JPS6048457B2 - 細胞状ガラスビ−ズの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はガラス粒子と発泡剤からなる混合物をペレット
に成形し、この混合物をペレットの形でフ加熱処理して
発泡剤からガスを発生させガラス粒子を溶融させ、次て
得られる発達初期のガラスビーズを冷却して硬化せしめ
る細胞状ガラスビーズの製法に関するものである。

発泡ガラスビーズ製造のため多くの方法が知られている
。

かかる方法の一つはガラス形成剤と発泡剤からなる微粉
砕ゲルから出発するものである。

この微粉砕ゲルのいくつにも分けた部分をそれぞれ炉に
仕込みその中て粒子群を高温に加熱する。こうして区分
けしたものがガラス微小球群に変わるような材料および
処理条件が用いられる。各種目的のための各種物理特性
を有する発泡ガラスビーズが産業界で要望されている。
かかる目的のあるものに対してはガラス微小球は適して
いない。従つて異なつた特性をもつビーズが要求されて
いる。窩密度が低く、また同時に透水度の低い多気泡構
造の発泡ガラスビーズが特に要望されている。多泡ガラ
スビーズ製造のための公知方法は粉砕ガラスと発泡材料
例えば粉砕カーボンを混合し、混合物を燃焼させガラス
を軟化させるものである。軟化ガラスは固化してガラス
の膨張により作られた独立気孔群をもつ一体構造になる
。発泡ガラス顆粒あるいはビーズを得るためにはこの生
成物を破砕せねばならない。上記方法は一定サイズある
いはサイズ範囲の発泡ガラスビーズを経済的に製造する
には適していない。

発泡ガラス生成物を破砕したあと、この顆粒は適当なサ
イズ範囲のものを取り出すためサイズ分けする必要があ
り、粒子サイズがどのようなものであつても、この顆粒
生成物の特性は種々の工業的用途に適していない。こう
いつた顆粒は形．’が不規則でまた強度に非常に差があ
る。その透水度も不満足なものである。粉砕ガラスと炭
質材料を含む組成物からペレットあるいはペレットを作
り、このペレットを制御された条件下に燃焼させ、第１
段でガラスの焼結二が行なわれるまでにペレットあるい
はペレットの表面層から炭素が除去されるようにして細
胞状ガラスビーズを作ることが提案された。

第２段階で、このペレットあるいはヌードルはより高温
に加熱されペレット内の炭素を燃焼させ気泡化して４い
る。この加熱処理制御の目的はガラスビーズを実質的に
水分不透過性ならしめるため非細胞化ガラス外皮をもつ
ビーズを作るにある。従つてこの加熱処理の第２段階で
は第１段で作られたガラス／外皮の連続性を破壊しては
ならない。

実際にはこの制御は達成困難である。得られるビーズの
萬密度はある種工業的目的に対しては大きすぎる。さら
にまた、ガラス粒子をアルカリ金属シリケート溶液と有
機発泡剤との水性溶液と混合してペーストを作り、粒子
状になし、次で燃焼させそれを発泡ガラスビーズに変え
る発泡ガラスビーズの製造が提案されている。最初の媒
体の粘度を変えて加工性をより良くするため各種の添加
剤が提案フされた。この種の方法には得られるビーズの
特性に影響をおよぼす因子が多数ある。萬密度の低いし
かも透水度の低いビーズをいかにして得るかについての
教示はない。本発明の目的は多細胞構造で、蕎密度なら
びにｉ透水度の低い発泡ガラスビーズを工業的規模で再
現可能な方法で容易に製造しうる方法を提供するにある
。

本発明に従えば、ガラス粒子と発泡剤からなる混合物を
ペレットに成形し、次に加熱処理してガ”ラスを溶融さ
せ発泡剤からガスを発生させ、次に冷却して硬化せしめ
る方法であつて、加熱処理中にガラス粘度が１（ｆ’．
５〜１伊．５ポイズである間にかかる発泡剤からのガス
発生による膨張力が全てあるいは主として生じるように
発泡剤の性質を選択し、また炉から出されるビーズが気
泡群に満ち、冷却ビーズが０．５ｙ／ｄ以下の蕎密度と
後述の浸漬試験で測定しル容積％未満の透水度を有する
ように発泡剤の使用量、発泡の行なわれる炉（以下発泡
炉と称す）の最大温度（これはガラス粘度ＩＣＰ．５ポ
イズに相当する温度より高くはない）ならびにかかる炉
でのビーズの滞留時間が選択されることを特徴とする発
泡ガラスビーズの製法が提供せられる。

