(57)【要約】【課題】炭とガラスセラミックスとを複合させた炭複合ガラスセラミックスを提供する。【解決手段】炭と、ガラスカレットと、ケイ酸ナトリウムとケイ酸と酸化アルミニウムとを含むバインダー剤とを混合してスラリー状の成型原料を作り、これをブロック状に低温成型し、その後乾燥離型し、次いで予熱、加熱後、９００℃前後の高温で一定時間保持し、その後冷却、放冷してブロック状の炭複合ガラスセラミックスを得ることを特徴とする炭複合ガラスセラミックスの製造方法。及び各種形状に成型、焼成された炭複合ガラスセラミックス。【選択図】      図１
2004175576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭と、ガラスカレットと、ケイ酸ナトリウムとケイ酸と酸化アルミニウムとを含むバインダー剤とを混合してスラリー状の成型原料を作り、これをブロック状に低温成型し、その後乾燥離型し、次いで予熱、加熱後、９００℃前後の高温で一定時間保持し、その後冷却、放冷してブロック状の炭複合ガラスセラミックスを得ることを特徴とする炭複合ガラスセラミックスの製造方法。
【請求項２】
前記バインダー剤は、ケイ酸ナトリウムと、カオリンと、シラスバルーンの混合物であることを特徴とする請求項１記載の炭複合ガラスセラミックスの製造方法。
【請求項３】
前記バインダー剤は、水ガラスと、カオリンと、シラスバルーンの混合物であることを特徴とする請求項１記載の炭複合ガラスセラミックスの製造方法。
【請求項４】
炭と、ガラスカレットと、ケイ酸ナトリウムとケイ酸と酸化アルミニウムとを含むバインダー剤とを混合して得られるスラリー状の成型原料をブロック状に低温成型乾燥後、高温加熱焼成し、軟化融合したガラスで炭の粒子を包み込ませて得たことを特徴とするブロック状の炭複合ガラスセラミックス。
【請求項５】
前記ガラスカレットは、濃い色に着色された瓶ガラスのカレットを含むことを特徴とする炭複合ガラスセラミックス。
【請求項６】
前記ブロックは、球、中空球、角、板、その他用途に応じた任意の形状であることを特徴とする炭複合ガラスセラミックス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭及びガラスのカレットを使用して、８００〜１０００℃程度の温度でガラスが軟化融合するまで加熱し、軟化融合したガラスにより炭の粒子を包み込ませることにより、炭を複合した炭複合ガラスセラミックスの製造方法及び、それにより得られた炭複合ガラスセラミックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、空前のワインブームの思わぬ余波で、無色、茶色以外のガラス瓶のリサイクルシステムが破綻寸前にまで追い込まれている。空き瓶の多くは新たな瓶を作る原料となるが、濃い着色の空き瓶はほとんど再利用されていない状況にあり、その用途開発が望まれている。
【０００３】
一方、多孔質材料である炭は、その細孔特性を利用して種々の用途に利用されているが、水を含む系で使用すると比重が軽い為に表面に浮く傾向が強く、大量の水との接触を伴う水処理などに不向きの材料となっている。また、建築壁材料として炭単体で利用する場合には形状加工と磨耗耐久性の問題もある。
【０００４】
このような背景下において、本発明者は、リサイクル使用に不適とされている、無色及び茶色以外の濃い着色を有する瓶ガラスカレット（ガラスの粒子）を使用して、木炭、竹炭などの炭の粒子をガラスと複合したガラスセラミックスブロックを開発し、利用用途の少ない濃い着色のガラス廃瓶の有効利用を可能にするとともに、多孔材料としての炭の特性を種々の利用環境において有効に発揮させることを目的とし、炭複合ガラスセラミックスブロックの製造開発を意図してきた。
【０００５】
本発明者の研究によれば、単に炭とガラス粒子を一緒に混合し、耐熱性の型枠中で８００〜９００℃程度に加熱保持することにより、ガラスを軟化させ、炭を複合したガラスブロックを製作することが可能であった。しかし、成型物を得る為には、高温での繰り返し使用に耐える耐熱性の型枠を使用することが必須であった。そこで、型枠の材質の検討を行ったところ、金属製の型枠を使用した場合には型枠が高温で変型する問題、セラミックス型枠を使用した場合には繰り返し使用による割れと離型困難の問題等がそれぞれ発生した。
