(57)【要約】【課題】建物を解体する場合、天井や壁部分に大量に使用されている石膏ボード材は、廃棄物として処理されておりますが、その処理方法についても、近年では建築廃材は建材の材質別に分離した後、廃棄処分が義務付けられた為、解体費の高騰、廃棄処分場の逼迫など、ひいては建築費にも影響しかねない無駄がある。【解決手段】廃石膏ボード材の解体、回収作業に際して、該部材を炭化処理することにより、該部材の石膏を無水石膏と化し、同時に該部材に含有、若しくは表面を覆う紙質材や布材、並びに石膏のつなぎの役目を果たすコーンスターチなど、石膏ボード材に付帯若しくは含有する有機質材は同時に炭化物に生成され、その炭化物と同時に生成された無水石膏との混合割合による調湿剤や石膏の持つ特性を生かした、含水並びに固形化に優れた水害対策用又は家屋浸水防止用の土嚢に利用することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃石膏ボード材の解体、回収作業に際して、該部材を炭化処理することにより、該部材の石膏を無水石膏と化し、同時に該部材に含有、若しくは石膏ボードの表面を覆う紙質材や布材、及びこれら紙質部材と石膏のつなぎの役目を果たすコーンスターチなど、石膏ボード材に付帯若しくは含有する有機質材は同時に炭化に生成され、その生成炭化物と同時に生成された無水石膏との混合による調湿剤の製造方法。
【請求項２】
上記炭化処理において３００℃〜８００℃の過熱蒸気を使うことを特徴とする請求項１に記載の廃石膏ボードの炭化処理方法。
【請求項３】
上記調湿材の製造方法において、該無水石膏に対し、炭化物を１０％〜９０％混和し調湿剤若しくは土壌改良剤を作ることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の該部材の処理方法。
【請求項４】
上記請求項１〜２における製造方法による該無水石膏に対し、炭化物を１０％〜７０％混和し、含水並びに固形化に優れた、水漏れ防止や水害対策用や家屋浸水防止用の土嚢を作ることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の該部材の処理方法。
【請求項５】
廃石膏ボードを破砕しながら炭化炉に投入する工程と、該部材を炭化する為、３００℃〜８００℃の温度帯の過熱蒸気を発生する装置並びに同過熱蒸気を炭化炉に投入する工程と、該炭化装置で生成される無水石膏並びに同時に生成された該炭化物を調合し、不織布など通気性、耐水性のある湿度調整専用袋、若しくは土嚢専用袋に詰める工程からなることを特徴とする廃石膏ボードの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、廃棄物として処理されている廃石膏ボードを無駄に捨てることなく、これらを安全且つ無害に処理することは元より、該部材を有効資源として活用することを目的とする処理製法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  建物を解体する場合、天井や壁部分に大量に使用されている廃石膏ボード材は、廃棄物として処理されておりますが、その処理方法についても、近年では建築廃材は建材の材質別に分離した後、廃棄処分が義務付けられてきた。【０００３】  廃石膏ボードは表面が化粧紙や化粧布を張り合わせている為、廃石膏ボードを破砕若しくは粉砕して石膏部材と表面を覆う化粧紙などの有機質部材とに分離され、それぞれ別々の廃棄処分を義務付けされている為、搬送運賃や処理の為の作業など、高い処理費用を必要とし且つ、石膏資源を無駄に廃棄処分してきた。
