JP4034945B2

JP4034945B2 - 多機能性フライアッシュ及びその製造方法

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Publication number: JP4034945B2
Application number: JP2001142124A
Authority: JP
Inventors: 嘉崇石川; 博勝間
Original assignee: Electric Power Development Co Ltd
Current assignee: Electric Power Development Co Ltd
Priority date: 2001-05-11
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2021-05-11
Also published as: JP2002336813A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却灰（フライアッシュ等）を超微粒子化した多機能性フライアッシュ及びその製造方法、更にその多機能性フライアッシュを用いた製造物に関するものであり、より詳細には、フライアッシュをサブミクロン以下の超微粒子化を図ることによって、セメント及びコンクリート硬化体の更なる高性能化の他に、タイヤなどゴム材、製紙、塗料、機能性樹脂、輸送用車両等のインフレーション材、切削工具、研磨材、水晶振動子、光ファイバー、集積回路基板、人工骨、碍子、陶磁器、耐熱タイル、耐火煉瓦、化粧品、掘削泥水、紙、ガラス、軽量土等の粘土代替材料、或いはセラミック等の添加剤及び成形材としても使用できる多機能性フライアッシュ及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭火力発電により発生する石炭等の焼却灰は、その一部がセメント原料またはコンクリート用混和材等の用途で利用されているものの、多くが埋立て処分されており、環境保護や資源活用の観点からも利用拡大が求められている。また汚水を水質浄化した後に生じる汚泥、都市ごみ等の焼却灰、高炉スラグ等に関しても、同様に埋立て処分以外の利用が求められている。また、製鉄所における溶銑処理工程で発生する焼却スラグ等の利用も求められている。
【０００３】
ところで、火力発電所等から発生するフライアッシュは一般に所定の粒径分布を有し、その質量平均粒径は約２０μｍ程度である。例えば、図６及び下表の表１に示すように火力発電所から発生したフライアッシュの原粒は１０乃至３０μｍのものが殆どである。また、このようなフライアッシュは粒径が３．７３μｍ以下における質量累積率（％）が１８％にも満たない粗粒物である。
従来からフライアッシュの差別化が研究され、その差別化したフライアッシュをセメント及びコンクリート硬化体に用いてその高性能化の試みがなされている。
【０００４】
【表１】

【０００５】
例えば、特開２０００−７３９６号公報には、石炭火力発電所の電気集塵機で捕集されたフライアッシュを破砕することなく、そのまま１０乃至２５μｍの間のある粒径で分級して当該粒径以下の細粒分を抽出し、これを所要形態に焼結させて、より大きな密度を有し、低吸水率、高強度な焼成材を得ることが記載されている。しかしながら、このような当該粒径以下の細粒分は、フライアッシュ全体の４０％以下での利用にしかならず、フライアッシュが十分に活用されていない。
【０００６】
また、特開２０００−１９５６０号公報、特開平１１−３２２３９９号公報、及び特開平１０−８１５５４号公報には、微粉砕フライアッシュ、及びその微粉砕フライアッシュをコンクリート硬化体に用いることが記載され、このような微粉体フライアッシュは高温加圧成形されたコンクリート硬化体の早期高強度化を図ることができるとしている。
即ち、上記微粉末フライアッシュを製造する方法としては、ブレーン比表面積約０．３１ｍ^２／ｇのフライアッシュを約０．５３ｍ^２／ｇに微粉砕する際に、５％Ｎａ_２ＳＯ_４溶液ならびに水を微粉砕助剤として加えるものであり、その結果得られた微粉砕フライアッシュをコンクリートに混和して使用した場合、その高温加圧成形体は早期強度を発現するものである（特開平９−１７５８４６号公報）。
