TWI711591B - 膨脹玻璃基材製造方法及其製造裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明膨脹玻璃基材製造方法配合膨脹玻璃基材製造裝置進行使用，並包含以下步驟：將回收玻璃進行碾碎以形成複數個玻璃顆粒；再將複數個玻璃顆粒、膨脹劑、增稠劑與水溶液相互混合以形成流體玻璃漿；對流體玻璃漿進行霧化以形成霧狀玻璃，霧狀玻璃接觸熱空氣而除去水溶液以形成複數個乾燥玻璃顆粒；最後，對複數個乾燥玻璃顆粒進行加熱燒結以形成複數個膨脹玻璃基材，藉此，經過霧化所製成的膨脹玻璃基材是呈現細小顆粒狀，進而能廣泛運用於各個技術領域，而不會因為膨脹玻璃基材的形體過大而無法運用。
Description
本發明有關於一種利用回收玻璃來製作膨脹玻璃基材的製造方法與製造裝置，特別是一種能將含有不同矽含量的回收玻璃進行製作以生產出呈現小顆粒狀的膨脹玻璃基材的製造方法與製造裝置。
目前市面上所常見的膨脹玻璃主要是以回收玻璃為主要原料，並將回收玻璃碾碎後加入膨脹劑、增稠劑以及水溶液進行混合，再透過窯爐高溫燒結後所製成，其中，膨脹玻璃具有防火、防水、無毒、防腐蝕、防蛀、絕緣、隔音、防磁波、防靜電以及機械強度高等特性，進而膨脹玻璃能廣泛運用於如建築、化工、包裝、醫學或軍事等領域。
然而，在製作膨脹玻璃之前，必須先將回收玻璃依據矽含量與玻璃顏色進行分類，並再選取合適的回收玻璃來製作膨脹玻璃，進而目前製作膨脹玻璃的製造方法只能選取特定種類的回收玻璃來進行製作，而無法運用在不同種類的回收玻璃，並且，因為製作前還必須將回收玻璃進行分類，使得製作膨脹玻璃的時間會拉長，相對會降低生產膨脹玻璃的效率。
再者，進行高溫燒結之前，將碎玻璃、膨脹劑、增稠劑以及水溶液四者混合而成混合物經由射出成型機形成複數個呈現顆粒狀的膨脹玻璃，再將複數個膨脹玻璃進行燒結，然而，運用射出成型機所製成的膨脹玻璃會呈現大顆粒的形體樣態，進而會因為膨脹玻璃的型體過大而受限於應用的領域，進而導致形體過大的膨脹玻璃在使用上並不方便。
本發明的主要目的在於利用回收玻璃製作出呈現細小顆粒狀的膨脹玻璃基材，讓呈現細小顆粒狀的膨脹玻璃基材能廣泛運用於各個技術領域，而不會因為膨脹玻璃基材的形體過大而無法使用。
本發明的次要目的在於能不必將回收玻璃進行分類，而就能直接開始製作膨脹玻璃基材，進而縮短製作時間以提高生產效率。
為實現前述目的，本發明有關於一種膨脹玻璃基材製造方法，上述膨脹玻璃基材製造方法配合一膨脹玻璃基材製造裝置使用，其中，上述膨脹玻璃基材製造方法包含以下步驟：一碾碎步驟：碾碎至少一回收玻璃以形成複數個玻璃顆粒；一混合研磨步驟：將上述複數個玻璃顆粒、一膨脹劑、一增稠劑與一水溶液進行混合以形成一流體玻璃漿；一噴霧乾燥步驟：將上述流體玻璃漿進行霧化以形成一霧狀玻璃，上述霧狀玻璃接觸於一熱空氣而除去上述水溶液以形成複數個乾燥玻璃顆粒；以及一燒結步驟：對上述複數個乾燥玻璃顆粒進行加熱燒結以形成複數個膨脹玻璃基材。
於此實施例中，上述碾碎步驟能直接將複數個種類不同的回收玻璃進行輾碎以形成上述複數個玻璃顆粒，而進行上述混合研磨步驟時，研磨每一個上述玻璃顆粒以縮小上述玻璃顆粒的顆粒大小，使上述流體玻璃漿含有複數個顆粒大小小於上述乾燥玻璃顆粒的細玻璃顆粒，而上述乾燥玻璃顆粒的顆粒大小介於上述玻璃顆粒與細玻璃顆粒之間。
