JPH11236232A

JPH11236232A - ガラス質発泡体の製造法並びにガラス質発泡体

Info

Publication number: JPH11236232A
Application number: JP5621498A
Authority: JP
Inventors: Keiya Tobe; 敬哉戸部; Tokuji Morishige; 徳治森重; Akihiko Sano; 明彦佐野; Kazuya Yabuta; 和哉薮田
Original assignee: KISHIMOTO KOKUSAI GIJUTSU KENK; KISHIMOTO KOKUSAI GIJUTSU KENKYUSHO KK; Kanagawa Prefecture
Current assignee: KISHIMOTO KOKUSAI GIJUTSU KENK; KISHIMOTO KOKUSAI GIJUTSU KENKYUSHO KK; Kanagawa Prefecture
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1998-02-20
Publication date: 1999-08-31
Anticipated expiration: 2018-02-20
Also published as: JP3581008B2

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラス質廃材を原料とし、容易且つ安価にか
さ密度１．２ｇ／ｃｍ³以下の軽量又は超軽量な土木又
は建築、構築用資材として用いるガラス質発泡体を提供
する。【構成】ガラス質廃材を粉砕して得られる０．２１ｍ
ｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉９
６％以下と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕
ガラス粉４％以上とを配合して成るガラス質配合物に、
これに対し０．１〜３重量％の炭化珪素を添加、混合し
て成る混合粉を加熱焼成し、次で冷却する。これによ
り、かさ密度１．２ｇ／ｃｍ³以下のガラス質発泡体が
製造できる。前記の混合粉に、炭酸塩を添加した場合
は、極めて軽量な製品が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱地盤改良材、
水捌け材、軽量骨材、断熱材、吸音材などの各種土木用
資材、建築用資材として用いるガラス質発泡体の製造法
並びにガラス質発泡体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス質発泡体の製造法として、
ビンガラスや板ガラスを粉砕し、これに石灰粉末を混合
した原料を造粒後、８１０〜９６０℃で加熱することに
より、軽量で断熱性に優れ、且つ大きな強度を有する板
状泡ガラスを低コストで得る方法、（特開昭５８−６０
６３４号公報）、ソーダ石灰ガラス粉末に３重量％以上
のジルコニウム、チタン等の遷移金属化合物と０．５重
量部以上のアルカリ土類金属化合物を添加混合し、加熱
することにより、硼珪酸ガラスから作られる泡ガラスに
匹敵する強度、硬度、耐熱性及び吸水性に優れた泡ガラ
スを得る方法、（特開昭５９−９２９９４４号公報）、
発泡材を硝子粉に混入して造粒して成る原料ペレットを
筒状をなす竪型焼却炉内に連続的に投入し、加熱発泡す
ることにより粒状泡硝子を連続焼成する方法、（特開昭
６１−６１４１号公報）などが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、上記従来
の技術は、加熱処理する前の段階でガラス粉末を造粒し
ペーストとする工程が必要であったり、高価なジルコニ
ウム、チタンなどの化合物を使用する必要があり、ま
た、その泡ガラスを使用した場合には、重金属が溶出す
る恐れがあり、環境を汚染する不都合をもたらし、土木
資材として使用することに適しない。また、その他の公
知のガラス質発泡体の製造法に徴しても、特に、軽量で
あり、地盤沈下などを防止する土木用資材や軽量骨材な
どの軽量な建築用資材として適したものは見当たらな
い。一方、従来、廃棄されたガラスびんを再利用する技
術として、ガラスびんは、粉末化し加熱成形し再びビン
として利用すること、ビールビン、一升瓶などを回収
し、洗浄して再びびんとして利用すること、ガラスびん