この方法は萬密度と透水度の低い多泡ビーズを容易に製
造しうる。

この方法には多くの特徴があり、それらが協同でこの結
果に寄与する。要約するとこういつた特徴は（ａ）発泡
剤の性質および量、（ｂ）炉の温度および（ｃ）加熱処
理時間に関する。特徴（ａ）に関して、発泡剤の性質は
、膨張力が全てあるいは主としてガラス粘度がｌげ．５
〜１σ．５ポイズてある間に発揮せられるように選択さ
れる。ある特定の発泡剤の所定効果を得るに要する最少
量は試験により容易に決定せられる。一般に利用せられ
る処理温度ならびに処理時間で溶融ガラス中にとらえら
れる量より実質的に過剰のガラスが発生せしめられる。
有利には、発泡剤からのガス発生が全てあるいは主とし
てガラス粘度が１０゜．゜゜ポイズ以下である間に生じ
るよう発泡剤が選択される。この因子は所望構造のビー
ズの形成に役立．つ。好ましい方法において、発泡剤は
それからのガス発生が全てあるいは主として、発泡剤と
混合されている大部分の、好ましくは全てあるいは実質
的に全てのガラス粒子が焼結温度に達したあとで．行な
われるように選択される。

この条件は極めて均質な気泡分布に役立つ。焼結温度は
ガラスの組成によりことなる。好ましい通常のソーダ石
灰ガラスの粒子を用いる場合、焼結は好ましくは６８０
゜Ｃ以下、最も好ましくは６００゜〜６５０℃で行なわ
れる。特徴（ｂ）に関して、炉の温度はガラス粘度１Ｃ
ｆ’．゜ポイズに相当する温度をこえるべきではない。

これはビーズが過熱されすぎて所望構造のビーズになら
なくなることを防ぐためである。炉はガラスー粒子を選
択せる時間内に溶融するに適しているかぎりこの最大温
度以下の任意の温度でありうる。好ましくは炉温はガラ
ス粘度１Ｃｆ’．゜〜１０”．゜ポイズに相当する温度
範囲内てある。この炉温範囲は極めて短い炉内滞留時間
で、発泡剤からのガス発生による膨張力が全てあるいは
主としてガラス粘度が１σ．゜〜１ぴ．゜ポイズである
間に発揮されるのに充分なものである。一般に炉温はビ
ーズサイズが大きけれは大きい程低くなる。特徴（ｃ）
すなわち加熱処理時間については、ビーズがあまりにも
長時間炉内に滞留するとガスの内包された所望の細胞構
造をもつビーズを作るのにガラスの粘度があまりにも低
くなりすぎてしまう。

他方、炉内の加熱時間が短かすぎると不充分な気泡化し
かおこらず冷却ビーズは萬密度が許容 フ最大値の０．
５ｙ／ｃイより大となる。炉内のビーズの適当な滞留時
間は試験により容易に確かめることができる。一般にこ
の滞留時間はビーズの大きさが小さけれは小さい程短か
くなる。

フビーズサイズのちがいによる炉温および滞留時間を
例示すれば、サイズ３７ｗｔ未満のビーズでの炉温は８
１０〜８２０゜Ｃて滞留時間２〜３分とすることができ
、またビーズサイズ３ｍ１ｎより大なるものでは炉温７
８０〜８００℃滞留時間７分まで〜１紛とすることがで
きる。

こういつた条件を採用することにより最終ビーズが所望
の低い透水度を確実に有するべく炉内でビーズの処理時
間を充分短いものにしつつ、急速が気泡化を促進するた
め比確的高い炉温にすることができる。本発明方法によ
りサイズ３−未満のビーズで０．５ｇ／Ｃｌｉより小さ
な萬密度を、また３ｗｇｎサイズ以上のビーズで０．２
ｙ／ｄ未満、さらには０．１５ｙ／ｄ未満の蕎密度を得
ることができる。

本発明方法により製造されるビーズは透水度が低い。

これは非気泡化ガラスの表面の皮を必ずしももたなくて
もあるいは利用しなくても一種の独立気泡構造になつて
いることによるものである。しかしながらこのビーズの
表面には必ずしもビットがないというわけではない。事
実完全に細胞化された構造のビーズにビット表面形態が
認められる。過剰の発泡剤を用いることが透水度の低い
ビーズを製造するという目的とあいいれないものではな
いことが注目される。

ビーズの加熱を前述の如く限定し、ガスが逃げていつて
もガラスが所望の構造になるに充分なガラス粘度が保た
れるならば前述の二つの条件は事実上共存しうる。炉温
とビーズの滞留時間を適当に選ぶことによりビーズから
のガスの脱出を少なく保ち、同時にガラスの細胞化を個
々のビーズの芯部においてすら確実ならしめうる。特に
注意すべき点は選択せる温度ならびに滞留時間でビーズ
が加熱処理中に平衡温度にＪ達しないようにすべき点て
ある。発泡剤はペレット中で最初粒子状であることが好
ましい。

