JPH03177349A - 無機質成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は無機質成形体の製造方法に係り、更に詳しくは
流動床燃焼炉から発生し、従来利用されることなく廃棄
されていた流動床灰を主原料として有効に利用し、且つ
人体に有害な石綿を使用せずに無機質成形体を製造する
方法に関する。本発明により得られた無機質成形体は、
建築材料として使用される。

［従来の技術］ 微粉炭燃焼炉から発生する微粉炭灰はフライアッシュと
も呼ばれ、建築材料用の無機質板の製造原料として用い
られている。例えば特公昭５９−２０６２８号公報には
、微粉炭灰にセメントや消石灰を加えて得た水和反応性
材料に水酸化マグネシウム、パルプ、石綿などを添加し
た混合物を水の存在下に板状に成形し、得られた生板を
養生、硬化することにより無機質板を製造する方法が開
示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この特許公報に記載の無機質板の製造方
法は、以下のような欠点がある。

（ｉ）微粉炭灰が無機質板の強度の向上に寄与するカル
シウム分を殆ど含有しないため、カルシウム分として消
石灰を必須成分として加える必要がある。

（１１）無機質板の強度および不燃性を付与するため、
必須成分として石綿が用いられているが、石綿は発ガン
性物質であり、人体に曝めて有害であるので、現在その
使用は著るしく規制されているのが実情である。

従って本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を解消し
、消石灰および石綿を必須成分として使用せずに、強度
および不燃性にすぐれた無機質成形体を製造することが
できる方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明者は、上記の目的を達成すべく種々検討を加えた
結果、 （ａ）流動床燃焼炉から発生し、従来利用されることな
く廃棄されていた流動床灰を、上記の従来技術の無機質
板の製造方法で用いられる微粉炭床の代りに用いると、
流動床灰は多量のカルシウム分を含むため、消石灰を添
加しなくても、セメント、雲母および補強繊維を併用す
ることにより、得られる無機質成形体に十分な強度を付
与できること、および （ｂ）前記流動床灰とともにセメントと、雲母と、石綿
以外の補強繊維とを必須原料として用いると、石綿を使
用しなくても、得られる無機質成形体に十分な強度とと
もに不燃性を付与できること を見い出だした。

本発明は、このような知見に基づいてなされたちのであ
り、本発明の無機質成形体の製造方法は、流動床灰、セ
メント、雲母および補強繊維を水と混練して混練物を得
、得られた混練物を所望の形状に成形後、養生し、次い
で乾燥することを更に添加する、ものである。

以下本発明の詳細な説明する。

本発明の無機質成形体の製造方法において、必須原料と
して用いられるものは、流動床灰、セメント、雲母およ
び補強繊維であるので、これらの必須原料を順次説明す
る。

先ず流動床灰は、燃料としての石炭および脱硫剤として
の石灰石を流動床燃焼炉に投入し、石炭を燃焼した後、
流動床燃焼炉から排出される粉体であり、従来利用され
ることなく廃棄されていたものであるが、本発明の無機
質成形体の製造方法においては、この流動床灰を有効に
利用するものである。流動床灰は、主として石炭燃焼後
に残存する無機物質、脱硫剤がその作用を果した後に生
ずる硫酸力ルンウムおよび未反応脱硫剤（石灰石）から
なり、更に具体的には流動床灰の組成は通常５ｉ０２３
０〜５０％、　Ａｌ２Ｏ３１０〜３０％、ＣａＯ換算換
算カルシウム上０〜３５％であるが、炉内に投入される
石炭の種類や、石炭／脱硫剤（石灰石）の比によって、
流動床灰の組成は上記数値範囲内で変動する。Ｘ線回折
によれば、形態として、α−石英、ＣａＣＯ３およびＣ
ａＯが主であり、炉外排出後に大気中の水分を吸収して
生ずるＣａ　（ＯＨ）２が若干認められることもある。

