JPH0234884B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルミナバルーンの製造方法に関す
る。

〔従来の技術〕

断熱性耐火材、不燃性充填材、濾過材、触媒担
体、漁業用浮き等の用途を有するアルミナバルー
ンは、原料であるアルミナを電気炉で溶融したの
ち電気炉より流出させ、その流出溶融液（溶湯）
に向つて高圧ガスを吹き付け、液を中空状小球と
して飛散させる、いわゆる溶融吹付法により通常
製造されている（化学技術誌MOL昭和56年６月
号第26頁参照）。この溶融吹付法は、99％以上の
アルミナからなる高純度アルミナバルーンが得ら
れるという利点を有するが、他方(イ)原料の溶融、
溶融液への高圧ガスの吹き付けなどに多大なエネ
ルギーを要する、(ロ)溶融アルミナの粘度、表面張
力および高圧空気の風圧などの条件が、得られる
アルミナバルーンの特性に大きな影響を与え、こ
れらの条件の最適化が容易でない、(ハ)篩で粗大粒
と微粉を取り除く工程、取扱中に混入した鉄粉
や、バルーンに付着した鉄を除くため強力な電磁
石除鉄装置を通し除鉄する工程、半球状、片状な
どの破球を選球機により一定比率以下に取除く工
程が必要であり操作が煩雑であるなどの欠点を有
する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明が解決しようとする課題は、前記した従
来技術の欠点を改良し、製造操作面および製品の
品質面において利点を有するアルミナバルーンの
製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のアルミナバルーンの製造方法は、有機
バインダー及びアルミニウム系無機バインダーを
アルミナ及び／又は水酸化アルミニウムに加えた
後、得られた混合物を可燃性の核の回りに被覆
し、次いで可燃性の核が燃焼し得る温度に加熱し
て可燃性の核を燃焼させた後、アルミナが燃結し
得る温度に加熱してアルミナを焼結させることを
特徴とする。

本発明の方法において原料物質として用いられ
るものはアルミナである。このアルミナとしては
バイヤー法で得た水酸化アルミニウム例えば1250
℃の温度で焼成して得られるものが好ましく用い
られる。後述するように可燃性の核の燃焼後、ア
ルミナの焼結前における薄いアルミナ皮膜は崩壊
しやすいので、この崩壊を可及的に防止するため
に、原料アルミナの粒径は小さいもの程好まし
い。望ましい粒径は50μ以下、特に望ましい粒径
は20μ以下である。水酸化アルミニウムは本発明
の方法において採用される加熱条件（可燃性の核
の燃焼条件およびアルミナの焼結条件）下でアル
ミナに転化されるので、前記アルミナとともにま
たは前記アルミナの代りに水酸化アルミニウムを
用いることもできる。

本発明においては、アルミナ及び／又は水酸化
アルミニウムに添加混合されるバインダーとして
は、有機バインダーとアルミニウム系無機バイン
ダーの両者を同時に使用する必要がある。その理
由は、有機バインダーは加熱処理前の造粒物の機
械的強度を高め、加熱処理前において造粒物が衝
撃などにより欠損、破壊するのを防止する働きを
するものであり、またアルミニウム系無機バイン
ダーは、加熱処理により可燃性の核が燃焼除去さ
れた後、アルミナが焼結される前の温度（通常
300〜1000℃）においてアルミナの薄い皮膜が崩
壊するのを防止する働きをするものであり、これ
らのうちの１つの存在しない場合には、下記のよ
うな欠点が生ずるからである。

(i) 有機バインダーのみの使用では、前述の如く
加熱処理前の造粒物の機械的強度は維持される
が、有機バインダーは可燃性の核の燃焼と同時
に燃焼してしまうので、可燃性の核の燃焼後、
アルミナ焼結前の薄いアルミナ皮膜の崩壊を防
止できない。

(ii) アルミニウム系無機バインダーは有機バイン
ダーと比べ接着性に劣るので、アルミニウム系
無機バインダーのみの使用では加熱処理前の造
粒物の機械的強度を、有機バインダーのみの使
用の場合と比べて高めることができないから、
加熱前において造粒物の欠損、破壊が生じやす
い。

すなわち本発明における有機バインダーとアル
ミニウム系無機バインダーとの併用は、それぞれ
を単独で使用した場合の欠点を巧みに解消するも
のである。

有機バインダーとしてはポリビニルアルコール
（PVA）、カルボキシメチルセルロース（CMC）、
デキストリン、アラビアゴム、アルギン酸塩（特
にナトリウム塩）、リグニンスルホン酸塩（特に
ナトリウム塩）、ニカワ、ゼラチンなどが挙げら
れる。これらの有機バインダーの２種以上を併用
してもよい。

アルミニウム系無機バインダーとしてはオキシ
塩化アルミニウム、リン酸アルミニウム、アルミ
ニウムホルムアセテート、アルミナゾル、硫酸ア
ルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、アルミニウ
ムヒドロキシクロライドなどを用いるのが好まし
い。アルミニウム系無機バインダーを用いる本発
明によれば、これらアルミニウム系無機バインダ
ーは本発明の方法におけるアルミナ焼結条件下で
分解しアルミナに転化されるので、得られたアル
ミナバルーンに不純物が混入するのが防止され、
高純度（例えばアルミナ99％以上）のアルミナバ
ルーンが得られるという利点がある。これらのア
ルミニウム系無機バインダーの２種以上を併用し
てもよい。

有機バインダー及びアルミニウム系無機バイン
ダーとアルミナ及び／又は水酸化アルミニウムと
の可燃性の核の回りへの被覆は、両バインダーと
原料（アルミナ及び／又は水酸化アルミニウム）
とを含む水性スラリー又は有機溶媒スラリーをス
プレーする方法や両バインダーを含む水溶液又は
有機溶媒溶液をスプレーしながら原料粉末をまぶ
す方法により行なわれる。また両バインダーと原
料とを乾式混合し、得られた混合物を別途水をス
プレーしながら可燃性の核の回りにまぶしても良
い。

コーテング装置としては、流動層コーテイング
装置、パンコーター、遠心流動型造粒機（CFコ
ーター）、撹拌混合型造粒機などが、所望するア
ルミナバルーンの大きさやコーテンング方法の程
度に応じて選択される。

可燃性の核としては球状又は塊状のものが好ま
しく、その例として、石炭をハンマーミルがごと
き粉砕機で粉砕した塊状物；市販の活性炭粒；使
用済みの活性炭粒；アワ、ヒエなどの穀物の粒状
物；石炭粉、粉状活性炭、使用済み粉状活性炭、
でん粉、はつたい粉などを適当なバインダーの存
在下で造粒機で造粒したもの；発泡性プラスチツ
クなどが挙げられる。可燃性の核の造粒は撹拌混
合型造粒機、パン型転動造粒機、押し出し型造粒
機、球形整粒機などを用い、必要に応じて水やポ
リビニルアルコール、ニカワなどのバインダーを
使用することができる。

本発明によれば可燃性の核に、有機バインダー
及びアルミニウム系無機バインダーと原料（アル
ミナ及び／又は水酸化アルミニウム）とを被覆し
て得た粒状物を先ず可燃性の核が燃焼する温度に
加熱して可燃性の核を燃焼除去する。可燃性の核
の燃焼温度は可燃性の核の種類により変動する
が、通常は、200〜700℃である。

可燃性の核を燃焼した後、得られたアルミナ中
空体を更に温度を上昇させてアルミナの焼結温度
（通常1300〜1800℃）でアルミナを焼結させて最
終製品であるアルミナバルーンを得る。

前述の如く可燃性の核が燃焼除去された後得ら
れた中空体のアルミナ皮膜は薄く、アルミナが焼
結する前の300〜1000℃の温度範囲において非常
に脆く崩壊しやすいものであるが、本発明によれ
ば前記のアルミナ皮膜にアルミニウム系無機バイ
ンダーが含まれているので、前記温度範囲におけ
るアルミナ被膜の欠損、崩壊が防止される。

前記の可燃性の核の燃焼およびアルミナの焼結
は通常のトンネルキルン、ロータリーキルン、シ
ヤトルキルンなどの装置を用いて行なわれる。可
燃性の核の燃焼とアルミナの焼結とを同一の装置
で行なつても良く、異なる装置で行なつても良
い。

本発明の方法により得られるアルミナバルーン
の径は可燃性の核の大きさを変えることにより任
意に調整し得るが、通常は0.05〜数10m／ｍであ
る。またアルミナバルーンの嵩比重はアルミナ皮
膜の厚さをコントロールすることにより制御する
ことができる。

〔実施例〕

以下実施例を挙げて本発明を更に説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

実施例 １ バイヤー法で得た水酸化アルミニウムを1250℃
で焼成したアルミナに１重量％（アルミナを基準
とする。以下同様）のポリビニルアルコールと５
重量％のポリ塩化アルミニウムと40重量％の水を
添加し、ナイロンライニングしたボールミルで48
時間湿式粉砕したスラリーをスプレーしながら
0.5m／mφの活性炭粒にパンコーターを用いてコ
ーテイングした。

このコーテイング粒をトンネルキルンで500℃、
４時間加熱し、活性炭粒を焼失させた。

これをさらにロータリーキルンで1700℃に加熱
し0.5m／mφの均一な大きさのアルミナバルーン
を得た。

中間焼成さらに高温焼成において歩留り95％で
高純度（アルミナ95％以上）のアルミナバルーン
を得た。

比較例 １ ポリ塩化アルミニウムを添加しなかつた以外は
同一の材料を用いて実施例１を繰り返した。500
℃で中間焼成したものは非常に脆く、次いでロー
タリーキルンで焼成した時、良好なアルミナバル
ーンが得られたが歩留りはわずか５％であつた。

実施例 ２ 実施例１で用いたアルミナに２重量％のアルギ
ン酸ナトリウム粉末と５重量％の硫酸アルミニウ
ムを添加しこれをボールミルで48時間粉砕した。

マルメライザーに熱風機をつけた装置を用いて
この混合粉砕品を水をスプレーしながら5m／mφ
ポリスチレンビーズにコーテイングした。このコ
ーテイング粒を実施例１と同様の方法で焼成し
た。

その結果、歩留り90％で3m／mφの均一な大き
さの高純度アルミナバルーンを得た。

比較例 ２ 硫酸アルミニウムを添加しなかつた以外は同一
の材料を用いて実施例２を繰り返した。500℃で
中間焼成したものは非常に脆く、次いでロータリ
ーキルンで焼成した時全てが崩壊し良好なアルミ
ナバルーンは得られなかつた。

実施例 ３ 実施例１で用いたアルミナをボールミルで48時
間粉砕して得た0.5μのアルミナ微粉末に1.0重量
％のアラビアゴムと5.0重量％のオキシ塩化アル
ミニウムを添加、混合した。マルメライザーに熱
風機を付帯させた装置を用いて水をスプレーしな
がら混合物を2m／mφのアワ（穀物粒状物）にコ
ーテイングした。このコーテイング粒を実施例１
と同様の方法で焼成した。

その結果、歩留り90％で1m／mφの高純度アル
ミナバルーンを得た。

実施例 ４ 実施例３で用いたアルミナ微粉末に1.0重量％
のデキストリンと5.0重量％のアルミニウムホル
ムアセテートを添加、混合し実施例３と同様の方
法で4m／ｍ中の使用済み球状活性炭にコーテイ
ングした。

このコーテイング粒を実施例１と同様の方法で
焼成した。その結果歩留り90％で3m／ｍ中の均
一な大きさの高純度アルミナバルーンを得た。

〔発明の効果〕

本発明によれば有機バインダーとアルミニウム
系無機バインダーとが併用されているので、可燃
性の核の回りに被覆されたアルミナ及び／又は水
酸化アルミニウムの皮膜が加熱処理前に欠損、破
壊することがなく、また可燃性の核の燃焼後、ア
ルミナ皮膜の焼結前においてアルミナ皮膜が崩壊
することがない。従つて高断熱性、高強度などの
種々の特性を有する均一なアルミナバルーンを高
い回収率（歩留り）で得ることができる。また無
機バインダーとして用いられたアルミニウム系バ
インダーは本発明の加熱条件下にアルミナに転化
されるので得られるアルミナバルーンが高純度で
あるという利点を有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機バインダー及びアルミニウム系無機バイ
   ンダーをアルミナ及び／又は水酸化アルミニウム
   に加えた後、得られた混合物を可燃性の核の回り
   に被覆し、次いで可燃性の核が燃焼し得る温度に
   加熱して可燃性の核を燃焼させた後、アルミナが
   焼結し得る温度に加熱してアルミナを焼結させる
   ことを特徴とするアルミナバルーンの製造方法。 ２ アルミナ及び水酸化アルミニウムの粒径が
   50μ以下である特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ３ 前記の粒径が20μ以下である特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ４ 可燃性の核が燃焼し得る温度が200〜700℃で
   ある特許請求の範囲第１項記載の方法。 ５ アルミナが焼結し得る温度が1300〜1800℃で
   ある特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 有機バインダーがポリビニルアルコール
   （PVA）、カルボキシメチルセルロース（CMC）、
   デキストリン、アラビアゴム、アルギン酸塩、リ
   グニンスルホン酸塩、ニカワ及びゼラチンからな
   る群から選択される特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ７ アルミニウム系無機バインダーがオキシ塩化
   アルミニウム、リン酸アルミニウム、アルミニウ
   ムホルムアセテート、アルミナゾル、硫酸アルミ
   ニウム、ポリ塩化アルミニウム及びアルミニウム
   ヒドロキシクロライドからなる群から選択される
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ８ 可燃性の核が、石炭を粉砕した塊状物；市販
   の活性炭粒；使用済みの活性炭粒；穀物の粒状
   物；石炭粉、粉状活性炭、使用済み粉状活性炭、
   でん粉、又ははつたい粉をバインダーの存在下で
   造粒したもの；及び発泡性プラスチツクからなる
   群から選択される特許請求の範囲第１項記載の方
   法。 ９ 有機バインダー及びアルミニウム系無機バイ
   ンダーとアルミナ及び／又は水酸化アルミニウム
   とを含む混合物を水性スラリー又は有機溶媒スラ
   リーとして可燃性の核の回りに被覆する特許請求
   の範囲第１項記載の方法。