TW202304834A

TW202304834A - 使用廢玻璃粉的矽酸鈣板及其製作方法

Info

Publication number: TW202304834A
Application number: TW110126306A
Authority: TW
Inventors: 王信豐; 陳冠任
Original assignee: 佳大建材工業股份有限公司
Priority date: 2021-07-16
Filing date: 2021-07-16
Publication date: 2023-02-01

Abstract

本發明為一種使用廢玻璃粉的矽酸鈣板以及與其相關的製作方法，主要在備製初料的步驟中將含有設定比例廢玻璃粉的事業廢棄物再生材料與基礎材料混合，之後再經由抄造成型、一次裁剪及整平、養生及乾燥等步驟完成矽酸鈣板成品；藉此，可減少昂貴的原生材用量，並且提升整體矽酸鈣板的防火性，尤其可提供太陽能光電板廢玻璃另一較佳可行的回收再利用途徑，有助於廢棄太陽能光電板朝廢棄物資材化永續利用目標發展。

Description

使用廢玻璃粉的矽酸鈣板及其製作方法

本發明與矽酸鈣板有關，旨在提供一種使用廢玻璃粉的矽酸鈣板以及與其相關的製作方法。

矽酸鈣板為一種矽酸鈣水合物與纖維的複合材料，在國家標準CNS13777的分類規範屬於纖維強化水泥板的一種，亦為主要的室內裝潢用耐燃板材，製作的原料一般由矽質材料(矽酸鈣粉、石英粉、矽藻土等)、鈣質材料(水泥、石灰等)、增強纖維(紙漿纖維、玻纖……等)，經過製漿、成坯、蒸養、表面砂光等工序製成的輕質板材。

由於矽酸鈣板製作成份中的矽酸鈣粉和矽藻土原料成本昂貴，而造成矽酸鈣板價位居高不下的原因；考量環境資源有限不應過度開發，藉由城市採礦使廢棄物可循環利用，不但可使有限資源得以延綿不絕，亦可減輕環境負荷，在環境資源與降低成本的雙重考量下，使用回收材料或是替代材料便成為政府環境與經濟部門政策推動的重要方向。

矽酸鈣板於再生材料的使用方面主要為可參與進行卜作嵐反應，指卜作嵐材料會和水泥的水化產物進行第二次的水化反應，所以又稱做水泥之二次反應，常見的卜作嵐材料有爐石、飛灰、稻殼灰、矽藻土、矽灰和石英粉等。

此外，廢棄物所製成的矽酸鈣板，其產品也必須符合CNS 13777所有的品質試驗項目之規定，其在產品開發過程中並無法輕易的由單一原料成份預知所應具備的性質，必須在混合物繁瑣的製造過程(製程)中間接評估得知，藉不斷的調整具有近似性質的原料成份結構，探索可能所需具有的特性，進而確定各成份在最終產品在包括：防火性、耐久性、隔熱性、隔音性、環保性、施工性甚至防霉抗菌能力等方面的表現。

因此，矽酸鈣板在產品開發過程中，通常在水泥以外的材料，選擇一種特定的事業廢棄物再生材料作為產生卜作嵐反應的原料來源；然而，事業廢棄物再生材料常會因為管道選擇有限，而必須花費較高的收受成本，且更潛藏上游產業因減產或停工而導致無法維持產線正常生產的風險。

再者，近年節能減碳的環保觀念興起，太陽能板應用更加廣泛，其產量亦大幅成長，依一般太陽能光電板壽命普遍達15-25年以上，且於生產過程中亦會造成大量太陽能光電板廢玻璃，故可推估未來20年間將持續有大量的廢棄太陽能光電板產生。

目前太陽能光電板廢玻璃朝向資源化再利用的部分，仍以透過燒結方式將太陽能光電板廢玻璃製作成環保地磚為主要的處理方式，若能夠開發其他的回收再利用途徑，將有助於廢棄太陽能光電板達到廢棄物資材化永續利用的目標。

