WO2019102530A1 - ゼオライト含有組成物、ゼオライト含有硬化体、ゼオライト含有組成物の製造方法及びゼオライト含有硬化体の製造方法 - Google Patents

ゼオライト含有組成物、ゼオライト含有硬化体、ゼオライト含有組成物の製造方法及びゼオライト含有硬化体の製造方法 Download PDF

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WO2019102530A1
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WO
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zeolite
mass
composition
potassium silicate
blast furnace
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直樹 浅倉
裕史 笠松
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アレブリオ合同会社
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    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
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    • C04B38/00—Porous mortars, concrete, artificial stone or ceramic ware; Preparation thereof
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    • E04F13/02—Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings of plastic materials hardening after applying, e.g. plaster
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W30/00—Technologies for solid waste management
    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present disclosure relates to a zeolite-containing composition, a zeolite-containing hardened body, a method for producing a zeolite-containing composition, and a method for manufacturing a zeolite-containing hardened body.
  • Zeolites have attracted attention as a material having a deodorizing function.
  • Zeolites are known to have a high cation exchange capacity, and for example, they have a function to improve the soil retention ability of the soil by pouring them into the soil together with a fertilizer.
  • Zeolite is a porous material, and is also known to adsorb gas such as ammonia, hydrogen sulfide and formaldehyde to have a function of deodorizing, absorbing or releasing water.
  • adsorb gas such as ammonia, hydrogen sulfide and formaldehyde to have a function of deodorizing, absorbing or releasing water.
  • composition containing zeolite for example, a natural humidity control agent, fly ash, and an alkali silicate solution are mixed and solidified at normal temperature to produce a humidity control agent having a humidity control function and strength comparable to that of concrete.
  • a method for producing a humidity control material has been proposed (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-060175).
  • the humidity control material described in JP-A-2005-060175 has a certain degree of humidity control function and strength. However, because the fly ash is wrapped, simple disposal to soil is difficult.
  • the flowering container described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-000098 contains zeolite, it has excellent ion adsorption capacity and water retention capacity. However, since it contains porous concrete, simple disposal to soil is difficult.
  • the problem to be solved by an embodiment of the present invention is a zeolite-containing cured product which is a cured product of the zeolite-containing composition and the zeolite-containing composition which can be disposed in the soil while maintaining the excellent function of the zeolite.
  • the problem to be solved by another embodiment of the present invention is zeolite that is a cured product of zeolite-containing composition and zeolite-containing composition that can be disposed of in the soil while maintaining the excellent function of zeolite. It is providing the simple manufacturing method of a containing hardening body.
  • Means for solving the problems include the following embodiments.
  • ⁇ 1> Zeolite containing composition containing zeolite, potassium silicate, and blast furnace slag.
  • the content of the zeolite with respect to the total solid of a ⁇ 2> zeolite containing composition is 10 mass%-70 mass%, and the content of the potassium silicate with respect to the total solid of a zeolite containing composition is 0.0001 mass%-50
  • the zeolite containing composition as described in ⁇ 2> whose content of the potassium silicate with respect to the total solid of a ⁇ 3> zeolite containing composition is 20 mass%-50 mass%.
  • the zeolite containing composition as described in ⁇ 2> whose content of the potassium silicate with respect to the total solid of a ⁇ 4> zeolite containing composition is 0.0001 mass% or more and less than 20 mass%.
  • ⁇ 5> The zeolite-containing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, further comprising water.
  • ⁇ 6> The zeolite-containing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, which is an interior material for a building or an outer wall material.
  • a zeolite-containing cured product which is a cured product of the zeolite-containing composition according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>.
  • cured material as described in ⁇ 7> which is a ⁇ 8> planting pot.
  • the manufacturing method of the zeolite containing composition which includes the process of adding and knead
  • the kneaded material contains 10% by mass to 70% by mass of zeolite and 0.0001% by mass to 50% by mass of potassium silicate based on the total content of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag.
  • the method for producing a zeolite-containing composition according to ⁇ 9> which contains 10% by mass to 70% by mass of blast furnace slag.
  • the step of obtaining the kneaded material comprises 0.0001% by mass to 50% by mass of potassium silicate and 10% by mass to 70% by mass with respect to the total content of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag. % Of blast furnace slag to obtain a first mixture, and the obtained first mixture contains 10% by mass to the total content of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag. Adding 70% by mass of zeolite to obtain a second mixture, the method for producing a zeolite-containing composition according to ⁇ 9> or ⁇ 10>.
  • zeolite-containing cured product Water is added to a mixture containing ⁇ 12> zeolite, potassium silicate, blast furnace slag, and kneaded to obtain a kneaded product, and the obtained kneaded product is charged into a mold, cured and cured, Obtaining the cured product, and a method of producing the zeolite-containing cured product.
  • the kneaded material contains 10% by mass to 70% by mass of zeolite and 0.0001% by mass to 50% by mass of potassium silicate with respect to the total content of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag.
  • the method for producing a zeolite-containing hardened product according to ⁇ 12> which contains 10% by mass to 70% by mass of blast furnace slag.
  • ⁇ 14> In the step of obtaining the kneaded material, 0.0001% by mass to 50% by mass of potassium silicate and 10% by mass to 70% by mass with respect to the total content of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag % Of blast furnace slag to obtain a first mixture, and the obtained first mixture contains 10% by mass to the total content of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag.
  • a zeolite-containing composition that can be disposed of in the soil while retaining the excellent function of the zeolite, and a zeolite-containing hardened body that is a hardened product of the zeolite-containing composition.
  • a zeolite-containing composition that can be disposed of in the soil while retaining the excellent function of the zeolite, and a zeolite-containing cured product that is a cured product of the zeolite-containing composition A simple manufacturing method can be provided.
  • a numerical range indicated using “to” indicates a range including numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
  • the term "process” is included in the term if the intended purpose of the process is achieved, even if it can not be clearly distinguished from other processes, as well as independent processes.
  • the amount of each component contained in the composition means the total amount of the plurality of substances unless a plurality of substances corresponding to each component are contained in the composition.
  • the upper limit or the lower limit described in one numerical range may be replaced with the upper limit or the lower limit of the numerical range described in the other stepwise Good.
  • the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the value shown in the example.
  • the combination of two or more preferred embodiments is a more preferred embodiment.
  • the zeolite-containing composition of the present disclosure comprises zeolite, potassium silicate and blast furnace slag.
  • the zeolite-containing composition of the present disclosure may be simply referred to as a “composition”.
  • cured material of the below-mentioned this indication may only be called a "hardened body.”
  • the zeolite-containing composition has a content of zeolite of 10% by mass to 70% by mass with respect to the total solids of the composition containing zeolite, and a content of potassium silicate of 0.0001% by mass with respect to the total solids of the zeolite-containing composition
  • the content of blast furnace slag is preferably 10% by mass to 70% by mass with respect to the total solid content of the zeolite-containing composition.
  • compositions of the present disclosure include zeolites.
  • Zeolite is an aluminosilicate compound and has voids in its crystal structure.
  • a cation such as sodium is contained in the void to balance the charge. ing.
  • ion exchange reaction, ion adsorption reaction, etc. occur in the pores and in the aqueous solution by contacting with an aqueous solution containing a cation other than sodium, it has ion exchange ability.
  • the ion exchange reaction is reversible and may saturate and equilibrate over time.
  • Zeolites having the functions as described above are used as adsorption materials, ion exchange materials, dehydration of organic solvents, humidity control materials, soil conditioners and the like.
  • zeolite that can be used for the composition of the present disclosure, and it may be a natural product or an artificially synthesized artificial product.
  • zeolites described as artificial zeolites and natural zeolites in paragraphs [0018] to [0019] of JP-A-2005-60175 are suitably used in the composition of the present disclosure.
  • zeolites have various particle sizes from the mm order to the ⁇ m order and the nm order depending on the purpose of use. There is no restriction
  • zeolite having a particle size of 2 mm or less it is preferable to include zeolite having a particle size of 2 mm or less.
  • the particle size of the zeolite is 2 mm or less, the composition becomes more uniform, and when the composition is cured, it can be expected to obtain a denser cured body.
  • the particle size of zeolite can be reduced to micron, nano, pico or the like.
  • a micron-order or nanometer-order zeolite that is a particle size of a general zeolite product is used.
  • the particle size of the zeolite used is not particularly limited.
  • a commercial item may be used for a zeolite, and as a commercial item, Zeolite SGW series of Zektrite Co., Ltd., Zeolite Z series (all are trade names) etc. are mentioned, for example.
  • Commercially available zeolite products that can be used in the compositions of the present disclosure are all commercially available zeolite products that are limited to the previously described zeolite products, and any commercially available zeolite product can be used in the compositions of the present disclosure.
