JP2011256523A

JP2011256523A - 軽量瓦の製造方法及び軽量瓦並びに軽量タイル

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Publication number: JP2011256523A
Application number: JP2010129182A
Authority: JP
Inventors: Morio Kawamura; 守男川村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2011-12-22

Abstract

【課題】この発明は、ガラス廃材を利用して発泡ガラス粒を製造し、この発泡ガラス粒を用いて軽量瓦（又はタイル）を製造することを課題としたものである。
【解決手段】
ガラス廃材より得た発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物を瓦型に入れて瓦を加圧成形して素瓦とし、この素瓦を取り出して７５０℃〜８５０℃で１時間〜５時間焼成したことを特徴とする軽量瓦の製造方法により上記課題を解決した。
【選択図】図１

Description

ガラス廃材より得た発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物を型に入れて加圧成形した後、焼成することによる軽量瓦の製造方法及び軽量瓦並びに軽量タイルに関する。

従来、都市廃棄物の焼却灰から得た軽量骨材にバインダーとして、ガラス粉、粘土及びセメントを加えて成形した軽量瓦が知られている。また合成樹脂発泡体を骨材としてこれに水硬性結合材組成物を加えた物を成形加圧してなる軽量コンクリート瓦も提案されている。次にスラグガラスと粘土とを混合し、得られた混合物を成形及び焼成するセラミックス発泡体の提案もある。また、粘土（赤土）の水簸の際生じる赤土の微粒子は廃棄されていた。

特許第２６２４５９２号公報特開平９−１８４２４７号公報実用新案登録第３１４３００３号公報特開２００２−３２１９８８号公報

従来使用されている普通の瓦（粘土により瓦を成形し、これを焼成して製造した瓦）は、耐候性、耐久性に優れており、何百年間も同一状態を保つことが知られているが、重いことが問題点となっている。例えば普通の瓦は１枚３ｋｇあるので、多数の瓦を使用した場合（例えば１０００枚〜２０００枚）には、１屋根で３０００ｋｇ又は６０００ｋｇとなり、柱その他の構造を十分強くしなければならない。前記のような重量であっても、通常の状態では十分支持し得る木構造が完成しているので何等心配はなかった。

然しながら、台風又は地震の時に、頭が重い建物は倒壊し易いので、前記瓦の利点は認めながら、鉄板その他の屋根を採用する木造建築が増加している。

この発明は、従来の土瓦の特質を備え、かつ地震等にも十分対応し得る軽量瓦を得ることにより前記従来の問題点を解決しようとするものである。

従来成形物を軽量化するには、発泡剤を入れて加熱発泡することが知られており、各技術分野で実用に供されているが、屋根瓦に関しては、前記発泡技術では、耐候性の他に外力に対しても十分な強度を有すること及び製品が均質なこと並びに軽量度合を自由に選択できることなどが困難な場合が多いという幾多の問題点があった。

この発明は、従来用いられていた粘土に代えて、発泡ガラス粒と粘土を混合した材料を主材とし、これを加圧成形焼成することにより、前記従来の問題点を解決し、軽量かつ強固な屋根瓦を得ることに成功したのである。また瓦の型に代えてタイルの型を使用すれば、軽量タイルを製造することができる。次に前記軽量瓦の比重は、発泡ガラス粒の発泡状態及び使用量によって定まる。例えば、発泡ガラス粒の比重を０．７とした場合に、発泡ガラス粒を７０％使用し、粘土（例えば比重を２．６とする）３０％とすれば比重１．２７の軽量瓦ができる。また発泡ガラス粒を８０％使用し、粘土を２０％とすれば、比重１．０８の軽量瓦ができることになる。そこで軽量瓦の強度を考慮し、粘土の使用量を１０％〜５０％とすれば、軽量瓦の比重は０．８９〜１．６５となる。即ち水に浮く瓦も可能となるのである。

前記一例は発泡ガラス粒の比重０．７とした場合であり、この比重を変えることによって瓦の比重を更に変化させることができる。

前記のように、瓦を軽量にしたことによって、瓦を屋根上にセットする場合の安定性が小さくなる可能性もあるので、軽量瓦のセットについては、接着剤の使用又は固定器具の使用など、幾多の工夫を要する。例えば、瓦を下地板に釘打ち固定するか、又は接着剤を使用して接着するなど、適宜対応すればよいことになる。

