(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４０から２００ｎｍの平均厚さを有し、その少なくとも８０％が公称平均厚さから２０％以内にあるガラスフレーク。
【請求項２】
厚さが１０から１００ｎｍである、請求項１に記載のガラスフレーク。
【請求項３】
厚さが４０から１００ｎｍである、請求項１又は２に記載のガラスフレーク。
【請求項４】
最大横断寸法と厚さのアスペクト比が５０：１から２５，０００：１である、請求項１から３のいずれか一項に記載のガラスフレーク。
【請求項５】
前記ガラスが、ＥＣＲガラス、ＣガラスまたはＥガラスである、請求項１から４のいずれか一項に記載のガラスフレーク。
【請求項６】
２種類以上の金属酸化物を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のガラスフレーク。
【請求項７】
縦軸を軸に回転するように取り付けられたカップと、前記カップ内へ溶融ガラスを供給する供給手段と、前記軸を軸に前記カップを回転させる手段であって、それにより溶融ガラスのフィルムが前記カップの縁から放射状に発散する回転手段、前記カップの周囲に少なくとも部分的に広がる断熱手段、及び任意に前記カップが回転している間に、前記カップを加熱する加熱手段を含む装置であって、当該装置が、環状ベンチュリを形成し、前記溶融ガラスのフィルムを受け取るプレートを更に備え、前記カップの縁と前記環状ベンチュリ・プレートの入口との間の距離が１０から７５ｍｍである装置を用いて製造される、請求項１から６のいずれか一項に記載のガラスフレーク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスあるいは他のガラス質、セラミックまたは金属材料のフレーク（ｆｌａｋｅ）または他の粒子、具体的には厚さが小さいフレークまたは粒子、該フレークまたは粒子を製造する方法、該フレークまたは粒子の或る種の用途、および該フレークまたは粒子を含む製品に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピニング・カップ（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｕｐ）を利用して、回転しているカップの縁から放射状に発散する溶融ガラスから扁平フィルムを製造する、ガラス・フレークの製造方法は知られている。このフィルムは、環状ベンチュリ（ｖｅｎｔｕｒｉ）を形成する２枚のプレート間に供給され、強制空気によって過冷される。このフィルムは、高速空気流、および高速空気流によって与えられる抗力（摩擦抵抗）によって破砕される。このような方法、およびこのような方法を実行する装置は、特許文献１（ＥＰ０２８９２４０）の主題である。
【０００３】
ＥＰ０２８９２４０に記載された方法による、均一な厚さの扁平ガラス・フレークを成功裏に製造する上で必要とされるパラメータは多様であり、複雑である。これらのパラメータには以下のものが含まれることが分かっている。
・ガラスの組成、溶融物の温度および粘度
・溶融物タンク内におけるガラスの温度
・タンクを出てカップに入るガラスの質量流量
・カップに入るガラスの温度
・ガラス・タンクの出口とカップの入口との間の距離
・カップの直径および深さ
・カップの熱放散特性
・カップの回転速度
・カップの縁と放射状ベンチュリの入口との間の距離
・放射状ベンチュリを形成するプレート間の距離
・ベンチュリ・プレートの直径
・ベンチュリ・プレート間に引き込まれる空気の体積および圧力
・ベンチュリ・プレート間を流れる空気の温度
・サイクロン・コレクタの直径および構造
【０００４】
これらのパラメータは全て変更することができ、その結果、ガラス・フレークが製造されることも、されないこともある。製造される場合も、フレークは平らであることも、波打っていることもある。フレークの厚さはかなり変動することも、終始一貫してほぼ一定であることもある。フレークの断面積および／または厚さが、大きいことも小さいこともある。
【０００５】
前記方法を使用し、上記パラメータを適正に制御することにより、当初から、１から１０μｍの平均厚さ範囲を有するフレークを調製することができた。開発作業が続けられた結果、３５０ｎｍから１μｍの平均厚さを有するフレークを製造することができるようになった。
