JP7705751B2

JP7705751B2 - ガラス成形用再生材料、ガラス成形用再生材料の製造方法、ガラスの製造方法、及びガラス

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Publication number: JP7705751B2
Application number: JP2021122529A
Authority: JP
Inventors: 柱山本; 良太辻; 琢哉杉山; 聡松田
Original assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd; TBM Co Ltd
Current assignee: Nihon Yamamura Glass Co Ltd; TBM Co Ltd
Priority date: 2021-07-27
Filing date: 2021-07-27
Publication date: 2025-07-10
Anticipated expiration: 2041-07-27
Also published as: JP2023018413A

Description

本発明は、ガラス成形用再生材料、ガラス成形用再生材料の製造方法、ガラスの製造方法、及びガラスに関する。

従来、下記非特許文献１や非特許文献２に開示されているように、ガラスびんは、リユースやリサイクルの形態により再活用されてきた。具体的には、ガラスびんは、非特許文献１に開示されているように、回収した使用済みのびんに洗浄等を施して繰り返し使用する、リユースと呼ばれる形態で再活用することができる。また、ガラスびんは、非特許文献２に開示されているように、使用済みのびんを細かく砕くことによって得られたカレットを、新しいびんなどのガラス製品を作るために活用する、リサイクルと呼ばれる形態でも再活用することができる。

ガラスびん３Ｒ推進協議会ウェブサイト（https://www.glass-3r.jp/learn/reuse.html）ガラスびん３Ｒ推進協議会ウェブサイト（https://www.glass-3r.jp/learn/recycle.html）

ここで、上述したように、ガラスびんを砕いてカレットの形態にして、ガラス製品を形成するための資源として再活用する等の形態においては、新しいガラス容器のガラス製品を作成するために使用済みのガラスを活用することができる。しかしながら、限りある資源の有効活用を図ることを鑑みれば、使用済みのガラスだけでなく、ガラス以外の材料もガラスを製造するための材料として活用できるようにすることが好ましい。

そこで本発明は、ガラス以外の材料から再生された再生材料を、ガラスを製造するための材料として活用可能なガラス成形用再生材料、ガラス成形用再生材料の製造方法、ガラスの製造方法、及びガラスの提供を目的とした。

（１）本発明のガラス成形用再生材料は、ガラス以外の材料から再生される再生材料が配合され、ガラスの成形に用いられるものであって、前記再生材料として、カルシウム成分を含む無機物質、熱可塑性樹脂を含む材料を所定の配合率で配合して形成した成型物に由来するカルシウム成分である成型物由来カルシウム成分を含む成型物由来再生材料を含むこと、を特徴とするものである。

かかる構成によれば、穀物に由来する穀物由来ケイ素成分や、カルシウム成分を含む無機物質を用いて形成された成型物に由来するカルシウム成分を含んだ再生材料を、ガラス成形用再生材料としてガラスを製造するための材料として活用できる。従って、本発明によれば、ガラス以外の材料から再生された再生材料を、ガラスの製造するための材料として活用可能なガラス成形用再生材料を提供できる。

ここで、炭酸カルシウムあるいは酸化カルシウムのいずれの形態でカルシウム成分が含まれていても、カルシウムの量を精度良くコントロールできれば、品質的に問題ないガラスを形成できる。しかしながら、炭酸カルシウム及び酸化カルシウムは、重量当たりに占めるカルシウムの含有量が相違している。そのため、ガラス成形用再生材料において、成型物由来カルシウム成分が炭酸カルシウム及び酸化カルシウムの混合物である場合には、成型物由来カルシウム成分の重量に基づいてガラスの原料を調合すると、これを用いて製造したガラスの品質に大幅なバラツキが生じてしまう可能性が高い。また一般的に、石灰石（炭酸カルシウム）がガラスの製造工程に用いられること等の事情を鑑みて、ガラス成形用再生材料は、ガラスの製造現場において支障なく利用可能な状態でカルシウム成分が含まれたものであることが好ましい。

（２）かかる知見に基づけば、上述した本発明のガラス成形用再生材料は、前記成型物由来再生材料が、カルシウム成分を炭酸カルシウムとして含有すること、を特徴とするものであると良い。

かかる構成によれば、成型物由来カルシウム成分の重量に基づいてガラスの原料を調合しても重量当たりに占めるカルシウムの含有量を適確に調整可能でありつつ、ガラスの製造工程において石灰石（炭酸カルシウム）等を利用しているガラスの製造現場においても、支障なく石灰石等の一部又は全部に代えて利用可能なガラス成形用再生材料を提供できる。

