JP2003253139A - G.r.c.組成物及びその製造方法 - Google Patents

G.r.c.組成物及びその製造方法

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JP2003253139A JP2002243318A JP2002243318A JP2003253139A JP 2003253139 A JP2003253139 A JP 2003253139A JP 2002243318 A JP2002243318 A JP 2002243318A JP 2002243318 A JP2002243318 A JP 2002243318A JP 2003253139 A JP2003253139 A JP 2003253139A
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glass
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 引張強度、曲げ強度及び耐久性に優れてお
り、資源を節約し且つ環境汚染を防止することができ、
使用後再使用が可能なG.R.C.(Glass Resin Cerami
c)組成物及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 G.R.C組成物は、熱可塑性廃合成樹
脂10〜50重量%、及び平均粒径10〜40μmに粉
砕された廃セラミック及び/または廃ガラス50〜90
重量%を含む。このG.R.C組成物を製造するには、
回収された熱可塑性廃合成樹脂を溶融再生、粉砕及び熱
圧着工程によって再生させる段階と、前記再生された熱
可塑性廃合成樹脂10〜50重量%、及び平均粒径10
〜40μmに粉砕された廃セラミック及び/または廃ガ
ラス50〜90重量%を溶融スクリュー付き配合器によ
って200〜230℃で配合溶融して、開放されたホッ
パーを介してガス及び水蒸気を除去し、貯蔵装置に貯蔵
させる段階と、前記配合物を低圧射出法で成形しようと
する金型に大量射出した後、5〜15℃の冷却水を金型
内の冷却ラインに沿って循環させる段階とを要する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、G.R.C.(Glass
Resin Ceramic)組成物及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のセメントを使用するコンクリート
は、薬品によって浸食が発生し、比較的圧縮には強いが
引張強度又は曲げ強度には弱いため、ごつくて重量が重
過ぎ、施工の際に硬化時間が長いため、迅速性を要する
場所や環境の側面で問題点があった。また、自然から採
取して活用している砂と砂利が枯渇しており、セメント
と砂・砂利を用いたコンクリートに対する改善が要求さ
れてきた。このような問題点を解決するために開発され
た、合成樹脂モルタル及びコンクリートに砂と砂利を混
合させて製造した樹脂コンクリート組成物は、不飽和ポ
リエステル樹脂、ビニールエーテル樹脂、ポリウレタン
樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などを利用するこ
とにより、汎用性高分子ではなく相当な高価の原料なの
で、経済性に欠き、それ以上開発が行なわれなかった。
さらに、熱硬化性物質なので再活用が不可能であって、
原料の生産量も一般土木建築構造物の築造まで及ばなか
った。
【0003】一方、本出願人によって出願されて登録さ
れた韓国特許公報第91−4357号には、従来のセメ
ントコンクリートより引張強度、曲げ強度及び破壊強度
が優れるし、耐久性、耐候性及び耐薬品性の良い、一定
の資源再活用のためのP.A.S.(Polymer Ash Slag)コ
ンクリート組成物であって、高密度ポリエチレン、低密
度ポリエチレン及び/またはポリプロピレン、フライア
ッシュ、高炉スラグ、及び酸化第2鉄、カーボンブラッ
ク、B.H.T.ロノル(lonol)及び過酸化ベンゾイルから
なる群より選択された添加剤からなるP.A.S.コンク
リート組成物が記載されている。
【0004】一方、生活ゴミから排出されて廃棄される
ガラス瓶や建築現場などから排出される大量のガラス板
などの各種廃ガラス製品は、破片が鋭くて人体に損傷を
