JPH07507241A - 合成研磨砥石及びその製造方法 - Google Patents
合成研磨砥石及びその製造方法Info
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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】
発明の名称
合成研磨砥石及びその製造方法
技術分野
本発明は新規な発泡ガラス組成物を系とする新規な合成研磨砥石に、そして水ガ
ラス、発泡ＪＦＬ 結合剤及びこれらの混合物を使用してこの合成研磨砥石を製
造する方法に関する。また、本発明は衣類工業において“砥石洗浄”として知ら
れているプロセスにおける軽石の代替物としてこの合成研磨砥石を新規に使用す
ることにも関する。軽石の場合、洗浄プロセスで使用して、生地を軟化かつ研磨
するとともへ 生地外観に変化を与える。多くの場合、洗浄プロセスで放出され
ることになる漂白剤を始めとする各種の薬剤を軽石に含浸して、生地外観に変化
を与えている。この生地処理は“酸洗浄”、 “水洗浄”、 “電気洗浄”など
と呼ばれている。
この砥石洗浄に使用する軽石には多くの問題がある。
′ １）採掘時の軽石は密度、研磨性及び吸収性のばらつきか大きく、またサイ
ズのばらつきも太きいため、一定の品質をもつ軽石の提供を維持することが難し
い。また、これらばらつきは採掘場所によってもみられるだけでなく、同一場所
では期間によっても認められる。２）衣類工業からみて好適な軽石の産地は非常
に限られている。
衣類工業で使用されている軽石の大部分はトルコ、ギリシャ、エクアドルやイン
ドネシアから輸入されているため、コストが非常に高い。３）露天採掘軽石の場
合、環境破壊が大きい。４）砥石洗浄プロセスでの軽石摩損率が高いため、軽石
粉や軽石砕片を回収し、埋立て地に埋設する必要がある力（、そのコストは非常
に高い。砥石洗浄に使用する軽石にはこれら問題があるたべ 品質の一定した、
低コストの代替物が強くめられている。このため、ビン蓋からセメントと混合し
た軽石グリッドまでの広範囲な材料を使用した実験が数多くあるが、いずれも不
首尾に終わっている。
発泡ガラスを使用して合成研磨砥石とし、これを現在衣類工業で使用されている
軽石の代替物とすると、研磨性を改善でき、摩損率を低くでき、吸収性を改善で
きるとともに、コストを大幅に削減できる。発泡ガラスの望ましい特性は広い範
囲で調節でき、衣類工業におけるニーズを満足する一定の品質をもつ発泡ガラス
を製造できる。また、発泡ガラスの場合には、洗浄機の攪拌フィンに係合するブ
ロック体に成形でき、摩損率をさらに低くできる上、完成した衣類のポケットか
ら軽石を除去する必要がなくなる。砥石洗浄に使用した発泡ガラス製の合成砥石
から生じたグリッドや破砕物はこの砥石を製造するために再利用できる。従って
、廃ガラスから製造した合成研磨砥石は、現在その再利用がきわめて限られてい
る再利用ガラスの意味のある市場を提供することになる。
背景技術
発泡ガラスは従来から断熱材及び防音材として知られている。この分野の従来技
術は広範囲にわたり、多くの特許の対象になってき？Ｑ、Ｄ ｅ ｍ ｉ ｄ
ｅ ｖ ｉ ｃ ｈ編の“発泡ガラスの製造及び用途”をタイトルとするＮＴｌ
５（Ｔｂｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ １ｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ
５ｅｒｖｉｃｅ）Ｎｏ、ＡＤ／Ａ−０５８１９に↓Ｌ １９７２年に全世界で
使用された発泡ガラスの多くの製造方法及び発泡ガラス組成物が網羅されている
。この分野における特許及び研究のほとんどが製造方法の改善及びガラス組成物
の改善を対象としている。これら改善はきわめて密度が低く、すぐれた断熱性及
び防音性をもち、不透水性を示し、かつ耐酸性を示す材料の提供を目的としてい
る。これら以外にも発泡ガラスの用途があり、例示すれば、化粧建材として使用
される表面組成物や艶だし表面組成蝋 建築用骨材や充填材、建築用ブロックや
タイルの製造であり、またろ過材としても使用できる。
なお、Ｍａ ｃｋｅｎｚ ｉ ｅを発明者とする米国特許第３、 ９６３． ５
０３号公報に記載されている、公知方法で製造さべ そして同公報に開示されて
いる範囲内の、即ち０．０５％〜２％の、そして最大で１０％の発泡剤からなる