【０００７】
従って、これらの公報に記載される微粉砕フライアッシュは、ブレーン比表面積が０．４ｍ^２／ｇ以上の使用を目的としているが、ここで使用される具体的な微粉砕フライアッシュは、ブレーン比表面積が０．４乃至０．５ｍ^２／ｇ程度のものであり、その平均粒径は約６μｍ程度のものである。また、このような微粉砕フライアッシュを得る目的は上記分級の労力及び時間の節約を考慮したものである。即ち、フライアッシュを微粉砕することにより、上記細粒に分級したフライアッシュと同等のものを得ることを目的としている。
しかしながら、上記粒径程度のフライアッシュの微粉砕化フライアッシュでは、高温加圧コンクリート成形体の早期強度を発現する程度の使用に留まり、上記フライアッシュの更なる利用が未だ課題として望まれている。
【０００８】
また、近年、サブミクロン、ナノミクロン程度の無機微粒子、例えば、カーボンブラック、カオリン、タルク、二酸化チタン、亜鉛華、シリカフューム（平均粒径０.２μｍ、プレーン比表面積が２０ｍ^２／ｇ）等が樹脂、ゴム、塗料、紙類、医薬、化粧品等の、配合剤、添加剤等として使用され、その添加効果としては、例えば、補強効果、絶縁効果、被覆効果等が挙げられ、その他の添加効果が期待されている。
しかしながら、このような無機微粒子は比較的コストがかかり、これの代替として安価な無機微粒子の添加剤が最近期待されている。
【０００９】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明は、廃棄利用される上記従来のフライアッシュの利用性、用途性に限界があることに鑑み、従来型フライアッシュを使用したセメント及びコンクリート硬化体の欠点である早期強度の低下といった問題を解決し、しかもセメント及びコンクリート硬化体以外のものにも多用途化できる多機能性フライアッシュ及びその製造方法を提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を行った結果、フライアッシュの粉砕に際して、粉砕法を移送処理系とし、攪拌ロータの遠心力を利用してフライアッシュ間にせん断力を発生させると、従来のようにＮａ_２ＳＯ_４溶液等の微粉砕助剤を使用しなくても、従来以上にフライアッシュの微粒子化が短時間且つ経済的にできること、及びその微粒子化で得られた新規なフライアッシュが、セメント及びコンクリート硬化体を、従来型フライアッシュを用いた場合よりも高強度化させ、且つ普通ポルトランドセメントを用いたものと同程度又はそれ以上に発現させるだけでなく、更には樹脂、ゴム、塗料等に添加される安価な無機粒子添加剤としての新たな機能を十分に果たすことを見出し、上記課題を解決したものである。
【００１１】
即ち、本発明に係る多機能性フライアッシュ及びその製造方法は、以下に記載されるものである。
（１）粉砕して微粒子化したフライアッシュであって、質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至０．７３μｍの範囲にあり、且つ粒径３.７３μｍ以下における質量累積率（％）が９５％以上となり、また、ブレーン比表面積が２．５ｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする多機能性フライアッシュ。
【００１２】
（４）上記（１）に記載される多機能性フライアッシュとセメントとからなるコンクリート硬化体。
（４）上記（１）に記載される多機能性フライアッシュが配合されたゴム組成物。
（５）上記（１）に記載される多機能性フライアッシュが配合された塗料組成物。
（６）上記（１）に記載される多機能性フライアッシュが添加される樹脂組成物。
【００１３】
また、上記多機能性フライアッシュの製造方法において、上記フライアッシュの粉砕に際して、回転手段の中央部からフライアッシュを導入し、該回転手段の遠心力でフライアッシュ間にせん断力を発生させながら微粒子化して回転手段の外周面に移動させながら排出し再び回転手段の中央部から導入して製造することを特徴とすることができる。
