JPH05317680A - 無機粉体の造粒方法、異形断面を有する無機発泡体とその製造方法、人工軽量骨材及び人工培土 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 人工軽量骨材や人工培土として好適な無機発
泡体を提供するとともに、その無機発泡体用原料として
好適な粒状物を得るための無機粉体の造粒方法を提供す
る。 【構成】 無機粉体に対しその飽和吸水量よりやや過剰
の水を加え、混練し、加圧成形して得た表面付着水を有
する湿潤成形物又はスラリー状の無機粉体物を脱水して
形成した表面付着水を有する湿潤ケーキ状物を、解砕刃
と撹拌羽根の回転による解砕と撹拌を行って粒状化させ
るとともに、その粒状化に際し、乾燥粉体を徐々に添加
して、表面付着水のない異形断面を有する粒状物を得る
ことを特徴とする無機粉体の造粒方法。異形断面を有す
る無機粉体粒状物を焼成発泡させることを特徴とする異
形断面を有する粒状無機発泡体の製造方法。異形断面を
有する粒状無機発泡体からなる人工軽骨材及び人工培
土。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、得られた粒状物が異形
断面を有する無機粉体の造粒方法、異形断面を有する無
機発泡体とその製造方法、人工軽量骨材及び人工培土に
関するものである。

【０００２】

【従来技術及びその問題点】従来、比重が１以下の人工
軽量骨材を製造するために、頁岩、粘土、石炭灰、粘板
岩等の発泡性無機物を原料として用い、これを成形し、
焼成発泡させることは知られている（例えば、特開平３
−９７６４３号）。このようにして得られた無機発泡体
は、その断面は円形又は円形に近いものとなっている。
そして、このような断面円形状の無機発泡体は、表面摩
擦力が小さいため、これを山積みした場合、その山積み
したものがくずれやすいという問題がある他、これをモ
ルタルに混合して施工する際に、その発泡体がモルタル
から分離してくるという問題がある。さらに、これを園
芸用の人工培工として使用する場合、植物を支持する力
が弱く、根の活着率が低いという問題がある。一方、無
機粉体を造粒する方法としては、皿型造粒法、押出成形
法、圧縮成形法、流動造粒法等が知られている。これら
の造粒法は一定寸法の粒状物を製造するための方法であ
り、広範囲の粒径分布を有する粒状物を一度に製造する
ことはできない。また、市販されている破砕型撹拌機
は、湿潤ケーキ状物を破砕するだけで、造粒性のないも
のであり、得られる破砕物は１．２ｍ／ｍ以下の微粒子
が多く、しかもその粉体の形状は主に偏平状であり、断
面異形のものは少ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、人工軽量骨
材や人工培土として好適な無機発泡体を提供するととも
に、その無機発泡体用原料として好適な粒状物を得るた
めの無機粉体の造粒方法を提供することをその課題とす
る。

【０００４】

【課題を解議するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成する
に至った。即ち、本発明によれば、無機粉体に対しその
飽和吸水量よりやや過剰の水を加え、混練し、加圧成形
して得た表面付着水を有する湿潤成形物を、解砕刃と撹
拌羽根の回転による解砕と撹拌を行って粒状化させると
ともに、その粒状化に際し、乾燥粉体を徐々に添加し
て、表面付着水のない異形断面を有する粒状物を得るこ
とを特徴とする無機粉体の造粒方法が提供される。ま
た、本発明によれば、スラリー状の無機粉体物を脱水し
て形成した表面付着水を有する湿潤ケーキ状物を、解砕
刃と撹拌羽根の回転による解砕と撹拌を行って粒状化さ
せるとともに、その粒状化に際し乾燥粉体を徐々に添加
して表面付着水のない異形断面を有する粒状物を得るこ
とを特徴とする無機粉体の造粒方法が提供される。さら
に、本発明によれば、異形断面を有する粒状無機発泡体
が提供される。さらにまた、本発明によれば、異形断面
を有する無機粉体粒状物を焼成発泡させることを特徴と
する異形断面を有する粒状無機発泡体の製造方法が提供
される。さらにまた、本発明によれば、異形断面を有す
る粒状無機発泡体からなる人工軽骨材及び人工培土が提
供される。

