(57)【要約】【課題】厚みがある、複雑形状を有する、あるいは性状の異なる２種以上のものが融合してなるガラス発泡構造体、及び表面に所望の厚さに制御された気孔のないガラス層を有するガラス発泡構造体を製造する方法を提供する。【解決手段】（１）ガラス発泡成形体の表面にガラス発泡体原料層を設け、焼成して発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体に融着させ、一体化させる、（２）ガラス発泡成形体ＩとＩＩとの間にガラス発泡体原料層を設け、焼成して発泡させると共に、前記ガラス発泡体Ｉ及びＩＩに融着させ、一体化させる、（３）ガラス発泡成形体の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成して無発泡ガラス層を形成させると共に、前記表面に融着させ、一体化させる、ことによりガラス発泡積層構造体を製造する。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス発泡成形体の表面に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体に融着させ、一体化させることを特徴とするガラス発泡積層構造体の製造方法。
【請求項２】
発泡性ガラス粉末組成物層に網状材料を設置し、焼成して一体化させる請求項１記載のガラス発泡積層構造体の製造方法。
【請求項３】
ガラス発泡成形体Ｉとガラス発泡成形体ＩＩとの間に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体Ｉ及びＩＩに融着させ、一体化させることを特徴とするガラス発泡積層構造体の製造方法。
【請求項４】
ガラス発泡成形体Ｉとガラス発泡成形体ＩＩとの間に設けられた発泡性ガラス粉末組成物層に網状材料を設置し、焼成して一体化させる請求項３記載のガラス発泡積層構造体の製造方法。
【請求項５】
ガラス発泡成形体の少なくとも片側の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、無発泡ガラス層を形成させると共に、前記表面に融着させ、一体化させることを特徴とするガラス発泡積層構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス発泡積層構造体の製造方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、ガラス発泡成形体と発泡性ガラス粉末組成物を用い、厚みのある構造体、性状の異なる２種以上の発泡成形体が融合した構造体、複雑な形状の構造体などのガラス発泡積層構造体を効率よく製造する方法、及びガラス発泡成形体と非発泡性ガラス粉末組成物を用い、表面に実質上気孔のないガラス層（耐吸水性ガラス層）を有し、かつ強度が向上したガラス発泡積層構造体を効率よく製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス発泡体には、独立気泡組織を有するもの、連続気泡組織を有するもの、あるいは独立気泡と連続気泡とが混在した組織を有するものがあり、製造方法、特にガラス発泡剤の種類によって、所望の組織を有するガラス発泡体が得られる。例えば、ガラス発泡剤としてカーボン系のものを用いる場合には、一般に独立気泡組織を有するガラス発泡体が得られ、一方炭酸カルシウムを用いる場合には、一般に連続気泡組織を有するガラス発泡体が得られることが知られている。
泡ガラスと呼ばれるガラス発泡体は、発泡剤としてカーボン系やドロマイトなどを用い、粉末焼成法によって得られた独立気泡組織を有するもので、通常９０％以上の気孔率を有している。この泡ガラスは、非通気性であって、透湿や吸水がないので断熱性能に優れ、かつ低膨張性であることから、屋内外の不燃性断熱材を始め、保冷材として、食品冷蔵・冷凍倉庫、発酵・醸造設備、液化ガスや石油化学関係設備及び配管、船艙用などに用いられている。その他、液面計フロート、鉄板製煙突の内張り、防音材、軽量反射鏡の基体などとしても有用である。一方、連続気泡組織を有し、かつ表面に開放気孔が存在するガラス発泡体は、軽量で、透水性、吸水性が良好であることから、例えば家庭の塀、屋根、ビルの壁面、高速道路の防音壁、電柱の側面、コンクリート法面などの土壌を有しない構造物の垂直面ないし傾斜面の緑化に用いることのできる植栽パネルとして有用である（特願２００１−６６７１０号、特願２００１−１９７１６８号）。
しかしながら、このようなガラス発泡体を製造する従来の製造方法においては、例えば（１）一度の焼成で、約１０ｃｍ以上の厚みのある発泡成形体の製造が困難である、（２）得られた発泡成形体は、気泡の形状が同一のものになりやすい、（３）所望形状の発泡構造体を作製する場合、加工方法が穴開け加工や接着剤による貼り合わせ加工に限定され、複雑形状のものは作製しにくい、などの問題がある。
