多孔質ガラス焼結体及びその製造方法
【課題】通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能であること。
【解決手段】多孔質ガラス焼結体１は、ガラス粒子２と、ゼオライト粒子３と、木粉４と、炭酸カルシウム５と、蛙目粘土粉６とを精密分散混合機で均一に分散混合して焼結原料混合物７とし（Ｓ１）、更に、この焼結原料混合物７にバインダ８を添加して、精密分散混合機で均一に分散混合してバインダ混合物９とし（Ｓ２）、その後、このバインダ混合物９を常温でプレス成形してプレス成形体１０とし（Ｓ３）、そして、このプレス成形体１０を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結して（Ｓ４）製造したものである。
【解決手段】多孔質ガラス焼結体１は、ガラス粒子２と、ゼオライト粒子３と、木粉４と、炭酸カルシウム５と、蛙目粘土粉６とを精密分散混合機で均一に分散混合して焼結原料混合物７とし（Ｓ１）、更に、この焼結原料混合物７にバインダ８を添加して、精密分散混合機で均一に分散混合してバインダ混合物９とし（Ｓ２）、その後、このバインダ混合物９を常温でプレス成形してプレス成形体１０とし（Ｓ３）、そして、このプレス成形体１０を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結して（Ｓ４）製造したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスを原料として焼結した多孔質ガラス焼結体及びその製造方法に関するもので、特に、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス粒子を高温で加熱して焼結することにより焼結ガラスが得られるが、焼結ガラスの物理特性等を向上させるために、従来から、ガラス以外の材料を共存させて焼結することが行われてきた。その一例として、ガラス粒子に発泡剤を添加して焼結させることで軽量化を図ったガラス発泡体が知られている。このようなガラス発泡体は、ガラスに気泡が形成されていることから多孔質であるが、内部の空隙群は独立気泡として連通していないため、通気性がなく、吸水性・保水性にも乏しかった。このため、多孔質であってもフィルタ等としては使用することができず、その用途は限られていた。
【０００３】
そこで、特許文献１には、ガラス粒子、発泡剤、並びに粉状粘性鉱物質の混合物を加熱して焼結させる方法が提案されている。特許文献１の記載によれば、液状化したガラス内に形成された気泡間の隔壁に粉状粘性鉱物質の固形粒子が介在し、これが気泡間の隔壁を部分的に破壊して独立気泡の形成を阻止するため、近接する気泡同士がそれぞれ部分的に連通して連続気泡が形成されるとある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００３−５５０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の技術においては、粉状粘性鉱物質の固形粒子によって連続気泡が存在するものの、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことなくガラスを発泡させるものであるから通気性を有さないと思われる。また、基本的には、発泡剤によって気孔を形成させているため、得られる気泡（空隙）の大きさや形状は限られたものとなる。さらに、発泡剤によるガスの発生分布や発生量等を制御することが困難であるため、気泡分布にもばらつきが生じ、そのために安定した機械的強度が得られないという問題点がある。
また、ガラスが軟化する温度で焼結する場合、ガラス同士の融着度合いが低く、得られる焼結体は緻密性に欠け、脆くて機械的強度が小さいものとなってしまう。一方で、ガラスが溶融する温度で焼結する場合には、高温とするのにかなりのエネルギが必要とされることから、製造コストが極めて高いものとなってしまう。
したがって、特許文献１に記載の発明においては、多孔質ガラス焼結体として応用できる分野が狭い分野に限られる。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる不具合を解決すべくなされたものであって、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体及びその製造方法の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の多孔質ガラス焼結体は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなるものである。
【０００８】
ところで、「ガラス粒子」は、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とするものであり、ここでは、８００℃未満の軟化点を有するものであればよく、例えば、ソーダ石灰ガラス等のケイ酸塩ガラスや、低融点ガラス等の粒子が使用される。
また、「多孔質の鉱物質粒子」としては、例えば、ゼオライト粒子、瓦粉末等の陶磁器粒子、岩石粉末、珪藻土粉末等の天然無機物粒子や、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックス粒子を用いることができる。これらは、必要とする強度、気孔の寸法形状等によって最適なものが選定されるが、特に、ゼオライト粒子や、瓦粉末等の陶磁器粒子が安価であることから好ましい。
【０００９】
「発泡剤」は、焼成過程において、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解してガス（炭酸ガス等）を発生するものであればよく、例えば、炭酸カルシウム、ドロマイト（苦土石灰）、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、ケイ酸アルミニウム化合物、炭化ケイ素等が挙げられ、これらを混同して用いることも可能であるが、中でも、安価に入手でき、比較的高温で熱分解する炭酸カルシウム、ドロマイトが好ましい。
なお、上記発泡剤におけるガラス粒子の軟化点以上の温度で分解とは、必ずしもガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解が開始されるものであることを意味するものではなく、ガラス粒子の軟化点以上の温度でも熱分解されてガスを発生するものであればよいことを意味する。換言すれば、ガラス粒子の軟化点未満では分解が終了ない発泡剤であることを意味する。
【００１０】
また、「有機バインダ及び／または無機バインダ」とは、有機バインダのみを単独で用いても良いし、無機バインダのみを単独で用いても良く、有機バインダと無機バインダの両方を併用しても良いという意味である。
「有機バインダ」としては、例えば、合成樹脂、澱粉、合成糊、砂糖等を使用することができ、これらの有機バインダを二種類以上混合して用いることもできる。また、合成樹脂には熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂があり、熱可塑性樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリウレタン系樹脂等を用いることができ、熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂、イソシアネート樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタンプレポリマー等を用いることができ、さらにこれらの合成樹脂を二種類以上混合して用いることもできる。
また、「無機バインダ」としては、水、セメント等の水硬性材料、磁器（タイル）・陶器の原料でもある蛙目粘土、カオリン、ベントナイト等の粘土、ρ−アルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ・ｎＨ2 Ｏ：ｎ≒０．５）、ケイ酸ナトリウム、水溶性アルカリケイ酸、（株）ジャパンナノコート製のシリカバインダ、グランデックス（株）製のシリカバインダである汎用バインダＦＪ２９４等を単独で、または混合して用いることができる。
【００１１】
さらに、「常温」とは、ＪＩＳ Ｚ ８７０３で規定されるように、２０℃±１５℃（５℃〜３５℃）の範囲内の温度をいう。
そして、「１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結」とは、本発明者が、鋭意実験研究を重ねた結果、焼結の温度を１０００℃以上とすることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合した緻密性の高い焼結体が得られるが、１２００℃を超えると、ガラスの流動性が過剰になり気孔が塞がれて通気性を確保できなくなることを見出し、この知見に基づいて設定されたものである。
なお、上記１０００℃〜１２００℃の範囲内とは、厳格に１０００℃〜１２００℃の範囲内であることを要求するものではなくて約１０００℃〜約１２００℃の範囲内であればよく、当然、加熱炉の種類等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。好ましくは、１０００℃〜１１００℃の範囲内の温度である。
【００１２】
請求項２の多孔質ガラス焼結体は、請求項１の構成において、前記混合物に、更に、有機化合物粉が混合されたものである。
ところで、「有機化合物粉」の「有機化合物」とは、『炭素の酸化物や金属の炭酸塩など少数の簡単なもの以外のすべての炭素化合物の総称。』（長倉三郎他・編「岩波理化学辞典（第５版）」１３９２頁，１９９８年２月２０日株式会社岩波書店発行）であり、「有機化合物粉」としては、１０００℃〜１２００℃の範囲内の温度まで昇温する過程で焼失して気孔を形成するものであればよく、具体的には、大鋸屑（おがくず）、間伐材のチップ、小径木、製材端材、樹皮等の木屑を粉砕機で微粉砕した所謂「木粉」や、椰子殻、胡桃殻や、穀物粉や、熱硬化性樹脂の粒子や、紙、合成繊維、木綿・麻・絹等の天然繊維、精製セルロース（ＣＭＣ）等を微粉砕したもの等が使用できる。特に、木粉が安価に入手できるためコスト的に適している。
【００１３】
請求項３の多孔質ガラス焼結体は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなるものである。
【００１４】
ここで、請求項１及び請求項２と相違する要件についてのみ説明すると、「鉱物質粒子」としては、ゼオライト粒子、瓦粉末等の陶磁器粒子、珪藻土粉末等の天然無機物粒子や、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックス粒子の多孔質のものに限定されず、タルク（滑石）、マイカ（雲母）等の岩石粉末等の天然無機物粒子や、陶器粉末、磁器粉末等のセラミックス粒子の無孔質のものも用いることができる。これらは、必要とする強度等によって最適なものが選定されるが、特に、ゼオライト粒子、瓦粉末等の陶磁器粒子が安価であることから好ましい。
【００１５】
請求項４の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記混合物に、更に、粘土質鉱物粉が混合されたものである。
ここで、「粘土質鉱物粉」は、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化を防止できるものであればよく、例えば、蛙目粘土、カオリン、ベントナイト等の粘土粉末等が挙げられ、これらを混同して用いることも可能である。
【００１６】
請求項５の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成における前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜２５重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜４５重量％の範囲内であるものである。
なお、各材料の配合割合は、最終的には、必要とする強度、気孔率等を考慮して設定される。また、上記数値は、厳格なものでなく概ねで、当然、原材料の種類等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００１７】
請求項６の多孔質ガラス焼結体は、請求項２、請求項４または請求項５のいずれか１つの構成における前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下、好ましくは、３０重量％以下であるものである。
なお、上記数値も、厳格なものでなく概ねで、当然、原材料の種類等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００１８】
請求項７の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つの構成において、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子のふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であるものである。
【００１９】
ここで、前記ガラス粒子における「ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満」とは、ＪＩＳ Ｚ ８８０１に規定される試験用ふるいのうち、第１部：金属製網ふるい（ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１）に規定される公称目開き５００μｍのふるいを通過する粒子径をいう。なお、上記５００μｍ未満とは、厳格に５００μｍ未満であることを要求するものではなくて約５００μｍ未満であればよく、当然、原材料の種類や測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。好ましくは、４５０μｍ未満である。
同様に、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子における「ふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満」も、ＪＩＳ Ｚ ８８０１に規定される試験用ふるいのうち、第１部：金属製網ふるい（ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１）に規定される公称目開き４ｍｍのふるいを通過する粒子径をいう。そして、上記４ｍｍ未満も、厳格に４ｍｍ未満であることを要求するものではなくて約４ｍｍ未満であればよく、当然、原材料の種類や測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。好ましくは、３．５ｍｍ未満である。
【００２０】
請求項８の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項７のいずれか１つの構成において、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉末を使用したものである。
【００２１】
ところで、「ゼオライト（zeolite）」とは、結晶中に微細孔を持つアルミノケイ酸塩の総称であり、一般式 Ｍx/n ［（ＡｌＯ2 ）x（ＳｉＯ2 ）y］・ωＨ2 Ｏ で表される。但し、Ｍはナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等の周期表のＩＡ族及びIIＡ族の元素、n は陽イオンＭの価数、ωは単位格子あたりの水分子数、x，y は単位格子あたりの四面体の全個数である（塩川二朗・監修「カーク・オスマー化学大辞典」７００頁〜７０１頁，１９８８年９月２０日丸善株式会社発行）。
【００２２】
そして、「ゼオライト粒子」としては、天然ゼオライトまたは合成ゼオライトを粉砕してなるものを用いることができる。
天然ゼオライトとしては、アミサイト、アンモニウム白榴石、方沸石、バレル沸石、菱沸石系、斜プチロル沸石系、ダキアルディ沸石系、エリオン沸石系、フェリエ沸石系、グメリン沸石系、輝沸石系、レビ沸石系、十字沸石系、束沸石系等がある（１９９７年、国際鉱物学連合（ＩＭＡ）の小委員会による分類）。
また、合成ゼオライトとしては、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライト、オメガ型ゼオライト、ＺＳＭ−５等がある（塩川二朗・監修「カーク・オスマー化学大辞典」７０１頁，１９８８年９月２０日丸善株式会社発行）。
これらのうち、菱沸石系、斜プチロル沸石系、エリオン沸石系、及びレビ沸石系のモルデナイトは、天然に多量に存在しかなり純度も高く、低コストで入手できることから、原材料として好ましい。
【００２３】
請求項９の多孔質ガラス焼結体は、請求項２乃至請求項８のいずれか１つの構成において、前記有機化合物粉のふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満、好ましくは、４５０μｍ未満であるものである。
なお、上記数値も、厳格なものでなく概ねで、当然、原材料の種類や測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００２４】
請求項１０の多孔質ガラス焼結体は、請求項２乃至請求項９のいずれか１つの構成において、前記有機化合物粉として、木粉を用いたものである。
ところで、「木粉」は、鋸で木材を切る際に出る切り屑である大鋸屑（おがくず）、木材に鉋をかける際に生ずる削り屑である鉋屑（かんなくず）、木片を薄くスライスしてできる薄片である木片チョップ、間伐材等のチップ、小径木、製材端材、樹皮等の木屑を粉砕機で微粉砕したもの、即ち、木材を細かく粉砕した粉のことであり、気孔形成の一因を担うものである。
【００２５】
請求項１１の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項１０のいずれか１つの構成において、前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いたものである。
【００２６】
ところで、「炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）」は、通常、約６５０℃〜約８５０℃間で緩慢、かつ、連続的に酸化カルシウム（ＣａＯ）と二酸化炭素（ＣＯ2）に熱分解されてガス（ＣＯ2）を発生する。
また、「ドロマイト（ＣａＣＯ3・ＭｇＣＯ3）」は、通常、約６００℃〜約８００℃間で緩慢、かつ、連続的に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と二酸化炭素（ＣＯ2）に熱分解されてガス（ＣＯ2）を発生する。
【００２７】
請求項１２の多孔質ガラス焼結体は、請求項４乃至請求項１１のいずれか１つの構成において、前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いたものである。
【００２８】
ところで、「蛙目粘土」は、花崗岩が風化し堆積してできた風化残留粘土であり、カオリナイトという鉱物を主成分とし、石英粒子が点在するものである。
また、「ベントナイト」は、海底・湖底に堆積した火山灰や溶岩が変質することでできたもので、モンモリロナイトという鉱物を主成分とする粘土である。
さらに、「カオリン」は、長石質母岩の風化でできたもので、カオリナイト及びハロサイトを鉱物として含む粘土である。
【００２９】
請求項１３の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項１２のいずれか１つの構成において、前記プレス成形の圧力が、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内、好ましくは１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内であるものである。
なお、上記５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内とは、厳格に５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内であることを要求するものではなくて約５０ｋｇ／ｃｍ2 〜約３５０ｋｇ／ｃｍ2、約１００ｋｇ／ｃｍ2〜約２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内あればよく、当然、プレス機の種類等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００３０】
請求項１４の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項１３のいずれか１つの構成において、前記混合物の作製に、精密分散混合機を用いたものである。
ここで、「精密分散混合機」としては、周速５ｍ／秒〜８０ｍ／秒の範囲内、好ましくは、周速２０ｍ／秒〜３０ｍ／秒の範囲内の高速攪拌分散機等を始めとする精密分散混合機を用いることができる。このような高速攪拌分散機としては、例えば、ホソカワミクロン（株）製の横型タービュライザ（登録商標）等がある。
【００３１】
請求項１５の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤とを混合して焼結原料混合物とする焼結原料混合工程と、前記焼結原料混合物を有機バインダ及び／または無機バインダと混合してバインダ混合物とするバインダ混合工程と、前記バインダ混合物をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体とするプレス成形工程と、前記プレス成形体を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程とを具備するものである。
【００３２】
請求項１６の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５の構成において、前記焼結原料混合物に、更に、有機化合物粉が混合されたものである。
【００３３】
請求項１７の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤とを混合して焼結原料混合物とする焼結原料混合工程と、前記焼結原料混合物を有機バインダ及び／または無機バインダと混合してバインダ混合物とするバインダ混合工程と、前記バインダ混合物をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体とするプレス成形工程と、前記プレス成形体を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程とを具備するものである。
【００３４】
請求項１８の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項１７のいずれか１つの構成において、前記焼結原料混合物に、更に、粘土質鉱物粉が混合されたものである。
【００３５】
請求項１９の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項１８のいずれか１つの構成における前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜２５重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜４５重量％の範囲内であるものである。
【００３６】
請求項２０の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１６、請求項１８または請求項１９のいずれか１つの構成における前記バインダ混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下、好ましくは、３０重量％以下であるものである。
【００３７】
請求項２１の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２０のいずれか１つの構成において、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満、好ましくは、４５０μｍ未満であるものであり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子のふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満、好ましくは、３．５ｍｍ未満であるものである。
【００３８】
請求項２２の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２１のいずれか１つの構成において、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び/または瓦粉末を用いたものである。
【００３９】
請求項２３の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１６乃至請求項２２のいずれか１つの構成において、前記有機化合物粉のふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満、好ましくは、４５０μｍ未満であるものである。
【００４０】
請求項２４の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１６乃至請求項２３のいずれか１つの構成において、前記有機化合物粉として、木粉を用いたものである。
【００４１】
請求項２５の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２４のいずれか１つの構成において、前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いたものである。
【００４２】
請求項２６の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１８乃至請求項２５のいずれか１つの構成において、前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いたものである。
【００４３】
請求項２７の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２６のいずれか１つの構成において、前記プレス成形工程におけるプレス成形の圧力が、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内、好ましくは、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内であるものである。
【００４４】
請求項２８の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２７のいずれか１つの構成において、前記焼結原料混合工程及び前記バインダ混合工程において、精密分散混合機を用いて混合したものである。
【発明の効果】
【００４５】
請求項１の発明に係る多孔質ガラス焼結体は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなる。
【００４６】
ここで、ガラス粒子と多孔質の鉱物質粒子と発泡剤と有機バインダ及び／または無機バインダ（以下、有機バインダ及び／または無機バインダの両者を合わせて単に「バインダ」ともいう。）とを混合すると、バインダによって各原料が互いに結合された状態になり、これらの混合物を常温でプレス成形すると、強固で緻密な固形状態（プレス成形体）となる。
【００４７】
かかる混合物のプレス成形体を加熱していくと、ガラスの軟化点においてガラス粒子が軟化して鉱物質粒子間に流れ込み、更に１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着し、その後（温度が下がると）、ガラスによって鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、ガラス同士も強固に結合される。
そして、このとき、混合物に混合されている発泡剤がガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解されることでガスが発生し、多孔質である鉱物質粒子の気孔や、有機バインダが含まれている場合に有機バインダが焼成過程にて焼失することで形成される気孔を介して、このガスが外部へと抜け出すため、軟化したガラスによってこれら気孔が塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保される。特に、焼結前の混合物において、原料が均一に分散混合されている場合には、全体に略均一に気孔が分布される。
なお、バインダが無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは鉱物質粒子と支え合って構造を維持して焼結過程における形状変形を防止し、（ガスの抜け道を確保して）気孔を確保する。
【００４８】
このようにして得られた焼結体は、上述の如く、ガラス粒子、多孔質の鉱物質粒子、発泡剤及びバインダを混合してなる混合物を加圧した後、焼結してなるものであり、焼結によって、軟化したガラスがバインダとして機能して鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されたものであるから、機械的強度に優れている。
また、鉱物質粒子の気孔や有機バインダが焼失されることで形成される気孔を介して、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されるため、得られた焼結体は多孔質で軽量であり、通気性や、吸水性・保水性を有する。更には、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有する。
加えて、発泡剤によるガス発生及び多孔質である鉱物質粒子や有機バインダの焼失によって、連通した気孔を確保するものであるため、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、さらに、これらの添加量を調節したり種類を選択したり等することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することが可能となる。
【００４９】
したがって、通気性が必要とされるフィルタ等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具、ブリッジ防止分散板等や、通気性や高強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等や、その他にも、触媒保持体、防音材（遮音材）、断熱材等、種々の用途に応用が可能である。また、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御することができるため、上記用途としての使用範囲も広がる。さらに、耐熱性を有し高い温度条件下でも使用できるため、例えば、フィルタとして使用する場合において、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着、空気濾過バグフィルタ等として、その応用分野を広げることも可能である。更には、多孔質であって吸水性や保水性を有するため、育苗床等にも適する。
【００５０】
また、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【００５１】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体となる。
【００５２】
請求項２の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物には、更に、有機化合物粉が混合されたことから、焼結過程においてこの有機化合物粉が炭化焼失して（有機化合物粉として、例えば、木粉を用いた場合には、２５０℃〜３５０℃付近で炭化焼失して）気孔が形成される。そして、かかる気孔を介してガスが外部へと抜け出すことで、それによっても連通した気孔が確保される。したがって、請求項１に記載の効果に加えて、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を一段と広い範囲で制御でき、さらに、この有機化合物粉の粒子径及び粒度分布並びに含有量を調節することで、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を更に広い範囲で制御することも可能となる。また、有機化合物粉の繊維質等により成形時における成形固化の強度が増すため、安定した形状や強度を確保できる。
【００５３】
請求項３の発明に係る多孔質ガラス焼結体は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなる。
【００５４】
ここで、ガラス粒子と鉱物質粒子と有機化合物粉と発泡剤と有機バインダ及び／または無機バインダ（以下、有機バインダ及び／または無機バインダの両者を合わせて単に「バインダ」ともいう。）とを混合すると、バインダによって各原料が互いに結合された状態になり、これら混合物を常温でプレス成形すると、強固で緻密な固形状態（プレス成形体）となる。
【００５５】
かかる混合物のプレス成形体を加熱していくと、通常、初めに、有機化合物粉や、有機バインダが含まれている場合にはこの有機バインダが燃焼して炭化焼失し（有機化合物粉として、例えば、木粉を用いた場合には、２５０℃〜３５０℃付近で炭化焼失し）、気孔が形成される。続いて、ガラスの軟化点においてガラス粒子が軟化して鉱物質粒子間に流れ込み、更に１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着し、その後（温度が下がると）、ガラスによって鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、ガラス同士も強固に結合される。
そして、このとき、混合物に混合されている発泡剤がガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解されることでガスが発生し、有機化合物粉や有機バインダの焼失により形成された気孔や、鉱物質粒子が多孔質である場合にはその気孔を介して、このガスが外部へと抜け出すため、軟化したガラスによってこれら気孔が塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保される。特に、焼結前の混合物において、これら原料が均一に分散混合されている場合には、全体に略均一に気孔が分布される。