【０００６】
本発明者は、ガラスを軟化させる際の加熱時に生じたこれらの問題点を解決するために、種々検討を重ね、加熱時に型枠を使用しない方法を開発した。すなわち、一般に水ガラスと言われるケイ酸ナトリウムを主剤としてケイ酸化合物あるいは酸化アルミニウム化合物を添加したバインダー混合物を使用して原料混合物をスラリー状態とし、これを木製の型枠に流し込み成型した。そして、スラリーが乾燥した後に離型し、電気炉中でガラスが軟化する程度の温度まで急速に加熱し、その温度で一定時間保持することにより、良好な性状の炭複合ガラスセラミックスを製造する方法を開発した。
【０００７】
この場合、バインダーにケイ酸ナトリウムだけを使用してガラスブロックを製造することも可能であった。しかし、ケイ酸ナトリウムだけでは加熱後に高アルカリガラスを生成する為、ブロック製品のバインダー部分が水に溶解し易く、ガラスブロック製品の耐水性に問題が見られた。加えて、ケイ酸ナトリウムは原材料混合物に強い粘着性を生じさせるため、取り扱いがやっかいで成型し難いことなどの問題もあった。また、さらにこれらの問題に加えて、バインダーのケイ酸ナトリウム部分からできるガラス質と、軟化して融合したガラス質との間の熱膨張係数の差により、ガラスブロック製品の冷却中あるいは冷却後においてひび割れを生じる問題も発生した。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上示したような問題点を改善し、炭をガラスセラミックス質で包括複合し、水処理その他の環境浄化に多用できる炭複合ガラスセラミックスの製造方法を確立すると共に、新素材として、それにより得られる炭複合ガラスセラミックスを提供することを目的とする。
【０００９】
また、ガラスカレットの原料として、廃瓶ガラスの破砕物を用いることにより、資源リサイクルに貢献すると共に、併せてカラフルで美的感覚の高い新素材としての炭複合ガラスセラミックスを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決できる本発明の炭複合ガラスセラミックスの製造方法は、炭と、ガラスカレットと、ケイ酸ナトリウムとケイ酸と酸化アルミニウムとを含むバインダー剤とを混合してスラリー状の成型原料を作り、これをブロック状に低温成型し、その後乾燥離型し、次いで予熱、加熱後、９００℃前後の高温で一定時間保持し、その後冷却、放冷してブロック状の炭複合ガラスセラミックスを得ることを特徴とする。前記バインダー剤は、具体的にはケイ酸ナトリウムと、カオリンと、シラスバルーンの混合物とすることができる。また、前記バインダー剤としては、水ガラスと、カオリンと、シラスバルーンの混合物とすることができる。
【００１１】
また、本発明のブロック状の炭複合ガラスセラミックスは、炭と、ガラスカレットと、ケイ酸ナトリウムとケイ酸と酸化アルミニウムとを含むバインダー剤とを混合して得られるスラリー状の成型原料を低温成型乾燥後、高温加熱焼成して得たことを特徴とする。
【００１２】
前記ガラスカレットは、濃い色に着色された瓶ガラスのカレットとすることができる。また、前記ブロックは、球、中空球、角、板、その他用途に応じて任意の形状とすることができる。
【００１３】
従来例で示したガラスブロック製品の耐水性の問題、原料混合物の粘着性の問題、熱膨張係数の差によるひび割れ問題は、バインダー剤を、ケイ酸ナトリウム及びケイ酸並びに酸化アルミニウムの混合物とすること、即ちケイ酸と酸化アルミニウムの化合物であるカオリンと、ケイ酸と酸化アルミニウムを主として含有するシラスバルーンの複合化により一挙に解決した。
【００１４】