（３）本発明のガラス成形用再生材料の製造方法は、ガラス以外の材料から再生される再生材料が配合され、ガラスの成形に用いられるガラス成形用再生材料の製造方法であって、前記再生材料として、成型物由来再生材料を一部又は全部として準備する工程を含むものであり、前記成型物由来再生材料が、カルシウム成分を含む無機物質、及び熱可塑性樹脂を含む材料を所定の配合率で配合して形成された成型物に由来するカルシウム成分である成型物由来カルシウム成分を含むものであること、を特徴とするものである。

本発明によれば、カルシウム成分を含む無機物質を用いて形成された成型物に由来するカルシウム成分を含んだ再生材料を、ガラスを製造するための材料として活用可能なガラス成形用再生材料を製造できる。従って、本発明によれば、ガラス以外の材料から再生された再生材料を用いて、ガラスの製造するための材料として活用可能なガラス成形用再生材料を製造できる。

（４）上述した本発明のガラス成形用再生材料の製造方法は、前記成型物を加熱処理することにより、前記成型物に含まれているカルシウム成分を成型物由来カルシウム成分として含む成型物由来再生材料を取得する成型物由来再生材料取得工程を含むこと、を特徴とするものであると良い。

本発明に係る製造方法によれば、成型物由来再生材料取得工程において、成型物に含まれているカルシウム成分を、成型物由来カルシウム成分として含む成型物由来再生材料を取得し、ガラス成形用再生材料を製造することが可能となる。従って、本発明によれば、ガラス以外の材料から再生された再生材料を用いて、ガラス成形用再生材料を製造するための製造方法を提供できる。

（５）上述した本発明のガラス成形用再生材料の製造方法は、成型物由来再生材料取得工程が、前記成型物を直接加熱、あるいは間接加熱することにより、前記成型物に含まれる前記熱可塑性樹脂を熱分解して除去するものであること、を特徴とするものであると良い。

本発明に係る製造方法によれば、成型物由来再生材料取得工程において、成型物を直接加熱あるいは間接加熱することで、成型物に含まれる熱可塑性樹脂を熱分解して除去し、成型物由来再生材料に含まれるカルシウム成分の純度を高めることができる。

ここで、上述したように、ガラス成形用再生材料において、炭酸カルシウムあるいは酸化カルシウムのいずれの形態でカルシウム成分が含まれていても、カルシウムの量を精度良くコントロールできれば、品質的に問題ないガラスを形成できる。しかしながら、炭酸カルシウム及び酸化カルシウムが混在している場合、成型物由来カルシウム成分の重量に基づいてガラスの原料を調合すると、これを用いて形成したガラスの性質にバラツキが生じる可能性が高い。また、石灰石（炭酸カルシウム）がガラスの製造工程に用いられること等の事情を鑑みれば、炭酸カルシウムの状態でカルシウム成分が含まれたガラス成形用再生材料を製造できることが好ましい。

さらに、本発明に係る製造方法において処理対象物となる成型物が熱可塑性樹脂を含むものである場合、熱可塑性樹脂を十分に除去することが好ましい。

（６）かかる知見に基づけば、上述した本発明のガラス成形用再生材料の製造方法は、前記成型物に含まれるカルシウム成分が、炭酸カルシウムであり、前記成型物由来再生材料取得工程において、前記熱可塑性樹脂が熱分解する温度よりも高温であって、炭酸カルシウムの熱分解温度よりも低温の温度域において前記成型物を加熱すること、を特徴とするものであると良い。

本発明に係る製造方法では、カルシウム成分として炭酸カルシウムが含まれた成型物を用いると共に、炭酸カルシウムの熱分解温度よりも低温の温度域において成型物を加熱する。そのため、本発明に係る製造方法により得られるガラス成形用再生材料は、製造工程において炭酸カルシウムが熱分解して酸化カルシウムになるのを抑制し、炭酸カルシウムの状態でカルシウム成分を取得できる。また、本発明に係る製造方法では、成型物由来再生材料取得工程において、熱可塑性樹脂が熱分解する温度よりも高温条件下において成型物を加熱する。そのため、本発明に係る製造方法によれば、成型物を構成する熱可塑性樹脂を十分に除去した状態のガラス成形用再生材料を取得できる。従って、本発明の製造方法によれば、熱可塑性樹脂の含有率が低く、炭酸カルシウムの状態でカルシウム成分が含まれたガラス成形用再生材料を製造できる。

