(57)【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０．２１ｍｍ以上２．３８ｍｍ以下の粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉９６〜８０重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉４〜２０重量％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％の炭化珪素粉を閉塞壁の補強剤として添加、混合して成る混合粉を７００〜９８０℃の温度で加熱焼成し、次で冷却することを特徴とするかさ密度１．２ｇ／ｃｍ3 以下、吸水率２０％以下であるガラス質発泡体の製造法。
【請求項２】
請求項１記載のガラス質混合粉に、更に該ガラス質配合粉に対して０．０５〜２重量％の炭酸塩粉の少なくとも１種を添加、混合して成る混合粉を７００〜９８０℃の温度で加熱焼成し、次で冷却することを特徴とするかさ密度１．２ｇ／ｃｍ3 以下、吸水率２０％以下であるガラス質発泡体の製造法。
【請求項３】
前記の７００〜９８０℃の温度での加熱焼成処理において、その加熱温度保持時間は、３０分乃至０分であることを特徴とする請求項１又は２記載のかさ密度１．２ｇ／ｃｍ3 以下、吸水率２０％以下であるガラス質発泡体の製造法。
【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５８−６０６３４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を安価に且つ確実に得られる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】
上記の課題を解決し、且つ上記の目的を達成した本発明のかさ密度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９６〜８０重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉４〜２０重量％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％の炭化珪素粉を閉塞壁の補強剤として添加、混合して成る混合粉を７００〜９８０℃の温度で加熱焼成し、次で冷却することを特徴とする。
更に本発明は、上記のガラス質混合粉に、更に該ガラス質配合粉に対して０．０５〜２重量％の炭酸塩粉の少なくとも１種を添加、混合して成る混合粉を７００〜９８０℃の温度で加熱焼成し、次で冷却することを特徴とする。
更に本発明は、７００〜９８０℃の温度での加熱焼成処理において、その加熱温度保持時間は、３０分乃至０分であることを特徴とする。
【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である０．２１以上、２．３８ｍｍ以下の粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉を９６重量％以下と篩分けして得られる０．２１ｍｍ未満の微粉砕ガラス粉を４重量％以上とを配合したものに０．１〜３重量％以上の炭化珪素粉を添加混合したものを７００〜９８０℃の温度で３０分から０分加熱焼成し、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、その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９６〜８０重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉ガラス粉４〜２０重量％とを配合して成るガラス質配合粉を調製する。
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、０．２１〜０．２９７ｍｍ１７％、０．２９７〜０．４２ｍｍ２５％、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％、０．１０５〜０．０７４ｍｍ２０％、０．０７４ｍｍ以下７％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、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、０．２１ｍｍ以上２．３ｍｍ以下の粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉がガラス質配合粉の大部分を占める場合は、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くなる。
【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、該粗粉砕ガラス粉と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、このようなガラス質配合粉とする必要性の原理を添付の図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、空隙率約５０％と増大し、かさ密度１．２ｇ／ｃｍ3 以下のガラス質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、上記の粗粉砕ガラス粉のみ或いは上記の微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、上記に特定した粒度の粗粉砕ガラス粉と微粉砕ガラス粉を上記に特定の配合割合で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、７００℃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、少量の炭化珪素粉を添加しておくと、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を防止し、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％の炭化珪素粉を添加、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。
炭化珪素粉の添加量をガラス質配合粉に対し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、かさ密度が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、該ガラス質配合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。９８０℃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】
本発明の上記のガラス質配合粉は、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粉を０．１重量％以上添加したものに、更に該ガラス質配合粉に対し発泡剤として０．０５〜２重量％の炭酸塩粉の少なくとも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、好ましくは８４０℃〜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、２００℃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％、０．８４〜１．１９ｍｍ８％、１．１９ｍｍ〜２．３８ｍｍ５％）を有する粗粉砕ガラス粉９６重量％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：０．２０９〜０．１０５ｍｍ７３％、０．１０５〜０．０７４ｍｍ２０％、０．０７４以下７％）を有する微粉砕ガラス粉４重量％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２
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉９４重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉６重量％とを配合してガラス質配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。該製品は、かさ密度０．９５ｇ／ｃｍ3 、吸水率１６．７％であった。
実施例３
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉９２重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉８重量％とを配合してガラス質配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。該製品は、かさ密度０．９５ｇ／ｃｍ3 、吸水率５．９％であった。
実施例４
