JP2001336097A

JP2001336097A - 硬化体の製造方法及び硬化体の製造装置

Info

Publication number: JP2001336097A
Application number: JP2001080144A
Authority: JP
Inventors: Kichiya Matsuno; 吉弥松野; Kenji Sato; 健司佐藤; Tetsuji Ogawa; 哲司小川; Toshihiro Nomura; 敏弘野村
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2001-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】製紙スラッジから効率的に硬化体を量産でき
る硬化体の製造方法及び硬化体の製造装置を提供する。【解決手段】硬化体の製造装置は、製紙スラッジを調
整しスラリー１４を生成する原料調整機構１０と、スラ
リー１４から抄造体２６を抄造する抄造機構２０と、反
転装置４０と、抄造体を加圧して脱水を行うプレス機５
０と、乾燥機６０とからなる。網状体からなるワイヤー
シリンダ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを用いるため、スラリ
ー１４から抄造体２６を連続して抄造でき、効率的に硬
化体１を量産することが可能となる。

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、製紙スラッジを
板状に固めてなる硬化体を量産できる硬化体の製造方法
及び硬化体の製造装置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ことが提案されている。一
方、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
機能化を実現が求められている。

【０００３】本発明者らは、紙の製造後に発生する製紙
スラッジを脱水プレスした後、乾燥することで硬化さ
せ、建築用パネル等として有効に利用し得る硬化体の製
造技術を特願平１０−３５２５８６号として提案してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、脱水プ
レス法では、量産性に劣る。このような問題を解決する
ために、特開昭４９−１１４６２８号では、固形分３％
に希釈された製紙スラッジとセメントの混合物を回転ド
ラムで抄造し、このドラム面から帯状毛布上に転写され
て、脱水プレスされ、さらに巻き取りロールで層厚を増
大させたあと、切断されてコンベア搬送される技術が開
示される。また、特開昭５９−１５６９５６号では、丸
金網を使用した抄造法を開示するが、１枚づつマットを
抄造し、多層化する技術がそれぞれ開示される。しかし
ながら、このような抄造法では、強度にばらつきが生じ
ることが分かった。

【０００５】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、その目的とするところは、製紙ス
ラッジから効率的に硬化体を量産でき強度のばらつきを
小さくできる硬化体の製造方法及び硬化体の製造装置を
提供することにある。

【０００６】また、他の目的は、明度の高い硬化体を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、請求項１の硬化体の製造方法は、製紙スラッジを
含む原料溶液を回転数が１〜１００回／分の回転ドラム
を用いて抄造し、該回転ドラム表面に製紙スラッジの抄
造体を付着させると共に、この抄造体を搬送ベルトに転
写した後に転送し、所定の大きさに切断し、抄造体を硬
化させて製紙スラッジの硬化体を得る。このため、製紙
スラッジから効率的に硬化体を量産することができる。
また、回転ドラムの回転速度が１回／分未満では、抄造
体の厚さ方向に配向し、強度のばらつきを招き、１００
回／分を越えると、繊維が回転方向に配向して強度がば
らつく。

【０００８】請求項２の硬化体の製造方法は、製紙スラ
ッジを含む原料溶液の濃度が、固形分３．５〜２５重量
％であるため、製紙スラッジからの抄造性を向上させ、
効率的に硬化体を量産することができる。即ち、濃度が
３．５％未満では、効率的に原料溶液から回転ドラムを
用いて抄造することができず、２５％を越えると、製品
の均一性が低下するからである。

【０００９】請求項３の硬化体の製造方法では、搬送ベ
ルトで搬送しながら抄造体から脱水するため、効率的に
抄造体中の水分を減らすことができる。

【００１０】請求項４の硬化体の製造方法では、搬送ベ
ルト上の抄造体を切断用回転ドラムに転写させながら多
層化し、多層化させた抄造体が所定厚さに達した段階で
切断する。このため、均一な厚みの抄造体を連続的に成
形することができる。

【００１１】請求項５の硬化体の製造方法では、切断し
た抄造体をさらに多層化した後、加圧プレスする。この
ため、必要とする厚みの硬化体を容易に製造することが
できる。

【００１２】請求項６の硬化体の製造方法では、加圧プ
レスを１０〜２５０Kg/cm²で行う。加圧プレスを１０Kg
/cm²未満で行うと、必要とされる強度を得ることができ
ない。一方、２５０Kg/cm²を越えて加圧プレスしても強
度を高めることができず、プレス装置が大型化・高価格
化するからである。

【００１３】請求項７の硬化体の製造装置は、製紙スラ
ッジを含む原料溶液を抄造し、表面に製紙スラッジの抄
造体を付着させる回転数が１〜１００回／分の回転ドラ
ムと、回転ドラムの表面に付着した抄造体を転写して搬
送する搬送ベルトと、搬送ベルトを搬送された抄造体を
所定の大きさに切断する切断装置と、切断された抄造体
を硬化させて製紙スラッジの硬化体を得る硬化装置とを
備える。このため、製紙スラッジから効率的に硬化体を
量産することができる。

【００１４】回転ドラムの回転速度が１〜１００回／分
であるため、原料溶液から抄造体を高効率で抄造でき、
製紙スラッジから効率的に硬化体を量産することが可能
となる。ここで、回転ドラムが１回転／分よりも低い
と、抄造効率が低い。一方、回転数が１００回転／分を
越えると、均一な厚みで抄造体が出来にくくなる。

【００１５】請求項８の硬化体の製造装置は、回転ドラ
ムが網状体から成る。このため、原料溶液から抄造体を
連続して抄造でき、製紙スラッジから効率的に硬化体を
量産することが可能となる。

【００１６】請求項９の硬化体の製造装置は、回転ドラ
ムを搬送ベルトに沿って複数個併設し、当該搬送ベルト
に多層化させながら抄造体を転写する。このため、原料
溶液から抄造体を高効率で抄造でき、製紙スラッジから
効率的に硬化体を量産することが可能となる。

【００１７】請求項１０の硬化体の製造装置は、回転ド
ラムが♯４０〜１５０の網目構造を有する。このため、
原料溶液から抄造体を高効率で抄造でき、製紙スラッジ
から効率的に密度の高い硬化体を量産することが可能と
なる。ここで、♯４０よりも網目が荒いと、原料溶液か
ら無機非結晶体のみが抜けて硬化体の密度及び強度が低
下する。一方、♯１５０よりも網目が細かいと、水分の
抜けが悪くなり、原料溶液から抄造体を高効率で抄造で
きなくなる。

【００１８】請求項１１の硬化体の製造装置は、搬送ベ
ルトの搬送速度が５〜８０ｍ／分であるため、原料溶液
から適度な厚さの抄造体を高効率で抄造でき、製紙スラ
ッジから効率的に硬化体を量産することが可能となる。
ここで、搬送速度が５ｍ／分よりも低いと、抄造体を厚
く抄造できる反面、抄造効率が低い。一方、搬送速度が
８０ｍ／分を越えると、抄造体が薄くなり、均一な厚み
にし難くなると共に、抄造体が切れることがある。

