JP2000154072A - 焼却灰スラグガラスを用いた発泡材料 - Google Patents
焼却灰スラグガラスを用いた発泡材料Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ゴミ焼却灰をガラス化して得られるスラグガ
ラスの粉砕物と粘土とを混合し、得られた混合物を焼成
することで、発泡量の安定した発泡材料を得る。 【解決手段】 スラグガラスの粉砕物と粘土の混合物に
ボロン系添加剤を添加して混練し、成形後、１１００℃
以下の温度で焼成する。
ラスの粉砕物と粘土とを混合し、得られた混合物を焼成
することで、発泡量の安定した発泡材料を得る。 【解決手段】 スラグガラスの粉砕物と粘土の混合物に
ボロン系添加剤を添加して混練し、成形後、１１００℃
以下の温度で焼成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水汚泥や都市ゴ
ミの焼却で多量に発生する焼却灰（以下「ゴミ焼却灰」
と称す。）をガラス化したスラグガラスを有効利用して
得られる発泡材料に関する。
ミの焼却で多量に発生する焼却灰（以下「ゴミ焼却灰」
と称す。）をガラス化したスラグガラスを有効利用して
得られる発泡材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】ゴミ焼却灰は多くの都市で大量に発生し
ており、一般的には地中への埋設などで処分されている
が、処分地の不足から、その減容化が望まれている。ま
た、近年盛んにいわれている資源の有効利用や再利用、
或いは環境汚染の防止のためにも、これらのゴミ焼却灰
の絶対量を低減させる必要がある。
ており、一般的には地中への埋設などで処分されている
が、処分地の不足から、その減容化が望まれている。ま
た、近年盛んにいわれている資源の有効利用や再利用、
或いは環境汚染の防止のためにも、これらのゴミ焼却灰
の絶対量を低減させる必要がある。
【０００３】従来、ゴミ焼却灰の再利用のために、ゴミ
焼却灰を還元溶融してスラグガラス化することが進めら
れ、スラグガラスの粉砕物から建材等として有効利用可
能な発泡材料を製造する試みがなされている。
焼却灰を還元溶融してスラグガラス化することが進めら
れ、スラグガラスの粉砕物から建材等として有効利用可
能な発泡材料を製造する試みがなされている。
【０００４】即ち、ゴミ焼却灰から製造されたスラグガ
ラスの粉砕物と粘土及び必要に応じて発泡を促進させる
添加剤を混合し、更に水を添加混練して得られた混練物
を８００℃以上の温度域で焼成すると、焼成過程におい
て、含有されるガス物質や酸化還元反応に伴うガス成分
の放出、更にはガラス相の高温条件下での軟化の促進に
よって発泡が始まり、温度の上昇に伴ってこの発泡量は
急激に増加し、発泡材料が得られる。この発泡材料は、
その気泡構造を利用した軽量防音材、断熱材等として有
用である。
ラスの粉砕物と粘土及び必要に応じて発泡を促進させる
添加剤を混合し、更に水を添加混練して得られた混練物
を８００℃以上の温度域で焼成すると、焼成過程におい
て、含有されるガス物質や酸化還元反応に伴うガス成分
の放出、更にはガラス相の高温条件下での軟化の促進に
よって発泡が始まり、温度の上昇に伴ってこの発泡量は
急激に増加し、発泡材料が得られる。この発泡材料は、
その気泡構造を利用した軽量防音材、断熱材等として有
用である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようにス
ラグガラスの粉砕物と粘土の混合物を焼成、発泡する場
合、その発泡量が、場合により大きく異なり、所望の発
泡量、即ち、所望の比重及び気孔率の発泡材料を安定し
て製造することができないという不具合がある。
ラグガラスの粉砕物と粘土の混合物を焼成、発泡する場
合、その発泡量が、場合により大きく異なり、所望の発
泡量、即ち、所望の比重及び気孔率の発泡材料を安定し
て製造することができないという不具合がある。
【０００６】これは、スラグガラスの原料である汚泥や
都市ゴミの組成が一定でないために、スラグガラスの組
成も発生場所、発生時期等により大きく異なるものとな
り、このために、スラグガラス中の発泡の温度とガラス
の軟化の温度域が大きく異なり、発泡後にガラスが軟化
するタイミングがずれることによる。
都市ゴミの組成が一定でないために、スラグガラスの組
成も発生場所、発生時期等により大きく異なるものとな
り、このために、スラグガラス中の発泡の温度とガラス
の軟化の温度域が大きく異なり、発泡後にガラスが軟化
するタイミングがずれることによる。
【０００７】このため、発泡性のよいものでは焼成前の
