JP2000303395A

JP2000303395A - 複合硬化体および複合建築材料

Info

Publication number: JP2000303395A
Application number: JP11309673A
Authority: JP
Inventors: Kichiya Matsuno; 吉弥松野; Tetsuji Ogawa; 哲司小川; Kenji Sato; 健司佐藤; Toshihiro Nomura; 敏弘野村
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1998-12-11
Filing date: 1999-10-29
Publication date: 2000-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】加工性および生産性に優れ、かつ高い曲げ強
度を有する、建築材料に最適な複合硬化体を提供するこ
とにある。【解決手段】無機非晶質体中に繊維状物が混在してな
り、その気孔率が５〜６０％であることを特徴とする複
合硬化体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種産業用材料
として使用できる複合硬化体およびこれを用いた複合建
築材料に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境保護の観点から、種々の
産業廃棄物の有効利用が検討されている。例えば、これ
まで森林資源を大量に消費してきた建築産業において
は、建築資材を新たに産業廃棄物に求めることにより、
森林資源の消費量を抑えるとともに、従来使用していた
無機ボード、例えば、珪酸カルシウム板、パーライト
板、スラグ石膏板、木片セメント板および石膏ボード等
について、その低コスト化並びに高機能化を実現するた
めの提案がなされている。

【０００３】例えば、紙の製造後に発生するパルプかす
（スカム）を建築用パネルとして有効に利用すること
が、特開平７−４１３５０号公報に開示されている。こ
の技術は、スカムを焼成して得られるシリカ、アルミナ
などの無機物をセメント、繊維および水と混合し、多孔
の鉄板に圧接するものである。また、特開平１０−２１
８６４３号公報には、廃棄物溶融スラグを含むセメント
混和材が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平７−
４１３５０号公報の技術では、鉄板とセメントを使用す
るために加工性に乏しく、さらにセメントは養生が必要
となるから生産性が低下することが問題であった。

【０００５】また、特開平１０−２１８６４３号公報の
技術は、圧縮強度に優れるが曲げ強度が低いことが問題
であり、この技術を建築材料用の柱材や板材等に利用す
るには、曲げ強度を高くする必要がある。

【０００６】さらに、いずれの技術でもセメントを使用
するため、釘などを打ちつけることができず、無理に打
ちつけるとクラックの発生をまねく不利がある。

【０００７】そこで、この発明は、上記した諸問題を解
消し、産業廃棄物を使用するにあたり、加工性および生
産性を損なうことなく、曲げ強度を向上させた複合硬化
体とこの複合硬化体を用いた複合建築材料について提案
することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の要旨構成は、
次のとおりである。 (1) 無機非晶質体中に繊維状物が混在してなり、その気
孔率が５〜６０％であることを特徴とする複合硬化体。

【０００９】(2) 上記(1) において、無機非晶質体中に
Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍ
ｎ、ＦｅおよびＺｎから選ばれる少なくとも２種以上の
元素を含むことを特徴とする複合硬化体。

【００１０】(3) 上記(1) において、前記無機非晶質体
が、２種以上の酸化物の系からなり、該酸化物がＡｌ₂
Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＣａＯ、Ｎａ₂ Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂ Ｏ
₅ 、ＳＯ₃ 、Ｋ₂ Ｏ、ＴｉＯ₂ 、ＭｎＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ ま
たはＺｎＯから選ばれることを特徴とする複合硬化体。

【００１１】(4) Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ系の非
無機晶質中に繊維状物が混在してなり、その気孔率が５
〜６０％であることを特徴とする複合硬化体。

【００１２】(5) Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ−酸化
物系の無機非晶質体中に繊維状物が混在してなり、その
気孔率が５〜６０％であることを特徴とする複合硬化
体。

【００１３】(6) 上記(5) において、酸化物がＮａ₂
Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂ Ｏ₅ 、ＳＯ₃ 、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂ 、Ｍ
ｎＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ およびＺｎＯから選ばれる少なくとも
１種であることを特徴とする複合硬化体。

【００１４】(7) 上記(4) または(5) において、非晶質
体は、それぞれＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ ₂ およびＣａＯに換
算して、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：複合硬化体の全重量に対して５〜
５１重量％、ＳｉＯ₂ ：複合硬化体の全重量に対して８
〜５３重量％およびＣａＯ：複合硬化体の全重量に対し
て１０〜６３重量％でかつ３種の合計が１００重量％を
越えない範囲で含有する組成であることを特徴とする複
合硬化体。

【００１５】(8) 上記(1) から(7) までのいずれかにお
いて、繊維状物が多糖類からなる有機質繊維状物である
ことを特徴とする複合硬化体。 (9) 上記(1) から(8) までのいずれかにおいて、繊維状
物は、特定方向に配向していることを特徴とする複合硬
化体。

【００１６】(10)上記(1) から(9) までのいずれかにお
いて、さらにハロゲンを含有することを特徴とする複合
硬化体。

【００１７】(11)上記(1) から(10)までのいずれかにお
いて、さらに結晶体を有することを特徴とする複合硬化
体。

【００１８】(12)上記(1) から(11)までのいずれかにお
いて、非晶質体が産業廃棄物である製紙スラッジを硬化
させたものであることを特徴とする複合硬化体。

【００１９】(13)産業廃棄物である製紙スラッジを硬化
させて成り、その気孔率が５〜６０％であることを特徴
とする複合硬化体。

【００２０】(14)蛍光Ｘ線分析によりＡｌ、Ｓｉ、Ｃ
ａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅおよび
Ｚｎから選ばれる少なくとも２種以上の元素の存在が確
認され、Ｘ線回折分析において、２θ：１５°〜４０°
の範囲でハローが見られる無機非晶質体中に繊維状物が
混在してなり、その気孔率が５〜６０％であることを特
徴とする複合硬化体。

【００２１】(15)蛍光Ｘ線分析によりＡｌ、Ｓｉおよび
Ｃａの存在が確認され、Ｘ線回折分析のチャートにおい
て、２θ：１５°〜４０°の範囲でハローが見られる無
機非晶質体中に繊維状物が混在してなり、その気孔率が
５〜６０％であることを特徴とする複合硬化体。

【００２２】(16)蛍光Ｘ線分析によりＡｌ、Ｓｉおよび
Ｃａの存在が確認され、また、これらに加えて前記蛍光
Ｘ線分析によりＮａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、
ＦｅおよびＺｎから選ばれる少なくとも１種以上の元素
の存在が確認され、さらにＸ線回折分析のチャートにお
いて、２θ：１５°〜４０°の範囲でハローが見られる
無機非晶質体中に繊維状物が混在してなり、その気孔率
が５〜６０％であることを特徴とする複合硬化体。

【００２３】(17)上記(14)から(16)までのいずれかにお
いて、繊維状物が多糖類からなる有機質繊維状物である
ことを特徴とする複合硬化体。 (18)上記(14)から(17)までのいずれかにおいて、繊維状
物は、特定方向に配向していることを特徴とする複合硬
化体。

【００２４】(19)上記(14)から(16)までのいずれかにお
いて、さらにハロゲンを含有することを特徴とする複合
硬化体。

【００２５】(20)上記(14)から(16)までのいずれかにお
いて、さらに結晶体を有することを特徴とする複合硬化
体。

【００２６】(21)上記(14)から(16)までのいずれかにお
いて、非晶質体が産業廃棄物である製紙スラッジを硬化
させたものであることを特徴とする複合硬化体。

【００２７】(22)上記(1) から(21)までのいずれかにお
いて、さらに無機粉末を含むことを特徴とする複合硬化
体。

【００２８】(23)上記(1) から(21)までのいずれかにお
いて、さらに結合剤を含むことを特徴とする複合硬化
体。

【００２９】(24)芯材の少なくとも片面に補強層を形成
した複合建築材料であって、該芯材に、上記(1) から(2
3)までのいずれか記載の複合硬化体を適用して成ること
を特徴とする複合建築材料。

【００３０】(25)芯材の少なくとも片面に補強層を形成
した複合建築材料であって、該芯材に、上記(1) から(2
3)までのいずれか記載の複合硬化体を適用して成ること
を特徴とする複合建築材料。

