JP2006176767A - Method for producing colored aggregate produced from waste - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ごみ焼却灰から生じる溶融スラグといった一般廃棄物、あるいは鉄鋼製造
過程において生じるスラグといった産業廃棄物の処理に関し、これら溶融スラグ又はスラ
グを原料とする着色骨材の製造方法に関する。
The present invention relates to processing of general waste such as molten slag generated from refuse incineration ash, or industrial waste such as slag generated in the steel manufacturing process, and relates to a method for producing a colored aggregate using such molten slag or slag as a raw material.
従来、ごみ焼却灰から生じる溶融スラグあるいは鉄鋼製造過程において生じるスラグを
原料とする骨材は、着色処理に用いる顔料が酸化チタンであることから、単色にしか着色することができなかった。
Conventionally, an aggregate made from molten slag generated from refuse incineration ash or slag generated in the steel production process can be colored only in a single color because the pigment used for the coloring treatment is titanium oxide.
他の着色原料として、硅砂、マイカ、寒水石、酸化鉄、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、アロフェン、カオリン、タルク、モンモリロナイト、バーミキュライト、パーライト、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、珪藻土、ポリエチレン樹脂ビーズ、ポリメタクリル酸メチル樹脂ビーズを用いる方法があるが、これらはいずれも自然から採取するため自然破壊につながり、また粉砕において粉塵が発生することにより作業環境の悪化をもたらす。 Other colored raw materials include cinnabar, mica, chlorite, iron oxide, aluminum oxide, zinc oxide, allophane, kaolin, talc, montmorillonite, vermiculite, perlite, calcium carbonate, barium sulfate, silica, diatomaceous earth, polyethylene resin beads, polymethacryl Although there are methods using methyl acid resin beads, all of these are collected from nature, leading to natural destruction, and the generation of dust during pulverization causes deterioration of the working environment.
自然破壊と作業環境の悪化という点では酸化チタンを用いる方法も同様である。
本発明は、上記したような背景技術を鑑みてなされたものであって、着色される骨材の着色自由度を拡大すること、廃棄物から生じる骨材の製品化収率を向上させること、及び/又は、廃棄物から生じる骨材の用途の拡大を図ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the background art as described above, and can increase the degree of freedom of coloring aggregates to be colored, improve the product yield of aggregates generated from waste, And / or to expand the use of aggregates generated from waste.
また、本発明の他の目的は、廃棄物の再利用により、廃棄物問題の解消に寄与することである。 Another object of the present invention is to contribute to solving the waste problem by reusing the waste.
請求項1に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に酸化剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
The method for producing a waste-derived colored aggregate according to
請求項2に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項1に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、酸化剤が、有機酸を含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to
請求項3に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に前処理剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。
The method for producing a waste-derived colored aggregate according to
請求項4に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項3に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、前処理剤が、有機リン酸化合物を含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to
請求項5に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項1〜4のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、原料が、溶融スラグを含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to
請求項6に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項1〜5のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、原料が、スラグを含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to
請求項7に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項1〜6のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、着色剤が、接着剤を含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to
請求項8に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項7に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、接着剤が、溶剤樹脂系接着剤を含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to claim 8, the adhesive used in the method for producing the waste-derived colored aggregate according to
請求項9に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項7に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、接着剤が、水性樹脂系接着剤を含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to claim 9, the adhesive used in the method for producing the waste-derived colored aggregate according to
請求項10に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項1〜9のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、着色剤が、有機質顔料を含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to
請求項11に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項1〜10のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法で用いる、着色剤が、無機質顔料を含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to claim 11, the colorant used in the method for producing the waste-derived colored aggregate according to any one of
請求項12に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項1〜11のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法の、所定の加熱温度が、約20℃以上約300℃以下である。
The method for producing a waste-derived colored aggregate according to claim 12 is characterized in that the predetermined heating temperature of the method for producing a waste-derived colored aggregate according to any one of
請求項13に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項1〜12のいずれかに記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法の、所定の加熱時間が、3秒以上60分以下である。
The method for producing a waste-derived colored aggregate according to claim 13 is the predetermined heating time of 3 seconds or more and 60 minutes of the method for producing a waste-derived colored aggregate according to any one of
本発明では、原料を酸化剤により表面処理し、原料表面にプロトン電荷を与えて化学的に活性化した後、着色剤を添加し着色する、と考えられる。 In the present invention, it is considered that the raw material is surface-treated with an oxidant, and a proton charge is applied to the surface of the raw material to chemically activate it.
本発明に従って製造された廃棄物由来着色骨材は、原料表面の、反応性のあるプロトン電荷と、着色剤のもつ官能基[−O−H]とが反応し、強固なエーテル結合[−O−]となる。 Waste from colored aggregate produced in accordance with the present invention, the raw material surface, and the proton charge that is reactive, functional group having a colorant [- O-H] and reacts, strong ether bond [-O −].
