JPH1112059A - 軽量ブロックおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃棄ガラスを有効に利用して、１０００℃未満
の低温焼成を可能とするとともに、完成したブロックの
かさ密度を低下させることができる 【解決手段】その構成成分の主要部をなす骨材粒子が、
気泡ガラス質骨材によって形成されていて、そのガラス
質骨材は相互にガラス質結合材によって融着するととも
に、その断面構造として、前記ガラス質骨材と分散した
無数の微細気孔とが混在した構造を備えたものであり、
その気泡ガラス質骨材としては、主として独立気泡を含
み気孔率が５０％以上であって、平均粒径が０．２５ｍ
ｍ〜２．８ｍｍの範囲内のものが適用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、舗装用ブロック、
特に骨材としてガラス質の軽量骨材を使用する軽量ブロ
ックおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】舗装用ブロックは、大量に使用されると
ころから、安定に生産、供給されることが必要であると
ともに、特に低コストで生産されることが重要な課題と
されている。このような問題を解決するものとして、タ
イル工場などで生じる焼成品カレット、すなわちタイル
の形状不良または色調不良などの廃棄されるべき不良タ
イルに着目して、これらカレットを破砕機で破砕して、
所要の粗粒物を篩分して採取し、これを骨材の主原料と
して応用することが実用化されている。

【０００３】この方法によれば、例えば、直径約３ｍｍ
程度以下の粗粒カレットを骨材とし、これに長石、石
灰、あるいは人工的に製造されたガラスフリットなどを
含む溶融材を適宜に添加し、成形し、１２００℃以上の
温度で焼成することで舗装ブロックを得る。この場合、
比較的粒度の小さい範囲の骨材を用いれば、骨材相互に
密着した比較的緻密なブロックを得ることができる。ま
た、比較的粒度の大きい範囲の骨材を用いれば、カレッ
ト相互間の空間が無数の連通孔として残留したブロック
が得られ、透水性のある舗装用ブロックとして応用され
る。

【０００４】また、特開平７−８１９５６号公報には、
廃棄ガラスを破砕したものを原料とした、建築材、タイ
ルなどに用いられ得る焼結体の製造方法が開示されてい
る。これによれば、平均粒径が１０メッシュ〜１００メ
ッシュの範囲の廃棄ガラスの粉体を８０％以下混合した
成形用原料を用いて、焼成温度１０００℃〜１３００℃
で焼成する方法で舗装ブロックを得ている。

【０００５】このような舗装用ブロックは、その重量が
比較的大で、例えば通常のブロックの場合のかさ密度は
２．１ｇ／ｃｍ³ 前後の重量があり、比較的軽い透水性
ブロックの場合でも約１．７ｇ／ｃｍ³ であって、工場
内でのハンドリングあるいは製品の輸送上のコストが削
減できない理由となっている。

【０００６】また、前記の廃棄ガラスを用いるブロック
では、大量に発生している廃棄ガラスの再利用という点
で好ましいものの、平均粒径が１０メッシュ〜１００メ
ッシュの範囲に粉砕したものを使用するため、粉砕作業
において発生する１００メッシュアンダの細粒が利用さ
れず、利用効率が低下するという問題があった。

【０００７】また、前記の舗装用ブロックの製造方法に
おいては、いずれも焼成温度が１０００℃以上の高温を
必要とする点で焼成コストが高価になり、コストダウン
の障害となっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、舗装ブロック
などの主要構成材料として大量に、かつ安価に供給可能
な廃棄ガラスを無駄なく有効に利用して、焼成に際して
は１０００℃未満の低温焼成を可能とするとともに、完
成したブロックのかさ密度を低下させることができる舗
装ブロックおよびその製造方法を提供する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】先ず、上記の問題を解決
するためになされた本発明の軽量ブロックは、気泡ガラ
ス質骨材がガラス質結合材によって相互に融着している
とともに、その気泡ガラス質骨材と無数の微細気孔とが
混在している断面構造を備えたことを特徴とするもので
ある。