上記回転手段はケーシング内に配される攪拌ロータであり、該攪拌ロータの半径方向の周囲のケーシングに形成したセパレータを介して上記多機能性フライアッシュを排出することができる。
また上記フライアッシュを水分散媒系に分散したスラリーの状態で粉砕することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る多機能性フライアッシュ及びその製造方法の実施の形態及び実施例を、図面を参照しながら詳しく説明する。尚、本発明に係る多機能フライアッシュ及びその製造方法は、以下の実施の形態および実施例に限るものではない。
【００１５】
図１は本発明に係る多機能フライアッシュを製造する際に使用する大量循環型粉砕機の概要図である。図２は図１に示す粉砕機の粉砕部の詳細な断面図である。図３は図１に示す粉砕機で原粒フライアッシュを粉砕したときの時間とフライアッシュの平均粒径サイズとの関係線図である。図４は走査型電子顕微鏡で示される原粒フライアッシュの２０μｍスケールでの形態図である。図５は走査型電子顕微鏡で示される本発明に係る多機能性フライアッシュの２μｍスケールでの形態図である。図６は原粒フライアッシュの質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図である。図７は原粒フライアッシュを図１に示す粉砕機で３００分間処理して製造した多機能フライアッシュの質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図である。
【００１６】
本発明に係る多機能性フライアッシュは、粉砕して微粒子化したフライアッシュであって、質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至０．７３μｍの範囲にあり、且つ粒径が３.７３μｍ以下における質量累積率（％）が９５％以上となる。
【００１７】
上記多機能性フライアッシュに使用される焼却灰としては、石炭灰、鉱炉スラグ、乾燥汚泥の燃焼灰等の煙道ガス内からのフライアッシュ、火山灰、都市ごみ焼却灰、高炉スラグ等を挙げることができ、特に、火力発電所より発生するフライアッシュが好ましく、更に好ましくは、微粉炭燃焼により発生したものを電気集塵機で集めた、いわゆるＥＰ灰、あるいはこれを粗粒化した既成灰などを挙げることができる。
【００１８】
上記微粒子化前の火力発電所等から発生する原粒フライアッシュは通常、図６に示すように粒径の大きさが異なり、所定の質量粒径分布で表される。また、原粒フライアッシュは図４に示すように電子顕微鏡（被観察材を所定の平坦面に接着固定し、表面全体をＡｕ蒸着した上で、走行型電子顕微鏡により観察する。）による形状探査では略球形状になっている。図６及び表１等からその質量平均粒径は約１２μｍ程度であり、また図４に示す形状探査においても見掛けの粒径も１３乃至１６μｍ程度である。
【００１９】
これに対して、本発明に係る多機能性フライアッシュは、原粒フライアッシュを後述する攪拌ロータによって微粒子化したものであり、質量平均粒径が０．１乃至０．７３μｍであり、且つ粒径が３.７３μｍ以下における質量累積率（％）が９５％以上である。特に、図７に示すごとく、後述する大量循環型粉砕機で３００分間以上処理した平均粒径が０．１乃至０．７３μｍの範囲で、質量累積率（％）が９５％以上である。
上記多機能性フライアッシュをセメント及びコンクリート硬化体に添加したとき、最大荷重、圧縮強度、及び静弾性係数等の点で通常のポルトランドセメント及びコンクリート硬化体と遜色がなく、むしろ材齢（２８日以降）が進むに従ってポルトランドセメント硬化体を上回る機械的強度がみられる。
【００２０】
上記多機能性フライアッシュは図３に示すように大量循環型粉砕機の攪拌ロータによる微粒子化の処理時間によって質量平均粒径が異なり、図７に示す質量粒径分布を有するものが得られ、多機能性フライアッシュはフレーク状の形態をとり、ブレーン比表面積が２．５ｍ^２／ｇ以上になったときに、その多機能性フライアッシュは上記セメント硬化体に及ぼす効果の他にホワイトカーボン、微粉タルク、ハードクレーなどの代わりにゴム材の補強充填剤、塗料、及び電気的絶縁剤として配合できる。
