JP2005035862A - 廃瓦再利用製品とその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、廃瓦を粉砕して有効的に再利用することを課題とする。
【解決手段】 窯業用粘土液と、瓦粉砕片とを混合して、各瓦粉砕片周りに窯業用粘土液をコーティングさせることにより、コーティングした窯業用粘土をバインダーとして各瓦粉砕片を粘着接合可能な状態に構成し、しかる後、該窯業用粘土をコーティングした瓦粉砕片を所望形態の型内に収容して加圧成形することにより所望形態のブロックを形成し、該形成ブロックを乾燥させた後、焼成することによって、透水性及び保水性を持つ廃瓦再利用製品の製造方法。
【選択図】 図８

Description

本発明は、粘土かわら製造工場に於ける焼成後の不良品、屋根葺き替え工事から出る廃棄物としての粘土かわら、屋根工事に於ける粘土かわらの加工端材及び破損品、建物の解体工事から出る廃棄物としての粘土かわら等からなる廃瓦を有効的に再利用することを目的とした高い透水、保水性能を持つ廃瓦再利用製品とその製造方法に関するものである。

廃瓦をタイル及びレンガとして製品化するには、例えば特許文献１のように廃瓦を粉砕し後述する固化剤と混練したものを、タイル形状及びレンガ形状に型枠等で形成、又はプレス等で加圧成形している。また、透水機能を期待しない成形方法としては、特許文献２のように真空土練機により脱気成形し、焼成する方法がある。尚、固化剤としてはセメント、樹脂が一般的であるが、石灰、マグネシウムを利用している場合もある。そして、例えば特許文献２に窯業系建築材の廃材の粉砕品とタイル用粘土とを原料として焼成されてなる廃材活用タイルが提案されているが、廃瓦を粉砕して骨材とし、その骨材の原料でもある窯業用粘土をバインダーとして加圧成形、乾燥、焼成して製品とするものは開示されていない。
特開平９−７１４８５号公報 特開２０００−２５６０５６号公報 特開２００２−３２１９６６号公報

特許文献１、２のようにセメントを固化剤とする場合は、セメントの色が強く出るために色粉を混入して着色している場合がある。その為、色が経年及び磨耗による劣化、又、樹脂は紫外線等による劣化で耐久性について研究課題が残される。
特許文献３のものは押し出し成形するもので表面に粉砕廃材の角部が突出している恐れがあり未だ改善の余地が残されているものである。

本発明はセメント、樹脂等の固化剤（バインダー）の役割を、窯業用粘土を用いて粘着結合し、且つ、廃瓦の粉砕物の鋭角部を表面より押し込めるようにし成形し、しかる後、高温焼成することで焼きしまり、曲げ強度を高め、耐磨耗性を増す。また、着色顔料を用いなくても自然の土の色合いが得られる。また焼成することにより、色の劣化や耐久性については、過去の焼き物の歴史が示す通りであり、長年月に亘って当初の性能を維持できるものである。

本発明の解決手段は、第一に加水して「どろどろ」の状態まで混練した窯業用粘土液と、焼成加工してなる粘土かわらの廃材を粉砕した粘土かわらの粉砕片とを混合して、該粘土かわらの各粉砕片周りに前記窯業用粘土液をコーティングさせることにより、該コーティングした窯業用粘土をバインダーとして粘土かわらの各粉砕片を粘着接合可能な状態に構成し、しかる後、前記窯業用粘土をコーティングした粘土かわらの粉砕片を所望形態の型内に収容して加圧成形することにより所望形態のブロックを形成し、該形成ブロックを乾燥させた後、焼成することによって透水性及び保水性を持つことを特徴とした廃瓦再利用製品の製造方法により、透水性及び保水性に優れた製品を得ることができる。

