(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機物で被覆されている繊維状ガラス物の処理方法であって、当該繊維状ガラス物の粉砕物を温度が１，１００〜２，５００℃の火炎中に投入し、被覆された有機物を焼却除去するとともにガラス質を粒状化することを特徴とする繊維状ガラス物の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は有機物で被覆されている繊維状ガラス物の処理方法に関し、更に詳しくは繊維状ガラス物の再生に有用な繊維状ガラス物の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、多量のグラスウールやロックウール等の無機繊維材料が、建築物の吸音断熱性や緩衝作用等を向上させる目的で、壁、屋根裏、床下、天井等に使用され、又、一般建築以外の各種施設の断熱材や、各種車両等の断熱材等として使用されている。これらの無機繊維材料のうち、グラスウール及びロックウールは、一般に繊維の製造時に、生成された繊維に適量のフェノール樹脂等のバインダーを加えた後積層し、一定の密度になるように圧縮し、次いで硬化及び乾燥工程を経て所定の形状に成形され、必要に応じて表面材が施されて各種商品とされている。又、ガラス長繊維は、セメント、プラスチック、紙等の補強材として広く使用されているもので、その使用目的によってガラスの組成と被覆するバインダーが選択され、該バインダーはガラス繊維の製造過程で繊維表面に塗布される。
【０００３】
上記の如きグラスウール等の無機繊維材料の成形品の製造に際しては、その製造工程において多量の端材が発生し、又、場合によっては不良品も発生するので、これらの端材や不良品は回収再生して再利用する必要がある。又、近年の環境重視の点からしても、建築物やその他の用途で使用されたグラスウール等の無機繊維材料製品は、建物、工場、車両等の解体時に回収及び再利用することが強く要望されている。
【０００４】
上記の如きグラスウール等の無機繊維材料成形品の回収及び再利用先としては、主として回収したグラスウール等の無機繊維材料を適当な大きさに粉砕して各種の建材や合成樹脂複合材の充填剤や補強材として使用する用途、及びグラスウール等の無機繊維材料製造用の原料、例えば、再生カレット等として使用する用途がある。
【０００５】
上記の如く回収したグラスウール等の無機繊維材料製品の端材、不良品或は使用済みのグラスウール等の無機繊維材料製品は、従来はガラス原料としてグラスウールやガラス長繊維製造用のガラス生産窯に再投入され、原料の一部として再利用されていた。しかしながら、上記の如きガラス繊維に付着しているバインダーは、ガラスの溶融過程でガラスを還元性にするために溶融ガラスの発泡、色調変化或は溶解エネルギーの変動等の好ましくない影響を及ぼす。このような問題を回避するためには、ガラス原料として再利用する前段階でガラス繊維からバインダーを焼却除去することが必要である。
【０００６】
例えば、ガラス長繊維の有機物焼却処理方法としては、特許第２６２６９５７号明細書に開示されているように、ガラス長繊維を連続炉中で熱処理してバインダーを焼却後、ロータリーミルでガラス長繊維を粉砕することによって、ガラス繊維に含まれているバインダーを当初の約５０分の１程度まで減少させることが可能である。ガラス長繊維に用いられているガラスの軟化点温度が高いことと、付着している有機物の量が少ないことがこのプロセスを可能にしている。
【０００７】
一方、グラスウールに使用されているガラス短繊維の場合には、そのガラス質がガラス長繊維のガラス質に比べて軟化温度が低く且つバインダーの付着量が多いために、焼却時にバインダーが燃焼し発生する熱でガラス自身が溶融してしまい、その結果、前記特許明細書に記載の方法や、ロータリーキルン内で有機物だけを燃焼除去させようとしても、コンベア上やキルン内部に溶融ガラスが付着してしまい実用的ではない。又、ガラス短繊維が溶融しないようにバインダーの焼却温度を５００℃以下にすれば、ガラスが軟化溶融することは防げるが、ガラス短繊維の特性上断熱性が高いためにグラスウールの外部からグラスウールの内部にまで熱が通りにくく、バインダーを十分に焼却処理することが困難である。
【０００８】
更にグラスウールは嵩比重が極端に小さいので、バインダーの焼却処理装置の寸法を非常に大きくするか、若しくは長時間かけて少しづつ処理することが余儀なくされ、極めて実用的ではない。又、グラスウール専用の溶解炉を用いてグラスウールを一旦溶解させ、同時にグラスウールを被覆しているバインダーを除去し、再利用しようとする試みもなされているが、バインダーの殆どがガラス内部に包含されたまま残り、グラスウールの容積を減少させることはできるが、グラスウールからバインダーを十分に除去しようとする初期の目的は達成することができない。