  • the content of the zeolite is preferably 10% by mass to 70% by mass, more preferably 30% by mass to 60% by mass, and more preferably 40% by mass with respect to the total solid content of the zeolite-containing composition of the present disclosure. It is further preferable that the content be up to 60% by mass.
  • the content of the zeolite is in the above-mentioned range, the effective function of the zeolite is sufficiently obtained, and the embrittlement of the cured product obtained by the composition is suppressed, and a cured product with sufficient strength is obtained.
  • compositions of the present disclosure include potassium silicate.
  • Potassium silicate is a silicate of potassium and is an inorganic compound represented by the chemical formula K 2 SiO 3 .
  • Potassium silicate is known as a water-glass-like substance, and is used for construction materials, detergents, fertilizers and the like.
  • potassium silicate is used as a binder in the water glass state. Moreover, when applying a composition to the use which obtains a hardened
  • potassium silicate In addition to potassium silicate, sodium silicate is known as a component that functions as a binder in the water glass state.
  • a potassium silicate solution and a sodium silicate solution are disclosed as an alkali silicate solution as a monomer source, and sodium silicate is described as being preferable because it is inexpensive and has excellent solidification characteristics. There is.
  • potassium silicate is used in consideration of not only the solidification property but also the influence on the soil at the time of disposal.
  • potassium silicate is rich in potassium, which is mentioned in the three major nutrients of plants, it is useful as a fertilizer even when the used composition or the hardened body of the composition is discarded to the soil, It can be said that there is almost no concern that adversely affects the situation.
  • composition of the present disclosure further contains blast furnace slag known as caical fertilizer.
  • the content of potassium silicate in a composition is preferably 0.0001% by mass to 50% by mass with respect to the total solid content of the composition.
  • the content of potassium silicate relative to the total solid content of the composition is from the viewpoint of further improving the strength and durability of the resulting cured product. 20% by mass to 50% by mass is preferable, and 20% by mass to 40% by mass is more preferable. The higher the content of potassium silicate in the composition subjected to the formability of the cured product, the more the strength and the durability of the resulting cured product are improved.
  • the composition can also contain potassium silicate in an amount of more than 50% by mass. However, potassium silicate is expensive as compared to other components used in the composition, and when it is contained in an amount of more than 50% by mass, the cost effectiveness of the composition may not be sufficiently obtained.
  • the content of potassium silicate can be further lowered.
  • the content of potassium silicate is preferably 0.0001% by mass or more and less than 20% by mass with respect to the total solid content of the composition.
  • the compositions of the present disclosure include blast furnace slag.
  • the blast furnace slag is mainly composed of SiO 2 ⁇ CaO ⁇ Al 2 O 3 and is a by-product discharged at the time of producing pig iron in a blast furnace which melts and reduces iron ore to produce melted pig iron.
  • the blast furnace slag is obtained by cooling impurities other than iron contained in the iron ore and the limestone of the auxiliary raw material and the ash content in the coke by melting and recovering in a molten state of about 1500 ° C.
  • blast furnace slag is amorphous and contains a base such as lime or earth in its structure
  • the binding strength of silicic acid is weak.
  • blast-furnace slag is generally used as a soil improvement material for the purpose of making the soil of a paddy field, supplying an alkali component to the soil, supplying a silicic acid, and the like.
  • keikal fertilizer mineral siliceous fertilizer
  • the content of blast furnace slag is preferably in the range of 10% by mass to 70% by mass, and more preferably in the range of 20% by mass to 40% by mass, with respect to the total solid content of the composition.
  • the effect of including the blast furnace slag is sufficiently obtained.
  • the composition is subjected to the production of a cured body, the effect of improving the strength of the obtained cured body is sufficiently can get.
  • the content of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag in the composition of the present disclosure is not particularly limited, but can be contained in the following ratio.
  • the content ratio of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag (zeolite: potassium silicate: blast furnace slag) in the composition of the present disclosure may be 10 to 70: 0.0001 to 50: 10 to 70 by mass ratio. Further, 30 to 60: 20 to 40: 20 to 40 can be obtained.
  • composition of the present disclosure can optionally contain other components in addition to zeolite, potassium silicate and blast furnace slag, as long as the effects are not impaired.
  • compositions of the present disclosure can contain water.
  • water There is no restriction
  • the content of water can be appropriately selected according to the purpose of the composition.
  • a composition containing zeolite, potassium silicate, blast furnace slag and water it becomes a fluid composition.
  • the composition having fluidity is put into a mold, and it is suitably used for various applications such as forming a clay-like composition into a desired shape. can do.
  • compositions other than water examples include surfactants, binders other than potassium silicate, biodegradable resins, and the like.
  • various components for providing design property for example, a coloring agent, a filler, etc. can be contained.
  • the composition When the composition is used for producing a cured product, the composition contains a curing accelerator such as potassium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, potassium nitrate, calcium nitrate, magnesium nitrate, magnesium phosphate, calcium acetate and the like. May be As a hardening accelerator, the well-known hardening accelerator normally used for hydraulic compositions, such as a concrete composition, and other additives can be used suitably, for example. When the composition contains a curing accelerator, a cured product having higher strength can be obtained in a shorter time by using the composition.
  • a curing accelerator such as potassium sulfate, calcium sulfate, magnesium sulfate, potassium nitrate, calcium nitrate, magnesium nitrate, magnesium phosphate, calcium acetate and the like.
  • a hardening accelerator the well-known hardening accelerator normally used for hydraulic compositions, such as a concrete composition, and other additives can be used suitably,
  • the composition of the present disclosure contains zeolite, it can be used in various applications such as adsorption materials, ion exchange materials, dehydration of organic solvents, humidity control materials, soil conditioners and the like. And, it is expected that the obtained composition retains the excellent function of the zeolite and can exhibit the function of the zeolite. More specifically, the composition of the present disclosure can be used, for example, as a building interior material, an outer wall material, and the like. As an interior material, an outer wall material, etc., you may use a composition as a board-like hardened
  • the state in which the composition has fluidity may be referred to as "fluid".
  • the physical properties of the fluid can be controlled by adjusting the content of liquid components such as water in the composition, the kneading conditions of each component, and the like.
  • clay-like kneaded products obtained by kneading the respective components are also included in the above-mentioned "fluid”.
  • the composition of the present disclosure when used in the form of a fluid, it can be used for use as a culture material of, for example, turf, moss, etc., plants or moss plants.
  • the composition may further contain a pH adjuster, such as phosphoric acid.
  • composition of the present disclosure can be applied to various applications because it becomes a cured product having various shapes stably by being a cured product, ie, a zeolite-containing cured product.
  • a cured product ie, a zeolite-containing cured product.
  • the zeolite-containing cured product and its use will be described later.
  • the zeolite-containing cured product of the present disclosure is a cured product of the composition of the present disclosure described above.
  • the cured product can be used in various applications because the required shape can be maintained by curing the composition of the present disclosure containing water into a cured product.
  • cured material of this indication which is a hardened
  • the cured product is suitable as an interior material for a building, an outer wall material, and the like because it has humidity control and deodorizing properties due to the function of the zeolite contained in the cured product.
  • the zeolite contained in the hardened material is a component that can be used as an agricultural material such as a soil conditioner, and since the blast furnace slag and potassium silicate are components that can also be used as a fertilizer, the hardened material is a plant pot. Suitable for plant pots, planters, etc.
  • the cured body of the present disclosure By applying the cured body of the present disclosure to a plant pot or the like, the amount of fertilizer used for plants can be reduced.
  • due to the properties of zeolite it has good breathability, can adsorb harmful substances, and is easy to control moisture, so it is a plant pot, plant pot, garden planter, etc. that has favorable conditions for plant growth. Can.
  • the plant pot can be buried in the soil.
  • the shape of the hardened body degrades with time. Therefore, when applied to the usage method of embedding the planting pot in the soil, it has the advantage that the shape of the planting pot collapses with time and does not prevent the growth of plant roots. Therefore, when the cured product is used as a plant pot, not only can seedlings of horticultural plants, crops, etc. be planted together with the plant pot, in a flower bed, a field, etc., but also due to the components contained in the cured product itself It is useful for plant growth because it exhibits functions as a soil conditioner and fertilizer.
  • this embodiment does not require durability, and can be disassembled with time by disposing in the soil, so that it can be easily discarded, for example, a temporary enclosure block, board, etc.
  • a cured product can be suitably used.
  • Zeolite is a component that can also be used as a soil conditioner or the like, and potassium silicate and blast furnace slag are both components that can be used as a fertilizer, so the hardened body of the present disclosure may be discarded to the soil after use as it is it can.
  • Method for producing zeolite-containing composition There is no restriction
  • the method for producing the composition of the present disclosure includes the steps of adding water to a mixture containing zeolite, potassium silicate and blast furnace slag and kneading to obtain a kneaded material.