与えるおそれが大きく、時間が過ぎても容易に分解され
ないため、環境汚染の主犯となっている。また、陶磁
器、タイル、便器などを含むセラミックも、生活環境の
変化で急激にその使用量が増大しているが、廃棄処分さ
れる場合、廃ガラスのように破片によって人体に損傷を
与えるおそれが大きく、500年以上放置しても分解さ
れないため、環境汚染の原因になっている。
【0005】このような廃ガラスを再利用する方法の1
つとして、コンクリートなどの建築材料の骨材として利
用する方法が考慮された。例えば、日本実開昭53−2
0253号には、粉砕した廃ガラスの破片をボールミル
などによって丸くした後、コンクリートブロックの骨材
及び化粧セメント材料として利用する方法が記載されて
いる。また、日本特開第2000−272959号には
煤熔原料として廃ガラス、石灰原料としてポートランド
セメント系廃資材、珪酸原料として糠などの珪酸植物の
灰を使用し、800℃〜1100℃の焼成温度でβ−ワ
ラストナイトの結晶をガラス中に生成させ、これをガラ
ス粉または陶磁器粉粒にバインダーとして複合させて得
る、固相反応性が高く、廃棄物のリサイクル及び熱エネ
ルギーの低減が可能となる低廉な建築及び建設資材用結
晶化ガラス複合セラミックが記載されているが、このよ
うな材料は使用後再使用することが不可能であるという
問題点があった。
【0006】また、日本特開平10−53443号に
は、廃ガラスを破砕したガラス破片を粉砕装置によって
粉砕してガラス粉粒体にし、前記ガラス粉粒体を加熱装
置内に導入して加熱硬化させ、セラミックや珪素、無機
酸化物などからなる粉粒体を融着させてセメントやアス
ファルトなどの骨材として使用することが可能なガラス
骨材が記載されており、日本特開平11−21640号
には金属または合金をマトリックスとし、充填材料とし
て天然岩石、鉱物の他にガラス、セラミック廃棄物及び
これらの粗粒材料を適当量混合して得たメタルコンクリ
ート組成物が記載されている。
【0007】その他にも、韓国特許公開公報第2001
−100500号には、廃樹脂、廃岩綿、廃ガラス繊維
などを原材料として再活用して組立式建築向け断熱材パ
ネルを製造・生産する方法及び装置が記載されている。
【0008】ところが、これまで知られており、開発さ
れてきたコンクリート代替用製品は、本出願人によるフ
ライアッシュ及びスラグを混合して得たコンクリート組
成物より特別に優れた物性を持たず、特に環境汚染の主
犯である廃ガラス及び廃セラミックを再利用する代替方
法もその開発効果が微々であって、持続的な開発が求め
られている。
【0009】特に合成樹脂を用いたコンクリート組成物
の場合には、厚さ20mm以上の大型構造物を製造する
際に寸法安定にならなく、冷却過程において製品に対す
る屈曲現象が発生して寸法管理が難しく、紫外線の浸透
で製品の酸化速度が速くて耐久性に問題があり、製品の
柔軟性は良いが、曲げられてはならない製品にも曲がり
が発生するという問題がある。また、難燃性を有する製
品の生産時に合成樹脂比率によって難燃剤の比率が決定
されるため、合成樹脂に対する依存度が高くなると、難
燃剤の過多所要によりコストが増加する。また、従来の
フライアッシュを合成樹脂と混合して使用した場合に
は、フライアッシュが火力発電所で100%燃焼されな
いことにより、成形物への着色が不可能であって黒色で
のみ生産が可能であった。さらに、不燃焼される石炭成
分からなる、難燃を要する製品の場合には、難燃剤を過
多使用しなければならないので、生産コストが上昇し
た。また、フライアッシュの使用時、1.2〜1.4程度
と製品重量が軽くなって良い点もあるが、河川や海岸の
護岸ブロックまたは人工魚礁施設の製作の際に要求され
る比重1.6以上を充足させることができないため、そ
の使用に制限があった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、か
かる従来の技術の問題点を解決するためのもので、その
目的は、汎用性及び再生可能な熱可塑性廃合成樹脂、廃
ガラス及び廃セラミックを利用することにより、従来の
フライアッシュ及びスラグを混合して得たコンクリート
組成物より引張強度、曲げ強度及び耐久性が優れてお
り、環境を汚染させる廃ガラス及び廃セラミックを含む
廃資源を再活用することにより資源を節約し且つ環境汚
染を防止することができ、使用後再使用が可能なG.R.