有鑑於此，本發明之主要目的，即在提供一種能夠減少矽酸鈣板使用昂貴的原生材用量，並且提升防火性的矽酸鈣板，以及其相關的製作方法。

為達到上述目的，本發明提供一種使用廢玻璃粉的矽酸鈣板，該矽酸鈣板由事業廢棄物再生材料與基礎材料混合，再經由抄造成型、一次裁剪及整平、養生及乾燥等步驟獲得矽酸鈣板成品；該基礎材料包含佔重量百分比15~25%的卜特蘭水泥、佔重量百分比5~10%的紙漿、佔重量百分比5~20%的矽酸鈣粉、佔重量百分比3~8%的生石灰；以及，該事業廢棄物再生材料包含佔重量百分比5~15%的廢沸石觸媒、佔重量百分比5~20%的廢玻璃粉、佔重量百分比5~20%的石英磚研磨污泥。

本發明透過在該事業廢棄物再生材料當中加入設定比例廢玻璃粉，不但可以減少昂貴的矽酸鈣粉用量，更有助於降低事業廢棄物再生材料收受成本；尤其，本發明的矽酸鈣板在進行高溫作用的過程中，藉由廢玻璃粉顆粒間的孔隙和通道通過擴散改變形態，將粉末轉化成緊密的塊狀材料，可獲致較佳的防火特性。

依據上述結構特徵，該些廢玻璃粉可以由廢棄太陽能光電板經移除聚合物封裝膠及金屬之後粉碎而成。

本發明另提供一種使用廢玻璃粉的矽酸鈣板製作方法，包括下列步驟：(a)備製初料，該初料包含基礎材料及事業廢棄物再生材料，該基礎材料包含佔重量百分比15~25%的卜特蘭水泥、佔重量百分比5~10%的紙漿、佔重量百分比5~20%的矽酸鈣粉、佔重量百分比3~8%的生石灰，該事業廢棄物再生材料包含佔重量百分比5~15%的廢沸石觸媒、佔重量百分比5~20%的廢玻璃粉、佔重量百分比5~20%的石英磚研磨污泥；(b)混合配料，將該初料混合，再添加水調和成黏稠狀生料；(c)抄造成型，將該混合後的黏稠狀生料抄造成預先設定厚度的生板；(d)一次裁剪及整平，將該生板進行裁切成預先設定尺寸，且施以壓力進行整平，使其尺寸、厚度一致；(e)養生，將該整平後的生板先進行40~65℃的常壓養生，之後使其脫水、脫膜，再經150~210℃的高壓養生，使該生板材質顯現物性；(f)乾燥，以120~170℃的工作溫度對該生板進行30~50分鐘的乾燥過程，使該生板完全乾燥即可獲得綠建材矽酸鈣板初成品。

依據上述技術特徵，本發明在複數生板通過該步驟(d)之後，可進一步將該些生板在該步驟(d)裁剪時所產生的軟質餘料經過分散細化之後回添至該步驟(b)與該些初料融合。

依據上述技術特徵，本發明可進一步包括一步驟(g)二次裁剪，將該矽酸鈣板初成品裁切成符合產品需求之尺寸，獲得矽酸鈣板最終成品。

依據上述技術特徵，本發明可進一步包括一步驟(g)二次裁剪，將該矽酸鈣板初成品裁切成符合產品需求之尺寸，獲得矽酸鈣板最終成品；以及，在複數矽酸鈣板初成品通過該步驟(g)之後，將該些矽酸鈣板初成品在該步驟(g)裁剪時所產生的硬質餘料經過粉碎之後回添至該步驟(b)與該些初料融合。

