(57)【要約】【課題】環境保全に配慮したより望ましいリサイクル品として発泡ガラスを製造することができる発泡ガラスの製造方法及び発泡ガラス、発泡ガラス製造用の添加剤を提供する。【解決手段】廃ガラスを主原料としたガラスカレットを微粉砕した後、当該ガラスカレットを焼成することによって発泡ガラスを製造する発泡ガラスの製造方法において、ガラスカレットを焼成する際には、微粉砕されたガラスカレットに対して、炭化珪素が０．０５〜５．０重量パーセント以内であって、かつ、鉄が０．１〜５．０重量パーセント以内の範囲で添加される。これにより、炭化珪素単独では通常、１０００度以上の高温を必要とするが、鉄が触媒となり７８０〜８５０℃という低温で発泡する。また、鉄と炭化珪素を含むこのような発泡剤は、自動車鋳物工場から排出される研磨汚泥を利用することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃ガラスを主原料としたガラスカレットを微粉砕した後、当該ガラスカレットを焼成することによって発泡ガラスを製造する発泡ガラスの製造方法であって、
前記ガラスカレットを焼成する際には、微粉砕された当該ガラスカレットに対して、炭化珪素が０．０５〜５．０重量パーセントの範囲であって、かつ、鉄が０．１〜５．０重量パーセントの範囲で添加されていることを特徴とする発泡ガラスの製造方法。
【請求項２】
前記ガラスカレットを焼成する際には、微粉砕した前記ガラスカレットに対して、炭化珪素及び鉄があわせて５．０重量パーセント以内の範囲で添加されていることを特徴とする請求項１に記載の発泡ガラスの製造方法。
【請求項３】
前記ガラスカレットを焼成する際には、微粉砕した前記ガラスカレットに対して、炭化珪素及び鉄があわせて０．１５〜０．５重量パーセントの範囲で添加されていることを特徴とする請求項２に記載の発泡ガラスの製造方法。
【請求項４】
前記鉄の粒径は、概ね０．１〜１０μｍの範囲内のものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発泡ガラスの製造方法。
【請求項５】
前記ガラスカレットを７８０〜８５０℃に加熱して焼成することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発泡ガラスの製造方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発泡ガラスの製造方法において、前記鉄は、鉄材の研磨に用いられた研磨汚泥から供給されることを特徴とする発泡ガラスの製造方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発泡ガラスの製造方法により製造された発泡ガラス。
【請求項８】
鉄材の研磨に用いられた研磨汚泥を原料とする発泡ガラス製造用の添加剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃ガラスを主原料としたガラスカレットから発泡ガラスを製造する発泡ガラスの製造方法及び発泡ガラス、発泡ガラス製造用の添加剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
年間１４万トン程度排出される自動車解体時に発生する廃ガラスや使用済みのガラス瓶等は、近年、環境保全や経済性の見地から廃棄されずに回収されるが、これらは材質にバラツキがあったり、夾雑物が混入したりするため、そのまま透明な窓ガラスやガラス瓶への再生には適していない。そこで、発泡ガラスとして再生する方法が進められている。再生された発泡ガラスは高い断熱性があり、他の断熱材のように経年劣化がないため、長期安定した断熱性能を維持することができる。また、シロアリ等の害虫に強く、耐薬品性や不燃性に優れるといった利点を兼ね備えることから、住宅の内壁や外装材に広く用いられており、各種産業用断熱材として有用視されている。
【０００３】
このような発泡ガラスは、通常、自動車や建築物の廃ガラスを微粉砕し、炭酸カルシウムやドロマイト、炭化珪素等の発泡剤を加え焼成することにより製造されている（特許文献１参照）。製造された発泡ガラスは断熱材として使用され、環境保全に配慮した廃ガラスのリサイクル品として有効利用を図ることができるとされていた。
【特許文献１】特開２００１−２２６１４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の方法では、バージン原料としての発泡剤を添加する必要があった。この添加される発泡剤は、炭酸カルシウム等の天然原料や所定の処理を経て得られた炭化珪素等の一資源であって、これらをわざわざ使用せねばならず、地球資源に対する環境保全の問題が生じていた。