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉９０重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉１０重量％とを配合してガラス質配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。該製品は、かさ密度０．８７ｇ／ｃｍ3 、吸水率１１．８％であった。
実施例５
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉８８重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉１２重量％とを配合してガラス質配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。該製品は、かさ密度１．０１ｇ／ｃｍ3 、吸水率１１．８％であった。
実施例６
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉８６重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉１４重量％とを配合してガラス質配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。該製品は、かさ密度０．９３ｇ／ｃｍ3 、吸水率２．１％であった。
実施例７
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉８４重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉１６重量％とを配合してガラス質配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。該製品は、かさ密度０．８８ｇ／ｃｍ3 、吸水率６．８％であった。
実施例８
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉８２重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉１８重量％とを配合してガラス質配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。該製品は、かさ密度０．７６ｇ／ｃｍ3 、吸水率９．８％であった。
実施例９
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉８０重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉２０重量％とを配合してガラス質配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。該製品は、かさ密度０．８７ｇ／ｃｍ3 、吸水率１３．１％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１
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉１００重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉０重量％とを配合してガラス質配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。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２
０．２１ｍｍ〜２．３８ｍｍの粒度分布を有する粗粉砕ガラス粉９８重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉２重量％とを配合してガラス質配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。該製品は、かさ密度１．３１ｇ／ｃｍ3 、吸水率１．８２％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。
これから明らかなように、粗粉砕ガラス粉と微粉砕ガラス粉の配合割合が、本発明の範囲であっても、炭化珪素を添加しない限り、本発明の目的とするかさ密度１．２ｇ／ｃｍ3 以下のガラス発泡体は製造できないことが分かる。
【００２１】
更に、炭化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】
0003581008.tif 000002
【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で調製したガラス質配合粉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、該ガラス質配合粉に対し０．５重量％、即ち、０．０５グラムの炭酸カルシウム粉を添加、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、炭酸ナトリウム粉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重量％）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重量％）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重量％）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重量％）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重量％）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重量％）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重量％）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】
0003581008.tif 000003
【００２８】
上記表２及び図３から明らかなように、炭化珪素粉の添加量が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１．１９ｇ／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】
上記の実施例１〜１７において、加熱昇温したときの最高保持温度は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確実に得られる。
【００３０】
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、０．２１ｍｍ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ガラス質配合粉１００Ｋｇに、炭化珪素粉２Ｋｇ及び炭酸カルシウム粉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２０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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
【発明の効果】
このように請求項１に係る発明によるときは、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９６〜８０重量％と０．２１ｍｍ未満の粒度分布を有する微粉砕ガラス粉４〜２０重量％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％の炭化珪素粉を閉塞壁の補強剤として添加、混合して成る混合粉を７００〜９８０℃の温で加熱焼成し、次で冷却することにより、配合原料として発泡剤を添加することなく、かさ密度１．２ｇ／ｃｍ3 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特性を有するガラス質発泡体を安価に且つ確実に製造することができる。
請求項２に係る発明によれば、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％の炭酸塩粉の少なくとも１種を添加、混合したものを上記特定の温度範囲で加熱焼成するときは、著しく軽量な上記の特性を有するガラス質発泡体を製造することができる。
請求項３に係る発明によれば、７００〜９８０℃の加熱焼成処理において、その加熱保持時間を３０分〜０分とすることにより、上記の特性を有するガラス質発泡体を経済的に得られる。
【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
【図１】
0003581008.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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