なお、バインダが無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは鉱物質粒子と支え合って構造を維持して焼結過程における形状変形を防止し、（ガスの抜け道を確保して）気孔を確保する。
【００５６】
このようにして得られた焼結体は、上述の如く、ガラス粒子、鉱物質粒子、有機化合物粉、発泡剤及びバインダを混合してなる混合物を加圧した後、焼結してなるものであり、焼結よって、軟化したガラスがバインダとして機能して鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されたものであるから、機械的強度に優れている。
また、有機化合物粉や有機バインダが焼失することで形成された気孔や、鉱物質粒子が多孔質である場合にはその気孔を介して、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されるため、得られた焼結体は多孔質で軽量であり、通気性や、吸水性・保水性を有する。さらに、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有する。
加えて、発泡剤によるガス発生及び有機化合物粉や有機バインダの焼失、また、鉱物質粒子が多孔質である場合には多孔質の鉱物質粒子によって、連通した気孔を確保するものであるため、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、さらに、これらの添加量を調節したり種類を選択したり等することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することが可能となる。
【００５７】
したがって、通気性が必要とされるフィルタ等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具、ブリッジ防止分散板等や、通気性や高強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等や、その他にも、触媒保持体、防音材（遮音材）、断熱材等、種々の用途に応用が可能である。また、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御することが可能であるため、上記用途としての使用範囲も広がる。更に、耐熱性を有し高い温度条件下でも使用できるため、例えば、フィルタとして使用する場合において、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着、空気濾過バグフィルタ等として、その応用分野を広げることも可能である。更には、多孔質であって吸水性・保水性を有するため、育苗床等にも適する。
【００５８】
また、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【００５９】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体となる。
【００６０】
請求項４の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物には、更に、粘土質鉱物粉が混合されたため、この粘土質混合物粉が水分等と反応して粘着性を発揮し、成形体において可塑性を有する。このため、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化が防止され、構造が保持される。したがって、請求項１乃至請求項３に記載の効果に加えて、安定した通気性及び高強度を確保することができる。
【００６１】
請求項５の多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内である。
【００６２】
ここで、本発明者は、より確実に通気性と高強度を兼ね備え純度の高い多孔質ガラス焼結体を得るための原料配合比について、鋭意実験研究を重ねた結果、前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜２５重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜４５重量％の範囲内で混合することによって、上記目的を達成できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【００６３】
即ち、前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量を１５重量％未満とすると、ガラス粒子が少な過ぎて、鉱物質粒子同士が十分に結合されず、強度や純度が低下してしまう恐れがあり、一方、前記ガラス粒子の含有量が６０重量％を超えると、ガラス粒子が多過ぎて軟化したガラスにより通気性が損なわれてしまったり、また発泡が多く強度が低下してしまったりする可能性がある。
また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量を１０重量％未満とすると、鉱物質粒子が少な過ぎて、強度が低下してしまう可能性があり、一方、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が６０重量％を超えると、鉱物質粒子が多過ぎて、鉱物質粒子同士が十分に結合されず、焼結体の強度や純度が低下してしまう恐れがある。
さらに、前記発泡剤の含有量を５重量％未満とすると、発泡量が少な過ぎるために気孔が軟化したガラスによって塞がれ、通気性が損なわれてしまう可能性があり、一方、前記発泡剤の含有量が３０重量％を超えると、発泡量が多過ぎて、ガラス内の独立気孔が増ええ、焼結体の強度が低下してしまう恐れがある。
加えて、前記バインダの含有量を５重量％未満とすると、バインダが少な過ぎて焼結前または焼結中にプレス成形体が破損してしまう可能性がある。一方、前記バインダの含有量が５０重量％を超えると、バインダが多過ぎて有機バインダの場合はプレス成形時に内部から空気やガスが抜けずにひび割れを発生して焼成時に割れてしまう恐れがあり、無機バインダの場合は焼結体の純度が低下してしまう可能性がある。
【００６４】
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項１乃至請求項４に記載の効果に加えて、確実に通気性と高強度を兼ね備えており、純度が高いのものとなる。
なお、前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が２０重量％〜５５重量％の範囲内で、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１５重量％〜５５重量％の範囲内で、前記発泡剤の含有量が７重量％〜２５重量％の範囲内で、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が７重量％〜４５重量％の範囲内であることによって、更に確実に高強度と通気性とを兼ね備えた高純度の焼結体を得ることができるため、より好ましい。
【００６５】
請求項６の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下である。
【００６６】
ここで、前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％を超えると、有機化合物粉が多過ぎるために焼結中にプレス成形体が破損してしまったり、ガラスや鉱物質粒子の結合が少なく、焼結体の強度が低下してしまったりする恐れがある。
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項２、請求項４及び請求項５に記載の効果に加えて、確実に安定した高強度が確保される。
なお、前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が３０重量％以下であることによって、焼結体において確実に安定した高強度が確保できるため、より好ましい。
【００６７】
請求項７の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満である。
【００６８】
ここで、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、ガラス粒子の粒子径が大きくて十分に軟化してガラス同士が強固に結合されない恐れがあり、強度が低下する可能性がある。
また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子のふるい試験法による粒子径が４μｍ以上であると、鉱物質粒子の粒子径が大きくて均一に分散混合されず焼結体において安定した強度が得られない可能性がある。
【００６９】
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項１乃至請求項６に記載の効果に加えて、焼結体においてより確実に安定した高強度を確保することができる。
なお、特に、前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満、更に好ましくは２５０μｍ未満であることによって、また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が３．５ｍｍ未満、更に好ましくは２ｍｍ未満であることによって、更に確実に安定した高強度を確保できる。
【００７０】
請求項８の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉末を用いており、ゼオライト粒子や瓦粉末は入手が容易で安価であることから、請求項１乃至請求項７に記載の効果に加えて、低コスト化を図ることができる。また、ゼオライト粒子や瓦粉末は水分子等の吸着放出能にも優れていることから、焼結体において高い吸水性・保水性を確保できる。特に、ゼオライト粒子はイオン交換能を有することから、例えば、得られる焼結体は、食用油のろ過フィルタ等として用いることも可能である。
【００７１】
請求項９の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記有機化合物粉はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満である。
【００７２】
ここで、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、有機化合物粉が均一に分散混合され難くて気孔を均一に分布させることができない恐れがあり、また、鉱物質粒子やガラス粒子の充填性が低下する恐れがある。即ち、焼結体において安定した通気性及び高強度を確保できない可能性がある。
【００７３】
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項２乃至請求項８に記載の効果に加えて、焼結体においてより確実に安定した通気性及び高強度を確保することができる。
なお、特に、前記有機化合物粉はふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満、より好ましくは２５０μｍ未満であることによって、気孔をより均一に分布させ、また、鉱物質粒子やガラス粒子の充填性を向上させることができるため、焼結体において更に確実に安定した通気性及び高強度を確保できる。
【００７４】
請求項１０の発明に係る多孔質ガラス焼結体は、前記有機化合物粉として、木粉を用いたものである。
ここで、木粉は、間伐材等として大量にしかも非常に安価に入手でき、また、木粉として間伐材等を用いた場合には環境保全にも貢献することにもなるため、本発明に係る有機化合物粉として適している。
したがって、請求項２乃至請求項９に記載の効果に加えて、更に低コスト化を図ることができる。
【００７５】
請求項１１の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いており、これら発泡剤は比較的高温で熱分解されるものであるから、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結過程において、発泡剤としての機能を十分に無駄なく発揮させることができる。したがって、請求項１乃至請求項１０に記載の効果に加えて、より確実に安定した通気性及び高純度を確保できる。
【００７６】
請求項１２の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いており、これらの粘土質鉱物粉は、入手が容易で安価であり、また、焼結過程おける寸法形状変化の防止にも優れることから、請求項４乃至請求項１１に記載の効果に加えて、更なる低コスト化が可能であり、また、仕上がり寸法精度が高いのものとなる。
【００７７】
請求項１３の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内である。
【００７８】
ここで、前記プレス成形の圧力が５０ｋｇ／ｃｍ2未満であると、混合物が十分に圧縮されないため、焼結体の強度が弱くなる可能性がある。一方、前記プレス成形の圧力が３５０ｋｇ／ｃｍ2を超えると、混合物に圧力がかかり過ぎて連通した気孔が形成されにくくなり、通気性が損なわれる恐れがある。
【００７９】
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項１乃至請求項１２に記載の効果に加えて、より確実に安定した通気性及び高強度を確保することができる。
なお、プレス成形の圧力を１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内とすることによって、高強度と通気性とを兼ね備えた焼結体がより確実に得られるため、より好ましい。
【００８０】
請求項１４の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物の作製に、精密分散混合機を用いたことから、原料がより確実に均一に分散混合されることになる。よって、請求項１乃至請求項１３に記載の効果に加えて、更に確実に安定した通気性及び高強度を確保することができ、純度がより高いのものとなる。
【００８１】
請求項１５の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、まず、焼結原料混合工程において、ガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、発泡剤とが混合されて焼結原料混合物となり、更に、バインダ混合工程において、この焼結原料混合物と有機バインダ及び／または無機バインダ（以下、有機バインダ及び／または無機バインダの両者を合わせて単に「バインダ」ともいう。）とが混合されてバインダ混合物となり、続いて、プレス成形工程において、このバインダ混合物が金型に充填され常温でプレス成形されてプレス成形体となる。
ここで、焼結原料混合工程及びバインダ混合工程にて、ガラス粒子と多孔質の鉱物質粒子と発泡剤とバインダとを混合するとバインダによって各原料が互いに結合された状態になり、これら混合物を常温でプレス成形すると、強固で緻密な固形状態のプレス成形体となる。
【００８２】
続いて、焼結工程において、このプレス成形体は１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結される。
ここで、かかる混合物のプレス成形体を加熱していくと、ガラスの軟化点においてガラス粒子が軟化して鉱物質粒子間に流れ込み、更に１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されると、軟化したガラス同士が十分に融着し、その後（温度が低下すると）、ガラスによって鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、ガラス同士も強固に結合される。
そして、このとき、混合物に混合されている発泡剤がガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解されることでガスが発生し、多孔質である鉱物質粒子の気孔や、有機バインダが含まれている場合に有機バインダが焼結過程にて焼失されることで形成される気孔を介して、ガスが外部へと抜け出すため、軟化したガラスによってこれら気孔が塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保される。特に、焼結前の混合物において、これら原料が均一に分散混合されている場合には、全体に略均一に気孔が分布される。
なお、バインダが無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは鉱物質粒子と支え合って構造を維持して焼結過程における形状変形を防止し、（ガスの抜け道を確保して）気孔を確保する。
【００８３】
このように、請求項１６の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、ガラス粒子、多孔質の鉱物質粒子、発泡剤及びバインダを混合してなる混合物が加圧した後に焼結されるものであり、焼結によって、軟化したガラスがバインダとして機能して鉱物質粒子同士が強固にされると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されるものであるから、機械的強度に優れた焼結体が得られる。
また、鉱物質粒子の気孔や有機バインダが焼失されることで形成される気孔を介して、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されるため、得られる焼結体は多孔質で軽量であり、通気性や、吸水性・保水性を有する。更には、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有する。
加えて、発泡剤によるガス発生及び多孔質である鉱物質粒子や有機バインダの焼失によって、連通した気孔を確保するものであるため、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、さらに、これらの添加量を調節したり種類を選択したり等することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することが可能となる。
【００８４】
したがって、得られた焼結体は、通気性が必要とされるフィルタ等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具、ブリッジ防止分散板等や、通気性や強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等や、その他にも、触媒保持体、防音材（遮音材）、断熱材等、種々の用途に応用が可能である。また、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御することができるため、上記用途としての使用範囲も広がる。さらに、耐熱性を有し高い温度条件下でも使用できるため、例えば、フィルタとして使用する場合において、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着、空気濾過バグフィルタ等として、その応用分野を広げることが可能である。更には、多孔質であって吸水性や保水性を有するため、育苗床等にも適する。
【００８５】
また、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【００８６】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体の製造方法となる。
【００８７】
請求項１６の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記焼結原料混合物には、更に、有機化合物粉が混合されたことから、焼結過程においてこの有機化合物粉が炭化焼失して（有機化合物粉として、例えば、木粉を用いた場合には、２５０℃〜３５０℃付近で炭化焼失して）気孔が形成される。そして、かかる気孔を介してガスが外部へと抜け出すことで、それによっても連通した気孔が確保される。したがって、請求項１５に記載の効果に加えて、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を一段と広い範囲で制御でき、さらに、この有機化合物粉の粒子径及び粒度分布並びに含有量を調節することで、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を更に広い範囲で制御することも可能となる。また、有機化合物粉の繊維質等により成形時における成形固化の強度が増すため、多孔質ガラス焼結体において安定した形状や強度を確保できる。
【００８８】
請求項１７の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、まず、焼結原料混合工程において、ガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、発泡剤とが混合されて焼結原料混合物となり、更に、バインダ混合工程において、この焼結原料混合物と有機バインダ及び／または無機バインダ（以下、有機バインダ及び／または無機バインダの両者を合わせて単に「バインダ」ともいう。）とが混合されてバインダ混合物となり、続いて、プレス成形工程において、このバインダ混合物が金型に充填され常温でプレス成形されてプレス成形体となる。
ここで、焼結原料混合工程及びバインダ混合工程にて、ガラス粒子と鉱物質粒子と発泡剤と有機化合物粉とバインダとを混合するとバインダによって各原料が互いに結合された状態になり、これら混合物を常温でプレス成形すると、強固で緻密な固形状態のプレス成形体となる。
【００８９】
続いて、焼結工程において、このプレス成形体は１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結される。
ここで、かかる混合物のプレス成形体を加熱していくと、通常、初めに、有機化合物粉や、有機バインダが含まれている場合にはこの有機バインダが燃焼して炭化焼失し（有機化合物粉として、例えば、木粉を用いた場合には、２５０℃〜３５０℃付近で炭化焼失し）、気孔が形成される。続いて、ガラスの軟化点においてガラス粒子が軟化して鉱物質粒子間に流れ込み、更に１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着し、その後（温度が下がると）、ガラスによって鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、ガラス同士も強固に結合される。
そして、このとき、混合物に混合されている発泡剤がガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解されることでガスが発生し、有機化合物粉や有機バインダの焼失により形成された気孔や、鉱物質粒子が多孔質である場合にはその気孔を介して、このガスが外部へと抜け出すため、軟化したガラスによってこれら気孔が塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保される。特に、焼結前の混合物において、これら原料が均一に分散混合されている場合には、全体に略均一に気孔が分布される。
なお、バインダが無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは鉱物質粒子と支え合って構造を維持して焼結過程における形状変形を防止し、（ガスの抜け道を確保して）気孔を確保する。
【００９０】
このように、請求項１７の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、ガラス粒子、鉱物質粒子、有機化合物粉、発泡剤及びバインダを混合してなる混合物は加圧した後に焼結されるものであり、焼結によって、軟化したガラスがバインダとして機能して鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されるものであるから、機械的強度に優れた焼結体が得られる。
また、有機化合物粉や有機バインダが焼失することで形成された気孔や、鉱物質粒子が多孔質である場合にはその気孔を介して、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されるため、得られる焼結体は多孔質で軽量であり、通気性や、吸水性・保水性を有する。さらに、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有する。
加えて、発泡剤によるガス発生及び有機化合物粉や有機バインダの焼失、更に鉱物質粒子が多孔質である場合には多孔質の鉱物質粒子によって、連通した気孔を確保するものであるため、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、さらに、これらの添加量を調節したり種類を選択したり等することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することが可能となる。
【００９１】
したがって、得られた焼結体は、通気性が必要とされるフィルタ等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具、ブリッジ防止分散板等や、通気性や強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等や、その他にも、触媒保持体、防音材（遮音材）、断熱材等、種々の用途に応用が可能である。また、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御することが可能であるため、上記用途としての使用範囲も広がる。更に、耐熱性を有し高い温度条件下でも使用できるため、例えば、フィルタとして使用する場合において、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着、空気濾過バグフィルタ等として、その応用分野を広げることが可能である。更には、多孔質であって吸水性・保水性を有するため、育苗床等にも適する。
【００９２】
また、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【００９３】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体の製造方法となる。
【００９４】
請求項１８の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記焼結原料混合物には、更に、鉱物質粒子が混合されるため、これら粘土質混合物粉が水分等と反応して粘着性を発揮し、成形体において可塑性を有する。このため、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化が防止され、構造が保持される。したがって、請求項１５乃至請求項１７に記載の効果に加えて、得られる焼結体において安定した通気性及び強度を確保することができる。
【００９５】
請求項１９の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内である。
【００９６】
ここで、本発明者は、より確実に通気性と高強度を兼ね備え純度の高い多孔質ガラス焼結体を得るための原料配合比について、鋭意実験研究を重ねた結果、前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜２５重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜４５重量％の範囲内で混合することによって、上記目的を達成できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【００９７】
即ち、前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量を１５重量％未満とすると、ガラス粒子が少な過ぎて、鉱物質粒子同士が十分に結合されず、強度や純度が低下してしまう恐れがあり、一方、前記ガラス粒子の含有量が６０重量％を超えると、ガラス粒子が多過ぎて軟化したガラスにより通気性が損なわれてしまったり、また発泡が多く強度が低下してしまったりする可能性がある。
また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量を１０重量％未満とすると、鉱物質粒子が少な過ぎて、強度が低下してしまう可能性があり、一方、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が６０重量％を超えると、鉱物質粒子が多過ぎて、鉱物質粒子同士が十分に結合されず、焼結体の強度や純度が低下してしまう恐れがある。
さらに、前記発泡剤の含有量を５重量％未満とすると、発泡量が少な過ぎるために気孔が軟化したガラスによって塞がれ、通気性が損なわれてしまう可能性があり、一方、前記発泡剤の含有量が３０重量％を超えると、発泡量が多過ぎて、ガラス内の独立気孔が増ええ、焼結体の強度が低下してしまう恐れがある。
加えて、前記バインダの含有量を５重量％未満とすると、バインダが少な過ぎて焼結前または焼結中にプレス成形体が破損してしまう可能性がある。一方、前記バインダの含有量が５０重量％を超えると、バインダが多過ぎて有機バインダの場合はプレス成形時に内部から空気やガスが抜けずにひび割れを発生して焼成時に割れてしまう恐れがあり、無機バインダの場合は焼結体の純度が低下してしまう可能性がある。
【００９８】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１５乃至請求項１８に記載の効果に加えて、確実に通気性と高強度を兼ね備えており、純度が高い焼結体を得ることができる。
なお、前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が２０重量％〜５５重量％の範囲内で、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１５重量％〜５５重量％の範囲内で、前記発泡剤の含有量が７重量％〜２５重量％の範囲内で、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が７重量％〜４５重量％の範囲内であることによって、更に確実に高強度と通気性とを兼ね備えた高純度の焼結体を得ることができるため、より好ましい。
【００９９】
請求項２０の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記バインダ混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下である。
【０１００】
ここで、前記バインダ混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％を超えると、有機化合物粉が多過ぎるために焼結中にプレス成形体が破損してしまったり、ガラスや鉱物質粒子の結合が少なく、焼結体の強度が低下してしまったりする恐れがある。また、有機化合物粉の燃焼により発生するガスや臭い処理が困難となる。
【０１０１】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１６、請求項１８及び請求項１９に記載の効果に加えて、焼結体において安定した高強度が確保される。
なお、前記バインダ混合物において、前記有機化合物粉の含有量が３０重量％以下であるによって、焼結体において確実に安定した高強度を確保できるため、より好ましい。
【０１０２】
請求項２１の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満である。
【０１０３】
ここで、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、ガラス粒子の粒子径が大きくて十分に軟化してガラス同士が強固に結合されない恐れがあり、強度が低下する可能性がある。
また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子のふるい試験法による粒子径が４ｍｍ以上であると、鉱物質粒子の粒子径が大きくて均一に混合分散されず焼結体において安定した強度が得られない可能性がある。
【０１０４】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１５乃至請求項２０に記載の効果に加えて、焼結体において、より確実に安定した高強度を確保することができる。
なお、特に、前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満、更に好ましくは２５０μｍ未満であることによって、また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が３．５ｍｍ未満、更に好ましくは２ｍｍ未満であることによって、焼結体において、更に確実に安定した高強度を確保できる。
【０１０５】
請求項２２の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉末を用いており、ゼオライト粒子や瓦粉末は入手が容易で安価であることから、請求項１５乃至請求項２１に記載の効果に加えて、低コスト化を図ることができる。また、ゼオライト粒子や瓦粉末は水分子等の吸着放出能にも優れていることから、焼結体において高い吸水性や保水性を確保できる。特に、ゼオライト粒子はイオン交換能を有することから、例えば、得られる焼結体は、食用油のろ過フィルタ等としても用いることも可能である。
【０１０６】
請求項２３の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記有機化合物粉はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満である。
【０１０７】