一方、ガラス発泡体を製品とする場合、通常切断工程や切削、研磨工程が施されるため、独立気泡組織構造であっても、表面に開放気孔が生じ、その結果表面が脆くなり、欠けやすく、粉落ちが発生しやすくなる。また、屋外での用途においては、雨水や結露などによる水分の開放気孔内への貯留が避けられず、このような水分を保持した状態で、凍結融解が繰り返されると、水分の体積膨張による構造の破壊が徐々に内部へ進行し、遂には全破壊に至ったり、保持水分量の増大により、断熱性が低下するなどの問題が生じる。
したがって、このような問題を解決するために、一般に、ガラス発泡体原料を焼成してガラス発泡体を作製する際に、表面に気密性のスキン層を設けることが行われている。例えばガラス発泡体原料を焼成する際に、予めガラスクロスを下に敷き、加熱発泡させ、徐冷したのち、該ガラスクロスを剥ぎ取ることにより、表面に平滑で開放気孔のないスキン層を形成させる方法が開示されている（特開平２−１０２１３７号公報）。しかしながら、この方法においては、スキン層が薄く、製品にする際の研磨加工などにおいて前記スキン層が削り取られるおそれがある上、該スキン層の厚さを制御しにくいなどの欠点がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、厚みのあるガラス発泡構造体、性状の異なる２種以上の発泡成形体が融合したガラス発泡構造体、複雑な形状のガラス発泡構造体などを効率よく製造する方法、及び表面に所望の厚さに制御された実質上気孔のないガラス層を有するガラス発泡構造体を効率よく製造する方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、ガラス発泡成形体は、内部に気泡を有し、断熱性が高いことから、再焼成した際、内部の気泡組織を維持したまま、表面のみを溶融し得ることに着目し、ガラス発泡成形体の表面と発泡性ガラス粉末組成物層とを接触させて焼成することにより、また、ガラス発泡成形体の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層を設けて焼成することにより、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）ガラス発泡成形体の表面に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体に融着させ、一体化させることを特徴とするガラス発泡積層構造体の製造方法、
（２）発泡性ガラス粉末組成物層に網状材料を設置し、焼成して一体化させる第１項記載のガラス発泡積層構造体の製造方法、
（３）ガラス発泡成形体Ｉとガラス発泡成形体ＩＩとの間に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体Ｉ及びＩＩに融着させ、一体化させることを特徴とするガラス発泡積層構造体の製造方法、
（４）ガラス発泡成形体Ｉとガラス発泡成形体ＩＩとの間に設けられた発泡性ガラス粉末組成物層に網状材料を設置し、焼成して一体化させる第３項記載のガラス発泡積層構造体の製造方法、及び
（５）ガラス発泡成形体の少なくとも片側の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、無発泡ガラス層を形成させると共に、前記表面に融着させ、一体化させることを特徴とするガラス発泡積層構造体の製造方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のガラス発泡積層構造体の製造方法においては、まず、従来公知の粉末焼成法により、所望形状のガラス発泡成形体を作製したのち、このガラス発泡成形体を発泡性粉末ガラス組成物又は非発泡性粉末ガラス組成物と共に、再度焼成することにより、目的とするガラス発泡積層構造体が製造される。
前記ガラス発泡成形体は、その気泡形態については特に制限はなく、独立気泡組織を有するもの、連続気泡組織を有するもの、あるいは独立気泡と連続気泡とが混在した組織を有するもの、いずれであってもよく、用途に応じて適宜選択することができる。
このガラス発泡成形体の製造方法としては特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。まず、ガラス粉末と、ガラス用発泡剤とを含む発泡性粉末ガラス組成物を調製する。ここで、ガラス粉末におけるガラスとしては特に制限はなく、バージンガラスであってもよく、また各家庭から排出される廃ガラスびんや、ガラス工場から排出されるガラス廃材であってもよい。該ガラス粉末としては、これらのガラスカレットを微粉砕してなる平均粒径５〜２００μｍのものが用いられる。この平均粒径５μｍ未満のものは、得られにくく、得られたとしてもコストが高くつき経済的に不利であるし、２００μｍを超えると均質なガラス発泡体が得られない。ガラス発泡体の均質性及び経済性を考慮すると、このガラス粉末の好ましい平均粒径は１０〜１５０μｍの範囲であり、特に好ましくは２０〜１００μｍの範囲である。