ここで、本発明者らが鋭意検討した結果、カルシウム成分を含む成型物が熱可塑性樹脂を含むものである場合には、熱処理によりカルシウム成分（成型物由来カルシウム成分）を形成する過程において、熱可塑性樹脂が燃焼することにより、加熱処理雰囲気の温度が短時間のうちに大幅に上昇し、加熱処理時における温度コントロールが行いにくくなる可能性があるとの知見に至った。さらに、本発明者らによる鋭意検討の結果、ケイ素成分を含む穀物又は穀物由来物、及びカルシウム成分を含む成型物を混合した混合物の状態で加熱により熱分解する処理を行うようにすれば、成型物が熱可塑性樹脂を含むものである場合であっても、熱可塑性樹脂が緩やかに熱分解され、温度コントロールが行いやすくなるとの知見が得られた。また、本発明者らによる検討の結果、穀物由来ケイ素成分については、ガラスの製造に用いられるケイ素成分の一部又は全部として代替して使用できるとの知見が得られた。

（７）上述した知見に基づけば、本発明のガラス成形用再生材料の製造方法は、ケイ素成分を含む穀物又は当該穀物に由来する穀物由来物と、カルシウム成分を含む無機物質及び熱可塑性樹脂を含む材料を所定の配合率で配合して形成された成型物と、を混合した混合物を熱処理対象物として直接加熱あるいは間接加熱して熱分解することにより、穀物に由来するケイ素成分からなる穀物由来ケイ素成分を含む穀物由来再生材料、及び前記成型物に含まれているカルシウム成分を成型物由来カルシウム成分として含む成型物由来再生材料を含む混合再生材料をガラス成形用再生材料として形成する混合再生材料取得工程を有すること、を特徴とするものであると良い。

本発明に係る製造方法では、ケイ素成分を含む穀物又は穀物由来物、及びカルシウム成分を含む成型物を混合した混合物の状態で加熱により熱分解するための加熱処理を行う。そのため、本発明に係る製造方法では、成型物に含まれている熱可塑性樹脂が緩やかに熱分解しつつ、穀物又は穀物由来物から得られるケイ素成分（穀物由来ケイ素成分）と、成型物から得られるカルシウム成分（成型物由来カルシウム成分）を含んだ混合再生材料をガラス成形用再生材料として形成できる。また、穀物由来ケイ素成分については、ガラスの製造に用いられるケイ素成分の一部又は全部として代替して使用できる。さらに、本発明に係る製造方法では、ケイ素成分を含む穀物又は穀物由来物、及びカルシウム成分を含む成型物を所定の配合率で配合した状態で熱処理を行うため、混合再生材料中に含まれる穀物由来ケイ素成分及び成型物由来カルシウム成分の配合率についても適切にコントロールできる。従って、本発明に係る製造方法によれば、加熱処理時の温度コントロールを行いやすく、穀物由来ケイ素成分及び成型物由来カルシウム成分が適切な配合率で配合された混合再生材料をガラス成形用再生材料として製造できる。

（８）上述した本発明のガラス成形用再生材料の製造方法は、前記混合再生材料取得工程において、穀物又は穀物由来物に含まれる有機物を熱分解することにより形成される前記炭素成分の燃焼温度Ｔ１、及び前記成型物に含まれる前記熱可塑性樹脂の熱分解温度Ｔ２のうち高い方の温度ＴＬよりも高温の温度域において、前記熱処理対象物を直接加熱あるいは間接加熱すること、を特徴とするものであると良い。

本発明の製造方法によれば、熱処理対象物を直接加熱あるいは間接加熱する温度域を設定することにより、穀物又は穀物由来物に含まれる有機物の熱分解により形成される炭素成分の残存率を抑制しつつ、成型物に含まれる熱可塑性樹脂を十分に熱分解することができる。

（９）上述した本発明のガラス成形用再生材料の製造方法は、前記成型物に含まれるカルシウム成分が、炭酸カルシウムであり、前記混合再生材料取得工程において、炭酸カルシウムの熱分解温度よりも低温の温度域において前記熱処理対象物を熱処理すること、を特徴とするものであると良い。

本発明の製造方法によれば、成型物に含まれている炭酸カルシウムが酸化カルシウムに分解されるのを抑制し、炭酸カルシウムを成型物由来カルシウム成分として含むガラス成形用再生材料を製造できる。そのため、本発明の製造方法によれば、ガラスの製造工程において石灰石（炭酸カルシウム）等を利用しているガラスの製造現場においても、支障なく石灰石等の一部又は全部に代えて利用可能なガラス成形用再生材料を製造できる。

本発明によれば、ガラス以外の材料から再生された再生材料を、ガラスの製造するための材料として活用可能なガラス成形用再生材料、ガラス成形用再生材料の製造方法、及びガラスの製造方法を提供できる。