  • Step of obtaining a kneaded material water is added to a zeolite-containing composition containing a predetermined amount of zeolite, potassium silicate, blast furnace slag, and an additive optionally contained, and the mixture is kneaded to prepare a kneaded material.
  • a zeolite-containing composition containing a predetermined amount of zeolite, potassium silicate, blast furnace slag, and an additive optionally contained
  • the mixture is kneaded to prepare a kneaded material.
  • the said kneaded material is 10 mass%-70 mass% of zeolite, 0.0001 mass%-50 mass% of potassium silicate, and blast furnace slag with respect to the total content of zeolite, potassium silicate, and blast furnace slag. It is preferable to contain 10% by mass to 70% by mass.
  • a mixture of an aqueous solution of potassium silicate prepared in advance and blast furnace slag is added to the zeolite and kneaded, and then, necessary and necessary amounts of various additives are added. It is preferable to further knead it.
  • 0.0001 mass% to 50 mass% of potassium silicate and 10 mass% to 70 mass% of blast furnace slag are included with respect to the total content of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag. And mixing them to obtain a first mixture, and to the obtained first mixture, 10% by mass to 70% by mass of the total content of zeolite, potassium silicate and blast furnace slag. It is more preferable to further include the step of adding a zeolite to obtain a second mixture.
  • Kneading can be performed at normal temperature (for example, 25 ° C.).
  • a known stirring device, mixing device and the like can be appropriately used. If the amount of the zeolite-containing composition to be used is small, it may be mixed by hand using a mixture containing water in a container, using a spatula or the like.
  • the powder component such as zeolite and the aqueous solution of potassium silicate functioning as a binder are uniformly mixed, and the viscosity of the kneaded product is increased. It is also possible to select and use a stirring apparatus, a mixing apparatus, etc. which can apply. Kneading may be completed when the viscosity of the kneaded material becomes high and it becomes like clay. Thus, the composition of the present disclosure as a kneaded product can be produced.
  • a state like clay for example, when the kneaded material is leveled and pressed with a hand, a state in which the shape of the pressed bill is maintained for 1 minute or more can be used as a standard.
  • the obtained kneaded material may be used as a fluid as it is, or a hardened material may be produced using the kneaded material.
  • the step of obtaining the kneaded product in the method of producing a cured product of the present disclosure is the same as the step of obtaining the kneaded product in the method of producing the composition of the present disclosure described above, and the preferred embodiments are also the same.
  • Step of obtaining a cured product In this step, the clay-like kneaded material prepared in the previous step is put into a mold suitable for the purpose, cured and cured.
  • the mold is selected according to the shape of the desired cured product.
  • a formwork when obtaining hardened
  • the kneaded material is placed in a flat mold, leveled, and then cured and cured to obtain a cured product.
  • tapping, degassing or the like may be performed for the purpose of removing air bubbles in the kneaded material.
  • tapping may be performed, or a plate may be pressed against the surface to level the surface.
  • the kneaded material is introduced into a pair of molding dies consisting of a concave and a convex, for example, a pair of molding dies, and pressure is applied.
  • the kneaded product can be molded into a desired shape.
  • a mold release treatment may be performed on the surface of the mold in order to suppress adhesion of the molded kneaded product and improve mold release.
  • the molded kneaded product is cured and cured to obtain a cured product.
  • Curing may be appropriately performed depending on the composition of the composition, the purpose of use of the cured product, and the strength required by the cured product, curing performed when producing a known cured concrete product.
  • the curing may be carried out with the composition (kneaded material) being introduced into the mold, or may be carried out after demolding if demolding strength can be obtained.
  • wet curing may be performed at normal temperature (25.degree. C.) while controlling the humidity, or may be heating to 30.degree. C. to 70.degree. C. in a temperature-controlled room, or heating in an autoclave.
  • the autoclave may be pressurized and autoclaved.
  • curing may be performed without controlling temperature and / or humidity, and natural drying may be performed without controlling temperature and humidity to change into curing.
  • the zeolite-containing cured product of the present disclosure as described above can be obtained by removing it from the mold.
  • the composition of the present disclosure, and the cured product of the present disclosure, which is a cured product of the composition, includes the type and content of zeolite contained in the composition, the content of potassium silicate, the content of blast furnace slag, and optionally contained.
  • the physical properties of the resulting composition, the strength of the cured product, and the like can be controlled by controlling at least one of the type and content of the other additives to be contained.
  • compositions or the cured product of the present disclosure When the composition or the cured product of the present disclosure is applied to applications requiring strength and durability, such as a building interior material, an outer wall material, etc., for example, a composition that is a cured material or a cured product It is preferable to take measures such as lowering the content of zeolite to the total solid content contained in the substance, reducing the particle size of the zeolite used, and the like. Such a composition makes it possible to obtain a cured product having good strength and durability. In addition, it is possible to further improve the strength of the surface material such as an outer wall material and an interior material obtained by applying the composition as it is and curing it.
  • a hardened body such as a plant pot is embedded in the soil by increasing the content of zeolite contained in the composition, that is, the aggregate as an inert filler relative to the total solid content of the composition,
  • the moisture contained in the soil weakens the bond between the aggregates, and the hardened body can be more easily decomposed in the soil over time.
  • the planting pot to which the hardened body of the present disclosure is applied contains an inorganic substance such as zeolite, potassium silicate, blast furnace slag or the like as a main component, it is embedded in the soil to form the hardened body over time with the moisture of the soil. Collapses and breaks down. After being buried in the soil, the shape of the planting pot collapses with the passage of time, so that it has an advantage of not disturbing the growth of the root of the growing plant.
  • the main component means that the content of the inorganic substance with respect to the total solid content of the cured product is 90% by mass or more.
  • planting pots that can be buried, that is, planting pots that are disassembled after being buried are commercially available.
  • the raw material is mainly made of organic matter such as waste paper, plant fiber and the like, and is formed by solidifying the raw material. Therefore, bacteria are involved in the decomposition of organic matter, and it is feared to attract small animals that feed on sugars or bacteria themselves as decomposition products, and the small animals that are attracted affect the growth and ecosystem of plants. I am concerned about it.
  • the planting pot to which the hardened body of the present disclosure is applied is a mineral as the main component, it is hard to cause attraction of bacteria, small animals, etc. caused by the decomposition of organic matter, and influences the root elongation of plants by bacteria, small animals, etc. And have the advantage that the impact on the ecosystem is suppressed.
  • the hardened body plant pot of the present disclosure when applied to the hardened body plant pot of the present disclosure, not only can seedlings of horticultural plants, crops etc. be planted per plant pot, flower bed, field etc., but the hardened body itself contains It is useful for plant growth because it expresses its function as a soil conditioner and fertilizer due to its ingredients.
  • the cured product of the present disclosure when the cured product of the present disclosure is applied to applications other than plant pots that do not require durability, such as blocks for temporary enclosure, boards, etc., the shape is maintained at the time of use. Thus, the moisture control function and the like possessed by zeolite and the like are expressed. And after use, it will decompose
  • Example 1 Preparation of Zeolite-Containing Composition> Using a mixture containing the following components (1) to (3) and (4) water, a kneaded material as a zeolite-containing composition was prepared.
  • Zeolite Itaya ⁇ Zeolite Super Z (trade name), Average particle size: 2 mm or less, manufactured by Zecrite Co., Ltd. 480 g
  • Blast furnace slag made by Nippon Steel & Sumitomo Metal Co., Ltd.
  • 240 g (3) 240 g of No. 1 potassium silicate (made by Osaka Shoji Co., Ltd.) (4) Water 240 g
  • the obtained kneaded product was put into a bat as a 70 mm ⁇ 45 mm mold, and the surface was leveled flat to form a flat plate having a thickness of 5 mm. Thereafter, each bat was aged for 1 hour in a thermostat at 60 ° C. and 60% RH to obtain a tile-shaped compact. The resulting compact was allowed to dry naturally for several days. The obtained tile-shaped cured product was white and was excellent in appearance.
  • Example 1 (Evaluation of cured product) The obtained tile-shaped cured product of Example 1 was suspended by gripping both ends on the short side with clips, but no deformation or breakage was observed. Also, both ends of the long side were held by hand and bending stress was applied with both hands, but they did not deform. As described above, the tile-shaped cured product of Example 1 had good shape retention and good appearance. In addition, the tile-type hardened
  • Example 2 ⁇ Preparation of Zeolite-Containing Composition> Using a mixture containing the following components (1) to (3) and (4) water, a kneaded material as a zeolite-containing composition was prepared.
  • Zeolite Itaya ⁇ Zeolite SGW-B4 (trade name), Average particle size: 18 ⁇ m or less, manufactured by Zecrite Co., Ltd. 140 g
  • Blast furnace slag made by Nippon Steel & Sumitomo Metal Co., Ltd.
  • No. 1 potassium silicate made by Osaka Shoji Co., Ltd.
