体的には、融着防止材は、４２０μｍ以下（Ｎｏ．４０のＡＳＴＭ篩を通過する大きさ）であるのが好ましく、３００μｍ以下（Ｎｏ．５０ＡＳＴＭ篩を通過する大きさ）であるのがより好ましい。粒径４２０μｍを超える融着防止材を用いる場合には、ガラス造粒体同士、および、発泡ガラス球状粒同士の融着を充分に抑制するために多量の融着防止材を必要とし、発泡工程における熱効率が悪くなるとともに、ガラス造粒体同士の部分的な融着が生じ易くなる。

融着防止材は、ガラス造粒体１００質量部に対して２〜２０質量部配合するのが好ましい。融着防止材の配合量がこの範囲であれば、ガラス造粒体の表面の多くの部分を融着防止材で覆うことができる。そしてこの場合には、発泡ガラス本体の表面の多くの部分が固着粒子で覆われた発泡ガラス球状粒が得られる。融着防止材の配合量を２質量部以上にすることで、ガラス造粒体同士の融着および発泡ガラス球状粒同士の融着を信頼性高く抑制できる。融着防止材の配合量が２０質量部を超えると、融着防止材自体の加熱に大きな熱量を必要とするために、複合体の加熱に要するコストが高くなる。

ガラス造粒体と融着防止材とを含む複合体は、加熱することで発泡する。加熱にさきだって、複合体を乾燥することでガラス造粒体に含まれる水を除去しておくのが好ましい。加熱発泡の温度は、発泡剤がガスを生じる温度であれば良く、８００〜９５０℃程度であるのが好ましい。この範囲内において、加熱温度が高温であればある程、発泡剤から生じたガスの量が多くなり、比重の小さな発泡ガラス球状粒を得ることができる。加熱発泡用の加熱手段としては、ロータリーキルンとして知られている回転式の炉が適している。ロータリーキルンは、ガラス造粒体が７５０〜９５０℃の温度域に２〜２０分程、好ましくは5−１０分度滞在するように、回転数や傾斜を調整して使用すれば良い。

加熱発泡後の複合体を冷却することで、本考案の発泡ガラス球状粒を得ることができる。なおこのようにして得られた発泡ガラス球状粒は、必要に応じて、篩などを用いて所定範囲の粒径を持つ発泡ガラス球状粒に分画しても良い。

本考案の発泡ガラス球状粒は、発泡ガラス本体と、発泡ガラス本体の表面に固着している固着粒子と、を含む。固着粒子は融着防止材および／または融着防止材の熱分解物からなり、発泡ガラス本体よりも小径である。

発泡ガラス本体は、略球状で、粒径１〜３０ｍｍ、嵩比重１００〜９００ｋｇ／ｍ^３であることが好ましい。例えば、発泡ガラス球状粒を軽量コンクリートの充填剤として用いる場合、発泡ガラス球状粒の原料である発泡ガラス体の粒径が過小であっても、過大であっても、セメントと混合し難い問題がある。また嵩比重が１００ｋｇ／ｍ^３に満たないと、発泡ガラス球状粒の機械的強度が小さく、作業時に壊れやすい。さらに、嵩比重が９００ｋｇ／ｍ^３を超えると、コンクリートを軽量化し難い。なお、嵩比重は発泡ガラス球状粒を1リットルの容器に満たしたときの質量から求めた。

本考案の発泡ガラス球状粒において、発泡ガラス本体に固着する固着粒子は、発泡ガラス本体の表面を広く覆っているのが好ましい。固着粒子に覆われる発泡ガラス本体の表面積が過小であると、製造過程において発泡ガラス球状粒同士が融着して大きな塊になってしまう可能性がある。