【０００９】
又、特公昭６４−９２５２号公報には、有機物を含むガラス粉末を酸素を含有する６００℃以上の気体に接触せしめて、有機物を燃焼除去する方法も提案されているが、この方法では、有機質を含むガラス粉末を単独で処理することができず、例えば、有機質を含むガラス粉末に対してその数倍（実施例では９倍）のガラス原料を混合して有機物を除去している。従ってこの方法では、有機物を含むガラス粉末の焼却処理効率が著しく低く、工業的には満足し得る方法とはいえない。
【００１０】
【発明が解決しようとしている課題】
従って、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、グラスウール等の無機繊維材料からバインダー樹脂を効率的に焼却除去するとともに、焼却後取り扱いが容易であり、グラスウール等の原料として有用なガラス粉体が得られる繊維状ガラス物の処理方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的は以下の本発明によって達成される。即ち、本発明は、有機物で被覆されている繊維状ガラス物の処理方法であって、当該繊維状ガラス物の粉砕物を温度が１，１００〜２，５００℃の火炎中に投入し、被覆された有機物を焼却除去するとともにガラス質を粒状化することを特徴とする繊維状ガラス物の処理方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に発明の実施の形態を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
本発明で用いる繊維状ガラス物とは、グラスウール、ガラス長繊維及びロックウール等の無機繊維材料であるが、以下グラスウールを代表例として説明する。グラスウールは通常は繊維径３〜９μｍ、密度が１０〜２００ｋｇ／ｍ３の繊維材料で、通常はマット、フェルト、ボード、塊状、モールド品等の形状であり、その表面には表面材が貼ってあるものでもよい。これらのグラスウールは、既に述べたように、グラスウール製品の製造時に生じる端材、不良品、或は市場から回収したグラスウール製品であることが好ましい。
【００１３】
本発明では、上記の如きグラスウールを焼成する前処理としてグラスウールを粉砕する。粉砕方法は先ず裁断機でグラスウールを粗粉砕し、次いでハンマーミル、ローラーミル等の公知の粉砕機で微粉砕する。粉砕の粒度（長さ）は１０００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下である。長さが１０００μｍを越える長さであると、粉砕物が嵩張り、又、流動性等が低いので処理が困難である。このように本発明の方法におけるグラスウールの粉砕方法は従来公知の何れの粉砕方法でもよいが、本発明を実施するに好適なグラスウールの粉砕方法を以下に説明する。
【００１４】
図１に示す例はグラスウールを粉砕する方法を説明する図であり、この例では、互いに反対方向に回転しているメインロール３とサブロール４とからなる一対のロール間に、グラスウールＷを連続的に供給し、上記一対のロールによる押圧力によって上記グラスウールＷを粉砕する方法を示しており、この方法では、駆動モーター５によって矢印方向に回転している一対のロール３，４の幅と略同一幅で矢印方向に動いている搬送手段（ベルトコンベア１）上に、前記グラスウールＷを連続的に供給する。この際、供給されるグラスウールはロール３，４の幅より狭い幅に調整されている。即ち、グラスウールの寸法は、幅がロール３，４の幅以下であれば問題がなく、繊維材料の長さ及び厚みには制限がなく、又、グラスウールＷがロール状に巻かれた平板状であればそのまま連続的に用いることができる。
【００１５】
ベルトコンベア１上に供給されたグラスウールは、進行に従ってロール３，４に食い込まれる前において、矢印方向に動いている圧密手段（押えベルト２）によって所定の厚みに圧縮される。この押圧によってグラスウールの厚みは、グラスウールの目付量及びロール３，４のクリアランスに関連して決められる。即ち、押圧されたグラスウールがロール３，４間において、ロール３，４によって十分に加圧され且つロール３，４間を通過できる厚さである。グラスウールはロール３，４間を通過する時の圧力によってグラスウールを構成している個々の繊維が互いに押付けられることによって個々の繊維が微細に折られて粉砕される。
【００１６】
