JP2002336813A

JP2002336813A - 多機能性フライアッシュ及びその製造方法

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Publication number: JP2002336813A
Application number: JP2001142124A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Ishikawa; 嘉崇石川; Hiroshi Katsuma; 博勝間
Original assignee: KATSUMA KK; Electric Power Development Co Ltd
Current assignee: KATSUMA KK; Electric Power Development Co Ltd
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2002-11-26
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: JP4034945B2

Abstract

(57)【要約】【課題】セメント及びコンクリート硬化体の早期強度
を、従来型フライアッシュを用いたものより高強度化さ
せ、且つ普通ポルトランドセメントを用いたものと同程
度またはそれ以上発現し、２８日強度ならびに長期強度
も高強度化すること、しかもセメント硬化体以外のもの
にも多用途化できる多機能性フライアッシュ及びその製
造方法を提供すること。【解決手段】本発明に係る多機能性フライアッシュ
は、粉砕して微粒子化したフライアッシュであって、質
量平均粒径（μｍ）が０．１乃至３．１μｍの範囲にあ
り、且つ粒径３.７３μｍ以下における質量累積率
（％）が６０％以上となることを特徴とし、スラリー状
に回転手段の中心部から導入して半径方向に流出させる
湿式粉砕して製造されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却灰（フライア
ッシュ等）を超微粒子化した多機能性フライアッシュ及
びその製造方法、更にその多機能性フライアッシュを用
いた製造物に関するものであり、より詳細には、フライ
アッシュをサブミクロン以下の超微粒子化を図ることに
よって、セメント及びコンクリート硬化体の更なる高性
能化の他に、タイヤなどゴム材、製紙、塗料、機能性樹
脂、輸送用車両等のインフレーション材、切削工具、研
磨材、水晶振動子、光ファイバー、集積回路基板、人工
骨、碍子、陶磁器、耐熱タイル、耐火煉瓦、化粧品、掘
削泥水、紙、ガラス、軽量土等の粘土代替材料、或いは
セラミック等の添加剤及び成形材としても使用できる多
機能性フライアッシュ及びその製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】石炭火力発電により発生する石炭等の焼
却灰は、その一部がセメント原料またはコンクリート用
混和材等の用途で利用されているものの、多くが埋立て
処分されており、環境保護や資源活用の観点からも利用
拡大が求められている。また汚水を水質浄化した後に生
じる汚泥、都市ごみ等の焼却灰、高炉スラグ等に関して
も、同様に埋立て処分以外の利用が求められている。ま
た、製鉄所における溶銑処理工程で発生する焼却スラグ
等の利用も求められている。

【０００３】ところで、火力発電所等から発生するフラ
イアッシュは一般に所定の粒径分布を有し、その質量平
均粒径は約２０μｍ程度である。例えば、図６及び下表
の表１に示すように火力発電所から発生したフライアッ
シュの原粒は１０乃至３０μｍのものが殆どである。ま
た、このようなフライアッシュは粒径が３．７３μｍ以
下における質量累積率（％）が１８％にも満たない粗粒
物である。従来からフライアッシュの差別化が研究さ
れ、その差別化したフライアッシュをセメント及びコン
クリート硬化体に用いてその高性能化の試みがなされて
いる。

【０００４】

【表１】

【０００５】例えば、特開２０００−７３９６号公報に
は、石炭火力発電所の電気集塵機で捕集されたフライア
ッシュを破砕することなく、そのまま１０乃至２５μｍ
の間のある粒径で分級して当該粒径以下の細粒分を抽出
し、これを所要形態に焼結させて、より大きな密度を有
し、低吸水率、高強度な焼成材を得ることが記載されて
いる。しかしながら、このような当該粒径以下の細粒分
は、フライアッシュ全体の４０％以下での利用にしかな
らず、フライアッシュが十分に活用されていない。

【０００６】また、特開２０００−１８５６０号公報、
特開平１１−３２２３９９号公報、及び特開平１０−８
１５５４号公報には、微粉砕フライアッシュ、及びその
微粉砕フライアッシュをコンクリート硬化体に用いるこ
とが記載され、このような微粉体フライアッシュは高温
加圧成形されたコンクリート硬化体の早期高強度化を図
ることができるとしている。即ち、上記微粉末フライア
ッシュを製造する方法としては、ブレーン比表面積約
０．３１ｍ²／ｇのフライアッシュを約０．５３ｍ²／ｇ
に微粉砕する際に、５％Ｎａ₂ＳＯ₄溶液ならびに水を微
粉砕助剤として加えるものであり、その結果得られた微
粉砕フライアッシュをコンクリートに混和して使用した
場合、その高温加圧成形体は早期強度を発現するもので
ある（特開平９−１７５８４６号公報）。

【０００７】従って、これらの公報に記載される微粉砕
フライアッシュは、ブレーン比表面積が０．４ｍ²／ｇ
以上の使用を目的としているが、ここで使用される具体
的な微粉砕フライアッシュは、ブレーン比表面積が０．
４乃至０．５ｍ²／ｇ程度のものであり、その平均粒径
は約６μｍ程度のものである。また、このような微粉砕
フライアッシュを得る目的は上記分級の労力及び時間の
節約を考慮したものである。即ち、フライアッシュを微
粉砕することにより、上記細粒に分級したフライアッシ
ュと同等のものを得ることを目的としている。しかしな
がら、上記粒径程度のフライアッシュの微粉砕化フライ
アッシュでは、高温加圧コンクリート成形体の早期強度
を発現する程度の使用に留まり、上記フライアッシュの
更なる利用が未だ課題として望まれている。