体積に比べて２倍以上の体積の発泡材料を得ることがで
きるが、発泡倍率が焼成前の１．５倍以下の著しく小さ
なものが形成される場合も多く、所望の発泡材料を工業
的に安定生産することができない状況にある。
体積に比べて２倍以上の体積の発泡材料を得ることがで
きるが、発泡倍率が焼成前の１．５倍以下の著しく小さ
なものが形成される場合も多く、所望の発泡材料を工業
的に安定生産することができない状況にある。
【０００８】上記従来の問題点を解決し、発泡量の安定
した発泡材料を提供すべく、本出願人は、スラグガラス
の粉砕物及び粘土粉にアルカリ成分を混合し、これに水
を添加して混練、成形後に焼成することによって、均一
な空隙を有する発泡材料とすることを先に特許出願した
（特願平９−３６３３３９号。以下「先願」とい
う。）。
した発泡材料を提供すべく、本出願人は、スラグガラス
の粉砕物及び粘土粉にアルカリ成分を混合し、これに水
を添加して混練、成形後に焼成することによって、均一
な空隙を有する発泡材料とすることを先に特許出願した
（特願平９−３６３３３９号。以下「先願」とい
う。）。
【０００９】先願においては、混練物にソ−ダ灰などの
アルカリ成分を加え、高温状態でのガラス相の軟化を促
進させることによって、発泡量の安定化を図っている。
アルカリ成分を加え、高温状態でのガラス相の軟化を促
進させることによって、発泡量の安定化を図っている。
【００１０】しかしながら、先願の発泡材料では、用い
るスラグガラスの組成がＳｉＯ2成分に非常に富む場合
（例えば、５０重量％以上）には、十分な発泡量を得る
ことができない場合があることが判明した。
るスラグガラスの組成がＳｉＯ2成分に非常に富む場合
（例えば、５０重量％以上）には、十分な発泡量を得る
ことができない場合があることが判明した。
【００１１】本発明は、上記先願の不具合を解消し、原
料スラグガラスの組成に影響を受けることなく、発泡量
が確実かつ高度に安定した、また、化学的、強度的にも
安定した発泡材料を提供することを目的とする。
料スラグガラスの組成に影響を受けることなく、発泡量
が確実かつ高度に安定した、また、化学的、強度的にも
安定した発泡材料を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の焼却灰スラグガ
ラスを用いた発泡材料は、ゴミ焼却灰をガラス化して得
られるスラグガラスの粉砕物と粘土とを混合し、得られ
た混合物を１１００℃以下の温度で焼成して得られる発
泡材料において、該混合物にボロン系添加剤を添加した
ことを特徴とする。
ラスを用いた発泡材料は、ゴミ焼却灰をガラス化して得
られるスラグガラスの粉砕物と粘土とを混合し、得られ
た混合物を１１００℃以下の温度で焼成して得られる発
泡材料において、該混合物にボロン系添加剤を添加した
ことを特徴とする。
【００１３】即ち、本発明者らは、焼成品の発泡量を大
きくして安定的な状態を得るためには、先願の如く、ス
ラグガラスの粉砕物と粘土の混合物にナトリウムを主成
分とするソーダ灰のような添加剤を加えるよりもむしろ
ボロン成分を含む添加剤、好ましくは硼酸を添加する方
が効果的であることを見出し本発明を完成させた。
きくして安定的な状態を得るためには、先願の如く、ス
ラグガラスの粉砕物と粘土の混合物にナトリウムを主成
分とするソーダ灰のような添加剤を加えるよりもむしろ
ボロン成分を含む添加剤、好ましくは硼酸を添加する方
が効果的であることを見出し本発明を完成させた。
【００１４】従来においては、スラグガラスの粉砕物と
粘土とを混練して成形、焼成することによって、発泡性
の良いものでは焼成前の体積に比べて２．０倍以上の体
積の発泡材料を得ることもできるが、都市ゴミの組成の
変動や製造されたスラグガラスの品種の違いによって、
発泡量が焼成前の１．２倍以下の著しく小さなものとな
る場合もしばしばあり、工業的に安定した品質の発泡材
料を製造することが困難であった。
粘土とを混練して成形、焼成することによって、発泡性
の良いものでは焼成前の体積に比べて２．０倍以上の体
積の発泡材料を得ることもできるが、都市ゴミの組成の
変動や製造されたスラグガラスの品種の違いによって、
発泡量が焼成前の１．２倍以下の著しく小さなものとな
る場合もしばしばあり、工業的に安定した品質の発泡材
料を製造することが困難であった。
【００１５】この主な原因は、スラグガラスの組成がＳ
ｉＯ2に富む場合には、スラグガラス中での発泡が起こ
る温度域とガラスの軟化の温度域が大きく異なり、発泡
後にガラスが軟化するタイミングがずれることによる。
また、本来は発泡後に、スラグガラス中での上記の結晶
