JPH0577616B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、重合体組成物の改質剤、増強剤、充
填剤、増量剤及び乳白剤として有用な、ガラス状
外面を有する軽量体を製造する方法に関する。本
発明はまた、軽量体自体及びこれらの軽量体が混
入されたプラスチツク複合体に関する。 〔従来技術〕 従来、ある種のプラスチツクに充填剤として中
実なガラス粒子を混入することが行われていた。
しかしながら、これには欠点がある。すなわちこ
のような中実なガラスをいれた構造体は代表的に
は2.3〜2.6ｇ／c.c.の密度になり、この密度は多く
の用途、例えば、できるだけ軽量であるのが望ま
しい用途には密度が高すぎて好ましくない。ま
た、プラスチツクの充填剤として中実なガラス粒
子を使用すると、これらのプラスチツクを魅力の
ない灰色がかつたきたない色にする。 充填剤として中実なガラス粒子を使用する代り
に、低密度のガラス状粒子を充填剤として使用す
る技術が提案された。このような軽量粒子を提供
するのに一般に行なわれた試みは、マイクロバル
ーンとして一般に知られている中空ガラス球を製
造することである。通常のマイクロバルーン製造
技術は、ガラス粒子と発泡剤と言われている物質
とを利用することにある。その目的は粒子を加熱
して溶融ガラスにして、次に発泡剤を解放するこ
とによつてこの溶融ガラスを発泡させて、中空の
内部を有するガラス粒子にする（できれば大気圧
より高い圧力でガスを封入する）ことにある。そ
のような技術の具体化に関する特許の例としては
ベツク（Beck）等の米国特許第3365315号（特許
日1968年１月23日）及びタウピン（Taupin）等
の米国特許第4234330号（特許日1980年11月18日）
がある。代案として、ガラス形成材と発泡剤（又
は反応に際し発泡剤を生じる物質）とを一緒に
し、次いでガラス形成と発泡剤の放出を同時に行
ない、ガラス形成後に溶融ガラスを発泡させる方
法が提案された。この後者の技術の具体化に関す
る特許の例としてはビーチ（Veatch）等の米国
特許第2797201号（特許日1957年６月25日）、ビー
チ等の米国特許第2978339号（特許日1961年４月
４日）、ビーチ等の米国特許第2978340号（特許日
1961年４月４日）、ビーチ等の米国特許第3030215
号（特許日1962年４月17日）、ビーチ等の米国特
許第3129086号（特許日1964年４月14日）、デボス
（DeVos）の米国特許第4059423号（特許日1977
年11月22日）及びデボスの米国特許第4063916号
（特許日1977年12月20日）がある。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来のマイクロバルーン技術は
重大な欠点を有している。すなわち、熱硬化性プ
ラスチツク又は熱可塑性プラスチツクに混入する
マイクロバルーンを、商業的に有用するのに十分
高くかつ十分均一（粒子間で）な密度で得ること
が困難で実用的でない。これは発泡剤の作用を制
御する際に生じる困難さが非常に大きいことの結
果である。さらに具体的には、この問題は、発泡
剤が拡散によつて通過するほど粒子の壁が薄くな
るまで、発泡剤が溶融ガラス粒子内で膨張する性
質を有することから生じる。このことが粒子を通
常0.1〜0.7ｇ／c.c.の範囲の密度にする。1.0ｇ／c.c.
までの密度が従来の技術を用いて達成されたのは
明らかであるが、このような密度を高い再現性で
得ることができるかどうかは明らかでない。いず
れにしても、そのような大きさの密度を達成する
のに伴なう困難さが不利益に製造コストを増大す
るのは当然である。従来のマイクロバルーンを使
用するのが不適当である挙動の例として、次のこ
とが上げられる。(a)従来のマイクロバルーンの密
度が、注型用熱硬化性プラスチツクを製造するた
めに使用する反応混合液の典型的な密度より小さ
いので、マイクロバルーンは混合液中で分離、浮
遊する傾向にあり、最終的な注型製品中で充填剤
粒子が均一に分散するのを防げる；及び(b)従来の
マイクロバルーンの薄い壁構造がそれらを比較的
低い強度にし、押出装置、射出成形装置及び配合
装置中で加えられる高圧力及び剪断力にさらされ
る熱可塑性プラスチツクに混入された場合、それ
らが崩壊、即ち圧潰又は破損される結果となる。 従来のマイクロバルーンのさらに他の欠点は、
そのような技術を実施する必須条件として、それ
らの化学組成が狭い範囲に限定されることであ
る。その結果、マイクロバルーンを製造するため
に課せられる組成上の拘束のために、従来のマイ
クロバルーンが混入されてプラスチツクに害を与
えている物質をも使用せねばならない場合がしば
