JP2019077572A

JP2019077572A - セメント系廃材の再生組成物

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Publication number: JP2019077572A
Application number: JP2017203283A
Authority: JP
Inventors: 紘樹恩田; Koki Onda; 龍二牛木; Ryuji Ushiki; 鈴木　崇; Takashi Suzuki; 崇鈴木; 乃祐杉山; Daisuke Sugiyama; 佐藤　和則; Kazunori Sato; 和則佐藤
Original assignee: BEST SHIZAI KK; Gunma Prefecture
Current assignee: BEST SHIZAI KK; Gunma Prefecture
Priority date: 2017-10-20
Filing date: 2017-10-20
Publication date: 2019-05-23
Anticipated expiration: 2037-10-20
Also published as: JP6985663B2

Abstract

【課題】建築物への施工、工場におけるプレカットで発生する窯業系サイディングの端材や粉末、また建築物の取り壊し等で発生する窯業系サイディング廃材を再利用するポルトランドセメント含有組成物の提供。【解決手段】窯業系サイディングに支燃性ガスを供給しながら２００℃以上３５０℃以下で熱処理する工程に続き、さらに５００℃以上６００℃以下で熱処理する工程を行うことにより、タール分や揮発性有機化合物を発生することなく窯業系サイディングに含有される有機化合物を除去でき、高品質なポルトランドセメント含有組成物として再利用できる。【選択図】図３

Description

本発明は、窯業系サイディングに支燃性ガスを供給しながら加熱し、有機化合物を除去するとともに窯業系サイディングに含有されるポルトランドセメントの水和自硬性を再生する技術に関する。

（窯業系サイディングについて）
窯業系サイディングはポルトランドセメントに繊維質原料、混和剤および水を添加し、任意の形状に成形したもので、主に住宅外壁材に利用されている。このうち、ポルトランドセメントには主にケイ酸三カルシウム（エーライト、３ＣａＯ・ＳｉＯ_２）、ケイ酸二カルシウム（ビーライト、２ＣａＯ・ＳｉＯ_２）からなり、水と反応してケイ酸カルシウム水和物（以下、ＣＳＨ）を形成することにより硬化する。

（窯業系サイディングについて）
このようにして製造された窯業系サイディングは耐震性や遮音性、防火性などに優れ、また、原綿や木片、樹脂等の有機化合物を混合することにより、その機械的強度や吸湿性の向上といった機能性向上やデザイン性の付与が可能である。このため、窯業系サイディングは近年様々な機能やデザインのものが上市されている。

一方、埋立地の確保難や、資源の有効活用の観点から、建築物への施工、工場におけるプレカットで発生する窯業系サイディングの端材や粉末、また建築物の取り壊し等で発生する窯業系サイディング廃材について、再利用技術の確立が急務となっている。

しかし、窯業系サイディングには酸化カルシウムや水酸化カルシウムが含有され、水と接触した場合には高アルカリを呈し水質汚染の一因となること、また、窯業系サイディングには機能性向上やデザイン性付与を目的に混合された有機化合物は分離が困難なことなどから、現状で再利用は困難であり、そのほとんどが産業廃棄物として処分されているのが現状である。

このような背景から、窯業系サイディングと同様にセメント系材料であるコンクリートの廃材を破砕して微粉末化した後、５００〜７５０℃で加熱することで、水和自硬性能を再生し、セメント組成物として再利用する技術が提案されている（例えば、特許文献１）

特開２００５−３２０２０１号

しかしながら、前述のとおり窯業系サイディングには様々な有機化合物が混合されている。このため、熱処理により有機化合物が不完全燃焼した場合には有機化合物が十分に除去できないだけでなく、タール分や揮発性有機化合物が生成する。

有機化合物の不完全燃焼によりタール分が生成した場合、窯業系サイディングは茶色く変色する。また、窯業系サイディングに付着したタール分の分離は困難である。一方揮発性有機化合物が発生した場合には、これを除去するための排気設備が必要となり、関連する設備コストが嵩む懸念もある。

さらに、特許文献１に記載の熱処理工程に倣い、窯業系サイディングを破砕して微粉末化した後、急激に５００〜７５０℃に温度上昇すると、ＣＳＨが著しく分解し、水和自硬性が再生されない懸念がある。

上記課題を鑑みて鋭意研究に取り組んだところ、窯業系サイディングを支燃性ガスとともにまずは２００℃以上３５０℃以下で熱処理してＣＳＨを脱水する工程に続き、さらに５００℃以上６００℃以下で熱処理して窯業系サイディング中の有機化合物を除去する工程を行う。これにより、タール分や揮発性有機化合物が発生することなく、水和自硬性が再生されることを見出した。