  • the obtained kneaded product was put into a No. 5 plant pot made of silicone rubber, the surface was homogenized, the thickness was made 10 mm, and the product was naturally dried for several days to obtain a plant pot-shaped cured product.
  • the obtained cured product can be used as a plant pot for stationary use.
  • cured material obtained in Example 2 contains the zeolite which can also be used also as a soil conditioner, blast furnace slag which can also be used as a fertilizer, and potassium silicate. Therefore, due to the properties of zeolite, it has good permeability, can adsorb harmful substances, is easy to control moisture, and can reduce the amount of fertilizer used for plants planted in plant pots, Useful for the growth of
  • Example 3 ⁇ Preparation of Zeolite-Containing Composition> A kneaded material as a zeolite-containing composition was prepared using a mixture containing the following components (1) to (3) and (4) tap water.
  • Zeolite Itaya ⁇ Zeolite SGW-B4 (trade name), Average particle size: 18 ⁇ m or less, manufactured by Zecrite Co., Ltd. 210 g
  • Blast furnace slag made by Nippon Steel & Sumitomo Metal Co., Ltd.
  • No. 1 potassium silicate made by Osaka Shoji Co., Ltd.
  • 32 g (4) Tap water 128 g
  • the obtained kneaded product was put into a No. 5 plant pot made of silicone rubber, the surface was homogenized, the thickness was made 10 mm, and the product was naturally dried for several days to obtain a plant pot-shaped cured product.
  • the planting pot which is the obtained hardened body can be used as a planting pot for use as a fertilizer by being buried in the soil.
  • the cured plant pot-shaped product obtained in Example 3 is useful for plant growth as in Example 2. Furthermore, by burying the plant in the soil while planted, there is also an effect that it is decomposed with the passage of time and does not disturb the growth of the plant root.
  • Example 4 Preparation of Zeolite-Containing Composition> A kneaded material as a zeolite-containing composition was prepared using a mixture containing the following components (1) to (3), (4) tap water, and (5) phosphoric acid.
  • Zeolite Itaya ⁇ Zeolite SGW-B4 (trade name), Average particle size: 18 ⁇ m or less, manufactured by Zecrite Co., Ltd. 210 g
  • Blast furnace slag made by Nippon Steel & Sumitomo Metal Co., Ltd.
  • No. 1 potassium silicate made by Osaka Shoji Co., Ltd.
  • 20 g (4) 140 g of tap water (5) Phosphoric acid 20 g
  • the kneaded material which is the obtained zeolite containing composition can be used as a culture material etc. of a plant or a moss plant as a fluid.
  • the culture material to which the composition of the present disclosure is applied is applied to various uses as a plant culture material different from soil because it contains zeolite having a soil improvement effect, blast furnace slag which functions as a fertilizer and potassium silicate. sell.
  • the zeolite-containing composition as a fluid can be applied to a wall substrate or the like, dried, and solidified to be used as an interior material or exterior material having humidity control that is a function of zeolite.
  • the composition of the present disclosure may be applied to various uses as a fluid.
  • the composition of the present disclosure includes zeolite, blast furnace slag, and potassium silicate, and may further include water. Since the zeolite contained in the composition is a component used as an agricultural material such as a soil conditioner, and the blast furnace slag and potassium silicate are both components used as a fertilizer, the composition or composition of the present disclosure
  • the cured product of the present disclosure which is a cured product, may be disposed of in the soil after use without concern of contaminating the soil. In addition, since the fertilizer effect by blast furnace slag and potassium silicate is delayed, the soil balance and its ecosystem are considered to the maximum extent.
  • cured material of this indication which is a hardened

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Abstract

ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、を含むゼオライト含有組成物。

Description

ゼオライト含有組成物、ゼオライト含有硬化体、ゼオライト含有組成物の製造方法及びゼオライト含有硬化体の製造方法
　本開示は、ゼオライト含有組成物、ゼオライト含有硬化体、ゼオライト含有組成物の製造方法及びゼオライト含有硬化体の製造方法に関する。
　近年、消臭機能を有する素材としてゼオライトが注目されている。
　ゼオライトは高い陽イオン交換能を有しており、例えば、土壌へ肥料と共に投じることで、土の保肥力が向上する機能を有することが知られている。
　ゼオライトは、多孔質物質であり、アンモニア、硫化水素、ホルムアルデヒド等のガスを吸着し、消臭する、或いは水分を吸収したり、放出したりする機能を有することも知られている。
　ゼオライトを含有する組成物としては、例えば、天然ゼオライトと、フライアッシュと、珪酸アルカリ溶液とを混合して常温で固化することにより、調湿機能及びコンクリート並の強度を有する調湿材を製造する調湿材の製造方法が提案されている(特開２００５－０６０１７５号公報参照）。
