(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火砕流堆積物を微粒画分、中粒画分及び粗粒画分に分級し、その中粒画分を原料とし、粒径１０〜３００μｍの８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率５０％以上の耐圧強度を有し、真球度０．８０以上を有し、単泡中空構造を有し、殻壁の膜厚が平均１．４〜５．５μｍであることを特徴とする高強度ガラス質中空球からなる軽量フィラー材料。
【請求項２】
火砕流堆積物より重鉱物を除去したのち、全体を微粒画分、中粒画分及び粗粒画分の３種に粗分級し、その中粒画分を原料として用いて内燃式媒体流動床炉に供給し焼成発泡することで得られる、請求項１記載の高強度ガラス質中空球からなる軽量フィラー材料であって、
上記原料を上記流動床炉から排出される排ガスと管路内で混合し、両者の間で熱交換させることにより予熱すること、
予熱した原料をさらに１個の逆サイクロンと２個のサイクロンとから構成され、逆サイクロン、大容量サイクロン、大容量サイクロンよりも小さな小容量サイクロンの順に管路で接続してなる原料分画帯を通して、粗粒部分及び微粒部分を除き、粒径７〜２１０μｍの中粒部分のみを内燃式媒体流動床炉に送り、焼成発泡すること及び
上記原料と排ガスとの該管路内における最初の接触点における原料混合物の温度を４９０〜７９０℃に、原料分画帯における大容量サイクロンの導入口における原料混合物の温度を１００〜３００℃に制御すること、
を特徴とする高強度ガラス質中空球からなる軽量フィラー材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高強度ガラス質中空球からなる軽量フィラー材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
軽量フィラーの中で、ガラス質微小中空球は、軽量で耐熱性である上、等方性を示すため、マトリックス材料に異方性を与えず、耐衝撃性を付与することができ、流動性やハンドリング性にも優れているため、セメント系建築材料、紙粘土、プラスチックのフィラーとして多用されている（非特許文献１参照）。
【０００３】
このガラス質微小中空球の代表的なものであるシラスバルーンは、ガラス質火山噴出堆積物のシラスを焼成発泡させたものであるが、原料が容易に入手でき、比較的簡単に発泡できるため、開発されて以来、その製造方法が多数提案されている。
【０００４】
このシラスバルーンの製造方法としては、最初、電気炉やロータリーキルンを用いて焼成する方法が行われ、例えばシラスを分級して微粒区分を分離し、これを電気炉や外熱式ロータリーキルンにより８００〜１２００℃で１０秒〜１０分間熱処理したのち、水中における比重分離（以下、浮水分離と称す）又は空気分級することによる微細中空ガラス球状体の製造方法（特許文献１参照）が知られている。
【０００５】
その後、高温流動層を用いて発泡物質を製造する方法が開発され（特許文献２参照）、これを利用した内燃式熱媒体流動床炉を用いたガラス質微小中空球の製造方法が主流を占めるようになり、これまでに、火山ガラス質堆積物の微粒子と、この微粒子の親水性を減少させる親水性減少剤との混合物を流動層式加熱炉を用いて９００〜１２００℃で熱処理する微粒中空ガラス球状体の製造方法（特許文献３参照）、平均粒径２０μｍ以下であって、４０μｍ以上の粒分を２５％以上４８％以下含む火山ガラス原料を内燃式流動床炉で発泡させて得られる中空ガラス球状体を含む気流を、直列に連結した複数のサイクロンに供給してタッピングかさ密度０．２５ｇ／ｃｍ3以下、平均粒径２０μｍ以下の中空ガラス球状体及び平均粒径の異なる２種類以上の中空ガラス球状体を連続的に製造する方法（特許文献４参照）、内燃式流動床炉内のセラミックスボールを用い、このセラミックスボールに燃料ガスと空気との混合ガスを供給し、この燃料ガスの燃焼熱でセラミックスボールを９００℃以上まで昇温し、設定温度±３℃以内で温度制御を行うと同時に微粒中空ガラス球状体の原料粉体を前記混合ガスに随伴させて供給することにより微粒中空ガラス球状体を製造する方法（特許文献５参照）、天然軽石を内燃式熱媒体流動床炉の排気側から流動床に供給し、９００〜１１００℃で焼成し、ゆるみ見掛比重０．１８〜０．３１の焼成発泡軽石の連続的製造方法（特許文献６参照）などがこれまでに提案されている。
