JP2006182639A - Method of producing waste origin colored aggregate - 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.
本発明者は、長年、着色骨材についての研究開発に従事しており、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）を、例えば、粒径（直径）が、５nm以上１００nm以下の範囲内にあるシリカを分散させた水性コロイダルシリカ分散液と、アルコキシシラン化合物との前処理剤（混合液）で前処理した後に、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ようにすれば、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）の表面と着色剤との接着性が劇的に改善され、均一に染着された着色スラグを得ることができる、ということを、実験により知見するに至り、その後、鋭意努力した結果、本発明を完成するに至った。 The present inventor has been engaged in research and development on colored aggregates for many years. Raw materials (for example, slag, molten slag) are made of silica having a particle size (diameter) in the range of 5 nm to 100 nm, for example. After pre-treatment with a pretreatment agent (mixed solution) of an aqueous colloidal silica dispersion in which an aqueous solution is dispersed and an alkoxysilane compound, a colorant is added and treated at a predetermined heating temperature and a predetermined heating time. In this way, the adhesion between the surface of the raw material (for example, slag, molten slag) and the colorant can be dramatically improved, and a uniformly dyed colored slag can be obtained through experiments. As a result of earnest efforts thereafter, the present invention has been completed.
即ち、請求項１に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料を水性コロイダルシリカ分散液とアルコキシシラン化合物との前処理剤（混合液）で前処理し、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。
That is, in the method for producing a waste-derived colored aggregate according to
アルコキシシラン化合物としては、水溶性のジアルコキシシラン又はトリアルコキシシランを用いるができる。 As the alkoxysilane compound, water-soluble dialkoxysilane or trialkoxysilane can be used.
より具体的に説明すると、アルコキシシラン化合物としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン・３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン・Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリトキシシラン・３−グリシドキシプロピルメチル ジメトキシシランをその好ましい例として挙げることができる。 More specifically, the alkoxysilane compound is not particularly limited to the following cases. For example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N- ( 2-aminoethyl) 3-aminopropyltritoxisilane.3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane can be mentioned as a preferred example.
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、水性コロイダルシリカ分散液中のシリカの粒径が、５nm以上１００nm以下の範囲内である。
The method for producing a waste-derived colored aggregate according to
水性コロイダルシリカ分散液中のシリカの粒径は、５nm以上１００nm以下の範囲内であることが好ましく、また、１０nm以上５０nm以下の範囲のものが更に好ましい。 The particle size of silica in the aqueous colloidal silica dispersion is preferably in the range of 5 nm to 100 nm, and more preferably in the range of 10 nm to 50 nm.
通常は、水性コロイダルシリカ分散液は、市販されているものをそのまま使用することができる。 Usually, a commercially available aqueous colloidal silica dispersion can be used as it is.
尚、水性コロイダルシリカ分散液中のシリカの粒径が、５nm未満の場合には、着色剤との接着性が低下し、また、１００nmを超える大粒径のものを使用すると、着色剤の染着性が低下し着色効果が劣るようになる。 In addition, when the particle size of silica in the aqueous colloidal silica dispersion is less than 5 nm, the adhesion to the colorant is lowered, and when a particle having a large particle size exceeding 100 nm is used, the dyeing of the colorant is reduced. The wearability is lowered and the coloring effect is inferior.
請求項３に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１又は請求項２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４に記載の廃棄物由来着色骨材の製造方法は、請求項１〜３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、着色剤が、接着剤を含む。
In the method for producing a waste-derived colored aggregate according to claim 5, the colorant used in the method for producing the waste-derived colored aggregate according to any one of
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５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 6, the adhesive used in the method for producing the waste-derived colored aggregate according to claim 5 includes a solvent resin-based adhesive.
