耐衝撃性パーライトとその製造方法
【課題】製造後の輸送中や取扱いの際に破壊され難く、優れた耐衝撃性を有するパーライトおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】鉱物質原料を加熱し発泡させてパーライトとその製造方法であって、加熱発泡後に、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離することによって、嵩密度変化を抑制したパーライトとその製造方法であり、発泡粒子を風力下で風速を調整することによって上記高密度粒子を分離し、または発泡粒子を水中に入れて浮揚粒子と沈降粒子に分離した後に、回収した浮揚粒子を篩分けして上記高密度粒子を分離したパーライトとその製造方法。
【解決手段】鉱物質原料を加熱し発泡させてパーライトとその製造方法であって、加熱発泡後に、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離することによって、嵩密度変化を抑制したパーライトとその製造方法であり、発泡粒子を風力下で風速を調整することによって上記高密度粒子を分離し、または発泡粒子を水中に入れて浮揚粒子と沈降粒子に分離した後に、回収した浮揚粒子を篩分けして上記高密度粒子を分離したパーライトとその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐衝撃性を有するパーライトとその製造方法に関し、より詳しくは、製造後の輸送中や取扱いの際に破壊され難く、優れた耐衝撃性を有するパーライトの製造方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
パーライトは真珠岩や黒曜石等などの鉱物質原料粒子を加熱して発泡させた中空粒子であり、軽量化材料として広く用いられている。例えば、モルタル、瓦、外壁材にパーライトを混合して軽量化する材料として用いられている。
【０００３】
パーライトは、原料粒子に対して直径比で通常１.５倍〜５倍程度に発泡しており、表面の殻の厚さが数ミクロンであり非常に薄いため破損しやすく、パーライトを製造した後に、保管、輸送、最終製品製造などの取扱い中に部分的に壊れ、製造中の嵩密度が次第に大きくなる。
【０００４】
このようなパーライトの破壊を防止する対策として、低温焼成して発泡倍率を小さくすることによってパーライトの強度を高めることが考えられるが、低温焼成すると未発泡粒子が発生し、発泡したパーライトと未発泡粒子が混在することになる。このような未発泡粒子が混在すると、未発泡粒子は重いので周囲の発泡粒子に衝撃を与え、輸送中や製品の取扱いの際に、発泡粒子が破壊される割合が多くなると云う問題がある。このような未発泡粒子を少なくするには、高温で焼成して原料粒子全体を十分に加熱すればよいが、高温焼成すると発泡過多となり、外殻の厚さが薄くなるため発泡体の強度が低下する。
【０００５】
パーライトの強度を高める他の方法として、原料粉末を余熱した後に加熱発泡させる方法が知られている。具体的には、真珠岩を原料とするパーライトは、真珠岩に含まれる水分が発泡剤として作用し、加熱によって水分が気化し、融点以上の温度になると気化した水蒸気によって発泡する。このとき水分量が多すぎると発泡過多になり、殻の厚さが薄く強度が弱くなる。そこで、あらかじめ余熱して真珠岩中の水分量をコントロールした後に発泡温度に加熱することによって過剰な発泡を防止する方法が知られている（特許文献１、２）。
【０００６】
また、原料粉末を予備加熱して含有水分量を調整した後に、この原料粉末を高融点微粉末に混合して発泡させた後に、生成した発泡体（パーライト）を高融点微粉末から分離する製造方法も知られている（特許文献３）。この製造方法は予備加熱した原料粉末を高融点微粉末に混合して発泡させることによって均一に発泡させ表面の凹凸が少ない球状のパーライトを製造する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２７７８５１号公報
【特許文献２】特開２００７−３２０８０５号公報
【特許文献３】特許第３５２８３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
原料を予備加熱するには、発泡用の加熱炉のほかに予備加熱炉が必要であり、製造設備が大掛かりになると云う問題がある。また、予備加熱した原料粉末を高融点微粉末に混合して加熱発泡させる方法では、高融点微粉末の供給設備や分離設備が必要になり、工程も多くなるので手間がかかり製造コストも嵩む問題がある。
【０００９】
さらに、何れの製造方法においても未発泡体の混入は避けられない。未発泡粒子が混在すると、未発泡粒子は発泡粒子よりも重いので、輸送中や製品の取扱いの際に、振動などの外力を受けると未発泡粒子が周囲の発泡粒子に衝撃を与えて破壊する割合が多くなると云う問題がある。焼成条件を最適化し、改良した焼成炉を使用して焼成しても、未発泡粒子のないパーライトを製造することは困難である。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決したものであり、製造後の輸送中や取扱いの際に破損し難い、優れた耐衝撃性を有するパーライトとその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下の構成を有する耐衝撃性パーライトとその製造方法に関する。
