JP2005511459A - ガラス繊維廃棄物から製品を製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、大量のガラス繊維廃棄物を低コスト製造方法で有用なセラミック製品へ変換する為の方法を提供する。この方法は、ガラス繊維廃棄物をガラス粉末にする工程、ガラス粉末を添加剤と混合してガラス−添加剤混合物とする工程、ガラス−添加剤混合物を粒状化して粒状化粒子とする工程、粒状化粒子を未焼成セラミック品に成形する工程及び未焼成セラミック品を加熱してセラミック製品とする工程から成る。水分及び粘土をこの処理において含ませる事ができる。約７００℃〜約１０００℃の低いピークの温度で一度の焼成工程が必要とされるだけである。この方法は、従来の粘土を基本としたセラミック製造に比べてエネルギー及び天然資源を保存する。高品質の不浸透性セラミック製品が本発明によって製造できる。

Description

（関連出願の相互参照）
本願出願人は、２００１年６月２８日に出願された米国仮出願第６０／３０１９５９号の特典を要求する。
本発明は、ガラス繊維廃棄物から造られるセラミック製品、ガラス繊維廃棄物からセラミック製品を製造する為の原料バッチ組成及びガラス繊維廃棄物からセラミック製品を製造する方法に関する。本発明によって製造されるセラミック製品の例にはタイル及び煉瓦があるが、その他のセラミック製品も製造することができる。本発明は、二つの問題点、即ち、セラミック工業によるエネルギー使用の低減の必要性及びガラス繊維廃棄物を有用な製品とする為の再生法の新技術の必要性に対応するものである。

セラミック工業は大量のエネルギーを消費し、特に、焼成工程中に大量のエネルギーを消費する。１２００℃（２２００°Ｆ）より高い焼成温度は、一般的なセラミック原料を緻密な製品へ焼結させるのに必要とされる。原料組成の変更は焼成温度の低減をもたらすが、使用される原料のタイプの為にその改善には限界がある。最も伝統的なセラミック製品、例えば、タイル及び煉瓦は、主に粘土を基本とした原料から成り、これらは本質的に高い焼成温度を必要とする。その他のセラミック製造工程、例えば、乾燥工程も非常にエネルギー集約的工程である。エネルギーコストは全製造コストの大部分を占め、従って、必要とされるエネルギーの量を低減させる為の新たな方法はセラミック工業にとって極めて有益なものである。
ガラス繊維工業は、現在経済的にリサイクルされていない大量のガラス繊維廃棄物を生産し、これが埋立地に捨てられている。ガラス繊維廃棄物は繊維形成工程中に発生し、又、ガラス繊維製品の製造中にも発生する。ガラス繊維廃棄物は、新たなガラス繊維を形成する為に再溶融する事によってリサイクルできる可能性が高い。然しながら、ガラス繊維廃棄物は、廃棄物中の不純物が、形成工程中の受け入れがたい繊維切断水準をもたらすので一般的には再溶融されない。「カレット」と言われるリサイクルされたガラスは、通常は、ガラス製品の多くのタイプの製造原料の２０〜３５％使用される。又、カレットは幾つかのタイプのガラス繊維製造において使用されるが、主に、容器及び板ガラス源からのものである。