しかしながら、このような方法を使用して、約３５０ｎｍ未満の平均厚さを有するシリカ（ガラス）フレークを製造することはできなかった。
【０００６】
約３５０ｎｍ未満のフレークを製造することを目的として、特許文献２（ＷＯ２００４／０５６７１６）に開示されている装置は、溶融炉タンクの噴出口の近くの上電極から、スピニング装置に取り付けられた下電気接続へ、ガラス流を通して電流を流すことにより、溶融炉タンクから降下する前記ガラス流を加熱することを可能にしている。しかしながら、このような装置には、関連するいくつかの欠点がある。第１に、このような装置は一般に、十分な加熱を確保するため、非常に高い電圧（一般に５，０００Ｖ超、多くの場合に最大１０，０００Ｖ）を必要とし、これにより、オペレータにとって感電死という非常に重大な危険が生じる。第２に、このような装置はしばしば、長期の製造運転の間、効率的に機能することができない。どの理論にも拘束されることを望まないが、これは、カップに入る高温のガラス流が、スピニング・カップのはるかに低温の質量と接触して凝固し、電流の量を大幅に低減させる電気絶縁層を形成するためであると考えられる。これにより、降下ガラス流を利用できず、したがって関連する加熱も利用できない。
【０００７】
特許文献２（ＷＯ２００４／０５６７１６）は、ＲＦ誘導加熱を使用することによって降下ガラス流を加熱することも提供しているが、その方法は、能率が悪く、製造において効果的に実現することが困難であることが分かっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】欧州特許出願第０２８９２４０号明細書
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００４／０５６７１６号パンフレット
【発明の概要】
【０００９】
フレーク
本発明によれば、最大３５０ｎｍの平均厚さを有するフレークが提供される。このフレークは、最大２００ｎｍの平均厚さを有することが好ましい。特に好ましい範囲は、４０から１００ｎｍの範囲を含む１０から１００ｎｍの範囲である。
【００１０】
最大横断寸法と厚さのアスペクト比は、５０：１から２５，０００：１、好ましくは５０：１から１５００：１であることが好ましい。
【００１１】
本発明に基づくフレークは、ガラス、玄武岩、アルミナなどのセラミックス、黒鉛、金属、例えば銅からなることができる。ガラスは好ましい材料であり、一例はＥＣＲガラスである。他の例は、Ｃガラス、Ｂガラス、ＬＡガラスである。
【００１２】
本発明のガラス・フレークは、実質的に均一な厚さを有することが好ましい。ガラス・フレークの少なくとも８０％が、公称平均厚さから２０％以内にあることが好ましい。
【００１３】
フレークを製造する方法
厚さが小さくかつ／または厚さ分布が狭い本発明に基づくガラス・フレークを製造するためには、以下のパラメータを慎重に制御する必要があることが分かった。
・ガラスの組成、溶融物の温度および粘度
・溶融物タンク内におけるガラスの温度
・タンクを出てカップに入るガラスの質量流量
・カップに入るガラスの温度
・ガラス・タンクの出口とカップの入口との間の距離
・カップの直径および深さ
・カップの熱放散特性
・カップの回転速度
・カップの縁と放射状ベンチュリの入口との間の距離
・放射状ベンチュリを形成するプレート間の距離
・ベンチュリ・プレートの直径
・ベンチュリ・プレート間に引き込まれる空気の体積および圧力
・ベンチュリ・プレート間を流れる空気の温度
・サイクロン・コレクタの直径および構造
【００１４】
さらに、本発明に基づくガラス・フレークを製造するためには、１０５０から１６００℃の範囲のより高い温度で溶融炉タンクを動作させる必要があることが分かった。
【００１５】
さらに、このようなフレークを製造するためには、（ｉ）溶融物タンクを出るガラス流の温度、（ｉｉ）ガラス流の質量流量、（ｉｉｉ）スピニング・カップ内におけるガラスの熱損失、ならびに（ｉｖ）溶融フィルムのスピニングおよび（溶融フィルムを過冷し、粉砕してフレークにする前の）溶融フィルムの伸展を、極めて慎重に制御することが特に重要であることが分かった。
溶融炉タンクを出るガラス流の温度を所望の範囲内に制御することに関しては、熱損失量を非常に低いレベルに低減させることが重要である。
【００１６】
