JPH0146456B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、壁・天井材などの不燃断熱材やパ
ネル芯材として有用なガラス発泡体を製造するた
めの中間生成物に関するものである。

〔従来技術〕

この種の中間生成物としては、従来、特開昭59
−102827号公報に示されているように、ガラス微
粉末とガラス発泡剤から成り内部に多数の気泡を
含んだグリーンコンパクトが提案されている。

上記のグリーンコンパクトは、ガラス粉末とガ
ラス発泡剤と粘着剤とから成るスラリーにポリス
チレンビーズの発泡粒を混入し、該発泡粒を加熱
分解して多数の気孔を形成するようにしたもので
あるが、上記のガラス粉末とガラス発泡剤および
発泡粒は渾然一体に配合されるものであり、その
ため同中間生成物を使用し加熱処理してガラス発
泡体を製造すると、以下の問題点を有する。

[1] ガラス発泡体の重量が大きくなる。

[2] 嵩密度が大きい。（ρ：0.33） [3] ガラス発泡体の発泡密度にバラツキがあり、
そのため残留応力が大きい。

[4] ガラス発泡体の製造の最終工程において急
冷出来ず、製造に長時間を要する。

[5] ガラス発泡体の独立気孔が比較的小さい
（約0.3mmφ〜２mmφ）。

又、特に上記グリーンコンパクトを得るには、
ガラス発泡剤とガラス粉末の混合物に水ガラス等
の粘着剤を加えてスラリーを造り、これに発泡ビ
ーズを混入して加熱するといつた工程、或いは、
ガラス発泡剤とガラス粉末とを含む樹脂押し出し
成形体を得、これに有機発泡剤で発泡させた後、
脱脂処理するといつた工程が必要である。これで
は前記ガラス発泡体の製造工程が一層複雑にな
り、かつ製造に更に長時間を要するといつた問題
点を有する。

〔発明の目的〕

本発明は上記従来の問題点を考慮してなされた
ものであつて、被膜層の内部に可燃性粒子からな
る芯材を形成し、その乾燥造粒物の集合体によつ
て、軽量で発泡密度にバラツキがなく諸物性に優
れたガラス発泡体を得ることの出来るガラス発泡
体製造用中間生成物の提供を目的とするものであ
る。

〔発明の構成〕

本第１発明のガラス発泡体製造用中間生成物
は、可燃性粒子からなる芯材と、その表面をガラ
ス粉末とガラス発泡剤の混合物で結合剤を用いて
被覆した被膜層とから成る乾燥造粒物の集合体に
よつて構成され、これによつて芯材の燃焼除去部
から成る均一で且つ互いに独立した中空部が多数
散在し、軽量で嵩密度が低く諸物性に優れたガラ
ス発泡体を得ることが出来るように構成したこと
を特徴とするものである。

又、本第２発明のガラス発泡体製造用中間生成
物は、可燃性粒子からなる芯材と、その表面をガ
ラス粉末とガラス発泡剤の混合物で結合剤を用い
て被覆した第１被膜層と、この第１被膜層の表面
を金属粉で結合剤を用いて被覆した第２被膜層
と、第２被膜層の表面を上記混合物で結合剤を用
いて被覆した第３被膜層とから成る乾燥された造
粒物の集合体によつて構成され、これによつて芯
材の燃焼除去部から成る均一で且つ互いに独立し
た中空部が多数散在し、ガラス発泡層間には金属
粉末層が介在するという軽量で嵩密度が低く諸物
性に優れたガラス発泡体を得ることが出来るよう
に構成したことを特徴とするものである。

〔第１発明の実施例〕 上記第１発明の一実施例について説明すれば、
以下の通りである。

このガラス発泡体を製造するための中間生成物
は、可燃性粒子からなる芯材の表面に、ガラス粉
末とこのガラス粉末に対して２重量部の分解型ガ
ラス発泡剤との混合物に結合剤を加えたもので被
膜し、かかる芯材と被覆層とから成る乾燥された
造粒物の集合体によつて中間生成物が構成されて
いる。

上記ガラス粉末は、SiO₂（72.5wt％）、Na₂O
（14.4wt％）、CaO（10.2wt％）、K₂O（0.2wt％）、
Al₂O₃（2.0wt％）、BaO（0.6wt％）、Fe₂O₃（0.1wt
％）の成分を有し、120mesh以下：8.5％、120〜
200mesh：32.5％、200〜300mesh：51.5％、
300mesh以上：7.5％の粒度構成をなしている。
本実施例においては、コストの低減を図るため廃
ガラス粉末を利用しているが、この種のガラス粉
末に限るものではない。ガラス発泡剤は加熱の
際、熱分解によりガスを発生させ、溶融ガラスに
溶け込んでガラス発泡層を形成するためのもの
で、例えばCaCO₃粉末で構成される。その他、
熱分解により炭酸ガスを発生し得るものであれ
ば、炭酸塩やカーボン粉末等であつてもよい。ま
た上記結合剤は、例えばポリビニルアルコール
（2wt％）水溶液が用いられる。この他、所謂増
粘効果を有するものであれば、カルボキシルメチ
ルセルロース、デンプン等の水溶性高分子の水溶
液であつてもよい。芯材は直径２〜３mmの発泡ポ
リスチレン粒子で構成されている。この芯材は発
泡ポリスチレン粒子の他、ガラスの溶融温度にお
いて燃焼し得るものであれば、天然物、合成物の
区別及び形状等を問わない。例えば、プラスチツ
ク片、木粉粒、紙粉粒、ワラ・イグサの短形、植
物種子、葉片、モミガラ、クキの短片、糸、ワタ
等、種々のものを用いることができる。