　また、ゼオライト含有組成物の応用として、ゼオライトと、ポーラスコンクリートと、を含む容器本体を有する浮遊式の草花栽培容器体が提案されている（特開２００２－００００９８号公報参照）。
　特開２００５－０６０１７５号公報に記載の調湿材は、ある程度の調湿機能及び強度を有する。しかし、フライアッシュを包むため、土壌への簡単な廃棄処理が困難である。
　また、特開２００２－００００９８号公報に記載の草花栽培容器体は、ゼオライトを含むため、優れたイオン吸着能及び保水性を有する。しかし、ポーラスコンクリートを含むため、土壌への簡単な廃棄処理が困難である。
　本発明のある実施形態が解決しようとする課題は、ゼオライトの優れた機能を保持しつつ、土壌中への廃棄が可能なゼオライト含有組成物及びゼオライト含有組成物の硬化物であるゼオライト含有硬化体を提供することである。
　また、本発明の別の実施形態が解決しようとする課題は、ゼオライトの優れた機能を保持しつつ、土壌中への廃棄が可能なゼオライト含有組成物及びゼオライト含有組成物の硬化物であるゼオライト含有硬化体の簡易な製造方法を提供することである。
　課題を解決するための手段は、以下の実施形態を含む。
＜１＞　ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、を含むゼオライト含有組成物。
＜２＞　ゼオライト含有組成物の全固形分に対するゼオライトの含有量が１０質量％～７０質量％であり、ゼオライト含有組成物の全固形分に対するケイ酸カリウムの含有量が０．０００１質量％～５０質量％であり、且つ、ゼオライト含有組成物の全固形分に対する高炉スラグの含有量が１０質量％～７０質量％である＜１＞に記載のゼオライト含有組成物。
＜３＞　ゼオライト含有組成物の全固形分に対するケイ酸カリウムの含有量が２０質量％～５０質量％である＜２＞に記載のゼオライト含有組成物。
＜４＞　ゼオライト含有組成物の全固形分に対するケイ酸カリウムの含有量が０．０００１質量％以上２０質量％未満である＜２＞に記載のゼオライト含有組成物。
＜５＞　さらに、水を含む＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のゼオライト含有組成物。
＜６＞　建造物用内装材、又は、外壁材である＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載のゼオライト含有組成物。
＜７＞　＜１＞～＜５＞のいずれか１つに記載のゼオライト含有組成物の硬化物であるゼオライト含有硬化体。
＜８＞　植木ポットである＜７＞に記載のゼオライト含有硬化体。
＜９＞　ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、を含む混合物に水を加えて混練し、混練物を得る工程を含むゼオライト含有組成物の製造方法。
＜１０＞　前記混練物は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、ゼオライトを１０質量％～７０質量％、ケイ酸カリウムを０．０００１質量％～５０質量％、及び高炉スラグを１０質量％～７０質量％含有する＜９＞に記載のゼオライト含有組成物の製造方法。
＜１１＞　前記混練物を得る工程は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、０．０００１質量％～５０質量％のケイ酸カリウムと、１０質量％～７０質量％の高炉スラグと、を混合させて第１の混合物を得る工程と、得られた第１の混合物に、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、１０質量％～７０質量％のゼオライトを加えて第２の混合物を得る工程とを、さらに含む＜９＞又は＜１０＞に記載のゼオライト含有組成物の製造方法。
＜１２＞　ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、含む混合物に水を加えて混練し、混練物を得る工程と、得られた混練物を型枠に投入し、養生して硬化させ、硬化物を得る工程と、を含むゼオライト含有硬化体の製造方法。
＜１３＞　前記混練物は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、ゼオライトを１０質量％～７０質量％、ケイ酸カリウムを０．０００１質量％～５０質量％、及び高炉スラグを１０質量％～７０質量％含有する＜１２＞に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法。
＜１４＞　前記混練物を得る工程は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、０．０００１質量％～５０質量％のケイ酸カリウムと、１０質量％～７０質量％の高炉スラグと、を混合させて第１の混合物を得る工程と、得られた第１の混合物に、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、１０質量％～７０質量％のゼオライトを加えて第２の混合物を得る工程とを、さらに含む＜１２＞又は＜１３＞に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法。
　本発明のある実施形態によれば、ゼオライトの優れた機能を保持しつつ、土壌中への廃棄が可能なゼオライト含有組成物及びゼオライト含有組成物の硬化物であるゼオライト含有硬化体を提供することができる。
　また、本発明の別の実施形態によれば、ゼオライトの優れた機能を保持しつつ、土壌中への廃棄が可能なゼオライト含有組成物及びゼオライト含有組成物の硬化物であるゼオライト含有硬化体の簡易な製造方法を提供することができる。
　以下、本開示の組成物、組成物の硬化物である硬化体、及びそれらの製造方法のより具体的な実施形態について詳細に説明するが、以下の実施形態に何ら限定されず、本発明の趣旨に反しない限りにおいて、適宜、変更を加えて実施することができる。
　本明細書において「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
　本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であっても工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
　更に、本明細書において組成物に含まれる各成分の量は、組成物中に、各成分に該当する物質が複数含まれる場合、特に断らない限り、当該複数の物質の合計量を意味する。
　本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
　本明細書において、２つ以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
［ゼオライト含有組成物］
　本開示のゼオライト含有組成物は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、を含む。
　なお、本明細書では、以下、本開示のゼオライト含有組成物を、単に「組成物」と称することがある。また、後述の本開示のゼオライト含有硬化体を、単に「硬化体」と称することがある。
　ゼオライト含有組成物は、ゼオライト含有組成物の全固形分に対するゼオライトの含有量が１０質量％～７０質量％であり、ゼオライト含有組成物の全固形分に対するケイ酸カリウムの含有量が０．０００１質量％～５０質量％であり、且つ、ゼオライト含有組成物の全固形分に対する高炉スラグの含有量が１０質量％～７０質量％であることが好ましい。
＜ゼオライト＞
　本開示の組成物はゼオライトを含む。
　ゼオライトは、アルミノケイ酸塩化合物であり、結晶構造中に空隙を有する。また、二酸化ケイ素からなる骨格を基本とし、一部のケイ素がアルミニウムに置き換わることによって結晶格子全体が負に帯電しているという特性により、空隙内にナトリウム等のカチオンを含み、電荷のバランスをとっている。このため、ナトリウム以外のカチオンを含む水溶液と接触させることで、細孔内と水溶液中でイオン交換反応、イオン吸着反応等が起こることから、イオン交換能を有する。
　上記イオン交換反応は可逆的であり、時間がたつと飽和して平衡状態となることがある。既述の如き機能を有するゼオライトは、吸着材料、イオン交換材料、有機溶媒の脱水、湿度調節材、土壌改良材等として用いられる。
　本開示の組成物に使用しうるゼオライトには特に制限はなく、天然物であってもよく、人工的に合成された人工物であってもよい。
　例えば、特開２００５－６０１７５号公報の段落番号〔００１８〕～〔００１９〕において、人工ゼオライト、天然ゼオライトとして記載されるゼオライトは、いずれも本開示の組成物に好適に使用される。
　公知のゼオライトとしては、使用目的に応じて、ｍｍオーダーから、μｍオーダー、ｎｍオーダーまでさまざまな粒径がある。
　本開示の組成物に用いられるゼオライトの粒径には特に制限はなく、組成物の使用目的に応じて適宜選択して使用することができる。
　組成物の均一性の観点からは、粒径が２ｍｍ以下のゼオライトを含むことが好ましい。
　例えば、ゼオライトの粒径が２ｍｍ以下であることで組成物がより均一となり、組成物を硬化した際に、より緻密な硬化体を得ることが期待できる。
　ゼオライトの粒径オーダーとしては、ミクロン、ナノ、ピコ等細粒化していくことができる。本実施形態においては、一般的なゼオライト製品の粒径であるミクロンオーダー、ナノメーターオーダーのゼオライトを用いている。しかしながら、上記のように、用いるゼオライトの粒径には特に制限はない。
　また、組成物の均一性及び組成物を用いた硬化体の緻密性をより向上させ得るという観点からは、互いに異なる粒径の２種以上のゼオライトを含むことも好ましい。
　ゼオライトは、市販品を使用してもよく、市販品としては、例えば、ジークライト株式会社のゼオライトＳＧＷシリーズ、ゼオライトＺシリーズ（いずれも商品名）等が挙げられる。
　本開示の組成物に使用しうるゼオライトの市販品は、既述のゼオライト製品に限定される、一般的に購入できるゼオライト製品はいずれも本開示の組成物に使用することができる。
　ゼオライトの含有量は、本開示のゼオライト含有組成物の全固形分に対し、１０質量％～７０質量％であることが好ましく、３０質量％～６０質量％であることがより好ましく、４０質量％～６０質量％であることがさらに好ましい。
