(57)【要約】【課題】  セメントを主成分とする建材の耐水性、耐酸性の向上を図り、接着剤の凝集沈殿汚泥を資源化する。【解決手段】  セメントを主成分とする瓦やスレートなどの建材の原料に、接着剤の凝集沈殿汚泥を添加混合する。更に、熱硬化性樹脂成形品の粉砕物を添加混合する。該汚泥は該建材の原料１００重量部に対して０．０１〜５０重量部、該熱硬化性樹脂積層板の粉砕物が該屋根材の原料１００重量部に対して０．０１〜５０重量部添加混合する。該熱硬化性樹脂成形品の粉砕物としては、粒径が０．１〜１．７ｍｍの熱硬化性樹脂積層板の粉砕物を用いる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメントを主成分とする瓦やスレートなどの建材の原料に、接着剤の凝集沈殿汚泥が添加混合されてなることを特徴とする建材。
【請求項２】
セメントを主成分とする瓦やスレートなどの建材の原料に、接着剤の凝集沈殿汚泥と熱硬化性樹脂成形品の粉砕物が添加混合されてなることを特徴とする建材。
【請求項３】
該接着剤の凝集沈殿汚泥の含水率が１０〜８０％で、該汚泥が該建材の原料１００重量に対して０．０１〜５０重量部添加されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の建材。
【請求項４】
該熱硬化性樹脂成形品の粉砕物が熱硬化性樹脂積層板の粉砕物であることを特徴とする請求項２記載の建材。
【請求項５】
該熱硬化性樹脂積層板の粉砕物が該屋根材の原料１００重量部に対して０．０１〜５０重量部添加混合されてなることを特徴とする請求項４記載の建材。
【請求項６】
該熱硬化性樹脂積層板の粉砕物の粒径が０．１〜１．７ｍｍであることを特徴とする請求項４又は５記載の建材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建材に関し、より詳しくは瓦、スレート、壁材、天井材等のセメントを主成分とする建材の原料に、接着剤製造工場で発生する汚泥や、該熱硬化性樹脂成形品の粉砕物などを添加混合してなる建材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
天然に産出しているスレートは屋根材など広く一般の建築材料として使われており、近年では、高価な天然のスレートに代わるものとして、セメントと石綿やビニロンなどの繊維を主原料として成型したものが開発され、屋根材の体系の中ではセメント系に分類されている。
ＪＩＳ−Ａ５４０１にはセメント瓦、ＪＩＳ−Ａ５４０２には厚形スレート、ＪＩＳ−Ａ５４２３には住宅屋根用化粧スレートが規定され、これらのスレートは安価である上、軽量で、和瓦で屋根葺きした家屋に比べ重心が低いことから耐震性に優れ、更に防火・耐火性、防水性、遮音断熱性などにも優れることから工場、倉庫、住宅など建屋に使用されている。
【０００３】
しかしながら、耐候性が悪い上、降雨水にセメントを主な成分とする建材が晒されると、素地が吸水性を有することから、セメントが経年劣化し、時にはヒビワレするといった問題があった。
特にセメントを主な成分とする屋根材などの建材は、水中ではｐＨは１２以上の強アルカリ性を示し、昨今のｐＨが３〜５という酸性雨に対しては、抵抗力が極めて弱く、主原料であるセメントの溶解を招いていた。
【０００４】
かかる問題を解消するため、素材色彩が灰白色、灰黒色の無彩色で意匠性に乏しく、また耐吸水性付与を兼ねて着色珪砂で表面化粧が通常施されいた。
更に、定期的に屋根材の表面を水性または油性の塗料にて塗装するか、若しくはシリコン系の撥水剤を塗布するなどの手段が講じられてはいるが、塗装のために、下地調整、塗布、後養生等の工程が必要となり、被施工物の塗装に時間及び経費がかかるという問題があり、素板に無機反応型撥水剤を塗布する技術が特開２００２−６０２８４号公報に、また、屋根用スレートの表面にエポキシ樹脂層を設けるとともにこのエポキシ樹脂層の表面にフッソ樹脂層を設ける技術が特開平１１−６２５２号公報に開示されている。