しば生じる。 本発明の目的は、低コストでガラス状外面を有
する軽量体及びそれらを製造する単純な直接法を
提供することである。 本発明の第二の目的は、添加剤としてプラスチ
ツク材料に混入された場合、加工性及び特性を明
らかに高めるが、プラスチツク材料の重量をほん
のわずかしか増大させない、ガラス状外面を有す
る軽量体及びそれらを製造する方法を提供するこ
とである。 本発明の他の目的は、ガラス状外面を有し、か
つ比較的高い強度及び耐圧潰又は破壊性を示す軽
量体並びにそれらを製造する方法を提供すること
である。 本発明のさらに他の目的は、注型用熱硬化性プ
ラスチツクを形成する反応混合液の密度または熱
可塑性プラスチツクの密度に等しい密度を有する
ガラス状外面をもつた軽量体及びそれらを製造す
る方法を提供することである。 本発明のさらに他の目的は、本発明を実施する
際に組成上の拘束がないので、広範なプラスチツ
ク類と化学的に混和可能に配合することができ
る、ガラス状外面を有する軽量体を提供し、並び
にそれらを製造する方法を提供することである。 本発明のなおさらに他の目的は、上述の軽量体
を含有するプラスチツク複合体及びそれらを製造
する方法を提供することである。 これらの目的かつ本発明によつてかなえられ
る。 本発明の一態様において、本発明は、ガラス形
成材から成る多孔質コア及びこれと一体になつた
ガラス状材料の周囲シエルとから成る軽量体に関
する。 本発明の他の態様において、本発明は、ガラス
形成材のブレンドを調製し；前記ガラス形成材ブ
レンドを多孔質固体に転化し；次いで、前記ガラ
ス形成材ブレンドの多孔質固体を加熱してその外
側にガラス状シエルを形成する各工程から成る、
プラスチツクに混入するための添加剤として有用
な軽量体を製造する方法に関する。 本発明のさらに他の態様において、本発明は、
ガラス形成材から成る多孔質コア及びそれと一体
になつたガラス状材料の溶融周囲シエルとを有す
る複数の軽量体と前記複数の軽量体が混入されて
いる熱硬化性プラスチツク又は熱可塑性プラスチ
ツクのマトリツクスとから成る複合体に関する。 本発明に従うガラス状外面を有する軽量体は、
とりわけ高性能プラスチツク用添加剤として有用
である。本発明の軽量体は、これが比較的高い強
度及び軽量体が混入されるプラスチツク材料、特
に注型用熱硬化性プラスチツク及び熱可塑性プラ
スチツクと混和可能であるように制御及び再現可
能な密度を有すると言う利点がある。しかも、本
発明は、従来から使用されている中実なガラス粒
子より非常に軽い軽量体を提供するので、プラス
チツクのような材料中へ混入する際に、それを混
入する材料よりほんのわずかしか密度が高くない
（時には同等又は低くさえある）ために非常に有
利である。従つて、本発明を実施するにあたつ
て、充填剤として中実なガラス粒子を使用する際
に通常生じるかなりな「重量不利益」を避けられ
るが、それでもなお本発明の軽量体はそれを押
出、射出成形及び同様な用途に有用にする比較的
高い強度特性を保持している。さらに、本発明
は、実施するにあたり、軽量体の化学組成を選択
する融通性を備えている。これで、本発明を実施
する際に、軽量体の成分を軽量体が混入されてい
る材料（例えば、プラスチツク）と（もつぱら材
料をれ劣化する成分を一種類以上含有する軽量体
と複合させることによつて生じる材料特性の劣化
を避け又は最少にするために）調和させることが
できる。さらに、本発明を実施すると、本発明の
軽量体が混入されるプラスチツク材料、特に熱硬
化性プラスチツク材料を魅力的でかつ再現性のあ
る白色にすることになる。これは忠実なガラス粒
子及び従来のマイクロバルーンを混入する際に生
じる、魅力がなくかつあまり再現性のない灰色が
かつたきたない色と対照的である。 さらに他の目的、特徴及び利点を包含する本発
明が次の詳細な説明からより十分に理解される。 本発明の主たる特徴は従来の発泡剤を混入する
ことなしにガラス形成材を加工することである。
これは次の通りに達成される。 〔課題を解決する手段〕 本発明に従つて軽量体を製造するためには、適
当にケイ素源、好ましくはシリカ（特に微細純シ
リカ）並びにガラスを製造する際に通常使用され
る他の適当な融剤のブレンドを調製するのが都合
よい。代表的には、このブレンドの調製はライム
（水酸化カルシウム）の水性スラリー及びシリカ
と他の適当な融剤、例えばケイ酸ナトリウムとの
第二の水性スラリーとを使用することによつて達
成される。実際には、水を処理過程で蒸発その他
の手段で除去するのが望ましいことがよくあるの
で、スラリー形成に際し、水は通常少なめで用い
られる。次に、各スラリーは一緒にされ、以下に
述べる次処理のためにガラス形成材のブレンド
（この場合、水性）が調製される。 以下にさらに詳細に説明するように、ガラス形
