JP2009249269A

JP2009249269A - 発泡ガラスの製造装置および製造方法

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Publication number: JP2009249269A
Application number: JP2008102835A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hara; 裕原
Original assignee: Nihon Kensetsu Gijutsu Co Ltd
Current assignee: Nihon Kensetsu Gijutsu Co Ltd
Priority date: 2008-04-10
Filing date: 2008-04-10
Publication date: 2009-10-29
Anticipated expiration: 2028-04-10
Also published as: KR101524025B1; JP4672039B2; KR20090107896A

Abstract

【課題】ベルトコンベアによって移送しながら溶融、発泡、焼成、急冷することにより発泡ガラスを製造する際に、効率良く発泡ガラスを移送して製造すること。
【解決手段】ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱して溶融、発泡、焼成する焼成装置と、混合物をメッシュベルト２１ｂ上に敷き均した状態で搬送して焼成装置内を通過させるベルトコンベア装置２１と、ベルトコンベア装置２１により焼成装置内から搬出され、急冷されてクラックが生じた板状の発泡ガラスＢＧを荒割りする荒割り装置４０とを備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、廃板ガラスや廃ガラスびんなどの各種ガラス廃材を原料とする発泡ガラスの製造装置および製造方法に関する。

内部およびその表面に多数の空隙を有する多孔質構造の発泡ガラスは、従来、土木資材あるいは建築用骨材などとして利用されている。このような発泡ガラスを、廃ガラスびんを主原料としたガラスカレットから製造する技術として、例えば特許文献１に記載の発泡ガラス製造方法が知られている。

特許文献１に記載の発泡ガラス製造方法は、ガラスカレットを微粉砕し、発泡剤として、炭酸カルシウム、炭化珪素、ホウ砂などを０．１〜５．０質量％添加し、これらの混合微粉末を、ベルトコンベアを内蔵するローラハースキルン内のベルト上に５〜５０ｍｍ厚に連続的に敷き詰め、当該ローラハースキルン内にて７００〜１０００℃に加熱して溶融、発泡、焼成せしめ、キルン内滞留時間を５〜６０分として生成された板状発泡ガラスを、常温あるいは冷却された空気に曝しめ、または水掛けすることによって急冷し、このときに生じた歪みにより自然崩壊せしめることにより不定形塊状の発泡ガラスを得るものである。

なお、発泡ガラスを得るために使用する発泡剤としては、上記の他、例えば特許文献２，３に記載のように、炭酸マグネシウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸バリウム、微粉カーボン、石灰石、ドロマイト、タルクなどが挙げられる。

また、本出願人は、特許文献４に記載のように、粒径５μｍ〜１００μｍのガラス粉粒体に炭酸カルシウム、ドロマイト、炭化珪素、ホウ砂の少なくとも一つを混合して得られた混合物を、ベルトコンベアの始端部上に一定厚さの層状に敷き詰め、ベルトコンベアによって焼成炉内を移送することにより、６００℃〜１０００℃に加熱してガラス成分を溶融、発泡、焼成し、得られた４００℃〜８００℃の焼成物に常温以下の冷却液体を霧状にして噴射または常温以下の冷却気体を噴射する発泡ガラスの製造方法を開発している。この製造方法によれば、粒径５．０〜３０．０ｍｍ程度の発泡ガラスを効率的に製造することが可能である。

特開平１０−２０３８３６号公報特開２００４−３４５９６号公報（段落０００６）特許２０００−３１７３１６号公報（段落００１２）特開２００４−６７４００号公報

ところで、上記特許文献４に記載のようにベルトコンベア上で移送しながら溶融、発泡、焼成させた場合、焼成炉で形成された発泡ガラスは板状となっており、その後の急冷によりクラックが生じるが、そのままでは板状を保っているので、次の工程へ移送する際に都合が悪い。

そこで、本発明においては、ベルトコンベアによって移送しながら溶融、発泡、焼成、急冷することにより発泡ガラスを製造する際に、効率良く発泡ガラスを移送して製造することが可能な発泡ガラスの製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

本発明の発泡ガラスの製造装置は、ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱して溶融、発泡、焼成する焼成装置と、混合物をベルト上に敷き均した状態で搬送して焼成装置内を通過させるベルトコンベア装置と、ベルトコンベア装置により焼成装置内から搬出され、急冷されてクラックが生じた板状の発泡ガラスを荒割りする荒割り装置とを備えるものである。