〔１〕鉱物質原料を加熱発泡させてなるパーライトであり、見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子を８０vol％以上を含み、かつ粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下であることを特徴とする耐衝撃性パーライト。
〔２〕平均見掛密度が０.２〜０.６ｇ/cm3である上記[１]に記載する耐衝撃性パーライト。
〔３〕鉱物質原料を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下のパーライトを製造する耐衝撃性パーライトの製造方法。
〔４〕発泡粒子を風力下で風速を１０〜５０ｍ/secに調整することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を落下分級する上記[３]に記載する耐衝撃性パーライトの製造方法。
〔５〕鉱物質原料を加熱発泡させた後に、発泡粒子を水中に入れて沈降した粒子を分離除去する上記[３]に記載する耐衝撃性パーライトの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のパーライトは、粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下に低減されているので、空気輸送の際に破損される発泡粒子が格段に少なく、従って、空気輸送前後の嵩密度の変化が小さく、耐衝撃性に優れており、また、材料分離を生じ難い。
【００１３】
本発明の製造方法は、原料粒子を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離して高密度粒子が少ない発泡粒子にするので、空気輸送前後の嵩密度の変化が小さい耐衝撃性に優れたパーライトを容易に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明のパーライトは、鉱物質原料を加熱発泡させてなるパーライトであり、見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子を８０vol％以上を含み、かつ粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下であることを特徴とする耐衝撃性パーライトである。ここで、見掛密度１.０g／cm3以上の高密度粒子の量は、パーライトを水中に混合したときに沈んだ粒子の容積を測定することにより、その量を算出することができる。水の密度は液体状態・常圧ではおよそ１.０ｇ/cm3であるので、沈んだ粒子は１.０ｇ/cm3以上の粒子となる。
【００１５】
本発明のパーライトは、鉱物質原料を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離し、除去することによって製造することができる。
【００１６】
パーライトを製造する鉱物質原料は加熱して発泡する岩石質粉末などからなる原料であり、具体的には、内部に水を有する真珠岩、松脂岩、黒曜石、シラス等が用いられる。その他、シリカガラス原料粉末にＳｉＣなどの発泡剤を添加して造粒したものや、内部に未燃カーボンが含有しているフライアッシュ等が用いられる。
【００１７】
原料を加熱する手段（加熱炉等）は限定されない。通常のロータリーキルン、気流焼成炉、流動層焼成炉などを用いることができる。また、加熱炉等に供給する手段や方法、排出する手段や方法も限定されない。
【００１８】
平均粒子径５０〜２００μmの鉱物質原料粒子を加熱炉に入れ、概ね７５０〜１０００℃に加熱して発泡させることによって発泡粒子（パーライト）を製造することができる。加熱温度は焼成炉の種類や大きさによって温度を調整すればよい。
【００１９】
一般に、平均粒径１５０μmの真珠岩粒子を約８００℃に加熱すると、概ね平均粒径１８０μm〜３００μmの発泡粒子（全体の嵩密度約０.２〜０.３５ｇ/cm3）になるが、原料粒子の状態や加熱状態によって未発泡粒子あるいは発泡不十分な粒子が含まれている場合があり、通常、見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子が概ね２０vol％前後含まれている。なお、見掛密度は、粒子内に空間があり、該内部空間が外部に連通つていない場合に、内部空洞も含めた粒子の体積に対する粒子質量の比であり、見掛密度＝粒子質量／粒子体積(g/cm3)によって表わされる。
【００２０】
このような高密度粒子（重い粒子）は、周囲の密度の小さい発泡粒子（軽い粒子）に衝突すると、これを破壊する傾向がある。特に、高密度でありかつ粒径の大きく重たい粒子は運動エネルギーが大きく、衝突時に多くの発泡粒子を破壊する。従って、原料粒子を加熱発泡させて発泡粒子を製造したときに、高密度粒子が多く含まれていると、発泡粒子を空気輸送する際に、軽い発泡粒子が破壊されて、空気輸送の前後で発泡粒子の密度変化（密度差）が大きくなり、発泡粒子全体が耐衝撃性の低いものになる。
【００２１】
そこで、本発明の製造方法は、原料粒子を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子を分離して、その含有量を１５vol％以下に制限する。粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子は、周囲の嵩密度の小さい発泡粒子（軽い粒子）に衝突すると、これを破壊する傾向が大きいので、このような高密度粒子を除去する。なお、本発明において粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子を高密度粒子と云う。
【００２２】