【０００６】
他方、中空球構造をとらず、開放型気泡からなる多泡構造を有する球状パーライトについては、粉砕、粒度調整した天然ガラス質岩石を、その軟化点より低い温度で予備加熱して含有水分量を０．１〜２重量％に調整し、次いでこれに高融点微粉末を３０〜２００容量％混合してロータリーキルンや電気炉により９００〜１３００℃の温度で発泡焼成させた後、生成したパーライトを高融点微粉末から分離する方法（特許文献７参照）や、流紋岩質の非造粒岩石粒を原料とした、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及び平均粒径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する際に、焼成後の発泡パーライトの圧縮強度に応じて焼成温度を選択する方法（特許文献８参照）などが知られている。
【０００７】
【非特許文献１】「工業材料」、日刊工業新聞社発行、第４２巻、１９９４年、ｐ．１０２−１１１
【特許文献１】特公昭４８−１７６４５号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献２】特公昭５１−２２９２２号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献３】特公平７−２４２９９号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献４】特開２００２−３３８２８０号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献５】特開平１１−１１９６０号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献６】特開２００４−９１２８３号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献７】特開平９−１８３６１２号公報（特許請求の範囲その他）
【特許文献８】特開２００７−３２０８０５号公報（特許請求の範囲その他）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の製造方法により火山噴出堆積物を原料として得られるガラス質中空球は、いずれも剪断力に対する耐性が小さく、樹脂やセメントなどにフィラーとして配合する場合、混合操作により崩壊しやすいという欠点がある。この解決策として微細化して耐圧性を高め、高強度化するという試みもなされているが、これまで十分に満足し得る結果は得られていない。
【０００９】
本発明は、このような事情のもとで、原鉱石として火砕流堆積物を用いても、一様に高強度のガラス質中空球を与え、フィラー材料としての利用分野を拡大することができる改良された高強度ガラス質中空球からなる軽量フィラー材料を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、多種多様のガラス質火山噴出物のいずれを原料として用いても、従来のガラス質中空球に比べ、著しく高強度のガラス質中空球を得ることができる新規な方法を開発するために鋭意研究を重ねた結果、特定の手段により、火山ガラス原鉱から分級された中粒画分を、内燃式媒体流動床炉に供給して焼成する際、該流動床炉からの排ガスを利用して制御された温度条件で原料を予熱し、かつ予熱した原料を複数のサイクロンにより分級して、特定の画分のみを該流動床炉に送入し、連続的に焼成することにより、意外にも高い強度の新規なガラス質中空球が得られ、これは軽量フィラー材料として好適であることを見出し、この知見に基づいて本発明をなすに至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、火砕流堆積物を微粒画分、中粒画分及び粗粒画分に分級し、その中粒画分を原料とし、粒径１０〜３００μｍの８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率５０％以上の耐圧強度を有し、真球度０．８０以上を有し、単泡中空構造を有し、殻壁の膜厚が平均１．４〜５．５μｍであることを特徴とする高強度ガラス質中空球からなる軽量フィラー材料である。
