(57)【要約】【課題】フライアッシュを主成分としながらも十分な強度を発現することができる多孔体の製造方法を提供する。【解決手段】主原料スラリ製造装置１０の各供給器１２〜１４からフライアッシュ１、セメント２、水３をミキサ１１に供給して攪拌することにより、粘度が２００〜１２００ｃｐとなる主原料スラリ４を製造し、主原料スラリ４を発泡スラリ製造装置２０の供給器２２からミキサ２１に供給すると共に、発泡装置３０から発泡させた蛋白質系発泡剤５をミキサ２１内に供給して攪拌することにより、発泡スラリ６を製造した後、発泡スラリ６を多孔体成形装置４０の型枠４１内に流し込んで鋳込み成形し、予備蒸気養生して型枠４１から離型し、離型した成形体８をピアノ線等により所定のサイズに切り分けた後、養生装置４２で養生することにより、多孔体９を得るようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライアッシュとセメントとの主原料と水とを混合して主原料スラリを製造する主原料スラリ製造工程と、
前記主原料スラリと発泡させた蛋白質系発泡剤とを混合することにより当該主原料スラリ中に気泡を有する発泡スラリを製造する発泡スラリ製造工程と、
前記発泡スラリを養生させて固化させる多孔体成形工程とを有することを特徴とする多孔体の製造方法。
【請求項２】
請求項１において、前記主原料スラリの粘度が２００〜１２００ｃＰとなるように前記主原料と前記水とを混合することを特徴とする多孔体の製造方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記主原料中の前記フライアッシュの割合が６０〜８０ｗｔ％であり、前記主原料中の前記セメントの割合が２０〜４０ｗｔ％であることを特徴とする多孔体の製造方法。
【請求項４】
請求項３において、前記セメントの割合２０〜４０ｗｔ％の一部あるいは全てを、石灰、石膏、消石灰、炭酸カルシウム等のカルシウム質原料と置き換えたことを特徴とする多孔体の製造方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記フライアッシュが５００〜７００℃の温度で熱処理されていることを特徴とする多孔体の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかにおいて、前記発泡スラリの密度が０．７〜１．５ｇ／ｃｍ３となるように前記主原料スラリと発泡させた前記蛋白質系発泡剤とを混合することを特徴とする多孔体の製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかにおいて、前記蛋白質系発泡剤が加水分解ケラチンであることを特徴とする多孔体の製造方法。
【請求項８】
蛋白質系発泡剤と空気とを混合して送出する混合送出手段と、
混合された前記蛋白質系発泡剤と前記空気とを網目体を介して噴射する噴射手段とを備えていることを特徴とする発泡装置。
【請求項９】
請求項８において、前記網目体の網目サイズが１〜２ｍｍであることを特徴とする発泡装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９において、前記蛋白質系発泡剤が加水分解ケラチンであることを特徴とする発泡装置。
【請求項１１】
フライアッシュとセメントと水とを混合してなる主原料スラリと、発泡させた蛋白質系発泡剤とを混合してなる、気泡を有する発泡スラリを固化させたことを特徴とする多孔体。
【請求項１２】
前記フライアッシュの含有量と前記セメントの含有量の合計のうち、前記フライアッシュの割合が６０〜８０ｗｔ％であり、前記セメントの割合が２０〜４０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１１記載の多孔体。
【請求項１３】
前記フライアッシュが５００〜７００℃の温度で熱処理されたものであることを特徴とする請求項１１または１２のいずれかに記載の多孔体。
【請求項１４】
気孔径の平均が０．１〜０．５ｍｍであることを特徴とする請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の多孔体。
【請求項１５】
密度が０．３〜１．０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の多孔体。
【請求項１６】
前記蛋白質系発泡剤が加水分解ケラチンであることを特徴とする請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の多孔体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フライアッシュを含有する多孔体並びにその製造方法及びその製造に使用する発泡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
我が国において、火力発電所から大量に発生する石炭灰などのフライアッシュは、その約６０％をリサイクルすることができるものの、残りの約４０％をリサイクルすることができずに埋立処分されている。これは、使用する石炭の産地により化学成分や粒度分布が異なることや、発電時の発電出力などによって、フライアッシュの品質（比表面積（粒度）や未燃焼成分量（カーボン量）など）がバラついてしまうからである。すなわち、海外炭が主流となっている現在において、粉体原料として利用するには、性質のバラツキが大きく、安定した製品を作れる条件を満たしにくいのである。
【０００３】
また、リサイクルされるフライアッシュにおいては、粘土の代替としてのセメントや窯業の原料が大半であり、ＪＩＳで規定されているコンクリート混和剤として利用できるものがほんの僅かでしかなく、多量に使用されることがない。今後、石炭焚発電所の増加に伴い、フライアッシュの発生量が更に増加すると予想されており、フライアッシュの埋立処分が次第に厳しくなっていく状況を考えると、フライアッシュのリサイクル利用率をさらに高めることが非常に重要である。
【０００４】
このため、フライアッシュをＡＬＣ（Ａｕｔｏｃｌａｖｅｄ  Ｌｉｇｈｔｗｅｉｇｈｔ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）建材に利用することが検討されているが、炭種や発電出力等によりフライアッシュの粉体特性が大きく変化してしまうことから、大量に利用することが困難であり、原料のごく一部に代替する程度にしか使用できず、多量に発生するフライアッシュのリサイクル利用率を十分に高める程度にまで使用するに至っていない。
【０００５】
その他、フライアッシュを路盤材や粗骨材としての原料に利用することも検討されているが、天然資源に対してコストが高くついてしまうため、輸送を伴う遠隔地での使用になると経済性に難点を生じてしまい、フライアッシュのリサイクル利用率の向上に限界があった。
【０００６】
そこで、フライアッシュをさらに有効に利用できる手段として、例えば、特開平１０−２９１８７２号公報等では、フライアッシュをセメントと混合した原料を、気泡コンクリートやエアモルタルで一般的に行われているプレフォームやミックスフォーム法で多孔質成形し、これをオートクレーブで硬化させる方法を提案している。
【０００７】
これは、フライアッシュとセメントと水、発泡剤、増粘剤とを混合したフライアッシュスラリを発泡剤により発泡させ、別の発泡装置で作成した微細な泡を練り込んで所定の比重の発泡スラリを作成し、この発泡スラリの泡を固定する一段目の低温（３０〜５０℃）の前養生と、二段目の高温（５０〜８０℃）の前養生とを行ったうえ、通常のオートクレーブ養生で固化させる方法である。この方法では、フライアッシュを６５％、セメント３５％のフライアッシュ高配合率の吸音材やＡＬＣ等が製造できるとしている。
【０００８】
一般的なＡＬＣの製造方法では、発泡スラリを６０℃程度の温度で前養生した後にオートクレーブ養生するが、石炭灰等のフライアッシュを主成分とする発泡スラリについては、セメントを混合しても６０℃程度の温度で前養生すると泡が固定されずに破泡してしまい、十分な強度や固化体比重を得ることができないという問題があるためとされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平１０−２９１８７２号公報等に記載された方法で製造された上記製品においては、一般的なＡＬＣの特性（気乾密度：０．６ｇ／ｃｍ３以下、圧縮強度：３０ｋｇ／ｃｍ２以上）を達成することができず、その半分程度の曲げ強度しか得ることができなかった。
【００１０】
その原因は、フライアッシュスラリに後で添加した泡を完全に均一化させることが困難なためと考えられる。特に、圧縮空気を使った泡は、フライアッシュスラリと長い時間にわたって混練されると破泡してしまうため、短時間しか混練できないためと推察される。このように、フライアッシュを主成分とする付加価値の高い製品を開発することは非常に困難である。
【００１１】
石炭から発生するフライアッシュはごみ焼却炉等から発生するフライアッシュと比較して高温燃焼環境で処理したのと同じ効果があり安全である。セメント混和材としても最大３０％の代替が認められていることからも安全性が実証されている。しかし、原料として利用が困難なのは、性状変化が大きいためである。
【００１２】
性状変化は、主に石炭産地の違いによって発生する。セメント混和材として最適だった国内炭の特徴は、ＣａＯ成分が約１０％であったが、現在では国内炭使用量が僅かとなり、大半が外国炭である。外国炭の産地も世界各国多様化し、それぞれの石炭から発生するフライアッシュは、成分や石炭熱量が異なり、品質の違いが大きい。更に、一つのボイラで燃料として使用する石炭種類が十種類以上になるため、ある一種類の石炭灰についての製造条件を見出しても、他の石炭灰に適用することができない。
【００１３】
このようなことが、フライアッシュを主成分とした製品を製造することが困難となる大きな原因となっていた。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、石炭灰のフライアッシュを主成分としながらも十分な強度を発現することができる多孔体の製造方法及びその製造に使用する発泡装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決するための、本発明による多孔体の製造方法は、フライアッシュとセメントとの主原料と水とを混合して主原料スラリを製造する主原料スラリ製造工程と、前記主原料スラリと発泡させた蛋白質系発泡剤とを混合することにより当該主原料スラリ中に気泡を有する発泡スラリを製造する発泡スラリ製造工程と、前記発泡スラリを養生させて固化させる多孔体成形工程とを行うことを特徴とする。
前記主原料スラリの粘度が２００〜１２００ｃＰとなるように前記主原料と前記水とを混合することが好ましい。
前記主原料中の前記フライアッシュの割合が６０〜８０ｗｔ％であり、前記主原料中の前記セメントの割合が２０〜４０ｗｔ％であることが好ましい。
前記セメントの割合２０〜４０ｗｔ％の一部あるいは全てを、石灰、石膏、消石灰、炭酸カルシウム等のカルシウム質原料と置き換えてもよい。
前記フライアッシュが５００〜７００℃の温度で熱処理されていてもよい。
前記発泡スラリの密度が０．７〜１．５ｇ／ｃｍ３となるように前記主原料スラリと発泡させた前記蛋白質系発泡剤とを混合することが好ましい。
前記蛋白質系発泡剤が加水分解ケラチンであることが好ましい。
前記蛋白質系発泡剤として加水分解ケラチンを用いる場合、濃度が３〜１０ｗｔ％、より好ましくは約７ｗｔ％の加水分解ケラチン水溶液を使用することが好ましい。
【００１６】
本発明の発泡装置は、蛋白質系発泡剤と空気とを混合して送出する混合送出手段と、混合された前記蛋白質系発泡剤と前記空気とを網目体を介して噴射する噴射手段とを備えていることを特徴とする。
前記網目体の網目サイズが１〜２ｍｍであることが好ましい。
前記蛋白質系発泡剤が加水分解ケラチンであることが好ましい。
【００１７】
本発明の多孔体は、フライアッシュとセメントと水とを混合してなる主原料スラリと、発泡させた蛋白質系発泡剤とを混合してなる、気泡を有する発泡スラリを固化させたことを特徴とする。
前記フライアッシュの含有量と前記セメントの含有量の合計のうち、前記フライアッシュの割合が６０〜８０ｗｔ％であり、前記セメントの割合が２０〜４０ｗｔ％であることが好ましい。
前記セメントの割合２０〜４０ｗｔ％の一部あるいは全てを、石灰、石膏、消石灰、炭酸カルシウム等のカルシウム質原料と置き換えてもよい。
前記フライアッシュが５００〜７００℃の温度で熱処理されたものであってもよい。
本発明の多孔体において、気孔径の平均が０．１〜０．５ｍｍであることが好ましい。
本発明の多孔体において、密度が０．３〜１．０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
前記蛋白質系発泡剤が加水分解ケラチンであることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明による多孔体の製造方法及びその製造に使用する発泡装置の実施の形態を、図面を用いて以下に説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００１９】
［第一番目の実施の形態］
本発明による多孔体の製造方法及びその製造に使用する発泡装置の第一番目の実施の形態を、図１〜３を用いて説明する。図１は、多孔体の製造装置の全体概略構成図、図２は、発泡装置の概略構成図、図３は、網目体の概略構造図である。
【００２０】
＜製造装置＞
図１に示すように、本実施の形態にかかる多孔体の製造装置は、フライアッシュ１とセメント２との主原料と水３とを混合して主原料スラリ４を製造する主原料スラリ製造装置１０と、前記主原料スラリ４と発泡させた蛋白質系発泡剤５とを混合することにより主原料スラリ４中に気泡を有する発泡スラリ６を製造する発泡スラリ製造装置２０と、発泡スラリ６を養生させて固化させる多孔体成形装置４０とを備えている。
【００２１】
前記主原料スラリ製造装置１０は、フライアッシュ１とセメント２との主原料と水３とを混合するミキサ１１と、フライアッシュ１を計量してミキサ１１に供給するフライアッシュ供給器１２と、セメント２を計量してミキサ１１に供給するセメント供給器１３と、水３を計量してミキサ１１に供給する水供給器１４とを備えている。
【００２２】
前記発泡スラリ製造装置２０は、主原料スラリ４と発泡させた蛋白質系発泡剤５とを混合するミキサ２１と、主原料スラリ４を計量してミキサ２１に供給する主原料スラリ供給器２２と、蛋白質系発泡剤５を発泡させてミキサ２１に供給する発泡装置３０とを備えている。
【００２３】
前記発泡装置３０は、図２に示すように、蛋白質系発泡剤５と空気７とを混合して送出する混合送出器３１と、混合された蛋白質系発泡剤５と空気７とを網目体３３を介して噴射する噴射手段である発泡ガン３２とを備えている。
【００２４】
前記網目体３３は、図３に示すように、網目３３ａを有する平盤形状をなすように成形された焼結金属であり、上記網目３３ａのサイズが１〜２ｍｍ（好ましくは１．５ｍｍ）となっており、発泡ガン３２の内部先端側に複数枚（５枚程度）重ねて装着される。
【００２５】
なお、図２中、３１ａは発泡剤タンク、３１ｂはエアコンプレッサ、３１ｃは圧力容器、３１ｄ〜３１ｌはバルブである。
【００２６】
すなわち、上記発泡装置３０は、バルブ３１ｇ〜３１ｌを閉鎖し、バルブ３１ｄ〜３１ｆを開放することにより、発泡剤タンク３１ａ内の蛋白質系発泡剤５を圧力容器３１ｃ内に流入させた後、バルブ３１ｇ〜３１ｌを開放し、バルブ３１ｄ〜３１ｆを閉鎖すると共に、エアコンプレッサ３１ｂを作動させて空気７を送給すると、圧力容器３１ｃ内から蛋白質系発泡剤５が押し出されて空気７と混合されながら発泡ガン３２に送給され、前記網目体３３の網目３３ａを通過することにより、均一な気泡を有した状態に発泡した蛋白質系発泡剤５を当該発泡ガン３２から噴射するようになっているのである。
【００２７】
ここで、前記網目体３３に代えて、例えば、ガラスビーズ等を使用すると、均一大きさの気泡を生成させることが難しいため好ましくない。
【００２８】
また、網目体３３の網目３３ａのサイズが２ｍｍを越えると、発泡倍率が低くなると共に気泡が破裂しやすく、１ｍｍ未満であると、気泡が細かくなり過ぎて、原料スラリ４と混合しにくく、表面に浮上して破裂しやすいため好ましくない。
【００２９】
前記多孔体成形装置４０は、発泡スラリ６を成形する型枠４１と、型枠４１を振動させる図示しない加振器と、発泡スラリ６を養生させるオートクレーブ等の養生装置４２とを備えている。
【００３０】
＜製造方法＞
このような多孔体の製造装置を使用した本実施の形態による多孔体の製造方法を次に説明する。
【００３１】
《主原料スラリ製造工程》
前記主原料スラリ製造装置１０において、フライアッシュ供給器１２、セメント供給器１３、水供給器１４からフライアッシュ１、セメント２、水３をそれぞれ計量してミキサ１１に供給し、ミキサ１１内で攪拌混合することにより、主原料スラリ４を製造する。
【００３２】
このとき、主原料中のフライアッシュ１の割合が６０〜８０ｗｔ％（好ましくは７０ｗｔ％）、主原料中のセメント２の割合が２０〜４０ｗｔ％（好ましくは３０ｗｔ％）となるようにこれらフライアッシュ１およびセメント２を各供給器１２，１３からミキサ１１内に供給すると共に、主原料スラリ４の粘度が２００〜１２００ｃＰ（好ましくは３００〜１０００ｃＰ）となるように水３を水供給器１４からミキサ１１内に供給する。
【００３３】
具体的には、フライアッシュ１とセメント２とが上記割合の主原料の場合には、主原料に対して水３を４０〜６０ｗｔ％程度加える。この水３の添加量は実験により予め求めておく。
【００３４】
ここで、原料スラリ４の粘度が２００ｃＰ未満であると、後述する発泡スラリ製造工程において、発泡させた蛋白質系発泡剤５と原料スラリ４とを混合しても、原料スラリ４と気泡とが分離しやすく、発泡スラリ６中の気泡分布を均一にすることができなくなってしまい、製造した多孔体の物性低下を引き起こす虞があるため好ましくなく、原料スラリ４の粘度が１２００ｃＰを越えると、後述する発泡スラリ製造工程において、発泡させた蛋白質系発泡剤５と原料スラリ４とを混合した際に気泡が破れてしまい、発泡スラリ６中の気泡が非常に少なくなってしまい、製造した多孔体の物性低下を引き起こす虞があるため好ましくない。
【００３５】
また、フライアッシュ１の上記割合が８０ｗｔ％を越えると、製造された多孔体の耐水性が低下して水中に溶出しやすくなってしまい、フライアッシュ１の上記割合が６０ｗｔ％未満であると、フライアッシュ１の使用量が少な過ぎてしまうので好ましくない。
【００３６】
セメントの使用量を多くする必要があるのは、前述した様にフライアッシュ中のＣａＯ（カルシウム）分が少ないためである。そこで、高価なセメントを増量する代わりにその一部あるいは全てを、石灰、石膏、消石灰、炭酸カルシウム等のカルシウム質原料と置き換えても良い。これらは、セメント原料の１種として用いられるものであり、セメント反応に必要な残りのシリカ（ＳｉＯ２）とアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）は、フライアッシュ中に含まれている。従って、セメントか反応も緩やかではあるがおきるため、本発明でオートクレーブ処理を行う場合には、その全てを置き換えることも可能である。発明者は、セメントの上限を３０ｗｔ％とし、残りの１０％を石灰（ＣａＯ）：石膏（ＣａＳＯ４）＝８：２で置き換えたものは、セメント４０％のものと何ら遜色がないことを確認している。また、セメントを全く使わずに石灰（ＣａＯ）：石膏（ＣａＳＯ４）＝８：２で置き換えた場合、硬化速度が遅くなり強度も低くなるが製品製作が可能なことを確認している。
【００３７】
《発泡スラリ製造工程》
上述したようにして製造した主原料スラリ４を前記ミキサ１１から前記発泡スラリ製造装置２０の主原料スラリ供給器２２内に移し入れ、当該主原料スラリ供給器２２から主原料スラリ４を計量してミキサ２１内に供給すると共に、先に説明したようにして発泡装置３０から発泡させた蛋白質系発泡剤５（体積比で約２０倍）をミキサ２１内に供給し、ミキサ２１内で攪拌混合することにより、主原料スラリ４中に気泡を有する発泡スラリ６を製造する。
【００３８】
このとき、発泡スラリ６の密度が０．７〜１．５ｇ／ｃｍ３となるように、発泡させた蛋白質系発泡剤５を前記発泡装置３０からミキサ２１内に供給する。
【００３９】
具体的には、上記組成の主原料スラリ４に対して、発泡させた蛋白質系発泡剤５を５０〜１５０ｖｏｌ．％程度加える。この発泡させた蛋白質系発泡剤５の添加量は、製造する多孔体の目的とする密度に応じて適宜設定され、実験により予め求めておく。
【００４０】
ここで、蛋白質系発泡剤５に代えて、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いると、均一の大きさの気泡とすることが難しく、アニオン性界面活性剤を用いると、均一の大きさの気泡とすることができるものの、気泡が破損しやすく、いわゆる「ダマ」ができやすいため、好ましくない。しかしながら、蛋白質系発泡剤５を使用すると、均一の大きさの気泡とすることが容易にできると共に、気泡が破損することがなく、「ダマ」の生成がないので、非常に好ましい結果を得ることができる。なお、蛋白質系発泡剤５としては、加水分解ケラチンの水溶液等を挙げることができる。
【００４１】
《多孔体成形工程》
上述したようにして製造した発泡スラリ６を前記ミキサ２１から多孔体成形装置４０の型枠４１内に流し込んで鋳込み成形する。このとき、型枠４１内に鉄筋等を必要に応じて挿入しておく。また、型枠４１を加振器（図示省略）で振動させながら型枠４１内に発泡スラリ６を流し込むことにより、型枠４１内で発泡スラリ６を平坦化させて安定させることが容易にできる。
【００４２】
次に、予備蒸気養生して型枠４１から離型し、離型した成形体８をピアノ線等により所定のサイズに切り分けた後、養生装置４２で養生することにより、多孔体９を得ることができる。
尚、所定のサイズにする方法は、発泡スラリーを流し込む前の金型に、所定の肉厚の間隔で仕切り板を挿入しておくことでも、実現できる。
【００４３】
このようにして製造された多孔体９は、気孔径の平均が０．１〜０．５ｍｍの気泡が内部に均一に生成されたもの（密度０．３〜１．０ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．４５〜０．９ｇ／ｃｍ３）となる。ここで、密度を０．４５〜０．６ｇ／ｃｍ３（低密度品）とすれば、ＡＬＣ建材として利用することができ、密度を０．６〜０．９ｇ／ｃｍ３（高密度品）とすれば、コンクリートや木材の代替品として利用することができる。
ここで、本明細書における多孔体の気孔径は、多孔体を切断し、断面を実体顕微鏡で観察して測定される値であり、気孔径の平均値は、一定の視野内において観察される気孔のうち平均的な大きさの気孔を複数選び、それらの直径の測定値を平均して得られる値をいう。
多孔体の密度は、多孔体から１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法で切り出した立方体からなる試験片を、１０５℃で３日間乾燥した後、その質量と体積から密度の値を求め、３個以上の試験片の密度を平均して得られる値をいう。また、この乾燥時の質量減少度を含水率とする。
【００４４】
このような多孔体９においては、十分な強度（圧縮応力２．９４〜８．８２ＭＰａ）を有し、フライアッシュ１を使用せずにセメント２だけを使用したものと比べて何ら遜色のない強度を発現することができる。
ここで、本明細書における圧縮応力は、多孔体から１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの寸法で切り出した立方体からなる試験片を、１０５℃で３日間以上乾燥した後、該試験片を高さ方向に圧縮して破断させ、高さ方向に対して垂直な断面積（１００００ｍｍ２）当たりの破断時の応力を、３個以上の試験片について計測し、その平均値を算出して得られる値をいう。
【００４５】
したがって、本実施の形態によれば、フライアッシュ１を主成分とした多孔体９であっても、十分な強度を発現することができるので、フライアッシュ１の拡大利用を図ることができ、フライアッシュ１のリサイクル性を高めることができる。
なお、発泡スラリを養生する際に、オートクレーブ等の加熱手段を用いて加熱してもよいが、本発明において発泡スラリを固化させるのに加熱は必須ではなく、発泡スラリを常温で放置しても固化させることができ、これにより本発明の多孔体を得ることができる。
【００４６】
［第二番目の実施の形態］
本発明による多孔体並びにその製造方法及びその製造に使用する発泡装置の第二番目の実施の形態を、図４を用いて説明する。図４は、多孔体の製造装置の全体概略構成図である。ただし、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な部分については、前述した第一番目の実施の形態の説明で使用した符号と同一の符号を用いることにより、その重複する説明を省略する。
【００４７】
＜製造装置＞
図４に示すように、本実施の形態にかかる多孔体の製造装置は、フライアッシュ１とセメント２との主原料と水３とを混合して主原料スラリ４を製造する主原料スラリ製造装置５０と、前記主原料スラリ４と発泡させた蛋白質系発泡剤５とを混合することにより主原料スラリ４中に気泡を有する発泡スラリ６を製造する発泡スラリ製造装置２０と、発泡スラリ６を養生させて固化させる多孔体成形装置４０とを備えている。
【００４８】
前記主原料スラリ製造装置５０は、フライアッシュ１とセメント２との主原料と水３とを混合するミキサ１１と、セメント２を計量してミキサ１１に供給するセメント供給器１３と、水３を計量してミキサ１１に供給する水供給器１４と、フライアッシュ１を貯蔵するフライアッシュ貯蔵庫５５と、フライアッシュ１を加熱処理する管状炉等の熱処理器５６と、熱処理されたフライアッシュ１を計量してミキサ１１に供給するフライアッシュ供給器５２とを備えている。
【００４９】
その他の装置構成は、前述した第一番目の実施の形態と同一である。
【００５０】
＜製造方法＞
このような多孔体の製造装置を使用して多孔体を製造するには、前記主原料スラリ製造装置５０において、フライアッシュ貯蔵庫５５から熱処理器５６にフライアッシュ１を送給し、当該フライアッシュ１を熱処理（５００〜７００℃）した後、当該フライアッシュ１をフライアッシュ供給器５２に送給し、熱処理されたフライアッシュ１をフライアッシュ供給器５２から計量してミキサ１１に供給すると共に、セメント供給器１３、水供給器１４からセメント２、水３をそれぞれ計量してミキサ１１に供給し、ミキサ１１内で攪拌混合することにより、主原料スラリ４を製造する。
【００５１】
以下、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様にして多孔体９を製造する。
【００５２】
つまり、前述した第一番目の実施の形態では、フライアッシュ１をそのまま使用するようにしたが、本実施の形態では、フライアッシュ１を加熱処理（５００〜７００℃）してから使用するようにしたのである。
【００５３】
なぜなら、フライアッシュ１は、ごくわずかな未燃炭素分を含んでおり、その未燃炭素分の含有量により、灰色から黒色まで色調が異なることから、フライアッシュ１を上記温度で熱処理することにより、フライアッシュ１中の未燃炭素分をすべて燃焼させて、フライアッシュ１を白色化させて均一な色調に整えるようにしたのである。
【００５４】
これにより、製造された多孔体９は、色調が一定の淡色系となるので、表面を塗装するような場合であっても、色ムラ等を生じることがない。
【００５５】
したがって、本実施の形態によれば、前述した第一番目の実施の形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、多孔体９の色調を整えることができるので、多孔体９の用途拡大をさらに図ることができ、フライアッシュ１のリサイクル性をさらに高めることができる。
【００５６】
なお、フライアッシュ１の熱処理温度が５００℃未満であると、前記未燃炭素分を十分に燃焼させることができず、７００℃を越えると、フライアッシュ１中に含まれている鉄分が酸化され、フライアッシュ１が赤色系に変色してしまうため好ましくない。
【００５７】
【実施例】
本発明の効果を確認するため、前述した第一番目の実施の形態に基づいて、下記の条件で多孔体（試験体１〜４）を製造し、主原料スラリ濃度を変更した比較試験（比較体１，２）、発泡剤を変更した比較試験（比較体３，４）、および市販のＡＬＣについての比較試験（比較体５）を行った。
なお、試験体１〜４および比較体３，４を製造する際には、発泡スラリを固化させる工程で１８０℃の温度条件でオートクレーブ養生を行った。
【００５８】
＜試験体１（低粘度低密度体）＞
《主原料スラリ》
・主原料中フライアッシュ割合：７０ｗｔ％
・主原料中セメント割合：３０ｗｔ％
・主原料スラリ粘度：３５０〜４００ｃＰ
《発泡スラリ》
・網目体の網目サイズ：１．５ｍｍ
・発泡剤：加水分解ケラチン
・発泡倍率：１８〜２０倍
・発泡スラリ密度：０．７９〜０．８１ｇ／ｃｍ３
【００５９】
＜試験体２（高粘度低密度体）＞
《主原料スラリ》
・主原料スラリ粘度：９５０〜１０００ｃＰ
・その他は試験体１と同一
《発泡スラリ》
・試験体１と同一
【００６０】
＜試験体３（低粘度高密度体）＞
《主原料スラリ》
・試験体１と同一
《発泡スラリ》
・発泡スラリ密度：１．１１〜１．１５ｇ／ｃｍ３
・その他は試験体１と同一
【００６１】
＜試験体４（高粘度高密度体）＞
《主原料スラリ》
・試験体２と同一
《発泡スラリ》
・試験体３と同一
【００６２】
＜比較体１（粘度下限値未満）＞
《主原料スラリ》
・主原料スラリ粘度：１００ｃＰ
・その他は試験体１と同一
《発泡スラリ》
・試験体１と同一
【００６３】
＜比較体２（粘度上限値越）＞
《主原料スラリ》
・主原料スラリ粘度：１３００ｃＰ
・その他は試験体１と同一
《発泡スラリ》
・試験体１と同一
【００６４】
＜比較体３（アニオン性界面活性剤使用）＞
《主原料スラリ》
・試験体１と同一
《発泡スラリ》
・発泡剤：アニオン性界面活性剤
・その他は試験体１と同一
【００６５】
＜比較体４（ＰＶＡ使用）＞
《主原料スラリ》
・試験体１と同一
《発泡スラリ》
・発泡剤：ポリビニルアルコール
・その他は試験体１と同一
【００６６】
＜比較体５（市販品）＞
・市販のＡＬＣ（商品名：ヘーベル、旭化成建材社製）を使用
【００６７】
上記条件に基づいて製造した試験体１〜４および比較体１〜５の密度、気孔径の平均値、圧縮応力をそれぞれ測定した。その結果を表１に示す。
【００６８】
【表１】
2004203628.tif 000003
【００６９】
表１からわかるように、試験体１〜４は、比較体１〜４と比べていずれも優れ、さらに、比較体５（市販ＡＬＣ）と比べても何ら遜色がないと言える。
【００７０】
本発明により得られる多孔体と市販のＡＬＣとの特性の違いを調べるため、前述した第一番目の実施の形態に基づいて、下記の条件で多孔体を製造し、得られた多孔体（試験体５）と市販のＡＬＣ（比較体６）について下記の通り特性を測定した。
【００７１】
＜試験体５＞
《主原料スラリ》
・主原料中フライアッシュ割合：７０ｗｔ％
・主原料中セメント割合：３０ｗｔ％
・水の配合割合：フライアッシュとセメントの合計を１００質量部とするとき水の配合割合は５０質量部
・主原料スラリ粘度：７００ｃＰ
《発泡スラリ》
・網目体の網目サイズ：１．５ｍｍ
・発泡剤：加水分解ケラチン
・発泡剤の配合割合：フライアッシュとセメントの合計を１００質量部とするとき発泡剤の配合割合は４質量部
・発泡倍率：１８〜２０倍
・発泡スラリ密度：０．７９〜０．８１ｇ／ｃｍ３
【００７２】
《発泡スラリの固化条件》
・１８０℃、２時間のオートクレーブ養生
《密度、気孔径、圧縮応力》
得られた試験体５の密度は０．５５ｇ／ｃｍ３、気孔径は最大が１．０ｍｍ、平均が０．５ｍｍで、圧縮応力は３．６２ＭＰａであった。
【００７３】
《凍結融解》
得られた試験体５について、土木学会基準（ＪＳＣＥ−Ｇ  ５０１−１９９９）に準処する試験方法により凍結融解試験を行った。
その結果、サイクル数５５回で、相対動弾性係数が土木学会で規定されている基準値である６０％を下回った。
《パネル曲げ強さ》
得られた試験体５について、鉄筋が埋め込まれたパネルとしたときの曲げ強度を調べた。すなわち、発泡スラリを固化させる際に、図５に示すような４本組の鉄筋（線径６ｍｍ）６０が埋め込まれた四角柱状のパネル６１に成形した。得られたパネル６１について、曲げ試験装置（クロスヘッドタイプ  ＡＭ７０−２、赤司電機社製）を用いて３点曲げ試験を行った。
その結果、パネルを支点間距離４００ｍｍの条件で曲げたときの破断応力は２．２５ＭＰａであった。
【００７４】
《８００℃加熱変形》
得られた試験体５から、３ｍｍ×４ｍｍ×１９ｍｍの直方体からなる試験片を切り出し、この試験片について線膨張試験装置（熱分析システムＷＳ００２、マック・サイエンス社製）を用いて、５℃から８００℃まで昇温した後、直ちに５℃まで降温させる温度変化を与えたときの線膨張係数の変化を調べた。昇温速度および降温速度は５℃／分とした。
その結果、温度の上昇に伴って試験片は膨張し、その後の温度の降下に伴って試験片は収縮したが、温度変化を与える前と、昇温および降温を行った後とで試験片の寸法は変化しておらず、温度変化に対して良好な寸法安定性を有することが認められた。
【００７５】
《急加熱耐性》
得られた試験体５から、１００ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍの立方体からなる試験片を切り出し、この試験片を、含水率２０ｗｔ％の水を含んだ状態で１０５℃の乾燥炉中に入れた。試験片１０本を乾燥炉に入れてから７２時間後、試験片の含水率は２ｗｔ％にまで低下したが、割れた試験片は１本もなかった。
【００７６】
＜比較体６（市販品）＞
・市販のＡＬＣ（商品名：ヘーベル、旭化成建材社製）について、上記試験体５と同様にして、各特性を試験した。
《密度、気孔径、圧縮応力》
比較体６の密度は０．５５ｇ／ｃｍ３、気孔径は最大が３．０ｍｍ、平均が１．０ｍｍで、圧縮応力は３．４３ＭＰａであった。
【００７７】
《凍結融解》
サイクル数５回で、相対動弾性係数が４０％以下まで低下し、土木学会で規定されている基準値である６０％を大きく下回った。
《パネル曲げ強さ》
比較体６からなる、図５に示すような４本組の鉄筋６０が埋め込まれた四角柱状のパネル６１を用意し、曲げ強度を調べたところ、破断応力は１．４７ＭＰａであった。
【００７８】
《８００℃加熱変形》
温度変化を与える前と、昇温および降温を行った後とで試験片の寸法は２０μｍ収縮した。
【００７９】
《急加熱耐性》
含水率２０ｗｔ％の試験片１０本を乾燥炉に入れたところ、１０５℃で６０分後には全ての試験片が割れてしまった。
【００８０】
＜試験体６＞
上記試験体５において、発泡スラリの固化条件を１１０℃、２時間のオートクレーブ養生に変更した他は同様にして多孔体を製造した。
得られた試験体６の密度および気孔径は試験体５と同じであり、圧縮応力は３．１３ＭＰａであった。
【００８１】
＜試験体７＞
上記試験体５において、発泡スラリの固化条件を、常温で９０日間放置に変更した他は同様にして多孔体を製造した。
得られた試験体７の密度および気孔径は試験体５と同じであり、圧縮応力は３．０４ＭＰａであった。
【００８２】
＜発泡剤の添加量と多孔体の密度との相関関係＞
本発明の製造方法において、発泡剤の添加量と得られる多孔体の密度との関係を調べるため、発泡剤の添加量を変化させながら、多孔体を製造した。すなわち、第一番目の実施の形態と同様の手順で、下記の条件で多孔体を製造した。
《主原料スラリ》
・主原料中フライアッシュ割合：７０ｗｔ％
・主原料中セメント割合：３０ｗｔ％
・水の配合割合：フライアッシュとセメントの合計を１００質量部とするとき水の配合割合は４３質量部
・主原料スラリ粘度：７００ｃＰ
《発泡スラリ》
・網目体の網目サイズ：１．５ｍｍ
・発泡剤：加水分解ケラチン
・発泡剤の配合割合：フライアッシュとセメントの合計を１００質量部とするとき発泡剤の配合割合を、下記表２に示すように０．０から６．０質量部までの範囲内で変化させた。
《発泡スラリの固化条件》
・１８０℃、２時間のオートクレーブ養生
【００８３】
発泡剤を添加、混合して得られる発泡スラリの密度、およびオートクレーブ養生を行って得られた多孔体の絶乾密度を測定した。その結果を下記表２に示すとともに、発泡剤の添加量とスラリ密度および多孔体の絶乾密度との関係を図６のグラフに示す。
ここで、多孔体の絶乾密度とは、多孔体を１０５℃に調整した乾燥機中で３日間乾燥させた乾燥体の密度をいう。
【００８４】
【表２】
2004203628.tif 000004
【００８５】
表２および図６の結果より、発泡剤の添加量とスラリ密度および多孔体の絶乾密度との間には相関関係があり、発泡剤の添加量の増加に伴って、スラリ密度および多孔体の絶乾密度がほぼ直線的に減少している。これより、発泡剤の添加量を制御することによって多孔体の製品密度を容易かつ自在に制御できることが認められる。
【００８６】
【発明の効果】
本発明の多孔体の製造方法は、フライアッシュとセメントとの主原料と水とを混合して主原料スラリを製造する主原料スラリ製造工程と、前記主原料スラリと発泡させた蛋白質系発泡剤とを混合することにより当該主原料スラリ中に気泡を有する発泡スラリを製造する発泡スラリ製造工程と、前記発泡スラリを養生させて固化させる多孔体成形工程とを行うので、十分な強度を有し、フライアッシュを使用せずに珪石粉や石灰粉等の従来粉体を使用した多孔体と比べても何ら遜色のない性能を発現できる多孔体を製造することができる。よって、フライアッシュを主成分とした多孔体であっても、十分な強度を発現することができるので、フライアッシュの拡大利用を図ることができ、フライアッシュのリサイクル性を高めることができる。
【００８７】
本発明の多孔体の製造方法において、前記主原料スラリの粘度が２００〜１２００ｃＰとなるように前記主原料と前記水とを混合することが好ましく、これにより、主原料スラリ中に気泡を適切に導入することが容易にでき、最適な多孔体を製造することができる。
【００８８】
本発明の多孔体の製造方法において、前記主原料中の前記フライアッシュの割合が６０〜８０ｗｔ％で、前記主原料中の前記セメントの割合が２０〜４０ｗｔ％とすることが好ましく、これにより多孔体の物性値を低下させることなくフライアッシュを十分に使用することができる。