【００１９】請求項１２の硬化体の製造装置は、搬送ベ
ルトが連続する気孔を有する多孔質体で構成されている
ため、搬送ベルトで搬送しながら、抄造体から脱水で
き、効率的に抄造体中の水分を減らすことができる。

【００２０】請求項１３の硬化体の製造装置は、切断装
置が抄造体を転写させながら多層化する切断用回転ドラ
ムから成る。そして、切断用回転ドラム表面の多層化さ
せた抄造体が所定厚さに達した段階で、押出機構を作動
させ、溝に対応する位置で抄造体を切断する。このた
め、均一の厚みの抄造体を効率的に生成することができ
る。

【００２１】請求項１４の硬化体の製造装置は、切断装
置が、切断用回転ドラムにて一端の切断された抄造体を
一定間隔で切断する刃を備える。このため、効率的に所
定長の抄造体を形成することができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】ここでは先ず、後述するこの発明
の複合硬化体の製造方法で製造する複合硬化体の構造に
ついて、図１の模式図に基づき説明する。この複合硬化
体１は、２種以上の酸化物の系からなる無機非晶質体２
を含み、該無機非晶質体２中に有機質繊維状物３が混在
してなることを基本とする。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）の非晶質体である。

【００２３】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、
Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ、Ｐ、Ｓ、Ｋ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚ
ｎ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：１０°〜４０°の
範囲でハローが見られる。このハローは、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。なお、ハローは半値幅が２θ：
２°以上である。

【００２４】上記複合硬化体１は、まず無機非晶質体２
が強度発現物質となり、しかも有機質繊維状物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させることができる。また、
強度に異方性がなく、均質な硬化体が得られる。さら
に、非晶質体であるため、低密度で充分な強度が得られ
るという利点もある。

【００２５】なお、上記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。その結果、釘を打ち込んだり貫通孔を設けても、
クラックが生じないために、建築材料などの加工を必要
とする材料に最適なものとなる。

【００２６】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、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂、ＣａＯ、Ｎａ₂Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂Ｏ₅、ＳＯ₃、
Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃およびＺｎＯか
ら選ばれることが望ましい。とりわけ、Ａｌ₂Ｏ₃−Ｓ
ｉＯ₂−ＣａＯ系またはＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＣａＯ
−酸化物系からなる非晶質体、もしくはこれら非晶質体
の複合体が最適である。なお、後者の非晶質体における
酸化物は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびＣａＯ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。

【００２７】まず、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＣａＯ系か
らなる非晶質体は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびＣａＯ
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、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂、ＳｉＯ₂とＣａ
Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃とＣａＯ、そしてＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂
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。

【００２８】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：１０°〜４０°の範囲
で上記ハローが見られる。

【００２９】また、Ａｌ₂Ｏ₃、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
₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＣａＯ−酸化物系からなる非晶質体
は、上記Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＣａＯ系での組み合わ
せ以外に、Ａｌ₂Ｏ₃と酸化物、ＳｉＯ₂と酸化物、Ｃ
ａＯと酸化物、Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂と酸化物、ＳｉＯ
₂とＣａＯと酸化物、Ａｌ₂Ｏ₃とＣａＯと酸化物、そ
してＡｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂とＣａＯと酸化物の組合せで
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。

【００３０】なお、前記酸化物が２以上、つまり、Ａｌ
₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＣａＯ−酸化物（ｎ）系（ｎは２以
上の自然数）の非晶質体であれば、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Ａｌ
₂Ｏ₃、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種と、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｃａ
Ｏから選ばれる少なくとも１種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。

【００３１】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、Ｆ
ｅ、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：１０°〜
４０°の範囲で上記ハローが見られる。

【００３２】ここで、Ａｌ₂Ｏ₃、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、Ａｌ₂Ｏ₃、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Ｎａ₂Ｏ、Ｍ
ｇＯ、Ｐ₂Ｏ₅、ＳＯ₃、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、
Ｆｅ₂Ｏ₃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。

【００３３】本発明の硬化体は、製紙スラッジを抄造
し、硬化させてなり、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃａのそれぞれの酸
化物からなる無機非晶質体中に多糖類からなる有機質繊
維状物および炭酸カルシウムを含有してなる硬化体であ
って、前記硬化体中のＣａ、Ａｌ、Ｓｉの量が、それぞ
れＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂に換算してＣａＯ／Ｓｉ
Ｏ₂の比率０．２から７．９、ＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃の比率
が０．２から１２．５に調整された硬化体である。この
硬化体の明度は、ＪＩＳＺ８７２１の規定に基づく
値でＮ５以上である。なお、これらＣａ、Ａｌ、Ｓｉの
量（ＣａＯ、Ａｌ ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂換算量）は、複合硬化
体中のＣａ、Ａｌ、Ｓｉの全量であり、たとえば、Ｃａ
であれば、炭酸カルシウム及び無機非晶質体中の全ての
Ｃａの量をいう。また、ＣａＯ／ＳｉＯ２の比率０．２
を越え、７．９以下で、ＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃の比率が０．
２を越え、１２．５以下に調整された硬化体であること
が最適である。

【００３４】本発明では、網状体の回転ドラムを利用し
抄造して硬化体を製造しており、網目から不純物が脱落
するため、不純物を低減させることができ、明度を高く
することが可能である。また、炭酸カルシウムを含有し
てなる硬化体であって、前記硬化体中のＣａ、Ａｌ、Ｓ
ｉの量が、それぞれＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂に換算
してＣａＯ／ＳｉＯ₂の比率０．２から７．９、ＣａＯ
／Ａｌ₂Ｏ₃の比率が０．２から１２．５に調整されてな
るため、Ｃａ成分が多くなり、明度が向上する。また、
強度、釘打ち性能も高いからである。このため、硬化体
の明度としては、ＪＩＳＺ８７２１の規定に基づく
値でＮ５以上にできる。

【００３５】なお、ＪＩＳＺ８７２１は、理想的な
黒の明度を０とし、理想的な白の明度を１０とし、これ
らの黒の明度と白の明度との間でその明るさの知覚が等
歩度となるように各色を１０分割し、Ｎ０からＮ１０の
記号で表示したものである。実際の明度の測定は、Ｎ０
からＮ１０に対応する色票と対比する。この場合の少数
点１位は０または５とする。硬化体の明度としては、Ｊ
ＩＳＺ８７２１の規定に基づく値でＮ５以上にでき
るため、着色や装飾を施すことが可能になる。

【００３６】前記炭酸カルシウムの結晶習癖は、紡錘
状、角状、薄卓状、立方体または柱状から選ばれる少な
くとも１種以上の形態であることが望ましい。白色度が
高く、角を持つため繊維にからまり抜け落ちにくく抄造
でも硬化体に取り込めるからである。

【００３７】本発明では、合成繊維が抄造によりすきこ
まれており、単に、原料と混合して脱水プレスした以上
の強度の向上と破壊靱性値の向上を実現できる。その理
由は、合成繊維が延びた状態で硬化体に取り込まれるか
らである。