たとえば特許文献１には、廃棄物処理の処理システムとして廃石膏ボードを破砕、粉砕して石膏ボードに使用されている紙と、粉砕され粉末化した石膏を分離する方法が述べられておりますが、あくまで廃棄を目的とした処理法であり、特許文献２は廃石膏ボードの石膏とクロス等の被覆材との分別方法を述べているに過ぎない。又特許文献３は廃石膏ボードの石膏とクロス等の被覆材との分別後、被覆材は焼却処理し、石膏のみ若しくは増量材としてのリサイクルですが高額な精錬費用を必要とする。【０００４】
【特許文献１】特開２００３−７１３１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２４３１６５号公報
【特許文献３】特開２００４−２６９２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、廃石膏ボードをわざわざ高い経費と手間を掛けて廃棄物として処理されているものを、石膏の持つ特性を活かして資源として再生し、活用する方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  上記問題点は下記の手段で解決できる。
１、住宅建材などの廃ボードを投入し易いように、破砕機などで荒破砕したものを還元状態の炭化炉に投入し加熱することにより、廃石膏ボードなどに付着したプラスチック系の包装資材や廃棄物は炉内温度約３００℃前後でまず気化し消滅させる。この場合の炭化炉は外熱式でも良いが過熱蒸気を使った炭化炉の方が、付着した廃プラスチック系などから発生する炭化炉内の可燃性ガスを、安全に処理できる為、よりベストである。又炭化炉の形状は縦型でもキルン型でも形状は問わない。
２、次に炭化炉内温度を３５０℃から６００℃前後に上げると紙などの挟雑物、あるいはコーンスターチなどの有機物は、炉内に酸素がない為、これら有機物は熱分解し炭化される。
３、このとき廃石膏ボードは炭化炉内での加熱により完全な無水石膏となる。特に廃石膏ボードは解体後、屋外放置などにより２水石膏と化してる場合でも、いずれも炭化炉内での加熱により水分を渇望した状態の無水石膏となる。
４、前２項記載の炭化物と、前３項記載の無水石膏を混合し本発明の調湿剤をつくる。この場合、生成炭化物が無水石膏に比べ量的に少ない場合、間伐材などを炭化した他の炭化物を足せばよい。混合割合は容積比で無水石膏と炭化物は容積比で５対５が最もよい。
又、炭化物も過熱蒸気を使った炭化方法、それも過熱蒸気温度が高いほど生成される炭化物が活性炭に近く、より良い炭化物が出来る。特に過熱蒸気温度が７５０℃を超えた場合が、本発明に最も適した質の良い炭化物が出来る。しかし８５０℃を超える過熱蒸気はラニングコストの問題で好ましくない。
５、前４項記載の方法により製造した調湿剤を、該調湿剤が漏れない程度の、且つ気体の出入、或いは液体の浸出入が可能な程度の微細な穴の開いた不織布や土嚢袋に封入する。この場合封入する量は、調湿剤として床下に敷設する場合１ｋｇ〜５ｋｇ程度の袋詰めがよい。又土嚢として利用する場合は出来るだけ重い方が良いが、非常時に家屋浸水防止や、付近の河川敷などへ女性や子供でも持ち運びできる程度の重さが最もよい。
以上のように廃棄物として処理されていた廃石膏ボードの大部分を捨てることなく、炭化することによって高付加価値の製品に変える事の出来る廃石膏ボードの炭化処理方法。
【発明の効果】
【０００７】１、廃棄物として処理されていた廃石膏ボードの大部分を捨てることなく炭化することによって高付加価値の製品に変える事ができる。
２、廃石膏ボード主成分の石膏は無水硫酸カルシューム（ＣａＳＯ４）である為、廃ボードとして廃棄されることにより廃棄物処理場の地下水に生息する硫酸塩還元細菌に代謝されて猛毒の硫化水素を発生し、近年環境上の大きな問題となっている。
３、家屋の床下や階上階下の間に調湿剤として利用した場合、石膏には約２０％の結晶水を含む性質があり、炭化物も当然家屋内の湿度の調整機能や臭気の吸着機能、浄化機能あります。通常家屋の火災の際には、出火後５〜１０分で５００℃に達し、さらに発生するフラッシュオーバー現象を経て１，０００度の温度に達し、急速に燃え広がる現象がありますが、石膏が火炎にさらされると石膏内部に含有する結晶水、並びに炭化物の調湿機能に元づく含水の放出による蒸発作用によって、温度上昇を押さえ急速な延焼を防止する効果がある。
４、又本調湿剤を階上階下の間に配布すると、石膏の前３項の防火性はもとより、石膏並びに炭化物のもつ遮音性が発揮され、騒音防止に役立つ。
５、又、近年の異常気象による思わぬ災害が世界的に起きておりますが、急な水害の際、床下をはぐり調湿剤を取り出して土嚢代わりに使えば、石膏並びに炭化物の持つ大量の吸水・含水機能及び石膏の水和反応にもとづく急速硬化・凝固作用、並びに石膏は比重２．３２（二水石膏）〜２．７６（半水石膏）と重く、これらの効果は水害に対する緊急の防壁となり、家族少人数でも家屋浸水に対し緊急対策が十分可能となり、後日の早期復旧並びに廉価な復旧につながる。
６、近代建築家屋は機密化、密閉化により風通しが悪い為、結露などによる木材の腐食は深刻な問題ですが、石膏と炭化物をベースとした調湿剤は適当に湿気を吸い上げ、防露効果はもとより水分を吸っても硬度を保つ石膏の特性により白蟻が嫌い、防蟻効果がある。
７、硫酸カルシューム（ＣａＳＯ４２Ｈ２Ｏ）は肥料の６大要素の一つである。即ち前記５項による使用済土嚢や、家屋の解体などによる使用済調湿剤は後日、畑に戻せば石膏の肥料要素並びに炭化物のもつ土壌改良要素が生かされ、カルシューム効果・水はけ効果・保水効果など優れた土壌改良剤として大いに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】本発明の調湿剤を製造した炭化炉とその実施例を図面で説明する。
図１、図２、は、本発明実施例の説明図である。【０００９】図１の炭化炉は、簡易縦型であり炉体キャビティーの周囲並びに上部と底面の内部壁全面を断熱材で囲まれた構造からなり、上部横に設けた開閉扉から、炭化する廃石膏ボードを荒破砕してそのまま直接投入する。【００１０】廃石膏ボードを投入後、開閉扉を閉めて１のバーナースイッチを入れ、まず炉内の加温と同時にボイラー（飽和蒸気発生装置）６を温め飽和蒸気を生成する。飽和蒸気は、バーナー燃焼塔内周部の排気ガス出口に近い上部の一番温度の高い部分から下部にかけて設置された蛇管型の過熱蒸気発生装置５を経由し、生成された過熱蒸気は、炉内下部の過熱蒸気噴射口から噴射され、その過熱蒸気熱により炉内温度は、概ねと３５０℃〜６００℃に加熱昇温される。
即ち過熱水蒸気は、６のボイラー（飽和水蒸気生成装置）で生成された飽和水蒸気が５の過熱水蒸気生成装置を経ることにより過熱水蒸気に変わり炉体キャビティー内に下部から噴出する。【００１１】キャビティーの中は過熱蒸気の吹込みにより炉内酸素が追い出され、無酸素状態の還元雰囲気、且つ４００℃〜５００℃の温度帯の過熱水蒸気雰囲気で荒破砕した５０ｋｇの廃石膏ボードを約２時間炭化した結果、炉内に投入した廃石膏ボードの約５０％を占める石膏材はぽろぽろの無水石膏となり、同時に廃石膏ボード材の内、石膏以外の５０％を占める表装材の紙製品並びにコーンスターチなどのバインダーは燃焼することなく、まず２時間経過した結果、粉状の良質な炭化物となった。