【０００８】また、近年、サブミクロン、ナノミクロン
程度の無機微粒子、例えば、カーボンブラック、カオリ
ン、タルク、二酸化チタン、亜鉛華、シリカフューム
（平均粒径０.２μｍ、プレーン比表面積が２０ｍ²／
ｇ）等が樹脂、ゴム、塗料、紙類、医薬、化粧品等の、
配合剤、添加剤等として使用され、その添加効果として
は、例えば、補強効果、絶縁効果、被覆効果等が挙げら
れ、その他の添加効果が期待されている。しかしなが
ら、このような無機微粒子は比較的コストがかかり、こ
れの代替として安価な無機微粒子の添加剤が最近期待さ
れている。

【０００９】

【本発明が解決しようとする課題】本発明は、廃棄利用
される上記従来のフライアッシュの利用性、用途性に限
界があることに鑑み、従来型フライアッシュを使用した
セメント及びコンクリート硬化体の欠点である早期強度
の低下といった問題を解決し、しかもセメント及びコン
クリート硬化体以外のものにも多用途化できる多機能性
フライアッシュ及びその製造方法を提供することを課題
とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記課題を解
決するために鋭意研究を行った結果、フライアッシュの
粉砕に際して、粉砕法を移送処理系とし、攪拌ロータの
遠心力を利用してフライアッシュ間にせん断力を発生さ
せると、従来のようにＮａ₂ＳＯ₄溶液等の微粉砕助剤を
使用しなくても、従来以上にフライアッシュの微粒子化
が短時間且つ経済的にできること、及びその微粒子化で
得られた新規なフライアッシュが、セメント及びコンク
リート硬化体を、従来型フライアッシュを用いた場合よ
りも高強度化させ、且つ普通ポルトランドセメントを用
いたものと同程度又はそれ以上に発現させるだけでな
く、更には樹脂、ゴム、塗料等に添加される安価な無機
粒子添加剤としての新たな機能を十分に果たすことを見
出し、上記課題を解決したものである。

【００１１】即ち、本発明に係る多機能性フライアッシ
ュ及びその製造方法は、以下に記載されるものである。（１）粉砕して微粒子化したフライアッシュであっ
て、質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至３．１μｍの範
囲にあり、且つ粒径３.７３μｍ以下における質量累積
率（％）が６０％以上となることを特徴とする多機能性
フライアッシュ。（２）質量平均粒径が２μｍ以下で、粒径３．７３μ
ｍ以下における質量累積率（％）が８５％以上であるこ
とを特徴とする上記（１）記載の多機能性フライアッシ
ュ。（３）フレーク状に形成され、ブレーン比表面積が
１．０ｍ²／ｇ以上であることを特徴とする上記（１）
又は（２）記載の多機能性フライアッシュ。

【００１２】（４）上記（１）に記載される多機能性
フライアッシュとセメントとからなるセメント及びコン
クリート硬化体。（５）上記（１）に記載される多機能性フライアッシ
ュが配合されたゴム組成物。（６）上記（１）に記載される多機能性フライアッシ
ュが配合された塗料組成物。（７）上記（１）に記載される多機能性フライアッシ
ュが添加される樹脂組成物。

【００１３】また、上記多機能性フライアッシュの製造
方法において、上記フライアッシュの粉砕に際して、回
転手段の中央部からフライアッシュを導入し、該回転手
段の遠心力でフライアッシュ間にせん断力を発生させな
がら微粒子化して回転手段の外周面に移動させながら排
出し再び回転手段の中央部から導入して製造することを
特徴とすることができる。上記回転手段はケーシング内
に配される攪拌ロータであり、該攪拌ロータの半径方向
の周囲のケーシングに形成したセパレータを介して上記
多機能性フライアッシュを排出することができる。また
上記フライアッシュを水分散媒系に分散したスラリーの
状態で粉砕することが好ましい。更に上記フライアッシ
ュの粉砕時間を１０分間以上、特に３０分間以上とする
ことが好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る多機能性フラ
イアッシュ及びその製造方法の実施の形態及び実施例
を、図面を参照しながら詳しく説明する。尚、本発明に
係る多機能フライアッシュ及びその製造方法は、以下の
実施の形態および実施例に限るものではない。

