(57)【要約】【課題】極性物質及び無極性物質に対する高い吸着性能を発揮可能な水熱固化体を提供する。【解決手段】この水熱固化体は、水熱固化用調合物を乾式プレス成形後、水熱処理することにより少なくともケイ酸カルシウム水和物を生じて固化したものである。水熱処理による結晶間には空隙を有して活性炭が分散されている。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水熱固化用調合物を乾式プレス成形後、水熱処理することにより少なくともケイ酸カルシウム水和物を生じて固化した水熱固化体において、該水熱処理による結晶間には空隙を有して無極性物質吸着粒子が分散されていることを特徴とする水熱固化体。
【請求項２】
前記無極性物質粒子自体の細孔を維持していることを特徴とする請求項１記載の水熱固化体。
【請求項３】
前記無極性物質吸着粒子は活性炭粒子であることを特徴とする請求項１又は２記載の水熱固化体。
【請求項４】
少なくともＣａＯ分、ＳｉＯ2分及び水を含む水熱固化用調合物を用意する調合工程と、該水熱固化用調合物を乾式プレス成形法により成形して成形体とする成形工程と、該成形体を水熱処理して少なくともケイ酸カルシウム水和物を生じて固化した水熱固化体を得る水熱工程とを有する水熱固化体の製造方法において、
前記水熱固化用調合物には無極性物質吸着粒子が含有されていることを特徴とする水熱固化体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水熱固化体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１、２に従来の水熱固化体が開示されている。これらの水熱固化体は、水熱固化用調合物を乾式プレス成形後、水熱処理することにより少なくともケイ酸カルシウム水和物を生じて固化したものである。この水熱固化体は、少なくともＣａＯ分、ＳｉＯ2分及び水を含む水熱固化用調合物を用意し、この水熱固化用調合物を乾式プレス成形法により成形して成形体とした後、成形体を水熱処理することによって製造される。
【０００３】
これらの水熱固化体は、数〜数十ｎｍサイズの多くの細孔を有することにより、調湿効果を発揮するとともに、一部の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）（例えば、ホルムアルデヒド（ＨＣＨＯ）等）を吸着してシックハウス症候群を防止できることが知られている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３１９６６１１号公報
【特許文献２】特許第２９４０８９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、発明者らの知見によれば、ホルムアルデヒド、アンモニア（ＮＨ3）、トリメチルアミン（（ＣＨ3）3Ｎ）、アセトアルデヒド（ＣＨ3ＣＨＯ）、フタル酸ジオクチル（Ｃ6Ｈ4（ＣＯＯＣ8Ｈ17）2）、リン酸トリクレシル（（ＣＨ3Ｃ6Ｈ4）3ＰＯ4）等は極性物質であるのに対し、トルエン（Ｃ6Ｈ5ＣＨ3）、硫化水素（Ｈ2Ｓ）、キシレン（Ｃ6Ｈ4（ＣＨ3）2）、エチルベンゼン（Ｃ2Ｈ5Ｃ6Ｈ5）、スチレン（Ｃ6Ｈ5ＣＨ＝ＣＨ2）等は無極性物質である。発明者らの試験によれば、上記従来の水熱固化体は、極性物質に対しては十分な吸着性能を発揮できていたものの、無極性物質に対してはさらなる吸着性能の向上が求められる。
【０００６】
この点、特開２００１−７９３３４号公報や特開２００３−１３７６２９号公報には、ケイ酸カルシウム水和物を生じて固化し、活性炭が分散された建材が開示されている。これらの建材は、活性炭が無極性物質吸着粒子であることから、トルエン等の無極性物質を吸着できる。しかしながら、これらの建材は、活性炭を含む水熱固化用調合物を多量の水とともにスラリーとし、このスラリーを成形する湿式成形を採用している。このため、これらの建材は、母材自体の細孔が少ないことから、極性物質に対する吸着性能を期待できないとともに、活性炭自体の細孔も母材によって塞いでしまいやすく、さらに活性炭が内部に沈んでしまうことから、無極性物質の吸着性能を損なっているものと考えられる。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、極性物質及び無極性物質に対する高い吸着性能を発揮可能な水熱固化体を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、上記特許文献１、２等に開示された水熱固化体自体が多くの細孔を有することに鑑み、これを改良することで本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の水熱固化体は、水熱固化用調合物を乾式プレス成形後、水熱処理することにより少なくともケイ酸カルシウム水和物を生じて固化した水熱固化体において、該水熱処理による結晶間には空隙を有して無極性物質吸着粒子が分散されていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の水熱固化体の製造方法は、少なくともＣａＯ分、ＳｉＯ2分及び水を含む水熱固化用調合物を用意する調合工程と、該水熱固化用調合物を乾式プレス成形法により成形して成形体とする成形工程と、該成形体を水熱処理して少なくともケイ酸カルシウム水和物を生じて固化した水熱固化体を得る水熱工程とを有する水熱固化体の製造方法において、
前記水熱固化用調合物には無極性物質吸着粒子が含有されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の水熱固化体は、水熱固化用調合物を乾式プレス成形後、水熱処理することにより少なくともケイ酸カルシウム水和物を生じて固化したものであるため、試験結果に示すように、母材自体の細孔が多く、かつ活性炭自体の細孔を維持している。
【００１２】
