JPS61219742A - ガラス質細胞状無機物質の製法 - Google Patents

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】 本発明はガラス質細胞状無機物質の製法およびこの物質
から多様な物体を得る方法に関する。

現在まで公告された多数の特許によって、ガラス、アル
カリまたはアルカリ土類のけい酸塩、硫酸塩、またはシ
ん酸塩などを、カーがン、アルカリまたはアルカリ土類
の炭酸塩、水、ニゲナイト、炭化水素、グリセリンなど
の膨張剤の存在で、溶融して膨張ガラスを得ることが知
られている。

ガラスの溶融および膨張を、一段階または多段階で行な
い、この物質および炉を使用して連続的または不連続的
に細胞状ガラスを製造するために多様なプログラムが使
用された。使用された方法は「多孔の性質（ｐｏｒｏｍ
ｓｔｒｉｅ　）　Ｊすなわち大部分の孔が閉止孔である
孔の分布および寸法を良好に制御でき、最終製品の密度
は現在まで実際の工業的条件において１１０〜１６０　
ｋｇ／ｍ’の間で変化させている。

しかし、密度が１６０〜７００　ｋｇ／ｍの範囲であっ
て、厚みが１０〜１２国以上の膨張ガラスを製造し、こ
れによって開放孔の割合を自動的に制御する方法は、多
様な潜在的応用が極めて大きいのであるが、現在までそ
の必要を感じておらず、また発見されなかった。

本発明は、孔の分布が制御され、孔の３０〜９０％が開
放孔である、すなわち開放孔の容積割合が孔の容積１０
０％に対して３０〜９（ｌであり、密度が１６０〜７０
０　ｋｌ？／ｍ　の間である膨張ガラスを製造する単純
で安価な方法を提供する。

また本発明は、得られた膨張ガラスを直接使用して極め
て多様な物体を製造する方法を提供する。

このために１本発明は、粉砕したガラスと、カルシウム
およびマグネシウムの炭酸塩との混合物を原料とする膨
張ガラスの製法であって、粉砕ガラス１００重量部と、
ＣａＣＯ３：　ＭｇＣＯ３の比が２０二８０〜８０：２
０の間で変化するカルシウムおよびマグネシウムの炭酸
塩０．２〜２重量部とからなる混合物を使用し、この混
合物を、たとえば、縁の高さが少なくとも１５ｍの開放
された耐火物容器に得ようとする密度に応じて少なくと
も６〜１２ｃｍの高さまで満たし、これを炉内に入れ、
温度ば７００℃に達した後は最大昇温速度を１５０〜ｂ 少なくとも３０分間保ち、最大降温速度を８０℃／時間
として冷却し、この間６００〜５００℃において最大降
温速度を２０Ｃ／時間とする膨張ガラスの製法に関する
。

この条件で大量の測定において、密度、開放孔の数対閉
止孔の数の比、および所定の使途に応じてそれぞれの寸
法を制御できる膨張ガラスを製造する。

この説明によらずに、カルサイトおよびドロマイトの混
合物を使用し、多孔の性質の制御に好ましいこの温度プ
ログラムを応用することを考える。

この温度プログラムを使用することは、よシ低い温度に
おいてドロマイトが分解し始めて、カルサイトの周りに
■２の雰囲気を生じ、これが平衡を移動させてカルサイ
トの分解を遅らせる。加熱プログラムの展開中にガラス
の溶融によって粘度が増加して、ガスの放出を防止して
、密度および開放孔対閉止孔の所要の比を得るためによ
り好ましい時点において、カルサイトから生ずるＣＯ２
はよル遅く現れる。留意すべきこととして、■２ガスの
放出の遅れは、温度の関数として溶融ガラスの粘度変化
が十分に急速におきる「敏感な」領域でおきる。これに
よって最終製品の多孔の性質の多様な特徴を広範囲に変
化させ、膨張ガラスに組合せようとする他の物質を所望
の深さに浸透させることができる。

本発明の特徴によって、まずガラスと炭酸塩との粉末を
２００：１０〜２００：１５の比に予備混合し、この予
備混合物４〜ａｏｉｔ部に、粒度０〜２００μｍであっ
て、少なくとも７０チが１００　ｔｔｍの篩を通過する
ガラス粉末９６〜７０重社部を加えた混合物を上記のよ
うに処理する。