【０００６】
一方、ガラス用発泡剤としては特に制限はなく、従来公知のガラス用発泡剤の中から、任意のものを適宜選択して用いることができる。このようなガラス用発泡剤としては、例えば炭酸カルシウム、炭酸バリウム、炭酸マグネシウム、炭化ケイ素、微粉カーボン、石灰石、ドロマイト、タルクなどを挙げることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。このガラス用発泡剤は、前記ガラス粉末１００重量部に対し、０．５〜１０重量部の範囲で配合することが好ましい。該発泡剤の配合量が０．５重量部未満では発泡が不十分で、所望のガラス発泡体が得られないし、１０重量部を超えると発泡しすぎてガラス発泡体の機械的強度が低下する。発泡度及び機械的強度のバランスなどの点から、該発泡剤の配合量は０．７〜８重量部の範囲がより好ましく、特に１〜６重量部の範囲が好ましい。
本発明におけるガラス発泡成形体に用いられるガラス発泡体は、塊状ガラス発泡体を得る場合には、適当な支持体上に前記発泡性粉末ガラス組成物を、３〜３０ｍｍ程度の厚さに敷いたのちに、また板状ガラス発泡体を得る場合には、型枠内に該発泡性粉末ガラス組成物を、所望の板状ガラス発泡体の厚さに応じた厚さで連続的に敷き詰めたのちに、さらに、ガラス発泡体からなる構造体を得る場合には、所定形状の型内に該発泡性粉末ガラス組成物を充填したのちに、通常、６５０〜９００℃の範囲の温度で焼成し、ガラス粉末を溶解させると共に発泡させ、次いで、焼成物を冷却することにより、製造することができる。焼成時間は、焼成温度により左右され、一概に決めることはできないが、通常１０分ないし５時間程度である。
【０００７】
このようにして得られたガラス発泡体における気孔率及び密度については特に制限はなく、使用目的に応じて適宜選定することができる。このガラス発泡体に、切断加工や、切削・研磨加工を施し、所望形状のガラス発泡成形体を作製する。
本発明のガラス発泡積層構造体の製造方法においては、（１）ガラス発泡成形体の表面に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体に融着させ、一体化させる方法、（２）ガラス発泡成形体Ｉとガラス発泡成形体ＩＩとの間に発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、該組成物層を発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体Ｉ及びＩＩに融着させ、一体化させる方法、及び（３）ガラス発泡成形体の少なくとも片側の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成することにより、無発泡ガラス層を形成させると共に、前記表面に融着させ、一体化させる方法、の３つの態様がある。
前記の各方法において用いられるガラス発泡成形体は、内部に気泡を有することから断熱性に優れており、したがって、内部の気泡組織を保持したまま、表面層のみを溶融することができるので、焼成により形成されるガラス発泡体や無発泡ガラス層の融着が可能となる。
【０００８】
次に、前記の各態様について説明する。
まず、（１）の方法においては、ガラス発泡成形体の表面に、発泡性粉末ガラス組成物（以下、ガラス発泡体原料と称すことがある。）層を、焼成により所望の厚さのガラス発泡体が形成されるような厚さに設け、次いで６５０〜９００℃程度の温度で焼成して発泡させると共に、前記ガラス発泡成形体に融着させて一体化させることによりガラス発泡積層構造体を製造する。
この方法において用いられるガラス発泡体原料としては、ガラス発泡成形体の原料として、前述で説明したガラス発泡体原料と同じものを挙げることができる。また、このガラス発泡体原料は、使用する前記ガラス発泡成形体の原料と同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。
図１は、この（１）の方法により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図であり、図１（ａ）は、ガラス発泡成形体１の表面に、ガラス発泡体原料層２が設けられた状態を示し、図１（ｂ）は、焼成後、ガラス発泡成形体１に新しく形成されたガラス発泡体３が融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体１０が形成された状態を示す。
