(57)【要約】【課題】非造粒岩石粒を原料として微細な球状の高強度硬質発泡パーライトを効率よく安定に製造する製造方法とその硬質パーライトを提供する。【解決手段】平均粒径５mm以下および含水量６wt％以下、好ましくは含水量３wt％以下の流紋岩質の非造粒岩石粒を原料として用い、この岩石粒の平均粒径および含水量に応じて異なった焼成プロセスを行い、具体的には、平均粒径０.６mm〜５mmの原料岩石粒について一段焼成を行い、平均粒径５０μm〜０.６mmの原料岩石粒については二段焼成を行うことによって、平均粒径５mm以下、真球度０.７以上、圧縮強度２５Ｎ/mm2以上の硬質発泡パーライトを製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
流紋岩質の非造粒岩石粒を原料とした発泡体であって、平均粒径５mm以下、真球度０.７以上、圧縮強度２５Ｎ/mm2以上であることを特徴とする硬質発泡パーライト。
【請求項２】
平均粒径０.６mm〜５mm、含水量３wt％以下の流紋岩質の非造粒岩石粒を一段焼成して発泡硬質パーライトを製造する方法であって、焼成後の発泡パーライトの圧縮強度に応じて以下の温度範囲で焼成を行うことを特徴とする硬質発泡パーライトの製造方法。
(イ)圧縮強度２５Ｎ/mm2〜４０Ｎ/mm2の場合：焼成温度９７０℃〜１０３０℃
(ロ)圧縮強度４０Ｎ/mm2〜５５Ｎ/mm2の場合：焼成温度９５０℃〜１０１０℃
(ハ)圧縮強度５５Ｎ/mm2以上の場合：焼成温度９００℃〜９７０℃
【請求項３】
流紋岩質の非造粒岩石粒を仮焼成および本焼成の二段焼成して発泡硬質パーライトを製造する方法であり、平均粒径０.１mm以下であって含水量３〜６wt％の岩石粒を用い、または平均粒径５０μm〜０.６mmであって含水量３％以下の岩石粒を用い、本焼成温度Ｔ1が９００℃〜１０００℃であり、仮焼成温度Ｔ0が本焼成温度Ｔ1よりも５０℃〜２００℃低い温度〔Ｔ0＝Ｔ1−（２０〜２００℃）〕であることを特徴とする硬質発泡パーライトの製造方法。
【請求項４】
請求項３の製造方法において、焼成後の発泡パーライトの圧縮強度に応じて以下に示す温度範囲で二段焼成を行う硬質発泡パーライトの製造方法。
(ニ)圧縮強度２５Ｎ/mm2〜４０Ｎ/mm2の場合：一次焼成温度９００℃〜８００℃、二次焼成温度９７０℃〜１０２０℃
(ホ)圧縮強度４０Ｎ/mm2〜５５Ｎ/mm2の場合：一次焼成温度８５０℃〜９５０℃、二次焼成温度９５０℃〜１０１０℃
(ヘ)圧縮強度５５Ｎ/mm2以上の場合：一次焼成温度８５０℃〜９７０℃、二次焼成温度９７０℃〜１０２０℃
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細な高強度の球状硬質発泡パーライトとその製造方法に関する。より詳しくは、本発明は従来品よりも高強度であって真球度の高い硬質発泡パーライトとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗料、樹脂、建材の軽量増量材として微細な高強度の発泡体が望まれている。現在、軽量増量材としてパーライトやシラス質発泡体などが多く用いられている。軽量発泡体として用いられているパーライトは、真珠岩、黒曜石、松脂岩などのガラス質流紋岩類を粉砕して高温で焼成発泡させたものであり、シラス質発泡体は軽石などのガラス質を含む火山噴出物を高温処理して発泡させたものである。しかし、従来のパーライトやシラス質発泡体は強度が低かったり、形状が変形しているものが多い。
【０００３】
例えば、従来の発泡パーライトにおいて、球状に近いものの圧縮強度(静水圧)は概ね１０Ｎ/mm2以下であり、高強度のものは形状が歪であり、球形とはほど遠い。また市販されているシラス質発泡体の圧縮強度は例えば８０〜１００kg/cm2(静水圧）程度である。
【０００４】
一方、球形であって高強度の軽量体としてフライアッシュバルーン（以下ＦＡＢ）が知られている。しかし、ＦＡＢは発電等の石炭燃焼の際に発生するアッシュ中に含まれる極微量の発泡体を分離回収した副産物であり、数量が少なく、しかも粒径等のコントロールができないと云う問題がある。