焼成装置によってベルトコンベア装置のベルト上に形成された板状の発泡ガラスは、焼成装置から搬出され、急冷されてクラックが生じるが、板状を保っている。そこで、本発明の発泡ガラスの製造装置では、このクラックを生じた板状の発泡ガラスを荒割り装置によって荒割りすることで、この板状の発泡ガラスはクラックが伝播して分離し、ばらばらに砕かれた状態となる。

ここで、荒割り装置は、ベルトコンベア装置の終端のローラ上で昇降して板状の発泡ガラスを破砕する破砕具を備えたものであることが望ましい。ベルト上の板状の発泡ガラスは、ベルトによって支持されて板状を保っているが、ベルトコンベア装置の終端のローラの曲面によって自重による曲げ荷重を受ける。そこで、このベルトコンベア装置の終端のローラ上で破砕具を昇降させて板状の発泡ガラスを破砕すると、この曲げ荷重にさらに破砕具の力が加わることになり、小さな力で板状の発泡ガラスを荒割りすることが可能となる。

また、破砕具は、ベルトの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃を備えたものであり、複数の刃は、それぞれベルトの進行方向に長い刃面を有するものであることが望ましい。これにより、ベルト上の板状の発泡ガラスは、ベルトコンベア装置の終端のローラの曲面によって自重による曲げ荷重を受けるとともに、ベルトの幅方向に所定の間隔で破砕具の力が加わることになり、小さな力で効率良く板状の発泡ガラスを荒割りすることが可能となる。

また、本発明の発泡ガラスの製造装置は、焼成装置の前段に、ベルト上に敷き均された混合物にベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れる歯型敷き均し板を備えたものであることが望ましい。これにより、焼成時には混合物の内部まで熱が拡がって均一な発泡ガラスを形成することが可能になるとともに、焼成後の板状の発泡ガラスにベルトの進行方向に沿って複数列の溝が形成されるので、この溝に沿ってさらに発泡ガラスが荒割りされやすくなる。

また、本発明の発泡ガラスの製造方法は、ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を、ベルトコンベア装置のベルト上に敷き均した状態で搬送しながら加熱して溶融、発泡、焼成する焼成工程と、焼成工程を経てベルトコンベア装置により搬出され、急冷されてクラックが生じた板状の発泡ガラスを荒割りする荒割り工程とを含むことを特徴とする。

本発明の発泡ガラスの製造方法によれば、クラックを生じた板状の発泡ガラスを荒割りすることで、この板状の発泡ガラスはクラックが伝播して分離し、ばらばらに砕かれた状態となる。

（１）ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を、ベルトコンベア装置のベルト上に敷き均した状態で搬送しながら加熱して溶融、発泡、焼成し、ベルトコンベア装置により搬出され、急冷されてクラックが生じた板状の発泡ガラスを荒割りする構成により、板状の発泡ガラスはクラックが伝播して分離し、ばらばらに砕かれた状態の発泡ガラスが得られる。これにより、ベルトコンベアによって移送しながら溶融、発泡、焼成、急冷することにより発泡ガラスを製造する際に、効率良く発泡ガラスを移送して製造することが可能となる。

（２）ベルトコンベア装置の終端のローラ上で昇降する破砕具により板状の発泡ガラスを破砕する構成によって、ベルト上の板状の発泡ガラスは、ベルトコンベア装置の終端のローラの曲面によって自重による曲げ荷重を受けるとともに、さらに破砕具の力が加わるので、小さな力で板状の発泡ガラスを荒割りすることが可能となる。これにより、破砕具の駆動力を小さくすることができ、装置のコストを抑えることが可能となる。

（３）破砕具が、ベルトの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃を備えたものであり、複数の刃が、それぞれベルトの進行方向に長い刃面を有するものであることにより、ベルト上の板状の発泡ガラスは、ベルトコンベア装置の終端のローラの曲面によって自重による曲げ荷重を受けるとともに、ベルトの幅方向に所定の間隔で破砕具の力が加わることになり、小さな力で効率良く板状の発泡ガラスを荒割りすることが可能となる。これにより、破砕具の駆動力をより小さくすることができ、装置のコストを抑えることが可能となる。

（４）焼成前に、ベルト上に敷き均された混合物にベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れる構成により、焼成時には混合物の内部まで熱が拡がって均一な発泡ガラスを形成することが可能になるとともに、焼成後の板状の発泡ガラスにベルトの進行方向に沿って複数列の溝が形成されるので、この溝に沿ってさらに発泡ガラスが荒割りされやすくなる。これにより、破砕具の駆動力をさらに小さくすることができ、装置のコストを抑えることが可能となる。

