JP4625354B2 - 無機質成形体の粉砕物の粒度測定方法及び無機質成形体 - Google Patents

Description

無機質成形体の粉砕物の粒度測定方法及びこの方法にて粒度が測定された粉砕物を用いて形成される無機質成形体に関するものである。

従来、建物の外壁材、屋根材等の外装材などとして、水硬性セメントと水とを主成分とするセメント成形材料を成形し養生硬化して得られる無機質成形体が広く用いられている。従来の無機質成形体は、セメント、シリカ質粉末、パルプ等の有機繊維などといった原料成分を配合したセメント配合物に加水してスラリーとし、このスラリーを用いて、抄造法により抄造シート（マット）を作製した後、この抄造シートを加圧成形して表面模様を形成し、次いで養生硬化することで製造されている。

一方、近年の資源リサイクルの要請により、従来は廃棄されていた使用済みの無機質成形体や、無機質成形体を製造する際の切断工程において発生する切屑や、建築施行現場で発生する無機質成形体の端材等を再利用することが、近年強く望まれている。

そこで、無機質成形体の廃材を粉砕して得た粉砕物を新たな無機質成形体の原料成分として使用することが試みられている。また、このような粉砕物を用いる場合、得られる無機質成形体の寸法安定性及び耐凍害性が不十分となる場合があり、このような問題を解決するために、無機質成形体をハンマーミルやローラーミル等で粉砕したものを、エアー分級した後、更にロータップ篩いや振動篩い等により繊維成分を分離除去するなどして、得られるメディアン径が１０〜３５μｍの固形成分を新たな無機質成形体の原料成分として使用することも提案されている（特許文献１参照）。
特開２００４−２１７４８２号公報

しかし、無機質成形体の粉砕物には有機繊維が含有されており、また上記のように無機質成形体の粉砕物を分級するなどして繊維成分とそれ以外の固形成分とに分離したとしても、粉砕物中においては繊維成分と固形成分とが絡み合った状態となっていることが多く、完全に分離することは困難なものである。このため、無機質成形体の粉砕物の粒子には有機繊維が取り込まれてその一部が突出するなどしている。

このような有機繊維を取り込んだ粉砕物の粒子は、有機繊維が突出している分だけ、見かけ上粒径が大きくなってしまい、正確な粒径を測定することが困難となるという問題があった。このため、無機質成形体の粉砕物を新たな無機質成形体の原料成分として使用する場合に、前記粉砕物の粒径にはばらつきが生じてしまって、所望の性能を新たな無機質成形体に付与することができなくなったり、性能ばらつきが生じて品質安定性が低くなったりしてしまうという問題があった。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、パルプ等の有機繊維を含有する無機質成形体を粉砕した粉砕物の粒度を正確に測定することができる無機質成形体の粉砕物の粒度測定方法、及び前記方法にて粒度が測定された粉砕物を用いて製造される無機質成形体を提供することを目的とするものである。

本発明に係る無機質成形体の粉砕物の粒度測定方法は、有機繊維を含有する無機質成形体を粉砕して得られる粉砕物を加熱して粉砕物中の有機繊維を燃焼させて除去する加熱処理を施した後、前記粉砕物の粒度を測定することを特徴とするものである。

上記加熱処理時の加熱温度は、４５０〜５００℃とすることが好ましい。

また、本発明に係る無機質成形体は、水硬性セメントを含むセメント成形材料を成形し養生硬化して得られる無機質成形体であって、前記セメント成形材料中に、上記方法にて粒度が測定された粉砕物を含有させることを特徴とするものである。

本発明によれば、無機質成形体を粉砕して得られる、有機繊維とそれ以外の成分とが混在した粉砕物の粒度を正確に測定することができ、この粉砕物を新たな無機質成形体を製造するための原料成分として用いる場合に、所定粒度の粉砕物を用いることができ、得られる新たな無機質成形体に所望の性能を付与すると共に品質安定性を向上することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