前記における発泡ガラス粒は、廃ガラス材を粉砕してガラス粒（例えば０．１ｍｍ〜３ｍｍ）とし、このガラス粒と発泡剤との混合物を加熱溶融し、これにより発泡ガラス板を製造し、この発泡ガラス板を粉砕して発泡ガラス粒とする。又は前記溶融物を取り出しながら急冷することにより、発泡ガラス粒を得ることもできる。前記発泡ガラス粒を篩別して、同一大きさの発泡ガラス粒とし、適宜使用する。

この発明における粘土とは、粘土鉱物をいう。粘土鉱物は適当な水分が加わると粘着性を示し、可塑性を有し乾燥すると剛性を構成する微細な鉱物で、大部分はＳｉ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｈ_２Ｏを主成分とする層状含水珪酸塩鉱物で、四面体シートと八面体シートの組み合わせの割合により２：１と１：１の二つの構造型に分けられる。前記の他に、層状ないしリボン構造を持つ、セピオライト、パリゴルスカイトや低結晶質ないし非晶質粘土鉱物も存在し、色々の種類がある。前記粘土鉱物は岩石の風化作用や熱水変質により生じ、粘土岩やシルト岩を構成し、粘土鉱床を形成する例が多い。また赤土は、多くの場合火山灰の風化物に由来し、鉄分に富む点が粘土と異なる。然しながら赤土の場合も水分が加わると粘着性を示し、可塑性有し、乾燥すると剛性を示す鉱物で、瓦などを作る土としては粘土と同様である。従ってこの発明においては、用途上粘土の一種として取り扱う。即ち粘土を用いることができる場合には赤土を使ってもよく、赤土を使用する場合に、これを粘土に代えても同様である。

この発明において、ガラス粒と、粘土と、発泡剤とを混合し、成形後焼成する手段をとらないのは、発泡の均一性を確保することが困難なためである。この発明は、前記のように発泡ガラス粒と粘土とを混合するので、両者を均等に混合することは容易であり、これにより均等質の軽量瓦ができるからである。

この発明における発泡ガラス粒の粒度については限定されないが、嵩比重の関係（例えば嵩比重０．５〜１．５）にすれば粒の大きさは１ｍｍ〜５ｍｍ程度となる。前記において、ガラス粉１００重量部に対し、発泡剤２．５重量部を混入し、通常の要領により製造すれば前記の発泡ガラス粒ができる。

次に、この発明により使用する発泡剤としては、カルシウム、アルミナ、炭化珪素、ほう砂その他従来ガラスの発泡に使用できた発泡剤は総て使用することができる。

即ちこの発明によれば、ガラス廃材より得た発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物を瓦型に入れて素瓦を加圧成形し、これを取り出して７５０℃〜８５０℃で１時間〜５時間焼成したことを特徴とする軽量瓦の製造方法であり、ガラス廃材を粉砕したガラス粒に発泡材を加えて混合し、この混合物を加熱溶融発泡させた後、冷却粉砕して発泡ガラス粒を得て、該発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物を瓦型に入れて素瓦を加圧成形し、これを取り出して７５０℃〜８５０℃で１時間〜５時間焼成したことを特徴とする軽量瓦の製造方法である。

また、発泡ガラス粒の嵩比重を０．７〜１．０とし、前記発泡ガラス粒の適量と、粘土の適量を加えて成形し、これを焼成して比重１．０〜２．０の瓦を製造することを特徴とした請求項１又は２記載の軽量瓦の製造方法であり、請求項１又は２記載の軽量瓦の外面に遮熱塗料を塗布したことを特徴とする軽量瓦の製造方法である。

次に、ガラス廃材より得た発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物をタイル型に入れてタイルを加圧成形し、これを取り出して７５０℃〜８５０℃で１時間〜５時間焼成したことを特徴とする軽量タイルの製造方法であり、ガラス廃材を粉砕したガラス粒に発泡材を加えて混合し、この混合物を加熱溶融発泡させた後、冷却粉砕して発泡ガラス粒を得て、該発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物をタイル型に入れてタイルを加圧成形し、これを取り出して７５０℃〜８５０℃で１時間〜５時間焼成したことを特徴とする軽量タイルの製造方法である。

さらに、瓦の発明は請求項１又は２記載の方法により製造した軽量瓦であり、タイルの発明は請求項５又は６記載の方法により製造した軽量タイルである。

この発明によれば、発泡ガラス粒と粘土（赤土も同一）を混合し、これを成形した後焼成したので、求める比重の均質な軽量瓦又は軽量タイルを容易に製造できる効果がある。

この発明の粘土として赤土を使用すれば、採色することなく赤色の美麗な瓦を得ることができる効果がある。

またこの発明によれば、求める比重で、かつ均質の軽量瓦を得ることができるので、予め瓦の比重を定めれば屋根の重量を算定し、適切な構造と強度の家屋を得ることができる。例えば地震力を想定すれば、強度計算、設計などを数値的に決定できるので、安全性の高い合理的構造の家屋を建造することができる効果がある。