ガラス繊維の二つの主なタイプは断熱製品用のウールと、繊維製品用の長繊維である。ガラス繊維ウールは回転円筒容器中の孔を介して溶融ガラスを急速紡糸する事によって形成される。ガラス長繊維は貴金属ブッシングを介して溶融ガラスを延伸する事によって形成される。両方の方法において、繊維は空気又は蒸気ブロワーによって急速に冷却される。次いで、加工中の繊維と繊維との摩擦を最小限にし且つ特定の製品用途の為に必要な被覆を与える為にサイズ剤の有機化学的処理が適用される。
加工処理中には、例えば、廃棄材料となる繊維の切断と言った様々な異常が周期的に生起する。繊維上のサイズ剤の被覆は、サイズ剤が、溶融体の形成に当って受け入れがたい量の残留カーボンの原因と成る為に、カレットとして廃棄物を直ちに再使用する事を妨げる。溶融する前にサイズ剤を除去する為に追加の処理工程が使用できるが、この追加処理は原料バッチ材料の使用と比べて経済的ではない。更に、サイズ剤が除去されたとしても、形成中の繊維切断の高い割合の結果としてその他の混入物が存在する事が多くの研究によって指摘されている。これらの問題の故に、大量のガラス繊維廃棄物が埋立地に捨てられている。この工業廃棄物を有用な製品に再生する為の新しい方法が必要とされる。
本発明のガラス廃棄物とは、工業的に又は使用後に廃棄されるガラス繊維を意味するものである。如何なる形態のガラス繊維、例えば、繊維製品用の長繊維又は断熱製品用のウールでも使用できる。更に、ガラス繊維溶融工程からの如何なる形態のガラス廃棄物、例えば、ドレインガラスでも本発明では使用できる。ガラス繊維廃棄物はガラス繊維製造から得る事ができるが、その他のガラス繊維源も使用できる。広範囲の用途の為に設計されたガラス繊維組成物の様々なタイプが存在する。ガラス繊維組成物は、一般的に、約６５０℃〜約８００℃で軟化する。この独特の軟化挙動は、ガラス繊維の微粉末から形成される粒子を、セラミック製品を焼成するのに通常必要とされる温度よりも低い温度で焼結する粘稠相によって緻密化する事に起因する。本発明は、エネルギーを保存し、装置及び保守の為の費用を少なくする事によって製造コストを低減する為にガラス繊維の低温緻密化作用を利用するものである。

本発明は、１００％のガラス繊維廃棄物から低コストで高品質のセラミック製品が製造できる事から新規な発明である。本発明は、従来のセラミック製造方法と比べて、エネルギー並びに天然資源を保存する。少量の空隙率しか持たない不浸透性のセラミック微細構造が達成できる。「不浸透性」とは、０．５％未満の極めて低い吸水率を持つセラミック製品を意味する。少量の空隙率を持つ不浸透性のセラミック微細構造は高品質を達成する為には臨界的である。セラミック製品は、平滑で艶光沢のある表面を持つ広範囲の色調で本発明によって製造できる。表面組織及びその他の焼成特性も、充填剤の添加及び／又はガラスの部分的結晶化によって調整する事ができる。
従来の方法は、ガラス廃棄物からセラミック製品を製造する為に開発されてきたものである。米国特許第６，３４０，６５０号明細書は、従来の方法に原因する加工上の問題点を検討し、その問題点を、その加工において水及び粘土の使用を回避する事によって解決する方法を提供する。幾つかのタイプのガラス繊維組成物がそこに存在する。これらの組成物は、ガラス繊維の大きな表面積の為に、容器及び板ガラス組成物と比べて水と化学反応を起し難い様に設計されている。水と反応を起し難い性質は、容器又は板ガラスに比べてガラス繊維の加工上大きな自由度を許すものである。更に、幾つかのガラス繊維組成物、例えば、Ｅ−ガラスは、容器及び板ガラス組成物に比べて高い軟化温度を有する。高い軟化温度は、緻密化作用に悪影響を及ぼす事なしに、焼成中に揮発性成分を生成する粘土及びその他のセラミック原料を原料バッチ組成に含ませる事を許す。本発明は、加工中に水及び粘土が添加できる、ガラス繊維廃棄物からセラミック製品を製造する方法を提供するものである。

又、ガラス繊維の使用が、容器又は板ガラスの使用に比べて幾つかのその他の顕著な利点を与える事は予期せぬ事であった。これは、組成及び混入物の相違の為であるが、特に、ガラス形態の相違（繊維対バルクガラス）の為である。容器又は板ガラスを微粉末にする工程は、２つ又は３つのエネルギー集約的粉砕及び破砕工程を含む。ガラス繊維は、一般的に、直径が３〜１００μｍであり、従って、非常に細かい粉末を製造する為には唯一つの寸法を切断すれば良い。ガラス繊維のチョッピング又はミリングは、容器又は板ガラスを粉砕するのに比べて簡単で且つ省エネルギー集約的である。ガラス繊維の工業源は、使用後の容器ガラスに比べて混入物が少なく組成が極めて均一である。この事は、製造されるセラミック製品の色及びその他の性質をより調節し易くする。更に、容器及び板ガラスに比べてガラス繊維組成物の著しく低い熱膨張係数は改善された熱衝撃抵抗の可能性を提供する。
本発明は、従来の方法に比べて多様な環境利益を提供する。本発明方法は、ガラス繊維を完全に緻密なセラミック製品へと変え、その結果、繊維の取扱い上及び廃棄上の全ての将来の環境問題が解決される。リサイクルされたガラスを原料として使用する事によって、今までの原料の採掘、加工及び運搬が必要とされなくなる。本発明は、従来の粘土を基本としたタイル製造に比べて、そして、特に、タイル製造のガラス溶融法に比べて実質的に省エネルギーである。これは、主に、粘土を基本としたタイルの為の１２００℃及び溶融体を基本としたタイルの為の＞１５００℃に比べて、７００〜１０００℃の非常に低減された焼成温度の為である。