C.(Glass Resin Ceramic)組成物及びその製造方法を
提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るG.R.C.組成物は、熱可塑性廃合成樹
脂10〜50重量%、及び平均粒径10〜40μmに粉
砕された廃セラミック及び/または廃ガラス50〜90
重量%を含む。
【0012】上記他の目的を達成するための本発明に係
るG.R.C.組成物の製造方法は、回収された熱可塑性
廃合成樹脂を溶融再生、粉砕及び熱圧着工程によって再
生させる段階と、前記再生された熱可塑性廃合成樹脂1
0〜50重量%、及び平均粒径10〜40μmに粉砕さ
れた廃セラミック及び/または廃ガラス50〜90重量
%を溶融スクリュー付き配合器によって200〜230
℃で配合溶融して、開放されたホッパーを介してガス及
び水蒸気を除去し、貯蔵装置に貯蔵させる段階と、前記
配合物を低圧射出法で成形しようとする金型に大量射出
した後、5〜15℃の冷却水を金型内の冷却ラインに沿
って循環させる段階とからなる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに具体的に説
明する。本発明において、用語「G.R.C.組成物」と
は、廃ガラス(Glass)、廃合成樹脂(Resin)及び廃セラミ
ック(Ceramic)からなる組成物を意味する。前述したよ
うに、本発明に係るG.R.C.組成物は、熱可塑性廃合
成樹脂10〜50重量%、及び平均粒径10〜40μm
に粉砕された廃セラミック及び/または廃ガラス50〜
90重量%を含む。
【0014】本発明で使用可能な熱可塑性廃合成樹脂
は、汎用性を有し且つ再生可能なポリプロピレン(P
P)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)及
びこれらの共重合体などで製造された製品の廃プラスチ
ック製品であって、農業用ビニール廃品、一般家庭の廃
合成樹脂製品、廃電線、自動車などの廃合成樹脂など周
辺に有り触れて容易に手に入れることが可能な廃合成樹
脂を溶融再生、粉砕及び熱圧着工程によって再生させて
使用する。また、前記廃合成樹脂は、本発明に係るG.
R.C.組成物において10〜50重量%程度の量で使用
される。前記廃合成樹脂の含量が10重量%未満であれ
ば、引張強度と屈曲強度が劣り、50重量%を超えれ
ば、引張強度は優れるが、圧縮強度と屈曲強度が劣る。
【0015】一般に、前記廃合成樹脂は、簡単に溶融再
生、粉砕及び熱圧着工程によって再生されるが、前記溶
融再生工程では、廃合成樹脂を200℃〜230℃で加
熱されたスクリューシリンダーに投入して溶融させた樹
脂をそば一本程度の太さを有するヘッドに通過させるこ
とにより長さ3mm〜5mmに切って冷却させたチップ
と溶融された樹脂を細かく粉砕させる。前記粉砕工程で
は、厚い合成樹脂製品を洗浄して粉砕器によって φ 5
mm〜15mm程度に粉砕する。一方、前記熱圧着工程
では、廃ビニールのようなスクラップを80℃〜150
℃で加熱して油圧シリンダーなどを介してφ10mm程
度の孔を通過させて圧着する。
【0016】本発明で使用可能な廃セラミックは、廃陶
磁器、廃タイル及び廃便器を含む一般的なセラミック製
品の廃棄物であって、特別に限定されない。前記廃ガラ
スも廃ガラス瓶及び廃板ガラスを含んで全てのガラス製
品を使用することができ、特別に限定されない。また、
本発明では、廃セラミックと廃ガラスのいずれか1つの
みを使用しても構わないが、好ましくは混用することが
良く、その混合比は特定に限定されない。
【0017】また、本発明において好ましく使用可能な
廃セラミック及び廃ガラスは、10〜40μmの平均粒
径を有するが、前記廃セラミック及び/または廃ガラス
の平均粒径が10μm未満であれば、廃合成樹脂との混
合が円滑でなく、40μmを超えれば、製品生産の際に
機械装置の磨耗が激しくなる。