カオリンはＡｌ２Ｓｉ２Ｏ５（ＯＨ）４の組成であり、バインダー中に添加すればケイ酸と酸化アルミニウムを補給することになる。また、水を含んで固化する性質が有り、ケイ酸ナトリウムに起因して生じる強い粘着性を減少させ、成型するのに良好なバインダー混合物のスラリーとする効果を有する。一方、シラスバルーンは、火山灰土壌であるシラスの火山ガラス部分を急速加熱により発泡させて製造した中空球状のガラス質であり、重量パーセントで７０〜８０％程度のケイ酸と、１０〜１５％程度のアルミナを含有する他、アルカリ化合物、アルカリ土類化合物なども少量含んでいる。従って、シラスバルーンはカオリンを使用することよって増加したバインダー混合物組成中のアルミナ含有量に対し、ケイ酸の含有比率を高める添加効果を有し、高温においてバインダー部分の焼結あるいはガラスセラミックス化を促進する効果を有する。また、中空ガラス質であるためガラスセラミックス中で細かく発泡し、最終製品の重量軽量化に寄与する効果も有する。
【００１５】
バインダー混合物中のカオリンとシラスバルーンは、バインダー混合物の主剤であるケイ酸ソーダが高温においてこれらと反応してガラス化あるいは焼結し、水に不溶性のガラスセラミックス質を形成すること、および、ケイ酸ナトリウムと一緒に融解し焼結した時点で、瓶ガラスの熱膨張係数（９２〜９８×１０−７）と大差ない熱膨張係数を持つ組成のガラス質を形成する効果を併せ持つ。
【００１６】
本発明の製造方法では、かく配合された、スラリー状の成型原料を、低温成型、例えば木型内で常温成型し、その後離型して、次いで９００℃前後の高温で加熱保持してブロック状の製品を得ることができる。従って、金型の歪や割れの問題がなく、任意形状の製品を容易に成型することができる。ブロック形状は、角形のものに限定されない。球、中空球、板等、用途に応じ任意の形状に成型できる。陶器のように、複雑な容器形状とすることも可能である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照し、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る炭複合ガラスセラミックスの製造方法を示す工程図である。
【００１８】
まず、概要を示すと、本発明では、混合スラリー化工程Ｓ１において、炭の粒子１と、ガラス粒子であるガラスカレット２と、水ガラスとしてのケイ酸ナトリウム、カオリン、シラスバルーンとの混合物から成る成型用バインダー剤とを水で混練し、スラリー化する。
【００１９】
次の工程Ｓ２では、成型原料を木枠に流し込み成型する。その後の工程Ｓ３で乾燥離型し、次いで加熱焼成工程へ入る。加熱焼成は、３０分〜１時間をかけての５００℃への予熱工程Ｓ４と、１分間当り５〜１０℃の急速昇温工程Ｓ５と、９００℃で５〜８時間の加熱保持工程Ｓ６と、１〜２時間かけての１００℃への徐冷工程Ｓ７から成る。その後放冷工程Ｓ８で放冷し、製品として、ブロック状の炭複合ガラスセラミックス４を得る。
【００２０】
成型用バインダー剤３に、カオリンとシラスバルーンとを添加しているので、粘りによる成型困難性がなくなり、製品の耐水性が確保され、製品ひび割れの問題が解消され、予定の製品が完成される。
【００２１】
実施例を示すと、炭は、市販の竹炭を３〜５ｍｍ径程度に粉砕したものを使用し、瓶ガラスカレットは、ガラス瓶のリサイクル業者によって粉砕された３〜５ｍｍ径のカレット粒子を使用する。木枠成型の為のバインダーの主剤には市販の無水ケイ酸ナトリウムを使用し、バインダー組成を調整するために、市販のカオリンと鹿児島県の企業で製造されたシラスバルーン粉末を添加した。
【００２２】
重量パーセントで、竹炭１０〜２０％、瓶ガラスカレット４０〜６０％、無水ケイ酸ソーダ５〜１２．５％、カオリン１０〜２５％、シラスバルーン５〜１５％の範囲内において、望ましくは、重量パーセントで竹炭１２．９％、瓶ガラスカレット５１．６％、無水ケイ酸ソーダ９．７％、カオリン１７．２％、シラスバルーン８．６％の割り合いで混合する。
【００２３】
次に、この混合物に対してその重量の１／５〜１／１０程度の水を加えて十分混合する。水の量を余り多くするとスラリー中で炭が浮き上がりガラスと分離するので適当な粘性に調節して加える。
【００２４】