本発明は、低コスト製造方法により大量のガラス繊維廃棄物を有用なセラミック製品へ変換する方法を提供するものである。この方法は、ガラス繊維をガラス粉末にする工程、該ガラス粉末を添加剤と混合してガラス−添加剤混合物とする工程、該ガラス−添加剤混合物を粒状化して粒状の粒子とする工程、該粒状の粒子を成形して未焼成のセラミック品とする工程及び該未焼成のセラミック品を加熱してセラミック製品とする工程から成る。水と粘土をこの工程中に含ませる事ができる。約７００℃〜約１０００℃の低いピークの焼成温度の一つの焼成工程が必要とされるだけである。この方法は、粘土を基本とした従来のセラミック製造と比較してエネルギー及び天然資源を保存する。高品質の不浸透性セラミック製品が本発明によって製造できる。

本発明の原料バッチ組成物は、７０〜１００％のガラス繊維廃棄物、０〜２０％の充填剤及び０〜１０％の有機結合剤から成る。好ましい原料バッチ組成物は、８４〜１００％のガラス繊維廃棄物、０〜１０％の充填剤及び０〜６％の有機結合剤から成る。全ての％は質量を基準とする。又、その他のセラミック加工添加剤、例えば、湿潤剤、界面活性剤、解膠剤、凝固剤、凝集剤、可塑剤、消泡剤、潤滑剤、防腐剤等が、本発明の範囲を変更する事無しに加工を更に最適化する為に原料バッチ組成物に添加する事ができる。
有機結合剤及びその他の有機添加剤（若し含まれる場合は）は焼成中に焼却し、従って、最終製品の一部ではない。ガラス繊維廃棄物及び充填剤は焼成後に残る無機成分であり、最終製品組成物を構成する。最初の原料バッチ組成物（上記で与えられる）は、従って、焼成中に、８０〜１００％のガラス繊維廃棄物と０〜２０％の充填剤とから成る最終製品組成物へ転換する。好ましい最終製品組成物は、９０〜１００％のガラス繊維廃棄物と０〜１０％の充填剤とから成る。最終製品組成物は、原料バッチ組成物から有機結合剤の量を引き、次いで、残った組成物を１００％に繰り込むことによって決定される。

本発明の充填剤は、最終製品の色調、表面組織又はその他の性質を変更する為に、或いは、無機結合剤として作用する為に添加されるセラミック原料である。無機結合充填剤、例えば、粘土又は珪酸ナトリウムは、粒状化及び圧縮工程において結合剤として作用し、有機結合剤の必要性を低減又は排除する。充填剤の添加は高品質のセラミック製品を造るのに必要ではないが、最終製品の特定の一組の性質を形成するのには望ましい。広範囲の添加剤が、別々に或いは組合せて本発明で使用できる。
色調を調節する為に添加される充填剤は着色剤と称せられる。通常のセラミック着色剤は、広範囲の色を持つ本発明によるセラミック製品を製造するのに使用する事ができる。個々の酸化物着色剤の例としては、青色を生み出す為のコバルト酸化物、緑色に対するクロム酸化物及び赤色に対する鉄酸化物がある。溶融してガラスフリットを形成する酸化物を複雑に組合せたものを基本とした多数の市販の着色剤が利用できる。色調に加えて、充填剤の添加はその他の特徴及び性質、例えば、表面組織、結晶挙動及び、機械的、熱的及び化学的耐久性を調節する事ができる。充填剤のその他の例には、アルミナ、シリカ、ジルコニア及び粘土がある。
ガラス繊維廃棄物及び充填剤は、原料バッチ組成物で使用する為には粉末形態でなければならない。必要とされる粉末の粒径は所望される最終の性質に依存する。本発明では、ガラス繊維廃棄物と充填剤粉末は＜３０メッシュ（＜０．６ｍｍ）の粒径を有する。好ましいサイズは＜１００メッシュ（０．１ｍｍ）である。ガラス繊維の粒径は、繊維直径が必要とされるサイズよりも小さいので繊維長によって調節される。又、粗めの粒径の充填剤も、最終製品の性質を調整する為に原料バッチ組成物に含める事ができる。例えば、粗い充填剤は、摩擦及び滑り抵抗係数を増す為の粗面組織を作る為に添加する事ができる。