したがって、本発明の水熱固化体は、極性物質ばかりでなく、無極性物質に対しても十分な吸着性能を発揮できるのである。つまり、本発明の水熱固化体は、公知の水熱固化体と公知の無極性物質吸着粒子とを組み合わせたものではあるが、後者の無極性物質吸着粒子は前者の水熱固化体と組み合わせられることによってその結晶間に空隙を有して保持され、その機能をいかんなく発揮するのであって、これらは互いの組み合わせにより最も顕著な効果を発揮するのである。
【００１３】
調合工程では、少なくともＣａＯ分、ＳｉＯ2分及び水を含む水熱固化用調合物を用意する。水熱固化用調合物は、少なくともＣａＯ分、ＳｉＯ2分及び水を含む。水熱固化用調合物は、これらの他、Ａｌ2Ｏ3分、Ｐ2Ｏ5分等を含むことができる。
【００１４】
ＣａＯ分としては、消石灰（Ｃａ（ＯＨ）2）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ3）等を採用することができる。ＳｉＯ2分としては、珪砂、ガラス粉、石英粉、シリカフューム、廃鋳物砂、建設汚泥、下水汚泥焼却灰、スラグ、陶磁器くず、籾殻灰、珪藻土、ホワイトカーボン、コンクリート屑、シラス、白土等を採用することができる。ＣａＯ分及びＳｉＯ2分として、セメント、セメントスラッジ等を採用することもできる。
【００１５】
水熱固化用調合物は、ＣａＯ分及びＳｉＯ2分以外にＡｌ2Ｏ3分、Ｐ2Ｏ5分等を含むことができる。Ａｌ2Ｏ3分としては、長石、カオリナイト、雲母、緑泥石、キラ、陶磁器屑、石炭灰、下水汚泥焼却灰、アルミサッシ工場等で発生する水酸化アルミニウムスラッジ、赤泥、スラグ、釉汚泥、メタカオリン、アロフェン、ゼオライト等を採用することができる。Ｐ2Ｏ5分としては、下水汚泥焼却灰等を採用することができる。
【００１６】
水は外割で３０質量％以下で含むことができる。水は外割で１０質量％以下であることがより好ましい。含水率が低い程、成形が困難になるが、細孔が多くなるからである。
【００１７】
本発明では、水熱固化用調合物に無極性物質吸着粒子が含有されている。無極性物質吸着材としては、活性炭、ゼオライト等を採用することができる。
【００１８】
成形工程では、水熱固化用調合物を乾式プレス成形法により成形して成形体とする。
【００１９】
水熱工程では、成形体を水熱処理して少なくともケイ酸カルシウム水和物を生じて固化した水熱固化体を得る。水熱固化体はケイ酸カルシウム水和物以外、アパタイト属、ゼオライト系鉱物等を生じ得る。処理温度は１２０〜２００°Ｃであり得る。
【００２０】
発明者らの試験結果によれば、本発明の水熱固化体は、無極性物質吸着粒子として活性炭を採用した場合、その活性炭を除いた母材における数〜数十ｎｍサイズの細孔と、活性炭自体の０．５ｎｍ程度にピークをもつサイズの細孔とを多く有している。本発明の水熱固化体は、これらの細孔により、極性物質及び無極性物質に対する高い吸着性能を発揮できるのである。
【００２１】
無極性物質吸着粒子としては、活性炭粒子を採用することが好ましい。活性炭粒子は吸着材として広く普及しており、入手が容易であるとともに、安価だからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した試験例１〜１６を説明する。
【００２３】
（試験例１）
実施品１〜４及び比較品１、２の水熱固化体を以下の工程により製造した。
【００２４】
まず、下水汚泥焼却灰（山崎汚泥処理場（名古屋市）にて発生した下水汚泥焼却灰）及び消石灰（宇部マテリアルズ（株）製（超特号））をＣａ及びＰの原子数比がＣａ／Ｐ＝１．５となるようにエタノール湿式混合し、８０°Ｃ、２ｈで乾燥し、ベース粉末とする。
【００２５】
このベース粉末と、直径が約３０ｍｍのアルミナ製の大球石２ｋｇと、直径が約２０ｍｍのアルミナ製の小球石１ｋｇとを容量４．３Ｌのアルミナ製のポットの中に入れ、球石の容積充填率を約１７．３％とする。そして、ポットミル台（yamato社製：ＭＯＤＥＬ  ＵＢ−３２）の回転速度調節ダイヤルの目盛りを６に合わせ、各ポットを約３時間回転させる。こうして、ベース粉末粉砕品を得る。
【００２６】
また、ベース粉末に活性炭（（株）キャタラー製：ヤシ殻破砕炭ＧＡ−Ａ）の粉末を外割で５質量％混合し、混合粉末とを得る。この混合粉末を上記と同様に粉砕し、活性炭が５質量％の混合粉末粉砕品を得る。
【００２７】
さらに、ベース粉末に同種の活性炭粉末を外割で１０質量％混合し、混合粉末とを得る。この混合粉末を上記と同様に粉砕し、活性炭が１０質量％の混合粉末粉砕品を得る。
【００２８】
ベース粉末、ベース粉末粉砕品、各混合粉末及び各混合粉末粉砕品の調合割合を表１に示す。これらが水熱固化用調合物である。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
ベース粉末、ベース粉末粉砕品、各混合粉末及び各混合粉末粉砕品にさらにそれぞれ外割で１０質量％の水を加え、この後、３０ＭＰａで一軸方向に加圧する。こうして、乾式プレス成形法により、外形寸法が約４０×１５×１０（ｍｍ）の成形体を得る。
【００３１】
そして、各成形体をオートクレーブ（中央理科機（株）製：内容積２Ｌ、水熱処理液０．３Ｌ）を用いて１８０°Ｃ×２ｈで水熱処理し、水熱固化体を得る。表２に示すように、ベース粉末によって得た水熱固化体を比較品１とし、ベース粉末粉砕品によって得た水熱固化体を比較品２とし、活性炭が５質量％の混合粉末によって得た水熱固化体を実施品１とし、活性炭が５質量％の混合粉末粉砕品によって得た水熱固化体を実施品２とし、活性炭が１０質量％の混合粉末によって得た水熱固化体を実施品３とし、活性炭が１０質量％の混合粉末粉砕品によって得た水熱固化体を実施品４とする。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
上記実施品３、４及び比較品１について、以下のガスバッグ法により、極性物質としてのホルムアルデヒドの吸着性能を測定した。
【００３４】
まず、テドラーバッグ（５Ｌ用）をシーリングし、空気を３Ｌ入れた後、ホルムアルデヒド（（株）関東化学製）を１５μｌ注入して常温下で揮発させた。
【００３５】