このように流動床灰は多量のカルシウム分を含むため、
流動床灰に水を加えると、自硬性を示す。従って無機質
成形体の製造原料として使用すると、無機質成形体の強
度を向上させることができる。無機質成形体の製造原料
として従来用いられていた微粉炭床の場合、カルシウム
分を殆んど含まないため、無機質成形体の製造に際して
生石灰や消石灰あるいは石膏などのカルシウム化合物を
同時に添加しないと、無機質成形体に強度を持たせるこ
とができなかったが、流動床灰の場合には、上述の如く
これらのカルシウム化合物の添加の必要がないという利
点がある。またカルシウム化合物の添加のための設備（
ホッパーや計量器など）が不要となり、その分だけコス
トの低減が図れるという利点もある。

流動床灰の量は、その有効利用を考えれば、なるべく多
い方がよいが、総原料を１００重量部と、して、７０重
量部を超える量とした場合、無機質成形体の強度が弱く
なり、一方、４０重量部未満の量とし、その分だけ後述
するセメントの量を増やすと、嵩比重が大きくなり、施
工時の作業性を損なうので、４０〜７０重量部とするの
が好ましい。特に好ましい流動床床の量は４０〜５５重
量部である。

セメントは、無機質成形体の強度を向上させるためのも
のであり、ボルトランドセメンントを用いるのが好まし
いが、アルミナセメント、高炉セメント、マグネシアセ
メント、シリカセメントなどの各種セメントを用いるこ
ともできる。２種以上のセメントを併用することもでき
る。セメントの量は、２５重量部未満では無機質成形体
の強度が低下し、一方４５重量部を超えると無機質成形
体の嵩比重が高くなるので、２５〜４５重量部とするの
が好ましい。特に好ましいセメントの量は３７〜４５重
量部である。

雲母は、主として無機質成形体の不燃性、寸法安定性、
補強性などを目的として用いられるものであり、その量
は５〜１０重量部とするのが好ましい。その理由は、５
重量部未満では不燃性、寸法安定性、補強性などの効果
が得られにくく、また１０重量部を超えると、雲母は他
の原料と比べ高価であるため、無機質成形体のコストア
ップにつながるからである。特に好ましい雲母の量は７
．５〜１０重量部である。雲母の粒径は好ましくは１５
０〜３５０μｍ１特に好ましくは２００〜３００μｍで
ある。

補強繊維は、無機質成形体の補強性を目的とするもので
あり、例えばポリビニルアルコール繊維、ポリプロピレ
ン繊維、ポリアクリロニトリル繊維などの有機系繊維や
カーボンファイバー、耐アルカリ性ガラス繊維などの無
機系繊維が好ましく用いられる。本発明の無機質成形体
の製造方法は、無石綿化を達成するものであり、上記補
強繊維には当然石綿は含まれない。補強繊維の量は、０
．５重量部未満であると補強効果が得られにくく、また
５重量部を超えると、無機質成形体のコストアップにつ
ながるので、０．５〜５重量部とするのが好ましい。特
に好ましい補強繊維の量は０．５〜１重量部である。

本発明の無機質成形体の製造方法においては、上記の必
須原料（流動床灰、セメント、雲母および補強繊維）と
ともに、必要に応じて微粉炭床、パルプおよび軽量化剤
からなる群から選択される少なくとも１種を任意原料と
して用いることができる。

任意原料である微粉炭床とは、微粉炭燃焼炉から発生す
るフライアッシュである。この微粉炭床は、必須原料で
ある流動床灰にカルシウム分が特に多い場合に、シリカ
（ＳｉＯ２）源として用いるものである。この微粉炭床
の量は、用いる場合でも３５重量部以下とするのが好ま
しい。その理由は、３５重量部を超えると、未反応５ｉ
０２が多くなり強度を弱くするためである。用いる場合
の微粉炭床の特に好ましい量は１５重量部以下である。

パルプも任意原料であるが、無機質成形体を抄造成形法
により製造する場合に、抄造性を良好にするために特に
好ましく用いられる。パルプの例としては、メカニカル
パルプ、ケミカルパルプ、砕木パルプ、グランドパルプ
、ケミグランドパルプ、亜硫酸パルプ、アルカリパルプ
、硫酸塩パルプ、セミケミカルパルプ、中性亜硫酸ケミ
カルパルプ、クラフトセミケミカルパルプ、サラシパル
プ、未すラシパルプなどが挙げられる。パルプの量は２
〜５重量部とするのが好ましい。その理由は、２重量部
未満では抄造性を良好にする効果が低く、また５重量部
を超えると無機質成形体の不燃性が低下することがある
からである。特に好ましいパルプの量は３〜４重量部で
ある。