【００１５】図１は本発明に係る多機能フライアッシュ
を製造する際に使用する大量循環型粉砕機の概要図であ
る。図２は図１に示す粉砕機の粉砕部の詳細な断面図で
ある。図３は図１に示す粉砕機で原粒フライアッシュを
粉砕したときの時間とフライアッシュの平均粒径サイズ
との関係線図である。図４は走査型電子顕微鏡で示され
る原粒フライアッシュの２０μｍスケールでの形態図で
ある。図５は走査型電子顕微鏡で示される本発明に係る
多機能性フライアッシュの２μｍスケールでの形態図で
ある。図６は原粒フライアッシュの質量粒径分布棒グラ
フ及び質量累積率の曲線図である。図７は原粒フライア
ッシュを図１に示す粉砕機で３０分間処理して製造した
多機能フライアッシュの質量粒径分布棒グラフ及び質量
累積率の曲線図である。図８は原粒フライアッシュを図
１に示す粉砕機で６０分間処理して製造した多機能フラ
イアッシュの質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲
線図である。図９は原粒フライアッシュを図１に示す粉
砕機で１２０分間処理して製造した多機能フライアッシ
ュの質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図であ
る。図１０は原粒フライアッシュを図１に示す粉砕機で
１８０分間処理して製造した多機能フライアッシュの質
量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図である。図
１１は原粒フライアッシュを図１に示す粉砕機で２４０
分間処理して製造した多機能フライアッシュの質量粒径
分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図である。図１２は
原粒フライアッシュを図１に示す粉砕機で３００分間処
理して製造した多機能フライアッシュの質量粒径分布棒
グラフ及び質量累積率の曲線図である。

【００１６】本発明に係る多機能性フライアッシュは、
粉砕して微粒子化したフライアッシュであって、質量平
均粒径（μｍ）が０．１乃至３．１μｍの範囲にあり、
且つ粒径が３.７３μｍ以下における質量累積率（％）
が６０％以上となる。

【００１７】上記多機能性フライアッシュに使用される
焼却灰としては、石炭灰、鉱炉スラグ、乾燥汚泥の燃焼
灰等の煙道ガス内からのフライアッシュ、火山灰、都市
ごみ焼却灰、高炉スラグ等を挙げることができ、特に、
火力発電所より発生するフライアッシュが好ましく、更
に好ましくは、微粉炭燃焼により発生したものを電気集
塵機で集めた、いわゆるＥＰ灰、あるいはこれを粗粒化
した既成灰などを挙げることができる。

【００１８】上記微粒子化前の火力発電所等から発生す
る原粒フライアッシュは通常、図６に示すように粒径の
大きさが異なり、所定の質量粒径分布で表される。ま
た、原粒フライアッシュは図４に示すように電子顕微鏡
（被観察材を所定の平坦面に接着固定し、表面全体をＡ
ｕ蒸着した上で、走行型電子顕微鏡により観察する。）
による形状探査では略球形状になっている。図６及び表
１等からその質量平均粒径は約１２μｍ程度であり、ま
た図４に示す形状探査においても見掛けの粒径も１３乃
至１６μｍ程度である。

【００１９】これに対して、本発明に係る多機能性フラ
イアッシュは、原粒フライアッシュを後述する攪拌ロー
タによって微粒子化したものであり、質量平均粒径が
０．１乃至３．１μｍであり、且つ粒径が３.７３μｍ
以下における質量累積率（％）が６０％以上である。特
に、図７に示すごとく、後述する大量循環型粉砕機で１
時間以上処理した平均粒径が０．１乃至２μｍの範囲
で、質量累積率（％）が８５％以上、更に好ましくは９
５％以上であることが望ましい。上記多機能性フライア
ッシュをセメント及びコンクリート硬化体に添加したと
き、最大荷重、圧縮強度、及び静弾性係数等の点で通常
のポルトランドセメント及びコンクリート硬化体と遜色
がなく、むしろ材齢（２８日以降）が進むに従ってポル
トランドセメント硬化体を上回る機械的強度がみられ
る。

【００２０】上記多機能性フライアッシュは図３に示す
ように大量循環型粉砕機の攪拌ロータによる微粒子化の
処理時間によって質量平均粒径が異なり、図６乃至１２
に示すように各質量粒径分布を有するものが得られ、多
機能性フライアッシュはフレーク状の形態をとり、ブレ
ーン比表面積が１．０ｍ²／ｇ以上である。特に、ブレ
ーン比表面積が１．５ｍ²／ｇ以上、更に好ましくは
２．５ｍ²／ｇ以上になったときに、その多機能性フラ
イアッシュは上記セメント硬化体に及ぼす効果の他にホ
ワイトカーボン、微粉タルク、ハードクレーなどの代わ
りにゴム材の補強充填剤、塗料、及び電気的絶縁剤とし
て配合できる。

【００２１】本発明に係る多機能性フライアッシュは、
原粒フライアッシュをスラリー状に回転手段の中心部か
ら導入し半径方向に排出することを繰り返しながら湿式
粉砕したものであることを特徴とすることができる。従
来からの粉砕フライアッシュはアルカリ剤を助剤として
バッチ方式のミル内等で粉砕されるが、上記多機能性フ
ライアッシュはスラリー状の流動粉砕を循環式で効率良
く行ったものであるため、ある程度の時間を経過した多
機能性フライアッシュは図１１或いは図１２等に示す如
く、その粒径分布棒グラフが示すように粒径のバラツキ
が狭い比較的シャープなものが短時間で得られる。この
ような多機能フライアッシュをセメント及びコンクリー
ト硬化体、強化樹脂組成物、タイヤ等のゴム組成物等に
配合した場合、それらの絶縁性、機械的強度に対する効
果が更に得られる。また、塗料組成物等の配合した場合
は、熱安定性、耐候性に優れた薄い塗膜形成が可能とな
る。更に、粘土代替材としての利用も可能である。