ホルムアルデヒドの揮発から２４時間後、テドラーバッグからホルムアルデヒドを１００ｍｌ採取する。そして、別のテドラーバッグを用意し、この中に各水熱固化体と３Ｌの空気とを入れる。採取したホルムアルデヒド１００ｍｌを別のテドラーバッグに注入することにより、ホルムアルデヒドが約２２．４ｐｐｍの濃度になるように調整した。
【００３６】
そして、検知管の片側をガス採取機に装着し、反対側を上記の方法により調整したテドラーバッグに結合してから必要回数吸引し、ホルムアルデヒドの濃度（ｐｐｍ）を測定する。測定はテドラーバッグ中にホルムアルデヒドを注入した直後から開始し、所定時間毎に検知管を変えて測定する。ホルムアルデヒドの濃度の時間変化を図１に示す。
【００３７】
図１より、実施品３、４及び比較品１の全ての水熱固化体において、ホルムアルデヒドの濃度が低下しており、水熱固化体がホルムアルデヒドを吸着できることがわかる。しかし、活性炭を添加した実施品３、４の水熱固化体と活性炭を添加しない比較品１の水熱固化体との間にホルムアルデヒドの吸着性能の差はなく、活性炭の添加がホルムアルデヒドに対する吸着性能に影響しないことがわかる。
【００３８】
（試験例２）
上記実施品３、４及び比較品１について、試験例１と同様、極性物質としてのアンモニアの吸着性能を測定した。この際、テドラーバッグをシーリングし、空気を３Ｌ入れた後、アンモニア水（（株）関東化学製）を１００μｌ注入して常温下で揮発させた。また、採取したアンモニア１００ｍｌを別のテドラーバッグに注入することにより、アンモニアが約１００ｐｐｍの濃度になるように調整した。
【００３９】
各水熱固化体によるアンモニアの濃度の時間変化を図２に示す。図２より、実施品３、４及び比較品１の全ての水熱固化体がアンモニアも吸着できることがわかる。しかし、ホルムアルデヒドの場合と同様、活性炭の添加によるアンモニアに対する吸着性能の効果は見られない。
【００４０】
（試験例３）
上記実施品３、４及び比較品１について、試験例１と同様、極性物質としてのトリメチルアミンの濃度を測定した。この際、テドラーバッグをシーリングし、空気を３Ｌ入れた後、トリメチルアミン（（株）和光純薬工業製）を５０μｌ注入して常温下で揮発させた。また、採取したガス１００ｍｌを別のテドラーバッグに注入することにより、トリメチルアミンが約５０ｐｐｍの濃度になるように調整した。
【００４１】
トリメチルアミンの濃度の時間変化を図３に示す。図３より、実施品３、４及び比較品１の全ての水熱固化体がトリメチルアミンも吸着できることがわかる。しかし、ホルムアルデヒドやアンモニアの場合と同様、活性炭の添加によるトリメチルアミンに対する吸着性能の効果は見られない。
【００４２】
（試験例４）
実施品３、４及び比較品１の各水熱固化体について、試験例１と同様、無極性物質としてのトルエンの吸着性能を測定した。この際、テドラーバッグをシーリングし、空気を３Ｌ入れた後、トルエン（（株）和光純薬工業製）を８６．４μｇ注入して常温下で揮発させた。また、採取したトルエン１００ｍｌを別のテドラーバッグに注入することにより、トルエンが約７６ｐｐｍの濃度になるように調整した。
【００４３】
各水熱固化体によるトルエンの濃度の時間変化を図４に示す。図４より、実施品３、４及び比較品１の全ての水熱固化体はトルエンに対する吸着性能を有することがわかる。しかし、活性炭を添加した実施品３、４の水熱固化体の方が活性炭を添加しない比較品１の水熱固化体よりも高い能力でトルエンを吸着できることがわかる。
【００４４】
（試験例５）
上記実施品１〜４及び比較品１、２の各水熱固化体について、試験例１と同様、無極性物質としての硫化水素の吸着性能を測定した。この際、テドラーバッグ中に０．３Ｎの塩化水素（ＨＣｌ）水溶液（（株）関東化学製）を１００ｍｌ入れ、これに硫化鉄（ＦｅＳ）（（株）関東化学製）を０．１３ｇ加えて直ちにシーリングする。この際、テドラーバッグ内に空気が３Ｌ含まれるようにする。これら塩化水素と硫化鉄との反応によって、硫化水素を発生させ、このまま常温下で放置する。また、採取したガス１００ｍｌを別のテドラーバッグに注入することにより、硫化水素が約１５０ｐｐｍの濃度になるように調整した。
【００４５】
各水熱固化体による吸着性能を硫化水素の濃度の時間変化として、図５及び図６に示す。なお、図５は実施品１、実施品３及び比較品１の結果を示し、図６は実施品２、実施品４及び比較品２の結果を示す。
【００４６】
図５及び図６より、実施品１〜４及び比較品１、２の全ての水熱固化体において、テドラーバッグ中の硫化水素の濃度の低下が見られる。しかし、活性炭を添加した実施品１〜４の水熱固化体の方が活性炭を添加しない比較品１、２の水熱固化体よりも高い能力で硫化水素を吸着できることがわかる。なお、活性炭の添加量による硫化水素の吸着性能に大きな差は見られない。
【００４７】
（試験例６）
上記試験例４において、水熱固化体は、活性炭の有無により、トルエンの吸着性能に差があることが明らかとなった。このため、上記実施品４及び比較品２について、より実用的な効果を確認するため、以下の小型ガスチャンバーＡＤＰＡＣ法により、トルエンの吸着性能を測定した。
【００４８】
条件は、温度２８°Ｃ、湿度５０％の雰囲気とし、換気率０．５回／ｈ、水熱固化体への負荷率を約２．２ｍ2／ｍ3（１５０ｍｍ角×２枚／２０Ｌ）とした。トルエンの濃度は０．１２〜０．１３ｐｐｍである。
【００４９】
各水熱固化体による吸着性能をトルエンの除去率（％）の時間変化として、図７に示す。また、各水熱固化体によるトルエンの濃度の時間変化を表３に示す。
【００５０】
【表３】
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【００５１】
図７及び表３より、活性炭が未添加である比較品２の水熱固化体は、トルエンを吸着できていないことがわかる。これに対し、活性炭が添加された実施品４の水熱固化体は、高いトルエンの吸着性能を有することが明らかとなった。このため、より実用的な面において、水熱固化体は、活性炭の添加によって、高いトルエンの吸着性能を有することがわかる。硫化水素の吸着性能においても、同様であると考えられる。