成材は最終製品のガラス状外面シエルが所望の組
成になる量で使用される。本明細書の教示を理解
した当業者は、過度に実験することなく、ブレン
ド（例えば上記スラリー及び水性ブレンド）に配
合する適量のガラス形成材を選択することができ
るはずである。これに関連して、本発明はソーダ
石灰ガラス組成の利用に限定されずに、他の広範
な通常のガラス組成、例えばアルミノケイ酸ガラ
ス組成及びホウケイ酸ガラス組成を包含すること
に留意することが重要である。従つて、利用され
るガラス形成材は、所望のガラス組成を形成する
ように選択される。 ガラス形成材ブレンドが調製されると、次処理
の原料として用いるべく、多孔質固体への転化が
行なわれる。 一例として、シリカとケイ酸ナトリウムとの水
性スラリーがライム（水酸化カルシウム）の水性
スラリーと一緒にされる場合、反応が生じて前記
ガラス形成材を含有するゲル、代表的には多孔質
固体が生成される。とりわけ、ゲル、即ち固形物
は乾燥前でさえ容易に取扱えるので、これは処理
を容易にする有利な実施態様である。 本発明の上記及び他の実施態様において、典型
的には、ガラス形成材のブレンド（例えば、ゲル
即ち固体状）は乾燥され、次いで適当な大きさの
装入原料粒子に粉砕される。これは所望のガラス
形成材ブレンドをベーキング、圧潰及び選択又は
その代りにペレツト化によつて行なわれるのが有
利である。しかしながら、当業者が考えられる適
当な他の乾燥及び粉砕手段が使用できることが容
易に察知されよう。 他の実施態様において、次処理に適当な装入原
料がガラス形成材と液体キヤリヤーとから調製さ
れたブレンド（例えば、ガラス形成材の水性スラ
リーを一緒に混合して調製された水性ブレンド）
から、このブレンドを噴霧乾燥してその中の水分
を蒸発させることによつて製造することができ
る。特に上記混合された水性スラリーを包含する
実施態様において、噴霧乾燥操作を妨げないため
に、混合されたガラス形成材が上記したようにゲ
ルを形成する反応を防止することが有利である。
これは上記ブレンドされたガラス形成中の少量の
水酸化ナトリウム（又は本発明の軽量体の選択さ
れた組成物と混和しない同様な物質）と対応する
少量のケイ酸ナトリウム（又は適当な炭酸ナトリ
ウムもしくは他の融剤）とを組合わせることによ
つてなされるのが都合がよい。 利用されるシリカは最大粒径が10ミクロン以
下、例えば約６ミクロンのものが有利である。し
かしながら、粒径は最終製品に所望の結果を得る
ために本発明の目的に矛盾しないで変えることが
できる。一般に、このシリカは市場から入手する
ことができ、本発明を実施する際の要求を満足さ
せるものである。海成堆積物であるシリカが適し
ており、特にイリノイ州の大鉱床から市場に出さ
れる種類の微細純シリカが適している。しかしな
がら、他のシリカ源も使用することができる。パ
ーライト、ケイソウ土及びフライアツシユも適し
たケイ素源の例である。本発明に使用するシリカ
源の適性を決定する一般的な基準は、粒径の細か
さ、シリカ（又はシリカとアルミナとの化合物）
の含有量、及び最終製品を黒くする傾向にある着
色剤の有無である。 本発明の範囲内のさらに他の処理法において、
選択された量の半分だけのライムが別のスラリー
の成分と反応させるライムスラリーに実際に利用
される。混入すべき全ライムの半分だけを使用し
て、装入原料（即ち、乾燥、選別されたガラス形
成材ブレンド）が通常の方法、例えば、上記した
ようにベーキング、圧潰及び選択又はペレツト化
によつて製造される。装入原料粒子の選別の後、
残りのライムが装入原料粒子の表面上に均一に分
散するように装入原料に混入される。察知される
ように、これが装入原料表面の溶融を幾分か促進
し、装入原料粒子の外側のガラス形成材のより早
い初期融解、粒子のより良好な球状化、より良好
なガラス形成及び装入原料粒子の内部に捕えられ
た空気のより完全な封入（以下により詳細に説明
する多孔質又はハニカムコア構造）を容易にす
る。 上記のように処理することによつて、固形化し
た多孔質（又はハニカム）構造を有するガラス形
成材ブレンドの乾燥原料粒子が得られるガラス状
外面を有する最終製品である軽量体がその製造原
料であるガラス形成材ブレンド粒子とほぼ同じ大
きさ、ある場合には、わずかに小さい大きさであ
れば、装入原料粒径は所望の最終製品の粒径に基
づいて当業者によつて容易に決定される。最終製
品の粒径は以下により詳細に説明する。 本発明の最終製品の軽量体は、原料粒子をその
外側のガラス形成材を溶融して連続シエルを形成
するのに十分な量の熱にさらすことによつて形成
される。この処理の間に、原料粒子の外側の材料
はガラス状に変化する。原料粒子に付与される熱