【００２１】
本発明に係る多機能性フライアッシュは、原粒フライアッシュをスラリー状に回転手段の中心部から導入し半径方向に排出することを繰り返しながら湿式粉砕したものであることを特徴とすることができる。
従来からの粉砕フライアッシュはアルカリ剤を助剤としてバッチ方式のミル内等で粉砕されるが、上記多機能性フライアッシュはスラリー状の流動粉砕を循環式で効率良く行ったものであるため、ある程度の時間を経過した多機能性フライアッシュは図７に示す如く、その粒径分布棒グラフが示すように粒径のバラツキが狭い比較的シャープなものが短時間で得られる。このような多機能フライアッシュをセメント及びコンクリート硬化体、強化樹脂組成物、タイヤ等のゴム組成物等に配合した場合、それらの絶縁性、機械的強度に対する効果が更に得られる。また、塗料組成物等の配合した場合は、熱安定性、耐候性に優れた薄い塗膜形成が可能となる。更に、粘土代替材としての利用も可能である。
【００２２】
即ち、上記多機能性フライアッシュは、セメント及びコンクリート硬化体、タイヤ等のゴム組成物、塗料組成物、成形樹脂組成物、製紙等の配合剤、充填剤、添加剤、粘土代替材等として使用することができる。
例えば、多機能性フライアッシュをセメント及びコンクリート硬化体に適用できる。この場合、多機能性フライアッシュはセメントの一部代替材や骨材の一部代替材として使用しても良く、またコンクリートの混和剤及び混和材としても使用できる。
【００２３】
上記セメントとしては、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、低熱セメント等の各種ポルトランドセメント；アルミナセメント、石灰アルミナセメント等のアルミナセメント；高炉スラグ混合セメント、ポゾラン混合セメント、フライアツシユセメント等の各種混合セメントを挙げることができる。これらのうち、ポルトランドセメント、特に普通ポルトランドセメントが一般的であり好ましく使用できる。
【００２４】
上記セメント及びコンクリート硬化体において、上記燃焼灰、セメント、繊維補強材以外に、山砂等の細骨材、粗骨材、石膏、及び無機混和剤、化学混和剤等の添加剤を配合することができる。
化学混和剤としては、ＡＥ剤、減水剤、ＡＥ減水剤、高性能ＡＥ減水剤、流動剤等を挙げることができ、これらはセメント及びコンクリート硬化体のワーカービリティー及び耐久性を向上させることができる。
【００２５】
上記多機能性フライアッシュは配合剤としてタイヤ等のゴム組成物に配合することができる。
通常、ゴム組成物にはカーボンブラック、ホワイトカーボン、クレー、タルク、炭酸カルシウム等が充填剤として使用される。特に、ハードクレー等は粒径２μｍ以下が８０％を占め、このようなハードクレーはゴムに対して補強性を有する。上記多機能性フライアッシュはこのようなハードクレーの代替えとしてゴム組成物の補強剤として充填することができ、そのゴム組成物は十分に補強される。
また、多機能性フライアッシュは重質炭酸カルシウムの代替えとして充填することができる。即ち、重質炭酸カルシウムは、粗晶石灰石を機械的に粉砕して粒径が０．５〜３．０μｍの軽質炭酸カルシウム程度に微粒子化したものであるが、これもまたゴム組成物の充填剤として用いられ、多機能性フライアッシュはこのような重質炭酸カルシウムの代替として充填剤とすることができる。
【００２６】
上記多機能性フライアッシュは、樹脂組成物に配合することができ、その樹脂組成物の絶縁性等を高めることができる。
近年、半導体産業においては、半導体の高集積化が進むにつれ、半導体チップの封止材の高性能化が求められ、特に電気絶縁性、低膨張率などの機能が要求されている。これらの要求を満たすため、合成樹脂、特にアクリルアミド樹脂、エポキシ樹脂に、溶融処理された無機質粒子、特に溶融シリカ粒子をフィラーとして充填した封止材が一般に用いられている。このような封止材等は樹脂組成物の流動性が低下すると、様々な成形性不良を引き起こすが、平均粒径約１２μｍの原粒に比べて、本発明に係る平均粒径３．５μｍ以下、特に２．０μｍ以下の上記多機能性フライアッシュでは成形不良を起し難い。