なお、見掛密度が１.０ｇ/cm3以上であっても粒子径４５μmより小さいものは、周囲の軽い粒子を破壊して密度変化を引き起こす傾向は小さいので、このような粒子が含まれるのは許容される。一方、粒子径が４５μm以上であっても見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の粒子は発泡した軽い粒子であり、大部分の発泡粒子はこの低密度粒子である。本発明のパーライトは見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子を８０vol％以上を含む。
【００２３】
粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離する手段は、乾式または湿式の比重分離装置、遠心力比重分離装置、あるいは慣性力集塵機などを用いればよい。乾式の分離方法として、例えば、発泡粒子を風力下で風速を調整することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を落下させて分離することができる。具体的には、空気輸送する輸送管の下部に粒子を捕集するトラップを設け、空気圧（風速）を調整して目的の粒子を落下させ、捕集する分離装置を用いるとよい。
【００２４】
具体的には、発泡粒子を空気輸送する際に、風速を１０〜５０ｍ/secに調整することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を落下させて分離することができる。この分離方法によって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下のパーライトを得ることができる。
【００２５】
一方、見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離するには、水に対する浮揚を利用すれば良い。発泡粒子を水中に入れると、見掛密度１.０g/cm3以上の重い粒子は沈むので、沈んだ粒子を分離し、浮揚した粒子を回収することによって、見掛密度１.０g/cm3以上の粒子を含まない発泡粒子を得ることができる。水を利用したこの分離方法によれば、見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を全て分離することができるので、粒子径にかかわらず見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下のパーライトを得ることができる。
【００２６】
本発明のパーライトは、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下であり、好ましくは、粒子全体の平均見掛密度が０.２〜０.６ｇ/cm3であり、見掛密度１．０g/cm3未満の低密度粒子含有量８０％以上である。
【００２７】
平均見掛密度が０.２ｇ/cm3より小さいと粒子自体の強度が弱いため耐衝撃性が劣る。また平均見掛密度が０.６ｇ/cm3より大きい場合には、残留している高密度粒子含有量が多く、また軽量化材として使用しても軽量効果が小さい。従って、平均見掛密度は０.２〜０.６ｇ/cm3の範囲が適当である。また、見掛密度１.０g/cm3未満の低密度粒子含有量が８０％より小さいと高密度粒子含有量が多くなるので好ましくない。
【００２８】
本発明のパーライトは、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下である。これより多いと、空気輸送したときに、粒子全体の嵩密度変化が大きくなる。
【００２９】
パーライト中に高密度粒子が多いと、これが軽い発泡粒子に衝突して破壊し、粒子全体の嵩密度変化が大きくなる。従来のパーライトはこのような嵩密度の変化が大きい。一方、本発明のパーライトは、高密度粒子の含有量が少ないので、発泡粒子が破壊され難く、優れた耐久性を有するので、輸送中や使用時の取扱いによる嵩密度の変化が小さい。
【００３０】
本発明のパーライトは高密度粒子の含有量が少ないので、使用時の材料分離を生じ難い。パーライトに含まれる高密度粒子が多いと、瓦や壁材の材料にパーライトを混合して製品を加工するときに、材料分離を生じやすいため、製品毎に質量のばらつきが生じるなどの問題が生じる。本発明のパーライトは高密度粒子が少なく、材料分離を生じ難いので、高品質の製品を得ることができる。
【００３１】
また、一般に製造したパーライトは製品サイロ等に保管されるが、サイロへの輸送は主に空気輸送によって行われている。空気輸送はパーライトを圧縮空気によって輸送管内を流すので、管内を流れるパーライトは空気圧を受ける。また、経路の途中には垂直部分や湾曲した部分があるので、管内を流れるパーライトはしばしば管壁に接触して衝突または摩擦によって破損する。さらにサイロへの積込み時や保管時、トラックやローリー車による運搬等によってパーライトに衝撃や圧力が加わる。本発明のパーライトはこのような衝撃や圧力による密度変化が小さい。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。なお、パーライトの嵩密度、見掛密度、平均粒径、見掛密度１.０g/cm3未満の低密度粒子含有量、高密度粒子残量は以下の方法によって測定した。
【００３３】
〔嵩密度〕一定容積Ｓ(cm3)の容重枡に試料を充填し、開口からはみ出た部分をすり切り、全体の重量Ｇ１を測定し、これから容器の重量Ｇ２を差し引いて粉末重量Ｇ３(ｇ)を求め、上記容積Ｓに対する粉末重量Ｇ３〔Ｇ３/Ｓ〕ｇ/cm3を嵩密度とした。