さらに、瓦又はタイルに塗料を塗布すれば、反射性、断熱性、遮音性に優れた軽量瓦又は軽量タイルを得ることができる効果がある。

前記における発泡ガラス粒は、ガラス廃材を使用し、廃棄していた微粒の赤土を使用することができるので、資源の再生ができる効果がある。

この発明の実施例のブロック図。（ａ）同じく実施瓦の斜視図、（ｂ）同じく実施タイルの斜視図、（ｃ）同じく瓦を下地板上へセットした一部断面拡大図。

この発明は、廃ガラスを粉砕し（例えば０．１ｍｍ〜３ｍｍ）、これに発泡剤の適量（例えば３〜５％重量部）の発泡剤を加えて均一に混合した後、加熱溶融すると共に発泡させ、ついでこの発泡物に冷水（例えば５℃以下）を噴射して自動粉砕し、更にクラッシャーに掛けて細かい粒子（０．１ｍｍ〜３ｍｍ）に粉砕する。次にこの粉砕物を篩別して同一粒度毎に集める。

前記により得た同一粒度の発泡ガラス粒７０％（重量）に、赤土３０％（重量）を加えて均一に混合し、この混合物を瓦型に入れて加圧成形して瓦素材とする。この成形物を常温（２０℃前後）で乾燥した素瓦を加熱炉に入れて８００℃で５時間焼成した後取り出し、自然放冷すればこの発明の軽量瓦ができる。前記赤土に代えて粘土を用いることができる。両者の相違は製品の色彩である。

前記軽量瓦は均質発泡であって、軽量（例えば比重１．０〜２．０）である。前記軽量瓦は強度も大きいので、従来の瓦の１／２の厚さまで薄くすることができる。従って発泡による軽量と、厚さの減少により、同一平面形状の瓦でっても、その重量を約１／３にすることができる。即ち、従来通常の大きさの瓦がほぼ３ｋｇあるが、この発明の瓦の重量は１．０ｋｇ〜１．５ｋｇとなる（重量１／３〜１／２）。また、タイルの場合も同様である。

素瓦は通常、自然乾燥で水分１０％以下に乾燥した後、７５０℃〜８５０℃（通常８００℃）で１時間〜５時間焼成する。この焼成時間は、焼成状態により異なり、かつ焼成温度により異なる。例えば、温度が７５０℃に近い場合には、５時間に近くなり、８５０℃に近い場合には、１時間に近くなるが、材質（例えば発泡粒の割合）により異なる。然しながら、焼成温度７５０℃以下とか、焼成時間が１時間以下或いは５時間以上になることはない。また、土質、瓦の重さ、形状によっても異なる。

前記赤土は、一般に廃棄されている水簸の際生じる微粒の赤土を使用することができるので、廃物の有効利用化ができる。また、発泡ガラス粒は、１ｍｍ〜３ｍｍが使用し易く、かつ粒との均等混合も容易である。

この発明の実施例を図１、２に基づいて説明する。廃ガラス（例えばガラス板、ガラス瓶、ガラス器）を０．１ｍｍ〜３ｍｍに粉砕し、その粉砕物１０ｋｇに対し、アルミナ３００ｇを加えて均一に混合し、１０００℃に加熱して溶融する。ついで前記溶融物を流出させ、これに５℃以下の冷水を噴射して急冷すれば、前記溶融物は自動的に大小の粒子に粉砕されるので、これをクラッシャーにかけて粒度を１ｍｍ〜３ｍｍの発泡ガラス粒にし、更に篩別すれば、粒度毎にまとめることができる。

前記発泡ガラス粒７００ｇ（例えば比重０．８）に廃赤土３００ｇ（比重２．６）を加えて均一に混合し、瓦型に入れて加圧成形した後乾燥して素瓦とし、この素瓦を加熱炉に入れて８００℃で４時間焼成した後取り出して自然放冷すれば、この発明の軽量瓦ができる。この軽量瓦の比重は１．３４であった。

前記瓦は、そのまま使用しても耐候性に優れ、断熱性が大きく、伝熱性が小さいが遮熱塗料を塗布すれば熱特性を更に向上させることができる。

遮熱塗料としては、例えばランデックスコート（商標、大日技研工業株式会社製）がある。前記遮熱塗料を塗布すれば、遮光性、反射性に優れ、断熱効果があると共に、瓦の平滑性を向上させるので、異物の付着滞留を可及的に少なくすることができる。また、塗料に顔料を混入すれば任意の色彩の着色瓦を得ることができる。