前記芯材をパン型造粒機に入れ、前記結合剤を
使用することにより、芯材に対して前記ガラス粉
末とガラス発泡剤の混合物を膜厚約0.5mmに被覆
して得られる造粒物を乾燥して、その集合体によ
り、ガラス発泡体を製造するための中間生成物が
構成される。造粒方式は上記方式のものに限ら
ず、例えば転動方式の場合、結合剤で湿潤した芯
材をガラス粉末上に載置して、そこで転動してガ
ラス粉末を付着させ、次いで発泡剤の粉末上に移
動させそこで転動して発泡剤を付着させ、この動
作を交互に繰り返すことによつて、予めガラス粉
末と発泡剤とを混合することなく、混合層を被覆
形成することが出来る。

上記の構成において、中間生成物からガラス発
泡体を製造する場合、予め離型剤を塗布して乾燥
させておいた耐熱鋼製金型（内型70mm×70mm×15
mm、厚さ20mm）に、この金型の全容積に対して
64vol％となるように前記中間生成物を充填し、
電気炉で加熱して熱処理する。上記熱処理では、
少なくとも芯材が燃焼し、且つガラス粒子が相互
に融着し得る温度を所定時間維持することにより
行われる。ここでは、焼結工程として700℃―30
分、発泡工程として780℃―30分の焼成を行い、
更に650℃から550℃までの徐冷区間を除いて室温
まで急冷を行う。

この熱処理によつて、芯材は燃焼して消失する
一方、中間生成物は互いに独立した造粒物の集合
体が焼結することによつて構成され、そのとき造
粒物同士の間には若干の空隙が形成されているの
で、その空隙を通つて燃焼ガスが逸散消滅する。
それによつて、ガラス粉末とガラス発泡剤と発泡
粒とが渾然一体に構成されている従来の中間生成
物に比し、上記燃焼ガスの逸散消滅が容易になる
結果、芯材の燃焼除去部分から成る均一で且つ互
いに独立した中空部が多数散在する構造のガラス
発泡体が得られる。

一方、上記発泡工程において、被覆層中の発泡
剤が分解して発生したガスは、溶融しつつあるガ
ラスに混入して、前記中空部周りにガラス発泡層
が形成される。この場合、前記中空部は均一で互
いに独立し、また従来の前記中間生成物からガラ
ス発泡体を製造する場合に比し、比較的大きな空
隙を形成することができる。それによつて、ガラ
ス溶融後の冷却効率は高くなり、650℃〜550℃ま
での徐冷区間を経た後、構造上の脆性を伴うこと
なく室温までの急冷が可能となる結果、ガラス発
泡体の製造時間を大幅に短縮することができる。

以上のようにして得られたガラス発泡体は、前
記中空部の直径が約３〜５mm、発泡ガラス層の厚
みが約0.5〜1.0mm、嵩密度が0.18ｇ／c.c.、圧縮強
度が10.3Kg／cm²であつた。

〔第２発明の実施例〕 次に、本第２発明の一実施例について説明する
と、以下の通りである。

前記第１発明と同様の条件で、ガラス粉末に対
し、ガラス発泡剤としてCaCO₃粉末２重量部を
配合し混合する。次いで同様に、パン型造粒機に
芯材として直径２〜３mmの発泡ポリスチレン粒子
を入れ、結合剤としてポリビニルアルコール
（2wt％）水溶液を使用することにより、芯材に
対して前記ガラス粉末と発泡剤の混合物を膜厚約
0.5mmに被覆し第１被覆層を形成する。そこで本
第２発明では更に、上記第１被覆層の表面上に同
様の結合剤を用いて金属粉末を約0.5mm厚に被覆
し、第２被膜層を形成する。更に、この金属粉末
層をなす第２被覆層の表面上に同じ結合剤を用い
て前記ガラス粉末と発泡剤の混合物を膜厚約0.5
mmに被覆して第３被膜層を形成し、芯材を含むガ
ラス粉末層に金属粉末層が介在するといつた構造
の造粒物を形成する。この造粒物が乾燥された造
粒物の集合体により、ガラス発泡体を製造するた
めの中間生成物が構成される。

上記の構成において、かかる中間生成物からガ
ラス発泡体を製造する場合、第１発明と同様に上
記中間生成物を耐熱鋼製金型に、全容積に対して
50vol％となるように充填し、電気炉で加熱して
熱処理する。この熱処理における焼結工程、発泡
工程、冷却工程の条件は第１発明と同様であり、
焼結工程として700℃―30分、発泡工程として780
℃―30分の焼成を行い、更に650℃から550℃まで
の間の徐冷区間を除いて室温まで急冷を行う。