〔見掛密度〕気体置換法（島津製作所社製、アキュピック1330)により測定した。
【００３４】
〔平均粒径〕４５、９０、１５０、３００、６００μmの篩を用い、各篩残分および通過分質量を測定し、粒径の HYPERLINK "http://kotobank.jp/word/%E5%AF%BE%E6%95%B0" 対数を横軸に、各篩の通過質量を百分率（篩通過質量／全質量×１００％）を縦軸として HYPERLINK "http://kotobank.jp/word/%E6%9B%B2%E7%B7%9A" 曲線粒径加積曲線のグラフを作成し、５０質量％が通過する粒径をグラフより導き出し、この値を平均粒径とした。
【００３５】
〔低密度粒子含有量〕水に浮く粒子は密度１．０g/cm3未満であるので、この容積が見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子量となる。約１０ｇの試料を２００mlメスシリンダーに入れて水を入れ、十分に攪拌した後に静置し、水の濁りがなくなるまで置き、浮いた試料Ｖａと沈んだ試料の容積Ｖｂを測定しＶａ／（Ｖａ＋Ｖａ）×１００vol％から低密度粒子含有量を算出した。
【００３６】
〔高密度粒子残量〕水に沈む試料（見掛密度１g/cm3以上）のうち４５μm篩残留試料の全体の体積に対するvol%を測定した。
【００３７】
〔実施例１（発泡工程１）〕
真珠岩Ａ（平均粒径150μm、ig.loss2.3%）を表１に示す温度に加熱してパーライトを製造した。焼成温度と製造したパーライトの嵩密度および見掛密度１．０g/cm3未満の低密度粒子含有量を表１に示す。Ａ２の試料は８００℃で気流焼成炉にて加熱して全体の嵩密度を０.２ｇ/cm3にした一般的なパーライトであり、見掛密度１．０g/cm3未満の低密度粒子含有量は７９vol％である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
〔実施例２（発泡工程２）〕
真珠岩Ｂ１（平均粒径150μm、ig.loss3.5%）、真珠岩Ｂ２（平均粒径150μm、ig.loss3.0%）、黒曜石Ｂ３（平均粒径150μm、ig.loss0.9%）を表１に示す温度に加熱してパーライトを製造した。焼成温度と製造したパーライトの嵩密度および見掛密度１．０g/cm3未満の低密度粒子含有量を表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
〔実施例３〕
実施例１で製造したＡ２について、発泡粒子を空気輸送の風力下で風速（空気圧）を調整することによって、高密度粒子（粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子）を落下させて分離した。
具体的には、空気輸送管（内径２００mm）を用い、その途中の下部に、長さ２００mmのトラップ部を設置し、風速を変化させて通過させ、高密度粒子をトラップに落下させて捕集した。この結果を表３に示す。
なおＣ１については、風速が弱いため分離量が３０vol％以上となり、分離する容量を超えるため分離不可であった。また、風速が５０m/secを超えると、分離量が０.９vol％と著しく小さくなり、高密度粒子の含有量が本発明の範囲を外れる。
【００４２】
【表３】
【００４３】
〔実施例４〕
実施例１で製造したＡ２について、水中に入れて浮揚分と沈降分を分離し、浮揚分を回収して乾燥することによって、見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子を分離した。この結果を表４に示す。
【００４４】
【表４】
【００４５】
〔実施例５〕
実施例３の試料Ｃ２〜Ｃ４、実施例４の試料Ｄ１について、これらを風速５０m/secで空気輸送した。また、比較試料として、高密度粒子を分離しない実施例１の試料Ａ１〜Ａ２、および実施例２の試料Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、実施例３の試料Ｃ５について同様の試験を行った。空気輸送前と輸送後の嵩密度、嵩密度差を表５に示す。空気輸送後の嵩密度は、輸送前に比べて０.２ｇ/cm3よりも重くならないことが好ましい。
分離操作を行わなくても高密度粒子残量が１５vol％を下回る場合には、輸送後にも嵩密度差が小さい（Ａ３）。分離操作を行った場合、高密度の残量が１５vol％を下回ると、輸送後との嵩密度差が０.２ｇ/cm3以下となり、衝撃性が高くなる（Ｃ２〜Ｃ４、Ｄ１）
見掛密度が０.２g/cm3を下回る場合には、発泡倍率が高いため強度が弱く、高密度粒子含有量が少ないにもかかわらず、輸送後の嵩密度は高くなる（Ｂ１）。
【００４６】
【表５】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐衝撃性を有するパーライトとその製造方法に関し、より詳しくは、製造後の輸送中や取扱いの際に破壊され難く、優れた耐衝撃性を有するパーライトの製造方法を提供する。
【背景技術】
【０００２】
パーライトは真珠岩や黒曜石等などの鉱物質原料粒子を加熱して発泡させた中空粒子であり、軽量化材料として広く用いられている。例えば、モルタル、瓦、外壁材にパーライトを混合して軽量化する材料として用いられている。
【０００３】
パーライトは、原料粒子に対して直径比で通常１.５倍〜５倍程度に発泡しており、表面の殻の厚さが数ミクロンであり非常に薄いため破損しやすく、パーライトを製造した後に、保管、輸送、最終製品製造などの取扱い中に部分的に壊れ、製造中の嵩密度が次第に大きくなる。
【０００４】