【００１０】また、本発明の軽量ブロックは、次の各形
態に具体化することができる。 （１）前記気泡ガラス質骨材が、主として独立気泡を含
み気孔率が５０％以上であって、平均粒径が０．２５ｍ
ｍ〜２．８ｍｍの範囲内のものである形態。 （２）前記の軽量ブロックにおいて、気孔率が２０％以
上、かさ密度が１．６ｇ／ｃｍ³ 以下である形態。

【００１１】次に、上記の問題を解決するためになされ
た本発明の軽量ブロックの製造方法は、平均粒径が０．
２５ｍｍ以上の気泡ガラス質粒子からなる骨材と、１０
０メッシュアンダのガラス粉末からなるガラス質結合材
とを必須成分として含む混合物を成形し、１０００℃以
下の温度で焼成することを特徴とする方法である。

【００１２】同様に、本発明の軽量ブロックの製造方法
は、平均粒径が０．２５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の気
泡ガラス質粒子からなる骨材３０〜６０％（重量％、以
下同じ）、１００メッシュアンダのガラス粉末からなる
ガラス質結合材１０〜３０％、および成形助剤である粘
土１０〜２５％を含む混合物を成形し、８００℃〜９５
０℃の温度で焼成することを特徴とする方法である。

【００１３】そして、これら本発明の軽量ブロックの製
造方法は、次の各形態に具体化することができる。 （１）廃棄ガラスを１００メッシュアンダに粉砕し、造
粒し、焼結して得た、主として独立気泡を含み気孔率が
５０％以上であって、平均粒径が０．２５ｍｍ〜２．８
ｍｍの範囲内にある気泡ガラス質粒子を前記骨材として
使用する形態。 （２）廃棄ガラスを粉砕して得た１００メッシュアンダ
のガラス粉末を前記気泡ガラス質粒子を調製するための
原料とするとともに、前記ガラス質結合材として使用す
る形態。

【００１４】

【発明の実施の形態】ここで、本発明の軽量ブロックに
係る実施形態を説明する。本発明の軽量ブロックは、そ
の構成成分の主要部をなす骨材粒子が、気泡ガラス質に
よって形成されていて、そのガラス質の骨材粒子は相互
にガラス質結合材によって融着するとともに、その断面
構造として、前記ガラス質骨材と分散した無数の微細気
孔とが混在している構造を備えたものであり、その気泡
ガラス質骨材としては、主として独立気泡を含み、気孔
率が５０％以上であって、平均粒径が０．２５ｍｍ〜
２．８ｍｍの範囲内のものが好適に適用される得る。

【００１５】この気泡ガラス質骨材を製作するには、後
記に詳述するように、適宜なガラスを細粉砕し、これを
気孔形成剤と混合して造粒し、焼結して、その内部が主
として発泡した独立気泡からなり真気孔率が３０％以上
である中空状態の気泡ガラス質粒子を製作し、平均粒径
が０．２５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内のものとなるよう
篩分すればよい。この場合、ガラス原料として、廃棄ガ
ラスを再利用するのが経済的である。

【００１６】このように、本発明の軽量ブロックは、廃
棄ガラスが応用可能であること、また、その構成成分の
主要部をなすガラス質骨材が相互にガラス質結合材によ
って融着しているので、その焼成に際しては１０００℃
未満の低温焼成を可能とするとともに、焼成後の出来上
がり状態の焼成体において、気孔率が２０％以上、かさ
密度が１．６ｇ／ｃｍ³ 以下に設定されるものであるこ
とから、舗装用などの軽量ブロックとして、本発明の目
的である軽量性を発揮する点に適合して特に好適であ
る。