溶融ガラスは、この製造工程中の任意の単一の時点においてその中の溶融ガラスに比べて高い質量、伝導率および比熱特性を有する金属製のスピニング・カップ内で、多量の熱を失うことが分かった。意外にも、より厚いフレークを製造するためには望ましい、知られているカップ内での熱損失量が、知られている装置によって製造することができるフレークの薄さの制限要因になっていることが分かった。得られるフレークの厚さを減じて、本発明に基づくフレークを製造するためには、カップを断熱して、熱損失を防ぐことが望ましいことが分かった。さらに、カップを加熱する手段を提供することが望ましいことも分かった。
【００１７】
このような断熱および／または加熱を使用することによって、（ＷＯ２００４／０５６７１６に記載されたタイプの）降下ガラス流の外部ＲＦ（マイクロ波）加熱を使用しないで済ますことが可能であり、または、ガラスの落下を増大させることによってこれを達成することができ、したがって、使用者による装置の操作のし易さを向上させる助けとなる。
【００１８】
本発明の好ましい一実施形態では、外部ＲＦ加熱とカップの断熱および／または加熱の両方が使用される。このような要素間の相互作用は、知られている方法によるよりもはるかに高い温度で、ガラスが、カップを出てベンチュリ・プレートに入ることを可能にし、１０から３５０ｎｍの範囲の平均厚さを有する小さなフレークを製造することを可能にする。どの特定の理論にも拘束されることを望まないが、溶融炉タンクから降下している間、ガラスを外部から加熱すると、断熱され、かつ／または加熱されたカップが、はるかに高い温度に維持され、したがって、カップから出たガラスが、ベンチュリ・プレートを通過した後に、より薄いフレークになることが保証されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の装置の一例を示す立て断面図である。
【図２】本発明の装置のカップ用加熱装置の一例を示す図である。
【図３】本発明の装置のカップ用加熱装置の他の例を示す図である。
【００２０】
カップ
次に、本発明の装置の一部分の縦断面図である添付図面の図１を参照して、カップの断熱をより詳細に説明する。
【００２１】
カップ１は例えば適当な鋼から製造されるが、白金などの他の金属および他の合金を使用することもできる。上部２が、カップの上側部分を形成する。この上部は、中央円錐形セクション３が除去されている。この除去されたセクションの直径４は、頂部で４８ｍｍ、底部で２８ｍｍであり、カップ１の内部深さは１５から１６ｍｍである。
【００２２】
上部２は、下部６から取り外すことができ、下部６に固定可能に接続される。下部６は、電動機（図示せず）の出力駆動軸に下部６を取外し可能に接続する除去された下円筒形セクション７を有する。
【００２３】
本発明に基づくフレークを製造するためには、中央円錐形セクション３の周囲に、非常に効果的な断熱を提供する必要がある。この断熱の達成を可能にする十分な断熱材が、図１（８ａおよび８ｂ）に示されている。上部３は、上部３に機械加工された円筒形の凹み９を有する。断熱材として使用するのに適した材料には、高温セラミックス・ファイバ・ブランケットが含まれる。断熱材８ａを所定の位置に保持するため、実質的に円筒形の外側締りばめセクション１が提供される。セクション１は、ボルトなどの知られている接続手段（図示せず）または溶接によって、上部２に取外し可能にまたは恒久的に接続することができる。
【００２４】
本発明に基づくフレークを終始一貫安定的に製造するために、中央円錐形セクション３の下端において、追加の断熱材８ｂを有利に使用することができることが分かった。この断熱材は、機械加工された凹み１１の中にはめ込まれ、ボルトなどの知られている接続手段（図示せず）または溶接によって下部６が上部２に接続されると、その場に保持される。
【００２５】
加熱装置
次に、添付図面の図２および３を参照して、カップ用の加熱装置をより詳細に説明する。
【００２６】
図２は、スピニング・カップ２の周囲に締りばめされたコイル１を備える適当な加熱装置を示す。コイル１は、動作時に金属カップ２内へエネルギーを直接に誘導するＲＦ（マイクロ波）発生装置３に接続されている。
【００２７】
図３は、（ガス供給管５に沿ってガス混合物４が供給された）環状棒バーナ３からカップ２の外面に向かって内側へ向けられた、カップ２を加熱し、または単にスピニング・カップからの熱損失を低減させるための代替のガス炎ジェット１のアレイを示す。