このようなパーライトの破壊を防止する対策として、低温焼成して発泡倍率を小さくすることによってパーライトの強度を高めることが考えられるが、低温焼成すると未発泡粒子が発生し、発泡したパーライトと未発泡粒子が混在することになる。このような未発泡粒子が混在すると、未発泡粒子は重いので周囲の発泡粒子に衝撃を与え、輸送中や製品の取扱いの際に、発泡粒子が破壊される割合が多くなると云う問題がある。このような未発泡粒子を少なくするには、高温で焼成して原料粒子全体を十分に加熱すればよいが、高温焼成すると発泡過多となり、外殻の厚さが薄くなるため発泡体の強度が低下する。
【０００５】
パーライトの強度を高める他の方法として、原料粉末を余熱した後に加熱発泡させる方法が知られている。具体的には、真珠岩を原料とするパーライトは、真珠岩に含まれる水分が発泡剤として作用し、加熱によって水分が気化し、融点以上の温度になると気化した水蒸気によって発泡する。このとき水分量が多すぎると発泡過多になり、殻の厚さが薄く強度が弱くなる。そこで、あらかじめ余熱して真珠岩中の水分量をコントロールした後に発泡温度に加熱することによって過剰な発泡を防止する方法が知られている（特許文献１、２）。
【０００６】
また、原料粉末を予備加熱して含有水分量を調整した後に、この原料粉末を高融点微粉末に混合して発泡させた後に、生成した発泡体（パーライト）を高融点微粉末から分離する製造方法も知られている（特許文献３）。この製造方法は予備加熱した原料粉末を高融点微粉末に混合して発泡させることによって均一に発泡させ表面の凹凸が少ない球状のパーライトを製造する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２７７８５１号公報
【特許文献２】特開２００７−３２０８０５号公報
【特許文献３】特許第３５２８３９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
原料を予備加熱するには、発泡用の加熱炉のほかに予備加熱炉が必要であり、製造設備が大掛かりになると云う問題がある。また、予備加熱した原料粉末を高融点微粉末に混合して加熱発泡させる方法では、高融点微粉末の供給設備や分離設備が必要になり、工程も多くなるので手間がかかり製造コストも嵩む問題がある。
【０００９】
さらに、何れの製造方法においても未発泡体の混入は避けられない。未発泡粒子が混在すると、未発泡粒子は発泡粒子よりも重いので、輸送中や製品の取扱いの際に、振動などの外力を受けると未発泡粒子が周囲の発泡粒子に衝撃を与えて破壊する割合が多くなると云う問題がある。焼成条件を最適化し、改良した焼成炉を使用して焼成しても、未発泡粒子のないパーライトを製造することは困難である。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決したものであり、製造後の輸送中や取扱いの際に破損し難い、優れた耐衝撃性を有するパーライトとその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、以下の構成を有する耐衝撃性パーライトとその製造方法に関する。
〔１〕鉱物質原料を加熱発泡させてなるパーライトであり、見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子を８０vol％以上を含み、かつ粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下であることを特徴とする耐衝撃性パーライト。
〔２〕平均見掛密度が０.２〜０.６ｇ/cm3である上記[１]に記載する耐衝撃性パーライト。
〔３〕鉱物質原料を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下のパーライトを製造する耐衝撃性パーライトの製造方法。
〔４〕発泡粒子を風力下で風速を１０〜５０ｍ/secに調整することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を落下分級する上記[３]に記載する耐衝撃性パーライトの製造方法。
〔５〕鉱物質原料を加熱発泡させた後に、発泡粒子を水中に入れて沈降した粒子を分離除去する上記[３]に記載する耐衝撃性パーライトの製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のパーライトは、粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下に低減されているので、空気輸送の際に破損される発泡粒子が格段に少なく、従って、空気輸送前後の嵩密度の変化が小さく、耐衝撃性に優れており、また、材料分離を生じ難い。
【００１３】
本発明の製造方法は、原料粒子を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離して高密度粒子が少ない発泡粒子にするので、空気輸送前後の嵩密度の変化が小さい耐衝撃性に優れたパーライトを容易に製造することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明する。
本発明のパーライトは、鉱物質原料を加熱発泡させてなるパーライトであり、見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子を８０vol％以上を含み、かつ粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下であることを特徴とする耐衝撃性パーライトである。ここで、見掛密度１.０g／cm3以上の高密度粒子の量は、パーライトを水中に混合したときに沈んだ粒子の容積を測定することにより、その量を算出することができる。水の密度は液体状態・常圧ではおよそ１.０ｇ/cm3であるので、沈んだ粒子は１.０ｇ/cm3以上の粒子となる。