好ましくは発泡剤の粒子はガラス粒子と大体同じサイズ
範囲のものである。所望の結果を得るのに特定の発泡剤
を選択する丁必要はないが、無機発泡剤、特に無機金属
塩が好ましい。

有利には、この発泡剤は分解してガスを発生する化合物
を含む。

このカテゴリーの発泡剤が最も満足する結果を与えるこ
とが見出されている。本発明の特に重要な方法において
は、発泡剤として炭酸カルシウムが用いられる。かかる
発泡剤は本発明方法の目的に特に良好な特性をもつこと
が見出されている。炭酸カルシウムはガラス重量に基づ
いて１．７〜２．７重量％（最も好ましくは１．９〜２
．２％）の量で用いるのが好ましい。炭酸カルシウム以
外の無機塩を用いる場合その使用量は加熱処理中のガス
発生量て見積つてガラス重量に基づき１．５％の炭酸カ
ルシウムに少なくとも相当する量であることが好ましい
。

一般にこ 門れで所望の過剰ガス発生量になる。本発明
は加熱処理により反応しガスを発生する発泡剤を使用す
る方法を包含する。

窒化ナトリウムおよび窒化カリウムの如き窒化金属が使
用しうる発泡剤の実例であるが価格の点でカルシウム程
好ましくはない。他の例として、発泡剤に炭素が用いら
れる。さらにまた、炭素と硫酸塩の組合せで加熱により
炭素が酸化されＣＯ２になるもの、あるいは金属カーバ
イトと金属酸化物の組合せで適当な温度範囲で反応しＣ
Ｏ。を発生するものが発泡剤として用いられる。高融点
ガラス粒子と共に用いられる発泡剤にはシリコーンカー
バイトと酸化スズの組合せがあげられる。既に述べた如
く、普通のソーダ石灰ガラスを用いるのが好ましいが本
発明では他の型のガラスを用いることも可能である。

始めのガラス粒子を廃ガラスの破砕て作るのが好都合で
ある。この破砕あるいは破砕のある工程あるいはいくつ
かの工程はガラスと発泡剤の粒子あるいは塊りの混合物
について実施される。こうすると通常発泡剤の方が．ガ
ラス粒子より小さな最終粒状物になるが、それでも良い
。本発明にかかるある種の方法において、ガラス粒子は
少なくとも３０００ｃイ／ｙの比較面積をもつ。

こおことは短時間内にまた比較的少ない熱消費でＪもつ
て所望構造のビーズを作るのを助ける別の因子である。
好ましくは始めてのペレットはガラス粒子と特定発泡剤
を含み、またこういつた粒状成分をペレット形に凝集せ
しめる唯一の媒体として水が用い３られる。

かかる出発原料混合物は安価に極めて容易に作りうる。
粒状の出発材料をペレットの形に始めに凝集させること
を水にだけたよつた場合このペレットの処理に何らの問
題を生じないことが見出された。しかも水の蒸発後残存
バインダーが４ｒないことはペレットを軽量の完全に細
胞化された構造に変えるのに役立つようである。さらに
ビーズを作るための熱エネルギー消費が低くなるようで
ある。最初の混合物中の水の量は混合物中の粒子が充分
凝集されたペレットに結合しうるよう注意深く選択され
るべきである。

それから始めにペレットが作られるべき混台物の粘稠度
はそれを回転式ぺ，レット化ディスク上に供給した時自
然に凝離しペレットを作るような傾向のある粘稠度であ
ることが有利であり、前記ペレットを作るのにかかる自
然凝離傾向が利用される。好ましくは最初の混合物はそ
の全重量に基づいクて１０〜２腫量％の水を含む。

大部分の混合物において水の最適割合はこの範囲内であ
る。適当な性質をもつ最初の混合物を作る目やすとして
、良好な結果を与える混合物は、成形圧を用いることな
く自然凝離で作られた混合物の各ペレｉツトが直径約２
ＴＷＬで、乾燥後１０ｃｍの高さから硬い表面上に自由
落下させた時約５０％の破壊率を示すような粘稠度のも
のである。

ペレットがこの試験に合格することは必須の要件ではな
いが少なくとも始めの混合物が適当割合の水を含み、適
当な粘・稠度を有するか否かをたしかめるには有用なも
のてある。本発明のある種の好ましい方法において、ビ
ーズは発泡炉内で処理される時互いに回転接触せしめら
れる。

この回転接触は良好なビーズの製造を助長し、ビーズの
表面ビットの度合を減少せしめるのに役立つ。この回転
接触は回転炉を用い容易に実施せられる。回転運動はビ
ーズが互いに密着することを防止するが、所望によつて
は達成最高温度で固体のままのこる長石の如きものの粒
子をペレットと混合することもできる。別の有利な方法
において、ビーズは発泡炉で高温ガス流中ルーズな条件
下に加熱される。

