JP4683333B2 - ガラス製品のリサイクル方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明はガラス製品のリサイクル方法及びその装置に係り、特に少なくとも二枚のガラス板を、高分子化合物からなるフィルムを介して接着してなる合わせガラスから、フィルムを分離して前記ガラス板をガラスカレットとして取り出し再利用するガラス製品のリサイクル方法及びその装置に関する。

昨今、建築用の合せガラスやフィルム貼りガラス、複層ガラス等の普及によって有機化合物の付着した複合ガラス製品が増えている。これらガラス製品の廃棄物となった合わせガラスをリサイクル使用することが提案されている。

合わせガラスは、通常、２枚のガラス板を高分子化合物であるポリビニルブチラール等の合成樹脂製フィルムを介して接着することにより構成されている。よって、合わせガラスからフィルムを分離してガラスカレットとして取り出し、このガラスカレットをガラス溶融槽窯に投入することにより、合わせガラスのガラスをリサイクル使用することができる。

合わせガラスからフィルムを分離する従来の分離装置として、特許文献１に記載の分離装置は、合わせガラスをハンマークラッシャーと称される粉砕機で粉砕することにより、ガラス片（ガラスカレット）をフィルムから分離（剥離）するものである。

また、従来では、所定の大きさに破砕したガラス製品を焼却設備によって燃焼することによりフィルムを焼却し、残ったガラスカレットを取り出すリサイクル装置も提案されている。
特開２００２−２４８６２３号公報

しかしながら、ガラス製品を粉砕してガラスカレットとして分離する前記従来の分離装置は、有機化合物や高分子化合物（以下、有機化合物等ともいう。）が付着したガラスカレットが多く残存するため、ガラスの回収率が低く、また、得られたガラスカレット中の残存有機化合物等濃度を、板ガラス製造原料として使用するための品質レベルまで低下させるのは困難であった。更に、この分離装置では、残存した有機化合物等もガラス粉を多く含むため、マテリアルリサイクルやサーマルリサイクルが困難であった。また、得られるガラスカレットも微粉であることが多いため、粉塵が発生し易くガラスカレットの取り扱い上の問題点や、ガラス原料としての持ち込み空気量が多く、これをガラス溶融槽窯に直接投入すれば、ガラス製品品質の清澄特性に悪影響を与えるという問題があった。

一方、焼却設備によって上記フィルムを燃焼除去する分離装置では、ガラスカレットを焼却設備から取り出すために、ガラスが軟化して焼却設備に癒着することを防止する必要がある。このため、ガラス軟化点以下の低温でフィルムを加熱分解処理する必要があり、それゆえ、有機化合物等の加熱分解処理に比較的長い時間が必要であった。また、有機化合物等の分解温度は、大抵の場合、４００℃以上であり、その分解反応は発熱反応であるため、５００℃以上に排ガスの温度が上昇する場合がある。そのため、排ガスの再燃焼によるダイオキシン対策など、排ガス処理が必要であった。更に、有機化合物等としては、合わせガラスに使用されるポリビニルブチラール類があるが、これらの低温分解においては、悪臭防止法の対象物質であるアルデヒド類の中間反応物が発生することが多いため、分離装置に気密等の処置が必要であった。更に、焼却処理では、加熱に専用のエネルギー源を必要とし、また、有機化合物等の発熱分解反応により発生した熱量もただ排熱されるだけであり、その排熱を有効利用するものも提案されていない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、有機化合物等が付着したガラス製品から、ガラスの原料に利用可能な良質のガラスカレットを取り出すことができるガラス製品のリサイクル方法及びその装置を提供することを目的とする。また、本発明においては、リサイクル処理の際に発生する排熱を有効利用するガラス製品のリサイクル方法及びその装置を提供することも目的とする。