【０００５】
従来、発泡パーライトの製造方法として、粒度調整した真珠岩粒子等を１００〜４００℃で予備加熱した後に三段階に加熱焼成して発泡させる製造方法が知られている（特許文献１）。しかし、この製造方法で得られる発泡パーライトは２０kg/cm2の圧縮強度下での残留率が概ね４０％以下であり、強度が低い。また、真珠岩等の天然ガラス質岩石粒を６００〜９００℃で予備加熱した後に９００〜１０００℃で発泡加熱する製造方法が知られている（特許文献２）。この方法は予備加熱することによって発泡倍率を高めることを意図しているが、原料粉体の粒径および含水量に応じた焼成温度の制御を行うものではないので、製造される発泡体の強度は低い。
【０００６】
また、成分調整した造粒物を用い、本焼成による発泡後に、さらに仕上げ焼成によって表面にガラス質層（溶融焼結層）を形成させる発泡軽量体の製造方法が知られている（特許文献３）。この製造方法によれば、圧壊強度８００〜１１００Ｎの発泡体を得ることができるが、直径５〜１５mmの造粒物を原料とする方法であり、非造粒物を原料とするものではなく、また５mm以下の微細な発泡体を製造する方法とは異なる。
【特許文献１】特開平０７−２７７８５１号公報
【特許文献２】特開昭５８−０９９１２８号公報
【特許文献３】特願２００１−１９５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従来の発泡軽量体とその製造方法における上記問題を解決したものであり、非造粒岩石粒を原料として微細な球状の高強度硬質発泡パーライトを効率よく安定に製造する製造方法とその硬質パーライトを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、以下の構成によって上記課題を解決した微細な高強度の球状硬質発泡パーライトとその製造方法に関する。
（１）流紋岩質の非造粒岩石粒を原料とした発泡体であって、平均粒径５mm以下、真球度０.７以上、圧縮強度２５Ｎ/mm2以上であることを特徴とする硬質発泡パーライト。
（２）平均粒径０.６mm〜５mm、含水量６wt％以下の流紋岩質の非造粒岩石粒を一段焼成して発泡硬質パーライトを製造する方法であって、焼成後の発泡パーライトの圧縮強度に応じて以下の温度範囲で焼成を行うことを特徴とする硬質発泡パーライトの製造方法。
(イ)圧縮強度２５Ｎ/mm2〜４０Ｎ/mm2の場合：焼成温度９７０℃〜１０３０℃
(ロ)圧縮強度４０Ｎ/mm2〜５５Ｎ/mm2の場合：焼成温度９５０℃〜１０１０℃
(ハ)圧縮強度５５Ｎ/mm2以上の場合：焼成温度９００℃〜９７０℃
（３）流紋岩質の非造粒岩石粒を仮焼成および本焼成の二段焼成して発泡硬質パーライトを製造する方法であり、平均粒径０.１mm以下であって含水量３〜６wt％の岩石粒を用い、または平均粒径５０μm〜０.６mmであって含水量３％以下の岩石粒を用い、本焼成温度Ｔ1が９００℃〜１０００℃であり、仮焼成温度Ｔ0が本焼成温度Ｔ1よりも５０℃〜２００℃低い温度〔Ｔ0＝Ｔ1−（２０〜２００℃）〕であることを特徴とする硬質発泡パーライトの製造方法。
（４）上記(３)の製造方法において、焼成後の発泡パーライトの圧縮強度に応じて以下に示す温度範囲で二段焼成を行う硬質発泡パーライトの製造方法。
(ニ)圧縮強度２５Ｎ/mm2〜４０Ｎ/mm2の場合：一次焼成温度９００℃〜８００℃、二次焼成温度９７０℃〜１０２０℃
(ホ)圧縮強度４０Ｎ/mm2〜５５Ｎ/mm2の場合：一次焼成温度８５０℃〜９５０℃、二次焼成温度９５０℃〜１０１０℃
(ヘ)圧縮強度５５Ｎ/mm2以上の場合：一次焼成温度８５０℃〜９７０℃、二次焼成温度９７０℃〜１０２０℃
【発明の効果】
【０００９】
本発明の硬質発泡パーライトは、流紋岩質の非造粒岩石粒を原料とした平均粒径５mm以下の微細発泡体であり、真球度０.７以上の球形を有し、圧縮強度２５Ｎ/mm2以上の高強度軽量体であるので、塗料、樹脂、建材などの軽量増量材として好適であり、上記分野を含む広い用途において軽量材料として広範に使用することができる。
【００１０】