第二に、廃瓦再利用製品の加圧成型工程において、製品の原材料が入った型を振動させることにより、骨材となる粉砕物の分布を均一にでき、さらに、振動と加圧を繰り返すことにより、粉砕物の密度を増しながら、その鋭角部が製品表面に突起しないように成形したことを特徴とし、密度及び強度が増大せしめて且つ製品表面を平滑にした製品を得ることができる。第三に、骨材となる粘土かわら廃材の原料である窯業用粘土を、バインダーとして用いることを特徴とし、材料の結合が円滑にできて且つ色の劣化がなく耐久性に優れた製品を得ることができる。

第四に、廃瓦再利用製品のバインダーとして用いることを目的として、窯業用粘土に加水、混練して適度な粘性をもつ「どろどろ」な状態にすることにより、成形性を高め、骨材となる粉砕物の密度を均一に保つことを特徴として、均質性に優れた廃瓦再利用製品を得ることができる。

上記の解決手段により本発明は、現在、廃棄物として処分されている廃瓦をリサイクル製品として再生できる効果を奏する。そして、バインダー剤として本発明は、樹脂など骨材の原料と異なるものを使わずに、瓦原料と同じ窯業用粘土を用いている為、色の劣化がなく均質性に優れた廃瓦再利用製品を得ることができる効果を奏するものであり、更に本発明から得られる製品は粉砕し骨材として何回でも再生できる利点もある。

また、本発明は廃瓦再利用製品を製造する工程において、加圧成型させることによりセラミックス化している瓦の粉砕片角部が製品表面に出ることを無くして平滑性に優れた製品にできる効果を奏する。

本発明は、粘土かわら製造工場に於ける焼成後の不良品、屋根葺き替え工事から出る廃棄物としての粘土かわら、屋根工事に於ける粘土かわらの加工端材及び破損品、建物の解体工事から出る廃棄物としての粘土かわら等からなる廃瓦を有効的に再利用することを目的とした高い透水、保水性能を持つ廃瓦再利用製品とその製造方法に関するものである。
本発明の製品を生産にするにあたり、粘土かわら製造業者においては、現有の粘土かわらの製造機械、設備等を活用することで、本発明の製品の生産は容易に出来る。また、本発明製品の原材料については、瓦製造工程から出る不良品を再利用して粉砕することも可能である。さらに、瓦製造業者とは商業上の取引関係にある、屋根工事業者からも、現在かなりの有償コストをかけて処理されている廃瓦を、本発明の製品の原材料として引き取り、これを粉砕加工して生産した本発明製品は、屋根工事業者が買い取り市場に送り出すという、既存の流通形態を活用し、資材の調達、生産、販売までの流れがつくれることが可能である。

本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１は窯業用粘土１を混練機２の横筒状回転ドラム３に投入して水４を加水する。そして、該回転ドラム３内に窯業用粘土１と水４を密閉して適宜時間連続的に緩速回転させて、窯業用粘土１と水４を適度な粘性をもつ「どろどろ」の状態まで混練した窯業用粘土液５を製造する。該窯業用粘土液５は、濃厚ソース状若しくはケチャップ状の流動形態をしたペースト状に形成されてドロッとした感じで回転ドラム３から排出される。

次に、図２に示す符号６は、前記に説明した瓦製造工程から出る焼成瓦の不良品若しくは屋根工事業者、解体業者等から回収される使用済みの廃瓦（焼成瓦）を、公知の瓦粉砕機で粉砕して得られる粒径が３〜６ミリ程度の廃瓦の粉砕片である。尚、該粉砕片６は粉砕機で粉砕した後工程の選別機で、粒径が１〜２５ミリ程度の範囲で適時に選別されており、所望の粒径形態の粒径を選択して各種粒径のものを混合して使用することは可能である。そして、この瓦の粉砕片６と前記工程で得られた窯業用粘土液５を、攪拌機７に投入して撹拌羽根８を緩速回転させて、粘土かわらの粉砕片６と窯業用粘土液５を混合して、該粘土かわらの各粉砕片６周りに前記窯業用粘土液５を塗して被覆させてコーティングさせることにより、粘着性のある窯業用粘土をコーティングした造粒原材料９を得ることができる。