本発明の有機結合剤は、無機のガラス廃棄物充填剤粒子とを一緒に結合する為に添加する事ができる。有機結合剤は、初めに、ガラス繊維廃棄物と充填剤粒子と混合され、粒状化したさらさらした粉末を形成する。この粉末は、次いで、セラミック品へ形成される。この成形工程の後に、有機結合剤は、取扱い及び焼成工程への運搬にとって十分な強度をこの未焼成品に与える。必要とされる有機結合剤の量は、無機結合剤が充填剤として添加される場合は減少されるか或いは無くすことができる。
有機結合剤の例には、天然ゴム、セルロ−スエーテル、重合アルコール、アクリル樹脂、グリコール及びワックスがある。ポリエチレングリコール及びポリビニルアルコールは、以下に示される本発明の実施例において有機結合剤として使用された。その他の有機結合剤は本発明の範囲を変更する事無しに使用できる。有機結合剤を有効ならしめる為には、無機ガラス繊維と充填剤粒子が濡れた状態となり且つ有機結合剤で被覆される様にする為に液体状態である事が必要である。本発明では、水又は非水性液体、例えば、アルコールが、固体有機結合剤を溶解する為に使用される。有機結合剤が液状であれば、追加の液体は必要とされない。

以下に本発明方法の各工程の詳細を述べる。本発明方法の第１工程は、ガラス粉末の調製から成る。適用されたサイズ剤を伴う或いは伴わないない工業的ガラス繊維廃棄物は、粉末を調製する為の出発ガラスとして使用できる。又、その他のタイプ又は形態のガラス繊維廃棄物も使用できる。本発明方法はガラス繊維廃棄物中の通常の水準の混入物に対しては敏感ではなく、従って、ガラスの洗浄は必要ない。ガラス繊維廃棄物は、粒径（又は繊維長）を＜３０メッシュ（＜０．６ｍｍ）まで小さくされる。好ましい粒径は＜１００メッシュ（＜０．１ｍｍ）である。
粒径の減少の為に使用される方法は、ガラス繊維廃棄物の組成及びガラス繊維廃棄物の形態に依存する。広範囲のガラス繊維組成は多数の異なる形態を生成し、これが様々なタイプのガラス繊維廃棄物をもたらす。全てのタイプのガラス繊維廃棄物は、その処理中で水の使用を避ける方法によって粒径を小さくする事ができる。これは、処理中に水との反応によって悪影響を受けるガラス繊維組成物にとって臨界的である。処理中に水との反応によって悪影響を受けないガラス繊維組成物は、処理中に水を使用する方法によって粒径を小さくする事ができる。
粒径を小さくする前に、ガラス繊維廃棄物は、存在するかも知れない水を除去する為に加熱する事ができる。その温度が十分高ければ、有機物、例えば、有機サイズ剤が粒径を小さくする前に除去される。又、ガラス繊維廃棄物の加熱は、ガラス繊維を更に脆く成る様にしてこの繊維を一層切断及び粉砕し易くさせる。ガラス繊維廃棄物の粒径は、チョッピング、粉砕、破砕、ミリング等のタイプの方法で小さくする事ができる。粒径を小さくする為に幾つかのタイプの一般的なセラミック処理装置、例えば、チョッパー、ジョー又はコーンクラッシャー、ボールミル、ハンマーミル、振動ミル、アトリッションミル、ロラーミル等が使用できる。粒径を小さくした後に、ガラス繊維粉末は、３０メッシュ（又は、好ましい粒径の為には１００メッシュ）篩を通して篩分けられる。