また、本発明は、火砕流堆積物より重鉱物を除去したのち、全体を微粒画分、中粒画分及び粗粒画分の３種に粗分級し、その中粒画分を原料として用いて内燃式媒体流動床炉に供給し焼成発泡することで得られる、上記のガラス質中空球からなる軽量フィラー材料であって、上記原料を上記流動床炉から排出される排ガスと管路内で混合し、両者の間で熱交換させることにより予熱すること、予熱した原料をさらに１個の逆サイクロンと２個のサイクロンとから構成され、逆サイクロン、大容量サイクロン、大容量サイクロンよりも小さな小容量サイクロンの順に管路で接続してなる原料分画帯を通して、粗粒部分及び微粒部分を除き、粒径７〜２１０μｍの中粒部分のみを内燃式媒体流動床炉に送り、焼成発泡すること及び上記供給原料と排ガスとの該管路内における最初の接触点における原料混合物の温度を４９０〜７９０℃に、原料分画帯における大容量サイクロンの導入口における原料混合物の温度を１００〜３００℃に制御すること、を特徴とする高強度ガラス質中空球からなる軽量フィラー材料である。
火山ガラス原鉱を内燃式媒体流動床炉に供給する前の工程で、サイクロンを多数連結している理由は、上記に示した粒度調整の他に原鉱粒子形状の改善がある。すなわち、サイクロン内や管路内での原鉱粒子の管内壁面への衝突、粒子同士の衝突を繰り返すことにより、角張った形状の原鉱粒子の角を取り、丸みを帯びた形状に近づけることによって、結果的にガラス質中空球の真球度を向上させることができる。
【００１２】
本発明において用いる火山ガラス原鉱としては、通常のシラスバルーンの製造に用いているシラス、例えば加久藤シラス、吉田シラスのほか、ガラス質中空球の製造原料としてシラスと同様に用いられている中野白土、美瑛白土などの風化火山灰や、黒曜石、真珠岩、松脂岩、天然軽石、ボラ、コラなどの火山噴出物がある。本発明によれば、重鉱物が多く含まれるためシラスバルーンの原料として不適とされていた南九州のシラス台地を形成するシラスなどの火砕流堆積物を用いることができる。そのほか、火山ガラスを主成分とする風化した降下軽石からなる鹿沼土や南九州の鹿屋土等も同様に用いることができる。
【００１３】
これらの火山ガラス原鉱は、低温含水量（室温から２００℃までの脱水量）で０．３〜１３％、高温含水量（２００℃から８００℃までの脱水量）で１．８〜６．０％という広い温度範囲にわたる異なった含水量を有している。低温含水量とは、熱重量分析において昇温速度１０℃／分で室温から２００℃までに蒸散する脱水量のことであり、高温含水量とは、同じく２００℃から８００℃までに蒸散する脱水量のことである。
従来のガラス質中空球の製造方法においては、発泡源としてほとんど寄与せず蒸発熱を奪うだけで発泡効率を低減させる低温含水量を減らすために、ロータリーキルンや乾燥器などであらかじめ乾燥処理を施して、発泡源として寄与する高温含水量をできるだけ減らさぬように注意しながら、高温含水量を適正範囲内に調整した上、昇温温度を制御して水分を消失しないように焼成する必要があった。
本発明においては、熱媒体を用いる流動床炉を用いた急速加熱方式であることと、あらかじめ、火山ガラス原料を、流動床炉から排出される高温の排ガスと混合し、両者の間で熱交換させることにより予熱する方式であるので、従来技術の予備乾燥における上記の手間と配慮を行う必要はなく、採掘した火砕流堆積物などの火山ガラス原鉱から粒径１ｍｍ以上の重鉱物を除去しただけで、そのまま流動床炉に供給し得るという利点がある。
【００１４】
上記の重鉱物の除去は、例えば原鉱を室温下で、気流分級することにより容易に行うことができる。このようにして除去される粒径１ｍｍ以上の重鉱物は原鉱の種類や産地により変動するが、通常原鉱の質量に基づき３〜１０質量％程度である。
【００１５】
次に、添付図面に従って本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の高強度ガラス質中空球からなる軽量フィラー材料を製造するための装置の１例を示す略解図である。火山ガラス原鉱は、投入口１より処理塔２に供給され、ここで室温下、下方から送風される空気流と対向的に接触し、石英や長石など比重が２．４より大きい粒径１ｍｍ以上の重鉱物のみ沈降して重鉱物受器３に捕集され、残りの部分は排気ブロワー７により吸引され、空気流に搬送されて原鉱分画帯に入る。この原鉱分画帯はサイクロンの入口と出口を逆に連結した逆サイクロン４と、大容量サイクロン５と、小容量サイクロン６とから構成され、逆サイクロン４により粗粒画分すなわち粒径５１５μｍ以上の画分が、また大容量サイクロン５により微粒画分すなわち粒径７μｍ以下の画分が除かれ、粒径７μｍ〜５１５μｍの中粒画分のみが下部排出口よりスクリューフィーダ８により、原料供給管に送られる。原鉱微粒画分は小容量サイクロン６によって回収される。この原料供給管は、後出の内燃式媒体流動床炉２２から排出された排ガスが送られる管路１０とスクリューフィーダ８から送られる原鉱中粒画分を導入する管路９と、中空球分離用サイクロン２６によりガラス質中空球と分離された排ガスと原鉱中粒画分との混合物を原料分画帯域へ供給する管路１１から構成されている。