粉砕物を得るための有機繊維を含有する無機質成形体（以下、一次成形体という）としては、無機質成形体を製造する際の切断工程において発生する切屑、建築施行現場で発生する無機質成形体の端材、建築物の修理、撤去等によって生じる廃材等を用いることができる。このような一次成形体としては、有機繊維としてパルプ等を含有するセメント系成形体を用いることができ、このようなセメント系成形体は、セメント、シリカ質粉末等からなる固形成分と、有機繊維とが含有されている。

一次成形体から粉砕物を得るためには、適宜の粉砕方法を採用することができるが、例えばハンマーミルで一次粉砕した後、一次粉砕物をローラーミルで二次粉砕することができる。

このような粉砕物は、新たな無機質成形体（以下、二次成形体という）を製造するための原料成分として用いることができる。またこの粉砕物を分級することにより固形成分の含有割合が高いものと、有機繊維の含有割合が高いものとに分離し、これにより得られた固形成分の含有割合が高い粉砕物を、二次成形体を製造するための原料成分として用いても良い。分級方法は適宜の手法を採用することができるが、例えばエアー分級した後で、さらに、ふるい処理することができる。

このようにして得られた粉砕物には、加熱により粉砕物中の有機繊維を燃焼させて除去する加熱処理を施す。

上記加熱処理における加熱条件は、粉砕物中の有機繊維が燃焼するように設定されるものであり、そのためには加熱温度が４５０℃以上となるようにすることが好ましい。また加熱温度の上限は抽出物中の有機繊維以外の成分が燃焼しない範囲で適宜設定されるが、抽出物（粉砕物）中には不可避的な不純物として未燃カーボン等のように可燃性の成分が含有されている場合があり、このような成分が燃焼しないようにするためには加熱温度を５００℃以下とすることが好ましい。また加熱時間は１〜３時間（例えば２時間）とすることが好ましい。

上記のような各加熱処理は、適宜の手法で行うことができ、例えば粉砕物を電気炉中に配置して加熱することができる。

上記加熱処理が施された粉砕物は、有機繊維が除去されていることから、粉砕物を構成する粒子において有機繊維が絡まったり有機繊維が取り込まれて粒子から突出したりしていることがなく、見かけ上の粒径が実際の粒径よりも大きくなるようなことがなくなるものである。

このような加熱処理後の粉砕物の粒度測定は適宜の方法を採用することができ、例えばロータップ篩いや振動篩い等により篩いをかけた際の、篩いにおける粉砕物の残存率に基づいて導出することができる。

また、粉砕物の粒度測定を、湿式のレーザ回折式粒度分布計にて測定することがもできる。ここで、粉砕物の粒度測定を篩いにより行う場合には、粉砕物の粒度が小さかったり、粉砕物が水分を含んでいたりすると、粉砕物が篩いの目に付着して詰まりやすくなって正確な粒度の測定ができなくなり、また測定後の篩いの清掃も煩雑になるものであるが、前記のような湿式のレーザ回折式粒度分布計を用いると、粉砕物の粒径が小さかったり水分を含んだりしていても、正確な粒度測定を行うことができるものである。

このように粒度が測定された粉砕物を用いて二次成形体を製造するにあたっては、適宜の手法をとることができ、例えば前記粉砕物を、ポルトランドセメントなどの水硬性セメント等と混合して、セメント成形材料を調製し、これを成形した後、養生硬化させることで二次成形体を得ることができる。このとき前記粉砕物の粒度は予め正確に測定することができるため、粉砕物として、これを更に粉砕するなどしてその粒度を所望の粒度に調整したものを用いることができ、このため二次成形体に所望の性能を付与することができ、また性能ばらつきの発生を抑制して品質安定性を向上することができるものである。

以下に、粉砕物を用いた二次成形体の製造についての具体例を示す。

本実施形態に係る二次成形体は、セメント、シリカ質粉末、補強繊維等と共に、上記粒度が測定された一次成形体の粉砕物を原料成分として使用する。シリカ質粉末としては、珪石粉、フライアッシュ、シラスバルーン、パーライト等を例示でき、補強繊維としては、パルプ、ポリエステル繊維、ガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維等を例示できる。また、これら以外に、遅延剤等の各種添加剤等を原料成分として使用していてもよい。

