(57)【要約】 【課題】  ガラス粉体と発泡剤の粒径に着目するとともに、発泡剤の添加量、焼成温度、焼成時間を所定範囲内に規定して、原料となるガラスの種類に関係なく、吸水率１００％以上で保水性の高い吸水性ガラス発泡体の製造方法および吸水性ガラス発泡体を提供すること。【解決手段】  ガラス粉体と発泡剤とを混合した混合物を加熱焼成し、その後冷却して得られる吸水性ガラス発泡体の製造方法であって、前記ガラス粉体の粒径を２５０μｍ以下に、発泡剤の粒径を７．５μｍ以上２５μｍ以下に選別したものを、ガラス粉体に対する発泡剤の添加量が重量比で１．５％以上４％以下の割合で混合するとともに、焼成温度を７６０℃以上８１０℃以下、焼成時間を１５分から４０分として製造する。製造された吸水性ガラス発泡体の内部に形成された複数の気泡室は微細孔を介して連続している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス粉体と発泡剤とを混合した混合物を加熱焼成し、その後冷却して得られる吸水性ガラス発泡体の製造方法であって、前記ガラス粉体の粒径を２５０μｍ以下に、発泡剤の粒径を７．５μｍ以上２５μｍ以下に選別したものを、ガラス粉体に対する発泡剤の添加量が重量比で１．５％以上４％以下の割合で混合するとともに、焼成温度を７６０℃以上８１０℃以下、焼成時間を１５分から４０分として製造することを特徴とする吸水性ガラス発泡体の製造方法。
【請求項２】
前記発泡剤は、金属炭酸塩の少なくとも１種が選択される請求項１に記載の吸水性ガラス発泡体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の製造方法で得られる吸水性ガラス発泡体であって、該吸水性ガラス発泡体に形成された複数の気泡室は微細孔を介して連接していることを特徴とする吸水性ガラス発泡体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス粉体と発泡剤とを混合した混合物を加熱焼成し、その後冷却して得られる吸水性ガラス発泡体の製造方法および該製造方法によって得られる吸水性ガラス発泡体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、廃ガラス等を主原料とし、これを粉砕し発泡剤を混合して加熱焼成し、その後冷却して得られる多孔質のガラス発泡体が知られている。この多孔質のガラス発泡体は吸水効果があり、園芸資材、或いは粘性土などと混合しての土壌改良材として有効に利用されている。このようなガラス発泡体の吸水率を更に上げるために、発泡剤の添加量、焼成温度、焼成時間等を規定したものが既に発案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−７２４８０号公報（段落００２６、００２７、第７図）
【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、緑化等に用いる土壌改良材としては、高吸水性のガラス発泡体、すなわちガラス発泡の重量と同じかそれ以上の重量（吸水率１００％以上）の水分を吸水可能なガラス発泡体を使用することが望ましいが、従来の上記特許文献に記載のガラス発泡体は、その吸水率を８４％近くまで上げるのが限度であり、原料となるガラスの種類が多種あるために気泡の成形制御が難しく、吸水率が１００％以上の高吸水性のガラス発泡体を得ることは不可能であった。
【０００５】
本発明は、吸水率を更に高めたガラス発泡体を得るためになされたもので、ガラス粉体と発泡剤の粒径に着目するとともに、発泡剤の添加量、焼成温度、焼成時間を所定範囲内に規定して、原料となるガラスの種類に関係なく、吸水率１００％以上で保水性の高い吸水性ガラス発泡体の製造方法および吸水性ガラス発泡体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を解決するために、本発明の請求項１に記載の吸水性ガラス発泡体の製造方法は、ガラス粉体と発泡剤とを混合した混合物を加熱焼成し、その後冷却して得られる吸水性ガラス発泡体の製造方法であって、前記ガラス粉体の粒径を２５０μｍ以下に、発泡剤の粒径を７．５μｍ以上２５μｍ以下に選別したものを、ガラス粉体に対する発泡剤の添加量が重量比で１．５％以上４％以下の割合で混合するとともに、焼成温度を７６０℃以上８１０℃以下、焼成時間を１５分から４０分として製造することを特徴としている。
この特徴によれば、ガラス粉体と発泡剤の粒径を所定の範囲内に抑え、発泡剤の添加量、焼成温度、焼成時間を考慮することで、吸水率１００％以上で保水性の高い吸水性ガラス発泡体を得ることができる。
【０００７】