この結果、本発明に従って製造された廃棄物由来着色骨材は、原料への着色剤の着色が強固になり、退色し難い、という特有の効果を奏する。 As a result, the waste-derived colored aggregate produced according to the present invention has a specific effect that the coloring of the colorant on the raw material becomes strong and is difficult to fade.
且つ、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、着色自由度が拡大するので、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができる。 And if the manufacturing method of the waste origin colored aggregate which concerns on this invention is used, since a coloring freedom degree will expand, the waste origin colored aggregate which has various colors can be manufactured.
のみならず、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料として、例えば、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物を用いて、付加価値の高い、廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物の回収率を向上させることができ、また、廃棄物由来着色骨材としての、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物の用途の拡大が図れる。 In addition, the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention uses a waste such as slag or molten slag as a raw material to produce a waste-derived colored aggregate having high added value. Therefore, the waste recovery rate can be improved, and the use of waste such as slag or molten slag as waste-derived colored aggregate can be expanded.
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物由来着色骨材自体の用途の拡大を図ることができる。 Furthermore, if the waste-derived colored aggregate manufacturing method according to the present invention is used, waste-derived colored aggregates having various colors can be manufactured, so the use of the waste-derived colored aggregate itself can be expanded. Can be planned.
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料を前処理剤(より特定的には、有機リン酸化合物)により表面処理し、前処理剤(より特定的には、有機リン酸化合物)が原料(例えば、スラグ及び/又は溶融スラグ)の表面の水酸基とキレート結合を生成し、着色剤の接着性や染着性(着色効果)を著しく改善する、と考えられる。 In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention, the raw material is surface-treated with a pretreatment agent (more specifically, an organic phosphate compound), and the pretreatment agent (more specifically, organic It is considered that the phosphoric acid compound) forms a chelate bond with the hydroxyl group on the surface of the raw material (for example, slag and / or molten slag), and remarkably improves the adhesion and dyeing property (coloring effect) of the colorant.
この結果、本発明に従って製造された廃棄物由来着色骨材は、原料への着色剤の着色が強固になり、退色し難い、という特有の効果を奏する。 As a result, the waste-derived colored aggregate produced according to the present invention has a specific effect that the coloring of the colorant on the raw material becomes strong and is difficult to fade.
且つ、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、着色自由度が拡大するので、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができる。 And if the manufacturing method of the waste origin colored aggregate which concerns on this invention is used, since a coloring freedom degree will expand, the waste origin colored aggregate which has various colors can be manufactured.
のみならず、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料として、例えば、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物を用いて、付加価値の高い、廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物の回収率を向上させることができ、また、廃棄物由来着色骨材としての、スラグ又は溶融スラグといった廃棄物の用途の拡大が図れる。 In addition, the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention uses a waste such as slag or molten slag as a raw material to produce a waste-derived colored aggregate having high added value. Therefore, the waste recovery rate can be improved, and the use of waste such as slag or molten slag as waste-derived colored aggregate can be expanded.
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、種々の色彩を有する廃棄物由来着色骨材を製造することができるので、廃棄物由来着色骨材自体の用途の拡大を図ることができる。 Furthermore, if the waste-derived colored aggregate manufacturing method according to the present invention is used, waste-derived colored aggregates having various colors can be manufactured, so the use of the waste-derived colored aggregate itself can be expanded. Can be planned.
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料として、例えば、スラグ及び/又は溶融スラグといった廃棄物の再利用ができるので、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、廃棄物問題の解消に寄与することができる。 Moreover, in the manufacturing method of the waste-derived colored aggregate according to the present invention, since the waste such as slag and / or molten slag can be reused as a raw material, the manufacturing of the waste-derived colored aggregate according to the present invention The method can contribute to solving the waste problem.
以下、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を図面を参照しながら更に詳しく説明する。 Hereinafter, the manufacturing method of the waste origin colored aggregate which concerns on this invention is demonstrated in more detail, referring drawings.
本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に酸化剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。 The method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention includes a step of mixing an oxidizing agent with a raw material, then adding a coloring agent, and processing at a predetermined heating temperature and a predetermined heating time.
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料に前処理剤を混合し、次いで着色剤を添加し、所定の加熱温度及び所定の加熱時間にて処理する工程を備える。 In addition, the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention includes a step of mixing a raw material with a raw material, then adding a colorant, and processing at a predetermined heating temperature and a predetermined heating time.
原料は、ごみ焼却灰等の一般廃棄物から生じる溶融スラグであってもよく、産業廃棄物、例えば、鉄鋼製造過程において生じるスラグであってもよく、又、これらの双方であってもよい。 The raw material may be molten slag generated from general waste such as garbage incineration ash, industrial waste, for example, slag generated in the steel manufacturing process, or both of them.