【０００５】
また、発泡剤が炭化珪素の場合、焼成には炭化珪素を溶解させるために１０００度以上という高温が要求されることから、二酸化炭素の排出や所要熱量の増大を招いており、やはり環境に対する配慮が十分になされていないという問題があった。
【０００６】
そこで、上記問題を解決するため、本発明の目的は、環境保全に配慮したより望ましいリサイクル品としての発泡ガラスを製造することができる発泡ガラスの製造方法及び発泡ガラス、発泡ガラス製造用の添加剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発泡ガラスの製造方法は、廃ガラスを主原料としたガラスカレットを微粉砕した後、当該ガラスカレットを焼成することによって発泡ガラスを製造する発泡ガラスの製造方法であって、前記ガラスカレットを焼成する際には、微粉砕された当該ガラスカレットに対して、炭化珪素が０．０５〜５．０重量パーセントの範囲であって、かつ、鉄が０．１〜５．０重量パーセントの範囲で添加されていることを要旨とする。
【０００８】
請求項２に係る発泡ガラスの製造方法は、請求項１に記載の発泡ガラスの製造方法において、前記ガラスカレットを焼成する際には、微粉砕した前記ガラスカレットに対して、炭化珪素及び鉄があわせて５．０重量パーセント以内の範囲で添加されていることを要旨とする。
【０００９】
請求項３に係る発泡ガラスの製造方法は、請求項２に記載の発泡ガラスの製造方法において、前記ガラスカレットを焼成する際には、微粉砕した前記ガラスカレットに対して、炭化珪素及び鉄があわせて０．１５〜０．５重量パーセントの範囲で添加されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項４に係る発泡ガラスの製造方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発泡ガラスの製造方法において、前記鉄の粒径は、概ね０．１μｍ〜１０μｍの範囲内のものであることを要旨とする。
【００１１】
請求項５に係る発泡ガラスの製造方法は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発泡ガラスの製造方法において、前記ガラスカレットを７８０〜８５０℃に加熱して焼成することを要旨とする。
【００１２】
請求項６に係る発泡ガラスの製造方法は、請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の発泡ガラスの製造方法において、前記鉄は、鉄材の研磨に用いられた研磨汚泥から供給されることを要旨とする。
【００１３】
請求項７に係る発泡ガラスは、請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の発泡ガラスの製造方法により製造されたことを要旨とする。
請求項８に係る発泡ガラス製造用の添加剤は、鉄材の研磨に用いられた研磨汚泥を原料とすることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、環境保全に配慮したより望ましいリサイクル品としての発泡ガラスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の発泡ガラスの製造方法及び発泡ガラス、発泡ガラス製造用の添加剤を具体化した一実施形態を図１を参照しつつ説明する。
図１は、本実施形態の発泡ガラスの製造方法における製造フローを示す図である。本実施形態では、おもに、珪酸、酸化ソーダ、酸化石灰等を成分とするソーダガラスからなる自動車解体時に発生するフロントガラス等の廃ガラスや建築廃ガラス、ブラウン管ガラス等の廃ガラスを主原料とするガラスカレットを用い、図１に示す製造フローを経て発泡ガラスを製造する。この製造方法では、概ね、ガラスカレットの細粒化（一次粗粉砕（ステップ１（以下、「ステップ」をＳと略す。）、二次粗粉砕（Ｓ２）、篩掛け（Ｓ３）、微粉砕（Ｓ４））、発泡剤添加（Ｓ５）、焼成（Ｓ６）、冷却（Ｓ７）の各工程を経ることにより発泡ガラスを製造する。以下、詳しく説明する。
【００１６】
まず、回収したガラスカレットをクラッシャー等の破砕機によって約５０ｍｍ程度のカレットとなるよう一次粗粉砕する（Ｓ１）。次に、一次粗粉砕と同様に、クラッシャー等の破砕機によって約１５ｍｍ程度の細粒となるよう二次粗粉砕する（Ｓ２）。