【０００５】本発明における原料無機粉体としては、頁
岩、粘土、粘板岩、石炭灰等の人工軽量骨材用原料粉体
として従来一般に用いられているものが用いられる。こ
れらの無機粉体の粒径は３〜２０μｍ、好ましくは５〜
１０μｍである。本発明により無機粉体の造粒を行うに
は、先ず、解砕撹拌用原料として、その無機粉体の飽和
吸水量よりもやや過剰の水を含む加圧成形物又は脱水ケ
ーキ状物を作る。加圧成形物は、無機粉体にその飽和吸
水量よりもやや過剰の水を加え、混練し、この混練物を
押出成形機やプレス等の加圧成形機を用いて成形するこ
とにより得ることができる。成形物の形状は、ブロック
状、棒状、板状、柱状等であることができる。一方、脱
水ケーキ状物は、無機粉体を含むスラリーを加圧脱水機
により脱水することにより得ることができる。本発明に
おける無機粉体の加圧成形物及び脱水ケーキ状物は、そ
の粉体の飽和吸水量よりやや過剰の水を含有し、その表
面には水が付着して濡れた状態（湿潤状態）になってい
る。加圧成形物及び脱水ケーキ状物の含水量は、一般的
には、無機粉体の飽和吸水量の１２０〜１３０重量％、
好ましくは１２３〜１２７重量％である。

【０００６】本発明においては、前記無機粉体の加圧成
形物又は脱水ケーキ状物を撹拌機に入れて粒状化させる
とともに、その粒状化に際して乾燥粉体を徐々に添加し
て、付着水のない粒状物を生成させる。本発明で用いる
撹拌機は、解砕刃と撹拌羽根を有するものである。解砕
刃は、長手方向に延びた一方の端面が刃形に形成された
長さ７０〜１５０ｍｍ、幅２０〜４０ｍｍ、厚さ１０〜
２０ｍｍ、好ましくは１２〜１８ｍｍの板状体からなる
ものである。この解砕刃の刃先の厚みは３〜８ｍｍ、好
ましくは４〜６ｍｍである。この解砕刃は、原料である
無機粉体の加圧成形物又は脱水ケーキ状物を小さな分割
体へ解砕する作用を示す。撹拌羽根は、長さ８０〜１６
０ｍｍ、幅５０〜１００ｍｍの板状体からなるもので、
その厚さは、１０〜２０ｍｍである。この撹拌羽根は、
前記解砕刃により形成された無機粉体からなる小分割体
を撹拌し、粒状物に造粒する作用を示す。撹拌羽根の個
数は、解砕刃１０個に対し、５〜２０個、好ましくは１
０〜１５個の割合である。

【０００７】本発明で用いる撹拌機としては、前記解砕
刃と撹拌刃根を複数有する回転軸を複数個備えた構造の
ものの使用が好ましい。また、この場合の回転軸は、垂
直方向又は水平方向に配設したものであることができる
が、水平方向に配設したものである方が、撹拌機の構造
が簡単になるとともに、乾燥粉体の添加が容易になるの
で好ましい。

【０００８】本発明においては、無機粉体の加圧成形物
又は脱水ケーキ状物を、前記のようにして解砕刃と撹拌
羽根の回転により解砕と同時に撹拌し、さらにその間に
乾燥粉体を徐々に添加する操作を含むが、この操作によ
り、無機粉体の加圧成形物又は脱水ケーキ状物は、表面
付着水のない流動性の良い粒状物に造粒される。このよ
うにして得られる粒状物は、解砕刃により分割されて形
成されたものであるため、その断面形状は、円形状を示
さず、異形状を示す。また、この粒状物は、撹拌時間の
経過とともに、その粒径は小さくなる。本発明において
は、この撹拌は、２〜１０分間、好ましくは５〜８分間
程度で十分である。乾燥粉体の添加は、撹拌を行いなが
ら、少量ずつ、好ましくは散布により添加するのがよ
く、また、その添加時間は１〜５分間、好ましくは２〜
４分間程度にするのがよい。また、乾燥粉体の添加は、
加圧成形物又は脱水ケーキ状物の解砕撹拌と同時に添加
し得る他、ある程度の解砕撹拌を行った後、添加するこ
ともできる。

【０００９】乾燥粉体の粒径は、３〜２０μｍ、好まし
くは５〜１０μｍである。一般には、造粒原料である無
機粉体と同程度もしくはそれより小さな粒径の粉体の使
用が好ましい。この乾燥粉体の添加量は、その乾燥粉体
の種類により異なるが、加圧成形物又は脱水ケーキ状物
から形成される粒状物の表面付着水を吸収し、表面乾燥
した粒状物を与えるに十分な量であればよい。乾燥粉体
としては、水吸収性のものであれば何でも良く、無機粉
体及び有機物粉体のいずれのものも使用可能である。無
機粉体としては、前記で原料無機粉体として示した各種
のものの他、耐火粘土、粘土シャモット粉、ケイ石粉、
アルミナ粉等が例示され、また、有機物粉体としては、
親水性高分子が好ましく用いられる。このような親水性
高分子としては、従来公知のもの、例えば、カルボキシ
メチルセルロース、ヒドロキエチルセルロース、硫酸セ
ルロース等のセルロース誘導体の他、ポリビニルアルコ
ール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸ソーダ、
ポリメタクリル酸ソーダ、ポリエチレンオキシド、アル
ギン酸ソーダ、でんぷん等が挙げられるが、特に好まし
くは、高吸水性ポリマーの使用が好ましい。このような
高吸水性ポリマーについては、例えば、共立出版（株）
発行、増出房義著、「高分子新素材 ＯｎｅＰｏｉｎｔ
高吸水性ポリマー」に詳述されている。