【００２７】
上記多機能性フライアッシュと使用される樹脂としては、アクリルアミド樹脂、エポキシ樹脂の他に、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、全芳香族ポリエステル、ポリスルホン、液晶ポリマー、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネイト、マレイミド変成樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ（アクリロニトリルーアクリルゴム・スチレン）樹脂、ＡＥＳ（アクリロニトリル・エチレン・プロピレン・ジエンゴムースチレン）樹脂等を挙げることができる。
【００２８】
上記多機能性フライアッシュは液体塗料組成物及び粉体塗料組成物に配合剤として配合することができる。
上記液体塗料組成物にあっては塗膜をできる限り薄膜にすることが望まれる場合があり、しかも塗膜面の調外観を良好に得ることが望まれている。
上記液体塗料組成物に上記原粒フライアッシュを配合すると、その薄膜化は１００μｍ以上でなければ、十分な調外観が得られず、本発明に係る多機能性フライアッシュ、即ち、質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至０．７３μｍの範囲にあり、且つ粒径３.７３μｍ以下における質量累積率（％）が９５％以上となる多機能性フライアッシュを配合すると、薄膜化した塗膜面が十分な調外観を有することができる。
【００２９】
上記塗装方法は、基材上に、光沢を有する塗膜を形成することのできる下塗塗料を塗装した後、上記塗料組成物を乾燥後に中塗塗装し、さらに、着色または非着色のクリアー塗料を上塗塗装するところに要旨を有する。この塗装方法の採用によって、調外観を薄膜で形成することができ、この意匠性を維持しながら多層塗膜としての物性を良好にすることができる。
上記液体塗料組成物には、従来塗料に用いられている各種添加剤、例えば、硬化促進剤、架橋剤、湿潤剤、粘性調節剤、増粘剤、改質剤、顔料、着色剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤等の添加剤等を、本発明の目的を阻害しない範囲で添加することも可能である。
【００３０】
通常、粉体塗料組成物、モーター鉄芯、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサ、抵抗ネットワーク、インダクタなどのコイル製品、バリスタ、サーミスタ、ハイブリッドＩＣ等の電気・電子部品の電気絶縁材料に用いる粉体塗料としてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、脂環型エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂、酸無水物、ポリアミン等の硬化剤、第３級アミン、イミダゾール類、トリフェニルホスフィン等の硬化促進剤、充填剤、その他の添加剤を配合した粉体塗料がよく知られている。
【００３１】
粉体塗料は流動浸漬法、静電流動浸漬法等の方法でモーター鉄芯や電気・電子部品に塗装されるものであり、経済的に有利なモーター類、電気・電子部品の絶縁被覆方法として広く用いられている。最近、絶縁塗膜厚としては、小型モーターであるにも拘わらず線積率を上げ高出力を得るために５０μｍ以下の薄膜が要求されるようになってきている。従来、薄膜を得る為には液状塗料が用いられ、電着塗装、或いはスプレーコート法により塗装されるのが一般的であった。従来、薄膜を得る為には液状塗料が用いられ、電着塗装、或いはスプレーコート法により塗装されるのが一般的であった。しかし、液状塗料を用いたこれらの塗装法は絶縁性能を付与するには一定の膜厚にする迄６〜７回と数度に亘って塗装、乾燥（焼き付け）を繰り返さなければならないためコスト面で問題があり、又溶剤を用いているために作業者の安全の問題、環境への影響の問題が大きい。
【００３２】