【００１７】
次に、粗粉砕されたガラスカレットを篩掛けする（Ｓ３）。この篩掛けによって、粒径が約１ｍｍ程度の細粒が得られ、同時に、回収した廃ガラスに付着していたシールやラベル等の塵が除去される。次に、細粒化されたガラスカレットを、ボールミルやローラミル等の粉砕機によって粒径が約５０〜６０μｍとなるように微粉砕する（Ｓ４）。
【００１８】
次に、微粉砕されたガラスカレットに発泡剤を添加する。ここで、本実施形態における発泡剤は、自動車鋳物工場から排出される研磨汚泥やスラッジを利用することができる。自動車鋳物工場では各種自動車部品の製造がなされており、鉄材であるエンジンのシリンダブロックやクランクシャフト等の製造過程において多量の研磨汚泥が発生する。これらの主成分は、その大部分が鉄であるが、その他、炭化珪素（研磨材としての成分）、マンガン、銅、クロム、アルミニウム等を微量ではあるがその成分として含有する。このうち、炭化珪素がガラスカレットを発泡させる直接の発泡剤として作用する。なお、これ以下、少なくとも炭化珪素、及び鉄を含む金属の２成分を含有する研磨汚泥全体を指して「発泡剤」（発泡ガラス製造用の添加剤）ということとする。本実施形態によれば、発泡剤の使用において、バージン原料の炭酸カルシウム等の天然原料及び炭化珪素を使用しないため、環境保全を非常に考慮した製造方法であるといえる。
【００１９】
また、この自動車鋳物工場から排出される研磨汚泥であれば、鉄が既に微細粒となっているため、ガラスカレットとの混合が容易である。なお、研磨汚泥中には夾雑物・異物や、粒径がｍｍオーダーの粒径の大きな鉄も含まれる可能性がある。粒径の大きな鉄は、溶解させにくいが、溶解できなかった鉄や、その他の多少の異物は製品に残留しても、製品の透明度などは問われないため問題が無く、ガラスで封止されるため外部への成分の漏出等も問題にはならない。逆に粒径が小さすぎると粘着性が高まって分散性に問題が生じ、ガラスカレットとかえって均一に混合しにくくなるという問題もある。なお、夾雑物・異物以外の鉄の粒径は望ましくは、概ね０．１〜１０μｍ以内のものであって、この範囲であれば上記のような効果を発揮することができる。自動車鋳物工場から排出される研磨汚泥やスラッジからは、まさにこの粒径の鉄を豊富に含んだ好適な状態の発泡剤を得ることができる。もし、これらの範囲より大きく、若しくは小さい粒径の鉄が含まれていたとしても不都合はなく、触媒として混合しやすく溶解しやすいこれらの範囲の鉄が必要量含まれていれば問題なく使用できる。
【００２０】
また、添加される発泡剤の添加量は、ガラスカレットの雑物含有量や粒径によっても異なるが、通常発泡剤が多すぎるとガラスが発泡しすぎて出来上がった発泡ガラスの強度の低下が著しく、またかえって発泡しにくくなることがある。そのため、好適にはガラスカレットに対して炭化珪素が０．０５〜５．０重量パーセント以内、鉄が０．１〜５．０重量パーセント以内であって、かつ炭化珪素と鉄があわせて５．０重量パーセント以内の範囲であることが望ましい。また、最適な範囲としては、炭化珪素と鉄があわせて０．１５〜０．５重量パーセント程度であって、この範囲であれば、発泡ガラスの比重が０．２ｇ／ｃｍ３程度の、断熱材として最適な性質を有する発泡ガラスとすることができる。
【００２１】
発泡剤を添加した後には、焼成（Ｓ６）を行う。発泡剤と混合したガラスカレットをローラーハースキルン内のベルト上に連続的に敷き詰め、ＬＰＧ燃焼により炉内を８００〜９００℃に保ち（製造する製品の形状、特に厚みのあるものは高めの温度とする。）、ガラスカレットの深温度、中心温度が７８０〜８５０℃になるように加熱する。ここで、炭化珪素単独では通常、発泡に１０００度以上の高温を必要とするが、本実施形態では研磨汚泥に含まれる多量の鉄が触媒となり、７８０〜８５０℃という低温で発泡する。低温焼成できるメリットは大きく、二酸化炭素の排出抑制及び熱量の削減が可能で、環境保全に非常に大きなメリットがあるといえる。さらに、生産効率も高まりコストも削減できる。
【００２２】
焼成後、得られた発泡ガラスを空気中にて冷却する（Ｓ７）。以上で本実施形態の発泡ガラスは完成となる。原料である廃ガラスに対して０．１〜５重量パーセント程度の発泡剤により、比重０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３の発泡ガラスを得ることができた。製造された発泡ガラスはビーズ形状等に加工することができ、その多孔質性を利用して、建築物のラーメン構造の骨材及び外装断熱材等に広く使用される。