炭化した結果、数値的には５０ｋｇの廃石膏ボードが２０ｋｇとなり重量的には４０％に減量したが容積は約１／１０となった。この時重量では無水石膏が約１６ｋｇ炭化物が約４ｋｇ、容積的には１：１であった為そのまま均等に混ぜ２分割し、それぞれ１０ｋｇの不織布製の袋に袋詰めにした。【００１２】次に約１ｍ３の水槽内１に、水２リットルを浸した５リットル容器を配置し、水槽全体を覆った。次に５リットル容器内の水３をシーズヒーター２で４０℃に加温して５時間後、５リットル容器内の水分は半分蒸発し約１リットル減量しており、減量分は水槽内に結露しており、前項（００１１）で試作した各１０ｋｇ入り調湿剤２袋を水槽内の敷石上に配置し密閉した。１２時間後水槽内を点検した処、結露はまったく消えて透明感のある水槽４となり、５リットル容器の水は最初の１／４約５００ｃｃになっており、その分１０ｋｇの調湿剤２袋の重量がそれぞれ１１ｋｇに増量していた。この結果（請求項１）の調湿剤としての機能性は十分認められた。【００１３】次に前項（００１１）と同様に過熱蒸気式炭化炉を使って５００℃〜６００℃の温度帯で過熱水蒸気雰囲気で荒破砕した５０ｋｇの廃石膏ボードを２時間炭化した結果、炉内に投入した２回目の廃石膏ボードも、約５０％を占める石膏材はぽろぽろの無水石膏となり、同時に廃石膏ボード材の内、石膏以外の５０％を占める紙製品並びにコーンスターチなどのバインダーは燃焼することなく、粉状の前回より良質な炭化物となった。
２度目は数値的に５０ｋｇの廃石膏ボードが１９ｋｇとなり重量的には前回同様約４０％に減量したが容積も約１／１１となった。この時重量では無水石膏が約１６ｋｇ、炭化物が約３．５ｋｇ、容積的には前回とほとんど変わらず約１：１であった為そのまま均等に混ぜ２分割し、それぞれ１０ｋｇと９ｋｇの土嚢用の袋に詰めた。【００１４】次に前項（００１２）と同様に約１ｍ３の水槽に直接水６リットルを浸し、水槽内に前記１０ｋｇと９ｋｇの土嚢用２袋を敷石を敷かずに直接浸した処、瞬く間に６リットルの水を吸収、水槽の水はなくなり、見かけは軽そうな小さい土嚢はそれぞれ各１２ｋｇと１３ｋｇの女性では抱え辛い重量の土嚢が出来上がった。
図１は本発明に使った炭化処理装置の構造の説明図であり
図２は調湿剤並びに土嚢の性能テストをした概要図である。
【実施例１】
【００１５】実施例によって本発明を説明する。
廃石膏ボードの炭化用装置はバッチ型の過熱蒸気式炭化炉を使用し、廃石膏ボードの量は５０ｋｇを荒破砕してそのまま炭化炉に投入。
熱源のバーナーは灯油を使用。
灯油の使用量：５リットル／時間、２時間で１０リットルを使用した。
各部の温度：イ：バーナー加熱部８００℃でコントロール
ロ：炉内温度は調湿剤についての温度帯は４００℃〜５００℃で
廃石膏ボードの量は５０ｋｇの廃石膏ボードを荒破砕してそのまま投入。廃石膏ボードを２時間炭化した結果、炉内に投入した廃石膏ボードの約５０％を占める石膏材はぽろぽろの無水石膏となり、同時に廃石膏ボード材以外に５０％を占める紙製品など有機物は粉状の良質な炭化物となった。
５０ｋｇの廃石膏ボードが２０ｋｇとなり重量的には４０％に減量したが容積は約１／１０となった。この時重量では無水石膏が約１６ｋｇ、炭化物が約４ｋｇ、容積的には１：１であった為、そのまま均等に混ぜ２分割し、それぞれ１０ｋｇの不織布の袋詰めにした。【００１６】次に約１ｍ３の水槽内に、水２リットルを浸した５リットル容器を配置し、水槽全体を覆った。次に５リットル容器内の水をシーズヒーターで４０℃に加温して５時間後、５リットル容器内の水分は半分蒸発し約１リットル減量しており、減量分しっかり水槽内が結露しており、前項（００１５）で試作した各１０ｋｇ入り調湿剤２袋を水槽内の敷石上に配置した後、１２時間後水槽内を点検した処、水槽内の結露はまったく消えていた。５リットル容器の水は最初の１／４約５００ｃｃになっており、その分１０ｋｇの調湿剤２袋の重量ががそれぞれ１１ｋｇに増量していた。この結果（請求項１）の調湿剤としての機能性は十分認められた。
【実施例２】