エネルギーの量によつて、各粒子のコアはガラス
状の外面シエル内に閉じ込められたガラス形成材
の多孔質もしくはハニカム構造の形で残つている
か、又はその代りに、完全に焼成されて溶融ガラ
スに転化しているかのいずれかである。後者の場
合、溶融されたガラスコア材料は軽量体粒子の内
部を中空にしたままガラス状外面シエルに付着す
るようになる。これによつてマイクロバルーンが
生じる。しかしながら、このマイクロバルーン
は、発泡剤を使用することによつて溶融ガラスを
膨脹させる従来の方法で製造したわけではないの
で、このマイクロバルーンの壁は、密度に関係す
る混和性及び耐高圧圧潰性、耐破壊性等に関する
本発明の利点を与えるほどに十分かつ再現性のあ
る厚さである。とにかく、所望の結果を得るため
にガラス形成材に付与される熱エネルギーの量
（即ち、ガラス形成材が適切に処理される加熱の
程度及び時間）は、過度に実験することなく本明
細書の教示を理解した当業者によつて確かめられ
る。 原料は、少なくとも外側のガラス形成材を焼成
するために、又は所望によつてはより強烈に焼成
するために便利でかつ適したいかなる方法でも加
熱することができる。特に有効な加熱法におい
て、原料粒子は上部冷却域と下部加熱域とを有す
る加熱帯域に導入される。この加熱は加熱帯域の
下部領域の短く熱い炎及びその上部領域の長く冷
たい炎を供給するバーナー組立体を使用すること
によつて通常行なわれる。典型的には、原料粒子
はその上部端で加熱帯域に導入される。この方法
を利用することによつて本発明を実施すると、炎
にさらされている間に原料粒子の大きさを統一す
ることができる。さらに具体的には、大きな原料
粒子はあまり上昇しそうにない（逆に言えば、よ
り早く下降しがちである）ので、大きな原料粒子
は、加熱帯域の下部加熱域にそれらが滞留するこ
とによつて上部冷却域に一般に滞留する軽い（小
さい）原料粒子が受けるより大量の炎照射を受け
る。このことが、大きな、重い原料粒子が十分な
炎照射を確実に受けるようにするが、これに返
し、小さな、軽い装入原料粒子は、それらが釣合
的にあまり強烈でなく、かつあまり長い時間は炎
照射を受けない上部冷却域に向う。 別の装置において、装入原料粒子は加熱帯域の
底部で導入される。この装置において、熱は加熱
帯域の底部に設けられた炎によつて供給される。
上に説明した実施態様と同じように、この実施態
様は適切なバーナー要素を適所（この場合は、加
熱帯域の下端部）に設けることによつて行なわれ
る。次いで、原料粒子は、それらが所望の焼成を
行なうのに必要な程度に適切に加熱される加熱帯
域を通つて上方に移送される。大きな原料粒子は
加熱帯域を通つてゆつくり上昇し、小さな粒子が
受けるより長い時間より強烈に加熱される。上述
の方法によつて、炎照射量（加熱時間及び加熱程
度）は原料粒子に相応して変えられ、各粒子が確
実に適切な量の熱を受けることができるようにな
る。 本発明を実施するにあたつて、本明細書の教示
を考慮して、当業者によつて考えられる適切ない
かなる技術を用いても加熱帯域に原料粒子を導入
することができるが、粒子は、加熱帯域に送られ
る供給空気流中に入れることによつて加熱帯域に
噴射されるのが有利である。ある実施態様におい
て、可燃性ガス、例えば、メタンが供給空気流と
混合され、加熱帯域に熱を供給するバーナーの炎
中に供給空気が冷えた「ホール」（hole）を発生
させないようにする。加熱帯域に原料粒子を噴射
するために特に有利な実施態様は、加熱手段（例
えば、バーナー組立体）と共同して、原料粒子が
それによつて加熱帯域中を吹上げられ又は吹下げ
られる（例えば、バーナー組立体から火炎中に吹
下げられる）ように、加熱手段に対してある角度
をもつて噴射口を設けることである。この噴射口
は、原料粒子の噴射角が所望によつて変えられる
ように調節可能であるのが好ましい。 選択された程度に焼成した後、即ち、原料粒子
の外側のガラス形成材が溶融してガラス状シエル
になつた後、又は所望によつてさらに焼成した
後、原料粒子は当業界の適切な手段よつて加熱帯
から回収される。これらの粒子はバツグハウス装
置又はサイクロンセパレーターに送られるが、あ
る実施態様において、回収は粒子を適切な受け器
又はホツパー中に落下させることによつて簡単に
行なえる。粒子は加熱帯域から回収されるとす
ぐ、空冷が始まる。粒子は（以下に説明するよう
に）かなり小さいので、それらの冷却速度は非常
に速い。従つて、加熱帯域と回収帯域との間での
空冷で通常は十分である。しかしながら、所望に
よつては、追加の冷却手段、例えば、焼成された
粒子を冷却空気と接触させる方法が利用できる。 上記したように、上記説明に従つて処理するこ
とによつて得られた最終製品の軽量体は、マイク
ロバルーン（中空ガラス粒子）と一般に言われて