この時に、前記瓦の粉砕片６は高温で焼成されてセラミックス化されて多孔質を有しているが故に水分の吸湿性に優れており、前述の「どろどろ」の状態に湿潤された窯業用粘土液５をコーティングする際に、窯業用粘土液５の水分を吸収してコーティング効果を円滑にするものである。また、瓦粉砕片６と窯業用粘土液５の粘土は、原材料が同じ瓦用粘土を用いてあるために材料成分が同じで両者の付着性が良く、粘土かわらの各粉砕片６の全周囲に前記窯業用粘土液５を塗して被覆させてコーティングさせることが円滑にできることとなる。これにより、各粉砕片６に、適宜に湿り気を持って粘着性のある窯業用粘土５をコーティングすることが可能になり、窯業用粘土５をバインダーとして粘土かわらの各粉砕片６を粘着接合可能な状態に構成する。図３に造粒原材料９のコーティング状態の要部拡大を示す。

上記の加工工程を経て製造した造粒原材料９を、図４に示す加圧機１０の受台１１上に設置した所望形態の型枠１２内に充填し、型枠１２内に造粒原材料９を収容した状態で加圧体１３で加圧成型する。図５に造粒原材料９の型枠１２内への充填状態を示す。そして、図６に示すように、廃瓦再利用製品を利用した造粒原材料９の加圧成型工程において、製品の原材料９が入った型１２を適宜のバイブレータ、加振機等（図示省略）により振動させることにより、骨材となる粉砕物（造粒原材料９）の分布を均一にでき、さらに、加振機による振動と加圧体１３による加圧を繰り返すことにより、粉砕物の密度を増しながら、その鋭角部が押さえ込まれた状態とされて製品表面に突起しないようにして所望形態のブロック状塊体１４に成形できる。これら振動と加圧の状態を図６中に、矢印と波線を使って参考的に表示する。尚、前記ブロック状塊体１４は、型枠１２の形状により、タイル、ブロック、レンガ、平板等の廃瓦再利用製品が形成できる。

図８は、上記の手順で振動及び加圧形成したブロック状塊体１４の要部拡大図を示すもので、瓦粉砕片６の周囲に窯業用粘土５がコーティングされた状態を保って隣接する各造粒原材料９同志が粘着結合しており、瓦粉砕片６の粉砕形状に起因して適宜に間隙１５を有することから、この間隙１５の存在により透水性及び保水性の両面に優れた性能を発揮できるものである。また、瓦粉砕片６は高温焼成したセラミックス化した瓦片からなり粉砕されたものは角張った形状が殆どであり、各造粒原材料９も角張って形成される傾向にあるが、この造粒原材料９を、加圧機１０の受台１１と型枠１２に充填して収容した状態で加圧体１３で加圧するので、受台１１と型枠１２と加圧体１３とで囲撓された六面部分のすべての表面の造粒原材料９が寝かされた状態となり、表面に角張った鋭角部が突起しない肌触りの良い平滑な平面に仕上げることができる。

しかる後、ブロック状塊体１４を受台１１に載置して型枠１２に収容したままの状態で図９のように受台１１を矢印方向に反転させて、図１０に示す取り出し台１５に移送載置させ型枠１２から抜き出す。
その後、形成ブロック状塊体１４を適宜手段で乾燥させた後、瓦と同程度に高温焼成することによって透水性及び保水性に優れた製品を得ることができる。

上記の手順、工程により本発明製品を製造するものであるが、粘土で粘土かわらの製造工程において特殊な発色をさせる場合、鉛を含んだ釉薬を使用する場合がある。廃瓦粉砕物の土壌に関る環境基準値（鉛の溶出は１リットル中０．０１ｍｇ以下）は守られているが、バインダーに窯業用粘土を使うことにより、粉砕物をコーティングし再焼成することになるので釉薬に含まれた鉛の溶出量をさらに軽減させ、長期の生態系への影響をおさえる効果もある。

また、粘土かわらは産地により９５０℃〜１，２５０℃で焼成されたセラミックであり、無機質、ＰＨ７以上の中性である。発明の製品の原料、焼成温度も粘土かわらと同じであり、製品の材質変化が起きない利点がある。