【００２２】即ち、上記多機能性フライアッシュは、セ
メント及びコンクリート硬化体、タイヤ等のゴム組成
物、塗料組成物、成形樹脂組成物、製紙等の配合剤、充
填剤、添加剤、粘土代替材等として使用することができ
る。例えば、多機能性フライアッシュをセメント及びコ
ンクリート硬化体に適用できる。この場合、多機能性フ
ライアッシュはセメントの一部代替材や骨材の一部代替
材として使用しても良く、またコンクリートの混和剤及
び混和材としても使用できる。

【００２３】上記セメントとしては、普通ポルトランド
セメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトラ
ンドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱セメ
ント等の各種ポルトランドセメント；アルミナセメン
ト、石灰アルミナセメント等のアルミナセメント；高炉
スラグ混合セメント、ポゾラン混合セメント、フライア
ツシユセメント等の各種混合セメントを挙げることがで
きる。これらのうち、ポルトランドセメント、特に普通
ポルトランドセメントが一般的であり好ましく使用でき
る。

【００２４】上記セメント及びコンクリート硬化体にお
いて、上記燃焼灰、セメント、繊維補強材以外に、山砂
等の細骨材、粗骨材、石膏、及び無機混和剤、化学混和
剤等の添加剤を配合することができる。化学混和剤とし
ては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水
剤、流動剤等を挙げることができ、これらはセメント及
びコンクリート硬化体のワーカービリティー及び耐久性
を向上させることができる。

【００２５】上記多機能性フライアッシュは配合剤とし
てタイヤ等のゴム組成物に配合することができる。通
常、ゴム組成物にはカーボンブラック、ホワイトカーボ
ン、クレー、タルク、炭酸カルシウム等が充填剤として
使用される。特に、ハードクレー等は粒径２μｍ以下が
８０％を占め、このようなハードクレーはゴムに対して
補強性を有する。上記多機能性フライアッシュはこのよ
うなハードクレーの代替えとしてゴム組成物の補強剤と
して充填することができ、そのゴム組成物は十分に補強
される。また、多機能性フライアッシュは重質炭酸カル
シウムの代替えとして充填することができる。即ち、重
質炭酸カルシウムは、粗晶石灰石を機械的に粉砕して粒
径が０．５〜３．０μｍの軽質炭酸カルシウム程度に微
粒子化したものであるが、これもまたゴム組成物の充填
剤として用いられ、多機能性フライアッシュはこのよう
な重質炭酸カルシウムの代替として充填剤とすることが
できる。

【００２６】上記多機能性フライアッシュは、樹脂組成
物に配合することができ、その樹脂組成物の絶縁性等を
高めることができる。近年、半導体産業においては、半
導体の高集積化が進むにつれ、半導体チップの封止材の
高性能化が求められ、特に電気絶縁性、低膨張率などの
機能が要求されている。これらの要求を満たすため、合
成樹脂、特にアクリルアミド樹脂、エポキシ樹脂に、溶
融処理された無機質粒子、特に溶融シリカ粒子をフィラ
ーとして充填した封止材が一般に用いられている。この
ような封止材等は樹脂組成物の流動性が低下すると、様
々な成形性不良を引き起こすが、平均粒径約１２μｍの
原粒に比べて、本発明に係る平均粒径３．５μｍ以下、
特に２．０μｍ以下の上記多機能性フライアッシュでは
成形不良を起し難い。

【００２７】上記多機能性フライアッシュと使用される
樹脂としては、アクリルアミド樹脂、エポキシ樹脂の他
に、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、
ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイ
ミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のポリ
アミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテ
レフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフ
ィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリ
マー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、マレ
イミド変成樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ（アクリロニトリ
ルーアクリルゴム・スチレン）樹脂、ＡＥＳ（アクリロ
ニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴムースチレ
ン）樹脂等を挙げることができる。

【００２８】上記多機能性フライアッシュは液体塗料組
成物及び粉体塗料組成物に配合剤として配合することが
できる。上記液体塗料組成物にあっては塗膜をできる限
り薄膜にすることが望まれる場合があり、しかも塗膜面
の調外観を良好に得ることが望まれている。上記液体塗
料組成物に上記原粒フライアッシュを配合すると、その
薄膜化は１００μｍ以上でなければ、十分な調外観が得
られず、本発明に係る多機能性フライアッシュ、即ち、
質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至３．１μｍの範囲に
あり、且つ粒径３.７３μｍ以下における質量累積率
（％）が６０％以上となる多機能性フライアッシュを配
合すると、薄膜化した塗膜面が十分な調外観を有するこ
とができる。

【００２９】上記塗装方法は、基材上に、光沢を有する
塗膜を形成することのできる下塗塗料を塗装した後、上
記塗料組成物を乾燥後に中塗塗装し、さらに、着色また
は非着色のクリアー塗料を上塗塗装するところに要旨を
有する。この塗装方法の採用によって、調外観を薄膜で
形成することができ、この意匠性を維持しながら多層塗
膜としての物性を良好にすることができる。上記液体塗
料組成物には、従来塗料に用いられている各種添加剤、
例えば、硬化促進剤、架橋剤、湿潤剤、粘性調節剤、増
粘剤、改質剤、顔料、着色剤、老化防止剤、紫外線吸収
剤、紫外線安定剤等の添加剤等を、本発明の目的を阻害
しない範囲で添加することも可能である。