酸化剤(「酸化物」、以下、単に、「酸化剤」という。)を用いる場合にあっては、酸化剤としては、例えば、リン酸、酢酸、リンゴ酸、クエン酸、アスコルビンサン酸、ベンゼンスルホン酸、トルエンスルホン酸といった有機酸を用いる。 When an oxidizing agent (“oxide”, hereinafter simply referred to as “oxidizing agent”) is used, examples of the oxidizing agent include phosphoric acid, acetic acid, malic acid, citric acid, ascorbic acid, and benzene. Organic acids such as sulfonic acid and toluenesulfonic acid are used.
また、前処理剤を用いる場合にあっては、前処理剤としては、有機リン酸化合物を用いる。 When a pretreatment agent is used, an organic phosphate compound is used as the pretreatment agent.
有機リン酸化合物としては、例えば、リン酸、ポリリン酸、メチレンホスホン酸、アミノメチレンホスホン酸、ニトリロトリスメチレンホスホン酸、ヒドロキシエタンジホスホン酸、及び、2〜6個の結合リン酸を有するミオイノシトールエステルなどのフィチン酸誘導体を挙げることができ、特に以下の場合に限定されることはないが、特に好ましくは、アミノ基含有ホスホン酸及びフィチン酸である。 Examples of the organic phosphate compound include phosphoric acid, polyphosphoric acid, methylenephosphonic acid, aminomethylenephosphonic acid, nitrilotrismethylenephosphonic acid, hydroxyethanediphosphonic acid, and myo-inositol having 2 to 6 linked phosphoric acids. Phytic acid derivatives such as esters can be mentioned, and the phytic acid derivatives are not particularly limited to the following, but amino group-containing phosphonic acid and phytic acid are particularly preferable.
着色剤は、有機質顔料及び/又は無機質顔料を含む。 The colorant includes an organic pigment and / or an inorganic pigment.
有機質顔料としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、アゾキレート系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ジケトピロロピール系顔料、フタロシアニン系顔料、インジゴ系顔料、ペリノン系顔料、ジオキサン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料等を挙げることができる。 The organic pigment is not particularly limited to the following cases. For example, an azo chelate pigment, an insoluble azo pigment, a condensed azo pigment, a benzimidazolone pigment, a diketopyrrole pigment, a phthalocyanine pigment Indigo pigments, perinone pigments, dioxane pigments, quinacridone pigments, isoindolinone pigments and the like.
また、無機顔料としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、赤色酸化鉄(弁柄)、カーボンブラック、酸化クロム、モリブデンレッド、コバルトブルー、マンガンバイオレット、紺青、群青等を挙げることができる。 The inorganic pigment is not particularly limited to the following cases. For example, titanium oxide, zinc oxide, iron oxide, red iron oxide (valve), carbon black, chromium oxide, molybdenum red, cobalt blue. , Manganese violet, bitumen, ultramarine, and the like.
また、着色剤には、接着剤を含有するようにすることが、望ましい。 Moreover, it is desirable that the colorant contains an adhesive.
接着剤としては、溶剤樹脂系接着剤であってもよく、水性樹脂系接着剤であってもよい。
溶剤樹脂系接着剤としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂,ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、メラミン樹脂等を挙げることができる。
The adhesive may be a solvent resin adhesive or an aqueous resin adhesive.
The solvent resin adhesive is not particularly limited to the following cases, and examples thereof include acrylic resins, acrylic silicon resins, urethane resins, epoxy resins, alkyd resins, and melamine resins.
水性樹脂系接着剤としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、アクリル樹脂、アクリルシリコン樹脂、アクリルスチレン樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。 The aqueous resin adhesive is not particularly limited in the following cases, and examples thereof include acrylic resins, acrylic silicon resins, acrylic styrene resins, vinyl acetate resins, and urethane resins.
所定の加熱温度は、酸化剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約20℃以上約180℃以下にすることが好ましい。 The predetermined heating temperature is preferably about 20 ° C. or higher and about 180 ° C. or lower for reasons described later when an oxidizing agent is used.
また、所定の加熱温度は、前処理剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約20℃以上300℃以下にすることが好ましい。 Further, when a pretreatment agent is used, the predetermined heating temperature is preferably about 20 ° C. or more and 300 ° C. or less for the reason described later.
所定の加熱時間は、酸化剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約3秒以上30分以下にすることが好ましい。 In the case where an oxidizing agent is used, the predetermined heating time is preferably about 3 seconds or longer and 30 minutes or shorter for the reason described later.
また、所定の加熱時間は、前処理剤を用いる場合にあっては、後述の理由により、約3秒以上60分以下にすることが好ましい。 In addition, when the pretreatment agent is used, the predetermined heating time is preferably about 3 seconds or more and 60 minutes or less for the reason described later.