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５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 the 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１〜７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 claim 8, the colorant used in the method for producing the waste-derived colored aggregate according to any one of
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１〜８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 9, the colorant used in the method for producing the waste-derived colored aggregate according to any one of
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 10 has a predetermined heating temperature of about 20 ° C. or higher of 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の、所定の加熱時間が、約３秒を超え約６０分以下である。
The method for producing a waste-derived colored aggregate according to claim 11 is such that the predetermined heating time of the method for producing a waste-derived colored aggregate according to any one of
実験結果に基づけば、より具体的には、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の、所定の加熱時間が、約３０秒以上約６０分以下であり、より確かには、約１分以上約６０分以下である。
More specifically, based on the experimental results, the predetermined heating time of the method for producing a waste-derived colored aggregate according to any one of
本発明では、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）を、例えば、粒径（直径）が、５nm以上１００nm以下の範囲内にあるシリカを分散させた水性コロイダルシリカ分散液と、アルコキシシラン化合物との前処理剤（混合液）で前処理した後に、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ようにしている。 In the present invention, a raw material (for example, slag, molten slag), for example, an aqueous colloidal silica dispersion in which silica having a particle size (diameter) in the range of 5 nm to 100 nm is dispersed, and an alkoxysilane compound After pretreatment with a pretreatment agent (mixed solution), a colorant is added, and treatment is performed at a predetermined heating temperature and a predetermined heating time.
即ち、本発明では、粒径（直径）が、５nm以上１００nm以下の範囲内にあるシリカ微粒子が、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）の表面に被覆され、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）の表面が、均一で、微細な凹凸構造を形成するという物理的効果と、シリカ粒子表面を覆う水酸基（Ｓｉ−OH）による化学的な相互作用力と、シリカ粒子表面を覆う水酸基（Ｓｉ−OH）とアルコキシシラン化合物とがキレート結合を生成することとの協働により、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）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、と考えられる。 That is, in the present invention, silica fine particles having a particle size (diameter) in the range of 5 nm to 100 nm are coated on the surface of a raw material (eg, slag, molten slag), and the raw material (eg, slag, molten slag). The physical effect of forming a uniform and fine concavo-convex structure on the surface of the material, the chemical interaction force by the hydroxyl group (Si-OH) covering the silica particle surface, and the hydroxyl group (Si-OH) covering the silica particle surface ) And the alkoxysilane compound form a chelate bond, and the coloring of the colorant to the raw material (for example, slag, molten slag) becomes strong and has a unique effect that it is difficult to fade. it is conceivable that.
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の一例を図面を参照しながら更に詳しく説明する。 Hereinafter, an example of a method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法は、原料を水性コロイダルシリカ分散液と、アルコキシシラン化合物との混合液で前処理し、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 the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention, a raw material is pretreated with a mixed liquid of an aqueous colloidal silica dispersion and an alkoxysilane compound, then a colorant is added, a predetermined heating temperature, and a predetermined The process of processing by the heating time of this is provided.
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、鉄鋼製造過程におけ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 waste incineration ash, industrial waste, for example, slag generated in the steel manufacturing process, or both of them. Good.
また、水性コロイダルシリカ分散液中のシリカの粒径は、５nm以上１００nm以下の範囲内であることが好ましく、また、１０nm以上５０nm以下の範囲のものが更に好ましい。 The particle size of silica in the aqueous colloidal silica dispersion is preferably in the range of 5 nm to 100 nm, more preferably in the range of 10 nm to 50 nm.
通常は、水性コロイダルシリカ分散液は、市販されているものをそのまま使用することができる。 Usually, a commercially available aqueous colloidal silica dispersion can be used as it is.
尚、水性コロイダルシリカ分散液中のシリカの粒径が、５nm未満の場合には、着色剤との接着性が低下し、また、１００nmを超える大粒径のものを使用すると、着色剤の染着性が低下し着色効果が劣るようになる。 In addition, when the particle size of silica in the aqueous colloidal silica dispersion is less than 5 nm, the adhesion to the colorant is lowered, and when a particle having a large particle size exceeding 100 nm is used, the dyeing of the colorant is reduced. The wearability is lowered and the coloring effect is inferior.
