(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉砕したガラスの平均粒径50μ粗粒と平均粒径14μ細粒の重量混合比を35：5〜25：15となるようにし、ガラス粉重量の1.0〜2.0重量％の炭酸カルシウムを発泡剤とし、ガラス粉重量の15％の水を加えて混練物を形成し、該混練物を乾燥させずに400kg／ｃｍ２の圧力で成形し、750〜800℃で30分加熱し発泡させることを特徴とする軽量発泡ガラスタイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上利用の分野】
本発明は、粉砕した使用済みガラスを使用した軽量発泡ガラスタイル及びその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、使用済みガラス瓶は、粗破砕されカレットとして再びガラス瓶の製造に利用されるが、多くの場合、瓶の回収、色選別、洗浄に手間どり年間１５０万トンが埋立地に投棄されている。
また、色選別することなく粗破砕された、いわゆるコミガラスカレットは、アスファルト混合物に混ぜて光る舗装材として利用され始めているが、まだごく一部にすぎない。
そして、コミガラスカレットを微粉砕して得られる超軽量骨材は、０．３〜５ｍｍの焼成体で、セメント製品や樹脂製品の軽量化等に用いられるとしているが、実際にはコンクリートの強度を維持するために使用量に限界があり、断熱性や吸音性等はコンクリートの特性を引き継ぎ、さほどの効果はない。
【０００３】
また一般に普及している従来断熱工法では、有機質の保温材や断熱材は引火性や耐水性に欠点がある他、夏季における壁内結露が問題となっている。
そこで、特公昭５２−１５６０３号公報のように、耐火性無機材料の粉末を主骨材とし、これに無機炭酸塩５％以下及び前記無機炭酸塩の分解温度以下の低融点のガラス粉末４０〜８５％を添加したものを主体とし、これを成形後、前記無機炭酸塩が分解して、発泡作用を呈するための炭酸ガスが放出する程度に焼成してなる軽量化セラミックス建築用保温材の製造法が知られている。
【０００４】
また、特開平７−２６７６６０号公報で示されるように、０．１〜２重量％の窒化ケイ素を含有し、かつ互いに窒化ケイ素含有量が異なる少なくとも２種類以上のシリカ粉末を、外側に窒化ケイ素含有量の少ない粉末、内部に窒化ケイ素含有量の多い粉末となるように、シリカと反応しにくい材質からなる容器に充填し、無酸素雰囲気中、１７００℃〜１８５０℃の温度で加熱し、発泡させた発泡石英ガラス構造体の製造方法が知られている。
【０００５】
一般にガラスと異種物質を混合して焼成した場合は熱膨張の差によって微細な亀裂を生じ易く、この際、発生する微細な亀裂は強度的には問題にならないが耐水性を著しく悪化させ、さらに凍結時の膨張で破壊される。
また、粒度調整しない単一粒度のガラス粉末を炭酸カルシウムで自由発泡させると表面は緻密な層で覆われるものの得られる形状は原形とは異なる角のないドーム状に発泡してしまい一定形状にはならずタイル等には到底使えない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上の点に鑑み、本発明は、使用済みのガラスの有効利用をはかり軽量化された軽量発泡ガラスタイルと、自由発泡の優れている点を残し発泡後の形状がタイルのように角がシャープで平滑な面が得られるような軽量発泡ガラスタイル製造方法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の軽量発泡ガラスタイルの製造方法は、粉砕したガラスの平均粒径50μ粗粒と平均粒径14μ細粒の重量混合比を35：5〜25：15となるようにし、ガラス粉重量の1.0〜2.0重量％の炭酸カルシウムを発泡剤とし、ガラス粉重量の15％の水を加えて混練物を形成し、該混練物を乾燥させずに400kg／ｃｍ２の圧力で成形し、750〜800℃で30分加熱し発泡させるものである。
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、粉砕された使用済みガラスを主体に炭酸カルシウムなどガラスの溶融温度で無害な分解ガスを発生できる無機質塩類とよく混合し、水を媒体に所要形状に加圧成形してから、焼成によりガラスの軟化溶融が起こり、次いで発泡剤として加えた無機質塩類がガラスと反応し、あるいは分解し短時間のうちに炭酸ガスを発生し周囲の溶融したガラスに閉じ込められる結果、発泡体を形成する。
【０００９】
発泡体の機械的強度は細かな気泡ほど高く、短時間にガスが発生するような温度条件が望ましい。
さらに、ガラス粉同士が作る空隙をコントロールすることで発泡する形状を成形時の形状に相似形にすることができる。
【００１０】
本発明で使用するガラス原料は、単一組成のガラスが望ましく、由来や色は問わないが、紙や金属等の異物の混入は欠陥や着色の原因となり極力避けることが必要である。
従って、粗粉砕や微粉砕機械のガラスとの接触部は金属性ではないものが望ましい。
【００１１】
