JP2009073677A - 非焼成タイル - Google Patents

Abstract

【課題】瓦廃材を再利用し、軽量で良好な保水性を有し、かつ十分な機械物性を有する非焼成タイルを提供する。
【解決手段】（Ａ）（ａ）瓦廃材粉砕物と（ｂ）無機発泡体粉末との質量比６０：４０〜９０：１０の組合わせと、その１００質量部に対して、（Ｂ）セメント２０〜４０質量部及び（Ｃ）水を含む水硬性組成物を成形硬化してなるタイルであって、前記（ａ）成分の瓦廃材粉砕物が、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１：２０００で規定される公称目開きＷ１０.５ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開きＷ２.５ｍｍのふるい上に残留する粒度を有し、前記（ｂ）成分の無機発泡体粉末の平均粒径が５ｍｍ以下であることを特徴とする非焼成タイルである。
【選択図】なし

Description

本発明は非焼成タイルに関し、さらに詳しくは、瓦廃材粉砕物と軽量気泡コンクリート廃材の粉砕粉などの無機発泡体粉末とセメントを含む組成物を成形硬化してなる、軽量で保水性が良好であって、十分な機械物性を有する、廃材を利用した非焼成タイルに関するものである。

従来から使用されている通常のタイルは、専ら陶磁器として使用されていた。しかしながら、これらの陶磁器としてのタイルは、粘土などを焼成して製造するため、焼成工程が必須条件であり、したがって、製造に多くのエネルギーを必要としていた。
一方、粘土、火山噴出物、溶融スラッグの屑などを利用して製造される非焼成タイルが知られており、例えば家の外壁や塀などに埋め込まれた際の素朴な雰囲気が好感をもたれている。さらに、石目調の光輝度と深み感を有するものとして、陶磁器の屑を混入した非焼成タイルの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１、２及び３参照）。
ところで、軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）は、パネルなどの建築材料として使用されており、珪酸質原料としての珪石や珪砂と、石灰質原料としての石灰石やセメントを主原料とし、これらのスラリーを型枠内で発泡硬化させたのち、水蒸気養生することによって製造されている。
このようなＡＬＣ製造工程においては、寸法調整に伴い発生するＡＬＣの切削屑や、破損などにより不良品となったＡＬＣが発生する。また、建築物の解体によって、建築材料として使用されていたＡＬＣパネルなどの廃材が発生する。しかしながら、これらのＡＬＣ廃材は、一部が土壌改良材などとして再利用されているが、その多くは、有効な用途もなく廃棄されていた。
そこで、このように、有効な用途がなく、廃棄されていたＡＬＣ廃材を再利用する技術として、例えばＡＬＣ廃材の粉砕粉を、セメントを主成分とする無機結合材で固結した非焼成タイルが開示されている（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、この非焼成タイルは、軽量であるものの、曲げ弾性率などの機械物性が不十分であるという問題を有している。
一方、木造建築物を解体する際に、廃瓦が発生するが、この廃瓦は、現在主として埋め立てに用いられており、ほとんど再利用されていないのが実状である。
特開２０００−１５９５６１号公報 特開２０００−１２８６６０号公報 特開２０００−１８５９５５号公報 特開２００２−３１６８４７号公報

本発明は、このような事情のもとで、瓦廃材を再利用し、軽量で良好な保水性を有し、かつ十分な機械物性を有する非焼成タイルを提供することを目的としてなされたものである。

本発明者は、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、特定の粒度をもつ瓦廃材粉砕物と、特定の平均粒径を有する無機発泡体粉末、好ましくは軽量気泡コンクリート廃材粉砕粉と、セメントとを、それぞれ所定の割合で含むと共に、水を含む組成物を成形硬化してなるタイルが、その目的に適合し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
［１］（Ａ）（ａ）瓦廃材粉砕物と（ｂ）無機発泡体粉末との質量比６０：４０〜９０：１０の組合わせと、その１００質量部に対して、（Ｂ）セメント２０〜４０質量部及び（Ｃ）水を含む水硬性組成物を成形硬化してなるタイルであって、前記（ａ）成分の瓦廃材粉砕物が、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１：２０００で規定される公称目開きＷ１０.５ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開きＷ２.５ｍｍのふるい上に残留する粒度を有し、前記（ｂ）成分の無機発泡体粉末の平均粒径が５ｍｍ以下であることを特徴とする非焼成タイル、及び
［２］（Ａ）（ｂ）成分の無機発泡体粉末が、軽量気泡コンクリート廃材の粉砕粉である上記[１]項に記載の非焼成タイル、
を提供するものである。