スラリー状の混合物を２００ｍｍ×２００ｍｍ×１５０ｍｍの木製型枠中に入れ、１２０℃で２日間程度乾燥するか、室温で数日間放置して十分乾燥させた後、温度プログラム付きの箱型電気炉中に置き、形状保持のための耐火レンガで囲い、電気炉を５００℃に昇温して３０分〜１時間程度保持し余熱する。
【００２５】
次いで５〜１０℃／分の昇温速度で９００℃まで加熱し、５〜１２時間保持する。５００℃での余熱は、この急速昇温に際し、電気炉にかかる負荷を軽減する効果を持つ。
【００２６】
加熱保持の時間は、原料の炭と、瓶ガラスカレットのサイズによって幾分異なり、８００〜１０００℃の温度内において調節されたが、３〜５ｍｍ径の炭粒子および瓶ガラスカレット粒子の場合、最終ガラスブロック製品の強度を考慮すると、９００℃で８時間程度の加熱が望ましい。
【００２７】
５００℃から９００℃までの昇温速度については、表面近くのガラス部分が早く軟化あるいは溶けてブロック表面を覆い、炭を燃やす酸素がブロック内部へ拡散するのを減少させる機構により炭の残存量が多くなると考察されるので、なるだけ速い昇温速度に設定することが望ましい。
【００２８】
加熱終了後、室温まで冷却するが、望ましくは冷却過程で６００℃程度に１〜２時間保持する徐冷操作を行うと、ガラスの歪みによる割れを減少させる効果を持つ。
【００２９】
冷却後のガラスブロックは、加熱前のサイズに比べ、５〜１０％程度収縮しており、周囲を囲った耐熱ブロックを容易に除くことができた。
【００３０】
図２に示すように、製造した角形の炭複合ガラスセラミックス５の側面をカットすると、電気炉中で上部表面となった部分５Ａは、表面から１０ｍｍ程度の深さまでは炭をほとんど含まず、発泡状態のガラスセラミックス状態となっていたが、その内側５Ｂ、５Ｃには炭がガラスセラミックス質部分に包括されて残っており、本発明の炭複合ガラスセラミックス４が製造されていることが確認された。
【００３１】
加熱時に表面５Ａとなったガラスセラミックス質の部分には、図３に示すように発泡した後の空孔が多数存在し、水を注ぐと、水はその空孔を通ってブロック内部に浸透した。また、浸透した水は裏側まで透過したので、貫通孔が存在することが明らかであった。
【００３２】
炭複合ガラスセラミックス４は水中に沈む十分な比重を持ち、水中に数日間浸漬し、水から引き上げて重量を測定すると３０〜４０重量パーセントの重量増加が認められた。従って、ガラスブロック内部に存在する炭も貫通孔を通して水を吸収することが確認された。
【００３３】
本実施例におけるバインダー混合物の主要成分の化学組成は、重量パーセントでケイ酸５４％、アルミナ２８％、酸化ナトリウム１８％程度となっている。一方、代表的な瓶ガラスの化学組成は、重量パーセントで、ケイ酸７０〜７２％、酸化アルミニウム１．９〜２．０％、酸化ナトリウム１３．８〜１４．４％、酸化カリウム０．６〜１．８％、酸化カルシウム９．２〜１０．５％、酸化鉄０．１〜０．２４％である。
【００３４】
バインダー混合物の化学組成を瓶ガラスの化学組成に近付けることが望ましいが、本実施例の加熱条件（８００〜１０００℃）では、粉体原料の完全ガラス化は起こり得ず、瓶ガラス粒子のガラス質を取り込んで部分的なガラス化が起こる程度と推定される。従って、本実施例の配合にて、瓶ガラス粒子とバインダー混合物とで形成される部分が耐水性を有するとともに瓶ガラスと同程度の熱膨張係数を有するので、瓶ガラスの化学組成にバインダー混合物の化学組成を一致させる必要はない。
【００３５】
本発明の実施例における成型用バインダー剤３の混合物は、１４００℃で溶融すると完全にガラス化し、熱膨張係数９３×１０−７のガラスを形成し、瓶ガラスと同程度の熱膨張係数を有した。また、同じバインダー混合物を、本発明の実施例における熱処理条件の９００℃８時間で焼結させた試料は多数の微細な空孔を有する状態であったが、その状態で測定した熱膨張係数は９８×１０−７を示し、瓶ガラスと同程度であった。従って、製造された炭複合ガラスセラミックス４は、高温からの冷却過程や製造後において、歪みによるひび割れを生じない。
【００３６】