二次成形体の形成は適宜の手法を用いることができるが、例えば上記の原料成分を混合したものを加水して得たスラリー状のセメント成形材料を用いて、抄造法、押出成形法、注型法等により所望の形状に成形し、養生硬化することにより二次成形体を得ることができる。特に抄造法は生産効率に優れるものであり、この場合は、スラリーを抄造機によって抄造して抄造シートとし、その後、加圧成形および養生硬化して二次成形体を製造することができる。

ここで、上記粉砕物としては、メディアン径が１０〜３５μｍに調整されたものを用いることが好ましい。メディアン径とは、質量分布における積算分布の５０％を与える粒子径である。粉砕物としてこのような粒度を有するものを用いることで、二次成形体に高い寸法安定性及び耐凍害性を付与することができるものである。これは、この範囲の粒径は、セメント、フライアッシュ、珪石粉等の原料成分の粒径と略同じ粒径となるためであると考えられ、前記メディアン径が３５μｍを越えると寸法安定性及び耐凍害性が不十分であるという問題が生じ、１０μｍ未満であると、抄造法にて製造する際の濾水性が低下するおそれがある。

また、上記粉砕物は粒度が正確に測定されているため、二次成形体に寸法安定性や耐凍害性等の所望の性能を付与することができ、且つこれらの性能にばらつきが生じることを防いで品質安定性が高くなるものである。

以下、本発明を具体的な実施例によって、さらに詳しく説明する。

まず、セメント、シリカ質粉末、有機繊維（パルプ）を含有する一次成形体をハンマーミルで一次粉砕した後、得られた一次粉砕物をローラーミルで二次粉砕し、次いで、得られた二次粉砕物をエアー分級し、さらに、エアー分級したものを、ふるい処理して繊維成分を分離除去した。

このようにして得られた一次成形体の粉砕物を、加熱処理を施すことなく湿式のレーザ回折式粒度分布計を用いて粒度を測定したところ、メディアン径が３５μｍであった。

一方、上記一次成形体の粉砕物に対して電気炉内で４５０℃、２時間の条件で加熱処理を施した後、湿式のレーザ回折式粒度分布計を用いて粒度を測定したところ、メディアン径が２０μｍであり、加熱処理により有機繊維が除去されることで測定される粒度が小さくなり、正確な粒度の測定を行うことができた。

このように正確な粒度の測定がなされた粉砕物を用い、次に示すように二次成形体を作製した。

まず、セメント（粒径２２μｍ）３０重量部と、フライアッシュ（粒径１９μｍ）３０重量部と、珪石粉（粒径２５μｍ）１０重量部と、長繊維パルプ（Ｎ材パルプ）５重量部と、短繊維パルプ（Ｌ材パルプ）５重量部と、粉砕物２０重量部とを配合し、加水して、原料のスラリーを調製した。

このスラリーを、抄造して抄造シートを作製した。この抄造シートを２．９４ＭＰａ（３０ｋｇｆ／ｃｍ²）で加圧成形した後、温度４０〜８０℃で１２時間、前養生し、更に温度１７０℃で６時間、オートクレーブ養生を施して、厚さが１２ｍｍの二次成形体を得た。

このようにして得られた二次成形体について、絶乾時の寸法を基準とし、２４時間吸水処理（浸漬処理）後の寸法変化率（％）を求めたところ、その結果は０．１％以下であり、高い寸法安定性を有するものであった。また、この二次成形体についてＡＳＴＭ−Ｂ法による耐凍害性の試験を行い、表面の劣化状態を観察したところ、その結果は厚み変化率２％以下となって、高い耐凍害性を有するものであった。

Claims (2)

1. 有機繊維を含有する無機質成形体を粉砕して得られる粉砕物を、加熱温度４５０〜５００℃で加熱して粉砕物中の有機繊維を燃焼させて除去する加熱処理を施した後、前記粉砕物の粒度を測定することを特徴とする無機質成形体の粉砕物の粒度測定方法。
2. 水硬性セメントを含むセメント成形材料を成形し養生硬化して得られる無機質成形体であって、前記セメント成形材料中に、請求項１に記載の方法にて粒度が測定された粉砕物を含有させることを特徴とする無機質成形体。