JP4785121B2 - 人工軽量材及び人工軽量材の製造方法 - Google Patents

人工軽量材及び人工軽量材の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、例えば屋上の緑化又は水浄化用のセラミックボールや軽量の礫材等の資材に用いる人工的に製造される軽量材に関する。
従来、人工軽量材としては、重量当たりの物流コストを軽減し、簡単に使用可能な軽量の粒状培地を提供するために、ヤシガラ等の植物性繊維材料を含有し、吸水後に体積が膨張するものがある（特許文献１）。
また、浄水ケーキを用いた時に生じる物理性の悪化や流亡水による建造物の着色を軽減し、保肥力、緩衝力が高く、易分解性有機物や土壌微生物を十分に含み、植物の成育に適した屋上等の人工地盤用土壌を提供するために、浄水場発生土に、多孔質火山礫や炭を添加することによって得られるものがある（特許文献２）。
さらに、従来の粒状培土に比べて軽量であり、且つ灌水吸水による体積変化（体積膨張斑）の少ない粒状培地、及びこの粒状培地を他の天然資材と混合した混合培地を提供するために、植物性繊維材料と、焼成バーミキュライト、パーライト、ゼオライト、炭化物及び土から成る群より選ばれた少なくとも１種の難膨潤性材料とを含有するものがある（特許文献３）。
特開平１１−３０２６４６号公報 特開平２０００−８７３４２号公報 特開平２０００−１３９２０７号公報
しかしながら、従来、陶器作製用の陶土を水簸する過程で発生する夾雑物であるキラ土等の窯業廃土は、その有効利用としてリサイクルタイル、道路舗装材又はのり面緑化資材等に一部適用されていたが、大半は埋め戻しや投棄されているのが実情である。
本発明は、キラ土等の窯業廃土を軽量化して人工軽量材を製造し、有効利用することを目的とする。
本発明の人工軽量材は、上記課題を解決するものであって、人工的に製造される軽量材において、窯業廃土とパーライトとからなり、前記パーライトの周りに前記窯業廃土をコーティングすると共に、前記窯業廃土をコーティングした前記パーライトを焼成することを特徴とする。
また、前記窯業廃土は、キラ土であることを特徴とする。
また、前記パーライトは、真珠岩パーライトであることを特徴とする。
さらに、本発明の人工軽量材の製造方法は、パーライトに糊剤を噴霧し、前記糊剤が噴霧された前記パーライトと乾燥させた窯業廃土を混合することで、前記パーライトの周りに前記窯業廃土をコーティングし、前記窯業廃土がコーティングされた前記パーライトに前記糊剤を再度噴霧し、前記糊剤が噴霧された前記パーライトを焼成することを特徴とする。
本発明の人工軽量材によれば、人工的に製造される軽量材において、窯業廃土とパーライトとからなり、前記パーライトの周りに前記窯業廃土をコーティングすると共に、前記窯業廃土をコーティングした前記パーライトを焼成するので、今まで大量に埋め戻しや投棄されていた窯業廃土を有効利用できると共に、軽量化することができる。また、パーライトの色を隠すことができる。
また、前記窯業廃土は、キラ土であるので、自然な土色にすることができる。
また、前記パーライトは、真珠岩パーライトであるので、保水性を高くすることができる。
さらに、本発明の人工軽量材の製造方法によれば、パーライトに糊剤を噴霧し、前記糊剤が噴霧された前記パーライトと乾燥させた窯業廃土を混合することで、前記パーライトの周りに前記窯業廃土をコーティングし、前記窯業廃土がコーティングされた前記パーライトに前記糊剤を再度噴霧し、前記糊剤が噴霧された前記パーライトを焼成するので、今まで大量に埋め戻しや投棄されていた窯業廃土を有効利用できると共に、軽量化することができる。また、パーライトの色を隠すことができる。