於較佳實施例中，上述玻璃顆粒的顆粒大小介於1~2mm，而上述細玻璃顆粒的顆粒大小介於0.015~0.03mm，又上述乾燥玻璃顆粒的顆粒大小介於0.05~0.5mm，則上述膨脹玻璃基材的顆粒大小介於0.1~2mm，並且，上述乾燥玻璃顆粒具有重量百分比為95%的上述細玻璃顆粒、重量百分比為1~5%的上述膨脹劑以及重量百分比為1~5%的上述增稠劑。
另外，進行上述燒結步驟時，上述複數個乾燥玻璃顆粒在由一第一溫度遞增至一溫度高於上述第一溫度的第二溫度的燒結環境下進行加熱燒結，於較佳實施例中，上述第一溫度為300℃，而上述第二溫度為850℃，其中，上述膨脹玻璃基材的內部具有複數個孔洞，而上述膨脹玻璃基材的密度為150~420kg/m3
以及抗壓強度為1.4~2Mpa。
再者，上述膨脹玻璃基材製造裝置主要由一輾碎機構、一混合機構、一噴霧乾燥機構以及一燒結機構所構成，上述碾碎機構用以碾碎至少一回收玻璃以形成複數個玻璃顆粒，而上述混合機構接收上述複數個玻璃顆粒，並將一膨脹劑、一增稠劑與一水溶液混合於上述複數個玻璃顆粒以形成一流體玻璃漿。
另外，上述噴霧乾燥機構將上述流體玻璃漿進行霧化以形成一霧狀玻璃，並提供一接觸於上述霧狀玻璃的熱空氣，上述熱空氣除去上述霧狀玻璃的水分以形成複數個顆粒大小小於上述玻璃顆粒的乾燥玻璃顆粒，其中，上述燒結機構接收上述複數個乾燥玻璃顆粒，並對上述複數個乾燥玻璃顆粒進行加熱燒結以形成複數個膨脹玻璃基材。
於此實施例中，上述噴霧乾燥機構具有一蒸發筒、一噴霧器以及一分離筒，上述蒸發筒具有一導引面，使上述熱空氣透過上述導引面形成一螺旋熱對流，而上述噴霧器連接於上述蒸發筒，並提供上述霧狀玻璃至上述蒸發筒的內部，其中，上述分離筒連接於上述蒸發筒，上述螺旋熱對流能將一部分的乾燥玻璃顆粒移入上述分離筒的內部，同時上述螺旋熱對流能將剩餘的乾燥玻璃顆粒移出上述蒸發筒。
再者，上述燒結機構具有一轉動窯以及一燃燒機，上述轉動窯用以容置複數個乾燥玻璃顆粒，並具有一入料口以及一出料口，而上述轉動窯能進行轉動，使得上述複數個乾燥玻璃顆粒能由上述入料口經由翻滾而移動至上述出料口，並且，上述燃燒機位於上述出料口的一側，並能提供一燒結熱對流，上述燒結熱對流由上述出料口流向至上述入料口，使上述轉動窯的內部溫度由上述出料口遞減至上述入料口。
本發明的特點在於將玻璃顆粒、膨脹劑、增稠劑與水溶液混合形成的流體玻璃漿進行霧化以形成霧狀玻璃，而霧狀玻璃接觸於熱空氣而去除水分以形成複數個呈現細小顆粒的乾燥玻璃顆粒，最後將乾燥玻璃顆粒進行加熱燒結以形成複數個膨脹玻璃基材，藉此，呈現細小顆粒狀的膨脹玻璃基材能廣泛運用於各個技術領域，而不會因為膨脹玻璃基材的形體過大而無法使用。
再者，進行碾碎步驟時，能直接將複數個種類不同(可為矽含量的不同、顏色的不同或成分組成的不同)回收玻璃進行輾碎來製作膨脹玻璃基材，進而能不必將回收玻璃進行分類，而就能直接開始製作膨脹玻璃基材，藉以縮短製作時間以提高生產效率。
茲為便於更進一步對本發明之構造、使用及其特徵有更深一層明確、詳實的認識與瞭解，爰舉出較佳實施例，配合圖式詳細說明如下：