ＬＩＭＥＸについてＴＧ－ＤＴＡ分析結果を示すグラフである。実施例１で作成したサンプルＢについてのＴＧ－ＤＴＡ分析結果を示すグラフである。実施例２において作成された各サンプルに係る外観写真である。

以下、本発明の一実施形態に係るガラス成形用再生材料、ガラス成形用再生材料の製造方法、及びガラスの製造方法について説明する。

≪ガラス成形用再生材料について≫
本実施形態のガラス成形用再生材料は、ガラス以外の材料から再生される再生材料が配合され、ガラスの成形に用いられるものである。本実施形態のガラス成形用再生材料は、成型物由来再生材料のみからなるもの、あるいは成型物由来再生材料とは異なるカルシウム成分や、成型物由来再生材料とは異なる再生材料等を含むものとすることができる。

［成型物由来再生材料］
成型物由来再生材料は、カルシウム成分を含む無機物質を用いて作成された成型物に由来するカルシウム成分を成型物由来カルシウム成分として含む再生材料である。成型物由来再生材料は、ガラス成形用再生材料において、カルシウム成分の全部をなすもの、あるいは他のカルシウム成分（例えば、石灰石や炭酸カルシウム試薬、酸化カルシウム試薬など）と共にガラス成形用再生材料におけるカルシウム成分の一部をなすものとすることができる。

成型物由来再生材料の原料となる成型物は、カルシウム成分を含む無機物質を含み、当該無機物質に加えて熱可塑性樹脂等を所定の配合率で配合したものである。成型物由来再生材料の原料となる成型物には、カルシウム成分を含む無機物質を含んだ様々な組成や形態のものを選択可能である。成型物由来再生材料の原料となる成型物には、例えば炭酸カルシウムに加えて熱可塑性樹脂や成型剤等を含み、シート状に形成された石灰紙等を好適に選択可能である。成型物由来再生材料を構成する無機物質は、例えば炭酸カルシウム、クレー、シリカ、酸化チタン、タルク、カオリン、水酸化アルミニウムからなる群から選択される一種類以上のものからなるものであると良い。また、成型物由来再生材料を構成する熱可塑性樹脂は、例えばポリプロピレン、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン等のビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、再生樹脂等とすることができる。前述の熱可塑性樹脂は、これらから選ばれた一種類を単独で用いてもよく、二種以上を混合したものであってもよい。また、成型物由来再生材料を構成する補助剤は、例えば、滑剤、カップリング剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、色剤、着色用顔料、流動性改良材、分散剤、安定剤、帯電防止剤、難燃剤等の中から選ばれる一種以上のものとすると良い。

［ガラス成形用再生材料の組成］
ガラス成形用再生材料は、成型物由来カルシウム成分をカルシウム成分の一部又は全部として含む成型物由来再生材料単体からなるものとすることができる。また、ガラス成形用再生材料は、例えば、穀物に由来するケイ素成分からなる穀物由来ケイ素成分を含む穀物由来再生材料などのように、成型物由来再生材料とは別の再生材料が成型物由来再生材料と混合されたものとすることにより、穀物由来ケイ素成分をケイ素成分の一部又は全部として含むと共に、成型物由来カルシウム成分をカルシウム成分の一部又は全部として含んだ混合再生材料とすることも可能である。

ここで、ガラス成形用再生材料を上述した混合再生材料とする場合は、ガラスの製造原料に含まれるケイ素成分及びカルシウム成分の調合比、製造するガラスの色等の条件を考慮して、混合再生材料におけるケイ素成分及びカルシウム成分の調合比を調整すると良い。

≪ガラス成形用再生材料の製造方法≫
続いて、上述したガラス成形用再生材料を製造するための製造方法について説明する。上述したガラス成形用再生材料は、カルシウム成分を含む成型物を原料（当該原料を以下「成型物系原料」とも称す）として、以下に例示する製造方法により、成型物由来再生材料からなるガラス成形用再生材料を製造できる。また、成型物系原料に加えて、ケイ素成分を含む穀物又は当該穀物に由来する穀物由来物を原料（当該原料を以下「穀物系原料」とも称す）として混合した混合物を原料（当該原料を以下「混合原料」とも称す）として用いる製造方法により、成型物由来再生材料に加えて穀物由来再生材料を含んだガラス成形用再生材料を製造することもできる。以下、（１）成型物系原料からガラス成形用再生材料を製造する製造方法（以下、「成型物由来再生材料製造法」とも称す）、及び（２）混合原料からガラス成形用再生材料を製造する製造方法（以下、「混合再生材料製造法」とも称す）について説明する。