【００１６】
この原料供給管を通過した原鉱中粒画分と排ガスと混合物は、次いで逆サイクロン１２と大容量サイクロン１４と両者の連結管１３からなる原料分画帯域に送られ分級され、粒径７〜２１０μｍの範囲の中粒画分のみが、スクリューフィーダ１８及び管路１９を介して流動床炉の下部へ、コンプレッサ２０から供給される空気と燃料ガス導入口２１から導入される燃料ガスとの混合ガスにより圧送される。この際、大容量サイクロン１４で分級された細粒画分は、燃焼ガスと共に吸引され管路１５を経て小容量サイクロン１６により気流から分離回収され、燃焼ガスが排気ブロワー１７から排出される。
【００１７】
上記の内燃式媒体流動床炉２２は、縦長円筒体２４とその内部を上部の流動層形成部と下部の風箱部に区画する分散板２５と上部の区画に装填された熱媒体から構成されている。縦長円筒体２４は、ステンレス鋼のような耐食性、耐熱性材料で作られ、そのサイズは、目的とするガラス質中空球の生産量に応じ適宜選択される。工業的に実施する場合には、通常、内径５０〜１０００ｍｍ、高さ１〜１０ｍの範囲内で選ばれるが、特に制限はない。
【００１８】
分散板としては、耐食、耐熱性の金属、例えばステンレス鋼の厚さ２〜８ｍｍの板に、直径１．５〜５ｍｍの孔を開孔比２〜５％の割合で穿孔した多孔板が用いられている。熱媒体としては、直径２．０〜３．５ｍｍの耐熱性セラミックボール例えばムライト製ボールが用いられるが、本発明においては、火山ガラス原鉱から除去された粒径１ｍｍ以上の重鉱物や粒径１．７ｍｍ以上のムライト破砕物を用いることにより、効率を向上させることができる。
【００１９】
この流動床炉の温度は、上記のコンプレッサ２０から圧送される燃料ガスと空気の混合物の供給量及び燃料ガスと空気との割合を調節することにより９００〜１１５０℃の範囲内に制御することができる。内燃式媒体流動床炉２２で生成したガラス質中空球は連結管２３を通って中空球分離用サイクロン２６に送られ回収される。
【００２０】
また、本発明においては、流動床の静止層高を５０〜３００ｍｍ、空塔速度０．４〜２．０ｍ／ｓの条件下で、かつ火山ガラス原鉱の供給量５〜４０ｋｇ／ｈｒで操作するのが好ましい。
【００２１】
本発明において、所望の高強度ガラス質中空球を得るには、粒径７〜２１０μｍの中粒画分からなる供給原料と排ガスとの最初の接触点（図１のＡ点）における原料混合物の温度が、高すぎると発泡して殻壁の膜厚が薄く（１μｍ以下）耐圧強度の低い多泡中空球構造になる原因となるので、最初の接触点（Ａ点）の原料混合物の温度を４９０〜７９０℃、好ましくは５１０〜７８０℃に、またサイクロンの導入口（図１のＢ点）における原料混合物の温度を１００〜３００℃、好ましくは１１０〜２８０℃にそれぞれ制御することが必要である。これらの温度範囲は、媒体流動床炉やそれに連結するサイクロン、管路、連結管の寸法やそれらの断熱被覆材などの装置設計上で限定することができ、細かな温度制御は、火山ガラス原鉱の供給速度及び流動床炉中の焼成温度すなわち流動床炉中に圧入される燃料ガスと空気の混合ガスの混合割合と供給量を増減することによって行うことができる。
上記の複数のサイクロンを組み合わせた原料の予熱工程において、順次、温度制御された高温気流中で熱交換され、原料粒子が均一に予熱されることが、所望の高強度ガラス質中空球を得るために非常に重要な要素となっている。
なお、上記のＡ点とＢ点の間における逆サイクロン導入口の温度は、通常３０５〜４８０℃に維持される。
【００２２】
次に、この温度制御の内容をまとめて、表１として示す。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
このようにして、粒径１０〜３００μｍの単泡中空球構造を有し、真球度が０．８０以上、８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率５０％以上に相当する耐圧強度をもつ新規なガラス質中空球が、火山ガラス原鉱の種類や供給量に基づき、３０％以上の回収率で得ることができる。