ここで、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、有機化合物粉が均一に分散混合され難くて気孔を均一に分布させることができない恐れがあり、また、鉱物質粒子やガラス粒子の充填性が低下する恐れがある。即ち、焼結体において安定した通気性及び高強度を確保できない可能性がある。
【０１０８】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１６乃至請求項２２に記載の効果に加えて、焼結体において、より確実に安定した通気性及び高強度を確保することができる。
なお、特に、前記有機化合物粉はふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満、更に好ましくは２５０μｍ未満であることによって、気孔をより均一に分布させ、また、鉱物質粒子やガラス粒子の充填性を向上させることができるため、焼結体において、更に確実に安定した通気性及び高強度を確保できる。
【０１０９】
請求項２４の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法は、前記有機化合物粉として、木粉を用いたものである。
ここで、木粉は、間伐材等として大量にしかも非常に安価に入手でき、また間伐材等を用いた場合には環境保全にも貢献することにもなるため、本発明に係る有機化合物粉として適している。
したがって、請求項１６乃至請求項２３に記載の効果に加えて、更に低コスト化を図ることができる。
【０１１０】
請求項２５の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いており、これら発泡剤は比較的高温で熱分解されるものであるから、１０００℃〜１２００℃に焼結過程において、発泡剤としての機能を十分に無駄なく発揮させることができる。したがって、請求項１５乃至請求項２４に記載の効果に加えて、焼結体において、より確実に安定した通気性及び高純度を確保できる。
【０１１１】
請求項２６の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いており、これらの粘土質鉱物粉は、入手が容易で安価であり、また、焼結過程おける形状変化の防止にも優れることから、請求項１８乃至請求項２５に記載の効果に加えて、更なる低コスト化が可能であり、また、仕上がり寸法精度が高い焼結体を得ることが可能となる。
【０１１２】
請求項２７の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内である。
【０１１３】
ここで、前記プレス成形の圧力が５０ｋｇ／ｃｍ2未満であると、混合物が十分に圧縮されないため、焼結体の強度が弱くなる可能性があり、一方、前記プレス成形の圧力が３５０ｋｇ／ｃｍ2を超えると、混合物に圧力がかかり過ぎて連通した気孔が形成されにくくなり、通気性が損なわれる恐れがある。
【０１１４】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１５乃至請求項２６に記載の効果に加えて、焼結体において、より確実に安定した通気性及び高強度を確保することができる。
なお、プレス成形の圧力を１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内とすることによって、高強度と通気性とを兼ね備えた焼結体が更に確実に得られるため、より好ましい。
【０１１５】
請求項２８の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記混合物の作製に、精密分散混合機を用いたことから、原料がより確実に均一に分散され混合されることになる。よって、請求項１５乃至請求項２７に記載の効果に加えて、焼結体において、より安定した通気性及び高強度を確保することができる。また、より確実に純度の高い焼結体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体の焼結工程における昇温プログラムを示すグラフである。
【図３】図３は本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体を使用して植物を栽培した状態の写真である。
【図４】図４は本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体（丸パイプ形状のもの）の写真である。
【図５】図５は本発明の実施の形態の実施例２に係る多孔質ガラス焼結体（板状のもの）の写真である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施の形態の実施例２に係る多孔質ガラス焼結体の焼結前の状態（プレス成形体）を示す光学式顕微鏡写真（２５０倍）であり、図６（ｂ）は本発明の実施の形態の実施例２に係る多孔質ガラス焼結体（焼結後）の光学式微鏡写真（２５０倍）である。
【図７】図７は本発明の実施の形態の実施例３に係る多孔質ガラス焼結体（板状のもの）の写真である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の実施の形態の実施例３に係る多孔質ガラス焼結体の焼結前の状態（プレス成形体）を示す光学式顕微鏡写真（２５０倍）であり、図８（ｂ）は本発明の実施の形態の実施例３に係る多孔質ガラス焼結体（焼結後）の光学式顕微鏡写真（２５０倍）である。
【発明を実施するための形態】
【０１１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態において、同一の記号及び同一の符号は同一または相当する機能部分を意味するものであるから、ここでは重複する詳細な説明を省略する。
【０１１８】
本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法について、主に、図１乃至図４を参照して説明する。
本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１及びその製造方法を実施するに際しては、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３、有機化合物粉としての木粉４、発泡剤としての炭酸カルシウム５、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６及びバインダ８が必要となる。即ち、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５、蛙目粘土粉６及びバインダ８を原料として製造されるものである。
【０１１９】
図１のフローチャートに示されるように、本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１の製造方法においては、最初に、焼結原料混合工程にて、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３、有機化合物粉としての木粉４、発泡剤としての炭酸カルシウム５、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６が混合され、焼結原料混合物７となる（ステップＳ１）。
本実施の形態では、これらの混合に精密分散混合機が用いられ、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６が均一に分散混合されて焼結原料混合物７となっている。
【０１２０】
ここで、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２としては、ソーダ石灰等からなるガラス粉が用いられ、このガラス粉には、環境保全に繋がることになるガラス瓶や液晶ガラス等の廃ガラスを利用したガラスカレット等のリサイクルガラスを使用することも可能であるが、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であるものを用いることが好ましい。ガラス粒子２のふるい試験法による粒子径が５００μｍｍ以上であると、ガラス粒子２の粒子径が大きくて後述の焼結過程において十分に軟化してガラス同士が強固に結合されない恐れがあり、得られる多孔質ガラス焼結体１において、強度が低下する可能性があるからである。よって、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であるガラス粒子２を用いることで、得られる多孔質ガラス焼結体１において、安定した高強度を確保することができる。なお、より好ましくは、ふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満であるものであり、更には、２５０μｍ未満であるものが特に好ましい。これにより、得られる多孔質ガラス焼結体１において、より安定した高強度を確保することができる。
【０１２１】
また、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３には、市販の天然ゼオライト粒子を用いることができ、このような天然ゼオライト粒子は、東ソー（株）、東新化成（株）、サン・ゼオライト工業（株）、フジワラ化学（株）、日揮触媒化成工業（株）等から発売されているが、ふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であるものを用いることが好ましい。ゼオライト粒子３のふるい試験法による粒子径が４ｍｍ以上であると、ゼオライト粒子３の粒子径が大きくて均一に分散混合されず得られる多孔質ガラス焼結体１において強度にばらつきが生じる可能性がある。よって、ふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であるガゼオライト粒子３を用いることで、得られる多孔質ガラス焼結体１において、安定した高強度を確保することができる。なお、より好ましくは、ふるい試験法による粒子径が３．５ｍｍ未満であるものであり、更には、２ｍｍ未満であるものが特に好ましい。これにより、得られる多孔質ガラス焼結体１において、より安定した高強度を確保することができる。
【０１２２】
有機化合物粉としての木粉４には、大鋸屑、間伐材のチップ、小径木、製材端材、樹皮等の木屑を粉砕機で微粉砕したものが使用されるが、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であるものを用いることが好ましい。木粉４のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、木粉４が均一に分散混合され難くて気孔を均一に分布させることができない恐れがあり、また、ガラス粒子２や鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３の充填性が低下する恐れがある。即ち、得られる多孔質ガラス焼結体１において、安定した通気性及び高強度を確保できない可能性がある。よって、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満である木粉４を用いることで、得られる多孔質ガラス焼結体１において、安定した通気性及び高強度を確保することができる。なお、より好ましくは、ふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満であるものであり、更には、２５０μｍ未満であるものが特に好ましい。これにより、得られる多孔質ガラス焼結体１において、より安定した通気性及び高強度を確保することができる
【０１２３】
因みに、粒子径が５００μｍ未満の木粉４を経済的に得るには、間伐材、小径木、樹皮、製材端材、大鋸屑等の木屑を、水分２０重量部以下に乾燥した後に、微粉砕することが好ましい。木屑を水分２０重量部以下に乾燥することによって、粉砕物がスラリー化して微粉砕を妨げることを防止できるからである。また、乾燥した木屑を微粉砕して、粒子径が５００μｍ未満の木粉４とするためには、周速５０ｍ／秒〜８０ｍ／秒の範囲内の微粉砕機を用いるのが好ましく、このような微粉砕機としては、例えば河本鉄工（株）製のミクロンコロイドミル等がある
【０１２４】
発泡剤としての炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）５は、ガラス粒子２の軟化点以上の温度でも分解するものであり、例えば、日東粉化工業（株）白石工業（株）竹原化学工業（株）から発売されているものを使用することができる。
また、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６は、焼成時における型崩れ等の寸法形状変化を防止するためのものであり、例えば、（株）ヤマス、共立マテリアル（株）等から発売されているものを用いることができる。
【０１２５】
そして、バインダ混合工程において、この８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６が均一に分散混合された焼結原料混合物７にバインダ８が混合され、バインダ混合物９となる（ステップＳ２）。このようにして得られたバインダ混合物９は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６がバインダ８によって互いに結合された状態になっている。
本実施の形態では、これらの混合にも、精密分散混合機が用いられ、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５、蛙目粘土粉６及びバインダ８が均一に分散混合されてバインダ混合物９となっている。なお、焼結原料混合工程（ステップＳ１）及びバインダ混同工程（ステップＳ２）において原料を混合する際に用いられる精密分散混合機としては、周速２０ｍ／秒〜３０ｍ／秒の範囲内の高速攪拌分散機を用いるのが好ましく、このような高速攪拌分散機としては、例えば、ホソカワミクロン（株）製の横型タービュライザ（登録商標）等がある。
【０１２６】
ここで、バインダ８としては、有機バインダ及び／または無機バインダが使用され、有機バインダとしては、合成樹脂（熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂）、澱粉、合成糊、砂糖等を使用することができるが、中でも、イソシアネート樹脂を用いた場合にはイソシアネート樹脂がガラス粒子２や木粉４等における水酸基（−ＯＨ）との間に、また、ポリオール樹脂及びイソシアネート樹脂の２種類の合成樹脂を併用した場合にはイソシアネート樹脂がガラス粒子２や木粉４等における水酸基（−ＯＨ）及びポリオール樹脂との間に、強固なウレタン結合を形成するため、後述のプレス成形体１０は確実に強固で緻密な状態になる。そして、後述の焼結過程において、この緻密なプレス成形体１０を焼結することによって、木粉４と有機バインダとが焼失して確実に連通した気孔が形成される。このため、得られる多孔質ガラス焼結体１において、通気性を損なうことなく強度を向上させることができる。さらに、イソシアネート樹脂やポリオール樹脂は安価に入手できることから、低コスト化を図ることが可能である。なお、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６が混合された焼結原料混合物７が一定以上の水分を有している場合には、イソシアネート樹脂のみでもプレス成形体１０において十分な結合力を得ることができる。特に、本発明者らの実験研究によれば、蛙目粘土粉６等の粘土質鉱物粉が用いられることで、イソシアネート樹脂と水を加えるだけで後述のプレス成形体１０において強く固化し、１〜３ｍｍ程度の薄い板状のものでも焼成することが可能であることが確認されている。
【０１２７】
ここで、イソシアネート樹脂とは、分子中に−Ｎ＝Ｃ＝Ｏというイソシアネート基を有する高分子化合物であり、イソシアネート樹脂として、例えば、日本ポリウレタン工業（株）のトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）である「コロネート（登録商標）」シリーズや４，４‘−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）である「ミリオネート（登録商標）」シリーズ及びヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、三井化学（株）の芳香環を持つ脂肪族ジイソシアネートである「タケネート（登録商標）７００」及びシクロヘキサン環を有する脂肪族一級ジイソシアネートである「タケネート（登録商標）６００」、ＢＡＳＦ ＩＮＯＡＣ ポリウレタン（株）のポリエチレンポリフェニールポリイソシアネートである「ルプラネート（登録商標）Ｍ−２０Ｓ」等が使用できる。
また、ポリオール樹脂としては、（株）ＡＤＥＫＡのエポキシポリオール樹脂である「アデカレジンＥＰ−６０００シリーズ」、ＤＩＣ（株）のエポキシポリオール樹脂である「ＥＰＩＣＬＯＮ」、山本商会（株）のアクリルポリオール樹脂である「ノックス・コートＮ−１００」、三洋化成工業（株）のポリオキシプロピレングリセルエーテルである「サンニックス（登録商標）ＧＰ−４００」、その他にも、ポリオキシエチレングリセルエーテル、ポリオキシブチレングリセルエーテル等がある。
【０１２８】
なお、合成樹脂バインダとして、ポリオール樹脂とイソシアネート樹脂を用いる場合には、両者を混合すると温度によっては直ちに反応が起こってウレタン結合が生じ始めるが、ポリオール樹脂のみを、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６が混合された焼結原料混合物７に混合しても反応は起こらないため、本発明を実施する場合には、焼結原料混合工程（ステップＳ１）においてポリオール樹脂を初めに混合しておくことも可能である。そして、後述のプレス成形工程（ステップＳ３）を実施する直前に、バインダ混合工程（ステップＳ２）としてイソシアネート樹脂を加えて混合すれば良い。
なお、長期間保存が可能なアクリル樹脂やエポキシ樹脂等を用いた場合にも、上記と同じ良好な結果が得られることが確認されている。
【０１２９】
一方、無機バインダとしては、グランデックス（株）製のシリカバインダである汎用バインダＦＪ２９４、ケイ酸ナトリウム、水溶性アルカリケイ酸、（株）ジャパンナノコート製のシリカバインダ、水、セメント等の水硬性材料、磁器（タイル）・陶器の原料に用いられる粘土等がある。
特に、本実施の形態によれば、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６が混合されており、バインダ８として水を使用するだけでも、蛙目粘土粉６が粘性を有してバインダとして機能し、原料同士が強固に結合される。なお、本発明を実施する場合においては、陶器の製造のように、無機バインダとして水を使用し、スラリー状のバインダ混合物９として石膏型に流して固めたのちに、後述のプレス成形工程（ステップＳ３）に供することも可能である。また、セラミックや磁器（タイル）の製造のように、バインダ混合物９をスプレードライヤーによって乾燥させた後、後述のプレス成形工程（ステップＳ３）に供することも可能である。何れにせよ、後述するプレス成形過程及び焼成過程においても形状が保持される程度に結合されたバインダ混合物９が作製できれば、バインダの種類や原料同士を結合させる手段は特に限定されない。
【０１３０】
次に、このようにして得られたバインダ混合物９が、プレス成形工程において、プレス成形金型に投入された後、プレス成形機によって常温でプレス成形され、プレス成形体１０となる（ステップＳ３）。そして、このようにして得られたプレス成形体１０は、強固で緻密な固形状態になっている。
このとき、プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内とするのが好ましい。プレス成形の圧力が５０ｋｇ／ｃｍ2未満であると、バインダ混合物９が十分に圧縮されないため、得られる多孔質ガラス焼結体１の強度が弱くなる恐れがあり、一方、プレス成形の圧力が３５０ｋｇ／ｃｍ2を超えると、バインダ混合物９に圧力がかかり過ぎ、後述の焼結過程において連通した気孔が形成されにくくなり、得られる多孔質ガラス焼結体１の通気性が損なわれる可能性があるからである。よって、プレス成形の圧力を、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内とすることで、安定した通気性及び高強度を兼ね備えた多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。なお、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内とすることで、より安定した通気性及び高強度を兼ね備えた多孔質ガラス焼結体１を得ることができるため、より好ましい。
【０１３１】
続いて、焼結工程において、このプレス成形体１０が、温度制御電気炉内で１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結される（ステップＳ４）。なお、この焼結工程においては、木粉４（及びバインダ８として有機バインダを用いた場合には有機バインダ）を確実に燃焼させるために温度制御電気炉内に空気を供給して酸化雰囲気下とするのが望ましい。
【０１３２】
ここで、本実施の形態における焼結工程の昇温プログラムとしては、例えば、図２に示すように、まず室温から３００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して３００℃で２時間保持し、木粉４（及びバインダ８として有機バインダを用いた場合には有機バインダ）の大部分を燃焼して炭化することでプレス成形体１０内に気孔を形成さる。さらに、３００℃から６００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して６００℃で２時間保持し、続いて、６００℃から９００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して９００℃で２時間保持し、木粉４（バインダ８として有機バインダを用いた場合は有機バインダも）を更に炭化させて焼失させる。また、ガラス粒子２を軟化させると共に、炭酸カルシウム５を熱分解させてガスを発生させる。そして、９００℃から１０８０℃まで約４５℃／ｈｒで４時間かけて昇温して１０８０℃で２時間保持して、軟化したガラス同士を十分に融着させる。その後は、５時間程度で１００℃まで徐冷し、温度制御電気炉内から取り出す。因みに、温度が１２００℃を超えると、ガラスの流動性が過剰になり気孔が塞がれ通気性を確保できなくなるため１２００℃が焼結温度の上限となる。
なお、本発明を実施する場合には、焼結工程の昇温プログラムは、上記に限定されるものではなく、焼結温度や、時間や、昇温速度等は、各原材料の種類、粒子径、配合量等によって予め実験等によって最適値が設定される。
このようにして、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１が得られる。
【０１３３】
このようにして得られた多孔質ガラス焼結体１は、各原料や、各原料を混合してプレス成形したプレス成形体１０よりもその強度が増大しており、厚みが約１０ｍｍ程度と薄い板状（厚さ）のものであっても人が踏みつけても割れない程度の高い機械的強度を有していた（曲げ強度１５Ｍｐａ以上）。これは、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１が、上述の如く、ガラス粒子２、ゼオライト粒子３、炭酸カルシウム５及びバインダ８等を混合してなる混合物を加圧した後、焼結してなるものであり、焼結によって、軟化したガラスがバインダとして機能してゼオライト粒子３が強固に結合されると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されるためである。特に、ガラスによる結合なので、磁器製やアルミナ製のものと比べてもかなり強度が高いものである。
【０１３４】
また、このようにして製造された本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１を顕微鏡で観察したところ、開口した多数の気孔が略均一に分布して多孔質であり、気孔率が高い焼結体であることが分かった（図６（ｂ）及び図８（ｂ）参照）。そして、この多孔質ガラス焼結体１の約１００ｍｍ×約１００ｍｍの面にエアコンプレッサによる圧縮空気をエアガンで吹き付けたところ、圧縮空気が多孔質ガラス焼結体１を通り抜け、通気性を有することが明らかになった。これは、１０００℃〜１２００℃の範囲内まで昇温する焼結過程において、約６００℃〜約８５０℃間で、炭酸カルシウム５が緩慢、かつ、連続的に酸化カルシウム（ＣａＯ）と二酸化炭素（ＣＯ2）に熱分解されることでガス（ＣＯ2）が発生し、このガスが、木粉４及びバインダ８として有機バインダを用いた場合は有機バインダが２５０℃〜３５０℃付近で燃焼して炭化することによって形成された気孔や、多孔質であるゼオライト粒子３の気孔を介して外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されたためである。
【０１３５】
加えて、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、数μｍ〜数十μｍと広い範囲の気孔径を有しており、気孔の形状も様々であった。これは、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、炭酸カルシウム５によるガス発生及び木粉４や有機バインダの焼失、更に多孔質であるゼオライト粒子３によって気孔を確保するものであるからである。特に、木粉４や多孔質であるゼオライト粒子３に粒子径や粒度分布等のものが用いられることで種々の大きさ形状の気孔が形成され、また、有機バインダの焼失によっても様々な寸法形状の気孔が形成され、さらに、炭酸カルシウム５が緩慢かつ連続的に熱分解されることでガラスの軟化度合いに応じて経時的に異なる量のガスが外部へと抜け出すため、そのことによっても多様な寸法形状の気孔を確保することになる。更には、これらの添加量を調節したり、種類を選択したりすることによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することも可能である（図６（ｂ）及び図８（ｂ）参照）。なお、無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは、焼結過程における形状変形を防止して気孔を確保する。
【０１３６】
そして、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、このように多孔質であるため、軽量であり、また、吸水性や.保水性、断熱性や保温性、防音性（遮音性）や吸音性を有していた。
因みに、本発明者の実験研究によれば、炭酸カルシウム５等の発泡剤を用いずに焼成した場合、軟化したガラスによって気孔が塞がれ表面がのっぺりとしたガラス質になったり、ガラスが発泡体になったりして、通気性を確保できないが、炭酸カルシウム５等の発泡剤を加えることで、連通した気孔が確保されると共に、表面におけるのっぺりとしたガラス質が解消されることが確認されている。
更に、１０００℃未満で焼成した場合、ガラス同士の融着が弱くて脆いものとなり、また、１２００℃を超える温度で焼成した場合、ガラスの流動性が過剰になり気孔が塞がれるため、上述のように通気性と高強度を兼ね備えた多孔質ガラス焼結体１を得ることができないことも確認されている。
【０１３７】
このように本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、軽量でありながら優れた機械的強度を有すると共に、通気性を有している。また、このように機械的強度に優れているため、取扱いが極めて容易である。
したがって、通気性が必要とされるフィルタ、ベント管等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具（真空吸着盤）、ブリッジ防止分散板等や、通気性や強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等の種々の用途に応用が可能である。
また、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有し、高い温度条件下でも使用可能である。このため、例えば、フィルタ、ブリッジ防止分散板として使用する場合において、更にその応用分野を広げることができる。即ち、耐熱性を有することから、例えば、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着や、ヒートシンクや、高温状態の排ガスから微細粉塵等を除去する高温濾過が可能なバグフィルタ、耐熱性が必要とされる粉体輸送用のブリッジ防止及び付着防止の分散板等としても利用することができるようになる。殊に、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、上述の如く、高い機械的強度を有することから、例えば、バグフィルタとして利用した場合、繊維製のバグフィルタと比べて、逆洗に際しての目開きの変化、繊維の折損等のトラブルもなく、火炎したり逆洗したりすることで、長く使用することができ、更に、熱衝撃による破損を招く可能性も極めて少なく、急激な温度変化にも十分に耐えることができるので耐久性に優れる。また、フィルタの肉厚を薄くして通気抵抗を低くすることもでき、その結果、通気量を大きくしても通気圧損に十分耐えることができるようになるので、フィルタの小型化を図ることも可能になる。
さらに、後述するように、通水性を有することから、液体の不純物除去用のフィルタとしての使用も可能である。特に、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３はそれ自体イオン交換能を有することから、得られる多孔質ガラス焼結体１を食用油のろ過フィルタ等としても用いることも期待できる。
【０１３８】
加えて、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１に水を注ぐと、吸水して焼結体全体で保水し、更に水を注ぐと保水量を超えた水分は焼結体から排除されて滴り落ちることから、水分調節機能を有している。特に、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３は水分子等の吸着放出能にも優れていることから、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１においては高い吸水性や保水性を確保できる。因みに、本発明者の実験研究によって、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１によれば、その体積と同程度の吸水性（約５０％の吸水率）を確保できることが確認されている。
このため、例えば、育苗床として使用するのにも最適である。特に、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１によれば、その表面を鉱物質粒子としてのゼオライト３の粒子形状によって凹凸を有する状態（ざらざらした状態）に形成可能なため、植物の根を絡み易くすることができるし、大きな気孔には根を張ることもできることから、植物の成長を妨げることなく促進させることができる。しかも、上述の如く、耐熱性を有するため、使用後は熱水消毒や煮沸消毒、更には、火炎消毒を行うことによって繰り返しの使用が可能である。参考までに、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１の上にカイワレ大根の種を蒔いて栽培したカイワレ大根の写真を図３に示す。図３に示されるように、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１の表面には、ぎっしりとカイワレ大根が生育している。
また、吸水性や保水性を有していることから、雨水を一時的に貯留する貯水材として、水害の防止に貢献し、晴天時には貯留した雨水の蒸発冷却作用によって、周囲環境の温度上昇を抑制するといった用途としての使用も期待できる。
【０１３９】
さらに、上述の如く、断熱性や保温性を有しているため、建造物の内外壁等の断熱材や蓄熱体として、また、防音性（遮音性）や吸音性を有しているため、防音材（遮音材）や吸音体（音響吸収体）として、加えて、鉱物質粒子としてのゼオライト３の粒子形状によって凹凸を有する状態（ざらざらした状態）に形成可能なため、階段・道路等に敷設される滑り止め付きタイル、陶器や瓦等として、その他にも多孔質であることから触媒保持体として、様々な用途への使用が可能である。特に、連通した気孔が形成されているため、吸音体としては、その共振点が広い周波数域に分散し、広い周波数域の音波を吸音できることが期待される。
そして、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１によれば、上述の如く、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御可能であるため、上記用途としての使用範囲は更に広がることになる。
【０１４０】
また、本実施の形態によれば、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６が混合されているため、蛙目粘土粉６が水分等と反応して粘性を発揮し、プレス成形体１０において可塑性を有し、更に焼結過程において焼き固まることによって、型崩れ等の寸法形状変化が防止される。
したがって、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１によれば、平板状のみならず、図４に示したように、丸パイプ形状等の曲面形状や立体形状等の複雑な形状とすることも可能であり、所望の形状に形成するのが容易で、高い寸法精度を得ることができる。このため、更に多用途に使用することが可能となる。特に、図４に示すようなパイプ形状とすることで、バグフィルタや水質浄化フィルタの使用に好適である。また、焼成時でもより強固に形状を保持できるため、立てて焼成することが可能で焼結スペースを小さくできる。
【０１４１】
そして、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、このように、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済む。また、鉱物質粒子として安価な材料であるゼオライト３や、有機化合物粉として安価に入手できる木粉４や、粘土質鉱物粉として入手が容易で安価である蛙目粘土粉６を用いている。このため、製造コストが安価である。また、各原料が取扱い易いものでもあるため、製造が容易である。