発泡中ビーズを自由相対運動ができるように保持するこ
の方法も極めて良好な結果を与える。例えば発泡炉を垂
直炉としこの中に高温ガス率を連続的に上昇させペレッ
トをその膨張中炉内を上方に運搬せしめ、次に炉の頂部
に開口している出口を通じビーズを排気ガスにより細胞
化区域へと運撒せしめうる。ガラス粒子と発泡剤からな
る混合物の加熱処理は明確に区分された２段階で実施す
るのが好ましい。

この第１段階においてはかかる混合物のペレットは互い
に摩擦接触しないようにして、ガラス位子の焼結には充
分であるがペレットの膨張をもたらすには不充分な温度
に加熱せられる。第２段においては、前記の第１段で加
熱された混合物のペレットが発泡炉中て自由相対運動下
に、細胞化が行なオ）れる高温度に加熱され、この発胞
炉の最大温度はガラス粘度ＩＣＰ．゜ポイズに対応する
温度をこえないものとする。好ましくは発泡炉の温度は
ガラス粘度ＩＣＩ’．゜〜１０”．５ポイズに対応する
範囲内とする。第１段加熱は好ましくは実質的に恒温に
保たれた炉内で行なわれ従つて加熱曲線は全てのペレッ
トに対し実質的に同一になされる。例えばペレット群を
無端ベルトの如きコンベアーにのせガラス粘度１０”．
６゜〜１０″”ポイズ（好ましくは１σ．５〜ＩＯＨ．
。ポイズ）に相当する温度範囲のトンネル炉内に運ふ。
この温度範囲内で良好な焼結が行なわれ、焼結で通常ペ
レットは互いに軽度に接触する。上述の２段加熱処理は
、焼結前比較的脆い間に始めに成形されたペレットが破
壊力にさらされることなく、その最高温度の時に原料ビ
ーズ間の回転接触が実施しうる利点があるので推奨され
る。

−本発明にかかるある種方法において、ビーズは発泡炉
から出されたあとアニールされる。このアニールはガラ
スビーズをガラス転移温度を通じて制御冷却することを
含む。アニールは有害な応力分布にもとづくビーズの亀
裂の危険性を回避する。アニールはビーズがコンベアー
によりトンネル炉内を運搬される間に行なわれる。この
トンネルでの温度勾配はその中のビーズの移動速度に関
連しビーズに適当な冷却曲線となるように制御される。
本発明のある種方法において、ビーズは発泡炉での細胞
化のあと急速に冷却せしめられる。

換言すればビーズはアニールされない。ある場合にアニ
ールを行なうべきか否かの決定はビーズのサイズを考慮
してきめられるべきである。

もしビーズが充分に小さい場合にはガラス転移温度域を
通じての冷却はビーズ内で有害な急温度勾配を生じるこ
となく極めて迅速に行なわれる。３−あるいはそれ以下
の発泡ガラスビーズを作る場合には特にこのアニール処
理をしばしば省 フ略することができる。

本発明は、ガラス粒子と発泡剤からなる始めの混合物が
全てあるいは主として１．５〜１５ｗ！ｌのサイズのペ
レットに成形せられる方法を包含する。

こういつた大きさのペレットは極めて容易に作りうる。
本発明にかかる方法は各種サイズの細胞状ガラスビーズ
を作るのに用いうる。

既に述べた如く、細胞状ビーズの大きさは主として加熱
処理の膨張工程開始時のペレットの大きさによるもので
ある。直径約３７７１７７１以上の細胞化ビーズを作る
には、ガラス粒子と発泡剤からなる最初の混合物を所望
ビーズサイズの約−のペレットに作り、このペレツト中
のガラス粒子が焼結され次に膨張ガラスビーズになるよ
う炉あるいは炉群に供給する原料としてこのペレットを
用いるのが好適である。

始めに成形されたペレットは所望により、炉あるいは炉
をいくつか用いる際は第１の炉に入れるまでに乾燥せし
めることができる。本発明は加熱処理の前および／また
は加熱の焼結処理と細胞化処理の間にペレットを破砕す
る方法をも包含する。