【００３８】前記製紙スラッジセメントを添加する場合
は、その含有量は３０重量％以下であることが望まし
い。明度が低下するからである。また、セメントの添加
で強度も低下することが認められるからである。

【００３９】なお、特開昭５５−１２８５３号、には製
紙スラッジをワイヤープレスして、脱水し、ホットプレ
スする技術が開示されている。しかしながら、この当時
のスラッジは、１９７９年発行の「静岡県製紙工業試験
場報告」によれば、ＣａＯ換算で２．６重量％程度しか
なく、強度が十分ではない。また、抄造ではないため、
多量の不純物を含み、結局明度が低い。

【００４０】また、特公昭５７−１９０１９号には、製
紙スラッジと、モンモリロナイトとの混合物をプレス成
形したものであるが、当時の製紙スラッジとしてＣａ成
分が少なく、また、Ｃａ系結晶ではなく、圧縮強度など
が劣る。特開昭５０−１０１６０４号には、製紙スラッ
ジと疎水性繊維とを混合し、結合剤を加えたボードを開
示している。

【００４１】しかしながら、当時の製紙スラッジとして
は、Ｃａ成分が少なく、また、強度も曲げ強度で２．５
ｋｇ／ｃｍ²であり、複合化して強度の高いものでも、
１５ｋｇ／ｃｍ²程度しかなく、本発明の方がはるかに
優れている。特開昭５２−９０５８５号では、製紙スラ
ッジの表面をパラフィン処理したものが開示されている
が、当時の製紙スラッジとしては、Ｃａ成分が少なく、
強度に劣ると考えられる。また、いずれにせよ、抄造法
ではないため、多量の不純物を含み、結局明度が低い。

【００４２】例えば、Ｎａ₂ＯまたはＫ₂Ｏ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、Ａｌ₂Ｏ₃、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
₂Ｏ₅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、Ｆｅ₂Ｏ₃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、これらの酸化物は非
晶質体中にそれぞれ単独で存在していてもよい。

【００４３】上記非晶質体の組成物は、それぞれＡｌ₂
Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびＣａＯに換算して、Ａｌ₂Ｏ₃：
複合硬化体の全重量に対して３〜５１重量％、Ｓｉ
Ｏ₂：複合硬化体の全重量に対して６〜５３重量％およ
びＣａＯ：複合硬化体の全重量に対して６〜６３重量
％、好適には８〜６３重量％で、かつそれら合計が１０
０重量％をこえない範囲において、含有することが好ま
しい。

【００４４】なぜなら、Ａｌ₂Ｏ₃の含有量が３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６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。また、ＣａＯの含有量が６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。

【００４５】また、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂およびＣａＯ
以外の酸化物として、Ｎａ₂Ｏ、ＭｇＯ、Ｐ₂Ｏ₅、Ｓ
Ｏ₃、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、Ｆｅ₂Ｏ₃およびＺ
ｎＯのうち１種または２種以上を含有する場合、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。Ｎａ₂Ｏ：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％Ｐ₂Ｏ₅ ：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％Ｋ₂Ｏ：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％Ｆｅ₂Ｏ₃：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。

【００４６】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：１０°
〜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。なお、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Hydrogen Aluminium Silicate 、Kaolinite 、Zeolit
e 、Gehlenite,syn 、Anorthite 、Melitite、Gehlenit
e-synthetic 、tobermorite 、xonotlite 、ettringite
や、ＳｉＯ₂、Ａl ₂Ｏ₃、ＣａＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｍｇ
Ｏ、Ｐ₂Ｏ₅、ＳＯ₃、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、Ｆ
ｅ₂Ｏ₃およびＺｎＯなどの酸化物、そしてＣａＣＯ₃
（Calcite ）などの結晶体が混在していてもよい。

【００４７】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。なお、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。なぜなら、結晶体が０．１重
量％未満では、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十分
得られず、逆に５０重量％を超えると、曲げ強度低下を
招くからである。

【００４８】ちなみに、上記Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂系の
結晶性化合物がHydrogen AluminiumSilicate 、Kaolini
te 、Zeolite 、Ａｌ₂Ｏ₃−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、Ａｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−Ｃａ
Ｏ系の結晶性化合物がGehlenite,syn 、Anorthite であ
り、またＡｌ₂Ｏ₃−ＳｉＯ₂−ＣａＯ−ＭｇＯ系の結
晶性化合物がMelitite、Gehlenite-synthetic である。
さらに、上記結晶体としてはＣａを含むものが望まし
く、Gehlenite,syn （Ｃａ₂Ａｌ₂Ｏ₇）、Melitite-s
ynthetic（Ｃａ₂（Ｍｇ_0.5Ａｌ_0.5）（Ｓｉ_1. ₅Ａｌ
_0.5Ｏ₇））、Gehlenite-synthetic （Ｃａ₂（Ｍｇ
_0.25Ａｌ_0.75）（Ｓｉ_1.25Ａｌ_0.75Ｏ₇））、Anorthit
e,ordered （Ｃａ₂Ａｌ₂Ｓｉ₂Ｏ₈）、炭酸カルシウ
ム（Calcite ）を含有していても良い。

【００４９】またこの発明の製造方法で製造する複合硬
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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】次に、この発明の複合硬化体の製造方法に
おいて無機非晶質体中に混在させる有機繊維状物は、多
糖類からなる有機質繊維状物を使用する。なぜなら、多
糖類にはＯＨ基が存在し、水素結合によりＡｌ₂Ｏ₃、
ＳｉＯ₂またはＣａＯの各種化合物と結合しやすいから
である。

【００５３】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、一般に、パルプや、パルプかす、新聞や雑誌などの
故紙の粉砕物が有利に適合する。

【００５４】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、１０〜１０００μｍが望ましい。平均長さが短すぎ
ると絡み合いが生じず、また長すぎると空隙が生じて複
合硬化体の強度が低下しやすいからである。

【００５５】以上の複合硬化体１は、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、有機質繊維状物を含んでおり、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、それ自体
のみで、又は、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。

【００５６】また、製紙スラッジ中には、パルプの他
に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＣａＯ、Ｎａ₂Ｏ、Ｍｇ
Ｏ、Ｐ₂Ｏ₅、ＳＯ₃、Ｋ₂Ｏ、ＴｉＯ₂、ＭｎＯ、Ｆ
ｅ₂Ｏ₃およびＺｎＯの結晶もしくはこれら酸化物の前
駆体であるゾル状物、またはそれらの複合物、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。

【００５７】ここで、図２に示すように、複合硬化体１
中に、無機粒子４を混在させることが、防火性を向上さ
せたり、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、この無機粒子量を調整す
ることにより、複合硬化体の比重を調整することもでき
る。

【００５８】上記無機粒子４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。

【００５９】なお、製紙スラッジを焼成した無機粒子
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粒子は、
非晶質であり、強度および靱性に優れ、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粒子は、確
実に非晶質体を含むため有利である。無機粒子４は、比
表面積が、０．８〜１００ｍ²／ｇであることが望まし
い。０．８ｍ²／ｇ未満では、非晶質体と無機粒子の接
触面積が小さくなり強度が低下してしまい、逆に１００
ｍ²／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。