【００５２】
（試験例７）
上記試験例４、６において、測定方法の相違により、吸着性能の評価に相違があることが明らかとなった。このため、水熱固化体が吸着できると既に判明しているホルムアルデヒドについても、試験例６と同様の小型ガスチャンバーＡＤＰＡＣ法による測定を行った。この際、上記実施品４及び比較品２を用い、ホルムアルデヒドの濃度を０．１８〜０．２２ｐｐｍとした。
【００５３】
各水熱固化体による吸着性能をホルムアルデヒドの濃度の時間変化として、図８に示す。また、各水熱固化体によるホルムアルデヒドの濃度の時間変化を表４に示す。
【００５４】
【表４】
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【００５５】
図８及び表４より、全ての水熱固化体において、ホルムアルデヒドの濃度の低下が見られる。したがって、ホルムアルデヒドに対しては、測定方法の相違により吸着性能の評価に相違がないことが明らかとなった。
【００５６】
（試験例８）
実施品５及び比較品３の水熱固化体を以下の工程により製造した。まず、粘土（Ｎ−９０）、消石灰（宇部マテリアルズ（株）製（超特号））及び珪砂の粉末をアイリッヒミキサーを用いて混合し、ベース粉末とする。
【００５７】
このベース粉末と、ベース粉末に活性炭（（株）日本エンバイロケミカルズ製：シラサギＣ）の粉末を外割で５質量％混合した混合粉末とを用意する。ベース粉末及び混合粉末の調合割合を表５に示す。これらが水熱固化用調合物である。
【００５８】
【表５】
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【００５９】
ベース粉末及び混合粉末にそれぞれ水を外割で約１０質量％加えた後、３０ＭＰａで一軸方向に加圧する。こうして、乾式プレス成形法により、外形寸法が約１００×１００×１０（ｍｍ）の成形体を得る。
【００６０】
そして、各成形体を上記オートクレーブを用いて１８０°Ｃ×６ｈで水熱処理し、その後、８０°Ｃ×４８ｈ乾燥した。こうして、水熱固化体を得る。表６に示すように、ベース粉末によって得た水熱固化体を比較品３とし、活性炭が５質量％の混合粉末によって得た水熱固化体を実施品５とする。
【００６１】
【表６】
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【００６２】
上記実施品５及び比較品３について、試験例４と同様のガスバッグ法により、トルエンの吸着性能を測定した。
【００６３】
各水熱固化体による吸着性能をトルエンの濃度の時間変化として、図９に示す。図９より、ガスバッグ法によれば、活性炭が未添加である比較品３の水熱固化体でも、トルエンの吸着性能を有していることがわかる。そして、活性炭が添加されている実施品５の水熱固化体は、より高いトルエンの吸着性能を有することがわかる。このため、上記の原料からなる水熱固化体においても、試験例４と同様の結果が得られることがわかる。
【００６４】
（試験例９）
試験例９は、乾式プレス成形法を採用した水熱固化体との比較として、セメントスラリーを用いた固化体及び樹脂を用いた固化体を以下の工程により作製した。
【００６５】
まず、表７に示す調合割合で混合したベース調合３５０ｇに活性炭（（株）日本エンバイロケミカルズ製:シラサギＣ）、水及び減水剤（（株）花王製：マイティ２１ＬＶ）を加え、３〜５分間湿式混合してスラリーとした。このスラリーを１００角の金型（１００×１００×１０（ｍｍ））に振動を加えながら流し込み成形し、常温で２日間養生した後、さらに４０°Ｃ、湿度１００％で２４ｈ湿空養生した。ベース調合、活性炭、水及び減水剤の調合割合を表８に示す。こうして、比較品４〜６の固化体を得た。
【００６６】
【表７】
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【００６７】
【表８】
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【００６８】
また、粒径の異なるアクリルビーズ（粒径大：（株）三菱レーヨン製ＢＲ−５５０、粒径小：（株）三菱レーヨン製ＡＣＰ−３）をそれぞれ５０ｇ（ＢＲ−５５０）及び３０ｇ（ＡＣＰ−３）ずつ秤量し、ＰＴＦＥ製の容器中でこれらを乾式混合する。活性炭（（株）日本エンバイロケミカルズ製：シラサギＣ）を添加する場合には、活性炭８ｇも一緒に混合する。樹脂及び活性炭の調合割合は、質量比で１０：１である。
【００６９】
これらの混合後、これらに水５０ｇを加え、スラリーにした。この後、各スラリーをアルミ箔で作製した１００角サイズの型に振動を加えながら流し込み、これらを２５０°Ｃで２ｈ処理した。こうして固化体を得た。活性炭を添加していない固化体を比較品７とし、活性炭を添加した固化体を比較品８とする。
【００７０】
比較品４〜８の固化体について、試験例４と同様のガスバッグ法により、トルエンの吸着性能を測定した。
【００７１】
各固化体による吸着性能をトルエンの濃度の時間変化として、図１０及び図１１に示す。図１０はセメントスラリーを用いた比較品４〜６の固化体の結果を示し、図１１は樹脂を用いた比較品７、８の固化体の結果を示す。
【００７２】
図１０及び図１１より、比較品４〜８の固化体、特に、比較品５、６、８の固化体もトルエンを吸着できることがわかる。しかしながら、図４及び図９に示す試験例４、８の結果と比較すると、比較品５、６、８の固化体は、実施品３〜５の水熱固化体よりもトルエンの吸着性能が劣ることがわかる。
【００７３】
このため、試験例８で得た比較品３の水熱固化体と、これら比較品５、７の固化体とを同一グラフ上に現した。結果を図１２に示す。また、試験例８で得た実施品５の水熱固化体と、これら比較品６、８の固化体とを同一グラフ上に現した。結果を図１３に示す。これらによっても、比較品５〜８の固化体は、実施品５の水熱固化体よりもトルエンの吸着性能が劣ることがわかる。このため、セメントスラリーや樹脂を用いた比較品５〜８の固化体は、トルエンの吸着性能が損なわれていることがわかる。この理由はこれらが活性炭自体の細孔を母材によって塞いでいるためであると考える。なお、セメントスラリーや樹脂を用いた比較品５〜８の固化体は、ホルムアルデヒド等の極性物質に対する吸着性能も期待できないと考える。これらは母材自体の細孔が少ないからである。
