JP3983156B2

JP3983156B2 - リサイクル焼成品の製造方法

Info

Publication number: JP3983156B2
Application number: JP2002308955A
Authority: JP
Inventors: 秀樹山田; 孝典加藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-10-23
Filing date: 2002-10-23
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2022-10-23
Also published as: JP2003206186A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、リサイクル焼成品の製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、産業廃棄物として排出される繊維補強セメント板の廃材のリサイクル利用に有効となり得るリサイクル焼成品を製造するためのリサイクル焼成品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建築物の外装材等に広く用いられている、繊維分の含有により強度を向上させた繊維補強セメント板については、近年、産業廃棄物として排出される量が急激に増加しつつある。そこで、繊維補強セメント板の廃材の有効利用、すなわち、リサイクル利用が現在検討されている。たとえば、廃材を粉砕し、その粉体を新たな繊維補強セメント板の原材料として利用したり、あるいは繊維補強セメント板を製造する際の骨材として使用したりすること等が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−１４４９４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、産業廃棄物として排出される繊維補強セメント板の量は、現在検討されているリサイクル利用では捌ききれないほど多量であり、他の方策の案出が急務となっている。すなわち、多量に発生する繊維補強セメント板のリサイクルのための、高付加価値品の実現が必要とされている。
【０００５】
この出願の発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、産業廃棄物として排出される繊維補強セメント板の廃材のリサイクル利用に有効となり得る、新しい高付加価値なリサイクル焼成品を製造するためのリサイクル焼成品の製造方法を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、繊維補強セメント板の廃材を無機物焼成品の主原料としてリサイクル利用することが可能であることを見出した。そして得られた無機物焼成品は、焼成時に廃材中に含まれる繊維分が燃え抜けることにより微細な空隙が形成され、多孔体となり、良好な強度とともに、良好な透水性、保水性を示すという特長を有している。
【０００７】
無機物焼成品は、一般に、建築・土木材料として広く利用されている。たとえば、道路等に敷き詰められる透水ブロック等として知られているが、この透水ブロックは、文字通り透水性を有するため、降水によっても道路表面に水溜りが形成するのを抑制することができ、一般的な舗装材に比べると、スリップや水はね等の弊害を解消するのに有効となっているとともに、雨水を透水ブロックの下の土壌にまで浸透させることができる。
【０００８】
このような無機物焼成品は、通常、粘土を主原料とし、これに各種バインダーを配合して成形性を付与し、成形・焼成されて作製される。最近では、環境問題を改善するために、ガラス分や鋳物砂ダスト等の産業廃棄物を原料の一部として粘土に混合する等が行われている。
【０００９】
この出願の発明は、そのような建築・土木材料に広く利用されている無機物焼成品において、粘土に替え、産業廃棄物として排出される繊維補強セメント板の廃材、そしてアルミナ分を主原料とし、廃材中に含まれる繊維分が燃え抜ける温度以上で焼成することにより、保水性の高い透水ブロックとして使用可能なほどに良好な強度並びに透水性、保水性を示すという技術的知見に基づいて完成されたものである。この出願の発明のリサイクル焼成品の製造方法により製造されるリサイクル焼成品は、その性能において、これまでの無機物焼成品に代わって使用可能であり、また、透水性、保水性を必要とする各種物品への適用が可能である。
【００１０】
また、この出願の発明では、繊維補強セメント板の廃材から製造される以上のリサイクル焼成品は、マイナスイオンを発生する希土類含有鉱石を添加することにより、これまでに知られていない付加価値の高い焼成品とすることができるとの知見も踏まえている。
【００１１】
マイナスイオンは、近年、水に対して作用して、植物の成長度を向上させることや、水を腐りにくくすること、さらには、人に対して「いやし」効果があると考えられている。たとえば、一般的に「森林や滝の周辺ではリラックスでき、爽やかな心地良さや安らぎが感じられるのはマイナスイオンが多く存在（約1,000〜2,000個/cc）しているためであり、自律神経の調整作用や、細胞の活性化、血液の浄化作用等の観点から、空気のビタミンである。」とも言われている。
【００１２】
しかし、従来では、生活や居住環境において、このマイナスイオンの作用は、必ずしもパネル、ブロック、ボード等のより自然な態様により効果的に実現されてはいない。
【００１３】
すなわち、この出願の発明は、第１には、繊維補強セメント板の廃材とアルミナ分を主原料とし、これらの粉体をバインダーとともに、バインダーを除く成分の全量を１００質量％としたときの配合比率で粉体粒径が５０〜５００μｍの範囲内にある繊維補強セメント板の廃材が２０質量％以上９０質量％以下、アルミナ分が１質量％以上３０質量％以下の範囲内として配合された焼成用材料を成形し、繊維補強セメント板の廃材中に含まれる繊維分の燃え抜け温度以上で焼成して、１５０μｍ以下の微細な空隙を多数有する多孔体であるリサイクル焼成品を製造することを特徴とするリサイクル焼成品の製造方法を提供する。
【００１４】
この出願の発明は、第２には、上記のリサイクル焼成品の製造方法において、マイナスイオンを発生する希土類含有鉱石を焼成用材料に添加することを特徴とするリサイクル焼成品の製造方法を提供する。
【００１６】
以下、この出願の発明のリサイクル焼成品の製造方法についてさらに詳しく説明する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この出願の発明のリサイクル焼成品の製造方法においては、上記の通り、繊維補強セメント板の廃材とアルミナ分を主原料とし、これらの粉体をバインダーとともに、バインダーを除く成分の全量を１００質量％としたときの配合比率で粉体粒径が５０〜５００μｍの範囲内にある繊維補強セメント板の廃材が２０質量％以上９０質量％以下、アルミナ分が１質量％以上３０質量％以下の範囲内として配合された焼成用材料を成形し、繊維補強セメント板の廃材中に含まれる繊維分の燃え抜け温度以上で焼成して、１５０μｍ以下の微細な空隙を多数有する多孔体であるリサイクル焼成品を製造する。
【００１８】
この出願の発明のリサイクル焼成品の製造方法において主原料の一つとされる繊維補強セメント板の廃材は、粉体とされるが、この粉体の粒径は、他の成分との混合を容易とし、また、焼成後におよそ150μm以下の微細な空隙が多数形成された多孔体とするために、50〜500μmの範囲内にあるものとする。この50〜500μmの範囲は、繊維補強セメント板の廃材を鋸引きした時に生ずる粉体がほぼその範囲内に分布する。したがって、上記粉体は、産業廃棄物として排出された繊維補強セメント板の廃材を鋸引きすることにより容易に得られる。もちろん、粉砕機による粉体の生成も好ましくないわけではない。
【００１９】
もう一つの主原料であるアルミナ分については、たとえば、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、ボーキサイト等が、その候補として例示される。
【００２２】
一方、成形性を向上させるためのバインダーには、これまでの無機物焼成品と同様に、水を用いることができるが、主原料である繊維補強セメント板の廃材及びアルミナ分の粉体を成形可能とすることができる限り格別の限定はない。有機塩、無機塩等を含む水溶液や有機溶媒等もバインダーの対象となり得る。
【００２３】
以上の繊維補強セメント板の廃材及びアルミナ分を主原料とし、これらの粉体をバインダーとともに、バインダーを除く成分の全量を１００質量％としたときの配合比率で粉体粒径が５０〜５００μｍの範囲内にある繊維補強セメント板の廃材が２０質量％以上９０質量％以下、アルミナ分が１質量％以上３０質量％以下の範囲内として配合された焼成用材料には、シリカ分を配合することもできる。シリカ分は、全く焼成用材料中に含まれなくともよいが、その含有により、焼成前に行う成形の成形性を向上させることができる。このようなシリカ分には、たとえば、珪石、珪砂等がその候補として例示され、その配合量は、５０質量％以下とするのが好ましい。
【００２４】
なお、シリカ分を配合する際には、配合作業の効率を高めるために、主原料の一つであるアルミナ分をも含有する、シャモット、木節粘土、長石、カオリン、ムライト等を用いることができる。
【００２５】
もちろん、この出願の発明のリサイクル成形品の製造方法においては、焼成用材料には、以上の主原料及び成形性に応じて任意に配合することのできるシリカ分に加え、マグネシア、ジルコン等の耐火物原料を配合することもできる。
【００２６】
また、製造されるリサイクル焼成品は、良好な強度とともに、良好な透水性、保水性を示すために、焼成後に微細な空隙を多数有する多孔体とされるが、その実現には、焼成時に繊維分が燃え抜ける必要があり、このため、この出願の発明のリサイクル焼成品の製造方法においては、繊維補強セメント板の廃材中に含まれる繊維分は有機繊維であることが好ましい。パルプ等の天然繊維をはじめとして、ビニル繊維等の化学繊維等も例示される。その中でもパルプは、焼成時に有害なガスが発生せず、また、きれいに燃え抜けるため、とりわけ好ましい繊維分である。一方、アスベストやガラス繊維等の無機繊維は、焼成により燃え抜けにくく、溶融して残存してしまう等が懸念される。
【００２７】
焼成温度については、繊維補強セメント板の廃材中に含まれる繊維分が燃え抜ける温度以上であればよく、数値で特定される必要は必ずしもないが、焼成温度が余りに高温であると、焼成工程が複雑になり、コストアップにつながるとともに、耐久性等を含めた性能に反映する。以上の観点に立つと、1300℃前後を一応の目安とすることができる。焼成温度が1300℃のとき、一般に、繊維補強セメント板の廃材の配合比率が20質量%未満では吸水率の低下が認められ、配合比率が65質量%を超えると焼成時に溶融が起こりやすくなる。また、アルミナ分については、焼成温度が1300℃のとき、配合比率が20質量%未満では溶融しやすく、70質量%以上では焼成不足となり、強度の低下をきたす傾向がある。
【００２８】
なお、焼成時の雰囲気については、酸化雰囲気又は還元雰囲気のいずれであっても得られる焼成品の性能に特に影響はない。
【００２９】
そして、この出願の発明のリサイクル焼成品に製造方法においては、焼成用材料にマイナスイオンを発生する希土類元素若しくはその化合物を含有する希土類含有鉱石を添加することにより、得られるリサイクル焼成品にマイナスイオンの発生効果を発現させることができる。
【００３０】
希土類含有鉱石としては、天然の資源として採取された鉱石のうちの各種のものであってよく、いわゆる希土類として、Ｙ（イットリウム）、Ｃｅ（セシウム）等を含めたランタニド系希土類のＬａ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙｂ、Ｅｒ、Ｎｄ等を含有するものでよく、市販品として入手できるものであってよい。なお、これらの入手可能な鉱石としては、たとえば、モナザイト鉱石、セシウム鉱石、ランタン鉱石、ガドリニウム鉱石等が例示される。
【００３１】
なお、これらの鉱石には、微量の放射線発生物質が含まれていることがあるが、市販品の微量放射線による被爆量は通常生活での被爆量に比べて十分に小さく、実用上全く問題はない。
【００３２】
焼成用材料に添加、配合される希土類含有鉱石については、多孔体の焼成品とするとの前記の観点からは、その粒径は1000μm 、さらには500μm以下とすることが望ましい。また、添加量については、焼成用材料の全体量100重量部に対しての外添割合として、50重量部以下とするのが好ましく、さらには２〜20重量部の範囲とすることが実際上は好適である。
【００３３】
また、この出願の発明のリサイクル焼成品の製造方法においては、以上の通りの希土類含有鉱石は、あらかじめ無機質の耐熱性材料と混合した混合材料として焼成用材料に添加してもよい。耐熱性材料としては、たとえば、カオリン、アルミナ、ジルコン、長石等の各種のものが考慮される。
【００３４】
マイナスイオンの発生量については、測定方法（機器）によっても相違するが、たとえば、「エアーイオンカウンターＫＥＣ−８８０（キョウリツエレクトロニクス（株）製）」で、室内マイナスイオンが200個/cc未満の場合に、リサイクル焼成品において300以上6000以下（個/cc）程度になること、より一般的には500〜5500個/ccの範囲になるようにすることが望ましい。このようなマイナスイオンの発生量は、希土類含有鉱石の種類と添加配合量等によって調節することができる。
【００３５】
次に実施例を示す。
【００３６】
【実施例】
（実施例１〜６）