これらの問題点を解決するため無公害で、且つ一回の塗装で済むためコスト的に非常に有利な粉体塗装が注目されている。しかしながら、従来の粉体塗料では、粉体塗料の平均粒子径が６０μｍ以上と大きく、薄膜を形成したときにピンホールを生じ易く耐圧不良の原因になる。
【００３３】
上記原粒フライアッシュを充填剤として充填した粉体塗料組成物では薄膜塗装が困難であったが、上記多機能性フライアッシュ、即ち質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至０．７３μｍの範囲にあり、且つ粒径３.７３μｍ以下における質量累積率（％）が９５％以上となる多機能性フライアッシュを充填剤として配合することにより、ピンホール等の生じない薄膜な塗膜を形成することができる。
【００３４】
上記粉体塗料組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、硬化促進剤、無機充填剤、チクソトロピー付与剤を含有するエポキシ樹脂系粉体塗料であり、得られた粉体塗料の粒度は小さい方が好ましく、例えば５０μｍの膜厚を得るには平均粒径１〜５０μｍの範囲、さらに好ましくは５〜４０μｍである。平均粒径が５０μｍ以上ではユズ肌が目立ち塗膜外観に劣る結果となる。
【００３５】
次に、本発明に係る多機能性フライアッシュの製造方法について詳述する。
本発明に係る多機能性フライアッシュの製造方法において、上記フライアッシュの粉砕に際して、回転手段の中央部からフライアッシュを導入し、該回転手段の遠心力でフライアッシュ間にせん断力を発生させながら微粒子化して回転手段の外周面に移動させながら排出し再び回転手段の中央部から導入して製造することを特徴とする。
【００３６】
即ち、本発明に係る多機能性フライアッシュの製造方法は、図１及び図２に示す大量循環型粉砕機１０に使用される。図１に示すように、粉砕機本体１２はライン（逆止弁を含む。）１４を介して熱交換機１６に接続され、熱交換機１６はライン１８を介してホールド槽２０に接続される。ホールド槽２０はライン２２を介して循環用加圧ポンプ２４に接続され、加圧ポンプ２４はライン２６を介して再び粉砕機本体１２に接続される。
従って、本発明に係る多機能性フライアッシュの製造方法は上記原粒フライアッシュを、ライン１４、１８、２２、２６を介して、粉砕機本体１２、熱交換機１６、ホールド槽２０及び加圧ポンプ２４の間で循環しながら微粒子化を行っている。
【００３７】
図２に示すように、粉砕機本体１２の上記回転手段としては撹拌ロータ２８が採用され、撹拌ロータ２８はケーシング３０内に配される攪拌ロータ２８であり、攪拌ロータ２８の半径方向の周囲のケーシング３０に形成したセパレータ３２を介して多機能性フライアッシュ３４を分離、排出している。
即ち、上記原粒フライアッシュの粉砕に際して、ライン２６及びケーシング３０の導入口３６を介して撹拌ロータ２８の中央部からフライアッシュを導入する。撹拌ロータ２８の遠心力でフライアッシュ間にせん断力を発生させながら微粒子化して撹拌ロータ２８の外周面に移動させながらセパレータ３２、排出口３８を介してライン１４に排出する。そして、ホールド槽２０に一旦戻った後、再びポンプ２４で加圧されて撹拌ロータ２８の中央部から導入して製造している。
【００３８】
本発明に係る多機能性フライアッシュの製造方法にあっては、上記原粒フライアッシュを水分散媒系に分散したスラリーの状態で粉砕してなることが望ましい。多機能性フライアッシュの製造に際しては乾式で行っても良いが、水等にフライアッシュを分散させて微粒子化を行った方が望ましい。このような湿式方法では、撹拌時に生じる熱等の放出がスムースであること、ホールド槽２０での微粒子化したフライアッシュを簡単にスラリー化して均一なものとすることができ、また効率良く粉砕することができる。
【００３９】
上記原粒フライアッシュの一回の処理量はその大型循環型粉砕機の大きさによるが、図３に示す如く単位時間のｋｇ当として求めることができる。図３に示す如く、本発明に係る多機能性フライアッシュは所定時間の粉砕で得られる。
【００４０】