次に、図1を参照しながら、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法の一例の反応工程を説明する。 Next, the reaction process of an example of the manufacturing method of the waste origin colored aggregate which concerns on this invention is demonstrated, referring FIG.
まず、原料として、例えば、スラグを用いる(S1)。 First, as a raw material, for example, slag is used (S1).
これに、酸化剤を混合すると表面が化学処理され(S2)、[化1]に示すように、酸化剤の有するプロトンイオンH+が原料表面からマイナスイオンを取り去って酸化し、原料表面にプロトン電荷O+が付与される(S3)。 When an oxidizing agent is mixed with this, the surface is chemically treated (S2), and as shown in [Chemical Formula 1], proton ions H + possessed by the oxidizing agent oxidize by removing negative ions from the raw material surface, and protons are formed on the raw material surface. Charge O + is applied (S3).
この結果、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料への着色剤の着色が強固になり退色し難くなるとともに、着色自由度が拡大する。 As a result, if the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention is used, the coloring of the colorant to the raw material becomes strong and difficult to fade, and the degree of coloring freedom increases.
図2に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って製造した廃棄物由来着色骨材(以下、「本発明実施品1」という。)と、従来品との、退色性の比較試験の結果を示す。
FIG. 2 shows a comparison of fading between a waste-derived colored aggregate produced in accordance with the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention (hereinafter referred to as “the
従来品は、スラグに着色原料を混合して着色したものである。 The conventional product is colored by mixing a coloring raw material with slag.
図2から明らかなように、本発明実施品1は、従来品に比し、3000時間後の色差において、約3倍の耐色性がある、ということが明らかになった。
As is clear from FIG. 2, it was found that the
即ち、本発明実施品1は、従来品に比べ、耐久性が、より優れている、という効果がある。
That is, the
また、図3に、本発明実施品1と、従来品との、隠蔽率の比較試験の結果を示す。
FIG. 3 shows the result of a concealment rate comparison test between the
ここで、供試片1は、本発明実施品1であり、原料が、スラグである。
Here, the
一方、供試片2、供試片3及び供試片4は、比較例であり、順に、原料として、[寒水石]、[珪砂]、[砕石]を用いている。
On the other hand, the
また、供試片1、供試片2、供試片3及び供試片4の各々では、いずれも着色剤の原料として、カーボンブラックを使用し、また、接着剤として、水性アクリルを使用している。
In each of the
図3の結果から、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って、原料の表面を酸化剤を用いて、表面処理をした場合は、原料が、スラグであっても、着色効果の点において、従来の原料である、[寒水石]、[珪砂]、[砕石]と実質上同一である、ということが明らかになった。 From the result of FIG. 3, when the surface of the raw material was surface-treated using an oxidizing agent in accordance with the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention, even if the raw material was slag, the coloring effect was improved. In this respect, it has become clear that the materials are substantially the same as the conventional raw materials [Cryosite], [Silica Sand], and [Crumbled Stone].
即ち、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、廃棄物由来の原料(例えば、スラグや、溶融スラグ)であっても、着色することができ、しかも、その着色は、上記したように、エーテル結合[−O−]により強固なものであるから、着色自由度が、例えば、白色、黒色、赤色、黄色、青色、緑色等に拡大される。 That is, if the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention is used, even a waste-derived raw material (for example, slag or molten slag) can be colored. As described above, since the ether bond [—O—] is strong, the degree of coloring freedom is expanded to, for example, white, black, red, yellow, blue, green, and the like.
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料表面への着色剤の着色むらが皆無に近くなり、製品化収率を向上させるので、廃棄物から生じる骨材の用途の拡大を図ることができる。 In addition, if the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention is used, uneven coloring of the colorant on the surface of the raw material is almost eliminated, and the product yield is improved. Applications can be expanded.
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料として、例えば、スラグや、溶融スラグといった、廃棄物を再利用できるので、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、廃棄物問題の解消に寄与することができる。 Furthermore, in the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention, wastes such as slag and molten slag can be reused as a raw material. Therefore, the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention Can contribute to the solution of the waste problem.
原料として、溶融スラグを用いた。 Molten slag was used as a raw material.
この溶融スラグの成分は、SiO2が30重量%以上40重量%以下の範囲、Al2O3が10重量%以上20重量%以下の範囲、CaOが20重量%以上30重量%以下の範囲、Fe2O3が10重量%以上20重量%以下の範囲、Na2Oが1重量%以上5重量%以下、MgOが1重量%以上5重量%以下の範囲、K2Oが1重量%以上5重量%以下の範囲、及び、その他の成分が1重量%以上5重量%以下の範囲であった。 The components of the molten slag include SiO 2 in the range of 30 wt% to 40 wt%, Al 2 O 3 in the range of 10 wt% to 20 wt%, CaO in the range of 20 wt% to 30 wt%, Fe 2 O 3 is in the range of 10 wt% or more and 20 wt% or less, Na 2 O is in the range of 1 wt% or more and 5 wt% or less, MgO is in the range of 1 wt% or more and 5 wt% or less, and K 2 O is 1 wt% or more. The range was 5% by weight or less, and other components were in the range of 1% by weight to 5% by weight.
