(57)【要約】  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。【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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）。【０００５】
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）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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】
【０００９】
課題を解決するための手段は、以下の実施形態を含む。【００１０】
＜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。【００１１】
＜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。【００１２】
＜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。【００１３】
＜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。【００１４】
＜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。
【発明の効果】
【００１５】
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。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
［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。
【００１９】
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。
【００２０】
＜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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
＜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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
＜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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
＜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。
【００４１】
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。
【００４２】
＜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。
【００４３】
（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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
＜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。
【００４７】
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。
【００４８】
［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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
［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。
【００５４】
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。
【００５５】
＜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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
［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。
【００６３】
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。
【００６４】
＜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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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
【００７７】
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。
【実施例】
【００７８】
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。【００７９】
［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【００８０】
（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。【００８１】
（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。【００８２】
（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。【００８３】
［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【００８４】
（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。【００８５】
（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。【００８６】
［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【００８７】
（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。【００８８】
（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。【００８９】
［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【００９０】
（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。【００９１】
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。【００９２】
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。【００９３】
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。【００９４】
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。【００９５】
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。
【国際調査報告】
2019102530.tif 000002
2019102530.tif 000003
2019102530.tif 000004