【００６０】さらに、無機粒子４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ているか
らである。

【００６１】この無機粒子４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。無機粒子の
含有量は、１０〜９０重量％であることが望ましい。す
なわち、無機粒子が多すぎると強度が低下し、逆に無機
粒子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。

【００６２】この発明の方法で製造した複合硬化体１
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。

【００６３】次に、この発明に係る硬化体の製造方法及
び硬化体の製造装置の実施例について図３〜図９を参照
して説明する。この発明の製造方法では、複合硬化体の
原料に製紙スラッジを他の産業廃棄物と昆練することな
く使用する。この発明の製造方法で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、工業用雑種紙または家庭用雑種紙
等を製造する際のパルプ製造工程、古紙等の原料処理工
程、抄造工程などで排出される製紙スラッジが望まし
い。製紙スラッジは、丸東窯材社が取扱っている。

【００６４】図３は、硬化体の製造装置の全体の構成を
示している。硬化体の製造装置は、製紙スラッジを調整
しスラリー１４を生成する原料調整機構１０と、スラリ
ー１４から抄造体２６を抄造する抄造機構２０と、抄造
体２６を反転するための反転装置４０と、抄造体２６を
積層してから加圧し脱水を行うプレス機５０と、プレス
された抄造体を乾燥して硬化体１を形成する乾燥機６０
とからなる。

【００６５】先ず、原料の調整を行う原料調整機構１０
について、図４（Ａ）を参照して説明する。上記原料１
１と、水１２とを、後述する吸引脱水により濃度を固形
分３．５〜２５重量％となるように計量して混合器１３
内に入れ、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、ポリ塩化ア
ルミニウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリメタクリ
ル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリアクリル
アミドのいずれかから成る凝集剤（フロック剤：添加量
０．０１〜５％）及びビニロン繊維等の有機繊維（バイ
ンダ：添加量０．１〜１０重量％）を添加し、混合器１
３にて混合してスラリー１４を調整する。有機繊維（バ
インダ）は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ビニロン
などの合成繊維、パイプ、古紙から回収されるパルプ、
その他、繊維状の産業廃棄物などを用いることができ
る。原料は製紙スラッジに、更に各種無機粉末や樹脂を
添加することができる。

【００６６】このスラリー１４を、底部にフィルター１
６が設けられた脱水容器１５を使用して吸引脱水する。
吸引脱水することにより、濃度が固形分３．５〜２５重
量％となるようにする。吸引脱水では、製紙スラッジの
繊維が配向しないため、得られる複合硬化体に反りやク
ラックが発生しにくい。

【００６７】この脱水容器１５の底部は真空ポンプ１７
と連結しており、真空ポンプ１７の稼働により水分を吸
引する。フィルター１６は特に限定されないが、焼結金
属、多孔金属板（直径１〜５mmの穴があいた金属板）、
多孔質セラミックフィルター、多孔質の樹脂、ガラス繊
維板などを使用できる。脱水容器１５にて水分調整され
た原料１４を、チェストタンク１８内に一時貯留する。
該チェストタンク１８には、攪拌用のプロペラが備えら
れており、原料中の固形分が沈降しないようになってい
る。

【００６８】なお、本実施例では、脱水容器１５により
水分を調整しているが、図４（Ｂ）に示すように、脱水
容器１５を用いることなく、混合器１３への水の添加量
のみで含水率を調整することも可能である。

【００６９】引き続き、上記水分調整を行った製紙スラ
ッジを含むスラリー１４から抄造機構２０にて抄造体２
６を生成する。スラリー（原料溶液）中には、セメント
などの無機バインダーや樹脂などの有機バインダーを添
加してもよい。この抄造機構２０について、図５を参照
して説明する。抄造機構２０は、スラリー１４を貯留す
る３連のバット２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃと、バット内に
配設され、スラリー１４を抄造するワイヤーシリンダ２
２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃと、ワイヤーシリンダ２２Ａ、２
２Ｂ、２２Ｃにて抄造された抄造体２６を転写し、搬送
する搬送ベルト２３と、搬送ベルト２３にて搬送された
抄造体２６を所定の厚みまで巻回し切断する切断用回転
ドラム３０と、抄造体２６を切断するためのカッタ３６
と、抄造体２６を搬送するベルトコンベア３８とを備え
る。

【００７０】ワイヤーシリンダ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ
は、直径７０cmで、幅１mmに形成されている。本実施例
では、ろ水（抄造）を行うろ水体が網状体より構成され
る回転ドラム（ワイヤーシリンダ）から成るため、原料
溶液１４から抄造体２６を連続して抄造でき、製紙スラ
ッジから効率的に硬化体を量産することが可能となる。
ワイヤーシリンダ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを透過した水
は、パイプ１７ａ及び真空ポンプ１７を介して図４
（Ａ）に示す混合器１３へ戻される。

【００７１】また、本実施例では、ワイヤーシリンダ２
２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを搬送ベルト２３に沿って３台併
設し、当該搬送ベルト２３に多層化させながら抄造体２
６を転写する。このため、原料溶液１４から抄造体２６
を高効率で抄造でき、製紙スラッジから効率的に硬化体
を量産することが可能となる。なお、本実施例では、ワ
イヤーシリンダの回転数が６０回転／分に設定されてい
る。この回転数は、１〜１００回／分が望ましい。原料
溶液１４から抄造体２６を高効率で抄造でき、製紙スラ
ッジから効率的に硬化体を量産することが可能となるか
らである。ここで、回転ドラムが１回転／分よりも低い
と、抄造効率が低い。一方、回転数が１００回転／分を
越えると、均一な厚みで抄造体が出来にくくなる。本実
施例では、ワイヤーシリンダ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃを
３台併設したが、１台以上何台でも用いることができ
る。

【００７２】なお、ワイヤーシリンダ２２Ａ、２２Ｂ、
２２Ｃの網目は♯６０（１インチ当たりの網目数６０）
に形成されている。ワイヤーシリンダ２２Ａ、２２Ｂ、
２２Ｃの網目は♯４０〜１５０が望ましい。原料溶液
（スラリー）１４から抄造体２６を高効率で抄造でき、
製紙スラッジから効率的に密度の高い硬化体を量産する
ことが可能となるからである。ここで、♯４０よりも網
目が荒いと、原料溶液から無機非結晶体のみが抜けて硬
化体の密度及び強度が低下する。一方、♯１５０よりも
網目が細かいと、水分の抜けが悪くなり、原料溶液から
抄造体を高効率で抄造できなくなる。なお、凝集剤によ
り製紙スラッジ（原料溶液）中にフロックができている
ので、効率的に抄造を行うことができる。

【００７３】製紙スラッジを含む原料溶液の濃度は、固
形分３．５〜２５重量％であることが望ましい。製紙ス
ラッジからの抄造性を向上させ、効率的に硬化体を量産
することができるからである。即ち、濃度が３．５％未
満では、効率的に原料溶液からワイヤーシリンダ（ろ水
体）を用いて抄造することができず、２５％を越える
と、製品の均一性が低下するからである。