相の成長が起こるところ、発泡中又は発泡前に結晶が析
出して、発泡の促進を阻害することによる。
ｉＯ2に富む場合には、スラグガラス中での発泡が起こ
る温度域とガラスの軟化の温度域が大きく異なり、発泡
後にガラスが軟化するタイミングがずれることによる。
また、本来は発泡後に、スラグガラス中での上記の結晶
相の成長が起こるところ、発泡中又は発泡前に結晶が析
出して、発泡の促進を阻害することによる。
【００１６】これに対して、本発明では、スラグガラス
の粉砕物と粘土の混練物にボロン系添加剤を添加するこ
とによって、８００℃以上でガラスの粘度を大きく低下
させ、また、ガラス中への結晶相の析出温度を高温部に
シフトさせることによって、発泡量を著しく増加させる
と共に、発泡量の安定的な維持を確保することが可能に
なった。
の粉砕物と粘土の混練物にボロン系添加剤を添加するこ
とによって、８００℃以上でガラスの粘度を大きく低下
させ、また、ガラス中への結晶相の析出温度を高温部に
シフトさせることによって、発泡量を著しく増加させる
と共に、発泡量の安定的な維持を確保することが可能に
なった。
【００１７】スラグガラスと粘土との混合物を焼成する
ことによる発泡反応機構は次の通りである。
ことによる発泡反応機構は次の通りである。
【００１８】ゴミ焼却灰から製造されたスラグガラス
は、基本的には還元状態での溶解のために、製造された
ガラス内部に酸化鉄（ＦｅＯ）からなる微小な粒子が多
く含まれている。また、ゴミ焼却灰の溶解では、通常の
ガラス溶解のような清澄過程を経ていないので、ガラス
中には多量の溶存ガスが含まれている。
は、基本的には還元状態での溶解のために、製造された
ガラス内部に酸化鉄（ＦｅＯ）からなる微小な粒子が多
く含まれている。また、ゴミ焼却灰の溶解では、通常の
ガラス溶解のような清澄過程を経ていないので、ガラス
中には多量の溶存ガスが含まれている。
【００１９】このように酸化鉄を多く含むスラグガラス
を加熱すると、前者の場合には高温状態では２ＦｅＯ→
２Ｆｅ＋Ｏ2の反応が促進され（Ｆｅは更に高温になる
とガラス中に溶け込んでしまう）、ガラス内部の微小な
酸化鉄粒子の周囲に酸素ガスからなる気泡が多く形成さ
れる。また、８００℃以上の高温状態では、ガラス自身
が軟化するために、スラグガラス中に多量に含まれる溶
存ガスが気泡として発生して、９００℃以上ではそれら
が泡となって大きく成長してくる。
を加熱すると、前者の場合には高温状態では２ＦｅＯ→
２Ｆｅ＋Ｏ2の反応が促進され（Ｆｅは更に高温になる
とガラス中に溶け込んでしまう）、ガラス内部の微小な
酸化鉄粒子の周囲に酸素ガスからなる気泡が多く形成さ
れる。また、８００℃以上の高温状態では、ガラス自身
が軟化するために、スラグガラス中に多量に含まれる溶
存ガスが気泡として発生して、９００℃以上ではそれら
が泡となって大きく成長してくる。
【００２０】スラグガラスは、８００℃以上の高温状態
では軟化が始まり、温度の上昇に伴って粘度は急速に低
下するため、これらの気泡の大きさはガラスの粘度の低
下に伴って急速に増大する。９００〜１０５０℃の温度
範囲に達すると、ガラスの粘度が急激に低下するので、
気泡が拡大して成長し、更にそれらが連続して連通気泡
を形成して空間となる。
では軟化が始まり、温度の上昇に伴って粘度は急速に低
下するため、これらの気泡の大きさはガラスの粘度の低
下に伴って急速に増大する。９００〜１０５０℃の温度
範囲に達すると、ガラスの粘度が急激に低下するので、
気泡が拡大して成長し、更にそれらが連続して連通気泡
を形成して空間となる。
【００２１】また、混合された粘土に含まれる含水鉱物
のカオリン（カオリナイト）が６００℃付近で脱水反応
によってメタカオリンを形成するが、更に９００℃以上
の高温条件下では、スラグガラス相と反応して珪灰石
（ＣａＳｉＯ3）や準長石（ＣａＡｌＳｉ2Ｏ7）、或い
はスラグガラスの組成がＳｉＯ2に富む場合には灰長石
（ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）を形成する。
のカオリン（カオリナイト）が６００℃付近で脱水反応
によってメタカオリンを形成するが、更に９００℃以上
の高温条件下では、スラグガラス相と反応して珪灰石
（ＣａＳｉＯ3）や準長石（ＣａＡｌＳｉ2Ｏ7）、或い
はスラグガラスの組成がＳｉＯ2に富む場合には灰長石
（ＣａＡｌ2Ｓｉ2Ｏ8）を形成する。
【００２２】これらの結晶相は、連続した気泡の壁面に
集まり、更に３次元的なネットワーク構造を形成する
が、これらの骨格が最終的な焼成品の強度を保ち、製品
に機能を付加している。