軽量化剤は、その名の通り無機質成形体の軽量化を図る
ために適宜用いられ、その例として、パーライト、発泡
ポリスチレンなどが挙げられる。

用いる場合、軽量化剤の量は５〜２０重量部とするのが
好ましい。その理由は５重量部未満では、十分な軽量化
が図れず、一方、２０重量部を超えると、強度が低下す
るからである。用いる場合、軽量化剤の量は１０〜２０
重量部とするのが特に好ましい。

本発明の無機質成形体の製造方法においては、先ず、上
述の原料を水と混練して混練物を得る。

この混練物を得るために、撹拌機能を有する容器を使用
し、この容器に先ず水を投入し、次いで補強繊維、雲母
を順次投入して、補強繊維と雲母を均−に分散させた後
、流動床灰を投入し、最後にセメントを投入するのが好
ましい。任意原料である微粉炭床、パルプ、軽量化剤を
用いる場合、微粉炭床は流動床灰と同時に、パルプは補
強繊維の投入前に、軽量化剤は雲母の投入後、流動床灰
の投入前に投入するのが好ましい。セメント投入後、所
定時間撹拌して、均一なｌ捏練物を得る。この混線化に
使用する水の量は、後記する成形方法によって異なるが
、抄造成形法の場合、総原料に対して３〜１２倍の水を
用いてｌ昆、練物をスラリー状とするのか好ましい。こ
のスラリー状の混練物を得るためには、容器の底部に羽
根を有し、この羽根が高速で回転して原料を水中で混合
することができる、いわゆるパルパーを用いるのが好ま
しい。

また押し出し成形法の場合は、０．２〜０．５倍の水を
、プレス銭形法の場合は、０．２〜０．４倍の水を、そ
して流し込み成形法の場合は、０．５〜１倍の水をそれ
ぞれ用いるのが好ましい。

本発明の無機質成形体の製造方法においては、上で得ら
れた混練物を次に所定の形状に成形する。

成形によって得られる形状は、用いられる無機質成形体
の用途によって異なり、板状、表面にエンボス形状を有
する板状、波状等の種々の形状が挙げられる。

成形方法は、抄造成形法、押し出し成形法、プレス成形
法、流し込み成形法などの任意の方法を採用することが
できるが、抄造銭形法が最も実用的であるので、先ず抄
造成形法によりスラリー状混練物を所望の形状に成形す
る方法について第１図を参照しながら説明する。

第１図は、連続抄造機を示すものであり、給水管１経出
で水をパルパー２に供給した後、ベルトコンベヤー３経
由で各種原料を順次パルパー２に供給し、変速モーター
４を駆動させることにより撹拌羽根５を回転させること
により得られたスラリー状混練物Ａをポンプ６によりチ
エストアに送る。次にチエストア内のスラリー状混練物
Ａをパケットコンベヤー８によってチエストア内に受槽
（図示せず）を有する緩衝器（バッファー）９に送る。

なお、抄造成形法においては、原料に対して約３００〜
８００ｐｐｍ、より好ましくは約５００〜６００ｐｐｍ
程度の凝集剤の添加が必要であり、この凝集剤の添加は
、スラリー状混練物Ａが緩衝器９に送られた時点で行わ
れる。凝集剤としては、市川毛織商事■のＩ、　　Ｋ、
フロック、栗田工業■のクリフロックなどが挙げられ、
これらの凝集剤は通常固体であるので、これを水ととも
に撹拌して得た、凝集剤濃度が約０．　１〜０゜３％程
度の溶１夜をスラリー状混練物Ａに添加するのが好まし
い。この緩衝器９は所定量のスラリー状混練物Ａを収容
し得る容器であり、所定量のスラリー状混練物Ａを、こ
の緩衝器９の出口（Ｉｌｌに設けられたスライド式開閉
扉１０の開度を調整することにより流量を制御して前記
のスラリー状混練物Ａをリフラー１１、次いでシリンダ
ーバッド１２に送る。