セメントを50〜60質量%、珪石粉を35〜45質量%、繊維分を3〜8質量%（実施例１〜５、７ではパルプ、実施例６ではビニル繊維）含む繊維補強セメント板をダイヤモンドソー（実施例１〜６）により切断し、その時に生じた粉体を捕集して、これとアルミナ分としての水酸化アルミニウムの粉末に、バインダーとして湿潤させるための水を配合し、さらにシリカ分として木節粘土若しくは長石の粉末を配合して焼成用材料を調製した。焼成用材料中の廃材、アルミナ分、シリカ分の質量%は、それぞれ以下の表１に示した通りとした。
【００３７】
次いで調製した焼成用材料を塊状に成形し、表１に示した各条件において焼成した。
【００３８】
得られた焼成品について、物性として曲げ強度及び吸水率を測定した。曲げ強度は３点曲げ法により、吸水率の測定はJIS A 5209の規格に基づいて行った。その結果も併せて表１に示した。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表１に示した通り、この出願の発明のリサイクル焼成品の製造方法により製造されるリサイクル焼成品は、建築・土木材料として広く利用されている赤レンガやILBと比較して遜色ないばかりか、それらを上回る物性を示した。実施例５の試料は、繊維補強セメント板の配合比率を上限の90質量%としたため、実施例１〜４の試料と比べると強度が低く、評価としては「良」となるが、それでも上記の赤レンガとほぼ同等の強度となる。実施例６の試料は、繊維補強セメント板中に含まれる繊維分をビニル繊維としたため、焼成時に好ましくないガス成分がやや発生した。このため、物性においてはやや吸水率が他の実施例と比べると劣る程度ではあるが、環境面を考慮し、「良」と評価した。
（比較例１〜４）
実施例１〜６で用いた原料と同一の原料から表１に示した配合比率において焼成用材料を調製し、表１に示した条件において焼成した。
【００４１】
比較例１の試料は、繊維補強セメント板が配合されていないため、1500℃で焼成しても十分に焼成しなかった。比較例２の試料は、上記組成を有する繊維補強セメント板の配合比率を95質量%としたため、1000℃の焼成温度においても溶融が起こった。比較例３の試料は、アルミナ分を原料に全く含まないため、上記の通り、1300℃での焼成により溶融が起こった。比較例４の試料は、アルミナ分の配合比率を70質量%としたため、上記の通り、1300℃での焼成では十分に焼成しなかった。
（実施例７〜９）
実施例１で調製した焼成用材料に、希土類含有鉱石として、Ｃｅ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｔｈ含有のモナザイト鉱石を主とする平均粒径450μmの材料を、焼成用材料100重量部に対し、２、５、10重量部の割合で添加してリサイクル焼成品を製造した。
【００４２】
得られたリサイクル焼成品の物性（曲げ強度、吸水率）は、実施例１で得られたリサイクル焼成品と実質的な差は認められなかった。
【００４３】
この焼成品について、上記の「エアーイオンカウンターＫＥＣ−８８０（キョウリツエレクトロニクス（株）製）」を用いてマイナスイオンの発生量を測定した。その結果は次の表２の通りであった。なお、希土類含有鉱石を添加しない場合のリサイクル焼成品（10品）の平均のマイナスイオンの発生率は100個/ccであった。
【００４４】
【表２】

【００４５】
もちろん、この出願の発明は、以上の実施形態及び実施例によって限定されるものではない。繊維補強セメント板の組成、原料の配合比率、焼成条件等の細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
【００４６】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この出願の発明によって、産業廃棄物として排出される繊維補強セメント板の廃材のリサイクル利用に有効となり得るリサイクル焼成品を製造することができる。また、マイナスイオンが発生する付加価値の高いリサイクル焼成品を製造することができる。

Claims

繊維補強セメント板の廃材とアルミナ分を主原料とし、これらの粉体をバインダーとともに、バインダーを除く成分の全量を１００質量％としたときの配合比率で粉体粒径が５０〜５００μｍの範囲内にある繊維補強セメント板の廃材が２０質量％以上９０質量％以下、アルミナ分が１質量％以上３０質量％以下の範囲内として配合された焼成用材料を成形し、繊維補強セメント板の廃材中に含まれる繊維分の燃え抜け温度以上で焼成して、１５０μｍ以下の微細な空隙を多数有する多孔体であるリサイクル焼成品を製造することを特徴とするリサイクル焼成品の製造方法。
請求項１に記載のリサイクル焼成品の製造方法において、マイナスイオンを発生する希土類含有鉱石を焼成用材料に添加することを特徴とするリサイクル焼成品の製造方法。