JPH0151455B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は珪酸塩中空球の製造方法、特に粒径の
揃つた微細で且圧縮強度の比較的大なる珪酸塩中
空球の製造方法に係るものである。 微細な珪酸塩中空球は、これが軽量なるが故に
各種合成樹脂材料やコンクリート製品等への充填
剤や、塗料等の増量剤、爆発効果を高める為に爆
薬中に混入する等圧縮強度の違い等により、種々
の用途に用いられている。 この種の中空球は、何れの場合においても強度
面及び軽量面から、割れが極力少ないことが望ま
しく、又粒度も可能な限り揃つていることが望ま
れる。 従来、この種中空球の製造法としては、例えば
珪酸ソーダと硼酸塩の混合液をスプレードライヤ
ーにかける方法や、前記の如き混合液をスプレー
ドライヤーにかけ、これを更に炎中に曝すことに
より、中空球を構成する穀を硝子化せしめる方法
等が知られている。 しかしならがら、これら何れの方法も、スプレ
ードライヤーを用いる為、得られる中空球の粒度
分布がかなり広く、換言すれば粒径分布の制御は
かなり困難であること、更に、肉厚の制御、特に
肉厚が薄くなりすぎる傾向が強く、この為中空球
が破砕する率も高くなる欠点があり、これら破砕
品を除くと、かなり歩留りが低い欠点がある。そ
してスプレードライヤーにしろ、後処理としての
硝子化に際し、用いる炎にしろ、かなりな熱量を
消費する為、歩留りが低い程、エネルギーコスト
が高く、昨今叫ばれている所謂省エネルギーの観
点からも必ずしも満足し得る手段とは言い難い。 本発明者は、これら従来法が有する諸欠点並び
に問題点を克服し、粒度分布が比較的シヤープに
出来、又破砕品等の不良品を極力低くし、しかも
圧縮強度の一段と高い珪酸塩中空球を得ることを
目的として種々研究、検討した結果、中空球とな
る珪酸塩粒子を、液状媒体中において特定条件下
に予め形成せしめ、これを乾燥、焼成せしめるこ
とにより、前記目的を達成し得ることを見出し
た。 かくして本発明は、界面活性剤を含む液状媒体
中において、珪酸塩と圧縮強度増加剤とを撹拌し
て前記珪酸塩と増加剤を含有した微粒子状液滴を
形成せしめ、次いで該液滴を発泡可能な状態にゲ
ル化後、該ゲル微小球を高温下に発泡させ、ガラ
ス化せしめることを特徴とする珪酸塩中空球の製
造方法を提供するにある。 本発明において、用いられる界面活性剤として
は、例えばポリエチレングリコール脂肪酸エステ
ル、ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテ
ル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ソル
ビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソル
ビタン脂肪酸モノエステル等の非イオン系界面活
性剤を適宜用いることが出来るが、これらのう
ち、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチ
レンソルビタン脂肪酸モノエステルの混合系を採
用する場合には、ここで用いる系では安定なエマ
ルジヨンが得られるので特に好ましい。 又、用いられるこれら界面活性剤の使用量は、
一般に100〜50000ppm程度を採用するのが適当で
ある。 使用量が、前記範囲に満たない場合には液滴が
安定に微粒化せず、逆に前記範囲を超える場合に
は生成するゲルが凝集しやすくなるので何れも好
ましくない。そして、これら範囲のうち、500〜
5000ppmを採用する場合には、液滴が安定に微粒
化し、生成したゲルも凝集し難くなるので特に好
ましい。 又、本発明に用いられる液状媒体としては、例
えばベンゼン、トルエン、キシレン、灯油、トリ