このシリンダーバッド１２中には、例えば６０メツシユ
の金網が張られたシリンダー１３が設けられており、こ
のシリンダー１３を回転することにより、スラリー状ｌ
昆練物Ａ中の固形分を抄き取る。固形物を抄き取ること
によって固形分４度が減少した、シリンダー１３内の白
水はシリンダーバッド１２の外に排出され、導管１４経
由で緩衝器つとリフラー１１との間に循環される。

次にシリンダー１３に抄き取られた固形分をフェルト１
５上に送ることにより、例えば厚さ０．３〜０．４ｍｍ
のシート状ケーキＢを得、このシート状ケーキＢをメー
キングロール１６に送る。メーキングロール１６に送ら
れたシート状ケーキＢはメーキングロール１６に付着す
るため、この付着したケーキＢは、メーキングロール１
６が１周するごとに厚くなっていく。したがって、メー
キングロール１６の回転数を適宜選定することにより、
メーキングロール１６上のシート状ケーキＢの厚さが所
望の値に調整される。メーキングロール１６上のシート
状ケーキＢの厚さが所望の値（例えば約０．　７ｃｍ）
になった時点で、メーキングロール１６に設けられてい
るワイヤー１７によってシート状ケーキＢを軸方向に切
断して、湿潤成形体である平板状の生板Ｃを得る。得ら
れた平板状の生板Ｃの寸法は、例えば長さ約１５０ｃｍ
、幅約４０ｃｍ、厚さ約０．７ｃｍである。

上述の抄造成形法の代りに、押し出し成形法、プレス成
形法、流し込み成形法などの成形法も採用できるが、こ
れらは、従来公知の方法をそのまま利用できるので、こ
こでは詳細な説明を省略する。

本発明の無機質成形体の製造方法においては、上記で得
られた湿潤成形体を養生し、次いで乾燥する。この湿潤
成形体の養生は、蒸気養生またはオートクレーブ養生に
よって行なうのが好ましい。

蒸気養生は、好ましくは６０〜１００°Ｃ１より好まし
くは７０〜９０℃の温度で、好ましくは１６時間以上、
より好ましくは１６〜３２時間行なうのが好ましい。そ
の理由は温度が６０℃未満で時間が１６時間未満の場合
、硬化が十分でなく、また温度が９０°Ｃを超え、時間
が３２時間を超えても、温度を上げ、時間を長くしただ
けの効果がなく、エネルギー的にも生産性の面でも好ま
しくないからである。

オートクレーブ養生は、好ましくは１１０〜１７０°Ｃ
１より好ましくは１４０〜１６０°Ｃの温度で、好まし
くは５〜１０時間、より好ましくは７〜１０時間行なう
のが好ましい。その理由は、温度が１１０℃未満で時間
が５時間未満の場合、硬化が十分でなく、また温度が１
６０℃を超えると、原料中の成分が劣化し強度が低下す
るおそれがあり、また時間が１０時間を超えても、時間
を長くしただけの効果が得られないからである。養生後
の乾燥は、種々の条件によって行なわれ得るが、例えば
８０〜１００’Ｃにて８時間以上行なうのが好ましい。

この養生、乾燥後に得られた無機質成形体は、強度およ
び不燃性に優れ、建築材料として好ましく用いられる。

［実施１す］ 以下、本発明を実施例によって更に説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。

実施例１〜５ 原料として、表−１に示したような各種原料を表−１に
示した割合で用い、水、パルプ、補強繊維、雲母、流動
床灰、セメントの順で第１図に示す連続抄造機のパルパ
ーに投入し、総原料に対して５倍量の水と混練すること
によりスラリー状混練物を得た。

なお、実施例４においては、軽量化剤としてのパーライ
トを雲母投入後、流動床灰投入前に投入した。また実施
例５においては、微粉炭床も流動床灰と同時に投入した
。

得られたスラリー状混練物を第１図に示す連続抄造機を
用いて、抄造成形して、湿潤成形体（生板）を得、次に
この湿潤成形体を８０℃の飽和水蒸気中で２４時間かけ
て蒸気養生し、その後１００℃で８時間かけて乾燥して
５種の無機質成形体を得た。得られた無機質成形体の曲
げ強度、不燃性および嵩比重の測定結果を表−１に示し
た。

