(57)【要約】【課題】この発明は、発泡ガラス粒を用いて、軽量強靱な建材を得ることを目的としたものである。【解決手段】この発明は、発泡ガラス粒を求める建材と同一外形の金属容器に入れて加圧成形し、これを加熱して発泡ガラス粒を相互に融着固定したことを特徴とする発泡ガラス粒建材により、目的を達成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡ガラス粒を求める建材と同一外形の金属容器に入れて加圧成形し、これを加熱して発泡ガラス粒を相互に融着固定したことを特徴とする発泡ガラス粒建材。
【請求項２】
発泡ガラス粒を求める建材と同一外形の金属容器に入れて加圧成形し、これを加熱して発泡ガラス粒を相互に融着固定し、前記金属容器に同質の蓋を被冠して密封したことを特徴とする発泡ガラス粒建材。
【請求項３】
発泡ガラス粒と、無機接着剤との混合物を、求める建材と同一形状の容器に入れて加圧成形し、乾燥後前記容器と同質の蓋で前記容器を密閉したことを特徴とする発泡ガラス粒建材。
【請求項４】
発泡ガラス粒は、発泡ガラス板を粉砕し、篩別して粒度別としたことを特徴とする請求項１，２，３の何れか１項記載の発泡ガラス粒建材。
【請求項５】
発泡ガラス粒容器を運ぶコンベアの一側上に発泡ガラス粒の定量供給ホッパーを設け、その進行方向側に、発泡ガラス粒の加圧手段を設け、その進行方向側に前記発泡ガラス粒を加熱する加熱炉を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の発泡ガラス粒建材製造用の製造装置。
【請求項６】
発泡ガラス粒容器を運ぶコンベアの一側上に発泡ガラス粒の定量供給ホッパーを設け、その進行方向側に、発泡ガラス粒の加圧手段を設け、その進行方向側に前記発泡ガラス粒を加熱する乾燥炉を設けたことを特徴とする請求項３記載の発泡ガラス粒建材製造用の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガラス廃材を原料とし、これを粉砕した後、発泡剤を加えて均一に混合させ、この混合物を、加熱溶融発泡、固化させた後粉砕し、この粉砕物を外装容器に入れて加圧、加熱成形した後被冠した発泡ガラス粒建材に関する。前記発泡ガラス粒建材は、外装材の材質により、建造物の内外装又は建造物及び車輌などの構造材、家具などの各種板材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来廃ガラス材を用いて発泡ガラス粒を製造する発明が開示されている。
【０００３】
また連続気泡又は独立気泡を有する発泡硝子板製造の提案がある。
【特許文献１】特開平１０−２０３８３６号公報
【特許文献２】特開２００４−６７４００号公報
【特許文献３】特開２００３−２５３７８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来発泡ガラス粒は、嵩比重が１．２〜１．８程度であり、軽量土木資材、建築用軽量骨材、軽量盛土材、吸水材素材又は水質浄化材などに使用されている。従って総て粒状で使用され、使用に際し、集合体として保形することは出来ないし、単独で構造材たり得ないなどの問題点があった（特許文献１，２）。
【０００５】
また従来の発泡硝子板（特許文献３）は、連続気泡と、独立気泡が共存する板状ガラスであって、断熱材として使用されるが、発泡と成形を同時に行う為に、厚さに制約があり、断熱性と、透湿性は兼備しているけれども、構造材としての強度、形状の多様化及び嵩比重の選定などの自由度が少ない。何故ならば、前記公知技術は、製造時のガラス粒径（例えば１５μｍ）と、ガラス粉末の量（例えば１００重量部）に対する発泡剤（例えば２．５重量部）との比率により決まるのみならず、発泡剤の使用量には制約が大きく、その為に嵩比重の選択範囲が小さい問題点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、発泡率を調整して発泡ガラス板を作り、これを粉砕して発泡ガラス粒とし、この発泡ガラス粒に接着剤を混入して均一混合物とし、この混合物を求める形状の金属容器に入れて加圧した後、加熱、溶融固化又は加熱乾燥することにより、求める嵩比重の発泡ガラス粒ボードを得たものである。