本考案の第１の発泡ガラス球状粒において、発泡ガラス本体に固着する固着粒子は、発泡ガラス本体の表面の５面積％以上を覆っていることが好ましい。また、本考案の第２の発泡ガラス球状粒において、発泡ガラス本体に固着する固着粒子は、発泡ガラス本体の表面の５面積％以上を覆っている。このような発泡ガラス球状粒は、製造過程（特に加熱発泡時に）において互いに凝着し難いため、略均一な形状でありかつ安価である。発泡ガラス本体に固着する固着粒子は、発泡ガラス本体の表面の１０面積％以上を覆っていることがより好ましく、２０面積％以上を覆っていることがさらに好ましい。

固着粒子は、融着防止材を原料とし、融着防止材および／または融着防止材の熱分解物からなる。炭酸カルシウム、ドロマイト等の融着防止材の大部分は、複合体を加熱発泡する際に熱分解する。しかし、粒径の大きな融着防止材は完全に熱分解しない場合がある。融着防止材の熱分解物とは、融着防止材が炭酸カルシウムである場合には酸化カルシウム、融着防止材がドロマイトである場合には酸化カルシウムおよび酸化マグネシウム、融着防止材が廃コンクリートである場合には主として酸化カルシウムとシリカである。

固着粒子の平均粒径は、２０μｍ以下であるのが好ましい。なお、本明細書でいう平均粒径とは、対象粒子の電顕写真を基に算出した、対象粒子の直径の平均値を指す。詳しくは、対象粒子を走査型電子顕微鏡で撮像した電顕写真上で、５０μｍ×５０μｍの任意の領域を定める。そして、電顕写真上でこの領域に存在する対象粒子の等価直径を算出し、その平均値を求める。ここでいう等価直径とは、電顕写真における各対象粒子の面積を算出し、この各対象粒子の面積と面積が等しい真円の直径を指す。 上述したように、製造コスト低減のためには、融着防止材の粒径は小さい方が好ましい。また、例えば、本考案の発泡ガラス球状粒をセメントと混合し、軽量コンクリートの材料として用いる場合には、発泡ガラス本体とセメントとの間に大きな隙間が生じることは好ましくない。したがって、このような場合、固着粒子の平均粒径は小さい方が好ましく、上述したように２０μｍ以下であるのが良い。

本考案の発泡ガラス球状粒は、上述した軽量コンクリートの充填材、園芸用の水はけ材、水の浄化材等として利用することを考慮すると、略球形であるか、平均粒径１〜３０ｍｍであるか、嵩比重１００〜９００ｋｇ／ｍ^３であるのが好ましく、これらの複数を満たすのがより好ましく、全てを満たすのがさらに好ましい。なお、ここでいう略球形とは、一つの発泡ガラス球状粒における直径の最大値（長径）と直径の最小値（短径）との比が、長径：短径＝１：１〜２：１を満たす形状を指す。

（実施例１）
（原料の準備）
（１）粉砕工程
廃ガラス（瓶ガラスおよび板ガラスの廃材）を、ジョークラッシャーにより２ｃｍ以下に破砕し、次いでハンマーミルにより０．５ｃｍ以下に破砕した。得られた廃ガラス砕片を連続式のボールミルを用い乾式で粉砕した。得られた廃ガラス粉末を、Ｎｏ．１００のＡＳＴＭ篩で分画し、１５０μｍ以下の廃ガラス粉末を得た。この廃ガラス粉末を、ガラス造粒体用の廃ガラス原料とした。なお、ＮＯ．１００のＡＳＴＭ篩を通過しなかった廃ガラス粉末（１５０μｍを超える廃ガラス粉末）は、ボールミルで再度粉砕して再利用した。

発泡剤として、天然の石灰岩を上述した廃ガラスの粉砕工程と同じ工程で粉砕し、Ｎｏ．１００のＡＳＴＭ篩で分画し、粒径１５０μｍ以下の炭酸カルシウムを準備した。

（ガラス造粒体形成工程）
（２）混合工程
上記の発泡剤２質量部と、上記の廃ガラス原料９８質量部とを、リボンミキサー（Ｗａｎｎｕｍ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製、Ｄｒｙ Ｍｉｘｅｒ）で回転数２００ｒｐｍ、１0分、室温で混合した。