集まり、更に３次元的なネットワーク構造を形成する
が、これらの骨格が最終的な焼成品の強度を保ち、製品
に機能を付加している。
【００２３】そして、この段階に到って、連続した泡が
等しい粒径分布で存在する発泡材料が形成される。
等しい粒径分布で存在する発泡材料が形成される。
【００２４】このようなことから、発泡反応にはスラグ
ガラスの組成が大きく影響することとなるが、前述の如
く、スラグガラスの組成はゴミ焼却灰、即ち、焼却され
た汚泥や都市ゴミの組成により大きく異なるため、従来
においては発泡量の安定した発泡材料を得ることができ
なかった。
ガラスの組成が大きく影響することとなるが、前述の如
く、スラグガラスの組成はゴミ焼却灰、即ち、焼却され
た汚泥や都市ゴミの組成により大きく異なるため、従来
においては発泡量の安定した発泡材料を得ることができ
なかった。
【００２５】これに対して、本発明に従って、ボロン系
添加剤を配合することにより、発泡量を著しく増加させ
ると共に、発泡量を安定させることができる。
添加剤を配合することにより、発泡量を著しく増加させ
ると共に、発泡量を安定させることができる。
【００２６】即ち、例えば、硼酸は工業原料として容易
に入手できるものであるが、高温条件下ではソ−ダ灰の
添加による場合よりもスラグガラスの粘度を大きく低下
させるために、８００℃以上の一定の温度では無添加の
ものに比べてガラスの軟化を急速に進行させることがで
き、本発明に有効である。
に入手できるものであるが、高温条件下ではソ−ダ灰の
添加による場合よりもスラグガラスの粘度を大きく低下
させるために、８００℃以上の一定の温度では無添加の
ものに比べてガラスの軟化を急速に進行させることがで
き、本発明に有効である。
【００２７】さらに、上記のような高温の条件下では、
溶融ガラス中にボロン成分が溶け込むために、ガラス全
体の組成が変化することによって、Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉの
３成分系での結晶の析出温度が無添加の場合に対して高
温側にシフトする。
溶融ガラス中にボロン成分が溶け込むために、ガラス全
体の組成が変化することによって、Ｃａ−Ａｌ−Ｓｉの
３成分系での結晶の析出温度が無添加の場合に対して高
温側にシフトする。
【００２８】この効果によって、８００℃以上での発泡
温度でのガラス中への結晶相の析出を抑制でき、発泡と
空隙の拡大を阻害する要因を除くことができ、発泡量を
大きくすることができる。
温度でのガラス中への結晶相の析出を抑制でき、発泡と
空隙の拡大を阻害する要因を除くことができ、発泡量を
大きくすることができる。
【００２９】このようなことから、ボロン系添加剤の添
加によって、８００℃以上の焼成の過程で発生した気泡
はガラス相の軟化に伴い、９００℃付近で急激な拡大を
生じて最終的には単独気泡がつながった連続気泡の集合
体となり、高発泡量の発泡材料が形成される。
加によって、８００℃以上の焼成の過程で発生した気泡
はガラス相の軟化に伴い、９００℃付近で急激な拡大を
生じて最終的には単独気泡がつながった連続気泡の集合
体となり、高発泡量の発泡材料が形成される。
【００３０】本発明において、ボロン系添加剤として
は、硼酸を用いるのが好適である。また、用いるスラグ
ガラスの粉砕物は、粒径１５００μｍ未満、特に５００
μｍ未満の微粉を含むものであることが好ましい。
は、硼酸を用いるのが好適である。また、用いるスラグ
ガラスの粉砕物は、粒径１５００μｍ未満、特に５００
μｍ未満の微粉を含むものであることが好ましい。
【００３１】本発明の発泡材料は、焼成前体積に対する
焼成後体積で表される発泡倍率が２倍以上となるように
発泡させて製造したものであることが好ましい。
焼成後体積で表される発泡倍率が２倍以上となるように
発泡させて製造したものであることが好ましい。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を、本
発明の発泡材料の製造手順に従って、詳細に説明する
が、以下の製造方法は本発明の発泡材料の製造方法の一
例であって、本発明の発泡材料は、何ら以下の製造方法
により製造されたものに限定されるものではない。
発明の発泡材料の製造手順に従って、詳細に説明する
が、以下の製造方法は本発明の発泡材料の製造方法の一
例であって、本発明の発泡材料は、何ら以下の製造方法
により製造されたものに限定されるものではない。
【００３３】本発明の発泡材料を製造するには、まず、
スラグガラスを粉砕し、スラグガラスの粉砕物（以下、
単に「スラグガラス」と称す場合がある。）と粘土とを
混合する。