　ゼオライトの含有量が上記範囲において、ゼオライトの有効な機能が十分に得られ、且つ、組成物により得られる硬化体の脆化が抑制され、十分な強度の硬化体が得られる。
＜ケイ酸カリウム＞
　本開示の組成物はケイ酸カリウムを含む。
　ケイ酸カリウムは、カリウムのケイ酸塩で、化学式Ｋ２ＳｉＯ３で表される無機化合物である。ケイ酸カリウムは水ガラス状の物質として知られており、建築材料、洗剤、肥料等に用いられる。
　本開示の組成物において、ケイ酸カリウムは、水ガラス状態のバインダーとして使用される。また、組成物を、硬化体を得る用途に適用する場合には、ゼオライト及び後述の高炉スラグ等の粉末を含む組成物の硬化物である硬化体の形状を維持する目的で使用される。
　なお、水ガラス状態のバインダーとして機能する成分としては、ケイ酸カリウムの他に、ケイ酸ナトリウムが知られている。
　特開２００５－０６０１７５号公報においては、モノマー源である珪酸アルカリ溶液として、ケイ酸カリウム溶液、珪酸ナトリウム溶液が開示され、安価であり、固化特性が良好であるため珪酸ナトリウムが好ましいと記載されている。
　しかし、本開示の組成物では、固化特性のみならず、廃棄時の土壌への影響を考慮してケイ酸カリウムを用いている。
　ケイ酸カリウムは、植物の３大栄養素に挙げられるカリウムを豊富に含むことから、使用後の組成物、又は組成物の硬化体を土壌へ廃棄した場合でも、肥料として有用であり、土壌への悪影響を与える懸念は殆どないといえる。
　なお、以下に詳述するが、本開示の組成物は、さらに、ケイカル肥料として知られる高炉スラグを含有している。
　組成物におけるケイ酸カリウムの含有量には特に制限はなく、本開示の組成物の用途に応じて適宜変更可能である。
　一般的には、ケイ酸カリウムの含有量は、組成物の全固形分に対して、好ましくは０．０００１質量％～５０質量％である。
　例えば、本開示の組成物を硬化体の作製に適用する場合には、得られる硬化体の強度と耐久性がより向上するという観点から、組成物の全固形分に対するケイ酸カリウムの含有量は２０質量％～５０質量％が好ましく、２０質量％～４０質量％であることがより好ましい。硬化体の形性に供される組成物におけるケイ酸カリウムの含有量が高いほど、得られる硬化体の強度と耐久性とがより向上する。なお、組成物には、ケイ酸カリウムを、５０質量％を超える量で含有させることも可能ではある。しかし、ケイ酸カリウムは組成物に用いられる他の成分に比較すると高価であり、５０質量％を超える量で含有させる場合、組成物における費用対効果が十分に得られないことがある。
　また、本開示の組成物を硬化体の作製以外の用途、例えば、内装材等の如く、流動体の状態で用いる場合には、ケイ酸カリウムの含有量をより低くすることができる。本開示の組成物を流動状態で用いる場合のケイ酸カリウムの含有量は、組成物の全固形分に対し、０．０００１質量％以上２０質量％未満とすることが好ましい。
＜高炉スラグ＞
　本開示の組成物は、高炉スラグを含む。
　高炉スラグは、主成分がＳｉＯ２・ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３であり、鉄鉱石を溶融、還元し、溶けた銑鉄を製造する高炉において、銑鉄の製造時に排出される副成生物である。高炉スラグは、鉄鉱石に含まれる鉄以外の成分と、副原料の石灰石やコークス中の灰分とが約１５００℃の溶融状態で溶融分離回収される不純物を冷却して得られる。
　高炉スラグは、非晶質であり、構造中に石灰や苦土等の塩基が含まれていることから、ケイ酸の結合力が弱く、例えば、土壌中において、薄い酸に接触することで容易に溶解する性質を有している。
　このため、高炉スラグは、一般に、水田の土づくり、土壌へのアルカリ分及びケイ酸の補給等の目的で土壌改良材として使用される。また、ケイカル肥料（鉱さいケイ酸質肥料）として用いられている。
　高炉スラグを含むことで、本開示の組成物を硬化体の作製に適用する場合、硬化体の強度がより向上する。
　本開示の組成物における高炉スラグの含有量には特に制限はなく、組成物の使用目的に応じて適宜選択することができる。
　一般的には、高炉スラグの含有量は、組成物の全固形分に対し、好ましくは１０質量％～７０質量％の範囲であり、より好ましくは２０質量％～４０質量％の範囲である。
　高炉スラグの含有量が上記範囲であることで、高炉スラグを含有させる効果が十分に得られ、例えば、組成物を硬化体の製造に供する場合、得られる硬化体の強度の向上効果が十分に得られる。
＜ゼオライト、ケイ酸カリウム及び高炉スラグの含有比率＞
　既述のように、本開示の組成物におけるゼオライト、ケイ酸カリウム及び高炉スラグの含有量には特に制限はないが、以下の比率で含有することができる。
　本開示の組成物におけるゼオライト、ケイ酸カリウム及び高炉スラグの含有比率（ゼオライト：ケイ酸カリウム：高炉スラグ）は、質量比で、１０～７０：０．０００１～５０：１０～７０とすることができ、さらに、３０～６０：２０～４０：２０～４０とすることができる。
　より具体的には、ゼオライト、ケイ酸カリウム及び高炉スラグの含有比率は、例えば、ゼオライト：ケイ酸カリウム：高炉スラグ＝〔５０：２５：２５〕、〔５０：４０：１０〕、〔５０：３０：２０〕、〔５０：３５：１５〕、〔４０：４０：２０〕、〔４０：３０：３０〕等とすることができる。
＜その他の成分＞
　本開示の組成物は、効果を損なわない限り、必要に応じて、ゼオライト、ケイ酸カリウム及び高炉スラグに加え、その他の成分を含有することができる。
（水）
　本開示の組成物は、水を含有することができる。
　組成物に用い得る水には特に制限はなく、水道水、イオン交換水、蒸留水、純水等を目的に応じて使用することができる。水の含有量は、組成物の目的に応じて適宜選択することができる。
　ゼオライト、ケイ酸カリウム、高炉スラグ及び水を含む組成物を調製することで、流動性を有する組成物となる。組成物が流動性を有することで、ハンドリング性が良好となり、流動性を有する組成物を型枠に投入する、粘土状の組成物を所望の形状に成形するなど、種々の用途に好適に使用することができる。
（水以外のその他の成分）
　水以外のその他の成分としては、例えば、界面活性剤、ケイ酸カリウム以外のバインダー、生分解性樹脂等が挙げられる。また、意匠性を付与するための種々の成分、例えば、着色剤、フィラー等を含有することができる。
　また、組成物を硬化体の製造に供する場合には、組成物は、硫酸カリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、酢酸カルシウム等の硬化促進剤を含有すてもよい。硬化促進剤としては、例えば、コンクリート組成物等の水硬性組成物に通常用いられる公知の硬化促進剤、及びその他の添加剤を適宜用いることができる。組成物が硬化促進剤を含有することにより、組成物を用いて、より短時間で、より高強度の硬化体を得ることができる。
＜ゼオライト含有組成物の用途＞
　本開示の組成物は、ゼオライトを含むため、吸着材料、イオン交換材料、有機溶媒の脱水、湿度調節材、土壌改良材等の種々の用途に使用することができる。そして、得られた組成物は、ゼオライトの優れた機能が保持され、ゼオライトが有する機能を発揮することが期待できる。
　より具体的には、本開示の組成物は、例えば、建造物用内装材、外壁材等として使用しうる。内装材、外壁材等としては、組成物を、ボード状の硬化体として用いてもよく、壁基材に、流動性を有する状態の組成物をコテ等で塗りつけて用いてもよい。
　なお、以下、組成物が流動性を有する状態を「流動体」と称することがある。流動体の物性は、組成物における水などの液状成分の含有量、各成分の混練条件などを調製することにより、制御し得る。本明細書においては、各成分を混練して得られた粘土状の混練物も既述の「流動体」に包含されるものとする。
　本開示の組成物を流動体の状態で用いる場合、例えば、芝、苔等、植物又はコケ植物等の培養資材としての用途に使用しうる。培養資材として用いる場合には、組成物は、さらに、ｐＨ調整剤、例えば、リン酸等を含有してもよい。
　本開示の組成物は、硬化物であるゼオライト含有硬化体とすることで、安定に種々の形状を持つ硬化体となるため、さらに種々の用途に適用することができる。ゼオライト含有硬化体及びその用途については後述する。
［ゼオライト含有硬化体］
　本開示のゼオライト含有硬化体は、既述の本開示の組成物の硬化物である。
　水を含む本開示の組成物を硬化させて硬化体とすることで、必要な形状を保持することができるため、硬化体は、種々の用途に用いることができる。
　そして、本開示の組成物の硬化物である本開示の硬化体は、ゼオライトの優れた機能が保持され、ゼオライトが有する機能を発揮することが期待できる。
　本開示の硬化体としては、建造物の内装材及び外装材に使用されるタイル、パネル、ボード、ブロック、土間床材、屋根のルーフ材等に好適に使用される。また、トイレ用の汚垂石等の汚垂石、照明器具のカバー、容器、植木鉢等に使用することができる。
　また、セラミック容器、セラミック包丁等に使用することもできる。
　なかでも、硬化体に含まれるゼオライトの機能に起因して調湿性、防臭性を有することから、硬化体は、建造物用内装材、外壁材等として好適である。
　硬化体に含まれるゼオライトは土壌改良材等の農業資材とし使用しうる成分であり、また、高炉スラグ及びケイ酸カリウムは、肥料としても使用しうる成分であるため、硬化体は、植木ポット、植木鉢、プランター等に好適である。
　本開示の硬化体を植木ポット等に適用することで、植物に与える肥料の使用量を低減することができる。さらに、ゼオライトの有する特性により、通気性が良く、有害物質を吸着することができ、水分制御が容易であるため、植物の生育に好ましい条件を有する植木ポット、植木鉢、園芸用プランター等とすることができる。
　例えば、硬化体を植木ポットとした場合、植木ポットを土壌中に埋設することができる。本開示の硬化体である植木ポットを土壌中に埋設することで、経時により硬化体の形状が分解する。したがって、植木ポットを土壌中に埋設する使用方法に適用すれば、経時により植木ポットの形状が崩れ、植物の根の伸長を妨げないという利点を有する。
　従って、硬化体を植木ポットとして使用すると、園芸植物、作物等の苗を植木ポットごと、花壇、畑等に本植えすることができるのみならず、硬化体自体が含有する成分に起因して、土壌改良材、肥料としての機能を発現するため、植物の生育に有用である。
　植木ポット以外でも、耐久性を必要とせず、土壌中に廃棄することにより、経時で分解し、容易に廃棄できる用途、例えば、仮囲い用のブロック、ボード等の用途にも、本実施形態の硬化体を好適に使用することができる。
