JPH01157433A - 泡ガラスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は泡ガラスの製造方法に関するものであり、さら
？こ詳しくは建築用の内外装、断熱材として使用される
大型の泡ガラスパネルの製造に適した製造方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

泡ガラスは軽量で断熱性が良く吸水性が小さい等の利点
があるため、特にＬＰＧタンクの底部断熱材、配管の断
熱材等に使用されている。また前記の特性により建材と
しても良好な特性を有していることも良く知られている
。

しかしながら、建材として実用に耐える大型の泡ガラス
を工業的に安価に製造し得る技術はまだ知られていない
。

天然ガラスを用いた泡ガラスの製造方法としては、例え
ば特開昭８２−２２３０７４号に火山噴出物を４０〜８
０重量％、アルカリ金属酸化物化合物１〜Ｉ　Ｏ、ｉｌ
Ｔ量％、ガラス１０〜５０重量％を含む粉末１００重量
部に発泡剤００１〜１重量部を加え、８００−１１００
℃に加熱する方法、また特開昭８２−２２３０７３号に
火山噴出物を４０〜８０重量％、アルカリ金属酸化物化
合物５〜１５重量％、ＣａＯ化合物２〜１０重量％、珪
砂１〜４０重量％を含む粉末１００重量部に発泡剤０．
１〜１重量部を加え、８００〜１１００℃に加熱する方
法が記載されている。また例えば特開昭５２−２２０１
０号Ｚこ火山質ガラスに発泡剤の量を変えて多層構造に
する方法、特開昭５３−３５７３０号にはシラスと高炉
水砕スラグを配合する方法が記載されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

泡ガラスを実用に耐え得る建材として、特に内外装材と
して使用し得る大型版とするためには、以下のような条
件が満足されることが必要である。

まず第一に、できる限り低温で加熱発泡及び成形ができ
ることである。泡ガラスの大型版を得るには、通常ステ
ンレス等耐熱金属製のエンドレスベルト又は板の上に原
料組成物をのせ、加熱発泡焼成を行い、必要に応じて加
圧ローラー等で成形を行った上で冷却し、所定の寸法に
切断することが望ましい。このような方法で製造する場
合特に金属製部材の耐久性を考えれば、加熱温度は低い
ほど良く、望ましくは９００℃以下であることが必要で
ある。また加熱発泡、成形した製品を冷却する場合にも
、低温であれば熱応力による割れ、そり等を軽減するこ
とができ大型版が作り易くなる。

またエネルギーコストの点からも低温で製造することが
望ましい。

第二の条件は、工業的ζこ大型のパネルを製造するため
には、焼成品の熱膨張率が小さいことである。熱膨張率
が大きい場合、特に冷却時に内外の温度差により割れや
そりを生じ易く、大型のパネルを製造することが困難と
なる。

第三の条件は、パネルが軽量であることが必要である。

パネルが軽量であれば断熱性が大きくなり、施工時にも
大きな労力を必要とせず、また施工時の損傷も受は道こ
くくなる。このような観点からすればパネルの嵩比重は
０．５以下であることが望ましい。

本発明者等は、前記の観点から泡ガラスの製造方法につ
いて従来技術の検討を行ったが、これ等の条件を満足す
るものを見い出すことはできなかった。すなわち特開昭
５２−２２０１０号では焼成塩度が１０００℃程度であ
り、且つ大量の水ガラスを用いるため熱膨張率が大きく
なり、またナトリウムが表面近くに浸出し、表面付近の
気泡が大となりバブリングを生ずること、及び製品の耐
水性、耐酸性が著しく落ち、良好な建材として使用する
ことができない。また特開昭８２−２２３０７３号、同
８２−２２３０７４号では焼成温度を８００〜１１００
℃としているが、実際上は９５０℃以上に加熱しないと
嵩比重０．５以下の軽量で均一な気泡を有する泡ガラス
を製造することができないと云う問題点があった。

本発明の目的は、８００〜９００℃の比較的低温の加熱
によって嵩比重が０．５以下で、気泡の均一に分散した
、しかも大型のパネルを工業的に安価に製造することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明者等は鋭意検討を道
ねた結果以下に示す手段によって本発明に到達した。

すなわち本発明は平均粒径２０μｍ以下の黒曜石６０〜
９０重量％、アルカリ金属酸化物化合物５〜２０重量％
、ガラス３０重量％以下、又は平均粒径２０μｍ以下の
黒曜石８０〜９０重量％、アルカリ金属酸化物化合物１
０〜２０重量％を含む原料粉１００重量部にフッ化カル
シウム粉末を０．５〜３．０重量部と、発泡剤を０．１
−１．０重量部とを添加混合し、８００〜９００℃に加
熱することによって嵩比重０．５以下の均一な泡ガラス
を得るように構成したものである。

〔作用〕

本発明では黒曜石、アルカリ金属酸化物化合物、ガラス
の原料粉にフッ化カルシウム及び発泡剤を均一に混合し
、加熱炉中で８００〜９００℃で加熱することにより溶
融軟化すると共に発泡剤が分解して発泡する。このとき
アルカリ金属酸化物化合物やガラス、特に微量のフッ化
カルシウムによって溶融軟化温度が８００〜９００℃と
なり、さらにその粘度が発泡に適正な範囲に制御される
。また黒曜石の平均粒径を２０μｍ以下とすることによ
り、溶融軟化が黒曜石粒子の内外部でほぼ同時に起こる
ので、それらの結果として均一な気泡が分散された嵩比
重０．５以下の泡ガラスが得られる。

またこのようにして得られた泡ガラスは熱膨張率が低く
、しかも焼成温度が８００〜９００℃と低いため、その
後の冷却も時間的に短くて済み、割れ、そり等の損傷も
殆ど受けずにすむ。

本発明で使用する黒曜石は５ｉ０２　Ｅｉ５〜８０重量
％、Ａｌ２Ｏ３１５〜３０’Ｋ（ｍ％を主成分とするも
のであって、平均粒径を２０μｍ以下とするのは、これ
以上の粒径では粒子内外部での溶融軟化に時間的すれを
生じ、均一な気泡が得られず、また軟化温度も上昇し、
８００〜９００℃で嵩比重０．５以下の泡ガラスを得る
ことができないからである。

黒曜石の添加量は６０〜９０重量％の範囲で調整する。

添加量が９０重量％以上では溶融軟化点が高くなり、９
００℃以下では軽量化できない。また６０重量％以下で
は熱膨張率が大となり、冷却時にクランクを生じ大型化
ができない。

使用するアルカリ金属酸化物化合物としては酸化ナトリ
ウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム、水ガラス、
珪酸ナトリウム粉末等が使用できる。これらのアルカリ
金属酸化物化合物は単独又は混合して５〜２０重量％使
用する。５重量％以下では溶融軟化点が下がらず軽量化
しない。添加量が２０重量％以上では粘性が低下しすぎ
、気泡が粗大化すると共に耐水性の減少、熱膨張率の増
大によりクラックが入り易くなり大型化できなくなる。

本発明では泡ガラス原料としてガラスを使用しなくても
良いが、使用する場合のガラスとしてはどんなものでも
良いが、好ましくはソーダ石灰ガラスがよい。ソーダ石
灰ガラスは板ガラス、ピンガラス等のカレットとして安
価に入手できる。ガラスの添加量は３０重量％以下とす
る。添加量が３０重量％以上では強度が低下し、また熱
膨張率が大きくなりクラックが生じ易くなる。ガラスの
粒度は１００メツシュ以上、好ましくは２００メツシュ
以−ヒのふるいを通過させるとよい。

原料としてガラスを全く使用しない場合には、アルカリ
金属酸化物化合物の添加割合の制限がら、平均粒径２０
μｍ以下の黒曜石８ｏ〜ＳＯｇ＆量％、アルカリ金属酸
化物化合物１０〜２０重量％の範囲で添加量の調整を行
う。

本発明で使用するフッ化カルシウムは天然品でも合成品
でもよい。粒度は１００メツシュ以上のふるいを通過さ
せるとよい。添加量は原料粉１００重量部に対して０．
５〜３．０重量部、好ましくは１．０〜３．０重量Ｍき
する。添加量０．５重量部以下では軽量化及び気泡の均
一化に寄与しない。添加量３重量部以上では逆に比重が
増加する。

また発泡剤としては、８００〜９００℃で有効な気泡を
発生するものなら良く、例えばカーボンブラック、炭化
珪素、炭酸カルシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシ
ウム等が用いられる。これ等の発泡剤を単独又は混合し
て原料粉１００重量部に対して０．１〜１．０重量部使
用する。添加量が０．１重量部以下では軽量化できず、
１．０重量部以上では均一な気泡が得られない。

本発明では前記の添加物の他に、粘性低下剤として原料
粉１００重量部に対して１０重量部以下の範囲で８２０
３化合物、ＣａＯ化合物を使用できる。また気泡の均一
化のための燐酸カルシウムを原料粉１００重量部？こ対
して５重量部以下の＠囲で用いることもできる。

以下本発明の実施例について説明する。

〔実施例〕

実施例１ 平均粒径２０μｍの黒曜石粉末８２．５重量部、珪酸ソ
ーダ粉末１２．５重量部、ソーダ石灰ガラス５重量部に
フン化カルシウム粉末を１．５重量部、カーボンブラッ
ク０．４重量部を加え、均−Ｚこ混合した後金型に詰め
、３０Ｘ　５０Ｘ　２　ｃｍ角１こ成形し、加熱炉中て
８９０℃まで２００℃／ｈｒの速度で加熱し、同温度で
１５分間保持した後、４００℃／ｈｒの速度で冷却して
約４５Ｘ　７５Ｘ　３　ｃｍ角の泡ガラスを得た。得ら
れた泡ガラスの嵩比重は０．４５、曲げ強度は３０ｋｇ
／ａｍ２であった。また組織を実体顕微鏡で観察したと
ころ、平均気泡径０．５門の均一な組織を有していた。

実施例２ 平均粒径１５μｍの黒曜石粉末７５重量部、珪酸ソーダ
粉末１２．５重量部、ソーダ石灰ガラス１２．５重量部
にフン化カルシウム粉末を２．０重量部、カーボンブラ
ック０，４重量部を加え、実施例１と同様１こ金型で成
形した後８７０℃まで３００’Ｃ／ｈｒで加熱し、同温
度で２０分間保持した後４００℃／ｈｒで冷却して泡ガ
ラスを得た。その嵩比重は０．４３、曲げ強度２８ｂ　
／　ｃｍ　２で、平均径０．３鰭の気泡が均一に分散し
ていた。

実施例３ 平均粒径１０μｍの黒曜石粉末６５重量部、珪酸ソーダ
粉末１２．５重量部、ソーダ石灰ガラス２２．５重量部
にフッ化カルシウム粉末を１．０重量部、カーボンブラ
ック０．４重量部を加え、実施例１と同様に金型で成形
したｆｌ８５０℃まで４００℃／ｈｒで加熱し、同温度
で１５分間保持した後５００℃／ｈｒで冷却して泡ガラ
スを得た。その嵩比重は０．４０、曲げ強度２５ｋｇ１
ｃｆｆｉ２で、平均径０．３ｍｍの気泡が均一に分散し
ていた。

実施例４ 平均粒径１０μｍの黒曜石粉末７６重量部、珪酸ソーダ
粉末１７重量部、ソーダ石灰ガラス７重量部にフッ化カ
ルシウム粉末を１．５重量部、カーボンブラック０．４
重量部を加え、実施例１と同様に金型で成形した後８４
０℃まで４００℃／ｈｒで加熱し、同温度で１５分間保
持した後４００℃／ｈｒで冷却して泡ガラスを得た。そ
の嵩比重は０．４６、曲げ強度２７ｂ　／　ｃｍ　２で
、平均径０．３ｍｍの気泡が均一に分散していた。

実施例５ 平均粒径１５μｍの黒曜石粉末６８重量部、珪酸ソーダ
粉末１７重量部、ソーダ石灰ガラス１５重量部にフッ化
カルシウム粉末を０．８重量部、カーボンブラック０．
５重量部を加え、実施例１と同様ミと金型で成形した後
８５０℃まで４００℃／ｈｒで加熱し、同温度で１５分
間保持した後４００℃／ｈｒで冷却して泡ガラスを得た
。その嵩比重は０．４１．曲げ強度２４ｋｇ／ｃｍ２で
、平均径０．２酎の気泡が均一に分散していた。

実施例６ 平均粒径１０μｍの黒曜石粉末８５重量部、珪酸ソーダ
粉末８重量部、ソーダ石灰ガラス７重量部に７フ化カル
シウム粉末を１．５重量部、カーボンブランク０．４重
量部を加え、実施例１と同様に金型で成形した＊　ａＳ
Ｏ℃まで４００６Ｃ／　ｈｒで加熱し、同温度で２０分
間保持した後４００℃／ｈｒで冷却して泡ガラスを得た
。その嵩比重は０．４５、曲げ強度３０ｋｇ／ｃｍ２で
、平均径０．４ｍの気泡が均一に分散していた。

実施例７ 平均粒径１０μｍの黒曜石粉末８２重量部、珪酸ソーダ
粉末１８重塁部にフッ化カルシウム粉末を１．５重量部
、カーボンブラック０．４重量部を加え、実施例１と同
様に金型で成形した後８６０℃まで４００’Ｃ／ｈｒで
加熱し、同温度で１５分間保持したｆｌ　４００℃／　
ｈ　ｒて冷却して泡ガラスを得た。その嵩比重は０．４
９、曲げ強度２７ｈ／ｃ＋ａ２で、平均径０．３ｆｉの
気泡が均一に分散していた。