【０１４２】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体１となる。
【０１４３】
なお、本実施の形態によれば、上述の如く、プレス金型を加熱したり冷却したりする必要がないので、プレス成形装置が簡単な構成で済むから、更に、低コスト化を図ることが可能である。また、常温でプレスするため、比較的厚めのものであっても容易に成形できて、厚みのある多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。
また、本発明においては、ゼオライト３粒子等の鉱物質粒子の粒子径や粒子形状を変化させることで、表面の状態が比較的平滑なものから凹凸を有するものまで、多孔質ガラス焼結体１の表面形状を様々なものとすることが可能である。
【実施例】
【０１４４】
以下、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法を更に具体化した実施例について、図１、図２、図５乃至図８を参照して説明する。
【０１４５】
［実施例１］
最初に、本実施の形態の実施例１に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法について説明する。
図１のフローチャートで示したように、まず、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３、有機化合物粉としての木粉４、発泡剤としての炭酸カルシウム５、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６を均一に混合して焼結原料混合工程（ステップＳ１）を実施し、次に、この焼結原料混合工程において得られた焼結原料混合物７にバインダ８を均一に混合するバインダ混合工程を実施してバインダ混合物９を得た（ステップＳ２）。これらの混合には精密分散混合機であるホソカワミクロ（株）製の横型タービュライザ（登録商標）ＴＣＸ−８を用いた。
【０１４６】
本実施例１においては、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２として、ガラスカレットを粉末にしたものを使用した。このガラスカレット粉の粒子径をふるい試験で測定したところ、２００μｍ未満であった。
また、ゼオライト粒子３としては、サン・ゼオライト工業（株）製の斜プチロル沸石系に属するサン・ゼオライトで、５０メッシュアンダー〜１５０メッシュオーバーのもの（ふるい試験による粒子径は約２００μｍ未満）を用いた。
【０１４７】
木粉４としては、スギの間伐材・小径木・製材端材・樹皮・大鋸屑等の木屑を、破砕機（木材用クラッシャー）で粗粉砕して、この粗粉砕木粉を、熱風乾燥機によって水分２０重量部以下に熱風乾燥し、微粉砕機で微粉砕してなる木粉を使用した。
ここで、微粉砕機としては、河本鉄工（株）製のミクロンコロイドミルを使用して、粉砕タービン羽の周速を５０ｍ／秒〜８０ｍ／秒として、微粉砕を行った。得られた木粉４の粒子径をふるい試験で測定したところ、１００μｍ未満であった。
【０１４８】
炭酸カルシウム５としては、日東粉化工業（株）製のＮＳ＃１００（平均粒子径２．１２μｍ）を用いた。
また、蛙目粘土粉６としては、（株）ヤマス製の土岐口特級蛙目粘土粉（通常、陶器に使用されるもの）を用いた。
【０１４９】
そして、バインダ８としては、有機バインダであるポリオール樹脂及びイソシアネート樹脂を用いた。ポリオール樹脂としては、ポリオキシプロピレングリセルエーテルである三洋化成工業（株）製の「サンニックス（登録商標）ＧＰ−４００」を使用した。また、イソシアネート樹脂としては、ポリエチレンポリフェニールポリイソシアネートであるＢＡＳＦ ＩＮＯＡＣ ポリウレタン（株）製の「ルプラネート（登録商標）Ｍ−２０Ｓ」を使用した。
【０１５０】
次に、こうして得られたバインダ混合物９を、プレス成形金型に投入して、プレス成形工程を実施した（ステップＳ３）。プレス成形機としては、（株）タナカカメの１５０トン粉末成形プレス機を使用して、プレス圧力を１５０ｋｇ／ｃｍ2 として常温でプレス成形した。これによって、プレス成形体１０が得られた。特に、本実施例１で使用したプレス機によれば、成形途中にガス抜きが出来る機構が付いているため、より安定した高強度を有するプレス成形体１０を成形することができ、多孔質ガラス焼結体１においてより安定した高強度を確保することができる。
なお、本実施例１においては、厚さ２５ｍｍの板状のプレス成形体１０を成形したが、常温でプレス成形できるため、金型を大きくすれば、この１５０トンのプレス機を使用して、４００ｍｍ×４００ｍｍ×５０ｍｍ厚までのプレス成形体１０を得ることができる。また、キャビティ形状を有する金型等を使用して、プレス成型体１０の表面に溝を複数本平行に形成することも可能である。
【０１５１】
続いて、こうして得られたプレス成形体１０を金型から離型し、温度制御電気炉を用いて焼結させる焼結工程を実施した（ステップＳ４）。この焼結工程においては、温度制御電気炉を開放系にし、温度制御電気炉内に常に空気が供給されるようにした。
本実施例１においては、図２に示したように、焼結工程の昇温プログラムとして、まず室温から３００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して３００℃で２時間保持し、更に、３００℃から６００℃まで５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して６００℃で２時間保持し、続いて、６００℃から９００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して９００℃で２時間保持し、最後に、９００℃から１０８０℃まで約４５℃／ｈｒで４時間かけて昇温して１０８０℃で２時間保持した。そして、５時間程度で１００℃まで徐冷した後、温度制御電気炉内から取り出した。
以上の工程によって、本実施の形態の実施例１に係る多孔質ガラス焼結体１を製造した。
【０１５２】
このようにして製造された本実施例１に係る多孔質ガラス焼結体１は、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有していた。
特に、本実施例１では、バインダ８として、ポリオール樹脂及びイソシアネート樹脂を使用したことから、ガラス粒子２、木粉４、ポリオール樹脂等との間に、強固なウレタン結合が形成され、それによって、プレス成形体１０は確実に強固で緻密な状態になる。そして、この緻密なプレス成形体を焼結することによって、合成樹脂バインダが焼失し確実に連通した気孔が形成される。したがって、通気性を損なうことなく機械的強度を向上させることが可能である。
【０１５３】
ここで、各原料についての配合例を比較例と比較しながら表１に示す。
【表１】
【０１５４】
表１に示されるように、実施例１に係る多孔質ガラス焼結体１は、通気性を有すると共に、優れた機械的強度を有しており、また、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化も防止されているのに対し、比較例１では、安定した高強度及び通気性を兼ね備えた焼結体を得ることが困難であった。また、焼結過程において型崩れ等の寸法形状変化が生じていることがあった。
【０１５５】
具体的には、表１の比較例１−１乃至比較例１−８において示されるように、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が１５重量％未満であるとき、ガラス粒子２が少な過ぎて、ゼオライト粒子３同士が十分に結合されず、強度や純度が低下してしまうことがあり、一方、ガラス粒子２の含有量が６０重量％を超えると、ガラス粒子２が多過ぎて軟化したガラスにより通気性が損なわれてしまったり、また発泡が多く強度が低下してしまったりすることがあった。
また、ゼオライト粒子３の含有量が１０重量％未満であるとき、ゼオライト粒子３が少な過ぎて、強度が低下してしまうことがあり、一方、ゼオライト粒子３の含有量が６０重量％を超えると、ゼオライト粒子３が多過ぎて、ゼオライト粒子３同士が十分に結合されず、焼結体の強度や純度が低下してしまうことがあった。
さらに、炭酸カルシウム５の含有量が５重量％未満であるとき、発泡量が少な過ぎるために気孔が軟化したガラスによって塞がれ、通気性が損なわれてしまうことがあり、炭酸カルシウム５の含有量が３０重量％を超えると、発泡量が多過ぎて、ガラス内の独立気孔が増え、焼結体の強度が低下してしまうことがあった。
加えて、バインダ８の含有量が５重量％未満であるとき、バインダ８が少な過ぎてプレス成形体１０が固まらず焼結前または焼結中にプレス成形体１０が破損してしまうことがあり、バインダ８の含有量が５０重量％を超えると、バインダ８が多過ぎて成形中に内部の空気やガスが抜けずにひび割れが生じることがあったり、また、焼結中にプレス成形体１０が割れたり変形してしまったりすることがあった。
【０１５６】
このため、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、ゼオライト粒子３の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、炭酸カルシウム５の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、バインダ８の含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内であることで、確実に通気性と高強度を兼ね備え高純度の多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。
なお、好ましくは、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、ゼオライト粒子３の含有量が１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、炭酸カルシウム５の含有量が７重量％〜２５重量％の範囲内であり、バインダ８の含有量が７重量％〜４５重量％の範囲内であることで、より確実に通気性と高強度を兼ね備え高純度の多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。
【０１５７】
また、表１の比較例１−９において示されるように、木粉４の含有量が５０重量％を超えると、木粉４が多過ぎるために焼結中にプレス成形体１０が破損してしまったり、ガラスやゼオライト粒子３の結合が少なく、焼結体の強度が低下してしまったりすることがあった。また、木粉４の燃焼により発生するガスや臭いが多く、それらの処理に手間がかかった。
このため、バインダ混合物９において木粉４の含有量が５０重量％以下であることで、より確実に高強度の多孔質ガラス焼結体１を得ることができる
更には、木粉４の含有量が３０重量％以下であることによって、より確実に安定した高強度を有する多孔質ガラス焼結体１を得ることができるため、より好ましい。
【０１５８】
［実施例２］
続いて、本実施の形態の実施例２に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法について説明する。
本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法は、上述した実施例１の製造方法とほぼ同様である。異なるのは、ポリオール樹脂及びイソシアネート樹脂の代わりに水を使用した点である。その他は、上記実施例１と同じであるから、その詳細な説明を省略する。
【０１５９】
即ち、本実施例２においても、図１に示したように、まず、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３、有機化合物粉としての木粉４、発泡剤としての炭酸カルシウム５、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６を均一に混合して焼結原料混合工程（ステップＳ１）を実施し、次に、この焼結原料混合工程において得られた焼結原料混合物７にバインダ８としての水（水道水）を均一に混合するバインダ混合工程を実施してバインダ混合物９を得た（ステップＳ２）。これらの混合にも精密分散混合機であるホソカワミクロン（株）製の横型タービュライザ（登録商標）ＴＣＸ−８を用いた。
【０１６０】
ここで、本実施例２においては、バインダ８として水道水を用いたが、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６は水が加えられることで粘性を有するため、バインダとしても機能することになる。
【０１６１】
その後の製造工程は、上記実施例１と同様にして実施し、本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１を得た。
なお、粘土質鉱物粉として蛙目粘土粉６を用い、バインダ８として水を使用した場合でも、プレス成形体１０は、成形後に殆ど発熱せず、自然乾燥するので強制的に乾燥する必要も無く、直ぐに燒結炉へ入れて燒結可能である。
【０１６２】
このようにして得られた本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１も、上記実施例１に係る多孔質ガラス焼結体１と同様に、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有していた。
特に、本実施例２によれば、粘土質鉱物粉としてとして安価に入手できる蛙目粘土粉６と安価な水を使用するだけで、蛙目粘土がバインダとしても機能して原料同士が強固に結合するから、安価な材料で多孔質ガラス焼結体１を製造できることになる。また、作業性も良好である。
【０１６３】
念のため、本実施例２における、各原料についての配合例を表２に示す。
【表２】
【０１６４】
本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１においても、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、ゼオライト粒子３の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、炭酸カルシウム５の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、バインダ８の含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内であることで、確実に通気性と高強度を兼ね備え高純度の多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。
また、参考までに、本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１の写真を図５に、焼結前後の光学式顕微鏡写真を図６に示す。図５及び図６に示されるように、本実施例２においては、鉱物質粒子として５０メッシュアンダー〜１５０メッシュオーバーの粗いゼオライト粒子３を用いたため、粗いゼオライト粒子３が分布して、表面に凹凸が比較的多い焼結体となっていた。なお、図５において、右側の焼結体は、プレス成型工程（ステップＳ４）において、表面に格子状の凹凸を成形できるプレス金型を用いて成形されたものであり、表面に格子状の凹凸が形成されている。
【０１６５】
［実施例３］
次に、本実施の形態の実施例３に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法について説明する。
本実施例３に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法は、上述した実施例２の製造方法とほぼ同様である。異なるのは、ゼオライト粒子３として、３００メッシュアンダーの実施例２より細かい粒子径のものを使用した点である。その他は、上記実施例２と同じであるから、その詳細な説明を省略する。
【０１６６】
３００メッシュアンダーのゼオライト粒子３（ふるい試験法による粒子径は約５０μｍ未満）を用いて、上述した実施例２と同じ製造方法で製造した本実施例３に係る多孔質ガラス焼結体１も、上記実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１と同様に、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有していた。
本実施例３においては、鉱物質粒子として３００メッシュアンダーの細かいゼオライト粒子３を用いたため、図７及び図８に示されるように、焼結体の表面の凹凸が比較的平滑になっている。なお、図７において、右側の焼結体は、プレス成型工程（ステップＳ４）において、表面に格子状の凹凸を成形できるプレス金型を用いて成形されたものであり、表面に格子状の凹凸が形成されている。
【０１６７】
なお、図６（ｂ）と図８（ｂ）とを比較すると、形成されている気孔の大きさが多少異なっている。このことから、ゼオライト粒子３の粒子径を変えることによっても、気孔の大きさを変化させることが可能であることが分かる。因みに、図６（ｂ）と図８（ｂ）に示した焼結体の各原料の配合量は共に、表２における実施例２−１に示した配合量である。
【０１６８】
このように、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２と、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３と、有機化合物粉としての木粉４と、ガラス粒子２の軟化点以上の温度で分解する発泡剤としての炭酸カルシウム５と、バインダ８とが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなるものである。
また、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１の製造方法は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２と、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３と、有機化合物粉としての木粉４と、ガラス粒子２の軟化点以上の温度で分解する発泡剤としての炭酸カルシウム５とを混合して焼結原料混合物７とする焼結原料混合工程（ステップＳ１）と、焼結原料混合物７をバインダ８と混合してバインダ混合物９とするバインダ混合工程（ステップＳ２）と、バインダ混合物９をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体１０とするプレス成形工程（ステップＳ３）と、プレス成形体１０を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程（ステップＳ４）とを具備するものである。
【０１６９】
したがって、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１及びその製造方法によれば、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有するものとなり、多用途に使用可能でその応用範囲を拡大することができる。また、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【０１７０】
特に、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１及びその製造方法によれば、粘土質混合物粉としての蛙目粘土粉６が混合されているため、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化を防止することができ、焼結体において安定した通気性及び高強度を確保することができる。
【０１７１】
また、本実施の形態においては、原料の混合に精密分散混合機を用いたため、焼結前の混合物（焼結原料混合物７、バインダ混合物９）にて、原料が均一に分散混合され易い。よって、安定した通気性及び高強度が確保され純度が高い多孔質ガラス焼結体１を確実に得ることができる。
【０１７２】
さらに、本実施の形態に係る実施例１乃至実施例３の多孔質ガラス焼結体１及びその製造方法によれば、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が１５重量％〜４５重量％の範囲内であり、ゼオライト粒子３の含有量が７重量％〜４０重量％の範囲内であり、炭酸カルシウム５の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、バインダ８の含有量が５重量％〜５５重量％の範囲内である。
また、ガラス粒子２はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、ゼオライト粒子３はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であり、木粉４はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満である。
加えて、プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の 範囲内である。
したがって、安定した通気性及び高強度が確保され純度が高い多孔質ガラス焼結体１をより確実に得ることができる。
【０１７３】
ここで、上記実施の形態及び実施例においては、鉱物質粒子としてゼオライト粒子３を使用し、有機化合物粉としての木粉４が配合されたものについて説明したが、ゼオライト粒子３は多孔質であるため、有機化合物粉としての木粉４及び有機バインダを混合していなくても、得られる焼結体は連通した気孔が確保されていて通気性を有するものとなる。即ち、本発明において、鉱物質粒子として多孔質であるものを用いない場合は、連通した気孔を確保するために、焼成過程において焼失して気孔を形成する木粉４のような有機化合物粉は必須の配合成分となるが、鉱物質粒子としてゼオライト粒子３のように多孔質のものを用いる場合、木粉４のような有機化合物粉は必須の配合成分とならない。しかし、鉱物質粒子としてゼオライト粒子３のように多孔質のものを用いる場合においても、木粉４のような有機化合物粉を加えることで、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を一段と広い範囲で制御でき、更に粒子径や流度分布や含有量を調節することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することも可能となる。また、有機化合物粉の繊維質等により成形時における成形固化の強度が増すため、安定した形状や強度を確保できる。更には、プレス時のガスや空気抜きが容易となる。
【０１７４】
なお、鉱物質粒子としては、ゼオライト粒子３の他に、例えば、瓦粉末等の陶磁器粉砕粒子、珪藻土粉末等の天然無機物粒子や、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックス粒子等の多孔質のもの、タルク（滑石）、マイカ（雲母）等の岩石粉末の天然無機物粒子や、磁器粉末等のセラミックス粒子等の無孔質のものも使用が可能である。特に、本発明者らの実験研究によって、入手が容易で安価である瓦粉末を用いた場合でも、ゼオライト粒子３と同じ良好な結果が得られることが確認されている。ゼオライト粒子３と同じく、瓦粉末も水分子等の吸着放出能に優れていることから、瓦粉末を用いることで焼結体において高い吸水性・保水性を確保できる。さらに、瓦粉末を使用することで、ゼオライト粒子３と同じく、バインダ８としてポリオールを用いた場合でもそれによって混合物が固まりにくくなることもない。なお、瓦粉末とは、瓦を細かく粉砕したものであって、この瓦粉末には、廃瓦粉砕品を用いることも可能である。
【０１７５】
また、上記実施の形態及び実施例においては、有機化合物粉として木粉４を用いた場合について説明したが、１０００℃〜１２００℃の範囲内の温度まで昇温する焼結過程で焼失して気孔を形成するものであれば木粉４に限定されるものではなく、有機化合物粉として、例えば、椰子殻、胡桃殻や、穀物粉や、熱硬化性樹脂の粒子や、紙、合成繊維、木綿・麻・絹等の天然繊維、精製セルロース（ＣＭＣ）等を微粉砕したもの等を使用することも可能である。しかし、有機化合物粉として、大鋸屑、間伐材のチップ、小径木、製材端材、樹皮等の木屑を粉砕機で微粉砕した、所謂、木粉４を用いた方がコストダウンや環境保全の貢献にも繋がるため好ましい。
【０１７６】
さらに、上記実施の形態及び実施例においては、発泡剤として炭酸カルシウム５を用いた場合について説明したが、本発明を実施する場合には、焼成過程において、ガラス粒子２の軟化点以上の温度で熱分解してガスを発生させるものであればよく、例えば、ドロマイト（苦土石灰）、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、ケイ酸アルミニウム化合物、炭化ケイ素等も使用可能であり、これらを併用して用いることも可能である。しかし、中でも、炭酸カルシウムやドロマイトは、安価に入手でき、更に、比較的高温で熱分解されるものである。よって、これらを用いた方が、１０００℃〜１２００℃に焼結過程において、発泡剤としての機能を十分に無駄なく発揮させることができ、焼結体において安定した通気性及び高純度を確保できることから、好ましい。
【０１７７】
また、上記実施の形態及び実施例においては、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化を防止可能な粘土質鉱物粉として蛙目粘土粉６を用いた場合について説明したが、本発明を実施する場合には、寸法形状変化を防止できるものであればよく、例えば、ベントナイト、カオリン、スメクタイト、モンモリロナイト等の粘土粉末を用いることも可能である。特に、ベントナイト、カオリンの粘土粉末は、蛙目粘土粉６と同様、入手が容易で安価であり、また、焼結過程おける形状変化の防止にも優れることから、これらを用いても仕上がり寸法精度が高い焼結体を得ることが可能である。なお、粘土質鉱物粉には、焼結体において刃物等による切削が容易とされるように、大きい粒子物等の不純物が少ないものを選択することが望ましい。
【０１７８】
なお、本発明の実施の形態及び実施例で挙げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、ある数値は実施に好適な適正値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。
【符号の説明】
【０１７９】
１ 多孔質ガラス焼結体
２ ガラス粒子
３ ゼオライト粒子（鉱物質粒子）
４ 木粉（有機化合物粉）
５ 炭酸カルシウム（発泡剤）
６ 蛙目粘土粉（粘土質鉱物粉）
７ 焼結原料混合物
８ バインダ
９ バインダ混合物
１０ プレス成形体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラスを原料として焼結した多孔質ガラス焼結体及びその製造方法に関するもので、特に、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス粒子を高温で加熱して焼結することにより焼結ガラスが得られるが、焼結ガラスの物理特性等を向上させるために、従来から、ガラス以外の材料を共存させて焼結することが行われてきた。その一例として、ガラス粒子に発泡剤を添加して焼結させることで軽量化を図ったガラス発泡体が知られている。このようなガラス発泡体は、ガラスに気泡が形成されていることから多孔質であるが、内部の空隙群は独立気泡として連通していないため、通気性がなく、吸水性・保水性にも乏しかった。このため、多孔質であってもフィルタ等としては使用することができず、その用途は限られていた。
【０００３】
そこで、特許文献１には、ガラス粒子、発泡剤、並びに粉状粘性鉱物質の混合物を加熱して焼結させる方法が提案されている。特許文献１の記載によれば、液状化したガラス内に形成された気泡間の隔壁に粉状粘性鉱物質の固形粒子が介在し、これが気泡間の隔壁を部分的に破壊して独立気泡の形成を阻止するため、近接する気泡同士がそれぞれ部分的に連通して連続気泡が形成されるとある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００３−５５０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の技術においては、粉状粘性鉱物質の固形粒子によって連続気泡が存在するものの、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことなくガラスを発泡させるものであるから通気性を有さないと思われる。また、基本的には、発泡剤によって気孔を形成させているため、得られる気泡（空隙）の大きさや形状は限られたものとなる。さらに、発泡剤によるガスの発生分布や発生量等を制御することが困難であるため、気泡分布にもばらつきが生じ、そのために安定した機械的強度が得られないという問題点がある。
また、ガラスが軟化する温度で焼結する場合、ガラス同士の融着度合いが低く、得られる焼結体は緻密性に欠け、脆くて機械的強度が小さいものとなってしまう。一方で、ガラスが溶融する温度で焼結する場合には、高温とするのにかなりのエネルギが必要とされることから、製造コストが極めて高いものとなってしまう。
したがって、特許文献１に記載の発明においては、多孔質ガラス焼結体として応用できる分野が狭い分野に限られる。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる不具合を解決すべくなされたものであって、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体及びその製造方法の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の多孔質ガラス焼結体は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなるものである。
【０００８】
ところで、「ガラス粒子」は、酸化ケイ素（ＳｉＯ2）を主成分とするものであり、ここでは、８００℃未満の軟化点を有するものであればよく、例えば、ソーダ石灰ガラス等のケイ酸塩ガラスや、低融点ガラス等の粒子が使用される。
また、「多孔質の鉱物質粒子」としては、例えば、ゼオライト粒子、瓦粉末等の陶磁器粒子、岩石粉末、珪藻土粉末等の天然無機物粒子や、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックス粒子を用いることができる。これらは、必要とする強度、気孔の寸法形状等によって最適なものが選定されるが、特に、ゼオライト粒子や、瓦粉末等の陶磁器粒子が安価であることから好ましい。
【０００９】
「発泡剤」は、焼成過程において、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解してガス（炭酸ガス等）を発生するものであればよく、例えば、炭酸カルシウム、ドロマイト（苦土石灰）、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、ケイ酸アルミニウム化合物、炭化ケイ素等が挙げられ、これらを混同して用いることも可能であるが、中でも、安価に入手でき、比較的高温で熱分解する炭酸カルシウム、ドロマイトが好ましい。
なお、上記発泡剤におけるガラス粒子の軟化点以上の温度で分解とは、必ずしもガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解が開始されるものであることを意味するものではなく、ガラス粒子の軟化点以上の温度でも熱分解されてガスを発生するものであればよいことを意味する。換言すれば、ガラス粒子の軟化点未満では分解が終了ない発泡剤であることを意味する。
【００１０】
また、「有機バインダ及び／または無機バインダ」とは、有機バインダのみを単独で用いても良いし、無機バインダのみを単独で用いても良く、有機バインダと無機バインダの両方を併用しても良いという意味である。
「有機バインダ」としては、例えば、合成樹脂、澱粉、合成糊、砂糖等を使用することができ、これらの有機バインダを二種類以上混合して用いることもできる。また、合成樹脂には熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂があり、熱可塑性樹脂としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリウレタン系樹脂等を用いることができ、熱硬化性樹脂としてはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリオール樹脂、イソシアネート樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタンプレポリマー等を用いることができ、さらにこれらの合成樹脂を二種類以上混合して用いることもできる。
また、「無機バインダ」としては、水、セメント等の水硬性材料、磁器（タイル）・陶器の原料でもある蛙目粘土、カオリン、ベントナイト等の粘土、ρ−アルミナ（Ａｌ2Ｏ3 ・ｎＨ2 Ｏ：ｎ≒０．５）、ケイ酸ナトリウム、水溶性アルカリケイ酸、（株）ジャパンナノコート製のシリカバインダ、グランデックス（株）製のシリカバインダである汎用バインダＦＪ２９４等を単独で、または混合して用いることができる。
【００１１】
さらに、「常温」とは、ＪＩＳ Ｚ ８７０３で規定されるように、２０℃±１５℃（５℃〜３５℃）の範囲内の温度をいう。
そして、「１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結」とは、本発明者が、鋭意実験研究を重ねた結果、焼結の温度を１０００℃以上とすることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合した緻密性の高い焼結体が得られるが、１２００℃を超えると、ガラスの流動性が過剰になり気孔が塞がれて通気性を確保できなくなることを見出し、この知見に基づいて設定されたものである。