粒径を小さくする方法で得られた微細ガラス粉末（＜３０又は＜１００メッシュ）は、使用される原料バッチ組成に基づいて所望量の充填剤及び有機結合剤と組合わされる。それぞれの成分の量は、秤で計量され、組合わされ、次いで混合される。有機結合剤は、出発結合剤が液体である事から、或いは結合剤が水又は非水性液体、例えばアルコールに溶解されるので液状で添加される。液体有機結合剤はガラス及び充填剤粉末と組合わされ、粒状化されたさらさらの粉末を生成する任意のミキサー、例えば、パンミキサー、コニカルブレンダー、リボンブレンダー、回転ドラムミキサー等で混合される。過剰の液体は乾燥機、例えば、流動床乾燥機、又は噴霧乾燥機で乾燥する事によって除去できる。然しながら、乾燥工程を必要としない為には十分に低い液体含有量を保持する事が好ましい。
原料バッチ組成物の粒状化されたさらさらの粉末は未焼成のセラミック品に成形される。「未焼成」とは、未だ焼成されていないセラミックを意味する。任意のタイプの成形方法が使用できるが、好ましくは乾燥圧縮法が使用される。乾燥圧縮法では、粉末は所望の形状の金属ダイ中に置かれ、粉末を緻密化する為にラムで圧縮される。圧縮品は、次いで、ダイから取出されてキルン又は炉中で焼成される。圧縮品中に液体が存在する場合は、次いで、残留液体を除去する為に焼成前にオーブン中での追加の乾燥工程を含む事ができる。
焼成工程の初期段階は、有機結合剤を除去する為の結合剤焼却から成る。好ましくは、結合剤焼却は、焼成の為のセラミック品の初期加熱中に行われる。結合剤焼却と焼成の別々の工程も又使用できる。いずれの場合でも、有機結合剤は、焼成された製品中で発生する欠陥を防ぐ為に、ガラス粉末の軟化及び焼結前に完全に除去されねばならない。有機結合剤は、一般的に、約２００〜４００℃で燃え尽きる。温度及び時間の特定の焼成条件は、使用される原料バッチ組成に依存する。好ましくは、必要とされる温度及び時間は、略０％の空隙率が得られる限りにおいて最小にされる。必要とされる最大焼成温度は約７００℃〜約１０００℃の範囲である。
以下に本発明の２５の実施例が示される。

実施例１：

実施例１の原料バッチ組成物は、ガラス繊維製造から得られた１００％ガラス繊維廃棄物から成る。この廃棄物はＥ−ガラスのガラス長繊維製造からのもので、適用された有機サイズ剤を有している。この繊維はガラス繊維製造業者によって小さな断片に加工されている。第１工程で、このガラス繊維廃棄物を乳鉢と乳棒で微細粉末に粉砕した。次いで、この粉末を１００メッシュ（０．１ｍｍ）で篩分けした。篩分けした粉末を結合剤無しで、水圧プレスを使用して金属ダイ中で３４ＭＰａ（５，０００ｐｓｉ）で圧縮して直径１６ｍｍの円筒形サンプルを得た。圧縮したサンプルをプログラム制御のボックス炉中で焼成して有機サイズ剤を最初に焼却し、次いで、ガラス粉末を焼結させて緻密なセラミック製品とした。９００℃の最大温度が使用された。得られたセラミック製品は２．６０ｇ／ｃｃの密度を有し、これは２．６１ｇ／ｃｃのＥ−ガラスの理論密度の９９％よりも大きい。セラミック製品は滑らかな光沢のある表面を持つ半透明のものであった。

実施例２：

実施例１で使用されたガラス繊維廃棄物が、断熱製品からのガラス繊維ウールで置換えられ、最大焼成温度が７５０℃へ変更された以外は実施例１と同じ方法が使用された。滑らかで光沢のある表面を持つ高品質のセラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例３：

実施例１で使用されたガラス繊維廃棄物がドレインガラスで置換えられ、ガラスが、乳鉢と乳棒で粉砕される前に水分を除去する為に１３０℃に加熱された以外は実施例１と同じ方法が使用された。ドレインガラスは、ガラス繊維製造業者によりガラス繊維溶融炉から得られたものである。ドレインガラスはガラスのバルク形態のものであった。２．６１ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例４：

以下に述べる様に、６質量％のポリビニルアルコール結合剤がガラス粉末に添加され、８．０６ｃｍ²（１．２５ｉｎ²）の形状のサンプルが圧縮成形された以外は実施例１と同じ方法が使用された。ポリビニルアルコール結合剤は先ず水に溶解され、次いで、ガラス粉末と混合された。ガラス−結合剤混合物をオーブンで約９０°で乾燥して水分を除去した。乾燥された混合物を乳鉢と乳棒で粉砕し、３０メッシュを通して篩分けた。圧縮及び焼成工程後に、２．５９ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例５：