を粉砕し、タイル、レンガなどの建材として再利用する
ことに限られて居り、その再利用率は極めて低く、年間
約４０万トンの大量の空ビンが再利用されることなく無
駄に廃棄されている。また、最近、特に、土木用資材の
需要が、建築物の不燃化、地盤改良、道路網の拡充、公
共施設の充実などのために益々増大しつゝある一方で、
地盤改良や建築用骨材として使用される川砂、砂利、砕
石などの天然の資材は不足ぎみであり、また、環境破壊
などの問題から採掘可能量の制約により、需要の増大に
見合う量を確保することが難しくなってきている。ま
た、最近の容器包装リサイクル法の実施に伴い、空びん
は、地方自治体がその収集メーカーサイドがその再資源
化を行うことが義務づけられているが、再資源化につい
ては、いまだに目処がたゝない状況にある。一方、最近
の傾向として土木、建築業界では、作業者の老齢化や地
震対策などの理由から特に建築、構築用資材やその構
築、建築物が軽量であることが求められておる。このよ
うな状況に鑑み、大量に廃棄される空びんなどのガラス
質廃材を粉砕し、軽量な建築、構築材として製造でき、
これを例えば盛土、埋戻し、裏込めなどの土木用途、或
いはコンクリートやアスファルト用の軽量骨材、断熱
材、防音材などの建築用途などの膨大な需要に応え、地
方自治体のガラス集積場所で、簡易且つ安価に製造で
き、砕石なみの価格で供給できるようなガラス質発泡体
の製造方法の開発が求められている。上記の従来の課題
と要望に鑑み、本願の発明者らは、上記の課題を解消
し、且つ上記のように大量に廃棄されるガラス質廃材か
ら安価に製造され、大量の需要に応え得る軽量な土木用
並びに建築用資材として再利用に適したガラス質発泡体
の製造法の開発を目的とし、本発明に至った。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する本
発明のガラス質発泡体の製造法は、ガラス質廃材を粉砕
して得られる０．２１ｍｍ以上２．３８ｍｍ以下の粒度
分布を有する粗粉砕ガラス粉９６重量％以下と０．２１
ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉４重量％以
上とを配合して成るガラス質配合粉に、該ガラス質配合
粉に対して０．１〜３重量％の炭化珪素を添加、混合し
て成る混合粉をガラスの軟化点以上に加熱焼成し、次で
冷却することを特徴とする。更に本発明は、上記の混合
粉に、更に該ガラス質配合粉に対して０．０５〜２重量
％の炭酸塩の少なくとも１種を添加、混合して成る混合
粉をガラスの軟化点以上に加熱焼成し、次で冷却するこ
とを特徴とする。更に本発明は、加熱焼成処理におい
て、その最高温度は７００℃以上であり、その保持時間
は、好ましくは３０分乃至０分である。更に本発明は、
上記の製造法で得られたかさ密度１．２ｇ／ｃｍ³以
下、吸水率２０％以下であるガラス質発泡体に存する。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明者らは、ガラス質廃材か
ら、できる限り容易且つ製造コストを安価にし、取り扱
い性、作業性が容易な土木用、建築用に適したガラス質
発泡体を製造することを目的とし、先ず、ガラスびんを
安価なハンマーミルなどの粗粉砕機で粗く粉砕して得ら
れた粒径約３ｍｍ〜５ｍｍ程度の粒径分布を有する粗粉
砕ガラス粉のみを７００〜９００℃で加熱焼成してみた
が、かさ密度が極めて大きいガラスとなり、目的とする
製品が得られなかった。逆に、ガラスびんを高価なボー
ルミルなどの微粉砕機により０．２１ｍｍ未満の微細粉
ガラス粉のみを作製し、これを同様に加熱焼成してみた
ところ、かさ密度１．２ｇ／ｃｍ³以下のガラス質発泡
体は得られるが、微粉砕ガラス粉の製造コストが高くな
り、微細粉粒子のため互いに融合し易く、独立気孔が潰
れ易く、加熱焼成時のコントロールが困難であり、容易
且つ１．２ｇ／ｃｍ³以下の製品が確実に得られない不
都合があった。種々、試行錯誤した結果、安価な粗粉砕
機で得られる粉砕作業が容易且つ安価な上記の請求項に
記載のように、特定した粒度分布を有する粗粉砕ガラス
粉と篩分けして得られる０．２１ｍｍ未満の微粉砕ガラ
ス粉とを上記特定の配合割合で配合したものを焼成する
ことにより、目的とするかさ密度１．２ｇ／ｃｍ³以
下、吸水性の低い吸水率２０％以下のガラス質発泡体が
安価に且つ確実に得られることを見出した。

【０００６】本発明のガラス質発泡体の製造法に用いる
原料は、各種のガラス質廃材である。例えば、廃棄され
たガラスびん、板ガラス、窓ガラス、テレビやパソコン
の前面ガラスパネル、ガラス製品工場からのスクラップ
などである。これらの廃材は、ガラス質として見た場
合、珪酸塩ガラス、アルミノほうけい酸ガラス、ほうけ
い酸塩ガラス、アルミノ珪酸塩ガラスなどが含まれてい
る。このようなガラス質の廃材のうち、ガラスびん、板
ガラス、窓ガラスの廃材は、比較的多量に回収ができる
ので、大量に生産でき有利である。

【０００７】本発明によれば、ガラス質廃材を市販のガ
ラス破砕機、例えばハンマーミルなどの衝撃型破砕機を
用いて粉砕し、粉砕物を篩分けし得られる０．２１ｍｍ
以上２．３８ｍｍ以下の粒度分布を有する粗粉砕ガラス
粉９６％以上と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微
粉ガラス粉４％以下の配合ガラス粉を原料とする。本発
明によれば、０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を
有する粗粉砕ガラスの粒度分布の内訳の１例は、０．２
１〜０．２９７ｍｍ１７％、０．２９７〜０．４２ｍｍ
２５％、０．４２〜０．５９ｍｍ２９％、０．５９〜
０．８４ｍｍ１６％、０．８４〜１．１９ｍｍ８％、
１．１９ｍｍ〜２．３８ｍｍ５％であり、０．２１ｍｍ
未満の微粉砕ガラス粉の粒度分布の内訳の１例は、０．
２０〜０．１０５ｍｍ７３％、０．１０５〜０．０７４
ｍｍ２０％、０．０７４ｍｍ以下２９％である。粗粉砕
ガラス粉の粒度分布の内訳は、勿論種々変えることがで
きるが、平均粒径としては、約０．５ｍｍ又はそれ以上
のものを使用することが好ましい。

【０００８】粗粉砕ガラス粉の粒度が２．３８ｍｍを超
える粗粒は再び粉砕し、本発明の特定する上記の粒度分
布の範囲内の粗粉砕ガラス粉と微粉砕ガラス粉とに篩分
けして使用する。粗粉砕ガラス粉の粒度分布の上限を
２．３８ｍｍの粒度とする理由は、２．３８ｍｍを超え
る粒径のものを原料として用いると、製品中にそのまゝ
の状態として残存し易く、均一な発泡組織が得られない
からである。

【０００９】このように、本発明によれば、０．２１ｍ
ｍ以上の粗粉砕ガラス粉が配合ガラス粉の大部分を占め
るので、ガラス廃材を粗粉砕できる比較的安価な粉砕機
を使用して安価に粉砕原料を得ることができ、全てを
０．２ｍｍ以下に微粉砕するボールミルやレイノルズミ
ルなどのような高価な微粉砕機を使用する必要がない。

【００１０】本発明のような配合ガラス粉を調製するに
は、１つのハンマーミルなどの安価な衝撃型破砕機を使
用し、一挙に粒度分布の粗粉砕ガラス粉と副産物として
少量の上記特定の微粉砕ガラス粉が分取できる。しかし
乍ら、勿論、各種の粗粉砕機や微粉砕機により各別に得
た粗粉砕ガラス粉から、本発明の特定の粒度分布を有す
る粗粉砕ガラス粉と微粉砕ガラス粉を配合して配合ガラ
ス粉を調製することもできる。

【００１１】本発明は、上記したように、即ち、該粗粉
砕ガラス粉に少量の微粉砕ガラス粉を配合したガラス質
配合粉を調製する必要があるが、その原理を添付の図１
（ａ）（ｂ）を参考に下記に明らかにする。即ち、例え
ば、粒径０．２１ｍｍ未満の該微粉砕ガラス粉を全く混
ぜないで粒径２ｍｍ以下の粒度分布を有する粗粉砕ガラ
ス粉のみを原料とし加熱焼成すると、図１（ａ）（ｂ）
（ｃ）（ｄ）に示すように、加熱前の常温では互いに接
触する粗粒子Ｃで囲まれ形成される空隙Ｇは、粗粉粒Ｇ
の焼結性が悪いため、５００〜６００℃の焼結温度では
まだ粗粒子相互は焼結が充分に行われないので閉塞孔と
ならず、この間粗粒子から発生するガスは外部に抜け
る。その後、７００℃の焼結温度でやっと粗粒子間の焼
結が充分に行われて該空隙Ｇは閉塞し、孤立したポア
（独立気孔）Ｐが生成するが、その大きさは極めて小さ
い。更に７００℃以上の焼成昇温時では既に独立気孔Ｐ
内のガスが少量のため、そのポアＰは大きくならず、小
さいまゝであり、大きな独立気孔が得られないことが判
明した。これに対し、本発明のように２ｍｍ程度の粗粒
ガラス粉間に０．２ｍｍ以下の微粒砕ガラス粉が介在し
た状態で加熱焼成を行うと、図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）
（Ｄ）のように進行する。然るときは、加熱前の常温で
は、該粗粒子Ｃ間に微粒子Ｆが介在した状態で形成され
る比較的大きい空隙Ｇは、５００〜６００℃の焼結温度
で微粒子Ｆは焼結し易いので、その微粒子Ｆと接触して
いる各粗粒子Ｃとは、この５００〜６００℃の低い焼結
温度でも互いに焼結し、該空隙Ｇは閉塞され、包囲壁Ｗ
をつくり、その内部にこれら粒子から発生するガスを閉
じ込めた大きな孤立したポアＰを生成する。更に高温の
７００℃の焼結で更に軟化焼結が進行し、粗粒は融合
し、該独立気孔Ｐの周囲を囲む良好な融合壁Ｗとなり、
これによりポアは被包されると共に大きなＰを維持す
る。更に７００℃以上に昇温すれば、ポアＰ内のガスは
膨脹し、従って、独立気泡Ｐが膨脹し、大きな独立した
気孔Ｐとなり、極めて軽量で且つ吸水性の小さい泡ガラ
ス体が得られる。かくして、本発明の微粒ガラス粉の添
加で、例えば空隙率４０％の混合粉の常温での充填状態
Ｂから、ポアＰの熱膨張分が加算され、約５０％の空隙
率のｐ＝１．２程度の焼結発泡体を作製することができ
る。上記の理由により、多くの試験、研究の結果、粗粉
砕ガラス粉のみでは目的とする軽量な泡ガラスは得られ
ず、微粉砕ガラス粉を混在せしめることにより独立気泡
の生成が早期に且つ確実に得られることが判った。

【００１２】尚、この場合、本発明者らは、図１（Ｃ）
の閉塞壁Ｗにより閉塞された独立気泡Ｐを形成し、７０
０℃以上に昇温し、ガス膨脹により図１（Ｄ）のガス膨
脹した状態を維持するには、少量の炭化珪素を添加して
おくと、これにより、閉塞壁Ｗを内部のガス膨脹により
破裂して連続気孔となることなく、強靭に抵抗し乍ら大
きく膨脹せしめる閉塞壁の補強剤として役立つことを知
見した。

【００１３】而して、本発明によれば、前記のように配
合したガラス質混合粉に、これに対し０．１〜３重量％
の炭化珪素を添加、混合した混合粉を調製し、これをガ
ラスの軟化点以上に、上記の焼成温度５００℃以上に加
熱し、上記のように昇温し、少なくとも７００℃以上で
焼成昇温した後、急冷又は徐冷により冷却することによ
り、強靭なガラス質壁Ｗで覆われた大きな独立気泡を無
数に有するかさ比重１．２ｇ／ｃｍ³以下、吸水率２０
％以下のガラス質発泡体が得られる。炭化珪素は通常、
コークスと酸化珪素が主体である珪砂から製造される
が、本目的に使用される炭化珪素は必ずしも充分に精製
されていなくてもよい。例えば、純度が８５％程度のも
のとか、製造中、微粉末としてバッグフィルターなどで
回収されるものでもよい。炭化珪素の添加量を配合ガラ
ス粉に対し０．１〜３重量％に限定する理由は、その添
加量が０．１重量％未満であると、かさ比重が１．２ｇ
／ｃｍ³以下と充分な軽量特性をもつ製品をつくること
が困難となる。一方、その添加量が３重量％を超えても
充分な軽量特性をもつ製品をつくることができるが、製
品単価が高価となり好ましくないので、経済上３重量％
までにとゞめる。また、本発明は、該配合ガラス粉とそ
のガラス質の軟化点以上に加熱焼成するのであるが、こ
の軟化点は夫々のガラス原料の種類によって異なる。珪
酸塩ガラスの場合には７５０℃以上が一般であり、特に
好ましい温度域は８４０〜９８０℃の範囲である。９８
０℃を越えた高温では不必要なエネルギーを使用するな
ど不経済であるので、９８０℃までにとゞめ、製造コス
トをできるだけ低くし安価な製品を得るようにすること
ができる。

【００１４】本発明の上記の配合ガラス粉は、所定の成
形型枠に入れ加熱焼成した後徐冷すれば、レンガ、壁材
などの板状の成形品とすることができるが、急冷すれ
ば、板状成形体に亀裂を生じ、図４に示すような不定形
の塊状に壊れた無数の製品１として得られる。

【００１５】更に、本発明によれば、前記の配合ガラス
粉に炭化珪素を０．１重量％以上添加したものに、更に
該配合ガラス粉に対し０．０５〜２重量％の炭酸塩の少
なくとも１種を添加、混合して成る混合粉を、ガラスの
軟化点以上に加熱焼成し、次で冷却することにより、更
に極めて軽量なかさ比重１ｇ／ｃｍ³以下の製品が確実
に得られる効果をもたらす。添加量が０．０５重量％未
満では、上記の添加効果が得られない。

【００１６】本発明により調製した混合物粉を、加熱焼
成する作業につき更に詳述する。長尺で且つその幅方向
の両側に枠壁をもつ横断面コ字状の広幅のベルト状の搬
送型枠内に投入し所定の高さまで堆積し、且つ均一な厚
さにならしたものを加熱炉内に装填した後、加熱し所要
の加熱焼成温度まで上昇せしめる。この場合、ガラス質
が珪酸塩ガラスの場合は、７５０℃以上、好ましくは８
４０℃〜９８０℃に昇温する。例えば９００℃まで昇温
させるに要する時間は、その被処理物層の厚さにもよる
が、厚さが１０ｍｍであれば１０分、２０ｍｍであれば
２０分程度とすることが好ましい。また最高温度に達し
た後の高温保持時間は、最高温度が低ければ保持時間を
長く、逆に最高温度が高ければ保持時間を短くするよう
にする。例えば、その保持時間は一般に３０〜０分の範
囲である。ここで０分とは、最高温度に達したら直ちに
冷却することを意味する。３０分以上の長い保持時間は
経済的に好ましくない。尚、配合ガラス粉に水分が多量
に含まれている場合には、２００℃付近で完全に水分を
蒸発してから、上記の昇温を行うべきである。尚また、
ガラス質廃材からは、予め、出来る限りこれらに混在し
ている陶器片、磁器片、金属、土、砂、砂利などの無機
系不燃物やプラスチック、紙、木片などの夾触物を除去
するが、本発明の軽量な泡ガラス製品を製造するに差支
えない限り、極めて少量であるならば、混ざっていても
差支えない。

【００１７】上記の高温保持時間を経たのち冷却工程に
入るが、この冷却時間は、目的製品の形状を形成させる
ために重要な要因である。不定型塊状のガラス質発泡体
の製造を目的とする場合は、この冷却を急速に行う。然
るときは、冷却中、その所定の均一な厚さの発泡体はク
ラックを生じ、自然に壊され、無数の、大きさのまちま
ちな例えば粒径１０〜６０ｍｍの不定型塊状のガラス質
発泡体として得られる。一方、一定の形状、例えば、レ
ンガ、板状、その他、任意の形状を有する成型品を作る
場合は徐冷する。例えば、上記の高温保持時間後、２０
０℃まで徐々に冷却する。この場合の冷却速度は、でき
るだけ遅い方が好ましい。本発明者らの研究によれば、
最も好ましい徐冷却速度は、毎分２℃で２００℃以下ま
で冷却する。然る後、該焼成炉外に製品を取り出すとク
ラックを生ずることなく所定の板状のガラス質発泡体成
形体が得られる。本発明の製造方は、バッチ方式、連続
方式のいずれの方式でも可能である。

【００１８】次に本発明の更に具体的な実施例を比較例
と共に詳述する。実施例１大量の空びんを衝撃型ハンマーミルにかけて得られる
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布（粒度分布内
訳：０．２１〜０．２９７ｍｍ１７％、０．２９７〜
０．４２ｍｍ２５％、０．４２〜０．５９ｍｍ２９％、
０．５９〜０．８４ｍｍ１６％、０．８４〜１．１９ｍ
ｍ８％、１．１９ｍｍ〜２．３８ｍｍ５％）を有する粗
粉砕ガラス粉９６％と同衝撃型ハンマーミルの作動中バ
ッグフィルターで回収される粒度分布０．２１ｍｍ未満
の粒度分布（粒度分布内訳：０．２０９〜０．１０５ｍ
ｍ７３％、０．１０５〜０．０７４ｍｍ２０％、０．０
７４以下７％）を有する微粉砕ガラス粉４％を配合して
配合ガラス粉１０ｇを調製した。この配合粉ガラス粉に
純度９８％の炭化珪素粉０．０５グラム（即ち０．５重
量％）をポリエチレンの袋の中に入れて良く振とうして
混合し、混合粉を調製した。これをアルミナるつぼの中
に入れ、これをニクロム線を熱源とする自動制御型電気
炉内に置き、約１時間で９００℃に達するまで昇温させ
た。９００℃に１５分保った後、るつぼ鋏でるつぼを取
り出し、室温になるまで放冷してガラス質発泡体製品を
得た。これを破砕して顕微鏡で観察すると、発泡ガラス
体に生成した気泡の大部分は、お互いに独立しているこ
とが確認された。また、この製品のかさ密度は、アルキ
メデス法で測定すると１．１１ｇ／ｃｍ³であった。ま
た、この製品は、製造直後の吸水率は０％であったが、
これを水中に５分間浸漬後、吸水率を測定した。その吸
水率は５．９％であった。吸水率は、以下の方法で求め
た。先ず、測定するサンプルの乾燥状態での重量Ｗ₀を
測定する。次に水中に発泡ガラスを沈めた状態で５分保
持し、取り出した後、表面を湿った布で拭き、重量Ｗ₁
を測定した。吸水率は、（Ｗ₁−Ｗ₀）／Ｗ₀×１００
を算出して求めた。実施例２０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉９４％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する
微粉砕ガラス粉６％とを配合して配合ガラス粉を調製し
た以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得た。
該製品は、かさ密度０．９５ｇ／ｃｍ³、吸水率１６．
７％であった。実施例３０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉９２％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する
微粉砕ガラス粉８％とを配合して配合ガラス粉を調製し
た以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得た。
該製品は、かさ密度０．９５ｇ／ｃｍ³、吸水率５．９
％であった。実施例４０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉９０％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する
微粉砕ガラス粉１０％とを配合して配合ガラス粉を調製
した以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得
た。該製品は、かさ密度０．８７ｇ／ｃｍ³、吸水率１
１．８％であった。実施例５０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉８８％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する
微粉砕ガラス粉１２％とを配合して配合ガラス粉を調製
した以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得
た。該製品は、かさ密度１．０１ｇ／ｃｍ³、吸水率１
１．８％であった。実施例６０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉８６％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する
微粉砕ガラス粉１４％とを配合して配合ガラス粉を調製
した以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得
た。該製品は、かさ密度０．９３ｇ／ｃｍ³、吸水率
２．１％であった。実施例７０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉８４％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する
微粉砕ガラス粉１６％とを配合して配合ガラス粉を調製
した以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得
た。該製品は、かさ密度０．８８ｇ／ｃｍ³、吸水率
６．８％であった。実施例８０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉８２％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する
微粉砕ガラス粉１８％とを配合して配合ガラス粉を調製
した以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得
た。該製品は、かさ密度０．７６ｇ／ｃｍ³、吸水率
９．８％であった。実施例９０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉８０％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する
微粉砕ガラス粉２０％とを配合して配合ガラス粉を調製
した以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得
た。該製品は、かさ密度０．８７ｇ／ｃｍ³、吸水率１
３．１％であった。

【００１９】以上のように、実施例１〜９の全ての製品
は、独立気泡が無数に有り、開放孔は少ないため、軽量
で且つ吸水性特性を有するので、取り扱い作業が容易で
軽量な土木用、建築用資材として適することが判った。

【００２０】次に、比較例として、本発明の粗粉砕ガラ
ス粉と微粉砕ガラス粉との配合割合を逸脱した場合の比
較試験を示す。比較例１０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉１００％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有す
る微粉砕ガラス粉０％とを配合して配合ガラス粉を調製
した以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得
た。該製品は、かさ密度１．４５ｇ／ｃｍ³、吸水率
２．２％であった。従って、この製品は、充分な軽量特
性を有する土木用、建築用資材として適しないものであ
ることが判った。比較例２０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉９８％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する
微粉砕ガラス粉２％とを配合して配合ガラス粉を調製し
た以外は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得た。
該製品は、かさ密度１．３１ｇ／ｃｍ³、吸水率１．８
２％であった。この製品も又、比較例１と同様に充分な
軽量特性を有する土木用、建築用資材として適しないこ
とが判った。

【００２１】更に、炭素珪素の添加効果を明らかにする
ため、次のような比較試験を行った。比較例３炭化珪素を含有しないこと以外は実施例１と同じ条件で
実施し、製品を得た。該製品は、試験を行い、かさ密度
２．４５ｇ／ｃｍ³、吸水率０％であった。この製品は
重量が重く、土木、建築用資材に適しないことが判っ
た。本発明の効果を理解し易くするため、上記の実施例
１〜９及び比較例１〜３のデータを下記表１及び図２に
示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】次に、発泡材として添加する炭酸塩の添加
効果を明らかにする実施例を下記に示す。実施例１０実施例１で調製した配合ガラス粉１０グラムに０．０５
グラムの炭化珪素粉を添加して成る混合粉に、該配合ガ
ラス粉に対し０．５重量％、即ち、０．０５グラムの炭
酸カルシウムを添加、混合して混合粉を調製した以外
は、実施例１と同じ条件で実施し、製品を得た。得られ
た製品を充分破砕して顕微鏡で観察すると、ガラス体に
生成した気泡の大部分は、お互いに独立していた。ま
た、この製品は、かさ密度０．６３ｇ／ｃｍ³、吸水率
８．７％であった。このことから、炭酸カルシウムの添
加により特に軽量特性を有する超軽量の土木用、建築用
資材に適した製品をもたらすことが判った。

【００２４】実施例１１実施例１０で添加した炭酸カルシウムに代えて、炭酸ナ
トリウムを該配合ガラス粉に対し０．１重量％の、即
ち、０．１グラム添加、混合して混合粉を調製したこと
及び約１時間で８４０℃まで昇温させ、８４０℃に１５
分間保ったこと以外は、実施例１と同じ条件で実施し、
製品を得た。得られた製品を充分破砕して顕微鏡で観察
すると、ガラス体に生成した気泡の大部分は、お互いに
独立していた。また、この製品は、かさ密度０．４１ｇ
／ｃｍ³、吸水率１３．４％であった。このことから、
炭酸ナトリウムの添加により、特に著しく軽量な超軽量
用の土木、建築用資材として適した製品をもたらすこと
が判った。尚、具体的な実施例として示さないが、炭酸
カルシウムと炭酸ナトリウム以外の炭酸マグネシウムな
どの所望の炭酸塩であればよく、これらの炭酸塩の１種
又は２種以上を添加することにより、同様に著しく軽量
なガラス質発泡体をもたらす添加効果をもたらす。

【００２５】実施例１２炭化珪素の添加量を０．０１グラム（０．１％）とした
以外は、実施例１と同じ条件で実施し製品を得た。該製
品は、かさ密度１．１９ｇ／ｃｍ³、吸水率３．８％で
あった。実施例１３炭化珪素の添加量を０．０２グラム（０．２％）とした
以外は、実施例１と同じ条件で実施し製品を得た。該製
品は、かさ密度１．１７ｇ／ｃｍ³、吸水率３．３％で
あった。実施例１４炭化珪素の添加量を０．０３グラム（０．３％）とした
以外は、実施例１と同じ条件で実施し製品を得た。該製
品は、かさ密度１．０５ｇ／ｃｍ³、吸水率７．１％で
あった。実施例１５炭化珪素の添加量を０．１０グラム（１．０％）とした
以外は、実施例１と同じ条件で実施し製品を得た。該製
品は、かさ密度１．１０ｇ／ｃｍ³、吸水率４．０％で
あった。実施例１６炭化珪素の添加量を０．２グラム（２．０％）とした以
外は、実施例１と同じ条件で実施し製品を得た。該製品
は、かさ密度１．０５ｇ／ｃｍ³、吸水率４．８％であ
った。実施例１７炭化珪素の添加量を０．３グラム（３．０％）とした以
外は、実施例１と同じ条件で実施し製品を得た。該製品
は、かさ密度１．１３ｇ／ｃｍ³、吸水率４．２％であ
った。比較例４炭化珪素の添加量を５ミリグラム（０．０５％）とした
以外は、実施例１と同じ条件で実施し製品を得た。該製
品は、かさ密度１．６８ｇ／ｃｍ³、吸水率０．８％で
あった。

【００２６】本発明の炭化珪素の効果を容易に理解する
ため実施例１、実施例１２〜１７及び比較例４の結果の
データを表２及び図３に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】上記表２及び図３から明らかなように、炭
化珪素の添加量が０．１〜３．０重量％の範囲において
実施例１２〜１７の製品は、かさ密度が０．１１９ｇ／
ｃｍ³以下と軽量で且つ吸水率７．１％以下と小さく土
木用、建築用に適したものとして得られるが、その添加
量が０．１％未満であるとそのかさ密度は１．６８ｇ／
ｃｍ³と著しく大きくなり、軽量な土木用、建築用に不
適な製品をもたらすことが判る。

【００２９】次に、加熱温度を変えて本発明を実施した
例につき説明する。

【００３０】上記の実施例１〜１７において、加熱昇温
したときの最高の保持温度は９００℃としたが、好まし
くは、７００℃〜９８０℃の範囲であるときは、同様
に、かさ密度１．２ｇ／ｃｍ³以下、吸水率１７％以下
の優れた特性を有するものが得られる。

【００３１】次に、工業的生産規模で実施した本発明の
実施例につき詳述する。実施例１８珪酸塩ガラスから成る空びんの多数個を、ハンマーミル
により粉砕し、得られた０．２１〜２．３８ｍｍの粒度
分布を有する粗粉砕ガラス粉９０重量％と、０．２１ｍ
ｍ未満の粒度分布を有する微細粉ガラス粉１０重量％と
を配合し混合して配合ガラス粉１００Ｋｇに、炭化珪素
２Ｋｇ及び炭酸カルシウム１Ｋｇを添加、撹拌し、混合
粉原料を調製し、これを模型の電気加熱炉内に装備した
断面コ字状の広幅の耐熱性のコンベヤベルト上に幅一般
に均一な厚さ１０〜２０ｍｍ程度に堆積してその中央に
移行させて該加熱部で昇温し、最高温度８５０℃にで２
０分間加熱した後、再び移行させ、冷風を送り、急冷し
て取り出す。然るときは、その板状のガラス発泡体に亀
裂が入り、不定形塊状の粒度１０〜６０ｍｍの極めて軽
量な青灰色のガラス発泡体が多量に得られた。これを破
壊して顕微鏡で観察すると、無数の独立気泡を有する状
態が観察された。

【００２２】更に、上記の製品につき、各種の特性を調
べたところ、かさ密度は０．４ｇ〜０．８／ｃｍ³、製
造時の含水率０％、吸水率１０％前後であった。また、
一軸圧縮強さは３５〜４０Ｋｇｆ／ｃｍ²、温度、熱な
どの変化に強く、スレーキング率は略０．１％であっ
た。この製品の用途は、上記の特性を生かし、例えば、
軟弱土壌の強化、埋め戻し、盛土などの土木用資材、建
築用の断熱材、防音材などとして利用でき、その軽量な
ため、取り扱い作業性が良い。また、鉱物製無機質であ
るため、化学的に安定しており、腐食や環境を汚染する
ことがない。また、独立発泡であるため、シロアリなど
の害虫類の巣になることがないなど有利である。従っ
て、従来、ＥＳＰ工法、発泡モルタルを利用する軽量化
工法に比べ、下準備や養生期間が必要がなく、施工時間
が短縮される。また、配管などの既設埋設物があって
も、ＥＳＰ材では不可能であったその配管の下部に埋め
戻し作業が可能となるなど施工上、種々の便利をもたら
す。

【００３３】上記の製品を、土木用の例として、軽量埋
戻し材として使用する場合には、土留めによる開削工事
を行った後、ボックスカルバートを構築し、その上に本
製品を投入し、所望厚さに敷設した後、１ｔｏｎ振動ロ
ーラーにより締め固めて埋め戻し作業を完成することが
でき、土壌に代わり軽量な施工が簡単にできる。この
間、軽量であるので、作業員の労力は軽減できる。締め
固め時の密度は０．３ｔ／ｍ³、透水試験１．２×１０
°ｃｍ／ｓで透水係数は×１０°オーダーの値であり、
排水性が良好である。

【００３４】

【発明の効果】このように本発明によるときは、ガラス
質廃材を粉砕して得られる０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍ
の粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉９６重量％以下と
０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉４
重量％以上とを配合して成るガラス質配合粉に、該ガラ
ス質配合粉に対して０．１〜３重量％の炭化珪素を添
加、混合して成る混合粉をガラスの軟化点以上に加熱焼
成し、次で冷却することによりかさ密度１．２ｇ／ｃｍ
³以下、吸水率２０％以下の軽量で且つ作業性の良い土
木、建築用資材として用いることができるガラス質発泡
体を安価に且つ確実に得られる。更に本発明によれば、
上記の混合物に更に該ガラス質配合粉に対し０．０５〜
２重量％の炭酸塩の少なくとも１種を添加、混合したも
のを加熱焼成するときは、更に著しく軽量なガラス質発
泡体を製造することができる。加熱焼成は５００℃以
上、好ましくはその最高温度を７５０℃以上で３０分以
内保持することにより、上記の軽量なガラス質発泡体を
円滑確実に得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）（ｂ）本発明の製造法の原理を説明す
る図。

【図２】粗粉砕ガラス粉と微粉砕ガラス粉の配合割合
と製品のかさ密度及び吸水率との関係を示すグラフ。

【図３】炭化珪素の添加量と製品のかさ密度と吸水率
との関係を示すグラフ。

【図４】本発明の製造法により得られたガラス発発泡
体の１例の斜視図。

【符号の説明】

Ｃ粗粒子Ｆ微粒子Ｐ
独立気泡Ｗ閉塞壁１製品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野明彦神奈川県横浜市神奈川区浦島丘４−12 県職員浦島丘アパート146号 (72)発明者薮田和哉神奈川県横浜市旭区南希望が丘32−13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス質廃材を粉砕して得られる０．２
１ｍｍ以上２．３８ｍｍ以下の粒度分布を有する粗粉砕
ガラス粉９６重量％以下と０．２１ｍｍ未満の粒度分布
を有する微粉砕ガラス粉４重量％以上とを配合して成る
ガラス質配合粉に、該ガラス質配合粉に対して０．１〜
３重量％の炭化珪素を添加、混合して成る混合粉をガラ
スの軟化点以上に加熱焼成し、次で冷却することを特徴
とするガラス質発泡体の製造法。
【請求項２】請求項１記載の混合粉に、更に該ガラス
質配合粉に対して０．０５〜２重量％の炭酸塩の少なく
とも１種を添加、混合して成る混合粉をガラスの軟化点
以上に加熱焼成し、次で冷却することを特徴とするガラ
ス質発泡体の製造法。
【請求項３】前記の加熱焼成処理において、その最高
温度は７００℃以上であり、その保持時間は、好ましく
は３０分乃至０分である請求項１又は２記載のガラス質
発泡体の製造法。
【請求項４】請求項１，２又は３記載の製造法で得ら
れたかさ密度１．２ｇ／ｃｍ³以下、吸水率２０％以下
であるガラス質発泡体。