すなわち本発明は、（１）有機化合物を含有する窯業系サイディングに支燃性ガスを供給しながら加熱することで得られることを特徴とするポルトランドセメント含有組成物であり、（２）有機炭素の重量割合が１wt%以上４０wt%以下の窯業系サイディングに支燃性ガスを供給しながら加熱することで得られることを特徴とするポルトランドセメント含有組成物であり、（３）有機炭素の重量割合が１wt%以上４０wt%以下の窯業系サイディングに支燃性ガスを供給しながら２００℃以上３５０℃以下で熱処理する工程に続き、さらに５００℃以上６００℃以下で熱処理する工程により得られることを特徴とするポルトランドセメント含有組成物であり、（４）窯業系サイディングに含有される有機化合物がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、フェノール系樹脂、アクリル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドンよりなる合成高分子材料の群、絹、羊毛、羽毛よりなるタンパク質の群および木材、木綿、麻、リヨセル、テンセル、パルプ、レーヨン、キュプラ、アセテート、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースよりなるセルロース系高分子材料の群から選ばれる２種以上の成分を含有することを特徴とする（１）、（２）および（３）に記載のポルトランドセメント含有組成物であり、（５）窯業系サイディングに含有される有機化合物がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、フェノール系樹脂、アクリル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドンよりなる合成高分子材料の群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする（１）、（２）および（３）に記載のポルトランドセメント含有組成物であり、（６）窯業系サイディングに含有される有機化合物が絹、羊毛、羽毛よりなるタンパク質の群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする（１）、（２）および（３）に記載のポルトランドセメント含有組成物であり、（７）窯業系サイディングに含有される有機化合物が木材、木綿、麻、リヨセル、テンセル、パルプ、レーヨン、キュプラ、アセテート、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースよりなるセルロース系高分子材料の群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする（１）、（２）および（３）に記載のポルトランドセメント含有組成物であり、（８）窯業系サイディングのサイズが、ＪＩＳＺ８８０１に規定されている目開き５３ｍｍ、線径５ｍｍのふるいを通過し、かつ目開き４ｍｍ、線径１．４ｍｍのふるいを通過しないサイズであることを特徴とする（１）、（２）および（３）に記載のポルトランドセメント含有組成物であり、（９）支燃性ガスが空気、酸素、オゾンよりなる群および、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素よりなる群から選ばれる２種以上の成分を含有することを特徴とする（１）、（２）および（３）に記載のポルトランドセメント含有組成物であり、（１０）支燃性ガスが空気、酸素、オゾンよりなる群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする（１）、（２）および（３）に記載のポルトランドセメント含有組成物であり、（１１）支燃性ガスが亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素よりなる群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする（１）、（２）および（３）に記載のポルトランドセメント含有組成物であることを特徴としている。

本発明によれば、窯業系サイディングに含有される有機化合物を効率よく除去できるだけでなく、タール分や揮発性有機化合物が発生しないため、より高品質なポルトランドセメント含有組成物として再利用できる。またこれにより、建築系廃棄物の低減も期待できる。

本発明における好適な実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

（窯業系サイディングに含有される有機化合物の種類）
窯業系サイディングに含有される有機化合物はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、フェノール系樹脂、アクリル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドンといった合成高分子材料よりなる群から少なくとも１種類以上、絹、羊毛、羽毛よりなるタンパク質の群から少なくとも１種類以上、もしくは木材、木綿、麻、リヨセル、テンセル、パルプ、レーヨン、キュプラ、アセテート、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースよりなるセルロース系高分子材料の群から少なくとも１種類以上の成分を好ましく用いることができる。また、これらの合成高分子材料、タンパク質およびセルロース系高分子材料を２種以上混合していてもよい。

これらの有機化合物に関し、合成高分子材料が好ましく、タンパク質がより好ましく、セルロース系高分子材料がさらに好ましい。この理由は、セルロース系高分子材料は熱処理時におけるタール分の発生がタンパク質や合成高分子材料と比較して少なく、取り扱い性が良好なためである。またタンパク質には硫黄分が含有され、熱処理により硫黄酸化物が生成する懸念があるものの、熱処理時において溶融固まりを形成せず、取り扱い性が良好なためセルロース系高分子材料に次いで好ましい。合成高分子材料は、セルロース系高分子材料と比較して、タール分や一酸化炭素が発生しやすく、また熱処理時に溶融固まりを形成する懸念があるものの、セルロース系高分子材料やタンパク質と比較して発熱量が大きく、窯業系サイディングの熱処理に要する燃料コストの低減が期待できる。

（窯業系サイディングに含有されるポルトランドセメントの種類）
ポルトランドセメントの種類は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、低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、高炉セメント、シリカセメント、フライアッシュセメント、エコセメントが好ましく、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、低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がより好ましく、普通ポルトランドセメントが最も好ましい。普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメントは、カルシウムの割合が高く、より効率よく水和自硬性を付与できるためである。

（窯業系サイディングの好適なサイズ）
窯業系サイディングのサイズは、ＪＩＳＺ８８０１に規定されている目開き５３ｍｍ、線径５ｍｍのふるいを通過し、目開き４ｍｍ、線径１．４ｍｍのふるいを通過しないサイズが好ましく、目開き３７．５ｍｍ、線径４．５ｍｍのふるいを通過し、目開き８ｍｍ、線径２ｍｍのふるいを通過しないサイズがより好ましく、目開き２６．５ｍｍ、線径３．５５ｍｍのふるいを通過し、目開き１６ｍｍ、線径３．１５ｍｍのふるいを通過しないサイズが最も好ましい。目開き４ｍｍ、線径１．４ｍｍのふるいを通過するサイズの場合、セメント系廃材が加熱空気により飛散し、加熱筒内で滞留する懸念があり、一方、目開き５３ｍｍ、線径５ｍｍのふるいを通過しないサイズの場合には、窯業系サイディング内部が十分に加熱されず、有機化合物の除去効率、水酸化カルシウムの脱水反応効率が低下し、水和自硬性が阻害される懸念があるためである。