　ゼオライトは、土壌改良材等としても用いうる成分であり、ケイ酸カリウム、及び高炉スラグはいずれも肥料として用いうる成分であるため、本開示の硬化体は、使用後にそのまま土壌に廃棄することができる。
［ゼオライト含有組成物の製造方法］
　本開示の組成物の製造方法には特に制限はなく、公知の製造方法により製造することができる。
　なかでも、本開示の組成物は、以下に示す本開示のゼオライト含有組成物の製造方法により製造されることが好ましい。
　本開示の組成物の製造方法は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、を含む混合物に水を加えて混練し、混練物を得る工程を含む。
＜混練物を得る工程＞
　本工程では、所定量のゼオライト、ケイ酸カリウム、高炉スラグ、及び、さらに所望により含有される添加剤を含むゼオライト含有組成物に、水を加え、混練して混練物を調製する。混練物を調製する際の各成分の添加順には、特に制限はない。
　前記混練物は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、ゼオライトを１０質量％～７０質量％、ケイ酸カリウムを０．０００１質量％～５０質量％、及び高炉スラグを１０質量％～７０質量％含有することが好ましい。
　均一混合性の観点からは、混練物を得る工程は、ゼオライトに、予め調製したケイ酸カリウム水溶液と高炉スラグとの混合物を加えて混練し、その後、所望より必要量の各種の添加剤を投入して、さらに混練することが好ましい。
　混練物を得る工程は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、０．０００１質量％～５０質量％のケイ酸カリウムと、１０質量％～７０質量％の高炉スラグと、を混合させて第１の混合物を得る工程と、得られた第１の混合物に、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、１０質量％～７０質量％のゼオライトを加えて第２の混合物を得る工程とを、さらに含むことがより好ましい。
　混練は、常温（例えば２５℃）で行なうことができる。
　混練物を得るための混練手段には特に制限はなく、公知の撹拌装置、混合装置等を適宜使用することができる。用いるゼオライト含有組成物が少量であれば、容器内に水を含む混合物入れ、ヘラ等を用い、手で混練を行ってもよい。
　既述の混合物を十分に混練すると、ゼオライト等の粉末成分と、バインダーとして機能するケイ酸カリウムの水溶液とが均一に混合して、混練物の粘度が上昇するため、混練手段として、高剪断力を付与できる撹拌装置、混合装置等を選択して用いることも可能である。
　混練物の粘度が高くなり、粘土の如き状態となったところで混練りを終了すればよい。このようにして混練物としての本開示の組成物を製造することができる。
　なお、粘土の如き状態とは、例えば、混練物を平らに均し、手を押しつけたとき、押しつけた手形の形状が１分間以上維持された状態を目安とすることができる。
　得られた混練物は、流動体としてそのまま用いてもよく、混練物を用いて硬化体を作製してもよい。
［ゼオライト含有硬化体の製造方法］
　本開示の硬化体の製造方法には特に制限はなく、公知の製造方法を適用することができる。
　なかでも、本開示のゼオライト含有硬化体の製造方法により製造されることが好ましい。本開示のゼオライト含有硬化体の製造方法は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、含む混合物に水を加えて混練し、混練物を得る工程と、得られた混練物を型枠に投入し、養生して硬化させ、硬化物を得る工程と、を含む。
　本開示の硬化体の製造方法における混練物を得る工程は、既述の本開示の組成物の製造方法における混練物を得る工程と同様であり、好ましい態様も同じである。
＜硬化物を得る工程＞
　本工程では、前工程にて調製された粘土状となった混練物を目的に応じた型枠に投入し、養生して硬化させる。
　型枠は、所望の硬化体の形状に応じて選択される。
　型枠としては、例えば、タイル状、ボード状等の硬化体を得る場合には、平板状の型枠が挙げられる。平板状の型枠を用いて硬化物を得る工程では、混練物を平板状の型枠内に投入し、平らに均した後、養生して硬化させ、硬化体を得る。型枠に投入した後、混練物内の気泡を除去するといった目的でタッピング、脱気処理等を行なってもよい。混練物の膜厚を均一化するため、タッピングを行なってもよく、表面に板状物を押しつけて表面を平らに均してもよい。
　硬化体を、例えば、植木ポット等の立体形状を有する硬化体とする場合には、凹型と凸型とからなる一対の成形型、例えば一対の成形金型内に混練物を投入し、加圧成形することにより混練物を所望の形状に成形することができる。成型された混練物の付着を抑制し、型離れを良化させるため、成形型の表面に離型処理を行なってもよい。
　成型された混練物を養生して硬化させ、硬化体を得る。養生は、組成物の組成、硬化体の使用目的、硬化体が必要とする強度に応じて、公知のコンクリート硬化体の製造時に行なわれる養生を、適宜適用することができる。
　養生は、組成物（混練物）を型枠内に投入したまま行なってもよく、脱型強度を得られる場合には、脱型した後に行なってもよい。
　養生としては、常温（２５℃）にて、湿度を制御しながら行う湿潤養生でもよく、恒温室内で、３０℃～７０℃程度に加温しても行なう加温養生でもよく、オートクレーブ内で加熱、加圧するオートクレーブ養生でもよい。
　また、硬化体の用途によっては、温度及び湿度の少なくともいずれかを制御する養生を行なわず、温度及び湿度を制御しない自然乾燥を行なって養生に換えることもできる。
　型枠内で養生する場合には、養生により硬化体を十分に硬化させた後、型枠から取り出すことで、既述の本開示のゼオライト含有硬化体を得ることができる。
　本開示の組成物、及び組成物の硬化物である本開示の硬化体は、組成物が含むゼオライトの種類と含有量、ケイ酸カリウムの含有量、高炉スラグの含有量、及び、所望により含まれるその他の添加剤の種類と含有量、の少なくともいずれかを制御することで、得られる組成物の物性、硬化体の強度等を制御することができる。
　本開示の組成物又は硬化体を、建造物用内装材、外壁材等の、強度と耐久性とを必要とする用途に適用する場合には、例えば、硬化体又は硬化体の材料である組成物に含まれる全固形分に対するゼオライトの含有量をより低くしたり、使用するゼオライトの粒径をより小さくしたり等の手段をとることが好ましい。このような組成物により、強度と耐久性とが良好な硬化体を得ることができる。また、組成物を流動体のまま塗布し、硬化させて得られた外壁材、内装材等の表面材の強度をより向上させることができる。
　また、本開示の硬化体を、植木ポット等に適用する場合、なかでも、地面に埋設する用途等、耐久性を要しない植木ポットに応用する場合には、例えば、ケイ酸カリウムに対するゼオライトの含有比率をより高くしたり、使用するゼオライトの粒径をより大きくしたり等の手段をとることができる。
　組成物に含まれるゼオライト、即ち、不活性なフィラーとしての骨材の、組成物に含まれる全固形分に対する含有量をより高めることによって、植木ポット等の硬化体を土壌中に埋設した場合、土壌中に含まれる水分等により骨材同士の結合が弱まり、経時により土壌中でより分解し易い硬化体とすることができる。
　本開示の硬化体を適用した植木ポットは、ゼオライト、ケイ酸カリウム、高炉スラグ等の無機物を主成分として含むため、土壌中に埋設することで、土壌の水分にて経時により硬化体としての形状が崩れ、分解する。土壌中に埋設した後、経時することで植木ポットの形状が崩れるため、成長する植物の根の伸長を妨げないという利点を有する。なお、ここで主成分とは、硬化体の全固形分に対する無機物の含有量が９０質量％以上であることを指す。
　なお、埋設可能な植木ポット、即ち、埋設した後、分解する植木ポットは市販されているものがある。これらは、原料は古紙、植物繊維等の有機物を主成分とし、原料を固化して成形されている。従って、有機物の分解にバクテリアが関与することとなり、分解生成物としての糖又はバクテリア自体を餌とする小動物を誘引することが危惧され、誘引された小動物が、植物の生長、生態系に影響を及ぼす懸念がある。
　本開示の硬化体を適用した植木ポットは、主成分が無機物であるため、有機物の分解に起因するバクテリア、小動物等の誘引を生じ難く、バクテリア、小動物等による植物の根の伸長への影響、及び生態系への影響が抑制されるという利点をも有する。
　既述のように、本開示の硬化体植木ポットに適用すると、園芸植物、作物等の苗を植木ポットごと、花壇、畑等に本植えすることができるのみならず、硬化体自体が含有する成分に起因して、土壌改良材、肥料としての機能を発現するため、植物の生育に有用である
　同様に、本開示の硬化体を、植木ポット以外でも、例えば、仮囲い用のブロック、ボード等の如き、耐久性を必要としない用途に適用した場合には、必要な使用時には、形状が維持され、ゼオライト等が有する調湿機能等が発現される。そして、使用後には、土壌中に廃棄することにより経時で分解し、且つ、分解時における生態系への影響を抑制しうる。従って、本開示の硬化体は、容易に廃棄できるため、廃棄を必要とする種々の用途にも好適に使用することができる。
　以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら制約されるものではない。
［実施例１］
＜ゼオライト含有組成物の調製＞
　以下の（１）～（３）の成分と、（４）水と、を含む混合物を用いて、ゼオライト含有組成物としての混練物を調製した。
（１）ゼオライト（イタヤ・ゼオライトスーパーＺ（商品名）、
　　平均粒子径：２ｍｍ以下、ジークライト株式会社製）　４８０ｇ
（２）高炉スラグ（新日鐵住金株式会社製）　　　　　　　２４０ｇ
（３）１号ケイ酸カリウム（大阪硅曹株式会社製）　　　　２４０ｇ
（４）水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２４０ｇ
（混練物の調製）
　まず、（３）ケイ酸カリウムを（４）水に溶解して５０質量％ケイ酸カリウム水溶液を調製し、（２）高炉スラグに、得られた水溶液を添加し、さらに、（１）ゼオライト（スーパーＺ）を添加してペースト状になるまで十分に混練りし、混練物を調製した。
（硬化体の成形）