【００７４】
（試験例１０）
上記試験例９の結果に鑑み、実施品３の水熱固化体のＳＥＭ写真をとった。１５００倍の写真を図１４に示し、１００００倍の写真を図１５に示し、３５０００倍の写真を図１６に示す。
【００７５】
図１４〜１６より、実施品３の水熱固化体は、活性炭が水熱処理により反応しておらず、ケイ酸カルシウム水和物の結晶間に０．１〜０．２μｍ程度の空隙を有して活性炭が分散されていることがわかる。また、図１５より、活性炭の細孔が水熱処理後も残っており、吸着や調湿に必要な細孔が塞がっていないことが視覚的に確認できた。さらに、図１６より、水熱固化体の母材は、細孔が連続気孔になっていると考えられる。これらによって、実施品３の水熱固化体は、母材自体の吸着機能を十分に発揮することができると考えられる。
【００７６】
また、活性炭を含まない比較品１の水熱固化体自体と、活性炭自体と、活性炭を含む実施品３の水熱固化体とについて、比表面積を測定した。結果を表９に示す。
【００７７】
【表９】
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【００７８】
表９より、比較品１の水熱固化体に比べて実施品３の水熱固化体は、比表面積が大幅に増加していることがわかる。これは、添加した活性炭の影響によるものであり、実施品３の水熱固化体では、水熱処理を行っても、活性炭自体の細孔を維持していることがわかる。
【００７９】
このため、次いで、比較品１の水熱固化体自体と、活性炭自体と、実施品３の水熱固化体とについて、細孔径分布を測定した。細孔径分布はガス吸着細孔径分布測定装置（（株）ユアサ製、ＡＳ−１ＭＰＬＰ／ＶＰ３  １０９０３０５２２０１）を用いた。結果を図１７に示す。
【００８０】
図１７より、実施品３の水熱固化体と活性炭自体とには０．５ｎｍ付近に細孔径のピークが存在することがわかる。これに対し、比較品１の水熱固化体には０．１〜１００ｎｍの範囲で細孔径のピークを確認することができなかった。０．５ｎｍ付近のピークは活性炭由来のものであると考えられることから、実施品３の水熱固化体は、水熱処理を行っても、活性炭自体の細孔を維持できていることがわかる。
【００８１】
（試験例１１）
上記試験例９の結果より、比較品５、６、８の固化体は、実施品３〜５の水熱固化体よりもトルエンの吸着性能が劣ることがわかった。このため、より実用的な効果を確認すべく、試験例６と同様の小型ガスチャンバーＡＤＰＡＣ法によって、乾式プレス成形法を採用した試験例８と同様の水熱固化体と、セメントスラリーを用いた固化体と、樹脂を用いた固化体とのトルエンの吸着性能を比較した。ここで、試験例９の樹脂を用いた固化体は、嵩密度が低く、かつ強度が弱いと考えられる。このため、試験例１１においては、さらに実用的な強度を有するＢＭＣ（Ｂｕｌｋ  Ｍｏｌｄｉｎｇ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄ）を用いた固化体により、トルエンの吸着性能を計測した。乾式プレス成形法を採用した試験例８と同様の水熱固化体を実施品６、セメントスラリーを用いた固化体を比較品９、樹脂を用いた固化体を比較品１０とする。
【００８２】
まず、実施品６の水熱固化体を以下の工程によって得た。試験例８と同様の調合割合により、活性炭（（株）日本エンバイロケミカルズ製：シラサギＣ）の粉末を外割で０．６質量％混合し、混合粉末を用意する。混合粉末の調合割合を表１０に示す。これが水熱固化用調合物である。さらに、試験例８と同様の乾式プレス成形法によって得た外形寸法が約１５０×１５０×１０（ｍｍ）の成形体を水熱処理及び乾燥して得た水熱固化体を表１１に示すように実施品６とする。
【００８３】
【表１０】
2006027992.tif 000012
【００８４】
【表１１】
2006027992.tif 000013
【００８５】
次に、比較品９の固化体を以下の工程によって得た。表１２に示す調合割合で混合したベース調合に試験例９と同様に活性炭、水及び減水剤を加え、湿式混合してスラリーとした。このスラリーを２４０角の金型（２４０×２４０×１０（ｍｍ））に振動を加えながら流し込み成形し、４０°Ｃ、湿度１００％で２日間湿空養生した後、外形寸法が約１６０×１６０×１０（ｍｍ）の比較品９の固化体を切り出した。ベース調合、活性炭、水及び減水剤の調合割合を表１３に示す。
【００８６】
【表１２】
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【００８７】
【表１３】
2006027992.tif 000015
【００８８】
また、比較品１０の固化体を以下の工程によって得た。まず、ＢＭＣの原料であるポリスチレン系熱硬化樹脂及びガラスフィラーに活性炭を添加し、これを真空混合した後、養生用シートで梱包して４０°Ｃで２日間養生し、１２５°Ｃ、３０ＭＰａで一軸方向に加熱加圧成形して外形寸法が約１６０×１６０×１０（ｍｍ）の比較品１０の固化体を得た。ポリスチレン系熱硬化樹脂、ガラスフィラー及び活性炭の調合割合は、質量比で１０：３０：１とした。
【００８９】
以上の実施品６の水熱固化体とともに、比較品９、１０の固化体について、試験例６と同様の小型ガスチャンバーＡＤＰＡＣ法により、トルエンの吸着性能を測定した。各吸着性能をトルエンの濃度の時間変化として図１８に示す。
【００９０】
図１８より、比較品９、１０の固化体はトルエンの濃度にほとんど変化がない。これに対し、実施品６の水熱固化体によるトルエンの濃度のみが厚生労働省ガイドラインである０．０７ｐｐｍの基準値を大幅にクリアしていることがわかる。このため、小型ガスチャンバーＡＤＰＡＣ法によれば、実施品６の水熱固化体は、比較品９、１０の固化体よりも、はるかにトルエンの吸着性能に優れていることがわかる。この結果は、より実用的な方法により試験することにより、試験例９と同様の結果をさらに顕著に現すことが可能になることを示している。