本発明の人工材の製造方法を説明する。本実施形態では、窯業廃土としてキラ土、パーライトとして真珠岩パーライト、糊剤としてＣＭＣ水溶液を使用する。
図１は、本発明の人工材の製造設備であり、特に、キラ土、真珠岩パーライト及びＣＭＣ水溶液を混合する混合セクションである。図１において、１はキラ土、２はキラ土貯留ホッパ、３はキラ土計量ホッパ、４は真珠岩パーライト、５は真珠岩パーライト貯留ホッパ、６は真珠岩パーライト計量ホッパ、７はＣＭＣ水溶液、８はＣＭＣ定量供給機、９はＣＭＣ水溶液タンク、１０はポンプ、１１は混合機器を示す。
キラ土１は、珪砂長石廃土であり、陶土を水簸する過程で発生するものである。キラ土貯留ホッパ２は、脱水乾燥したキラ土を貯留しておく容器であり、約１０ｍ3の容積である。キラ土計量ホッパ３は、キラ土貯留ホッパ２から搬送されたキラ土１を混合機器１１に投入するため一定量に計量するものであり、約１ｍ3の容積である。
真珠岩パーライト４は、原石を焼成、膨張したパーライトの一種であり、人工材の保水性を高めるとともに軽量化するために用いる。真珠岩パーライト貯留ホッパ５は、真珠岩パーライト４を貯留しておく容器であり、約２０ｍ3の容積である。真珠岩パーライト計量ホッパ６は、真珠岩パーライト貯留ホッパ５から搬送されたキラ土１を混合機器１１に投入するため一定量に計量するものであり、約１ｍ3の容積である。
ＣＭＣ水溶液７は、キラ土１と真珠岩パーライト４とを結合するために使用される。ＣＭＣ定量供給機８は、ＣＭＣ水溶液７を製造するために、ＣＭＣ水溶液タンク８にＣＭＣを一定量供給するためのものであり、約１．５ｍ3の容積である。ＣＭＣ水溶液タンク８は、水にＣＭＣ液を溶解させた状態で貯留させるためのものであり、約２ｍ3の容積である。また、ＣＭＣ水溶液タンク８の中には撹拌手段が備えられている。ポンプ１０はＣＭＣ水溶液７を混合機器１１に供給するためのものである。混合機器１１は、キラ土１，真珠岩パーライト４及びＣＭＣ水溶液７を混合するためのものであり、約１．２ｍ3の容積である。
図２は本発明の人工材の製造方法のフローチャートである。まず、ステップ１で陶土を水簸する過程で発生する夾雑物であるスラリー状キラ土１をフィルタープレス等で脱水し、キラ土１のケーキを作る（Ｓ１）。従来はこの段階で搬出され、埋め戻し等を実行していた。次にステップ２でキラ土１のケーキをさらに乾燥機にかけて乾燥させる（Ｓ２）。
次にキラ土１、真珠岩パーライト４及びＣＭＣ水溶液７を混合する工程を説明する。ステップ３で、真珠岩パーライト４は真珠岩パーライト計量ホッパ６により計量され、コンベア等で搬送され、混合機器１１に投入される（Ｓ３）。次に、ステップ４で、ＣＭＣ水溶液タンク７に貯留されたＣＭＣ水溶液７がポンプ１０によって混合機器１１に供給され、スプレーガン等で真珠岩パーライト４の表面に噴霧される（Ｓ４）。続いて、ステップ５で、キラ土計量ホッパ３により計量された乾燥させたキラ土１をコンベア等で搬送し、混合機器１１内に少量ずつ加えながら混合し、真珠岩パーライト４の周りにキラ土１をコーティングする（Ｓ５）。次に、ステップ６で、再度ＣＭＣ水溶液７を噴霧して真珠岩パーライト４の表面にキラ土１を固定する（Ｓ６）。