破砕工程に付する場合、ガラス粒子と発泡剤の湿潤出発
混合物は通常の場合より大きなペレットに成形すること
ができる。始めの湿潤混合物を極めて小さなサイズのペ
レットに成形する場合の問題点はこの際回避しうる。こ
の方法は３ｗｕｒＬ以下の細胞状ビーズを作るのに特に
有利である。ある具体例においては、出発混合物から始
めに作られるペレットは乾燥され、次で破砕によりサイ
ズが小さくされ、この小さなペレットが加熱処理の供給
原料として用いられる。別の具体″例では出発混合物か
ら始めに作られたペレットが個々のペレット中のガラス
粒子の焼結のため第１段の加熱処理に付され、このペレ
ットが次に破砕され小さなペレットとされ、さらに膨張
せしめるための第２段の加熱処理が行なわれる。何れの
方，法を用いても極めて小さなサイズ例えば０．５〜３
−の発泡ガラスビーズを容易に製造することができる。
勿論、第１段加熱処理前に乾燥破砕工程を導入し、さら
にその処理と第２段加熱処理の間に別の破砕工程を導入
する組合せの別の方法を用い；ることもできる。焼結前
に破砕を行なう方法および焼結後に破砕を行なう方法は
それぞれ利点がある。

焼結前の破砕は焼結工程と膨張工程の間の熱損失がなく
あるいは少なくとも極めて少ないので経済的な加熱が可
能である。非焼結ペレットの破砕は焼結後の破砕よりエ
ネルギーが少なくてよくまた一定のエネルギー消費では
処理量が大である。さらにまた焼結工程と膨張工程を一
つの同じ炉で行なうことができる。ペレットが例えば３
ＴｆＵｎ以下といつた小さなサイズのものである場合、
この二つの加熱工程を上記の如く組合せることは極めて
有利てある。しかしながら焼結後まで破砕をおくらせる
ことにより、焼結燥作でペレットに対し非常な凝集性が
与えられ、それらの取り扱いが容易になり、大Ｊ量処理
条件下に処理しうるので重要な利点が得られる。この方
法のさらに別の利点は焼結工程前あるいは該工程中大き
なサイズのペレットを取り扱うのでこれらペレットがこ
ういつた処理の間に固着する傾向が少ない点である。こ
の別法を採用する際、焼結後のペレットからの熱損失を
非常に大きくする必要はない。破砕する前に焼結ペレッ
トを大気温度まで冷却する必要はない。破砕はペレット
が高温、例えば２５０゜〜３００゜Ｃである間に実施す
るのが好ましい。有利には破砕は焼結ならびに急速な冷
却後に行なわれ、この冷却は焼結ペレットの破砕あるい
は亀裂を生じ破砕工程が容易となる。

破砕工程の導入により、膨張処理された焼結ペレットは
しばしば破砕しない場合より不規則になり、特に丸みが
−少なくなる。この事実を考慮し、溶融ガラスの流動に
よりビーズが丸くなるよう膨張炉内の温度を充分高いも
のにしビーズを加熱することが推奨される。小さなビー
ズを作る場合、蕎密度の低いものを．得るには高い膨張
温度を利用するのが有利である。

ペレット破砕工程を実施する場合、それにより全てある
いは主として１．５Ｔｗｔ以下例えば０．２５〜１．５
−のペレットからなる供給原料を作ることが好ま．’し
い。

かかる小さなペレットから加熱処理により０．５〜３Ｔ
ｗ１の発泡ガラスビーズが作られる。かかるビーズは萬
密度が０．２８〜０．４７ｋ９／ｌである。ある方法で
一定の小さなサイズ範囲例えば０．５〜３Ｔｒ＄Ｌのも
ののみからなる発泡ガラスビーズを作ζることが望まれ
る場合、破砕せるものを篩いわけして不適当なサイズの
ペレットを除きこれらをもし使用しうるならは再循環さ
せる。本発明方法により製造せられる細胞化ガラスビー
ズは種々の工業目的に、例えば合成樹脂ならびに他の材
料の成形体あるいはコンクリートの充填材として有用で
ある。

これは前述のサイズの小さなものおよび大きなものすな
わち約３ｗｍ以上のものおよび以下のもの双方のビーズ
にあてはめられる。本発明方法では丸い形、通常大体球
形のビーズが得られる。この丸い形はこういつたビーズ
をコンクリートあるいは他のマトリックスに充填材とし
て用いる場合有利である。というのはビーズがマトリッ
クス材料中に良好かつ容易に分布するからである。本発
明は細胞化ガラスビーズ自体をも包含する。

本発明にかかる多細胞ガラスビーズは気泡が密に作られ
ておりビーズが３Ｔｎ！ｎより大きい場合０．５ダ／Ｃ
ｄ未満の、好ましくは０．２ｙ／Ｃ７ｌ未満、さらには
０．１５ダ／ｄ未満の萬密度を有することを特徴とする
ものである。

上記ビーズ特性ならびに後述する好ましいビーズ特性は
広義での本発明方法あるいは前述せる好ましい特徴の一
つあるいはいくつかを有する本発明方法で製造されるビ
ーズに特徴的に認められるものである。