【００１５】
本発明のパーライトは、鉱物質原料を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離し、除去することによって製造することができる。
【００１６】
パーライトを製造する鉱物質原料は加熱して発泡する岩石質粉末などからなる原料であり、具体的には、内部に水を有する真珠岩、松脂岩、黒曜石、シラス等が用いられる。その他、シリカガラス原料粉末にＳｉＣなどの発泡剤を添加して造粒したものや、内部に未燃カーボンが含有しているフライアッシュ等が用いられる。
【００１７】
原料を加熱する手段（加熱炉等）は限定されない。通常のロータリーキルン、気流焼成炉、流動層焼成炉などを用いることができる。また、加熱炉等に供給する手段や方法、排出する手段や方法も限定されない。
【００１８】
平均粒子径５０〜２００μmの鉱物質原料粒子を加熱炉に入れ、概ね７５０〜１０００℃に加熱して発泡させることによって発泡粒子（パーライト）を製造することができる。加熱温度は焼成炉の種類や大きさによって温度を調整すればよい。
【００１９】
一般に、平均粒径１５０μmの真珠岩粒子を約８００℃に加熱すると、概ね平均粒径１８０μm〜３００μmの発泡粒子（全体の嵩密度約０.２〜０.３５ｇ/cm3）になるが、原料粒子の状態や加熱状態によって未発泡粒子あるいは発泡不十分な粒子が含まれている場合があり、通常、見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子が概ね２０vol％前後含まれている。なお、見掛密度は、粒子内に空間があり、該内部空間が外部に連通つていない場合に、内部空洞も含めた粒子の体積に対する粒子質量の比であり、見掛密度＝粒子質量／粒子体積(g/cm3)によって表わされる。
【００２０】
このような高密度粒子（重い粒子）は、周囲の密度の小さい発泡粒子（軽い粒子）に衝突すると、これを破壊する傾向がある。特に、高密度でありかつ粒径の大きく重たい粒子は運動エネルギーが大きく、衝突時に多くの発泡粒子を破壊する。従って、原料粒子を加熱発泡させて発泡粒子を製造したときに、高密度粒子が多く含まれていると、発泡粒子を空気輸送する際に、軽い発泡粒子が破壊されて、空気輸送の前後で発泡粒子の密度変化（密度差）が大きくなり、発泡粒子全体が耐衝撃性の低いものになる。
【００２１】
そこで、本発明の製造方法は、原料粒子を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子を分離して、その含有量を１５vol％以下に制限する。粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子は、周囲の嵩密度の小さい発泡粒子（軽い粒子）に衝突すると、これを破壊する傾向が大きいので、このような高密度粒子を除去する。なお、本発明において粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子を高密度粒子と云う。
【００２２】
なお、見掛密度が１.０ｇ/cm3以上であっても粒子径４５μmより小さいものは、周囲の軽い粒子を破壊して密度変化を引き起こす傾向は小さいので、このような粒子が含まれるのは許容される。一方、粒子径が４５μm以上であっても見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の粒子は発泡した軽い粒子であり、大部分の発泡粒子はこの低密度粒子である。本発明のパーライトは見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子を８０vol％以上を含む。
【００２３】
粒子径４５μm以上であって見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離する手段は、乾式または湿式の比重分離装置、遠心力比重分離装置、あるいは慣性力集塵機などを用いればよい。乾式の分離方法として、例えば、発泡粒子を風力下で風速を調整することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を落下させて分離することができる。具体的には、空気輸送する輸送管の下部に粒子を捕集するトラップを設け、空気圧（風速）を調整して目的の粒子を落下させ、捕集する分離装置を用いるとよい。
【００２４】
具体的には、発泡粒子を空気輸送する際に、風速を１０〜５０ｍ/secに調整することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を落下させて分離することができる。この分離方法によって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下のパーライトを得ることができる。
【００２５】
一方、見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離するには、水に対する浮揚を利用すれば良い。発泡粒子を水中に入れると、見掛密度１.０g/cm3以上の重い粒子は沈むので、沈んだ粒子を分離し、浮揚した粒子を回収することによって、見掛密度１.０g/cm3以上の粒子を含まない発泡粒子を得ることができる。水を利用したこの分離方法によれば、見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を全て分離することができるので、粒子径にかかわらず見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下のパーライトを得ることができる。