【０００７】
即ちこの発明は、発泡ガラス粒を求める建材と同一外形の金属容器に入れて加圧成形し、これを加熱して発泡ガラス粒を相互に融着固定したことを特徴とする発泡ガラス粒建材であり、発泡ガラス粒を求める建材と同一外形の金属容器に入れて加圧成形し、これを加熱して発泡ガラス粒を相互に融着固定し、前記金属容器に同質の蓋を被冠して密封したことを特徴とする発泡ガラス粒建材である。
【０００８】
また他の発明は、発泡ガラス粒と、無機接着剤との混合物を、求める建材と同一形状の容器に入れて加圧成形し、前記容器と同質の蓋で前記容器を密閉したことを特徴とする発泡ガラス粒建材であり、発泡ガラス粒は、発泡ガラス板を粉砕し、篩別して粒度別としたものである。
【０００９】
また装置の発明は、発泡ガラス粒容器を運ぶコンベアの一側上に発泡ガラス粒の定量供給ホッパーを設け、その進行方向側に、発泡ガラス粒の加圧手段を設け、その進行方向側に前記発泡ガラス粒を加熱する加熱炉を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の発泡ガラス粒建材製造用の製造装置であり、発泡ガラス粒容器を運ぶコンベアの一側上に発泡ガラス粒の定量供給ホッパーを設け、その進行方向側に、発泡ガラス粒の加圧手段を設け、その進行方向側に前記発泡ガラス粒を加熱する乾燥炉を設けたことを特徴とする請求項３記載の発泡ガラス粒建材製造用の製造装置である。
【００１０】
前記発泡ガラス粒は、発泡ガラス板を粉砕し、または発泡ガラス溶融物に冷風又は冷水を吹きつけて製造するが、何れにしても粒子が不揃いであり、篩別を要する。
【００１１】
また、発泡ガラス板はガラス粉末と、発泡剤との混入割合によって嵩比重の変化があり、かつ発泡剤の加入量に制約があることが判明している。発泡剤の種類にもよるが、例えばアルミナの場合には表１のような関係が判明している。
【表１】
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【００１２】
前記発明において使用する発泡剤は、例えばカルシウム、アルミナ、炭化珪素、ほう砂その他従来公知の発泡剤を単独又は混合して使用することができる。
【００１３】
また無機接着剤は、例えば水酸化アルミニウム系無機物、アルミナ、シリカなどの無機系材料をベースにした接着剤であり、その他の接着剤として、フェノール樹脂をベースとし、エポキシ樹脂を変性成分とした混合接着剤又は澱粉など加熱時に焼失できる有機系接着剤その他従来使用されている有機系接着剤を使用することができる。
【００１４】
前記において加熱融着時には、発泡ガラス粒を変形させない為に発泡ガラス粒の形状を保ったままの範囲内の温度で加熱するが、それは発泡ガラス粒が溶融して形態を崩さない範囲で行う。従って、発泡ガラス粒ボードは、発泡ガラス粒の相互は融着状態を保っており、気泡を保有していることは勿論、各発泡ガラス粒相互の接着固定により多数の間隙を保有している。尚無機接着剤を用いる場合は融着させない場合もある。
【００１５】
前記発泡ガラス粒ボードが不燃性基準を越えることを条件として、公知の接着剤を使用することができる。この発明は、発泡ガラスボードを成形中又は成形後、加熱溶融するので、有機接着剤でも加熱消滅する澱粉などは使用することができる。
【００１６】
この発明における発泡ガラス粒の粒度は、限定はないけれども、嵩比重の関係（例えば嵩比重０．５〜１．５）から自ら１ｍｍ〜５ｍｍ程度となるが、前記において、ガラス粉１００重量部に、発泡剤２．５重量部混入し、通常の要領により製造した発泡ガラス粒であって、直径１ｍｍ〜２ｍｍのガラス粒からガラスボードを製造すると、嵩比重は１．５近辺となり、直径４ｍｍ〜５ｍｍのガラス粒からガラスボードを製造すると、嵩比重１．０近辺となった。前記のように発泡剤の使用量と、ガラス粒の直径との関係から嵩比重を求めることができるので、ガラスボードを建材とする場合にその嵩比重を予め決めることができる。
【００１７】
前記のように、この発明は、発泡ガラス粒、発泡ガラス板など、ガラス自体に要部はないのである。従来知られている発泡ガラス粒の粒度を定め、同一粒度の発泡ガラス粒に接着剤を混入し、この混合物を型に入れて加圧成形した後加熱、溶融、固化し、容器入り発泡ガラス粒ボードとした点に要部がある。