本発明にかかる細胞化ガラスビーズは好ましくは室温で
水に２４時間つけた場合ル容積％未満、好ましくは１喀
積％未満の水を吸収する程度の極めて低い透水度を有す
る。

本発明にかかる特に好ましい製品は萬密度が０．５ｙ／
ｄ未満て、室温において水に２４時間つけた楊合ιビル
容量％未満、好ましくはｍ容積％未満の水を吸収しおよ
び／または９９％相対湿度の大気中に２４時間放置した
場合０．２５％未満の水分を吸収する程度の透水度を有
する細胞化ガラスビーズからなる。

本発明にかかる特に有利なある種ビーズにおいては、比
較的大きな気泡と小さな気泡が存在し、比較的大きな気
泡の平均容量が比較的に小さな気泡の平均容積の数倍て
あり、これら気泡の分布は小さな気泡が大きな気泡を分
けている壁となるガラス部分の全体にわたり分布してい
る特徴をもつものである。

添付図の第１図は８ 〜１６７７Ｚ７７！サイズの本発
明にかかる細胞化ガラスビーズの内部構造の電子顕微鏡
写真ＸＩＯＯ図である。

ここには大きな気泡が壁により分離されその壁の部分に
微小気泡群が分布している様子が認められよう。このビ
ーズは前述 ；せる構造的特徴をそなえたビーズの代表
的なものである。図に示されたようなビーズバッチを試
験し、萬密度が０．５９／ＣＴＩｔ未満であり、明細書
記載の浸漬試験でル容積％の透水度を有することが確認
された。以下実施例により本発明を説明する。

実施例１ 平均粒子サイズ６ミクロンで比表面積３５００ｄ／ダの
破砕ソーダ石灰ガラスを平均粒子サイズ４ミクロンの粉
砕石灰石（ガラス重量に基づいて２．１％）とガラスな
らびに石灰石重量に基づいて約１０重量％の水とを混合
した。

混合物を充分に混合し、回転ペレット化ディスク上に供
給して混合物のペレットを作つた。

ディスクから取り出されたペレットを金属スクリーンベ
ルト上にヌードル単一層として静かに分布させ、このベ
ルトにより約５ 〜１０Ｔｍのペレットを６００のＣ〜
６５０゜Ｃ（ガラス粘度約１０１０．５〜１庁ポイズに
−相当する温度）に保たれたトンネル炉中に運搬した。
ペレットの炉内滞留時間を約１３分とした。始めの約■
分間でペレットは乾燥し、しかもその時間までにペレッ
トは炉温に達せしめられた。従つてペレットは前記温度
に約２〜３分間保たれた。個々のペレットの表面層のガ
ラス粒子が共に焼結し合体するにはそれで充分であつた
。この表面焼結の品質は重要てある。これは最終生成物
の特性に重大な影響を及ぼす。こういつた表面の焼結さ
れたペレットを８００℃（ガラス粘度約１σ．゜ポイズ
に相当）に保たれた回転ドラム炉に入れた。

この炉内にペレットを３〜４分間保つた。この間ドラム
を連続的に回転させペレットが互いに回転接触するよう
にした。ガラス粒子が軟化し、石灰石が分解しＣＯ。を
発生し細胞化された。このガス発生は主としてガラスが
粘度１０゜．゜゜ポイズ未満である間に始められ、ガラ
ス粘度が約１Ｃｆ’．゜ポイズになるまでの間続行され
た。ペレットは始めの大きさの約２倍の細胞状ガラスビ
ーズに変わり気泡がビーズ全体に分布され フている気
泡ガラス構造により特徴づけられるものになつた。こう
いつたビーズは金属ベルトコンベアー上にのせられアニ
ールトンネルの中へと運ばれその中でビーズはアニール
温度（約５００’Ｃ）になされ、該温度に１０〜ｂ分間
保たれた。ビーズは次に大気温度まで急速に冷却せしめ
られた。得られたビーズの萬密度は０．１２〜０．１８
ｙ／ＣＴｌであつた。このビーズは室温で水中に２峙間
つけた場合７容積％未満の水を吸収する程度である事実
が明らかな如く極めて透水度の低いものであつた。

９９％相対湿度２０℃での大気にこのビーズを２峙間さ
らしたあとの吸水度は０．２５重量％未満であつた。

前述の萬密度範囲の上限の萬密度をもつビーズは吸収性
がより低くなり上記条件下で３容積％程度および０．１
重量％未満になつた。萬密度最少のビーズでも圧潰強さ
１５ｋ９以上であつた。