比較例 ４９．５重量部の流動床灰Ａの代りに同量の微粉炭床を
用いた以外は実施例２と同様にして実施腰比較のための
無機質成形体を得た。この比較のための無機質成形体の
曲げ強度、不燃性および嵩比重の測定結果も表−１に示
した。

（以下余白） 表−１ ＊６ （注） 流動床灰Ａ：流動床ボイラー燃焼灰（ＣａＯ換算のカル
シウム量１１．７％）流動床灰Ｂ：流動床ボイラー燃焼
灰（ＣａＯ換算のカルシウムｆｆ１２２．３％）微　粉
　灰：微粉灰ボイラー燃焼灰（ＣａＯ換算のカルシウム
量０．８％）セメント：住友セメント■製　普通ポルト
ランドセメント（比重３．１６）雲　　　母：■クラレ
製　スジライトマイカ８０Ｃ（平均粒径２３０μ慣、ア
スペクト比６５）ポリビニルアルコール繊維：＠クラレ
製　ＲＭＨ（直１呈１４μｍ、長さ６　ｍｍ）＊７ 耐アルカリ性ガラス繊維：日本電気硝子■ｉ　　ＡＣＳ
　６Ｓ−４００（直径１３μ国、長さＢ　ｍｍ） ＊８ ＊９ バ　ル　ブ：南信バルブ■製　ＮＩＪＫＰバルブパーラ
イト：三井金属パーライト株製　三井パーライト（径１
．２　ｍｎ）本■ 不 燃 性：　ＪＩＳ　Ａ　１３２１により評価し、難燃１級に
合格するものを表−１で合格と表示した。

嵩比重−！ ■ 表−１より明らかなように、実施列１〜３の無機質成形
体は、比較例の無機質成形体に比べ曲げ強度が３１〜４
２％も向上しており、優れた強度を有していることが明
らかとなった。また実施例１〜３の無機質成形体は不燃
性にもすぐれていた。

また実施例４の無機質成形体は、パーライトを用いるこ
とにより、比較例の無機質成形体と同等の曲げ強度を有
しつつ、比較ト１１の無機質成形体に比べ、嵩比重が１
９％も低下し、軽量化を達成できた。また不燃性にも優
れていた。

さらに実施例５の無機質成形体は石炭灰として流動床店
とともに微粉炭灰を用いているにも拘らず、石炭灰とし
て微粉炭のみを用いた比較例の無機質成形体に比べ曲げ
強度が３５％も向上しており、流動床店に微粉炭灰を用
いても所望の強度が得られることが明らかとなった。ま
た不燃性も満足すべきものであった。

［発四の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、強度および不燃性
に優れ、建築材料として好適な無機質成形体が得られる
。

本発明の無機質成形体の製造方法は、（イ）従来利用さ
れることなく廃棄されていた流動床店を利用できる、（
ロ）流動床店を使用するため、微粉炭灰と異なり、カル
シウム化合物を別途添加する必要がない、（ハ）石綿を
使用しないので、人体に対して安全である等の利点をも
有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の無機質成形体の製造方法を実施するの
に好適な連続抄造機を示す図である。 １・・・給水管、２・・・パルパー、３・・・コンベヤ
ー４・・・変速モーター、５・・・撹拌羽根、６・・・
ポンプ、７・・・チエスト、８・・・パケットコンベヤ
ー、９・・・緩衝器、１０・・・スライド式開閉扉、１
１・・・リフラ、１２・・・シンダーバット、１３・・
・シリンダー１４・・・白水循環のための導管、１５・
・・フェルト、１６・・・メーキングロール、１７・・
・ワイヤーＡ・・・スラリー状混線物、Ｂ・・・シート
状ケーキ、Ｃ・・・生板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）流動床灰、センメント、雲母および補強繊維を水
   と混練して混練物を得、得られた混練物を所望の形状に
   成形後、養生し、次いで乾燥することを特徴とする無機
   質成形体の製造方法。
2. （２）前記の混練物に、微粉炭灰、パルプおよび軽量化
   剤からなる群から選択される少なくとも１種を更に添加
   する、請求項（１）に記載の無機質成形体の製造方法。
3. （３）前記の混練物にパルプを添加し、抄造成形法によ
   り所望の形状に成形する、請求項（２）に記載の無機質
   成形体の製造方法。