なお、上記１０００℃〜１２００℃の範囲内とは、厳格に１０００℃〜１２００℃の範囲内であることを要求するものではなくて約１０００℃〜約１２００℃の範囲内であればよく、当然、加熱炉の種類等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。好ましくは、１０００℃〜１１００℃の範囲内の温度である。
【００１２】
請求項２の多孔質ガラス焼結体は、請求項１の構成において、前記混合物に、更に、有機化合物粉が混合されたものである。
ところで、「有機化合物粉」の「有機化合物」とは、『炭素の酸化物や金属の炭酸塩など少数の簡単なもの以外のすべての炭素化合物の総称。』（長倉三郎他・編「岩波理化学辞典（第５版）」１３９２頁，１９９８年２月２０日株式会社岩波書店発行）であり、「有機化合物粉」としては、１０００℃〜１２００℃の範囲内の温度まで昇温する過程で焼失して気孔を形成するものであればよく、具体的には、大鋸屑（おがくず）、間伐材のチップ、小径木、製材端材、樹皮等の木屑を粉砕機で微粉砕した所謂「木粉」や、椰子殻、胡桃殻や、穀物粉や、熱硬化性樹脂の粒子や、紙、合成繊維、木綿・麻・絹等の天然繊維、精製セルロース（ＣＭＣ）等を微粉砕したもの等が使用できる。特に、木粉が安価に入手できるためコスト的に適している。
【００１３】
請求項３の多孔質ガラス焼結体は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなるものである。
【００１４】
ここで、請求項１及び請求項２と相違する要件についてのみ説明すると、「鉱物質粒子」としては、ゼオライト粒子、瓦粉末等の陶磁器粒子、珪藻土粉末等の天然無機物粒子や、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックス粒子の多孔質のものに限定されず、タルク（滑石）、マイカ（雲母）等の岩石粉末等の天然無機物粒子や、陶器粉末、磁器粉末等のセラミックス粒子の無孔質のものも用いることができる。これらは、必要とする強度等によって最適なものが選定されるが、特に、ゼオライト粒子、瓦粉末等の陶磁器粒子が安価であることから好ましい。
【００１５】
請求項４の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記混合物に、更に、粘土質鉱物粉が混合されたものである。
ここで、「粘土質鉱物粉」は、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化を防止できるものであればよく、例えば、蛙目粘土、カオリン、ベントナイト等の粘土粉末等が挙げられ、これらを混同して用いることも可能である。
【００１６】
請求項５の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成における前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜２５重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜４５重量％の範囲内であるものである。
なお、各材料の配合割合は、最終的には、必要とする強度、気孔率等を考慮して設定される。また、上記数値は、厳格なものでなく概ねで、当然、原材料の種類等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００１７】
請求項６の多孔質ガラス焼結体は、請求項２、請求項４または請求項５のいずれか１つの構成における前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下、好ましくは、３０重量％以下であるものである。
なお、上記数値も、厳格なものでなく概ねで、当然、原材料の種類等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００１８】
請求項７の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項６のいずれか１つの構成において、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子のふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であるものである。
【００１９】
ここで、前記ガラス粒子における「ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満」とは、ＪＩＳ Ｚ ８８０１に規定される試験用ふるいのうち、第１部：金属製網ふるい（ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１）に規定される公称目開き５００μｍのふるいを通過する粒子径をいう。なお、上記５００μｍ未満とは、厳格に５００μｍ未満であることを要求するものではなくて約５００μｍ未満であればよく、当然、原材料の種類や測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。好ましくは、４５０μｍ未満である。
同様に、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子における「ふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満」も、ＪＩＳ Ｚ ８８０１に規定される試験用ふるいのうち、第１部：金属製網ふるい（ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１）に規定される公称目開き４ｍｍのふるいを通過する粒子径をいう。そして、上記４ｍｍ未満も、厳格に４ｍｍ未満であることを要求するものではなくて約４ｍｍ未満であればよく、当然、原材料の種類や測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。好ましくは、３．５ｍｍ未満である。
【００２０】
請求項８の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項７のいずれか１つの構成において、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉末を使用したものである。
【００２１】
ところで、「ゼオライト（zeolite）」とは、結晶中に微細孔を持つアルミノケイ酸塩の総称であり、一般式 Ｍx/n ［（ＡｌＯ2 ）x（ＳｉＯ2 ）y］・ωＨ2 Ｏ で表される。但し、Ｍはナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム等の周期表のＩＡ族及びIIＡ族の元素、n は陽イオンＭの価数、ωは単位格子あたりの水分子数、x，y は単位格子あたりの四面体の全個数である（塩川二朗・監修「カーク・オスマー化学大辞典」７００頁〜７０１頁，１９８８年９月２０日丸善株式会社発行）。
【００２２】
そして、「ゼオライト粒子」としては、天然ゼオライトまたは合成ゼオライトを粉砕してなるものを用いることができる。
天然ゼオライトとしては、アミサイト、アンモニウム白榴石、方沸石、バレル沸石、菱沸石系、斜プチロル沸石系、ダキアルディ沸石系、エリオン沸石系、フェリエ沸石系、グメリン沸石系、輝沸石系、レビ沸石系、十字沸石系、束沸石系等がある（１９９７年、国際鉱物学連合（ＩＭＡ）の小委員会による分類）。
また、合成ゼオライトとしては、Ａ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライト、オメガ型ゼオライト、ＺＳＭ−５等がある（塩川二朗・監修「カーク・オスマー化学大辞典」７０１頁，１９８８年９月２０日丸善株式会社発行）。
これらのうち、菱沸石系、斜プチロル沸石系、エリオン沸石系、及びレビ沸石系のモルデナイトは、天然に多量に存在しかなり純度も高く、低コストで入手できることから、原材料として好ましい。
【００２３】
請求項９の多孔質ガラス焼結体は、請求項２乃至請求項８のいずれか１つの構成において、前記有機化合物粉のふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満、好ましくは、４５０μｍ未満であるものである。
なお、上記数値も、厳格なものでなく概ねで、当然、原材料の種類や測定等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００２４】
請求項１０の多孔質ガラス焼結体は、請求項２乃至請求項９のいずれか１つの構成において、前記有機化合物粉として、木粉を用いたものである。
ところで、「木粉」は、鋸で木材を切る際に出る切り屑である大鋸屑（おがくず）、木材に鉋をかける際に生ずる削り屑である鉋屑（かんなくず）、木片を薄くスライスしてできる薄片である木片チョップ、間伐材等のチップ、小径木、製材端材、樹皮等の木屑を粉砕機で微粉砕したもの、即ち、木材を細かく粉砕した粉のことであり、気孔形成の一因を担うものである。
【００２５】
請求項１１の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項１０のいずれか１つの構成において、前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いたものである。
【００２６】
ところで、「炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）」は、通常、約６５０℃〜約８５０℃間で緩慢、かつ、連続的に酸化カルシウム（ＣａＯ）と二酸化炭素（ＣＯ2）に熱分解されてガス（ＣＯ2）を発生する。
また、「ドロマイト（ＣａＣＯ3・ＭｇＣＯ3）」は、通常、約６００℃〜約８００℃間で緩慢、かつ、連続的に酸化マグネシウム（ＭｇＯ）と二酸化炭素（ＣＯ2）に熱分解されてガス（ＣＯ2）を発生する。
【００２７】
請求項１２の多孔質ガラス焼結体は、請求項４乃至請求項１１のいずれか１つの構成において、前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いたものである。
【００２８】
ところで、「蛙目粘土」は、花崗岩が風化し堆積してできた風化残留粘土であり、カオリナイトという鉱物を主成分とし、石英粒子が点在するものである。
また、「ベントナイト」は、海底・湖底に堆積した火山灰や溶岩が変質することでできたもので、モンモリロナイトという鉱物を主成分とする粘土である。
さらに、「カオリン」は、長石質母岩の風化でできたもので、カオリナイト及びハロサイトを鉱物として含む粘土である。
【００２９】
請求項１３の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項１２のいずれか１つの構成において、前記プレス成形の圧力が、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内、好ましくは１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内であるものである。
なお、上記５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内とは、厳格に５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内であることを要求するものではなくて約５０ｋｇ／ｃｍ2 〜約３５０ｋｇ／ｃｍ2、約１００ｋｇ／ｃｍ2〜約２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内あればよく、当然、プレス機の種類等による誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００３０】
請求項１４の多孔質ガラス焼結体は、請求項１乃至請求項１３のいずれか１つの構成において、前記混合物の作製に、精密分散混合機を用いたものである。
ここで、「精密分散混合機」としては、周速５ｍ／秒〜８０ｍ／秒の範囲内、好ましくは、周速２０ｍ／秒〜３０ｍ／秒の範囲内の高速攪拌分散機等を始めとする精密分散混合機を用いることができる。このような高速攪拌分散機としては、例えば、ホソカワミクロン（株）製の横型タービュライザ（登録商標）等がある。
【００３１】
請求項１５の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤とを混合して焼結原料混合物とする焼結原料混合工程と、前記焼結原料混合物を有機バインダ及び／または無機バインダと混合してバインダ混合物とするバインダ混合工程と、前記バインダ混合物をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体とするプレス成形工程と、前記プレス成形体を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程とを具備するものである。
【００３２】
請求項１６の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５の構成において、前記焼結原料混合物に、更に、有機化合物粉が混合されたものである。
【００３３】
請求項１７の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤とを混合して焼結原料混合物とする焼結原料混合工程と、前記焼結原料混合物を有機バインダ及び／または無機バインダと混合してバインダ混合物とするバインダ混合工程と、前記バインダ混合物をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体とするプレス成形工程と、前記プレス成形体を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程とを具備するものである。
【００３４】
請求項１８の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項１７のいずれか１つの構成において、前記焼結原料混合物に、更に、粘土質鉱物粉が混合されたものである。
【００３５】
請求項１９の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項１８のいずれか１つの構成における前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜２５重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜４５重量％の範囲内であるものである。
【００３６】
請求項２０の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１６、請求項１８または請求項１９のいずれか１つの構成における前記バインダ混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下、好ましくは、３０重量％以下であるものである。
【００３７】
請求項２１の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２０のいずれか１つの構成において、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満、好ましくは、４５０μｍ未満であるものであり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子のふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満、好ましくは、３．５ｍｍ未満であるものである。
【００３８】
請求項２２の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２１のいずれか１つの構成において、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び/または瓦粉末を用いたものである。
【００３９】
請求項２３の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１６乃至請求項２２のいずれか１つの構成において、前記有機化合物粉のふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満、好ましくは、４５０μｍ未満であるものである。
【００４０】
請求項２４の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１６乃至請求項２３のいずれか１つの構成において、前記有機化合物粉として、木粉を用いたものである。
【００４１】
請求項２５の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２４のいずれか１つの構成において、前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いたものである。
【００４２】
請求項２６の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１８乃至請求項２５のいずれか１つの構成において、前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いたものである。
【００４３】
請求項２７の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２６のいずれか１つの構成において、前記プレス成形工程におけるプレス成形の圧力が、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内、好ましくは、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内であるものである。
【００４４】
請求項２８の多孔質ガラス焼結体の製造方法は、請求項１５乃至請求項２７のいずれか１つの構成において、前記焼結原料混合工程及び前記バインダ混合工程において、精密分散混合機を用いて混合したものである。
【発明の効果】
【００４５】
請求項１の発明に係る多孔質ガラス焼結体は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなる。
【００４６】
ここで、ガラス粒子と多孔質の鉱物質粒子と発泡剤と有機バインダ及び／または無機バインダ（以下、有機バインダ及び／または無機バインダの両者を合わせて単に「バインダ」ともいう。）とを混合すると、バインダによって各原料が互いに結合された状態になり、これらの混合物を常温でプレス成形すると、強固で緻密な固形状態（プレス成形体）となる。
【００４７】
かかる混合物のプレス成形体を加熱していくと、ガラスの軟化点においてガラス粒子が軟化して鉱物質粒子間に流れ込み、更に１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着し、その後（温度が下がると）、ガラスによって鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、ガラス同士も強固に結合される。
そして、このとき、混合物に混合されている発泡剤がガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解されることでガスが発生し、多孔質である鉱物質粒子の気孔や、有機バインダが含まれている場合に有機バインダが焼成過程にて焼失することで形成される気孔を介して、このガスが外部へと抜け出すため、軟化したガラスによってこれら気孔が塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保される。特に、焼結前の混合物において、原料が均一に分散混合されている場合には、全体に略均一に気孔が分布される。
なお、バインダが無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは鉱物質粒子と支え合って構造を維持して焼結過程における形状変形を防止し、（ガスの抜け道を確保して）気孔を確保する。
【００４８】
このようにして得られた焼結体は、上述の如く、ガラス粒子、多孔質の鉱物質粒子、発泡剤及びバインダを混合してなる混合物を加圧した後、焼結してなるものであり、焼結によって、軟化したガラスがバインダとして機能して鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されたものであるから、機械的強度に優れている。
また、鉱物質粒子の気孔や有機バインダが焼失されることで形成される気孔を介して、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されるため、得られた焼結体は多孔質で軽量であり、通気性や、吸水性・保水性を有する。更には、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有する。
加えて、発泡剤によるガス発生及び多孔質である鉱物質粒子や有機バインダの焼失によって、連通した気孔を確保するものであるため、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、さらに、これらの添加量を調節したり種類を選択したり等することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することが可能となる。
【００４９】
したがって、通気性が必要とされるフィルタ等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具、ブリッジ防止分散板等や、通気性や高強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等や、その他にも、触媒保持体、防音材（遮音材）、断熱材等、種々の用途に応用が可能である。また、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御することができるため、上記用途としての使用範囲も広がる。さらに、耐熱性を有し高い温度条件下でも使用できるため、例えば、フィルタとして使用する場合において、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着、空気濾過バグフィルタ等として、その応用分野を広げることも可能である。更には、多孔質であって吸水性や保水性を有するため、育苗床等にも適する。
【００５０】
また、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【００５１】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体となる。
【００５２】
請求項２の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物には、更に、有機化合物粉が混合されたことから、焼結過程においてこの有機化合物粉が炭化焼失して（有機化合物粉として、例えば、木粉を用いた場合には、２５０℃〜３５０℃付近で炭化焼失して）気孔が形成される。そして、かかる気孔を介してガスが外部へと抜け出すことで、それによっても連通した気孔が確保される。したがって、請求項１に記載の効果に加えて、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を一段と広い範囲で制御でき、さらに、この有機化合物粉の粒子径及び粒度分布並びに含有量を調節することで、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を更に広い範囲で制御することも可能となる。また、有機化合物粉の繊維質等により成形時における成形固化の強度が増すため、安定した形状や強度を確保できる。
【００５３】
請求項３の発明に係る多孔質ガラス焼結体は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなる。
【００５４】
ここで、ガラス粒子と鉱物質粒子と有機化合物粉と発泡剤と有機バインダ及び／または無機バインダ（以下、有機バインダ及び／または無機バインダの両者を合わせて単に「バインダ」ともいう。）とを混合すると、バインダによって各原料が互いに結合された状態になり、これら混合物を常温でプレス成形すると、強固で緻密な固形状態（プレス成形体）となる。
【００５５】
かかる混合物のプレス成形体を加熱していくと、通常、初めに、有機化合物粉や、有機バインダが含まれている場合にはこの有機バインダが燃焼して炭化焼失し（有機化合物粉として、例えば、木粉を用いた場合には、２５０℃〜３５０℃付近で炭化焼失し）、気孔が形成される。続いて、ガラスの軟化点においてガラス粒子が軟化して鉱物質粒子間に流れ込み、更に１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着し、その後（温度が下がると）、ガラスによって鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、ガラス同士も強固に結合される。
そして、このとき、混合物に混合されている発泡剤がガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解されることでガスが発生し、有機化合物粉や有機バインダの焼失により形成された気孔や、鉱物質粒子が多孔質である場合にはその気孔を介して、このガスが外部へと抜け出すため、軟化したガラスによってこれら気孔が塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保される。特に、焼結前の混合物において、これら原料が均一に分散混合されている場合には、全体に略均一に気孔が分布される。
なお、バインダが無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは鉱物質粒子と支え合って構造を維持して焼結過程における形状変形を防止し、（ガスの抜け道を確保して）気孔を確保する。
【００５６】
このようにして得られた焼結体は、上述の如く、ガラス粒子、鉱物質粒子、有機化合物粉、発泡剤及びバインダを混合してなる混合物を加圧した後、焼結してなるものであり、焼結よって、軟化したガラスがバインダとして機能して鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されたものであるから、機械的強度に優れている。
また、有機化合物粉や有機バインダが焼失することで形成された気孔や、鉱物質粒子が多孔質である場合にはその気孔を介して、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されるため、得られた焼結体は多孔質で軽量であり、通気性や、吸水性・保水性を有する。さらに、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有する。
加えて、発泡剤によるガス発生及び有機化合物粉や有機バインダの焼失、また、鉱物質粒子が多孔質である場合には多孔質の鉱物質粒子によって、連通した気孔を確保するものであるため、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、さらに、これらの添加量を調節したり種類を選択したり等することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することが可能となる。
【００５７】
したがって、通気性が必要とされるフィルタ等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具、ブリッジ防止分散板等や、通気性や高強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等や、その他にも、触媒保持体、防音材（遮音材）、断熱材等、種々の用途に応用が可能である。また、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御することが可能であるため、上記用途としての使用範囲も広がる。更に、耐熱性を有し高い温度条件下でも使用できるため、例えば、フィルタとして使用する場合において、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着、空気濾過バグフィルタ等として、その応用分野を広げることも可能である。更には、多孔質であって吸水性・保水性を有するため、育苗床等にも適する。
【００５８】
また、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【００５９】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体となる。
【００６０】
請求項４の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物には、更に、粘土質鉱物粉が混合されたため、この粘土質混合物粉が水分等と反応して粘着性を発揮し、成形体において可塑性を有する。このため、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化が防止され、構造が保持される。したがって、請求項１乃至請求項３に記載の効果に加えて、安定した通気性及び高強度を確保することができる。
【００６１】
請求項５の多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内である。
【００６２】
ここで、本発明者は、より確実に通気性と高強度を兼ね備え純度の高い多孔質ガラス焼結体を得るための原料配合比について、鋭意実験研究を重ねた結果、前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜２５重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜４５重量％の範囲内で混合することによって、上記目的を達成できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【００６３】
即ち、前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量を１５重量％未満とすると、ガラス粒子が少な過ぎて、鉱物質粒子同士が十分に結合されず、強度や純度が低下してしまう恐れがあり、一方、前記ガラス粒子の含有量が６０重量％を超えると、ガラス粒子が多過ぎて軟化したガラスにより通気性が損なわれてしまったり、また発泡が多く強度が低下してしまったりする可能性がある。
また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量を１０重量％未満とすると、鉱物質粒子が少な過ぎて、強度が低下してしまう可能性があり、一方、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が６０重量％を超えると、鉱物質粒子が多過ぎて、鉱物質粒子同士が十分に結合されず、焼結体の強度や純度が低下してしまう恐れがある。
さらに、前記発泡剤の含有量を５重量％未満とすると、発泡量が少な過ぎるために気孔が軟化したガラスによって塞がれ、通気性が損なわれてしまう可能性があり、一方、前記発泡剤の含有量が３０重量％を超えると、発泡量が多過ぎて、ガラス内の独立気孔が増ええ、焼結体の強度が低下してしまう恐れがある。
加えて、前記バインダの含有量を５重量％未満とすると、バインダが少な過ぎて焼結前または焼結中にプレス成形体が破損してしまう可能性がある。一方、前記バインダの含有量が５０重量％を超えると、バインダが多過ぎて有機バインダの場合はプレス成形時に内部から空気やガスが抜けずにひび割れを発生して焼成時に割れてしまう恐れがあり、無機バインダの場合は焼結体の純度が低下してしまう可能性がある。
【００６４】
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項１乃至請求項４に記載の効果に加えて、確実に通気性と高強度を兼ね備えており、純度が高いのものとなる。
なお、前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が２０重量％〜５５重量％の範囲内で、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１５重量％〜５５重量％の範囲内で、前記発泡剤の含有量が７重量％〜２５重量％の範囲内で、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が７重量％〜４５重量％の範囲内であることによって、更に確実に高強度と通気性とを兼ね備えた高純度の焼結体を得ることができるため、より好ましい。
【００６５】
請求項６の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下である。
【００６６】
ここで、前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％を超えると、有機化合物粉が多過ぎるために焼結中にプレス成形体が破損してしまったり、ガラスや鉱物質粒子の結合が少なく、焼結体の強度が低下してしまったりする恐れがある。
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項２、請求項４及び請求項５に記載の効果に加えて、確実に安定した高強度が確保される。
なお、前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が３０重量％以下であることによって、焼結体において確実に安定した高強度が確保できるため、より好ましい。
【００６７】
請求項７の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満である。
【００６８】
ここで、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、ガラス粒子の粒子径が大きくて十分に軟化してガラス同士が強固に結合されない恐れがあり、強度が低下する可能性がある。
また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子のふるい試験法による粒子径が４μｍ以上であると、鉱物質粒子の粒子径が大きくて均一に分散混合されず焼結体において安定した強度が得られない可能性がある。
【００６９】
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項１乃至請求項６に記載の効果に加えて、焼結体においてより確実に安定した高強度を確保することができる。