【００１７】次に、本発明の軽量ブロックの製造方法に
係る実施形態を説明する。本発明の軽量ブロックの製造
方法は、平均粒径が０．２５ｍｍ以上の気泡ガラス質粒
子からなる骨材と、１００メッシュアンダのガラス粉末
からなるガラス質結合材とを必須成分とし、必要に応じ
て成形助剤である粘土を含む混合物を成形し、１０００
℃以下の温度で焼成する方法であるが、より具体的に
は、平均粒径が０．２５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内の気
泡ガラス質粒子からなる骨材３０〜６０％、１００メッ
シュアンダのガラス粉末からなるガラス質結合材１０〜
３０％、および成形助剤である可塑性粘土１０〜２５％
を含む成形用原料混合物を成形し、８００℃〜９５０℃
の温度で焼成することを特徴とする方法である。

【００１８】ここで、気泡ガラス質粒子骨材、ガラス質
結合材、および可塑性粘土を含む成形用原料混合物につ
いて、適度な水分に調湿して成形杯土とし、これを成形
ダイスを用いてプレス成形し、十分に乾燥した後、トン
ネルキルンまたはシャットルキルンなどで焼成する点で
は、従来の方法が適宜に応用できる。

【００１９】次に、本発明の製造方法の最も特徴とする
部分を説明すると、先ず、気泡ガラス質粒子からなる骨
材を配合するところに重要な特徴があり、この気泡ガラ
ス質粒子は、以下説明する方法により調製され得る。

【００２０】先ず、適宜ガラス材料を粉砕し、１００メ
ッシュアンダのガラス粉末を採取する。この場合、原料
ガラスとして、瓶カラスなどの廃棄ガラスを利用するの
が、資源の再利用の観点から好ましい。次いで、これに
適当量の成形助剤、発泡剤および水を加えて成形用原土
とし、これを造粒機で、粒径が略０．２５ｍｍ〜２．８
ｍｍの範囲内の造粒物とする。

【００２１】この場合、成形助剤としては、造粒物の形
状が簡単に壊れないように保持するための材料であり、
ベントナイトのような粘土分またはＰＶＡのような有機
バインダが適当である。発泡剤としては、ガス発生型の
金属系、マグネシウム系、かたは加熱消失型の炭素系、
有機系の粉末が適当である。また、造粒機としては、通
常のドライパンタイプのものがそのまま転用可能であ
る。

【００２２】このような造粒物を加熱炉にて６００〜９
００℃の温度で加熱し、ガラスを軟化半溶融させて、十
分に焼結させ、発泡作用により生じた独立気泡を内蔵し
た中空状態の気泡ガラス質粒子を得る。この場合、加熱
炉にはロータリキルンを用いるのが生産性、温度制御の
容易性、操作性などから好適であるが、本発明はこれに
限定されない。

【００２３】また、かくして得られる気泡ガラス質粒子
は、気孔率が５０％以上となるよう、製造条件を調製す
るのがよく、その結果、かさ密度が０．３〜０．５ｋｇ
／ｌ程度の非常に軽量な粒子が得られる。また、その点
荷重強度も１〜５ｋｇｆ程度を保持していて、骨材とし
て十分な強度を有するものとなる。なお、このようにし
て調製される気泡ガラス質粒子を篩分して、平均粒径が
０．２５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内のものを骨材として
用いるのが得られる軽量ブロックの強度と軽量性を両立
させるために好ましい。そして、目標とする仕上がりの
軽量ブロックの緻密度合い、透水性の程度に応じて、細
粒範囲または粗粒範囲を選択使用するのがよい。なお、
平均粒径が０．２５ｍｍを下回るものは、粒度調整して
この気泡ガラス質粒子の原料として再利用すれば、資源
の無駄がない。

