JPH06219769A - アルカリ溶出度の小さいガラス中空球 - Google Patents

アルカリ溶出度の小さいガラス中空球

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JPH06219769A
JPH06219769A JP3124793A JP3124793A JPH06219769A JP H06219769 A JPH06219769 A JP H06219769A JP 3124793 A JP3124793 A JP 3124793A JP 3124793 A JP3124793 A JP 3124793A JP H06219769 A JPH06219769 A JP H06219769A
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JP
Japan
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glass hollow
cao
hollow spheres
glass
alkali
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JP3124793A
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Yoshinori Ito
嘉規 伊藤
Yasuo Okafuji
泰雄 岡藤
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Tokai Kogyo Co Ltd
Original Assignee
Tokai Kogyo Co Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C12/00Powdered glass; Bead compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C23/00Other surface treatment of glass not in the form of fibres or filaments
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron

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  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】アルカリ溶出度の小さいガラス中空球。 【構成】ガラス中空球の表面を鉱酸のアンモニウム塩お
よび/またはSi(OCn2n+14 [ただしn=1〜
4]で処理したアルカリ溶出度が0.025〜0.04
0ミリ当量/gであるガラス中空球。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ溶出度の小さい
ガラス中空球、特に樹脂成形品に添加される軽量フィラ
ーとしてのガラス中空球に関する。
【0002】
【従来の技術】発泡剤の入ったガラス粉末を火炎中に通
して発泡させたガラス中空球は、特にガラスマイクロバ
ルーンやガラスバブルと呼ばれ、近年各種合成樹脂の添
加剤、パテや接着剤等への添加剤としてその用途が広が
りつつある。ガラス中空球は軽量で、かつ、破壊しない
ためガラス中空球をフィラーとした成形品の体積当りの
密度を下げることができる。
【0003】樹脂あるいはパテ、塗料、接着剤等への添
加剤としてのガラス中空球は、これらと混合および成形
されるため、これに耐える耐圧強度を有する必要があ
る。またガラス中空球からの溶出アルカリ度が大きい場
合、樹脂とガラス中空球との界面での樹脂との反応によ
り、耐水性が悪くなり、機械的強度の劣化や樹脂表面で
のブリスターの発生等の問題が生じるため、ガラス中空
球は、アルカリ溶出度が低いものが要求される。
【0004】従来この種のガラス中空球にあっては、そ
の耐圧強度や耐水性の向上を目的としたガラス組成の提
案が、例えば特開昭58−156551号、同63−1
76388号各公報等になされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ガラス中空球は、原料
となるガラス粉末を発泡せしめることにより製造され
る。このとき、未発泡物をできるだけ低くすること、す
なわち収率を上げることが望まれる。その最も重要な要