［（１）成型物由来再生材料製造法］
成型物由来再生材料製造法は、カルシウム成分を含む成型物（成型物系原料）を加熱処理することにより、成型物由来カルシウム成分を含む成型物由来再生材料を取得する工程（成型物由来再生材料取得工程）を製造工程の一部又は全部として含む製造方法である。成型物由来再生材料製造法は、成型物を直接加熱、あるいは間接加熱することにより、成型物に含まれる熱可塑性樹脂を熱分解して除去することにより、成型物に含まれているカルシウム成分を成型物由来カルシウム成分として含む成型物由来再生材料を取得することができる。成型物由来原料の直接加熱は、例えば燃焼炉内において成型物由来を直接燃焼する等の方法で行うと良い。また、成型物由来原料の間接加熱は、例えば、ロータリーキルン等の熱処理装置を用い、炉内温度が所定温度になるように条件設定して成型物由来原料の加熱を行うと良い。

成型物由来再生材料製造法において、成型物系原料に含まれているカルシウム成分が炭酸カルシウムである場合には、熱可塑性樹脂が熱分解する温度よりも高温であって、炭酸カルシウムの熱分解温度よりも低温の温度域において成型物を加熱すると良い。これにより、炭酸カルシウムが熱分解されて酸化カルシウムになるのを抑制できる。その結果、成型物由来再生材料製造法により得られた成型物由来再生材料を、ガラスの製造工程に用いられる石灰石と同様にガラスの原料として使用可能なものとして取り扱い可能となる。

［（２）混合再生材料製造法］
混合再生材料製造法は、穀物由来原料と成型物由来原料とを混合した混合物（混合原料）を熱処理対象物として直接加熱あるいは間接加熱して熱分解することにより、ケイ素成分を含む穀物由来再生材料、及びカルシウム成分を含む成型物由来再生材料を含む混合再生材料をガラス成形用再生材料として形成する工程（混合再生材料取得工程）を製造工程の一部又は全部として含む製造方法である。混合再生原料の直接加熱は、例えば燃焼炉内において混合再生原料に含まれる穀物由来原料に着火する等の方法により、混合再生原料を燃焼する等の方法で行うと良い。また、混合再生原料の間接加熱は、例えば、ロータリーキルン等の熱処理装置を用い、炉内温度が所定温度になるように条件設定して混合再生原料の加熱を行うと良い。

混合再生材料製造法において、混合原料を熱処理する際の熱処理温度は、穀物由来原料に含まれる有機物を熱分解することにより形成される炭素成分の燃焼温度Ｔ１、及び成型物由来原料に含まれる熱可塑性樹脂の熱分解温度Ｔ２のうち高い方の温度ＴＬよりも高温の温度域に設定される。これにより、穀物由来原料を熱処理することにより発生する炭素成分の残存を最小限に抑制しつつ、成型物由来原料に含まれる熱可塑性樹脂を十分に熱分解できる。その結果、ケイ素成分及びカルシウム成分を主成分とし、炭素成分などの不純物の含有量を最小限に抑制したガラス成形用再生材料を製造できる。

また、混合再生材料製造法において、混合原料を熱処理する際の熱処理温度は、炭酸カルシウムの熱分解温度よりも低温の温度域となるように調整される。これにより、成型物由来原料に含まれる炭酸カルシウムが、熱分解されて酸化カルシウムになるのを抑制できる。さらに、炭酸カルシウムの熱分解温度よりも高温の温度域においては、ガラス成形用再生材料においてケイ素成分をなす酸化ケイ素がアモルファス状の形態から結晶化したものに変化してしまう懸念がある。酸化ケイ素がアモルファス状のものであるか結晶化したものであるかの違いは、ガラスの製造品質に大きな影響を与えるものではない。しかしながら、結晶化した酸化ケイ素は、発がん性などの問題が懸念されるため、ガラスの製造工程において取り扱いにくいという問題がある。そのため、混合再生材料製造法において、混合原料を熱処理する際の熱処理温度を炭酸カルシウムの熱分解温度よりも低温の温度域とすることにより、酸化ケイ素の結晶化を抑制し、ガラスの製造工程において取り扱いやすいアモルファス状の酸化ケイ素を含んだガラス成形用再生材料を製造できる。

続いて、本発明の一実施形態に係るガラス成形用再生材料、及びガラス成形用再生材料の製造方法に係る実施例１について説明する。本実施例においては、ガラス成形用再生材料を以下に示した方法により製造試験を行うことで、サンプルＡ及びサンプルＢを得た。