更に、本発明のように原料中に有機物質を添加する技術として、靱性を向上させ、撓みに対して強くすることを目的に、セメントに、ガラスチップ、アクリルエマルジョンを混合して加圧成形し、かつ、その厚み方向中程にガラスクロスが介在された屋根板が特開平９−２６８７１０号公報に開示されている。
【０００５】
一方、接着剤を製造する工場においては、反応釜を洗浄した洗浄水が排出され、汚水処理過程で接着成分を含有する汚泥が発生し、産業廃棄物として処分されている。
【０００６】
また、熱硬化性樹脂積層板は、最終製品に至る過程において周辺部の切断屑が発生したり、表面に傷や打痕のあるものは製品として出荷されず不良品として焼却されたり、産業廃棄物として埋め立て処理されているのが実情であり、このような状況は、熱硬化性樹脂積層板に限らず、注型品、射出成形品においても同様であった。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２６８７１０号
【特許文献２】特開平８−１８３６４５号
【特許文献３】特開平６−３２９４８２号
【特許文献４】特開平６−３２１６５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、表面に塗装を施すといった方法では、コストアップの要因になるばかりか、原料本来の改良でないため内部構造が緻密にならず、長期の使用には限界があり、降雨水、紫外線などにより内部から劣化することがあり、また、純粋な化学物質を用いるとコスト的に不利であった。更に、重量が重く建材の運搬に手間がかかるばかりでなく施工期間、施工コストもかかるものとなっていた。
【０００９】
一方、接着剤を製造する工場において発生した汚泥は、凝集沈殿処理され、廃棄されるが、廃棄処理には多額の費用を要し、最近では廃棄場所も少なくなりつつあり、地球環境の保全、又産業廃棄物の処理コストの削減等の観点から、接着剤を製造する工場において発生した汚泥を再資源化して他の用途に再利用することが求められていた。
同様に、地球環境の保全、又産業廃棄物の処理コストの削減等の観点から、熱硬化性樹脂積層板を再資源化して他の用途に再利用することが求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、かかる状況に鑑み検討されたもので、接着剤を製造する工場において発生した汚泥や、熱硬化性樹脂成形品の粉砕物を再資源化し、屋根材に利用することにより耐久性を向上させることを目的とするものであり、以下のことを特徴とする発明である。
すなわち、請求項１に記載の発明は、セメントを主成分とする瓦やスレートなどの建材の原料に、接着剤の凝集沈殿汚泥が添加混合されてなることを特徴とする建材である。
請求項２に記載の発明は、セメントを主成分とする瓦やスレートなどの建材の原料に、接着剤の凝集沈殿汚泥と熱硬化性樹脂成形品の粉砕物が添加混合されてなることを特徴とする建材である。
請求項３に記載の発明は、該接着剤の凝集沈殿汚泥の含水率が１０〜８０％で、該汚泥が該建材の原料１００重量に対して０．０１〜５０重量部添加されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の建材である。
請求項４に記載の発明は、該熱硬化性樹脂成形品の粉砕物が熱硬化性樹脂積層板の粉砕物であることを特徴とする請求項２記載の建材である。
請求項５に記載の発明は、該熱硬化性樹脂積層板の粉砕物が該屋根材の原料１００重量部に対して０．０１〜５０重量部添加混合されてなることを特徴とする請求項４記載の建材である。
請求項６に記載の発明は、該熱硬化性樹脂積層板の粉砕物の粒径が０．１〜１．７ｍｍであることを特徴とする請求項４又は５記載の建材である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、接着性汚泥により屋根材が強固に団粒化されて内部が緻密になり、耐水性、耐酸性に優れ、降雨水、紫外線で劣化することがない。しかも、高価な化学物質を使用することなく、これまで廃棄処分していた接着剤汚泥を再資源化することができ、焼却処分や産業廃棄物として取り扱われていた熱硬化性樹脂成形品の端材や不良品を利用することにより、処理費用も削減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明において用いる建材の原料とは、通常公知のもので、ポルトランドセメント、アルミナセメント、高炉セメントなどのセメントを主成分とし、砂、砂利、砕石、フライアッシュ、パーライト、シラスバルーンなどの骨材、粘土、補強繊維などを含むものである。