クロルエチレン、パークロルエチレン等の有機液
状媒体を適宜単独又は混合して用いることが出来
る。 これら液状媒体の使用は、珪酸塩水溶液に対
し、２〜20程度用いるのが適当である。使用が前
記範囲に満たない場合には安定なエマルジヨンが
得られず、逆に前記範囲を超える場合には単位容
積当たりの中空球の生成量が少なく生産性が悪い
ので何れも好ましくない。そして、これら液状媒
体のうち、トルエン、灯油を採用する場合には、
少ない使用量及び界面活性剤の使用量で高い液滴
分散安定性が得られるので特に好ましい。 本発明に用いられる珪酸塩としては、例えば水
ガラス、珪酸ソーダ、シリカゾル等を適宜用い得
る。 又、かかる珪酸塩として例えば珪酸ソーダ等の
アルカリ金属を含む場合、アルカリ金属の一部を
例えばイオン交換樹脂等により脱イオンせしめて
用いることも出来、こうする方が得られる中空球
の圧縮強度を大ならしめ得る場合がある。 又本発明に用いられる圧縮強度増加剤として
は、例えば硼酸アンモニウム、硼酸ナトリウム、
硼酸、水酸化アルミニウム等を適宜用い得る。圧
縮強度増加剤の使用量は、その種類にもよるが、
一般に用いられる珪酸塩に含まれるSiO₂に対し
0.1〜20重量％程度を採用するのが適当である。
前記使用量が上記範囲に満たない場合には、強度
増加を実質的に期待し難く、逆に前記範囲を超え
る場合には中空球の強度が低下するので何れも好
ましくない。 かくして界面活性剤が添加された液状媒体中に
珪酸塩及び圧縮強度増加剤が加えられ、撹拌して
ゾルを形成せしめる。 ここでなされる撹拌は、最終的に得られる珪酸
塩中空球の粒径に大きな影響を与える。撹拌をあ
まりゆつくり行なつたり、又あまり短時間である
と、液滴の分散性が悪くなるので好ましくない。
この種中空球を用いる場合、その用途によつて粒
径は異なるが、一般に20〜100ミクロン程度の平
均粒径を有する中空球が用いられる場合が多く、
かかる平均粒径を有する中空球を得る場合、前記
撹拌の条件として、液状媒体１m³当り撹拌動力
0.2〜5KWを採用するのが適当である。 又撹拌に際し、液状媒体の液温はこれがあまり
高すぎたり低すぎると、液の粘度等が変化し液滴
の分散安定性が損なわれるので好ましくなく、一
般に20〜80℃の採用するのが適当である。 又、この場合において酸性であると、珪酸塩が
好ましい微粒状とならず、一部が塊状となりゲル
化するので好ましくなく、PH９以上で実施するの
が適当である。 かくして得られた小滴状ゾルは、次いで酸性化
してゲル化せしめると共に、その後焼成せしめた
際、発泡剤として作用する物質が付与される。 ここで用いられるゲル化剤及び発泡剤は、両方
の作用を有する物質であることが望ましく、かか
る作用を有する物質としては、例えば炭酸ガス、
亜硫酸ガス等が挙げられる。 かくして発泡可能な状態にゲル化された粒子
は、これを過等により液状媒体と分離後、高温
下に焼成発泡せしめられる。かかる焼成発泡に際
しては、これを直ちに実施すると、ゲル粒子が熱
割れを起し、一部粉化したり、又発泡時に球が破
裂し、それだけ製品歩留りが低下する虞れがあ
る。この為、分離後のゲル粒子は、先づ温度100
〜400℃において0.5〜５時間酸化性ないし不活性
雰囲気下に予備的に乾燥せしめ、次いで高温下に
焼成発泡せしめるのが好ましい。 かかる焼成発泡の条件としては、温度400〜
1500℃、焼成時間１〜60秒で、焼成発泡した粒子
間の融着が起らない条件を採用することが出来、
かかる具体的手段としては、例えば燃焼炎による
直接加熱方式や、スプレードライアー方式、流動
乾燥方式等を採用し得る。 次に本発明を実施例により説明する。 実施例 １ ３号水ガラスをイオン交換しナトリウム分を低
減したもの200ｇを水200ｇで希釈して、液組成
SiO₂15wt％、Na₂O2wt％とした。これを、ホウ