なお、特に、前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満、更に好ましくは２５０μｍ未満であることによって、また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が３．５ｍｍ未満、更に好ましくは２ｍｍ未満であることによって、更に確実に安定した高強度を確保できる。
【００７０】
請求項８の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉末を用いており、ゼオライト粒子や瓦粉末は入手が容易で安価であることから、請求項１乃至請求項７に記載の効果に加えて、低コスト化を図ることができる。また、ゼオライト粒子や瓦粉末は水分子等の吸着放出能にも優れていることから、焼結体において高い吸水性・保水性を確保できる。特に、ゼオライト粒子はイオン交換能を有することから、例えば、得られる焼結体は、食用油のろ過フィルタ等として用いることも可能である。
【００７１】
請求項９の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記有機化合物粉はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満である。
【００７２】
ここで、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、有機化合物粉が均一に分散混合され難くて気孔を均一に分布させることができない恐れがあり、また、鉱物質粒子やガラス粒子の充填性が低下する恐れがある。即ち、焼結体において安定した通気性及び高強度を確保できない可能性がある。
【００７３】
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項２乃至請求項８に記載の効果に加えて、焼結体においてより確実に安定した通気性及び高強度を確保することができる。
なお、特に、前記有機化合物粉はふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満、より好ましくは２５０μｍ未満であることによって、気孔をより均一に分布させ、また、鉱物質粒子やガラス粒子の充填性を向上させることができるため、焼結体において更に確実に安定した通気性及び高強度を確保できる。
【００７４】
請求項１０の発明に係る多孔質ガラス焼結体は、前記有機化合物粉として、木粉を用いたものである。
ここで、木粉は、間伐材等として大量にしかも非常に安価に入手でき、また、木粉として間伐材等を用いた場合には環境保全にも貢献することにもなるため、本発明に係る有機化合物粉として適している。
したがって、請求項２乃至請求項９に記載の効果に加えて、更に低コスト化を図ることができる。
【００７５】
請求項１１の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いており、これら発泡剤は比較的高温で熱分解されるものであるから、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結過程において、発泡剤としての機能を十分に無駄なく発揮させることができる。したがって、請求項１乃至請求項１０に記載の効果に加えて、より確実に安定した通気性及び高純度を確保できる。
【００７６】
請求項１２の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いており、これらの粘土質鉱物粉は、入手が容易で安価であり、また、焼結過程おける寸法形状変化の防止にも優れることから、請求項４乃至請求項１１に記載の効果に加えて、更なる低コスト化が可能であり、また、仕上がり寸法精度が高いのものとなる。
【００７７】
請求項１３の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内である。
【００７８】
ここで、前記プレス成形の圧力が５０ｋｇ／ｃｍ2未満であると、混合物が十分に圧縮されないため、焼結体の強度が弱くなる可能性がある。一方、前記プレス成形の圧力が３５０ｋｇ／ｃｍ2を超えると、混合物に圧力がかかり過ぎて連通した気孔が形成されにくくなり、通気性が損なわれる恐れがある。
【００７９】
したがって、この発明の多孔質ガラス焼結体によれば、請求項１乃至請求項１２に記載の効果に加えて、より確実に安定した通気性及び高強度を確保することができる。
なお、プレス成形の圧力を１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内とすることによって、高強度と通気性とを兼ね備えた焼結体がより確実に得られるため、より好ましい。
【００８０】
請求項１４の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記混合物の作製に、精密分散混合機を用いたことから、原料がより確実に均一に分散混合されることになる。よって、請求項１乃至請求項１３に記載の効果に加えて、更に確実に安定した通気性及び高強度を確保することができ、純度がより高いのものとなる。
【００８１】
請求項１５の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、まず、焼結原料混合工程において、ガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、発泡剤とが混合されて焼結原料混合物となり、更に、バインダ混合工程において、この焼結原料混合物と有機バインダ及び／または無機バインダ（以下、有機バインダ及び／または無機バインダの両者を合わせて単に「バインダ」ともいう。）とが混合されてバインダ混合物となり、続いて、プレス成形工程において、このバインダ混合物が金型に充填され常温でプレス成形されてプレス成形体となる。
ここで、焼結原料混合工程及びバインダ混合工程にて、ガラス粒子と多孔質の鉱物質粒子と発泡剤とバインダとを混合するとバインダによって各原料が互いに結合された状態になり、これら混合物を常温でプレス成形すると、強固で緻密な固形状態のプレス成形体となる。
【００８２】
続いて、焼結工程において、このプレス成形体は１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結される。
ここで、かかる混合物のプレス成形体を加熱していくと、ガラスの軟化点においてガラス粒子が軟化して鉱物質粒子間に流れ込み、更に１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されると、軟化したガラス同士が十分に融着し、その後（温度が低下すると）、ガラスによって鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、ガラス同士も強固に結合される。
そして、このとき、混合物に混合されている発泡剤がガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解されることでガスが発生し、多孔質である鉱物質粒子の気孔や、有機バインダが含まれている場合に有機バインダが焼結過程にて焼失されることで形成される気孔を介して、ガスが外部へと抜け出すため、軟化したガラスによってこれら気孔が塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保される。特に、焼結前の混合物において、これら原料が均一に分散混合されている場合には、全体に略均一に気孔が分布される。
なお、バインダが無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは鉱物質粒子と支え合って構造を維持して焼結過程における形状変形を防止し、（ガスの抜け道を確保して）気孔を確保する。
【００８３】
このように、請求項１６の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、ガラス粒子、多孔質の鉱物質粒子、発泡剤及びバインダを混合してなる混合物が加圧した後に焼結されるものであり、焼結によって、軟化したガラスがバインダとして機能して鉱物質粒子同士が強固にされると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されるものであるから、機械的強度に優れた焼結体が得られる。
また、鉱物質粒子の気孔や有機バインダが焼失されることで形成される気孔を介して、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されるため、得られる焼結体は多孔質で軽量であり、通気性や、吸水性・保水性を有する。更には、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有する。
加えて、発泡剤によるガス発生及び多孔質である鉱物質粒子や有機バインダの焼失によって、連通した気孔を確保するものであるため、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、さらに、これらの添加量を調節したり種類を選択したり等することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することが可能となる。
【００８４】
したがって、得られた焼結体は、通気性が必要とされるフィルタ等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具、ブリッジ防止分散板等や、通気性や強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等や、その他にも、触媒保持体、防音材（遮音材）、断熱材等、種々の用途に応用が可能である。また、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御することができるため、上記用途としての使用範囲も広がる。さらに、耐熱性を有し高い温度条件下でも使用できるため、例えば、フィルタとして使用する場合において、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着、空気濾過バグフィルタ等として、その応用分野を広げることが可能である。更には、多孔質であって吸水性や保水性を有するため、育苗床等にも適する。
【００８５】
また、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【００８６】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体の製造方法となる。
【００８７】
請求項１６の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記焼結原料混合物には、更に、有機化合物粉が混合されたことから、焼結過程においてこの有機化合物粉が炭化焼失して（有機化合物粉として、例えば、木粉を用いた場合には、２５０℃〜３５０℃付近で炭化焼失して）気孔が形成される。そして、かかる気孔を介してガスが外部へと抜け出すことで、それによっても連通した気孔が確保される。したがって、請求項１５に記載の効果に加えて、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を一段と広い範囲で制御でき、さらに、この有機化合物粉の粒子径及び粒度分布並びに含有量を調節することで、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を更に広い範囲で制御することも可能となる。また、有機化合物粉の繊維質等により成形時における成形固化の強度が増すため、多孔質ガラス焼結体において安定した形状や強度を確保できる。
【００８８】
請求項１７の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、まず、焼結原料混合工程において、ガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、発泡剤とが混合されて焼結原料混合物となり、更に、バインダ混合工程において、この焼結原料混合物と有機バインダ及び／または無機バインダ（以下、有機バインダ及び／または無機バインダの両者を合わせて単に「バインダ」ともいう。）とが混合されてバインダ混合物となり、続いて、プレス成形工程において、このバインダ混合物が金型に充填され常温でプレス成形されてプレス成形体となる。
ここで、焼結原料混合工程及びバインダ混合工程にて、ガラス粒子と鉱物質粒子と発泡剤と有機化合物粉とバインダとを混合するとバインダによって各原料が互いに結合された状態になり、これら混合物を常温でプレス成形すると、強固で緻密な固形状態のプレス成形体となる。
【００８９】
続いて、焼結工程において、このプレス成形体は１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結される。
ここで、かかる混合物のプレス成形体を加熱していくと、通常、初めに、有機化合物粉や、有機バインダが含まれている場合にはこの有機バインダが燃焼して炭化焼失し（有機化合物粉として、例えば、木粉を用いた場合には、２５０℃〜３５０℃付近で炭化焼失し）、気孔が形成される。続いて、ガラスの軟化点においてガラス粒子が軟化して鉱物質粒子間に流れ込み、更に１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着し、その後（温度が下がると）、ガラスによって鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、ガラス同士も強固に結合される。
そして、このとき、混合物に混合されている発泡剤がガラス粒子の軟化点以上の温度で熱分解されることでガスが発生し、有機化合物粉や有機バインダの焼失により形成された気孔や、鉱物質粒子が多孔質である場合にはその気孔を介して、このガスが外部へと抜け出すため、軟化したガラスによってこれら気孔が塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保される。特に、焼結前の混合物において、これら原料が均一に分散混合されている場合には、全体に略均一に気孔が分布される。
なお、バインダが無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは鉱物質粒子と支え合って構造を維持して焼結過程における形状変形を防止し、（ガスの抜け道を確保して）気孔を確保する。
【００９０】
このように、請求項１７の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、ガラス粒子、鉱物質粒子、有機化合物粉、発泡剤及びバインダを混合してなる混合物は加圧した後に焼結されるものであり、焼結によって、軟化したガラスがバインダとして機能して鉱物質粒子同士が強固に結合されると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されるものであるから、機械的強度に優れた焼結体が得られる。
また、有機化合物粉や有機バインダが焼失することで形成された気孔や、鉱物質粒子が多孔質である場合にはその気孔を介して、発泡剤からのガスが外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されるため、得られる焼結体は多孔質で軽量であり、通気性や、吸水性・保水性を有する。さらに、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有する。
加えて、発泡剤によるガス発生及び有機化合物粉や有機バインダの焼失、更に鉱物質粒子が多孔質である場合には多孔質の鉱物質粒子によって、連通した気孔を確保するものであるため、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、さらに、これらの添加量を調節したり種類を選択したり等することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することが可能となる。
【００９１】
したがって、得られた焼結体は、通気性が必要とされるフィルタ等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具、ブリッジ防止分散板等や、通気性や強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等や、その他にも、触媒保持体、防音材（遮音材）、断熱材等、種々の用途に応用が可能である。また、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御することが可能であるため、上記用途としての使用範囲も広がる。更に、耐熱性を有し高い温度条件下でも使用できるため、例えば、フィルタとして使用する場合において、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着、空気濾過バグフィルタ等として、その応用分野を広げることが可能である。更には、多孔質であって吸水性・保水性を有するため、育苗床等にも適する。
【００９２】
また、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【００９３】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体の製造方法となる。
【００９４】
請求項１８の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記焼結原料混合物には、更に、鉱物質粒子が混合されるため、これら粘土質混合物粉が水分等と反応して粘着性を発揮し、成形体において可塑性を有する。このため、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化が防止され、構造が保持される。したがって、請求項１５乃至請求項１７に記載の効果に加えて、得られる焼結体において安定した通気性及び強度を確保することができる。
【００９５】
請求項１９の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内である。
【００９６】
ここで、本発明者は、より確実に通気性と高強度を兼ね備え純度の高い多孔質ガラス焼結体を得るための原料配合比について、鋭意実験研究を重ねた結果、前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内、好ましくは、１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜２５重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内、好ましくは、７重量％〜４５重量％の範囲内で混合することによって、上記目的を達成できることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成させたものである。
【００９７】
即ち、前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量を１５重量％未満とすると、ガラス粒子が少な過ぎて、鉱物質粒子同士が十分に結合されず、強度や純度が低下してしまう恐れがあり、一方、前記ガラス粒子の含有量が６０重量％を超えると、ガラス粒子が多過ぎて軟化したガラスにより通気性が損なわれてしまったり、また発泡が多く強度が低下してしまったりする可能性がある。
また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量を１０重量％未満とすると、鉱物質粒子が少な過ぎて、強度が低下してしまう可能性があり、一方、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が６０重量％を超えると、鉱物質粒子が多過ぎて、鉱物質粒子同士が十分に結合されず、焼結体の強度や純度が低下してしまう恐れがある。
さらに、前記発泡剤の含有量を５重量％未満とすると、発泡量が少な過ぎるために気孔が軟化したガラスによって塞がれ、通気性が損なわれてしまう可能性があり、一方、前記発泡剤の含有量が３０重量％を超えると、発泡量が多過ぎて、ガラス内の独立気孔が増ええ、焼結体の強度が低下してしまう恐れがある。
加えて、前記バインダの含有量を５重量％未満とすると、バインダが少な過ぎて焼結前または焼結中にプレス成形体が破損してしまう可能性がある。一方、前記バインダの含有量が５０重量％を超えると、バインダが多過ぎて有機バインダの場合はプレス成形時に内部から空気やガスが抜けずにひび割れを発生して焼成時に割れてしまう恐れがあり、無機バインダの場合は焼結体の純度が低下してしまう可能性がある。
【００９８】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１５乃至請求項１８に記載の効果に加えて、確実に通気性と高強度を兼ね備えており、純度が高い焼結体を得ることができる。
なお、前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が２０重量％〜５５重量％の範囲内で、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１５重量％〜５５重量％の範囲内で、前記発泡剤の含有量が７重量％〜２５重量％の範囲内で、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が７重量％〜４５重量％の範囲内であることによって、更に確実に高強度と通気性とを兼ね備えた高純度の焼結体を得ることができるため、より好ましい。
【００９９】
請求項２０の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記バインダ混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下である。
【０１００】
ここで、前記バインダ混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％を超えると、有機化合物粉が多過ぎるために焼結中にプレス成形体が破損してしまったり、ガラスや鉱物質粒子の結合が少なく、焼結体の強度が低下してしまったりする恐れがある。また、有機化合物粉の燃焼により発生するガスや臭い処理が困難となる。
【０１０１】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１６、請求項１８及び請求項１９に記載の効果に加えて、焼結体において安定した高強度が確保される。
なお、前記バインダ混合物において、前記有機化合物粉の含有量が３０重量％以下であるによって、焼結体において確実に安定した高強度を確保できるため、より好ましい。
【０１０２】
請求項２１の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満である。
【０１０３】
ここで、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、ガラス粒子の粒子径が大きくて十分に軟化してガラス同士が強固に結合されない恐れがあり、強度が低下する可能性がある。
また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子のふるい試験法による粒子径が４ｍｍ以上であると、鉱物質粒子の粒子径が大きくて均一に混合分散されず焼結体において安定した強度が得られない可能性がある。
【０１０４】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１５乃至請求項２０に記載の効果に加えて、焼結体において、より確実に安定した高強度を確保することができる。
なお、特に、前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満、更に好ましくは２５０μｍ未満であることによって、また、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が３．５ｍｍ未満、更に好ましくは２ｍｍ未満であることによって、焼結体において、更に確実に安定した高強度を確保できる。
【０１０５】
請求項２２の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉末を用いており、ゼオライト粒子や瓦粉末は入手が容易で安価であることから、請求項１５乃至請求項２１に記載の効果に加えて、低コスト化を図ることができる。また、ゼオライト粒子や瓦粉末は水分子等の吸着放出能にも優れていることから、焼結体において高い吸水性や保水性を確保できる。特に、ゼオライト粒子はイオン交換能を有することから、例えば、得られる焼結体は、食用油のろ過フィルタ等としても用いることも可能である。
【０１０６】
請求項２３の発明に係る多孔質ガラス焼結体によれば、前記有機化合物粉はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満である。
【０１０７】
ここで、前記ガラス粒子のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、有機化合物粉が均一に分散混合され難くて気孔を均一に分布させることができない恐れがあり、また、鉱物質粒子やガラス粒子の充填性が低下する恐れがある。即ち、焼結体において安定した通気性及び高強度を確保できない可能性がある。
【０１０８】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１６乃至請求項２２に記載の効果に加えて、焼結体において、より確実に安定した通気性及び高強度を確保することができる。
なお、特に、前記有機化合物粉はふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満、更に好ましくは２５０μｍ未満であることによって、気孔をより均一に分布させ、また、鉱物質粒子やガラス粒子の充填性を向上させることができるため、焼結体において、更に確実に安定した通気性及び高強度を確保できる。
【０１０９】
請求項２４の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法は、前記有機化合物粉として、木粉を用いたものである。
ここで、木粉は、間伐材等として大量にしかも非常に安価に入手でき、また間伐材等を用いた場合には環境保全にも貢献することにもなるため、本発明に係る有機化合物粉として適している。
したがって、請求項１６乃至請求項２３に記載の効果に加えて、更に低コスト化を図ることができる。
【０１１０】
請求項２５の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いており、これら発泡剤は比較的高温で熱分解されるものであるから、１０００℃〜１２００℃に焼結過程において、発泡剤としての機能を十分に無駄なく発揮させることができる。したがって、請求項１５乃至請求項２４に記載の効果に加えて、焼結体において、より確実に安定した通気性及び高純度を確保できる。
【０１１１】
請求項２６の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いており、これらの粘土質鉱物粉は、入手が容易で安価であり、また、焼結過程おける形状変化の防止にも優れることから、請求項１８乃至請求項２５に記載の効果に加えて、更なる低コスト化が可能であり、また、仕上がり寸法精度が高い焼結体を得ることが可能となる。
【０１１２】
請求項２７の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内である。
【０１１３】
ここで、前記プレス成形の圧力が５０ｋｇ／ｃｍ2未満であると、混合物が十分に圧縮されないため、焼結体の強度が弱くなる可能性があり、一方、前記プレス成形の圧力が３５０ｋｇ／ｃｍ2を超えると、混合物に圧力がかかり過ぎて連通した気孔が形成されにくくなり、通気性が損なわれる恐れがある。
【０１１４】
したがって、この発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、請求項１５乃至請求項２６に記載の効果に加えて、焼結体において、より確実に安定した通気性及び高強度を確保することができる。
なお、プレス成形の圧力を１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内とすることによって、高強度と通気性とを兼ね備えた焼結体が更に確実に得られるため、より好ましい。
【０１１５】
請求項２８の発明に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法によれば、前記混合物の作製に、精密分散混合機を用いたことから、原料がより確実に均一に分散され混合されることになる。よって、請求項１５乃至請求項２７に記載の効果に加えて、焼結体において、より安定した通気性及び高強度を確保することができる。また、より確実に純度の高い焼結体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図２は本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体の焼結工程における昇温プログラムを示すグラフである。
【図３】図３は本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体を使用して植物を栽培した状態の写真である。
【図４】図４は本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体（丸パイプ形状のもの）の写真である。
【図５】図５は本発明の実施の形態の実施例２に係る多孔質ガラス焼結体（板状のもの）の写真である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施の形態の実施例２に係る多孔質ガラス焼結体の焼結前の状態（プレス成形体）を示す光学式顕微鏡写真（２５０倍）であり、図６（ｂ）は本発明の実施の形態の実施例２に係る多孔質ガラス焼結体（焼結後）の光学式微鏡写真（２５０倍）である。
【図７】図７は本発明の実施の形態の実施例３に係る多孔質ガラス焼結体（板状のもの）の写真である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の実施の形態の実施例３に係る多孔質ガラス焼結体の焼結前の状態（プレス成形体）を示す光学式顕微鏡写真（２５０倍）であり、図８（ｂ）は本発明の実施の形態の実施例３に係る多孔質ガラス焼結体（焼結後）の光学式顕微鏡写真（２５０倍）である。
【発明を実施するための形態】
【０１１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態において、同一の記号及び同一の符号は同一または相当する機能部分を意味するものであるから、ここでは重複する詳細な説明を省略する。
【０１１８】
本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法について、主に、図１乃至図４を参照して説明する。
本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１及びその製造方法を実施するに際しては、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３、有機化合物粉としての木粉４、発泡剤としての炭酸カルシウム５、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６及びバインダ８が必要となる。即ち、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５、蛙目粘土粉６及びバインダ８を原料として製造されるものである。
【０１１９】
図１のフローチャートに示されるように、本発明の実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１の製造方法においては、最初に、焼結原料混合工程にて、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３、有機化合物粉としての木粉４、発泡剤としての炭酸カルシウム５、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６が混合され、焼結原料混合物７となる（ステップＳ１）。
本実施の形態では、これらの混合に精密分散混合機が用いられ、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６が均一に分散混合されて焼結原料混合物７となっている。
【０１２０】
ここで、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２としては、ソーダ石灰等からなるガラス粉が用いられ、このガラス粉には、環境保全に繋がることになるガラス瓶や液晶ガラス等の廃ガラスを利用したガラスカレット等のリサイクルガラスを使用することも可能であるが、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であるものを用いることが好ましい。ガラス粒子２のふるい試験法による粒子径が５００μｍｍ以上であると、ガラス粒子２の粒子径が大きくて後述の焼結過程において十分に軟化してガラス同士が強固に結合されない恐れがあり、得られる多孔質ガラス焼結体１において、強度が低下する可能性があるからである。よって、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であるガラス粒子２を用いることで、得られる多孔質ガラス焼結体１において、安定した高強度を確保することができる。なお、より好ましくは、ふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満であるものであり、更には、２５０μｍ未満であるものが特に好ましい。これにより、得られる多孔質ガラス焼結体１において、より安定した高強度を確保することができる。
【０１２１】