【００７４】ワイヤーシリンダ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ
にて抄造された抄造体を転写し、搬送する搬送ベルト２
３は、幅１ｍのフェルトからなり、ローラ３４にて懸架
されており、裏面に吸引ボックス２４を設けて、真空ポ
ンプ１７で吸引しながら脱水を行っている。即ち、該ベ
ルト２３は、製紙スラッジを含む原料１４の水分をフェ
ルトの気孔内へ吸着し、吸着した水分が吸引ボックス２
４を経て真空ポンプ１７側へ吸着され、図４（Ａ）に示
す混合器１３へ戻される。この第１実施例では、ベルト
２３をフェルトから構成したが、この代わりに、連続し
た気孔を有する多孔質の樹脂、多孔質のゴム、無機繊維
を結合剤などで固めたもの、焼結金属、多孔金属、多孔
金属のブロックをゴム等の可撓性を有するバインダで固
めたベルト、などを使用することができる。本実施例
は、搬送ベルト２３が連続する気孔を有する多孔質体で
構成され、搬送ベルト２３で搬送しながら脱水するた
め、効率的に抄造体２６中の水分を減らすことができ
る。

【００７５】また、本実施例では、搬送ベルト２３の搬
送速度が４８ｍ／分に設定されており、これと同期する
ように、ワイヤーシリンダ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、切
断用回転ドラム３０及びベルトコンベア３８が図示しな
いモータにより駆動されている。搬送ベルト２３の搬送
速度は、５〜８０ｍ／分であることが望ましい。原料溶
液から適度な厚さの抄造体を高効率で抄造でき、効率的
に硬化体を量産することが可能となるからである。ここ
で、搬送速度が５ｍ／分よりも低いと、抄造体を厚く抄
造できる反面、抄造効率が低い。一方、搬送速度が８０
ｍ／分を越えると、抄造体が薄くなり、均一な厚みにし
難くなると共に、抄造体が切れることがある。

【００７６】搬送ベルト２３にて搬送された抄造体を所
定の厚みまで巻回し切断する切断用回転ドラム３０は、
直径６４cm（外周２m）に形成されており、表面に水を
滞留させる貯留溝３２と、この溝３２の近傍に位置する
収容溝３３に収容されたピアノ線３１とを備える。該切
断用回転ドラム３０は、表面に搬送ベルト２３から搬送
された抄造体２６を多層化させながら巻回する。

【００７７】そして、抄造体２６が所定の厚み（１．５
cm）に達し、これが図示しないセンサで検出されると、
収容溝３３内のピアノ線３１が押し出される。貯留溝３
２に沿った位置で抄造体２６は、含水率が高く、ピアノ
線３１が押し出されると、貯留溝３２に沿って切断さ
れ、図６（Ａ）に示すように、切断端がベルトコンベア
３８側に倒れかかる。そして、切断用回転ドラム３０の
回転及びベルトコンベア３８の搬送に伴い、所定の厚み
の抄造体２６がベルトコンベア３８上まで搬送される
（図６（Ｂ）参照）。ここで、図６（Ｃ）に示すよう
に、他方の切断端がカッタ３６の対応位置まで搬送され
ると、カッタ３６がベルトコンベア３８側へ降ろされ、
抄造体２６の切断端と搬送ベルト２３上を搬送される未
積層の抄造体とが分離される。

【００７８】本実施例では、搬送ベルト２３上の抄造体
を、切断用回転ドラム３０に転写させながら多層化し、
多層化させた抄造体２６が所定厚さに達した段階で所定
の大きさに切断する。切断用回転ドラムにより、均一の
厚み（１．５cm）及び大きさ（１m×２m）の抄造体２６
を連続的に成形することができるので、硬化体を効率的
に量産することが可能になる。

【００７９】また、本実施例では、切断用回転ドラム３
０にて一端の切断された抄造体２６を一定間隔で切断す
るカッタ３６を備える。このため、効率的に所定長（２
m）の抄造体２６を形成することができる。なお、本実
施例では、抄造体２６の厚みを１．５cmとしたが、厚み
は２cm以下であることが望ましい。２cm以下の厚みであ
れば、抄造が容易であり、また、搬送等においても扱い
易い。

【００８０】抄造体を反転するための反転装置４０につ
いて、図７を参照して説明する。本実施例の製造装置で
は、後述するように抄造体を交互に反転しながら積層す
るため、１枚おきに抄造体２６が反転される。反転装置
４０は、抄造体を吸着して搬送する搬送装置４２と、テ
ーブル４４と、反転板４６とから成る。

【００８１】図７（Ａ）に示すように、ベルトコンベア
３８上の抄造体２６が、搬送装置４２によって反転板４
６上に載置される。反転板４６が駆動され、抄造体４６
を反転させる（図７（Ｂ）参照）。そして、図７（Ｃ）
に示すように反転された抄造体２６が、搬送装置４２に
よって図３中に示すプレス機５０へ搬送される。なお、
上述したように、本実施例では、スラリー１４にバイン
ダを添加することで抄造体２６に可撓性を持たせ、切断
後の扱いを容易にしてある。

【００８２】抄造体を加圧して脱水を行うプレス機５０
について、図８及び図９を参照して説明する。図８
（Ａ）に示すように、プレス機５０は、凹部５４Ａを備
えるメス型５４と、該凹部５４Ａへ嵌入するオス型５２
とから成り、メス型５４及びオス型５２には、抄造体を
加圧した際に発生する水分を導出するための微細な通孔
５４ａ、５２ａがそれぞれ形成されている。また、該プ
レス機５０には、抄造体２６に原料溶液１４を塗布する
ためのカーテンコーター５６が備えられている（図８
（Ｂ）参照）。

【００８３】プレス機５０での積層及び加圧について説
明する。先ず、図８（Ａ）に示すように、メス型５４の
凹部５４Ａに、最下層として、図７（Ｃ）を参照して上
述した反転装置４０にて反転されて上記切断用回転ドラ
ム３０との接触面側を下側に向けられた抄造体２６が、
搬送装置４２により搬入される。次に、図８（Ｂ）に示
すように、カーテンコーター５６により、抄造体２６の
上面、即ち、上層の抄造体との接着面に原料溶液１４が
塗布される。この原料溶液の量は、抄造体１層当たり、
固形分で５０ｇ／ｍ²〜５００ｇ／ｍ²が好適である。な
お、ここでは、カーテンコーター５６を用いているが、
ロールコーター等の種々の塗布装置を用いることができ
る。

【００８４】２層目の抄造体として、図８（Ｃ）に示す
ように、ベルトコンベア３８上の抄造体２６が反転され
ることなくメス型５４の凹部５４Ａへ搬送装置４２によ
り搬入される。その後、図９（Ａ）に示すように、原料
溶液１４を塗布した後、３層目の反転された抄造体２６
が載置され、原料溶液１４を塗布した後に４層目（最上
層）の反転されない抄造体２６が載置され積層が完了す
る。ここでは、４層を積層しているが、２枚以上ならば
何枚でも良く、薄い硬化体を製造する際には、１枚でも
可能である。