微粉砕にはボールミルを使用し、粉砕時間によって粗粒、細粒とするが、粗粒は４５μ以上が５５％で平均粒径５０μ、細粒は４５μ以上が２５％で平均粒径１４μとなるように微粉砕する。
粗粒と細粒の組み合わせは、重量比で３５：５〜２５：１５、好ましくは３０：１０である。
【００１２】
前記炭酸カルシウムは発泡剤として添加するが、純度は工業用でも試薬でも構わないが、粒子径によって発泡量が大きく変化するので一定寸法のものが望ましい。
炭酸カルシウムの平均粒径３０μの場合は、発泡量が少なく、１μでは発泡量が多過ぎて強度が低下するので、使用する炭酸カルシウムは平均粒径１５μが好ましい。
発泡剤の量は、ガラス粉末１００部あたり１．０〜２．０部、望ましくは１．５部とする。
【００１３】
ガラス粉末１００部に対して所定の炭酸カルシウムを加え機械的に均一に混合した後、水１５部をバインダーとして加えよく混練し、混練物を形成する。
前記混練物を手に持っても崩れない程度の水分であればよく水１５部にはこだわらない。
【００１４】
成形圧力と焼成体のかさ密度の関係は希薄だが、前記混練物を型に充填して４００〜６００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で成形し、成形体を形成する。
前記成形体は乾燥させずに成形した直後に焼成する。
【００１５】
焼成は、均一な発泡を得るために発熱体からの距離が均等になるよう配慮した電気炉を用い、アルミナ粉を散布したアルミナ板に載せた成形体を４００℃／時間の昇温速度７００℃まで加熱し２０分間保持、さらに７５０℃まで昇温させ３０分間保持し発泡させた。
その後、電源を切ってそのまま炉内で室温になるまで冷却した。
なお、連続的に焼成する場合は、７００℃に設定した余熱ゾーンに直接挿入し、７５０℃に設定した焼成ゾーン、徐冷ゾーンの３ブロックを時間とともに移動させることで連続的に焼成することができる。
【００１６】
焼成で得られる発泡体は、平面で覆われた角がシャープな形状で０．４〜０．７ｇ／ｃｍ３のかさ密度で１００〜２００μの独立気泡の構造を有し、表面は緻密な層で覆われている。
【００１７】
この発泡体を京都電子のＫｅｍｔｈｅｒｍＱＴＭ−Ｄ３で測定した熱伝導率は（λ）＝０．０７〜０．０８Ｋｃａｌ／ｍｈ℃（２９３〜３３５Ｊ／ｍｈ℃）、比較のために測定した一般の磁器質タイルの熱伝導率は１．２３２Ｋｃａｌ／ｍｈ℃であった。
また、試料の裏から２５Ｗの電球の熱による試料表面の温度上昇を恒温室で観測したところ約５０分で安定し、一般の磁器質タイルで＋２３℃、この発泡体では＋８℃、となり、この発泡体が良好な断熱性を示した。
【００１８】
【実施例】
次に本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例
ガラス粉末（粗粒）      ６６部
ガラス粉末（細粒）      ２２部
炭酸カルシウム        １．３２部
水                    １３．２部
廃棄された液晶用ガラスを破砕した後、ボールミルで微粉砕し粗粒、微粒の２種類の粉体を調整した。
これらの平均粒径はそれぞれ５０μ、１４μであった。
この２種類のガラス粉末各々６６部、２２部に炭酸カルシウム１．３２部をよく混合し、さらに水を１３．２部加えて均一にした混練物を成形ダイスに充填し、プレス圧力４００ｋｇ／ｃｍ２で成形し６０ｍｍ×６０ｍｍ×１９ｍｍの成形体を作成した。
ダイスから成形体を静かに取り出しアルミナ粉を散布したアルミナ製のトレーに載せ、電気炉で時間当り４００℃の昇温速度で室温から７００℃まで焼成し２０分保持、更に７５０℃に昇温後３０分保持したところで急速に発泡した。
そのまま炉内で室温まで冷却し、表面は緻密で内部に独立気泡を有した単一組成ガラスで構成されたシェル構造の軽量発泡ガラスタイルを得た。
【００１９】
大きさは、平面で覆われた９５ｍｍ×９５ｍｍ×２４ｍｍで比重０．４、曲げ強度は２００Ｎ／ｃｍ２であった。
表面が光沢のある緻密な堅い層で覆われており吸水性は認められなかった。
焼成体の内部は、直径約０．２ｍｍの細かな独立した気泡が均一に充満していた。
【００２０】
【効果】
本発明は、使用済みのガラスの有効利用をはかり軽量化された軽量発泡ガラスタイルとすることにより従来工法の欠点を補い、断熱性や吸音性を兼ね備え機械的強度並びに耐水性の優れた外壁材とすることができる。
緻密な表面による耐水性と特に気泡構造による断熱性が優れることによって従来の内部断熱工法に代わる建築構造物の外壁断熱材を提供することにより躯体の持つ顕熱を利用できる結果、室内温度変化を最小にできるものとして省エネ効果が期待される。
本発明は、単一組成のガラスを粉末にする過程で大粒と小粒を作り一定の割合に組み合わせることにより、常に一定形状の角がシャープで平滑な面の焼成体が得られることにより、直径約０．２ｍｍの均一な独立気泡からなる軽量で断熱性をもち形状的に優れた軽量発泡ガラスタイルが得られる。
つまり同一組成のガラス粉末の空隙を粒度調整することで型よる拘束をしなくとも原形に相似的に発泡したシャープな角を持った平面が得られ、しかも自由発泡特有の緻密な表層に覆われた軽量発泡ガラスタイルが得られる。