JP2001294436A - 発泡ガラス溶融成形材の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リターナブルビン以外の廃ガラスを有効利用
するための、安定して大量処理できる利用方法におい
て、製造される製品が環境に対してやさしいものであ
り、廃ガラス以外の原料すべての環境無害性、安定供給
性および品質が保障されている、廃ガラスの有効利用方
法を開発することを課題とする。 【解決手段】 被粉砕廃ガラス粒子と、粉砕して粒度調
整した発泡性黒曜石粒子、あるいは粉砕して粒度調整し
た発泡性真珠岩粒子、を原料とし、それぞれの原料を混
合した後、ガラス溶融温度まで加熱昇温して、ガラス溶
融体の中に、黒曜石起源の発泡体、あるいは真珠岩起源
の発泡体、を混合分散し成形するか、被粉砕廃ガラス粒
子と、粉砕して粒度調整した発泡性黒曜石粒子、あるい
は粉砕して粒度調整した発泡性真珠岩粒子、をそれぞれ
独立に加熱昇温して、ガラス溶融体と発泡体を生成した
後、それらを混合し成形するか、のいずれかの手段によ
り、発泡ガラス溶融成形材を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、廃ガラスを有効利
用して、建築外壁材などとして活用できる、発泡ガラス
溶融成形材を生産する製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】リターナブルビン以外の廃ガラスの有効
利用法としては、色彩選別を行った後、再びガラス原料
の一部としてリサイクルする方法、道路、歩道、公園の
遊歩道などの路面舗装材として、アスファルトなどと混
合して利用する方法、タイルやブロックなどの建材とし
て再活用する方法、焼結体の多孔質特性を利用して吸音
板として活用する方法、などが開発されている。

【０００３】一方、発泡成形材としては、建物の外壁材
として代表的なＡＬＣボードや、内壁材としての気泡石
膏ボードなど、原料成分間の反応による発泡現象を利用
して作られた成形材、発泡スチロールを表面処理し、骨
材としてコンクリートと混合した断熱部材、黒曜石を焼
成加工した発泡体の表面に吸着材を特殊表面処理した油
吸着材、真珠岩を加熱発泡させたものを土壌と混合した
園芸用土、などが開発されている。

【０００４】廃ガラスの有効利用を評価する指標であ
る、廃ガラスの利用率という点から見ると、従来の技術
開発領域ではまだ充分な値を示しているとは云えず、リ
ターナブルビン以外の廃ガラスの量が急速に増大してい
る現状を考慮すると、さらに積極的な有効利用法の開発
を急がなければならない。

【０００５】発泡成形材においても、ＡＬＣに見られる
ように、製造過程において原料成分間で起こる化学反応
を利用するため、原料中の成分数が多く、必ずしも環境
に影響のないもののみから成り立っているとは云えな
い。しかも、製造プロセスが複雑で、安定した製品を確
保するためには、製造コストがかかるといった問題点が
あった。

【０００６】さらに、従来の発泡成形材は、成形材使用
後のリサイクリングについてはほとんど考慮がなされて
おらず、環境に対してやさしい素材とは云えないものが
多かった。

【０００７】また、従来の発泡成形材では、内部の気泡
サイズおよび気泡分布を制御することが容易ではなく、
成形材内部において特性に不均一性が生じる可能性が高
かった。この問題は、ロットごとの品質のばらつきに結
びつき、実用上重大な結果を招く恐れがあった。

【０００８】循環型社会の構築への貢献度を高めるため
には、廃ガラスの有効利用法の確立は極めて重要な役割
を担っている。しかも、有効利用によって製造された製
品が、すでにリサイクリングを考慮して製造されている
ということは、環境に対してやさしいということ意味し
ており、循環型社会構築への貢献度をさらに向上させる
ものである。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】第一に解決しなければ
ならない課題は、リターナブルビン以外の廃ガラスを有
効利用するために、安定して大量処理できる利用方法を
確立することである。しかも、廃ガラスの処理過程にお
いて、大量のエネルギー消費が必要となったり、処理プ
ロセスが複雑で生産のためのコストがかかり過ぎる、と
いったことがあってはなならない。

【００１０】第二に解決しなければならない課題は、廃
ガラスの大量有効利用方法の候補が見い出された場合
に、そのプロセスは環境に対してやさしい製品を生産し
なければならない、ということである。

【００１１】第三に解決しなければならない課題は、廃
ガラス以外の原料の環境無害性、安定供給性および品質
が保障されなければならない、ということである。

【００１２】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであり、循環型社会の構築に貢献する廃ガラスの
有効利用という観点から、大量処理が可能な発泡ガラス
溶融成形剤材を、環境に無害でしかも安定供給可能な天
然黒曜石あるいは天然真珠岩の発泡特性と組み合わせ
て、製造する方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る請求項１記載の発泡ガラス溶融成形材
の製造方法は、被粉砕廃ガラス粒子と、粉砕して粒度調
整した加熱発泡性黒曜石粒子との混合物を、ガラス溶融
温度まで加熱昇温し、発泡した黒曜石粒子をガラス溶融
体の中に分散させた状態で成形することを特徴とする。

【００１４】この製造方法では、目的とする発泡ガラス
溶融成形材密度が達成できるように、あらかじめ被粉砕
廃ガラス粒子と、粉砕して粒度調整した加熱発泡性黒曜
石粒子を混合し、ガラス溶融温度まで加熱昇温すると、
その過程で加熱発泡性黒曜石中の結晶水が水蒸気となっ
てガス化し、ガラス溶融体の中に黒曜石発泡体が混合分
散する。

【００１５】黒曜石発泡体が混合分散したガラス溶融体
を、所定のサイズになるよう成型機に流し込み徐冷する
ことにより、目的とする大きさの発泡ガラス溶融成形材
を製造することができる。また、このようにして製造し
た発泡ガラス溶融成形材を、さらに希望するサイズに裁
断することもできる。

【００１６】請求項２記載の発泡ガラス溶融成形材の製
造方法は、被粉砕廃ガラス粒子と、粉砕して粒度調整し
た加熱発泡性真珠岩粒子との混合物を、ガラス溶融温度
まで加熱昇温し、発泡した真珠岩粒子をガラス溶融体の
中に分散させた状態で成形することを特徴とする。

【００１７】この製造方法では、目的とする発泡ガラス
溶融成形材密度が達成できるように、あらかじめ被粉砕
廃ガラス粒子と、粉砕して粒度調整した加熱発泡性真珠
岩粒子を混合し、ガラス溶融温度まで加熱昇温すると、
その過程で加熱発泡性真珠岩中の結晶水が水蒸気となっ
てガス化し、ガラス溶融体の中に真珠岩発泡体が混合分
散する。

【００１８】真珠岩発泡体が混合分散したガラス溶融体
を、所定のサイズになるよう成型機に流し込み冷却する
ことにより、目的とする大きさの発泡ガラス溶融成形材
を製造することができる。また、このようにして製造し
た発泡ガラス溶融成形材を、さらに希望するサイズに裁
断することもできる。

【００１９】請求項３記載の発泡ガラス溶融成形材の製
造方法は、粉砕して粒度調整した加熱発泡性黒曜石粒子
を、独立に加熱発泡させ、被粉砕廃ガラス粒子を加熱溶
融したガラス溶融体中に、発泡した黒曜石粒子発泡体を
混合分散させた状態で成形することを特徴とする。

【００２０】この製造方法では、粉砕して粒度調整した
加熱発泡性黒曜石粒子を、あらかじめ独立に加熱して結
晶水をガス化して発泡させ、この黒曜石発泡体を、目的
とする発泡ガラス溶融成形材密度が達成できるように、
被粉砕廃ガラス粒子をガラス溶融温度まで加熱昇温して
生成したガラス溶融体中に混合分散させる。

【００２１】黒曜石発泡体が混合分散したガラス溶融体
を、所定のサイズになるよう成型機に流し込み徐冷する
ことにより、目的とする大きさの発泡ガラス溶融成形材
を製造することができる。また、このようにして製造し
た発泡ガラス溶融成形材を、さらに希望するサイズに裁
断することもできる。

【００２２】請求項４記載の発泡ガラス溶融成形材の製
造方法は、粉砕して粒度調整した加熱発泡性真珠岩粒子
を、独立に加熱発泡させ、被粉砕廃ガラス粒子を加熱溶
融したガラス溶融体中に、発泡した真珠岩粒子を混合分
散させた状態で成形することを特徴とする。

【００２３】この製造方法では、粉砕して粒度調整した
加熱発泡性真珠岩粒子を、あらかじめ独立に加熱して結
晶水をガス化して発泡させ、この真珠岩発泡体を、目的
とする発泡ガラス溶融成形材密度が達成できるように、
被粉砕ガラス粒子をガラス溶融温度まで加熱昇温して生
成したガラス溶融体中に混合分散させる。

【００２４】真珠岩発泡体が混合分散したガラス溶融体
を、所定のサイズになるよう成型機に流し込み徐冷する
ことにより、目的とする大きさの発泡ガラス溶融成形材
を製造することができる。また、このようにして製造し
た発泡ガラス溶融成形材を、さらに希望するサイズに裁
断することもできる。

【００２５】請求項１〜請求項４のいずれか１項記載
の、発泡ガラス溶融成形材の製造方法で製造した成形材
は、リターナブルビン以外の廃ガラスを溶融体原料とす
るため、循環型社会構築への貢献度が高く、発泡ガラス
溶融成形材は建築外壁材などとして、大規模な需要が見
込まれるため、ガラス廃棄物の大量有効利用が可能とな
る。

【００２５】また、発泡体として天然の黒曜石あるいは
真珠岩を用いるため、発泡過程で発生するガスは水蒸気
であり、製造過程での排ガスは環境にとって安全であ
る。さらに、黒曜石あるいは真珠岩を加熱したときに発
生する発泡体は、いずれも独立気泡から成り立っている
ため、ガラス溶融体中に混合分散させたとき、分散独立
気泡として存在し、発泡ガラス溶融成形材は断熱性、吸
音性、遮水性などの性質を備えることができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施の形
態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係
る請求項１あるいは請求項２記載の、発泡ガラス溶融成
形材の製造方法における、加熱前の被粉砕廃ガラス粒子
と、粉砕して粒度調整した黒曜石粒子あるいは真珠岩粒
子との混合状態を示している。図１に示すように、粗粒
の粉砕したガラス粒子の充填空隙を埋めるように、細か
く粉砕し粒度調整した黒曜石粒子あるいは真珠岩粒子が
混合している。なお、図１は、被粉砕廃ガラス粒子と、
粉砕し粒度調節した黒曜石粒子あるいは真珠岩粒子を、
それぞれ球形として表し、充填層を垂直平面で切ったと
きの断面の一例を示したものである。

【００２７】図２は本発明に係る請求項１あるいは請求
項２記載の、発泡ガラス溶融成形材の製造方法におけ
る、ガラス溶融温度まで加熱昇温した時点での、ガラス
溶融体と、黒曜石粒子あるいは真珠岩粒子からの発泡体
との混合状態を示している。図２に示すように、黒曜石
あるいは真珠岩起源の発泡体粒子は、ガラス溶融体中で
独立気泡を形成して分散している。また、原料となる黒
曜石粒子あるいは真珠岩粒子の粒径が小さい場合には、
発泡体粒子はガラス溶融体中でも球形に近い形状を示す
ことを確認している。

【００２７】図３は本発明に係る請求項３あるいは請求
項４記載の、発泡ガラス溶融成形材の製造方法におけ
る、粉砕して粒度調整を行った黒曜石粒子あるいは真珠
岩粒子の、発泡前と加熱発泡後の形状変化の様子を二次
元表示している。図３に示すように、原料の粒径が２ミ
リメートル以上になると、発泡体は明らかに変形した楕
円体となるが、原料の粒径が３００マイクロメートル以
下になると、球形に近い形状となる。これは、黒曜石あ
るいは真珠岩を細かく粉砕することにより、原料粒子の
不均質性が解消されるためである。したがって、均質な
発泡ガラス溶融成形材を製造するためには、数百マイク
ロメートル以下に粉砕した黒曜石粒子あるいは真珠岩粒
子を加熱発泡するのが好ましい。

【００２８】図４は請求項１あるいは請求項２記載の、
発泡ガラス溶融成形材を製造するフローチャートを示し
ている。まず、廃ガラスを数ミリメートル以下に乾式粉
砕し、被粉砕ガラス粒子を製造し、同時に、発泡性黒曜
石あるいは発泡性真珠岩を乾式粉砕して、数百マイクロ
メートル以下の粒子を製造する。次に、廃ガラス粒子と
発泡性原料粒子を、所定の混合比になるように混合す
る。この混合比は、製品である発泡ガラス溶融成形材の
目的密度によって決まるが、ＡＬＣ代替品として製品を
製造する場合には、発泡性原料粒子の重量割合を１５％
〜２０％にするのが好ましい。

【００２９】続いて、ガラス粒子と発泡性原料粒子の混
合物を加熱炉に投入し、所定の温度上昇速度で昇温し、
摂氏１０００度以上で原料の溶融と加熱発泡を実現す
る。発泡現象をみると、結晶水の含有量にも影響される
が、温度上昇速度が毎分摂氏５００度といった遅い場合
には、発泡は充分でなく、毎分摂氏１０００度といった
温度上昇速度の速い場合に、黒曜石粒子あるいは真珠岩
粒子はよく発泡する。

【００３０】最後に、ガラス溶融体の中に独立気泡の発
泡体を分散した、発泡ガラス溶融体を所定の寸法の成形
機に流し込み、徐冷して目的サイズの発泡ガラス成形材
を製造する。また、成形機で成形された産物を、目的サ
イズに裁断して発泡ガラス溶融成形材の最終製品とする
こともできる。その他、成形トレーに原料混合物を充填
し、それを加熱炉に装填して溶融と発泡を実現した後、
加熱炉から取り出して徐冷し、発泡ガラス溶融成形材を
製造することもできる。

【００３１】図５は請求項３あるいは請求項４記載の、
発泡ガラス溶融成形材を製造するフローチャートを示し
ている。まず、廃ガラスを数ミリメートル以下に乾式粉
砕し、被粉砕ガラス粒子を製造し、同時に、発泡性黒曜
石あるいは発泡性真珠岩を乾式粉砕して、数百マイクロ
メートル以下の粒子を製造する。次に、発泡性原料粒子
を加熱炉に投入して昇温し、発泡体を製造する。続い
て、あるいは同時に、ガラス粒子を加熱溶融炉に投入し
て昇温し、ガラス溶融体を製造し、ガラス溶融体中に所
定の混合比になるように発泡体を混合する。この混合比
は、発泡ガラス溶融成形材の目的密度により決定する。

【００３２】最後に、ガラス溶融体の中に独立気泡の発
泡体を分散した、発泡ガラス溶融体を所定の寸法の成形
機に流し込み、徐冷して目的サイズの発泡ガラス成形材
を製造する。また、成形機で成形された産物を、目的サ
イズに裁断して発泡ガラス溶融成形材の最終製品とする
こともできる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の発泡ガラス溶融成形材の製造方
法によれば、リターナブルビン以外の廃ガラスを、安定
して大量処理することができ、しかも発泡ガラス溶融成
形材の製品は、ガラスと天然黒曜石、あるいはガラスと
天然真珠岩、を原料としているため、環境にやさしい上
リサイクリングも可能であり、循環型社会構築のための
貢献度が大きい。

【００３４】また、発泡体を生成するガスが、黒曜石あ
るいは真珠岩に含まれている結晶水から発生する水蒸気
であるため、製造プロセスが安全で、環境汚染の問題も
発生しない上、プロセスが簡単なため消費エネルギーも
少なくてすむ。

【００３５】さらに、黒曜石あるいは真珠岩起源の発泡
体は、ガラス溶融体中で独立気泡として分散するため、
発泡ガラス溶融成形材は、断熱性、吸音性、遮水性、な
どに優れ、ＡＬＣ代替品として建築外壁材、などの需要
に対して、均質で安定した製品と成り得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る廃ガラス粒子と、黒曜石あるいは
真珠岩の発泡性原料粒子との混合物の、加熱昇温前の状
態を示す図である。

【図２】加熱昇温後のガラス溶融体中での、黒曜石ある
いは真珠岩起源の発泡体の分散状態を示す図である。

【図３】黒曜石あるいは真珠岩の発泡性原料粒子の大き
さと、加熱昇温後の発泡体の形状との関係を示す図であ
る。

【図４】廃ガラス粒子と、黒曜石粒子あるいは真珠岩粒
子との混合物を原料とし、加熱昇温後成形して、発泡ガ
ラス溶融成形材を製造するフローチャートを示す図であ
る。

【図５】廃ガラス粒子と、黒曜石粒子あるいは真珠岩粒
子を、独立に加熱昇温し、溶融および発泡後混合し成形
して、発泡ガラス溶融成形材を製造するフローチャート
を示す図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被粉砕廃ガラス粒子と、粉砕して粒度調
   整した加熱発泡性黒曜石粒子との混合物を、ガラス溶融
   温度まで加熱昇温し、発泡した黒曜石粒子をガラス溶融
   体の中に分散させた状態で成形することを特徴とする、
   発泡ガラス溶融成形材の製造方法。
2. 【請求項２】 被粉砕廃ガラス粒子と、粉砕して粒度調
   整した加熱発泡性真珠岩粒子との混合物を、ガラス溶融
   温度まで加熱昇温し、発泡した真珠岩粒子をガラス溶融
   体の中に分散させた状態で成形することを特徴とする、
   発泡ガラス溶融成形材の製造方法。
3. 【請求項３】 粉砕して粒度調整した加熱発泡性黒曜石
   粒子を、独立に加熱発泡させ、被粉砕廃ガラスを加熱溶
   融したガラス溶融体の中に、発泡した黒曜石粒子を混合
   分散させた状態で成形することを特徴とする、発泡ガラ
   ス溶融成形材の製造方法。
4. 【請求項４】 粉砕して粒度調節した加熱発泡性真珠岩
   粒子を、独立に加熱発泡させ、被粉砕廃ガラスを加熱溶
   融したガラス溶融体の中に、発泡した真珠岩粒子を混合
   分散させた状態で成形することを特徴とする、発泡ガラ
   ス溶融成形材の製造方法。