また、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３には、市販の天然ゼオライト粒子を用いることができ、このような天然ゼオライト粒子は、東ソー（株）、東新化成（株）、サン・ゼオライト工業（株）、フジワラ化学（株）、日揮触媒化成工業（株）等から発売されているが、ふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であるものを用いることが好ましい。ゼオライト粒子３のふるい試験法による粒子径が４ｍｍ以上であると、ゼオライト粒子３の粒子径が大きくて均一に分散混合されず得られる多孔質ガラス焼結体１において強度にばらつきが生じる可能性がある。よって、ふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であるガゼオライト粒子３を用いることで、得られる多孔質ガラス焼結体１において、安定した高強度を確保することができる。なお、より好ましくは、ふるい試験法による粒子径が３．５ｍｍ未満であるものであり、更には、２ｍｍ未満であるものが特に好ましい。これにより、得られる多孔質ガラス焼結体１において、より安定した高強度を確保することができる。
【０１２２】
有機化合物粉としての木粉４には、大鋸屑、間伐材のチップ、小径木、製材端材、樹皮等の木屑を粉砕機で微粉砕したものが使用されるが、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であるものを用いることが好ましい。木粉４のふるい試験法による粒子径が５００μｍ以上であると、木粉４が均一に分散混合され難くて気孔を均一に分布させることができない恐れがあり、また、ガラス粒子２や鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３の充填性が低下する恐れがある。即ち、得られる多孔質ガラス焼結体１において、安定した通気性及び高強度を確保できない可能性がある。よって、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満である木粉４を用いることで、得られる多孔質ガラス焼結体１において、安定した通気性及び高強度を確保することができる。なお、より好ましくは、ふるい試験法による粒子径が４５０μｍ未満であるものであり、更には、２５０μｍ未満であるものが特に好ましい。これにより、得られる多孔質ガラス焼結体１において、より安定した通気性及び高強度を確保することができる
【０１２３】
因みに、粒子径が５００μｍ未満の木粉４を経済的に得るには、間伐材、小径木、樹皮、製材端材、大鋸屑等の木屑を、水分２０重量部以下に乾燥した後に、微粉砕することが好ましい。木屑を水分２０重量部以下に乾燥することによって、粉砕物がスラリー化して微粉砕を妨げることを防止できるからである。また、乾燥した木屑を微粉砕して、粒子径が５００μｍ未満の木粉４とするためには、周速５０ｍ／秒〜８０ｍ／秒の範囲内の微粉砕機を用いるのが好ましく、このような微粉砕機としては、例えば河本鉄工（株）製のミクロンコロイドミル等がある
【０１２４】
発泡剤としての炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）５は、ガラス粒子２の軟化点以上の温度でも分解するものであり、例えば、日東粉化工業（株）白石工業（株）竹原化学工業（株）から発売されているものを使用することができる。
また、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６は、焼成時における型崩れ等の寸法形状変化を防止するためのものであり、例えば、（株）ヤマス、共立マテリアル（株）等から発売されているものを用いることができる。
【０１２５】
そして、バインダ混合工程において、この８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６が均一に分散混合された焼結原料混合物７にバインダ８が混合され、バインダ混合物９となる（ステップＳ２）。このようにして得られたバインダ混合物９は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６がバインダ８によって互いに結合された状態になっている。
本実施の形態では、これらの混合にも、精密分散混合機が用いられ、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５、蛙目粘土粉６及びバインダ８が均一に分散混合されてバインダ混合物９となっている。なお、焼結原料混合工程（ステップＳ１）及びバインダ混同工程（ステップＳ２）において原料を混合する際に用いられる精密分散混合機としては、周速２０ｍ／秒〜３０ｍ／秒の範囲内の高速攪拌分散機を用いるのが好ましく、このような高速攪拌分散機としては、例えば、ホソカワミクロン（株）製の横型タービュライザ（登録商標）等がある。
【０１２６】
ここで、バインダ８としては、有機バインダ及び／または無機バインダが使用され、有機バインダとしては、合成樹脂（熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂）、澱粉、合成糊、砂糖等を使用することができるが、中でも、イソシアネート樹脂を用いた場合にはイソシアネート樹脂がガラス粒子２や木粉４等における水酸基（−ＯＨ）との間に、また、ポリオール樹脂及びイソシアネート樹脂の２種類の合成樹脂を併用した場合にはイソシアネート樹脂がガラス粒子２や木粉４等における水酸基（−ＯＨ）及びポリオール樹脂との間に、強固なウレタン結合を形成するため、後述のプレス成形体１０は確実に強固で緻密な状態になる。そして、後述の焼結過程において、この緻密なプレス成形体１０を焼結することによって、木粉４と有機バインダとが焼失して確実に連通した気孔が形成される。このため、得られる多孔質ガラス焼結体１において、通気性を損なうことなく強度を向上させることができる。さらに、イソシアネート樹脂やポリオール樹脂は安価に入手できることから、低コスト化を図ることが可能である。なお、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６が混合された焼結原料混合物７が一定以上の水分を有している場合には、イソシアネート樹脂のみでもプレス成形体１０において十分な結合力を得ることができる。特に、本発明者らの実験研究によれば、蛙目粘土粉６等の粘土質鉱物粉が用いられることで、イソシアネート樹脂と水を加えるだけで後述のプレス成形体１０において強く固化し、１〜３ｍｍ程度の薄い板状のものでも焼成することが可能であることが確認されている。
【０１２７】
ここで、イソシアネート樹脂とは、分子中に−Ｎ＝Ｃ＝Ｏというイソシアネート基を有する高分子化合物であり、イソシアネート樹脂として、例えば、日本ポリウレタン工業（株）のトリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）である「コロネート（登録商標）」シリーズや４，４‘−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）である「ミリオネート（登録商標）」シリーズ及びヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、三井化学（株）の芳香環を持つ脂肪族ジイソシアネートである「タケネート（登録商標）７００」及びシクロヘキサン環を有する脂肪族一級ジイソシアネートである「タケネート（登録商標）６００」、ＢＡＳＦ ＩＮＯＡＣ ポリウレタン（株）のポリエチレンポリフェニールポリイソシアネートである「ルプラネート（登録商標）Ｍ−２０Ｓ」等が使用できる。
また、ポリオール樹脂としては、（株）ＡＤＥＫＡのエポキシポリオール樹脂である「アデカレジンＥＰ−６０００シリーズ」、ＤＩＣ（株）のエポキシポリオール樹脂である「ＥＰＩＣＬＯＮ」、山本商会（株）のアクリルポリオール樹脂である「ノックス・コートＮ−１００」、三洋化成工業（株）のポリオキシプロピレングリセルエーテルである「サンニックス（登録商標）ＧＰ−４００」、その他にも、ポリオキシエチレングリセルエーテル、ポリオキシブチレングリセルエーテル等がある。
【０１２８】
なお、合成樹脂バインダとして、ポリオール樹脂とイソシアネート樹脂を用いる場合には、両者を混合すると温度によっては直ちに反応が起こってウレタン結合が生じ始めるが、ポリオール樹脂のみを、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、ゼオライト粒子３、木粉４、炭酸カルシウム５及び蛙目粘土粉６が混合された焼結原料混合物７に混合しても反応は起こらないため、本発明を実施する場合には、焼結原料混合工程（ステップＳ１）においてポリオール樹脂を初めに混合しておくことも可能である。そして、後述のプレス成形工程（ステップＳ３）を実施する直前に、バインダ混合工程（ステップＳ２）としてイソシアネート樹脂を加えて混合すれば良い。
なお、長期間保存が可能なアクリル樹脂やエポキシ樹脂等を用いた場合にも、上記と同じ良好な結果が得られることが確認されている。
【０１２９】
一方、無機バインダとしては、グランデックス（株）製のシリカバインダである汎用バインダＦＪ２９４、ケイ酸ナトリウム、水溶性アルカリケイ酸、（株）ジャパンナノコート製のシリカバインダ、水、セメント等の水硬性材料、磁器（タイル）・陶器の原料に用いられる粘土等がある。
特に、本実施の形態によれば、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６が混合されており、バインダ８として水を使用するだけでも、蛙目粘土粉６が粘性を有してバインダとして機能し、原料同士が強固に結合される。なお、本発明を実施する場合においては、陶器の製造のように、無機バインダとして水を使用し、スラリー状のバインダ混合物９として石膏型に流して固めたのちに、後述のプレス成形工程（ステップＳ３）に供することも可能である。また、セラミックや磁器（タイル）の製造のように、バインダ混合物９をスプレードライヤーによって乾燥させた後、後述のプレス成形工程（ステップＳ３）に供することも可能である。何れにせよ、後述するプレス成形過程及び焼成過程においても形状が保持される程度に結合されたバインダ混合物９が作製できれば、バインダの種類や原料同士を結合させる手段は特に限定されない。
【０１３０】
次に、このようにして得られたバインダ混合物９が、プレス成形工程において、プレス成形金型に投入された後、プレス成形機によって常温でプレス成形され、プレス成形体１０となる（ステップＳ３）。そして、このようにして得られたプレス成形体１０は、強固で緻密な固形状態になっている。
このとき、プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内とするのが好ましい。プレス成形の圧力が５０ｋｇ／ｃｍ2未満であると、バインダ混合物９が十分に圧縮されないため、得られる多孔質ガラス焼結体１の強度が弱くなる恐れがあり、一方、プレス成形の圧力が３５０ｋｇ／ｃｍ2を超えると、バインダ混合物９に圧力がかかり過ぎ、後述の焼結過程において連通した気孔が形成されにくくなり、得られる多孔質ガラス焼結体１の通気性が損なわれる可能性があるからである。よって、プレス成形の圧力を、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2の範囲内とすることで、安定した通気性及び高強度を兼ね備えた多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。なお、１００ｋｇ／ｃｍ2〜２５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内とすることで、より安定した通気性及び高強度を兼ね備えた多孔質ガラス焼結体１を得ることができるため、より好ましい。
【０１３１】
続いて、焼結工程において、このプレス成形体１０が、温度制御電気炉内で１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結される（ステップＳ４）。なお、この焼結工程においては、木粉４（及びバインダ８として有機バインダを用いた場合には有機バインダ）を確実に燃焼させるために温度制御電気炉内に空気を供給して酸化雰囲気下とするのが望ましい。
【０１３２】
ここで、本実施の形態における焼結工程の昇温プログラムとしては、例えば、図２に示すように、まず室温から３００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して３００℃で２時間保持し、木粉４（及びバインダ８として有機バインダを用いた場合には有機バインダ）の大部分を燃焼して炭化することでプレス成形体１０内に気孔を形成さる。さらに、３００℃から６００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して６００℃で２時間保持し、続いて、６００℃から９００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して９００℃で２時間保持し、木粉４（バインダ８として有機バインダを用いた場合は有機バインダも）を更に炭化させて焼失させる。また、ガラス粒子２を軟化させると共に、炭酸カルシウム５を熱分解させてガスを発生させる。そして、９００℃から１０８０℃まで約４５℃／ｈｒで４時間かけて昇温して１０８０℃で２時間保持して、軟化したガラス同士を十分に融着させる。その後は、５時間程度で１００℃まで徐冷し、温度制御電気炉内から取り出す。因みに、温度が１２００℃を超えると、ガラスの流動性が過剰になり気孔が塞がれ通気性を確保できなくなるため１２００℃が焼結温度の上限となる。
なお、本発明を実施する場合には、焼結工程の昇温プログラムは、上記に限定されるものではなく、焼結温度や、時間や、昇温速度等は、各原材料の種類、粒子径、配合量等によって予め実験等によって最適値が設定される。
このようにして、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１が得られる。
【０１３３】
このようにして得られた多孔質ガラス焼結体１は、各原料や、各原料を混合してプレス成形したプレス成形体１０よりもその強度が増大しており、厚みが約１０ｍｍ程度と薄い板状（厚さ）のものであっても人が踏みつけても割れない程度の高い機械的強度を有していた（曲げ強度１５Ｍｐａ以上）。これは、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１が、上述の如く、ガラス粒子２、ゼオライト粒子３、炭酸カルシウム５及びバインダ８等を混合してなる混合物を加圧した後、焼結してなるものであり、焼結によって、軟化したガラスがバインダとして機能してゼオライト粒子３が強固に結合されると共に、１０００℃〜１２００℃の範囲内に加熱されることで、軟化したガラス同士が十分に融着して強固に結合されるためである。特に、ガラスによる結合なので、磁器製やアルミナ製のものと比べてもかなり強度が高いものである。
【０１３４】
また、このようにして製造された本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１を顕微鏡で観察したところ、開口した多数の気孔が略均一に分布して多孔質であり、気孔率が高い焼結体であることが分かった（図６（ｂ）及び図８（ｂ）参照）。そして、この多孔質ガラス焼結体１の約１００ｍｍ×約１００ｍｍの面にエアコンプレッサによる圧縮空気をエアガンで吹き付けたところ、圧縮空気が多孔質ガラス焼結体１を通り抜け、通気性を有することが明らかになった。これは、１０００℃〜１２００℃の範囲内まで昇温する焼結過程において、約６００℃〜約８５０℃間で、炭酸カルシウム５が緩慢、かつ、連続的に酸化カルシウム（ＣａＯ）と二酸化炭素（ＣＯ2）に熱分解されることでガス（ＣＯ2）が発生し、このガスが、木粉４及びバインダ８として有機バインダを用いた場合は有機バインダが２５０℃〜３５０℃付近で燃焼して炭化することによって形成された気孔や、多孔質であるゼオライト粒子３の気孔を介して外部へと抜け出すことで、これら気孔が軟化したガラスによって塞がれるのが阻止され、連通した気孔が確保されたためである。
【０１３５】
加えて、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、数μｍ〜数十μｍと広い範囲の気孔径を有しており、気孔の形状も様々であった。これは、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、炭酸カルシウム５によるガス発生及び木粉４や有機バインダの焼失、更に多孔質であるゼオライト粒子３によって気孔を確保するものであるからである。特に、木粉４や多孔質であるゼオライト粒子３に粒子径や粒度分布等のものが用いられることで種々の大きさ形状の気孔が形成され、また、有機バインダの焼失によっても様々な寸法形状の気孔が形成され、さらに、炭酸カルシウム５が緩慢かつ連続的に熱分解されることでガラスの軟化度合いに応じて経時的に異なる量のガスが外部へと抜け出すため、そのことによっても多様な寸法形状の気孔を確保することになる。更には、これらの添加量を調節したり、種類を選択したりすることによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することも可能である（図６（ｂ）及び図８（ｂ）参照）。なお、無機バインダの場合には、焼失せずに焼成されることになるが、無機バインダは、焼結過程における形状変形を防止して気孔を確保する。
【０１３６】
そして、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、このように多孔質であるため、軽量であり、また、吸水性や.保水性、断熱性や保温性、防音性（遮音性）や吸音性を有していた。
因みに、本発明者の実験研究によれば、炭酸カルシウム５等の発泡剤を用いずに焼成した場合、軟化したガラスによって気孔が塞がれ表面がのっぺりとしたガラス質になったり、ガラスが発泡体になったりして、通気性を確保できないが、炭酸カルシウム５等の発泡剤を加えることで、連通した気孔が確保されると共に、表面におけるのっぺりとしたガラス質が解消されることが確認されている。
更に、１０００℃未満で焼成した場合、ガラス同士の融着が弱くて脆いものとなり、また、１２００℃を超える温度で焼成した場合、ガラスの流動性が過剰になり気孔が塞がれるため、上述のように通気性と高強度を兼ね備えた多孔質ガラス焼結体１を得ることができないことも確認されている。
【０１３７】
このように本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、軽量でありながら優れた機械的強度を有すると共に、通気性を有している。また、このように機械的強度に優れているため、取扱いが極めて容易である。
したがって、通気性が必要とされるフィルタ、ベント管等や、通気性に加え高い強度が必要とされる真空チャック等の吸着用治具（真空吸着盤）、ブリッジ防止分散板等や、通気性や強度に加え軽量性が必要な空気浮揚搬送盤、空気浮揚エアスライダ等の種々の用途に応用が可能である。
また、無機質材料であるガラス及び鉱物質からなるため、加熱にも強くて耐熱性を有し、高い温度条件下でも使用可能である。このため、例えば、フィルタ、ブリッジ防止分散板として使用する場合において、更にその応用分野を広げることができる。即ち、耐熱性を有することから、例えば、耐熱性が必要とされる高熱焼却炉等のガス吸着や、ヒートシンクや、高温状態の排ガスから微細粉塵等を除去する高温濾過が可能なバグフィルタ、耐熱性が必要とされる粉体輸送用のブリッジ防止及び付着防止の分散板等としても利用することができるようになる。殊に、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、上述の如く、高い機械的強度を有することから、例えば、バグフィルタとして利用した場合、繊維製のバグフィルタと比べて、逆洗に際しての目開きの変化、繊維の折損等のトラブルもなく、火炎したり逆洗したりすることで、長く使用することができ、更に、熱衝撃による破損を招く可能性も極めて少なく、急激な温度変化にも十分に耐えることができるので耐久性に優れる。また、フィルタの肉厚を薄くして通気抵抗を低くすることもでき、その結果、通気量を大きくしても通気圧損に十分耐えることができるようになるので、フィルタの小型化を図ることも可能になる。
さらに、後述するように、通水性を有することから、液体の不純物除去用のフィルタとしての使用も可能である。特に、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３はそれ自体イオン交換能を有することから、得られる多孔質ガラス焼結体１を食用油のろ過フィルタ等としても用いることも期待できる。
【０１３８】
加えて、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１に水を注ぐと、吸水して焼結体全体で保水し、更に水を注ぐと保水量を超えた水分は焼結体から排除されて滴り落ちることから、水分調節機能を有している。特に、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３は水分子等の吸着放出能にも優れていることから、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１においては高い吸水性や保水性を確保できる。因みに、本発明者の実験研究によって、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１によれば、その体積と同程度の吸水性（約５０％の吸水率）を確保できることが確認されている。
このため、例えば、育苗床として使用するのにも最適である。特に、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１によれば、その表面を鉱物質粒子としてのゼオライト３の粒子形状によって凹凸を有する状態（ざらざらした状態）に形成可能なため、植物の根を絡み易くすることができるし、大きな気孔には根を張ることもできることから、植物の成長を妨げることなく促進させることができる。しかも、上述の如く、耐熱性を有するため、使用後は熱水消毒や煮沸消毒、更には、火炎消毒を行うことによって繰り返しの使用が可能である。参考までに、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１の上にカイワレ大根の種を蒔いて栽培したカイワレ大根の写真を図３に示す。図３に示されるように、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１の表面には、ぎっしりとカイワレ大根が生育している。
また、吸水性や保水性を有していることから、雨水を一時的に貯留する貯水材として、水害の防止に貢献し、晴天時には貯留した雨水の蒸発冷却作用によって、周囲環境の温度上昇を抑制するといった用途としての使用も期待できる。
【０１３９】
さらに、上述の如く、断熱性や保温性を有しているため、建造物の内外壁等の断熱材や蓄熱体として、また、防音性（遮音性）や吸音性を有しているため、防音材（遮音材）や吸音体（音響吸収体）として、加えて、鉱物質粒子としてのゼオライト３の粒子形状によって凹凸を有する状態（ざらざらした状態）に形成可能なため、階段・道路等に敷設される滑り止め付きタイル、陶器や瓦等として、その他にも多孔質であることから触媒保持体として、様々な用途への使用が可能である。特に、連通した気孔が形成されているため、吸音体としては、その共振点が広い周波数域に分散し、広い周波数域の音波を吸音できることが期待される。
そして、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１によれば、上述の如く、気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御可能であるため、上記用途としての使用範囲は更に広がることになる。
【０１４０】
また、本実施の形態によれば、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６が混合されているため、蛙目粘土粉６が水分等と反応して粘性を発揮し、プレス成形体１０において可塑性を有し、更に焼結過程において焼き固まることによって、型崩れ等の寸法形状変化が防止される。
したがって、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１によれば、平板状のみならず、図４に示したように、丸パイプ形状等の曲面形状や立体形状等の複雑な形状とすることも可能であり、所望の形状に形成するのが容易で、高い寸法精度を得ることができる。このため、更に多用途に使用することが可能となる。特に、図４に示すようなパイプ形状とすることで、バグフィルタや水質浄化フィルタの使用に好適である。また、焼成時でもより強固に形状を保持できるため、立てて焼成することが可能で焼結スペースを小さくできる。
【０１４１】
そして、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、このように、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２を使用し、１０００℃〜１２００℃の範囲内と低い温度で焼結するため、焼結時のエネルギが少なくて済む。また、鉱物質粒子として安価な材料であるゼオライト３や、有機化合物粉として安価に入手できる木粉４や、粘土質鉱物粉として入手が容易で安価である蛙目粘土粉６を用いている。このため、製造コストが安価である。また、各原料が取扱い易いものでもあるため、製造が容易である。
【０１４２】
このようにして、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有し、低コストで製造でき、さらに、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を広い範囲で制御でき、多用途に使用可能な多孔質ガラス焼結体１となる。
【０１４３】
なお、本実施の形態によれば、上述の如く、プレス金型を加熱したり冷却したりする必要がないので、プレス成形装置が簡単な構成で済むから、更に、低コスト化を図ることが可能である。また、常温でプレスするため、比較的厚めのものであっても容易に成形できて、厚みのある多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。
また、本発明においては、ゼオライト３粒子等の鉱物質粒子の粒子径や粒子形状を変化させることで、表面の状態が比較的平滑なものから凹凸を有するものまで、多孔質ガラス焼結体１の表面形状を様々なものとすることが可能である。
【実施例】
【０１４４】
以下、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法を更に具体化した実施例について、図１、図２、図５乃至図８を参照して説明する。
【０１４５】
［実施例１］
最初に、本実施の形態の実施例１に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法について説明する。
図１のフローチャートで示したように、まず、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３、有機化合物粉としての木粉４、発泡剤としての炭酸カルシウム５、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６を均一に混合して焼結原料混合工程（ステップＳ１）を実施し、次に、この焼結原料混合工程において得られた焼結原料混合物７にバインダ８を均一に混合するバインダ混合工程を実施してバインダ混合物９を得た（ステップＳ２）。これらの混合には精密分散混合機であるホソカワミクロ（株）製の横型タービュライザ（登録商標）ＴＣＸ−８を用いた。
【０１４６】
本実施例１においては、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２として、ガラスカレットを粉末にしたものを使用した。このガラスカレット粉の粒子径をふるい試験で測定したところ、２００μｍ未満であった。
また、ゼオライト粒子３としては、サン・ゼオライト工業（株）製の斜プチロル沸石系に属するサン・ゼオライトで、５０メッシュアンダー〜１５０メッシュオーバーのもの（ふるい試験による粒子径は約２００μｍ未満）を用いた。
【０１４７】
木粉４としては、スギの間伐材・小径木・製材端材・樹皮・大鋸屑等の木屑を、破砕機（木材用クラッシャー）で粗粉砕して、この粗粉砕木粉を、熱風乾燥機によって水分２０重量部以下に熱風乾燥し、微粉砕機で微粉砕してなる木粉を使用した。
ここで、微粉砕機としては、河本鉄工（株）製のミクロンコロイドミルを使用して、粉砕タービン羽の周速を５０ｍ／秒〜８０ｍ／秒として、微粉砕を行った。得られた木粉４の粒子径をふるい試験で測定したところ、１００μｍ未満であった。
【０１４８】
炭酸カルシウム５としては、日東粉化工業（株）製のＮＳ＃１００（平均粒子径２．１２μｍ）を用いた。
また、蛙目粘土粉６としては、（株）ヤマス製の土岐口特級蛙目粘土粉（通常、陶器に使用されるもの）を用いた。
【０１４９】
そして、バインダ８としては、有機バインダであるポリオール樹脂及びイソシアネート樹脂を用いた。ポリオール樹脂としては、ポリオキシプロピレングリセルエーテルである三洋化成工業（株）製の「サンニックス（登録商標）ＧＰ−４００」を使用した。また、イソシアネート樹脂としては、ポリエチレンポリフェニールポリイソシアネートであるＢＡＳＦ ＩＮＯＡＣ ポリウレタン（株）製の「ルプラネート（登録商標）Ｍ−２０Ｓ」を使用した。
【０１５０】
次に、こうして得られたバインダ混合物９を、プレス成形金型に投入して、プレス成形工程を実施した（ステップＳ３）。プレス成形機としては、（株）タナカカメの１５０トン粉末成形プレス機を使用して、プレス圧力を１５０ｋｇ／ｃｍ2 として常温でプレス成形した。これによって、プレス成形体１０が得られた。特に、本実施例１で使用したプレス機によれば、成形途中にガス抜きが出来る機構が付いているため、より安定した高強度を有するプレス成形体１０を成形することができ、多孔質ガラス焼結体１においてより安定した高強度を確保することができる。
なお、本実施例１においては、厚さ２５ｍｍの板状のプレス成形体１０を成形したが、常温でプレス成形できるため、金型を大きくすれば、この１５０トンのプレス機を使用して、４００ｍｍ×４００ｍｍ×５０ｍｍ厚までのプレス成形体１０を得ることができる。また、キャビティ形状を有する金型等を使用して、プレス成型体１０の表面に溝を複数本平行に形成することも可能である。
【０１５１】
続いて、こうして得られたプレス成形体１０を金型から離型し、温度制御電気炉を用いて焼結させる焼結工程を実施した（ステップＳ４）。この焼結工程においては、温度制御電気炉を開放系にし、温度制御電気炉内に常に空気が供給されるようにした。
本実施例１においては、図２に示したように、焼結工程の昇温プログラムとして、まず室温から３００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して３００℃で２時間保持し、更に、３００℃から６００℃まで５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して６００℃で２時間保持し、続いて、６００℃から９００℃まで約５０℃／ｈｒで６時間かけて昇温して９００℃で２時間保持し、最後に、９００℃から１０８０℃まで約４５℃／ｈｒで４時間かけて昇温して１０８０℃で２時間保持した。そして、５時間程度で１００℃まで徐冷した後、温度制御電気炉内から取り出した。
以上の工程によって、本実施の形態の実施例１に係る多孔質ガラス焼結体１を製造した。
【０１５２】
このようにして製造された本実施例１に係る多孔質ガラス焼結体１は、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有していた。
特に、本実施例１では、バインダ８として、ポリオール樹脂及びイソシアネート樹脂を使用したことから、ガラス粒子２、木粉４、ポリオール樹脂等との間に、強固なウレタン結合が形成され、それによって、プレス成形体１０は確実に強固で緻密な状態になる。そして、この緻密なプレス成形体を焼結することによって、合成樹脂バインダが焼失し確実に連通した気孔が形成される。したがって、通気性を損なうことなく機械的強度を向上させることが可能である。
【０１５３】
ここで、各原料についての配合例を比較例と比較しながら表１に示す。
【表１】
【０１５４】
表１に示されるように、実施例１に係る多孔質ガラス焼結体１は、通気性を有すると共に、優れた機械的強度を有しており、また、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化も防止されているのに対し、比較例１では、安定した高強度及び通気性を兼ね備えた焼結体を得ることが困難であった。また、焼結過程において型崩れ等の寸法形状変化が生じていることがあった。
【０１５５】
具体的には、表１の比較例１−１乃至比較例１−８において示されるように、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が１５重量％未満であるとき、ガラス粒子２が少な過ぎて、ゼオライト粒子３同士が十分に結合されず、強度や純度が低下してしまうことがあり、一方、ガラス粒子２の含有量が６０重量％を超えると、ガラス粒子２が多過ぎて軟化したガラスにより通気性が損なわれてしまったり、また発泡が多く強度が低下してしまったりすることがあった。
また、ゼオライト粒子３の含有量が１０重量％未満であるとき、ゼオライト粒子３が少な過ぎて、強度が低下してしまうことがあり、一方、ゼオライト粒子３の含有量が６０重量％を超えると、ゼオライト粒子３が多過ぎて、ゼオライト粒子３同士が十分に結合されず、焼結体の強度や純度が低下してしまうことがあった。
さらに、炭酸カルシウム５の含有量が５重量％未満であるとき、発泡量が少な過ぎるために気孔が軟化したガラスによって塞がれ、通気性が損なわれてしまうことがあり、炭酸カルシウム５の含有量が３０重量％を超えると、発泡量が多過ぎて、ガラス内の独立気孔が増え、焼結体の強度が低下してしまうことがあった。
加えて、バインダ８の含有量が５重量％未満であるとき、バインダ８が少な過ぎてプレス成形体１０が固まらず焼結前または焼結中にプレス成形体１０が破損してしまうことがあり、バインダ８の含有量が５０重量％を超えると、バインダ８が多過ぎて成形中に内部の空気やガスが抜けずにひび割れが生じることがあったり、また、焼結中にプレス成形体１０が割れたり変形してしまったりすることがあった。