前記瓦１は、屋根の下地板２上へ接着又は釘打ち固定する。図中３は発泡ガラス粒、４は赤土（粘土）、５はグラスファイバーである。前記赤土は、水簸時に生じた赤土の微粒子で通常廃棄されるので、廃物の有効利用となる。

前記遮熱塗料としては、高耐候性があり、水性１液型が好ましく、瓦の表面へ堅固に塗着できると共に、静電付着性がなく、塗着の容易性と、瓦との親和性（剥がれない）がなくてはならない。前記諸性質を具備する塗料ならば何れも使用することができる。

この発明の他の実施例について説明する。比重０．７の発泡ガラス粒８００ｇに粘土２００ｇ（比重２．６）を加えて均一に混合して、これを瓦型で素瓦を成形する。この素瓦を水分２０％以下に乾燥する。

前記乾燥済みの素瓦を加熱炉に入れて８００℃で４時間焼成した後、取り出して自然放冷すれば比重１．０８の軽量瓦１ができる。

前記発泡ガラス粒については、多量生産し、粒度を揃え、求めに応じ供給するようにする。例えば、発泡溶融ガラスを自動粉砕させた後にクラッシャーにかけて小粒化し、これを篩別して１ｍｍ〜２ｍｍ、又は２ｍｍ〜３ｍｍなどの粒度毎に分離集積しておけば、求めに応じ使用することができる。

発泡率についても適宜定めることができる。例えば、発泡ガラス粒を比重０．７〜０．８、０．９〜１．０などのように比重別に分離しておけば、瓦成形時に適切な比重の発泡ガラス粒を使用して任意の比重の軽量瓦を製造することができる。

この発明の軽量タイルの実施例を説明する。比重０．８の発泡ガラス粒８００ｇに赤土２００ｇ（比重２．６）を加えて均一に混合して、これをタイル型に入れて加圧成形し、タイル素材を成形する。

前記素タイルを加熱炉に入れて８００℃で３時間焼成した後、取り出して自然放冷すれば、比重１．１６の軽量タイル６ができる。

前記において赤土を使用したので、製品タイルは薄赤色の美しいタイル６ができる。この場合に発泡ガラス粒は白色であるから、白色粒の間に赤色が介在した地色となり全体として薄赤色となる。また色彩タイルを必要とする場合には、着色した遮熱塗料を塗布すれば、任意の色彩のタイルができる。前記遮熱塗料は必要に応じて塗布するが、塗布により製品価値を向上させることができる。前記遮熱塗料の塗布量は例えば０．５〜１．０ｋｇ／ｍ^２である。

１瓦
２下地板
３発泡ガラス粒
４粘土
５グラスファイバー
６タイル
７接着剤

Claims

ガラス廃材より得た発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物を瓦型に入れ加圧成形して素瓦とし、この素瓦を取り出して７５０℃〜８５０℃で１時間〜５時間焼成したことを特徴とする軽量瓦の製造方法。
ガラス廃材を粉砕したガラス粒に発泡材を加えて混合し、この混合物を加熱溶融発泡させた後、冷却粉砕して発泡ガラス粒を得て、該発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物を瓦型に入れ加圧成形して素瓦とし、この素瓦を取り出して７５０℃〜８５０℃で１時間〜５時間焼成したことを特徴とする軽量瓦の製造方法。
発泡ガラス粒の嵩比重を０．７〜１．５０とし、前記発泡ガラス粒の適量と、粘土の適量を加えて成形し、これを焼成して比重１．０〜２．０の瓦を製造することを特徴とした請求項１又は２記載の軽量瓦の製造方法。
請求項１又は２記載の軽量瓦の外面に遮熱塗料を塗布したことを特徴とする軽量瓦の製造方法。
ガラス廃材より得た発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物をタイル型に入れ加圧成形して素タイルとし、この素タイルを取り出して７５０℃〜８５０℃で１時間〜５時間焼成したことを特徴とする軽量タイルの製造方法。
ガラス廃材を粉砕したガラス粒に発泡材を加えて混合し、この混合物を加熱溶融発泡させた後、冷却粉砕して発泡ガラス粒を得て、該発泡ガラス粒を主材とし、これに粘土を加えて混合し、この混合物をタイル型に入れ加圧成形して素タイルとし、この素タイルを取り出して７５０℃〜８５０℃で１時間〜５時間焼成したことを特徴とする軽量タイルの製造方法。
請求項１又は２記載の方法により製造した軽量瓦。
請求項５又は６記載の方法により製造した軽量タイル。