≪サンプルＡの製造試験について≫
サンプルＡは、成型物系原料として石灰紙を選択し、これを熱処理することにより製造した成型物由来再生材料である。成型物系原料である石灰紙として、株式会社ＴＢＭ社製の商品名ＬＩＭＥＸを選択した。ＬＩＭＥＸは、炭酸カルシウムを約６０％、熱可塑性樹脂であるポリオレフィンを約４０％含むものである。

ここで、図１に示すように、ＬＩＭＥＸについてＴＧ－ＤＴＡ分析を行った結果、ＬＩＭＥＸは、大気雰囲気下において、３９２℃以上でポリオレフィン系の熱可塑樹脂の分解が始まり、４０９℃以上で着火して燃焼することが判明した。また、７０４℃以上になると、炭酸カルシウムが酸化カルシウムに分解される分解反応が起こることが判明した。ＬＩＭＥＸについてのＴＧ／ＤＴＡ分析結果を踏まえれば、サンプルＡの製造時における熱処理温度の下限値は、ポリオレフィン系の熱可塑樹脂の分解により発生するプロピレンガス発生温度（２４３℃）、イソブテンガスの発生温度（２４５℃）、あるいはプロパンガスの発生温度（２５３℃）のいずれかの温度以上であることが好ましく、ポリオレフィン系の熱可塑樹脂が着火する４０９℃以上であることがより一層好ましいことが判明した。また、サンプルＡの製造時における熱処理温度の上限値は、炭酸カルシウムが熱分解により脱二酸化炭素反応を起こす温度（７０４℃）未満であることが好ましいことが判明した。ポリオレフィン系の熱可塑樹脂を確実に熱分解させつつ、炭酸カルシウムが熱分解してしまうことに対する安全率を考慮すると、サンプルＡの熱処理を４０９℃以上であって、７０４℃よりも十分に低い６００度以下の温度域で行うと良いことが判明した。

≪サンプルＢの製造試験について≫
サンプルＢは、穀物系原料であるもみ殻と、成型物系原料である石灰紙とを混合した混合原料を熱処理することにより製造されたサンプルである。サンプルＢの製造試験においては、上記サンプルＡの製造試験に用いたものと同一の石灰紙（ＬＩＭＥＸ）を成型物系原料として用いた。また、サンプルＢの製造試験においては、熱処理後に所定の配合比で二酸化ケイ素と炭酸カルシウムとが配合された状態になるように、もみ殻とＬＩＭＥＸとの混合比を調整した。具体的には、サンプルＢの製造試験においては、二酸化ケイ素と炭酸カルシウムとの配合比が１００：２７となるように、もみ殻とＬＩＭＥＸとを１４．４：１の質量比で混合させて熱処理した。

サンプルＢの製造試験においては、混合原料の加熱条件の設定にあたり、成型物系原料である石灰紙に含まれるポリオレフィン系の熱可塑樹脂の着火温度（４０９℃）、炭酸カルシウムが熱分解により脱二酸化炭素反応を起こす温度（７０４℃）、穀物系原料の加熱に伴い発生する炭素成分（カーボン）の分解温度（５２８℃）を考慮し、５２８℃以上であって、７０４℃未満の温度域となるように温度管理を行って熱処理を行った。その結果、二酸化ケイ素と炭酸カルシウムとが混合されたサンプルＢを形成することができた。

なお、穀物系原料の加熱に伴い発生する炭素成分（カーボン）の分解温度については、株式会社Ｍ．Ｉ．Ｔ社製のエシカルスターを用いてもみ殻を直接燃焼により熱処理したもの（以下、「一次加熱物」とも称す）を準備し、当該一次加熱物についてＴＧ－ＤＴＡ分析を行うことにより導出した。具体的には、一次加熱物についてＴＧ－ＤＴＡ分析を行ったところ、図２のような結果が得られた。当該分析結果を解析したところ、概ね１０２℃～１４１℃の温度域において水分等の蒸発による重量減少が確認され、概ね４２０℃～５２８℃の温度域において二酸化炭素の発生による重量減少が確認された。この解析結果に基づき、一次加熱物には、もみ殻の熱処理に伴う炭素成分（カーボン）が含まれていること、及び炭素成分の分解温度が５２８℃付近であるとの知見が得られた。かかる知見、及び上述した図１に示したＬＩＭＥＸに係るＴＧ－ＤＴＡ分析により得られた知見を総合し、上述した加熱条件を設定した。

上記実施例１において製造されたガラス成形用再生材料のサンプルについて、ガラスの製造に使用可能なものであるか否かについての検証試験を行った実施例２について説明する。実施例２において作成したガラスについてのガラス組成は表１に示すような結果となり、ガラス特性は、表２に示すような結果であった。また、各サンプルに係るガラスの色調を調べた結果、表３のような結果が得られた。