【００３０】通常、粉体塗料組成物、モーター鉄芯、セ
ラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、抵抗ネット
ワーク、インダクタなどのコイル製品、バリスタ、サー
ミスタ、ハイブリッドＩＣ等の電気・電子部品の電気絶
縁材料に用いる粉体塗料としてビスフェノールＡ型エポ
キシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ
樹脂等のエポキシ樹脂、酸無水物、ポリアミン等の硬化
剤、第３級アミン、イミダゾール類、トリフェニルホス
フィン等の硬化促進剤、充填剤、その他の添加剤を配合
した粉体塗料がよく知られている。

【００３１】粉体塗料は流動浸漬法、静電流動浸漬法等
の方法でモーター鉄芯や電気・電子部品に塗装されるも
のであり、経済的に有利なモーター類、電気・電子部品
の絶縁被覆方法として広く用いられている。最近、絶縁
塗膜厚としては、小型モーターであるにも拘わらず線積
率を上げ高出力を得るために５０μｍ以下の薄膜が要求
されるようになってきている。従来、薄膜を得る為には
液状塗料が用いられ、電着塗装、或いはスプレーコート
法により塗装されるのが一般的であった。従来、薄膜を
得る為には液状塗料が用いられ、電着塗装、或いはスプ
レーコート法により塗装されるのが一般的であった。し
かし、液状塗料を用いたこれらの塗装法は絶縁性能を付
与するには一定の膜厚にする迄６〜７回と数度に亘って
塗装、乾燥（焼き付け）を繰り返さなければならないた
めコスト面で問題があり、又溶剤を用いているために作
業者の安全の問題、環境への影響の問題が大きい。

【００３２】これらの問題点を解決するため無公害で、
且つ一回の塗装で済むためコスト的に非常に有利な粉体
塗装が注目されている。しかしながら、従来の粉体塗料
では、粉体塗料の平均粒子径が６０μｍ以上と大きく、
薄膜を形成したときにピンホールを生じ易く耐圧不良の
原因になる。

【００３３】上記原粒フライアッシュを充填剤として充
填した粉体塗料組成物では薄膜塗装が困難であったが、
上記多機能性フライアッシュ、即ち質量平均粒径（μ
ｍ）が０．１乃至３．１μｍの範囲にあり、且つ粒径
３.７３μｍ以下における質量累積率（％）が６０％以
上となる多機能性フライアッシュを充填剤として配合す
ることにより、ピンホール等の生じない薄膜な塗膜を形
成することができる。

【００３４】上記粉体塗料組成物は、エポキシ樹脂、硬
化剤、硬化促進剤、無機充填剤、チクソトロピー付与剤
を含有するエポキシ樹脂系粉体塗料であり、得られた粉
体塗料の粒度は小さい方が好ましく、例えば５０μｍの
膜厚を得るには平均粒径１〜５０μｍの範囲、さらに好
ましくは５〜４０μｍである。平均粒径が５０μｍ以上
ではユズ肌が目立ち塗膜外観に劣る結果となる。

【００３５】次に、本発明に係る多機能性フライアッシ
ュの製造方法について詳述する。本発明に係る多機能性
フライアッシュの製造方法において、上記フライアッシ
ュの粉砕に際して、回転手段の中央部からフライアッシ
ュを導入し、該回転手段の遠心力でフライアッシュ間に
せん断力を発生させながら微粒子化して回転手段の外周
面に移動させながら排出し再び回転手段の中央部から導
入して製造することを特徴とする。

【００３６】即ち、本発明に係る多機能性フライアッシ
ュの製造方法は、図１及び図２に示す大量循環型粉砕機
１０に使用される。図１に示すように、粉砕機本体１２
はライン（逆止弁を含む。）１４を介して熱交換機１６
に接続され、熱交換機１６はライン１８を介してホール
ド槽２０に接続される。ホールド槽２０はライン２２を
介して循環用加圧ポンプ２４に接続され、加圧ポンプ２
４はライン２６を介して再び粉砕機本体１２に接続され
る。従って、本発明に係る多機能性フライアッシュの製
造方法は上記原粒フライアッシュを、ライン１４、１
８、２２、２６を介して、粉砕機本体１２、熱交換機１
６、ホールド槽２０及び加圧ポンプ２４の間で循環しな
がら微粒子化を行っている。

【００３７】図２に示すように、粉砕機本体１２の上記
回転手段としては撹拌ロータ２８が採用され、撹拌ロー
タ２８はケーシング３０内に配される攪拌ロータ２８で
あり、攪拌ロータ２８の半径方向の周囲のケーシング３
０に形成したセパレータ３２を介して多機能性フライア
ッシュ３４を分離、排出している。即ち、上記原粒フラ
イアッシュの粉砕に際して、ライン２６及びケーシング
３０の導入口３６を介して撹拌ロータ２８の中央部から
フライアッシュを導入する。撹拌ロータ２８の遠心力で
フライアッシュ間にせん断力を発生させながら微粒子化
して撹拌ロータ２８の外周面に移動させながらセパレー
タ３２、排出口３８を介してライン１４に排出する。そ
して、ホールド槽２０に一旦戻った後、再びポンプ２４
で加圧されて撹拌ロータ２８の中央部から導入して製造
している。