粉砕されたグラスウールはロール３，４間を通過した後は下方のフィーダー６中に落下して集められ、空気輸送パイプ７によって所定の場所（例えば後述する図４の燃焼装置のホッパー）に移送される。尚、グラスウールに表面材が貼ってある等、繊維以外の材料がグラスウールに付着していても、繊維のみが粉砕され、粉砕された繊維のみが吸引されてパイプに吸い込まれ、表面材等の異物はフィーダー下部に集まり、適当な時期に除去すればよい。尚、図１に示すようにフィーダーの途中に適当な振動スクリーン８を設けておいて粉砕されなかった異物を自動的に除去してもよい。
このような方法で得られたグラスウールの粉砕物は、図２に示すようにそれらの粒度は様々であるが、殆どのガラス繊維の長さは５００μｍ以下に粉砕されている。
【００１７】
本発明では上記の如くして得られた繊維状ガラス粉砕物を火炎中に投入し、被覆された有機物を焼却除去するとともに、ガラス質を粒状化することを特徴としている。この有機物の焼却除去方法を図３を参照して説明する。
図３は、本発明の方法の１例を示す図であり、本発明の方法は図３によって何ら限定されるものではない。例えば、前記図１の方法で粉砕された繊維状ガラス粉砕物３１は、適当なホッパー３２から供給スクリューフィーダー３３を経て圧縮空気供給管３４中に供給され、圧縮空気により三重筒バーナー３６の先端から燃焼チャンバー３７中に噴出される。圧縮空気供給管３４の外筒３５には、燃料ガス、例えば、ＬＰＧ、都市ガス、アセチレンガス等を供給する燃料供給口３８と、酸素又は空気を供給する供給口３９とが設けられており、外筒３５中において空気又は酸素と燃料とが適当な比率で混合される。この混合気体はバーナー３６の先端で繊維状ガラス粉砕物３１と混合されて燃焼チャンバー３７内に噴射される。この三重筒バーナー３６の一番外側には空冷又は水冷のジャケット４０が設けられていてもよい。
【００１８】
燃焼チャンバー３７中に噴出された繊維状ガラス粉砕物と燃料と空気（酸素）との混合物は、不図示の点火装置によって点火され、ノズル先端部には火炎４１が形成され、ガラス粉砕物３１はこの火炎４１中において加熱され、ガラス繊維を被覆しているバインダーは燃焼し、且つ燃焼熱によってガラス粉砕物の粒子は溶融し、その表面張力によって球状となり、燃焼チャンバー３７の底に自然落下する。チャンバー３７の底に集まった球状のガラス粒子４２は排出スクリューフィーダー４３によって系外に排出され、適当な貯留タンク４４に貯蔵される。燃焼チャンバー内で発生した燃焼廃ガスは適当な方法で燃焼チャンバーから排出される。
【００１９】
上記方法において、繊維状ガラス粉砕物が、グラスウールの粉砕物である場合には、有機物であるバインダーをガラス質１００重量部当たり約３〜１０重量部程度含有しており、焼却処理時に該バインダーも燃焼するので、処理の最初においては、バーナー３６に必要な燃料を供給するが、一旦火炎４１が形成された後は、燃焼チャンバー３７内に設けられた不図示の温度計と燃料供給口に設けられた不図示の自動バルブとからなる制御系によって、燃料の供給を中止若しくは減少させ、燃料費を節約することができる。このようにして形成される火炎４１の温度は約１，１００〜２，５００℃の範囲が好適であり、この温度未満の温度では、ガラス粉砕物中のバインダーの燃焼が不十分であったり、繊維状ガラス粉砕物の溶融が不十分で粒子の球状化が起こりにくい。又、上記温度範囲よりも高い温度ではエネルギー的に不経済である。
【００２０】
又、上記火炎中における繊維状ガラス粉砕物の滞留時間は、上記の温度範囲においては約１〜５秒程度が好適であり、このような条件において最も真球に近いビーズ状のガラス粒子が得られる。このようにして得られる処理済のビーズ状ガラス粒子は、図４に示すように大小様々の粒径の球状粒子の混合物であり、混合物として最密充填状態にあるので、その嵩密度は非常に高く、例えば、１．２〜１．８ｇ／ｃｍ３程度であり、又、流動性にも優れていてサラサラとしたガラス粉体である。又、得られた粉体の有機物含有量は約０．１〜０．４重量％程度にまで減少している。従ってこのようにして得られたガラス粒子は、グラスウールの原料の一部としてそのまま使用することができる。
【００２１】
尚、以上の例ではグラスウールから得られる繊維状ガラス粉砕物について説明したが、繊維状ガラス粉砕物がガラス長繊維の粉砕物である場合には、そのバインダー含有量は約０．３〜３．０重量％程度であるので、前記の如く燃焼チャンバー内の温度と燃焼用ガスとの関係を調整して、形成される火炎の温度を前記の範囲に保持することが好ましい。
【００２２】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。
実施例１