いる形状であるか、又はガラス状の外面シエルが
ガラス形成材から成る多孔質コアを収容した形状
かのどちらかである。後者の形状の軽量体は、外
側の材料が周囲シエルを形成するようにガラス状
に転化、溶融される程度までしか焼成されない結
果である。このような軽量体は第１図及び第２図
示されている。軽量体１０は第１図に示すように
代表的には球状であり、ガラス状の外面シエル１
２を有している。第２図から明らかなように、シ
エル１２内に、シエルと一体になり、かつこの場
合はケイ酸ナトリウム１８の結晶によつて互いに
結合されているシリカ粒子１６から成るコア材１
４がある。空気が捕えられている通路２０を有し
ているので、コア材１４は多孔性である。これに
よつて、コアがハニカムの外観になる。図面は概
略図であるので、その各成分はそれらの実際の相
対サイズ及び形状に対応するようには厳密に配
置、作図されておらず、むしろある部分は明確に
するために誇張されていることに注意すべきであ
る。さらに、ガラス状シエルの表面にあると思わ
れるくぼみ（特にシリカコアと接する内面）及び
断面で示される平面の背後にある多孔質コア部は
明瞭簡潔にするために示さなかつた。 先に述べたように、コアが、その材料が原料状
態の場合に示す多孔質又はハニカム構造を保持し
てガラス形成材ブレンドとして残つているのは、
原料粒子が受ける加熱量を制限するためである。
同様に本明細書から明らかなように、この多孔質
コア／ガラス状外面シエル構造は所望のように再
現性のある均一な粒子密度及び／又は押出、射出
成形等の間に受けるような高圧に対する高度の耐
圧潰性、耐破壊性等を与えるので非常に有用であ
る。 上記のようにして製造された軽量体が球形（代
表的には、球形形成は加熱時間及び／又は程度を
増すことによつて促進される）であるのが有利で
あるが、ある実施態様においては、それらは他の
形状、例えば、長球等、又は規則な形の場合さえ
ある。軽量体の密度は目的の用途に応じて所望の
範囲で広範に変えることができるが、1.0〜1.8
ｇ／c.c.であるのが好ましい。上に説明したよう
に、最終製品である軽量体の大きさは、それらの
製造に利用される装入原料粒子の大きさによつて
主に決定される。本発明の多くの実施態様におい
て、最終製品軽量体の大きさは最大45〜150ミク
ロンである。これより大きい軽量体はある実施態
様において用途があるが、十分に考慮した場合し
か使用されないような流れ及び充填特性に関して
劣つた物性をしばしば付与する。45ミクロンより
小さい軽量体も本発明のある実施態様には有利で
あるが、その密度の利点（即ち、かなりな「重量
不利益」の排除）が、固体材料（特にガラス状外
面シエル体において）対その中に含まれるガス量
比が増加するので、小さい粒径では幾分減少する
可能性がある。 以上の説明から明らかなように、最終製品の軽
量体の特に有利な使用法はプラスチツク、例え
ば、熱硬化性プラスチツク及び熱可塑性プラスチ
ツクに対する添加剤としてである。これに関連し
て、「熱硬化性プラスチツク」と言う用語は、二
種以上の液体を反応させ、その後反応混合液を注
型して固体生成物にすることによつて製造される
ものについて言う。熱硬化性プラスチツクの例と
してはエポキシ樹脂、ポリエステル、及びポリウ
レタンがある。これらのプラスチツクは硬化、即
ち、熱によつて硬化され、一度硬化されると軟化
しない。さらに、本明細書で用いている「熱可塑
性プラスチツク」と言う用語は、熱によつて軟
化、成形可能にされるプラスチツクについて言
う。これらのプラスチツクは押出又は射出成形に
よつて有用な形状に通常形成される。熱可塑性プ
ラスチツクは一般に二つのグループ、即ち、低規
格用途に使用される汎用プラスチツク及びより高
度に規格されたエンジニアリングプラスチツクに
分けられる。汎用プラスチツクの例としてはポリ
エチレン、ポリプロピレン、ビニル樹脂及びスチ
レン樹脂がある。エンジニアリングプラスチツク
の例としては、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ナイロン、アセター
ル樹脂、及びアクリル樹脂がある（強化した場
合、ポリエチレンも時にはエンジニアリングプラ
スチツクと考えられる）。 注型、硬化されて熱硬化性プラスチツク製品に
形成される反応混合液の密度に本発明の軽量体の
密度を合わせることができるので、熱硬化性プラ
スチツクに対して、本発明の最終製品である軽量
体を利用することは重要である。添加剤としての
軽量体の反応混合液への添加は、これらの軽量体
の密度が反応混合液の密度に合わせられるので、
軽量体粒子が混合液中に過度に沈んだり浮んだり
せず、そこに均一にずつと懸濁され、熱硬化性プ