本発明の製造方法は、流紋岩質の非造粒岩石粒を原料として用い、原料岩石粒の平均粒径および含水量に応じて焼成プロセスを制御することによって、真球度および強度を高めた硬質発泡パーライトを製造する方法であり、本発明の製造方法によれば、上記真球度および圧縮強度の硬質発泡パーライトを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を具体的に説明する。
本発明は、平均粒径５mm以下、および含水量６wt％以下の流紋岩質の非造粒岩石粒を原料として用い、この原料岩石粒の平均粒径および含水量に応じて焼成プロセスを制御することによって、真球度および強度を高めた硬質発泡パーライトを提供するものであり、具体的には、平均粒径５mm以下の微細発泡体であり、真球度０.７以上の球形を有し、圧縮強度２５Ｎ/mm2以上の高強度硬質発泡パーライトを提供する。
【００１２】
本発明の硬質発泡パーライトは流紋岩質の非造粒岩石粒を原料として用いたものである。原料として造粒物を用いないので、造粒工程が不要であり、粉砕した流紋岩質岩石粒を篩い分けなどによって粒度調整すれば良い。流紋岩質岩石は真珠岩、黒曜石、松脂岩などのガラス質成分を含む岩石であり、岩石種に応じた構造水を含有している。
【００１３】
本発明において原料として用いる流紋岩質の非造粒岩石粒は、平均粒径５mm以下であって含水量６wt％以下、好ましくは含水量３％以下のものである。平均粒径が５mmを上回ると粒子内部のクラック等のために発泡体が歪み、球状になり難い。また、含水量が６wt％より多いと過剰発泡して強度が低下すると共に形状が歪み、真球度の高い球状発泡体を得るのが難しい。
【００１４】
一般に黒曜石の含水量は２wt％以下であるので、基本的に黒曜石は原料として適する。また、真珠岩の含水量は一般に３〜６wt％であるので、真珠岩も原料として用いることができる。黒曜石と真珠岩の中間的な組織を有するマレカナイト等も原料として用いることができる。一方、松脂岩の含水量は概ね４〜１０wt％であるので、含水量が少ないものを用いると良い。
【００１５】
本発明の製造方法は、平均粒径５mm以下および含水量６wt％以下、好ましくは含水量３wt％以下の流紋岩質の非造粒岩石粒について、平均粒径および含水量に応じて異なった焼成プロセスを行う。具体的には、平均粒径０.６mm〜５mmの原料岩石粒について一段焼成を行い、平均粒径５０μm〜０.６mmの原料岩石粒については二段焼成を行う。
【００１６】
原料として平均粒径０.６mm〜５mmの原料岩石粒を用いる場合の一段焼成は、発泡パーライトの圧縮強度の各段階に応じて、以下の温度範囲で焼成を行うと良い。各場合において以下に示す焼成温度範囲を外れると目的の圧縮強度を有する発泡パーライトを得るのが難しい。焼成時間は５〜１０分が適当である。
【００１７】
(イ)圧縮強度２５Ｎ/mm2〜４０Ｎ/mm2の場合：焼成温度９７０℃〜１０３０℃
(ロ)圧縮強度４０Ｎ/mm2〜５５Ｎ/mm2の場合：、焼成温度９５０℃〜１０１０℃
(ハ)圧縮強度５５Ｎ/mm2以上の場合：焼成温度９００℃〜９７０℃
【００１８】
上記一段焼成においては、原料岩石粒の粒径が大きいほど上記各焼成温度範囲内において焼成温度を大きく下げるのが好ましい。例えば、圧縮強度２５Ｎ/mm2〜４０Ｎ/mm2の発泡パーライトを製造する場合〔上記(1)〕、原料岩石粒の平均粒径が５mmに近いほど、焼成温度は９７０℃に近いほうが好ましく、一方、原料岩石粒の平均粒径が０.６mmに近いほど、焼成温度は１０３０℃に近いほうが好ましい。上記(2)および上記(3)の場合も同様である。
【００１９】
原料として平均粒径５０μm〜０.６mmの岩石粒については、含水量に応じた平均粒径の岩石粒を用いる。具体的には、含水量３wt％以下の場合には平均粒径５０μm〜０.６mmの岩石粒を用いることができ、以下の焼成プロセスを適用することによって圧縮強度および真球度の高い硬質発泡パーライトを得ることができる。一方、含水量が３〜６wt％の場合には平均粒径０.１mm以下の岩石粒を用いる。含水量が３〜６wt％の場合、平均粒径０.１mmより大きい岩石粒を用いると形状が歪み、真球度の高い硬質発泡パーライトを得るのが難しい。