次に、この原料に、まず、酸化剤を混合し、次いで、着色剤(この例では、キナクリドンレッド顔料と水性アクリル樹脂とを用いた。キナクリドンレッド顔料と水性アクリル樹脂の配合割合は、重量比では、キナクリドンレッド顔料:水性アクリル樹脂を、1:9としたものを用いた。)を添加した。 Next, this raw material was first mixed with an oxidizing agent, and then a colorant (in this example, a quinacridone red pigment and a water-based acrylic resin were used. Then, quinacridone red pigment: aqueous acrylic resin in a 1: 9 ratio was used.
各材の構成比は、原料(溶融スラグ)が87重量部に対し、酸化剤が3重量部、また、着色剤が10重量部であった。 As for the composition ratio of each material, the raw material (molten slag) was 87 parts by weight, the oxidizing agent was 3 parts by weight, and the colorant was 10 parts by weight.
次に、この材料を、表1に示す条件(加熱時間、加熱温度)にて、試験した。 Next, this material was tested under the conditions shown in Table 1 (heating time, heating temperature).
「着色効果」は、温水試験を行うことにより原料表面の造膜の有無を評価した。
温水試験は、試料を投入し、水を入れた試験管を、沸騰水中に、10分間入れて、原料表面の着色造膜を剥離するか否かをみた。
“Coloring effect” evaluated the presence or absence of film formation on the surface of the raw material by performing a hot water test.
In the hot water test, a sample was put in, and a test tube containing water was placed in boiling water for 10 minutes to see if the colored film-forming on the raw material surface was peeled off.
また、表1中、「A」は接着剤が水性エポキシ樹脂であり、「B」は接着剤がウレタン樹脂であり、「C」は接着剤がアクリル樹脂であり、また、「D」は接着剤が酢酸ビニル樹脂の場合を示している。 In Table 1, “A” indicates that the adhesive is an aqueous epoxy resin, “B” indicates that the adhesive is a urethane resin, “C” indicates that the adhesive is an acrylic resin, and “D” indicates that the adhesive is bonded. The case where the agent is a vinyl acetate resin is shown.
表1の結果から、加熱時間が3秒のときは、加熱温度が140℃以上180℃以下の範囲において、着色効果が「有」である、ということが明らかになった。 From the results in Table 1, it was revealed that when the heating time is 3 seconds, the coloring effect is “present” in the range of the heating temperature from 140 ° C. to 180 ° C.
また、表1の結果から、加熱時間が1分のときは、加熱温度が120℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が5分のときは、加熱温度が90℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が10分のときは、加熱温度が60℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が15分のときは、加熱温度が60℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が20分のときは、加熱温度が50℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が25分のときは、加熱温度が30℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、また、加熱時間が30分のときは、加熱温度が20℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」となる、ということが、明らかになった。 Also, from the results in Table 1, when the heating time is 1 minute, the coloring effect is “present” in the temperature range of 120 ° C. or more and 180 ° C. or less, and when the heating time is 5 minutes, When the temperature is 90 ° C. or higher and 180 ° C. or lower, the coloring effect is “Yes”, and when the heating time is 10 minutes, the heating temperature is 60 ° C. or higher and 180 ° C. or lower. When the heating time is 15 minutes, the coloring effect is “present” in the temperature range of 60 ° C. to 180 ° C., and when the heating time is 20 minutes, the heating temperature is 50 ° C. In the temperature range of 180 ° C. or less, the coloring effect is “present”, and when the heating time is 25 minutes, the heating effect is “present” in the temperature range of 30 ° C. or more and 180 ° C. or less, If the heating time is 30 minutes, In the temperature 20 ° C. or higher 180 ° C. the temperature range below, coloring effect is "YES", that is, became clear.
次に、表2に、酸化剤と着色剤の配合比を変えた場合の原料に対する着色効果を示す。 Next, Table 2 shows the coloring effect on the raw material when the mixing ratio of the oxidizing agent and the coloring agent is changed.
表2の結果より、酸化剤の原料に対する配合比は、0.5重量%以上12重量%以下の範囲とするのが好ましい、ということが明らかになった。 From the results in Table 2, it became clear that the blending ratio of the oxidizing agent to the raw material is preferably in the range of 0.5 wt% to 12 wt%.
また、表2の結果より、着色剤の原料に対する配合比は、0.0重量%乃至3.6重量%とするのが好ましい、ということが明らかになった。 Further, from the results shown in Table 2, it was revealed that the blending ratio of the colorant to the raw material is preferably 0.0% by weight to 3.6% by weight.