図１は本発明の実施の形態における発泡ガラス製造装置の概略構成を示す図、図２は図１の発泡ガラス製造装置における製造工程を示す図である。

図１に示すように、本発明の実施の形態における発泡ガラス製造装置１０は、ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱、発泡、焼成する焼成装置２０と、焼成装置２０で形成された発泡ガラスを粒状化する破砕装置３０とを備える。破砕装置３０は、焼成装置２０において形成された発泡ガラスの破砕３１および分級３２を行うものである。

焼成装置２０には、発泡ガラス原料を搬送するベルトコンベア装置２１の搬送方向に沿って予熱帯２２、焼成炉２３および冷却帯２４が配置されている。予熱帯２２および冷却帯２４の下流には、熱回収用の吸気装置２５，２６が配置されている。吸気装置２５，２６はそれぞれファンＦによりベルトコンベア装置２１上方の高温空気を吸い込んで他の場所へ供給する送熱手段である。

次に、図２に基づいて、図１に示す発泡ガラス製造装置１０における発泡ガラスの製造工程について説明する。

図２に示すように、まず、原料となる廃ガラスに前処理５０が施される。前処理５０においては廃ガラス中混入しているキャップ等の金属やラベルの除去が行われる。本実施形態では原料として廃ガラスを用いているが、これに限定するものではないので、一般のガラス材を原料として使用することができる。

前処理工程５０を経た廃ガラスは、一次粉砕５１工程において粒径２〜５ｍｍ程度まで粉砕され、次に、二次粉砕５２工程において粒径３０〜１００μｍ程度のガラスパウダーとなるまで粉砕された後、ガラスパウダー原料ストック５３においてストックされる。そして、ガラスパウダー原料ストック５３から供給されたガラスパウダーに発泡剤混合５４が行われる。本実施形態では、発泡剤である炭酸カルシウムを０．５〜１５質量％程度、ガラスパウダーに添加しているが、これに限定するものではない。

発泡剤混合５４を経たガラスパウダーは、図１に示す焼成装置２０のベルトコンベア装置２１に載って予熱帯２２、焼成炉２３および冷却帯２４を通過しながら焼成５５され、発泡ガラスとなる。本実施形態では焼成温度８００〜９００℃、焼成時間３０〜１２０分としているがこれに限定するものではない。焼成５５工程を経て形成された発泡ガラスは、発泡ガラス荒割り５６工程において破砕され、粒径１００ｍｍ程度の塊状体となった後、一次ストック５７にストックされる。

一次ストック５７から供給された塊状発泡ガラスは、図１に示す破砕装置３０における発泡ガラス粉砕５８工程を経て粉砕され、５０ｍｍ以下の粒状体となった後、発泡ガラス分級・袋詰め５９工程において分級および袋詰めが行われる。このとき、分級された粒径２ｍｍ以下の粒状発泡ガラスは発泡剤混合５４工程の前のガラスパウダーに混入される。

次に、図３〜図７に基づいて、発泡ガラス製造装置１０を構成する各種装置の構造、機能などの詳細について説明する。

図３は図１の発泡ガラス製造装置１０を構成するストックサイロ付近を示す模式図である。図３に示すストックサイロ２７はガラスパウダーＧＰを貯留するためのものであり、前述のガラスパウダー原料ストック５３（図２参照。）に配備されている。ストックサイロ２７は、内径の等しい筒状部２７ａと、その下方に連設された漏斗部２７ｂとを備え、漏斗部２７ｂはその下端開口部２７ｃに向かって徐々に縮径した形状である。漏斗部２７ｂの外面には振動装置ＭＢが配置され、漏斗部２７ｂの下端開口部２７ｃは、スクリューコンベア２８に臨む姿勢で立設されている。ストックサイロ２７に貯留されたガラスパウダーＧＰは下端開口部２７ｃからスクリューコンベア２８へ送り出されるが、振動装置ＭＢを稼働させてストックサイロ２７に振動を与えることにより、ガラスパウダーＧＰを滞りなく送り出すことができる。

図４は図１の発泡ガラス製造装置１０を構成するベルトコンベア装置２１の一部を示す斜視図である。図４に示すように、ベルトコンベア装置２１（図１参照。）は、主に、所定間隔を設けて平行に配置された複数のローラ２１ａと、このローラ２１ａに巻回されたメッシュベルト２１ｂとにより構成される。発泡剤混合５４工程において得られたガラスパウダーと発泡剤との混合物ＧＰＭは、図４に示すように、ベルトコンベア装置２１のメッシュベルト２１ｂ上に敷き均しされる。