【００２５】
従来の粒径３０〜３００μｍのガラス質中空球は、いずれも多泡構造で、真球度が０．８０未満であり、８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率は４１％以下であることからみて、本発明により、このような高真球度、高強度のガラス質中空球が得られたことは、全く予想外のことであった。
【００２６】
また、従来のガラス質単泡中空球は、殻壁の膜厚は１μｍ以下であるのに対し、上記のガラス質中空球は平均１．４〜５．５μｍという厚い殻壁を有している点でも両者の間に明らかに構造上の差異が認められる。更に、本発明によれば、５．５μｍ以上の膜厚のガラス質微細中空球を製造することも可能である。
【００２７】
なお、本発明において耐圧強度を示すファクターとして用いている８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率とは、ＶＳＩ研究会発行「新時代を築く火山噴出物」のＶＳＩ研究会規格に記載されているシラスバルーンの耐圧強度を示すファクターであって、シラスバルーンの耐圧強度を表わす実用化されている規格として唯一のものである。以下の方法により測定されるものである。
【００２８】
内径２０．０±０．５ｍｍ、高さ７０．０±０．５ｍｍ、透明プラスチックパイプの上下に、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０１の呼び寸法３２μｍ網ふるいを当接して形成された試料容器に、所定量の試料を装入し、これを試料容器の１．２倍以上の有効高さを有する水を満たした耐圧容器中に沈める。
次いで、耐圧容器を密閉し、１分間以上かけて、その内部圧力を８ＭＰａまで昇圧し、そのまま１分間以上保持したのち、耐圧容器を開放し、試料容器を取り出す。次に試料容器の内容物すべてを浮沈分離器に移し、浮揚物と沈降物が完全に分離した後、浮揚物を、るつぼ形ガラスろ過器に流し入れ、吸引ろ過する。次いで、このるつぼ形ガラスろ過器を１０５±２℃で８時間以上乾燥する。この操作を２回繰り返す。それぞれについて次の式に従って、静水圧浮揚率Ｈ（質量％）を求め、２回の測定値を平均して８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率とする。
Ｈ＝［（ｍ1−ｍ0）／Ｓ］×１００
ただし、ｍ1は、ガラスろ過器及び水中浮揚試料の全質量（ｇ）、ｍ0は空のガラスろ過器の質量（ｇ）、Ｓは試料の質量である。
【発明の効果】
【００２９】
従来の市販の火山ガラス質中空球は、多泡構造をしており耐圧強度が８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率換算で４１％以下と低いため、軽量フィラー材料として使用する場合、その利用分野が制限されるのを免れなかったが、本発明のフィラー材料は、８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率換算の耐圧強度が５０％以上と高いため、その利用分野を拡大し得るという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、実施例により、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
なお、各例においては、内燃式媒体流動床炉として、内径１２９ｍｍ、高さ１．８ｍのステンレス鋼製円筒容器内に、厚さ４．０ｍｍのステンレス鋼板に直径１．７ｍｍの孔を開孔比２．９％で設けた分散板を配置し、底部の風箱部に逆火防止用の直径２６〜３１ｍｍの磁性ボールを装填したものを用いた。熱媒体には、火山ガラス原鉱より回収した粒径１ｍｍ以上の重鉱物または粒径１．７ｍｍ以上のムライト破砕物を用いた。
【実施例１】
【００３１】
図１の装置を用い、火山ガラス原鉱としては、鹿児島県曽於郡大崎町に産出する入戸火砕流堆積物の大崎シラス（平均粒径２９０μｍ）を用いて行った。すなわち、投入口１より処理塔２に４５．５ｋｇ／ｈで1時間供給し、粒径１ｍｍ以上の重鉱物を２．４ｋｇ回収した。残りの部分は空気流に搬送されて原鉱分画帯に入り、サイクロンの入口と出口を逆に接続した逆サイクロン４で２９．６ｋｇ回収し、大容量サイクロン５で中粒画分１２．７ｋｇ回収し、小容量サイクロン６で０．４ｋｇ回収した。残りの微粉は、排気ブロワー７の手前に接続したバグフィルターで回収した。
【００３２】
逆サイクロン４により粗粒画分すなわち粒径５１５μｍ以上の画分が、また大容量サイクロン５により微粒画分すなわち粒径８．５μｍ以下の画分が除かれる。粒径７μｍ〜５１５μｍの中粒画分のみを下部排出口よりスクリューフィーダ８により１２．７ｋｇ／ｈｒで原料供給管に送った。この原料供給管は、後出の内燃式媒体流動床炉２２から排出された排ガスが送られる管路１０とスクリューフィーダ８から送られる原鉱中粒画分を導入する管路９と、中空球分離用サイクロン２６によりガラス質中空球と分離された排ガスと原鉱中粒画分との混合物を原料分画帯域へ供給する管路１１から構成されている。
【００３３】
この原料供給管を通過した原鉱中粒画分と排ガス（中空球分離用サイクロン２６から排出）との混合物は、気流温度５２４℃（図１のＡ点）に調整されたのち、逆サイクロン１２（気流温度３０８℃）で粗粒画分が除去され、両者の連結管１３からなる原料分画帯域に送られ、気流中で乾燥されながら分級され、粒径７〜２１０μｍの範囲の中粒画分のみが、大容量サイクロン１４（図１のＢ点の気流温度２５２℃）に平均粒径８２．８μｍの原料が回収されスクリューフィーダ１８及び管路１９を介して流動床炉の下部へ送られ、コンプレッサ２０により供給される空気と燃料ガスとの混合ガスで圧送される。
【００３４】
内燃式媒体流動床炉２２は、耐熱ステンレス鋼製の縦長円筒体２４（内径１２９ｍｍ、高さ１．８ｍ）とその内部を上部の流動層形成部と下部の風箱部に区画する分散板２５と上部の区画に装填された熱媒体から構成されている。
【００３５】
分散板２５としては、厚さ４ｍｍのステンレス鋼板に、直径１．７ｍｍの孔を開孔比２．９％の割合で穿孔した多孔板を用いた。熱媒体としては、大崎シラス原鉱から上記処理塔２で分離除去された粒径１ｍｍ以上の重鉱物のうち２．２ｋｇを用いた。
【００３６】
この流動床炉の温度は、上記のコンプレッサ２０から圧送される燃料ガスと空気の混合物の供給量及び燃料ガスと空気との割合を調節することにより１０５０℃±５℃で温度制御した。流動床の静止層高を１２２ｍｍ、空塔速度１．１ｍ／ｓの条件下で、スクリューフィーダ１８のシラス原料供給量８．９ｋｇ／ｈｒで操作した。
【００３７】
シラス原料は、内燃式媒体流動床炉２２を経て発泡しガラス質中空球となり、排気ガスに搬送されて中空球分離用サイクロン２６で排気ガスと分離した。回収したガラス質中空球を浮水分離して得られた高強度ガラス質中空球の収率は４５．７％であり、平均粒径１１２．５μｍ、ゆるみ見掛比重０．５６、静水圧浮揚率は７５．０％であった。ゆるみ見掛比重は、ホソカワミクロン製パウダーテスタＰＴ−Ｅ型を用いて、専用の金属製カップ（内容積１００ｍｌ）に専用の振動ふるいを通して２０〜３０秒で試験粉体を堆積させて、比重を測定した。
【００３８】
高強度ガラス質中空球の電子顕微鏡写真（日本電子製ＪＳＭ−８４０使用、加速電圧１５ｋＶ、二次電子像）を図２に示す。その真球度は０．８７であった。真球度は、電子顕微鏡倍率１５０倍の写真を撮影し、最大径ＭＤと、これに直行する径ＢＤの比（ＢＤ／ＭＤ）で表され、真球度が１に近いほど真球に近くなる。本実施例では測定数２０個の平均値を真球度の数値とした。
【００３９】
高強度ガラス質中空球の代表的な粒子断面の電子顕微鏡写真を図３に示す。殻壁の膜厚は５．５μｍであった。殻壁の膜厚は、ガラス質中空球を冷間埋込エポキシ系樹脂に分散して２４時間室温で硬化させ、３２０番の耐水研磨紙で粗研磨後、２４００番の耐水研磨紙で精密研磨して、乾燥後、金蒸着したものを電子顕微鏡で観察し、ガラス質中空球の粒子断面における殻壁の４点を計測し、その平均値を算出した。
【実施例２】
【００４０】
火山ガラス原鉱には、鹿児島県曽於郡大崎町に産出する入戸火砕流堆積物の大崎シラスを、衝突板式ＪＥＴ気流粉砕分級装置（日本ニューマチック工業製ＩＤＳ−２型）を用い、平均粒径２６．７μｍに粉砕したものを用い、実施例１と同様にして製造した。ただし、図１のスクリューフィーダ１８のシラス原料供給量を９．０ｋｇ／ｈｒに変え、内燃式媒体流動床炉２２により１０５０℃±５℃で温度制御した。この際の図１のＡ点の温度は５０８℃で、Ｂ点の温度は２４６℃であった。
図１の中空球分離用サイクロン２６で回収したガラス質中空球を浮水分離して得られた単泡中空球構造を有する高強度ガラス質中空球の収率は３７．０％であり、平均粒径は７６．２μｍ、ゆるみ見掛比重０．６１、８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率は５５．０％であった。
高強度ガラス質中空球の真球度は０．８０であり、このものの粒子断面の殻壁の膜厚は２．２μｍであった。
【実施例３】
【００４１】
参考例１
火山ガラス原鉱として、兵庫県産の真珠岩を粉砕した真珠岩微粉（平均粒径１８．１μｍ）を用い、実施例１と同様にして製造した。ただし、図１のスクリューフィーダ１８のシラス原料供給量を５．４ｋｇ／ｈｒに変え、内燃式媒体流動床炉２２により１１３０℃±５℃で温度制御した。熱媒体としては、伊藤忠セラテック製の粒径１．７〜２．８ｍｍのムライト破砕物３．２ｋｇを用いた。この際の図１のＡ点の温度は６１４℃で、Ｂ点の温度は２８７℃であった。
図１の中空球分離用サイクロン２６で回収したガラス質中空球を浮水分離して得られた単泡中空球構造を有する高強度ガラス質中空球の収率は７７．４％であり、平均粒径は７３．０μｍ、ゆるみ見掛比重０．３９、８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率は６０．０％であった。
高強度ガラス質中空球の電子顕微鏡写真を図４に示す。その真球度は０．８９であった。
高強度ガラス質中空球の代表的な粒子断面の殻壁の膜厚は１．４μｍであった。
【実施例４】
【００４２】
参考例２
火山ガラス原鉱として、中華人民共和国産の真珠岩を粉砕した真珠岩微粉（平均粒径２５．３μｍ）を用い、実施例１と同様にして製造した。ただし、図１のスクリューフィーダ１８のシラス原料供給量を８．３ｋｇ／ｈｒに変え、内燃式媒体流動床炉２２により１１３０℃±５℃で温度制御した。熱媒体としては、伊藤忠セラテック製の粒径１．７〜２．８ｍｍのムライト破砕物３．２ｋｇを用いた。この際の図１のＡ点の温度は６２１℃で、Ｂ点の温度は２９９℃であった。
図１の中空球分離用サイクロン２６で回収したガラス質中空球を浮水分離して得られた単泡中空球構造を有する高強度ガラス質中空球の収率は６６．４％であり、平均粒径は７０．２μｍ、ゆるみ見掛比重０．４５、８ＭＰａで１分間の静水圧浮揚率は６３．５％であった。
高強度ガラス質中空球の電子顕微鏡写真を図５に示す。その真球度は０．８７であった。
高強度ガラス質中空球の代表的な粒子断面の殻壁の膜厚は１．７μｍであった。
【００４３】
比較例
比較のために、市販されているシラスバルーンの静水圧浮揚率、真球度及び形状を表２に示す。
【００４４】
【表２】
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【００４５】
このように、市販されているシラスバルーンは、形状が不均一であり、ほとんどが多泡状である上、いずれも静水圧浮揚率は４１％以下で殻壁の膜厚は総じて１μｍ以下と非常に薄く、真球度は０．８０未満である。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、軽量フィラー材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の高強度ガラス質中空球からなる軽量フィラー材料を製造するための装置の１例を示す略解図。
【図２】実施例１で得られた高強度ガラス質中空球の電子顕微鏡表面写真図。
【図３】実施例１で得られた高強度ガラス質中空球の電子顕微鏡断面写真図。
【図４】参考例１で得られた高強度ガラス質中空球の電子顕微鏡表面写真図。
【図５】参考例２で得られた高強度ガラス質中空球の電子顕微鏡表面写真図。
【符号の説明】
【００４８】
１  投入口
２  処理塔
３  重鉱物受器
４、１２  逆サイクロン
５、１４  大容量サイクロン
６、１６  小容量サイクロン
７、１７  排気ブロワー
８、１８  スクリューフィーダ
９、１０、１１、１５、１９  管路
１３、２３  連結管
２０  コンプレッサ
２１  燃料ガス導入口
２２  内燃式媒体流動床炉
２４  縦長円筒体
２５  分散板
２６  中空球分離用サイクロン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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