本発明によれば、瓦廃材粉砕物と軽量気泡コンクリート廃材の粉砕粉などの無機発泡体粉末とセメントを含む組成物を成形硬化してなる、軽量で保水性が良好であって、十分な機械物性を有する、廃材を利用した非焼成タイルを提供することができる。

本発明の非焼成タイルは、（Ａ）（ａ）瓦廃材粉砕物と（ｂ）無機発泡体粉末との質量比６０：４０〜９０：１０の組合わせと、その１００質量部に対して、（Ｂ）セメント２０〜４０質量部及び（Ｃ）水を含む水硬性組成物を成形硬化してなるタイルである。
前記（Ａ）（ａ）成分の瓦廃材粉砕物における瓦廃材としては、木造建築解体時に発生し、主として埋め立てに用いられている屋根瓦の廃材が用いられる。この瓦廃材の種類に特に制限はなく、焼成粘土瓦及びセメント瓦のいずれも用いることができるが、得られる非焼成タイルの性能の観点から、焼成粘土瓦が好ましい。
この焼成粘土瓦は、製造方法によりクスベ瓦とユウ瓦に分類することができるが、いずれの瓦廃材も用いることができる。また、形状や模様入りなどにより丸瓦、平瓦、鬼瓦、敷平瓦、唐草瓦などの種類があるが、いずれも用いることができる。
本発明においては、当該瓦廃材を破砕、粉砕して、所定粒度の瓦廃材粉砕物を得るために、例えば粗粉砕設備、粉砕設備、及び分級設備などが用いられる。具体的には、ジョークラッシャ、ハンマークラッシャ、二軸破砕機などの粗粉砕設備で、まず瓦廃材を破砕したのち、この粗粉砕物を粉砕設備に投入する。この粉砕設備としては、前記粗粉砕設備と破砕度の異なるジョークラッシャやロールミルなどを用いることができる。

なお、粗粉砕設備、粉砕設備への原料投入のための定量供給装置を備えることが好適である。これは、機械の安定運転と製品品質の安定に寄与するものである。定量供給装置としては、ベルトフィーダー、スクリューコンベア、エプロンコンベア、テーブルフィーダ、パドルフィーダ等を挙げることができる。
このようにして粉砕設備から得られた瓦廃材粉砕物は、２段ふるいなどの分級設備に投入し、所定の粒度の瓦廃材粉砕物を調製する。
本発明においては、このようにして得られた瓦廃材粉砕物の粒度は、得られる非焼成タイルの保水性や曲げ弾性率などの機械物性、外観などの観点から、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１：２０００で規定される。公称目開きＷ１０.５ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開きＷ２.５ｍｍのふるい上に残留するような粒度であることを要す。
このように、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１：２０００で規定されるふるいを用いて分級し、粒度調整された瓦廃材粉砕物の粒径は、通常３〜１０ｍｍ程度、好ましくは３〜５ｍｍ程度である。
なお、分級設備を通過させた後、必要に応じ、粉砕物の角を欠いて、丸みをもたせるために、整粒設備を通過させ、整粒を行うことができる。この整粒を行うことにより、得られる非焼成タイルの商品価値が高くなる。この整粒設備としては、例えばボールミル、ピンミル、コーンクラッシャ、振動コンベア、振動ふるいなどを使用することができる。