補強繊維としては、ガラス繊維、スラグ繊維、ウォラストナイト、セピオライトなどの無機繊維、ビニロン、ポリプロピレン、ナイロン、パルプ繊維、炭素繊維などの有機繊維、麻、スサなどの天然繊維が挙げられる。
骨材はセメント１００重量部に対して、１００〜３００重量部、補強繊維は０．１〜５重量部配合され、骨材が下限に満たないと収縮が大きくクラックが入りやすく、上限を超えると流動性が悪くなり、更に、強度が極端に低下する。
補強繊維については、下限に満たないと補強効果に乏しく、上限を超えると補強繊維の分散性が悪くなり、成形時の流動性が低下し製品が脆弱になる。
【００１３】
本発明において用いる接着剤の凝集沈殿汚泥とは、接着剤製造工場において、その反応釜、搬送用や保管用の容器、その他使用器具を洗浄した排水を凝集沈殿させた後、乾燥し、スレートの原料と配合しやすいように水分調整したものであり、汚泥としては、酢酸ビニル樹脂、アクリル樹脂、ＳＢＲ、ＮＢＲ、ＭＢＲ、酢酸ビニル系共重合樹脂などのラテックスやエマルジョンを含有するものが挙げられ、特にアクリル樹脂系の汚泥粉末を用いると耐水性が向上する。
【００１４】
前記の排水は詳しく述べると、先ず工場内の一個所の処理槽に集められ凝集沈殿槽に入れられる。次いで、攪拌しながらｐＨ調整、有機物を凝集させる目的で塩化第二鉄を０．２重量部程度配合し、ｐＨを２〜３にする。次に苛性ソーダを配合して、ｐＨ６．５〜７．５に中和し、例えば、メタリル酸ジメチルアミノエチル、アクリルアミド、アクリル酸を主成分とする高分子凝集剤を微量配合してフロックを形成させる。
【００１５】
上澄み液が取り除かれた沈殿層を珪藻土が加えられた真空脱水機に導入して脱水し、珪藻土によって捕捉された汚泥を取り出す一連の処理によって、フロックを水から分離する。このフロックの成分重量比は、一例を挙げれば、酢酸ビニル樹脂が１２、珪藻土３、塩化鉄３、その他３（アクリル、ラテックス、炭酸カルシウム、珪砂など）で、残りの７９は水分となっている。
【００１６】
この汚泥は、含水率が１０〜８０％、より好ましくは２０〜５０％になるまでフィルタープレスや真空脱水機により水分調整される。下限に満たないとスレートの原料との混合が不均一になりやすく、上限を超えるとベトベトで、スレートの原料中の固形分と水分が分離しやすく、取り扱いが容易ではなくなる。
【００１７】
前記の接着剤の凝集沈殿汚泥は建材の原料に配合することで接着成分が原料中の砂、粘土、消石灰などにバインダーとして作用し、接着強度、耐水性が著しく向上し、降雨水による流出を防止することができる。
【００１８】
また、酢酸ビニルエマルジョンのように耐水性のないものであっても、凝集沈殿処理することによりエマルジョンが疎水化され、土に耐水性、耐酸性を付与することができる。
【００１９】
接着剤の凝集沈殿泥粉のセメントを主な成分とする建材の原料に対する配合割合は、対象となる建材の原料組成で異なるが、本発明では接着剤の凝集沈殿泥粉の配合量が多くなればなるほど、酸性雨に対する抵抗力、耐候性を向上させることができるが、その反面、粘性が上がり作業性が悪くなる傾向があり、配合割合は建材の原料１００重量部に対して０．０１〜５０重量部、より好ましくは０．０５〜３０重量部、更に好ましくは０．１〜１０．０重量部の範囲とし、この範囲であれば屋根材としての充分機能する。下限に満たないと耐酸性、耐候性が劣りやすくなり、上限を超える分散性が悪く作業性が劣る。
粒子径については特に制約はないものの０．０１〜１０μｍの範囲が概ね好ましく、下限に満たないと乾燥収縮率がやや大きくなり、上限を超えると均一に分散されにくく、耐水性、耐酸性がやや劣る傾向にある。
【００２０】
本発明においては接着剤の凝集沈殿汚泥に加えて熱硬化性樹脂成形品の粉砕物を配合してもよく、熱硬化性樹脂成形品の粉砕物を加えることにより、製品強度が向上し、軽量化を図ることができる。