【００１８】
従って発泡ガラス粒の製造は、この発明の方法又は従来公知の方法を採用し、これを篩別し、各粒度寸法別（これを高精度の粒度寸法を要求するものでない）、例えば２ｍｍ〜３ｍｍ、３ｍｍ〜５ｍｍなどのように多少の差ならば十分使用できる。
【００１９】
この発明は、発泡ガラス粒を用いて、発泡ガラス粒ボードを得ようとするもので、その目的は、断熱性、耐火性、防音性、不燃性及び所定の嵩比重（軽量建材）を得ることを目的としているからである。然して構造材としてそのまま利用できると共に、石膏板又は金属板その他の表装材よりなる容器に入れて外装材とすることもできる。
【００２０】
この発明の建材は、一般建材と同様に、建造物の内外装材又は床材に用い、或いは車輌の内外装材又は床材として用いることができる。
【００２１】
この発明の建材は、求める建材の外形と同一の形成の容器を用いる点に特質がある。そこで容器材が耐熱、耐圧性が小さい場合には無機接着剤を用いて接着し、耐熱性が大きい場合には加圧・加熱（例えば６００℃〜７００℃、５分〜１０分）して各粒子を溶融固着させる。
【００２２】
前記水ガラス（珪酸ソーダ）を用いる場合には、１００℃〜２００℃に加熱乾燥する。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の建材は、軽量、防音、強靱、不燃性（社団法人日本鉄道車両機械技術協会認定）である。例えば、嵩比重０．５〜１．５として各種建材を得ることができる。特に容器材としてステンレススチールを用いれば、恰も厚いステンレススチール板を用いたような外観であって、その重量は１／７〜１／１０となる。また金属容器内へ発泡ガラス粒が充填されているので、耐荷重、曲げなどに対しても極めて強力な建材となる効果がある。例えば、ステンレススチールの外観であって、水に浮く位に比重の小さい床材、壁材を得ることができる。これを車輌用に使用すれば、強靱、軽量の材料を多用することにより、車輌の軽量化分だけ運行エネルギーを節減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
この発明は金属容器（例えば床板の外形）に発泡ガラス粒を充填し、ローラーをかけて加圧充填した後、加熱炉で７００℃〜８００℃で５分〜１０分加熱し、各発泡ガラス粒を融着させた後自然冷却すれば、この発明の発泡ガラス粒建材ができる。
【００２５】
前記加熱は、発泡ガラス粒の当接部を融解して、相互に融着することを目的としているので、７００℃〜８００℃を５分〜１０分維持することで十分であるが、材質の関係で融着不十分の場合には、前記５分〜１０分にこだわるものでなく、２０分〜３０分加熱することを妨げない。然し乍ら通常の廃棄ガラスにおいては、比較的容易に融着するので、５分〜１０分で十分である。
【００２６】
前記におけるローラー掛けは、各発泡ガラス粒を加圧当接し、安定させる為であるから、５０ｋｇ／ｃｍ２〜１００ｋｇ／ｃｍ２で十分である。
【００２７】
また加熱炉における加熱は、各発泡ガラス粒の当接部が融着固定することを目的とし、これにより発泡ガラスボードとなるようにするものである。従って確実に融着すれば、発泡ガラスボードが同一厚さのガラスボードと同等の圧縮強度と曲げ強度を有することになるので、外装の金属容器にセットすれば、同一厚さの金属板と近似の圧縮強度、曲げ強度を有することになる。
【実施例１】
【００２８】
この発明の実施例を図１に基づいて説明すれば、大きさ２ｍｍ〜３ｍｍの発泡ガラス粒１，１の１００重量部に、２重量部の澱粉水溶液を入れて均一混合物とし、この混合物を厚さ０．５ｍｍのステンレスよりなる容器２（例えば長さ３ｍ、幅１ｍ、厚さ１２ｍｍ）に充填し、ローラーで加圧（５０ｋｇ／ｃｍ２〜１００ｋｇ／ｃｍ２）した後、加熱炉３に入れて７５０℃で１０分間加熱することにより、前記各発泡ガラス粒（ボード化）を溶着して、前記ステンレスの容器２と一体的に形成する。
【００２９】
前記容器２入りの発泡ガラスボード４の上部へ厚さ０．５ｍｍのステンレス蓋５を被蓋し、前記容器２と、前記ステンレス蓋５とを溶接固着すれば、この発明の建材１０ができる。前記発泡ガラスボード４の嵩比重は０．７〜０．９であって、建材１０の比重は１．０以下である。
【００３０】