具体的には、実施例２においては、比較例のサンプルＹとして、透明（フリント）のガラスを、ガラス成形用再生材料を用いることなく作成した。また、サンプルＸ１として、穀物由来原料であるもみ殻と、成型物由来原料であるＬＩＭＥＸを１４．４：１の比で混合した混合原料を熱処理して得られたガラス成形用再生材料により、比較例のサンプルＹの作成に要する二酸化ケイ素及び炭酸カルシウムの全量を置換したものを作成した。また、実施例２では、サンプルＸ２として、上記実施例１のサンプルＡに係るガラス成形用再生材料を用いたガラスを作成した。サンプルＸ２の作成に際し、サンプルＡに係るガラス成形用再生材料により、比較例のサンプルＹの作成に要する炭酸カルシウムの全量を置換した。

上述したガラスの製造試験の結果、ガラス成形用再生材料を用いたサンプルＸ１及びサンプルＸ２のいずれについても、比較例のサンプルＹと同様に、ガラスとして製造できることが見いだされた。また、サンプルＸ１，Ｘ２、及びサンプルＹについて、ガラスの組成やガラス特性を調べたところ、表１や表２に示すような試験結果が得られた。

ここで、表１や表２の試験結果について検討すると、先ずガラス成形用再生材料の原料として成型物由来原料（本実施形態ではＬＩＭＥＸ）に加え、穀物由来原料（もみ殻）を含んだサンプルＸ１について、ガラス組成を検討した。その結果、サンプルＸ１においては、二酸化ケイ素及び酸化カルシウムの含有量が許容範囲内であったことが見いだされた。具体的には、サンプルＸ１に係るガラスは、二酸化ケイ素が、質量比で７１．５％以上７３．０％以下の範囲で含まれ、酸化カルシウムが、質量比で１０．５％以上１３．０％以下の範囲で含まれたものであることが見いだされた。また、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）について検討すると、比較例であるサンプルＹに比べて高くなる傾向にあるものの、表３に示すように、色調が透明（フリント）のガラスとして許容範囲内（質量比で０．０９％以下）のものであることが確認された。このように、サンプルＸ１において酸化鉄が高くなる傾向が見られたのは、原料として穀物由来物（もみ殻）に由来する酸化鉄がガラスの組成物として含まれたことに起因すると考えられる。

また、サンプルＸ１のガラス組成について検討すると、サンプルＸ１においては三酸化硫黄（ＳＯ_３）の組成が、比較例に係るサンプルＹと比べて十分に低いことが見いだされた。これにより、サンプルＸ１のように穀物由来原料（本実施例ではもみ殻）と、成型物由来原料（本実施例ではＬＩＭＥＸ）を混合した混合原料を熱処理して得られたガラス成形用再生材料においては、炭素成分（カーボン）が十分に減少しており、その結果としてこれを用いたガラスにおいても三酸化硫黄（ＳＯ_３）の組成が低くなるとの知見が得られた。これを反映して、表３に示すように、サンプルＸ１に係るガラスは、比較例に係るサンプルＹに比べて色度Ｙ及び主波長λｄがやや低く、刺激純度Ｐｅがやや高くなる傾向が確認され、色調が緑色を帯びた状態になることが見いだされた。また、サンプルＸ１に係るガラスは、比較例に係るサンプルＹに比べて、粘性が１０^２［Ｐｏｉｓｅ］となる温度（ＭＰＩ／高温粘性）が低くなることが見いだされた。

ガラス成形用再生材料の原料として成型物由来原料（本実施例ではＬＩＭＥＸ）を含んだサンプルＸ２について、ガラス組成を検討したところ、二酸化ケイ素及び炭酸カルシウムの含有量が許容範囲内であったことが見いだされた。具体的には、二酸化ケイ素の含有量の許容範囲が質量比で７１．５％以上７３．０％以下の範囲であり、酸化カルシウムの含有量の許容範囲が質量比で１０．５％以上１３．０％以下の範囲であるのに対し、サンプルＸ２のガラスは二酸化ケイ素の含有量が質量比で７１．８４％、酸化カルシウムの含有量が質量比で１１．１５％であった。また、サンプルＸ２に係るガラスは、酸化鉄の含有量が０．０２７％であり、色調が透明（フリント）のガラスとして許容範囲内（質量比で０．０９％以下）のものであることが確認された。