実施例１で使用されたガラス繊維廃棄物が第二のＥ−ガラス長繊維廃棄物で置換えられ、ガラスが、乳鉢と乳棒で粉砕される前に水分を除去する為に８００℃に加熱された以外は実施例１と同じ方法が使用された。この廃棄物はガラス繊維製造業者から得られたもので適用された有機サイズ剤を有していなかった。ガラス繊維は３０．４８ｃｍ（約１２インチ）の長さであり、実施例１で使用されたガラス繊維廃棄物のガラス繊維長よりも長かった。２．６１ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例６：

以下に述べる様に、６質量％のポリビニルアルコール結合剤がガラス粉末に添加され、８．０６ｃｍ²（１．２５ｉｎ²）の形状のサンプルが圧縮成形された以外は実施例５と同じ方法が使用された。ポリビニルアルコール結合剤は先ず水に溶解され、次いで、ガラス粉末と混合された。ガラス−結合剤混合物をオーブンで約９０°で乾燥して水分を除去した。乾燥された混合物を乳鉢と乳棒で粉砕し、３０メッシュを通して篩分けた。圧縮及び焼成工程後に、２．６０ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例７：

実施例１で使用されたガラス繊維廃棄物が第三のＥ−ガラス長繊維廃棄物で置換えられ、ガラスが、乳鉢と乳棒で粉砕される前に８００℃に加熱された以外は実施例１と同じ方法が使用された。この廃棄物はガラス繊維製造業者から得られたもので、実施例１で使用されたガラス繊維廃棄物に比べて、適用された有機サイズ剤を多量に有していた。ガラス繊維は３０．４８ｃｍ（約１２インチ）の長さであり、実施例１で使用されたガラス繊維廃棄物のガラス繊維長よりも長かった。２．６０ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例８：

以下に述べる様に、６質量％のポリビニルアルコール結合剤がガラス粉末に添加され、８．０６ｃｍ²（１．２５ｉｎ²）の形状のサンプルが圧縮成形された以外は実施例７と同じ方法が使用された。ポリビニルアルコール結合剤は先ず水に溶解され、次いで、ガラス粉末と混合された。ガラス−結合剤混合物をオーブンで約９０°で乾燥して水分を除去した。乾燥された混合物を乳鉢と乳棒で粉砕し、３０メッシュを通して篩分けた。圧縮及び焼成工程後に、２．５９ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例９：

ガラス繊維廃棄物が、乳鉢と乳棒で粉砕される前に、８００℃に代えて７５０℃に加熱された以外は実施例７と同じ方法が使用された。２．６３ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例１０：

６質量％のポリエチレングリコール結合剤がガラス粉末と混合された以外は実施例９と同じ方法が使用された。ポリエチレングリコール結合剤は室温で液体であり、従って、追加の液体は添加されなかった。圧縮及び焼成工程後に、２．５９ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例１１：

以下に述べる様に、６質量％のポリビニルアルコール結合剤がガラス粉末に添加され、８．０６ｃｍ²（１．２５ｉｎ²）の形状のサンプルが圧縮成形された以外は実施例９と同じ方法が使用された。ポリビニルアルコール結合剤は先ず水に溶解され、次いで、ガラス粉末と混合された。ガラス−結合剤混合物をオーブンで約９０°で乾燥して水分を除去した。乾燥された混合物を乳鉢と乳棒で粉砕し、１００メッシュを通して篩分けた。圧縮及び焼成工程後に、２．５９ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例１２〜１４：

２．５質量％のガラス繊維廃棄物が着色充填剤で置換えられた以外は実施例１１と同じ方法が使用された。三つの市販品のセラミック着色剤が評価された（又はセラッミク着色として参考にされた）。実施例１２は白色着色剤を使用し、実施例１３は淡青色着色剤を使用し、実施例１４は濃青色着色剤を使用した。セラミック製品の色が使用された着色剤に相当した以外は高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。セラミック製品の密度は２．６０〜２．６３ｇ／ｃｃの範囲であった。これらの実施例は、本発明による異なる色のセラミック製品の製造の能力を証明するものである。