以上の如く製造された炭複合ガラスセラミックス４は、水中に長時間浸漬しても溶けて崩壊することはなく、耐水性は良好であった。一方、角形の炭複合ガラスセラミックス５のバインダー混合物部分からの試料には、Ｘ−線回折でケイ酸などの結晶が存在することが確認された。従って、本発明の実施例の加熱条件では、バインダー混合物部分が完全にガラス化することはなく、ガラスセラミックス状態となっていることが確認された。また、炭および瓶ガラス粒子を除いたバインダー混合物組成の試料を、本発明の実施例の加熱条件と同じ９００℃８時間で熱処理して製作した試料の熱膨張係数は９８×１０−７を示し、瓶ガラスとほぼ一致する熱膨張係数を示した。
【００３７】
ガラス中のアルミナ成分はガラスの耐水性や化学耐久性を大きくする効果を有することが一般的に知られているが、上述のガラスセラミックス状態においてもアルミナが耐水性や化学耐久性に寄与しているものと考察される。
【００３８】
カオリンとシラスバルーンは、ケイ酸ナトリウムを主剤とするバインダーにケイ酸分とアルミナ分を追加して補うことにより、バインダー部分と瓶ガラスカレット周辺で生成するガラスセラミックス質に、耐水性ならびに瓶ガラスと同程度の熱膨張係数の両方を付与する効果を有したものと考えられる。
【００３９】
即ち、本実施例で使用したカオリンとシラスバルーンは、それぞれバインダー成分にケイ酸とアルミナを補うものであるから、バインダー剤３としては、粘土、ケイ酸、シリカゲル、水酸化アルミニウムなどの、種々のケイ酸および酸化アルミニウムの含有物質で代用できる。また、バインダー混合物の化学組成を瓶ガラス組成に近づけるためには、酸化カリウムなどのアルカリ酸化物や、酸化カルシウム等のアルカリ土類酸化物を適当量添加すること、および、バインダー混合物のガラス化を容易にする効果を持つ、フッ素、リン酸、バリウム等を少量添加すること等も可能である。
【００４０】
冷却した後に得られた角形の炭複合ガラスセラミックス５の特徴を調査したところ、ブロックの上表面は、炭が燃焼して無くなり、ガラスセラミックス質だけが残っていたが、加熱中に燃焼ガスが発生して表面へと移動した後とみられる内部に向かう多数の空孔が存在した。
【００４１】
また、ブロックを切断して断面を観察すると、表面から深さ１０ｍｍ程度までの部分５Ａは炭が残存しない発泡状態のガラスセラミックス質であったが、その内部５Ｂ、５Ｃにはガラスセラミックス質に包括された状態で炭が完全に残っていた。
【００４２】
本発明の炭複合ガラスセラミックス４の製造では、成型物を８００〜１０００℃まで急速に加熱するときと、加熱保持の初期において、ブロック表面近くの炭は燃焼して無くなってしまうが、ブロック表面の温度がガラス粒子の軟化融合温度に達すると、ガラス粒子とバインダー混合物から形成されるガラスセラミックス質がブロックの表面を覆うようになり、ブロック内部への酸素の供給が不十分な状態となる。この結果、ブロック内部の炭は燃焼せずに残り、ガラスの軟化とバインダー混合物のガラス化が温度の要因だけで進行したとして説明される。従って、焼成時の酸素の供給状況等条件変化をさせることにより、これらの要因をコントロール可能である。ブロック表面の呈色を釉薬を使用して種々に彩色すること、ブロック表面に光触媒機能を有する酸化チタン微粒子を焼きつけることなども可能である。
【００４３】
本発明の炭複合ガラスセラミックス４は、炭を含有するとともに水に沈む特性を利用して、工場廃水、河川水等の水質浄化などに有効に利用できる。加えて、比較的大きな細孔を有する竹炭を複合させた炭複合ガラスセラミックスは、その細孔中に微生物を生育させることが可能であり、上記の水処理での利用の外に、ガスの発生を伴う醗酵物質生産系において微生物担持担体として有効に利用可能である。
【００４４】