次に、（Ａ）（ｂ）成分の無機発泡体粉末としては、特に制限はなく、従来公知の様々なもの、例えば軽量気泡コンクリート（ＡＬＣ）廃材の粉砕粉、パーライト粉末、バーミキュライト粉末、廃ガラス発泡体粉末、シラスバルーン粉末、石灰がら粉末、クリスタルクレイ粉末、スーパーソル粉末などを用いることができる。
本発明においては、これらの無機発泡体粉末は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組合わせて用いてもよいが、これらの中でＡＬＣ廃材の粉砕粉が、得られる非焼成タイルの軽量性、保水性、機械強度などの性能の観点から、好適である。
ＡＬＣ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）は、発泡剤などを用いて大量の気泡を入れたモルタルを高温高圧下で養生（オートクレーブ養生）した製品であって、軽量で施工性に優れ、耐火性を有し、断熱性がよいことなどから、高層ビルや住宅用パネル材などに用いられている。密度は、通常のコンクリートの約１／４と小さい。
このＡＬＣ製造工程においては、寸法調整に伴い発生するＡＬＣの切削屑や、破損などにより不良品となったＡＬＣが発生する。また、建築物の解体によって、建築材料として使用されていたＡＬＣパネルなどの廃材が発生する。これらのＡＬＣ廃材は、一部が土壌改良材などとして再利用されているが、その多くは有効な用途がなく、廃棄されている。
本発明においては、好ましい無機発泡体粉末として、このＡＬＣ廃材の粉砕粉を用い、再利用するものである。

本発明において、（Ａ）（ｂ）成分として用いられる前記無機発泡体粉末の平均粒径は、得られる非焼成タイルの保水性、曲げ弾性率などの機械物性などの観点から、５ｍｍ以下であることを要し、好ましくは４ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である。
本発明においては、前記（ａ）成分の瓦廃材粉砕物と（ｂ）成分の無機発泡体粉末との使用割合は、質量比で６０：４０〜９０：１０の範囲にあることを要す。瓦廃材粉砕物のみの場合、得られる非焼成タイルは、透水性が高くなりすぎ、保水性が低下すると共に軽量性も不十分となる。一方、無機発泡体粉末のみの場合、得られる非焼成タイルの保水性及び軽量性は良好であるものの、曲げ弾性率などの機械物性が劣る。
したがって、本発明においては、瓦廃材粉砕物と無機発泡体粉末との使用割合は、軽量性、保水性、機械物性などの観点から、上記範囲で選定され、好ましくは、質量比で６５：３５〜８５：１５、より好ましくは７０：３０〜８０：２０である。

本発明において、（Ｂ）成分として用いられるセメントに特に制限はなく、例えば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、耐硫酸塩ポルトランドセメントなどのポルトランドセメント；高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメントなどの混合セメント；白色ポルトランドセメント、セメント系固化材、アルミナセメントなどの特殊セメント；等が挙げられる。これらは１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組合わせて用いてもよいが、これらの中で普通ポルトランドセメントが、価格及び品質などの面から好適である。
本発明においては、この（Ｂ）成分であるセメントの使用量は、前記（Ａ）成分である（ａ）瓦廃材粉砕物と（ｂ）無機発泡体粉末との合計量１００質量部に対し、２０〜４０質量部の範囲で選定される。セメントの量が２０質量部未満では得られる非焼成タイルは機械物性に劣るものとなり、一方４０質量部を超えると得られる非焼成タイルの収縮率が大きくなる。セメントの好ましい使用量は２５〜３５質量部の範囲である。
本発明においては、前記（Ａ）（ａ）成分の瓦廃材粉砕物、（Ａ）（ｂ）成分の無機発泡体粉末、及び（Ｂ）成分のセメントを、それぞれ所定の割合で混合し、これにさらに水を加えて均質に混練することにより、水硬性組成物を調製する。この際、水の使用量は、硬化性及び得られる非焼成タイルの機械物性などの観点から、前記（Ｂ）成分１００質量部に対し、通常２０〜４５質量部、好ましくは２０〜３５質量部の範囲で選定される。