実施例１５：

以下に述べる様に、ガラス繊維廃棄物を乳鉢と乳棒で粉砕するのに代えてミルで粉砕し、ポリエチレングリコール結合剤が実施例１０に記載された通りに添加された以外は実施例７と同じ方法が使用された。８００℃で加熱した後、ガラス繊維廃棄物を、アルミナのボールミルでアルミナの媒体を用いて水中でミル粉砕し、次いで、１００メッシュ（０．１ｍｍ）を通して篩分けた。次いで、ミル粉砕したガラスをオーブンで約１１５℃で乾燥して水分を除去した。乾燥したガラス粉末を、１００メッシュ（０．１ｍｍ）を通して再度篩分けた。圧縮及び焼成工程後に、２．６３ｇ／ｃｃの密度と滑らかで光沢のある表面を持つ高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。

実施例１６〜２２：

２．５質量％のガラス繊維廃棄物が着色充填剤で置換えられた以外は実施例１５と同じ方法が使用された。七つの市販品のセラミック着色剤が評価された（又はセラッミク着色として参考にされた）。実施例１６は白色着色剤を使用し、実施例１７は黄色着色剤を使用し、実施例１８は緑色着色剤を使用し、実施例１９は淡青色着色剤を使用し、実施例２０は濃青色着色剤を使用し、実施例２１は赤色着色剤を使用し、実施例２２は黒色着色剤を使用した。セラミック製品の色が使用された着色剤に相当した以外は高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。セラミック製品の密度は２．６１〜２．６６ｇ／ｃｃの範囲であった。これらの実施例は、本発明による広範囲の色のセラミック製品の製造の能力を証明するものである。

実施例２３〜２４：

以下に述べる様に、ガラス繊維廃棄物を乳鉢と乳棒で粉砕するのに代えてミルで粉砕し、５．０質量％のガラス繊維廃棄物が充填剤で置換えられた以外は実施例７と同じ方法が使用された。８００℃で加熱した後、ガラス繊維廃棄物を、アルミナのボールミルでアルミナの媒体を用いて水中でミル粉砕し、次いで、１００メッシュ（０．１ｍｍ）を通して篩分けた。次いで、ミル粉砕したガラスをオーブンで約１１５℃で乾燥して水分を除去した。乾燥したガラス粉末を、１００メッシュ（０．１ｍｍ）を通して再度篩分け、次いで、二種類の充填剤と混合した。実施例２３はシリカ粉末の充填剤を使用し、実施例２４はアルミナ粉末の充填剤を使用した。セラミック製品の表面組織が粗面化された以外は高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。両方の実施例のセラミック製品の密度は２．６１ｇ／ｃｃであった。これらの実施例は、本発明により製造されるセラミック製品の表面組織を変化させる為に充填剤添加剤を利用する能力を証明するものである。

実施例２５：

以下に述べる様に、ガラス繊維廃棄物を乳鉢と乳棒で粉砕するのに代えてミルで粉砕し、５．０質量％のガラス繊維廃棄物が充填剤で置換えられた以外は実施例７と同じ方法が使用された。８００℃で加熱した後、ガラス繊維廃棄物を、アルミナのボールミルでアルミナの媒体を用いて水中でミル粉砕し、次いで、１００メッシュ（０．１ｍｍ）を通して篩分けた。次いで、ミル粉砕したガラスをオーブンで約１１５℃で乾燥して水分を除去した。乾燥したガラス粉末を、１００メッシュ（０．１ｍｍ）を通して再度篩分け、次いで、カオリン粘土粉末の充填剤と混合した。高品質セラミック製品が実施例１と同様に得られた。セラミック製品の密度は２．５８ｇ／ｃｃであった。これらの実施例は、処理中に無機結合剤として作用する粘土充填剤添加剤の利用の能力を証明するものである。

実施例による本発明の詳細な記述が以上に記述された。本発明の範囲を逸脱する事無しに当業者によって様々な変化及び変更が本発明に対して為される得る事が理解される。例えば、光沢は、必要ではないが、所望によりセラミック製品に適用する事ができる。光沢は焼成前に適用する事ができ、その結果、一度の焼成だけで済む。又、光沢は焼成後でも適用する事ができるが、第二の焼成が必要になる。

Claims (26)

