JP2002508296A - 混合された着色カレットを琥珀色、緑色またはフリントのガラスにリサイクルする方法 - Google Patents
混合された着色カレットを琥珀色、緑色またはフリントのガラスにリサイクルする方法Info
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Abstract
Description
た着色カレットガラス(即ち混合された色及び種類のガラス破砕片)をリサイク
ルして、有用なガラス製品とする方法及びその組成物に関する。本発明の好適な
観点によれば、混合された着色カレットを、炭素−硫黄琥珀色のソーダ−石灰−
シリカガラスバッチと混合し、これを着色及び/または脱色組成物で処理して、
実質的な量の色の変わった混合された着色カレットを含む炭素−硫黄琥珀色のガ
ラスを、例えば光による劣化作用からの保護を必要とする飲料、例えばビールに
対する飲料用瓶として製造する。
製造に対する原料として再使用することを含む。再生できるガラスの主な容器は
、飲料用の瓶であるガラス容器及び他の製品に対する容器である。リサイクルガ
ラス製品に溶融するのに適当な使用済みのリサイクルガラスは、カレットとして
公知である。リサイクルからのガラスカレットは一般にガラスの小片の形で提供
される。
はフリントのガラスを含んでなる。更に基本的にはナトリウム、カルシウム、及
びケイ素の酸化物を含むソーダ−石灰−シリカガラスが最も一般的であるけれど
も、それぞれの容器でガラスの種類が異なっている。他の廃棄ガラス、例えば品
質の悪くなった物質及びガラス製品の製造過程からのスクラップも、粉砕された
ガラスカレットの形で再使用される。
の廃棄容器である。廃棄物のリサイクルを奨励し且つ最少にするために、新しい
ガラス製品はリサイクルされたガラスをある割合で含むべきであるという目的に
そって、ある政府は法律的指針を示している。かくして容易に再使用できるカレ
ットに対して、市場が存在している。しかし悪いことに、これは普通、ガラスが
色で分けられていることが必要である 都市の廃棄物ガラスは、典型的には街路で集められ、集積所で処理され、小片
に粉砕して、ガラス製品の製造に使用するためのカレットを作っている。この処
理は、例えば手によるまたは光学的技術による色分け、そして手、光学的技術、
磁気、渦流、及び金属検知分離技術による非ガラス汚物の除去を含む。これらの
技術は、すべてのガラスの分離や色分けにとって完全に有効なものではない。例
えば分類する場合、ガラスの色分けは、手により、または色を感じる分離(di
verter)機構を用いて機械的に行うことができる。しかしながら、ガラス
の多くはそれまでに壊れており、完全な容器として分類することができず、まし
て小さくなった小片の分類は更に困難である。ガラスリサイクルの副生物は、ガ
ラスの色分けを試みた場合でも、ある量の着色片が混ざっている。
けるガラスの色分布は、地域的に様々である。典型的な色分布は、フリント(無
色)が約65%、琥珀色が20%、及び緑色が15%である。今日まで、混合さ
れた着色カレットは、限られた商業的用途しかなく、舗装材料における結合剤、
埋め立てのカバー、または同様の目的に対して使用できるが、しばしば埋め立て
地に廃棄されている。混合された着色材料は色分けしたカレットよりも実質的に
価値がない。
用なガラス製品を作ることのできる混合された着色ガラスの再使用法の開発は望
ましい。分類は完全には有効でないから、本発明によって必要とされ且つ提供さ
れるものは、混合された着色カレットの色の1つを選択的に着色し及び/または
脱色して、それを他の色のガラス製品の製造に有用ならしめる方法である。
または緑色がかった色合いを与えがちである鉄不純物による色を除くために、公