請求項１に記載のガラス製品のリサイクル方法の発明は、前記目的を達成するために、有機化合物又は高分子化合物が付着されたガラス製品を所定の大きさに切断・破砕し、切断・破砕された前記ガラス製品を加熱処理装置によって７００℃以上１０００℃以下の高温ガスにより１〜８分間加熱することにより、前記有機化合物又は高分子化合物を加熱分解して除去した後、前記加熱処理装置から前記ガラス製品をガラスの原料に利用可能なガラスカレットとして取り出すことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、切断・破砕したガラス製品を加熱処理装置によってガラス軟化点以上（７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９００℃以下）の温度雰囲気で加熱し、このガラス製品に付着している有機化合物等を加熱分解して除去した後、ガラス製品がガラス軟化点に達する前にガラス製品を加熱処理装置から取り出す。これにより、有機化合物等を完全に除去することができるので、有機化合物等が付着したガラス製品から、ガラスの原料に利用可能な良質のガラスカレットを取り出すことができる。また、加熱処理温度が７００℃以上であるので、アルデヒド類の中間反応物も短時間で分解でき、悪臭はほとんど発生しない。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ガラス製品が前記高分子化合物のフィルム、又はシーラントが接着されたガラス製品であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、高分子化合物であるポリビニルブチラール又はエチレン酢酸ビニル樹脂製のフィルムが中間フィルムとして使用された、建築用の合わせガラスをガラス製品として例示できる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記加熱処理装置における加熱処理のための熱源として、ガラス溶解槽窯から排出された高温ガスを利用することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、加熱処理装置に供給される加熱分解処理用の高温ガスとして、既存設備のガラス溶融槽窯から排出される高温の排ガスを使用することで、加熱に専用のエネルギー源を不要とすることができる。ガラス溶融槽窯の排ガスの温度は、１４００℃〜１６００℃であるが、外気を導入し混合することにより、ガラス軟化点以上（７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９００℃以下）の温度に調整することができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は３において、前記有機化合物又は高分子化合物が付着された前記ガラス製品を加熱処理する際に発生する排ガスを、前記ガラス溶解槽窯の煙道に導入し、バーナ燃焼用空気として前記有機化合物又は高分子化合物の分解反応熱を利用することを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、加熱処理する際に発生する排ガスを、ガラス溶解槽窯の煙道に導入して、前記有機化合物等の分解反応熱をガラス溶解の熱量に再利用することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は４において、前記有機化合物又は高分子化合物が付着された前記ガラス製品を加熱処理する際に発生する排ガスを、前記ガラス溶解槽窯の煙道に導入し、バーナ燃焼用空気として９００℃以上で所定時間加熱処理することを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、加熱処理装置で発生する排ガスを、ガラス溶融槽窯の煙道に導入することにより、バーナによってガラス溶融槽窯内で９００℃以上で１秒以上加熱（大気汚染防止法に規定）することができる。これにより、排ガス再燃焼によるダイオキシンの分解をすることがことできる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から４において、前記ガラスカレットが１００℃以上の状態でガラス原料として前記ガラス溶融槽窯に投入することを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、加熱処理装置によって高温状態（１００℃以上）で取り出されたガラスカレットを、ガラス溶融槽窯に直接投入して、ガラスの保有する熱量をガラス溶解の熱量に再利用することができる。すなわち、ガラスを溶解温度まで上げる熱量を節約できる。

請求項７に記載のガラス製品のリサイクル装置の発明は、前記目的を達成するために、請求項１から５のうちいずれか一つに記載のガラス製品のリサイクル方法が適用されるガラス製品のリサイクル装置であって、切断・破砕されたガラス製品をバッチ式にてガラス軟化点以上の温度に加熱し、前記ガラス製品がガラス軟化点に達する前に、前記ガラス製品に付着した有機化合物又は高分子化合物を加熱分解して除去する加熱処理装置を有することを特徴とする。

請求項７に記載のガラス製品のリサイクル装置の発明によれば、切断・破砕されたガラス製品を加熱処理装置に投入し、このガラス製品をバッチ式にてガラス軟化点以上の温度に加熱し、ガラス製品がガラス軟化点に達する前に、ガラス製品に付着した有機化合物等を加熱分解して除去する。これにより、本発明の加熱処理装置によれば、有機化合物等を完全に除去することができるので、有機化合物等が付着したガラス製品から、ガラスの原料に利用可能な良質のガラスカレットを取り出すことができる。