本発明の請求項２に記載の吸水性ガラス発泡体の製造方法は、請求項１に記載の吸水性ガラス発泡体の製造方法であって、前記発泡剤は、金属炭酸塩の少なくとも１種が選択されることを特徴としている。
この特徴によれば、金属炭酸塩は入手が容易であり、発泡剤として安定した特性を有している。
【０００８】
本発明の請求項３に記載の吸水性ガラス発泡体は、請求項１または２に記載の製造方法で得られる吸水性ガラス発泡体であって、該吸水性ガラス発泡体に形成された複数の気泡室は微細孔を介して連接していることを特徴としている。
この特徴によれば、気泡室が微細孔を介して連接しているので、一度気泡室内に取り込まれた水は外に短時間で外に排水されることなく、保水性が高いので、植物育成用の土壌改良材としての利用価値が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例】
【００１０】
本発明の実施例を図１及び図２に基づいて説明する。図1は本発明の吸水性ガラス発泡体の製造装置の全体斜視図、図２は本発明の吸水性ガラス発泡体の製造工程図である。
【００１１】
図1において、先ず切り出しホッパ２に各種ガラス廃材が投入される。このガラス廃材には、ガラス瓶、板ガラス、受像機の前面ガラス等を含み、原料的観点から見れば、ソーダ石灰ガラス、ソーダカリ鉛ガラス、タングステンガラス等あらゆるものが包含され原料を特に規定するものではない。本実施例では１時間に約７００ｋｇのガラスが投入できるホッパであり、これらガラスはコンベア３により次工程の破砕装置４に運ばれガラスカレット状に破砕される。
【００１２】
ガラスの破砕にはハンマーミルが用いられ、ガラスカレットが約６ｍｍ以下になるまで破砕され、この破砕されたガラスカレットは次工程の粉砕装置６で微粉砕される。粉砕装置６としてボールミルが用いられ、ガラスカレットが粉状になるまで続けられる。微粉体となったガラス粉体は次に粒度選別装置８に運ばれる。この粒度選別装置８は振動型の振り分け装置が使用され、ガラス粉体の粒度が２５０μｍ以下のもののみが選別され、次の混合攪拌機１０で発泡剤と混合される。
【００１３】
混合攪拌機１０では選別されたガラス粉体と発泡剤を混合する前に、ガラス粉体に対する発泡剤の添加量が重量比で１．５％以上４％以下の割合になるように両者が計量される。発泡剤としては炭酸カルシウム（ＣａＣｏ３）、炭酸マグネシウム（ＭｇＣｏ３）、炭酸ナトリウム（Ｎａ２Ｃｏ３）、炭酸カリウム（Ｋ２Ｃｏ３）等の金属炭酸塩の少なくとも１種が選択される。これら発泡剤の平均粒径は７．５μｍ以上２５μｍ以下に選別したものを使用した。
【００１４】
混合攪拌機１０で混合が終了した混合粉体は一定の厚み及び速度で焼成炉１２に順次送り込む。焼成炉内での混合粉体の移動速度は、混合粉体を載せたメッシュベルトの速度で調整する。本実施例で使用した焼成炉１２は全長１４メートルで、メッシュベルトの移動速度が最大７０ｃｍ／ｍｉｎのものを使用した。焼成温度は７６０℃以上８１０℃以下の範囲とし、焼成時間を１５分から４０分間、発泡・焼成した後、空気中にて急冷した。
【００１５】
混合粉体は加熱によりその主成分を成すガラス粉体が軟化し、発泡剤は熱分解で炭酸ガスを発生して、軟化したガラス内に気泡が形成され、冷却によりそのままの状態で固定化され多孔質のガラス発泡体を得た。
【００１６】
このような製造装置により本発明のガラス発泡体は連続的に効率よく製造することができる。図３は本発明の実施例により得られた吸水性ガラス発泡体を模型式に示した断面図であり、発泡により形成された複数の５０から１００μｍ程度の気泡室ａ，ａ・・が１０から２０μｍ程度の微細孔ｃ、ｃ・・を介して連結された連続気泡型となっている。従って、気泡室ａ内に取り込まれた水は微細孔ｃを介してしか移動できないので保水性が継続して保てる。ガラス発泡体の吸水率は、乾燥時のガラス発泡体の重量をＸ、水中に沈下させて吸水させた後の重量をＹとして、（Ｙ−Ｘ）／Ｘに１００を掛けて％で示すと１００％以上１５０％程度の吸水率を有するガラス発泡体が得られた。
【００１７】
図４は発泡剤粒径別に、重量％、焼成温度をパラメータとして吸水性能を実験したテスト結果を示すデータ線図であり、（ａ）は発泡剤粒径を２５μｍとした場合、（ｂ）は発泡剤粒径を２２μｍと場合を示し、  図５は発泡剤粒径別に、同じく重量％、焼成温度をパラメータとして吸水性能を実験したテスト結果を示すデータ線図であり、（ａ）は発泡剤粒径を１２μｍとした場合、（ｃ）は発泡剤粒径を７．５μｍとした場合を示す。
【００１８】
図４（ａ）に示すように、発泡剤の粒径が２５μｍの場合、発泡剤の重量％が１％を除いて、焼成温度範囲（７６０℃−８１０℃）で吸水率が１００％を超えることができた。また、図４（ｂ）及び図５（ａ）、（ｂ）に示す如く、発泡剤の粒径が２２μｍ、１２μｍ、及び７．５μｍの場合も、発泡剤の重量％が１．５％から４％の範囲で焼成温度範囲が７６０℃から８１０℃の時は、何れも吸水率が１００％を超えていた。