また、ベルトコンベア装置２１上には、メッシュベルト２１ｂ上の混合物ＧＰＭを厚さ１０〜２０ｍｍに敷き均すとともに、混合物ＧＰＭに搬送方向に沿って深さ５〜１０ｍｍ、幅１０〜２０ｍｍの複数列の櫛目２９ａを入れるための歯型敷き均し板２９が配置されている。図５はメッシュベルト２１ｂ上の混合物ＧＰＭに櫛目２９ａが入れられた状態を示す断面図である。混合物ＧＰＭは、この歯型敷き均し板２９によってメッシュベルト２１ｂ上に敷き均され、かつ櫛目２９ａが入れられた状態でベルトコンベア装置２１により搬送され、焼成装置２０内を通過する。

このとき、焼成装置２０では、図５に示すように混合物ＧＰＭの上面からだけでなく、歯型敷き均し板２９によって混合物ＧＰＭに入れられた櫛目２９ａに沿って、混合物ＧＰＭ内部まで焼成時の熱Ｈが拡がるようになる。これにより、混合物ＧＰＭの内部に満遍なく熱Ｈが伝わるようになり、均一な空隙を有する発泡ガラスが形成される。

図６は図１の発泡ガラス製造装置１０を構成する発泡ガラス荒割り装置を示す模式図、図７は図６の発泡ガラス荒割り装置の破砕具の斜視図である。図６に示す発泡ガラス荒割り装置４０は発泡ガラス荒割り工程５６（図２参照。）において使用されるものである。焼成炉２３で形成された発泡ガラスＢＧは板状であり、外気に触れて急冷されることによりクラックが生じるが、そのままでは大き過ぎて次工程移送用ベルトコンベア装置６０によって一次ストック５７まで移送できないので、発泡ガラス荒割り装置４０によって荒割りされる。

荒割り装置４０は、図６に示すように、ベルトコンベア装置２１の終端のローラ２１ｚ上で昇降する破砕具４１と、破砕具４１を昇降させるモータ４２とから構成される。破砕具４１は、図７に示すように、メッシュベルト２１ｂの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃４３を備える。各刃４３は、それぞれメッシュベルト２１ｂの進行方向に長く、かつメッシュベルト２１ｂの上面に対して傾斜した刃面４４を有する。刃面４４の傾斜は、メッシュベルト２１ｂの進行方向後側が低くなるように形成されている。

図６の矢線方向に回転するメッシュベルト２１ｂにより搬送されてくるクラック入りの板状の発泡ガラスＢＧは、モータ４２によって昇降させる破砕具４１により破砕される。これにより、発泡ガラスＢＧは粒径１０〜１００ｍｍ程度の塊状体ＬＧとなる。この塊状体ＬＧは、ベルトコンベア装置２１の終端下方の次工程移送用ベルトコンベア装置６０上に落下し、この次工程移送用ベルトコンベア装置６０により次の一次ストック５７工程へ移送される。

以上のように、本実施形態における発泡ガラス製造装置１０では、焼成装置２０によってベルトコンベア装置２１のメッシュベルト２１ｂ上に形成された板状の発泡ガラスＢＧは、焼成装置２０から搬出され、急冷されてクラックを生じる。そして、このクラックが生じた板状の発泡ガラスＢＧは、ベルトコンベア装置２１の終端で荒割り装置４０によって荒割りされ、クラックが伝播して分離し、ばらばらに砕かれた状態となる。これにより、次工程移送用ベルトコンベア装置６０により次の一次ストック５７工程へ効率良く発泡ガラスを移送することが可能となる。

特に、この発泡ガラス製造装置１０では、ベルトコンベア装置２１の終端のローラ２１ｚ上で昇降する破砕具４１を備えた荒割り装置４０により板状の発泡ガラスＢＧを破砕するので、メッシュベルト２１ｂ上の板状の発泡ガラスＢＧは、ベルトコンベア装置２１の終端のローラ２１ｚの曲面によって自重による曲げ荷重を受けるとともに、さらに破砕具４１の力が加わる。したがって、この荒割り装置４０では、小さな力で板状の発泡ガラスＢＧを荒割りすることが可能であり、破砕具４１のモータ４２の駆動力を小さくすることができるので、モータ４２として小出力のものを使用して荒割り装置４０の製造コストおよびランニングコストを抑えることが可能である。

また、この破砕具４１は、メッシュベルト２１ｂの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃４３を備え、各刃４３が、それぞれメッシュベルト２１ｂの進行方向に長い刃面４４を有するので、この破砕具４１の力は、メッシュベルト２１ｂの幅方向に所定の間隔で加わることになり、さらに小さな力で効率良く板状の発泡ガラスＢＧを荒割りすることが可能である。