スラグガラスを粉砕し、スラグガラスの粉砕物（以下、
単に「スラグガラス」と称す場合がある。）と粘土とを
混合する。
【００３４】本発明において用いるスラグガラスは、ゴ
ミ焼却灰の還元溶融で製造されたものであり、このスラ
グガラスは粒径１．５ｍｍ以下に粉砕して使用される。
スラグガラスの粉砕粒径が大き過ぎると混合作業性が悪
く、発泡原料の均一混合物を得ることが困難となる。本
発明においては、ボロン系添加剤とガラス相とが高温条
件下で十分に混合されることが必須条件であることか
ら、用いるスラグガラスの粒径は小さいほど好ましく、
特に、粒径１５００μｍ未満、とりわけ５００μｍ未満
の微粉であることが好ましい。
ミ焼却灰の還元溶融で製造されたものであり、このスラ
グガラスは粒径１．５ｍｍ以下に粉砕して使用される。
スラグガラスの粉砕粒径が大き過ぎると混合作業性が悪
く、発泡原料の均一混合物を得ることが困難となる。本
発明においては、ボロン系添加剤とガラス相とが高温条
件下で十分に混合されることが必須条件であることか
ら、用いるスラグガラスの粒径は小さいほど好ましく、
特に、粒径１５００μｍ未満、とりわけ５００μｍ未満
の微粉であることが好ましい。
【００３５】スラグガラスと混合する粘土には特に制限
はない。即ち、本発明において、使用する粘土の組成や
品質は、発泡性に殆ど影響しないため、どのような粘土
であっても同様の条件で使用することができる。
はない。即ち、本発明において、使用する粘土の組成や
品質は、発泡性に殆ど影響しないため、どのような粘土
であっても同様の条件で使用することができる。
【００３６】粘土の混合割合は、スラグガラス、粘土及
びボロン系添加剤を混合してなる原料混合物中の割合で
１５．０〜３０．０重量％、特に２０．０〜３０．０重
量％程度とするのが好ましい。粘土の割合が上記範囲よ
り少いと、発泡材料に必要な強度を得ることができず、
多いと発泡量の大きな発泡材料は得られない。
びボロン系添加剤を混合してなる原料混合物中の割合で
１５．０〜３０．０重量％、特に２０．０〜３０．０重
量％程度とするのが好ましい。粘土の割合が上記範囲よ
り少いと、発泡材料に必要な強度を得ることができず、
多いと発泡量の大きな発泡材料は得られない。
【００３７】次いで、スラグガラスと粘土との混合物に
ボロン系添加剤を添加して、十分に均一に撹拌混合す
る。
ボロン系添加剤を添加して、十分に均一に撹拌混合す
る。
【００３８】本発明において、発泡量の安定化のために
添加するボロン系添加剤としては、硼酸、硼砂、コレマ
ナイト等があるが、好ましくは硼酸が挙げられる。
添加するボロン系添加剤としては、硼酸、硼砂、コレマ
ナイト等があるが、好ましくは硼酸が挙げられる。
【００３９】このボロン系添加剤の添加量は、多過ぎる
と焼成後に発泡材料の周囲にボロン系添加剤の析出を生
じ、また、相対的に粘土添加量を減らすこととなり発泡
材料に必要な強度を得ることが困難となる。逆に、ボロ
ン系添加剤の添加量が少ないと、発泡性の向上効果が得
られない。従って、硼酸等のボロン系添加剤は、スラグ
ガラス、粘土及びボロン系添加剤を混合してなる原料混
合物中の割合で１〜８重量％、特に１〜３重量％の範囲
で添加するのが好ましい。
と焼成後に発泡材料の周囲にボロン系添加剤の析出を生
じ、また、相対的に粘土添加量を減らすこととなり発泡
材料に必要な強度を得ることが困難となる。逆に、ボロ
ン系添加剤の添加量が少ないと、発泡性の向上効果が得
られない。従って、硼酸等のボロン系添加剤は、スラグ
ガラス、粘土及びボロン系添加剤を混合してなる原料混
合物中の割合で１〜８重量％、特に１〜３重量％の範囲
で添加するのが好ましい。
【００４０】なお、本発明では、スラグガラスの種類即
ち発泡性の良否にかかわらず、一律の原料配合で同等の
発泡量を得ることができることが特徴であり、従って、
上記ボロン系添加剤の添加量は用いるスラグガラスの種
類にかかわらず、ほぼ一定とすることができる。
ち発泡性の良否にかかわらず、一律の原料配合で同等の
発泡量を得ることができることが特徴であり、従って、
上記ボロン系添加剤の添加量は用いるスラグガラスの種
類にかかわらず、ほぼ一定とすることができる。
【００４１】スラグガラス、粘土及び硼酸等のボロン系
添加剤を混合した後は、これに水を添加して混練する。
この水の添加量は、一般に、スラグガラス、粘土及び硼
酸等のボロン系添加剤の混合物に対して１０．０〜２
０．０重量％程度とされる。
添加剤を混合した後は、これに水を添加して混練する。
この水の添加量は、一般に、スラグガラス、粘土及び硼
酸等のボロン系添加剤の混合物に対して１０．０〜２
０．０重量％程度とされる。