【００３１】(26)芯材の少なくとも片面に化粧層を形成
した複合建築材料であって、該芯材に、上記(1) から(2
3)までのいずれか記載の複合硬化体を適用して成ること
を特徴とする複合建築材料。

【００３２】(27)芯材の少なくとも片面に電磁波シール
ド層を形成した複合建築材料であって、該芯材に、上記
(1) から(23)までのいずれか記載の複合硬化体を適用し
て成ることを特徴とする複合建築材料。

【００３３】(28)芯材の少なくとも片面に耐水紙を貼付
した複合建築材料であって、該芯材に、上記(1) から(2
3)までのいずれか記載の複合硬化体を適用して成ること
を特徴とする複合建築材料。

【００３４】

【発明の実施の形態】この発明の複合硬化体の構造を、
図１に模式で示す。この複合硬化体１は、無機晶質体２
中に繊維状物３が混在するものであり、その気孔率が５
〜６０％であることを特徴とする。気孔率は、１００％
−（見かけの比重／真比重）×１００％で計算される。
比重は、４℃の水の密度を１とした場合の物質の密度を
いう。比重の測定は、硬化体の体積および重量を測定
し、（重量／体積）／０．９９９９７３で計算したもの
である。また、真比重は、構成成分の理論密度および組
成比から荷重平均で計算する。気孔率が６０％を越える
と複合硬化体の強度が低下し、逆に気孔率が５％未満で
は強度に占める無機非晶質体自体の影響が大きくなりす
ぎて繊維状物の補強効果が相対的に低下し、やはり強度
が低下してしまう。前記気孔率は、１０〜５０％が最適
である。クラックを抑制できる範囲だからである。な
お、クラック抑制が可能な比重範囲が、強度を得るため
の範囲より狭い理由は、破壊靱性値の方が曲げ強度など
よりも気孔や繊維状物の影響を強く受けるからであると
推定している。

【００３５】本発明で使用される無機非晶質体について
は特に限定されず、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、
Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎから選ばれる少な
くとも２種以上の元素を含む各種酸化物の無機非晶質体
を使用することができる。特に、２種以上の酸化物の系
からなる無機非晶質体が最適である。ここでいう２種以
上の酸化物の系からなる無機非晶質体とは、酸化物
（１）−酸化物（２）・・・−酸化物（ｎ）系（但しｎ
は自然数であり、酸化物（１）、酸化物（２）、・・・
酸化物（ｎ）は、それぞれ異なる酸化物）の無機非晶質
体である。このような非晶質体は、正確な定義づけが困
難であるが、２種以上の酸化物を固溶あるいは水和反応
等させることにより生成する、非晶質の化合物であると
考えられる。このような無機非晶質の化合物は、蛍光Ｘ
線分析により、酸化物を構成する元素（Ａｌ、Ｓｉ、Ｃ
ａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ
から選ばれる少なくとも２種以上）が確認され、Ｘ線回
折による分析のチャートでは２θ：１５°〜４０°の範
囲でハローが見られる。ハローはＸ線の強度の緩やかな
起伏であり、Ｘ線チャートでブロードな盛り上がりとし
て観察される。

【００３６】この複合硬化体１は、まず無機非晶質体２
が強度発現物質となり、しかも繊維状物３が無機非晶質
体２中に分散して破壊靱性値を改善するため、曲げ強度
値や耐衝撃性を向上することができる。また、非晶質体
の方が結晶質のものより気孔を有しやすく、比重調整し
やすい。さらに、非晶質体は強度に異方性がなく均質な
硬化体が得られるだけでなく、無機非晶質体であるが故
に、低密度で充分な強度が得られるという利点もある。
なお、上記無機非晶質体が強度発現物質となる理由は定
かではないが、結晶質の構造に比べてクラックの進展が
阻害されるためではないかと推定される。また、結晶質
中に比べて非晶質中の方が繊維状物が均一に分散しやす
いことから、破壊靱性値も向上すると考えられる。

【００３７】ここで、酸化物としては、金属および／ま
たは非金属の酸化物を使用でき、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ
₂ 、ＣａＯ、Ｎａ₂ Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂ Ｏ₅ 、ＳＯ₃ 、Ｋ
₂ Ｏ、ＴｉＯ₂ 、ＭｎＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ およびＺｎＯから
選ばれることが望ましい。とりわけ、Ａｌ₂ Ｏ₃ −Ｓｉ
Ｏ₂ −ＣａＯ系またはＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ−
酸化物系からなる無機非晶質体、もしくはこれら無機非
晶質体の複合体が最適である。なお、後者の無機非晶質
体における酸化物は、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ およびＣａ
Ｏを除く金属および／または非金属の酸化物の１種以上
である。

【００３８】まず、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ系か
らなる無機非晶質体は、Ａｌ₂ Ｏ₃、ＳｉＯ₂ およびＣ
ａＯの各成分の全部または一部が互いに固溶あるいは水
和反応などにより生成する非晶質構造を有する化合物で
ある。すなわち、Ａｌ₂ Ｏ₃とＳｉＯ₂ 、ＳｉＯ₂ とＣ
ａＯ、Ａｌ₂ Ｏ₃ とＣａＯ、そしてＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ
₂ およびＣａＯの組合せで固溶あるいは水和反応等させ
ることにより生成する化合物のいずれかを含むと考えら
れる。このような無機非晶質の化合物は、蛍光Ｘ線分析
により、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａが確認され、Ｘ線回折による
分析のチャートでは２θ：１５°〜４０°の範囲でハロ
ーが見られる。ハローはＸ線の強度の緩やかな起伏であ
り、Ｘ線チャートでブロードな盛り上がりとして観察さ
れる。

【００３９】また、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ およびＣａＯ
以外に少なくとも１種の酸化物を加えた系、つまりＡｌ
₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ−酸化物系からなる無機非晶
質体は、上記Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ系での組み
合わせ以外に、Ａｌ₂ Ｏ₃ と酸化物、ＳｉＯ₂ と酸化
物、ＣａＯと酸化物、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ およびＣａ
Ｏ、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ および酸化物、ＳｉＯ₂ 、Ｃ
ａＯおよび酸化物、Ａｌ ₂ Ｏ₃ 、ＣａＯおよび酸化物、
Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ および酸化物、そしてＡｌ ₂ Ｏ
₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＣａＯおよび酸化物の組合せで固溶ある
いは水和反応等させることにより生成する化合物のいず
れかを含むと考えられる。

【００４０】なお、前記酸化物が２以上、つまり、Ａｌ
₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ−酸化物（１）・・・−酸化
物（ｎ）系（ｎは２以上の自然数）の無機非晶質体であ
れば、これらの酸化物、例えば酸化物（１）、酸化物
（２）・・・酸化物（ｎ）（ｎは２以上の自然数で、酸
化物（ｎ）は、ｎの値が異なればそれぞれ異なる酸化物
を意味し、かつＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＣａＯを除いた
ものである）のそれぞれから選ばれる少なくとも２種以
上の組合せで固溶あるいは水和反応等させることにより
生成する化合物、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＣａＯから選
ばれる少なくとも２種以上の組合せで固溶あるいは水和
反応等させることにより生成する化合物、さらに酸化物
（１）、酸化物（２）・・・酸化物（ｎ）（ｎは２以上
の自然数）のそれぞれから選ばれる少なくとも１種以上
と、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＣａＯから選ばれる少なく
とも１種以上との組合せで固溶あるいは水和反応等させ
ることにより生成する化合物のいずれかを含むと考えら
れる。このような無機非晶質の化合物は、蛍光Ｘ線分析
により、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａに加えて、酸化物を構成する
元素（Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚ
ｎから選ばれる少なくとも１種以上）が確認され、Ｘ線
回折による分析のチャートでは２θ：１５°〜４０°の
範囲でハローが見られる。ハローは、Ｘ線の強度の緩や
かな起伏であり、Ｘ線チャートでブロードな盛り上がり
として観察される。