　得られた混練物を、７０ｍｍ×４５ｍｍの型枠としてのバットに投入し、表面を平らに均して厚み５ｍｍの平板状とした。その後、バットごと、６０℃６０％ＲＨの恒温装置にて１時間養生し、タイル型の成形体を得た。得られた成形体を、数日間自然乾燥させた。
　得られたタイル型の硬化体は白色であり、外観に優れていた。
（硬化体の評価）
　得られた実施例１のタイル型の硬化体を、短辺側の両端をクリップで把持して吊り下げたが、変形、破損は見られなかった。また、長辺の両端を手で持ち、両手で曲げ応力を掛けたが変形しなかった。
　既述のように、実施例１のタイル型の硬化体は、保形性、外観が良好であった。
　なお、実施例１で得たタイル型の硬化体は、本開示の組成物の硬化体であり、ゼオライトの有する良好な機能を発揮することが期待できる。
［実施例２］
＜ゼオライト含有組成物の調製＞
　以下の（１）～（３）の成分と、（４）水と、を含む混合物を用いて、ゼオライト含有組成物としての混練物を調製した。
（１）ゼオライト（イタヤ・ゼオライトＳＧＷ－Ｂ４（商品名）、
　　平均粒子径：１８μｍ以下、ジークライト株式会社製）　１４０ｇ
（２）高炉スラグ（新日鐵住金株式会社製）　　　　　　　　１００ｇ
（３）１号ケイ酸カリウム（大阪硅曹株式会社製）　　　　　１００ｇ
（４）水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２５ｇ
（混練物の調製）
　まず、（３）ケイ酸カリウムを（４）水に溶解してケイ酸カリウム溶液を調製し、（２）高炉スラグに、得られた水溶液を添加し、さらに、（１）ゼオライト（ＳＧＷ－Ｂ４）を添加してペースト状になるまで十分に混練りし、混練物を調製した。
（硬化体の成形）
　得られた混練物を、シリコーンゴム製の５号植木ポット型枠に投入し、表面を均質にし、厚み１０ｍｍとし、数日間自然乾燥させ、植木ポット型の硬化体を得た。
　得られた硬化体は、据え置き用途の植木ポットとして用いることが可能である。
　なお、実施例２で得た植木ポット型の硬化体は、土壌改良材にも使用しうるゼオライト、肥料としても使用しうる高炉スラグ及びケイ酸カリウムを含む。従って、ゼオライトの有する特性により、通気性が良く、有害物質を吸着することができ、水分制御が容易であり、且つ、植木ポットに植え付ける植物に与える肥料の使用量を低減することができ、植物の生育に有用である。
［実施例３］
＜ゼオライト含有組成物の調製＞
　以下の（１）～（３）の成分と、（４）水道水と、を含む混合物を用いて、ゼオライト含有組成物としての混練物を調製した。
（１）ゼオライト（イタヤ・ゼオライトＳＧＷ－Ｂ４（商品名）、
　　平均粒子径：１８μｍ以下、ジークライト株式会社製）　２１０ｇ
（２）高炉スラグ（新日鐵住金株式会社製）　　　　　　　　１５０ｇ
（３）１号ケイ酸カリウム（大阪硅曹株式会社製）　　　　　　３２ｇ
（４）水道水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１２８ｇ
（混練物の調製）
　まず、（３）１号ケイ酸カリウムを（４）水道水に溶解してケイ酸カリウム溶液を調製し、（２）高炉スラグに、得られた水溶液を添加し、さらに、（１）ゼオライト（ＳＧＷ－Ｂ４）を投入して粘土状になるまで十分に混練りし、混練物を調製した。
（硬化体の成形）
　得られた混練物を、シリコーンゴム製の５号植木ポット型枠に投入し、表面を均質にし、厚み１０ｍｍとし、数日間自然乾燥させ、植木ポット型の硬化体を得た。
　得られた硬化体である植木ポットは、土壌に埋めることで肥料とする用途の植木ポットとして用いることが可能である。
　実施例３で得た植木ポット型の硬化体は、実施例２にけるのと同様に、植物の生育に有用である。さらに、植物を植え付けたまま土壌に埋設することで、経時により分解して植物の根の成長を妨げないという効果をも奏する。
［実施例４］
＜ゼオライト含有組成物の調製＞
　以下の（１）～（３）の成分と、（４）水道水と、（５）リン酸と、を含む混合物を用いて、ゼオライト含有組成物としての混練物を調製した。
（１）ゼオライト（イタヤ・ゼオライトＳＧＷ－Ｂ４（商品名）、
　　平均粒子径：１８μｍ以下、ジークライト株式会社製）　２１０ｇ
（２）高炉スラグ（新日鐵住金株式会社製）　　　　　　　　１５０ｇ
（３）１号ケイ酸カリウム（大阪硅曹株式会社製）　　　　　　２０ｇ
（４）水道水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１４０ｇ
（５）リン酸　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２０ｇ
（混練物の調製）
　まず、（３）１号ケイ酸カリウムを（４）水道水に溶解してケイ酸カリウム溶液を調製し、（２）高炉スラグに、得られた水溶液を添加し、さらに、（１）ゼオライト（ＳＧＷ－Ｂ４）を投入して粘土状になるまで十分に混練りし、その後、（５）リン酸を加えて混練物を調製した。
　得られたゼオライト含有組成物である混練物は、流動体として、植物又はコケ植物の培養資材等として用いることが可能である。本開示の組成物を適用した培養資材は、土壌改良効果を有するゼオライト、肥料として機能する高炉スラグ及びケイ酸カリウムを含むため、土とはまた異なる、植物の培養資材として様々な用途に適用しうる。
　また、流動体としてのゼオライト含有組成物を、壁基材等に塗り付けて乾燥、固化させることで、ゼオライトの機能である調湿性を有する内装材、外装材として使用することができる。このように、本開示の組成物は流動体としても種々の用途に適用しうる。
　本開示の組成物は、ゼオライト、高炉スラグ、及びケイ酸カリウムを含み、さらに、水を含んでいてもよい。組成物に含まれるゼオライトは土壌改良材等の農業資材として使用される成分であり、高炉スラグ及びケイ酸カリウムはいずれも肥料として使用される成分であるため、本開示の組成物又は組成物の硬化物である本開示の硬化体は、使用後に土壌中に廃棄しても、土壌を汚染する懸念がない。また、高炉スラグ及びケイ酸カリウムによる肥効は遅効的であるため、土壌バランス並びにその生態系に最大限配慮されている。
　そして、本開示の組成物又は組成物の硬化物である本開示の硬化体は、組成物に含まれるゼオライトの有する良好な機能を発揮することが期待できる。
　本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (14)

  1. 　ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、を含むゼオライト含有組成物。
  2. 　ゼオライト含有組成物の全固形分に対するゼオライトの含有量が１０質量％～７０質量％であり、ゼオライト含有組成物の全固形分に対するケイ酸カリウムの含有量が０．０００１質量％～５０質量％であり、且つ、ゼオライト含有組成物の全固形分に対する高炉スラグの含有量が１０質量％～７０質量％である請求項１に記載のゼオライト含有組成物。
  3. 　ゼオライト含有組成物の全固形分に対するケイ酸カリウムの含有量が２０質量％～５０質量％である請求項２に記載のゼオライト含有組成物。
  4. 　ゼオライト含有組成物の全固形分に対するケイ酸カリウムの含有量が０．０００１質量％以上２０質量％未満である請求項２に記載のゼオライト含有組成物。
  5. 　さらに、水を含む請求項１～請求項４のいずれか１項に記載のゼオライト含有組成物。
  6. 　建造物用内装材、又は、外壁材である請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のゼオライト含有組成物。
  7. 　請求項１～請求項５のいずれか１項に記載のゼオライト含有組成物の硬化物であるゼオライト含有硬化体。
  8. 　植木ポットである請求項７に記載のゼオライト含有硬化体。
  9. 　ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、を含む混合物に水を加えて混練し、混練物を得る工程を含むゼオライト含有組成物の製造方法。
  10. 　前記混練物は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、ゼオライトを１０質量％～７０質量％、ケイ酸カリウムを０．０００１質量％～５０質量％、及び高炉スラグを１０質量％～７０質量％含有する請求項９に記載のゼオライト含有組成物の製造方法。
  11. 　前記混練物を得る工程は、
    　ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、０．０００１質量％～５０質量％のケイ酸カリウムと、１０質量％～７０質量％の高炉スラグと、を混合させて第１の混合物を得る工程と、
    　得られた第１の混合物に、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、１０質量％～７０質量％のゼオライトを加えて第２の混合物を得る工程とを、さらに含む、請求項９又は請求項１０に記載のゼオライト含有組成物の製造方法。
  12. 　ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグと、含む混合物に水を加えて混練し、混練物を得る工程と、
    　得られた混練物を型枠に投入し、養生して硬化させ、硬化物を得る工程と、
    を含むゼオライト含有硬化体の製造方法。
  13. 　前記混練物は、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、ゼオライトを１０質量％～７０質量％、ケイ酸カリウムを０．０００１質量％～５０質量％、及び高炉スラグを１０質量％～７０質量％含有する請求項１２に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法。
  14. 　前記混練物を得る工程は、
    　ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、０．０００１質量％～５０質量％のケイ酸カリウムと、１０質量％～７０質量％の高炉スラグと、を混合させて第１の混合物を得る工程と、
    　得られた第１の混合物に、ゼオライトと、ケイ酸カリウムと、高炉スラグとの合計含有量に対し、１０質量％～７０質量％のゼオライトを加えて第２の混合物を得る工程とを、さらに含む、請求項１２又は請求項１３に記載のゼオライト含有硬化体の製造方法。
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