リサイクルを対象とするガラス製品は、建築用合わせガラスに限定されるものではなく、例えば、高分子化合物であるポリビニルブチラール又はエチレン酢酸ビニル樹脂製のフィルムが中間フィルムとして使用された、車両フロントガラス用の合せガラス、有機化合物等が付着したフィルム貼りガラス、複層ガラスのシーラントが付着したガラス製品を例示できる。また、ガラスとしては、ソーダライムシリカガラスを例示できる。

以上説明したように本発明に係るガラス製品のリサイクル方法及びその装置によれば、切断・破砕したガラス製品を加熱処理装置によってガラス軟化点以上の温度雰囲気で加熱し、ガラス製品に付着している有機化合物又は高分子化合物を加熱分解した後、ガラス製品がガラス軟化点に達する前にガラス製品を加熱処理装置から取り出すので、処理中に悪臭を発生させることなく、有機化合物又は高分子化合物が付着したガラス製品から、ガラスの原料に利用可能な良質のガラスカレットを取り出すことができる。

以下添付図面に従って本発明に係るガラス製品のリサイクル方法及びその装置の好ましい実施の形態について、具体的には本発明のガラス製品としての対象の代表的な例である合せガラスについて詳説する。

図１は、合わせガラスのリサイクル工程を模式的に示した説明図である。同図に示すリサイクル工程は、切断・破砕機１００による切断工程、マグネット１１０を用いて行う除鉄工程、アルミニウム等の非磁性金属を手作業にて除去する除去工程、合わせガラスカレット処理炉（加熱処理装置）１０によりガラスカレットから有機化合物等を除去するガラスカレット分離工程、及びガラス溶解炉（ガラス溶融槽窯）５０に分離されたガラスカレットを投入するガラス溶解工程から構成される。

これらの複数の工程からなる合わせガラスのリサイクル方法によれば、まず、産業廃棄処理された製品形状の合わせガラスを切断・破砕機１００に投入し、切断・破砕機１００の回転カッタ１０２、１０２によって合わせガラスを、微粉が極力発生しないように所定の大きさで所定の形状の合わせガラス片（以下、「合わせカレット」と称する。）に切断・破砕する。具体的に説明するとガラス製品は、切断・破砕機１００によって約５×１５ｃｍの短冊状に切断され、その回転カッタ１０２、１０２の剪断力により、中間フィルムに接着されたガラスは破砕され、約１〜２ｃｍ角サイズのガラスカレットが中間フィルムに接着された状態の合わせカレットとなる。なお、ここで説明する合わせガラスは、建築用に使用されたものであり、窓サイズによってそれぞれ大きさが異なるが、切断・破砕機１００によって略同一サイズの合わせカレットに切断・破砕される。また、合わせガラスの中間フィルムは、ポリビニルブチラール、又はエチレン酢酸ビニル樹脂製である。

切断・破砕機１００によって切断・破砕された多数の合わせカレットは、切断・破砕機１００の下部排出口１０４からコンベア１０６に搬出され、コンベア１０６からコンベア１０８に乗り換えて、コンベア１０８よる搬送中にマグネット１１０によって、その中の鉄製部材が取り除かれる。鉄製部材が除かれた合わせカレットは、コンベア１０８の下流部において作業者１３０によりアルミニウム等の非磁性金属（合わせガラスのフレーム）が手作業にて除去される。なお、除去された非磁性金属は、廃品箱１３２に廃棄される。

非磁性金属が除去された合わせカレットは、コンベア１０８の下流位置まで搬送され、ここで合わせカレット用カートリッジ１２に充填された後、合わせカレット処理炉１０に投入される。このカートリッジ１２は筒状に形成されるとともに、合わせカレット処理炉１０において供給される熱風の通気性をよくするためにメッシュ材で構成されている。