アルコキシシラン化合物としては、特に以下の場合に限定されることはないが、例えば、水溶性のジアルコキシシラン又はトリアルコキシシランを用いるができる。 The alkoxysilane compound is not particularly limited to the following cases, but for example, water-soluble dialkoxysilane or trialkoxysilane can be used.
より具体的に説明すると、アルコキシシラン化合物としては、特に以下の場合に限定されることは無いが、例えば、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリトキシシラン及び３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランをその好ましい例として挙げることができる。 More specifically, the alkoxysilane compound is not particularly limited to the following cases. For example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, N- ( Preferred examples thereof include 2-aminoethyl) 3-aminopropyltritoxylsilane and 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane.
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、後述の理由により、約２０℃以上約３００℃以下にすることが好ましく、約２０℃以上約１８０℃以下にすることがより好ましい。 The predetermined heating temperature is preferably about 20 ° C. or more and about 300 ° C. or less, and more preferably about 20 ° C. or more and about 180 ° C. or less for the reasons described later.
所定の加熱時間は、後述の理由により、約３秒を越え、６０分以下にすることが好ましく、約３秒を超え、３０分以下にすることがより好ましい。 The predetermined heating time is preferably more than about 3 seconds and not more than 60 minutes, more preferably more than about 3 seconds and not more than 30 minutes, for reasons 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、スラグ及び／又は溶融スラグを用いる。 First, for example, slag and / or molten slag is used as a raw material.
これに、水性コロイダルシリカ分散液と、アルコキシシラン化合物との混合液（前処理剤）を混合する。 To this, a mixed liquid (pretreatment agent) of the aqueous colloidal silica dispersion and the alkoxysilane compound is mixed.
次いで、この状態で着色剤が添加される。 Next, a colorant is added in this state.
水性コロイダルシリカ分散液と、アルコキシシラン化合物との混合液（前処理剤）を混合すると、アルコキシシラン化合物が、原料（この例では、スラグ、溶融スラグ）及びコロイダルシリカ表面に作用して活性化せしめる何らかの機構が存在するであろうと推定され、シリカ粒子表面やスラグ粉末面の水酸基とアルコキシシラン化合物がキレート結合を生成する、と考えられる。 When a mixed liquid (pretreatment agent) of an aqueous colloidal silica dispersion and an alkoxysilane compound is mixed, the alkoxysilane compound acts on the raw material (in this example, slag, molten slag) and the surface of the colloidal silica to be activated. It is presumed that some mechanism may exist, and it is considered that the hydroxyl group on the silica particle surface or slag powder surface and the alkoxysilane compound form a chelate bond.
そして、シリカ粒子表面やスラグ粉末面の水酸基とアルコキシシラン化合物がキレート結合が生成されることと、水性コロイダルシリカ分散液として、粒径（直径）が、５nm以上１００nm以下の範囲内にあるシリカ微粒子が分散した、水性コロイダルシリカ分散液場合には、原料（この例では、スラグ、溶融スラグ）の表面に、５nm以上１００nm以下の範囲内にあるシリカ微粒子被覆され、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）の表面が、均一で、微細な凹凸構造を形成するという物理的効果と、シリカ粒子表面を覆う水酸基（Ｓｉ−OH）による化学的な相互作用力との協働により、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）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、と考えられる。 And the silica particle surface and the slag powder surface hydroxyl group and the alkoxysilane compound produce a chelate bond, and as an aqueous colloidal silica dispersion, the silica particle having a particle size (diameter) in the range of 5 nm to 100 nm. In the case of an aqueous colloidal silica dispersion in which is dispersed, the surface of the raw material (in this example, slag, molten slag) is coated with silica fine particles in the range of 5 nm to 100 nm, and the raw material (for example, slag, molten slag) The surface of the material (for example, slag) by the cooperation of the physical effect of forming a uniform and fine concavo-convex structure and the chemical interaction force by the hydroxyl group (Si-OH) covering the silica particle surface. It is considered that the coloring agent of the molten slag) has a strong color and is difficult to fade.