依據上述技術特徵，本發明可進一步包括一步驟(g)二次裁剪，將該矽酸鈣板初成品裁切成符合產品需求之尺寸，獲得矽酸鈣板最終成品；以及，在複數生板通過該步驟(d)之後，將該些生板在該步驟(d)裁剪時所產生的軟質餘料經過分散細化之後回添至該步驟(b)與該些初料融合；以及，在複數矽酸鈣板初成品通過該步驟(g)之後，進一步將該些矽酸鈣板初成品在該步驟(g)裁剪時所產生的硬質餘料經過粉碎之後回添至該步驟(b)與該些初料融合。

依據上述技術特徵，本發明在該步驟(c)中可透過抄造機將該混合後的黏稠狀生料抄造成預先設定厚度的生板。

依據上述技術特徵，該些廢玻璃粉可以由廢棄太陽能光電板經移除聚合物封裝膠及金屬之後粉碎而成。

與傳統習用技術相較，本發明主要在備製初料的步驟中將含有設定比例廢玻璃粉的事業廢棄物再生材料與基礎材料混合，由於廢玻璃粉富含矽質原料，不但可以減少昂貴的矽酸鈣粉用量，降低事業廢棄物再生材料收受成本，更可提供廢棄太陽能光電板另一較佳可行的回收再利用途徑，有助於廢棄太陽能光電板朝廢棄物資材化永續利用目標發展。

尤其，當其中一種事業廢棄物再生材料之來源縮減或斷貨時，亦可於其他種事業廢棄物再生材料之間取得平衡，以相對更為積極、可靠之手段，降低上游產業減產或停工而無法維持產線正常生產的風險。

除此之外，本發明使用廢玻璃粉的矽酸鈣板在進行高溫作用的過程中，可藉由廢玻璃粉顆粒間的孔隙和通道通過擴散改變形態，將粉末轉化成緊密的塊狀材料，進而獲致較佳的防火特性。

10:初料

11:基礎材料

12:事業廢棄物再生材料

20:黏稠狀生料

30:生板

31:軟質餘料

40:矽酸鈣板初成品

41:硬質餘料

50:矽酸鈣板最終成品

[圖1]本發明可能實施的廢玻璃粉取得流程示意圖。

[圖2]本發明第一種可能實施的矽酸鈣板製作方法基本流程圖。

[圖3]本發明第一種可能實施的矽酸鈣板製作方法當中各步驟添加的原料或生成物可能實施的動向示意圖。

[圖4]本發明第一種可能實施的矽酸鈣板製作方法當中各步驟添加的原料或生成物另一可能實施的動向示意圖。

[圖5]本發明第二種可能實施的矽酸鈣板製作方法基本流程圖。

[圖6]本發明第二種可能實施的矽酸鈣板製作方法當中各步驟添加的原料或生成物可能實施的動向示意圖。

[圖7]本發明第二種可能實施的矽酸鈣板製作方法當中各步驟添加的原料或生成物另一可能實施的動向示意圖。

本發明主要提供一種使用廢玻璃粉的矽酸鈣板，以及其相關的矽酸鈣板製作方法；該矽酸鈣板由事業廢棄物再生材料與基礎材料混合，再經由抄造成型、一次裁剪及整平、養生及乾燥等步驟獲得矽酸鈣板成品。

其中，該基礎材料包含佔重量百分比15~25%的卜特蘭水泥、佔重量百分比5~10%的紙漿、佔重量百分比5~20%的矽酸鈣粉、佔重量百分比3~8%的生石灰；以及，該事業廢棄物再生材料包含佔重量百分比5~15%的廢沸石觸媒、佔重量百分比5~20%的廢玻璃粉、佔重量百分比5~20%的石英磚研磨污泥。

透過在該事業廢棄物再生材料當中加入設定比例廢玻璃粉，不但可以減少昂貴的矽酸鈣粉用量，更有助於降低事業廢棄物再生材料收受成本；尤其，本發明的矽酸鈣板在進行高溫作用的過程中，可藉由廢玻璃粉顆粒間的孔隙和通道通過擴散改變形態，將粉末轉化成緊密的塊狀材料，獲致較佳的防火特性。