【００２４】なお、本発明では、以上に説明したよう
に、廃棄ガラスを粉砕して得た１００メッシュアンダの
ガラス粉末を前記気泡ガラス質粒子を調製するための原
料とするのであるが、このとき、この１００メッシュア
ンダのガラス粉末を、軽量ブロックを製造するための原
料混合物に配合される前記ガラス質結合材して転用する
ようにすれば、この１００メッシュアンダに粒度調整し
た１種類のガラス粉末でもってガラス質原料を全て賄う
ことができ、効率的であると同時に、廃棄ガラスを余す
ところなく全量を利用することができ、廃棄するような
無駄な部分が生じないという利点も得られる。

【００２５】さらに、本発明の製造方法の他の重要な特
徴部分は、焼成温度として１０００℃以下の温度、好ま
しくは、８００℃〜９５０℃という低温度で焼成する点
にあり、以下のような作用を有するのである。本発明の
軽量ブロックの主要成分である粒度調整された気泡ガラ
ス質骨材とガラス質結合材は、低温度で軟化溶融する性
質を有するから、具体的には、先ず焼成過程において、
その固有の軟化温度である６００〜８００℃において軟
化するようになり、次いでほぼ７００℃程度から徐々に
相互の融着作用が見られるようになる。従って、１００
０℃以下、好ましくは８００℃〜９５０℃という比較的
低い温度で構成粒子の相互の融着が進行し、吸水性の少
ない独立気泡を有する骨材相互が結合して、この骨材と
間隙気孔とが混在状態となって、一体となった軽量ブロ
ック、例えばかさ密度が１．６ｇ／ｃｍ³ 以下の軽量ブ
ロックが得られるのである。

【００２６】

【実施例】次に本発明について、実施例を示す表１およ
び比較例を示す表２を参照しながらさらに説明する。ガ
ラス質の出発原料としては、一般的な廃棄ガラスの代表
例である瓶ガラス屑を使用した。これをロールクラッシ
ャあるいはハンマーミルなどで粗粉砕から微粉砕を行
い、１００メッシュアンダに篩分したガラス粉末を調製
し、この一部をガラス質結合材としてそのまま配合し、
他を多孔質ガラス質骨材を調製するための原料に供し
た。

【００２７】なお、この多孔質ガラス質骨材を調製方法
は、先に説明した方法に従って行い、気孔率が・・・％
以上である多孔質ガラス質骨材を調製してから、目開き
２．８ｍｍ、１．５ｍｍ、０．２５ｍｍの３種類の篩に
て篩分し、２．８ｍｍパス１．５ｍｍオン、１．５ｍｍ
パス０．２５ｍｍオン、および２．８ｍｍパス０．２５
ｍｍオン、の３種類に粒度調整した。

【００２８】この多孔質ガラス質骨材、ガラス質結合材
としてのガラス粉末および可塑性粘土を表１、２に示す
配合割合で成形用混合物となし、調湿した後、１００〜
２５０ｋｇｆ／ｃｍ² でプレス成形し、縦×横×高さ：
２４０×１２０×６０ｍｍの成形体を製作した。これを
十分乾燥した後、電気炉にて表１、２に示す最高温度で
焼成して焼結ブロックを得た。ここで試料の焼成変形と
発泡性の程度の観察結果と、曲げ強度とかさ密度を測定
した結果を表１、表２に例示する。なお、焼成変形と発
泡性の程度については、異常が認められない場合を○
印、顕著な変形または発泡を×印、その中間程度を△印
で表示した。

【００２９】

【表１】（実施例）

【００３０】

【表２】（比較例） 注 ** 印は測定省略を示す。

【００３１】この試料Ｎｏ．１〜７の実施例によれば、
焼成温度が１０００℃以下であっても、曲げ強度が１．
８×１０³ Ｎ／ｃｍ以上、かさ密度が１．６ｇ／ｃｍ³
以下を示し、充分な強度と軽量性を兼ね備えていて、か
つ焼成中の変形および発泡性による歪み、変形、部分的
膨れ、表面の発泡不良などがほとんど認められず、良好
な外観を示した。一方、試料Ｎｏ．１１〜１６の比較例
によれば、焼成温度、曲げ強度、かさ密度、その他焼成
中の変形および発泡性などの少なくとも１項目が好適な
範囲を逸脱して、本発明の軽量ブロックとして妥当でな
いものとなることが理解される。