【００４１】ここで、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ およびＣａ
Ｏと組み合わせる酸化物は、１種または２種以上であ
り、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＣａＯを除く金属および／
または非金属の酸化物を使用でき、例えばＮａ₂ Ｏ、Ｍ
ｇＯ、Ｐ₂ Ｏ₅ 、ＳＯ₃ 、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂ 、ＭｎＯ、
Ｆｅ₂ Ｏ₃ およびＺｎＯから選ぶことができる。この選
択は、複合硬化体に期待する特性を基準に行うことがで
きる。

【００４２】例えば、Ｎａ₂ ＯまたはＫ₂ Ｏは、アルカ
リなどで除去できるため、めっき処理に先立って除去処
理を行えば、複合硬化体表面の被めっき面が粗くなって
めっきのアンカーとして作用させることができる。Ｍｇ
Ｏは、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、ＣａＯと固溶して強度発
現に寄与し、曲げ強度や耐衝撃性を大きく改善する。Ｐ
₂ Ｏ₅ は、骨との癒着を助けるため生体材料（人工歯
根、人工骨）に使用する場合は特に有利である。ＳＯ₃
は、殺菌作用があり抗菌建築材料に適している。ＴｉＯ
₂ は、白系着色材であるとともに、光酸化触媒として作
用することから、付着した有機汚染物質を強制的に酸化
でき、光を照射しただけで洗浄できるという自浄力のあ
る建築材料、あるいは各種フィルター、反応触媒として
使用できるという特異な効果を有する。ＭｎＯは暗色系
の着色材、Ｆｅ₂ Ｏ₃ は明色系の着色材、ＺｎＯは白系
の着色材として有用である。なお、これらの酸化物は、
無機非晶質体中にそれぞれ単独で存在していてもよい。

【００４３】前記無機非晶質体の組成は、それぞれＡｌ
₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ およびＣａＯに換算して、Ａｌ₂ Ｏ
₃ ：複合硬化体の全重量に対して５〜５１重量％、Ｓｉ
Ｏ₂ ：複合硬化体の全重量に対して８〜５３重量％およ
びＣａＯ：複合硬化体の全重量に対して１０〜６３重量
％で、かつそれら合計が１００重量％をこえない範囲に
おいて、含有することが好ましい。なぜなら、Ａｌ₂ Ｏ
₃ の含有量が５重量％未満あるいは５１重量％をこえる
と複合硬化体の強度が低下し、また、ＳｉＯ₂ の含有量
が８重量％未満あるいは５３重量％をこえても複合硬化
体の強度が低下する。そして、ＣａＯの含有量が１０重
量％未満あるいは６３重量％をこえてもやはり複合硬化
体の強度が低下するのである。さらに、酸化物に換算し
てＣａＯ／ＳｉＯ₂ の比率を０．２〜７．９、ＣａＯ／
Ａｌ₂ Ｏ₃ の比率を０．２〜１２．５に調整すること
が、強度の大きい硬化体を得るのに有利である。

【００４４】また、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ およびＣａＯ
以外の酸化物として、Ｎａ₂ Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂ Ｏ₅ 、Ｓ
Ｏ₃ 、Ｋ₂ Ｏ、ＴｉＯ₂ 、ＭｎＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ およびＺ
ｎＯを含有する場合、各成分の好適含有量は次のとおり
である。なお、これら酸化物の合計量は、１００重量％
を越えないことはいうまでもない。Ｎａ₂ Ｏ：複合硬化体の全重量に対して０．１〜１．２重量％ＭｇＯ：複合硬化体の全重量に対して０．３〜１１．０重量％Ｐ₂ Ｏ₅ ：複合硬化体の全重量に対して０．１〜７．３重量％ＳＯ₃ ：複合硬化体の全重量に対して０．１〜３．５重量％Ｋ₂ Ｏ：複合硬化体の全重量に対して０．１〜１．２重量％ＴｉＯ₂ ：複合硬化体の全重量に対して０．１〜８．７重量％ＭｎＯ：複合硬化体の全重量に対して０．１〜１．５重量％Ｆｅ₂ Ｏ₃ ：複合硬化体の全重量に対して０．２〜１７．８重量％ＺｎＯ：複合硬化体の全重量に対して０．１〜１．８重量％これら酸化物の含有量を上記範囲に限定した理由は、上
記範囲を逸脱すると複合硬化体の強度が低下するからで
ある。

【００４５】なお、非晶質構造か否かは、Ｘ線回折によ
り確認できる。すなわち、Ｘ線回折により２θ：１５°
〜４０°の領域でハローが観察されれば、非晶質構造を
有していることを確認できる。この発明では、完全に非
晶質構造となっているもの以外に、非晶質構造中にHydr
ogen Aluminium Silicate 、Kaolinite 、Zeolite 、Ge
hlenite,syn 、Anorthite 、Melitite、Gehlenite-synt
hetic 、tobermorite 、xonotlite 、ettringiteや、Ｓ
ｉＯ₂ 、Ａl ₂ Ｏ₃ 、ＣａＯ、Ｎａ₂ Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂
Ｏ₅ 、ＳＯ₃ 、Ｋ₂ Ｏ、ＴｉＯ₂ 、ＭｎＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃
およびＺｎＯなどの酸化物、そしてＣａＣＯ₃ （Calcit
e ）などの結晶体が混在していてもよい。これら結晶体
は、それ自体が強度発現物質になるとは考えられない
が、例えば、硬度および密度を高くして圧縮強度を改善
したり、クラックの進展を抑制するなどの効果があると
考えられる。結晶体の含有量は、複合硬化体の全重量に
対して０．１〜５０重量％であることが望ましい。この
理由は、結晶体が少なすぎると上記効果が得られず、逆
に多すぎると強度低下を招くからである。本発明の複合
硬化体は、その比重が０．２〜２．２であることが望ま
しい。この範囲で高い強度、耐クラック特性が得られる
からである。

【００４６】ちなみに、上記Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ 系の
結晶性化合物がHydrogen AluminiumSilicate 、Kaolini
te 、Zeolite 、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＣａＯ系の結晶性化合物
がCalcium Aluminate 、ＣａＯ−ＳｉＯ₂ 系の結晶性化
合物がCalcium Silicate、Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −Ｃａ
Ｏ系の結晶性化合物がGehlenite,syn 、Anorthite であ
り、またＡｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ−ＭｇＯ系の結
晶性化合物がMelitite、Gehlenite-synthetic である。

【００４７】また、この発明の複合硬化体では、少なく
とも２種以上の酸化物の系からなる無機非晶質体中に、
ハロゲンを添加してもよい。このハロゲンは、固溶体、
水和物の生成反応の触媒となり、また燃焼抑制物質とし
て作用する。その含有量は、０．１〜１．２重量％が望
ましい。なぜなら、０．１重量％未満では強度が低く、
１．２重量％を越えると燃焼により有害物質を発生する
からである。ハロゲンとしては、塩素、臭素、フッ素が
望ましい。

【００４８】同様に、炭酸カルシウム（Calcite ）を添
加していてもよい。炭酸カルシウムそれ自体は強度発現
物質ではないが、炭酸カルシウムの周囲を無機非晶質体
が取り囲むことにより、クラックの進展を阻止するなど
の作用により強度向上に寄与すると考えられる。この炭
酸カルシウムの含有量は、複合硬化体の全重量に対して
４８重量％以下が望ましい。この理由は、４８重量％を
越えると曲げ強度が低下するからである。また、０．１
重量％以上が望ましい。０．１重量％未満では、強度向
上に寄与しないからである。

【００４９】さらに、結合剤を添加することも、強度の
さらなる向上や、耐水性、耐薬品性および耐火性の向上
に、有利である。この結合剤としては、熱硬化性樹脂お
よび無機結合剤のいずれか一方または両方からなること
が望ましい。熱硬化性樹脂としては，フェノール樹脂，
メラミン樹脂，エポキシ樹脂，ユリア樹脂から選ばれる
少なくとも１種以上の樹脂が望ましい。無機結合剤とし
ては，珪酸ソーダ，シリカゲル及びアルミナゾルの群か
ら選ばれる少なくとも１種以上が望ましい。

【００５０】次に、この発明において無機非晶質体中に
混在させる繊維状物は、有機質および無機質のいずれで
もよい。有機質繊維状物としては、ビニロン、ポリプロ
ピレンおよびポリエチレンなどの化学繊維、そして多糖
類からなる有機質繊維状物から選ばれる少なくとも１種
以上を使用できるが、多糖類からなる有機質繊維状物で
あることが望ましい。なぜなら、多糖類にはＯＨ基が存
在し、水素結合によりＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ またはＣａ
Ｏの各種化合物と結合しやすいからである。

【００５１】この多糖類は、アミノ糖、ウロン酸、デン
プン、グリコーゲン、イヌリン、リケニン、セルロー
ス、キチン、キトサン、ヘミセルロースおよびペクチン
から選ばれる少なくとも１種以上の化合物であることが
望ましい。これら多糖類からなる有機質繊維状物として
は、パルプ、パルプかす、新聞や雑誌などの古紙の粉砕
物が有利に適合する。なお、パルプは、セルロースの他
にリグニンを１０〜３０重量％程度含んでいる。

【００５２】一方、無機質繊維状物としては、アルミナ
ウイスカー、ＳｉＣウイスカー、シリカアルミナ系のセ
ラミックファイバー、ガラスファイバー、カーボンファ
イバー、金属ファイバーから選ばれる少なくとも１種以
上を使用できる。

【００５３】なお、上記繊維状物の含有率は、２〜７５
重量％であることが望ましい。この理由は、２重量％未
満では複合硬化体の強度が低下し、一方７５重量％を越
えると防火性能、耐水性、寸法安定性などが低下するお
それがあるからである。さらに、繊維状物の平均長さ
は、１０〜３０００μｍが望ましい。平均長さが短すぎ
ると絡み合いが生じず、また長すぎるとが空隙が生じて
無機硬化体の強度が低下しやすいからである。

【００５４】以上の複合硬化体は、産業廃棄物を乾燥さ
せて凝集硬化させて得たものが推奨され、とりわけ製紙
スラッジ（スカム）を乾燥させて凝集硬化させたものが
最適である。すなわち、製紙スラッジは、無機物を含む
パルプかすであり、産業廃棄物を原料として使用するた
め低コストであり、環境問題の解決に寄与するからであ
る。しかも、この製紙スラッジは、それ自体がバインダ
ーとしての機能を有しており、他の産業廃棄物と混練す
ることにより、所望の形状に成形できる利点を有する。

【００５５】また、製紙スラッジ中には、パルプの他
に、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔ
ｉ、Ｍｎ、ＦｅおよびＺｎの酸化物、水酸化物、炭酸塩
あるいはこれらの複合化合物、もしくはこれらの酸化物
の前駆体であるゾル状物、またはそれらの複合物、およ
びハロゲンおよび炭酸カルシウムから選ばれる少なくと
も１種、そして水を含むのが一般的である。とりわけ、
上質紙の古紙は、カオリンや炭酸カルシウムなどのカル
シウム系結晶を多く含むことから、上記製紙スラッジと
しては、古紙を多く含むものが適している。上記製紙ス
ラッジ中の含水率は、２０〜８０重量％であることが望
ましい。なぜなら、含水率が２０重量％未満では、硬く
なりすぎて成形が難しくなり、一方８０重量％をこえる
とスラリー状になって成形が難しくなるからである。な
お、製紙スラッジを使用した硬化体に関する技術は散見
されるが、いずれも本発明とは異なる。例えば特開昭４
９−８６４３８号には、パルプかす（セルロース成分）
と石灰かす（炭酸カルシウム）を混合してホットプレス
したものであるが、パルプかすはセルロールを意味して
おり、本発明のように製紙スラッジ中の無機成分を利用
するものではなく、無機非晶質中に繊維が分散したもの
ではない。このため石灰かすの粒界で破断したり、クラ
ックの進展を防止できず曲げ強度、圧縮強度に劣る。ま
た、石灰かすは、結晶質であり、本発明のような非晶質
体ではない。特開平５−２７０８７２号、特開平６−２
９３５４６号、特開平７−４７５３７号および特開平７
−６９７０１号は、セメントと無機補強繊維との複合技
術であって、本発明のような無機非晶質体中に繊維状物
質を分散させたものとは異なる。特開平１０−１５９２
３号は、パルプスラッジと結晶質である石膏を混合する
技術であって、本発明のような無機非晶質体中に繊維状
物質を分散させたものとは異なる。特開昭５１−３００
８８号は、パルプ廃棄物の焼成灰と軽量無機材料を成形
する技術であるが、焼成条件等が記載されておらず、非
晶質の焼成灰を得ることできない。特開昭４９−２８８
０号は、パルプ廃棄物中の繊維のみに着目した技術であ
り、本発明のような無機非晶質体中に繊維が分散したも
のではない。特開昭５３−８１３８８号は、パルプかす
中の繊維（繊維２０％、土砂０．０１％）と木屑を混ぜ
て成形したもので、本発明のような無機非晶質体中に繊
維が分散したものではない。特開平８−２４６４００号
は、製紙スラッジではなく古紙パルプそのもの（セルロ
ースのみ）を使用する技術である。特開昭４８−４４３
４９号は、有機質と無機質を含むパルプ廃棄物と高分子
エマルジョンなどを混合した技術であるが、無機質と
は、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化鉄をいい、実質
的に各１種類の結晶質の金属酸化物単体を指しており、
本発明のような２種以上の金属酸化物が結合して複雑な
非晶質系を構成するものとは異なる。特開昭４９−９９
５２４号は、セラミック化（多結晶体）した基材であっ
て、本発明のような非晶質系とは異なる。

【００５６】ここで、図２に示すように、複合硬化体１
中に、無機粉末４を混在させることが、防火性を向上さ
せたり、無機非晶質体と反応して強度発現物質を形成し
て強度を向上するのに有利であり、この無機粉末量を調
整することにより、複合硬化体の気孔率を調整すること
もできる。

【００５７】無機粉末としては、炭酸カルシウム、水酸
化カルシウム、シラス、シラスバルーン、パーライト、
水酸化アルミニウム、シリカ、アルミナ、タルク、炭酸
カルシウム、産業廃棄物粉末から選ばれる少なくとも１
種以上を使用できる。特に、産業廃棄物粉末としては、
製紙スラッジの焼成粉末、ガラスの研磨屑、および珪砂
の粉砕屑から選ばれる少なくと１種以上の産業廃棄物粉
末を用いることが望ましい。なぜなら、これら産業廃棄
物粉末を使用することにより、低コスト化を実現でき、
さらに環境問題の解決に寄与できるからである。

【００５８】なお、製紙スラッジを焼成した無機粉末
は、製紙スラッジを３００〜１５００℃で加熱処理する
ことによって得られる。かくして得られる無機粉末は、
非晶質であり、強度、靱性に優れ、かつ密度も小さいた
め、複合硬化体に分散させることにより軽量化を実現で
きる。また、製紙スラッジを３００℃以上８００℃未満
で焼成した場合および、３００〜１５００℃で加熱処理
後、急冷することによって得られる無機粉末は、確実に
無機非晶質体を含むため有利である。無機粉末は、比表
面積が、１．６〜１００ｍ² ／ｇであることが望まし
い。１．６ｍ² ／ｇ未満では、無機非晶質体と無機粉末
の接触面積が小さくなり強度が低下してしまい、逆に１
００ｍ² ／ｇを越えるとクラック進展や硬度の向上とい
った効果が低下して結果的に強度が低下する。

【００５９】さらに、無機粉末中には、シリカ、アルミ
ナ、酸化鉄、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化
カリウム、酸化ナトリウム、五酸化リンから選ばれる少
なくとも１種以上の無機物が含まれるていることが望ま
しい。これらは、化学的に安定で耐候性に優れ、建築材
料などの産業材料として望ましい特性をそなえる。

【００６０】この無機粉末は、その平均粒子径が小さす
ぎても大きすぎても充分な強度が得られないため、１〜
１００μｍの範囲にあることが望ましい。無機粉末の含
有量は、１０〜９０重量％であることが望ましい。すな
わち、無機粉末が多すぎると強度が低下し、逆に無機粉
末の量が多すぎるともろくなり、いずれにしても強度が
低下するからである。

【００６１】この発明に従う複合硬化体は、各種産業に
おいて利用され、ケイ酸カルシウム板、パーライトボー
ド、合板、石膏ボードなどに代わる新たな建築材料を始
めとして、義肢、人工骨、人工歯根用の医療材料、プリ
ント配線板のコア基板、層間樹脂絶縁層などの電子材料
に使用することができる。

【００６２】そこで、この複合硬化体の一応用例とし
て、複合建築材料について以下に説明する。すなわち、
図３に示すように、芯材５の少なくとも片面に、図示例
では両面に補強層６が形成された複合建築材料におい
て、該芯材５に、この発明の複合硬化体１を適用してな
ることを特徴とする。すなわち、芯材５をこの発明の複
合硬化体１とすることによって、この芯材に引っ張り力
が加わった場合でも、芯材自体が曲げ強度に優れている
ため、しかも芯材の表面に補強層が設けられていること
も相まって、容易に破壊が起きない構成となっている。
また、表面に局所的に圧力が加わっても凹みや窪みが生
じることもない。

【００６３】さらに、この発明の複合建築材料は、その
使用に当たり、補強層６の上に塗装、化粧板および化粧
単板などによる化粧層を設けることになるから、耐衝撃
性が向上して、凹みなどのキズが生じにくくなり、化粧
面がキズにより歪んで意匠性を低下させることもない。

【００６４】また、補強層６は、樹脂６ａ中に繊維基材
６ｂを埋設した構造になる。この樹脂６ａには、特に熱
硬化性樹脂を用いることが望ましい。すなわち、熱硬化
性樹脂は熱可塑性樹脂と異なり、耐火性に優れ高温下で
も軟化しないため、補強層としての機能が失われないか
らである。熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、メ
メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、尿素樹
脂などが適合する。そして、補強層に充分な剛性と耐衝
撃性、さらに高い耐火性を付与するには、補強層におけ
る熱硬化性樹脂の含有量を、１０重量％〜６５重量％の
範囲にすることが望ましい。

【００６５】一方、繊維基材６ｂには、無機質繊維を用
いることが望ましい。なぜなら、補強層６の強度を向上
し、かつ熱膨張率を小さくすることができるからであ
る。無機質繊維には、ガラス繊維、ロックウールおよび
セラミックファイバーを用いることが、低価格でかつ耐
熱性並びに強度に優れる点で好ましい。この繊維基材
は、非連続の繊維をマット状に成形したもの、または連
続した長繊維を３〜７ｃｍに切断してマット状にしたも
の（いわゆるチョップドストランドマット）、水で分散
させてシート状にすきあげたもの、連続した長繊維を渦
巻き状に積層しマット状にしたもの、あるいは連続した
長繊維を織りあげたものが、適用できる。

【００６６】さらに、補強層の厚さは、０．２ｍｍ〜
３．５ｍｍとすることが望ましい。この範囲に設定する
と、充分な剛性、耐衝撃性などが得られ、かつ高い加工
性を維持できるからである。なお、補強層には、水酸化
アルミニウム、水酸化マグネシウムなどの難燃化剤、な
らびにシリカゾル、アルミナゾル、水ガラスなど一般に
使用される無機質の結合剤を添加してもよい。

【００６７】前記補強層は、弾性高分子を含むことが望
ましい。釘を打ちつけても釘を起点としてクラックが発
生せず、また、弾性高分子が釘表面との摩擦力を確保し
て釘の保持力を向上させることができるからである。こ
のような樹脂としては、熱硬化性樹脂および弾性高分子
からなる釘耐力付与のための樹脂組成物が望ましい。即
ち、未硬化の熱硬化性樹脂液中に弾性高分子のエマルジ
ョンが分散したものである。このような樹脂が硬化する
ことにより、熱硬化性樹脂マトリックスの「海」の中に
弾性高分子の「島」が分散した構成になり、樹脂の強度
を確保し、また靱性を付与できるのである。

【００６８】前記弾性高分子は、ゴム系ラテックス、ア
クリル系ラテックス、アクリレート系ラテックス、ウレ
タン系ラテックスであることが望ましい。これらは、未
硬化の熱硬化性樹脂液中に液状で分散させることができ
るからである。熱硬化性樹脂、弾性高分子とも液状であ
るため、多孔質基材や繊維質基材に含浸させやすい。前
記ゴム系ラテックスは、ニトリル−ブタジエンゴム（Ｎ
ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）がよい。
前記熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、メラミン樹脂、
エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などがよい。前記熱硬化
性樹脂と弾性高分子の固形分の重量比は、９５／５〜６
５／３５であることが望ましい。この理由は、熱硬化性
樹脂量が多すぎると靱性が低下して、クラックが発生し
やすくなり、釘の保持力が低下し、逆に弾性高分子が多
すぎると樹脂強度が低下して、釘の保持力が低下してし
まう。このように、釘の保持力は、熱硬化性樹脂と弾性
高分子の固形分の重量比が、９５／５〜６５／３５が最
適である。

【００６９】本発明においては、複合硬化体を芯材と
し、その少なくとも片面に化粧層を有していてもよい。
使用される化粧層は、メラミン樹脂塗料、メラミン樹脂
含浸紙、ポリエステル樹脂塗料、ジアリルフタレート樹
脂含浸紙、紫外線硬化樹脂塗料、塩化ビニル樹脂フィル
ム、ウレタン樹脂塗料、ポリアクリルウレタン、ふっ化
ビニル樹脂フィルム、化粧板から選ばれる少なくとも１
種以上の樹脂系化粧層、天然木単板（ローズ、チーク、
マツ、タモ、ナラ、スギ）、天然石、人造石、カーペッ
ト、塩化ビニルタイル、布製カーペット、化粧合板、畳
などを使用することができる。前記化粧板は、フェノー
ル樹脂含浸コア層、メラミン樹脂含浸パターン層、メラ
ミン樹脂含浸オーバーレイ層からなる３層構造の化粧板
やメラミン樹脂含浸バッカー層、フェノール樹脂含浸コ
ア層、メラニン樹脂含浸パターン層、メラミン樹脂含浸
オーバーレイ層からなる４層構造の化粧板を使用でき
る。特にコア層としてフェノール樹脂含浸コア層を持つ
化粧板の場合は、表面強度が著しく高くなるため、床材
などへの応用できる。前記化粧層の厚みは、０．１〜１
０ｍｍであることが望ましい。

【００７０】本発明においては、芯材と化粧層の間に樹
脂および繊維基材からなる補強層が形成されてなること
が望ましい。耐衝撃性をさらに向上させることができ、
過酷な耐久性が要求される床材への応用も可能だからで
ある。前記補強層を構成する樹脂は、熱硬化性樹脂が望
ましい。熱硬化性樹脂は熱可塑性樹脂と異なり、耐火性
に優れ、高温化でも軟化しないため、補強層としての機
能が失われないからである。本発明の複合硬化体は、少
なくとも片面に耐水紙を貼付して複合建築材料としても
よい。耐水性、強度を向上させるためである。

【００７１】以下に、この発明の複合硬化体および複合
建築材料の製造方法について説明する。まず、複合硬化
体の製造方法は、次のとおりである。すなわち、複合硬
化体の原料には、製紙スラッジを使用する。製紙スラッ
ジとしては、印刷・情報用紙、クラフト紙、チタン紙、
ティッシュペーパー、ちり紙、トイレットペーパー、生
理用品、タオル用紙、工業用雑種紙、家庭用雑種紙を抄
造した際に排出される製紙スラッジを使用することが望
ましい。市販の製紙スラッジとしては、丸東窯材社が取
り扱う「サイクロン灰」、「生スラッジ」などを使用で
きる。

【００７２】この製紙スラッジを、所望の型枠に流し込
んだり、フィルターを配設した型枠に流し込んだ後、プ
レスして水分を除去したり、あるいは製紙スラッジのス
ラリーを抄造するなどの方法にて、成形を行う。そし
て、成形後、加熱温度２０〜１６０℃で乾燥、硬化させ
ると、複合硬化体が得られる。この加熱温度が高すぎる
と、変形やクラックなどが発生し、一方低すぎると乾燥
に長時間を必要とし、生産性が低下してしまう。

【００７３】特に、複合硬化体を板状に成形するには、
製紙スラッジをコンベアで搬送しながら、ロールで押さ
えてシート状の成形体にし、このシート状成形体を加熱
温度８０〜１６０℃で加熱しながら圧締し、板状の芯材
に成形する。その際の圧力は１〜４００ｋｇｆ／ｃｍ²
が適当である。圧力を適宜変えることにより、気孔率を
調整することができる。例えば、３５０ｋｇ／ｃｍ² で
概ね気孔率が２２％となる。圧締によって繊維状物がそ
の圧締方向に対し直角方向に配向する。圧力をかけるこ
とにより水分を除去できるので、水を取り込んで結晶化
が進行しすぎるのを防止でき、適度に非晶質体を形成す
ることができる。また、配向によって曲げ強度を高くす
ることができる。比重の調整方法としては、加圧時の圧
力を変える以外に、無機粉末を添加する方法、あるいは
各種発泡剤を添加して無機非晶質体に気泡を形成する方
法などがある。さらに、製紙スラッジに無機粉末を添加
して混合した後、加熱硬化させることにより、複合硬化
体中に無機粉末を分散させることができる。

【００７４】なお、製紙スラッジ以外にも、原料として
金属アルコキシドや金属水酸化物を使用することができ
る。例えば、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａのアルコキシドや水酸化
物の混合物と古紙を粉砕した粉砕物を混合して、酸また
たアルカリの存在下で加水分解、重合反応させてゾルと
し、このゾルを乾燥硬化させてゲル化してもよい。この
ようなゲルは、結果的にＡｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、Ｃａ
Ｏ、Ｎａ₂ Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂ Ｏ₅ 、ＳＯ₃ 、Ｋ₂ Ｏ、Ｔ
ｉＯ₂ 、ＭｎＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ およびＺｎＯなどの酸化物
を固溶あるいは水和反応させて得られる化合物と同一と
なると推定される。

【００７５】また、複合建築材料は、以下のように製造
する。まず、製紙スラッジをコンベアで搬送しながら、
ロールで押さえてシート状成形体とする。一方、繊維基
材に樹脂を含浸させ、２５〜７０℃で加熱処理して、乾
燥させて補強シートとする。次いで、シート状成形体と
補強シートを積層し、加熱しながら圧締し、芯材（複合
硬化体）と補強層からなる複合建築材料に成形する。こ
こでの加熱温度は、８０〜２００℃、圧力は１〜４００
ｋｇｆ／ｃｍ²程度が適当である。圧締とは、圧力をか
けたまま保持することをいう。

【００７６】なお、上記製法に代えて、無機質繊維のマ
ットに樹脂組成物を含浸、乾燥した後、加熱プレスし、
熱硬化性樹脂を硬化せしめて成形して補強層とし、この
補強層を接着剤にて予め硬化しておいた芯材に貼付する
方法でもよい。

【００７７】また、ガラス繊維、ロックウール、セラミ
ックファイバーの繊維表面にフェノール樹脂などの熱硬
化性樹脂を別構成でコーティングしておき、これらの繊
維からなる繊維基材をシート状成形体上に積層して加熱
プレスする方法も採用できる。この繊維表面に熱硬化性
樹脂を別工程でコーティングしておく方法では、含浸し
た樹脂との密着性が向上し、また繊維同士を接着しやす
く、さらに樹脂の含浸率を改善できるため有利である。
このようなコーティングの方法としては、前記繊維基材
に未硬化の熱硬化性樹脂を含浸し乾燥せしめる方法、あ
るいはガラス繊維、ロックウール、セラミックファイバ
ーの原料溶融物をノズルから流出させて、ブローイング
法あるいは遠心法により繊維化し、この繊維化と同時に
フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂の溶液を吹きつける
方法がある。

【００７８】なお、繊維基材の構成材料として、ガラス
繊維、ロックウール、セラミックファイバーを使用する
場合は、シランカップリング剤をコーティングしておく
とよい。このようにして得られた複合建築材料の表面、
裏面に塗装を施したり、化粧板、化粧単板を接着剤等で
貼りつけることができる。塗装は、各種顔料、インクな
どを印刷、吹きつけすることにより行う。また、化粧板
は、フェノール樹脂含浸コア層、メラミン樹脂含浸パタ
ーン層、メラミン樹脂含浸オーバーレイ層からなる３層
構造の化粧板や、メラミン樹脂含浸バッカー層、フェノ
ール樹脂含浸コア層、メラミン樹脂含浸パターン層、メ
ラミン樹脂含浸オーバーレイ層からなる４層構造の化粧
板を使用できる。特に、コア層としてフェノール樹脂含
浸コア層を持つ化粧板の場合は、表面強度が著しく高く
なるため、床材などへの応用が可能である。また、化粧
単板としては、スギ、ヒノキ等の高級木材を使用でき
る。

【００７９】

【実施例】（実施例１）未焼成の製紙スラッジ（丸東窯
材社が取り扱う「生スラッジ」：固形分３４重量％水
分６６重量％）１５１２ｇを用意した。次いで、製紙ス
ラッジをコンベアで搬送しながら、３５０ｋｇｆ／ｃｍ
² の圧力を加えながら、厚さ１０ｍｍのシート状成形体
とした。このシート状成形体を１００℃で加熱して板状
の複合硬化体とした。かくして得られた複合硬化体を、
蛍光Ｘ線分析装置（Rigaku製 RIX2100 ）を用いて分析
したところ、酸化物に換算して下記の組成であることが
判った。なお、パルプについては、1100℃で焼成して重
量減少量から測定した。

【００８０】記パルプ：５０．４重量％，ＭｇＯ：１．４重量％ＳｉＯ₂ ：２５．２重量％，ＳＯ₃ ：０．５重量％Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１４．０重量％，Ｐ₂ Ｏ₅ ：０．２重量％ＣａＯ：８．０重量％，Ｃｌ：０．２重量％ＴｉＯ₂ ：１．０重量％，ＺｎＯ：０．１重量％その他微量また、得られた複合硬化体は長方形の板であるため、各
辺の長さを測定すれば体積が測定され、さらに重量を測
定すれば、比重を計算できる。比重は、１．４であっ
た。また、真比重は、１．８であり、気孔率は２２％で
あった。

【００８１】（実施例２）未焼成の製紙スラッジ（丸東
窯材社が取り扱う「生スラッジ」固形分３４重量％
水分６６重量％）１５１２ｇを用意した。次いで、この
製紙スラッジをコンベアで搬送しながら、３ｋｇｆ／ｃ
ｍ² の圧力を加えながら、厚さ１０ｍｍのシート状成形
体とした。このシート状成形体を１００℃で加熱して板
状の複合硬化体とした。かくして得られた複合硬化体
を、蛍光Ｘ線分析装置（Rigaku製 RIX2100 ）をを用い
て分析したところ、酸化物に換算して下記の組成である
ことが判った。なお、パルプについては、1100℃で焼成
して重量減少量から測定した。記パルプ：４６．０重量％，ＴｉＯ₂ ：１．０重量％Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１４．０重量％，ＳＯ₃ ：１．０重量％Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１４．０重量％，ＳＯ₃ ：１．０重量％ＣａＯ：８．０重量％，Ｐ₂ Ｏ₅ ：０．２重量％Ｎａ₂ Ｏ：０．２重量％，Ｃｌ：０．３重量％Ｋ₂ Ｏ：０．２重量％，その他：微量Ｆｅ₂ Ｏ₃ ：０．２重量％，実施例１と同様に測定した比重は、１．２であった。ま
た、真比重は１．６８であり、気孔率は２８．１％であ
った。