【００２０】
上記二段焼成においては、本焼成温度Ｔ1が９００℃〜１０００℃であり、仮焼成温度Ｔ0が本焼成温度Ｔ1よりも５０℃〜２００℃低い温度Ｔ0＝Ｔ1−（２０〜２００℃）であることが好ましい。従来の製造方法では、二段焼成の焼成温度を段階的に定めていても、各段階の焼成温度が重複範囲を含んでいるため、例えば、連続焼成を行う場合には、仮焼成と本焼成との限界が不明瞭になり、焼成プロセスの十分な制御を行うことができないと云う問題がある。
【００２１】
上記二段焼成の時間は、一次焼成５〜１０分、二次焼成７〜１０分が適当である。また、この二段焼成は、一段目の焼成後に温度を下げて冷却した後に再び昇温して二段目の焼成を行う方法でも良く、または中間の冷却工程を設けずに、一段目の焼成後に更に昇温して二段目の焼成を行う連続焼成でも良い。
【００２２】
本発明の二段焼成方法では、具体的な本焼成温度Ｔ1に基づき、所定の温度差を設けた仮焼成温度Ｔ0によって仮焼成を行うことによって、焼成プロセスを十分に制御することができる。本焼成温度Ｔ1が９００℃より低いと十分な発泡状態にならず、１０００℃より高いと過剰発泡になりやすい。
【００２３】
本発明の二段焼成方法においても、発泡パーライトの圧縮強度の各段階に応じた焼成温度範囲で焼成を行うのが好ましい。具体的には、以下の温度範囲で二段焼成を行うと良い。各場合において以下に示す焼成温度範囲を外れると目的の圧縮強度を有する発泡パーライトを得るのが難しい。
【００２４】
(ニ)圧縮強度２５Ｎ/mm2〜４０Ｎ/mm2の場合：一次焼成温度９００℃〜８００℃、二次焼成温度９７０℃〜１０２０℃
(ホ)圧縮強度４０Ｎ/mm2〜５５Ｎ/mm2の場合：一次焼成温度８５０℃〜９５０℃、二次焼成温度９５０℃〜１０１０℃
(ヘ)圧縮強度５５Ｎ/mm2以上の場合：一次焼成温度８５０℃〜９７０℃、二次焼成温度９７０℃〜１０２０℃
【００２５】
上記一段焼成ないし二段焼成の後に、焼成発泡体を水選、篩分け、気流分級などの選別手段によって未発泡体などを除去し、目的の高強度球状軽量発泡パーライトを得る。
【００２６】
本発明の上記製造方法によれば、平均粒径５mm以下、真球度０.７以上、圧縮強度２５Ｎ/mm2以上の硬質発泡パーライトを安定に効率よく製造することができる。なお、真球度は球体を平面投影して得られる円形投影図の最大径ＭＤと、これに直交する径ＢＤの比（ＢＤ／ＭＤ）で表され、真球度が１に近いほど真球に近い。また、圧縮強度は発泡パーライトを水中に浸して静水圧を加え、４０wt％が圧壊せずに残存するときの圧力である。
【実施例】
【００２７】
本発明の実施例を比較例と共に以下に示す。
〔実施例Ａ〕
含水量２wt％以下の黒曜石を用い、岩石粒を表１に示す粒度に調整し、表１に示す温度で焼成して発泡パーライトを得た。製造した発泡パーライトの物性を表１に示した。
【００２８】
表１に示すように、本発明の条件下で製造した実施例１〜１６の発泡パーライトは何れも圧縮強度（静水圧法による４０wt％残存時の圧力）が３５Ｎ/mm2以上であり、真球度は０.７以上、好ましくは７.５以上、さらに好ましくは０.８以上である。一方、本発明の製造条件を外れる比較例２１〜２５の発泡パーライトは何れも圧縮強度が１０Ｎ/mm2以下であり、比較例２６の発泡パーライトでは、圧縮強度は高いが歪んだ形状であり、球形のものが得られない。
【００２９】
〔実施例Ｂ〕
含水量３〜６wt％の真珠岩を用い、岩石粒を表２に示す粒度に調整し、表２に示す温度で焼成して発泡パーライトを得た。製造した発泡パーライトの物性を表２に示した。この結果から明らかなように、原料岩石粒の粒径が０.１mmより大きいものは二段焼成し、焼成温度を下げても発泡体の形状が歪み球形発泡体が得られない。一方、平均粒径０.１mm以下の岩石粒を原料としたものは、真球度０.７以上、圧縮強度３０Ｎ/mm2以上の球形発泡体である。
【００３０】
【表１】
2007320805.tif 000002
【００３１】
【表２】
2007320805.tif 000003