【００８５】その後、オス型５２を押し下げ、加圧プレ
スを６０Kg/cm²で行う（図９（Ｂ）参照）。この際、抄
造体２６から染み出る水分を、通孔５４ａ、５２ａを介
して外部へ導出する。その後、オス型５２を上げて（図
９（Ｃ）参照）、加圧により形成した複合硬化体１をメ
ス型から取り出し、乾燥機６０へ搬送する。

【００８６】本実施例では、加圧を型枠（凹部５４Ａ）
中で行うため、高圧で加圧しても抄造体２６が千切れな
くなり、製紙スラッジから高強度の硬化体１を高い歩留
まりで製造することが可能となる。また、オス型５２及
びメス側５４に抄造体２６から染み出る水分を抜くため
の通孔５２ａ、５４ａを備えるため、加圧の際に脱水を
行い、後の乾燥による硬化工程を短時間で完了させれ
る。また、製紙スラッジの抄造体を原料溶液１４を介在
させて複数積層せるため、剥離の生じない多層の硬化体
を製造することができる。

【００８７】加圧プレスは、１０〜２５０Kg/cm²で行う
ことが望ましい。加圧プレスを１０Kg/cm²未満で行う
と、必要とされる強度を得ることができない。一方、２
５０Kg/cm²を越えて加圧プレスしても強度を高めること
ができず、プレス機が大型化・高価格化するからであ
る。

【００８８】本実施例では、原料溶液をワイヤーシリン
ダ（ろ水体）を用いて抄造して得られた製紙スラッジの
抄造体を、複数積層せしめる。これは、抄造により厚い
抄造体を得ることは非効率的であるので、製紙スラッジ
から薄い抄造体を効率的に抄造し、積層することで必要
とする強度及び厚みの硬化体を製造する。これにより、
製紙スラッジから効率的に硬化体を量産する。

【００８９】また、本実施例の製造方法では、抄造体を
厚さ２０mm以下に形成することで、製紙スラッジを効率
的に抄造し、積層することで必要とする強度及び厚みの
硬化体を製造する。このため、製紙スラッジから効率的
に硬化体を量産することが可能になる。

【００９０】本実施例では、抄造体２６の積層面を交互
に反転させながら積層する。即ち、反りの発生する方向
を反対にしながら抄造体２６を積層するため、抄造体２
６を積層して成る硬化体１に反り、層間剥離を発生させ
ることがない。また、最上層及び最下層の抄造体につい
て、露出面を回転ドラムに接触していた面とし、フェル
トからなる搬送ベルト３２と接していた凹凸の付いた面
を内側にするため、積層してなる硬化体の表面を平滑に
することができる。

【００９１】更に、本実施例では、製紙スラッジを含む
原料溶液に凝集剤を添加して凝集させるため、製紙スラ
ッジから均質な比重（１．２〜１．３の範囲）の硬化体
１を量産することができる。更に、本実施例では、メス
型５４内で積層を行うため、積層した抄造体を移送する
必要がなく量産に適する。本実施例では、型枠５４内で
積層したが、積層後に型枠内に移送することも可能であ
る。

【００９２】上記プレス機５０にて加圧脱水乾燥して、
含水率を下げた後、引き続き、図３に示す乾燥機６０に
て完全に脱水して硬化反応を進行させる。乾燥機６０
は、電熱ヒータ６２とファン６４とを備え、乾燥を温度
８０〜２００℃で行う。乾燥機６０は、電熱ヒータ６２
を備えるが、この代わりに、赤外線ヒータ、蒸気、天日
乾燥機などを使用することができる。

【００９３】乾燥工程を経た硬化体１は、さらに搬送さ
れて、図示しない切断機で所定の大きさに切断される。
切断は、コンベア上に配設されたカッター、或いは、鋸
などで行う。切断された複合硬化体１は、最後に図示し
ない検査機で反りなどの検査を行う。検査機としては、
Ｘ線センサ、赤外線センサなどを使用できる。また、画
像処理装置などで欠けやクラックの有無を検査してもよ
い。

【００９４】ここで、抄造体の積層方向（張合向き）と
層間剥離の発生との関係について図１０及び図１１を参
照して説明する。図１０（Ａ）の右側に、抄造体２６を
反転させて、搬送ベルトを構成するフェルト当接面側を
張り合わせた場合を示している。ここで、抄造体２６
は、図３中に示す切断用回転ドラム３０にて巻回された
際に応力が残り、切断後も巻回方向に沿って反ってい
る。図中の左側は、積層した抄造体２６の断面を示し、
図中での凹凸は、フェルト当接面を示している。本実施
例では、図１０（Ａ）の張り合わせ方向が採用されてい
る。

【００９５】図１０（Ｂ）は、抄造体２６を反転させず
張り合わせた場合を示している。また、図１０（Ｃ）
は、抄造体２６を反転させ、切断用回転ドラム当接面側
に張り合わせた場合を示している。

【００９６】図１１は、抄造体の張合向きと層間剥離の
発生との関係、及び、プレス機での圧力と強度との関係
を示す図表である。図表中で、塗布量とは抄造体と抄造
体との間の原料溶液１４を塗布量を示し、圧力とはプレ
ス機での圧力を、時間とは加圧時間を示し、密度は乾燥
前の硬化体の密度であり、最大荷重は、乾燥後の硬化体
の耐え得る荷重、即ち、強度を示している。また、含水
率は、加圧後の値である。収縮率厚さとは、厚さ方向の
収縮率を、収縮率長さとは長さ方向の収縮率を、収縮率
幅とは幅方向の収縮率を示している。ここでは、５枚の
抄造体を積層しており、剥離層数とは５枚中の剥離した
層の数を、剥離辺数とは４隅の内で剥離の発生した数
を、剥離長さは、剥離の生じた部分の総延長を示してい
る。

【００９７】先ず、圧力を高めることにより、最大荷重
を高め得ることが分かる。また、張合向きとして図１０
（Ａ）に示す”Ａ”を採用し、６０Kg/cm²の圧力を加え
ることで層間剥離が完全に防げることが分かる（Ｎｏ．
９参照）。本実施例では、製紙スラッジを原料として用
いるため、収縮率が大きく、乾燥の際に、切断用回転ド
ラム３０にて巻回された際に残った応力が作用して剥離
が発生し易いが、抄造体を反転させて張り合わせること
で、剥離を防ぐことができる。なお、本実施例では、１
層毎に抄造体を反転したが、２層おき、また、３層おき
に反転させて積層することによっても、反り及び層間剥
離を防ぐことができる。

【００９８】上述した工程で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
た一例を下記に示す。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：５１．４重量％，ＳＯ₃：０．５重量％ＳｉＯ₂：２４．２重量％，Ｐ₂Ｏ₅：０．２重量％Ａｌ₂Ｏ₃：１４．０重量％，Ｃｌ：０．２重量％ＣａＯ：８．０重量％，ＺｎＯ：０．１重量％ＭｇＯ：１．４重量％，その他：微量ＴｉＯ₂：１．０重量％，