ラスチツクの注型及び硬化中も添加剤の均一な分
散を保持すると言う信頼のもとに行なわれる。察
知されるように、これが本発明の軽量体、特に
1.0〜1.8ｇ／c.c.の密度の軽量体をプラスチツク全
体に実質的に均一に混入した注型熱硬化性プラス
チツク製品の製造を可能にする。このことが反応
混合液よりしばしば大きな密度を有し、反応混合
液中に沈む傾向にある従来のガラス粒子及び反応
混合液の密度より小さな密度を代表的に有し、こ
のため混合液中で浮ぶ傾向にある従来のマイクロ
バルーン（さらに、マイクロバルーン間で密度が
異なる）−これらは全てそれらの粒子の分布を均
一に制御することを非常に困難にする−とは異な
る優れた利点である。 従つて、重要な一態様において、本発明は、本
発明に従う複数の軽量体とそれらが全体的にほぼ
均一に分散して混入されている熱硬化性プラスチ
ツクマトリツクスとから成る複合体に関する。 本発明の軽量体は熱可塑性プラスチツク用の充
填剤として重要な用途もある。熱硬化性プラスチ
ツクと同様に、本発明を実施することによつて与
えられる密度適合性が、熱可塑性プラスチツクに
軽量体を混入する際にも重要である。何故なら
ば、熱可塑性プラスチツクは熱可塑性プラスチツ
ク材料のペレツト、粒体又は他の微細形成のもの
からしばしば加工されるからである。これらの出
発物質は添加剤として混入される本発明の軽量体
と混合される。このような場合、密度が適合する
ことによつて処理中の熱可塑性プラスチツクペレ
ツト原料及び最終熱可塑性プラスチツク製品中の
添加剤の実質的に均一な分散保留性が高められ
る。さらに、重要なことには、本発明の軽量体
は、これらの軽量体の固有強度、即ち、高圧条件
での耐圧潰性、耐破壊性又は他の劣化に対する耐
性の故に、熱可塑性プラスチツク中に有利に混入
される。これは重要なことである。何故ならば、
先に述べたように、熱可塑性プラスチツク材料は
射出成形、押出又は同様な操作によつて典型的に
加工されるからである。射出成形、押出等を行な
つている間に熱可塑性プラスチツク材料に加えら
れる圧力は非常に高い。熱可塑性プラスチツク材
料が添加剤を含む場合は、その添加剤はこれらの
操作中に加えられる非常に高い圧力に耐えるに十
分な強度を有していなければならない。本発明に
従う軽量体は従来のマイクロバルーン（それらが
製造される際に使用される発泡剤の非常に制御不
可能な作用のためにごく薄い壁になりがちであ
る）より厚い壁を均一に有しているということが
本発明の大なる利点である。厚い壁が大きな強
度、即ち、高い成形圧力下の耐圧潰性、耐破壊性
等を与えるのは当然である。これが、本発明の軽
量体で補強された熱可塑性プラスチツク製品の商
業的に適した製造を可能にする。上記熱可塑性プ
ラスチツク材料中にこれらの軽量体を使用するさ
らに他の利点は、押出又は射出成形された材料の
収縮性及びボイド保留性を所望の程度に低くでき
ることである。 従つて、他の非常に好ましい態様において、本
発明は、本発明に従う複数の軽量体とそれらが混
入されている熱可塑性プラスチツクマトリツクス
とから成る複合体に関する。 本発明のなおさらに他の特徴は、本発明が与え
る組成的な融通性である。さらに具体的には、狭
い範囲の組成的制限をそれらを実施するために守
らなければならないある種の従来のマイクロバル
ーン技術と違つて、広範なガラス組成が本発明に
利用できる。本発明の組成的融通性は、使用され
るガラス組成を本発明の軽量体が添加剤として使
用されるプラスチツクの個々の特性に合せて調整
できるので、非常に有利である。このように、本
発明を実施すると、プラスチツク材料の特性を低
下させ、さもなければ周囲のプラスチツク材料に
害を与えるガラス形成材の存在を少なく又は排除
することができる。例えば、アセタール樹脂、ポ
リカーボネート及び液晶重合体のようなある種の
プラスチツクは（ナトリウム含有量が高く、典型
的に11〜12のPHを有する）通常のソーダ石灰ガラ
スから浸出するナトリウムに敏感に劣化される。
しかしながら、ホウケイ酸ガラスのナトリウム含
有量が非常に低く、かつ対応して低いPH（典型的
に８〜９）を有するので、ホウケイ酸ガラスに代
えることによつて、添加剤のそのようなプラスチ
ツクとの適合性が高められる。 従つて、他の重要な態様において、本発明はプ
ラスチツクとプラスチツクの特性（例えば、衝撃
強度）を劣化せず、さもなくば軽量体を囲んでい
るプラスチツクに悪影響を与えないガラス形成材
を含むガラス状外面シエルを有する本発明の軽量
体とから成る複合体に関する。 本発明のさらに他の重要な特徴は、本発明の軽
量体が混入されているプラスチツク製品の色特性
を大いに改良することである。先に触れたよう
に、従来から使用されているむくのガラス粒子及
びマイクロバルーンはオフホワイト、即ち灰色が