（３）造粒工程
混合工程で得られた混合粉末を自社製のパンミルに投入し、水ガラス水溶液を噴霧しつつ回転させた。略球状に造粒されたガラス造粒体は、パンミルの下方に落下した。この落下したガラス造粒体を次の工程に供した。このガラス造粒体は、ガラス造粒体を１００質量％としたときに１５質量％の水ガラス水溶を含んでいた。なお、水ガラス水溶液は水ガラス（Ｃ．Ｔｈａｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．製、Ａ３８（ボーメ度３８〜４０）を水で５質量倍に希釈したものを用いた。

（４）乾燥工程
ガラス造粒体を、ロータリー式乾燥機により、温度１５０℃、乾燥時間３0で水分含量５質量％以下になるまで乾燥させた。

（５）篩い分け工程
乾燥したガラス造粒体を、ＡＳＴＭ篩（Ｎｏ．４およびＮｏ．１８）を用いて分画することで粒径１ｍｍ以上５ｍｍ未満のガラス造粒体を得た。粒径１ｍｍ未満のガラス造粒体は、再度造粒工程に供した。粒径５ｍｍ以上のガラス造粒体は、再度粉砕工程に供した。

以上の工程によって、ガラス造粒体を得た。

（複合体形成工程）
乾燥後のガラス造粒体１００質量部と融着防止材１０質量部とを、回転式混合機（Ｒｕｎｇｊａｒｅｏｎ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ（１９９４）Ｃｏ．，Ｌｔｄ．製）によって４０℃、回転速度5ｒｐｍ、３０分間混合した。融着防止材としては炭酸カルシウム（粉砕工程と同様に自社で粉砕し、Ｎｏ．４０のＡＳＴＭ篩を通過したもの）を用いた。この工程によって、ガラス造粒体と融着防止材との複合原料を得た。なお、複合体形成工程により得られた複合原料において、一部の融着防止材はガラス造粒体に付着して複合体を形成したが、他の一部の融着防止材はガラス造粒体に付着していなかった。

（加熱発泡工程）
上記の複合体を、ロータリーキルン（長さ６ｍ、内径２５ｃｍ）により加熱した。この時の最高温度は８７０℃であり、全加熱時間は３０分間であった。なお、加熱時には、およそ７分間で７５０℃以上の温度域を通過するよう、昇温時間及び降温時間を設定した。加熱用バーナーの燃料には天然ガスを用いた。

以上の工程で得られた実施例１の発泡ガラス球状粒は、略球状、粒径約２〜１０ｍｍ、嵩比重２００ｋｇ／ｍ^３であり、発泡ガラス球状粒同士の融着は殆ど確認されず、略均一な形状であった（図１）。

なお、実施例１の発泡ガラス球状粒を製造する方法は、粉砕工程、ガラス造粒体形成工程（混合工程、造粒工程、篩い分け工程、乾燥工程）、複合体形成工程、および、加熱発泡工程を備えているが、本考案の発泡ガラス球状粒を製造する方法は、この方法に限定されない。例えば、造粒工程、複合体形成工程、および、加熱発泡工程のみを備えていても良い。

（実施例２）
実施例２の発泡ガラス球状粒は、融着防止材の種類、融着防止材の粒径、融着防止材の配合量以外は、実施例１と同じ方法で製造されたものである。

詳しくは、炭酸カルシウムを骨材として含む廃コンクリートを、ジョークラッシャー、ハンマーミル、乾式ボールミルによって粉砕し、得られた廃コンクリート粉末をＮｏ．５０のＡＳＴＭ篩で分画したものを、融着防止材として用いた。融着防止材の配合量は、ガラス造粒体１００質量部に対して１５質量部であった。以上の工程で得られた実施例２の発泡ガラス球状粒は、略球状、粒径 ２〜１０ｍｍ、嵩比重 １９０ｋｇ／ｍ^３であり、発泡ガラス球状粒同士の融着は殆ど確認されず、略均一な形状であった。