【００２３】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、発泡剤として、自動車鋳物工場から排出される研磨汚泥やスラッジを利用している。これまでは、回収された廃ガラスに、炭酸カルシウム等の天然原料及び炭化珪素といったバージン原料としての発泡剤を使用して発泡ガラスを製造していたが、本実施形態によれば、その発泡剤すらもリサイクル品を用いることができ、完全なリサイクル品としての発泡ガラスを製造することができる。バージン原料の炭酸カルシウム等の天然原料及び炭化珪素を使用しないことによる環境保全というメリットが非常に大きいという効果がある。
【００２４】
（２）自動車鋳物工場から排出される研磨汚泥には、鉄及び炭化珪素が含まれているため、炭化珪素単独では通常１０００℃以上の高温を必要とするが、鉄が触媒となって７８０〜８５０℃という低温で発泡させることができるという効果がある。低温焼成できるということは、二酸化炭素の抑制や熱量の削減を実現でき、生産コストを低下させるとともに環境に優しい製造方法といえる。
【００２５】
（３）低温焼成を可能とするためにわざわざ鉄を添加することを考慮すれば、発泡剤生成のために鉄の混合工程が必要となるが、本実施形態によればその必要もなく工程数が少なくて済むとともに資源の無駄を省くという効果がある。
【００２６】
その上、研磨汚泥に含まれる鉄は、もともと炭化珪素と混合しやすく、溶解しやすい状態に微細粒化されており、ガラスカレットに混入する際、わざわざ細粒化する必要がない。また、敢えて鉄の微細粒化の工程を実行しようとすれば、鉄を０．１〜１０μｍというマイクロメートル単位の微細粒とするため、極めて煩雑な作業となり、実現性に欠ける。その点、本実施形態では、研磨汚泥を用いることで既に好適な状態にある鉄を含んだ発泡剤とすることができる。
【００２７】
すなわち、研磨汚泥をそのまま活用することによって、作業効率の向上と環境保全との相乗効果を生じている。環境保全に非常に有用であって、研磨汚泥の再利用を図るとともに、１００パーセントリサイクル品から、発泡ガラスを製造することができる。
【００２８】
（４）本実施形態の発泡剤では、成分に鉄を含むため、製造された発泡ガラスに鉄により着色をすることができる。そのため、透明な発泡ガラスに比べこの製造方法で製造した発泡ガラスでは遮光効果を備えるという効果がある。
【００２９】
なお、上記実施形態は以下のような別の実施形態（別例）に変更してもよい。
・上記実施形態では、微粉砕（Ｓ４）の工程を一工程としたが、これを複数の工程に分けても良い。この場合、微粉砕されたガラスカレットの一部にのみ、まず発泡剤を添加して混合し、その後残ったガラスカレットと合わせて混合するという段階を踏めば良い。これによれば、添加した発泡剤をより均一にガラスカレットと混合することができる。
【００３０】
・上記実施形態では、発泡剤を自動車鋳物工場から排出される研磨汚泥又はスラッジとしたが、少なくとも鉄と炭化珪素を含有するものであれば、自動車鋳物工場に限定されるものではなく、その他家庭用品等の産業廃棄物処理の際発生するスラッジ等を使用することができる。
【００３１】
・上記実施形態では、研磨汚泥をそのまま発泡剤として添加するものとしたが、種々の研磨汚泥によって成分の含有率も異なるため、場合によっては炭化珪素や炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト等の直接発泡剤として機能する成分を追加しても良い。同様に、触媒となる鉄を追加しても良い。
【００３２】
・なお、上記実施形態では好適な例として発泡剤としてスラッジを利用しているが、バージン原料から生産した同等の発泡剤を使用してもよい。この場合、スラッジを利用した場合に比較して経済性や生産性は劣るが、技術的な効果は同様であり、本発明においてバージン原料から発泡剤を生産することを排除するものではない。
【００３３】
・上記実施形態では、炭化珪素を溶解させるための触媒として鉄を用いたが、鉄に代えてアルミニウム等の金属を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施形態における発泡ガラスの製造フローを示す図。
【符号の説明】
【００３５】
Ｓ１・・・一次粗粉砕、Ｓ２・・・二次粗粉砕、Ｓ３・・・篩掛け、Ｓ４・・・微粉砕、Ｓ５・・・発泡剤添加、Ｓ６・・・焼成、Ｓ７・・・冷却。
【図１】
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