【００２６】
本発明のパーライトは、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下であり、好ましくは、粒子全体の平均見掛密度が０.２〜０.６ｇ/cm3であり、見掛密度１．０g/cm3未満の低密度粒子含有量８０％以上である。
【００２７】
平均見掛密度が０.２ｇ/cm3より小さいと粒子自体の強度が弱いため耐衝撃性が劣る。また平均見掛密度が０.６ｇ/cm3より大きい場合には、残留している高密度粒子含有量が多く、また軽量化材として使用しても軽量効果が小さい。従って、平均見掛密度は０.２〜０.６ｇ/cm3の範囲が適当である。また、見掛密度１.０g/cm3未満の低密度粒子含有量が８０％より小さいと高密度粒子含有量が多くなるので好ましくない。
【００２８】
本発明のパーライトは、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下である。これより多いと、空気輸送したときに、粒子全体の嵩密度変化が大きくなる。
【００２９】
パーライト中に高密度粒子が多いと、これが軽い発泡粒子に衝突して破壊し、粒子全体の嵩密度変化が大きくなる。従来のパーライトはこのような嵩密度の変化が大きい。一方、本発明のパーライトは、高密度粒子の含有量が少ないので、発泡粒子が破壊され難く、優れた耐久性を有するので、輸送中や使用時の取扱いによる嵩密度の変化が小さい。
【００３０】
本発明のパーライトは高密度粒子の含有量が少ないので、使用時の材料分離を生じ難い。パーライトに含まれる高密度粒子が多いと、瓦や壁材の材料にパーライトを混合して製品を加工するときに、材料分離を生じやすいため、製品毎に質量のばらつきが生じるなどの問題が生じる。本発明のパーライトは高密度粒子が少なく、材料分離を生じ難いので、高品質の製品を得ることができる。
【００３１】
また、一般に製造したパーライトは製品サイロ等に保管されるが、サイロへの輸送は主に空気輸送によって行われている。空気輸送はパーライトを圧縮空気によって輸送管内を流すので、管内を流れるパーライトは空気圧を受ける。また、経路の途中には垂直部分や湾曲した部分があるので、管内を流れるパーライトはしばしば管壁に接触して衝突または摩擦によって破損する。さらにサイロへの積込み時や保管時、トラックやローリー車による運搬等によってパーライトに衝撃や圧力が加わる。本発明のパーライトはこのような衝撃や圧力による密度変化が小さい。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例を比較例と共に示す。なお、パーライトの嵩密度、見掛密度、平均粒径、見掛密度１.０g/cm3未満の低密度粒子含有量、高密度粒子残量は以下の方法によって測定した。
【００３３】
〔嵩密度〕一定容積Ｓ(cm3)の容重枡に試料を充填し、開口からはみ出た部分をすり切り、全体の重量Ｇ１を測定し、これから容器の重量Ｇ２を差し引いて粉末重量Ｇ３(ｇ)を求め、上記容積Ｓに対する粉末重量Ｇ３〔Ｇ３/Ｓ〕ｇ/cm3を嵩密度とした。
〔見掛密度〕気体置換法（島津製作所社製、アキュピック1330)により測定した。
【００３４】
〔平均粒径〕４５、９０、１５０、３００、６００μmの篩を用い、各篩残分および通過分質量を測定し、粒径の HYPERLINK "http://kotobank.jp/word/%E5%AF%BE%E6%95%B0" 対数を横軸に、各篩の通過質量を百分率（篩通過質量／全質量×１００％）を縦軸として HYPERLINK "http://kotobank.jp/word/%E6%9B%B2%E7%B7%9A" 曲線粒径加積曲線のグラフを作成し、５０質量％が通過する粒径をグラフより導き出し、この値を平均粒径とした。
【００３５】
〔低密度粒子含有量〕水に浮く粒子は密度１．０g/cm3未満であるので、この容積が見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子量となる。約１０ｇの試料を２００mlメスシリンダーに入れて水を入れ、十分に攪拌した後に静置し、水の濁りがなくなるまで置き、浮いた試料Ｖａと沈んだ試料の容積Ｖｂを測定しＶａ／（Ｖａ＋Ｖａ）×１００vol％から低密度粒子含有量を算出した。
【００３６】
〔高密度粒子残量〕水に沈む試料（見掛密度１g/cm3以上）のうち４５μm篩残留試料の全体の体積に対するvol%を測定した。
【００３７】
〔実施例１（発泡工程１）〕
真珠岩Ａ（平均粒径150μm、ig.loss2.3%）を表１に示す温度に加熱してパーライトを製造した。焼成温度と製造したパーライトの嵩密度および見掛密度１．０g/cm3未満の低密度粒子含有量を表１に示す。Ａ２の試料は８００℃で気流焼成炉にて加熱して全体の嵩密度を０.２ｇ/cm3にした一般的なパーライトであり、見掛密度１．０g/cm3未満の低密度粒子含有量は７９vol％である。
【００３８】
【表１】
【００３９】
〔実施例２（発泡工程２）〕
真珠岩Ｂ１（平均粒径150μm、ig.loss3.5%）、真珠岩Ｂ２（平均粒径150μm、ig.loss3.0%）、黒曜石Ｂ３（平均粒径150μm、ig.loss0.9%）を表１に示す温度に加熱してパーライトを製造した。焼成温度と製造したパーライトの嵩密度および見掛密度１．０g/cm3未満の低密度粒子含有量を表２に示す。