以上の如く、本発明に係る多機能性フライアッシュにあっては、その質量平均粒径が極めて小さく、またプレーン比表面積も従来では考えられない大きさであるため、セメント硬化体の添加剤、補強剤或いは充填剤として十分に働き、しかも、ゴム組成物、樹脂組成物、塗料組成物等の多用途に用いることができる多機能性を有している。
また、本発明に係る多機能性フライアッシュの製造方法にあっては、循環式で回転手段の中央部から外周部に移動するようにして粉砕しているので、短時間で従来の微粒子化の程度と全くことなる超微粒子化フライアッシュの製造ができ、しかも消費電力が極めて少なくて済ませることができる。
【００４１】
【実施例】
次に、添付図面を参照して本発明を実施例により更に詳述する。尚、本発明に係る多機能性フライアッシュ及びその製造方法は、以下の各実施例に限るものではない。
【００４２】
（多機能性フライアッシュの製造）
図１及び図２に示す大量循環型粉砕機１０のホールド槽１８のＣＷ／INから、図３に示す粒径分布及び表１に示した原粒フライアッシュ２０ｋｇ、水２０Ｌ（水）を系内にＬ投入して、その微粒子化を実施した。尚、撹拌から１８０分後、及び２４０分後に、増粘化したため、それぞれ２．２Ｌの水を後投入した。
【００４３】
（実施例１）
上記粉砕機１０による微粒子化を３００分間したものを実施例１の多機能性フライアッシュとした。実施例１のフライアッシュ質量累積率（％）、頻度率（％）、ＤＶ値、ＭＶ値及びＣＳ値を表２に示した。この結果、多機能性フライアッシュは、その質量平均粒径が０．７３μｍとなり、粒径３．７３μｍにおける質量累積率（％）は９９．６６％であった。
【表２】

【００４４】
（実施例２）
実施例１で製造した多機能フライアッシュ（ブレーン比表面積２．７３ｍ^２／ｇ、ＢＥＴ比表面積１１．４３ｍ^２／ｇ）を表３に示すようにコンクリート硬化体組成で各コンクリート硬化体を製造した。また。尚、通常のフィライアッシュを用いたものを比較例１とし、フライアッシュ無添加の純粋なコンクリート硬化体を参考例１とした。また、これらのコンクリート硬化体の材齢７、及び２８日の寸法、質量、単位容積質量、最大荷重、圧縮強度、静弾性係数を調べた。その結果を表４及び表５に示した。
【００４５】
【表３】

表４中において、Ｎは太平洋社製普通ポルトランドセメントであり、ＦＡＣは宇部・三菱社製フライアッシュセメントＢ種であり質量比１８％をセメントに置換したものであり、Ｓ１は、大井川産陸砂であり、Ｇは、青梅産砕石（２００５）であり、ＡＥ減水剤は、ＮＭＢ社製ポゾリスＮｏ７０（Ｃ＋Ｆ）＊０．２５％であり、ＡＥ助剤はＮＭＢ社製マイクロエア７９５（空気量４．５±１．５％）である。
【００４６】
【表４】

【００４７】
【表５】

【００４８】
表４及び表５の結果より、実施例２のコンクリート硬化体は材齢７日おいて従来型フライアッシュを用いた比較例１のコンクリート硬化体より明らかに圧縮強度が優れ、参考例１の普通ポルトランドセメントのものコンクリート硬化体とほぼ同程度の圧縮強度となった。また、材齢２８日において比較例１のコンクリート硬化体より明らかに圧縮強度が優れ、参考例１の普通ポルトランドセメントのみのコンクリート硬化体より１割程度高い圧縮強度が得られた。
【００４９】
（実施例３）
実施例１で得られた質量平均粒径が０．７３μｍの多機能性フライアッシュ３０質量％とフッ素樹脂（フッ化ビニリデン樹脂）７０質量％とからなる水性塗料をセメント表面及びガラス（鏡）表面に塗布した。この結果、作業において垂れ止め効果が十分に認められると共に薄膜とすることができた。また、塗膜面は隠ぺい性、機械的強度（引っかき性）、耐火性、密着性、熱安定性、及び耐候性が十分に認められ、硬度がアップした。
【００５０】
（実施例４）
実施例１で得られた質量平均粒径が０．７３μｍの多機能性フライアッシュ３０質量％とアクリル樹脂７０質量％とからなる有機溶媒系塗料をセメント表面及びガラス（鏡）表面に塗布した。この結果、作業において垂れ止め効果が十分に認められた。塗膜面は隠ぺい性、機械的強度（引っかき性）、耐火性、密着性、熱安定性、及び耐候性が十分に認められ、硬度がアップした。
【００５１】
（実施例５）