【００８２】（実施例３）製紙スラッジの焼成物（丸東
窯材社が取り扱う「サイクロン灰」）１０３重量部と、
実施例１の未焼成の製紙スラッジ１２０９重量部とを混
練した。なお、焼成スラッジの組成は、蛍光Ｘ線分析装
置（Rigaku製 RIX2100 ）を用いて分析を行い、各酸化
物に換算して次のとおりであった。（製紙スラッジの焼成物）ＳｉＯ₂ ３３．１重量％ＭｇＯ６．０重量％Ａｌ₂ Ｏ₃ ２１．７重量％Ｐ₂ Ｏ₅ ２．７重量％Ｆｅ₂ Ｏ₃ １２．４重量％ＴｉＯ₂ １．０重量％ＣａＯ２１．３重量％ＳＯ₃ ０．５重量％Ｃｌ０．２重量％ＺｎＯ０．１重量％その他微量上記焼成スラッジは、平均粒子径：１１．０μｍ、真比
重：２．７５６、比表面積：１９．０ｍ² ／ｇのもので
あった。実施例１と同様に測定した比重は、０．８であ
った。真比重は、１．２であり、気孔率は３３％であっ
た。次いで、混練物をコンベアで搬送しながら、３ｋｇ
ｆ／ｃｍ² の圧力を加えながら、厚さ１０ｍｍのシート
状成形体とした。このシート状成形体を１１０℃で加熱
して板状の複合硬化体とした。

【００８３】（実施例４）実施例１と同様であるが、圧
力を３８０ｋｇｆ／ｃｍ² として、比重を１．７に調整
した。真比重は、１．８であり、気孔率は５．６％であ
った。

【００８４】（実施例５）実施例２と同様であるが、界
面活性剤（アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム）
０．１ｇ添加し攪拌した。攪拌することにより、発生す
る気泡により比重を０．８に調整した。真比重は１．６
８であり、気孔率は５２．４％であった。

【００８５】（実施例６）シート状ガラス繊維に硬化剤
を添加したフェノール樹脂溶液を含浸（含浸量固形分換
算４５％）した後、８０℃の温度にて２０分間乾燥させ
て、補強シートを得た。さらに、フェノール樹脂を芯材
の表面と裏面に塗布して８０℃の温度にて２０分間乾燥
させた。次いで、実施例２と同様にシート状成形体を成
形した。そして、補強シートをシート状成形体の表面お
よび裏面に載置し、１１０℃の温度にて圧力７ｋｇｆ／
ｃｍ² で２０分間プレスし、表裏両面で厚さ１ｍｍの補
強層および厚さ１０ｍｍの芯材からなる複合建築材料を
製造した。さらに、この複合建築材料の表面に厚さ０．
２ｍｍの杉板の化粧単板を酢酸ビニル接着剤を介して貼
付した。実施例１と同様に測定した芯材の比重は、１．
２であった。真比重は、１．６８であり、気孔率は２
８．５％であった。

【００８６】（実施例７）実施例１の未焼成の製紙スラ
ッジ１５１２重量部およびフェノール樹脂３７８重量部
を混練し混練物を得た。得られた混練物をコンベアで搬
送しながら、３ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力を加えながら、厚
さ１０ｍｍのシート状成形体とした。このシート状成形
体を１１０℃加熱して板状の複合硬化体とした。実施例
１と同様に測定した比重は、１．４であった。真比重
は、１．８であり、気孔率は２２．２％であった。この
複合硬化体の両面に厚さ１８μｍの銅箔を酢酸ビニル接
着剤を介して貼付し、電磁波シールド層とした。

【００８７】（実施例８）実施例１の未焼成の製紙スラ
ッジ１２００重量部、フェノール樹脂６００重量部およ
び製紙スラッジの焼成物（丸東窯材社が取り扱う「サイ
クロン灰」）６００重量部を混練し混練物を得た。この
混練物をコンベアで搬送しながら、３ｋｇｆ／ｃｍ² の
圧力で加圧しながら、厚さ１０ｍｍのシート状成形とし
た。このシート状成形体を１１０℃加熱して板状の複合
硬化体とした。実施例１と同様に測定した比重は、１．
２であった。真比重は、１．８であり、気孔率は２２．
２％であった。この複合硬化体の両面にフェノール樹脂
を塗布し、この両面に耐水紙を貼付し、１００℃で１時
間加熱硬化させた。

【００８８】（比較例１）実施例１と同様であるが、圧
力を５００ｋｇｆ／ｃｍ² として、比重を１．７５に調
整した。真比重が１．８であり、気孔率は２．８％であ
った。

【００８９】（比較例２）実施例２と同様であるが、界
面活性剤（アルキルベンゼンスルフォン酸ナトリウム）
０．１ｇ添加し攪拌した。攪拌することにより、発生す
る気泡により比重を０．４に調整した。真比重は１．６
８であり、気孔率は７６．１％であった。

【００９０】（比較例３）焼成スカム６０重量部、水３
６重量部、セメント１００重量部およびビニロン繊維
０．３重量部を強制攪拌ミキサで３分間混合してスラリ
を調製し、このスラリを型に流し込み、１５０〜１８０
ｋｇｆ／ｃｍ² で加圧した後、脱型した。

【００９１】（比較例４）石灰系下水汚泥溶融スラグ
（大阪市下水道公社品で主要化学成分が下記のもの）を
ボールミルにて粉砕し、粉末度が比表面積で０．３５ｍ
² ／ｇ（プレーン値３５００ｃｍ² ／ｇ）となるように
粉砕したもの５重量部に、普通ポルトランドセメント
「秩父小野田社品」を９５重量部混合し、さらにセメン
ト中のＳＯ₃ 量が２重量％となるように天然石膏にて調
整して混合セメント組成物を製造した。このセメントと
砂を１：３の割合で混合し、３日間放置した。

【００９２】記ＳｉＯ₂ ：３３．４重量％，ＭｇＯ：２．４重量％Ａｌ₂ Ｏ₃ ：１４．２重量％，Ｐ₂ Ｏ₅ ：７．０重量％Ｆｅ₂ Ｏ₃ ：５．０重量％，ＮａＯ：０．７重量％ＣａＯ：３３．９重量％，Ｋ₂ Ｏ：０．７重量％

【００９３】以上の実施例および比較例で得られた複合
硬化体および複合建築材料について曲げ強度、圧縮強
度、加工性および釘打ち性について試験を行った。その
結果を表１に示す。なお、試験方法は、曲げ強度がＪＩ
ＳＡ６９０１に、また圧縮強度がＪＩＳＡ５４
１６に規定された方法に、それぞれ準じて測定した。ま
た、加工性は、木工用丸鋸にて切断加工を行い、加工性
を判断した。さらに、釘打ち性については、直径４ｍ
ｍ、長さ５０ｍｍの釘を打ちつけ、クラックの有無を調
べた。

【００９４】

【表１】

【００９５】また、実施例１および実施例３の複合硬化
体について、Ｘ線回折により結晶構造を確認した。その
Ｘ線回折のチャートを、図２および図３それぞれ示す。
なお、Ｘ線回折は、Rigaku製 MiniFlex を使用し、Ｃｕ
をターゲットとした。２θ＝１５°〜４０°の領域にゆ
るやかな起伏（ハロー）が観察されるとともに、結晶構
造を示すピークも観察され、非晶質構造中に結晶構造が
混在していることが判る。また、ピークからは、炭酸カ
ルシウムの結晶（Calsite)、Kaolinite 、ＳｉＯ₂ の結
晶体が同定された。炭酸カルシウムの含有量は、換算値
で複合硬化体に対して９．８重量％であった。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の複合硬
化体は、加工性および生産性に優れ、かつ高い曲げ強度
を有し、また、産業廃棄物を使用するため、安価な材料
となるため、様々な分野での有利な適用が可能であり、
とりわけ、釘の打ち込みが可能であるところから、建築
材料に最適な素材を低コストで提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の複合硬化体の一例の断面模式図で
ある。