当該（１）の方法においては、得られるガラス発泡積層構造体が割れた場合に分離しないようにするなどの目的で、ガラス発泡体原料層の中、又は該ガラス発泡体原料層とガラス発泡成形体との界面に、金網などの網状材料を設け、焼成して一体化させてもよい。
図２は、この（１）の方法により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の異なる例を示す説明図であって、図２（ａ）は、ガラス発泡成形体１の表面に、中間に金網４が介挿されたガラス発泡体原料層２が設けられた状態を示す。図２（ｂ）は、焼成後、ガラス発泡成形体１に、新しく形成された中間に金網４を有するガラス発泡体３が融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体２０が形成された状態を示す。
次に、（２）の方法においては、２つのガラス発泡成形体ＩとＩＩとの間にガラス発泡体原料層を、焼成により所望の厚さのガラス発泡体が形成されるような厚さに設け、次いで６５０〜９００℃程度の温度で焼成して発泡させると共に、前記ガラスＩ及びＩＩに融着させ、一体化させることにより、ガラス発泡積層構造体を製造する。
【０００９】
この方法において用いられるガラス発泡成形体Ｉ及びＩＩは、同一のものであってもよく、異なるものであってもよい。また、ガラス発泡体原料としては、ガラス発泡成形体の原料として、前述で説明したガラス発泡体原料と同じものを挙げることができる。このガラス発泡体原料は、使用する前記ガラス発泡成形体ＩやＩＩの原料と同一のものであってもよいし、異なるものであってもよい。
この方法においては、ガラス発泡成形体ＩとＩＩの間に設けられたガラス発泡体原料層に、得られるガラス発泡積層構造体が割れた場合に、分離しないようにするなどの目的で、金網などの網状材料を設置し、焼成して一体化することができる。この網状材料は、該ガラス発泡体原料層の中に設置してもよく、該ガラス発泡体原料層とガラス発泡成形体Ｉ又はＩＩとの界面に設置してもよい。
なお、この（２）の方法においては、３つ以上のガラス発泡成形体を用い、各成形体間にガラス発泡体原料層を設け、焼成して一体化させ、多層構造のガラス発泡積層構造体を製造してもよい。
図３、図４及び図５は、この（２）の方法により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合のそれぞれ異なる例を示す説明図である。図３（ａ）は、ガラス発泡成形体１ａと１ｂとの間に、ガラス発泡体原料層２が設けられた状態を示し、図２（ｂ）は、焼成後、新しく形成されたガラス発泡体３が、ガラス発泡成形体１ａとガラス発泡成形体１ｂに融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体３０が形成された状態を示す。
【００１０】
図４（ａ）は、ガラス発泡成形体１ａと１ｂとの間に、ガラス発泡体原料層２が設けられ、かつこのガラス発泡体原料層２の中間に金網４が介挿された状態を示し、図４（ｂ）は、焼成後、中間に金網４が介挿されてなる新しく形成されたガラス発泡体３が、ガラス発泡成形体１ａとガラス発泡成形体１ｂに融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体４０が形成された状態を示す。
図５は、ガラス発泡成形体Ｉとして板状ガラス発泡成形体１を用い、ガラス発泡成形体ＩＩとして、円柱状ガラス発泡成形体１ｃと三角錐状ガラス発泡成形体１ｄを用いた例である。図５（ａ）は、ガラス発泡成形体１上にガラス発泡体原料層２を設け、その上に円柱状ガラス発泡成形体１ｃと三角錐状ガラス発泡成形体１ｄが載置された状態を示し、図５（ｂ）は、焼成後、新しく形成されたガラス発泡体３が、ガラス発泡成形体１と、円柱状ガラス発泡成形体１ｃ及び三角錐状ガラス発泡成形体１ｄとに融着して一体化し、複雑形状のガラス発泡積層構造体５０が形成された状態を示す。
さらに、（３）の方法においては、ガラス発泡成形体の片面又は両面に、焼成により所望の厚さのガラス層が形成されるような厚さの発泡剤を含まない非発泡性ガラス粉末組成物層を設け、焼成して、実質上気孔のない無発泡ガラス層を形成させると共に、該ガラス発泡成形体の表面に融着させ一体化させることにより、耐吸水性表面を有し、かつ強度が向上したガラス発泡積層構造体を製造する。図６は、この（３）の方法により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図であり、図６（ａ）は、ガラス発泡成形体１の表面に非発泡性ガラス粉末組成物層５が設けられた状態を示し、図６（ｂ）は、焼成後、無発泡ガラス層６がガラス発泡成形体１の表面に融着して一体化し、ガラス発泡積層構造体６０が形成された状態を示す。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
製造例１