発泡ガラスペレット又は砥石は砥石洗浄には全く不向きなものである。というの
は、摩損率が軽石よりもはるかに高く、及び／又は生地の損傷率が高いからであ
る（後記実施例１３及び１４を参照）。
発泡ガラスは数多くの発泡剤組成物を使用して、多くの製造方法によって製造で
きる。これら組成物には、例示のみを目的としているのだが、 （水発泡ガラス
を始めとする）水ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラスやアルミノケイ
酸ガラス、及び炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸バリウな
炭酸ストロンチウムや硫酸カルシウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸
バリウム、硫酸ストロンチウムなどの各種アルカリ金属やアルカリ土類金属の炭
酸塩や硫酸塩だけでなくカーボンブラック、硫黄、 ドロマイトなどの発泡剤か
らなるガラス組成物がある。
発明の開示
本発明は合成研磨砥石に、そして粉砕再利用グラス、発泡舷 結合剤及び機械的
手段によって砥石体を形成するのに十分な水分を使用して合成研磨砥石を製造す
る方法に関する。この砥石体を次にキルンや炉において十分し、室温に戻す。本
発明の目的は、研磨性が軽石よりすぐ札 研磨率が軽石より低く（換言すれば、
砥石洗浄プロセスではやく破砕されない）、コストが衣類工業で現在使用されて
いる軽石よりもはるかに低い合成研磨砥石を提供することにある。
本発明の特徴は、例えば、ソーダ石灰組成物からなる廃ガラス、即ち再利用ガラ
スを使用する点にある。この種のガラスは消費財として使用する前の、あるいは
後のガラスであわばよく、従って名目価格で十分に入手することができる。発泡
剤として炭酸カルシウムを選択するが、この理由もまたその低コストにある。こ
の組成物の新規性は、発泡に使用する炭酸カルシウムの比率が高ｔ１点にある。
従来の発泡ガラス組成物はわずか１０％かそれ以下の発泡剤を含むものであり、
換言すれば、有効組成物の大部分は２％以下の発泡剤を含むにすぎない。これは
、発泡剤が炭酸カルシウムでもあっても事実である。
例えば、ＭａｃＫｅｎｚｉｅの米国特許第３，９６３゜５０３号、’Ｉｗａｍｉ
等の米国特許第４． ３４７． ３２６号、及びＪｏｈｎｓｏｎの米国特許第３
． ９４５． ８１６号を参照（なお、後記実施例１３及び１４も参照）。
本発明の主目的の一つは密度の高い、研磨性・吸収性がいずれも優れている発泡
ガラスを提供することにある。
これは発泡剤の割合を１０．５重量％〜２８重量％にすれば実現でき、この結果
、発泡剤の使用割合にもよるが、密度が０． ４７ｇｍ／ｃｃ 〜０． ８８ｇ
ｍ／ｃｃの範囲にある発泡ガラスが得られる。この方法によって得られる合成研
磨砥石は従来ではみられない一定の品質をもっている。この砥石は研磨目的に応
じて調節することができる。なお、従来では、孔サイズ及び構造は均質であるの
が好ましいとされているが、本発明でζ転 好適な実施態様から理解できるよう
に、孔構造は不均一で、その範囲は０． １ｍｍ 〜６ｍｍである。
十分な水と一緒に結合剤として作用するベントナイトクレーを粉砕ガラス／発泡
剤混合物に配合して、処理・焼成プロセスに耐えることのできる固体の、安定し
た“砥石体”を形成する。結合剤としてベントナイトクレーを選んだ理由は、低
コストであることと、製造プロセス全体を通じてすぐれた結合作用を発揮するこ
との２つであ る。
粉砕ガラス 発泡１１１１． 結合剤及び水を混合してから、機械的にプレスし
て砥石体にする。これは油圧グイプレス殊 ブリケラティングマシンなどによっ
て、あるいは押出によって達成できる。次に、この砥石体をトンネル形炉に送り
、ここで発泡に十分な温度で焼成してから、焼鈍し、室温まで冷却する。この後
、得られた砥石を短時間掻き交ぜ、鋭い突出部があるなら、これを取り去る。
あるいは、例えば、洗浄機の攪拌フィンに係合するブロック体を製造するには、
ガラス粉／発泡剤混合物を、被覆ステンレス鋼型などの型に投入してがら、これ
を発泡温度に加熱し、冷却する。
発明を実施するための最良の態様
新規な合成研磨砥石及びこの砥石を製造する方法では、主成分として、７２．
５％（７）Ｓｉ０２．０． ４％（７）Ａｌ２Ｏ２，９，７５％のＣａ０，１３
． ７％ｃｌｌ）Ｎａ２０． ３゜３％のＭｇＯ及び０． １％のに２０（及び
１％未満のこれら以外の酸化物）を平均組成とする廃ガラス又は再利用ガラス及