【００１９】
一方、図示していないが、実験結果によれば、発泡剤の粒径が７．５μｍ未満になると、発泡剤の重量％が１．５％のものは、吸水率が１００％を超える範囲が部分的となり、特に、焼成温度が７６０℃近辺と８００℃近辺の温度領域では吸水率が８０％まで低下した。また、発泡剤の粒径が２５μｍを越えると、低温領域（７７０から７６０℃）での吸水率の低下があった。
【００２０】
なお、この吸水性実験に際し、焼成にはＬＰＧガス炉を使用し、１回の焼成に１００ｇの試料を用い焼成時間は１０分から５分ごとに５０分までデータを取った。ガラス粉体の粒度は２５０μｍ以下のものを用い、吸水率の物性評価は、ＪＩＳＡ１１１０に従って行い、発泡状態は電子顕微鏡にて確認を行った。
【００２１】
以上の結果から分かるように、発泡剤の添加量を多くしたり、粒径が大きすぎると発泡過剰となり、気泡径が大きく成りすぎて吸水率が減少し、逆に発泡剤の添加量を少なかったり、粒径が小さすぎると発泡不良を起こし吸水率の低下を招くものと考えられる。
【００２２】
図４、図５に示したテスト結果はテストデータの一部を示したもので、実際には発泡剤の添加量は０．５重量％刻みで６％まで、そして発泡剤の粒径については０・５μｍ刻みで５μｍから３２μｍまで変化させてデータを取った。図６（ａ）は吸水率が１００％を超えるためのガラス発泡体の生成条件を示した３次元グラフであり、図６（ｂ）は同様に、吸水率を１５０％にするためのガラス発泡体の生成条件を示した３次元グラフである。
【００２３】
図６（ａ）から分かるように、吸水率が１００％を超えるためには、発泡剤の重量％Ｗを１．５％以上４％以下、発泡剤の粒径ｒを７．５μｍ以上２５μｍ以下に抑え、焼成温度Ｔを７６０℃から８１０℃の範囲に保てばよく、一方、吸水率を１５０％にするには、図６（ｂ）から分かるように、発泡剤の重量％Ｗを１．５％から３％とし、発泡剤の粒径を１２μｍ以上２２μｍ以下に揃え、焼成温度を７７０℃から８００℃の範囲に設定すればよいことが分かった。
【００２４】
このようにして生成された本発明のガラス発泡体は、従来にはない高吸水率を有し、しかも発泡により成形された気泡室が微細孔で連接しているので、保水性も高く緑化資材として使用するには最適である。
【００２５】
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。例えば、ガラス原料として廃材を利用しているがこれに限定するものではない。また、発泡剤としては、熱分解によりガスを発生する、この種のガラス発泡体の生成に用いられている従来の発泡剤が使用可能である。更に、破砕にハンマーミル、粉砕にボールミルを用いているが他の破砕装置、粉砕装置を用いて製造してもよいことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の吸水性ガラス発泡体の製造装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の吸水性ガラス発泡体の製造工程図である。
【図３】本発明の実施例により得られた吸水性ガラス発泡体を模型式に示した断面図である。
【図４】発泡剤粒径別に、重量％、焼成温度をパラメータとして吸水性能を実験したテスト結果を示すデータ線図であり、（ａ）は発泡剤粒径を２５μｍとした場合、（ｂ）は発泡剤粒径を２２μｍとした場合を示す。
【図５】発泡剤粒径別に、重量％、焼成温度をパラメータとして吸水性能を実験したテスト結果を示すデータ線図であり、（ａ）は発泡剤粒径を１２μｍとした場合、（ｂ）は発泡剤粒径を７．５μｍとした場合を示す。
【図６】（ａ）吸水率が１００％を超えるためのガラス発泡体の生成条件を示した３次元グラフであり、（ｂ）は吸水率を１５０％にするためのガラス発泡体の生成条件を示した３次元グラフである。
【００２７】
２                      切り出しホッパ
３                      コンベア
４                      破砕装置
６                      粉砕装置
８                      粒度選別装置
１０                    混合攪拌機
１２                    焼成炉
ａ                      気泡室
ｃ                      微細孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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