（窯業系サイディングの熱処理工程の概要）
窯業系サイディングの熱処理工程の概要について記載する。窯業系サイディングの熱処理工程は、窯業系サイディング中のＣＳＨを脱水することを目的とした熱処理工程（以下、ＣＳＨ脱水熱処理工程）と、その後の窯業系サイディング中の有機化合物を除去することを目的とした熱処理工程（以下、有機化合物除去熱処理工程）よりなる。

ＣＳＨ脱水熱処理工程では窯業系サイディングを２００℃以上３５０℃以下で所定の時間熱処理する。その後の有機化合物除去熱処理工程では支燃性ガスを供給しながら５００℃以上６００℃以下で熱処理する。以下、ＣＳＨ脱水熱処理工程および有機化合物除去熱処理工程について詳細を記載する。

（ＣＳＨ脱水熱処理工程における熱処理温度）
ＣＳＨ脱水熱処理工程における熱処理温度は２００℃以上３５０℃以下が好ましく２２０℃以上２９０℃以下がより好ましく、２６０℃以上２８０℃以下が最も好ましい。２００℃未満ではＣＳＨの脱水が不十分となる懸念があり、３５０℃より高い温度ではＣＳＨの脱水効果に違いは見られず、技術的意義が希薄になるためである。

（ＣＳＨ脱水熱処理工程における熱処理時間）
ＣＳＨ脱水熱処理工程における熱処理時間は１０分以上１２０分以下が好ましく、２０分以上８０分以下がより好ましく、５０分以上７０分以下が最も好ましい。熱処理時間が１０分未満ではＣＳＨの脱水が不十分となる懸念があるためである。また１２０分より長い熱処理時間ではＣＳＨの脱水効果に変化は見られず、技術的意義が希薄になるためである。

（有機化合物除去熱処理工程における熱処理温度）
有機化合物除去熱処理工程における熱処理温度は５００℃以上６００℃以下が好ましく５２０℃以上５５０℃以下がより好ましく、５２５℃以上５３０℃以下が最も好ましい。５００℃未満では有機化合物の熱分解除去や水酸化カルシウムの脱水反応が不十分となる懸念があり、６００℃より高い温度では有機化合物の除去効果や水酸化カルシウムの脱水効果に違いは見られず、技術的意義が希薄になること、エーライトやビーライトの構造が一部変化し、水を添加して再硬化した際の強度が低下することといった懸念があるためである。

（有機化合物除去熱処理工程における支燃性ガスの種類）
支燃性ガスが空気、酸素、オゾンよりなる群および、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素よりなる群から少なくとも1種類以上もしくはこれらのガスが混合していてもよい。

有機化合物除去熱処理工程における支燃性ガスはオゾン、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素が好ましく、酸素がより好ましく、空気が最も好ましい。空気はコンプレッサーを用いて容易に供給可能で、かつ取り扱い性も良く、低コストなためである。また、酸素は入手が比較的容易で、効率よく窯業系サイディング中の有機化合物を熱分解除去できるため空気に次いで好ましい。さらにオゾン、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素は腐食性ガスであり、熱処理装置の金属部材が腐食しやすい懸念があるものの、空気よりも効率よく窯業系サイディング中の有機化合物を熱分解除去できるというメリットがある。上記支燃性ガスはそれぞれ単独で供給しても良いし、２種類以上を混合して供給してもよい。

（有機化合物除去熱処理工程における支燃性ガス送り量）
有機化合物除去熱処理工程における支燃性ガス送り量は、窯業系サイディングの重量および窯業系サイディングに含有される有機炭素の重量割合、および熱処理時間により決定される。なお、窯業系サイディングに含有される有機炭素の重量割合は以下の式１により定義される。ａは窯業系サイディングに含有される有機炭素の重量割合(ｗｔ％)、Ｗ₁は窯業系サイディング重量(ｇ)、Ｗ₂は５３０℃の熱処理により有機化合物を除去した後の窯業系サイディング重量(ｇ)、Ｃ₁は窯業系サイディングに含有される全炭素の重量割合(ｗｔ％)およびＣ₂は５３０℃の熱処理により有機化合物を除去した後の窯業系サイディングに含有される炭素の重量割合(ｗｔ％)をそれぞれ表す。

有機化合物除去熱処理工程において、支燃性ガスとして空気を用いる場合、支燃性ガス送り量は、以下の式２を満たすことが好ましい。なお、Ａは支燃性ガス送り量(Ｌ/ｍｉｎ)、Ｗは窯業系サイディングの重量(ｋｇ)、ａは窯業系サイディングに含有される有機炭素の重量割合(ｗｔ％)およびＴは熱処理時間（分）をそれぞれ表す。

支燃性ガス送り量が１００ａＷ/Ｔより少ない場合には、有機化合物が完全燃焼せず、窯業系サイディングから十分に除去されない懸念があり、一方９００ａＷ/Ｔより多い場合には、有機化合物の除去効果に変化が無いが、窯業系サイディングや支燃性ガスの加熱に必要なエネルギーが大きくなり、処理コストの増大に繋がる懸念があるためである。

また、有機化合物除去熱処理工程において、支燃性ガスとして酸素、オゾンおよび二酸化窒素のいずれかを用いる場合、支燃性ガス送り量は、以下の式３を満たすことが好ましい。なお、式２と同様、Ａは支燃性ガス送り量(Ｌ/ｍｉｎ)、Ｗは窯業系サイディングの重量(ｋｇ)、ａは窯業系サイディングに含有される有機炭素の重量割合(ｗｔ％)およびＴは熱処理時間（分）をそれぞれ表す。

支燃性ガス送り量が２０ａＷ/Ｔより少ない場合には、有機化合物が完全燃焼せず、窯業系サイディングから十分に除去されない懸念があり、一方１８０ａＷ/Ｔより多い場合は、有機化合物の除去効果に変化が無く、また排気設備コストの増大に繋がる懸念があるためである。

さらに、有機化合物除去熱処理工程において、支燃性ガスとして亜酸化窒素および一酸化窒素のいずれかを用いる場合、支燃性ガス送り量は、以下の式４を満たすことが好ましい。なお、式２と同様、Ａは支燃性ガス送り量(Ｌ/ｍｉｎ)、Ｗは窯業系サイディングの重量(ｋｇ)、ａは窯業系サイディングに含有される有機炭素の重量割合(ｗｔ％)およびＴは熱処理時間（分）をそれぞれ表す。

支燃性ガス送り量が４０ａＷ/Ｔより少ない場合には、有機化合物が完全燃焼せず、窯業系サイディングから十分に除去されない懸念があり、一方３６０ａＷ/Ｔより多い場合は、有機化合物の除去効果に変化が無く、また排気設備コストの増大に繋がる懸念があるためである。

以下に、詳細な実施例を開示する。これは本発明の主旨を正確に示すことを目的とするものであり、本発明を限定的に捉えることがあってはならない。

（窯業系サイディング）
住宅外壁用窯業系サイディング加工会社において窯業系サイディングの裁断加工で発生した端材が収容された２つのコンテナ（以下、それぞれコンテナＡ、コンテナＢとする）のうち、コンテナＡからＪＩＳＺ８８０１に規定されている目開き２６．５ｍｍ、線径３．５５ｍｍのふるいを通過し、目開き１６ｍｍ、線径３．１５ｍｍのふるいを通過しないサイズの窯業系サイディングの端材を選別し、これを、本実施例における窯業系サイディングとした。

（本実施例における窯業系サイディングに含有される有機化合物の分析）
本実施例における窯業系サイディングについて、熱分解装置(ＥＧＡ／ＰＹ−３０３０Ｄ、フロンティア・ラボ製)およびガスクロマトグラフ質量分析装置(ガスクロマトグラフ：７８９０Ｂ、四重極型質量分析計：５９７７Ａ、アジレント製)を用い、以下の条件で発生ガス分析を行った。

試料は、熱分解装置により室温から昇温速度２０℃/minで６００℃まで昇温した。ＧＣの測定条件は注入温度３００℃、注入口圧力１６．１psiとし、カラムオーブン温度は４０℃〜２４０℃（昇温２０℃/min）、カラム流量は１．０ml/min、スプリット比は５０:１に設定した。また、カラムは不活性キャピラリ管（ＵｌｔｒａＡｌｌｏｙＤＴＭ２．５ｍ, ０．１５ｍｍ φｉ.ｄ、フロンティア・ラボ製）を使用した。なお、キャリヤーガスはヘリウムを用いた。ＭＳのイオン化電圧７０ｅＶ、質量範囲(ｍ／ｚ)は２９〜５５０とした。

このようにして得られた窯業系サイディングのＥＧＡサーモグラムを図１に示す。ＥＧＡサーモグラムで見られた３５４℃および４３３℃ピークについてＭＳスペクトルを解析したところ、それぞれ木綿およびスチレン・ブタジエンゴムに由来することが分かった。

（窯業系サイディングの熱重量測定）
示差熱-熱重量同時測定装置(ＴＧ−ＤＴＡ2000、ブルカーＡＸＳ製)を使用し、室温から６００℃まで空気雰囲気下で昇温した。また、昇温速度は１０℃／ｍｉｎとした。窯業系サイディングの熱重量曲線を図２に示す。室温から２５０℃、２５０℃から５３０℃の温度域で重量減少が見られた。また、２５０℃、５３０℃および６００℃における重量残存率はそれぞれ９２．２%、５１．４%、および５０．７%だった。室温から２５０℃の温度域で見られた重量減少は主にＣＳＨの脱水、２５０℃から５３０℃の温度域で見られた重量減少は、主に有機化合物の熱分解およびＣａ（ＯＨ）₂の脱水（Ｃａ（ＯＨ）₂→ＣａＯ＋Ｈ₂Ｏ）によるものと考えられた。

（窯業系サイディングに含有される有機炭素の重量割合測定）
窯業系サイディング１gを磁性るつぼに入れ、電気炉を用いて５３０℃で２時間加熱して有機化合物を除去した。またこの熱処理により有機化合物を除去した後の窯業系サイディング（以下、有機化合物除去窯業系サイディング）の重量は０．５１ｇだった。次に窯業系サイディングおよび有機化合物除去窯業系サイディングに含油される炭素重量割合は有機元素分析装置２４００II ＣＨＮＳ／Ｏ(ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製)を用いて定量した。燃焼管温度は９５０℃、還元管温度は６４０℃とし、３回測定した平均値を測定値とした。また、窯業系サイディングに含有される有機炭素の重量割合は前述の式１により算出した。

その結果、窯業系サイディングおよび有機化合物除去窯業系サイディングの炭素重量割合はそれぞれ２３．２%および３．６%だった。このことから、窯業系サイディングに含有される有機化合物に由来する有機炭素の重量割合は２１．４%だった。

（窯業系サイディングの熱処理工程）
本実施例における窯業系サイディングの熱処理装置の模式図を図３に示す。窯業系サイディング１を石英ガラス管２に０．０１ｋｇ入れ、中央部にφ１／４インチの穴の開いた耐熱ゴム栓３を石英ガラス管２の一端にはめ込んだ。φ１／４のＳＵＳ３１６製配管４を耐熱ゴム栓３の中央部にある穴に通した。本実施例では支燃性ガスは空気とし、コンプレッサー５（日立製ベビコン０．２ＬＥ−８Ｓ）により、空気を送り量０．３６Ｌ/ｍｉｎで石英ガラス管２内に供給した。その上でＣＳＨ脱水熱処理工程として電気炉６（光洋製、ＫＴＦ０３０Ｎ１）を用いて窯業系サイディングを２００℃で１２０分間加熱し、これを熱処理窯業系サイディング（ＣＳＨ脱水熱処理）とした。その後さらに、有機化合物除去熱処理工程として電気炉６を用いて熱処理窯業系サイディング（ＣＳＨ脱水熱処理）を５３０℃で６０分加熱し、これを熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）とした。なお、石英ガラス管２からの排気ガスはダクト７を通じて屋外へと排出された。

（熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線）
熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を図４に示す。６００℃時点での重量残存率は９６．０%であり、ＣＳＨの脱水や有機化合物除去とみられる重量減少は見られなかった。

（熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観評価）
熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観について、目視により表１に示す様な５段階評価を行った。その結果、本実施例の熱処理窯業系サイディングの外観評価は５だった。

熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量測定および外観評価の結果から、本実施例の熱処理工程により、ＣＳＨの脱水および有機化合物除去は十分に進行したと考えられた。

（水和自硬性評価）
本実施例により得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）１重量部に対し、蒸留水を０．５重量部添加し混練した後、ＪＩＳＲ５２０１に記載された方法に準拠して圧縮強さを測定した。その結果、硬化して３日後、７日後および２８日後の圧縮強さはそれぞれ１４．５Ｎ/ｍｍ^２、２４．５Ｎ/ｍｍ^２および４６．７Ｎ/ｍｍ^２であり、ＪＩＳＲ５２１０で規定された基準を満たした。

（総合評価）
以上の結果から、本実施例で総合評価は適であった。

（窯業系サイディング）
住宅外壁用窯業系サイディング加工会社において窯業系サイディングの裁断加工で発生した端材が収容された２つのコンテナ（以下、それぞれコンテナＡ、コンテナＢとする）のうち、コンテナＢから、ＪＩＳＺ８８０１に規定されている目開き２６．５ｍｍ、線径３．５５ｍｍのふるいを通過し、目開き１６ｍｍ、線径３．１５ｍｍのふるいを通過しないサイズの窯業系サイディングの端材を選別し、これを、本実施例における窯業系サイディングとした。

（本実施例における窯業系サイディングに含有される有機化合物種の分析）
本実施例における窯業系サイディングについて、実施例１に記載の方法で発生ガス分析を行った。

本実施例における窯業系サイディングのＥＧＡサーモグラムを図５に示す。ＥＧＡサーモグラムで見られた３３０℃および４２４℃ピークについてＭＳスペクトルを解析したところ、それぞれ木綿およびパルプに由来することが分かった。

（熱重量測定）
本実施例の窯業系サイディングについて、実施例１に記載の方法で熱重量測定を行った。図６に示すように、室温から２５０℃および２５０℃から５３０℃の温度域で重量減少が見られた。また、２５０℃、５３０℃および６００℃における重量残存率はそれぞれ９０．１％、７２．２％、および７１．２％だった。実施例１で用いた窯業系サイディングと同様、室温から２５０℃の温度域で見られた重量減少は主にＣＳＨの脱水、２５０℃から５３０℃の温度域で見られた重量減少は、主に有機化合物の熱分解およびＣａ（ＯＨ）_２の脱水（Ｃａ（ＯＨ）_２→ＣａＯ＋Ｈ_２Ｏ）によるものと考えられた。

（有機炭素の重量割合測定）
本実施例における窯業系サイディングの有機炭素重量割合測定は実施例１に記載の方法で測定した。なお、窯業系サイディング１ｇを磁性るつぼに入れ、電気炉を用いて５３０℃で２時間加熱して得た有機化合物除去窯業系サイディングの重量は０．７２ｇだった。

その結果、窯業系サイディングおよび有機化合物除去窯業系サイディングの炭素重量割合はそれぞれ１０．８％および２．３％だった。前述の式１により、本実施例の窯業系サイディングに含有される有機化合物に由来する有機炭素の重量割合は９．１％だった。

（窯業系サイディングの熱処理工程）
本実施例における窯業系サイディングの熱処理装置の模式図を図７に示す。窯業系サイディング１を石英ガラス管２に０．０１ｋｇ入れた後、中央部にφ１／４インチの穴の開いた耐熱ゴム栓３を石英ガラス管２の一端にはめ込み、φ１／４のＳＵＳ３１６製配管４を耐熱ゴム栓３の中央部にある穴に通した。本実施例では支燃性ガスは酸素とし、支燃性ガス充填ボンベ８から圧力調整弁９およびマスフローコントローラー１０を通じて酸素を送り量０．５０Ｌ/ｍｉｎで石英ガラス管２内に供給した。その上でＣＳＨ脱水熱処理工程として電気炉６（光洋製、KTF030N1 ）を用いて窯業系サイディングを２６０℃で５０分間加熱し、これを熱処理窯業系サイディング（ＣＳＨ脱水熱処理）とした。その後有機化合物除去熱処理工程として電気炉６を用いて熱処理窯業系サイディング（ＣＳＨ脱水熱処理）を６００℃で１０分加熱し、これを熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）とした。なお、石英ガラス管２からの排気ガスはダクト７を通じて屋外へと排出された。

本実施例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を図８に示す。６００℃時点での重量残存率は９４．２%であり、ＣＳＨの脱水や有機化合物除去とみられる重量減少は見られなかった。

（熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観評価）
熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観について、実施例１に記載の方法で評価した結果、本実施例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観評価は５だった。

熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量測定および外観評価の結果から、本実施例の熱処理工程により、ＣＳＨの脱水および有機化合物の除去は十分に進行したと考えられた。

（水和自硬性評価）
本実施例により得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）１重量部に対し、蒸留水を０．５重量部添加し、混練した後、実施例１に記載の方法で圧縮強さを測定した。その結果、硬化して３日後、７日後および２８日後の圧縮強さはそれぞれ１３．９Ｎ／ｍｍ^２、２５．１Ｎ／ｍｍ^２および４６．１Ｎ／ｍｍ^２であり、ＪＩＳＲ５２１０で規定された基準を満たした。

（窯業系サイディング）
窯業系サイディングは実施例１と同様のものを用いた。

（窯業系サイディングの熱処理工程）
支燃性ガスとして亜酸化窒素を使用し、また支燃性ガス送り量を１．０Ｌ／ｍｉｎ、ＣＳＨ脱水熱処理工程における熱処理時間を１０分、有機化合物除去処理工程における熱処理温度を５２５℃、熱処理時間を５５分とした以外は実施例２と同様の方法で熱処理を行った。

さらに、本実施例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を図９に示す。６００℃時点での重量残存率は９７．８％であり、ＣＳＨの脱水や有機化合物除去とみられる重量減少は見られなかった。

熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量測定および外観評価の結果から、本実施例の熱処理工程により、ＣＳＨの脱水、有機化合物の除去は十分に進行したと考えられた。

（水和自硬性評価）
本実施例により得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）１重量部に対し、蒸留水を０．５重量部添加し混練した後、実施例１に記載の方法で圧縮強さを測定した。その結果、硬化して３日後、７日後および２８日後の圧縮強さはそれぞれ１４．１Ｎ／ｍｍ^２、２５．６Ｎ／ｍｍ^２および４５．５Ｎ／ｍｍ^２であり、ＪＩＳＲ５２１０で規定された基準を満たした。

（オゾン発生部の構造）
オゾン発生部４の模式図を図１１に示す。直流電源１１１から１０ｋＶの電圧をかけることで、負極１１２および正極１１３間で放電し、ＳＵＳ３１６製配管４を通じてオゾン発生部４内に導入された酸素の一部はオゾンに変化する。

（窯業系サイディングの熱処理工程）
本実施例における窯業系サイディングの熱処理装置の模式図を図１０に示す。窯業系サイディング１を石英ガラス管２に０．０１ｋｇ入れ、中央部にφ１／４インチの穴の開いた耐熱ゴム栓３を石英ガラス管２の一端にはめ込み、φ１／４のＳＵＳ３１６製配管４を耐熱ゴム栓３の中央部にある穴に通した。本実施例では支燃性ガスは空気とし、コンプレッサー５（日立製ベビコン０．２ＬＥ−８Ｓ）により、空気を送り量０．３０Ｌ/ｍｉｎでオゾン発生部１１に導入し、オゾンと空気の混合ガスを生成した。このオゾンと空気の混合ガスをφ１／４のＳＵＳ３１６製配管４を通じて石英ガラス管２内へと供給した。その上でＣＳＨ脱水熱処理工程として電気炉６（光洋製、KTF030N1 ）を用いて窯業系サイディングを３５０℃で６０分間加熱し、これを熱処理窯業系サイディング（ＣＳＨ脱水熱処理）とした。その後有機化合物除去熱処理工程として電気炉６を用いて熱処理窯業系サイディング（ＣＳＨ脱水熱処理）を５３０℃で１２０分加熱し、これを熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）とした。なお、石英ガラス管２からの排気ガスはダクト７を通じて屋外へと排出された。

本実施例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を図１２に示す。６００℃時点での重量残存率は９７．１％であり、ＣＳＨの脱水や有機化合物除去とみられる重量減少は見られなかった。

熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量測定および外観評価の結果から、本実施例の熱処理工程により、ＣＳＨの脱水や有機化合物の除去は十分に進行したと考えられた。

（水和自硬性評価）
本実施例により得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）１重量部に対し、蒸留水を０．５重量部添加し混練した後、実施例１に記載の方法で圧縮強さを測定した。その結果、硬化して３日後、７日後および２８日後の圧縮強さはそれぞれ１３．２Ｎ／ｍｍ^２、２５．０Ｎ／ｍｍ^２および４４．６Ｎ／ｍｍ^２であり、ＪＩＳＲ５２１０で規定された基準を満たした。

比較例１

（窯業系サイディング）
本比較例における窯業系サイディングは実施例１と同様のものを使用した。

（窯業系サイディングの熱処理工程）
支燃性ガスである空気の送り量を０．００５Ｌ/ｍｉｎとした以外は実施例１と同様の方法で熱処理工程を行った。

（熱重量測定）
さらに、本比較例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を図１３に示す。６００℃時点での重量残存率は８８．４％だった。

（熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観評価）
熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観について、実施例１に記載の方法で評価した結果、本比較例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観評価は３だった。

熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量測定および外観評価の結果から、本比較例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）には有機化合物が残存したものと考えられた。

（水和自硬性評価）
本比較例で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）１重量部に対し、蒸留水を０．５重量部添加し、混練した後、実施例１に記載の方法で圧縮強さを測定した。その結果、硬化して３日後、７日後および２８日後の圧縮強さはそれぞれ７．４Ｎ／ｍｍ^２、１３．９Ｎ／ｍｍ^２および２５．１Ｎ／ｍｍ^２であり、ＪＩＳＲ５２１０で規定された基準を満たさなかった。

（総合評価）
以上の結果から、本比較例における熱処理工程のように支燃性ガス送り量が少ない場合には窯業系サイディングに含有される有機化合物の除去が不十分となるため、本比較例で総合評価は不適であった。

比較例２

（窯業系サイディングの熱処理工程）
ＣＳＨ脱水熱処理工程における熱処理温度を２５０℃、熱処理時間を６０分、有機化合物除去熱処理工程における熱処理温度を５０℃とした以外は実施例１と同様の方法で熱処理を行った。

（熱重量測定）
さらに、本比較例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を図１４に示す。６００℃時点での重量残存率は５９．２％だった。

（熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観評価）
熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観について、実施例１に記載の方法で評価した結果、本比較例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の外観評価は２だった。

熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量測定および外観評価の結果から、本比較例における熱処理工程では水酸化カルシウムの脱水や有機化合物の除去が不十分だったものと考えられた。

（水和自硬性評価）
本比較例で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）１重量部に対し、蒸留水を０．５重量部添加し混練した後、実施例１に記載の方法で圧縮強さを測定した。その結果、硬化して３日後、７日後および２８日後の圧縮強さはそれぞれ８．２Ｎ／ｍｍ^２、１２．５Ｎ／ｍｍ^２および２２．７Ｎ／ｍｍ^２であり、ＪＩＳＲ５２１０で規定された基準を満たさなかった。

（総合評価）
以上の結果から、本比較例における熱処理工程のように有機化合物除去熱処理時の熱処理温度が低い場合には水酸化カルシウムの脱水や有機化合物の除去が不十分であり、硬化した際の圧縮強度がＪＩＳＲ５２１０で規定された基準を満たさなかったため、本比較例で総合評価は不適であった。

比較例３

（窯業系サイディングの熱処理工程）
支燃性ガスの代わりに窒素ガスとした以外は実施例１と同様の方法で熱処理を行った。

（熱重量測定）
さらに、本比較例の熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を図１５に示す。６００℃時点での重量残存率は８２．６％だった。

（水和自硬性評価）
本比較例で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）１重量部に対し、蒸留水を０．５重量部添加し、混練した後、実施例１に記載の方法で圧縮強さを測定した。その結果、硬化して３日後、７日後および２８日後の圧縮強さはそれぞれ８．４Ｎ／ｍｍ^２、１１．５Ｎ／ｍｍ^２および２３．０Ｎ／ｍｍ^２であり、ＪＩＳＲ５２１０で規定された基準を満たさなかった。