【００８９】
本発明の多孔体の製造方法において、前記セメントの割合２０〜４０ｗｔ％の一部あるいは全てを、石灰、石膏、消石灰、炭酸カルシウム等のカルシウム質原料と置き換えてもよく、これにより多孔体の物性値を低下させることなく高価なセメントの量を減らすまたはなくすることができる。
【００９０】
本発明の多孔体の製造方法において、前記フライアッシュが５００〜７００℃の温度で熱処理されていてもよく、これにより製造された多孔体の色調を整えることができ、多孔体の用途拡大をさらに図り、フライアッシュのリサイクル性をさらに高めることができる。
【００９１】
本発明の多孔体の製造方法において、前記発泡スラリの密度が０．７〜１．５ｇ／ｃｍ３となるように前記主原料スラリと発泡させた前記蛋白質系発泡剤とを混合することが好ましく、これにより製造する多孔体の密度を０．３〜１．０ｇ／ｃｍ３とすることが容易にできる。
【００９２】
本発明の多孔体の製造方法において、前記蛋白質系発泡剤が加水分解ケラチンであることが好ましく、これにより上記した本発明の多孔体の製造方法により得られる各効果を確実に得ることができる。
【００９３】
本発明の発泡装置は、蛋白質系発泡剤と空気とを混合して送出する混合送出手段と、混合された前記蛋白質系発泡剤と前記空気とを網目体を介して噴射する噴射手段とを備えていることから、生成する気泡の大きさを均一にすることが容易にできる。
【００９４】
本発明の発泡装置において、前記網目体の網目サイズが１〜２ｍｍであることが好ましく、これにより好ましい大きさの気泡を生成させることができる。
【００９５】
本発明の発泡装置において、前記蛋白質系発泡剤が加水分解ケラチンであることが好ましく、これにより、フライアッシュを主成分とする多孔体を製造するにあたって、最も好ましい気泡を製造することができる。
【００９６】
本発明の多孔体は、フライアッシュとセメントと水とを混合してなる主原料スラリと、発泡させた蛋白質系発泡剤とを混合してなる、気泡を有する発泡スラリを固化させて得られるものであるので、フライアッシュを使用せずに珪石粉や石灰粉等の従来粉体を使用した多孔体と比べても何ら遜色のない十分な強度を有する。また、凍結融解、パネル曲げ強度、８００℃加熱変形、および急加熱耐性の各特性に優れており、建材としての実用性が高い。
【００９７】
本発明の多孔体において、前記フライアッシュと前記セメントの含有量の合計のうち、前記フライアッシュの割合が６０〜８０ｗｔ％であり、前記セメントの割合が２０〜４０ｗｔ％であることが好ましく、これによりフライアッシュの利用量を高めるとともに、物質値が良好な多孔体を得ることができる。
【００９８】
本発明の多孔体において、前記セメントの割合２０〜４０ｗｔ％の一部あるいは全てを、石灰、石膏、消石灰、炭酸カルシウム等のカルシウム質原料と置き換えてもよく、これにより高価なセメントの量を減らすまたはなくするとともに、物性値が良好な多孔体を得ることができる。
【００９９】
本発明の多孔体において、前記フライアッシュが５００〜７００℃の温度で熱処理されていてもよく、これにより多孔体の色調を淡色系とすることができ、色ムラも抑制できる。
【０１００】
本発明の多孔体において、気孔径の平均が０．１〜０．５ｍｍであることが好ましく、これにより緻密で、凍結融解等の性能に優れた多孔体が得られる。
【０１０１】
本発明の多孔体において、密度が０．３〜１．０ｇ／ｃｍ３であることが好ましく、これにより軽量の建材の代替品または木材の代替品として利用できる多孔体が得られる。
【０１０２】
本発明の多孔体において、前記蛋白質系発泡剤が加水分解ケラチンであることが好ましく、これにより上記した本発明の多孔体により得られる各効果を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による多孔体の製造方法の第一番目の実施の形態の実施に使用する多孔体の製造装置の全体概略構成図である。
【図２】図１の発泡装置の概略構成図である。
【図３】図２の網目体の概略構造図である。
【図４】本発明による多孔体の製造方法の第二番目の実施の形態の実施に使用する多孔体の製造装置の全体概略構成図である。
【図５】パネル曲げ強さの試験を行うのに使用するパネルを説明するための斜視図である。
【図６】本発明による多孔体の製造方法における発泡剤の添加量と発泡スラリ密度および多孔体密度との相関関係を例示するグラフである。
【符号の説明】
１…フライアッシュ
２…セメント
３…水
４…主原料スラリ
５…蛋白質系発泡剤
６…発泡スラリ
７…空気
８…成形体
９…多孔体
１０…主原料スラリ製造装置
１１…ミキサ
１２…フライアッシュ供給器
１３…セメント供給器
１４…水供給器
２０…発泡スラリ製造装置
２１…ミキサ
２２…主原料スラリ供給器
３０…発泡装置
３１…混合送出器
３１ａ…発泡剤タンク
３１ｂ…エアコンプレッサ
３１ｃ…圧力容器
３１ｄ〜３１ｌ…バルブ
３２…発泡ガン
３３…網目体
３３ａ…網目
４０…多孔体成形装置
４１…型枠
４２…養生装置
５０…主原料スラリ製造装置
５２…フライアッシュ供給器
５５…フライアッシュ貯蔵庫
５６…熱処理器
【図１】
2004203628.tif 000005
【図２】
2004203628.tif 000006
【図３】
2004203628.tif 000007
【図４】
2004203628.tif 000008
【図５】
2004203628.tif 000009
【図６】
2004203628.tif 000010