【００１７】次に前項（００１５）と同様に過熱蒸気式炭化炉を使って５００℃〜６００℃の温度帯で過熱水蒸気雰囲気で荒破砕した５０ｋｇの廃石膏ボードを２時間炭化した結果、炉内に投入した２回目の廃石膏ボードも、約５０％を占める石膏材はぽろぽろの無水石膏となり、廃石膏ボード材の内、石膏以外の５０％を占める紙製品並びにコーンスターチなどのバインダーは燃焼することなく、粉状の前回より良質な炭化物となった。
２度目は数値的に５０ｋｇの廃石膏ボードが１９ｋｇとなり重量的には前回同様約４０％に減量したが容積も約１／１１となった。この時重量では無水石膏が約１６ｋｇ、炭化物が約３ｋｇ、容積的には前回とほとんど変わらず約１：１であった為、そのまま均等に混ぜ２分割し、それぞれ１０ｋｇと９ｋｇの土嚢用の袋に詰めた。
熱源のバーナーは灯油を使用。
灯油の使用量：６リットル／時間、２時間で１２リットルを使用した。
各部の温度  ：バーナー加熱部８００℃でコントロール【００１８】次に前項（００１６）と同様に約１ｍ３の水槽に直接水６リットルを浸し、水槽内に前記１０ｋｇと９ｋｇの土嚢用２袋を直接浸した処、瞬く間に６リットルの水を吸収、水槽の水はなくなり、見かけは軽そうな小さい土嚢はそれぞれ各１２ｋｇと１３ｋｇ重量の重い土嚢が出来上がった。
炭化炉の構造：第１図の構造（厚さ４．５ｍｍの鉄板の溶接構造）
内面に、厚さ１００ｍｍの断熱材を貼り付け。
炉体部寸法：幅１，３００×奥行き１，４００×高さ２，２００ｍｍ（車載で持ち運び可）
炉内内容積  ：０．６ｍ３
バーナーは灯油バーナーを使用。
灯油の使用量：５〜６リットル／時間
各部の温度：イ：バーナー加熱部８００〜８８０℃でコントロール
ロ：炉内温度の一回目の温度帯は４００〜５００℃で２回目の温度帯は５００〜６００℃でコントロール
ハ：過熱蒸気温度は炉内温度が常に上記の指示温度が保てるように常時４００〜６００℃でＯＮ／ＯＦバーナーでコントロールした。
炭化した廃石膏ボード材：解体家屋の廃石膏ボード材を使用
上記炭化による排気ガス検査は下記の通りで、特に異常な排気ガスは無く、安全にしかも廉価で炭化処理が可能であることが廉価で製品化の可能性が証明された。
煤塵濃度（ｇ／ｍ３Ｎ）          実測濃度  ：０．０１未満    ＪＩＳ  Ｚ  ８８０８
補正濃度  ：０．０９未満    （円筒ろ紙法）
窒素酸化物濃度（ｃｍ３／ｍ３Ｎ）実測濃度  ：２未満          ＪＩＳ  Ｋ  ０１０４
補正濃度  ：１８未満        （化学発光法）
硫黄酸化物濃度（ｍ３Ｎ／ｈ）              ：０．００２未満  ＪＩＳ  Ｋ  ０１０３
（ＮＤＩＲ法）
塩化水素濃度（ｍｇ／ｍ３Ｎ）  実測濃度    ：２６未満        ＪＩＳ  Ｋ  ０１０７
補正濃度      ２３４未満      （硝酸銀滴定法）
【産業上の利用可能性】
【００１９】以上、詳記した様に本発明はわざわざ高い経費をかけて建築廃材として処理されている廃石膏ボードを、その石膏の特性を生かすことにより、水に弱い木造家屋の持つ弱点を補い、且つ、火災や水害などに役立つなど高い利便性のある、新しい産業製品を提供するものであり、取り扱いの安全性も高く、大量に排出される廃石膏ボードの大部分を、廃棄することなく安い経費で付加価値、利用価値の高い汎用製品として再生する、画期的な発明であり新産業興しに多大の貢献をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明に使った炭化処理装置の構造の説明図である。
【図２】図２は調湿剤並びに土嚢の性能テストをした概要図である。
【図１】
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【図２】
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