JP3682405B2

JP3682405B2 - 植栽用多孔質セラミックスの製造方法

Info

Publication number: JP3682405B2
Application number: JP2000349872A
Authority: JP
Inventors: 幸治齊藤; 和昭松尾
Original assignee: 東芝セラミックス株式会社; 磯部鉄工株式会社
Priority date: 2000-11-16
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: JP2002142556A

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
この発明は、産業廃棄物である溶融スラグまたは石炭灰を主成分とした原料を押出成形で成形した植栽用多孔質セラミックスの製造方法に関し、特に連続気孔が押出方向により方向性をもって形成された植栽用多孔質セラミックスの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から多孔質セラミックスは数多く提案され、これらは透水材、ろ過材、吸水材、吸湿材、吸音材、菌床材、建材その他各種の用途に広く用いられている。また、これに用いる主原料についても、陶磁器廃材（特開昭６３−１７６３８０号）、窯業スラッジ（特開昭６１−２１９７７６号）、硅石および粘土（特開昭５５−７５４９号）などが提案されている。しかしながら、植栽用多孔質セラミックスを用いて例えば大都市のビルの屋上などを利用して都市の緑化を行うという提案はいまだなされていない。
【０００３】
上記のように、ビルの屋上を利用して大都市の緑化を行なおうとする場合には、ここに土を運んで植物を植えることは大都市の環境を考えると現実には出来ず、ビル屋上のコンクリートの上に植物の生育に必要な植栽用多孔質セラミックスなどの植栽ブロックを配置することが必要となる。この植栽ブロックは、植物の生育に必要な適度の保水性、適度の通水性を有するとともに、その表面は植物の根付けに必要な細孔が無数に設けられているなど、機能的に土に類似した特性を有することが必要である。
【０００４】
さらに、この植栽ブロックはビルの屋上やベランダに付加して設置されるものとして、その厚さおよびサイズは必要以上に大きくなることは好ましくなく、そのうえで前記の適度な保水性とともに必要な強度などが求められるものである。勿論、その前提として経済性は当然に要求されるものである。中でも、通常は雨水から供給される水を所定の期間保ちながら、何日にもわたってその必要量を植物に持続的に供給できるようにしておくことは、植物の生育による緑化には不可欠である。
【０００５】
こうした条件を十分に満たす植栽ブロックは、従来から公知な多孔質セラミックスには見出すことが出来なかった。即ち、従来の無機多孔質ブロックは、一般に産業廃材を主原料として、これに適宜な気泡材或いは気泡形成材を加えて混練し型枠に充填して成形し、ついでこれを脱型して焼成するものであった。
【０００６】
しかしながら、こうした従来の平板状の無機質多孔体は、一般に内部の気孔が左右および上下に均一に貫通しているために保水性が悪く、上面から散水するとその大部分が短時間のうちに下面からそのまま排出されるようなものであった。また、下面を非通水性の皮膜で被覆すると下面からの排水が実質的に出来なくなって、今度は植物の根腐れを起こす恐れがあった。植栽に用いるブロックは、底に孔の明いた植木鉢に見られるように余分な水分は植物の成長を阻害するために下部から適当に排出されるとともに、その基材には土に類似した適度な保水性があって植物に常に水が供給されることが必要である。
【０００７】
即ち、ビルの屋上またはベランダに設置して、これに樹木を生育させるための植栽ブロックは、厚さを薄くして軽量の平板としたうえで適度の保水性と強度を有し、しかも上表面には多数の細孔を有して容易に植物の根付きができ、またブロックに散水された水の余剰分は下面から排出されるなど、植物の生育に適合した特殊な構造をもった無機多孔質ブロックであることが必要である。しかしながら、これまで数多く提案されている多孔質セラミックスはこうした条件を満足するものではなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、厚さを薄くして軽量としても適度の保水性と所定の強度を有し、上表面には多数の細孔があって容易に植物の根付きができ、しかも散水された水の余剰分が徐々に底部から排出して長期にわたって植物が生育されるような植栽用多孔質セラミックスを廉価に得ようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、粒径５mm以下の溶融スラグまたは石炭灰を主成分として、これに可塑性付与材を５〜３０重量％、ガラス成形材を５〜１５重量％、粒径５mm以下の焼き抜き材を５〜１５重量％含む原料を水で混練して押出成形し、これを焼成して押出方向により方向性をもった連続気孔を形成することを特徴とする植栽用多孔質セラミックスの製造方法（請求項１）、粒径５mm以下の焼き抜き材は製材木屑、サトウキビ搾り屑またはスチレン等の有機化合物の一種もしくは二種以上であることを特徴とする請求項１記載の植栽用多孔質セラミックスの製造方法（請求項２）、請求項１または２で得られた多孔質セラミックスの下面又は側面に通水性を低減するための皮膜を形成することを特徴とする植栽用多孔質セラミックスの製造方法（請求項３）である。
【００１０】
以上の本発明によれば、押出方向により多くの連続気孔を形成した植栽ブロックとなるので、薄くて軽量のうえに高強度で適度の保水性を有し、植物の根付きが容易で、しかも散水された水が徐々に底部から排出されるような植栽ブロックを廉価に得ることができるものである。
【００１１】
【発明の実施の態様】
この発明の植栽用多孔質セラミックスの主原料は、産業廃棄物である高滓スラグまたは石炭灰である。これらの原料の粒径はいずれも５mm以下のものを用いるが、好ましくは５〜１mmのものである。主原料の粒径が5mmを超えると植栽用多孔質セラミックスの強度が弱くなって、焼成前の工程のハンドリングで成形体が破損し易い。石炭灰は火力発電所で発生する５〜1mmクリンカアッシュが特に好ましい。これらの主原料に可塑性付与材とガラス成形材を添加する。ここで用いる可塑性付与材は無機系でも或いは有機系でもよく、例えば無機系ではカオリナイト、ベントナイトなど、有機系ではメチルセルロースなどが用いられる。これらの可塑性付与材は単独または併用して使用される。可塑性付与材は５〜３０重量％を用いる。これが５重量％未満では原料の可塑性が不足して押出成形ができにくくなり、またこれが３０重量％を超えると原料が押出機につまって成形がスムースに行われない。
【００１２】
ガラス成形材は、得られる植栽用多孔質セラミックスが多孔質であるところから、原料粒子を結合して最終製品を所定の強度にするためのものである。ガラス成形材としては、例えばシリカフラワー、ガラス粉砕材、フリットなどが用いられる。これらのガラス成形材は、この発明の焼成温度である６００℃以上で溶融してガラス化し多孔体に所定の強度特性を付与する。ガラス成形材の添加量は５〜１５重量％とする。これが５重量％未満であると製品の強度が低下し、またこれが１５重量％を超えると製品の多孔性が失われ製品に適度な保水性を保持させることができなくなる。
【００１３】
焼き抜き材は、押出成形体を焼成した際に焼去されて製品に連続気孔を形成するものである。焼き抜き材は製材屑、サトウキビ搾り滓、廃材スチレン等の有機化合物などの容易に大量入手できるものが好適に利用できる。これらの焼き抜き材は、植物の根付きを考慮すると粒径５mm以下に粉砕して用いるのが好ましい。焼き抜き材の添加量は５〜１５重量％とする。焼き抜き材の添加量が５％未満では製品の気孔率が不足して良好な植栽用多孔質セラミックスとすることができない。また、これが１５重量％を超えると気孔率が高すぎて強度不足となる。植栽用多孔質セラミックスの見掛け気孔率は３０〜５０％が好ましい。
【００１４】
上記の原料に所定の水を加えてミキサーでよく混練してさらに真空土練を行い、これを通常の押出機で押出成形する。押出機による成形は、混合した原料をホッパーから供給し、これをスクリューで連続して送ってダイから所定の厚みをもって板状に押出し、その後これを所定の長さで切断する。このサイズは、例えば厚さ２０〜３０mm、長さ１０００mmである。この押出成形で成形された成形体の焼き抜き材は、押出方向に繋がった状態におかれるとともに、押出成形物の外表面はダイと強制的に接触するために製材屑、サトウキビ搾り滓など比重の小さい焼き抜き材は内側に押し込められたものとなる。
【００１５】
次いで、この成形物を６００〜１２００℃で加熱して焼成し、成形体の焼き抜き材を焼去してこの部分に連続気孔を形成する。ここにおける焼成温度が６００℃以下では原料のガラス成形材がガラス化せず焼成体に十分な強度付与の特性を与えることが出来ない。また、１２００℃を超えた温度で焼成すると、主原料にフライアッシュクリンカを用いた場合などはクリンカの収縮が大きくなって焼成体の亀裂や開気孔の消失といった現象が生じる恐れがあるとともに、燃料消費も多くなって経済的でない。この焼成によって、得られた平板状の焼成体の押出方向により多くの連続気泡が形成されるとともに、上下方向では前記の押出方向と比較して少ない連続気泡しか形成されない。このため平板状の焼成体は、成形体の押出方向には通水性が良好である反面、これと直交する上下方向では通水は少ないといった特性を有する多孔体となるものである。
【００１６】
なお、この多孔体をより良好な植栽用多孔質セラミックスとするためには、多孔体の下面又は側面に通気孔を低減する薄膜を形成する。これによって、上面から補給される散水の下面又は側面からの流失をさらに少なくすることができる。この方法は、例えば押出した成形品の焼成前、その下面に彩薬を塗布し、これを焼成してここにガラス膜を形成させる方法、成形品の焼成後に撥水性のあるシリコン樹脂を塗布する方法などがある。また、その生育に多くの水を必要とする植物に適する植栽ブロックとする場合には、散水をさらに吸収しやすくするために多孔質セラミックスの上面を多数の針を植設した治具で孔明けて用いると好ましい。
【００１７】
【実施例】
（実施例１〜４、比較例１〜３）
表１に示す原料に同表に示す水を加えミキサーで十分に混練した。これをスクリュー押出機で厚さ２０ｍｍで連続的に押出し、これを長さ５０ｍｍに切断して押出成形体を成形した。この押出成形体を表１に示す温度で３時間焼成して多孔体とした。この多孔体の製品特性は表１の通りであった。また、この多孔体の気孔の性状を目視で観察したところ表１の気孔の特性の通りであった。さらに、実施例１の多孔体を長手方向に二分割し、その分割側の断面を１０倍の顕微鏡で観察したところ図１の通りであった。
【００１８】
【表１】

【００１９】
以上のように、この発明の植栽用多孔質セラミックスは、見掛け気孔率が高くて曲げ強さが大である。また、形成される気孔も長手方向に帯状の気孔が形成されていることが分かる。
【００２０】
実施例３の多孔体を用いて洋芝を植栽した結果を図２に示した。種まきから１５日後には長さ５ｃｍまで育ち、多孔体にしっかり根づいていることが確認された
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば多気泡で軽量な植栽用多孔質セラミックスが産業廃棄物を用いて容易に廉価で製造することができる。この植栽用多孔質セラミックスは、気孔が横方向にはより多く連通し、他方上下方向では横方向と比較して連通孔が少ないために植栽用多孔質セラミックス内に侵入した水の保水性は適度に維持されて、この上に生育する植物は長い期間にわたって水の補給を受けることが可能となるものである。従って、この植栽用多孔質セラミックスを用いることにより大都市のビルの屋上やベランダなどを、土を用いて埃を巻上げることもなく人工的な植木場に変えることができて、都市部の緑化を現実することが期待されることになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の一実施例になる植栽用多孔質セラミックスの切断面の顕微鏡写真である。
【図２】図２は、この発明の一実施例になる植栽用多孔質セラミックスを用いて植栽した洋芝の斜視図。
【符号の説明】
１…多孔体、２…洋芝。

Claims

粒径５mm以下の溶融スラグまたは石炭灰を主成分として、これに可塑性付与材を５〜３０重量％、ガラス成形材を５〜１５重量％、粒径５mm以下の焼き抜き材を５〜１５重量％含む原料を水で混練して押出成形し、これを焼成して押出方向により方向性をもった連続気孔を形成することを特徴とする植栽用多孔質セラミックスの製造方法。
粒径５mm以下の焼き抜き材が製材木屑、サトウキビ搾り屑またはスチレン等の有機化合物の一種もしくは二種以上であることを特徴とする請求項１記載の植栽用多孔質セラミックスの製造方法。
請求項１または２で得られた多孔質セラミックスの下面又は側面に通水性を低減するための皮膜を形成することを特徴とする植栽用多孔質セラミックスの製造方法。