（総合評価）
以上の結果から、本比較例における熱処理工程のように窯業系サイディングに供給するガス種を不燃性ガスである窒素とした場合、有機化合物の除去が不十分だったため、本実施例で総合評価は不適であった。

実施例１〜４および比較例１〜３で行った窯業系サイディングの熱処理工程の条件を表２に、また熱処理工程前の窯業系サイディングについて熱重量測定を行った場合の６００℃時点における重量残存率、熱処理工程前の窯業系サイディングの有機炭素の重量割合、熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）について熱重量測定を行った場合の６００℃時点における重量残存率、外観評価、硬化処理後の圧縮強度および総合評価を表３にまとめて示す。

本発明により窯業系サイディングに含有される有機化合物を除去し、タール分や揮発性有機化合物も発生することなく水和自硬性を再生できる。このため、建築物への施工、工場におけるプレカットで発生する窯業系サイディングの端材や粉末、さらには建築物の取り壊し等で発生する窯業系サイディング廃材をポルトランドセメント含有組成物として再利用できる。

実施例１で使用した窯業系サイディングについて発生ガス分析を行った際のＥＧＡサーモグラムである。実施例１で使用した窯業系サイディングの熱重量曲線を表す図である。実施例１で使用した窯業系サイディングの熱処理装置を模式的に表す図である。実施例１で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を表す図である。実施例２で使用した窯業系サイディングについて発生ガス分析を行った際のＥＧＡサーモグラムである。実施例２で使用した窯業系サイディングの熱重量曲線を表す図である。実施例２で使用した窯業系サイディングの熱処理装置を模式的に表す図である。実施例２で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を表す図である。実施例３で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を表す図である。実施例４で使用した窯業系サイディングの熱処理装置を模式的に表す図である。オゾン発生部１１の内部を模式的に表す図である。実施例４で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を表す図である。比較例１で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を表す図である。比較例２で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を表す図である。比較例３で得られた熱処理窯業系サイディング（有機化合物除去熱処理）の熱重量曲線を表す図である。

１…窯業系サイディング、２…石英ガラス管、３…ゴム栓、４…φ１／４ＳＵＳ３１６配管、５…コンプレッサー、６…電気炉、７…ダクト、８…支燃性ガス充填ボンベ、９…圧力調整器、１０…マスフローコントローラー、１１…オゾン発生部、１１１…直流電源、１１２…負極、１１３…正極

Claims

有機化合物を含有する窯業系サイディングに支燃性ガスを供給しながら加熱することで得られることを特徴とするポルトランドセメント含有組成物。
有機炭素の重量割合が１wt%以上４０wt%以下の窯業系サイディングに支燃性ガスを供給しながら加熱することで得られることを特徴とするポルトランドセメント含有組成物。
有機炭素の重量割合が１wt%以上４０wt%以下の窯業系サイディングに支燃性ガスを供給しながら２００℃以上３５０℃以下で熱処理する工程に続き、さらに５００℃以上６００℃以下で熱処理する工程により得られることを特徴とするポルトランドセメント含有組成物。
窯業系サイディングに含有される有機化合物がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、フェノール系樹脂、アクリル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドンよりなる合成高分子材料の群、絹、羊毛、羽毛よりなるタンパク質の群および木材、木綿、麻、リヨセル、テンセル、パルプ、レーヨン、キュプラ、アセテート、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースよりなるセルロース系高分子材料の群から選ばれる２種以上の成分を含有することを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３に記載のポルトランドセメント含有組成物。
窯業系サイディングに含有される有機化合物がポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリカーボネート、フェノール系樹脂、アクリル、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリフェニレンサルファイド、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリメチルメタクリレート、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリウレタン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルピロリドンよりなる合成高分子材料の群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３に記載のポルトランドセメント含有組成物。
窯業系サイディングに含有される有機化合物が絹、羊毛、羽毛よりなるタンパク質の群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３に記載のポルトランドセメント含有組成物。
窯業系サイディングに含有される有機化合物が木材、木綿、麻、リヨセル、テンセル、パルプ、レーヨン、キュプラ、アセテート、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロースよりなるセルロース系高分子材料の群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３に記載のポルトランドセメント含有組成物。
窯業系サイディングのサイズが、ＪＩＳＺ８８０１に規定されている目開き５３ｍｍ、線径５ｍｍのふるいを通過し、かつ目開き４ｍｍ、線径１．４ｍｍのふるいを通過しないサイズであることを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３に記載のポルトランドセメント含有組成物。
支燃性ガスが空気、酸素、オゾンよりなる群および、亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素よりなる群から選ばれる２種以上の成分を含有することを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３に記載のポルトランドセメント含有組成物。
支燃性ガスが空気、酸素、オゾンよりなる群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３に記載のポルトランドセメント含有組成物。
支燃性ガスが亜酸化窒素、一酸化窒素、二酸化窒素よりなる群から少なくとも１種類以上を含有することを特徴とする請求項１、請求項２および請求項３に記載のポルトランドセメント含有組成物。