JP2002160942A - 廃ガラスから再生したガラス細粒及びその製造方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】使用済み瓶ガラスや使用済板硝子などを新しい
瓶ガラスや建材、道路舗装材の原料として再生するにあ
たり、その用途に応じてガラス破片重量が選択できるよ
うな方法と装置を提供することを目的とする。あわせ
て、この方法と装置により回収された、稜角性の少なく
粒度の均一なガラス細粒を提供する。 【解決手段】本発明は、使用済瓶ガラスや使用済板硝子
などの廃ガラスを数百度の温度に加熱した後、このガラ
スを水中に投じて急冷しガラスを破砕する工程におい
て、ガラス内部に発生させる応力の大きさをコントロー
ルすることにより、破砕したガラス細粒の大きさが選択
できるような方法と装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、使用済の瓶ガラス
ならびに各種の使用済板硝子などを建材や道路舗装材な
どの原料として再生し易い形で回収出来るように、廃ガ
ラスからガラスを各需要先の用途に適した粒度組成にす
ることが可能な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガラスの用途は瓶ガラスと板ガ
ラスに大別できる。使用済となった瓶ガラスならびに板
硝子の一部は回収されて、もとの瓶ガラスや板硝子さら
には各種の建材や道路舗装材の原料として再利用されて
いる。

【０００３】再利用の方法のひとつとしては使用済み瓶
ガラスや板硝子などをクラッシャーにより破砕し、ガラ
スの破片を得る方法が知られている。しかしながらこの
方法では、回収された破片の大きさはバラバラで、再利
用するためには分級や再クラッシュが必要な事が多い。
ガラス破片の形状もエッジが鋭角的になり、安全性にも
問題がある。しかもこの方法では、廃ガラスに付着した
汚れ、塗料などを除去する事は困難であり、用途によっ
ては、別途洗浄工程を設ける必要がある。そのためこの
ような操作はコストアップの原因となり、再利用の妨げ
となっている。

【０００４】再利用のいまひとつの方法としては、使用
済ガラスを加熱した後水中に投じ、ガラスを破壊する方
法が知られている。この方法により得られるガラスの破
片形状は稜角性が少ないという利点がある。しかしなが
ら古くから知られたこの方法は、ガラスに熱衝撃を与え
てガラスを破壊するというだけの技術であり、破砕して
できたガラス細粒のサイズをコントロールすることは出
来ず、再生して得たガラス破片を各需要先の用途に適し
た粒度にすることは不可能であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】使用済の瓶ガラスなら
びに板硝子などは、新しい瓶ガラスや板硝子そして建
材、道路舗装材など様々な用途に再生されている。そし
て再生される為には用途別に、ガラス砕片の形状、ガラ
ス破片の大きさと大きさのバラツキの範囲、再生ガラス
の汚れの有無が問題とされることが多い。

【０００６】本発明は、前述のこれらの問題を解決すべ
くなされたものであり、使用済の瓶ガラスおよび板硝子
などから様々な用途に廃ガラスを再生するために、低コ
ストで効率よく、破片重量の範囲が選択出来て、破片形
状は鋭角的でなくほぼエッジレスで、かつ汚れの殆どな
いガラスの細粒を製造する方法、およびその細粒を製造
する装置を得ることを目的としている。

【０００７】本発明では、ガラスの熱による変化を研究
し解明することにより、その結果を応用して、廃ガラス
をリサイクルして用途別に再生可能な大きさの粒度に
し、かつその粒度はバラツキが少ないガラス細粒を得る
ことを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明で用いられる廃ガ
ラスは、瓶ガラス、ガラス食器、板硝子、合せガラス、
複層ガラスなどの一般に用いられている使用済のガラス
製品である。

【０００９】本発明の請求項１記載の「加熱されたガラ
スの温度」とは、廃ガラスを加熱炉に投入した時に廃ガ
ラス自体の温度が上昇した結果の最終的なガラス自体の
温度であり、４００℃以上９００℃以下の範囲にある。
この「加熱されたガラスの温度」は、投入される炉内温
度とガラスが加熱される時間によって決まる。そして
「ガラスの冷却速度」は、「冷却遅れ時間」とガラスが
投入される水槽の水温と水量によって決まる。ここで
「冷却遅れ時間」とは、ガラスが「加熱されたガラスの
温度」になった後、急冷されるまでの時間をいう。

【００１０】ガラスを数百度に加熱した後急冷した時に
ガラス内部に発生する応力の大きさは、ガラスの厚み、
急冷される前のガラスの温度すなわち加熱されたガラス
の温度、そして急冷されるガラスの冷却速度により決ま
る。内部応力の大きさによりガラスの破壊エネルギーも
決まり、破壊した時にできるガラスの破片の大きさも決
まる。

【００１１】バラツキの小さい均一なガラス細粒を得る
ためには、ガラス全体に均一な内部応力を発生させる必
要がある。この為まず、加熱工程ではガラス全体に、す
なわちガラスの板厚断面方向、平面方向ともに均一な温
度に加熱されることが要求される。次に冷却工程でも、
ガラス全体が均一な冷却速度で急冷される必要がある。
従って加熱時、冷却時のガラスには何も接触しないこと
が望ましい。

【００１２】小さなサイズのガラス細粒を得るために
は、大きな内部応力を発生させる必要がある。ガラスの
内部応力を大きくするには、加熱されたガラスを急冷す
る時にガラスの中心部が粘性流動を事実上停止する温度
（約４５０℃）にある時に、ガラスの最も高い温度と最
も低い温度の差、通常はガラスの中心部と表面部の温度
差を最大にするように、冷却過程を操作すれば良い。

【００１３】図２は本発明に係わる廃ガラスからガラス
細粒を製造する時の、ガラスの加熱ー冷却曲線である
が、ここでＴｓはガラスの表面温度、Ｔｃはガラスの中
心部温度を表す。

【００１４】図２に示すように、ガラスは常温から加熱
していくと表面温度が先に上昇し、中心部温度は遅れて
上昇していく。温度上昇の過程でＴｓ−Ｔｃが最大にな
るが、ガラス温度が炉内設定温度に近づくとＴｓ−Ｔｃ
の値は０に近づいていって、ガラス全体がほぼ均一な数
百度の温度になる。次にこのように加熱したガラスを急
冷すると、表面温度Ｔｓが先に降下し中心部温度Ｔｃが
遅れて降下する。中心部温度が４５０℃になった時のＴ
ｃをＴｃ0、その時の表面温度をＴｓ0とすれば、△Ｔ＝
Ｔｃ0−Ｔｓ0を大きくすればするほど、大きな内部応力
が発生して、小さなサイズのガラス細粒を得ることが出
来る。

【００１５】使用済の瓶ガラスおよび板硝子などを加熱
炉にて加熱し、ガラスに付着した汚れや紙、塗料、接着
剤などを燃焼させるとともに、ガラスを数百度の温度に
加熱した後水中に投じてガラスを破壊する方法におい
て、本発明は前述の課題を解決するために、加熱された
ガラスの温度もしくは、急冷時のガラスの冷却速度又は
その両方をコントロールすることにより、ガラスに発生
する応力を変化させて、破壊した時のガラス細片の大き
さを変化させ得る方法を提供する。

【００１６】また、使用済の瓶ガラスおよび板硝子など
を数百度以上までの温度に加熱する加熱炉と、加熱後に
ガラスを急冷させる水槽と、加熱されたガラスを加熱炉
から水槽に投入する投入手段ならびに急冷により得られ
たガラス細粒を回収する手段を備えた装置において、本
発明は、加熱されたガラスの温度もしくは、急冷時のガ
ラスの冷却速度又はその両方をコントロールできるシス
テムを設けることにより、ガラス内部に発生する応力を
変化させて、破壊で得られたガラスの破片の大きさを、
各需要先の用途に適した粒度組成にできることを特徴と
する廃ガラスからガラス細粒を得る装置を提供する。

【００１７】さらに、使用済瓶ガラスおよび板硝子など
を加熱炉にて加熱し、ガラスに付着した汚れや紙、塗料
などを燃焼させ、ガラス自体を４００℃以上９００℃以
下の所定の温度に加熱した後、このガラスを水中に投じ
ガラスを破壊する過程において、本発明は、加熱された
ガラスの温度とガラスの冷却速度をコントロールできる
システムを設けることにより、ガラスを破壊する応力の
大きさをコントロールし、破壊によって得られるガラス
細粒の最大破片の大きさが、例えば１ｇ以下あるいは
０．５ｇ以下あるいは０．１ｇ以下あるいは０．０５ｇ
以下などに分級できて、粒度のばらつきも少ない、廃ガ
ラスから製造されたガラス細粒を提供する。

【００１８】

【実施例】以下に本発明の実施例について添付図面を参
照して説明する。ここで図１は本発明に係わる使用済瓶
ガラスおよび板硝子などからガラス細粒を回収する方法
のプロセスを示す説明図である。

【００１９】図２は使用済瓶ガラスや板硝子などを加熱
した後、高温のガラスを水中に投じた時のガラスの表面
温度Ｔｓとこのガラスの中心温度Ｔｃの変化を示すグラ
フである。

【００２０】図３、図４、図５、図６は本発明における
使用済瓶ガラスや板硝子などからガラス細粒を回収する
工程の装置を示す概念図であり、図３の処理方式Ａは、
連続加熱の一例であり吊方式を示す。図４はこの装置で
使用するガラスを吊る吊具の一例を示す。この方式で
は、廃ガラスは炉に入る前に吊具のガラス吊下げ部を開
いて吊具に吊下げる。ガラスは吊具に咥えられて搬送さ
れるが、加熱され炉の外に出た時に吊具の開閉アタッチ
メントにバーなどを接触させ、これを押し上げると、ガ
ラス吊下げ部が開となりガラスは下の水槽に落下する。
この方式では、ガラスは加熱時に吊具以外には接触しな
いので、均一加熱し易いことが有利である。

【００２１】図５の処理方式Ｂは、図３と同じく連続加
熱の一例であるが水平方式を示す。この方式では、廃ガ
ラスはコンベアー上を搬送されて、炉内で加熱される。
コンベアーの種類としては、図５に示すようなロール式
以外で、ネット式、スラット式などがある。加熱時にガ
ラス下部は、搬送コンベアーに接触しているので、高温
になったガラスとコンベアーとの分離を容易にするため
に、コンベアーに高温安定のリトポンなどの顔料を塗布
する工夫が必要な時もある。炉から出たガラスはコンベ
アーから落下して、水槽に投入される。

【００２２】図６の処理方式Ｃは、単独加熱方式を示
す。この方式では廃ガラスは炉内で静止したまま加熱さ
れるので、ガラスの底部が溶けて炉内の架台から分離し
難いことがあるので、前述のコンベアー方式以上にリト
ポンなどを塗布する工夫が必要である。加熱が終わると
ガラスは、水冷ダンパーを開にして落下させ、水槽に投
入させる。

【００２３】図３、図５、図６は本発明における使用済
瓶ガラスや板硝子などから、ガラス細粒を製造し回収す
る装置を示す概念図であるが、いずれの装置も「加熱さ
れたガラスの温度」は、炉内設定温度とガラスの炉内滞
留時間により、コントロールすることが出来る。「ガラ
スの冷却速度」は冷却遅れ時間と水槽の水温、水量によ
り決めることができる。水量は、水温が高温ガラス投入
により容易に上昇しないような十分な量が必要であり、
水温が上昇する時には、水槽の水を部分的に入れ替える
などの工夫が必要となる。冷却遅れ時間すなわち、ガラ
スが出炉してから冷却開始するまでの時間の管理は、連
続方式の場合は搬送コンベアー上でガラスの落下を遅延
させることにより可能である。単独方式では、水冷ダン
パーの開を遅延させる。

【００２４】ガラスを急冷した時に発生する応力が不足
すると、ガラスは急冷時にガラス細粒の形に破砕されず
に、破砕の固まりとなることがある。この時には、振動
などの衝撃をガラスに与えると、容易にこの固まりを破
砕することが出来る。従って、前述の装置のガラス細粒
を回収する工程で、出来たガラスの破砕の固まりを破砕
する為の装置を設けておくことが望ましい。

【００２５】図７から図１８までは、本発明により製造
したガラス細粒と処理される前の廃ガラスの形態を示
す。表１は、処理条件を変えた時に出来るガラス細粒の
製造例であり、その時の最大破片重量を示す。

【００２６】

【００２７】表１の大分類Ａは、処理条件を固定して、
廃ガラスの種類を変えた時の結果であり、処理条件は、
加熱温度＝８００℃、加熱時間＝４分、冷却遅れ時間＝
３秒と固定した。その時に出来た瓶ガラス、ビー玉、合
せガラスのガラス細粒の例を図７、図８、図９に示す。
いずれのガラスも細粒化しているが、肉厚の大きいビー
玉は内部まで均一に加熱され難いので、大きな破片が残
っている。最大破片重量は、瓶ガラス＝０．０４ｇ、ビ
ー玉＝２．６３ｇ、合せガラス＝０．０３ｇとなってい
る。同じ処理をしても廃ガラスの種類によって、できた
ガラス細粒の最大破片重量に差のあることが分かる。こ
の原因は、廃ガラスの種類によりガラスの肉厚、形状、
大きさが異なることによる。従って、均一でバラツキの
少ない大きさのガラス細粒を得るためには、なるべく同
じような種類のガラスを同時に処理することが望まし
い。