また、本実施形態における発泡ガラス製造装置１０では、焼成前に、メッシュベルト２１ｂ上に敷き均された混合物ＧＰＭに歯型敷き均し板２９によって複数列の櫛目２９ａを入れるので、前述のように焼成時に混合物ＧＰＭの内部まで熱が拡がって均一な発泡ガラスを形成することが可能になることに加えて、焼成後の板状の発泡ガラスＢＧにメッシュベルト２１ｂの進行方向に沿って複数列の溝が形成されることになる。これにより、この溝に沿ってさらに板状の発泡ガラスＢＧが荒割りされやすくなるので、さらに小さな力で効率良く板状の発泡ガラスＢＧを荒割りすることが可能である

本発明は、廃板ガラスや廃ガラスびんなどの各種ガラス廃材を原料とし、土木資材、建築用骨材、コンクリート二次製品の骨材、軽量盛土材などに好適な非吸水性素材、あるいは斜面緑化、擁壁緑化、屋上緑化などに好適な吸水性素材、保水性素材その他水質浄化材などとして、様々な用途に使用可能な発泡ガラスの製造装置および製造方法として好適である。

本発明の実施の形態における発泡ガラス製造装置の概略構成を示す図である。図１の発泡ガラス製造装置における製造工程を示す図である。図１の発泡ガラス製造装置を構成するストックサイロ付近を示す模式図である。図１の発泡ガラス製造装置を構成するベルトコンベア装置の一部を示す斜視図である。メッシュベルト上の混合物に櫛目が入れられた状態を示す断面図である。図１の発泡ガラス製造装置を構成する発泡ガラス荒割り装置を示す模式図である。図６の発泡ガラス荒割り装置の破砕具の斜視図である。

符号の説明

１０発泡ガラス製造装置
２０焼成装置
２１ベルトコンベア装置
２１ａ，２１ｚローラ
２１ｂメッシュベルト
２２予熱帯
２３焼成炉
２４冷却帯
２５，２６吸気装置
２７ストックサイロ
２７ａ筒状部
２７ｂ漏斗部
２７ｃ下端開口部
２８スクリューコンベア
２９歯型敷き均し板
２９ａ櫛目
３０破砕装置
４０荒割り装置
４１破砕具
４２モータ
４３刃
４４刃面
６０次工程移送用ベルトコンベア装置

Claims

ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を加熱して溶融、発泡、焼成する焼成装置と、
前記混合物をベルト上に敷き均した状態で搬送して前記焼成装置内を通過させるベルトコンベア装置と、
前記ベルトコンベア装置により前記焼成装置内から搬出され、急冷されてクラックが生じた板状の発泡ガラスを荒割りする荒割り装置と
を備える発泡ガラスの製造装置。
前記荒割り装置は、前記ベルトコンベア装置の終端のローラ上で昇降して前記板状の発泡ガラスを破砕する破砕具を備えたものである請求項１記載の発泡ガラスの製造装置。
前記破砕具は、前記ベルトの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃を備えたものであり、前記複数の刃は、それぞれ前記ベルトの進行方向に長い刃面を有するものである請求項２記載の発泡ガラスの製造装置。
前記焼成装置の前段に、前記ベルト上に敷き均された混合物に前記ベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れる歯型敷き均し板を備えた請求項１から３のいずれかに記載の発泡ガラスの製造装置。
ガラス粉末に発泡剤を混合して得られた混合物を、ベルトコンベア装置のベルト上に敷き均した状態で搬送しながら加熱して溶融、発泡、焼成する焼成工程と、
前記焼成工程を経て前記ベルトコンベア装置により搬出され、急冷されてクラックが生じた板状の発泡ガラスを荒割りする荒割り工程と
を含む発泡ガラスの製造方法。
前記荒割り工程は、前記ベルトコンベア装置の終端のローラ上で昇降する破砕具により破砕することを特徴とする請求項５記載の発泡ガラスの製造方法。
前記破砕具は、前記ベルトの幅方向に所定の間隔を設けて配置された複数の刃を備えたものであり、前記複数の刃は、それぞれ前記ベルトの進行方向に長い刃面を有するものである請求項６記載の発泡ガラスの製造方法。
前記焼成工程の前に、前記ベルト上に敷き均された混合物に前記ベルトの進行方向に沿って複数列の櫛目を入れることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の発泡ガラスの製造方法。