び発泡剤としての炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、結合剤としてのベントナイト
クレー、あるいはこれらの混合物を使用するか、本発明はこれらに制限されない
。
好ましい方法では、以下単にガラス原料と呼名ζ 上記平均組成の粗砕状態の廃
ガラス又は再利用ガラスを衝撃式粗砕によってさらに細かく粗砕してから、ボー
ルミル粉砕によって粉砕する。この場合には１５０メツシユ、好ましくは３２５
メツシユのスクリーンで篩分けられるまでガラスをボールミルによって粉砕する
。同様に好ましくは３２５メツシユのスクリーンで篩分けられるＣａＣＯ３を以
下の割合でガラスに配合する。ＣａＣＯ３の割合は一般に１０．５％〜２８％、
好ましくは１５％であるが、これは例示である。結合剤として作用するのに十
分な岳で、例えば約６％の量でベントナイトクレーを十分な水分、例えば、約６
％の水と一緒にガラス／ Ｃａ ＣＯ３混合物に一度に加えて、ブリケッティン
グマシ ンを使用してこの混合物を砥石体に成形する。衣類工業のニーズに応じ
て各種形状及びサイズの砥石体を成形できる。
現在、生地の望ましい特性にもよるが、直径が約３／４インチ〜３インチの不規
則な形の軽石が使用されている。
得られた砥石体を直ちにトンネル形炉で７６５℃〜９６０℃に加熱する。ただし
、最適な温度範囲は８３０°Ｃ〜９００℃である。この温度で砥石体を５分間〜
３０分間保持し、砥石体を発泡させる。ただし、最適な保持時間は２０分間であ
る。砥石体を焼鈍温度である５３８℃に急冷した後、室温まで冷却する。次に、
これら砥石を掻き交ぜて、鋭い突出部かあるならこれを取り去り、また付着して
いる砥石があるなら、これを分離する。
実施例１
１回分の原料を以下の成分から調製する。
ａ、７２． ５％のＳ ｉ ０２．０．４％のＡ Ｉ ２０３．９゜７５％のＣ
ａｂ、１３． ７％のＮａ２Ｏ，３，３％のＭｇＯ及び０． １％のに２０（及
び１％未満のこれら以外の酸化物）を平均組成とし、米国標準の３２５メツシユ
のスクリーンで篩分けられる再利用ガラス粉−８５ポンドｂ、全重量の１５％を
占める、同様に３２５メツシユのスクリーンで篩分けられるＣａＣＯ３：１５ポ
ンドＣ１全重量の６％を占める、同様に３２５メツシユのスクリーンで篩分けら
れるベントナイトクレー： ６ボンド
ｄ、全重量の６％を占める水：２．７２リットル成分を完全に混合し、ブリケラ
ティングマシンでプレスし１． 得られたブリケットをキルンで８３０°Ｃに加
熱し、２０分間この温度に保持した後、室温まで徐冷し總得られたブリケットの
嵩密度は約０． ６８ｇｍ／ｃｃであっ九
実施例２
１回分の原料を以下の成分から調製し總ａ、実施例１のガラス： ８５ポンド
ｂ、Ｃａ Ｃ０３： １５ポンド
Ｃ，ベントナイトクレー二 ６ポンド
ｄ 水：２５．２３リツトル
成分を完全に混合し、１．２５オンスの紙カップにプレスし、振動によって混合
物を濃縮し總 これらカップは゛°砥石体”を成型する型として作用し九 これ
ら砥石体を８３０℃でキルン焼成し、該温度に２０分間保持した後、５３８℃に
急冷してから、室温まで徐冷し總 得られた砥石の嵩密度は約０． ６８ｇｍ／
ｃｃであっ總これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損
率は、現在使用されている希少な軽石の３７〜４４％に比較した場合、わずか１
０．６％にすぎなかつ總
実施例３
１回分の原料を混合し、ＣａＣＯ３の量を１０．５ポンド、即ち１０．５％に
した以外は、実施例２と同様な方法で焼成し九 得られた砥石の嵩密度は０．
４７ｇｍ／ＣＣであつ九
これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽石の３
７〜４４％に比較した場合、２４、４％であっ總
実施例４
１回分の原料を混合し、ＣａＣＯ３の量を１１ポンド、即ち１１％にした以外は
、実施例２と同様な方法で焼成し總 得られた砥石の嵩密度は０． ４９ｇｍ／
ｃｃであつμ
これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽石の３
７〜４４％に比較した場合、２０．５％であっ總
実施例５
１回分の原料を混合し、ＣａＣＯ３の量を１２ポンド、即ち１２％にした以外は
、実施例２と同様な方法で焼成し總 得られた砥石の嵩密度は０．５８ｇｍ／ｃ
ｃであつ總
これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽石の３
７〜４４％に比較した場合、１９％であっｔら
実施例６
１回分の原料を混合し、ＣａＣＯ３の量を１３ポンド、即ち１３％にした以外は
、実施例２と同様な方法で焼成し總 得られた砥石の嵩密度は０． ６５ｇｍ／
ｃｃであつｔら
これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽石の３
７〜４４％に比較した場合、１４、４％であっμ
実施例７
１回分の原料を混合し、ＣａＣＯ３の量を１８ポンド、即ち１８％にした以外は
、実施例２と同様な方法で焼成しへ 得られた砥石の嵩密度は０． ６９ｇｍ／
ｃｃであつｔ４
これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽石の３
７〜４４％に比較した場合、１６７％であっ總
実施例８
１回分の原料を混合し、ＣａＣＯ３の量を２０ポンド、即ち２０％にした以外は
、実施例２と同様な方法で焼成し１． 得られた砥石の嵩密度は０． ７２ｇｍ
／ｃｃであつμ
、これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽石の
３７〜４４％に比較した場合、１’７． ５％であっ總
実施例９
１回分の原料を混合し、ＣａＣＯ３の量を２４ポンド、即ち２４％にした以外は
、実施例２と同様な方法で焼成しへ 得られた砥石の嵩密度はＯｌ ８２ｇｍ／
ｃｃであつ總
これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した、結果、摩損率は軽石の
３７〜４４％に比較した場合、７．４％に過ぎなかっ總 また、これら砥石の生
地に対実゛施例１０
１回分の原料を混合し、ＣａＣＯ３の量を２８ポンド、即ち２８％にした以外は
、実施例２と同様な方法で焼成し九 得られた砥石の嵩密度は０． ８８ｇｍ／
ｃｃであつ九
これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽石の３
７〜４４％に比較した場合、９．６％に過ぎながっ總 また、これら砥石の生地
に対する摩損率は最小だったと同時に、その密度は許容できる最大であったが、
洗浄機への破損は認められながっ一実施例１１
１回分の原料を以下の成分から調製し總ａ、実施例１のガラス： ８５ポンド
ｂ、ＣａＣＯ３： １５ポンド
Ｃ９ケイ酸ナトリウム：３．１５リットルｄ、水：２５．２３リツトル
成分を完全に混合し、１．２５オンスの紙カップにプレスし、実施例２と同様に
して招請し總 得られた砥石の嵩密度は約０． ６７ｇｍ／ｃｃであっ九これら
上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽石の３７〜４
４％に比較した場合、わずか１２．３％にすぎながっ１゜
実施例１２
１回分の原料を混合し、２５ポンド、即ち２５％を軽石グリッド又は軽石片で置
き換えた以外は、実施例１１と同様にして焼成しμ 得られた砥石は嵩密度が１
．６２ｇｍ／ｃｃであっ九
実施例１３
１回分の原料を混合し、ＣａＣＯ３量を９ポンド、即ち９％にした以外は、実施
例２と同様にして焼成し九 得られた砥石は嵩密度が０． ３４ｇｍ／ｃ、ｃで
あっμこれら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽
石の３７〜４４％に対して６３％であっｔ島 これら砥石で処理した主眼 即ち
デニムジーンズはかなりの損傷を受け九
実施例１４
１回分の原料を混合し、ＣａＣ０ａ量を８ポンド、即ち８％にした以外は、実施
例２と同様にして焼成し總 得られた砥石は嵩密度が０． ３０ｇｍ／ｃｃであ
っ總これら上記方法で得られた砥石サンプルを洗浄試験した結果、摩損率は軽石
の３７〜４４％に対して７８％であっ總 これら砥石で処理した主眼 即ちデニ
ムジーンズはかなりの損傷を受け九
実施例１３及び１４は摩損率が非常に高く、当業者がなぜ１０％にも満たない発
泡剤は効果がないと考えたかを明らかにしている。即ち、本発明の結果は予期し
ない、驚くべきものである。
いうまでもなく、本発明は実施例を始めとする本開示に制限されものではない。
請求の範囲に含まれるあらゆる改変が本発明に包含されるものである。
補正書の写しく翻訳文）提出書
平成 ６年１１月１４日
Claims (20)