【００２８】
好ましい方法は、上で説明し、図２に示したＲＦ加熱法である。これは、この方法を使用しても、ベンチュリ・プレート内へ流入し、ベンチュリ・プレート間を流れる冷却空気流を、ガス・ジェットが偶発的に予熱する恐れがないためである。このような予熱は、所望のフレークを（終始一貫安定的に）製造することを不可能にし、または困難にする可能性がある。
【００２９】
例
次に、本発明に基づく装置を使用する方法の例を示す。
例１
ガラス・タイプ                  ＥＣＲガラス
タンク出口におけるガラスの温度  １２３０℃
落下高さ                        ４００ｍｍ
ベンチュリ・プレートの間隔      １０ｍｍ
空気圧                          ３８０ｍｍＷＧ
カップ直径                      ４８ｍｍ
カップ・タイプ                  断熱型
カップ速度                      ５０００ＲＰＭ
製造されるフレークの平均厚さ    ３５０ｎｍ
【００３０】
溶融炉タンクを出るガラス流の質量流量の制御に関して、この質量流量も、好ましくは所望の流量のサイズよりも大きなサイズのノズルを使用することによって、増大させまたは低減させることができ、したがって制御することができる。前記ノズルは、適当な冷却装置（例えばＷＯ２００４／０５６７１６に記載された冷却装置）を使用して冷却され、それによって、ノズル穴の外径においてガラスを凝固させ、下方向に供給される前にガラス流を抑制する。あるいは、ノズルの前面にスライド式仕切弁装置を取り付けて、流量を制御することもできる。
【００３１】
例２
ガラス・タイプ                  ＬＡＧ６ホウケイ酸塩
タンク出口におけるガラスの温度  １３６０℃
落下高さ                        ３５０ｍｍ
ベンチュリ・プレートの間隔      ８ｍｍ
空気圧                          ４２０ｍｍＷＧ
カップ直径                      ３８ｍｍ
カップ・タイプ                  断熱型
カップ速度                      ６０００ＲＰＭ
製造されるフレークの平均厚さ    １００ｎｍ
【００３２】
カップ・サイズおよび環状ベンチュリに対するより近い公差、ベンチュリを通るより高い速度、およびより低い空気圧がある。
【００３３】
特定のガラス組成に対して、終始一貫して一定の厚さを有する扁平フレークを作り出す一組のパラメータがある。本発明に基づく非常に薄いガラス・フレークを製造するために、以下の範囲および条件、または以下の範囲および条件のうちの少なくとも一部を採用することができる。
・質量流量が０．２から２．５キロ／分であること
・制御ノズルにおけるガラス温度が１２００から１４５０℃であること
・スピニング・カップのガラス温度が１２２０から１３５０℃であること
・溶融物タンクの制御ノズルからスピニング・カップの入口までの距離が７５から５００ｍｍであること
・スピニング・カップの直径が２８から４８ｍｍＯＤであること
・スピニング・カップの深さが１５から６０ｍｍであること
・スピニング・カップの回転速度が５，０００から１４，０００ＲＰＭであること
・スピニング・カップが、例２に従って外部から断熱され、かつ／または加熱されること
・スピニング・カップの縁から環状ベンチュリの入口までの距離が１０から７５ｍｍであること
・環状ベンチュリを形成するプレート間の間隔が２から１２ｍｍであること
・システム内の空気圧が、１８０から５８０ｍｍウォータ・ゲージ（ｗａｔｅｒ  ｇａｕｇｅ）であること
【００３４】
上記のパラメータは、所与の質量流量および温度に対して、前述の厚さ範囲内のナノ微粒子フレークを製造することが可能なパラメータである。ガラスの組成は広範囲にわたって変更することができ、１４５０から１８００℃の温度および冷却されたスピニング・カップを使用すれば、これらのパラメータ範囲内において、セラミックス・フレークを製造することも可能である。金属または他の熱液状（ｈｅａｔ  ｌｉｑｕｉｄｏｕｓ）（溶融可能）材料からフレークを製造するときには、これらのパラメータを変更する必要があることがある。