【０１５６】
このため、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、ゼオライト粒子３の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、炭酸カルシウム５の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、バインダ８の含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内であることで、確実に通気性と高強度を兼ね備え高純度の多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。
なお、好ましくは、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が２０重量％〜５５重量％の範囲内であり、ゼオライト粒子３の含有量が１５重量％〜５５重量％の範囲内であり、炭酸カルシウム５の含有量が７重量％〜２５重量％の範囲内であり、バインダ８の含有量が７重量％〜４５重量％の範囲内であることで、より確実に通気性と高強度を兼ね備え高純度の多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。
【０１５７】
また、表１の比較例１−９において示されるように、木粉４の含有量が５０重量％を超えると、木粉４が多過ぎるために焼結中にプレス成形体１０が破損してしまったり、ガラスやゼオライト粒子３の結合が少なく、焼結体の強度が低下してしまったりすることがあった。また、木粉４の燃焼により発生するガスや臭いが多く、それらの処理に手間がかかった。
このため、バインダ混合物９において木粉４の含有量が５０重量％以下であることで、より確実に高強度の多孔質ガラス焼結体１を得ることができる
更には、木粉４の含有量が３０重量％以下であることによって、より確実に安定した高強度を有する多孔質ガラス焼結体１を得ることができるため、より好ましい。
【０１５８】
［実施例２］
続いて、本実施の形態の実施例２に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法について説明する。
本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法は、上述した実施例１の製造方法とほぼ同様である。異なるのは、ポリオール樹脂及びイソシアネート樹脂の代わりに水を使用した点である。その他は、上記実施例１と同じであるから、その詳細な説明を省略する。
【０１５９】
即ち、本実施例２においても、図１に示したように、まず、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３、有機化合物粉としての木粉４、発泡剤としての炭酸カルシウム５、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６を均一に混合して焼結原料混合工程（ステップＳ１）を実施し、次に、この焼結原料混合工程において得られた焼結原料混合物７にバインダ８としての水（水道水）を均一に混合するバインダ混合工程を実施してバインダ混合物９を得た（ステップＳ２）。これらの混合にも精密分散混合機であるホソカワミクロン（株）製の横型タービュライザ（登録商標）ＴＣＸ−８を用いた。
【０１６０】
ここで、本実施例２においては、バインダ８として水道水を用いたが、粘土質鉱物粉としての蛙目粘土粉６は水が加えられることで粘性を有するため、バインダとしても機能することになる。
【０１６１】
その後の製造工程は、上記実施例１と同様にして実施し、本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１を得た。
なお、粘土質鉱物粉として蛙目粘土粉６を用い、バインダ８として水を使用した場合でも、プレス成形体１０は、成形後に殆ど発熱せず、自然乾燥するので強制的に乾燥する必要も無く、直ぐに燒結炉へ入れて燒結可能である。
【０１６２】
このようにして得られた本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１も、上記実施例１に係る多孔質ガラス焼結体１と同様に、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有していた。
特に、本実施例２によれば、粘土質鉱物粉としてとして安価に入手できる蛙目粘土粉６と安価な水を使用するだけで、蛙目粘土がバインダとしても機能して原料同士が強固に結合するから、安価な材料で多孔質ガラス焼結体１を製造できることになる。また、作業性も良好である。
【０１６３】
念のため、本実施例２における、各原料についての配合例を表２に示す。
【表２】
【０１６４】
本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１においても、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、ゼオライト粒子３の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、炭酸カルシウム５の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、バインダ８の含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内であることで、確実に通気性と高強度を兼ね備え高純度の多孔質ガラス焼結体１を得ることができる。
また、参考までに、本実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１の写真を図５に、焼結前後の光学式顕微鏡写真を図６に示す。図５及び図６に示されるように、本実施例２においては、鉱物質粒子として５０メッシュアンダー〜１５０メッシュオーバーの粗いゼオライト粒子３を用いたため、粗いゼオライト粒子３が分布して、表面に凹凸が比較的多い焼結体となっていた。なお、図５において、右側の焼結体は、プレス成型工程（ステップＳ４）において、表面に格子状の凹凸を成形できるプレス金型を用いて成形されたものであり、表面に格子状の凹凸が形成されている。
【０１６５】
［実施例３］
次に、本実施の形態の実施例３に係る多孔質ガラス焼結体及びその製造方法について説明する。
本実施例３に係る多孔質ガラス焼結体の製造方法は、上述した実施例２の製造方法とほぼ同様である。異なるのは、ゼオライト粒子３として、３００メッシュアンダーの実施例２より細かい粒子径のものを使用した点である。その他は、上記実施例２と同じであるから、その詳細な説明を省略する。
【０１６６】
３００メッシュアンダーのゼオライト粒子３（ふるい試験法による粒子径は約５０μｍ未満）を用いて、上述した実施例２と同じ製造方法で製造した本実施例３に係る多孔質ガラス焼結体１も、上記実施例２に係る多孔質ガラス焼結体１と同様に、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有していた。
本実施例３においては、鉱物質粒子として３００メッシュアンダーの細かいゼオライト粒子３を用いたため、図７及び図８に示されるように、焼結体の表面の凹凸が比較的平滑になっている。なお、図７において、右側の焼結体は、プレス成型工程（ステップＳ４）において、表面に格子状の凹凸を成形できるプレス金型を用いて成形されたものであり、表面に格子状の凹凸が形成されている。
【０１６７】
なお、図６（ｂ）と図８（ｂ）とを比較すると、形成されている気孔の大きさが多少異なっている。このことから、ゼオライト粒子３の粒子径を変えることによっても、気孔の大きさを変化させることが可能であることが分かる。因みに、図６（ｂ）と図８（ｂ）に示した焼結体の各原料の配合量は共に、表２における実施例２−１に示した配合量である。
【０１６８】
このように、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２と、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３と、有機化合物粉としての木粉４と、ガラス粒子２の軟化点以上の温度で分解する発泡剤としての炭酸カルシウム５と、バインダ８とが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなるものである。
また、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１の製造方法は、８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子２と、鉱物質粒子としてのゼオライト粒子３と、有機化合物粉としての木粉４と、ガラス粒子２の軟化点以上の温度で分解する発泡剤としての炭酸カルシウム５とを混合して焼結原料混合物７とする焼結原料混合工程（ステップＳ１）と、焼結原料混合物７をバインダ８と混合してバインダ混合物９とするバインダ混合工程（ステップＳ２）と、バインダ混合物９をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体１０とするプレス成形工程（ステップＳ３）と、プレス成形体１０を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程（ステップＳ４）とを具備するものである。
【０１６９】
したがって、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１及びその製造方法によれば、通気性を有すると共に、軽量でありながら優れた機械的強度を有するものとなり、多用途に使用可能でその応用範囲を拡大することができる。また、焼結時のエネルギが少なくて済み、低コストで製造が可能である。
【０１７０】
特に、本実施の形態に係る多孔質ガラス焼結体１及びその製造方法によれば、粘土質混合物粉としての蛙目粘土粉６が混合されているため、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化を防止することができ、焼結体において安定した通気性及び高強度を確保することができる。
【０１７１】
また、本実施の形態においては、原料の混合に精密分散混合機を用いたため、焼結前の混合物（焼結原料混合物７、バインダ混合物９）にて、原料が均一に分散混合され易い。よって、安定した通気性及び高強度が確保され純度が高い多孔質ガラス焼結体１を確実に得ることができる。
【０１７２】
さらに、本実施の形態に係る実施例１乃至実施例３の多孔質ガラス焼結体１及びその製造方法によれば、バインダ混合物９において、ガラス粒子２の含有量が１５重量％〜４５重量％の範囲内であり、ゼオライト粒子３の含有量が７重量％〜４０重量％の範囲内であり、炭酸カルシウム５の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、バインダ８の含有量が５重量％〜５５重量％の範囲内である。
また、ガラス粒子２はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、ゼオライト粒子３はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であり、木粉４はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満である。
加えて、プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の 範囲内である。
したがって、安定した通気性及び高強度が確保され純度が高い多孔質ガラス焼結体１をより確実に得ることができる。
【０１７３】
ここで、上記実施の形態及び実施例においては、鉱物質粒子としてゼオライト粒子３を使用し、有機化合物粉としての木粉４が配合されたものについて説明したが、ゼオライト粒子３は多孔質であるため、有機化合物粉としての木粉４及び有機バインダを混合していなくても、得られる焼結体は連通した気孔が確保されていて通気性を有するものとなる。即ち、本発明において、鉱物質粒子として多孔質であるものを用いない場合は、連通した気孔を確保するために、焼成過程において焼失して気孔を形成する木粉４のような有機化合物粉は必須の配合成分となるが、鉱物質粒子としてゼオライト粒子３のように多孔質のものを用いる場合、木粉４のような有機化合物粉は必須の配合成分とならない。しかし、鉱物質粒子としてゼオライト粒子３のように多孔質のものを用いる場合においても、木粉４のような有機化合物粉を加えることで、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率を一段と広い範囲で制御でき、更に粒子径や流度分布や含有量を調節することによって、焼結体における気孔の寸法形状や気孔率をより広い範囲で制御することも可能となる。また、有機化合物粉の繊維質等により成形時における成形固化の強度が増すため、安定した形状や強度を確保できる。更には、プレス時のガスや空気抜きが容易となる。
【０１７４】
なお、鉱物質粒子としては、ゼオライト粒子３の他に、例えば、瓦粉末等の陶磁器粉砕粒子、珪藻土粉末等の天然無機物粒子や、シリカ（ＳｉＯ2）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、チタニア（ＴｉＯ2）、ジルコニア（ＺｉＯ2）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックス粒子等の多孔質のもの、タルク（滑石）、マイカ（雲母）等の岩石粉末の天然無機物粒子や、磁器粉末等のセラミックス粒子等の無孔質のものも使用が可能である。特に、本発明者らの実験研究によって、入手が容易で安価である瓦粉末を用いた場合でも、ゼオライト粒子３と同じ良好な結果が得られることが確認されている。ゼオライト粒子３と同じく、瓦粉末も水分子等の吸着放出能に優れていることから、瓦粉末を用いることで焼結体において高い吸水性・保水性を確保できる。さらに、瓦粉末を使用することで、ゼオライト粒子３と同じく、バインダ８としてポリオールを用いた場合でもそれによって混合物が固まりにくくなることもない。なお、瓦粉末とは、瓦を細かく粉砕したものであって、この瓦粉末には、廃瓦粉砕品を用いることも可能である。
【０１７５】
また、上記実施の形態及び実施例においては、有機化合物粉として木粉４を用いた場合について説明したが、１０００℃〜１２００℃の範囲内の温度まで昇温する焼結過程で焼失して気孔を形成するものであれば木粉４に限定されるものではなく、有機化合物粉として、例えば、椰子殻、胡桃殻や、穀物粉や、熱硬化性樹脂の粒子や、紙、合成繊維、木綿・麻・絹等の天然繊維、精製セルロース（ＣＭＣ）等を微粉砕したもの等を使用することも可能である。しかし、有機化合物粉として、大鋸屑、間伐材のチップ、小径木、製材端材、樹皮等の木屑を粉砕機で微粉砕した、所謂、木粉４を用いた方がコストダウンや環境保全の貢献にも繋がるため好ましい。
【０１７６】
さらに、上記実施の形態及び実施例においては、発泡剤として炭酸カルシウム５を用いた場合について説明したが、本発明を実施する場合には、焼成過程において、ガラス粒子２の軟化点以上の温度で熱分解してガスを発生させるものであればよく、例えば、ドロマイト（苦土石灰）、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、ケイ酸アルミニウム化合物、炭化ケイ素等も使用可能であり、これらを併用して用いることも可能である。しかし、中でも、炭酸カルシウムやドロマイトは、安価に入手でき、更に、比較的高温で熱分解されるものである。よって、これらを用いた方が、１０００℃〜１２００℃に焼結過程において、発泡剤としての機能を十分に無駄なく発揮させることができ、焼結体において安定した通気性及び高純度を確保できることから、好ましい。
【０１７７】
また、上記実施の形態及び実施例においては、焼結過程における型崩れ等の寸法形状変化を防止可能な粘土質鉱物粉として蛙目粘土粉６を用いた場合について説明したが、本発明を実施する場合には、寸法形状変化を防止できるものであればよく、例えば、ベントナイト、カオリン、スメクタイト、モンモリロナイト等の粘土粉末を用いることも可能である。特に、ベントナイト、カオリンの粘土粉末は、蛙目粘土粉６と同様、入手が容易で安価であり、また、焼結過程おける形状変化の防止にも優れることから、これらを用いても仕上がり寸法精度が高い焼結体を得ることが可能である。なお、粘土質鉱物粉には、焼結体において刃物等による切削が容易とされるように、大きい粒子物等の不純物が少ないものを選択することが望ましい。
【０１７８】
なお、本発明の実施の形態及び実施例で挙げている数値は、その全てが臨界値を示すものではなく、ある数値は実施に好適な適正値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。
【符号の説明】
【０１７９】
１ 多孔質ガラス焼結体
２ ガラス粒子
３ ゼオライト粒子（鉱物質粒子）
４ 木粉（有機化合物粉）
５ 炭酸カルシウム（発泡剤）
６ 蛙目粘土粉（粘土質鉱物粉）
７ 焼結原料混合物
８ バインダ
９ バインダ混合物
１０ プレス成形体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなることを特徴とする多孔質ガラス焼結体。
【請求項２】
前記混合物には、更に、有機化合物粉が混合されたことを特徴とする請求項１に記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項３】
８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなることを特徴とする多孔質ガラス焼結体。
【請求項４】
前記混合物には、更に、粘土質鉱物粉が混合されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項５】
前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項６】
前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下であることを特徴とする請求項２、請求項４または請求項５の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項７】
前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項８】
前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉末を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項９】
前記有機化合物粉は、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であることを特徴とする請求項２乃至請求項８の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１０】
前記有機化合物粉として、木粉を用いたことを特徴とする請求項２乃至請求項９の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１１】
前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１２】
前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いたことを特徴とする請求項４乃至請求項１１の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１３】
前記プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１４】
前記混合物の作製に、精密分散混合機を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１５】
８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤とを混合して焼結原料混合物とする焼結原料混合工程と、
前記焼結原料混合物を有機バインダ及び／または無機バインダと混合してバインダ混合物とするバインダ混合工程と、
前記バインダ混合物をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体とするプレス成形工程と、
前記プレス成形体を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程と
を具備することを特徴とする多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項１６】
前記焼結原料混合物には、更に、有機化合物粉が混合されたことを特徴とする請求項１５に記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項１７】
８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤とを混合して焼結原料混合物とする焼結原料混合工程と、
前記焼結原料混合物を有機バインダ及び／または無機バインダと混合してバインダ混合物とするバインダ混合工程と、
前記バインダ混合物をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体とするプレス成形工程と、
前記プレス成形体を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程と
を具備することを特徴とする多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項１８】
前記焼結原料混合物には、更に、粘土質鉱物粉が混合されたことを特徴とする請求項１５乃至請求項１７の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項１９】
前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１５乃至請求項１８の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２０】
前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下であることを特徴とする請求項１６、請求項１８または請求項１９の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２１】
前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１５乃至請求項２０の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２２】
前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉を用いたことを特徴とする請求項１５乃至請求項２１の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２３】
前記有機化合物粉は、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であることを特徴とする請求項１６乃至請求項２２の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２４】
前記有機化合物粉として、木粉を用いたことを特徴とする請求項１６乃至請求項２３の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２５】
前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いたことを特徴とする請求項１５乃至請求項２４の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２６】
前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いたことを特徴とする請求項１８乃至請求項２５の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２７】
前記プレス成形工程におけるプレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内であることを特徴とする請求項１５乃至請求項２６の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２８】
前記焼結原料混合工程及び前記バインダ混合工程においては、精密分散混合機を用いて混合したことを特徴とする請求項１５乃至請求項２７の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項１】
８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなることを特徴とする多孔質ガラス焼結体。
【請求項２】
前記混合物には、更に、有機化合物粉が混合されたことを特徴とする請求項１に記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項３】
８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤と、有機バインダ及び／または無機バインダとが混合された混合物を、常温でプレス成形し、１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結してなることを特徴とする多孔質ガラス焼結体。
【請求項４】
前記混合物には、更に、粘土質鉱物粉が混合されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項５】
前記混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項６】
前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下であることを特徴とする請求項２、請求項４または請求項５の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項７】
前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項８】
前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉末を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項９】
前記有機化合物粉は、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であることを特徴とする請求項２乃至請求項８の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１０】
前記有機化合物粉として、木粉を用いたことを特徴とする請求項２乃至請求項９の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１１】
前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１２】
前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いたことを特徴とする請求項４乃至請求項１１の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１３】
前記プレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１４】
前記混合物の作製に、精密分散混合機を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項１３の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体。
【請求項１５】
８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、多孔質の鉱物質粒子と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤とを混合して焼結原料混合物とする焼結原料混合工程と、
前記焼結原料混合物を有機バインダ及び／または無機バインダと混合してバインダ混合物とするバインダ混合工程と、
前記バインダ混合物をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体とするプレス成形工程と、
前記プレス成形体を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程と
を具備することを特徴とする多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項１６】
前記焼結原料混合物には、更に、有機化合物粉が混合されたことを特徴とする請求項１５に記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項１７】
８００℃未満の軟化点を有するガラス粒子と、鉱物質粒子と、有機化合物粉と、前記ガラス粒子の軟化点以上の温度で分解する発泡剤とを混合して焼結原料混合物とする焼結原料混合工程と、
前記焼結原料混合物を有機バインダ及び／または無機バインダと混合してバインダ混合物とするバインダ混合工程と、
前記バインダ混合物をプレス金型に充填して常温でプレス成形し、プレス成形体とするプレス成形工程と、
前記プレス成形体を１０００℃〜１２００℃の範囲内で焼結する焼結工程と
を具備することを特徴とする多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項１８】
前記焼結原料混合物には、更に、粘土質鉱物粉が混合されたことを特徴とする請求項１５乃至請求項１７の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項１９】
前記バインダ混合物において、前記ガラス粒子の含有量が１５重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子の含有量が１０重量％〜６０重量％の範囲内であり、前記発泡剤の含有量が５重量％〜３０重量％の範囲内であり、前記有機バインダ及び／または無機バインダの含有量が５重量％〜５０重量％の範囲内であることを特徴とする請求項１５乃至請求項１８の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２０】
前記混合物において、前記有機化合物粉の含有量が５０重量％以下であることを特徴とする請求項１６、請求項１８または請求項１９の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２１】
前記ガラス粒子はふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であり、前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子はふるい試験法による粒子径が４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１５乃至請求項２０の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２２】
前記多孔質の鉱物質粒子または前記鉱物質粒子として、ゼオライト粒子及び／または瓦粉を用いたことを特徴とする請求項１５乃至請求項２１の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２３】
前記有機化合物粉は、ふるい試験法による粒子径が５００μｍ未満であることを特徴とする請求項１６乃至請求項２２の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２４】
前記有機化合物粉として、木粉を用いたことを特徴とする請求項１６乃至請求項２３の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２５】
前記発泡剤として、炭酸カルシウム及び／またはドロマイトを用いたことを特徴とする請求項１５乃至請求項２４の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２６】
前記粘土質鉱物粉として、蛙目粘土の粉末、ベントナイトの粉末、カオリンの粉末から選ばれる少なくとも１つを用いたことを特徴とする請求項１８乃至請求項２５の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２７】
前記プレス成形工程におけるプレス成形の圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ2 〜３５０ｋｇ／ｃｍ2 の範囲内であることを特徴とする請求項１５乃至請求項２６の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【請求項２８】
前記焼結原料混合工程及び前記バインダ混合工程においては、精密分散混合機を用いて混合したことを特徴とする請求項１５乃至請求項２７の何れか１つに記載の多孔質ガラス焼結体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−９６９６３（Ｐ２０１２−９６９６３Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４６７３１（Ｐ２０１０−２４６７３１）
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（３９８０１２８０１）株式会社ネイブ (26)
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（３９８０１２８０１）株式会社ネイブ (26)
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