なお、着色剤の原料に対する配合比が、0重量%の場合は、原料に、スラグ固有の色が着く。 When the blending ratio of the colorant to the raw material is 0% by weight, the raw material has a color unique to slag.
次に、図4を用いて、本発明による廃棄物由来着色骨材の製造方法の他の一例としての反応工程を説明する。 Next, the reaction process as another example of the manufacturing method of the waste origin colored aggregate by this invention is demonstrated using FIG.
まず、原料として、例えば、スラグを用いる。 First, for example, slag is used as a raw material.
これに、前処理剤(この例では、有機リン酸化合物)を混合すると、図4に示すように、前処理剤(この例では、有機リン酸化合物)が、スラグ表面の水酸基とキレート結合を生成し、着色剤の接着性や染着性(着色効果)をいちじるしく改善するものと考えられる。 When this is mixed with a pretreatment agent (in this example, an organic phosphate compound), as shown in FIG. 4, the pretreatment agent (in this example, the organic phosphate compound) forms a chelate bond with a hydroxyl group on the slag surface. It is considered that the adhesion and dyeing property (coloring effect) of the colorant are significantly improved.
次に、このことを、前処理剤(この例では、有機リン酸化合物)として、ニトリロトリスメチレンスルホン酸を用いた場合を[化2]に示す。 Next, this is shown in [Chemical Formula 2] when nitrilotrismethylene sulfonic acid is used as a pretreatment agent (in this example, an organic phosphoric acid compound).
図4及び[化2]から明らかなように、前処理剤を用いると、前処理剤(この例では、有機リン酸化合物)が、スラグ表面の水酸基とキレート結合を生成し、着色剤の接着性や染着性(着色効果)が著しく改善するものと考えられる。 As is clear from FIG. 4 and [Chemical Formula 2], when a pretreatment agent is used, the pretreatment agent (in this example, an organic phosphate compound) forms a chelate bond with a hydroxyl group on the surface of the slag, and adhesion of the colorant It is considered that the property and dyeing property (coloring effect) are remarkably improved.
この結果、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料への着色剤の着色が強固になり退色し難くなるとともに、着色自由度が拡大する。 As a result, if the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention is used, the coloring of the colorant to the raw material becomes strong and difficult to fade, and the degree of coloring freedom increases.
図5に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って製造した廃棄物由来着色骨材(以下、「本発明実施品2」という。)と、従来品との、退色性の比較試験の結果を示す。
FIG. 5 shows a comparison of fading between a waste-derived colored aggregate produced according to the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention (hereinafter referred to as “the
従来品は、スラグに着色原料を混合して着色したものである。
本発明実施品2は、従来品に比し、3000時間後の色差において、約3倍の耐色性がある、ということが明らかになった。
The conventional product is colored by mixing a coloring raw material with slag.
It has been clarified that the
即ち、本発明実施品2は、従来品に比べ、耐久性が、より優れている、という効果がある。
That is, the
また、図6に、本発明実施品2と、従来品との、隠蔽率の比較試験の結果を示す。
FIG. 6 shows the result of a comparison test of the concealment ratio between the
ここで、供試片5は、本発明による廃棄物由来着色骨材であり、原料がスラグである。
Here, the
一方、供試片6、供試片7及び供試片8は比較例であり、順に原料が[寒水石]、[珪砂]、[砕石]を用いている。
また、供試片5、供試片6、供試片7及び供試片8の各々では、いずれも、着色剤の原料として、酸化鉄を使用し、また、接着剤として水性アクリルを使用している。
On the other hand, the
In each of the
図6の結果から、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法に従って、原料の表面を前処理剤を用いて、表面処理をした場合は、表面処理とした場合は、原料が、スラグであっても、着色効果の点において、従来の原料である、[寒水石]、[珪砂]、[砕石]と実質上同一である、ということが明らかになった。 From the results shown in FIG. 6, when the surface of the raw material was subjected to surface treatment using a pretreatment agent according to the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention, the raw material was slag. However, in terms of coloring effect, it has become clear that it is substantially the same as [Cryolite], [Silica sand], and [Crumbled stone], which are conventional raw materials.
即ち、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、廃棄物由来の原料(例えば、スラグや、溶融スラグ)であっても、着色することができ、しかも、その着色は、上記した通り、原料(例えば、スラグや、溶融スラグ)の表面の水酸基とキレート結合とにより強固であるから、着色自由度が、例えば、白色、黒色、赤色、黄色、青色、緑色等に拡大される。 That is, if the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention is used, even a waste-derived raw material (for example, slag or molten slag) can be colored. As described above, since the hydroxyl groups and chelate bonds on the surface of the raw material (for example, slag or molten slag) are strong, the degree of coloring freedom is expanded to, for example, white, black, red, yellow, blue, green, etc. The
また、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法を用いれば、原料表面への着色剤の着色むらが皆無に近くなり、製品化収率を向上させるので、廃棄物から生じる骨材の用途の拡大を図ることができる。 In addition, if the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention is used, uneven coloring of the colorant on the surface of the raw material is almost eliminated, and the product yield is improved. Applications can be expanded.