【0018】一方、前記G.R.C.組成物には、難燃性
を与えるために、デカブロム、DE−83R及びFR−
1210からなるデカブロム群より選択されたブロム系
列の難燃剤を前記廃合成樹脂の添加量に対して0.1〜
20重量%でさらに添加することができ、これと共に前
記難燃剤を拡散させるための拡散剤として三酸化アンチ
モンを前記廃合成樹脂の添加量に対して0.1〜10重
量%でさらに添加することができる。また、他の難燃剤
として、水酸化アルミニウムを前記廃合成樹脂の添加量
に対して0.1〜40重量%でさらに添加することがで
きる。前記難燃剤の添加量が前記最大含量を超える場合
には、たとえ難燃性は向上するが、高価の難燃剤によっ
て非経済的になり、また添加量が前記最小含量未満の場
合には所望の難燃性を得ることができない。
【0019】また、本発明に係るG.R.C.組成物は、
一般的に市販されている合成樹脂用色素を色相の濃度及
び色相に応じて合成樹脂量に対して0.001〜0.3重
量%で配合することにより、所望する色相の製品を得る
ことができる。
【0020】本発明に係るG.R.C.組成物の製造方法
をより具体的に考察すれば、まず回収された熱可塑性廃
合成樹脂を前記方法によって溶融再生、粉砕及び熱圧着
工程を経て再生させる。
【0021】このように再生された熱可塑性廃合成樹脂
10〜50重量%、及び平均粒径10〜40μmに粉砕
された廃セラミック及び/または廃ガラス50〜90重
量%を溶融スクリュー付き配合器によって200〜23
0℃で配合溶融して、開放されたホッパーを介してガス
及び水蒸気を除去して貯蔵装置に貯蔵させる。前記配合
溶融の際に、あまり高温の熱を加えると、合成樹脂が分
解されてエチレン(C 24)、エタン(C26)、プロ
ピレン(C36)、プロパン(C38)、ブタン(C4
10)などの低分子飽和及び不飽和炭化水素に分解され
るので、溶融時の温度調節に格別な注意を必要とし、配
合溶融温度としては200〜230℃が適切である。
【0022】その後、前記貯蔵された配合物を低圧射出
方法で成形しようとする金型に大量射出した後、5〜1
5℃の冷却水を金型内の冷却ラインに沿って循環させ
る。この際、加えられる圧力は製品の要求強度によって
異なるが、一般的に10〜40kg/cm2程度が必要
であり、製品の温度が約70℃以下に落ちる前に加圧を
中止すると、所望の製品を得ることができなく、或いは
強度上に問題が発生する虞がある。一方、前記冷却温度
が5℃未満であれば、急ぐと製品の破損率が高くなり、
15℃を超えれば、製品生産性が低下する。
【0023】このように製造された本発明に係るG.R.
C.組成物は、一般コンクリート組成物よりも、従来の
P.A.S組成物よりも引張強度及び曲げ強度が優れてお
り、紫外線浸透が遮断されて耐久性がさらに増大する。
また、比重2.2〜2.4の従来のセメントコンクリート
より軽量であり、1.2〜1.6程度と極めて軽量のP.
A.Sコンクリート組成物よりは重量なので、河川や海
岸の護岸ブロックまたは人工魚礁施設の製作を含んだ多
様な分野においても好ましく使用されることができる。
一方、難燃剤の種類によって添加量に多少差はあるが、
従来の組成物より一層少ない量の難燃剤を使用して優れ
た難燃性を得るから、経済的である。しかも、この頃、
深刻な産業上の公害問題として台頭してきたポリエチレ
ン及びポリプロピレンなどの廃品、廃ガラス及び廃セラ
ミックを利用することにより、公害問題の解消と資源再
活用の効果は勿論のこと、使用したG.R.C.組成物を
改めて再活用することができるという利点がある。その
他にも寸法安定性に優れているため、均一な品質維持が
可能であり、フライアッシュを含むコンクリート組成物
とは異なり、所望の色相に着色して使用することもでき
る。
【0024】前記実施の形態から分かるように、本発明
に係るG.R.C.組成物は、従来のフライアッシュ及び
