JP2562788B2 - 微粒中空ガラス球状体の製造方法 - Google Patents

微粒中空ガラス球状体の製造方法

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JP2562788B2
JP2562788B2 JP5192761A JP19276193A JP2562788B2 JP 2562788 B2 JP2562788 B2 JP 2562788B2 JP 5192761 A JP5192761 A JP 5192761A JP 19276193 A JP19276193 A JP 19276193A JP 2562788 B2 JP2562788 B2 JP 2562788B2
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博光 関
好孝 神野
研一 袖山
朗 中重
徹郎 国生
一郎 田畑
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Kagoshima-Ken Kagoshima-Shi Kagoshima-Ken
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Kagoshima-Ken Kagoshima-Shi Kagoshima-Ken
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  • Glass Compositions (AREA)
  • Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】 本発明は、シラス等の火山ガラ
ス質堆積物を原料として中空ガラス球状体を製造する製
造方法に係り、より詳細には、火山ガラス質堆積物の微
粒子表面の親水性を減少させる親水性減少剤を用いるこ
とにより、火山ガラス質堆積物の微粒子から微粒中空ガ
ラス球状体を製造する製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】 シラス等の火山ガラス質堆積物を原料
として、各種の軽量複合材の素材となる微粒中空ガラス
球状体を製造する方法には、特公昭48−17645号
なる従来技術が提案されているが、この方法を20μm
以下の粒径の微粒中空ガラス球状体の製造に適用したと
きには、目的の微粒中空ガラス球状体を得ることができ
ない。そのため20μm以下の微粒中空ガラス球状体を
得るための従来技術が、特開平2−296750号とし
て提案されており、以下にその製造方法を示す。
【0003】 この方法では、予め粒径を20μm以下
に調整した火山ガラスの粒子を、塩酸あるいは硫酸溶液
中で8時間以上加熱処理した後、水洗と乾燥とを行う。
そして乾燥後の粒子を900℃〜1100℃の温度でも
って1秒〜1分間加熱処理することにより、所望の粒径
の微粒中空ガラス球状体を得ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら上記製
造方法を用いた場合では、20μm以下の微粒中空ガラ
ス球状体を得ることが可能ではあるが、製造を工業化し
ようとするときには、火山ガラスの粒子を酸溶液により
加熱処理するための装置、および酸溶液で処理した後の
粒子を水洗乾燥するための装置が必要となることから、
製造工程が複雑になり、実用化が困難となっていた。
【0005】 この製造工程の複雑化を回避するため、
単に20μm以下の粒径の火山ガラス質堆積物を、流動
層式加熱炉を用いて中空化するときには、粒子が配管内
に閉塞するという事態が生じたり、あるいは粒子の輸送
にばらつきが生じ、流動層式加熱炉の内部に粒子を定常
的に供給することが難しくなる。また流動層式加熱炉内
では比較的流速が遅いため、加熱雰囲気への供給に際し
ては粒子が互いに分離せず、融着物や未発泡の粒子が生
じ易いという実験結果を得ている。
【0006】 本発明は上記課題を解決するため創案さ
れたものであって、その目的は、流動層式加熱炉に火山
ガラス質堆積物の微粒子を供給するに際し、供給以前の
処理を簡単化したときにも、融着物や未発泡物の発生を
減少させることのできる微粒中空ガラス球状体の製造方
法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】 上記課題を解決するた
め本発明の微粒中空ガラス球状体の製造方法は、火山ガ
ラス質堆積物の微粒子と、この微粒子の親水性を減少さ
せる親水性減少剤との混合物を生成し、流動層式加熱炉
を用いることによって、前記混合物を900℃〜120
0℃で熱処理する方法を用いている。
【0008】
【作用】 火山ガラス質堆積物の微粒子の表面には活性
な表面水酸基があるため、微粒子は空気中の水分を吸着
し易く、微粒子の径が微小になるに従い、この性質が強
く現れる。
【0009】 一方、親水性減少剤との混合状態にある
火山ガラス質堆積物の微粒子は、親水性減少剤によって
その表面の親水性が減少させられることから、粒径が微
小であるにも関わらず、強い凝集性を示さない。そのた
め流動層式加熱炉への輸送経路における閉塞等を生じな
いことから、流動層式加熱炉への微粒子の供給は定常状
態を保った供給となる。また強い凝集性を示さないこと
から、流動層式加熱炉内では、微粒子は互いに凝集する
ことなく粒子単位に分散される。この状態において火山
ガラス質堆積物の微粒子は熱処理され、微粒中空ガラス
球状体となる。
【0010】
【実施例】 以下に、本発明の実施例について説明す
る。
【0011】 第1の実施例の説明を行う。
【0012】 この実施例においては、原料である火山
ガラス質堆積物として、鹿児島県吉田町に産し、粒径が
比較的微小に揃っている二次堆積シラス(以下では単に
シラスと称する)を用いている。また親水性減少剤に
は、シラスの微粒子の表面水酸基とカップリング反応を
生じることにより、シラスの微粒子表面に撥水性を与え
るカップリング剤であり、メチルトリメトキシシランを
主成分とするシランカップリング剤を用いている。
【0013】 先ず、原料のシラスに対し、重量比で
0.2%のシランカップリング剤を添加する。そして振
動ミルを用いることによって、シランカップリング剤が
添加されたシラスを、シランカップリング剤と混合しつ
つ粉砕し、平均粒径が4.8μmのシラス微粒子の粉体
とシランカップリング剤との混合物を生成する。
【0014】 この混合物を200℃で3時間の乾燥を
行った後、安息角と崩壊角とを測定すると、それぞれの
角度は28度、12度となっている。即ち、この混合物
は、微粒子の平均粒径が4.8μmと極めて微小である
にも関わらず、良好な流動性を示す粉体となっている。
【0015】 次いで、この混合物を、流動層式加熱炉
を用いることによって、900℃〜1200℃の範囲内
の温度である1000℃で熱処理を行うことにより、シ
ラスの微粒子を微粒中空ガラス球状体とする。
【0016】 この熱処理においては、輸送のための配
管内に閉塞を生じることもなく混合物が流動層式加熱炉
に輸送されている。そして熱処理の結果得られた微粒中
空ガラス球状体は、その特性が、平均粒径13.8μ
m、固め見かけ密度0.282g/cm3 となってい
て、融着物や未発泡物の発生が極めて少ない微粒中空ガ
ラス球状体となっている。
【0017】 第2の実施例の説明を行う。
【0018】 この実施例における火山ガラス質堆積物
には、第1の実施例と同様のシラスを用いている。また
親水性減少剤には、親水基がシラスの微粒子の表面側に
向き、疎水基が親水基と対応する側を向くことにより、
シラスの微粒子表面を疎水基で覆うオイルを用いてい
る。このオイルは、具体的には、ジメチルポリシロキサ
ンを主成分とする粘度100センチポイズのシリコーン
オイルである。
【0019】 先ず、重量比で0.2%のシリコーンオ
イルをシラスに添加する。そしてシリコンオイルが添加
されたシラスを、振動ミルを用いることによって混合し
つつ粉砕し、シラスの微粒子の平均粒径が4.1μmの
混合物を生成する。
【0020】この混合物を200℃で3時間の乾燥を行
った後、安息角と崩壊角とを測定すると、それぞれの角
度は25度、14度となっており、この混合物は、その
微粒子の平均粒径が4.1μmと極めて微小であるにも
関わらず、良好な流動性を示す粉体となっている。
【0021】 そしてこの混合物を、流動層式加熱炉を
用いることによって、1000℃で熱処理を行うことに