如[圖1]所示，本發明當中所使用的廢玻璃粉可以由廢棄太陽能光電板經移除聚合物封裝膠及金屬之後粉碎而成，其所獲得的廢玻璃粉成份為SiO₂，SiO₂佔68~75%，可作為製造纖維強化水泥板原料；另外，太陽能光電板主要由玻璃、鋁、矽、銅、貴重金屬及聚合物封裝膠組成，經適當分類拆解後，可透過熱裂解法或剝除法將廢棄太陽能光電板上的聚合物封裝膠去除。

如[圖2]及[圖3]所示，本發明使用廢玻璃粉的矽酸鈣板製作方法，基本上包括下列步驟：

(a)備製初料，該初料10包含基礎材料11及事業廢棄物再生材料12，該基礎材料11包含佔重量百分比15~25%的卜特蘭水泥、佔重量百分比5~10%的紙漿、佔重量百分比5~20%的矽酸鈣粉、佔重量百分比3~8%的生石灰，該事業廢棄物再生材料12包含佔重量百分比5~15%的廢沸石觸媒、佔重量百分比5~20%的廢玻璃粉、佔重量百分比5~20%的石英磚研磨污泥。

(b)混合配料，將該初料10混合，再添加水調和成黏稠狀生料20。

(c)抄造成型，將該混合後的黏稠狀生料20抄造成預先設定厚度的生板30；在此步驟中，可透過抄造機將該混合後的黏稠狀生料抄造成預先設定厚度的生板。

(d)一次裁剪及整平，將該生板30進行裁切成預先設定尺寸，且施以壓力進行整平，使其尺寸、厚度一致。

(e)養生，將該整平後的生板30先進行40~65℃的常壓養生，之後使其脫水、脫膜，再經150~210℃的高壓養生，使該生板30材質顯現物性。

(f)乾燥，以120~170℃的工作溫度對該生板30進行30~50分鐘的乾燥過程，使該生板完全乾燥即可獲得綠建材矽酸鈣板初成品40。

在上述使用廢玻璃粉的矽酸鈣板製作方法中，所採用的事業廢棄物再生材料12當中包含5~15%的廢沸石觸媒、5~20% 的廢玻璃粉及5~20%的石英磚研磨污泥；其中，「廢沸石觸媒」屬於煉油工業之重油裂解製程所產生的副產品，經由毒性溶出試驗結果顯示屬於無害事業廢棄物，其主要成份分別為Al₂O₃約41%及SiO₂約45%，具有部分非結晶相和卜作嵐反應活性之特性，其餘成份則為Fe₂O₃、CaO、MgO。廢沸石觸媒高細度的無定型SiO₂具有相對較高的卜作嵐反應活性，即在水泥水化產物氫氧化鈣的鹼性誘發下，能迅速與CH反應，生成水化矽酸鈣膠體(C-S-H)，有助於混凝土強度之提高與硬固性能的改善。

至於，「廢玻璃粉」如上所述可以由廢棄太陽能光電板經移除聚合物封裝膠及金屬之後粉碎而成，其所獲得的廢玻璃粉成分為SiO₂，SiO₂佔68~75%，可作為製造纖維強化水泥板原料；另外，太陽能光電板主要由玻璃、鋁、矽、銅、貴重金屬及聚合物封裝膠組成，經適當分類拆解後，可透過熱裂解法或剝除法將廢棄太陽能光電板上的聚合物封裝膠去除。

以及，「石英磚研磨污泥」之來源主要為耐火、黏土建材及其他陶瓷製品製造業在石英磚製程所產生之廢水，經廢水處理設備後產生之污泥亦屬無機性污泥，其經XRF分析主要成份為SiO₂及Al₂O₃，SiO₂佔68.0~78.0%、Al₂O₃佔14.0~20.0%，無機性污泥為矽質及鋁酸鹽的混合物，可當卜作嵐材料，作為製造纖維強化水泥板原料。

