TWI429605B - 利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法與設備 - Google Patents

Description

利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法與設備

本發明是關於一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法與設備，尤指一種藉由回收廢玻璃將其進一步重置再生為可供運用之泡沫玻璃基材之方法與設備者。

打造綠色矽島使其台灣永續發展為近年來政府機構與民間企業最熱門的討論議題，而廢棄物的減量與資源化發展方向，更為現今廣泛討論的重點，如何化腐朽為神奇將廢棄物轉為可用之資源，尤其以廢玻璃類製品之回收進而有效的再利用將成為二十一世紀環保之重要課題。

廢玻璃若能有效加以回收再利用，則對環境保護與資源運用之效率皆有極大的幫助。然而，玻璃焚化不易融成灰燼，也無法生物分解，但由於玻璃性質與砂石極為接近，故已有許多將廢玻璃回收再利用取代磁磚、地面建材、壁面建材、人行道鋪設、居家園藝材料、瀝青鋪路、玻璃熔爐之再生材料等案例。

因此，利用廢玻璃回收材料製造出具有高孔隙率及耐火絕熱性質之泡沫玻璃(FOAM GLASS)，而泡沫玻璃乃是一種具有保温隔熱之材料，具有容重輕、導熱係數小、不透濕吸水率小、不燃燒、不霉變、機械強度高、加工方便、耐化學腐蝕、本身無毒、性能穩定、既是保冷材料又是保温材料，能適應低溫到較高温度範圍等特點。

泡沫玻璃還可廣泛用於建築外牆和屋頂的隔熱保温。由於泡沫玻璃質輕、防火、無污染、不燃燒、壽命長等特點，加上環保意識日益抬頭，泡沫玻璃將成為建築理想的高级牆體隔熱材料和屋面隔熱材料。國內已有不少運用泡沫玻璃做屋面和牆體隔熱材料的工程，在日本、美國已更是不乏此類工程實例。

本發明的主要目的在提供一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法，係將該廢玻璃回收再製成泡沫玻璃基材，以提供建築輕質骨材隔熱保溫材料者。

本發明的次要目的在於藉由利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備將水玻璃原料透過滴水造粒之方式塑造成複數個顆粒狀泡沫玻璃基材。

為達上述目的，本發明所提供之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法及設備，將回收之廢玻璃經過分類、破碎、清洗、以及研磨等階段，成為粒徑100目~200目之間玻璃粉末，再將預設比例之該玻璃粉末與水混合，並同時加上一發泡劑、以及一黏結劑進行均勻攪拌形成膠狀之一水玻璃，更以一定型設備運用滴水造粒之方式將該水玻璃塑形成複數個顆粒狀之泡沫玻璃基材，進而將該泡沫玻璃基材送入一乾燥器中進行脫水乾燥，待乾燥後將該泡沫玻璃基材送入一旋轉窯中進行發泡，藉此得到質輕、防火、並可供業界利用之泡沫玻璃基材。

為了能更清楚地描述本發明所提出之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法與設備，以下將配合圖式詳細說明之。

請參閱圖一，為本發明利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法流程圖，其包括有下列步驟：步驟11：將回收之廢玻璃進行分類並研磨為玻璃粉末；步驟12：將預設比例之該玻璃粉末與水混合，並同時加上一發泡劑、以及一黏結劑進行均勻攪拌形成膠狀之一水玻璃；步驟13：利用一定型設備將該水玻璃塑形成一固體狀之泡沫玻璃基材；步驟14：將該泡沫玻璃基材送入一乾燥器中進行脫水乾燥；以及步驟15：將乾燥後之泡沫玻璃基材送入一加熱窯中進行發泡。

請參閱圖二所示，圖二為本發明利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置第一較佳實施例示意圖。於本發明利用廢玻璃製作之泡沫玻璃基材之過程均需依序經過一分類階段21、一破碎階段22、一清洗階段23、一研磨階段24、一攪拌階段25、一定型階段26、一烘乾階段27、以及一發泡階段28。

首先，將回收之大量廢玻璃2進行初步分類階段21，進一步將建築用平板玻璃、玻璃瓶罐、電腦螢幕、以及電視映像管等之該廢玻璃2依照含矽(sio2)量不同進行分類，且將分類後之該廢玻璃2經由該破碎階段22利用一破碎機A使體積較大之該廢玻璃2進一步打碎形成一廢玻璃碎片2a，並進入該清洗階段23利用一清洗機B將該廢玻璃碎片2a清洗後，隨即進入另一研磨階段24，利用一研磨機C使研磨後所獲得之該廢玻璃粉末2b粒徑大致為100目~200目(1mm~2mm)之間。