最初の予備混合物の混合比を変化させることによって、
密度が１６０〜７００　ｋｇ７ｍ　　と変化する潤張ガ
ラスを得ることができる。

本発明の１つまたは多くの実施態様の記載によって本発
明の理解を一層深めることができるであろう。

微細ガラス粉末２００　ｋｇと、粉末のカルサイト９に
９およびドロマイト３に９とを予備混合物とし、たとえ
ば攪拌機またはコンクリートミキサに通して均一であっ
て流動性のある粉末を得る。ガラス板またはガラス瓶の
破片を原料として、まず粒度０〜２００μｍのガラス粉
末を調製する。粒子の少なくとも８０％は１００μｍの
篩を通過する。

第１の試験で、上記予備混合物１５ｋｇにｌｆ７ス粉末
８５ゆを混合し、これをよく分離して圧縮しない状態で
、長さおよび幅が６００■、高さが２５０−の耐火セラ
ミック容器の底に、加熱中に炭化するクラフト紙をしく
か、または陶土もしくは他の離型剤を撒いて、約６６−
の高さまで装入する。よく分離して圧縮しない状態での
１回の装入は約７５　ｋｇ７ｍ３である。これを炉に入
れ、１時間で温度７００℃に上げ、次に１時間半で徐々
に温度を８００℃に上げ、この温度に１時間保ち、加熱
を止めて温度を下げる。十分加熱した炉では、温度は１
時間に５０℃よシ下らない。実際に２４時間の終シには
、厚み約２７α以上、密度的２５０ｋＶｍ　の均一な膨
張製品を炉から取出すことができる。

第２の試験では、予備混合物５に９をガラス粉末１０８
ｋｌ？に混合し、型に入れて高さ約９５ｍｍまでとする
。同様な熱サイクルを加えて得た膨張ガラスは高さは１
９ｃＷ１に増加し、密度は約６００　ｋ／ｉ７ｍ　’に
上った。

本発明の方法によりて得る重要な厚みは従来技術とは顕
著に相違する。。

製造の必要に応じて、たとえば上記の型よシはるかに大
きい一組の型を一層または多層に重ねて順次１つのトン
ネル炉に通して連続的に進行させ、そのプログラムは上
記の炉と同様な加熱および冷却の条件とする。エネルギ
ーを節約するために１炉は２つの段階を有し、高い段階
は１つの方向に進行させ、低い段階は他の方向に進行さ
せる。適当碌速さで空気を循環させる装置によって冷却
工程にある後の製品の熱を回収して出発物質の加熱に利
用する。

滑走台の上で循環する型に製品を入れる代りに、上記の
ような漏出ない耐付着性装置に入れた後に１耐火性の縁
を有する耐火性の無限下敷の上に直接粉末をおく、この
縁はガラスが横方向に膨張することを制限する。

すべての場合に粉末を予備加熱することが推奨できる。

この間、ドロマイトの分解前に、温度を急速に上げない
ことによって、ＣＯ２の脱ガスを遅らせる利益を失なわ
ないことが必要である。

通常のガラスの密度は約２．５００　ｋｇ／ｍ　　であ
る。

密度２５０　ｋｇ／ｍ　の膨張ガラスは全多孔率が９０
俤である。開放孔の比は、液体の表面張力による不完全
な充填を避けるために、液体の吸収よりも、気体の吸収
を測定して求める方が好ましい。上記ガラスについて行
なった測定は空気の充填率が７７チを示す。このガラス
は開放孔率が７７％。

閉止孔率が１３％と考えられる。

本発明の特徴によれば、型のなか、または下敷の上で連
続的に製造したか、あるいは型のなかで不連続的に製造
した膨張ガラスは、また平行六面体に挽割シ、これは多
様な流体、静止または循環する液体または気体の保持に
利用される、たとえ・ば環境の湿気付与、植木鉢の液体
保持用腕シ、熱交換媒体、炉材、ま九植物、菌類および
微生物の培養支持体などである。この利用は本発明の方
法が与える重要な開放孔の比によって容易になされ、多
くの場合に、、ＩＩ）マーが耐えられない高温および化
学薬品に対するガラスの耐性によって有利に行なわれる
。

他の応用として本発明の膨張ガラスブロックを、便宜な
ように加工して組立て、必要であれば複合体として、特
に大表面のパネルの芯、または多層集積体の挿入要素と
して使用する。ガラスの良好な剛性は、内部の間仕切シ
、床板、および垂直または水平の相対的に軽い外部の構
造要素を作ることができ、これはすべて断熱性および遮
音性が良好である。

同様にこのブロックを多様な形状に加工し、複合板の芯
とすることができる。この芯は最終的なものとして複合
板に付けることもでき、また臨時的なものとし、機械的
に破壊して生じたガラス屑を取出すこともできる。

本発明の他の特徴として、製造し、必要に応じて挽割り
、加工し、および／または再び組合せた物体は、膨張お
よび／または積層させたポリマー塊、石膏、木材、天然
または人工の石材、セラミック、通常のガラス、金属の
ような他の要素に、複合材料に、また多様な網状組織を
有する複雑な構造体、たとえば管、および／または電気
抵抗体、または太陽光集光体もしくは望遠鎗の鏡支持体
、などに接着して組合せる。膨張ガラスと組合せた材料
から軽量性および剛性に優れた極めて多様な物体を得る
ことができる。必要に応じて、被覆しない面に仕上げ塗
料を施すことができる。

例示のために、隔離用および支持用の壁、天井、間仕切
りなどを挙げることができる。

軽量化した「天然の」石材は、たとえば次のようにして
製造することができる。製造した膨張ガラスブロックを
鋸で切断し、接着剤を付けると孔の特定の深さまで侵入
するので、これを組合せて１枚の薄い石材を得る。接着
剤を乾燥または硬化させた後に組合せ体は、十分な機械
的挙動を示すので、日常の取扱いに耐え、かつ研摩や、
他の面の密閉など、目的の使用に必要な仕上げ操作を行
なうことができる。最終製品は見た面が天然の石材であ
って、平均密度が原料石材の密度の３５〜６０％である
。本発明は特に建物前面に使用する石板に有利であって
、接着に要する手間を著しく減少させ、取付けかすがい
を不要にすることができる。

膨張ガラスは、また板に挽割シ、浮彫で加工し、外部仕
上げの処理を行なう前に、多様な材料と組合せること吃
できる。こうして古典的な方法で無機エナメルを塗布し
、これを炉内で膨張ガラスの構造を変えずに硬化させる
。同様に、重合度が多少とも進行している重合可能な有
機物質を塗布して、それ自身周知の方法によって重合を
行なうことができる。このポリマーは、仕上り物体の用
途に応じて、周知のように熱可塑性または熱硬化性のも
のを使用する。

軽量化した「人工の」石材はほぼ同様な方法で製造する
ことができる。

膨張ガラスブロックは、その−面に、ポリエステル樹脂
少なくとも３０チと、粒度２００μｍの下地の固い装入
物多くとも７０チとからなるモルタル層を塗布し、他の
面に同じポリエステル樹脂と、異なる固い装入物からな
る他のモルタル層を塗布する、この粒子はもっとも重要
な寸法を有する。モルタルの第１層に含まれる粒子の性
質、量および寸法ならびにその使用条件を選択すること
によって、すべての点で特に天然の岩石、大理石、斑岩
などの面に対応する面を有するようにすることができる
。モルタルは膨張ガラス内に良好に侵透するので、製品
は優れた機械的挙動を示ｉ−１膨−張〃ラスと２つのモ
ルタル層との相対的な厚みによって、上記製品と同様な
利点を有する軽い仕上シ製品を得ることに成功した。

例示のために、次にほうろう塗装したタイルを記載する
。密度２５０Ｘ？／ｍ’の膨張ガラスの塊シを鋸で切抜
いて製造すべきタイルの長さおよび幅を実質的に有し、
厚みが約２５日のブロックを作り、表面にサンドブラス
ト、刻印、研摩のよウナ目的の浮彫を得るために必要な
処理を行ない、その後に、０．５　ｋｖｍ２の軽いほう
ろうを塗布し、古典的な方法で炉内で硬化させる。６０
０Ｘ６００鴫の大きなタイルまたは板を得、これは装飾
効果があシ、および／また遮音性があるので、天井要素
として使用できる。これよ少少し重い約１．８に９７ｍ
　２のほうろうを少なくとも３５０　ｋｇ／ｍ’の膨張
ガラスの上に塗布して、壁または他の被覆されたタイル
の適用範囲を拡げることができる。