【００４２】次いで、この混練物を適当な大きさの型枠
に打ち込んでプレス成形するか、押出し機で押し出し成
形するなどして成形した後、焼成炉に入れて焼成する。
この成形に当り、型枠の種類や材質、形状、成形時の圧
力等は発泡性には大きく影響しないため、任意の条件を
採用することができる。また、焼成条件としては、昇温
速度はガラスの軟化を進行させ、同時に起こる発泡を促
進させる観点から、遅い方が好ましく、用いたスラグガ
ラスの組成や生産効率を考慮して決定されるが、通常の
場合４０℃／分以下、特に１０〜２０℃／分が好まし
い。また、最高焼成温度は用いたスラグガラスの組成に
よっても異なるが、９００〜１１００℃の範囲とするの
が好ましい。この温度が９００℃未満では十分に発泡が
進行せず、１１００℃を超えると高温酸化が起こり褐色
に変化することと、発泡材料自身の軟化が始まる。ま
た、焼成後の冷却割れを防止するために急冷却とならな
いように降温速度５〜５０℃／分程度で焼成後の冷却を
行うのが好ましい。なお、使用する焼成炉は、上記のよ
うな焼成条件での焼成が可能なものであれば良く、その
型式には特に制限はない。また、加熱方式も電気、ガス
のいずれでも良い。
に打ち込んでプレス成形するか、押出し機で押し出し成
形するなどして成形した後、焼成炉に入れて焼成する。
この成形に当り、型枠の種類や材質、形状、成形時の圧
力等は発泡性には大きく影響しないため、任意の条件を
採用することができる。また、焼成条件としては、昇温
速度はガラスの軟化を進行させ、同時に起こる発泡を促
進させる観点から、遅い方が好ましく、用いたスラグガ
ラスの組成や生産効率を考慮して決定されるが、通常の
場合４０℃／分以下、特に１０〜２０℃／分が好まし
い。また、最高焼成温度は用いたスラグガラスの組成に
よっても異なるが、９００〜１１００℃の範囲とするの
が好ましい。この温度が９００℃未満では十分に発泡が
進行せず、１１００℃を超えると高温酸化が起こり褐色
に変化することと、発泡材料自身の軟化が始まる。ま
た、焼成後の冷却割れを防止するために急冷却とならな
いように降温速度５〜５０℃／分程度で焼成後の冷却を
行うのが好ましい。なお、使用する焼成炉は、上記のよ
うな焼成条件での焼成が可能なものであれば良く、その
型式には特に制限はない。また、加熱方式も電気、ガス
のいずれでも良い。
【００４３】このようにして得られる本発明のスラグガ
ラスを用いた発泡材料は、スラグガラスの種類にかかわ
らず、一般的にはスラグガラス、粘土及びボロン系添加
剤を混合してなる原料混合物中に１〜８重量％程度のボ
ロン系添加剤の添加で、２．０〜２．９倍の発泡倍率
（焼成前の体積に対する焼成後の体積の割合）を安定に
得ることができ、このため、実用的な発泡材料を容易に
工業生産することが可能となる。
ラスを用いた発泡材料は、スラグガラスの種類にかかわ
らず、一般的にはスラグガラス、粘土及びボロン系添加
剤を混合してなる原料混合物中に１〜８重量％程度のボ
ロン系添加剤の添加で、２．０〜２．９倍の発泡倍率
（焼成前の体積に対する焼成後の体積の割合）を安定に
得ることができ、このため、実用的な発泡材料を容易に
工業生産することが可能となる。
【００４４】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
【００４５】実施例１〜８、比較例１，２ 発泡性が悪いと評価されているスラグガラスＡ（ＳｉＯ
2含有量５１重量％）又は発泡性が良いと評価されてい
るスラグガラスＢ（ＳｉＯ2含有量４５重量％）を用い
て、硼酸添加量と発泡倍率との関係を調べた。
2含有量５１重量％）又は発泡性が良いと評価されてい
るスラグガラスＢ（ＳｉＯ2含有量４５重量％）を用い
て、硼酸添加量と発泡倍率との関係を調べた。
【００４６】粒径１４１０μｍ未満のスラグガラスに粘
土（本節粘土）を混合し、更に得られた混合物に水を添
加して混練した。この混練物を型に入れて成形した後、
焼成炉にて昇温速度１０℃／分、高温焼成温度９５０℃
で１５分保持、降温速度１０℃／分で焼成した。
土（本節粘土）を混合し、更に得られた混合物に水を添
加して混練した。この混練物を型に入れて成形した後、
焼成炉にて昇温速度１０℃／分、高温焼成温度９５０℃
で１５分保持、降温速度１０℃／分で焼成した。
【００４７】得られた発泡材料（焼成前の寸法：３．９
ｃｍ×３．９ｃｍ×１．４ｃｍ）について、発泡倍率を
調べ、結果を表１に示した。なお、粘土の添加率は、ス
ラグガラス、粘土及び硼酸の原料混合物の合計重量に対
して、粘土及び発泡材料の合計重量が３０重量％となる
ような割合とし、また、発泡材料の添加率は、スラグガ