【００３８】本発明に係る多機能性フライアッシュの製
造方法にあっては、上記原粒フライアッシュを水分散媒
系に分散したスラリーの状態で粉砕してなることが望ま
しい。多機能性フライアッシュの製造に際しては乾式で
行っても良いが、水等にフライアッシュを分散させて微
粒子化を行った方が望ましい。このような湿式方法で
は、撹拌時に生じる熱等の放出がスムースであること、
ホールド槽２０での微粒子化したフライアッシュを簡単
にスラリー化して均一なものとすることができ、また効
率良く粉砕することができる。

【００３９】上記原粒フライアッシュの一回の処理量は
その大型循環型粉砕機の大きさによるが、図３に示す如
く単位時間のｋｇ当として求めることができる。図３に
示す如く、本発明に係る多機能性フライアッシュは上記
装置で１０分間、特に、３０分間の粉砕で得られ、更に
は、１時間〜５時間処理が望ましい。上記装置で１０分
間、特に３０分間を超えない微粒子化では、平均粒径の
十分に安定した多機能性フライアッシュを得ることがで
きない。一方、５時間以上に処理にあっては、粉砕効率
が悪くなるおそれがある。

【００４０】以上の如く、本発明に係る多機能性フライ
アッシュにあっては、その質量平均粒径が極めて小さ
く、またプレーン比表面積も従来では考えられない大き
さであるため、セメント硬化体の添加剤、補強剤或いは
充填剤として十分に働き、しかも、ゴム組成物、樹脂組
成物、塗料組成物等の多用途に用いることができる多機
能性を有している。また、本発明に係る多機能性フライ
アッシュの製造方法にあっては、循環式で回転手段の中
央部から外周部に移動するようにして粉砕しているの
で、短時間で従来の微粒子化の程度と全くことなる超微
粒子化フライアッシュの製造ができ、しかも消費電力が
極めて少なくて済ませることができる。

【００４１】

【実施例】次に、添付図面を参照して本発明を実施例に
より更に詳述する。尚、本発明に係る多機能性フライア
ッシュ及びその製造方法は、以下の各実施例に限るもの
ではない。

【００４２】（多機能性フライアッシュの製造）図１及
び図２に示す大量循環型粉砕機１０のホールド槽１８の
ＣＷ／INから、図３に示す粒径分布及び表１に示した原
粒フライアッシュ２０ｋｇ、水２０Ｌ（水）を系内にＬ
投入して、その微粒子化を実施した。尚、撹拌から１８
０分後、及び２４０分後に、増粘化したため、それぞれ
２．２Ｌの水を後投入した。

【００４３】（実施例１）上記粉砕機１０による微粒子
化を３０分間したものを実施例１の多機能性フライアッ
シュとした。実施例１のフライアッシュ質量累積率
（％）、頻度率（％）、ＤＶ値、ＭＶ値及びＣＳ値を表
２に示した。この結果、多機能性フライアッシュは、そ
の質量平均粒径が３．０３μｍとなり、粒径３．７３に
おける質量累積率（％）は６２．８４％であった。

【００４４】

【表２】

【００４５】（実施例２）上記粉砕機１０による微粒子
化を６０分間したものを実施例２の多機能性フライアッ
シュとした。実施例２のフライアッシュ質量累積率
（％）、頻度率（％）、ＤＶ値、ＭＶ値及びＣＳ値を表
３に示した。この結果、多機能性フライアッシュは、そ
の質量平均粒径が１．９７μｍとなり、粒径３．７３に
おける質量累積率（％）は８６．６２％であった。

【表３】

【００４６】（実施例３）上記粉砕機１０による微粒子
化を１２０分間したものを実施例３の多機能性フライア
ッシュとした。実施例２のフライアッシュ質量累積率
（％）、頻度率（％）、ＤＶ値、ＭＶ値及びＣＳ値を表
４に示した。この結果、多機能性フライアッシュは、そ
の質量平均粒径が１．２４μｍとなり、粒径３．７３に
おける質量累積率（％）は９７．７１％であった。

【表４】

【００４７】（実施例４）上記粉砕機１０による微粒子
化を１８０分間したものを実施例４の多機能性フライア
ッシュとした。実施例４のフライアッシュ質量累積率
（％）、頻度率（％）、ＤＶ値、ＭＶ値及びＣＳ値を表
５に示した。この結果、多機能性フライアッシュは、そ
の質量平均粒径が０．９８μｍとなり、粒径３．７３に
おける質量累積率（％）は９７．９１％であった。

【表５】

【００４８】（実施例５）上記粉砕機１０による微粒子
化を２４０分間したものを実施例２の多機能性フライア
ッシュとした。実施例５のフライアッシュ質量累積率
（％）、頻度率（％）、ＤＶ値、ＭＶ値及びＣＳ値を表
６に示した。この結果、多機能性フライアッシュは、そ
の質量平均粒径が１．９７μｍとなり、粒径３．７３に
おける質量累積率（％）は１００．００％であった。