知である。無色のガラス、特にソーダ−石灰−シリカのフリントガラスを製造す
る場合、原料中の不純物としての鉄の存在は、深刻な問題である。第1鉄イオン
(Fe+2)の存在は、全体的な明るさ(brightness)を低下させる他
に、最終のガラスに青色または青緑色の変色をもたらす傾向がある。ガラス製造
の経済は、これらの鉄不純物を含まない低価格の原料を提供することが困難であ
り、また砂や石灰の最も重要な付着物が種々の鉄の塩及び酸化物を少くとも痕跡
量で含んでいることに左右される。
00℃)の温度で溶融する場合、存在するかなりの量の鉄が、存在する(pre
vailing)平衡条件の影響で第1鉄イオン(Fe+2)に変わる。脱色剤及
び酸化剤をガラスバッチに添加して、第1鉄イオン(Fe+2)を酸化し、第2鉄
イオン(Fe+3)を生成させることによりガラスの着色を最小にすることは可能
である。
性である。
色してより透明にすることによりガラスを光学的に向上させ、輻射(radia
nt)熱供給のための赤外線がより容易にガラスを通過して紡糸口金を加熱する
ようにして流動溶融したガラスを用いることによりガラス繊維を紡糸する方法が
記述されている。このラナウの方法では、自然に緑色がかったガラスを、有効脱
色量の、酸化セレン、過酸化マンガン、酸化銅、または分散された金のような物
質を溶融ガラスに添加することによって脱色している。
色の制禦された均一の溶融ガラスを連続的に製造するガラス脱色法が記述されて
いる。シルバーマンの方法では、バージンのバッチ原料と混合される遊離の状態
のセレンと異なって、脱色剤としてのセレンに富むフリットの溶融ガラスに添加
することによってフリント(無色の)及び他の容器のガラスを脱色する。これは
蒸発損失なしに、セレンを最終製品中により良く保留させると考えられる。シル
バーマンは、固有に存在する鉄酸化物を還元することによりフリントガラスを脱
色するために通常使用される種々の材料、例えばセレン酸ナトリウム及びバリウ
ム及びセレン化物、の種々のセレン化合物並びに砒素を試みたが、セレンの蒸発
損失を成功裏に排除できなかったことを開示している。またシルバーマンは、脱
色剤が好ましくはSe+4状態の実質的な脱色剤セレンを含むフリット組成物を含
んでなり、また硝石及び砒素を含んでいてよいことを開示している。シルバーマ
ンの場合、セレンに富むフリットの脱色剤を、溶融フリントガラスに添加し、そ
こに分散させて、ガラスを脱色している。
(Fe+2)を約0.1重量%まで自然に含むソーダ−石灰ガラスの酸化第1鉄含
有物を脱色する方法が開示されている。このモンクスの方法は、マンガンに富む
フリットガラスを脱色剤として用いることにより脱色された均一なガラスを連続
的に製造する。特にモンクスは、それ自体望ましくない色を作らないマンガンを
含む脱色フリットガラスを用い、この脱色フリットガラスを溶融したベースのガ
ラスに添加することにより、鉄を不純物として含むソーダ−石灰ガラスを脱色す
る方法を提供している。モンクスは、脱色フリットガラスが、好ましくはソーダ
−石灰ガラス中の第1鉄イオンを第2鉄イオンへ酸化する酸化剤として役立つM
n+3状態(Mn2 O3 )及びMn+2状態(MnO)の酸化されたマンガンを含ん
でなることを教示している。
小にするための脱色は、着色する化合物、例えば緑色のガラスに高濃度で見出だ
されるクロムグリーンを添加して、ひどく色の付いたリサイクルガラスを脱色し
または相殺するよりも難しい問題ではない。(後者の場合)、ガラスの透明度(
clarity)に影響せず、または他の品質や製造過程に問題を引き起こさな
いで、脱色組成物で十分に処理することは困難であろう。
ント(無色)のガラスの混合物を含むリサイクルされる都市の廃棄物を、望まし