図２は、第１の実施の形態に係るリサイクル装置の主要部分を示した構成図であり、図３は、そのブロック図である。

まず、カートリッジ１２に充填された合わせカレットからガラスカレットのみを取り出す原理について説明する。カートリッジ１２に充填された合わせカレットは、例えば合わせカレットの処理量１０ｋｇ〜３０ｋｇ以上の時、合わせカレット処理炉１０において、ガラス軟化点以上（７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９００℃以下）の高温ガス（熱風）により、合わせカレットがガラス軟化点に達しない時間までの間（１〜８分間、好ましくは３分〜８分間）バッチ式にて加熱処理される。なお、合わせカレット処理炉１０をリボルバー式に構成して連続バッチ処理してもよい。

高温ガスによる処理温度が７００℃未満の場合、有機化合物等の加熱分解処理に１５分以上必要となり効率が悪く、また、アルデヒド類の悪臭成分の発生が増加する。更に、ガラスの温度がその長時間の処理により７００℃に達して軟化し始めるため、ガラスカレットがカートリッジ１２２に融着してガラスカレットの取り出しが困難になる。

一方、高温ガスによる処理温度が１０００℃を超えると、ガラス温度の上昇が早くなり、有機化合物等が熱反応する前に軟化してガラスカレットに融着してガラスカレットに閉じ込められてしまうという現象や、カートリッジ１２にガラスカレットが融着するという現象が起こり易くなる。融着したガラスカレット内に有機化合物等が閉じ込められると、ガラス溶融炉５０の中でのガラスカレットの溶解反応時に、好ましくない茶色の発色や泡の発生の原因になる。

また、高温ガスの処理時間が３分以下であると、合わせカレットの加熱温度が有機化合物等の加熱分解に必要な５００℃以上に達するのが困難であり、有機化合物等が完全に熱分解されず残存し、このような有機化合物等が残存したガラスカレットをガラス溶融炉５０に投入すると、ガラス製品品質に悪影響を与える。また、処理時間が８分を超えるとガラス温度が上昇してガラスが軟化し、カートリッジ１２にガラスカレットの融着が発生する。なお、処理時間は、合わせカレット処理炉１０に投入する合わせカレットの量によって異なり、例えば少量の場合には１〜５分程度でもよい場合がある。

以上の事由から、合わせカレットをガラス軟化点以上（７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９００℃以下）の高温ガスにより１〜８分で加熱処理することにより、ガラスが軟化する前に有機化合物等を分解除去できるので、ガラスカレットを効率よく得ることができる。また、有機化合物等は完全に除去されるので、ガラス原料として使用可能な良質のガラスカレットを得ることができる。

なお、合わせカレット２０ｋｇを合わせカレット処理炉に投入、８５０℃の高温ガスを５分間連続供給し、有機化合物等の加熱分解終了時におけるガラスカレットの温度は、約５００℃であり、ガラスの軟化点には達しない。また、この時の合わせカレット処理炉１０からの排ガスは、有機化合物等の発熱反応により、９００℃程度に上昇する。

次に、合わせカレット処理炉１０を有するリサイクル装置の全体構成について説明する。

このリサイクル装置は、板ガラス製造装置において、ガラス溶融炉５０を有する既存設備に付帯して設けられた新規設備であり、この様にガラス溶融炉５０に付帯させてガラス溶融炉５０で発生した熱を有効利用するとともに、合わせカレット処理炉１０において発生した排熱をガラス溶融炉５０に有効利用させることを目的として設置されている。

すなわち、図２及び図３の如く、合わせカレット処理炉１０に供給される加熱分解処理用の高温ガス（熱風：７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９００℃以下）として、ガラス溶融炉５０から排出される高温の排ガスが使用される。これにより、合わせカレットの加熱に専用のエネルギー源を不要とすることができる。なお、ガラス溶融炉５０の排ガスの温度は、最高で１４００℃〜１６００℃の場合があるが、外気を導入し混合することにより、上記温度範囲（７００℃以上１０００℃以下、好ましくは８００℃以上９００℃以下）の温度に調整することができる。したがって、アルデヒド類の中間反応物も高温で短時間に分解（分解温度７００℃以上）されるため悪臭はほとんど発生しない。