スラグを混合して得たコンクリート組成物より引張強
度、曲げ強度及び耐久性が優れるだけでなく、大型製品
を製造する際に寸法安定性が高くて精巧且つ均一な品質
を維持することができ、比重が高いため一定の重さを必
要とする製品の生産にも使用可能であり、所望の色相へ
の着色も可能である。さらに、これまで再活用できなか
った多量の廃セラミック及び廃ガラスを使用して環境汚
染などの問題を解決することができる。
【0025】本発明の単純な変形ないし変更は全て本発
明の領域に属するもので、本発明の具体的な保護範囲は
特許請求の範囲によって明確になるであろう。
【0026】以下、実施例によって本発明の製造方法及
び効果をより具体的に説明する。下記実施例によって本
発明の範囲が限定されるのではない。
【0027】(実施例1)廃品収去された熱可塑性廃合
成樹脂(PE、PP)を溶融再生、粉砕及び熱圧着工程
によって再生させ、廃セラミック及び廃ガラスを収集し
て洗浄し、平均粒径が30μmとなるように用意してお
き、前記再生された熱可塑性廃合成樹脂50重量%、廃
セラミック10重量%及び廃ガラス40重量%を溶融ス
クリュー付き配合器によって230℃で配合溶融して、
開放されたホッパーを介してガス及び水蒸気を除去して
貯蔵装置に貯蔵させた後、前記配合物を低圧射出法で成
形しようとする金型に大量射出した後、10℃の冷却水
を金型内の冷却ラインに沿って循環させることにより、
G.R.C.組成物の試片を得た。得られたG.R.C.組成
物の試片の引張強度、たわみ強度、衝撃強度、比重及び
荷重変形温度を測定して下記表1に示した。
【0028】(実施例2及び3)本発明に係るG.R.
C.組成物の試片を得るための成分を下記表1のように
添加したことを除いては、前記実施例1と同様に実施
し、その物性の分析結果を下記表1に示した。
【0029】(比較例1及び2)従来のP.A.S.コン
クリート組成物を得るための成分を下記表1のように添
加したことを除いては、前記実施例1と同様に実施し、
その物性の分析結果を下記表1に示した。
【表1】
【0030】前記表1から分かるように、合成樹脂量に
よって異なる引張強度及び曲げ強度の向上を確認するた
めに、本発明に係る実施例1と従来の比較例1のデータ
とを比較してみれば、本発明に係るG.R.C.組成物の
試片が著しく優れた強度を示すことが分かる。このよう
な数値の差は実際適用すれば大きい差としてあらわれ
る。また、前記実施例1によって製造された試片の斜視
図写真を図1に示した。これを合成樹脂100%を用い
て製造した試片(図2)と比較してみれば、図から分か
るように、製品の曲げ現象が発見されない図1の試片が
図2の試片より一層寸法安定性が優れることを肉眼で確
認することができた。また、衝撃強度は比較例と同等
か、或いは比較例より優れる結果が得られた。
【0031】(実施例4〜6)本発明に係るG.R.C.
組成物の試片を得るための成分を下記表2のように添加
したことを除いては、前記実施例1と同様に実施し、そ
の難燃性、引張強度及び曲げ強度を測定して下記表2に
示した。
【0032】試片の難燃性は米国の難燃性試験規定「UL
-94 at 3.2mm」によって測定されたもので、難燃性が優
れたものから順次V0>V1>V2>failを意味する。
【0033】(比較例3及び4)従来のP.A.S.コン
クリート組成物を得るための成分を下記表2のように添
加したことを除いては、前記実施例1と同様に実施し、
その難燃性、引張強度及び曲げ強度を測定して下記表2
に示した。
【表2】
【0034】前記表2から分かるように、同一量のデカ
ブロム(難燃剤)を使用しても本発明に係る実施例5の
難燃性が比較例3の難燃性より優れることが分かる。ま
た、本発明に係る各実施例のデカブロムの含量を増や
し、廃ガラスの配合量を減らしても強度の変化がないこ
とを確認することができた。
【0035】(実施例7〜10)本発明に係るG.R.