【００４０】
【表２】
【００４１】
〔実施例３〕
実施例１で製造したＡ２について、発泡粒子を空気輸送の風力下で風速（空気圧）を調整することによって、高密度粒子（粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子）を落下させて分離した。
具体的には、空気輸送管（内径２００mm）を用い、その途中の下部に、長さ２００mmのトラップ部を設置し、風速を変化させて通過させ、高密度粒子をトラップに落下させて捕集した。この結果を表３に示す。
なおＣ１については、風速が弱いため分離量が３０vol％以上となり、分離する容量を超えるため分離不可であった。また、風速が５０m/secを超えると、分離量が０.９vol％と著しく小さくなり、高密度粒子の含有量が本発明の範囲を外れる。
【００４２】
【表３】
【００４３】
〔実施例４〕
実施例１で製造したＡ２について、水中に入れて浮揚分と沈降分を分離し、浮揚分を回収して乾燥することによって、見掛密度１.０ｇ/cm3以上の粒子を分離した。この結果を表４に示す。
【００４４】
【表４】
【００４５】
〔実施例５〕
実施例３の試料Ｃ２〜Ｃ４、実施例４の試料Ｄ１について、これらを風速５０m/secで空気輸送した。また、比較試料として、高密度粒子を分離しない実施例１の試料Ａ１〜Ａ２、および実施例２の試料Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、実施例３の試料Ｃ５について同様の試験を行った。空気輸送前と輸送後の嵩密度、嵩密度差を表５に示す。空気輸送後の嵩密度は、輸送前に比べて０.２ｇ/cm3よりも重くならないことが好ましい。
分離操作を行わなくても高密度粒子残量が１５vol％を下回る場合には、輸送後にも嵩密度差が小さい（Ａ３）。分離操作を行った場合、高密度の残量が１５vol％を下回ると、輸送後との嵩密度差が０.２ｇ/cm3以下となり、衝撃性が高くなる（Ｃ２〜Ｃ４、Ｄ１）
見掛密度が０.２g/cm3を下回る場合には、発泡倍率が高いため強度が弱く、高密度粒子含有量が少ないにもかかわらず、輸送後の嵩密度は高くなる（Ｂ１）。
【００４６】
【表５】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉱物質原料を加熱発泡させてなるパーライトであり、見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子を８０vol％以上を含み、かつ粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下であることを特徴とする耐衝撃性パーライト。
【請求項２】
平均見掛密度が０.２〜０.６ｇ/cm3である請求項１に記載する耐衝撃性パーライト。
【請求項３】
鉱物質原料を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下のパーライトを製造する耐衝撃性パーライトの製造方法。
【請求項４】
発泡粒子を風力下で風速を１０〜５０ｍ/secに調整することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を落下分級する請求項３に記載する耐衝撃性パーライトの製造方法。
【請求項５】
鉱物質原料を加熱発泡させた後に、発泡粒子を水中に入れて沈降した粒子を分離除去する請求項３に記載する耐衝撃性パーライトの製造方法。
【請求項１】
鉱物質原料を加熱発泡させてなるパーライトであり、見掛密度が１.０ｇ/cm3未満の低密度粒子を８０vol％以上を含み、かつ粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下であることを特徴とする耐衝撃性パーライト。
【請求項２】
平均見掛密度が０.２〜０.６ｇ/cm3である請求項１に記載する耐衝撃性パーライト。
【請求項３】
鉱物質原料を加熱発泡させた後に、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を分離することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子の含有量が１５vol％以下のパーライトを製造する耐衝撃性パーライトの製造方法。
【請求項４】
発泡粒子を風力下で風速を１０〜５０ｍ/secに調整することによって、粒子径４５μm以上および見掛密度１.０ｇ/cm3以上の高密度粒子を落下分級する請求項３に記載する耐衝撃性パーライトの製造方法。
【請求項５】
鉱物質原料を加熱発泡させた後に、発泡粒子を水中に入れて沈降した粒子を分離除去する請求項３に記載する耐衝撃性パーライトの製造方法。
【公開番号】特開２０１１−２１９３５３（Ｐ２０１１−２１９３５３Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６７２１８（Ｐ２０１１−６７２１８）
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（５０１１７３４６１）太平洋マテリアル株式会社 (307)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２５日（２０１１．３．２５）
【出願人】（５０１１７３４６１）太平洋マテリアル株式会社 (307)
【Ｆターム（参考）】
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