前記実施例における発泡ガラスボード４は、例えば長さ３ｍ、幅１ｍ、厚さ１２ｍｍの大きなボードであって、プレス成形するには、大型プレスが必要であるが、この発明においては、容器が型となり、ローラ加圧で十分であって、大型プレスの必要はない。
【００３１】
前記建材は、内外装及び床の建材として使用することができる。また車輌の床材としても軽量、強靱かつ不燃性であって、優れている。
【００３２】
前記実施例は、発泡ガラス粒の大きさを２ｍｍ〜３ｍｍとしたが、この粒度に限定されることはない。通常１ｍｍ〜５ｍｍが使用される。また加熱温度と時間は、各発泡粒子の当接部が融着一体化すれば目的を達成するので、これを目途に温度と時間を定める。
【実施例２】
【００３３】
前記実施例１は、各発泡ガラス粒を加熱融着して一体化する場合について説明したが、接着剤を使用する場合には、加熱融着の必要性がない。
【００３４】
即ち大きさ２ｍｍ〜３ｍｍの発泡ガラス粒１の１００重量部に対し、無機接着剤（例えば珪酸ソーダ）２重量部を加えて均一に混合し、この混合物を容器２に入れて軽く加圧充填する（例えば１０ｋｇ／ｃｍ２の圧力）。ついで前記容器２を乾燥炉に入れて１００℃〜２００℃で１０分〜２０分乾燥して発泡ガラス粒を一体ボード化した後、容器２と同質の蓋５を被冠して密封すれば、この発明の発泡ガラス建材ができる。
【実施例３】
【００３５】
この発明の装置の実施例を図２に基づき説明すると、水平に架設されたスチールメッシュコンベア６の一側にステンレス容器２の供給手段（送入コンベア７）を設け、前記スチールメッシュコンベア６の一側上に、発泡ガラス粒１の自動供給ホッパー８を設け、ついで前記ステンレス容器２内の発泡ガラス粒を加圧するローラー９，９を設ける。また前記スチールメッシュコンベア６の端側に、加熱炉３（７００℃〜８００℃で加熱）を設ける。
【００３６】
この加熱炉３による加熱は、５分〜１０分であるから、前記スチールメッシュコンベア６を徐動させて、前記加熱炉３の長さを、５分〜１０分で通過するようにするか、或いは長さ１０ｍ位の加熱炉３として、スチールメッシュコンベア６を１０ｍ宛間欠移動するようにしてもよい。図中１１は取り出しコンベアである。
【００３７】
また前記加熱炉３を、予備加熱（６００℃前後）と本加熱（７００℃前後）に２分割し、２通りとして使い分けることもできる。
【００３８】
前記加熱炉は、熱源を減少して乾燥炉（１５０℃〜２００℃）とすることもできる。
【００３９】
前記において、スチールメッシュコンベア６を矢示１３の方向へ前進させると共に、ローラー９，９を矢示１４，１４の方向へ回転すれば、円滑に運転することができる。またホッパー８の下部には定量供給器１２がセットされており、ステンレス容器２へ供給する発泡ガラス粒２の量を制御している。
【００４０】
前記実施例においては、容器としてステンレス容器２を使用したが、その材質に限定を受けるものではない。例えば、加熱融着しない場合（実施例２）の容器には、合成樹脂製又は木製でも使用することができる。
【実施例４】
【００４１】
この発明の実施例を図３について説明すると、ステンレス容器２の内部へ補強を筋交１５，１５として設置し、又は格子１６として設置する。前記筋交１５又は格子１６の形状は、スチールパイプ（角又は丸）が考えられる。寸法に限定はないが、求める強度により定める。前記パイプ中へ発泡ガラス粒１，１を充填すれば更に剛性を増強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）この発明の実施製品の一部を切断した斜視図、（ｂ）同じく一部を省略した断面拡大図。
【図２】同じくこの発明の装置の説明図。
【図３】（ａ）同じく他の実施例の開蓋平面図、（ｂ）同じく他の実施例の開蓋平面図、（ｃ）同じくパイプの断面拡大図。
【符号の説明】
【００４３】
１  発泡ガラス粒
２  ステンレス容器
３  加熱炉
４  発泡ガラスボード
５  ステンレス蓋
６  スチールメッシュコンベア
８  ホッパー
９  ローラー
１５  筋交
１６  格子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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