い色に選択的に脱色し及び/または着色することである。好ましくは混合された
着色カレットは、琥珀色のガラス容器、例えばビール及び他の飲料用瓶の製造の
ためにリサイクルされる琥珀色のガラスに転化される。この場合、工程は、緑色
を選択的に脱色することを含み、また琥珀色の色合いを達成するために色を添加
し、これによって比較的暗い緑色による容器の外観への悪影響を最小にすること
を含む。
琥珀色ガラス、緑色ガラス、またはフリントガラスと実質的に同程度に、リサイ
クルガラス容器の製造に有用な材料を提供する。
製造する方法を提供することである。
状態を変え、及び/またはサルフェート含有物を炭素で還元することによって混
合された色カレット中の緑色成分のガラスを脱色し、琥珀色のガラス製品の製造
に使用するための通常のガラス製造装置で容易に混入できる琥珀色のガラスを製
造することである。他に、分けられてない混合された色カレット中の琥珀色のガ
ラスを脱色及び/または着色して緑色のガラスを製造し、或いは琥珀色と緑色の
ガラスの両方を脱色してフリントガラスを製造してもよい。
はそれ以上の琥珀色着色剤を、バージンのガラスバッチ及び緑色、琥珀色及びフ
リントのガラスを含んでなる混合された着色カレットの混合物と混合して、緑色
を脱色または相殺し且つ琥珀色を高め、琥珀色のガラス、例えば琥珀色のビール
瓶を製造する場合に使用する琥珀色の生成物を製造するための、混合された着色
カレットガラスから緑色を脱色して琥珀色に着色したカレットを製造する方法を
提供することである。同様の技術はリサイクルされる緑色またはフリントの瓶な
どを製造するためにも使用できる。
る。混合された着色のカレットガラスは、ガラスの製造で生じる廃棄物カレット
も混合しうるが、一般に再生される使用済みのガラスで、典型的には緑色のガラ
ス、琥珀色のガラス及びフリント(無色)ガラスの混合物を含んでなる。混合さ
れた着色カレットは、主にソーダ−石灰−シリカガラス(さもなければ「ソーダ
石灰ガラス」と言及される)からなる。この混合された着色カレットは、典型的
にはカレットが容易に注入でき、またはさもなければ容易に取り扱い、溶融でき
るようにガラス容器を粉砕することによって製造された複数の小片または粒状物
、典型的には直径が6mm以下の粒状物のバルクの形で使用される。本発明によ
れば、少くとも1つの色が、選択的な物理的及び/または化学的脱色により選択
的に除去、中和、または転化され、同時に新しいガラス製品の製造に使用するた
めにそのような少くとも1つの色が除去された混合着色カレットガラスが回収さ
れる。
ラスを製造することは望ましい。固有に酸化クロムを緑色の着色剤として含む且
つ鉄不純物を含んでいてもよい緑色のガラス粒子は、混合された着色バッチにお
いて選択的に脱色されて、新しい容器、例えば琥珀色のビール瓶を製造するため
に使用される琥珀色のガラスにおける望ましい赤さ比(redness rat
io)または赤色がかった色合いを低下させる過度な緑色を除去することができ
る。混合された着色カレットからの琥珀色の着色ガラスの赤褐色色調は、混合物
中の鉄、炭素及び硫黄の量を調節して所望の赤褐色琥珀色を与えるように制禦で
きる。同様の技術は、リサイクルされた緑色またはフリントの瓶などを製造する
ためにも使用できる。
つの色に対する後述するような脱色剤を添加することにより、混合された着色カ
レットガラスを少くとも1つの色に関して随時脱色することを含む。本方法は、
更に混合された着色ガラスに、有効量の、後述するような着色剤を添加して、残
存色を高めることにより、混合された着色カレットを少くとも1つの残存色に関
して更に着色する工程を含む。本発明の方法においては、好ましくは混合された
着色カレットを補償するために予め決めた量の混合された着色カレットガラスを