【表６】

【００４９】（実施例６）上記粉砕機１０による微粒子
化を３００分間したものを実施例６の多機能性フライア
ッシュとした。実施例６のフライアッシュ質量累積率
（％）、頻度率（％）、ＤＶ値、ＭＶ値及びＣＳ値を表
７に示した。この結果、多機能性フライアッシュは、そ
の質量平均粒径が０．７３μｍとなり、粒径３．７３に
おける質量累積率（％）は９９．６６％であった。

【表７】

【００５０】（実施例７）実施例６で製造した多機能フ
ライアッシュ（ブレーン比表面積２．７３ｍ²／ｇ、Ｂ
ＥＴ比表面積１１．４３ｍ²／ｇ）を表８に示すように
コンクリート硬化体組成で各コンクリート硬化体を製造
した。また。尚、通常のフィライアッシュを用いたもの
を比較例１とし、フライアッシュ無添加の純粋なコンク
リート硬化体を参考例１とした。また、これらのコンク
リート硬化体の材齢７、及び２８日の寸法、質量、単位
容積質量、最大荷重、圧縮強度、静弾性係数を調べた。
その結果を表９に示した。

【００５１】

【表８】表８中において、Ｎは太平洋社製普通ポルトランドセ
メントであり、ＦＡＣは宇部・三菱社製フライアッシ
ュセメントＢ種であり質量比１８％をセメントに置換し
たものであり、ＴＦは実施例５の多機能フライアッシュ
であり、Ｓ１は、大井川産陸砂であり、Ｇは、青梅産砕
石（２００５）であり、ＡＥ減水剤は、ＮＭＢ社製ポ
ゾリスＮｏ７０（Ｃ＋Ｆ）＊０．２５％であり、ＡＥ助
剤はＮＭＢ社製マイクロエア７８５（空気量４．５±
１．５％）である。

【００５２】

【表９】

【００５３】

【表１０】

【００５４】表９及び表１０の結果より、実施例７のコ
ンクリート硬化体は材齢７日おいて従来型フライアッシ
ュを用いた比較例１のコンクリート硬化体より明らかに
圧縮強度が優れ、参考例１の普通ポルトランドセメント
のものコンクリート硬化体とほぼ同程度の圧縮強度とな
った。また、材齢２８日において比較例１のコンクリー
ト硬化体より明らかに圧縮強度が優れ、参考例１の普通
ポルトランドセメントのみのコンクリート硬化体より１
割程度高い圧縮強度が得られた。

【００５５】（実施例８）実施例６で得られた質量平均
粒径が０．７３μｍの多機能性フライアッシュ３０質量
％とフッ素樹脂（フッ化ビニリデン樹脂）７０質量％と
からなる水性塗料をセメント表面及びガラス（鏡）表面
に塗布した。この結果、作業において垂れ止め効果が十
分に認められると共に薄膜とすることができた。また、
塗膜面は隠ぺい性、機械的強度（引っかき性）、耐火
性、密着性、熱安定性、及び耐候性が十分に認められ、
硬度がアップした。

【００５６】（実施例９）実施例６で得られた質量平均
粒径が０．７３μｍの多機能性フライアッシュ３０質量
％とアクリル樹脂７０質量％とからなる有機溶媒系塗料
をセメント表面及びガラス（鏡）表面に塗布した。この
結果、作業において垂れ止め効果が十分に認められた。
塗膜面は隠ぺい性、機械的強度（引っかき性）、耐火
性、密着性、熱安定性、及び耐候性が十分に認められ、
硬度がアップした。

【００５７】（実施例１０）実施例６で得られた質量平
均粒径０．７３μｍの多機能フライアッシュ３０質量％
と６ナイロン７０質量％との割合で配合して、以下の条
件下の二軸押出機で混練してストランドカッターで強化
樹脂をペレットとし、次に射出成形機で試験形状の強化
樹脂成形物を製造し、以下の物性値を調べた。その結果
を表１０に示した。・条件回転数９４ｒｐｍ、型締力７５トン、シリンダー温度、
成形温度２７０℃、金型温度８０℃である。

【００５８】

【表１１】以上のことから、多機能フライアッシュを添加したもの
は、引っ張り強度は劣るものの曲げ強さが無添加強化樹
脂より優れたものとなることが分かった。従って、多機
能性フライアッシュは樹脂組成物に添加剤として十分に
配合できることが分かった。

【００５９】

【発明の効果】本発明に係る多機能性フライアッシュ及
びその製造方法によれば、粉砕して微粒子化したフライ
アッシュであって、質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至
３．１μｍの範囲にあり、且つ粒径３.７３μｍ以下に
おける質量累積率（％）が６０％以上となるので、また
スラリー状に回転手段の中心部から導入して半径方向に
流出させる湿式粉砕して製造されるので、従来のフライ
アッシュを用いたセメント及びコンクリート硬化体の早
期強度の低下といった問題を克服し、その硬化体の２８
日強度並びに長期強度も増進させ、しかもセメント硬化
体以外のものにも多用途化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る多機能フライアッシュを製
造する際に使用する大量循環型粉砕機の概要図である。