- １．ガラス及び１０．５〜２８重量％の発泡剤からなる混合物を準備し、 該混合物を７６５℃〜９６０℃の温度に加熱し、そして 該加熱混合物を室温まで冷却する、工程からなることを特徴とする合成研磨砥石 を製造する方法。
- ２．該混合物のガラスを粉体状態で準備することを特徴とする請求の範囲第１項 に記載の方法。
- ３．該ガラスを水ガラス、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ 酸ガラス、及びこれらの混合物からなる群から選択するとともに、該発泡剤をア ルカリ金屑及びアルカリ土類金属の炭酸塩及び硫酸塩、カーボンブラック、硫黄 、ドロマイト、及びこれらの混合物をからなる群から選択することを特徴とする 請求の範囲第１項に記載の方法。
- ４．該発泡剤を炭酸カルシウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸バリウム 、炭酸ストロンチウム、硫酸カルシウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸 バリウム、硫酸ストロンチウム、及びこれらの混合物からなる群から選択するこ とを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。
- ５．該発泡剤が炭酸カルシウムで、該混合物が１５重量％の炭酸カルシウムを含 むことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。
- ６．該加熱工程が該混合物を該加熱温度に５〜３０分間保持することを含むこと を特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
- ７．該発泡剤が炭酸カルシウムで、該加熱工程が該炭酸カルシウムを７６５〜９ ６０℃、好ましくは８３０〜９００℃の温度に加熱し、そして該混合物を該温度 に２０分間保持することを含むことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の方法 。
- ８．該冷却工程が該混合物を５３８℃の温度に急冷する工程と、該混合物を室温 に徐冷する工程とを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
- ９．結合剤及び水分を該混合物に加える工程を実施してから、該加熱工程を実施 することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
- １０．該混合物を所望形状に成形する工程を実施してから、該加熱工程を実施す ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
- １１．該混合物を型に加える工程を実施してから、該加熱工程を実施することを 特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。
- １２．該混合物がさらに約２５重量％の量で軽石片を含むことを特徴とする請求 の範囲第１項に記載の方法。
- １３．該発泡剤が炭酸カルシウムで、該混合物が炭酸カルシウムを約１１重量％ 含むことを特徴とする請求範囲第４項に記載の方法。
- １４．該発泡剤が炭酸カルシウムで、該混合物が炭酸カルシウムを約１２重量％ 含むことを特徴とする請求範囲第４項に記載の方法。
- １５．該発泡剤が炭酸カルシウムで、該混合物が炭酸カルシウムを約１３重量％ 含むことを特徴とする請求範囲第４項に記載の方法。
- １６．請求の範囲第１項に記載の方法で製造した製品。
- １７．請求の範囲第１項に記載の方法で製造した、軽石代替物としての製品。
- １８．発泡ガラス体をガラス及び１０．５〜２８重量％の発泡剤からなる混合物 から得たことを特徴とする合成研磨砥石。
- １９．該ガラスを水ガラス、ソーダ石灰ガラス及びホウケイ酸ガラス、アルミノ ケイ酸ガラスからなる群から選択するとともに、該発泡剤をアルカリ金属及びア ルカリ土類金属の炭酸塩及び硫酸塩、カーボンブラック、硫黄及びドロマイトか らなる群から選択することを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の合成研磨砥 石。
- ２０．該発泡剤が１５重量％の炭酸カルシウムであることを特徴とする請求の範 囲第１９項に記載の合成研磨砥石。
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