実施例１で得られた質量平均粒径０．７３μｍの多機能フライアッシュ３０質量％と６ナイロン７０質量％との割合で配合して、以下の条件下の二軸押出機で混練してストランドカッターで強化樹脂をペレットとし、次に射出成形機で試験形状の強化樹脂成形物を製造し、以下の物性値を調べた。その結果を表６に示した。
・条件
回転数９４ｒｐｍ、型締力７５トン、シリンダー温度、成形温度２７０℃、金型温度８０℃である。
【００５２】
【表６】

以上のことから、多機能フライアッシュを添加したものは、引っ張り強度は劣るものの曲げ強さが無添加強化樹脂より優れたものとなることが分かった。従って、多機能性フライアッシュは樹脂組成物に添加剤として十分に配合できることが分かった。
【００５３】
【効果】
本発明に係る多機能性フライアッシュ及びその製造方法によれば、粉砕して微粒子化したフライアッシュであって、質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至０．７３μｍの範囲にあり、且つ粒径３.７３μｍ以下における質量累積率（％）が９５％以上となるので、またスラリー状に回転手段の中心部から導入して半径方向に流出させる湿式粉砕して製造されるので、従来のフライアッシュを用いたセメント及びコンクリート硬化体の早期強度の低下といった問題を克服し、その硬化体の２８日強度並びに長期強度も増進させ、しかもセメント硬化体以外のものにも多用途化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係る多機能フライアッシュを製造する際に使用する大量循環型粉砕機の概要図である。
【図２】図２は図１に示す粉砕機の粉砕部の詳細な断面図である。
【図３】図３は図１に示す粉砕機で原粒フライアッシュを粉砕したときの時間とフライアッシュの平均粒径サイズとの関係線図である。
【図４】図４は走査型電子顕微鏡で示される原粒フライアッシュの２０μｍスケールでの形態図である。
【図５】図５は走査型電子顕微鏡で示される本発明に係る多機能性フライアッシュの２μｍスケールでの形態図である。
【図６】図６は原粒フライアッシュの質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図である。
【図７】図７は原粒フライアッシュを図１に示す粉砕機で３００分間処理して製造した多機能フライアッシュの質量粒径分布棒グラフ及び質量累積率の曲線図である。
【符号の説明】
１０大量循環型粉砕機
１２粉砕機本体
１６熱交換機
２０ホールド槽
２４循環用加圧ポンプ
２８攪拌ロータ
３０ケーシング
３２セパレータ

Claims

粉砕して微粒子化したフライアッシュであって、質量平均粒径（μｍ）が０．１乃至０．７３μｍの範囲にあり、且つ粒径３.７３μｍ以下における質量累積率（％）が９５％以上となり、また、ブレーン比表面積が２．５ｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする多機能性フライアッシュ。
上記請求項１に記載の多機能性フライアッシュとセメントとからなるコンクリート硬化体。
上記請求項１に記載の多機能性フライアッシュが配合されたゴム組成物。
上記請求項１に記載の多機能性フライアッシュが配合された塗料組成物。
上記請求項１に記載の多機能性フライアッシュが添加される樹脂組成物。
上記請求項１に記載される多機能性フライアッシュの製造方法において、上記フライアッシュの粉砕に際して、回転手段の中央部からフライアッシュを導入し、該回転手段の遠心力でフライアッシュ間にせん断力を発生させながら微粒子化して回転手段の外周面に移動させながら排出し再び回転手段の中央部から導入して製造することを特徴とする多機能性フライアッシュの製造方法。
上記回転手段はケーシング内に配される攪拌ロータであり、該攪拌ロータの半径方向の周囲のケーシングに形成したセパレータを介して上記多機能性フライアッシュを排出することを特徴とする請求項６記載の多機能性フライアッシュの製造方法。
上記フライアッシュを水分散媒系に分散したスラリーの状態で粉砕してなることを特徴とする請求項６記載の多機能性フライアッシュの製造方法。