かつた色をそれらが充填されているプラスチツク
に与える。そのような従来の充填剤が混入されて
いるプラスチツク製品の色はある程度変化し、か
つ再現性が非常に乏しい。これに対し、本発明に
従う軽量体が混入されているプラスチツクの色は
魅力的な白色であり、この色は再現性がある。 本発明を次の実施例によりさらに説明する。 実施例 本発明に従つて、ガラス形成材から成る多孔質
コア及び85％の二酸化ケイ素，10％の酸化カリシ
ウム及び５％の酸化ナトリウムから成るガラス状
外面シエルとを有する軽量体を製造するために、
次の量の原料を用意した： 微細シリカ50重量％（平均最大粒径：６ミクロ
ン； ケイ酸ナトリウム（タイプＮ）40.3重量％； 水酸化ナトリウム9.7重量％。 上記原料を用いて二つのスラリーを調製した。
一方はライムの水性スラリーであり、他方は微細
シリカとケイ酸ナトリウムとの水性スラリーであ
る。各スラリーを流体を形成するに十分な水で調
製した。次いで、これらのスラリーを適当な容器
中で混合し、ゲル化して所望の原料組成の固形物
とした。次いで、この固形物を乾燥、圧潰及び選
別して所望の大きさの原料を得た。次いで、選択
された原料粒子を炎源（バーナー組立体）を備え
た加熱帯の下部領域に供給した。粒子は加熱帯の
底部から導入される。粒子がその外側でガラス形
成材を溶融して、ガラス状シエルを形成し、かつ
球状化を行なうのに十分な強さ及び十分な時間熱
にさらされるように炎を設定した。得られた軽量
体を、例えばバツグハウス装置を用いることによ
つて加熱帯から回収し、必要ならば、さらに大き
さを選別することができる。 上述の軽量体をポリエステル用反応混合液中に
混入した。添加剤を混入した反応混合液を注型し
て色付きのポリエステルデイスクを成形した。ガ
ードナー比色計のブラツク／ホワイトスケールで
測定して、このデイスクは75〜80の値を示した。
むくのガラス粒子添加剤を用いて同様に製造した
ポリエステルデイスクは45〜50の値を示した。 さらに、上述の軽量体を混入した射出成形用ポ
リプロピレン素材を用意した。比較のために、む
くのガラス粒子を含む射出成形用ポリプロピレン
素子及び粒子を混入していない射出成形用ポリプ
ロピレン素材も用意した。射出成形後に、本発明
の軽量体の破損は検出されなかつた。これら三つ
の素材の成形によつて得たそれぞれの成形片を最
終の大きさ、重量及び密度に関して比較した。そ
れらの結果を下記表に示す。

【表】 上記の結果は、添加剤として、本発明の軽量体
が良好な成形充填性（最終成形片の容積の増加）
を付与し、その結果むくのガラス粒子を使用した
際に付随する密度の増加の半分以下しか密度を増
加しないことを示している。 このように、本発明に従えば、従来のマイクロ
バルーン技術を利用する際に遭遇する重大な製造
困難性が排除される。さらに、従来の中実なガラ
ス粒子又はマイクロバルーンでは達成されない大
なる特性利点が本発明を実施する際に得られる。 本明細書で用いた用度及び表現は説明のためで
あつて、限定するためではない。そのような用語
及び表現を用いることによつて、説明された特徴
又はそれらの一部に相当するいかなるものも排除
することを意図しない。種々の改変が本発明の範
囲内で可能なことが認識されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の軽量体の概略正面図である。
第２図は第１図の線２−２に沿つて切断した第１
図の軽量体の概略断面図である。 １０……軽量体、１２……ガラス状シエル、１
４……コア材、１６……シリカ、１８……ケイ酸
ナトリウム。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス形成材から成る多孔質コア及びこれと
   一体になつたガラス状材料の周囲シエルとから成
   る軽量体。 ２ 1.0〜1.8ｇ／c.c.の密度を有する特許請求の範
   囲第１項記載の軽量体。 ３ 最大寸法が45〜150ミクロンである特許請求
   の範囲第１項記載の軽量体。 ４ 最大寸法が45ミクロンより小さい特許請求の
   範囲第１項記載の軽量体。 ５ 球状である特許請求の範囲第１項記載の軽量
   体。 ６ 前期ガラス状シエルがアルミノケイ酸ガラ
   ス、ホウケイ酸ガラス又はソーダ石灰ガラスから
   形成される特許請求の範囲第１項記載の軽量体。 ７ シリカ、水酸化カルシウム及び炭酸ナトリウ
   ム又はケイ酸ナトリウムから成る水性混合液から
   形成される特許請求の範囲第１項記載の軽量体。 ８ 前記ガラス状シエルのシリカ：酸化カルシウ
   ム：酸化ナトリウム重量比が３：１：１から98：
   １：１である特許請求の範囲第７項記載の軽量