【００３５】
フレークの使用
本発明のガラス・フレークを、別の数多くの材料の成分、例えば充填材とすることができる。これらの別の材料は、知られている広範囲の材料の中から選択することができる。一例は、ポリオレフィン・プラスチック材料である。このような材料の例は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＴＦＥ、ポリ二フッ化ビニルおよびポリブタンである。他の材料には、ポリエステル、エポキシ樹脂およびポリシロキサンなどがある。
【００３６】
本発明のガラス・フレークを別の材料に組み込むと、意外にも、機械特性、例えば耐衝撃性、耐摩耗性、引張強度、撓み性、圧縮強度およびクリープ変形が向上することが分かった。
【００３７】
本明細書に開示された本発明に基づくガラス・フレークを含む材料は、バリヤ・フィルムおよびバリヤ積層品を提供することができ、別個のバリヤ・コーティングの必要性を回避することができる。
【００３８】
さらに、本明細書に開示されたガラス・フレークを、エラストマー、例えばシリコーン・ゴムおよび天然ゴムに組み込むことができ、例えばコンベヤ・ベルトおよびタイヤに組み込むことができる。
【００３９】
本明細書に記載されたガラス・フレークを、気体の拡散を止めるために、（ボトルの製造で使用されるものなどの）フィルムよりも厚い包装材料に組み込むことができ、または、より低いコストで効果を向上させるために、天然粘土ナノフレークの代わりに使用することができる。
【００４０】
摩耗特性および外観を向上させるために、本明細書に記載されたガラス・フレークを、リノリウム床仕上げ材またはタイルの製造で使用されるコンパウンドおよび調合物に加えることができる。
【００４１】
さらに、より良好な難燃性を与え、かつ／または発煙を低減させるために、本明細書に記載されたガラス・フレークを、電線絶縁体の製造で使用されるコンパウンドおよび調合物の中で使用することができる。
【００４２】
さらに、やはり、より良好な難燃性を与え、かつ／または発煙を低減させるために、本明細書に記載されたガラス・フレークを、床仕上げ材およびカーペットの裏当て材料、例えば航空機で使用される床仕上げ材およびカーペットの裏当て材料の製造で使用されるコンパウンドおよび調合物に加えることができる。
【００４３】
本明細書に記載されたガラス・フレークを、コーティングの製造において使用することができ、例えばフライパンまたは他の調理器具のコーティングの中で使用されるＰＴＦＥの中で使用することができ、この場合、温度と耐引っかき性の両方が向上する。
【００４４】
本明細書に記載されたガラス・フレークを、ブレーキ・ブロックおよびブレーキ・シューの製造で使用されるコンパウンドまたは調合物の中で、あるいはこれらのコンパウンドまたは調合物とともに使用することができ、それによって摩擦グリップが向上し、摩耗が低減する。
【００４５】
さらに、引裂強度および水による損傷に対する抵抗性を向上させるために、本明細書に記載されたガラス・フレークを、紙の製造において使用することができる。
【００４６】
さらに、強度、熱安定性および電気抵抗のうちの１つまたは複数を向上させるために、本明細書に記載されたガラス・フレークを、プリント回路板およびフレキシブル・プリント電子回路の製造で使用されるコンパウンドまたは調合物の中で、あるいはこれらのコンパウンドまたは調合物とともに使用することができる。あるいは、通常の強度、熱安定性および／または抵抗性の製品を、コスト低減につながるより薄い材料を利用して製造することができる。
【００４７】
本明細書に記載された使用においては、ガラス・フレークを、ガラス・フレークと反応する第１の化学基と、コーティングされたガラス・フレークを加えるコンパウンドまたは調合物と反応する第２の化学基とを有する作用物質でコーティングすることができる。
【００４８】
本明細書に記載された使用においては、前記フレークの効果的な使用を容易にするために、当業者に知られている結合、カップリングまたは他の安定化剤または添加剤を使用する必要がある場合があり、あるいはこれらを使用することが望ましいことがある。
【図１】
0005706690.tif 000002
【図２】
0005706690.tif 000003
【図３】
0005706690.tif 000004