有利な応用としては、膨張ガラスの表面にまたは内部忙
、固体電解ＪＲまたは導電体４リマーのような活性物質
を組合せて電池および蓄電池を形成する。

また化学反応装置、排気汚染防止装置で使用する固形触
媒を組合せることができる。

本発明の開放孔を有する膨張ガラスは、化学すまたは物
理的の処理によって内部構造を改質することができ、ま
た製造した後に、膨張性または非膨張性のＩリマー樹脂
モルタル、ピチューメン、接着剤、セメントなどの有機
または無機の多機な製品を充填することができる。この
充填は、処理する膨張ガラスブロックの厚みの全部ま九
は一部に行なうことができる。また各孔について、その
全部分または一部分に充填することができる。勿論、ブ
ロックを充填する厚みおよび各孔の充填率は、作業者の
方法、圧力、温度、処理時間など、および充填剤の特性
によって異なる。−次的の加工によりて、直接使用する
か、ｔｉｔは前記組合せの全部または一部を受入れる物
質の新しい範囲である膨張ガラスの特性を創造する。本
発明を限定するものではない例示として、ガラスブロッ
クをビチュメン、？リマービチ、−メンおよび／または
適当なポリマーに浸漬して、深海または海面で使用する
浮きを製造することを記載する。これは閉止孔が充填さ
れていないので、浮き材料を□得ることができる。