本発明においては、前記水硬性組成物に、本発明の目的が損なわれない範囲で、必要に応じ、各種混和剤、例えば凝結調節剤、減粘剤、徐放性分散剤、ＡＥ減水剤、流動化剤、他の高性能減水剤、早強剤、促進剤、保水剤、防水剤、着色剤、防黴剤、ひび割れ低減剤、高分子エマルション、界面活性剤、他の水溶性高分子、グラスファイバーなどを含有させることができる。
このようにして調製された水硬性組成物を用いて、本発明の非焼成タイルを製造する方法については特に制限はなく、従来公知の方法を用いることができる。
例えば、（１）当該水硬性組成物を、所定形状の型枠へ流し込み、常温で１〜３日間程度養生したのち、型枠から取出す方法、（２）当該水硬性組成物を、所定形状の型枠へ流し込み、半硬化状態で型枠から取出したのち、所定のタイル形状に切断し、その後さらに乾燥硬化させる方法、（３）当該水硬性組成物を、所定形状の型枠に流し込み、常温で養生したのち、脱型し、次いで蒸気養生する方法、（４）当該水硬性組成物を型枠に流し込み、０.５〜５ＭＰａ程度で加圧成形し、常温で養生したのち、脱型し、必要に応じ蒸気養生する方法、などを採用することができる。
このようにして得られた非焼成タイルは、必要に応じ、ショットブラストや研磨などにより、表面処理することができる。

本発明の非焼成タイルの形状及び寸法については特に制限はない。形状としては、矩形形状が、タイルとして一般的であるが、正方形、三角形、丸形状、その他特殊形状のものも可能である。寸法もモザイクタイル状の小寸法のものから、１ｍ以上の大判タイルのものまで、任意の大きさ及び形状のものを形成することができる。
本発明の非焼成タイルにおいては、下記の方法で測定した嵩比重は、通常２以下、好ましくは１.３〜１.７、より好ましくは１.４〜１.６５の範囲である。
＜嵩比重の測定＞
供試体を温度約２０℃にて３６時間乾燥した後の質量Ａ（ｇ）を測定し、該供試体の容積をＶ（ｃｍ³）として、下記の式
嵩比重＝Ａ／Ｖ
より、嵩比重を測定する。
また、ＪＩＳ Ａ ５２０９−１９９４に準拠して測定した曲げ強さ（曲げ弾性率）は、通常３〜１０Ｎ／ｍｍ²程度、好ましくは４〜８.５Ｎ／ｍｍ²、より好ましくは４〜７Ｎ／ｍｍ²である。
さらに、下記の方法で測定した保水率は、通常１５〜４０％程度、好ましくは２０〜３５％、より好ましくは２５〜３５％である。
＜保水率の測定＞
供試体を水中に３６時間浸漬したのち、水揚げ後、１分間放置させてから、質量Ｂ（ｇ）を測定し、下記の式
保水率（％）＝〔(Ｂ−Ａ)／Ｖ〕×１００
（Ａ及びＶは前記と同じである。）
より、保水率（％）を測定する。
本発明の非焼成タイルは、瓦廃材粉砕物及び無機発泡体粉末、好ましくはＡＬＣ廃材粉砕粉を用い、これらをセメントからなる無機バインダーにて、所定のタイル形状に固結させたものであって、軽量で保水性が良好である上、タイルとして十分な機械物性を有しており、床材を始め、ＡＬＣパネルなどの表面に貼着して、建築材料等として用いることができる。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、各例で得られた非焼成タイルの物性は、以下に示す方法に従って測定した。
（１）嵩比重
明細書本文に記載の方法に従って測定した。
（２）曲げ強さ
ＪＩＳ Ａ ５２０９−１９９４に準拠して測定した。
（３）保水率
明細書本文に記載の方法に従って測定した。
製造例１ 瓦廃材粉砕物の製造
粘土焼成瓦廃材を、粉砕装置［アーステクニカ株式会社製「スーパーサンダー」］により、細かく粉砕し、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１：２０００で規定される公称目開きＷ１０.５ｍｍのふるいＡと、公称目開きＷ２.５ｍｍのふるいＢを用いてふるい分けし、前記のふるいＡを通過し、ふるいＢに残留する粒度を有する瓦廃材粉砕物を製造した。
この瓦廃材粉砕物の粒径は、約３〜１０ｍｍであった。
製造例２ ＡＬＣ粉砕粉の製造
ＡＬＣ廃材を、粉砕装置「スーパーサンダー」（前出）により粉砕したのち、ふるいにより分級して、平均粒径３ｍｍのＡＬＣ粉砕粉を製造した。

実施例１
製造例１で得た瓦廃材粉砕物７５質量部と、製造例２で得たＡＬＣ粉砕粉２５質量部と、普通ポルトランドセメント２５質量部と、高性能ＡＥ剤［(株)エヌエムビー社製、商品名「レオビルドＳＰ８ＨＶ」］０.５質量部を混合し、これに水６質量部を加えたものを、真空脱気混練装置により十分に混練することにより、水硬性組成物を調製した。
次いで、６０ｃｍ×６０ｃｍ、厚さ３ｃｍの型枠に流し込み、常温で３日間養生したのち、型枠から取り出し、さらにショットブラストにより表層処理を行い、非焼成タイルを作製した。この非焼成タイルの物性を第１表に示す。このタイルの外観は良好であった。
実施例２
実施例１において、ＡＬＣ粉砕粉の代わりに、平均粒径３ｍｍのバーミキュライト粉末２５質量部を用いた以外は、実施例１と同様にして非焼成タイルを作製した。この非焼成タイルの物性を第１表に示す。このタイルの外観は良好であった。

比較例１
製造例１で得た瓦廃材粉砕物１００質量部と、普通ポルトランドセメント２５質量部と、高性能ＡＥ剤（前出）０.５質量部を混合し、これに水６質量部を加えたものを、真空脱気混練装置により十分に混練することにより、水硬性組成物を調製した。
次いで、６０ｃｍ×６０ｃｍ、厚さ３ｃｍの型枠に流し込み、常温で３日間養生したのち、型枠から取り出し、さらにショットブラストにより表層処理を行い、非焼成タイルを作製した。この非焼成タイルの物性を第１表に示す。このタイルの外観は良好であったが、重量が重く、保水性が低下した。そのため、使用場所の限定や、作業効率の低下が予測された。
比較例２
製造例２で得たＡＬＣ粉砕粉１００質量部と、普通ポルトランドセメント２５質量部と、高性能ＡＥ剤（前出）０.５質量部を混合し、これに水１０質量部を加えたものを、真空脱気混練装置により十分に混練することにより、水硬性組成物を調製した。
次いで、６０ｃｍ×６０ｃｍ、厚さ３ｃｍの型枠に流し込み、常温で３日間養生したのち、型枠から取り出し、さらにショットブラストにより表層処理を行い、非焼成タイルを作製した。この非焼成タイルの物性を第１表に示す。このタイルの外観は劣悪で、硬化が困難であり、強度不足が明らかであった。そのため、材料コストが高くなってしまい、製品化に難があると思われた。
比較例３
実施例１において、瓦廃材粉砕物の量を４０質量部に、ＡＬＣ粉砕粉の量を６０質量部、水の量を８質量部に変更した以外は、実施例１と同様にして非焼成タイルを作製した。この非焼成タイルの物性を第１表に示す。このタイルの外観は良好であったが、強度不足であった。また、保水性は高かったが、骨材の分散が悪く、さらに硬化時間の延長が必要であった。

本発明の非焼成タイルは、瓦廃材を再利用したタイルであって、軽量で保水性が良好である上、タイルとして十分な機械物性を有しており、床材を始め、ＡＬＣパネルなどの表面に貼着して、建築材料等として好適に用いられる。

Claims (2)

1. （Ａ）（ａ）瓦廃材粉砕物と（ｂ）無機発泡体粉末との質量比６０：４０〜９０：１０の組合わせと、その１００質量部に対して、（Ｂ）セメント２０〜４０質量部及び（Ｃ）水を含む水硬性組成物を成形硬化してなるタイルであって、前記（ａ）成分の瓦廃材粉砕物が、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１：２０００で規定される公称目開きＷ１０.５ｍｍのふるいを通過し、かつ公称目開きＷ２.５ｍｍのふるい上に残留する粒度を有し、前記（ｂ）成分の無機発泡体粉末の平均粒径が５ｍｍ以下であることを特徴とする非焼成タイル。
2. （Ａ）（ｂ）成分の無機発泡体粉末が、軽量気泡コンクリート廃材の粉砕粉である請求項１に記載の非焼成タイル。