一方で、合わせカレット処理炉１０から排出された高温（例えば約９００℃）の排ガスは、ダクト１４を介して二次空気ダクト５２に導入される。ここで排ガスは、二次空気ファン５４によって二次空気ダクト５２に導入された二次空気（外気）と混合され、ガラス溶融炉５０に導入される。ガラス溶融炉５０において前記排ガスは、ガラス溶融炉５０のバーナによって、例えば９００℃以上で１秒以上加熱（大気汚染防止法に規定）されるため、合わせカレット処理炉１０の非意図的生成物、例えばダイオキシンの分解を促進する。なお、排ガスと二次空気との混合比は、本実施例では１：９程度である。

更に、これと同様に合わせカレット処理炉１０から排出された高温の排ガスは、ガラス溶融炉５０への熱供給源にもなっている。すなわち、図３に示す様に、前記排ガスはガラス溶融炉５０のバーナー（重油）を燃焼させるための二次空気の一部として有効利用される。通常であれば、二次空気は全て外気であり、この外気を重油燃焼温度まで予備加熱した後、バーナに供給する必要があるが、合わせカレット処理炉１０からの高温の排ガスを二次空気の一部として利用することにより、二次空気を加熱する熱量を低減することができる。

一方、加熱処理された高温のガラスカレットは、中間フィルムが加熱除去された後に、合わせカレット処理炉１０からカートリッジ１２ごと取り出される。このまだ所定温度以上のガラスカレットをガラス溶融炉５０に直接投入してもよく、このようにすると室温のガラスカレットを投入する場合と比較して、ガラスカレットの温度を上昇させるために必要な熱エネルギーを節約することができる。

図４は、第２の実施の形態のリサイクル装置の平面図が示され、図２、図３に示した第１の実施の形態のリサイクル装置と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明する。

図４に示すリサイクル装置は、合わせカレット処理炉１０に、約８５０℃の熱風を供給する熱風発生装置５６を接続し、この熱風発生装置５６からの熱風によって合わせカレットを加熱処理し、中間フィルムを加熱除去した後、ガラスカレットのみを取り出す装置である。

合わせカレット処理炉１０から排出される高温の排ガスは、二次空気ダクト５２において外気と混合され、ガラス溶融炉５０に供給される。

このガラス溶融炉５０は、図４の破線で示す炉本体５１と、炉本体５１の左右に設置された蓄熱槽５８、６０と、これらの蓄熱槽５８、６０に供給される二次空気を所定時間毎、例えば約２０分に交互に切り替えるバルブ６２、６４とを備えた左右交換式燃焼炉である。

このガラス溶融炉５０によれば、バルブ６２が開放され、バルブ６４が閉鎖されると、二次空気は、二次空気ダクト５２からダクト６６を介して煙道６８に導かれる。その後、二次空気は蓄熱槽５８に供給されて加熱され、炉本体５１に、バーナ燃焼用空気として噴射される。そして、炉本体５１から排出される高温の排気ガスは、蓄熱槽６０に供給され、蓄熱槽６０を加熱した後、煙道７０を介して煙突７２から排気される。

そして、所定時間、例えば２０分経過すると、バルブ６２が閉鎖され、バルブ６４が開放されるので、二次空気は、二次空気ダクト５２からダクト７４を介して煙道７０に導かれる。その後、二次空気は蓄熱槽６０に供給されて加熱され、蓄熱槽６０の出口から炉本体５１に、バーナ燃焼用空気として噴射される。そして、炉本体５１から排出される高温の排気ガスは、蓄熱槽５８に供給され、蓄熱槽５８を加熱した後、煙道６８を介して煙突７２から排気される。