請參閱圖1所示，本發明膨脹玻璃基材製造方法1配合一膨脹玻璃基材製造裝置2使用，其中，膨脹玻璃基材製造裝置2主要由一碾碎機構20、一混合機構21、一噴霧乾燥機構22以及一燒結機構23所構成，於較佳實施例中，如圖5所示，噴霧乾燥機構22具有一呈現內部中空的蒸發筒221，而蒸發筒221的頂端連接一噴霧器222，並於遠離噴霧器222的一端形成一連通於蒸發筒221內部的開口221a，其中，蒸發筒221進一步連接於一分離筒223，並於內部形成一改變空氣流動方向的導引面221b，而蒸發筒221的內部空間連通於分離筒223的內部空間。
此外，如圖6所示，燒結機構23具有一轉動窯231以及一燃燒機232，轉動窯231的內部呈現中空樣態，並能進行轉動，另外，轉動窯231傾斜於水平面2度，使得轉動窯231呈現傾斜樣態，並且，轉動窯231相對兩端分別形成一入料口231a以及一出料口231b，而燃燒機232位於出料口231b的一側。
請參閱圖1與圖3所示，於具體應用時，先進行一碾碎步驟10，首先，收集複數個回收玻璃30，於此實施例中，每一個回收玻璃30的矽含量與顏色都不相同，隨後，將複數個具有不同矽含量的回收玻璃30放入碾碎機構20的內部，而碾碎機構20直接將複數個種類不同的回收玻璃30進行輾碎以形成複數個不同顆粒大小的玻璃顆粒31，於此實施例中，每一個玻璃顆粒31的顆粒大小介於1~2mm，而回收玻璃30的種類可依照矽含量、顏色或成分組成作為分類。
完成碾碎步驟10後，進行一混合研磨步驟11，將複數個玻璃顆粒31放入混合機構21的內部，並再將一膨脹劑40、一增稠劑50以及一水溶液60加入至混合機構21的內部，隨後，混合機構21將複數個玻璃顆粒31、膨脹劑40、增稠劑50以及水溶液60進行混合以形成一呈現膏狀的流體玻璃漿32，其中，進行混合研磨步驟11時，混合機構21會對每一個玻璃顆粒31進行研磨，讓每一個玻璃顆粒31的顆粒大小逐漸縮小而轉變成一顆粒大小小於玻璃顆粒31的細玻璃顆粒311，使得流體玻璃漿32含有複數個細玻璃顆粒311，於此實施例中，細玻璃顆粒311的顆粒大小介於0.015~0.03mm之間。
請參閱圖1與圖5所示，接下來進行一噴霧乾燥步驟12，將含有複數個細玻璃顆粒311的流體玻璃漿32放入噴霧乾燥機構22的噴霧器222內部，而噴霧器222對流體玻璃漿32進行霧化以在蒸發筒221的內部形成一霧狀玻璃33，其中，霧狀玻璃33接觸於一流出蒸發筒221內部的熱空氣224而去除水溶液60，使得霧狀玻璃33逐漸由濕潤轉變為乾燥以形成複數個顆粒大小介於玻璃顆粒31與細玻璃顆粒311之間的乾燥玻璃顆粒34，於此實施例中，乾燥玻璃顆粒34的顆粒大小介於0.05~0.5mm之間，並且，乾燥玻璃顆粒34具有重量百分比為95%的細玻璃顆粒311、重量百分比為1~5%的膨脹劑40以及重量百分比為1~5%的增稠劑50，其中，當熱空氣224流入蒸發筒221的內部時，熱空氣224透過導引面221b而形成一由上往下流動的螺旋熱對流224a，而部分的螺旋熱對流224a會帶著一部分重量較輕的乾燥玻璃顆粒34移動至分離筒223的內部，並且，部分的螺旋熱對流224a會從分離筒223的內部流向至外部空間，另外，剩餘的螺旋熱對流224a會將剩餘重量較重的乾燥玻璃顆粒34直接從蒸發筒221的開口221a排出。