素は原料となるガラスの組成である。
【0006】そして、これら組成のうち、発泡に直接関
与するのはアルカリであり、ガラス組成のアルカリ含有
量でアルカリ溶出量が決まる。従来提案されているガラ
ス中空球のほとんどが発泡の関係でアルカリ溶出度が比
較的大である。
【0007】このような欠点を解決するため、その原因
となるアルカリ、特にNa2 Oの含有量を減らすことが
考えられる。しかしながら単純にNa2 O含有量を減ら
すとガラス中空球の収率が低下する。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述のような
諸欠点を排除した、中空球の収率を実質的に低下させる
ことなく、かつ圧縮強度も高く、種々の樹脂に対して不
活性なガラス中空球を得ることを目的としたもので、ア
ルカリ溶出度が0.025〜0.040ミリ当量/g、
好ましくは0.030〜0.040ミリ当量/gである
ガラス中空球を提供する。
【0009】本発明におけるアルカリ溶出度は、AST
M−3100Dによって表示される。アルカリ溶出度が
0.025ミリ当量/gより小さい場合には、ガラス中
空球の組成の一部であるNa2 Oの量が低くなりすぎ、
ガラス中空球を得る際、発泡し難く、収率の著しい低下
をきたし、0.040ミリ当量/gを超えるとアルカリ
の溶出度が従来のそれと大差がなく、不都合が生じるの
で不適当である。
【0010】かかるガラス中空球を得る具体的手段とし
ては、おおよそガラス中空球の表面を特定物質によって
処理することによって得られる。即ち、ガラス中空球を
シリコン系の薬剤で表面処理すること、またこれとは別
にガラス中空球を鉱酸塩で表面処理を行う。さらに、本
発明において、ガラス組成自体のアルカリ量を極力減ら
し、得られたガラス中空球をさらに前記処理することに
より、好ましい結果が得られる。
【0011】かかるガラス中空球は、重量%(以下%は
すべて重量%を示す)で次のような組成を有するものが
好ましい。 SiO2 65〜75 Na2 O 3〜 9 CaO 3〜13 B23 2〜10 Na2 O+K2 O+Li2 O 3〜 9 CaO+MgO+BaO 3〜13 B23 /Na2 O 1.4〜3.0 B23 /CaO 0.6〜0.8 SiO2 +Na2 O+CaO+B23 ≧94
【0012】さらに、 SiO2 68〜72% Na2 O 3〜 5% K2 O 0〜 1% Li2 O 0〜 1% Na2 O+K2 O+Li2 O 3〜 6% CaO 8〜12% CaO+MgO+BaO 8〜12% B23 6〜 9% B23 /Na2 O 1.4〜3.0 B23 /CaO 0.6〜0.8 SiO2 +Na2 O+CaO+B23 ≧94
【0013】この組成を有するガラス中空球は、アルカ
リ溶出度が最も大きいもので0.06ミリ当量/gであ
り、特に好ましい。なお、発泡率は発泡に供せられた試
料を全て水に1時間浸した後、これを12000rpm
で回転する遠心分離機に2分間かけて得られた水に浮遊
するガラス中空球の割合である。
【0014】本発明における中空球を構成する組成中、
Na2 Oは、3〜9%、好ましくは3〜5%を採用する
のが適当である。Na2 Oが9%を超えるとアルカリ溶
出が大きくなる要因となり、3%未満では発泡性が悪い
ため真球性が悪くなるおそれがあるので好ましくない。
【0015】B23 は、2〜10%、好ましくは6〜
9%を採用するのが適当である。B 23 の含有量が1
0%を超えると化学的耐久性が低下し、2%未満の場合
にはアルカリ溶出度が多くなるおそれがあるので好まし
くない。本発明において、他のアルカリとしてK2 Oや
Li2 Oを所望により用いることができる。これらの成
分は、ナトリウムの溶出を低減させ、耐水性の向上のた
め用いられる。なお、Na2 O 3〜9%のうち、K2
OおよびLi2 Oは2%、好ましくは1%の範囲でNa
2 Oと置換可能である。
【0016】SiO2 は65〜75%、好ましくは、6
8〜72%を採用するのが適当である。SiO2 の使用
量が75%を超える場合にはガラスの粘性が高く、発泡
時に高い熱量が必要となり、ガラス表面に揮散したアル
カリが付着するため好ましくなく、65%未満の場合に
は化学的耐久性が悪くなるおそれがあるので好ましくな
い。
【0017】CaOは3〜13%、好ましくは6〜12
%を採用するのが適当である。CaOの含有量が13%
を超える場合には真球性を失い、6%未満の場合には化