【００９１】
すなわち、比較品９、１０の固化体は、その母材が連続気孔になっていなかったり、その母材が活性炭表面を被覆したりすることで、母材中の活性炭の吸着性能を失活させているものと考えられる。結局、試験例９の推論どおり、セメントスラリーや樹脂を用いた場合、これらの母材自体の細孔が少ないと考えられることから、たとえ活性炭を添加したとしても、吸着性能を期待できない。
【００９２】
（試験例１２）
上記試験例１１の結果に基づき、活性炭の添加後の状態を調査した。
【００９３】
まず、試験例１１と同様に、実施品６の水熱固化体と、比較品９のセメントスラリーを用いた固化体と、比較品１０の樹脂を用いた固化体とを用意する。これらには活性炭が添加されている。
【００９４】
また、試験例１１と同様の調合割合であり、それぞれ活性炭を未添加とした水熱固化体及び固化体を用意する。比較例１１の水熱固化体は実施例６の水熱固化体から活性炭を排除したものであり、比較例１２の固化体は比較例９の固化体から活性炭を排除したものであり、比較例１３の固化体は比較例１０の固化体から活性炭を排除したものである。比較品１１のベース粉末の調合割合を実施品６の混合粉末の調合割合とともに表１０に示し、比較品１２の調合割合を比較品９の調合割合とともに表１３にそれぞれ示す。また、比較品１３のポリスチレン系熱硬化樹脂及びガラスフィラーの調合割合は質量比で１：３である。
【００９５】
実施品６及び比較品１１の水熱固化体並びに比較品９、１０、１２、１３の固化体について、試験例１０と同様にして、比表面積及び細孔径分布を測定した。また、同装置によってこれらの全細孔容積も新たに測定した。比表面積及び全細孔容積を表１４に示す。
【００９６】
また、実施品６の水熱固化体及び比較品９、１０の固化体の細孔径分布を図１９に示す。さらに、比較品１１の水熱固化体及び比較品１２、１３の固化体の細孔径分布を図２０に示す。
【００９７】
【表１４】
2006027992.tif 000016
【００９８】
表１４より、実施品６の水熱固化体は、比較品１１の水熱固化体に比べて比表面積が大幅に増加していることがわかる。同様に、比較品９の固化体は、比較品１２の固化体に比べて比表面積が増加している。これに対し、比較品１０の固化体は、比較品１３の固化体に比べて比表面積が減少していることがわかる。これらの結果は、試験例１０の結果と同様、添加した活性炭の影響によるものと考えられる。なお、全細孔容積については、それぞれ活性炭の添加により減少していることがわかる。
【００９９】
図１９及び図２０より、実施品６及び比較品１１の水熱固化体は、試験例１０と同様、０．６ｎｍ付近に細孔径のピークが存在することがわかる。同様に、比較品９の固化体は、０．６ｎｍ付近に細孔径のピークが存在するものの、その程度は低いことがわかる。また、比較品１０、１２、１３の固化体は、０．６〜１０００ｎｍの範囲で細孔径のピークを確認することができなかった。特に、比較品１０及び比較品１３の固化体では、活性炭を添加する前後の比較をしても、細孔径の分布に変化はみられない。
【０１００】
次いで、実施品６の水熱固化体及び比較品９、１０の固化体のＳＥＭ写真をとった。実施品６の水熱固化体の１００００倍の写真を図２１に示し、比較品９の固化体の５００００倍の写真を図２２に示し、比較品１０の固化体の５００００倍の写真を図２３に示す。
【０１０１】
図２１より、実施品６の水熱固化体は、試験例１０と同様、活性炭が水熱処理により反応しておらず、ケイ酸カルシウム水和物の結晶間に２〜３μｍ程度の空隙を有して活性炭が分散されていることがわかる。また、図２２より、比較品９の固化体は、母材と、母材に分散された活性炭との結晶間が全体的に塞がれ、空隙をほとんど有していないことがわかる。さらに、図２３より、比較品１０の固化体は、母材と、母材に分散された活性炭との結晶間が部分的に塞がれ、１μｍ程度の空隙が僅かに残っているに過ぎないことがわかる。
【０１０２】
また、以上の調査に加えて、水熱固化体及び固化体の内部の活性炭の分布状態を比較する。ＥＰＭＡ線分析測定により、実施品６の水熱固化体及び比較品９の固化体の断面の炭素の分布状態を測定した。実施品６の水熱固化体に対する測定結果を図２４に示し、これに対応する断面写真を図２５に示す。また、比較品９の固化体に対する測定結果を図２６に示し、これに対応する断面写真を図２７に示す。図２５及び図２７は、ともに左側の端面が表面であり、右側の端面が裏面である。
【０１０３】
図２４及び図２５より、実施品６の水熱固化体は、母材の内部に均等に活性炭が分散されており、組織に偏りはないことがわかる。しかしながら、図２６及び図２７より、比較品９の固化体は母材に偏りがあり、活性炭は、母材の表面に少なく、母材の内部に多いことがわかる。このため、比較品９の固化体においては、比較的密度の高い原料（福島砂）が下方へ、密度の低い原料（パーライト等）が上方へ偏っていると考えられる。
【０１０４】
以上によって得られた表１４、図１９〜２７の各結果より、試験例１１の結果を考察する。まず、実施品６の水熱固化体は、母材と、母材に分散された活性炭との結晶間に空隙を有しており、互いに表面が塞がれていない。これにより、実施品６の水熱固化体は、水熱処理を行っても、母材及び活性炭の細孔を維持できていることがわかる。このため、実施品６の水熱固化体は、極性物質及び無極性物質に対する高い吸着性能を発揮することができるのである。
【０１０５】
一方、比較品９の固化体は、表面に有する活性炭の割合が少ないとともに、連続気孔を形成していない。このため、比較品９の固化体は、たとえ活性炭を多く添加したとしても、それら活性炭を有効に活用することができない。また、比較品９の固化体は、活性炭の添加により、活性炭由来のものと思われる０．６ｎｍ付近に細孔径のピークが現れるものの、母材と、母材に分散された活性炭との結晶間に空隙をほとんど有さず、母材と活性炭とが部分的に表面を塞ぎ合っている。このため、比較例９の固化体では、活性炭の無極性物質を吸着する機能を損なっていると考えられる。
【０１０６】
また、比較品１０の固化体は、母材と、母材に分散された活性炭との結晶間が部分的に塞がれており、活性炭を添加しても、細孔径の分布に変化がみられない。これにより、比較例１０の固化体では、活性炭の細孔も母材によって被覆され、活性炭の無極性物質を吸着する機能を損なっていると考えられる。
【０１０７】
したがって、図１８に示すように、実施品６の水熱固化体は、比較品９、１０の固化体に比べて無極性物質であるトルエンの吸着性能が極めて高いことがわかる。
【０１０８】
（試験例１３）
活性炭は水熱処理により反応しないことから、活性炭を水熱固化用調合物に混合して得た水熱固化体では、活性炭自身及び周辺が破壊源となり、強度が大幅に低下することが予想される。このため、実用化に際し、活性炭が水熱固化体の曲げ強度及び嵩密度に及ぼす影響について調べた。
【０１０９】
試験例１と同様、実施品１、３及び比較品１の水熱固化体を得た。また、表１及び表２に示すように、活性炭が２０質量％の混合粉末によって実施品７の水熱固化体を得た。これらについて、嵩密度を寸法及び質量より算出した。また、３点曲げ試験法（ｎ＝５）によりこれらの曲げ強度を求めた。これらの結果を図２８に示す。
【０１１０】
図２８より、活性炭の添加量の増加に伴い、嵩密度が低下することがわかる。嵩密度の低下は、活性炭の嵩密度が下水汚泥焼却灰や消石灰に比べて低いことが原因である。
【０１１１】
一方、曲げ強度は、活性炭を添加していない比較品１の水熱固化体では７．９４ＭＰａであったが、添加量の増加に伴って低下し、実施品７の水熱固化体では２．１４ＭＰａとなった。活性炭の添加量の増加に伴う曲げ強度の低下は、活性炭が水熱反応に寄与しておらず、破壊源として作用することが原因と考えられる。
【０１１２】
（試験例１４）
水熱固化体の曲げ強度を増加させる方法として、水熱固化用調合物の粉砕処理が有効であることから、活性炭を添加した場合の粉砕処理による効果を検証した。
【０１１３】
試験例１と同様、表１及び表２に示すように、活性炭が２０質量％の混合粉末粉砕品によって実施品８の水熱固化体を得た。上記実施品１〜３、７、８及び比較品１、２の水熱固化体について、嵩密度を算出した。この結果を図２９に示す。また、３点曲げ試験法（ｎ＝５）によりこれらの曲げ強度を求めた。この結果を図３０に示す。
【０１１４】
図２９より、水熱固化体は、粉砕処理の有無に拘わらず、活性炭の添加量の増加に伴い、嵩密度が低下することがわかる。また、水熱固化用調合物を粉砕した実施品２、８及び比較品２の水熱固化体は、水熱固化用調合物を粉砕していない実施品１、３、７及び比較品１の水熱固化体に比べ、嵩密度が明らかに増加している。嵩密度の増加の原因としては、粉砕処理により、水熱固化用調合物の充填率の向上が考えられる。
【０１１５】
図３０より、水熱固化用調合物を粉砕した実施品２、８及び比較品２の水熱固化体は、水熱固化用調合物を粉砕していない実施品１、３、７及び比較品１の水熱固化体と同様、活性炭の添加量の増加に伴って曲げ強度が低下していき、添加量が２０質量％の水熱固化体では曲げ強度が４．７ＭＰａとなることがわかる。また、水熱固化用調合物を粉砕した実施品２、８及び比較品２の水熱固化体は、水熱固化用調合物を粉砕していない実施品１、３、７及び比較品１の水熱固化体に比べ、曲げ強度が明らかに増加している。
【０１１６】
結局、粉砕処理の有無に拘わらず、活性炭の添加量に対する曲げ強度及び嵩密度の挙動が類似していることから、曲げ強度の変化に嵩密度が影響していることがわかる。
【０１１７】
（試験例１５）
水熱固化用調合物を粉砕した水熱固化体は、曲げ強度が増加することがわかった。このことから、活性炭の粒径が水熱固化体の曲げ強度に影響を及ぼすことが考えられる。そこで、実用化に際し、活性炭の粒径を最適化するための予備試験として、各粒径をもつ活性炭を水熱固化体に添加し、活性炭の粒径が曲げ強度にどのような影響を及ぼすかを検討した。
【０１１８】
試験に用いる活性炭として、粒径の異なる以下の４種類を用意した。
【０１１９】
・シラサギＣ：（株）日本エンバイロケミカルズ製
・シラサギＥ−８０：（株）日本エンバイロケミカルズ製
・シラサギＷＨ：（株）日本エンバイロケミカルズ製
・ＯＳＷ−３：（株）キャタラ製
【０１２０】
以上の各活性炭の粒径を篩粒度及びレーザ回折法によって求めた結果を図３１に示し、各粒径のメディアン径を表１５に示す。
【０１２１】
【表１５】
2006027992.tif 000017
【０１２２】
上記各活性炭を添加した実施品９〜１２の水熱固化体を以下の工程により製造した。まず、表５に示す調合割合により、粘土（Ｎ−９０）及び消石灰（宇部マテリアルズ（株）製（超特号））の粉末を湿式混合し、ベース粉末とする。
【０１２３】
このベース粉末に各活性炭の粉末を外割で１０質量％混合し、水熱固化用調合物である混合粉末を用意する。これらの混合粉末にそれぞれ水を外割で１５質量％加えた後、３０ＭＰａで一軸方向に加圧する。こうして、乾式プレス成形法により、外形寸法が約４０×１５×１０ｍｍの成形体を得る。
【０１２４】
そして、試験例８と同様の水熱処理及び乾燥を行って水熱固化体を得る。活性炭がシラサギＣの混合粉末によって得た水熱固化体を実施品９とし、活性炭がシラサギＥ−８０の混合粉末によって得た水熱固化体を実施品１０とし、活性炭がシラサギＷＨの混合粉末によって得た水熱固化体を実施品１１とし、活性炭がＯＳＷ−３の混合粉末によって得た水熱固化体を実施品１２とする。水熱固化体の曲げ強度は３点曲げ試験により調べた。この結果を図３２に示す。
【０１２５】
図３１、図３２及び表１５より、活性炭の粒径が曲げ強度に影響を与えることがわかる。活性炭の粒径が２００μｍより小さい場合、水熱固化体の強度を維持できると考えられる。また、粒径が２００μｍ以上になるとその影響はほとんど変わらないと考えられる。
【０１２６】
（試験例１６）
活性炭の条件のほか、水熱固化用調合物の最適化を図るため、乾式プレス成形前に加える水の量が水熱固化体の曲げ強度にどのような影響を及ぼすかを検討した。
【０１２７】
実施品１３〜１５の水熱固化体を以下の工程により製造した。まず、試験例８と同様の原料によりベース粉末を得る。このベース粉末に活性炭（（株）日本エンバイロケミカルズ製：シラサギＣ）の粉末を１質量％混合した混合粉末を用意する。これらが水熱固化用調合物である。
【０１２８】
各混合粉末にさらにそれぞれ外割で水を加えた。それらの調合割合を表１６に示す。
【０１２９】
【表１６】
2006027992.tif 000018
【０１３０】
これらを試験例８と同様に乾式プレス成形法により成形体とし、水熱固化体を得る。表１７に示すように、水を８質量％添加した場合の水熱固化体を実施品１３とし、水を１０質量％添加した場合の水熱固化体を実施品１４とし、水を１２質量％添加した場合の水熱固化体を実施品１５とする。
【０１３１】
【表１７】
2006027992.tif 000019
【０１３２】
水の添加量が８質量％の水熱固化体では、表面及び破断面に欠陥等は見られなかった。しかし、水の添加量が１０質量％の水熱固化体では、破断面にラミネーションが発生し、さらに水の添加量が１２質量％の水熱固化体では、破談面のラミネーションに加え、表面にも激しいひび割れが確認できた。これは、水熱固化体の内部に存在していた空気の膨張によるものと考えられ、水の添加量が適正値以上になると、プレス時に水熱固化用調合物中の空気が上手く抜けないものと考えられる。以上の結果より、試験例１６の水熱固化用調合物における適正な水の添加量は８質量％であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１３３】
本発明の水熱固化体は、内装タイル、床材、天井材等の室内用建材に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】試験例１に係り、ガスバッグ法によるホルムアルデヒドの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図２】試験例２に係り、ガスバッグ法によるアンモニアの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図３】試験例３に係り、ガスバッグ法によるトリメチルアミンの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図４】試験例４に係り、ガスバッグ法によるトルエンの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図５】試験例５に係り、ガスバッグ法による硫化水素の濃度の時間変化を示すグラフである。
【図６】試験例５に係り、ガスバッグ法による硫化水素の濃度の時間変化を示すグラフである。
【図７】試験例６に係り、小型ガスチャンバーＡＤＰＡＣ法によるトルエンの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図８】試験例７に係り、小型ガスチャンバーＡＤＰＡＣ法によるホルムアルデヒドの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図９】試験例８に係り、ガスバッグ法によるトルエンの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図１０】試験例９に係り、ガスバッグ法によるトルエンの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図１１】試験例９に係り、ガスバッグ法によるトルエンの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図１２】試験例９に係り、ガスバッグ法によるトルエンの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図１３】試験例９に係り、ガスバッグ法によるトルエンの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図１４】試験例１０に係り、実施品３の水熱固化体の１５００倍のＳＥＭ写真である。
【図１５】試験例１０に係り、実施品３の水熱固化体の１００００倍のＳＥＭ写真である。
【図１６】試験例１０に係り、実施品３の水熱固化体の３５０００倍のＳＥＭ写真である。
【図１７】試験例１０に係り、細孔径分布を示すグラフである。
【図１８】試験例１１に係り、小型ガスチャンバーＡＤＰＡＣ法によるトルエンの濃度の時間変化を示すグラフである。
【図１９】試験例１２に係り、細孔径分布を示すグラフである。
【図２０】試験例１２に係り、細孔径分布を示すグラフである。
【図２１】試験例１２に係り、実施品６の水熱固化体の１００００倍のＳＥＭ写真である。
【図２２】試験例１２に係り、比較品９の固化体の５００００倍のＳＥＭ写真である。
【図２３】試験例１２に係り、比較品１０の固化体の５００００倍のＳＥＭ写真である。
【図２４】試験例１２に係り、実施品６の水熱固化体のＥＰＭＡ線分析測定結果である。
【図２５】試験例１２に係り、実施品６の水熱固化体の断面写真である。
【図２６】試験例１２に係り、比較品９の固化体のＥＰＭＡ線分析測定結果である。
【図２７】試験例１２に係り、比較品９の固化体の断面写真である。
【図２８】試験例１３に係り、活性炭添加量と曲げ強度及び嵩密度との関係を示すグラフである。
【図２９】試験例１４に係り、活性炭添加量と嵩密度との関係を示すグラフである。
【図３０】試験例１４に係り、活性炭添加量と曲げ強度との関係を示すグラフである。
【図３１】試験例１５に係り、活性炭の粒度分布を示すグラフである。
【図３２】試験例１５に係り、活性炭の粒度と曲げ強度との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006027992.tif 000029
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２７】
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