ラス、粘土及び発泡材料の原料混合物の合計重量に対し
て表１に示す割合となるようにした。
ｃｍ×３．９ｃｍ×１．４ｃｍ）について、発泡倍率を
調べ、結果を表１に示した。なお、粘土の添加率は、ス
ラグガラス、粘土及び硼酸の原料混合物の合計重量に対
して、粘土及び発泡材料の合計重量が３０重量％となる
ような割合とし、また、発泡材料の添加率は、スラグガ
ラス、粘土及び発泡材料の原料混合物の合計重量に対し
て表１に示す割合となるようにした。
【００４８】
【表１】
【００４９】表１より明らかなように、発泡性の悪いス
ラグガラスＡを使用した場合には、硼酸を添加すること
によって発泡性は大きく改善される。また、元々発泡性
の良いスラグガラスＢの場合には、発泡性は硼酸添加量
に対して大きく変化していない。
ラグガラスＡを使用した場合には、硼酸を添加すること
によって発泡性は大きく改善される。また、元々発泡性
の良いスラグガラスＢの場合には、発泡性は硼酸添加量
に対して大きく変化していない。
【００５０】即ち、発泡性の悪いスラグガラスに対して
は、硼酸の添加は発泡性の向上に大きな効果を持ってい
るが、発泡性の良いスラグガラスに対しては、硼酸を添
加することによって発泡性を阻害する要因は確認されな
い。
は、硼酸の添加は発泡性の向上に大きな効果を持ってい
るが、発泡性の良いスラグガラスに対しては、硼酸を添
加することによって発泡性を阻害する要因は確認されな
い。
【００５１】比較例３〜８ 発泡材料の代りに、表２に示す添加剤を表２に示す割合
で用いたこと以外は実施例１〜４と同様にして発泡材料
を得、その発泡倍率を調べ、結果を表２に示した。
で用いたこと以外は実施例１〜４と同様にして発泡材料
を得、その発泡倍率を調べ、結果を表２に示した。
【００５２】表２より、ソーダ灰等の他の添加剤では発
泡量の向上が認められないことがわかる。
泡量の向上が認められないことがわかる。
【００５３】
【表２】
【００５４】実施例９〜１２ 実施例４において、スラグガラスとして、表３に示す粒
径のものを用いたこと以外は同様にして発泡材料を得、
その発泡倍率を調べ、結果を実施例４の結果と共に表３
に示した。なお、表中、粒径が「＜５００」「＜１００
０」「＜１４１０」とあるものは微粉を含み、「１２５
〜１０００」「１２５〜１４１０」とあるものは微粉を
含まない。
径のものを用いたこと以外は同様にして発泡材料を得、
その発泡倍率を調べ、結果を実施例４の結果と共に表３
に示した。なお、表中、粒径が「＜５００」「＜１００
０」「＜１４１０」とあるものは微粉を含み、「１２５
〜１０００」「１２５〜１４１０」とあるものは微粉を
含まない。
【００５５】
【表３】
【００５６】表３より本発明においては、スラグガラス
の粒径が小さい方が好適であることがわかる。
の粒径が小さい方が好適であることがわかる。
【００５７】実施例１３，１４ 実施例４又は８において、スラグガラスＡ，Ｂとして粒
径５００μｍ未満の微粒品を用い、１０ｃｍ×１０ｃｍ
×１０ｃｍの大きさの発泡材料を製造したこと以外は同
様にして発泡材料を得、得られた発泡材料の発泡倍率を
調べ、結果を表４に示した。なお、テストは各々２回行
い、それぞれの発泡倍率を示した。
径５００μｍ未満の微粒品を用い、１０ｃｍ×１０ｃｍ
×１０ｃｍの大きさの発泡材料を製造したこと以外は同
様にして発泡材料を得、得られた発泡材料の発泡倍率を
調べ、結果を表４に示した。なお、テストは各々２回行
い、それぞれの発泡倍率を示した。
【００５８】表４より、発泡材料の寸法を大きくしても
効果に差異はなく、本発明は実際の操業レベルに有効に
適用可能であることがわかる。
効果に差異はなく、本発明は実際の操業レベルに有効に
適用可能であることがわかる。
【００５９】
【表４】
【００６０】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、組
成や条件が大きく変化する下水汚泥や都市ゴミの焼却灰
のスラグガラスから、均一な連続した気泡を持ち、発泡
量の安定した発泡材料を得ることができ、これにより、
廃棄物の減容化、有効再利用を図ることができる。
成や条件が大きく変化する下水汚泥や都市ゴミの焼却灰
のスラグガラスから、均一な連続した気泡を持ち、発泡
量の安定した発泡材料を得ることができ、これにより、
廃棄物の減容化、有効再利用を図ることができる。
【００６１】本発明の発泡材料は、例えば、焼成時の昇
温速度を調整することにより、気泡の大きさを容易に調
節することができ、これにより、防音効果を持つ吸音材
として、或いは断熱材、その他、住宅用又は産業用建材
ないし構築材、充填材等として、幅広い用途に極めて有