請參閱圖1與圖6所示，最後進行一燒結步驟13，將複數個乾燥玻璃顆粒34從轉動窯231的入料口231a移入轉動窯231的內部，而燃燒機232提供一燒結熱對流232a，而燒結熱對流232a從轉動窯231的出料口231b流入轉動窯231的內部，其中，因為入料口231a遠離於燃燒機232，使得轉動窯231於靠近於入料口231a的部分內部空間呈現一溫度低於燒結熱對流232a的第一溫度，並且，因為出料口231b靠近燃燒機232，使得轉動窯231於靠近出料口231b的部分內部空間呈現一溫度大於第一溫度的第二溫度，藉此，轉動窯231的內部溫度由出料口231b遞減至入料口231a，於此實施例中，第一溫度為300℃，而第二溫度為850℃，進而轉動窯231的內部溫度從300℃朝向出料口231b遞增至850℃。
隨後，轉動窯231開始進行轉動，使得乾燥玻璃顆粒34由入料口231a朝向出料口231b進行移動，使得每一個乾燥玻璃顆粒34先在第一溫度的環境下進行燒結，而當乾燥玻璃顆粒34靠近於出料口231b時，而後每一個乾燥玻璃顆粒34在第二溫度的環境下進行燒結，藉此，乾燥玻璃顆粒34能在一由第一溫度遞增至第二溫度的環境下進行燒結以形成複數個膨脹玻璃基材35，於此實施例中，乾燥玻璃顆粒34是在300~850℃的溫度環境下進行燒結，另外，膨脹玻璃基材35的內部具有複數個孔洞，而膨脹玻璃基材35的密度為150~420kg/m3
以及抗壓強度為1.4~2Mpa，於較佳實施例中，上述膨脹玻璃基材的顆粒大小介於0.1~2mm。
以上所舉實施例，僅用為方便說明本發明並非加以限制，在不離本發明精神範疇，熟悉此一行業技藝人士依本發明申請專利範圍及發明說明所作之各種簡易變形與修飾，均仍應含括於以下申請專利範圍中。
1:膨脹玻璃基材製造方法10:碾碎步驟11:混合研磨步驟12:噴霧乾燥步驟13:燒結步驟2:膨脹玻璃基材製造裝置20:碾碎機構21:混合機構22:噴霧乾燥機構221:蒸發筒221a:開口221b:導引面222:噴霧器223:分離筒224:熱空氣224a:螺旋熱對流23:燒結機構231:轉動窯231a:入料口231b:出料口232:燃燒機232a:燒結熱對流30:回收玻璃31:玻璃顆粒311:細玻璃顆粒32:流體玻璃漿33:霧狀玻璃34:乾燥玻璃顆粒35:膨脹玻璃基材40:膨脹劑50:增稠劑60:水溶液
圖1為本發明膨脹玻璃基材製造方法的步驟流程圖； 圖2為本發明膨脹玻璃基材製造裝置的模組方塊圖； 圖3為圖1中碾碎步驟的示意圖； 圖4為圖1中混合研磨步驟的示意圖； 圖5為圖1中噴霧乾燥步驟的示意圖；以及 圖6為圖1中燒結步驟的示意圖。
1:膨脹玻璃基材製造方法
10:碾碎步驟
11:混合研磨步驟
12:噴霧乾燥步驟
13:燒結步驟
Claims (8)
- 一種膨脹玻璃基材製造方法，包含：一碾碎步驟：碾碎複數個顏色不同的回收玻璃以形成複數個玻璃顆粒；一混合研磨步驟：將上述複數個玻璃顆粒、一膨脹劑、一增稠劑與一水溶液進行混合以形成一流體玻璃漿；一噴霧乾燥步驟：將上述流體玻璃漿進行霧化以形成一霧狀玻璃，上述霧狀玻璃接觸於一熱空氣而除去上述水溶液以形成複數個乾燥玻璃顆粒；以及一燒結步驟：對上述複數個乾燥玻璃顆粒進行加熱燒結以形成複數個膨脹玻璃基材，上述複數個乾燥玻璃顆粒在由一第一溫度遞增至一溫度高於上述第一溫度的第二溫度的燒結環境下進行加熱燒結，上述乾燥玻璃顆粒先在第一溫度的環境下進行燒結，而後上述乾燥玻璃顆粒在第二溫度的環境下進行燒結，其中，上述第一溫度為300℃，而上述第二溫度為850℃。