分離対象のガラス製品として、ポリビニルブチラール製の中間フィルムを使用した合わせガラスを使用した。まず、図１に示した手続きにより、この合わせガラスを切断・粉砕機１００で合せカレットに切断・破砕し、この合せカレットのうち２０ｋｇをカートリッジ１２に封入して合わせカレット処理炉１０に投入した。次に、熱風発生装置５６から合せカレット処理炉１０に、８５０℃の熱風を４０ｍ^３／ｍｉｎで５分間供給した後、合せカレット処理炉５６からカートリッジ１３を取り出してガラスカレットの状態を確認した。 ガラスカレットは、中間フィルムの付着はなく、軟化した形跡も見られなかった。また、合わせカレット処理炉１０内には中間フィルムの残存はなく、ガラスカレットの融着も見られなかった。したがって、この合わせカレット処理炉１０を利用することによって、ガラス溶融炉５０に直接投入可能なガラスカレットを合わせガラスから回収できた。

本発明は、有機化合物又は高分子化合物の中間フィルムを有する車両フロントガラス用の合せガラス、有機化合物等が付着したフィルム貼りガラス、複層ガラス、及びシーラントが付着したガラス製品、又はジャム等の固形内容物（有機化合物等）が残存している飲食用ガラスビン製品に適用することができる。

ガラス製品のリサイクル手順を模式的に示した説明図 第１の実施の形態のリサイクル装置の要部構造図 図１に示したリサイクル装置の構成を示すブロック図 第２の実施の形態のリサイクル装置の要部構造図

符号の説明

１０…合わせカレット処理炉、１２…カートリッジ、１４…ダクト、５０…ガラス溶融炉、５１…炉本体、５２…二次空気ダクト、５４…二次空気ファン、５６…熱風発生装置、５８、６０…蓄熱槽、６２、６４…バルブ、６６…ダクト、６８、７０…煙道、７２…煙突、７４…ダクト、１００…切断・粉砕機、１０２…回転カッタ、１０４…下部排出口、１０６、１０８…コンベア、１１０…マグネット、１３０…作業者

Claims (7)

1. 有機化合物又は高分子化合物が付着されたガラス製品を所定の大きさに切断・破砕し、切断・破砕された前記ガラス製品を加熱処理装置によって７００℃以上１０００℃以下の高温ガスにより１〜８分間加熱することにより、前記有機化合物又は高分子化合物を加熱分解して除去した後、前記加熱処理装置から前記ガラス製品をガラスの原料に利用可能なガラスカレットとして取り出すことを特徴とするガラス製品のリサイクル方法。
2. 前記ガラス製品が高分子化合物のフィルム、又はシーラントが接着されたガラス製品であることを特徴とする請求項１に記載のガラス製品のリサイクル方法。
3. 前記加熱処理装置における加熱処理のための熱源として、ガラス溶解槽窯から排出された高温ガスを利用することを特徴とする請求項１又は２に記載のガラス製品のリサイクル方法。
4. 前記有機化合物又は高分子化合物が付着された前記ガラス製品を加熱処理する際に発生する排ガスを、前記ガラス溶解槽窯の煙道に導入し、バーナ燃焼用空気として前記有機化合物又は高分子化合物の分解反応熱を利用することを特徴とする請求項１又は３に記載のガラス製品のリサイクル方法。
5. 前記有機化合物又は高分子化合物が付着された前記ガラス製品を加熱処理する際に発生する排ガスを、前記ガラス溶解槽窯の煙道に導入し、バーナ燃焼用空気として９００℃以上で所定時間加熱処理することを特徴とする請求項１又は４に記載のガラス製品のリサイクル方法。
6. 前記ガラスカレットが１００℃以上の状態でガラス原料として前記ガラス溶融槽窯に投入されることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一つに記載のガラス製品のリサイクル方法。
7. 請求項１から５のうちいずれか一つに記載のガラス製品のリサイクル方法が適用されるガラス製品のリサイクル装置であって、切断・破砕されたガラス製品をバッチ式にてガラス軟化点以上の温度に加熱し、前記ガラス製品がガラス軟化点に達する前に、前記ガラス製品に付着した有機化合物又は高分子化合物を加熱分解して除去する加熱処理装置を有することを特徴とするガラス製品のリサイクル装置。

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