熱硬化性樹脂成形品としては、メラミン樹脂積層板、フェノール樹脂積層板、メラミン樹脂化粧板、ガラス繊維基材エポキシ樹脂積層板などの熱硬化性樹脂積層板や、メラミン樹脂注型品、フェノール樹脂注型品などの熱硬化性樹脂の注型品や、熱硬化性樹脂の射出成形品を衝撃式粉砕機、例えばボールミル、パルべライザ等で粉砕したもので、粒度範囲は０．１〜１．７ｍｍが望ましく、粒子径が下限に満たないと軽量化率が悪く、上限を超えると素地表面が粗かく、凹凸が生じ易くなるため好ましくない。より好ましい粒度範囲は０．５〜１．０ｍｍである。粉砕機は特に限定されない。
【００２１】
熱硬化性樹脂成形品の粉砕物の建材の原料に対する添加割合は、多くなればなるほど、素地を軽量化できるが、その反面、成形性、乾燥性などの生産性が悪くなるため、添加割合は建材の原料に対して０．０１〜５０重量部、より好ましくは０．０５〜３０重量部の範囲であり、この範囲であれば建材としての充分機能する。
【００２２】
すなわち、建材の原料に対する熱硬化性樹脂成形品の粉砕物の添加割合が、０．０１重量部未満では屋根材の軽量化の効果が満足に得られないし、また５０重量部を越えると、軽量化はできても、可塑性が低下して成形性が悪くなり、表面が粗くなるため、前記範囲に設定するのが好ましい。
このような軽量化および強度保持、成形性の面から、特に好ましい範囲は０．１〜１０重量部である。
【００２３】
更に、本発明においては、接着剤の凝集沈殿汚泥及び熱硬化性樹脂成形品の粉砕物に加え、屋根材としての強度、生産性などを阻害しない範囲で硬化促進剤を添加混合しても良く、硬化促進剤としては、水ガラス、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、スルファミン酸などが挙げられる。
【００２４】
本発明の建材は、例えば、瓦にあっては、セメント、骨材、粘土、補強繊維、水、接着剤の凝集沈殿汚泥、熱硬化性樹脂成形品の粉砕物などを混練した後、型枠に充填し、プレスおよび蒸気養生をして得られる。また、スレートにあっては混練してスラリー化し、このスラリーを湿式抄造機にて平板状にし、しかる後養生乾燥して屋根材を形成する湿式製造法や、混練物をベルト上に散布し、プレス後水を付与し、所定サイズにシート状にカットし、次いで平板または波板に成形し、加圧、乾燥し、オートクレーブ養生、高温養生、あるいは自然養生により硬化させ、更に加熱乾燥あるいは自然乾燥により乾燥させ、必要に応じてカット後着色剤を散布したり、エンボスロールで模様付けすることにより得られるが、製造方法については特に制約はない。
このようにして製造されるセメント瓦、スレートなどの建材を用い、家屋や工場の屋根を葺くと、酸性雨、紫外線による劣化がなく長期の使用に耐えられるものとなる。
【実施例】
【００２５】
以下、本発明について実施例、比較例を挙げてより詳細に説明するが、本発明をより具体的に示すものであって、配合割合など特に限定されるものではない。
実施例１（スレート）
接着剤の凝集沈殿汚泥
接着剤の凝集沈殿汚泥として、アクリル系接着剤を含有する排水を塩化第二鉄、高分子凝集剤を用いて凝集沈殿させ、フィルタープレスで含水率が４０％になるように乾燥させた、平均粒子径３μｍのアクリル系接着剤の凝集沈殿汚泥汚泥（ａ）を用いた。
スレートの原料（ａ）として下記配合のものを用いた。
ポルトランドセメント                  １００重量部
砂                                    ２００重量部
この原料（ａ）に対して、適量の水と、汚泥（ａ）を０．１重量部配合し、混練後成型して実施例１のスレートを得た。
【００２６】
実施例２（スレート）
実施例１において、汚泥（ａ）の配合割合を８重量部とした以外は同様に実施して、実施例２のスレートを得た。
【００２７】
実施例３（スレート）
実施例１において、汚泥（ａ）の配合割合を２０重量部とした以外は同様に実施して、実施例２のスレートを得た。
【００２８】
実施例４（スレート）
熱硬化性樹脂成形品の粉砕物