1. ガラス繊維廃棄物からセラミック製品を製造する方法であって、ガラス繊維廃棄物をガラス粉末とする工程、該ガラス粉末を添加剤と混合してガラス−添加剤混合物とする工程、該ガラス−添加剤混合物を粒状化して粒状の粒子とする工程、該粒状の粒子を成形して未焼成のセラミック品とする工程及び該未焼成のセラミック品を加熱してセラミック製品とする工程を含む事を特徴とする方法。
2. ガラス繊維廃棄物が、ガラス繊維廃棄物をガラス粉末とする前に加熱される、請求項１に記載の方法。
3. ガラス繊維廃棄物が、ガラス繊維廃棄物をガラス粉末とする前に、水分を除去し、有機物を焼却し及び／又はガラス繊維廃棄物の破砕性を増加させる為に加熱される、請求項１に記載の方法。
4. ガラス繊維廃棄物をガラス粉末とする工程が、ガラス繊維廃棄物を約０．６ｍｍ未満の繊維長を持つ断片とする工程を含む、請求項１に記載の方法。
5. ガラス繊維廃棄物をガラス粉末とする工程が、ガラス繊維廃棄物を、添加された液体と一緒に粉末とする工程を含む、請求項１に記載の方法。
6. ガラス繊維廃棄物をガラス粉末とする工程が、ガラス繊維廃棄物を、添加された水と一緒に粉末とする工程を含む、請求項１に記載の方法。
7. ガラス繊維廃棄物をガラス粉末とする工程が、ガラス繊維廃棄物を、添加される液体無しで粉末とする工程を含む、請求項１に記載の方法。
8. ガラス−添加剤混合物の７０〜１００質量％がガラス廃棄物から成り、ガラス添加剤混合物の０〜２０質量％が充填剤から成り、且つガラス添加剤混合物の０〜１０質量％が有機結合剤から成る、請求項１に記載の方法。
9. 添加剤が、シリカ、アルミナ、ジルコニア、粘土、長石及び／又はその他のセラミック原料を含む充填剤から成る、請求項１に記載の方法。
10. 添加剤が、粘土、珪酸ナトリウム及び／又はその他の無機結合剤を含む充填剤から成る、請求項１に記載の方法。
11. 添加剤が、無機着色剤を含む充填剤から成る、請求項１に記載の方法。
12. 添加剤が、セラミック製品の表面組織を粗くする為に添加される粗粒子を含む充填剤から成る、請求項１に記載の方法。
13. 添加剤が、少なくとも機械的、化学的耐久性及び熱的性質を含むセラミック製品の性質を改善する為に添加される充填剤から成る、請求項１に記載の方法。
14. 添加剤が、水性有機結合剤から成る、請求項１に記載の方法。
15. 添加剤が、非水性有機結合剤から成る、請求項１に記載の方法。
16. ガラス粉末と添加剤を混合してガラス−添加剤混合物とする工程が、液体中でガラス粉末と添加剤を混合する事を含む、請求項１に記載の方法。
17. ガラス粉末と添加剤を混合してガラス−添加剤混合物とする工程が、水中でガラス粉末と添加剤を混合する事を含む、請求項１に記載の方法。
18. ガラス粉末と添加剤を混合してガラス−添加剤混合物とする工程が、添加される液体無しでガラス粉末と添加剤を混合する事を含む、請求項１に記載の方法。
19. ガラス−添加剤混合物を粒状化して粒状の粒子とする工程が、少なくとも噴霧乾燥機又は流動床乾燥機を含む乾燥機でガラス−添加剤混合物を乾燥する事を含む、請求項１に記載の方法。
20. 粒状の粒子を成形して未焼成のセラミック品とする工程が圧縮又は押出しを含む、請求項１に記載の方法。
21. 未焼成のセラミック品を加熱してセラミック製品とする工程が、未焼成のセラミック品を約７００℃〜約１０００℃の最大温度まで焼成する事を含む、請求項１に記載の方法。
22. 未焼成のセラミック品を加熱してセラミック製品とする工程が、液体を除去する為に未焼成のセラミック品を乾燥する工程、次いで、約７００℃〜約１０００℃の最大温度まで焼成する工程を含む、請求項１に記載の方法。
23. 未焼成のセラミック品を加熱してセラミック製品とする工程が、セラミック製品の部分的結晶化を引起す、請求項１に記載の方法。
24. セラミック製品がタイル又は煉瓦を含む、請求項１に記載の方法。
25. セラミック製品が平滑で光沢のある表面を有する、請求項１に記載の方法。
26. セラミック製品が、更に、それに釉薬を掛けて加工される、請求項１に記載の方法。