【００９９】実施例、比較例の製造条件は以下である。
抄造体を５枚重ねて反転させて積層し多層化した。

【０１００】

【表１】製紙スラッジ凝集剤セメントビニロン繊維回転速度回／分実施例１９５％３％０％２％２．０実施例２９０％２％５％３％２０実施例３９８％ 0.1％０％ 1.9％４０実施例４８０％ 0.02％１５％ 4.98％５０実施例５７０％３％２５％２％６０実施例６９０％２％０％８％８０実施例７６５％５％２８％２％１００比較例１９５％０％０％５％０．８比較例２９５％０％０％５％１０５比較例２については、多層化せず、２０mmのものを使用した。

【０１０１】また、実施例８については以下のように調
整した。いずれも反転多層させた。実施例８未焼成の製紙スラッジ（丸東窯材社の取り扱う中村製紙
のＯＡ機器用の低質紙：固形分３４重量％、水分６６重
量％）３０２０重量部を用意した。次に、２Ｎ塩酸水溶
液を用いて、酸洗浄し、Ｃａ成分をほぼ完全に除去し、
これをＡとした。

【０１０２】Ａパルプ：５１．２重量％ＭｇＯ：１．６重量％ＳｉＯ₂：１８．６重量％ＳＯ₃：３．５重量％Ａｌ₂Ｏ₃：２２．３重量％Ｐ₂Ｏ₅：０．３重量％ＣａＯ：０．０重量％Ｃｌ：０．１重量％ＺｎＯ：０．２重量％その他微量

【０１０３】また、丸東窯材社が取り扱う牧製紙株式会
社のインクジェットプリンタ用紙の製紙スラッジ；固形
分５１重量％、水分４９重量％をＢとした。Ｂパルプ：２１．８重量％ＳｉＯ₂：４．６重量％Ａｌ₂Ｏ₃：７．５重量％Ｐ₂Ｏ₅：０．１重量％ＣａＯ：６５．０重量％Ｎａ₂Ｏ：０．２重量％ＳＯ₃：０．２重量％その他微量炭酸カルシウムの量は、５５重量％であった。

【０１０４】また、丸東窯材社が取り扱う牧製紙株式会
社のインクジェットプリンタ用紙の製紙スラッジ：固形
分５１重量％、水分４９重量％にさらに炭酸カルシウム
（立方形状）を１０重量％添加してＣとした。

【０１０５】Ｃパルプ：１５．０重量％ＳｉＯ₂：２．６重量％Ａｌ₂Ｏ₃：５．５重量％Ｐ₂Ｏ₅：０．１重量％ＣａＯ：７５．０重量％Ｎａ₂Ｏ：０．２重量％ＳＯ₃：０．２重量％その他微量炭酸カルシウムの量は、６５重量％であった。

【０１０６】以上Ａ、Ｂ、Ｃを適宜混合して試料を調整
して、実施例１と同様に抄造して、硬化体を製造し、曲
げ強度、圧縮強度、釘打ち性を測定した。その結果を図
１５〜図１８のグラフに示した。ここで、図１５はＣａ
Ｏ／ＳｉＯ₂と圧縮強度との関係を示し、縦軸に圧縮強
度（Ｋg／cm²）を横軸にＣａＯ／ＳｉＯ₂の割合を取っ
てある。図１６はＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃と圧縮強度との関係
を示し、縦軸に圧縮強度（Ｋg／cm²）を横軸にＣａＯ／
Ａｌ₂Ｏ₃の割合を取ってある。図１７は、ＣａＯの含有
量と曲げ強度・圧縮強度との関係を示し、縦軸に曲げ強
度・圧縮強度（Ｋg／cm²）を横軸にＣａＯの含有量
（％）を取ってある。図１８はＣａＯの含有量と釘引き
抜き強度との関係を示し、縦軸に釘引き抜き強度（Ｋg
／cm²）を横軸にＣａＯの含有量（％）を取ってある。
図１５に示すように、硬化体は、Ｃａ、Ａｌ、Ｓｉの量
がそれぞれＣａＯ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂に換算してＣａ
Ｏ／ＳｉＯ₂の比率０．２から７．９の際に、高い圧縮
強度を発揮する。一方、図１６に示すように、硬化体
は、ＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃の比率が０．２から１２．５の際
に高い圧縮強度を発揮する。

【０１０７】以上の実施例および比較例で得られた厚さ
２０mmの複合硬化体について曲げ強度、圧縮強度、加工
性および釘打ち性、破壊靭性、耐磨耗性について試験を
行った。その結果を表２に示す。なお、試験方法は、曲
げ強度がＪＩＳＡ６９０１に、また圧縮強度がＪＩ
ＳＡ５４１６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４ｍｍ、長さ５０ｍｍの釘を打ちつけ、クラッ
クの有無を調べた。破壊靭性値は、ビッカース硬度計
（明石製作所ＭＶＫ−Ｄ）により圧子を圧入して生じ
たクラックの長さから計算した。ヤング率は、曲げ破壊
試験のカーブから計算し、１．４から２．７ｋｇｆ／ｃ
ｍ²であり、この値を用いた。明度については、マンセ
ル色票を使用した。

【０１０８】

【表２】曲げ強度圧縮強度加工性釘うち性破壊靭性明度ｋｇ／cm² ｋｇ／cm² ＭＰａ・ｍ^1/2 実施例１３３０８５０加工可なし３．３７実施例２３３５８６０加工可なし３．３７実施例３３４０８６５加工可なし３．３７実施例４３０８８００加工可なし３．１５．５実施例５３１０８００加工可なし３．１５．５実施例６３３０８５０加工可なし３．３７実施例７３１０８００加工可なし３．３５．０比較例１２７０８５０加工可なし３．０７比較例２３７５８５０加工可なし３．０７ばらつき％実施例１１．５実施例２１．５実施例３２．０実施例４１．８実施例５２．０実施例６２．０実施例７１．８比較例１８．９比較例２９．０

【０１０９】また、実施例１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１２、図１３に示す。なお、Ｘ線回折は、Ｒｉ
ｇａｋｕ製ＭｉｎｉＦｌｅｘを使用し、Ｃｕをターゲッ
トとした。２θ＝１５°〜３０°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）が同定された。

【０１１０】引き続き、本発明の第２実施例に係る硬化
体の製造方法及び硬化体の製造装置について、図１４を
参照して説明する。この第２実施例は、抄造体を切断方
法及び積層方向を除いて第１実施例とほぼ同様である。
このため、切断方向及び積層方向を除いて、説明を省略
する。上述した第１実施例では、抄造体２６が１ｍ×２
ｍに切断された。これに対して、第２実施例では、カッ
タ３６により、抄造体２６が１ｍ×１ｍに切断される。
また、ベルトコンベア３８から搬送装置４２にて抄造体
２６が反転装置４０の反転板４６に載置させる際に、水
平方向に９０度捻ってから載置される。即ち、抄造体を
積層する際に、ワイヤーシリンダ２２Ａ、２２Ｂ、２２
Ｃから搬送ベルト２３への転写方向がずれるようにす
る。抄造体２６は、搬送ベルト２３への転写方向に沿っ
て強度差が発生する。具体的には、転写方向に沿って曲
げを加えた際の強度を１とすると、転写方向と垂直方向
の強度が０．８程度になる。第２実施例では、抄造体２
６を積層する際に、搬送ベルト２３への転写方向がずれ
るように積層することで、均一な強度を有する硬化体を
製造する。