この熱処理における加熱発泡過程は第１発明と
同様であり、芯材の燃焼除去部から成る比較的大
きな中空部が、均一に且つ互いに独立して多数散
在し、上記中空部間は多孔性のガラス発泡層から
成り、本発明では更に上記発泡層の中間に金属粉
末層が介在するといつた構造のガラス発泡体が形
成されるものである。

以上のようにして得られたガラス発泡体は、上
記中空部の直径が約３〜５mm、発泡ガラス層の厚
みが約0.5〜1.2mm、嵩密度が0.35ｇ／c.c.であつた。

〔比較例〕

因みに、使用原料として共通するものについて
第１発明の実施例と同一条件にして、同一工程条
件下で芯材を用いない中間生成物からガラス発泡
体を製造する手順、並びにその結果を、本発明と
比較すれば、以下の通りである。

ガラス粉末として第１発明と同様の組成からな
る廃ガラス粉末を使用し、これに発泡剤として
CaCO₃粉末を２重量部配合し混合した。

次に結合剤としてポリビニルアルコール（5wt
％）水溶液を用い、上記の発泡剤を含有するガラ
ス粉末と混練して、半乾式のデイスク造粒機（不
二パウダル(株)製）で造粒し、更に遠心マルメ装置
（不二パウダル(株)製）で球状化させることにより
造粒物を得た。

得られた造粒物を乾燥した後ふるいで粒度調整
し９〜14メツシユに揃えた集合体で中間生成物を
構成した。

これを第１発明の実施例中で示したのと同様の
耐熱鋼製金型に、その全容積の50vol％となるよ
うに充填し、電気炉で加熱して焼結工程として
700℃―１時間、発泡工程として780℃―１時間の
焼成を行い、更に650℃から550℃までの間の徐冷
区間を除いて室温まで急冷を行つた。

以上のように得られたガラス発泡体は、ガラス
発泡層の気泡径が約0.5〜3.0mm、嵩密度が0.27
ｇ／c.c.、圧縮強度が17.5Kg／cm²であり、第１発明
から得られるガラス発泡体に比べ諸物性において
劣るものであつた。

〔発明の効果〕

本第１発明のガラス発泡体を製造するための中
間生成物は、以上のように可燃性粒子からなる芯
材をガラス粉末とガラス発泡剤の混合物で被覆し
て成る独立した乾燥造粒物の集合体により構成さ
れているので、その後の加熱処理工程によつて芯
材の燃焼除去部から成る比較的大きな中空部が均
一且つ互いに独立して多数散在する構造のガラス
発泡体を得ることが出来、その結果、次のような
効果を奏する。

[1] 芯材が可燃性粒子からなり、ガラス発泡体
の製造時にはその芯材が消失するので、得られ
るガラス発泡体が軽量になる。

[2] 造粒物の個々に芯材の燃焼除去部からなる
中空部が形成されるので、ガラス発泡体の発泡
密度にバラツキがなく、そのため残留応力が小
さく、強度が向上する。

[3] 可燃性芯材の形成によつて個々の造粒物内
部に比較的大きい中空部を形成することが出来
るので、ガラス発泡体製造の最終工程での冷却
を急激に行うことが可能となり、これによつて
製造時間を大幅に短縮して製造能率を向上する
ことができる。

[4] 芯材の粒度を選択することにより、ガラス
発泡体の中空部径、換言すると嵩密度を任意に
設定でき、強度面その他を考慮して需要に応じ
た材質のものを容易に製造することができる。

[5] 嵩密度が低い割には、圧縮強度、曲げ強度
等の諸物性に優れたガラス発泡体を得ることが
できる。

また、本第２発明に係るガラス発泡体を製造す
るための中間生成物は、上記第１発明の中間生成
物から、更に前記芯材を被模している被模層（発
泡剤を含む）の層中に金属粉末層を介在させた構
成であるから、第１発明にみられる効果を同様に
奏し得るばかりでなく、ガラス発泡層の間に金属
粉末層を介在するガラス発泡体を得、例えば上記
金属粉末として鉄粉を使用することにより、その
磁着性から電波吸収材等にも応用し得る等、その
用途を一層拡大させることが出来るといつた効果
も併せて奏するものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可燃性粒子からなる芯材と、その表面をガラ
   ス粉末とガラス発泡剤の混合物で結合剤を用いて
   被覆した被膜層とから成る乾燥造粒物の集合体に
   よつて構成されていることを特徴とするガラス発
   泡体製造用中間生成物。 ２ 可燃性粒子からなる芯材と、その表面をガラ
   ス粉末とガラス発泡剤の混合物で結合剤を用いて
   被覆した第１被膜層と、この第１被膜層の表面を
   金属粉で結合剤を用いて被覆した第２被膜層と、
   第２被膜層の表面を上記混合物で結合剤を用いて
   被覆した第３被膜層とから成る乾燥造粒物の集合
   体によつて構成されていることを特徴とするガラ
   ス発泡体製造用中間生成物。