   体。 ９ 前記ガラス状シエルのシリカ：酸化カルシウ
   ム：酸化ナトリウム重量比が17：２：１である特
   許請求の範囲第８項記載の軽量体。 １０ ガラス形成材のブレンドを調製する工程； 前記ガラス形成材ブレンドを多孔質固体に転化
   する工程；次いで 前記ガラス形成材ブレンドを多孔質固体を加熱
   してその外側にガラス状シエルを形成する工程；
   の各工程から成る、プラスチツクに混入するため
   の添加剤として有用な軽量体を製造する方法。 １１ 前記加熱工程の前に前記ガラス形成材ブレ
   ンドを乾燥することから成る特許請求の範囲第１
   ０項記載の方法。 １２ 前記ガラス形成材と液体キヤリヤーとのブ
   レンドを調製し、次いで前記ブレンドを噴霧乾燥
   によつて乾燥することから成る特許請求の範囲第
   １０項記載の方法。 １３ 前記ガラス形成材プレンドをシリカ、水酸
   化カルシウム、ケイ酸ナトリウム又は炭酸ナトリ
   ウム、水酸化ナトリウム及び水を一緒に混合する
   ことによつて調製することから成る特許請求の範
   囲第１２項記載の方法。 １４ シリカ、水酸化カルシウム、ケイ酸ナトリ
   ウム又は炭酸ナトリウム及び水を一緒に混合して
   ガラス形成材のゼラチン状多孔質ブレンドを調製
   し；前記ガラス形成材の多孔質ブレンドを乾燥、
   粉砕して粒状装入原料にし；次いで前記粒状装入
   原料を加熱して前記粒子の外側にガラス状シエル
   を形成することから成る特許請求の範囲第１０項
   記載の方法。 １５ 前記乾燥されたブレンドが圧潰によつて粉
   砕される特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １６ 外側にガラス状シエルが形成されるが、固
   形化されたガラス形成材の多孔構造が前記シエル
   の内側に残るように前記ガラス形成材ブレンドの
   多孔質固体を加熱することから成る特許請求の範
   囲第１０項記載の方法。 １７ 前記各工程が1.0〜1.8ｇ／c.c.の密度の軽量
   体を形成するように行なわれる特許請求の範囲第
   １０項記載の方法。 １８ 前記ガラス形成材がアルミノケイ酸ガラス
   形成材、ホウケイ酸ガラス形成材又はソーダ石灰
   ガラス形成材である特許請求の範囲第１０項記載
   の方法。 １９ ガラス形成材から成る多孔質コア及びこれ
   と一体になつたガラス状材料の周囲シエルとを有
   する複数の軽量体と前記複数の軽量体が混入され
   る熱硬化性プラスチツク又は熱可塑性プラスチツ
   クのマトリツクスとから成る複合体。 ２０ 前記軽量体が1.0〜1.8ｇ／c.c.の密度を有す
   る特許請求の範囲第１９項記載の複合体。 ２１ 前記軽量体の最大寸法が45〜150ミクロン
   である特許請求の範囲第１９項記載の複合体。 ２２ 前記ガラス状材料シエルのシリカ：酸化カ
   ルシウム：酸化ナトリウム重量比が３：１：１か
   ら98：１：１である特許請求の範囲第１９項記載
   の複合体。 ２３ ガラス形成材から成る多孔質コア及びそれ
   と一体になつたガラス状材料の周囲シエルとを有
   する複数の軽量体と前記複数の軽量体が全体的に
   かなり均一に分散されて混入されている熱硬化性
   プラスチツクのマトリツクスとから成る特許請求
   の範囲第１９項の複合体。 ２４ 前記軽量体が1.0〜1.8ｇ／c.c.の密度を有す
   る特許請求の範囲第２３項記載の複合体。 ２５ 前記熱硬化性プラスチツクがエポキシ樹
   脂、ポリエステル又はポリウレタンである特許請
   求の範囲第２３項記載の複合体。 ２６ ガラス形成材から成る多孔質コア及びそれ
   と一体になつたガラス状材料の周囲シエルとを有
   する複数の軽量体と前記複数の軽量体が埋込まれ
   ている熱可塑性プラスチツクのマトリツクスとか
   ら成る特許請求の範囲第１９項の複合体。 ２７ 前記軽量体が少なくとも10000から
   15000psiの圧縮強度を有する特許請求の範囲第２
   ６項記載の複合体。 ２８ 前記軽量体が1.0〜1.8ｇ／c.c.の密度を有す
   る特許請求の範囲第２６項記載の複合体。 ２９ 前記熱可塑性プラスチツクがアセタール樹
   脂、アクリル樹脂、ナイロン、ポリエチレンテレ
   フタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
   エチレン、ポリプロピレン、ビニル樹脂、スチレ
   ン樹脂又は液晶重合体である特許請求の範囲第２
   ９項記載の複合体。 ３０ 前記軽量体がアルミノケイ酸又はホウケイ
   酸ガラスから成るガラス状シエルを有している特
   許請求の範囲第２６項記載の複合体。