他の実施例として、成型用バインダー剤３の混合物の主剤に用いた無水ケイ酸ナトリウムの代わりに、水ガラス（日本化学工業製のＪ−ケイ酸ソーダガラス３号：ケイ酸含有量約３８重量パーセント）を使用した。重量パーセントで、竹炭１０〜２０％、瓶ガラスカレット４０〜６０％、Ｊ−ケイ酸ソーダガラス３号１０〜１５．０％、カオリン１０〜２５％、シラスバルーン５〜１５％の範囲内において、望ましくは、重量パーセントで竹炭１２．５％、瓶ガラスカレット５０．２％、Ｊ−ケイ酸ソーダガラス３号１２．２％、カオリン１６．７％、シラスバルーン８．３％の割り合いで混合し、この混合物に対してその重量の１／１０程度の水を加えて十分混合し、適当な粘性になるように調節して加えても同様の結果を得ることができる。
【００４５】
以上示した実施例では、加熱炉として電気炉を用いた例で示したが、加熱炉としては、一般的な焼物窯や、熱処理用の他真空炉や不活性ガス雰囲気炉等他の加熱炉を用いることも可能である。ただし、真空炉や不活性ガス雰囲気炉では、酸素の供給が断たれるので、適切に雰囲気調節するものとする。炭複合セラミックスの性状自体が、図２に示したものとは異なり、表面５Ａ全体がガラスセラミックス質とするのでは無く、より多孔質で、炭を含有したもの等とすることができる。
【００４６】
図４は、形状を球形とした場合の実施形態を示す炭複合ガラスセラミックス６（６Ａ、６Ｂ、６Ｃ）の断面図である。各ブロックは直径が、２ｃｍ〜１０ｃｍと次第に異なる。このように、各種直径のものを作ることができる。焼成時には、球体どうしの融合接着を防止するために、耐熱容器中あるいは耐熱ブロックの囲いの中で、アルミナ粉末中に分散させた状態で焼成する。炉内で均一に焼成するためには、アルミナ粉末に炭の粒子を適当量混合して使用する。
【００４７】
図４において、直径が異なると、図２で示した電気炉焼成によると、表面と内部の構造が異なり、中心部分に炭を多く含む巣７とすることもできる。全体が多孔質で吸湿性が有り、内部が微生物の住家となり得る点は上述した通りである。
【００４８】
図４に示すような球状の炭複合ガラスセラミックス６は、色を色々と付け、カラフルなものとすることもでき、金魚鉢や川底、特に浄化を希望する汚染河川の上流域等に敷き詰めること等ができる。美観を有し、炭の浄化力及び多孔質による微生物の生態系維持効果により、河川を自然に復帰させること等ができる。
【００４９】
図５に示す球状の炭複合ガラスセラミックス８は、直径を図４のものに対し大とし、１０〜２０ｃｍとして、これに棒９を挿通し、一般的なポーラスコンクリートカブル（登録商標ポラカブル）と類似の効果を狙ったものである。一般的なポーラスコンクリートカブルは、玉石をセメントバインダー剤で多孔質性を持たせて結合したものである。これに対し、本発明の炭複合ガラスセラミックス８は、より微細な多孔質と、炭を内包したものであるので、一層高級な浄化機能を期待することができる。製造は、常温で予備成型した後、図示のように串挿しの状態で炉内に配置し、高温焼成すれば良い。池や河川に配置するのみならず、室内配置し、ミラクルな美観を呈すると共に、空気浄化を行うこともできる。
【００５０】
図６に他の形状例を示す。本例の弧状の炭複合ガラスセラミックス１０は、半円弧状としたものである。これを一対対向して管内配置することにより、管内処理水の浄化を図ること等ができる。
【００５１】
このように、本発明の炭複合ガラスセラミックス４は、用途に応じ、各種形状に成型、焼成できる。
【００５２】
図７は、小さな球状に成型した状態のスラリー成型物を内部に炭１１を詰めて大きな球状に成型し、これを焼成して得た多重形状の炭複合ガラスセラミックス１２を示す断面図である。
【００５３】
図示のように、小玉１３が表面側で密着した状態とすることができ、見掛け上、一般的なポーラスコンクリートカブルのように形成することができる。図５に示したものと異なるのは、表面により大きな空隙を設けられる点と、内部に炭１１を詰めることができる点である。焼成は、図７に示す形に予め成型し、図４の球形とした場合と同様に、耐熱容器中あるいは耐熱ブロックの囲いの中で、アルミナ粉体と炭粒子との混合物中に分散させた状態で行う。