本発明は上記の多くの例に限定されるものではなく、当
業者が実施しうるすべての変更を含むものであることを
理解すべきである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉砕したガラス１００重量部と、カルシウムおよび
   マグネシウムの炭酸塩の混合物０．２〜２重量部とを原
   料とする膨張ガラスを製造する方法であって、ＣａＣＯ
   ＿３：ＭｇＣＯ＿３の比を２０：８０〜８０：２０の間
   で変化させ、縁の高さが少なくとも１５ｃｍの開放され
   た耐火物容器にこの混合物を少なくとも高さ６〜１２ｃ
   ｍまで充填し、これを炉に入れ、加熱プログラムは、温
   度が７００℃に達した後に、最大昇温速度を１５０〜１
   ７０℃／時間とし、次いで温度約８００℃に少なくとも
   ３０分間保ち、最大降温速度を８０℃／時間として冷却
   し、この間６００〜５００℃において最大降温速度を１
   ５０〜１７０℃／時間とすることを特徴とする方法。 ２、まずガラス：炭酸塩の比を２００：１０〜２００：
   １５とする予備混合物粉末を作り、次にこの予備混合物
   ４〜３０重量部と、粒度０〜２００μｍであって、１０
   ０μｍの篩を少なくとも７０％通過する粉砕したガラス
   ９６〜７０重量部と混合し、得られた混合物を次に前記
   加熱プログラムに従って加熱する、特許請求の範囲第１
   項記載の方法。 ３、粉砕したガラス１００重量部と、カルシウムおよび
   マグネシウムの炭酸塩の混合物０．２〜２重量部とを、
   ＣａＣＯ＿３：ＭｇＣＯ＿３の比を２０：８０〜８０：
   ２０の間で変化させ、縁の高さが少なくとも１５ｃｍの
   開放された耐火物容器にこの混合物を少なくとも高さ６
   〜１２ｃｍまで充填し、これを炉に入れ、加熱プログラ
   ムは、温度が７００℃に達した後に、最大昇温速度を１
   ５０〜１７０℃／時間とし、次いで温度約８００℃に少
   なくとも３０分保ち、最大降温速度を８０℃／時間とし
   て冷却し、この間６００〜５００℃において最大降温速
   度を１５０〜１７０℃／時間とする方法によって得られ
   た膨張ガラスを、平行六面体に挽割り、静止または循環
   する液体または気体の流体を保持する容器とする使用方
   法。 ４、粉砕したガラス１００重量部と、カルシウムおよび
   マグネシウムの炭酸塩の混合物０．２〜２重量部とを、
   ＣａＣＯ＿３：ＭｇＣＯ＿３の比を２０：８０〜８０：
   ２０の間で変化させ、縁の高さが少なくとも１５ｃｍの
   開放された耐火物容器にこの混合物を少なくとも高さ６
   〜１２ｃｍまで充填し、これを炉に入れ、加熱プログラ
   ムは、温度が７００℃に達した後に、最大昇温速度１５
   ０〜１７０℃／時間とし、次いで温度約８００℃に少な
   くとも３０分保ち、最大降温速度８０℃／時で冷却し、
   この間６００〜５００℃において最大降温速度１５０〜
   １７０℃とする方法によって得られた膨張ガラスを、挽
   割り、多少とも加工した形として、複合板を製造するこ
   とを特徴とする膨張ガラスの使用方法。 ５、粉砕したガラス１００重量部と、カルシウムおよび
   マグネシウムの炭酸塩の混合物０．２〜２重量部とを、
   ＣａＣＯ＿３：ＭｇＣＯ＿３の比を２０：８０〜８０：
   ２０の間で変化させ、縁の高さが少なくとも１５ｃｍの
   開放された耐火物容器に少なくとも高さ６〜１２ｃｍま
   でこの混合物を充填し、これを炉に入れて、加熱プログ
   ラムは、温度が７００℃に達した後に、最大昇温速度を
   １５０〜１７０℃／時間とし、次いで温度約８００℃に
   少なくとも３０分保ち、最大降温速度を８０℃／時間と
   して冷却し、この間６００〜５００℃において最大降温
   速度を１５０〜１７０℃／時間とする方法によって得ら
   れた膨張ガラスを、必要に応じて挽割り、加工し、およ
   び／または再び組合せ、１つの仕上げ材料の他の要素、
   または複合材料、または多様な網目組織を含む複雑な構
   造体に接着して一体化することを特徴とする、膨張ガラ
   スの使用方法。 ６、粉砕したガラス１００重量部と、カルシウムおよび
   マグネシウムの炭酸塩の混合物０．２〜２重量部とを、
   ＣａＣＯ＿３：ＭｇＣＯ＿３の比を２０：８０〜８０：
   ２０の間で変化させ、縁の高さが少なくとも１５ｃｍの
   開放された耐火物容器にこの混合物を少なくとも高さ６
   〜１２ｃｍまで充填し、これを炉に入れ、加熱プログラ
   ムは、温度が７００℃に達した後に、最大昇温速度を１
   ５０〜１７０℃／時間とし、次いで温度約８００℃に少
   なくとも３０分保ち、最大降温速度を８０℃／時として
   冷却し、この間６００〜５００℃において最大降温速度
   を１５０〜１７０℃／時間とする方法によって得られた
   膨張ガラスを、必要に応じて挽割り、加工し、多様な物
   理的または化学的の処理にかける前に、仕上げられてい
   ない材料と一体化することを特徴とする、膨張ガラスの
   使用方法。 ７、粉砕したガラス１００重量部と、カルシウムおよび
   マグネシウムの炭酸塩の混合物０．２〜２重量部とを、
   ＣａＣＯ＿３：ＭｇＣＯ＿３の比を２０：８０〜８０：
   ２０の間で変化させ、縁の高さが少なくとも１５ｃｍの
   開放された耐火物容器にこの混合物を少なくとも高さ６
   〜１２ｃｍまで充填し、これを炉に入れ、加熱プログラ
   ムは、温度が７００℃に達した後に、最大昇温速度を１
   ５０〜１７０℃／時間とし、次いで温度約８００℃に少
   なくとも３０分保ち、最大降温速度を８０℃／時間とし
   て冷却し、この間６００〜５００℃において最大降温速
   度１５０〜１７０℃／時間とする方法によって得られた
   膨張ガラスを、必要に応じて挽割り、加工し、表面また
   は内部に有機または無機の活性物質を浸透させた担体と
   することを特徴とする、膨張ガラスの使用方法。 ８、粉砕したガラス１００重量部と、カルシウムおよび
   マグネシウムの炭酸塩の混合物０．２〜２重量部とを、
   ＣａＣＯ＿３：ＭｇＣＯ＿３の比を２０：８０〜８０：
   ２０の間で変化させ、縁の高さが少なくとも１５ｃｍの
   開放された耐火物容器にこの混合物を少なくとも高さ６
   〜１２ｃｍまで充填し、これを炉に入れ、加熱プログラ
   ムは、温度が７００℃に達した後に、最大昇温速度を１
   ５０〜１７０℃／時間とし、次いで温度約８００℃に少
   なくとも３０分保ち、最大降温速度を８０℃／時として
   冷却し、この間６００〜５００℃において最大降温速度
   を１５０〜１７０℃／時間とする方法によって得られた
   膨張ガラスを、必要に応じて挽割り、および／または加
   工し、物理的もしくは化学的の方法によって内部構造を
   改質し、および／または多様な有機もしくは無機の物質
   で製品の芯にまたは浅い深さに充填し、各孔の充填は、
   充填時間および充填剤の物理的特性に応じて部分的にま
   たは全体的に行なうことを特徴とする、膨張ガラスの使
   用方法。