学的耐久性が低下するおそれがあるので好ましくない。
なお、CaO 0〜13%のうち、他のアルカリ土類金
属としてMgOおよびBaOなど所望により2%、好ま
しくは1%置換することが可能で全アルカリ土類金属酸
化物として、3〜13%、好ましくは6〜12%が望ま
しい。
【0018】B23 /Na2 Oが1.4に満たない場
合には耐水性が劣化し、逆に3.0を超える場合には、
アルカリの溶出度が大となるので何れも好ましくない。
23 /CaOが0.6に満たない場合には、耐水性
が劣化し、逆に0.8を超える場合には、ガラス中空球
の収率が低下するので何れも好ましくない。SiO2
Na2 O+CaO+B23 が94重量%に満たない場
合にはガラス中空球の収率が低くなり、好ましくない。
SiO2 ,Na2 O,CaO,B23 はガラス中空球
を構成する主要成分であるが、これらの他に、P2
5 ,Al23 ,ZnO,アルカリ土類金属、アルカリ
金属等を数重量%添加でき、アルカリ土類金属はCaO
とアルカリ金属はNa2 Oとそれぞれ置換して用いるこ
とができる。
【0019】しかしながらこの組成におけるアルカリ溶
出度は0.04〜0.06ミリ当量/gであり必ずしも
満足するものではなく、より一層アルカリ溶出度を低減
させるには、表面処理をほどこす必要がある。表面処理
としては鉱酸の弱塩基性塩および/またはSi(OCn
2n+14 [ただしnは1〜4]が用いられる。鉱酸の
弱塩基性塩としては、塩酸、硫酸、硝酸またはリン酸の
好ましくは各アンモニウム塩である。
【0020】一般にSi(OCn2n+14 は、加水分
解を促進させるために触媒としてHClを通常用いる
が、本発明において処理液中にHClが存在すると処理
中にリーチングが起こり、処理品のアルカリ溶出が高く
なるので不適当である。本発明においては、Si(OC
n2n+14 の加水分解時間を長くとって加水分解を十
分に行い、SiO2 を生成させ、それを乾燥して重合さ
せるのが好ましい。乾燥は、あまり高温であると揮散す
るので110〜200℃の温度で1〜24時間程度行う
のが適当である。
【0021】Si(OCn2n+14 は、加水分解され
てSiO2 となってガラス中空球表面に付着し、アルカ
リ溶出イオンを封鎖する。また鉱酸のアンモニウム塩
は、ガラス中空球の表面においてアルカリ溶出イオンと
鉱酸イオンの中和反応によりアルカリイオンとしての溶
出を防止する。
【0022】これら薬剤のガラス中空球への含有量(付
着量、重量%)はガラス中空球に対し、0.01〜1
%、好ましくは0.01〜0.5%が望しい。0.01
%より低いとアルカリイオンを封鎖することができず、
1%を超えると二次凝集の原因となり、本来のガラス中
空球の特性を損うおそれがあるので好ましくない。
【0023】またSi(OCn2n+14 は、必要に応
じて、その側鎖の一部を置換したもの、例えばCH2
CH−Si(OCn2n+13 やC25 Si(OCn
2n+13 なども使用可能である。本発明において、薬
剤による処理方法は、好ましくは浸漬処理やスプレー処
理が用いられる。浸漬処理は、例えばガラス中空球を薬
剤の水溶液中に5〜60分浸した後脱水し、これを乾燥
する。このときのガラス中空球と溶液の比は所望により
選択できるが、通常ガラス中空球:溶液(重量)比は
1:5〜1:100程度である。薬剤の付着量の調整
は、溶液中に含まれる薬剤の量により決まる。
【0024】また、スプレー処理については、例えばガ
ラス中空球に薬剤の水溶液あるいはエタノールやメタノ
ール溶液など有機溶媒を媒体とする溶液をスプレーノズ
ルや滴下装置によりガラス中空球に添加し、これを撹拌
ニーダーやミキサーなどにより5〜30分混合し乾燥す
る。
【0025】
【実施例】
実施例1 ガラス中空球(SiO2 71.8%,Na2 O 4.8
%,CaO 10.8%,B23 7.8%,その他
4.8%)100gを水1リットルと共に10分間撹拌
機により撹拌した。一方、Si(OC254 4g,
水12g,エタノール28gをあらかじめ24時間混合
して処理液を作り、前記ガラス中空球の入った水に添加
した。さらに2分間撹拌して真空脱水機により水分20
%まで脱水し、160℃で2時間乾燥を行い149μm
試験篩にて解砕を行った。得られたガラス中空球のアル
カリ溶出度をASTM−3100Dに従って測定して表
1に示した。
【0026】実施例2 ガラス中空球(SiO2 71.8%,Na2 O 4.8