従つてこれらビーズはセラミックあるいは他の成形ブロ
ックを作る時の骨材としてあるいは中空壁などに断熱材
として用いるのに極めて好適である。

上記方法の条件をいろいろに変えしかも透水度が低く、
萬密度の小さいビーズを作ることができる。

ガラス重量に基づいて２．２５％の石灰をまぜた出発混
合物が用いられた。製造されたビーズは上記のものと同
様の特性を有していた。上記方法と同じ方法により、た
だし比表面積がより大きい例えば７０００ｃイ／ダまで
のソーダ石灰ガラス粒子を出発混合物中に用いさらに良
好な特性のビーズを作つた。２鍾量％までの水を加えた
出発混合物が成功裏に使用された。

さらに別の改変例として混合物のペレットをペレット化
ディスクで作り乾燥させた後８００゜Ｃに保たれた炉に
入れた。

この炉でペレットを加熱する間に、先ずガラス粒子の焼
結が、次にガスが発生し細胞化を生じペレットからガラ
スビーズへの転換が行なわれた。この単一加熱処理工程
を用いる方法は同じ質のビーズを得るのに加熱処理を別
々の炉で２段にわけて実施する前述の方法ほど制御が容
易ではなかつた。添付図の第２図は上述の如く本発明方
法により発泡ビーズを作るのに用いられるプラントの図
である。

このプラントて本発明方法を実施するのは次のように行
なわれる。ガラス粒子と発泡剤の混合物はホッパー１か
らコンベアー２に送られ、このコンベアーは混合物を傾
斜した回転板３へと供給し、この板３に連続的にスプリ
ンクラー４から水が散布される。

得られたペースト様物はペレットの形でこの回転板から
放出され、このペレットはトンネル炉５のスクリーンベ
ルト支持体上にひろげられる。この炉内を移動せしめら
れる間にペレットは発生器６からライン７により送られ
る高温ガスにより加熱され、また後の処理工程から回収
されラインにより送られる高温ガスにより加熱される。
炉５の中で、ペレットは乾燥され加熱処理の焼結工程が
実施される。炉５の温度は６００゜Ｃ〜６５０゜Ｃでペ
レット フの表面層のガラス粒子の焼結を生じる。炉５
から放出されるペレットは振動コンベアー９に受けとめ
られ、この上で長石がホッパー１０から分布せられる。

この長石は第２段の加熱処理が行なわれる発泡炉の壁に
ペレットが粘着することを防止する働らきがある。振動
コンベアー９はペレットを通常の型の回転炉１１に供給
し、この炉１１は発生器１２からの高温ガスにより加熱
される。炉１１の温度は約８０００Ｃてある。次に発泡
剤が賦活され個々のペレットのガラス粒子のガラス粘度
が充分に低くなりガラスが一体の塊りになる。その結果
ペレットは細胞化ガラスビーズに変わる。回転炉１１か
ら出される発泡ビーズは次に冷却システム１４を有する
アニール炉１３中を通過せ．しめられる。

実施例２平均粒子サイズ６ミクロンて比較面積３５００
ｃイ／ダの粉砕ソーダ石灰ガラスを平均粒子サイズ４ミ
クロンでガラス重量に基づいて２．１％の量の粉砕．’
石灰石と、ガラスおよび石灰石総重量に基づいて約１０
重量％の水とを混合した。

混合物を充分混合しトレーあるいはディスクでペースト
を作り、ここからペーストのペレットを放出させ金属ス
クリーンベルト上にペレットの単Ｊ一層として静かに分
布させこのベルトにより約８〜１０Ｔｒ＄Ｌのペレット
を６５０℃〜６８００Ｃ（ガラス粘度約１σ〜ｌσ．゜
ポイズに相当する温度）に保たれているトンネル炉中に
運んだ。

炉内のペレット滞留時間は約１紛・であつた。最初の約
ｍ分間でペレット１Ｊは乾燥し、その時までにペレット
は炉温になつた。従つて該温度でのペレット滞留時間は
約５分であつた。これは個々のペレットの表面層にある
ァガラス粒子が焼結し結合するに充分な時間であつた
。この表面焼結の品質は最終生成物の特性に重大な影響
をおよぼすので重要であることが多い。こうして表面焼
結されたペレットを次に約２５０℃〜３００℃まで急冷
しペレットの破砕あるいは亀裂を生せしめ、直ちに破砕
ローラー間で粉砕した。粉砕機からのペレットを篩にか
け主としてガラスからなる極めて小さな粒子を除き、こ
のものは製造ラインの始めのペースト形成工程へと循環
せしめた。残りの粉砕焼結ペレットは０．２５〜１．５
−のサイズであつた。この小さな焼結ペレットを次にガ
ラス粘度約１（Ｆ．”〜１Ｃｆ’ポイズに相当する８１
０℃〜８２０℃に保たれた回転式ドラム炉に入れ炉内に
２〜３分保つた。