【００１０】本発明においては、粒径が０．６〜３０ｍ
ｍの範囲に分布する粒状物を一度に得ることができる
が、この粒径分布は、原料無機粉体の粒径や、無機粉体
の加圧成形物又は脱水ケーキ状物の含水量、撹拌条件等
によりコントロールすることができる。一般には、含水
量が多くなるにつれて、得られる造粒物中の粒径の大き
いものの含有率が増加する。また、含水量が少くなるに
つれて、得られる粒状物中の粒径の小さいものの含有率
が増加する傾向を示す。本発明によれば、１５分以下、
通常５〜１０分の時間でワンバッチの造粒を行うことが
できる。本発明により得られた粒状物は、異形断面を有
するものである。その代表的な断面形状を図１の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。

【００１１】本発明の無機発泡体は、前記のようにして
得られた異形断面を有する粒状物を、従来公知の方法に
従い、融着防止剤の存在下、１０００℃以上の高温、通
常、１１００〜１２００℃の高温に焼成することにより
得られる。この場合、原料粒状物の粒径は、通常、０．
５〜１０ｍｍにするのがよい。このようにして得られる
本発明の無機発泡体は、その原料である粒状物に対応す
る異形断面を有するものである。融着防止剤としては、
発泡加熱温度で融着しない、耐火性の強い無機粉体が用
いられる。このようなものとしては、例えば、耐火粘土
粉、粘土シャモット粉、ケイ石粉、アルミナ粉等が挙げ
られる。その添加量は、通常、原料粒状物１００重量部
に対し、２〜１０重量部の割合である。また、本発明の
無機発泡体を製造する場合、その原料として用いる異形
断面を有する粒状物は、必ずしも前記した造粒法によっ
て得られたものである必要はなく、他の方法により得ら
れたものであることができる。例えば、従来公知の方法
で得られた無機粉体からなる塊状物や棒状物、柱状物、
板状物等の成形体を、回転するナイフカッター等で解砕
して形成した異形断面を有する粒状物を用いることがで
きる。

【００１２】本発明の異形断面を有する粒状無機発泡体
において、その見掛け比重は１以下、通常、０．５〜
０．８である。また、その粒径は、１〜２５ｍｍ、好ま
しくは２〜２０ｍｍ程度である。本発明の粒状無機発泡
体は、軽比重でありながら、良好な機械的強度を有し、
その１つの粒子を上部から荷重を加えて、圧縮破壊させ
る際の圧縮強度は、通常、４０ｋｇ以上である。

【００１３】

【発明の効果】本発明による無機粉体の造粒方法によれ
ば、簡単にかつ効率よく、異形断面を有する粒径分布の
広い粒状物を一度に得ることができる。本発明による断
面が異形形状に形成された粒状無機発泡体は、その表面
の大きな摩擦作用により、これを山積みした場合に、そ
の山が崩れにくいという利点を有する。また、本発明の
粒状無機発泡体は、人工軽量骨材として好適なものであ
る。即ち、本発明の粒状無機発泡体をモルタルと混ぜて
施工する場合、モルタルからの分離がなく、モルタルと
の均一混合が容易であるという利点を有する。さらに、
本発明の粒状無機発泡体は、園芸用の人工培土として好
適のものである。即ち、本発明の粒状無機発泡体は、異
形断面を有し、表面摩擦力が大きなものとなっているこ
とから、植物の支持力が強く、植物の根の活着率にすぐ
れたもので、植物を安定して生育させることを可能に
し、水耕栽培等の人工培土として有利に適用される。

【００１４】

【実施例】次に本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。 実施例１ 原料無機粉体として、平均粒径約５μｍの発泡性頁岩粉
体（その飽和吸水量は、約１８重量％）を用いた。ま
た、造粒装置としては、市販の試験用二軸強制混練ミキ
サー（ＳＦ６０、日工株式会社製）において、その内部
に配設された２つの回転軸に付設された全羽根数が１６
個の撹拌羽根（長さ：１２０ｍｍ、幅：８０ｍｍ、厚
さ：１５ｍｍ）のうちの８個を除き、その代りに、長さ
１００ｍｍ、幅４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの板状体からな
る解砕刃（刃先厚さ：４ｍｍ）６個を付設したものを用
いた。前記原料粉体１００ｋｇに対し、水２０ｋｇを加
え、よく混合した後、押出機を用いて厚さ４０ｍｍの表
面付着水を有する湿潤板状体を得た。次に、この板状体
５０ｋｇを前記造粒装置に入れ、撹拌を開始するととも
に、乾燥粉体として、前記原料粉体を撹拌下、添加時間
３分で添加し、さらに２分間撹拌を継続して造粒操作を
終了した。このようにして得られた粒状物は、表面付着
水のない流動性の良いものであった。