用である。
温速度を調整することにより、気泡の大きさを容易に調
節することができ、これにより、防音効果を持つ吸音材
として、或いは断熱材、その他、住宅用又は産業用建材
ないし構築材、充填材等として、幅広い用途に極めて有
用である。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D004 AA36 BA02 CA29 4G062 AA09 AA12 AA15 BB01 DA05 DB01 DB02 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EA10 EB01 EC01 ED01 EE01 EE02 EF01 EG01 FA01 FA10 FB01 FC01 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 NN31 PP01 PP08
Claims (5)
- 【請求項１】 ゴミ焼却灰をガラス化して得られるスラ
グガラスの粉砕物と粘土とを混合し、得られた混合物を
１１００℃以下の温度で焼成して得られる発泡材料にお
いて、 該混合物にボロン系添加剤を添加したことを特徴とする
焼却灰スラグガラスを用いた発泡材料。 - 【請求項２】 請求項１において、該ボロン系添加剤は
硼酸であることを特徴とする焼却灰スラグガラスを用い
た発泡材料。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、焼成前体積に
対する焼成後体積で表される発泡倍率が２倍以上である
ことを特徴とする焼却灰スラグガラスを用いた発泡材
料。 - 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項におい
て、該スラグガラスの粉砕物の粒径が１５００μｍ未満
であることを特徴とする焼却灰スラグガラスを用いた発
泡材料。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項におい
て、該スラグガラスの粉砕物の粒径が５００μｍ未満で
あることを特徴とする焼却灰スラグガラスを用いた発泡
材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33650298A JP3035611B1 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 焼却灰スラグガラスを用いた発泡材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33650298A JP3035611B1 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 焼却灰スラグガラスを用いた発泡材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3035611B1 JP3035611B1 (ja) | 2000-04-24 |
| JP2000154072A true JP2000154072A (ja) | 2000-06-06 |
Family
ID=18299804
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33650298A Expired - Lifetime JP3035611B1 (ja) | 1998-11-12 | 1998-11-12 | 焼却灰スラグガラスを用いた発泡材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3035611B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1297518C (zh) * | 2003-10-09 | 2007-01-31 | 商静一 | 一种纳米泡沫吸声材料 |
-
1998
- 1998-11-12 JP JP33650298A patent/JP3035611B1/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1297518C (zh) * | 2003-10-09 | 2007-01-31 | 商静一 | 一种纳米泡沫吸声材料 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3035611B1 (ja) | 2000-04-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |