(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閉じられた気孔をもつケイ酸塩発泡体の製造方法であって、
２０００−８０００ｃｍ２／ｇの比表面をもつケイ酸塩粉末１００重量部に、
１０−１００μｍの粒子サイズをもつガス形成材料１−１０重量部
を加え、得られる混合物を均一化し、
モンモリロナイト、および／またはジャモン石、および／またはアルミナ、および／または酸化アルミニウム水酸化物０．５−１５重量部、
さらにリン酸一水素アルカリ、リン酸二水素アルカリ、またはリン酸アルカリ金属塩とケイ酸ナトリウムとの混合物を含むアルカリ溶液０．５−２重量部、
１種又は２種以上の希土類金属酸化物０．０１−５重量部
が添加され、次いで得られた混合物を均一化し、そして顆粒化し、予備乾燥し、
二酸化チタン、および／または酸化チタン水酸化物、および／または酸化アルミニウム水酸化物１−５重量部
で被覆し、
次いで７２０−１０００℃の温度で熱処理に付すことを特徴とする、前記方法。
【請求項２】
廃棄材料が出発材料として用いられることを特徴とする、請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
均一化した混合物を、顆粒化前に水で湿潤させることを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ガラスくず、エナメルフリット廃棄物、成形砂廃棄物、セラミック廃棄物、有機または無機のケイ酸塩廃棄物、またはそれらの混合物が粉砕ケイ酸塩として用いられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
粉砕石灰石、および／またはドロマイト、および／またはマグネサイト、および／または毒重石がガス形成材料として用いられることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
モンモリロナイトが、アルカリ金属水酸化物または金属炭酸塩１−１０重量％溶液で活性化されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
１−１０重量％溶液の形のアルカリ金属水酸化物または金属炭酸塩０．２−３重量部が、更に添加されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
１種又は２種以上の着色金属酸化物、または１種又は２種以上の重金属酸化物０．１−５重量部が、更に添加されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
７２０−１０００℃の温度で熱処理に付し、得られる顆粒の表面をポリマーまたは合成樹脂０．１−１重量％を使用してフィルムで被覆することを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
７２０−１０００℃の温度で熱処理に付し、得られる顆粒の表面をエポキシ樹脂で被覆することを特徴とする、請求項１〜９に記載の方法。
【請求項１１】
顆粒９０−５０重量部を有機または無機の結合材料１０−５０重量部と混合し、および得られた混合物を成形することを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
結合材料として、セメント、セッコウ、ビチューメン、熱可塑性ポリマー、または熱硬化性樹脂が使用されることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法によって製造される顆粒が、０．３−０．４５ｇ／ｃｍ３の体積重量を有することを特徴とする、閉じられた気孔をもつケイ酸塩発泡体。
【請求項１４】
顆粒が、ポリマーまたは合成樹脂０．１−２重量部で表面に被覆されることを特徴とする、請求項１３に記載のケイ酸塩発泡体。
【請求項１５】
請求項１に記載の方法によって製造され、閉じられた気孔をもつケイ酸塩発泡顆粒９０−５０重量部、および有機または無機の結合材料１０−５０重量部からなる成形品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、閉じられた気孔をもつケイ酸塩発泡体を、好ましくは廃棄材料から製造する方法、およびその方法によって製造される製品に関する。
本発明の方法によって、ケイ酸塩発泡顆粒が製造され、それを、所望の形のシートまたは成形品を生産するために単独または、無機または有機の結合材料と一緒に使用できる。