（比較例１）
比較例１の発泡ガラス体は、複合体形成工程を備えず、加熱発泡工程においてガラス造粒体のみをロータリーキルンに投入したこと以外は、実施例１と同じ方法で製造されたものである。以上の工程で得られた比較例１の発泡ガラス体は、略球状をなし粒径２〜１０ｍｍの発泡ガラス球状粒が多数融着した塊状の不定形をなし、球状でなかった（図2）。

（比較例２）
比較例２の発泡ガラス体は、複合体形成工程を備えず、加熱発泡工程においてガラス造粒体と融着防止材とをロータリーキルンに投入したこと以外は、実施例１と同じ方法で製造されたものである。すなわち、比較例２の発泡ガラス体は、ガラス造粒体と融着防止材とを複合体化せず、同時にロータリーキルンに投入して発泡させたものである。このような比較例２の発泡ガラス体もまた、比較例１の発泡ガラス体と同様に、発泡ガラス球状粒が多数融着した塊状の不定形をなし、球状でなかった。

（評価）
（電子顕微鏡による観察）
実施例１、２の発泡ガラス球状粒および比較例１の発泡ガラス体の表面を、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、略称ＳＥＭ）で観察した。実施例１の発泡ガラス球状粒の表面の電顕写真を図３、４に示す。実施例２の発泡ガラス球状粒の表面の電顕写真を図５、６に示す。比較例１の発泡ガラス体の表面の電顕写真を図７、８に示す。なお、図３、５、７は、低倍率（１００倍）で撮像した写真であり、図４、６、８は高倍率（１０００倍）で撮像した写真ある。図３〜６に示すように、実施例１、２の発泡ガラス球状粒の表面には多くの粒子が存在している。この粒子は固着粒子１であり、発泡ガラス本体２の表面に固着している。これに対して、図７、８に示すように比較例１の発泡ガラス体の表面は滑らかであり、固着粒子１の存在は認められなかった。この結果から、ガラス造粒体の表面に融着防止材が付着した複合体を加熱発泡して得られた発泡ガラス球状粒は、ガラス造粒体のみを加熱発泡して得られた発泡ガラス体とは異なり、表面に固着粒子が存在していることがわかる。

この電顕写真を基に、各発泡ガラス球状粒における固着粒子の粒径と、固着粒子に覆われている発泡ガラス本体の表面の割合（面積％）を算出した。固着粒子の粒径は、上述したように電顕写真を基に算出した等価直径である。固着粒子に覆われている発泡ガラス本体の表面の割合は、上記の任意の領域に存在する固着粒子の数と、固着粒子の粒径（等価直径）とを基に算出した。その結果、実施例１の発泡ガラス球状粒における固着粒子の粒径は大きくても１０μｍ程度であり、平均粒径は４μｍであった。固着粒子に覆われている発泡ガラス本体の表面の割合は、約３８面積％であった。実施例２の発泡ガラス球状粒における固着粒子の粒径は１０μｍ以下であり、平均粒径は３μｍであった。固着粒子に覆われている発泡ガラス本体の表面の割合は、約４０面積％であった。上述したように、比較例１の発泡ガラス体の表面には固着粒子が存在しなかった。

（成分分析）
実施例１、２の発泡ガラス球状粒および比較例１の発泡ガラス体について、エネルギー分散Ｘ線分光法（Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ−ｒａｙ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、略称ＥＤＳ或いはＥＤＸ）で成分分析を行った。各発泡ガラス球状粒および発泡ガラス体表面のＥＤＳ分析の結果を表１に示す。