グラスウール（密度１６ｋｇ／ｍ３、旭ファイバー製、商品名グラスロンマットの不良品）を、ロール粉砕機により長さ５００μｍ程度に粉砕した。この粉砕物の状態は図２に示すような状態であった。この粉砕物を図３に示す装置のスクリューフィーダーにより２ｋｇ／時間の割合で排出し、これを５．０ｋｇ／ｃｍ２の圧縮空気により圧搾空気供給管内に吸引導入した。燃焼には都市ガスと空気とを用いた。火炎の最初の温度は約２，０００℃であり、粉砕物の火炎中における滞留時間は約２秒程度であった。燃焼チャンバーの底部から取り出した粒状物は、図４に示すように直径８〜３０μｍの大小様々な球状粒子の混合物であった。又、バインダーの量は燃焼処理前はガラス質の７重量％であったが、燃焼処理後の量は０．３重量％にまで減少していた。得られた粒状物をグラスウール製造用の原料カレットの一部として使用したところ、得られたグラスウールには特別の問題はなかった。
【００２３】
実施例２
プラスチック強化用のガラス長繊維（旭ファイバーグラス製、Ｅ−ガラスの端材）を、ハードディスクブラウン横型粉砕機により長さ３ｍｍ以下に粉砕した。この粉砕物を図３に示す装置のスクリューフィーダーにより２ｋｇ／時間の割合で排出し、これを５．０ｋｇ／ｃｍ２の圧縮空気により圧搾空気供給管内に吸引導入した。燃焼にはＬＰＧと酸素とを用いた。以下実施例１と同様にして処理したところ、得られた焼成物は図４に示すと同様であった。その直径３０〜８０μｍの大小様々な球状粒子の混合物であった。又、バインダーの量は燃焼処理前は３．２重量％であったが、燃焼処理後の量は０．１重量％にまで減少していた。得られた粒状物をグラス長繊維製造用の原料カレットの一部として使用したところ、得られたグラス長繊維には特別の問題はなかった。
【００２４】
実施例３
繊維材料として繊維径８μｍ及び繊維長数ｍｍ〜４００ｍｍのガラス短繊維からなる嵩密度８０ｋｇ／ｍ３、大きさ１，８００×９００ｍｍ、厚み２５ｍｍのボード状グラスウール成形体（旭ファイバーグラス製、商品名ハイラートンＰＦ、表面材付き、目付量２ｋｇ／ｍ２）を用意し、これを図１に示す粉砕装置を用いて下記条件で粉砕した。
・ロール３＝直径３００ｍｍ、ロール長さ＝１，２００ｍｍ
・ロール４及び４’＝直径２００ｍｍ、ロール長さ＝１，２００ｍｍ
・各ロールの材質：硬質クロムメッキした炭素工具鋼（ＳＫ材）
・ロール３，４，４’の周速＝約１３ｍ／ｍｉｎ．
・ロール３，４のクリアランス＝３ｍｍ
・ロール３，４’のクリアランス＝０．５ｍｍ
・供給ベルト１と押えベルト２との間隙＝１５ｍｍ
粉砕品の状態は図２に示す如くであった。この粉砕物を用いて実施例１と同様に燃焼処理した。燃焼チャンバーの底部から取り出した粒状物は、図４に示すと同様であった。その直径５〜３０μｍの粒子の揃った球状粒子の混合物であった。又、バインダーの量は燃焼処理前は８重量％であったが、燃焼処理後の量は０．４重量％にまで減少していた。得られた粒状物をグラスウール製造用の原料カレットの一部として使用したところ、得られたグラスウールには特別の問題はなかった。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、繊維状ガラス粉砕物に付着しているバインダーを高温火炎中に吹き込むことによって、バインダーを焼却除去すると同時にガラス質を粒状化させることができる。この焼却処理物中に有機物の殆どが失われているので、ガラス溶融炉で原料の一部として再利用する際に、発泡、色調変化若しくは燃焼エネルギーの変動を抑止することが可能である。又、得られた粒状物は球状であることから、流動性及び取扱い性に富み、搬送や保管中に繊維状塊ができず、粒子混合物は最密充填を取るので保管容積が小さくても済むという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明で使用する粉砕装置を説明する図
【図２】  本発明で使用する繊維状ガラス粉砕物の状態を示す図
【図３】  本発明の方法を説明する図
【図４】  本発明の方法で得られたガラス粒子の状態を説明する図。
【符号の説明】
１：供給ベルト
２：押えベルト
３，３’：メインロール
４：第一のサブロール
４’：第二のサブロール
５：駆動モーター
６：フィーダー
７：空送パイプ
８：振動フィルター
Ｗ：グラスウール
３１：繊維状ガラス粉砕物
３２：ホッパー
３３：供給スクリューフィーダー
３４：圧縮空気供給管
３５：外筒
３６：三重筒バーナー
３７：燃焼チャンバー
３８：酸素又は空気供給口
３９：燃料供給口
４０：ジャケット
４１：火炎
４２：ガラス粒子
４３：排出スクリューフィーダー
４４：貯留タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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