【０００２】
本発明による製品は、低比重、防炎性のものであり、優れた断熱、防音および抗振動性を有する。
【０００３】
ガラス発泡体の製造についてはいくつかの方法が知られている。
ハンガリー特許１７１０４６号において、粉砕された廃棄ガラスから発泡製品の生産方法が開示されている。該方法によれば、廃棄ガラスを融点の低い添加物としてアルカリ金属水酸化物、リン酸および／またはフッ化シリコンと混合し、気泡化が６００−８５０℃の温度でガス形成材料の存在下に行なわれる。
【０００４】
米国特許４４１３９０７号に開示された方法によれば、ガラス粉末、添加剤および水を混合し、次いで炉中高温で泡状製品が製造される。
【０００５】
米国特許４７３４３２２号は、ガラス粉末へ炭酸カルシウムおよび炭酸マグネシウムの混合物を加え、次いでこの混合物から発泡製品が７００−８００℃の温度で製造されることを特徴とする方法に関する。
【０００６】
日本特許公報０３  １３７０３８はガラス発泡体の製造方法に関し、該方法によれば、出発ガラス粉末を炭酸ストロンチウム１−５重量％と混合し、この混合物から断熱ガラス発泡体を製造する。
【０００７】
上記方法の欠点は、それらによって製造されるガラス発泡顆粒のほんの少しの部分が閉じられた気孔をもち、従ってその強度は満足すべきものではなく、それらは抗振動性材料として使用できない。
【０００８】
我々の目的は、上記方法の不利益を除くことができ、ケイ酸塩発泡製品が閉じられた気孔構造および高強度をもって製造できる方法をもたらすことであった。
【０００９】
適当な出発原料として、廃棄ガラス粉末、粉砕エナメルフリット、廃棄成形砂、廃棄セラミック、電球または蛍光灯の生産からのケイ酸塩廃棄物、または他の有機または無機のケイ酸塩廃棄物が使用されるが、元々のガラス粉末または粉砕ケイ酸塩も適用できる。
【００１０】
従って、本発明は、ケイ酸塩粉末、ガス形成材料、アルカリ溶液を混合し、任意にこの混合物を水で湿潤させ、次いで均一し、顆粒化して、得られる混合物を熱処理に付すことによって、閉じられた気孔をもつケイ酸塩フォームの、好ましくは廃棄材料からの製造方法に関する。
【００１１】
本方法は、ケイ酸塩粉末、好ましくは廃棄ガラス粉末、廃棄エナメルフリット、廃棄成形砂、廃棄セラミック、有機または無機のケイ酸塩廃棄物、または２０００−８０００ｃｍ２／ｇの比表面をもつそれらの混合物１００重量部に、粒子サイズ１０−１００μｍのガス形成材料、好ましくは粉砕石灰石、および／またはドロマイト、および／またはマグネサイト、および／または毒重石１−１０重量部を加え、混合物を均一化し、次いでアルカリ金属水酸化物または金属炭酸塩１−１０重量％溶液で任意に活性化されたモンモリロナイト、および／またはジャモン石、および／またはアルミナ、および／または酸化アルミニウム水酸化物０．５−１５重量部、任意に１−１０重量％溶液の形のアルカリ金属水酸化物または金属炭酸塩０．２−３重量部、さらに水溶液の形のリン酸一水素アルカリ、またはリン酸二水素アルカリ、またはリン酸アルカリ金属塩とケイ酸ナトリウムの混合物０．５−２重量部、並びに希土類金属酸化物、またはそのような酸化物の混合物０．０１−５重量部、任意に着色金属酸化物、またはそのような酸化物の混合物、または重金属酸化物、またはそのような酸化物の混合物０．１−５重量部が、添加され、次いでこのように得られた混合物を均一化し、所望により水で湿潤化し、そして顆粒化し、次いで予備乾燥し、顆粒を二酸化チタン、および／または酸化チタン水酸化物、および／または酸化アルミニウム水酸化物１−５重量部で被覆し、次いで７２０−１０００℃の温度で熱処理に付し、任意に、得られる顆粒をポリマーフィルム０．１−１重量％で被覆するか、または任意に、顆粒９０−５０重量部を有機または無機の結合材料１０−５０重量部と混合し、所望の形にする。
【００１２】
本発明のさらなる目的は上記方法によって製造され、且つ０．３−０．４５ｇ／ｃｍ３体積重量と閉じられた気孔をもち、任意に表面に０．１−２重量％ポリマーフィルム、または閉じられた気孔をもつケイ酸塩発泡顆粒９０−５０重量部および有機または無機の結合材料１０−５０重量部をもつ顆粒化ケイ酸塩発泡体である。
【００１３】
成形された品は、所望のシートまたは組み立てブロックであってよい。本発明に記載の方法で使用される希土類金属酸化物またはそのような酸化物の混合物の役割は、混合物の最適表面張力を調整し、材料における早い結晶化プロセスを誘導することである。このようにして、生成される顆粒の強度は、驚くほど増す。
【００１４】
熱処理の前に二酸化チタンまたは酸化チタン水酸化物の添加が顆粒の粘着を防ぐ。
本発明に記載の方法における着色金属酸化物またはそのような酸化物の混合物、並びに重金属酸化物またはそのような酸化物の混合物を使用することによって、所望の色の顆粒が生成できる。
【００１５】
本方法において任意に使用される毒重石は、炭酸バリウムをベースとするミネラルである。
本方法において、アルカリ溶液として、ヒマワリ種子殻の灰の水抽出物も使用できる。
モンモリロナイトおよび／またはジャモン石様ミネラルの活性化は、混合前、またはそれ／それらをケイ酸塩粉末と混合するとき、その場で行なうことができる。
【００１６】
所望により、顆粒の表面を熱可塑性または熱硬化性のポリマーフィルムで被覆できる。顆粒が結合材料と混合されるとき、形造られた品を混合物から製造できる。
結合材料として、セメント、セッコウ、ビチューメン、熱可塑性ポリマーまたは熱硬化性合成樹脂を適用できる。
【００１７】
本発明に記載の方法および製品は、以下の利点を有する：
−  本方法は、閉じられた気孔、公知の方法によって製造されるものよりもより均一な粒子サイズ、および改善された強度性をもつケイ酸塩発泡顆粒の製造を提供する。
−  本方法によって、廃棄ガラスのみならず他の廃棄ケイ酸塩を、断熱性および防音性をもつ製品に仕上げることができる。
−  本方法によって得られる製品は、優れた抗振動性材料である。
−  本方法に記載の方法によって、廃棄材料のみならず元々のガラス粉末およびケイ酸塩粉末を閉じられた気孔をもつケイ酸塩発泡体へ仕上げることができる。
本発明に記載の方法を、以下の例によって説明する。
【００１８】
例１
４０００ｃｍ２／ｇの比表面の鉛ガラス廃棄粉末１００重量部を水酸化ナトリウム溶液で前処理されたモンモリロナイトと混合し、この混合物に５０−７０μｍの粒子サイズをもつ粉砕ドロマイト５重量部を加えた。
混合物は、次いでボールミル中成分を一緒に粉砕して均一化された。
モンモリロナイトの前処理を、ボールミル中水酸化ナトリウム２重量部、水１８重量部、およびモンモリロナイト８重量部を一緒に粉砕して行なった。
【００１９】
デスインテグレター（desintegrator）中、鉛ガラス廃棄物を含む均一混合物に、リン酸一水素アルカリ２重量部、水１８重量部、および希土類金属酸化物（ランンタナム酸化物、セリウム酸化物およびユロピウム酸化物からなる）の混合物０．２重量部を加えた。
湿潤した混合物を顆粒化し、１２０℃で予備加熱した。デスインテグレター中、顆粒を二酸化チタン４重量部と混合した。
被覆顆粒を炉中７２０℃で２分加熱し、次いで外部温度へ放冷した。顆粒化した製品は、閉じられた気孔、０．３５ｇ／ｃｍ３の体積密度、０．９重量％の水吸収能を有した。
【００２０】
例２
出発材料として、カットガラスを磨くとき生成する乾燥スラッジが使用される以外は、例１に記載された方法に従い、この混合物を粉砕ドロマイトの代りに粉砕石灰石と一緒に均一化した。
上記混合物にモンモリロナイト４重量部を加え、ヒマワリ種子殻の灰化によって得られる灰２．５重量部と一緒に粉砕した。
【００２１】
このようにして得られた混合物を粉砕によって均一化し、次いで例１に記載されたように処理したが、二酸化チタンの代りに酸化チタン水酸化物が使用された。
閉じられた気孔をもつ顆粒化された製品は、１．５重量％の水吸収能、０．３２ｇ／ｃｍ３の体積密度を有した。
【００２２】
例３
混合廃棄ガラス（緑、白および茶色の公共の廃棄ガラス）を粉砕し、例１に従って、粉砕石灰石２．５重量部、乾燥硫酸バリウム（廃棄スラッジ）２．５重量部、水２０重量部、アルミナ１０．０重量部、および成形廃棄物８重量部と一緒に例１に従って均一化し、次いで上記混合物に水酸化ナトリウム１重量部、水２０重量部、例１に記載の希土類金属酸化物の混合物２重量部、リン酸三ナトリウム０．５重量部、および５重量％水溶液の形のケイ酸ナトリウム１．５重量部の混合物を加えた。混合物は均一化され、次いで顆粒化され、１３０℃で乾燥された。
【００２３】
その後、二酸化チタン２重量部を加え、混合物を炉中８２０℃で２分加熱した。次いで、温度を９５０℃に上昇させ、この温度で１分保ち、炉から取り除き、空気中室温まで冷却した。
製品は、１．０重量％の水吸収能、０．３０ｇ／ｃｍ３の体積密度を有した。
【００２４】
例４
混合公共廃棄ガラス１００重量部に、ドロマイト８重量部、富化マグネシウムジャモン石ミネラル３重量部、および炭酸亜鉛５重量部を加えた。炭酸亜鉛は５重量％水溶液として使用された。
【００２５】
混合物をボールミルで粉砕し、均一化し、次いで熱処理を７８０℃で、２．５分行なうことを除いて、例３に記載された方法がとられた。この後、製品を室温まで冷却した。
製品は、閉じられた気孔、０．３５ｇ／ｃｍ３の体積密度、および１．２重量％の水吸収能を有した。
【００２６】
例５
混合公共廃棄ガラスから得られる粉末１００重量部に、粉砕石灰石５重量部、モンモリロナイト０．７重量部、炭酸亜鉛３重量部、および例１に記載の希土類金属酸化物の混合物１重量部を加えた。炭酸亜鉛は１０重量％水溶液として使用された。
混合物を粉砕し、そして均一化した。
顆粒化の前に、リン酸ナトリウムとリン酸一水素二ナトリウムの１：１混合物２重量部を５重量％水溶液の形で加えた。
【００２７】
サイズ分け後、３−６ｍｍの適する粒子サイズを有する顆粒を１２０℃で予備加熱し、そして酸化アルミニウム水酸化物と二酸化チタンの１：１混合物４重量部とそれらを混合することによって、厚さ１０μのコーティングが顆粒の表面に形成された。
次いで、顆粒を８５０℃で３分保ち、冷却した。
製品は、０．３０ｇ／ｃｍ３の体積密度、および０．８重量％の水吸収能を有した。
【００２８】
例６
蛍光灯製品（混合マグネシウム、鉛およびホウケイ酸ガラス）１００重量部に、粉砕石灰石６重量部、モンモリロナイト８重量部、および例１に記載の希土類金属酸化物の混合物１重量部を加えた。
得られた混合物を、比表面３５００ｃｍ２／ｇの粉末を得るようボールミルで粉砕し、均一化した。
次いで、ケイ酸ナトリウムとリン酸三ナトリウムの２：１混合物２重量部を５重量％水溶液の形で加えた。
【００２９】
湿潤した混合物を顆粒化し、１２０℃で予備乾燥し、次いで二酸化チタン、酸化チタン水和物および酸化アルミニウム水酸化物の１：１：１混合物４重量部で被覆した。
その後、顆粒を８５０℃で３分保ち、室温まで冷却した。
このようにして得られた製品は、０．３８ｇ／ｃｍ３の体積密度、および０．５重量％の水吸収能を有した。
【００３０】
例７
粉末にされた廃棄ホウケイ酸ガラス１００重量部に、ドロマイト８重量部、モンモリロナイト５重量部、および例１に記載の希土類金属酸化物の混合物０．５重量部、および廃棄炭酸亜鉛５重量部を加えた。炭酸亜鉛は１０重量％水溶液として使用された。
【００３１】
混合物をボールミルで粉砕し、均一化した。
顆粒化は例６に記載された湿潤化溶液をもちいて行なわれた。サイズ分け後、適する粒子サイズ（３−５ｍｍ）の顆粒を例５に記載された材料を使用して厚さ数十μの層で被覆した。
次いで、顆粒を１２０℃で乾燥し、７９０℃で熱処理に付した。得られた製品は、閉じられた気孔、０．３２ｇ／ｃｍ３の体積密度、および１．２重量％の水吸収能を有した。
【００３２】
例８
マグネシウムグラスとホウケイ酸ガラスの混合物１００重量部に、ドロマイト８重量部、モンモリロナイト３重量部、アルミナ３重量部、例１に記載の希土類金属酸化物の混合物１重量部、および廃棄ケイ酸エチルおよび廃棄コロイド状シリカの混合物２重量部を加えた。
【００３３】
混合物をボールミルで粉砕し、均一化し、そして例６に記載された湿潤化溶液を使用して顆粒化した。
顆粒を１２０℃で乾燥し、例６に記載されたように被覆し、次いで７５０℃で４分熱処理に付した。熱処理後顆粒を室温まで冷却した。
このようにして得られた製品は、０．２８ｇ／ｃｍ３の体積密度、および１．６重量％の水吸収能を有した。
【００３４】
例９
均一化の前に酸化マンガン、酸化銅および酸化クロムの混合物３重量部を着色材料として加える以外は、例８に記載された方法に従った。
製品は、０．２８ｇ／ｃｍ３の体積密度、および１．６重量％の水吸収能を有した。
【００３５】
例１０
例８に記載された方法に従ったが、水吸収を防ぐため、顆粒をエポキシ樹脂廃棄物で静電気的に被覆し、次いで１４０℃で１０分熱処理に付した。
得られた製品は、０．３２ｇ／ｃｍ３の体積密度、および１．０重量％の水吸収能を有した。
【００３６】
例１１
例１で得られた顆粒７０重量部をセッコウと水との３０重量部と混合した。
塊を型にいれ、乾燥した。
このようにして生成されたシートは優れた断熱性および防音性を有した。
【００３７】
例１２
例１で得られた顆粒８０重量部をポリエステル樹脂２０重量部と混合し、次いで塊を型にいれ、１２０℃で硬化させた。生成された組み立てブロックは優れた断熱性および防音性を有した。