更に、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法では、原料として、例えば、スラグや、溶融スラグといった、廃棄物を再利用できるので、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、廃棄物問題の解消に寄与することができる。 Furthermore, in the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention, wastes such as slag and molten slag can be reused as a raw material. Therefore, the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention Can contribute to the solution of the waste problem.
原料として、溶融スラグを用いた。 Molten slag was used as a raw material.
この溶融スラグの成分は、SiO2が30重量%以上40重量%以下の範囲、Al2O3が10重量%以上20重量%以下の範囲、CaOが20重量%以上30重量%以下の範囲、Fe2O3が10重量%以上20重量%以下の範囲、Na2Oが1重量%以上5重量%以下、MgOが1重量%以上5重量%以下の範囲、K2Oが1重量%以上5重量%以下の範囲、及び、その他の成分が1重量%以上5重量%以下の範囲であった。 The components of the molten slag include SiO 2 in the range of 30 wt% to 40 wt%, Al 2 O 3 in the range of 10 wt% to 20 wt%, CaO in the range of 20 wt% to 30 wt%, Fe 2 O 3 is in the range of 10 wt% or more and 20 wt% or less, Na 2 O is in the range of 1 wt% or more and 5 wt% or less, MgO is in the range of 1 wt% or more and 5 wt% or less, and K 2 O is 1 wt% or more. The range was 5% by weight or less, and other components were in the range of 1% by weight to 5% by weight.
次に、この原料に、まず、酸化剤を混合し、次いで着色剤(この例では、白色酸化チタン顔料と水性アクリル樹脂とを用いた。白色酸化チタン顔料と水性アクリル樹脂の配合割合は、重量比では、白色酸化チタン顔料:水性アクリル樹脂を、1:9としたものを用いた。)を添加した。 Next, this raw material was first mixed with an oxidizing agent, and then a colorant (in this example, a white titanium oxide pigment and a water-based acrylic resin were used. In the ratio, white titanium oxide pigment: water-based acrylic resin having a 1: 9 ratio was used).
各材の構成比は、原料(溶融スラグ)が87重量部に対し、前処理剤として、ニトリロトリスメチレンスルホン酸の50%水溶液を5重量部を、攪拌手段(この例では、攪拌用ミキサー)を用い、80℃で、5分間、攪拌混合した。 The composition ratio of each material was 87 parts by weight of the raw material (molten slag), 5 parts by weight of a 50% aqueous solution of nitrilotrismethylenesulfonic acid as a pretreatment agent, stirring means (in this example, a mixer for stirring) And stirred at 80 ° C. for 5 minutes.
尚、この工程においては、一般に使われている、乾式混合が利用でき、ヘンシェルミキサーやスーパーミキサーあるいはVブレンダー等を用いることができる。 In this step, generally used dry mixing can be used, and a Henschel mixer, a super mixer, a V blender, or the like can be used.
次いで、以上の工程によって作製した、溶融スラグと前処理剤との混合物に、着色剤(酸化チタン)を1重量部、接着剤(水性アクリルシリコン樹脂・ポリデュレクスG―625)を9重量部、添加し、120℃で、10分間、攪拌混合し、白色骨材90重量部を得た。 Next, 1 part by weight of a colorant (titanium oxide) and 9 parts by weight of an adhesive (aqueous acrylic silicone resin / polydulex G-625) are added to the mixture of molten slag and pretreatment agent prepared by the above process. The mixture was stirred and mixed at 120 ° C. for 10 minutes to obtain 90 parts by weight of white aggregate.
次に、この材料を、表3に示す条件(加熱時間、加熱温度)にて試験した。 Next, this material was tested under the conditions shown in Table 3 (heating time, heating temperature).
「着色効果」は、実施例1と同じ試験にて調べた。 The “coloring effect” was examined in the same test as in Example 1.
即ち、「着色効果」は、温水試験を行うことにより原料表面の造膜の有無を評価した。 That is, the “coloring effect” was evaluated by the presence or absence of film formation on the raw material surface by performing a warm water test.
温水試験は、試料を投入し、水を入れた試験管を、沸騰水中に、10分間入れて、原料表面の着色造膜を剥離するか否かをみた。 In the hot water test, a sample was put in, and a test tube containing water was placed in boiling water for 10 minutes to see whether the colored film on the surface of the raw material was peeled off.