【０１１１】上記複合硬化体１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１９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、この発明の方法で製造した複合硬化体１を適用
する。すなわち、芯材５をこの発明の方法で製造する複
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。

【０１１２】さらに、この複合建築材料は、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。

【０１１３】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。

【０１１４】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、セラ
ミックファイバー、ガラス繊維チョップドストランドマ
ット、ガラス繊維ロービングクロス、ガラス繊維コンテ
ィニュアスストランドマット、ガラス繊維ペーパーのう
ち一種以上を用いることが、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。

【０１１５】さらに、補強層の厚さは、０．１ｍｍ〜
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。ここで
は、補強層を設けたが、硬化体が水分を吸収しないよう
に、表面を樹脂等でコートすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の複合硬化体の断面模式図である。

【図２】この発明の複合硬化体の断面模式図である。

【図３】本発明の第１実施例に係る硬化体の製造装置
の概念図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、原料調整機構の概念図で
ある。

【図５】抄造機構の概念図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、切断用回転ドラ
ムの動作の説明図である。

【図７】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、反転装置の動作
の説明図である。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、プレス機の動作
の説明図である。

【図９】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、プレス機の動作
の説明図である。

【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、抄造体の張合
せ向きの説明図である。

【図１１】抄造体の張合向きと層間剥離の発生との関
係、及び、プレス機での圧力と強度との関係を示す図表
である。

【図１２】実施例に係る複合硬化体のＸ線回折のチャ
ートである。

【図１３】実施例に係る複合硬化体のＸ線回折のチャ
ートである。

【図１４】本発明の第２実施例に係る硬化体の製造装
置の概念図である。

【図１５】ＣａＯ／ＳｉＯ₂と圧縮強度との関係を示
すグラフである。

【図１６】ＣａＯ／Ａｌ₂Ｏ₃と圧縮強度との関係を示
すグラフである。

【図１７】ＣａＯの含有量と曲げ強度・圧縮強度との
関係を示すグラフである。

【図１８】ＣａＯの含有量と釘引き抜き強度との関係
を示すグラフである。

【図１９】この発明の複合硬化体を用いた複合建築材
料の断面模式図である。

【符号の説明】

１複合硬化体２非晶質体３繊維状物４無機粉末５芯材６補強層１０原料調整機構１４原料溶液（スラリー）１５脱水容器１６フィルター１７真空ポンプ１８チェストタンク２０抄造機構２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃバット２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃワイヤーシリンダ２３搬送ベルト２４吸引ボックス２６抄造体３０切断用回転ドラム３１ピアノ線３２貯留溝３３収容溝３６カッタ３８ベルトコンベア４０反転装置４２搬送装置４４テーブル４６反転板５０プレス機５２オス型５２ａ通孔５４メス型５４Ａ凹部５４ａ通孔５６カーテンコーター６０乾燥機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小川哲司岐阜県大垣市神田町２丁目１番地イビデン株式会社内 (72)発明者野村敏弘岐阜県大垣市神田町２丁目１番地イビデン株式会社内Ｆターム(参考） 4L055 AF50 BF02 BF04 CJ01 CJ02 FA20 FA22 FA23 GA24

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製紙スラッジを含む原料溶液を１〜１０
０回／分で回転する回転ドラムを用いて抄造し、該回転
ドラム表面に製紙スラッジの抄造体を付着させると共
に、この抄造体を搬送ベルトに転写した後に転送し、所
定の大きさに切断し、抄造体を硬化させて製紙スラッジ
の硬化体を得ることを特徴とする硬化体の製造方法。
【請求項２】前記製紙スラッジを含む原料溶液の濃度
が、固形分３．５〜２５重量％であることを特徴とする
請求項１の硬化体の製造方法。
【請求項３】前記搬送ベルトで搬送しながら、前記抄
造体から脱水することを特徴とする請求項１又は２の硬
化体の製造方法。
【請求項４】前記搬送ベルト上の抄造体を、切断用回
転ドラムに転写させながら多層化し、多層化させた抄造
体が所定厚さに達した段階で切断することを特徴とする
請求項１〜３のいずれかの硬化体の製造方法。
【請求項５】前記切断した抄造体をさらに多層化した
後、加圧プレスすることを特徴とする請求項１〜４のい
ずれか１の硬化体の製造方法。
【請求項６】前記加圧プレスを１０〜２５０Kg/cm²で
行うことを特徴とする請求項５の硬化体の製造方法。
【請求項７】製紙スラッジを含む原料溶液を抄造し、
表面に製紙スラッジの抄造体を付着させる回転速度が１
〜１００回／分の回転ドラムと、前記回転ドラムの表面
に付着した抄造体を転写して、搬送する搬送ベルトと、
前記搬送ベルトを搬送された抄造体を所定の大きさに切
断する切断装置と、前記切断された抄造体を硬化させて
製紙スラッジの硬化体を得る硬化装置とを備えることを
特徴とする硬化体の製造装置。
【請求項８】前記回転ドラムは、網状体からなること
を特徴とする請求項７の硬化体の製造装置。
【請求項９】前記回転ドラムを搬送ベルトに沿って複
数個併設し、当該搬送ベルトに多層化させながら抄造体
を転写することを特徴とする請求項７又は請求項８の硬
化体の製造装置。
【請求項１０】前記回転ドラムは、♯４０〜１５０の
網目構造を有することを特徴とする請求項７〜請求項９
のいずれか１の硬化体の製造装置。
【請求項１１】前記搬送ベルトの搬送速度が５〜８０
ｍ／分であることを特徴とする請求項７〜請求項１０の
いずれか１の硬化体の製造装置。
【請求項１２】前記搬送ベルトは、連続する気孔を有
する多孔質体で構成されていることを特徴とする請求項
７〜請求項１０のいずれか１の硬化体の製造装置。
【請求項１３】前記切断装置は、抄造体を転写させな
がら多層化する切断用回転ドラムから成り、当該切断用
回転ドラムが、表面に水を滞留させる溝と、この溝の近
傍に位置し、内部から抄造体を押し出すための押出機構
とを備え、該切断用回転ドラム表面の多層化させた抄造
体が所定厚さに達した段階で、前記押出機構を作動さ
せ、前記溝に対応する位置で前記抄造体を切断すること
を特徴とする請求項７の硬化体の製造装置。
【請求項１４】前記切断装置が、更に、前記切断用回
転ドラムにて一端の切断された抄造体を一定間隔で切断
する刃を備えることを特徴とする請求項１３の硬化体の
製造装置。