- 如請求項第1項所述膨脹玻璃基材製造方法，其中，進行上述混合研磨步驟時，研磨每一個上述玻璃顆粒以縮小上述玻璃顆粒的顆粒大小，使上述流體玻璃漿含有複數個顆粒大小小於上述乾燥玻璃顆粒的細玻璃顆粒，而上述乾燥玻璃顆粒的顆粒大小介於上述玻璃顆粒與細玻璃顆粒之間。
- 如請求項第2項所述膨脹玻璃基材製造方法，其中，上述玻璃顆粒的顆粒大小介於1~5mm，而上述細玻璃顆粒的顆粒大小介於0.015~0.03mm，又上述乾燥玻璃顆粒的顆粒大小介於0.05~0.5mm，則上述膨脹玻璃基材的顆粒大小介於0.1~2mm。
- 如請求項第3項所述膨脹玻璃基材製造方法，其中，上述乾燥玻璃顆粒具有重量百分比為95%的上述細玻璃顆粒、重量百分比為1~5%的上述膨脹劑以及重量百分比為1~5%的上述增稠劑。
- 如請求項第1項所述膨脹玻璃基材製造方法，其中，上述膨脹玻璃基材的內部具有複數個孔洞，而上述膨脹玻璃基材的密度為150~420kg/m3以及抗壓強度為1.4~2Mpa。
- 一種膨脹玻璃基材製造裝置，包含：一輾碎機構，用以碾碎複數個顏色不同的以形成複數個玻璃顆粒；一混合機構，接收上述複數個玻璃顆粒，並將一膨脹劑、一增稠劑與一水溶液混合於上述複數個玻璃顆粒以形成一流體玻璃漿；一噴霧乾燥機構，將上述流體玻璃漿進行霧化以形成一霧狀玻璃，並提供一接觸於上述霧狀玻璃的熱空氣，上述熱空氣除去上述霧狀玻璃的水分以形成複數個顆粒大小小於上述玻璃顆粒的乾燥玻璃顆粒；以及一燒結機構，接收上述複數個乾燥玻璃顆粒，並提供由一第一溫度遞增至一溫度高於上述第一溫度的第二溫度的燒結環境來對上述複數個乾燥玻璃顆粒進行加熱燒結以形成複數個膨脹玻璃基材，上述乾燥玻璃顆粒先在第一溫度的環境下進行燒結，而後上述乾燥玻璃顆粒在第二溫度的環境下進行燒結，其中，上述第一溫度為300℃，而上述第二溫度為850℃。
- 如請求項第6項所述膨脹玻璃基材製造裝置，其中，上述噴霧乾燥機構包含：一蒸發筒，具有一導引面，使上述熱空氣透過上述導引面形成一螺旋熱對流； 一噴霧器，連接於上述蒸發筒，並提供上述霧狀玻璃至上述蒸發筒的內部；以及一分離筒，連接於上述蒸發筒，上述螺旋熱對流能將一部分的乾燥玻璃顆粒移入上述分離筒的內部，同時上述螺旋熱對流能將剩餘的乾燥玻璃顆粒移出上述蒸發筒。
- 如請求項第6項所述膨脹玻璃基材製造裝置，其中，上述燒結機構包含：一轉動窯，用以容置複數個乾燥玻璃顆粒，並具有一入料口以及一出料口，而上述轉動窯能進行轉動，使得上述複數個乾燥玻璃顆粒能由上述入料口經由翻滾而移動至上述出料口；以及一燃燒機，位於上述出料口的一側，並能提供一燒結熱對流，上述燒結熱對流由上述出料口流向至上述入料口，使上述轉動窯的內部溫度由上述出料口遞減至上述入料口。
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