【図２】図２は図１に示す粉砕機の粉砕部の詳細な断面
図である。

【図３】図３は図１に示す粉砕機で原粒フライアッシュ
を粉砕したときの時間とフライアッシュの平均粒径サイ
ズとの関係線図である。

【図４】図４は走査型電子顕微鏡で示される原粒フライ
アッシュの２０μｍスケールでの形態図である。

【図５】図５は走査型電子顕微鏡で示される本発明に係
る多機能性フライアッシュの２μｍスケールでの形態図
である。

【図６】図６は原粒フライアッシュの質量粒径分布棒グ
ラフ及び質量累積率の曲線図である。

【図７】図７は原粒フライアッシュを図１に示す粉砕機
で３０分間処理して製造した多機能フライアッシュの質
量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図である。

【図８】図８は原粒フライアッシュを図１に示す粉砕機
で６０分間処理して製造した多機能フライアッシュの質
量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図である。

【図９】図９は原粒フライアッシュを図１に示す粉砕機
で１２０分間処理して製造した多機能フライアッシュの
質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図である。

【図１０】図１０は原粒フライアッシュを図１に示す粉
砕機で１８０分間処理して製造した多機能フライアッシ
ュの質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図であ
る。

【図１１】図１１は原粒フライアッシュを図１に示す粉
砕機で２４０分間処理して製造した多機能フライアッシ
ュの質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図であ
る。

【図１２】図１２は原粒フライアッシュを図１に示す粉
砕機で３００分間処理して製造した多機能フライアッシ
ュの質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図であ
る。

【符号の説明】

１０大量循環型粉砕機１２粉砕機本体１６熱交換機２０ホールド槽２４循環用加圧ポンプ２８攪拌ロータ３０ケーシング３２セパレータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０８Ｌ 21/00 Ｃ０８Ｌ 101/00 ４Ｊ０３８ 101/00 Ｃ０９Ｄ 7/12 Ｃ０９Ｄ 7/12 201/00 201/00 Ｃ０４Ｂ 111:20 // Ｃ０４Ｂ 35/00 Ｂ０９Ｂ 3/00 Ｚ 35/622 Ｃ０４Ｂ 35/00 ＣＣ０４Ｂ 111:20 Ｖ (72)発明者勝間博広島県広島市南区仁保一丁目８番17号カツマ株式会社内Ｆターム(参考） 4D004 AA37 BA02 BA10 CA04 CB13 CB44 CC03 DA03 DA20 4D063 FF14 FF29 GA10 4G012 PA27 4G030 AA37 GA01 GA11 4J002 AA001 AC001 BD121 BG131 BN071 BN121 BN151 CC041 CC161 CC181 CD001 CF061 CF071 CF161 CF211 CM041 CN011 CN031 CP031 DA016 FD016 4J038 DB001 DB061 DB071 DB261 HA566 KA03 KA04 KA08 MA15 PA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】粉砕して微粒子化したフライアッシュで
あって、質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至３．１μｍ
の範囲にあり、且つ粒径３.７３μｍ以下における質量
累積率（％）が６０％以上となることを特徴とする請求
項１記載の多機能性フライアッシュ。
【請求項２】質量平均粒径が２μｍ以下で、粒径３．
７３μｍ以下における質量累積率（％）が８５％以上で
あることを特徴とする請求項２記載の多機能性フライア
ッシュ。
【請求項３】フレーク状に形成され、ブレーン比表面
積が１．０ｍ²／ｇ以上であることを特徴とする請求項
１又は２記載の多機能性フライアッシュ。
【請求項４】上記請求項に記載の多機能性フライアッ
シュとセメントとからなるセメント及びコンクリート硬
化体。
【請求項５】上記請求項１に記載の多機能性フライア
ッシュが配合されたゴム組成物。
【請求項６】上記請求項１に記載の多機能性フライア
ッシュが配合された塗料組成物。
【請求項７】上記請求項１に記載の多機能性フライア
ッシュが添加される樹脂組成物。
【請求項８】上記請求項１乃至３のいずれかに記載さ
れる多機能性フライアッシュの製造方法において、上記
フライアッシュの粉砕に際して、回転手段の中央部から
フライアッシュを導入し、該回転手段の遠心力でフライ
アッシュ間にせん断力を発生させながら微粒子化して回
転手段の外周面に移動させながら排出し再び回転手段の
中央部から導入して製造することを特徴とする多機能性
フライアッシュの製造方法。
【請求項９】上記回転手段はケーシング内に配される
攪拌ロータであり、該攪拌ロータの半径方向の周囲のケ
ーシングに形成したセパレータを介して上記多機能性フ
ライアッシュを排出することを特徴とする請求項８記載
の多機能性フライアッシュの製造方法。
【請求項１０】上記フライアッシュを水分散媒系に分
散したスラリーの状態で粉砕してなることを特徴とする
請求項８又は９記載の多機能性フライアッシュの製造方
法。
【請求項１１】上記フライアッシュの粉砕時間を１０
分間以上とすることを特徴とする請求項１０記載の多機
能性フライアッシュの製造方法。