將預設比例之該廢玻璃粉末2b與水於一攪拌容器D內進行一攪拌階段25，並同時加上一發泡劑3、以及一黏結劑4均勻攪拌形成膠狀之一水玻璃5。該破碎機A、清洗機B、研磨機C、以及攪拌容器D係分別為市面上所購得之加工機具，故在此不在贅述。

該水玻璃5所包括之成分及其各別佔整體比例大致為：該廢玻璃粉末2b佔整體比例為40%~70%；水佔整體比例為3%~7%；該發泡劑3佔整體比例為3%~10%；以及，該黏結劑4佔整體比例為20%~50%。該黏結劑3係為鹼金屬矽酸鹽水溶液，其成分可以是矽酸鈉、矽酸鉀、以及矽酸鋰其中之一。

緊接著將該攪拌均勻之該水玻璃5輸入於該定型設備6之中，也就是進入該定型階段26藉此將該水玻璃5進一步塑造出所需要外形之一泡沫玻璃基材。該定型階段26所使用之定型設備6可以是一滴水造粒裝置6a、一螺 旋擠壓造粒機6b(另示於圖三)、以及一模具6c(另示於圖四)其中之一。

於本發明第一較佳施例中，該定型設備6係為一滴水造粒裝置6a，其包括有：一滴漏器61a、以及一成球圓盤62a。該滴漏器61係將膠狀之該水玻璃5盛放於該滴漏器61a之內，且位於該滴漏器61a之底部設有一出料孔611a。該成球圓盤62a係對應於該滴漏器61a之出料孔612a下方處，利用該滴漏器61a將膠狀之該水玻璃5透過該出料孔611a以滴水之方式滴漏於該成球圓盤62a內，且於該成球圓盤62a內設有一預設份量之該廢玻璃粉末2b，並運用其滴狀之水玻璃5表面張力原理與該廢玻璃粉末2b沾附形成具有一預設粒徑之複數個顆粒狀泡沫玻璃基材7a(FOAM GLASS)。該顆粒狀泡沫玻璃基材7a之粒徑最佳為1mm~10mm之間。

由於該成球圓盤62a係傾斜一預設角度，並利用所連接之一驅動馬達621a以一預設速度使該成球圓盤62a進行旋轉，令該顆粒狀泡沫玻璃基材7a之表面更可均勻的沾附該成球圓盤62a上之該廢玻璃粉末2b，並同時使其各別之顆粒狀泡沫玻璃基材7a因為該成球圓盤62a旋轉震動並配合該廢玻璃粉末2b使其不易聚集沾黏，達到該顆粒狀泡沫玻璃基材7a粒粒分明，且表面更趨近於圓球顆粒狀態。

將該顆粒狀泡沫玻璃基材7a送入一乾燥器8中進行一烘乾階段27，使該顆粒狀泡沫玻璃基材7a之含水率藉 由該乾燥器8下降至10%以下，進而將乾燥後之該顆粒狀泡沫玻璃基材7a送入一加熱窯9中進行一發泡階段28。於本發明第一較佳實施例中，該加熱窯9可以是一旋轉窯9a，該旋轉窯9a係由一傳動裝置91a帶動窯體進行轉動，並同時以高溫400℃~900℃進行加熱發泡，藉此封閉該顆粒狀泡沫玻璃基材7a之表面氣孔。

由於該顆粒狀泡沫玻璃基材7a之粒徑係大致為1mm~10mm之間，故可運用一適當數量之顆粒狀泡沫玻璃基材7a填充於不同大小或種類之夾層空間內，例如填充於一般室內隔間牆以及建築物外牆中或是灌模形成特殊外形之輕質建材。就其運用層面而言，可將預設數量之該顆粒狀泡沫玻璃基材7a置入其所欲充填之一板模空間內，再行灌注水泥於該板模空間內，令該顆粒狀泡沫玻璃基材7a凝固於水泥中，利用該顆粒狀泡沫玻璃基材7a所擁有之特性，達到令建築物之牆板或是所形成之輕質建材具有較佳之隔熱與防霉效果，更同時兼具防火及抗腐蝕之功能。

以下所述之本發明其他較佳實施例中，因大部份的元件係相同或類似於前述實施例，故相同之元件與結構以下將不再贅述，且相同之元件將直接給予相同之名稱及編號，並對於類似之元件則給予相同名稱但在原編號後另增加一英文字母以資區別且不予贅述，合先敘明。