ガラス発泡成形体の製造
廃ガラスぴんのカレットをボールミルにより微粉砕して平均粒径５０μｍのガラス粉末を得た。このガラス粉末１００重量部に対し、ガラス発泡剤として炭化ケイ素粉末１重量部及び炭酸カルシウム粉末３重量部を、十分に均質になるように混合してガラス発泡体原料を調製した。
次に、１０１４×１０１４×５０ｍｍのセラミック製型枠内に、上記ガラス発泡体原料を、約２０ｍｍの厚さで連続的に敷き詰め、７００℃まで２時間で昇温したのち、５時間を要して室温まで冷却する条件で焼成し、厚さ約７０ｍｍのガラス発泡板状体を得た。次いで、このガラス発泡板状体を切削・研磨加工することにより、９００×９００×３０ｍｍの板状ガラス発泡成形体を製造した。
実施例１
製造例１で得た板状ガラス発泡成形体の表面に、製造例１で用いたものと同じガラス発泡体原料からなる厚さ約２０ｍｍの均一な層を設け、製造例１と同様の条件で焼成することにより、図１（ｂ）に示す構造を有する、全厚が約１００ｍｍの一体化されたガラス発泡積層構造体が得られた。
実施例２
製造例１で得た板状ガラス発泡成形体の表面に、製造例１においてガラス発泡体原料の調製に用いたものと同じガラス粉末からなる厚さ約１０ｍｍの均一な層を設け、製造例１と同様の条件で焼成することにより、図６（ｂ）に示す構造を有する、厚さ１０ｍｍの耐吸水性無発泡ガラス層が設けられたガラス発泡積層構造体が得られた。
実施例３
製造例１で得た板状ガラス発泡成形体の表面に、製造例１で用いたものと同じガラス発泡体原料からなり、かつ中間に格子状の金網を介挿した厚さ約２０ｍｍの均一な層を設け、製造例１と同様の条件で焼成することにより、図２（ｂ）に示す構造を有する、全厚が約１００ｍｍの一体化された金網が閉じ込められてなるガラス発泡積層構造体が得られた。
このように、金網を閉じ込めることにより、該ガラス発泡積層構造体は、割れても分離することがない。
実施例４
製造例１で得た板状ガラス発泡成形体２枚を用い、この発泡成形体と発泡成形体との間に、製造例１で用いたものと同じガラス発泡体原料からなる厚さ約１０ｍｍの層を設け、さらに該層の中間に格子状の金網を介挿した。次に、このものを製造例１と同様の条件で焼成することにより、図４（ｂ）に示す構造を有する、全体の厚さが約８０ｍｍの金網が閉じ込められたガラス発泡積層構造体が得られた。
このように、金網を閉じ込めることにより、該ガラス発泡積層構造体は、割れても分離することがない。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス発泡成形体と発泡性ガラス粉末組成物を用い、厚みのある構造体、性状の異なる２種以上の発泡成形体が融合した構造体、複雑な形状の構造体などのガラス発泡積層構造体を効率よく製造することができる。また、ガラス発泡成形体と非発泡性ガラス粉末組成物を用い、表面に実質上気孔のないガラス層（耐吸水性ガラス層）を有し、かつ強度が向上したガラス発泡積層構造体を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明方法における態様（１）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明方法における態様（１）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の異なる例を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明方法における態様（２）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明方法における態様（２）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の別の例を示す説明図である。
【図５】図５は、本発明方法における態様（２）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合のさらに別の例を示す説明図である。
【図６】図６は、本発明方法における態様（３）により、ガラス発泡積層構造体を製造する場合の１例を示す説明図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ　ガラス発泡成形体
１ｃ　円柱状ガラス発泡成形体
１ｄ　三角錐状ガラス発泡成形体
２　ガラス発泡体原料層
３　ガラス発泡体
４　金網
５　ガラス粉末組成物層
６　無発泡ガラス層
１０、２０、３０、４０、５０、６０　ガラス発泡積層構造体
【図１】
2004034596.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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