実施例８ 平均粒径１５μｍの黒曜石粉末８８重量部、珪酸ソーダ
粉末１２重量部にフッ化カルシウム粉末を０．８重量部
、カーボンブラック０．５重量部を加え、実施例１と同
様に金型で成型した後８７０℃まで４００’Ｃ／ｈｒで
加熱し、同温度で１５分間保持した後４００’Ｃ／ｈｒ
で冷却して泡ガラスを得た。その嵩比重は０．４６、曲
げ強度２Ｅｉｈ／ｃｍ２で、平均径０．４鰭の気泡が均
一に分散していた。

比較例１ 平均粒径３０μｍの黒曜石粉末７２．５重量部、珪酸ソ
ーダ粉末７．５重量部、ソーダ石灰ガラス２０重量部に
フッ化カルシウム粉末を２．０重量部、カーボンブラッ
ク０．４重量部を加え、実施例１と同様に金型で成形し
た７１８７０℃まで４００℃／ｈｒで加熱し、同温度で
１５分間保持した後４００℃／ｈｒで冷却して泡ガラス
を得た。その嵩比重は０．５８、曲げ強度２５ｋｇ　／
　ｃ＋ａ　２であった。しかし気泡の平均径は１．ｏｍ
ｍであった０ 比較例２ 平均粒径１５μｍの黒曜石粉末６５重量部、珪酸ソーダ
粉末２５重量部、ソーダ石灰ガラス１０重量部にフッ化
カルシウム粉末を２．０重量部、カーボンブラック０．
５重量部を加え、実施例１と同様に金型で成形した後８
７０℃まで４００℃／ｈｒで加熱し、同温度で１５分間
保持した後４００℃／ｈｒで冷却して泡ガラスを得た。

その嵩比重は０．３７、曲げ強度１８ｋｇ　／　ｃｍ　
２であった。しかし気泡の平均径は２．５１で、試験体
には割れが発生した。

比較例３ 平均粒径１５μｍの黒曜石粉末５５重量部、珪酸ソーダ
粉末１５重量部、ソーダ石灰ガラス３０重量部に７フ化
カルシウム粉末を０．８重量部、カーボンブラック０．
５重量部を加え、実施例１と同様Ｘこ金型で成形した１
ｌｋ８７０℃まで４００℃／ｈｒで加熱し、同温度で１
５分間保持した後４００℃／ｈｒで冷却して泡ガラスを
得た。その嵩比重は０．５０、曲げ強度２２ｋｇ１ｃＩ
＋２であった。しかし気泡の平均径は１．５　ｍｍで、
試験体には割れが発生した。

比較例４ 平均粒径１０μｍの黒曜石粉末６５重量部、珪酸ソーダ
粉末１２．５重量部、ソーダ石灰ガラス２２．５重量部
にカーボンブラック０．５重量部を加え、実施例１と同
様に金型で成形した後８９０℃まで４００℃／ｈｒで加
熱し、同温度で１５分間保持した後４００℃／ｈｒで冷
却して泡ガラスを得た。得られた泡ガラスは嵩比重が０
．８０と重（なり、曲げ強度は３０ｋｇ／ｃｍ２、気泡
の平均径は０．５Ｒであった。

〔効果〕

本発明の泡ガラスの製造方法によれば８００〜９００℃
のような低温で軽量の大型版を製造することができる。

また低温焼成ができるにも拘らず、アルカリ金属酸化物
の量を低く抑え、熱膨張率を小さくするように考慮され
ているので、低温焼成の効果と相俟って加熱後の冷却速
度を大きくとっても、割れやそりのない大型版を容易に
製造することができる。

本発明方法によって得られた泡ガラスは軽量であるため
断熱性がよく、施工も容易に行うことができる。しかも
気泡が均一に分散した組織を持つため高強度で、且つ強
度のバラツキが少なく、また大型版にできるため、建築
用の内外装材として最適である。

特許出願人　住友金属鉱山株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平均粒径２０μｍ以下の黒曜石６０〜９０重量％、アル
   カリ金属酸化物化合物５〜２０重量％、ガラス３０重量
   ％以下、又は平均粒径２０μｍ以下の黒曜石８０〜９０
   重量％、アルカリ金属酸化物化合物１０〜２０重量％を
   含む原料粉１００重量部にフッ化カルシウム粉末を０．
   ５〜３．０重量部と、発泡剤を０．１〜１．０重量部と
   を添加混合して８００〜９００℃に加熱し、嵩比重０．
   ５以下の泡ガラスを得ることを特徴とする泡ガラスの製
   造方法。