C.組成物の試片を得るための成分を下記表3及び4の
ように添加したことを除いては、 前記実施例1と同様
に実施し、その難燃性の測定結果を下記表3及び4に示
した。
【0036】(比較例5及び6)従来のP.A.S.コン
クリート組成物を得るための成分を下記表3及び4のよ
うに添加したことを除いては、前記実施例1と同様に実
施し、その難燃性の測定結果を下記表3及び4に示し
た。
【表3】
【表4】
【0037】前記表3及び表4からも、同一量のデカブ
ロム(難燃剤)を使用したが、本発明に係る実施例8及
び10の難燃性が比較例5及び6の難燃性より優れるこ
とが分かる。
【0038】
【発明の効果】本発明によれば、汎用性及び再生可能な
熱可塑性廃合成樹脂、廃ガラス及び廃セラミックを利用
することにより、従来のフライアッシュ及びスラグを混
合して得たコンクリート組成物より引張強度、曲げ強度
及び耐久性が優れており、環境を汚染させる廃ガラス及
び廃セラミックを含む廃資源を再活用することにより資
源を節約し且つ環境汚染を防止することができ、使用後
再使用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によって製造されたG.R.
C.試片の斜視図である。
【図2】廃合成樹脂のみを用いて製造された試片の斜視
図である。
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) C08K 3/22 C08K 3/22 3/40 3/40 5/02 5/02 (72)発明者 キム、ドク−ホ 大韓民国、ソウル、ジュンナン−ク、ジュ ンファ−3ドン、309−12 Fターム(参考) 4J002 BB021 BB111 BC021 DE148 DJ006 DL006 DM006 EB047 EB137 FD137 GL00

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性廃合成樹脂10〜50重量%、
    及び平均粒径10〜40μmに粉砕された廃セラミック
    及び/または廃ガラス50〜90重量%を含むことを特
    徴とするG.R.C.(Glass Resin Ceramic)組成物。
  2. 【請求項2】 前記G.R.C.組成物に難燃性を与える
    ために、デカブロム群より選択されたブロム系列の難燃
    剤を前記廃合成樹脂の添加量に対して0.1〜20重量
    %、及び前記難燃剤の拡散のための三酸化アンチモンを
    前記廃合成樹脂の添加量に対して0.1〜10重量%で
    さらに含むことを特徴とする請求項1記載のG.R.C.
    組成物。
  3. 【請求項3】 前記G.R.C.組成物に難燃性を与える
    ために、水酸化アルミニウムを前記廃合成樹脂の添加量
    に対して0.1〜40重量%でさらに含むことを特徴と
    する請求項1記載のG.R.C.組成物。
  4. 【請求項4】 前記廃セラミックは廃陶磁器、廃タイル
    及び廃便器を含むことを特徴とする請求項1記載のG.
    R.C.組成物。
  5. 【請求項5】 前記廃ガラスは廃ガラス瓶及び廃板ガラ
    スを含むことを特徴とする請求項1記載のG.R.C.組
    成物。
  6. 【請求項6】 回収された熱可塑性廃合成樹脂を溶融再
    生、粉砕及び熱圧着工程によって再生させる段階と、 前記再生された熱可塑性廃合成樹脂10〜50重量%、
    及び平均粒径10〜40μmに粉砕された廃セラミック
    及び/または廃ガラス50〜90重量%を溶融スクリュ
    ー付き配合器によって200〜230℃で配合溶融し
    て、開放されたホッパーを介してガス及び水蒸気を除去
    し、貯蔵装置に貯蔵させる段階と、 前記配合物を低圧射出法で成形しようとする金型に大量
    射出した後、5〜15℃の冷却水を金型内の冷却ライン
    に沿って循環させる段階とからなることを特徴とする
    G.R.C.(Glass Resin Ceramic)組成物の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記G.R.C.組成物に難燃性を与える
    ために、デカブロム群より選択されたブロム系列の難燃
    剤を前記廃合成樹脂の添加量に対して0.1〜20重量
    %、及び前記難燃剤の拡散のための三酸化アンチモンを
    前記廃合成樹脂の添加量に対して0.1〜10重量%で
    さらに含むことを特徴とする請求項6記載のG.R.C.
    組成物の製造方法。
  8. 【請求項8】 前記G.R.C.組成物に難燃性を与える
    ために、水酸化アルミニウムを前記廃合成樹脂の添加量
    に対して0.1〜40重量%でさらに含むことを特徴と
    する請求項6記載のG.R.C.組成物の製造方法。
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