乾燥キラ土１の混合比率は、真珠岩パーライト４の乾燥質量に対して、約０．５〜１０．０の範囲とする。この混合比率を変えることによって、人工軽量材のかさ密度が変化することになり、混合比率を小さくすると、軽量化できるが、廃棄物である乾燥キラ土１の使用量が少なくなる。混合比率を大きくすると、廃棄物である乾燥キラ土１の使用量が多くなるが、重量が増加する。なお、乾燥キラ土１のかさ密度は約０．７５Ｍｇ／ｍ3、真珠岩パーライト４のかさ密度は約０．１８Ｍｇ／ｍ3である。
最後にステップ７で、キラ土１をコーティングされた真珠岩パーライト４を電気炉やロータリーキルン等で焼成する（Ｓ７）。
キラ土１をコーティングされた真珠岩パーライト４は、コンベア等により搬送され、内燃式ロータリーキルン等に供給され、焼成される。焼成温度は約９００℃〜１２００℃の範囲に設定される。
次に、粒径約１ｍｍ以下０．１８ｋｇ（１リットル）の真珠岩パーライト４に、０．２２ｋｇ（０．２９リットル）の乾燥キラ土１を混合・コーティングした人工軽量材（混合比率約１．２）の物性を示す。
・湿潤密度：０．９７Ｍｇ／ｍ3（ｐＦ＝１．５）
・絶乾密度：０．４３Ｍｇ／ｍ3
・ｐＨ：７．５（２２℃）
・飽和透水係数：１．２×１０-3ｍ／ｓ
・有効水分量：４７８ｌ／ｍ３（ｐＦ＝１．５〜３．８）
・電気伝導度（ＥＣ）：０．０１ｄＳ／ｍ
・加重時圧縮率：１１％
・三相分布：固相率＝３０．８％、液相率＝１８．２％、気相率＝５１％（ｐＦ＝１．８）
この物性から、特に飽和透水係数及び有効水分量が大きな値を示しているので、保水性が充分あり、植物生育が可能な材としての品質が確保され、積載荷重に制限のある建物屋上へ充分適用できることを示している。
以上本実施形態により、窯業廃土であるキラ土１を再資源化できると同時に廃土量を減らすことができる。また、真珠岩パーライト４の白色の外観色をキラ土１によるコーティング・焼成によって自然な土色にすることができる。
なお、本実施形態で説明した製造工程は、材料の投入順序、使用機器等を変更してもよい。また、本実施形態では、窯業廃土としてキラ土１、パーライトとして真珠岩パーライト４、糊剤としてＣＭＣ水溶液７を使用したが、これに限られるものではなく、例えばパーライトとして黒曜石パーライトを使用してもよい。
人工軽量材の製造設備を示す図。 人工軽量材製造方法のフローチャートを示す図。
符号の説明
１…キラ土、２…キラ土貯留ホッパ、３…キラ土計量ホッパ、４…真珠岩パーライト、５…真珠岩パーライト貯留ホッパ、６…真珠岩パーライト計量ホッパ、７…ＣＭＣ水溶液、８…ＣＭＣ定量供給機、９…ＣＭＣ水溶液タンク、１０…ポンプ、１１…混合機器

Claims (4)

  1. 人工的に製造される軽量材において、
    窯業廃土とパーライトとからなり、
    前記パーライトの周りに前記窯業廃土をコーティングすると共に、
    前記窯業廃土をコーティングした前記パーライトを焼成する
    ことを特徴とする人工軽量材。
  2. 前記窯業廃土は、キラ土であることを特徴とする請求項１に記載の人工軽量材。
  3. 前記パーライトは、真珠岩パーライトであることを特徴とする請求項１又は２に記載の人工軽量材。
  4. パーライトに糊剤を噴霧し、
    前記糊剤が噴霧された前記パーライトと乾燥させた窯業廃土を混合することで、前記パーライトの周りに前記窯業廃土をコーティングし、
    前記窯業廃土がコーティングされた前記パーライトに前記糊剤を再度噴霧し、
    前記糊剤が噴霧された前記パーライトを焼成することを特徴とする人工軽量材の製造方法。
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