、通常のガラス原料を含むバージンの、残存色のガラスバッチ並びに脱色剤及び
着色剤と混合して、リサイクルされた混合着色カレットをある割合で含む新しい
ガラス製品を製造することができる。これは混合された色のカレットから琥珀色
の容器などを製造するのに特に有効である。
のソーダ−石灰−シリケートガラス、及びガラス製造装置、例えばガラス溶融炉
、徐冷がま(lehrs)、成形装置などを使用することができる。ガラス原料
、ガラスの製造及び加工技術の記述に関しては、中でも全体が本明細書に参考文
献として組み入れられるS.R.スコールズ(Scholes)博士、現代ガラ
ス実用集、CBI出版社(1975)及びカーク(Kirk)−オスマー(Ot
hmer)、科学技術辞典、ジョン・ウイリー・アンド・サンズ(John W
iley and Sons社)(1985)、560−565ページを参照す
ることができる。
着色カレットから製造される。ある量の混合された着色カレットを、琥珀色の着
色ガラスを製造するために使用される通常のガラス原料のバージンのバッチ、好
ましくは炭素−硫黄琥珀色のガラスと一緒によく混合する。バッチ中の使用済み
(リサイクルされる)カレットの最少量は政府の規制によってもよい。ある州政
府では、少くとも10%またはそれ以上を含有させることが必要であり、一方い
くつかの州政府は少くとも約35%またはそれ以上の使用済み(リサイクル)カ
レットが必要で、2000年までには約35−50重量%の使用済みカレットを
ガラスバッチに要求するであろう。混合された着色カレットは典型的には約26
00−2900°F(約1400−1600℃)の温度で運転されるガラス溶融
炉中の混合されたバージンのガラスバッチの上に導入し、カレットが溶融したバ
ージンバッチの発泡や泡立つ傾向、即ち加工上の問題を減じることが好適である
。
ジンのガラス原料は、主成分、例えば砂、石灰、ソーダ灰、長石など、及び少量
成分、例えば塩ケーキ、石膏、炭素源、例えばカーボサイト(CARBOCIT
E(商標))またはグラファイト、鉄ピライト(pyrite),スラグ源、例
えばカルマイト(CALUMITE(商標))などを有効量で含むことができる
。
着色は、サルフェート(例えばソーダケーキ及び石膏)、炭素(例えばカーボサ
イト(商標)、グラファイト、及びカーボンブラック)及び鉄(例えば酸化鉄及
び鉄ピライト)含有物によると考えられる。琥珀色のガラスの形成は、アルカリ
サルフェートの、還元剤、例えば炭素との反応でアルカリサルファイト、元素硫
黄及び硫化物、並びにアルカリポリ硫化物及びスルホフェライトが生成し、これ
らがすべて少しずつ琥珀色の着色に役立つという着色反応を含むと考えられる。
の結果容器の内容物を、化学的に活性な紫外線照射から保護する。琥珀色の(還
元)ガラスは、典型的には約−30のレドックス範囲と約2の赤さ比を有する。
琥珀色の容器ガラスの純粋に代表的な例としての組成(重量%)を表1に示すが
、それはいかなる限定をも意味しない。
融して、均一な混合物を形成させる。この混合された着色カレットに含まれる、
比較的高い酸化クロム含量を有し且つ鉄不純物を含んでいてもよい緑色のガラス
は、有効量の脱色剤を、混合された着色カレットに添加することによって選択的
に脱色できる。この脱色剤は化学的または物理的脱色剤或いは両方であってよい
。
中和する。好適な物理的脱色剤は、セレン(赤)、マンガン(赤)、コバルト
(青)、ニッケル、及び/またはセレン化物の元素または化合物を含む。しかし
ながら、このように緑を相殺する場合、ガラスが灰色(煙色)を帯び、これがガ
ラスをより半透明に且つより不透明にするという色の混合に限界がある。フリン
ト(無色)約56重量%、琥珀色22.5重量%、及び緑色21.5重量%のガ