実施例２において、更に平均粒径０．３ｍｍのメラミン樹脂化粧板の粉砕物を８重量部配合した以外は同様に実施して、実施例４のスレートを得た。
【００２９】
実施例５（スレート）
実施例２において、接着剤の凝集沈殿汚泥として、酢酸ビニル系の凝集沈殿汚泥（ｂ）を用いた以外は同様に実施して、実施例５のスレートを得た。
【００３０】
実施例６（セメント瓦）
セメント瓦の原料（ｂ）として、下記配合のものを用いた。
セメント                              １００重量部
砂                                    ２００重量部
ナイロン繊維                              ３重量部
上記の原料（ｂ）に対して、適量の水と、汚泥（ａ）を８重量部配合し、混練し、瓦用の型枠に充填し、プレスおよび蒸気養生を施し、実施例６のセメント瓦を得た。
【００３１】
実施例７（セメント瓦）
実施例６において、更に平均粒径０．３ｍｍのメラミン樹脂化粧板の粉砕物を８重量部配合した以外は同様に実施して、実施例７のセメント瓦を得た。
【００３２】
比較例１（汚泥粉末の配合割合が下限未満の場合）
実施例１において、汚泥（ａ）の配合量を０．００５重量部とした以外は同様に実施した。
【００３３】
比較例２（汚泥粉末の配合割合が上限を超える場合）
実施例１において、、汚泥（ａ）の配合量を６０重量部とした以外は同様に実施いあた。
【００３４】
比較例３（接着性汚泥粉末の粒径が下限未満の場合）
実施例２において、汚泥（ａ）の平均粒子径を０．００１μｍとした以外は同様に実施した。
【００３５】
比較例４（接着性汚泥粉末の粒径が上限を超える場合）
実施例２において、汚泥（ａ）の平均粒子径を１５μｍとした以外は同様に実施した。
【００３６】
比較例５（メラミン樹脂化粧板の粉砕物の配合割合が下限未満の場合）
実施例７において、メラミン樹脂化粧板の粉砕物の配合割合を０．００５重量部とした以外は同様に実施した。
【００３７】
比較例６（メラミン樹脂化粧板の粉砕物の配合割合が上限を超える場合）
実施例７において、メラミン樹脂化粧板の粉砕物の配合割合を６０重量部とした以外は同様に実施した。
【００３８】
比較例７（メラミン樹脂化粧板の粉砕物の粒子径が下限未満の場合）
実施例７において、粒子径０．００５ｍｍのメラミン樹脂化粧板の粉砕物を用いた以外は同様に実施した。
【００３９】
比較例８（メラミン樹脂化粧板の粉砕物の粒子径が上限を超える場合）
実施例７において、粒子径が１．９ｍｍのメラミン樹脂化粧板の粉砕物を用いた以外は同様に実施した。
【００４０】
評価結果を表１に示す。
【表１】
2006001748.tif 000002
【００４１】
試験方法、評価方法は以下の通りとした。
耐酸性
表１に示す配合にて、厚さ１ｃｍ、長さ１５ｃｍ、巾５ｃｍの試験サンプルを作成し、２０℃−相対湿度６５％の恒温恒湿槽内で２週間放置させ、試験サンプルを作成する。
硝酸１７．３ｍｌと硫酸１２．０ｍｌを１ｌの純水に混合し、この混合溶液に１５％の塩化ナトリウム溶液を添加し、ｐＨ３に調整する。
３００ｍｌのビーカーに、このｐＨに調整した溶液を２００ｍｌ入れ、その溶液中に試験サンプルを入れ、２４時間浸漬した後、目視にて状態を確認し、変化なしを◎、軽微なクラックを○、溶出してスレーキングが認められたものを×とした。
耐候性
表１に示す配合にて厚さ１ｃｍ、長さ１５ｃｍ、巾５ｃｍの試験サンプルを作成し、２０℃−相対湿度６５％の恒温恒湿槽内で２週間放置させた後、この試験サンプルを屋外に１年間放置し、外観を確認する。表面が浸食されていないものを◎、浸食はされていないが軽微なクラックがあるものを○、浸食があるものを×とした。
曲げ強度
試験体が破壊する時の荷重すなわち最大荷重をオートグラフで測定し、数１により曲げ強度（強さ）を算出する。試験体の厚みは１ｃｍ、長さは１５ｃｍ、巾は２ｃｍ、スパン（ｌ）は１０ｃｍ、荷重速度は５ｍｍ／ｍｉｎで行った。
【数１】
2006001748.tif 000003
ただし、Ｍ＝曲げ強さ（ｋｇｆ／ｃｍ２）
Ｐ＝最大破壊荷重（ｋｇｆ）
ｌ＝支点用ロールの中心間の距離（ｃｍ）
ｂ＝試験体の巾（ｃｍ）
ｄ＝試験体の厚さ（ｃｍ）