より、シラスの微粒子を微粒中空ガラス球状体とする。
【0022】 この熱処理においても、第1の実施例と
同様に、輸送のための配管内に閉塞を生じることもなく
混合物が輸送されており、その結果得られた微粒中空ガ
ラス球状体の特性は、平均粒径12.1μm、固め見か
け密度0.272g/cm3 のとなっている。つまり融
着物や未発泡物の発生が極めて少ない微粒中空ガラス球
状体となっている。
【0023】 第3の実施例の説明を行う。
【0024】 この実施例に用いた原料の火山ガラス質
堆積物には、第1および第2の実施例と同様のシラスを
用いている。また親水性減少剤には、シラスの微粒子表
面を樹脂で覆う樹脂剤であり、シリコーンレジンを主成
分とするシリコーンコーティング剤を使用している。
【0025】 先ず、重量比で0.5%のシリコーンコ
ーティング剤をシラスに添加し、シリコーンコーティン
グ剤が添加されたシラスを、振動ミルを用いることによ
って混合しつつ粉砕し、平均粒径が4.2μmの混合物
を生成している。
【0026】 この混合物を200℃で3時間の乾燥を
行った後、安息角と崩壊角とを測定すると、それぞれの
角度は45度、22度となっており、この混合物は、そ
の平均粒径が4.2μmと微小であるにも関わらず、良
好な流動性を示す粉体となっている。
【0027】 そしてこの混合物を、流動層式加熱炉を
用いることにより、1000℃で熱処理を行ってシラス
の微粒子を中空化し、微粒中空ガラス球状体を生成す
る。
【0028】 この熱処理においても、第1の実施例と
同様、輸送のための配管内に閉塞を生じることもなく混
合物が輸送されており、その結果得られた微粒中空ガラ
ス球状体の特性は、平均粒径15.2μm、固め見かけ
密度0.312g/cm3 であり、融着物や未発泡物の
発生が極めて少ない微粒中空ガラス球状体となってい
る。
【0029】 以上説明したように、火山ガラス質堆積
物の微粒子の平均粒径が、4〜5μm等のように、20
μm以下の場合では、火山ガラス質堆積物と親水性減少
剤との混合物は、その流動性が特に顕著に改善されてお
り、融着物や未発泡物の発生を減少させる効果が極めて
著しいという結果を得ている。
【0030】 また混合物における親水性減少剤の火山
ガラス質堆積物に対する比率については、親水性減少剤
を火山ガラス質堆積物に添加した後に粉砕する方法を採
用したときには、粉砕時の粒子の活性な表面が親水性減
少剤と有効に反応するため、予め所定の粒径に粉砕され
た火山ガラス質堆積物に親水性減少剤を混合する場合に
比して、同等の流動性を得るのに必要とする親水性減少
剤の量は、1/5〜1/10となるという実験結果を得
ている。
【0031】 そのため混合物の生成においては、親水
性減少剤が添加された火山ガラス質堆積物を粉砕する方
法を採用したときには、親水性減少剤の使用量が最も少
なくなり、製造コストをより低減することが可能になる
という効果を得ている。
【0032】 なお、本発明は上記実施例に限定され
ず、混合物の生成方法については、親水性減少剤を火山
ガラス質堆積物に添加した後、火山ガラス質堆積物を振
動ミルでもって粉砕する方法とした場合について説明し
たが、その他の方法として、例えば火山ガラス質堆積物
と親水性減少剤とを予め混合した後、この混合物を振動
ミル等で粉砕する方法、あるいはジットミル等を用いる
ことにより、火山ガラス質堆積物の粉砕の途中において
親水性減少剤を加える方法、あるいは予め所望の粒径範
囲に調整された火山ガラス質堆積物に親水性減少剤を混
合する方法等とすることが可能である。
【0033】 また混合物における親水性減少剤の火山
ガラス質堆積物に対する比率については、シランカップ
リング剤では0.2%、シリコーンオイルでは0.2
%、シリコーンコーティング剤では0.5%とした場合
について説明したが、混合物の生成の方法、あるいは親
水性減少剤の種類に対応して、良好な結果を得られる範
囲で任意の比率とすることが可能である(良好な結果を
与える比率としては、0.1%〜2%の範囲であるとい
う実験結果を得ている)。
【0034】 また流動層式加熱炉による熱処理の温度
については、1000℃とした場合について説明した
が、900℃〜1200℃の範囲で良好な結果を得られ
る任意の温度とすることが可能である。