ラスを含んでなる典型的な混合された着色カレットの場合、混合された着色カレ
ット100重量%当たりセレンまたは匹敵する脱色剤約0.001−0.01重
量%、最も好ましくは約0.005−0.01重量%を添加することが好適であ
る。
着色カレットに、痕跡量の第1鉄(緑)を第2鉄に酸化するのに有効な量で添加
できる好適な化学的脱色剤または酸化剤は、亜鉛、セリウム、及び砒素の酸化物
を含み、また酸化されたバージンのバッチ材料も含む。フリント(無色)約56
重量%、琥珀色22.5重量%、及び緑色21.5重量%のガラスを含んでなる
典型的な混合された着色カレットの場合、混合された着色カレット100重量%
当たり化学的脱色剤約0.001−0.01重量%、最も好ましくは約0.00
5−0.05重量%を添加することが好適である。
リントのカレットは、琥珀色のガラスの製造に有効量の典型的な着色剤を添加す
ることにより、琥珀色を高めることができる。好適な着色剤は、琥珀色を付与す
るために使用される鉄ピライト、塩ケーキ(硫酸ナトリウム)、亜硫酸ナトリウ
ム、硫化ナトリウム、炭素(典型的にはカーボサイト(商標)またはグラファイ
ト形)、及びスラグ源、例えばカルマイト(商標)を含む。フリント(無色)約
56重量%、琥珀色22.5重量%、及び緑色21.5重量%のガラスを含んで
なる典型的な混合された着色カレットの場合、混合された着色カレット100重
量%当たり着色剤約0.25−0.50重量%、最も好ましくは約0.30−0
.40重量%を添加することが好適である。
の琥珀色のガラスバッチの溶融混合物は、よく知られているように、例えば塩ケ
ーキを添加して気泡を最小にすることにより清澄(fine)させることができ
る。この清澄後、ガラスを、通常製造されるガラスと同一の方法で、ガラスブロ
ー成形機または他のガラス成形機、例えば琥珀色のビール瓶の製造に対してはガ
ラス瓶ブロー成形機に送る。成型後、公知の方法で、例えば徐冷装置で焼きなま
して内部のガラス歪みを除く。
とに限定されない。本発明は、混合された着色カレットからのフリントまたは緑
色のガラスの製造にも関する。フリントガラスの場合、バージンのバッチを、化
学的脱色剤、例えばセリウム及び亜鉛の酸化物と混合して鉄不純物を化学的に酸
化し、または補色の物理的脱色剤、例えばセレン及びコバルトの元素または化合
物と混合してもよい。
うがそれはいかなる限定をも意味しない。
色したガラスに適切に転化した。最初に、フリント(無色)約56重量%、琥珀
色22.5重量%、及び緑色21.5重量%のガラスを含んでなる混合された着
色カレット約2ポンド(約906g)に、(溶融カレットの重量に基づいて)F
e2 O3 当量0.3−0.45重量%の鉄ピライトを添加し、一緒に良く混合し
た。この混合された着色カレットに、炭素(カーボサイト(商標)形)約0.0
15−0.07重量%を添加して、炉の雰囲気(即ち油、ガスまたは電気)に依
存して、約−15.0から−40.0のレドックス範囲[即ちFe+2/(Fe+2 +Fe+3)]を達成した。これらの成分を、ガラス炉中、約2600−2700
°Fの温度で溶融状態に溶融した。炭素(還元剤)の添加は最終の琥珀色に影響
した。即ち炭素含量が増すにつれて、赤褐色の風合いが向上した。次いで着色剤
を含む溶融混合色カレットを冷却し、ルツボから溶融カレットを注ぐことにより
、小さいパイ型の試料に成形した。得られたガラスは、約−25.0のレドック
ス範囲と約15%のUV透過率を持って、琥珀色であった。
なったであろう。本発明は、特に言及した記述及び実施例に限定されるものでな
く、従って排他的権利の得られる本発明の精神及び範囲を示す特許請求の範囲を
参照すべきである。
Claims (11)
- 【請求項1】 少くとも2つの異なる色のガラスを有する分けてない混合さ