酸アンモニウム５ｇを水400ｇに溶解したものを
混合し、これを反応液とした。 次に、撹拌機とガス吹込みノズルとを備えた容
量５のセパラブルフラスコに、非イオン系界面
活性剤Tween80とSpan60（重量比３：１）を
500ppm添加したトルエン3.2を入れ撹拌速度
1500rpmで撹拌しつつ、上記の反応液を滴下し
た。その後に炭酸ガスを、ガス吹込みノズルか
ら、0.2／分の速度で10分間吹込み、さらに50
分間撹拌を続けた。この間液温を30℃に保持し
た。次にフラスコ内のスラリーをとり出し、固形
分を分離・乾燥して収率96％でゲル粉末を得た。
走査型電子顕微鏡（SEM）による観察の結果、
平均粒径40μであつた。 得られたゲル粉末を空気中500℃にて30分間熱
処理した後、1200℃に保持した縦形管状炉の上部
から線速度0.2ｍ／秒の空気流に同伴して落下さ
せ、管状炉の下部で捕集した。捕集された粒子
は、平均粒径50μの中空球であつて、ガラス化し
ており、比重0.20であつた。また、耐圧強度を測
定したところ、静水圧300Kg／cm²にて10％の粒子
が破壊された。 実施例 ２〜６ ３号水ガラスをイオン交換してナトリウム分を
低減した水溶液と、ホウ酸、ホウ酸アンモニウ
ム、ホウ酸ナトリウムいずれかの水溶液とを混合
し反応液とした。 実施例１と同一の反応器を用いて、これに所定
の液状媒体を入れ、撹拌しつつ、上記の反応液を
滴下した後、炭酸ガスを吹込みゲル化させた。以
下、実施例１と同様の処理を行なつた結果、ガラ
ス管中空球を得た。合成条件及び得られたものの
性質の詳細について表１に記した。

【表】

【表】 実施例 ７ 反応液中の成分として水酸化アルミニウムを、
Al₂O₃換算で0.5％加えた以外は実施例３と同様の
反応液組成で、実施例３と同様の条件下で合成し
た結果得られたガラス中空球は、平均粒径29μ、
比重0.30で、静水圧250Kg／cm²における破壊率は
10％であつた。 実施例 ８ 反応液中の成分として、水酸化アルミニウムを
Al₂O₃換算で0.5％、水酸化カルシウムをCaO換算
で0.2％加えた以外は実施例３と同様の反応液組
成で、実施例３と同様の条件下で合成した結果得
られたガラス中空球は、平均粒径25μ、比重0.33
で静水圧250Kg／cm²における破壊率は８％であつ
た。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 界面活性剤を含む液状媒体中において、珪酸
   塩と圧縮強度増加剤とを撹拌して前記珪酸塩と増
   加剤を含有した微粒子状液滴を形成せしめ、次い
   で該液滴を発泡可能な状態にゲル化後、該ゲル微
   小球を高温下に発泡させ、ガラス化せしめること
   を特徴とする珪酸塩中空球の製造方法。 ２ 界面活性剤は、ポリエチレングリコール脂肪
   酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフエニ
   ルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
   ル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチ
   レンソルビタン脂肪酸モノエステルである請求の
   範囲１の方法。 ３ 液状媒体は、トルエン、灯油、ベンゼン、キ
   シレン、トリクロルエチレン、パークロルエチレ
   ンである請求の範囲１の方法。 ４ 珪酸塩は、水ガラス、珪酸ソーダ、シリカゾ
   ルである請求の範囲１の方法。 ５ 圧縮強度増加剤は、硼酸アンモニウム、硼酸
   ナトリウム、硼酸、水酸化アルミニウムである請
   求の範囲１の方法。 ６ ゲル化剤及び発泡剤は、炭酸ガス、亜硫酸ガ
   スである請求の範囲１の方法。