JPS58120525A - 珪酸塩中空球の製造方法 - Google Patents

珪酸塩中空球の製造方法

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JPS58120525A
JPS58120525A JP4182A JP4182A JPS58120525A JP S58120525 A JPS58120525 A JP S58120525A JP 4182 A JP4182 A JP 4182A JP 4182 A JP4182 A JP 4182A JP S58120525 A JPS58120525 A JP S58120525A
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は珪酸塩中空球の製造方法、特に粒径の揃った微
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
に係るものであ名。
微細な珪酸塩中空球は、これが軽量なるが故に各檀合成
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、爆発効果金萬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、割れが使力少ないことが望ましく、又粒度も
可能な限り揃っていることが望l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車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、歩留シが低い程、エネルギーコストが高く、昨今
叫ばれている所饋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ャープに出来、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攪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ェニルエーテル、 ホ17 、t 
キ”−y工;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ョ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1
00〜50000 ppm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、500〜5000 ppm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量は、珪酸塩水溶液に対し、2〜
20程度用いるのが適当である。使用量が前記範囲に満
たない場合には安定なエマルジョンが得られず、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
液滴夛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体の圧縮強度を犬ならしめ得る
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5102に対しO,1〜
20重t%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、攪拌してゾルを形成せし
める。
ここでなされる攪拌は、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。攪拌をあまりゆっくり行
なったり、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、
その用途によって粒径は異なるが、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?有する中空球を得る場合、
前記攪拌の条件として、液状媒体l−当り攪拌動力0.
2〜5KWi採用するのが適当である。
又攪拌に際し、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1しくなく、一般に20〜80℃を採
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0 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1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e
濾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1
00〜400℃において0.5〜5時間酸化性ないしは
不活性雰囲気下に予備的に乾燥せしめ、次いで高温]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
レードライア方式、流動乾燥方式畔ヲ採用し得る。
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200fを水200Fで希釈して、液組成Si0,1
5wt%、 Na2O2wt%とした。これと、ホウ酸
アンモニウム5ff水400fに溶解したものとを混合
し、これを反応液とした。
次に、攪拌機とガス吹込みノズルとを備えた容量51の
セパラブルフラスコに、非イオン系界面活性剤Twee
n 80と5pan60(重量比3:1)を500 p
pm添加したトルエン3.21を入れ攪拌速度1500
 rpm−で攪拌しつつ、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、021/分
の速度で1o分間吹込み、さらに50分間攪拌を続けた
。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(SPM)による
観察の結果、平均粒径4oμであった。
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の中空球であって、
ガラス化しており、比重Q、20で4つた。また、耐圧
強度を測足したところ、静水圧300 kgA:a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j?l lと同一の反応器を用いて、これに所定の
液状媒体を入れ、攪拌しつつ、上記の反応液全滴下した
後、炭哨ガスを吹込みゲル化させた。以下、実施例1と
同様の処理を行なった結果、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filに
記した。
実施例7 反応液中の成分として水酸化アルミニウムを、Al2O
3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7た結果得ら
れたガラス中空球は、平均粒差29μ、比重0.30で
、静水圧250押/dにおける破壊率は10%であった
実施例8 反応液中の成分として、水酸化アルミニウムをA1□0
3換算で0.5%、水酸化カルシウムica。
換n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250 kg/etaにおける破壊率は8%で6つた

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 界i■ii活性剤を含む液状媒体中において、珪
    隙塩と圧縮強度増加剤と全攪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 界面活性剤を丁、ポリエチレングリコール脂肪1l
    −r−ステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエ
    ーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ンルビ
    タン脂肪!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。
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