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」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 color fading comparison test 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 “product of the present invention”) and a conventional product. The results are shown.
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 apparent from FIG. 2, the product according to the present invention has a color resistance of about 3 times in the color difference after 3000 hours as compared with the conventional product.
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 comparison test of the concealment ratio between the product of the present invention and the conventional product.
ここで、供試片１は、本発明実施品であり、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、原料の表面を水性コロイダルシリカ分散液と、アルコキシシラン化合物との前処理剤（混合液）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, according to the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention, the surface of the raw material was subjected to a surface treatment using a pretreatment agent (mixed liquid) of an aqueous colloidal silica dispersion and an alkoxysilane compound. It is clear that even if the raw material is slag, it is substantially the same as the conventional raw materials [Cryosite], [Silica sand], and [Crumbled stone] in terms of coloring effect. became.
即ち、本発明では、粒径（直径）が、５nm以上１００nm以下の範囲内にあるシリカ微粒子が、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）の表面に被覆され、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）の表面が、均一で、微細な凹凸構造を形成するという物理的効果と、シリカ粒子表面を覆う水酸基（Ｓｉ−ＯＨ）による化学的な相互作用力と、シリカ粒子表面を覆う水酸基（Ｓｉ−ＯＨ）とアルコキシシラン化合物とがキレート結合を生成することとの協働により、原料（例えば、スラグ、溶融スラグ）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、と考えられる。 That is, in the present invention, silica fine particles having a particle size (diameter) in the range of 5 nm to 100 nm are coated on the surface of a raw material (eg, slag, molten slag), and the raw material (eg, slag, molten slag). The physical effect of forming a uniform and fine concavo-convex structure on the surface of the material, the chemical interaction force by the hydroxyl group (Si—OH) covering the silica particle surface, and the hydroxyl group (Si—OH) covering the silica particle surface ) And the alkoxysilane compound form a chelate bond, and the coloring of the colorant to the raw material (for example, slag, molten slag) becomes strong and has a unique effect that it is difficult to fade. it is conceivable that.
又、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、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。 In addition, 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. Since the ether bond [—O—] is strong, the degree of freedom in coloring 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、スラグ、溶融スラグを用いた。 Slag and molten slag were used as raw materials.
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、水性コロイダルシリカ分散液（水性コロイダルシリカ分散液として、水性コロイダルシリカ分散液中に分散しているシリカの粒径が、１０nm以上２０nmの範囲内にあるものを用いた。）と、アルコキシシラン化合物との混合液（前処理剤）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：水性アクリル樹脂は、１：９としたものを用いた）を添加した。 Next, for this raw material, first, an aqueous colloidal silica dispersion (as an aqueous colloidal silica dispersion, a silica in which the particle size of silica dispersed in the aqueous colloidal silica dispersion is in the range of 10 nm to 20 nm is used. And a mixed liquid (pretreatment agent) of the alkoxysilane compound, and then a colorant (in this example, a white titanium oxide pigment and an aqueous acrylic resin were used. The white titanium oxide pigment and the aqueous acrylic resin were used. As for the blend ratio of the resin, white titanium oxide pigment: water-based acrylic resin was used at 1: 9).
この例では、アルコキシシラン化合物としては、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いた。 In this example, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane was used as the alkoxysilane compound.
各材の構成比は、原料（この例では、溶融スラグ）が８７重量部に対し、水性コロイダルシリカ分散液と、アルコキシシラン化合物との混合液（前処理剤）が１３.２重量部、また、着色剤が１０重量部であった。 The composition ratio of each material is such that the raw material (in this example, molten slag) is 87 parts by weight, the mixed liquid (pretreatment agent) of the aqueous colloidal silica dispersion and the alkoxysilane compound is 13.2 parts by weight, The colorant was 10 parts by weight.
また、各試料の、水性コロイダルシリカ分散液の濃度、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランの濃度を、表１中に示す。 Table 1 shows the concentration of the aqueous colloidal silica dispersion and the concentration of 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane for each sample.