【0035】 またカップリング剤としては、シランカ
ップリング剤を用いた場合について説明したが、その他
のカップリング剤として、例えばチタネートカップリン
グ剤等とすることが可能である。
【0036】 また親水性減少剤については、カップリ
ング剤、またはシリコーンオイル、またはシリコーンコ
ーティング剤とした場合について説明したが、その他の
親水性減少剤として、例えばステアリン酸のアルカリ土
類塩またはN−ラウロイルリジンまたはN−ラウリルア
スパラギン酸−β−ラウリルエステルなどのアミノ酸系
表面改質剤とすることが可能である。
【0037】 また混合物における火山ガラス質堆積物
の粒径については、4〜5μmの粒径とした場合につい
て説明したが、その他の粒径として、例えば平均粒径が
20μm以下の場合にも、同様に適用することが可能で
あり、さらには、平均粒径が20μm以上である場合に
も、同様に適用することが可能である。
【0038】
【発明の効果】 本発明に係る微粒中空ガラス球状体の
製造方法は、火山ガラス質堆積物の微粒子の親水性を減
少させる親水性減少剤と前記微粒子との混合物を生成
し、生成された混合物を、流動層式加熱炉を用いること
によって、900℃〜1200℃で熱処理している。そ
のため火山ガラス質堆積物の微粒子は、親水性減少剤に
よってその表面の親水性が減少させられ、粒径が微小で
あるにも関わらず、強い凝集性を示さないことから、流
動層式加熱炉への輸送経路における閉塞等を生じなくな
っており、流動層式加熱炉への供給は定常状態を保った
供給となる。また流動層式加熱炉内では、微粒子は互い
に凝集することなく粒子単位に分散される。そのため、
流動層式加熱炉に火山ガラス質堆積物の微粒子を供給す
る以前において、微粒子に対する処理を簡単化したとき
にも、融着物や未発泡物の発生を減少させることが可能
となっている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中重 朗 鹿児島県姶良郡隼人町小田1445番地1 鹿児島県工業技術センター内 (72)発明者 国生 徹郎 鹿児島県姶良郡隼人町小田1445番地1 鹿児島県工業技術センター内 (72)発明者 田畑 一郎 鹿児島県姶良郡隼人町小田1445番地1 鹿児島県工業技術センター内 (56)参考文献 特公 平4−32697(JP,B2)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 火山ガラス質堆積物の微粒子と、この微
    粒子の親水性を減少させる親水性減少剤との混合物を生
    成し、流動層式加熱炉を用いることによって、前記混合
    物を900℃〜1200℃で熱処理することを特徴とす
    る微粒中空ガラス球状体の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記微粒子は、平均粒径20μm以下の
    粒子であることを特徴とする請求項1記載の微粒中空ガ
    ラス球状体の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記親水性減少剤が添加された火山ガラ
    ス質堆積物を粉砕することにより、前記混合物を生成す
    ることを特徴とする請求項1または請求項2記載の微粒
    中空ガラス球状体の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記親水性減少剤は、シランカップリン
    グ剤あるいはチタネートカップリング剤等の、前記微粒
    子の表面水酸基とカップリング反応を生じることによ
    り、前記微粒子の表面に撥水性を与えるカップリング
    剤、またはシリコーンオイル等のように、前記微粒子表
    面を疎水基で覆うオイル、またはシリコーン系レジン等
    のように、前記微粒子表面を樹脂で覆う樹脂剤、または
    滑剤として作用するステアリン酸のアルカリ土類塩また
    はアミノ酸系表面改質剤であることを特徴とする請求項
    1または請求項2または請求項3記載の微粒中空ガラス
    球状体の製造方法。
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