【００２８】表１の大分類Ｂは、合せガラス（２mm板硝
子＋０．７mmポリビニルブチラール膜＋２mm板硝子）に
ついて処理条件を加熱時間＝４分、冷却遅れ時間＝３秒
に固定した。図１０、図１１、図１２は加熱温度をそれ
ぞれ６５０℃、７００℃、８００℃に変化させた時の処
理後のガラスの状態を示す。６５０℃の時にはガラスは
破砕せず、板厚２mmの板硝子が原形を留めているが全面
に網目状にクラックが入っており衝撃を与えると細粒化
する。この状態よりさらに応力が不足すると、クラック
は入るが衝撃を与えても破砕するのが困難になる。７０
０℃ではガラス細粒の最大破片重量は０．１４ｇ、８０
０℃になると０．０３ｇになる。

【００２９】合せガラスは、積層させた板硝子の間にポ
リビニルブチラールなどの合成樹脂膜を挟み、板硝子と
板硝子をこの膜で接着させている。建築用、自動車用、
産業用と幅広い分野で利用されている。合せガラスも他
の廃ガラスと同じように本発明による方法でガラス細粒
を製造することが出来る。合せガラスは廃品として回収
される場合、通常ある程度クラッシュされた状態にある
が、これを加熱炉に入れると、板硝子に挟まれた中間の
膜は燃焼する。この燃焼によりポリビニルブチラールは
二酸化炭素と水になる。なを、燃焼熱は加熱炉の熱エネ
ルギーの節減に寄与する。

【００３０】表１の大分類Ｃは、ビー玉(直径肉厚１
９．６mm）について、処理条件を加熱温度＝８００℃、
冷却遅れ時間＝３秒に固定した。図１３、図１４、図１
５は加熱時間を４分、５分と６分に変化させた時のガラ
ス細粒を示す。加熱時間が長くなると加熱されたガラス
温度が高くなり、△Ｔ＝Ｔｃ0−Ｔｓ0が大きくなってガ
ラス細粒は小さくなっていく。最大破片重量は、４分の
時に２．６３ｇであり、５分では０．７３ｇ、６分にな
ると０．４２ｇになる。

【００３１】表１の大分類Ｄは、瓶ガラス（肉厚２．７
mmから４．１mm）について、処理条件を加熱温度＝７０
０℃、加熱時間＝６分に固定した。図１６、図１７、図
１８は冷却遅れ時間を２秒、３秒、４秒に変化させた時
のガラス細粒の状態を示す。冷却遅れ時間が長くなるに
つれて、ガラス細粒の大きさは大きくなっていく。最大
破片重量は、２秒の時に０．０６ｇであり、３秒では
０．２３ｇ、４秒になると１．０４ｇになる。これは冷
却される前のガラス温度が低下するので、その分△Ｔ＝
Ｔｃ0ーＴｓ0が小さくなることによる。

【００３２】

【発明の効果】使用済みの瓶ガラスや板硝子などを加熱
処理し、数百度の温度に加熱したガラスを水中に投じ急
冷して、ガラスを破砕して回収する方法において、加熱
したガラスの温度とガラスが冷却される速度を管理する
ことにより、建材や道路舗装材などの原料として再生で
きるように、需要先の用途に適した粒度組成にしたガラ
ス細粒を得ることができる。

【００３３】本発明における加熱ー水冷ー回収の装置に
よる一連の工程によって、使用済みの瓶ガラスおよび板
硝子などを効率よく、低コストで再利用に適した細粒と
してリサイクルすることが出来る。

【００３４】本発明における方法、装置によって得るガ
ラス細粒の大きさは、廃ガラス処理工程の中で応力発生
条件を操作することにより、最大破片重量を１ｇ以下あ
るいは０．５ｇ以下あるいは０．１ｇ以下あるいは０．
０５ｇ以下などと変えることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における、廃ガラスからガラスを細粒と
して回収する方法のプロセスを示す説明図である。