焼き物としての自然の色合いが得られ、又燻化焼成や還元焼成することで独特の風合いのある色が得られることにより夫々の地域に合った状態でその地域の景観を保全若しくは高めることができる。

混練時にクロム（グリーン系）、鉄（赤系）、マンガン（茶系）、チタン（黄系）、コバルト（ブルー系）等数％加えると夫々の色合いに着色する事が出来、退色しない。

その多孔質な特性により、熱伝導率（約０．３ｋｃａｌ／ｈ・ｍ・℃）は、セメント製品の熱伝導率（約０．３ｋｃａｌ／ｈ・ｍ・℃）よりも低く、断熱性に優れているので、熱の照り返しを防ぎ、ヒートアイランド現象防止に寄与できる。
また、廃瓦の粉砕粒径と粒度分布により透水性、すべり係数の性能が容易に確保でき（湿潤滑り抵抗値、約８０ＢＰＮ）、車椅子等の歩道としてバリアフリーに寄与できる。
さらに、使用する粘土の耐火度と焼成温度により、曲げ強度、耐摩耗性を増大することは容易である。

瓦粉砕片６と窯業用粘土液５を、攪拌機７に投入して撹拌羽根８を緩速回転させて、粘土かわらの粉砕片６と窯業用粘土液５を混合するに際して、重量比において、石州瓦廃材（凡そ３〜６ｍｍに粉砕したもの）１００に対して、石州瓦製造用粘土に、水を加えて混練してどろどろ状態に形成した窯業用粘土液３０〜４０程度を混合して造粒原材料９を形成し、しかる後、該造粒原材料９を型枠１２に入れてバイブレーション付加圧プレス１０を用いて縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚み６０ｍｍ寸法のタイル形状に形成した。形成したタイルを適宜乾燥した後、１２００℃以上の酸化雰囲気下で約１０時間前後焼成して実施例１の廃瓦再利用タイルを得た。

瓦粉砕片６と窯業用粘土液５を、攪拌機７に投入して撹拌羽根８を緩速回転させて、粘土かわらの粉砕片６と窯業用粘土液５を混合するに際して、重量比において、石州瓦廃材（凡そ３〜６ｍｍに粉砕したもの）１００に対して、石州瓦製造用粘土に、水を加えて更にクロムを少量加えて混練してどろどろ状態に形成した窯業用粘土液３０〜４０程度を混合して造粒原材料９を形成し、しかる後、該造粒原材料９を型枠１２に入れてバイブレーション付加圧プレス１０を用いて縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚み６０ｍｍ寸法のタイル形状に形成した。形成したタイルを適宜乾燥した後、１２００℃以上の酸化雰囲気下で約１０時間前後焼成して実施例２のグリーンに着色された廃瓦再利用タイルを得た。

瓦粉砕片６と窯業用粘土液５を、攪拌機７に投入して撹拌羽根８を緩速回転させて、粘土かわらの粉砕片６と窯業用粘土液５を混合するに際して、重量比において、石州瓦廃材（凡そ３〜６ｍｍに粉砕したもの）１００に対して、石州瓦製造用粘土に、水を加えて更に糊材として製紙工場の製紙廃液から抽出されるＣＭＣ（カルポキシメチルセルロース）液を適宜に混練してどろどろ状態に形成した窯業用粘土液３０〜４０程度を混合して造粒原材料９を形成し、しかる後、該造粒原材料９を型枠１２に入れてバイブレーション付加圧プレス１０を用いて縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×厚み６０ｍｍ寸法のタイル形状に形成した。ＣＭＣ液を入れることにより造粒原材料９の粘着性を増してタイルの成形性を向上させることができる。そして形成したタイルを適宜乾燥した後、１２００℃以上の酸化雰囲気下で約１０時間前後焼成して実施例３の廃瓦再利用タイルを得た。
尚、上記の実施例１〜３において石州瓦廃材は凡そ３〜６ｍｍに粉砕したものを例示して説明しているが、必要に応じて粉砕粒径の異なるものを用いることは任意にできるものである。また、瓦廃材および粘土は石州産（島根県西部産）に限るものではない。