比較例１の発泡ガラス球状粒の分析値は、発泡ガラス本体の分析値に近似していると考えられる。一方、実施例１および実施例２の発泡ガラス球状粒の分析値は、発泡ガラス本体とそれに固着した固着粒子（融着防止材である炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）、および炭酸カルシウムの熱分解物である酸化カルシウム（ＣａＯ））の分析値と考えられる。表１から明らかなように、ガラス造粒体の表面に融着防止材が付着した複合体を加熱発泡して得られた発泡ガラス球状粒（実施例１、２）は、ガラス造粒体のみを加熱発泡して得られた発泡ガラス体（比較例１）に比べて、Ｃａの量が多い。このため、実施例１、２の発泡ガラス球状粒においては、発泡ガラス本体の表面に多くの固着粒子（ＣａＯおよびＣａＣＯ_３）が固着していることがわかる。参考までに、比較例２の発泡ガラス体表面をＥＤＳ分析した分析値は、比較例１の発泡ガラス体表面の分析値とほぼ同じであった。換言すると、ガラス造粒体と融着防止材とを予め複合体化せず発泡させた比較例２の発泡ガラス体の表面にもまた、固着粒子は殆ど存在しなかった。上述したように、比較例２の発泡ガラス体は球状粒ではなく塊状をなすため、表面に固着粒子が殆ど存在しない発泡ガラス体は球状粒でないといえる。

なお、固着粒子自体の成分分析（すなわち、固着粒子が実際にＣａＯとＣａＣＯ_３とのどちらかであるかを判別すること）は非常に困難である。このため、発泡ガラス球状粒と同時にロータリーキルンから排出された融着防止材粉末の加熱減量を測定した。加熱減量（Ｌｏｓｓ ｏｆ Ｉｇｎｉｔｉｏｎ、％）とは試料を１０００℃以上で完全に熱分解した時の重量減少割合である。ロータリーキルンから排出された融着防止材粉末の加熱減量は１０．８％であった。なお、実際に使用した炭酸カルシウムの加熱減量（原料としての炭酸カルシウムの加熱減量）は４３．５％であった。
完全に熱分解した融着防止剤をさらに熱分解した場合、加熱減量は０％になる。ロータリーキルンから排出された融着防止材の加熱減量は１０．８％であったため、融着防止材（炭酸カルシウム）の一部は熱分解していなかったことがわかる。そして、この結果から、固着粒子が熱分解した融着防止材と熱分解していない融着防止材との両方を含んでいたことがわかる。

本考案の発泡ガラス球状粒は、軽量コンクリートの充填材や園芸用の水はけ材等として利用可能である。

１：固着粒子 ２：発泡ガラス本体

Claims (9)

1. ガラス材料と発泡剤とを含むガラス造粒体と、該ガラス造粒体の表面に付着している融着防止材と、を含む複合体を原料とし、
   発泡ガラス本体と、
   該融着防止材および／または該融着防止材の熱分解物からなり、該発泡ガラス本体よりも小径であり、該発泡ガラス本体の表面に固着している固着粒子と、を含むことを特徴とする発泡ガラス球状粒。
2. 前記固着粒子は、前記発泡ガラス本体の表面の５面積％以上を覆っている請求項１に記載の発泡ガラス球状粒。
3. 前記融着防止材は、炭酸カルシウム、ドロマイト、コンクリート廃材から選ばれる少なくとも一種である請求項１または請求項２に記載の発泡ガラス球状粒。
4. 前記融着防止材の粒径は４２０μｍ以下である請求項１〜請求項３の何れか一つに記載の発泡ガラス球状粒。
5. 前記固着粒子の平均粒径は２０μｍ以下である請求項１〜請求項４の何れか一つに記載の発泡ガラス球状粒。
6. 前記融着防止材の前記複合体に対する配合量は、前記複合体を１００質量％としたときに２〜２０質量％である請求項１〜請求項５の何れか一つに記載の発泡ガラス球状粒。
7. 発泡ガラス本体と、
   融着防止材および／または該融着防止材の熱分解物からなり、該発泡ガラス本体よりも小径であり、該発泡ガラス本体の表面に固着している固着粒子と、を含み、
   該固着粒子は、該発泡ガラス本体の表面の５面積％以上を覆っていることを特徴とする発泡ガラス球状粒。
8. 前記融着防止材は、炭酸カルシウム、ドロマイト、コンクリート廃材から選ばれる少なくとも一種である請求項７に記載の発泡ガラス球状粒。
9. 前記固着粒子の平均粒径は２０μｍ以下である請求項７または請求項８に記載の発泡ガラス球状粒。