【００５４】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜設計的変形を加えることができ、各種態様で実施することができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上の通り、本発明は、特許請求の範囲に記載の通りの炭複合ガラスセラミックスの製造方法であるので、低温成型後に型無しで高温焼成することができ、ガラスセラミックス内に炭を包み込んだ形の炭複合ガラスセラミックスを製造することができる。
【００５６】
バインダー剤を、ケイ酸ナトリウムとケイ酸と酸化アルミニウムとを含む構成とするので、粘着性を適切として、木枠等により低温成型を容易に行うことができる。このバインダー剤を、水ガラスとカオリンとシラスバルーンの混合物とする場合には、配合素材の原価を安く、かつ成型性がなお良く、焼成時及び焼成後のヒビ割れを防止できる。
【００５７】
本発明により製造される炭複合ガラスセラミックスブロックは、重量パーセントでその５０数パーセントを原料としてガラスを用いることができ、リサイクルに不向きなワイン瓶などの有効利用を可能とすることができる。また、炭と水に不溶のガラスセラミックスで構成され、環境を汚染することのない環境適合型の材料とすることができる。
【００５８】
また、本発明は、特許請求の範囲に記載の通りのブロック状の炭複合ガラスセラミックスであるので、角形、球形、中空球形、複合形等、用途に応じた任意の形状とすることができる。
【００５９】
本発明の炭複合ガラスセラミックスブロックにおいては、ガラスセラミックス質に包括されている炭の粒子が相互に連絡しており、複合される炭の機能に基づいて、調湿性能、脱臭性能、断熱性能などの機能を有する。
【００６０】
また、炭を含有するとともに水に沈む特性を有するので、工場廃水、河川水等の水質浄化などに有効に利用でき、新規な環境浄化材料として利用可能である。
【００６１】
加えて、炭として竹炭を用いた場合、比較的大きな細孔を有する竹炭を複合させた炭複合ガラスセラミックスとなるので、その細孔中に微生物を生育させることが可能であり、水処理での利用の外に、ガスの発生を伴う醗酵物質生産系において微生物担持担体として有効に利用される可能性を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る炭複合ガラスセラミックスの製造工程を示す工程図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る角形の炭複合ガラスセラミックスの斜視図である。
【図３】図２の炭複合ガラスセラミックスの表面状態を示す拡大写真である。
【図４】本発明の一実施形態に係る球形の炭複合ガラスセラミックスの断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る中空球状の炭複合ガラスセラミックスの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る半円弧状の炭複合ガラスセラミックスの側断面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る複合球状の炭複合ガラスセラミックスの断面図である。
【符号の説明】
１  炭の粒子
２  ガラスカレット
３  成型用バインダー剤
４  炭複合ガラスセラミックス
５  角形の炭複合ガラスセラミックス
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ  層
６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、８  球形の炭複合ガラスセラミックス
７  巣
９  棒
１０  弧状の炭複合ガラスセラミックス
１１  炭
１２  多重形状の炭複合ガラスセラミックス
１３  小玉
【図１】
2004175576.tif 000003
【図２】
2004175576.tif 000004
【図３】
2004175576.tif 000005
【図４】
2004175576.tif 000006
【図５】
2004175576.tif 000007
【図６】
2004175576.tif 000008
【図７】
2004175576.tif 000009