JPH08225340A - リン酸塩系ガラス微小中空球状体 - Google Patents

リン酸塩系ガラス微小中空球状体

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JPH08225340A
JPH08225340A JP3397195A JP3397195A JPH08225340A JP H08225340 A JPH08225340 A JP H08225340A JP 3397195 A JP3397195 A JP 3397195A JP 3397195 A JP3397195 A JP 3397195A JP H08225340 A JPH08225340 A JP H08225340A
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JP
Japan
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glass
mol
average particle
phosphate
hollow spheres
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Pending
Application number
JP3397195A
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English (en)
Inventor
Kunihiko Terase
邦彦 寺瀬
Kenji Yamada
兼士 山田
Hachiro Hirano
八朗 平野
Naoki Sugimoto
直樹 杉本
Tomio Yarita
富雄 鑓田
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08225340A publication Critical patent/JPH08225340A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • C03C11/00Multi-cellular glass ; Porous or hollow glass or glass particles
    • C03C11/002Hollow glass particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】微細でかつ低密度の粒子であり、また、機械的
強度が高く、化学的耐久性にも優れる微小中空球状体を
得る。 【構成】Li2 O+Na2 O+K2 O 5〜35モル
%、ZnO+Mg0 35〜55モル%、P25
0〜35モル%、Al23 1〜5モル%、B23
8〜20モル%を有するガラスからなり、平均粒子径
が0.5〜50μm、平均粒子密度が0.1〜2.0g
/cm3 であるリン酸塩系ガラス微小中空球状体。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、リン酸塩系ガラス微小
中空球状体に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラス微小中空球状体は、一般に、ガラ
スマイクロバルーンと呼ばれ、従来の充填材に比較し
て、比重が軽く、耐熱性、耐衝撃性、寸法安定性、成形
性などの物性改良効果があるので、プラスチックに充填
され、軽量化剤として自動車補修用のパテ類、船舶用浮
力材、合成木材、人工大理石等に用いられている。ま
た、断熱材、絶縁材等種々の用途も開発されつつある。
【0003】従来、ガラス微小中空球状体の製造方法と
して、以下のような種々の提案がされている。たとえ
ば、特公昭49−37565号公報、特開昭58−15
6551号公報、特開昭61−14147号公報、特公
平4−37017号公報には、ホウケイ酸系ガラスから
なる微小中空球状体およびその製造法が記載されてい
る。
【0004】特開昭58−156551号公報には、S
iO2 、H3 BO3 、CaCO3 、Na2 CO3 、NH
42 PO4 、Na2 SO4 などの原料を1000℃以
上の高温度で溶融することによりイオウ分を多く含有す
るガラスを形成させ、次いで、そのガラスを粉砕後、分
級して得られたガラス微粉末を火炎中に分散、滞留させ
ることにより、イオウ分を発泡成分としてホウケイ酸塩
系ガラス微小中空球状体を形成する方法が記載されてい
る。
【0005】特公平4−37017号公報には、シリカ
ゲルにガラス形成成分および発泡剤成分を担持させてな
る微粉末を炉中で焼成して、中空ガラス球状体を得る方
法が記載されている。
【0006】従来の方法では、ガラス微粉末を高温度の
熱風中に分散させることにより、ガラスが加熱されガラ
スの粘度が低減すると同時に熱分解により発泡成分から
ガスが発生する。そのため粒子形状が表面張力によって
球形化すると同時に粒子内の発生ガスによって中空化す
る。このように、従来の技術は、ガラス微粉末を生成す