次に、この材料について、原料（この例では、スラグ、溶融スラグ）に対する着色剤（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：水性アクリル樹脂は、１：９としたものを用いた）の着色効果を試験した。 Next, for this material, a colorant (in this example, a white titanium oxide pigment and a water-based acrylic resin was used with respect to the raw material (in this example, slag, molten slag). The white titanium oxide pigment: water-based acrylic resin was used at a weight ratio of 1: 9).
「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.
表１の結果から、原料（この例では、溶融スラグ）に対して、シリカ固形分が、１重量％以上５重量％以下の範囲にある場合に、着色効果が「有り」に、又、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが、シリカ固形分に対して、０．３重量％以上１０重量％以下の範囲にある場合に、着色効果が「有り」となることが、明らかになった。 From the results of Table 1, when the silica solid content is in the range of 1% by weight or more and 5% by weight or less with respect to the raw material (in this example, molten slag), the coloring effect is “present”, and 3 -It became clear that the coloring effect is "present" when glycidoxypropyltrimethoxysilane is in the range of 0.3 wt% to 10 wt% with respect to the silica solid content.
次に、原料（この例では、溶融スラグ）に対して、シリカ固形分が、１重量％以上５重量％以下の範囲にあり、又、３−グリシドキシプロピルトリメトキシシランが、シリカ固形分に対して、０．３重量％以上１０重量％以下の範囲にある試料を用い、表２に示す条件（加熱時間、加熱温度）にて、試験した。 Next, the silica solid content is in the range of 1 wt% to 5 wt% with respect to the raw material (in this example, molten slag), and 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane is added to the silica solid content. On the other hand, a sample in the range of 0.3 wt% to 10 wt% was tested under the conditions shown in Table 2 (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２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 2, “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２の結果から、加熱時間が１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５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１０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１５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２０分のときは、加熱温度が４０℃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。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、約３秒を越え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。 From the results of Table 2, when the heating time is 1 minute, the coloring effect is “present” in the temperature range of 70 ° C. to 180 ° C., and when the heating time is 5 minutes, the heating temperature is In the temperature range of 60 ° C. or more and 180 ° C. or less, the coloring effect is “present”, and when the heating time is 10 minutes, the heating effect is “present” in the temperature range of 50 ° C. or more and 180 ° C. or less. Yes, when the heating time is 15 minutes, the coloring effect is “present” in the temperature range of 50 ° C. to 180 ° C., and when the heating time is 20 minutes, the heating temperature is 40 ° C. to 180 ° C. When the heating time is 25 minutes, the coloring effect is “present” in the temperature range of 30 ° C. or higher and 180 ° C. or lower when the heating time is 25 minutes. When the heating time is 30 minutes, the heating temperature is In 0 ℃ above 180 ° C. the temperature range below, coloring effect is "YES", that is, became clear. In addition, after mixing a pretreatment agent with a raw material by experiment, after performing a heat treatment for about 1 minute to 15 minutes at a temperature of about 50 ° C. to 90 ° C., a colorant is added, and then It has been clarified that the coloration effect becomes “present” even when the heat treatment is performed in a temperature range of about 20 ° C. to about 300 ° C. for more than about 3 seconds and not more than 60 minutes.
表２の結果からは、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法の、所定の加熱時間は、約３秒を超え約６０分以下である。 From the results in Table 2, the predetermined heating time of the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention is more than about 3 seconds and not more than about 60 minutes.
実験結果に基づけば、より具体的には、本発明に係る廃棄物由来着色骨材の製造方法の、所定の加熱時間は、約３０秒以上約６０分以下であり、より確かには、約１分以上約６０分以下である。 More specifically, based on the experimental results, the predetermined heating time of the method for producing a waste-derived colored aggregate according to the present invention is about 30 seconds or more and about 60 minutes or less. It is 1 minute or more and about 60 minutes or less.
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.
本願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 treatment or reuse of waste.
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