また、表3中、「A」は接着剤が水性エポキシ樹脂であり、「B」は接着剤がウレタン樹脂であり、「C」は接着剤がアクリル樹脂であり、また、「D」は接着剤が酢酸ビニル樹脂の場合を示している。 In Table 3, “A” indicates that the adhesive is an aqueous epoxy resin, “B” indicates that the adhesive is a urethane resin, “C” indicates that the adhesive is an acrylic resin, and “D” indicates that the adhesive is bonded. The case where the agent is a vinyl acetate resin is shown.
表3の結果から、加熱時間が3秒のときは、加熱時間が140℃以上180℃以下の温度範囲にて、着色効果「有」である、ということが明らかになった。 From the results of Table 3, it was revealed that when the heating time was 3 seconds, the coloring effect was “present” in the temperature range of 140 ° C. or higher and 180 ° C. or lower.
また、表3の結果から、加熱時間が1分のときは、加熱温度が80℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が5分のときは、加熱温度が70℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が10分のときは、加熱温度が70℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が15分のときは、加熱温度が70℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が20分のときは、加熱温度が50℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、加熱時間が25分のときは、加熱温度が30℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」であり、また、加熱時間が30分のときは、加熱温度が20℃以上180℃以下の温度範囲において、着色効果が「有」となる、ということが、明らかになった。 Further, from the results of Table 3, when the heating time is 1 minute, the coloring effect is “present” in the temperature range of 80 ° C. to 180 ° C., and when the heating time is 5 minutes, The coloring effect is “present” in the temperature range of 70 ° C. to 180 ° C., and when the heating time is 10 minutes, the coloring effect is “present” in the temperature range of 70 ° C. to 180 ° C. When the heating time is 15 minutes, the coloring effect is “present” in the temperature range of 70 ° C. to 180 ° C., and when the heating time is 20 minutes, the heating temperature is 50 ° C. In the temperature range of 180 ° C. or less, the coloring effect is “present”, and when the heating time is 25 minutes, the heating effect is “present” in the temperature range of 30 ° C. or more and 180 ° C. or less, When the heating time is 30 minutes, Degree is in the temperature range of 20 ° C. or higher 180 ° C. or less, the coloring effect is "Yes", it means that, revealed.
尚、実験により、原料に前処理剤を混合した後、約50℃以上90℃以下の温度で、約1分間以上15分間以下の間、加熱処理を行った後、着色剤を添加し、その後、約20℃以上約300℃以下の温度範囲で、3秒間以上60分間以下の加熱処理を行った場合も、着色効果が「有」となる、ということが、明らかになった。 In addition, after mixing a pretreatment agent with a raw material by experiment, after performing a heat treatment at a temperature of about 50 ° C. to 90 ° C. for about 1 minute to 15 minutes, a colorant is added, and then It has been clarified that the coloring effect is “present” even when the heat treatment is performed for 3 seconds to 60 minutes in a temperature range of about 20 ° C. to about 300 ° C.
次に、表4に、酸化剤と着色剤の配合比を変えた場合の原料に対する着色効果を示す。 Next, Table 4 shows the coloring effect on the raw material when the mixing ratio of the oxidizing agent and the coloring agent is changed.
表4の結果より、前処理剤(この例では、有機リン酸化合物)の原料に対する添加量は、0.5重量%以上5重量%以下にすることが、また、1重量%以上3重量%であることが、更に、好ましいことが、明らかになった。 From the results of Table 4, the pretreatment agent (in this example, the organic phosphate compound) is added to the raw material in an amount of 0.5 wt% or more and 5 wt% or less, and 1 wt% or more and 3 wt%. It has become clear that this is more preferable.
尚、前処理剤(この例では、有機リン酸化合物)の原料に対する添加量が0.5%未満の場合には、着色剤の接着効果が得られず、また、前処理剤(この例では、有機リン酸化合物)の原料に対する添加量を5重量%を超える量を添加しても、着色剤の接着促進効果を更に著しくすることが期待できず、逆に、着色骨材の耐水性を低下させる、ということが、明らかになった。 In addition, when the addition amount with respect to the raw material of a pretreatment agent (in this example, an organic phosphate compound) is less than 0.5%, the adhesion effect of the colorant cannot be obtained, and the pretreatment agent (in this example) Even if the amount of the organic phosphate compound) added to the raw material exceeds 5% by weight, the adhesion promoting effect of the colorant cannot be expected to be further remarkable. It became clear that it would decrease.
尚、上記した発明の実施の形態は、いずれも、本発明を説明するために用いたものであって、本発明は、上記した発明の実施の形態に限定されないことは、言うまでもない。 Note that the above-described embodiments of the present invention are all used for explaining the present invention, and it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments of the present invention.
本発明は、廃棄物処理乃至廃棄物の再利用に活用することができる。 The present invention can be utilized for waste disposal or reuse of waste.
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