る工程と、中空球状化する工程とが分割され、生産性が
悪いという欠点が認められる。さらに、発泡成分配合量
が制限され、結果として、比表面積が大きい微小中空球
状体では多量の発泡成分が必要になり、これを効果的に
製造することが困難である。
【0007】また、ホウケイ酸塩系ガラス中空体では、
発泡成分である酸化イオウを1%以上含有させることが
困難であるため、発泡成分が大量に必要となる粒子径の
小さな中空体の製造が困難であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、均質で、機
械的性質、化学的性質などの特性の良好なガラス微小中
空球状体を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、モル%表示の
組成として Li2 O+Na2 O+K2 O 5〜35モル% ZnO+Mg0 35〜55モル% P25 20〜35モル% Al23 1〜 5モル% B23 8〜20モル% を有するガラスからなり、平均粒子径が0.5〜50μ
m、平均粒子密度が0.1〜2.0g/cm3 であるリ
ン酸塩系ガラス中空球状体を提供する。
【0010】Li2 O、Na2 O、K2 Oは、合計量が
5〜35モル%であることが必要である。Li2 O、N
2 O、K2 Oは、1種類のみを用いても2種類以上混
合して用いても支障ない。合計量が5モル%未満ではガ
ラス転移点が高くなり微小中空球状体が容易に得られな
くなり、合計量が35モル%超ではガラスの耐水性が低
下するため不適当である。
【0011】ZnO、MgOは、合計量が35〜55モ
ル%であることが必要である。ZnO、MgOは1種類
のみを用いても2種類混合して用いても支障ない。合計
量が35モル%未満では、ガラスの耐水性が十分でな
く、55モル%超ではガラス転移点が上昇したりガラス
の失透性が増大するため不適当である。
【0012】P25 は、20モル%未満ではガラス化
し難くなり、35モル%超では耐水性が低下するため不
適当である。
【0013】Al23 は、1モル%未満では耐水性が
低下し、5モル%超では溶解が困難で均質なガラスが得
られないため不適当である。
【0014】B23 は、8モル%未満では温度上昇に
対するガラスの粘性の低下が急激であり所望の形状に成
形し難く、20モル%超ではガラス転移点が上昇し耐水
性も低下するため不適当である。
【0015】そしてこれらの範囲のうち、 Li2 O+Na2 O+K2 O 7〜25モル%、 ZnO+MgO 42〜48モル%、 P25 25〜30モル%、 Al23 1〜 3モル%、 B23 9〜15モル% からなる組成を有するガラス微小中空球状体は、機械的
強度、耐水性に優れ、製造も容易であるので特に好まし
い。
【0016】Li2 O、Na2 O、K2 O成分の原料と
しては、Li2 CO3 、Na2 CO3 、K2 CO3 など
の炭酸塩の他、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、塩化物、リ
ン酸塩化合物などが使用できる。ZnO、MgO成分の
原料としては、ZnO、MgOなどの酸化物の他、リン
酸亜鉛などのリン酸塩や水酸化マグネシウムなどの水酸
化物、硫酸亜鉛などの硫酸塩、硝酸亜鉛などの硝酸塩が
使用できる。P25成分の原料としては、オルトリン
酸やリン酸アンモニウムなどの他、アルカリ成分や亜
鉛、アルミニウム成分との化合物の形で使用してもよ
い。Al23 成分の原料としては、酸化アルミニウ
ム、水酸化アルミニウムなどが使用できる。B23
分の原料としては、無水ホウ酸やオルトホウ酸、4ホウ
酸ナトリウム10水塩などが使用できる。
【0017】ガラス微小中空球状体の平均粒子径は0.
5〜50μmであることが必要である。平均粒子径が
0.5μmに満たない場合は、発泡の効率が低く多量の
発泡剤を添加しても所望の密度のガラス微小中空球状体
が得られないので不適当である。平均粒子径が50μm
を超える場合は、樹脂などに充填した場合に表面欠陥に
なるので不適当である。平均粒子径が2〜40μmであ
る場合は、さらに好ましい。
【0018】ガラス微小中空球状体の平均粒子密度は
0.1〜2.0g/cm3 であることが必要である。こ
こで平均粒子密度は、粒子の質量を粒子の体積で割った
ものでありこの粒子の体積には気泡の部分も含む。平均
粒子密度が0.1g/cm3 未満の場合は、肉厚の薄い
中空球状体となり、中空球状体の機械的強度が不十分で
あるので不適当である。平均粒子密度が2.0g/cm
3 を超える場合は、軽量化材として不適当である。平均
粒子密度が0.2〜1.7g/cm3 である場合は好ま
しい。
【0019】本発明において、微小中空球状体とは内部
に気泡を含む球状の粒子を意味するが、必ずしも粉体粒
子の全部が気泡を含むものである必要はなく、粉体の一
部に気泡のない緻密な粒子が含まれていてもよい。ま
た、球状とは真球に近い形状であることが好ましいが一
部いびつなものが含まれていてもよい。
【0020】本発明のガラス微小中空球状体の製造手段