【図２】この発明の複合硬化体の他の一例の断面模式
図である。

【図３】この発明の複合建築材料の一例の断面模式図
である。

【図４】実施例１の複合硬化体のＸ線回折のチャート
である。

【図５】実施例３の複合硬化体のＸ線回折のチャート
である。

【符号の説明】

１複合硬化体２無機非晶質体３繊維状物４無機粉末５芯材６補強層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤健司岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１の１イビデン株式会社大垣北工場内 (72)発明者野村敏弘岐阜県揖斐郡揖斐川町北方１の１イビデン株式会社大垣北工場内Ｆターム(参考） 2E162 CE08 EA18 FA05 FA09 FA14 FA16 FA19 FA20 FB07 FC01 FC02 FD04 FD08 4F100 AA00A AA00H AA05A AA09A AA17A AA18A AA19A AA20A AA21A AA23A AA25A AJ03A AR00B AR00C AT00B AT00C BA01 BA02 BA03 BA06 BA07 BA10A BA10B BA10C BA13 DE01A DE01H DG01A DG10B DG10C DH00A DJ00A EJ08 GB07 HB00B HB00C JA11A JA12A JA20A JB07B JB07C JD08B JD08C JK04 JL01 JL02 JL16A YY00A 4L055 AA20 AF09 AG01 AG03 AG06 AG08 AG15 AG16 AG17 AG18 AG19 AG20 AG36 AG79 AH01 AH29 AH34 AH37 AJ01 AJ02 AJ10 BE14 BF02 BF04 BG04 EA18 EA32 FA13 FA16 FA19 FA30 GA24 GA47

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機非晶質体中に繊維状物が混在してな
り、その気孔率が５〜６０％であることを特徴とする複
合硬化体。
【請求項２】無機非晶質体中にＡｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｎ
ａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、ＦｅおよびＺｎか
ら選ばれる少なくとも２種以上の元素を含むことを特徴
とする、請求項１記載の複合硬化体。
【請求項３】前記無機非晶質体が、２種以上の酸化物
の系からなり、該酸化物が、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＳｉＯ₂ 、Ｃ
ａＯ、Ｎａ₂ Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂ Ｏ₅ 、ＳＯ₃ 、Ｋ ₂ Ｏ、
ＴｉＯ₂ 、ＭｎＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃ またはＺｎＯから選ばれ
ることを特徴とする、請求項１記載の複合硬化体。
【請求項４】Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ系の非無
機晶質中に繊維状物が混在してなり、その気孔率が５〜
６０％であることを特徴とする複合硬化体。
【請求項５】Ａｌ₂ Ｏ₃ −ＳｉＯ₂ −ＣａＯ−酸化物
系の無機非晶質体中に繊維状物が混在してなり、その気
孔率が５〜６０％であることを特徴とする複合硬化体。
【請求項６】前記酸化物が、Ｎａ₂ Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂
Ｏ₅ 、ＳＯ₃ 、Ｋ₂ Ｏ、ＴｉＯ₂ 、ＭｎＯ、Ｆｅ₂ Ｏ₃
およびＺｎＯから選ばれる少なくとも１種であることを
特徴とする、請求項５記載の複合硬化体。
【請求項７】前記非晶質体は、それぞれＡｌ₂ Ｏ₃ 、
ＳｉＯ₂ およびＣａＯに換算して、Ａｌ₂ Ｏ₃ ：複合硬
化体の全重量に対して５〜５１重量％、ＳｉＯ₂：複合
硬化体の全重量に対して８〜５３重量％およびＣａＯ：
複合硬化体の全重量に対して１０〜６３重量％でかつ３
種の合計が１００重量％を越えない範囲で含有する組成
であることを特徴とする、請求項４または５記載の複合
硬化体。
【請求項８】前記繊維状物が、多糖類からなる有機質
繊維状物であることを特徴とする、請求項１から７まで
のいずれか記載の複合硬化体。
【請求項９】前記繊維状物は、特定方向に配向してい
ることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか記
載の複合硬化体。
【請求項１０】さらにハロゲンを含有することを特徴
とする、請求項１から９までのいずれか記載の複合硬化
体。
【請求項１１】さらに結晶体を有することを特徴とす
る、請求項１から１０までのいずれか記載の複合硬化
体。
【請求項１２】前記非晶質体が、産業廃棄物である製
紙スラッジを硬化させたものであることを特徴とする、
請求項１から１１までのいずれか記載の複合硬化体。
【請求項１３】産業廃棄物である製紙スラッジを硬化
させて成り、その気孔率が５〜６０％であることを特徴
とする複合硬化体。
【請求項１４】蛍光Ｘ線分析によりＡｌ、Ｓｉ、Ｃ
ａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅおよび
Ｚｎから選ばれる少なくとも２種以上の元素の存在が確
認され、Ｘ線回折分析において、２θ：１５°〜４０°
の範囲でハローが見られる無機非晶質体中に繊維状物が
混在してなり、その気孔率が５〜６０％であることを特
徴とする複合硬化体。
【請求項１５】蛍光Ｘ線分析によりＡｌ、Ｓｉおよび
Ｃａの存在が確認され、Ｘ線回折分析のチャートにおい
て、２θ：１５°〜４０°の範囲でハローが見られる無
機非晶質体中に繊維状物が混在してなり、その気孔率が
５〜６０％であることを特徴とする複合硬化体。
【請求項１６】蛍光Ｘ線分析によりＡｌ、Ｓｉおよび
Ｃａの存在が確認され、また、これらに加えて前記蛍光
Ｘ線分析によりＮａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、
ＦｅおよびＺｎから選ばれる少なくとも１種以上の元素
の存在が確認され、さらにＸ線回折分析のチャートにお
いて、２θ：１５°〜４０°の範囲でハローが見られる
無機非晶質体中に繊維状物が混在してなり、その気孔率
が５〜６０％であることを特徴とする複合硬化体。
【請求項１７】前記繊維状物が、多糖類からなる有機
質繊維状物であることを特徴とする、請求項１４から１
６までのいずれか記載の複合硬化体。
【請求項１８】前記繊維状物は、特定方向に配向して
いることを特徴とする、請求項１４から１７までのいず
れか記載の複合硬化体。
【請求項１９】さらにハロゲンを含有することを特徴
とする、請求項１４から１６までのいずれか記載の複合
硬化体。
【請求項２０】さらに結晶体を有することを特徴とす
る、請求項１４から１６までのいずれか記載の複合硬化
体。
【請求項２１】前記非晶質体が、産業廃棄物である製
紙スラッジを硬化させたものであることを特徴とする、
請求項１４から１６までのいずれか記載の複合硬化体。
【請求項２２】さらに無機粉末を含むことを特徴とす
る、請求項１から２１までのいずれか記載の複合硬化
体。
【請求項２３】さらに結合剤を含むことを特徴とす
る、請求項１から２１までのいずれか記載の複合硬化
体。
【請求項２４】芯材の少なくとも片面に補強層を形成
した複合建築材料であって、該芯材に、請求項１から２
３までのいずれか記載の複合硬化体を適用して成ること
を特徴とする複合建築材料。
【請求項２５】芯材の少なくとも片面に補強層を形成
した複合建築材料であって、該芯材に、請求項１から２
３までのいずれか記載の複合硬化体を適用して成ること
を特徴とする複合建築材料。
【請求項２６】芯材の少なくとも片面に化粧層を形成
した複合建築材料であって、該芯材に、請求項１から２
３までのいずれか記載の複合硬化体を適用して成ること
を特徴とする複合建築材料。
【請求項２７】芯材の少なくとも片面に電磁波シール
ド層を形成した複合建築材料であって、該芯材に、請求
項１から２３までのいずれか記載の複合硬化体を適用し
て成ることを特徴とする複合建築材料。
【請求項２８】芯材の少なくとも片面に耐水紙を貼付
した複合建築材料であって、該芯材に、請求項１から２
３までのいずれか記載の複合硬化体を適用して成ること
を特徴とする複合建築材料。