請參閱圖三所示，圖三為本發明利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置第二較佳實施例示意圖。其中，本發 明第二實施例較第一較佳實施例不同處在於該定型階段26所使用之定型設備6係為一螺旋擠壓造粒機6b。利用該螺旋擠壓造粒機6b中之螺桿將其內部所容納之該水玻璃5進行螺旋擠壓，進而經由另一出口處61b將其內部之該水玻璃5分別截斷為複數個顆粒狀泡沫玻璃基材7b，且相對於該出口處61b下方亦設有一成球圓盤62b，用以承接該螺旋擠壓造粒機6b經由該出口處61b所製造之顆粒狀泡沫玻璃基材7b。由於該成球圓盤62b之結構係與本發明第一較佳實施例中之該成球圓盤62a大致類似，故在此不再詳加贅述。

請參閱圖四所示，圖四為本發明利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置第三較佳實施例示意圖。其中，本發明第三實施例較第一較佳實施例不同處在於該定型階段26所使用之該定型設備6係為一模具6c。將膠狀之該水玻璃5注入該模具6c中，藉以大致凝結形成一立體磚狀之泡沫玻璃基材7c。於本發明第三較佳實施例中，該加熱窯9可以是一隧道窯9b，係利用該模具6c將該立體磚狀之泡沫玻璃基材7c送入該隧道窯9b內，並以高溫400℃~900℃進行加熱發泡，藉此封閉該立體磚狀之泡沫玻璃基材7c之表面氣孔。

該立體磚狀之泡沫玻璃基材7c係可廣泛用於建築物之牆體結構，利用該立體磚狀之泡沫玻璃基材7c交互堆疊並以水泥當接著劑堆砌出牆體，雖然與習用之紅磚之堆砌牆體之方式大致相似，但其強度與功能卻大不相同，也 因為該立體磚狀之泡沫玻璃基材7c質地輕盈之特性，故可大幅減輕搬運時的重量，同時提高堆砌牆體之效率，除了達到建築隔間的基本功能之外，更擁有隔熱、防霉且兼具防火及抗腐蝕之功能。

綜上所述，本發明一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法，其包括有下列步驟：將回收之廢玻璃進行分類並研磨為廢玻璃粉末；將預設比例之該廢玻璃粉末與水混合，並同時加上一發泡劑、以及一黏結劑進行均勻攪拌形成膠狀之一水玻璃；利用一定型設備將該水玻璃塑形一固體狀之泡沫玻璃基材；將該泡沫玻璃基材送入一乾燥器中進行脫水乾燥；以及將乾燥後之該泡沫玻璃基材送入一加熱窯中進行發泡。

於本發明一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置中，其製造泡沫玻璃基材之過程均需依序經過一分類階段21、一破碎階段22、一清洗階段23、一研磨階段24、一攪拌階段25、一定型階段26、一烘乾階段27、以及一發泡階段28。其中，於該定型階段26所使用之定型設備6可以是一滴水造粒裝置6a、一螺旋擠壓造粒機6b、以及一模具6c其中之一。

於本發明一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置第一實較佳施例中，該定型設備6係為一滴水造粒裝置6a，其包括有：一滴漏器61a、以及一成球圓盤62a。利用該滴漏器61a將膠狀之水玻璃5透過一出料孔611a以滴水之方式滴漏於該成球圓盤62a內，並運用其滴狀之 水玻璃5表面張力原理與該成球圓盤62a內之廢玻璃粉末2b沾附形成具有一預設粒徑之複數個顆粒狀泡沫玻璃基材7a。

於本發明一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置第二實較佳施例中，該定型設備6係為一螺旋擠壓造粒機6b，利用該螺旋擠壓造粒機6b中之螺桿將其內部所容納之該水玻璃5進行螺旋擠壓，進而經由另一出口處61b將該水玻璃5分別截斷為複數個顆粒狀泡沫玻璃基材7b。

於本發明一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置第三實較佳施例中，該定型設備6係為一模具6c，將膠狀之該水玻璃5注入該模具6c中，利用該模具6c藉以將該水玻璃5大致凝結形成一立體磚狀之泡沫玻璃基材7c。

唯以上所述之實施例不應用於限制本發明之可應用範圍，本發明之保護範圍應以本發明之申請專利範圍內容所界定技術精神及其均等變化所含括之範圍為主者。即大凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化及修飾，仍將不失本發明之要義所在，亦不脫離本發明之精神和範圍，故都應視為本發明的進一步實施狀況。

步驟11~15‧‧‧利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法流程

2‧‧‧廢玻璃

2a‧‧‧廢玻璃碎片

2b‧‧‧廢玻璃粉末

21‧‧‧分類階段

22‧‧‧破碎階段

23‧‧‧清洗階段

24‧‧‧研磨階段

25‧‧‧攪拌階段

26‧‧‧定型階段

27‧‧‧烘乾階段

28‧‧‧發泡階段

3‧‧‧發泡劑

4‧‧‧黏結劑

5‧‧‧水玻璃

6‧‧‧定型設備

6a‧‧‧滴水造粒裝置

61a‧‧‧滴漏器

611a‧‧‧出料孔

62a、62b‧‧‧成球圓盤

621a‧‧‧驅動馬達

6b‧‧‧螺旋擠壓造粒機

61b‧‧‧出口處

6c‧‧‧模具

7a、7b‧‧‧顆粒狀泡沫玻璃基材

7c‧‧‧立體磚狀之泡沫玻璃基材

8‧‧‧乾燥器

9‧‧‧加熱窯

9a‧‧‧旋轉窯

91a‧‧‧傳動裝置

9b‧‧‧隧道窯

A‧‧‧破碎機

B‧‧‧清洗機

C‧‧‧研磨機

D‧‧‧攪拌容器

圖一係為本發明利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法流程圖。

圖二係為本發明利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置第一較佳實施例示意圖。

圖三係為本發明利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置第二較佳實施例示意圖。

圖四係為本發明利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備配置第三較佳實施例示意圖。

步驟11~15‧‧‧利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法流程

Claims (16)

1. 一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法，其包括有下列步驟：(1)將回收之廢玻璃進行分類並研磨為廢玻璃粉末；(2)將預設比例之該廢玻璃粉末與水混合，並同時加上一發泡劑、以及一黏結劑進行均勻攪拌形成膠狀之一水玻璃；(3)利用一定型設備將該水玻璃塑形成一固體狀之泡沫玻璃基材；該定型設備是一滴水造粒裝置以及一螺旋擠壓造粒機其中之一；(4)將該泡沫玻璃基材送入一乾燥器中進行脫水乾燥；以及(5)將乾燥後之該泡沫玻璃基材送入一加熱窯中進行發泡；其中，該滴水造粒裝置更包括有：一滴漏器，係將膠狀之該水玻璃盛放於該滴漏器之內，且位於該滴漏器之下方設有一出料孔；以及一成球圓盤，係對應於該滴漏器之出料孔下方處，其中，利用該滴漏器將膠狀之該水玻璃以滴水之方式滴漏於該成球圓盤內，且於該成球圓盤內設有一預設份量之該廢玻璃粉末，並運用其滴狀之該水玻璃表面張力原理與該廢玻璃粉末沾附形成具有一預設粒徑之複數個顆粒狀泡沫玻璃基材。
2. 如申請專利範圍第1項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻 璃基材之方法，於該第(1)步驟中，該廢玻璃粉末顆粒之粒徑為100目~200目之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法，於該第(2)步驟中，該黏結劑係為鹼金屬矽酸鹽水溶液，其成分可以是矽酸鈉、矽酸鉀、以及矽酸鋰其中之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法，其中，該成球圓盤係傾斜一預設角度並以一預設速度旋轉，令該顆粒狀泡沫玻璃基材更可均勻的沾附該成球圓盤上之該廢玻璃粉末，使其各別之該泡沫玻璃顆粒達到粒粒分明，並同時令該泡沫玻璃基材表面更趨近於圓球體狀態。
5. 如申請專利範圍第1項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法，其中，該顆粒狀泡沫玻璃基材之粒徑最佳為1mm~10mm之間。
6. 如申請專利範圍第1項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法，於該第(4)步驟中，該基材之含水率藉由該乾燥器下降至10%以下。
7. 如申請專利範圍第1項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法，於該第(5)步驟中，該加熱窯可以是一旋轉窯、以及一隧道窯其中之一，並且以高溫400℃~900℃進行發泡，藉此封閉該泡沫玻璃基材表面之氣孔。
8. 如申請專利範圍第1項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之方法，其中，該水玻璃所包括之成分及其各別佔整體比例大致為：該玻璃粉末佔整體比例為40%~70%；水佔整體比例為3%~7%；該發泡劑佔整體比例為3%~10%；以及，該黏結劑佔整體比例為20%~50%。
9. 一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備，其包括有：一破碎機，係將一廢玻璃打碎形成廢玻璃碎片；一清洗機，將該廢玻璃碎片予以清洗；一研磨機，將清洗後之該廢玻璃碎片研磨成一廢玻璃粉末；一攪拌容器，將預設比例之該廢玻璃粉末與水進行攪拌，並同時加上一發泡劑、以及一黏結劑均勻攪拌形成膠狀之一水玻璃；一定型設備，係將該水玻璃進一步塑造出所需要外形之一泡沫玻璃基材；該定型設備是一滴水造粒裝置以及一螺旋擠壓造粒機其中之一；該螺旋擠壓造粒機係更包括有：一螺桿以及一出口處；一乾燥器，係將該泡沫玻璃基材予以烘乾；一加熱窯，以高溫進行加熱發泡，藉此封閉該泡沫玻璃基材之表面氣孔；以及一成球圓盤，係對應於該螺旋擠壓造粒機之該出口處下方處，利用該螺旋擠壓造粒機之該螺桿將其內部膠狀之該水玻璃透過該出口處截斷，進而落入於該 成球圓盤之內，形成具有一預設粒徑之複數個顆粒狀泡沫玻璃基材。
10. 如申請專利範圍第9項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備，其中，該成球圓盤係傾斜一預設角度並以一預設速度旋轉，令該顆粒狀泡沫玻璃基材形成圓球顆粒狀，使其各別之該泡沫玻璃顆粒達到粒粒分明，並同時令該泡沫玻璃基材表面更趨近於圓球體狀態。
11. 一種利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備，其包括有：一破碎機，係將一廢玻璃打碎形成廢玻璃碎片；一清洗機，將該廢玻璃碎片予以清洗；一研磨機，將清洗後之該廢玻璃碎片研磨成一廢玻璃粉末；一攪拌容器，將預設比例之該廢玻璃粉末與水進行攪拌，並同時加上一發泡劑、以及一黏結劑均勻攪拌形成膠狀之一水玻璃；一定型設備，係將該水玻璃進一步塑造出所需要外形之一泡沫玻璃基材；該定型設備是一滴水造粒裝置以及一螺旋擠壓造粒機其中之一；一乾燥器，係將該泡沫玻璃基材予以烘乾；以及一加熱窯，以高溫進行加熱發泡，藉此封閉該泡沫玻璃基材之表面氣孔；其中，該滴水造粒裝置更包括有： 一滴漏器，係將膠狀之該水玻璃盛放於該滴漏器之內，且位於該滴漏器之下方設有一出料孔；以及一成球圓盤，係對應於該滴漏器之出料孔下方處，其中，利用該滴漏器將膠狀之該水玻璃以滴水之方式滴漏於該成球圓盤內，且於該成球圓盤內設有一預設份量之該廢玻璃粉末，並運用其滴狀之該水玻璃表面張力原理與該廢玻璃粉末沾附形成具有一預設粒徑之複數個顆粒狀泡沫玻璃基材。
12. 如申請專利範圍第11項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備，其中：該螺旋擠壓造粒機係更包括有：一螺桿以及一出口處；並且，該定型設備更包括有一成球圓盤，係對應於該螺旋擠壓造粒機之該出口處下方處，利用該螺旋擠壓造粒機之該螺桿將其內部膠狀之該水玻璃透過該出口處截斷，進而落入於該成球圓盤之內，形成具有一預設粒徑之複數個顆粒狀泡沫玻璃基材。
13. 如申請專利範圍第11項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備，其中，該成球圓盤係傾斜一預設角度並以一預設速度旋轉，令該顆粒狀泡沫玻璃基材形成圓球顆粒狀，使其各別之該泡沫玻璃顆粒達到粒粒分明，並同時令該泡沫玻璃基材表面更趨近於圓球體狀態。
14. 如申請專利範圍第11項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備，其中，該泡沫玻璃基材之含水率藉 由該乾燥器下降至10%以下。
15. 如申請專利範圍第11項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備，其中，該加熱窯可以是一旋轉窯、以及一隧道窯其中之一，並且以高溫400℃~900℃進行發泡，藉此封閉該泡沫玻璃基材表面之氣孔。
16. 如申請專利範圍第11項所述之利用廢玻璃製作泡沫玻璃基材之設備，其中，該黏結劑係為鹼金屬矽酸鹽水溶液，其成分可以是矽酸鈉、矽酸鉀、以及矽酸鋰其中之一。