れた色ガラスカレットを得、 該混合された色ガラスカレットに、該分けてない混合された色ガラスカレット
の色の少くとも1つを選択的に脱色する少くとも1つの脱色剤及び該分けてない
混合された色ガラスカレットの殘色を高める着色剤を添加し、 混合された色ガラスカレット及び該添加工程で添加された試剤を溶融状態に溶
融し、そして 選択的に着色された/脱色された溶融混合色ガラスカレットから、該殘色のリ
サイクルガラス製品を製造する、 工程を含んでなるリサイクルガラス製品の製造法。 - 【請求項2】 少くとも2つの異なる色のガラスを有する分けてない混合さ
れた色ガラスカレットを得、 特定の色のガラスに対するバージンのソーダ石灰ガラスバッチのガラス溶融物
に、ある量の分けてない混合された色ガラスカレットを添加し、 該ガラス溶融物に、該特定の色以外の該分けてない混合された色ガラスカレッ
トの色の少くとも1つを選択的に脱色する脱色剤の少くとも1つ及び該分けてな
い混合された色ガラスカレットの該特定の色を高める着色剤を添加し、そして 選択的に着色された/脱色されたガラス溶融物から、該特定の色のリサイクル
ガラス製品を製造する、 工程を含んでなるリサイクルガラス製品の製造法。 - 【請求項3】 少くとも2つの異なる色のガラスを有する分けてない混合さ
れた色ガラスカレットを得、 ある量の分けてない混合された色ガラスカレットを、特定の色のガラスに対す
るバージンのソーダ石灰ガラスバッチ混合物原料に添加し、 該バージンのバッチ混合物に、該特定の色以外の該分けてない混合された色ガ
ラスカレットの色の少くとも1つを選択的に脱色する脱色剤の少くとも1つ及び
該分けてない混合された色ガラスカレットの該特定の色を高める着色剤を添加し
、 バージンのバッチ混合物を、該混合された色ガラスカレット及び該添加工程で
添加された試剤と共に溶融状態に溶融し、そして 選択的に着色された/脱色されたバージンのバッチ混合物から、該特定の色の
リサイクルガラス製品を製造する、 工程を含んでなるリサイクルガラス製品の製造法。 - 【請求項4】 該色ガラスを得る工程が、フリント、緑色及び琥珀色のガラ
スを含んでなる混合された色カレットを得る工程を含んでなる、請求項1、2ま
たは3に記載の方法。 - 【請求項5】 該添加工程が、該緑色のガラスを選択的に脱色する脱色剤と
該フリント及び脱色された緑色のガラスを琥珀色に着色する着色剤を添加する工
程を含んでなる、請求項1、2または3に記載の方法。 - 【請求項6】 該添加工程が、該琥珀色のガラスを選択的に脱色する脱色剤
と該フリント及び脱色された琥珀色のガラスを緑色に着色する着色剤を添加する
工程を含んでなる、請求項1、2または3に記載の方法。 - 【請求項7】 該添加工程が、該琥珀色のガラス及び該緑色のガラスを選択
的に脱色する脱色剤を添加する工程を含んでなる、請求項1、2または3に記載
の方法。 - 【請求項8】 脱色剤がマンガン、コバルト、ニッケル、及びセレン化物か
らなる物理的脱色剤の群から選択される、請求項1、2または3に記載の方法。 - 【請求項9】 脱色剤が亜鉛、セリウム、及び砒素からなる化学的脱色剤の
群から選択される、請求項1、2または3に記載の方法。 - 【請求項10】 着色剤が鉄ピライト、塩ケーキ、亜硫酸ナトリウム、硫化
ナトリウム、炭素源、スラグ源、酸化クロム、及び酸化鉄からなる群から選択さ
れる、請求項1、2または3に記載の方法。 - 【請求項11】 該バージンのガラスバッチが、砂、石灰石、ソーダ灰、長
石、塩ケーキ、石膏、炭素源、鉄ピライト、及びスラグ源を含んでなる、請求項
2または3に記載の方法。
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