中空球体的制造方法及其中空球体技术

本发明专利技术提供一种中空球体的制造方法及其中空球体，其是通过飞灰降低材料成本，并使用较简易且较低能耗的制程操作，使得中空球体有较高的成形率，进而增加中空球体的应用性。进而增加中空球体的应用性。进而增加中空球体的应用性。

【技术实现步骤摘要】
中空球体的制造方法及其中空球体


[0001]本专利技术是关于一种中空球体的制造方法及其中空球体，特别是关于一种具 有高成形性的中空球体的制造方法及其中空球体。

技术介绍

[0002]中空球体材料具备润滑、低密度、轻量化、隔热及隔音等功能，故应用性 广泛。中空球体于中高阶市场的应用包含油井探勘、海洋科技中的固态浮材、 航太及建筑产业中的内饰板。此外，近年的特殊需求(如：储氢材料、锂电池 负极材料、电磁波遮蔽材料与微波信号吸收材料等)，亦为未来中空球体材料 研发的重点之一。举例而言，3M先进材料部门研发的中空玻璃球使得欧洲城 市建筑透过隔热的方式降低能源使用，而达到减少碳排放的效果。就市场而言， 每年使用约1200吨的玻璃中空球体，其主要应用于建材，但由于未来离岸风 电建置与运作维护等相关海洋科技发展的需求，有望进一步带动中空球体材料 的大量应用需求。
[0003]习知中空球体通常是主要成分为硼硅酸盐的中空玻璃微球，其是透过例如 固态粉末法、喷射造粒法、干燥凝胶法或液滴法等方法制造。然而，习知方法 的材料成本较高，无法满足特殊领域的使用要求。
[0004]目前已有许多关于中空球体的相关前案，例如中国专利公告号CN 102320743是揭示一种铝硅酸盐高强度空心玻璃微珠及其制备方法，其是通过 将混合后的原料投入坩锅中熔制；随后进行水淬并烘干；再进行粉碎研磨及气 流粉碎，以分离出特定粒径的粉体；最后，将粉体送入球化炉，制得空心玻璃 微珠，其可应用于高温及/或高压环境中，进而提升空心玻璃微珠的应用性。
[0005]另外，中国专利公告号CN 105392742是揭示一种玻璃微泡、粗制产品及 其制备方法，其是通过将金属氧化物粉体及膨胀剂加入粘结剂中，配制陶瓷浆 料，再以喷雾干燥机进行雾化造粒，以获得前驱物粉体；再利用火焰燃烧方式 进行中空球体成形，以制得玻璃中空球体。
[0006]再者，美国专利号US 7878026是揭示一种合成型中空球体，其是通过铝 硅酸盐及粘合剂共同形成前驱物，再经由成分及加热温度控制形成实心或空心 微球，以取代天然的粉煤灰空心微球，能适用于填充入水泥组合物中，具有较 佳的化学耐久性，亦可降低材料成本且提高生产率。
[0007]然而，上述习知方法皆是以玻璃为主要成分，其成形后的中空球体耐压强 度、耐温及环境耐受性仍有改善空间，且额外添加多种氧化物，虽能提高产品 的应用性，但同时增加了材料成本，亦使得制程繁琐而提高中空球体的成形难 度。
[0008]有鉴于此，亟须提供一种中空球体及其制造方法，以降低材料成本，并改 善中空球体的成形性，进而增加中空球体的应用性。

技术实现思路

[0009]本专利技术的一态样是提供一种中空球体的制造方法，其可提高中空球体的成 形性及良率，且可降低中空球的制程能耗。
[0010]本专利技术的另一态样是提供一种中空球体，其是一种低成本的绿色材料。
[0011]根据本专利技术的一态样，提供一种中空球体的制造方法。方法包含混合飞灰、 膨胀剂及液态树脂，以获得前驱物。膨胀剂及飞灰的用量比值为0.2至3。接 着，喷覆含硅化合物于前驱物的表面，使含硅化合物包覆前驱物，以获得改质 前驱物。然后，对改质前驱物进行热处理，使改质前驱物产生热化学反应释出 气体，且于改质前驱物外围形成含硅壳层，气体被含硅壳层所包覆而形成中空 球体。
[0012]根据本专利技术的一实施例，上述热处理的温度为750℃至1400℃。
[0013]根据本专利技术的一实施例，上述喷覆含硅化合物的操作还包含对前驱物及含 硅化合物进行烘烤操作。烘烤操作是以80℃至150℃的温度进行5分钟至15 分钟。
[0014]根据本专利技术的一实施例，上述膨胀剂包含硼酸、硼砂、尿素、水玻璃及/ 或其组合。
[0015]根据本专利技术的一实施例，上述含硅化合物包含硅氧树脂、硅酸钠、偏硅酸 钠及/或其组合。
[0016]根据本专利技术的一实施例，基于上述膨胀剂及飞灰的总重量为100wt％，液 态树脂的添加量为8wt％至12wt％。
[0017]根据本专利技术的一实施例，上述液态树脂包含酚醛树脂及/或高密度聚乙烯。
[0018]根据本专利技术的另一态样，提供一种中空球体，其是利用上述态样所提供的 方法所制得。中空球体包含60wt％至70wt％的二氧化硅、10wt％至15wt％的氧 化铝、5wt％至10wt％的氧化钠、5wt％至10wt％的氧化铁、4wt％至5wt％的氧 化钙、1wt％至2wt％的氧化镁及其他无法避免的成分。
[0019]根据本专利技术的一实施例，上述中空球体具有核壳结构，且中空球体的壳层 厚度为1μm至50μm。
[0020]根据本专利技术的一实施例，上述中空球体的平均粒径为30μm至1mm。
[0021]应用本专利技术的中空球体的制造方法及其中空球体，其是通过飞灰降低材料 成本，并使用较简易且较低能耗的制程操作，使得中空球体有较高的成形率， 进而增加中空球体的应用性。
附图说明
[0022]根据以下详细说明并配合附图阅读，使本揭露的态样获致较佳的理解。需 注意的是，如同业界的标准作法，许多特征并不是按照比例绘示的。事实上， 为了进行清楚讨论，许多特征的尺寸可以经过任意缩放。
[0023]图1是绘示根据本专利技术一些实施例的中空球体的制造方法的流程图；
[0024]图2A至图2C是根据本专利技术一些实施例的中空球体的扫描式电子显微影 像。
[0025]【符号说明】
[0026]100:方法
[0027]110,120,130:操作
具体实施方式
[0028]如本揭露所使用的“大约(around)”、“约(about)”、“近乎(approximately)
”ꢀ
或“实质上(substantially)”一般是代表在所述的数值或范围的百分之20以内、 或百分之10以内、或百分之5以内。
[0029]承上所述，本专利技术提供一种中空球体及其制造方法，其是通过飞灰降低材 料成本，并使用较简易且较低能耗的制程操作，使得中空球体有较高的成形率， 进而增加中空球体的应用性。
[0030]请参阅图1，其是绘示根据本专利技术一些实施例的中空球体的制造方法100 的流程图。首先，进行操作110，混合飞灰(fly ash)、膨胀剂及液态树脂，以获 得前驱物。在一些实施例中，此步骤可先将飞灰及膨胀剂均匀混合，直接进行 造粒，再将液态树脂喷洒于前述混合物的外表面，通过将适量的液态树脂直接 吸附于飞灰与膨胀剂的混合物上，以提高获得前驱物的整体固含量，可以减少 后续的再处理程序，以快速地达到造粒成形。在另一些实施例中，亦可利用干 式混炼的方式混合飞灰、膨胀剂及液态树脂，以减少液态树脂(相较于习知方 法的用量)，达到快速固化造粒的功效。较佳的是，基于膨胀剂与飞灰混合总 重量为100wt％，液态树脂的添加量可以为约8wt％至约12wt％。在一些实施 例中，膨胀剂及飞灰的用量比值为0.2至3，较佳用量比值为3。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中空球体的制造方法，其特征在于，包含：混合一飞灰、一膨胀剂及一液态树脂，以获得一前驱物，其中该膨胀剂与该飞灰的一用量比值为0.2至3；喷覆含硅化合物于该前驱物的一表面，使该含硅化合物包覆该前驱物，以获得一改质前驱物；以及对该改质前驱物进行一热处理，使该改质前驱物产生一热化学反应释出一气体，且于该改质前驱物外围形成一含硅壳层，该气体被该含硅壳层所包覆而形成该中空球体。2.如权利要求1所述的中空球体的制造方法，其特征在于，该热处理的一温度为750℃至1400℃。3.如权利要求1所述的中空球体的制造方法，其特征在于，该喷覆该含硅化合物的操作还包含：对该前驱物及该含硅化合物进行一烘烤操作，其中该烘烤操作是以80℃至150℃的一温度进行5分钟至15分钟。4.如权利要求1所述的中空球体的制造方法，其特征在于，该膨胀剂包含硼酸、硼砂、尿素、水玻璃及/或其组合。5.如权利要求1所述的中空球体的制造方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡和霖，郭信宏，陆致玮，
申请(专利权)人：财团法人金属工业研究发展中心，
类型：发明
国别省市：