この間にドラムの回転によりペレットを連続的に回転接
触させた。ガラス粒子は軟化し石灰石は分解しＣＯ。を
発生し細胞化が行なわれ、ペレットは細胞状ガラスビー
ズに変つた。ＣＯ２の発生はガラス粘度が１０゜．Ｉポ
イズ未満である間に主として開始され、ガラス粘度が約
１Ｃｆ’．゜ポイズに下がるまで続行した。このビーズ
は発泡ガラス芯構造で気泡がビーズ全体に分布している
特徴のものであつた。ペレット同志が互いにあるいはド
ラム壁に粘着する傾向をさけるため長石あるいは他の粘
着防止剤を加えるのが有用てある。ビーズをアニール温
度（約５００’Ｃ）までさげ、この温度に１０−ル分間
保つた。

次にビーズを大気温度まで急速に冷却せしめた。得られ
たビーズは粉砕焼結ペレットの約２倍の大きさすなわち
０．５〜３７７！７７１のサイズで０．２８〜０．４７
ｋ９／ｌ（７）蔦密度であつた。このビーズは室温で２
４時間水につけた場合約５〜６％の水を吸収する程度の
極めて低い透水度であつた。蕎密度が前述の蕎密度範囲
の上限に増大するにつれ吸収性は低くなる。上記実施例
の方法は、添付図第２図に関連し実施例１に述べたプラ
ントで焼結ペレットのための適当な粉砕機を加え実施す
ることができる。

上記方法の改変として、回転炉から出されるビーズをア
ニール温度に冷却を一たんとめることなく大気温度まで
急速に冷却した。冷却ビーズの破懐はごくわづかでしか
なかつた。さらに別の改変例として、回転ディスクから
のペレットを乾燥させ、乾燥ペレットを粉砕工程にかけ
小さなサイズのものにした。

０．２５〜０．５ｗｒｍサイズ内のペレットを残し、焼
結工程に送るため金属スクリーンベルト上に分布させた
。

次で焼結工程と発泡工程の間に粉砕工程を入れることな
く前述通り処理を続行した。最終ビーズの透水度は小で
あつた。萬密度は約０．４５ｋ９／ｅであつた。さらに
別の改変とし、上記プラントの回転炉を垂直炉で置換し
、この中で粉砕焼結ペレットを高温ガス流により上方へ
と運び、排気ガスと共に炉から出されるまでにペレット
を発泡ガラスビーズに変えるべく加熱することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる細胞化ガラスビーズの内部構造
を示すための電子顕微鏡写真であり、第２図は本発明方
法を工業的規模て実施する場合のプラントの略図である
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラス粒子と発泡剤からなる混合物をペレットに成
   形し、次いで加熱処理したガラスを溶融させ発泡剤から
   ガスを発生させて細胞状ガラスビーズとなしこれを冷却
   して硬質化せしめる細胞状ガラスビーズの製造法におい
   て、ガラス粒子と無機発泡剤からなる混合物の加熱処理
   を２段階で行ない、その段１段ではかかる混合物のペレ
   ットが互いに摩擦接触することなく、ガラス粒子の焼結
   を生じるまでは充分であるがかかるペレットの膨張をも
   たらすには不充分な温度に加熱し、また第２段では上記
   第１段で加熱された混合物のペレットを自由相対運動下
   に発泡せしめる炉中で発泡を生起させる高温度に加熱し
   、該発泡炉での最高温度はガラス粘度１０＾５＾．＾５
   ポイズに相当する温度をこえぬものとすることを特徴と
   する細胞状ガラスビーズの製造方法。 ２ 発泡炉の温度がガラス粘度１０＾５＾．＾５〜１０
   ＾７＾．＾５ポイズに対応する範囲内の温度である特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ３ 発泡剤として炭酸カルシウムを用い、ペレット中に
   存在させる量がガラス重量に基づいて１．７〜２．７重
   量％である特許請求の範囲第１項または第２項記載の方
   法。 ４ 初期のペレットがガラス粒子と粒状発泡剤を含み、
   かかる粒状成分がペレットに凝着するための唯一の媒体
   として水を混合物全量に基づき１０〜２０重量％用いる
   特許請求の範囲第１項〜第３項の何れかに記載の方法。 ５ 前記第１段加熱処理がペレットをコンベアー上にの
   せガラス粘度１０＾７＾．＾６＾５〜１０＾１＾１ポイ
   ズに相当する温度でのトンネル炉中に運ぶことにより実
   施され、第２段加熱処理が回転炉中で行なわれる特許請
   求の範囲第１〜第４項の何れかに記載の方法。６ 加熱
   処理前および／または加熱の焼結工程と発泡工程の間に
   ペレットを破砕する特許請求の範囲第１項〜第５項の何
   れかに記載の方法。