【００３２】

【発明の効果】本発明の軽量ブロックおよびその製造方
法は、以上に説明したように構成されているので、１０
００℃未満の低温焼成を可能とするからエネルギコスト
を大幅に低減できる、また、かさ密度を従来の舗装用ブ
ロックに比較し２／３程度に低下できるからハンドリン
グや運搬のコストも削減することができる。さらに、廃
棄ガラスを無駄なく再利用して資源の有効活用も達成で
きるという優れた効果がある。よって本発明は従来の問
題点を解消した舗装用または建築用の軽量ブロックおよ
びその製造方法として、その工業的価値は極めて大なる
ものがある。

【手続補正書】

【提出日】平成９年６月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】この場合、成形助剤としては、造粒物の形
状が簡単に壊れないように保持するための材料であり、
ベントナイトのような粘土分またはＰＶＡのような有機
バインダが適当である。発泡剤としては、ガス発生型の
金属系、マグネシウム系、または加熱消失型の炭素系、
有機系の粉末が適当である。また、造粒機としては、通
常のドライパンタイプのものがそのまま転用可能であ
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】なお、この多孔質ガラス質骨材を先に説明
した方法に従って調製してから、目開き２．８ｍｍ、
１．５ｍｍ、０．２５ｍｍの３種類の篩にて篩分し、
２．８ｍｍパス１．５ｍｍオン、１．５ｍｍパス０．２
５ｍｍオン、および２．８ｍｍパス０．２５ｍｍオン、
の３種類に粒度調整した。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気泡ガラス質骨材がガラス質結合材によっ
   て相互に融着しているとともに、その気泡ガラス質骨材
   と無数の微細気孔とが混在している断面構造を備えたこ
   とを特徴とする軽量ブロック。
2. 【請求項２】前記気泡ガラス質骨材が、主として独立気
   泡を含み気孔率が５０％以上であって、平均粒径が０．
   ２５ｍｍ〜２．８ｍｍの範囲内のものである請求項１に
   記載の軽量ブロック。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の軽量ブロックに
   おいて、気孔率が２０％以上、かさ密度が１．６ｇ／ｃ
   ｍ³ 以下である軽量ブロック。
4. 【請求項４】平均粒径が０．２５ｍｍ以上の気泡ガラス
   質粒子からなる骨材と、１００メッシュアンダのガラス
   粉末からなるガラス質結合材とを必須成分として含む混
   合物を成形し、１０００℃以下の温度で焼成することを
   特徴とする軽量ブロックの製造方法。
5. 【請求項５】平均粒径が０．２５ｍｍ〜２．８ｍｍの範
   囲内の気泡ガラス質粒子からなる骨材３０〜６０％（重
   量％、以下同じ）、１００メッシュアンダのガラス粉末
   からなるガラス質結合材１０〜３０％、および成形助剤
   である粘土１０〜２５％を含む混合物を成形し、８００
   ℃〜９５０℃の温度で焼成することを特徴とする軽量ブ
   ロックの製造方法。
6. 【請求項６】廃棄ガラスを１００メッシュアンダに粉砕
   し、造粒し、焼結して得た、主として独立気泡を含み気
   孔率が５０％以上であって、平均粒径が０．２５ｍｍ〜
   ２．８ｍｍの範囲内にある気泡ガラス質粒子を前記骨材
   として使用する請求項４または５に記載の軽量ブロック
   の製造方法。
7. 【請求項７】廃棄ガラスを粉砕して得た１００メッシュ
   アンダのガラス粉末を前記気泡ガラス質粒子を調製する
   ための原料とするとともに、前記ガラス質結合材として
   使用する請求項６に記載の軽量ブロックの製造方法。