【図２】本発明における、ガラスを加熱ー急冷した時の
ガラスの表面温度Ｔｓと中心温度Ｔｃの関係を示すグラ
フである。

【図３】本発明における、廃ガラスから再利用可能なガ
ラス細粒を製造する装置であり、処理方式Ａは連続加熱
吊方式の一例を示す。

【図４】図３の連続吊方式で使用される、ガラスを吊る
吊具の一例を示す。

【図５】図３と同じく廃ガラスからガラス細粒を製造す
る装置であるが、処理方式Ｂは水平加熱方式の一例を示
す。

【図６】図３、図５と同じく廃ガラスから再利用可能な
ガラス細粒を得る装置であるが、この処理方式Ｃは、連
続式ではなく単独加熱式の一例である。

【図７】処理条件を同じにして、廃ガラスの種類を変え
た時の一例として、瓶ガラスのガラス細粒を示す。

【図８】処理条件を同じにして、廃ガラスの種類を変え
た時の一例として、ビー玉のガラス細粒を示す。

【図９】処理条件を同じにして、廃ガラスの種類を変え
た時の一例として、合わせガラスのガラス細粒を示す。

【図１０】合せガラスについて、加熱温度を変えた時の
一例として、６５０℃の加熱温度で処理した時のガラス
の状態を示す。

【図１１】合せガラスについて、加熱温度を変えた時の
一例として、７００℃の加熱温度で処理した時のガラス
細粒を示す。

【図１２】合せガラスについて、加熱温度を変えた時の
一例として、８００℃の加熱温度で処理した時のガラス
細粒を示す。

【図１３】ビー玉について、加熱時間を変えた時の一例
として、加熱時間４分で処理した時のガラス細粒を示
す。

【図１４】ビー玉について、加熱時間を変えた時の一例
として、加熱時間５分で処理した時のガラス細粒を示
す。

【図１５】ビー玉について、加熱時間を変えた時の一例
として、加熱時間６分で処理した時のガラス細粒を示
す。

【図１６】瓶ガラスについて、冷却遅れ時間を変えた時
の一例として、冷却遅れ時間２秒で処理した時のガラス
細粒を示す。

【図１７】瓶ガラスについて、冷却遅れ時間を変えた時
の一例として、冷却遅れ時間３秒で処理した時のガラス
細粒を示す。

【図１８】瓶ガラスについて、冷却遅れ時間を変えた時
の一例として、冷却遅れ時間４秒で処理した時のガラス
細粒を示す。

【符号の説明】

１：廃ガラス ２：連続加熱炉 ３：ヒーター ４：煙突 ５：吊搬送コンベアー ６：吊具 ７：水槽 ８：ガラス細粒回収ダンパー ９：回収箱 １０：加熱コントロールシステム １１：冷却コントロールシステム １２：吊具コンベアー接続部 １３：吊具開閉アタッチメント １４：吊具ガラス吊下げ部 １５：水平搬送コンベアー １６：単独加熱炉 １７：水冷ダンパー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用された後の瓶ガラスや各種の使用済
   板硝子などの廃ガラスをリサイクルするにあたり、廃ガ
   ラスを数百℃の温度に加熱した後に、このガラスを水中
   に投じ破壊させる方法において、加熱されたガラスの温
   度もしくはガラスの冷却速度又はその両方を設定して、
   ガラスを破壊させるエネルギーとなる発生応力の大きさ
   を変えることを特徴とする、再生用途に適した大きさの
   粒度でかつバラツキの少ないガラス細粒の製造方法。
2. 【請求項２】 使用された後の瓶ガラスや各種の使用済
   板硝子などの廃ガラスを加熱するために数百度以上の温
   度に加熱出来る加熱炉と、加熱後にこのガラスを急冷さ
   せる水槽と、水槽の底部に溜まったガラス破片を回収す
   る手段を備えたガラス細粒製造装置において、加熱され
   たガラスの温度もしくはガラスの冷却速度又はその両方
   を管理するシステムを設け、急冷時にガラスに発生させ
   る応力の大きさをコントロール出来るようにしたことを
   特徴とする、ガラス細粒製造装置。
3. 【請求項３】 使用された後の瓶ガラスや各種の使用済
   板硝子などの廃ガラスをリサイクルするために、廃ガラ
   スを数百度の温度に加熱した後に、このガラスを水中に
   投じ破壊することにより製造するガラス細粒において、
   加熱されたガラスの温度もしくはガラスの冷却速度又は
   その両方を設定して、ガラスを破壊させるエネルギーと
   なる発生応力の大きさを変えることにより製造すること
   を特徴とする、再生用途に適した大きさの粒度でかつ大
   きさのバラツキの少ないガラス細粒。