本実施例２において作成したサンプルＸ１及びサンプルＸ２は、ガラス成形用再生材料によって置換することによるガラスの組成や特性への影響を顕著なものとすべく、いずれのサンプルにおいても、比較例のサンプルＹの作成に要する二酸化ケイ素及び炭酸カルシウムのいずれか一方又は双方について、全量をガラス成形用再生材料によって置換したものとした。サンプルＸ１及びサンプルＸ２は、いずれもガラスとして成形するのに適したガラス特性を有するため、ガラスを作成するために本発明のガラス成形用再生材料を好適に利用できることが明確になった。また、透明（フリント）のガラスを作成する観点からすれば、サンプルＸ１及びサンプルＸ２の双方とも許容できる範囲のものを製造可能であり、特に成型物由来原料（本実施例ではＬＩＭＥＸ）を含んだサンプルＸ２をガラス成形用再生材料として使用した場合には、ガラス成形用再生材料を使用しない場合と遜色のないものを製造できることが判明した。従って、本実施例２のように、二酸化ケイ素及び炭酸カルシウムのいずれか一方又は双方について、全量をガラス成形用再生材料によって置換する場合はもちろんのこと、二酸化ケイ素及び炭酸カルシウムのいずれか一方又は双方の一部をガラス成形用再生材料によって置換してガラスを成形することが可能であることが判明した。

本発明は、ガラス以外の材料から再生された再生材料を、ガラスの製造するために利用する場合において、好適に適用可能である。

Claims

ガラス以外の材料から再生される再生材料が配合され、ガラスの成形に用いられるガラス成形用再生材料であって、
前記再生材料として、
カルシウム成分を含む無機物質、及び熱可塑性樹脂を含む材料を所定の配合率で配合して形成した成型物に由来するカルシウム成分である成型物由来カルシウム成分を含む成型物由来再生材料を含み、
前記成型物由来再生材料が、カルシウム成分を炭酸カルシウムとして含有したものであり、
前記成型物由来再生材料は、前記熱可塑性樹脂が熱分解により除去されつつ、前記成型物由来カルシウム成分が炭酸カルシウムの形態を維持したものであること、
を特徴とするガラス成形用再生材料。
ガラス以外の材料から再生される再生材料が配合され、ガラスの成形に用いられるガラス成形用再生材料の製造方法であって、
前記再生材料として、成型物由来再生材料を一部又は全部として準備する工程と、
成型物を加熱処理することにより、前記成型物に含まれているカルシウム成分を成型物由来カルシウム成分として含む成型物由来再生材料を取得する成型物由来再生材料取得工程と、を含むものであり、
前記成型物由来再生材料が、カルシウム成分を含む無機物質、及び熱可塑性樹脂を含む材料を所定の配合率で配合して形成された成型物に由来するカルシウム成分である成型物由来カルシウム成分を含むものであり、
前記成型物に含まれるカルシウム成分が、炭酸カルシウムであり、
前記成型物由来再生材料取得工程において、前記熱可塑性樹脂が熱分解する温度よりも高温であって、炭酸カルシウムの熱分解温度よりも低温の温度域において前記成型物を加熱すること、を特徴とするガラス成形用再生材料の製造方法。
成型物由来再生材料取得工程が、前記成型物を直接加熱、あるいは間接加熱することにより、前記成型物に含まれる前記熱可塑性樹脂を熱分解して除去するものであること、
を特徴とする請求項２に記載のガラス成形用再生材料の製造方法。
ケイ素成分を含む穀物又は当該穀物に由来する穀物由来物と、カルシウム成分を含む無機物質及び熱可塑性樹脂を含む材料を所定の配合率で配合して形成された成型物と、を混合した混合物を熱処理対象物として直接加熱あるいは間接加熱して熱分解することにより、穀物に由来するケイ素成分からなる穀物由来ケイ素成分を含む穀物由来再生材料、及び前記成型物に含まれているカルシウム成分を成型物由来カルシウム成分として含む成型物由来再生材料を含む混合再生材料をガラス成形用再生材料として形成する混合再生材料取得工程を有すること、
を特徴とする請求項２に記載のガラス成形用再生材料の製造方法。
前記混合再生材料取得工程において、穀物又は穀物由来物に含まれる有機物を熱分解することにより形成される炭素成分の燃焼温度Ｔ１、及び前記成型物に含まれる前記熱可塑性樹脂の熱分解温度Ｔ２のうち高い方の温度ＴＬよりも高温の温度域において、前記熱処理対象物を直接加熱あるいは間接加熱すること、
を特徴とする請求項４に記載のガラス成形用再生材料の製造方法。
前記成型物に含まれるカルシウム成分が、炭酸カルシウムであり、
前記混合再生材料取得工程において、炭酸カルシウムの熱分解温度よりも低温の温度域において前記熱処理対象物を熱処理すること、
を特徴とする請求項４又は５に記載のガラス成形用再生材料の製造方法。