由於，初料10包含5~15%的廢沸石觸媒、5~20%的廢玻璃粉及5~20%的石英磚研磨污泥等事業廢棄物再生材料12，可降低產製使用原生材的成本及同時發揮回收再利用功能，善用回收的環保資源，且所製作完成的矽酸鈣板初成品40，具備高強度、質輕、防火、耐久、隔熱、隔音、環保、易施工、防霉抗菌能力強等特性，其樣品經SGS材料暨工程實驗室進行試驗，皆能符合CNS 13777關於纖維強化水泥板所有品質試驗項目之規定，是防火性最佳的不燃建材。

尤其，初料10當中基礎材料11以外的事業廢棄物再生材料12，包含廢沸石觸媒、廢玻璃粉及石英磚研磨污泥多種富含二氧化矽的事業廢棄物再生材料，不但有助於降低事業廢棄物再生材料收受成本，且當其中一種事業廢棄物再生材料之來源縮減或斷貨時，亦可於其他種事業廢棄物再生材料之間取得平衡，以相對更為積極、可靠之手段，降低上游產業減產或停工而無法維持正常產線的生產風險。

如[圖2]及[圖4]所示，本發明使用廢玻璃粉的矽酸鈣板製作方法，於實施時，該些生板30在通過該步驟(d)一次裁剪之後可能產生或多或少的軟質餘料31，因此可在複數生板30通過該步驟(d)之後，進一步將該些生板30在該步驟(d)裁剪時所產生的軟質餘料31經過分散細化之後回添至該步驟(b)與該些初料10融合。

如[圖5]及[圖6]所示，本發明使用廢玻璃粉的矽酸鈣板製作方法，於實施時，可進一步包括一步驟(g)二次裁剪，將該矽酸鈣板初成品40裁切成符合產品需求之尺寸，獲得矽酸鈣板最終成品50。

同樣的，本發明使用廢玻璃粉的矽酸鈣板製作方法，在進一步包括一步驟(g)二次裁剪，將該矽酸鈣板初成品40裁切成符合產品需求之尺寸，獲得矽酸鈣板最終成品50的實施樣態下，該些矽酸鈣板初成品40在經過該步驟(g)二次剪裁之後亦可能產生或多或少的硬質餘料41，因此可在複數矽酸鈣板初成品40通過該步驟(g)之後，將該些矽酸鈣板初成品40在該步驟(g)裁剪時所產生的硬質餘料41經過粉碎之後回添至該步驟(b)與該些初料10融合。

當然，本發明使用廢玻璃粉的矽酸鈣板製作方法，在進一步包括一步驟(g)二次裁剪，將該矽酸鈣板初成品40裁切成符合產品需求之尺寸，獲得矽酸鈣板最終成品50的實施樣態下，又以如[圖5]及[圖7]所示，在複數生板30通過該步驟(d)之後，進一步將該些生板30在該步驟(d)裁剪時所產生的軟質餘料31經過分散細化之後回添至該步驟(b)與該些初料10融合，以及在複數矽酸鈣板初成品40通過該步驟(g)之後，將該些矽酸鈣板初成品40在該步驟(g)裁剪時所產生的硬質餘料41經過粉碎之後回添至該步驟(b)與該些初料10融合的實施樣態呈現為佳。

具體而言，本發明主要在備製初料的步驟中將含有設定比例廢玻璃粉的事業廢棄物再生材料與基礎材料混合，由於廢玻璃粉富含矽質原料，不但可以減少昂貴的矽酸鈣粉用量，降低事業廢棄物再生材料收受成本，更可提供廢棄太陽能光電板另一較佳可行的回收再利用途徑，有助於廢棄太陽能光電板朝廢棄物資材化永續利用目標發展。

本發明之技術內容及技術特點已揭示如上，然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之揭示而作各種不背離本案發明精神之替換及修飾。因此，本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者，而應包括各種不背離本發明之替換及修飾，並為以下之申請專利範圍所涵蓋。