セメント、樹脂による製品よりも同品質であれば１０％〜２０％程度コストダウンでき、又現場一体施工と比較し面積の大小にかかわらず、材工価格で２５％程度のコストダウンが図れる。
廃瓦の量は年間に生産工場から１５万ｔ（生産量１０億枚内５％の不良品で１５万ｔ／年、内三州産地は６億枚の生産量であるが、廃瓦の３％をシャモットとして原料に返している。又石州産地は２億枚の生産量のうち２５％の製品に５％シャモットとして原料に返している。）実質９万ｔ、建設に関わる廃瓦は解体工事より約１５万ｔ、屋根の葺き替え工事２０％から推定して６０万ｔ合計８４万ｔの廃瓦が廃棄場で処分されていることになる。しかも、費用を支払って処分している状態であるので、発明の製品の原材料として収集することは容易である。また、粘土かわら製造に携わる業者であれば、既存の設備を活用することで簡単に発明の製品を生産することが出来る。全国にある粘土かわらの生産設備は年間１６億枚の製造が可能であるが、不況のため、６億枚（１２０万ｔ）分の生産設備は過剰な設備となって休止状態にある。仮に、７ｋｇ（３０ｃｍ×３０ｃｍ×６ｃｍ）の透水性タイルを廃瓦を利用して生産する場合、１億２千万個、１，０８０万ｍ^２分のタイルがリサイクル製品として生き返ることになる。

窯業用粘土の混練状態を示す作用工程図である。 瓦粉砕片と窯業用粘土の撹拌混合状態を示す作用工程図である。 瓦粉砕片に窯業用粘土がコーティングされた状態を示す拡大説明図である。 加圧工程を示す作用工程図である。 造粒原材料の型枠への収容状態を示す説明図である。 振動と加圧工程を示す作用工程図である。 造粒原材料の加圧成型状態を示す説明図である。 造粒原材料の粘着結合状態を示す拡大説明図である。 ブロック状塊体の反転工程を示す作用説明図である。 ブロック状塊体の取り出し工程を示す作用説明図である。

符号の説明

１ 窯業用粘土
３ 混練機
５ 窯業用粘土液
６ 瓦粉砕片
７ 攪拌機
９ 造粒原材料
１０ 加圧機
１２ 型枠
１４ ブロック状塊体
１５ 間隙

Claims (4)

1. 加水して「どろどろ」の状態まで混練した窯業用粘土液と、焼成加工してなる粘土かわらの廃材を粉砕した粘土かわらの粉砕片とを混合して、該粘土かわらの各粉砕片周りに前記窯業用粘土液をコーティングさせることにより、該コーティングした窯業用粘土をバインダーとして粘土かわらの各粉砕片を粘着接合可能な状態に構成し、しかる後、前記窯業用粘土をコーティングした粘土かわらの粉砕片を所望形態の型内に収容して加圧成形することにより所望形態のブロックを形成し、該形成ブロックを乾燥させた後、焼成することによって、透水性及び保水性を持つことを特徴とする廃瓦再利用製品の製造方法。
2. 請求項１の廃瓦再利用製品の加圧成型工程において、製品の原材料が入った型を振動させることにより、骨材となる粉砕物の分布を均一にでき、さらに、振動と加圧を繰り返すことにより、粉砕物の密度を増しながら、その鋭角部が製品表面に突起しないように成形したことを特徴とする廃瓦再利用製品の製造方法。
3. 骨材となる粘土かわら廃材の原料である窯業用粘土を、バインダーとして用いることを特徴とする請求項１記載の廃瓦再利用製品。
4. 請求項１の廃瓦再利用製品のバインダーとして用いるため、窯業用粘土に加水、混練して適度な粘性をもつ「どろどろ」な状態にすることにより、成形性を高め、骨材となる粉砕物の密度を均一に保つことを特徴とする廃瓦再利用製品の製造方法。

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