としては、特に制限がなく、例えば、上記組成のガラス
を形成する原料バッチに硫酸ナトリウムなどの発泡剤を
加えて、電気炉中や火炎中に直接噴霧することにより製
造することができる。
【0021】上記ガラス組成の原料バッチは、高濃度の
水溶液として調製することが可能であるので、このガラ
ス前駆体水溶液を直接噴霧して、加熱することにより、
効率的に製造することができる。ガラス組成の各カチオ
ン源は可溶性塩、金属水酸化物、あるいは金属酸化物ゾ
ルが使用できるが、可溶性塩、あるいは金属水酸化物を
使用することが望ましい。ガラス前駆体水溶液には発泡
剤を加えるのが好ましい。
【0022】特に、ガラス前駆体水溶液を、燃料油に乳
化させ、エマルジョンを形成しバーナーで噴霧燃焼させ
て燃焼させる方法が好ましい。この乳化の際には、界面
活性剤を添加してホモミキサーで撹拌しても、あるいは
機械的に強制混合したエマルジョンを素早くバーナーで
噴霧燃焼させてもよい。また、上記ガラス前駆体を、直
接火炎中に噴霧させても、さらに、スプレードライヤー
などで乾燥粉末を形成し、その乾燥粉末を加熱すること
でガラス中空球状体を形成してもよい。
【0023】さらに、本発明の揮発性ガスである酸化イ
オウ源としては、Na2 SO4 、ZnSO4 などの可溶
性塩を、また、酸化窒素源としてはNaNO3 、KNO
3 などの可溶性塩をガラス前駆体中に溶解することによ
り使用でき、該水溶液中に1%以上の混合が可能であ
る。揮発性ガスは水溶液となるものならば、一向にかま
わない。
【0024】
【実施例】
実施例1〜4 表1(最下欄を除く)に示す各物質のそれぞれ表に示す
重量(単位g)を、60℃の温度条件で撹拌しながら溶
解し、ガラス前駆体水溶液を調製した。また、表1の最
下欄にガラス前駆体水溶液含有SO3 量の、ガラス固形
分量に対する値を重量%で示す。表2には、ガラス組成
をモル%で示す。次に、灯油400gに非イオン系界面
活性剤20gを混合した液に、あらかじめ調製したガラ
ス前駆体水溶液を添加し、ホモミキサーにより乳化する
ことでエマルジョンを生成した。このエマルジョンをバ
ーナーで噴霧燃焼させることで、リン酸ガラス中空球状
体を製造した。得られたガラス中空球状体の物性値を、
表3に示す。
【0025】
【表1】
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】実施例5〜8 実施例1で使用したガラス前駆体水溶液中のNa源をN
aOHからNaNO3に変更してガラス前駆体水溶液を
作製した(NaOHを当モルのNaNO3 に変更)。そ
の他の合成条件は、実施例1と同様の操作で行った。得
られたガラス微小中空球状体は、平均粒子径30μm、
粒子密度0.6g/cm3 であった。
【0029】
【発明の効果】本発明のリン酸塩系ガラス微小中空球状
体は、微細でかつ低密度の粒子が得られる。また、機械
的強度が高く、化学的耐久性にも優れる。樹脂などに配
合する場合は、軽量化に寄与する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉本 直樹 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内 (72)発明者 鑓田 富雄 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モル%表示の組成として Li2 O+Na2 O+K2 O 5〜35モル% ZnO+Mg0 35〜55モル% P25 20〜35モル% Al23 1〜 5モル% B23 8〜20モル% を有するガラスからなり、平均粒子径が0.5〜50μ
    m、平均粒子密度が0.1〜2.0g/cm3 であるリ
    ン酸塩系ガラス微小中空球状体。
JP3397195A 1995-02-22 1995-02-22 リン酸塩系ガラス微小中空球状体 Pending JPH08225340A (ja)

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JP3397195A JPH08225340A (ja) 1995-02-22 1995-02-22 リン酸塩系ガラス微小中空球状体

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JP (1) JPH08225340A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303472A (ja) * 1997-04-25 1998-11-13 Aisin Seiki Co Ltd 熱電変換素子及びその製造方法
US9540276B2 (en) 2012-06-06 2017-01-10 3M Innovative Properties Company Low density glass particles with low boron content

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