【００１５】実施例２ 実施例１において、造粒用原料として、原料無機粉体の
スラリー状物を脱水して形成した表面付着水を有する湿
潤脱水ケーキ状物（含水量２２重量％）を用いるととも
に、乾燥粉体の添加量をその脱水ケーキ状物の１２重量
％とした以外は同様にして実験を行った。このようにし
て得られた粒状物は、表面付着水のない流動性のよいも
のである。

【００１６】次に、前記実施例１及び実施例２で得られ
た粒状物の粒径分布をフルイを用いて調べた結果を次表
に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】実施例３ 実施例１で得られた粒径約１０ｍｍ以下の粒状物を融着
防止剤としての粘土シャモットの存在下、焼成炉（ロー
タリーキルン）を用いて、温度１１７０〜１１９０℃、
酸素濃度２〜５ｖｏｌ％の条件下で３０分間焼成して、
無機発泡体を得た。この無機発泡体は、比重が約０．６
〜０．８で、その寸法は２〜２０ｍｍであった。この粒
状無機発泡体は、異形断面を有するものであった。ま
た、このものは、骨材及び人工培土として十分な機械的
強度を有し、その１つの粒子をその上部から圧縮して破
壊する荷重は４０ｋｇ以上であり、その運搬や袋詰め等
の取扱いには格別の支障を生じるものではなかった。ま
た、この無機発泡体は、表面摩擦力が大きいために、山
積みにしても容易に崩れることがなく、運搬性や保管性
にすぐれたものであることが確認された。また、これを
人工軽量骨材としてモルタルと混合して施工する際に、
骨材分離を大幅に減少させ得ることが確認された。

【００１９】次に、前記した無機発泡体を人工培土とし
て用いて、以下のようにして植物の水耕栽培を行った。
供試植物として、ドラセナ、マッサンゲアーナ（Ｄｏｒ
ａｃａｅｎａ ｆｒａｇｒａｎｓ ｃｖ．Ｍａｓｓａｎ
ｇｅａｎａ）、パラキ（Ｐａｃｈｉｒａ ａｑｕａｔｉ
ｃａ）、アケボノ・クロトン（Ｃｏｄｉａｅｕｍ ｖａ
ｒｉｅｇａｔｕｍ ｃｖ．Ａｋｅｂｏｎｏ）、フィカス
ベンジャミナ（Ｆｉｃｕｓ ｂｅｎｊａｍｉｎａ）及び
カナリーヤシ（Ｐｈｏｅｎｉｘ ｃａｎａｒｉｅｎｓｉ
ｓ Ｈｏｒｔ．）の植物を用いた。これらの植物を前記
無機発泡体からなる人工培土に植え、５０％遮光の硬質
フィルムハウスにおいて栽培を行い、約２カ月間それら
植物の生長を観察した。この場合、潅水は適宜行い、施
肥は行わなかった。その結果、いずれの植物も良好に生
育することが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の造粒方
法により得られた異形断面を有する代表的無機粉体粒状
物の断面図を示す。

【符号の説明】

１，２，３ 無機粉体粒状物

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機粉体に対しその飽和吸水量よりやや
   過剰の水を加え、混練し、加圧成形して得た表面付着水
   を有する湿潤成形物を、解砕刃と撹拌羽根の回転による
   解砕と撹拌を行って粒状化させるとともに、その粒状化
   に際し、乾燥粉体を徐々に添加して、表面付着水のない
   異形断面を有する粒状物を得ることを特徴とする無機粉
   体の造粒方法。
2. 【請求項２】 スラリー状の無機粉体物を脱水して形成
   した表面付着水を有する湿潤ケーキ状物を、解砕刃と撹
   拌羽根の回転による解砕と撹拌を行って粒状化させると
   ともに、その粒状化に際し乾燥粉体を徐々に添加して表
   面付着水のない異形断面を有する粒状物を得ることを特
   徴とする無機粉体の造粒方法。
3. 【請求項３】 異形断面を有する粒状無機発泡体。
4. 【請求項４】 異形断面を有する無機粉体粒状物を焼成
   発泡させることを特徴とする異形断面を有する粒状無機
   発泡体の製造方法。
5. 【請求項５】 異形断面を有する粒状無機発泡体からな
   る人工軽量骨材。
6. 【請求項６】 異形断面を有する粒状無機発泡体からな
   る人工培土。