%,CaO 10.8%,B23 7.8%,その他
4.8%)100gを水1リットルと共に10分間撹拌
機により撹拌し、そこにSi(OC254 90g,
水240g,エタノール560gをあらかじめ24時間
混合して処理液を作り、前記ガラス中級の入った水に添
加した。これ以外は実施例1と同様な操作を行った。得
られたガラス中空球のアルカリ溶出度を表1に示した。
【0027】実施例3〜5 ガラス中空球(SiO2 71.8%,Na2 O 4.8
%,CaO 10.8%,B23 7.8%,その他
4.8%)100gを水1リットルと共に10分間撹拌
機により撹拌した。同様にして他2組作り、全3組に対
して硫酸アンモニウムを夫々1g,5g,10g添加し
た。それぞれをさらに2分間撹拌して真空脱水機により
水分20%まで脱水を行う。これ以後は実施例1と同様
な操作を行った。得られたガラス中空球のアルカリ溶出
度を表1に示した。
【0028】実施例6 ガラス中空球(SiO2 71.8%,Na2 O 4.8
%,CaO 10.8%,B23 7.8%,その他
4.8%)100gを水1リットルと共に10分間撹拌
機により撹拌した。これにSi(OC254 4g,
水12g,エタノール28gを24時間混合して処理液
を作り添加した。これを1分間撹拌後さらに硫酸アンモ
ニウム1gを添加して5分間撹拌した。これを真空脱水
機により水分20%まで脱水を行い160℃で2時間乾
燥を行い149μm試験篩にて解砕を行った。得られた
ガラス中空球のアルカリ溶出度を表1に示した。
【0029】
【表1】
【0030】実施例7 ガラス中空球(SiO2 70.5%,Na2 O 4.2
%,CaO 12.0%,B23 7.5%,その他
5.8%)100gを水1リットルと共に10分間撹拌
機により撹拌した。これ以後は実施例1と同様な操作を
行った。得られたガラス中空球のアルカリ溶出度を表2
に示した。
【0031】実施例8 ガラス中空球(SiO2 71.9%,Na2 O 3.9
%,CaO 11.2%,B23 8.2%,その他
4.8%)100gを水1リットルと共に10分間撹拌
機により撹拌した。これ以後は実施例1と同様な操作を
行った。得られたガラス中空球のアルカリ溶出度を表2
に示した。
【0032】実施例9 ガラス中空球(SiO2 72.0%,Na2 O 5.0
%,CaO 9.4%,B23 7.6%,その他6.
0%)100gを水1リットルと共に10分間撹拌機に
より撹拌した。これ以後は実施例1と同様な操作を行っ
た。得られたガラス中空球のアルカリ溶出度を表2に示
した。
【0033】
【表2】
【0034】
【発明の効果】ガラス中空球のアルカリ溶出度を一段と
減らすことにより、これを樹脂と混合した場合、樹脂の
機械的強度の劣化やブリスタの発生等の不都合を防止し
得る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルカリ溶出度が0.025〜0.040
    ミリ当量/gであるアルカリ溶出度の小さいガラス中空
    球。
  2. 【請求項2】ガラス中空球の表面を鉱酸のアンモニウム
    塩および/またはSi(OCn2n+14 [ただしn=
    1〜4]で処理したアルカリ溶出度が0.025〜0.
    040ミリ当量/gであるアルカリ溶出度の小さいガラ
    ス中空球。
  3. 【請求項3】ガラス中空球が、下記組成(重量%)で示
    される請求項1または2のアルカリ溶出度の小さいガラ
    ス中空球。 SiO2 65〜75 Na2 O 3〜 9 CaO 3〜13 B23 2〜10 Na2 O+K2 O+Li2 O 3〜 9 CaO+MgO+BaO 3〜13 B23 /Na2 O 1.4〜3.0 B23 /CaO 0.6〜0.8 SiO2 +Na2 O+CaO+B23 ≧94
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007146315A (ja) * 2005-11-25 2007-06-14 Asahi Fiber Glass Co Ltd 無機繊維用水性バインダー及び無機繊維断熱吸音材
WO2022137942A1 (ja) * 2020-12-21 2022-06-30 矢崎エナジーシステム株式会社 発泡ガラス体、発泡ガラス体を用いた断熱体、及び発泡ガラス体の製造方法

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