(57)【要約】【課題】通常のれんがと焼成方法を変えないようにしながらも、原料土中に略同じ粒径の通常の骨材（砂等）を入れたれんがより高い強度及び高い吸水率を有する、焼成物及び焼成物の製造方法を提供する。【解決手段】使用済みの耐火物を粉砕した粉粒体、または少なくともアルミニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び鉄の酸化物を含んで構成してある粉粒体を骨材として原料土に混合し、成形物を形成して乾燥させた後に焼成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済みの耐火物を粉砕した粉粒体、または少なくともアルミニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び鉄の酸化物を含んでいる粉粒体と、
原料土と、
を含むことを特徴とする、
焼成物。
【請求項２】
焼成物がれんがであることを特徴とする、
請求項１記載の焼成物。
【請求項３】
使用済みの耐火物を粉砕した粉粒体、または少なくともアルミニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び鉄の酸化物を含んでいる粉粒体を骨材として原料土に混合し、成形物を形成して乾燥させた後に焼成することを特徴とする、
焼成物の製造方法。
【請求項４】
乾燥させた成形物は、最高温度が９５０〜１３００℃以下になるよう設定した窯内に、酸化雰囲気または還元雰囲気で２０〜４８時間置いて焼成することを特徴とする、
請求項３記載の焼成物の製造方法。
【請求項５】
焼成されてできたものがれんがであること特徴とする、
請求項３または４記載の焼成物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は焼成物及び焼成物の製造方法に関する。
更に詳しくは、例えば、通常のれんがと焼成方法（焼成条件）を変えないようにしながらも、原料土中に略同じ大きさの通常の骨材（砂等）を入れたれんがより圧縮強度や吸水率が高くできるようにしたもの（例えばれんが）に関する。
【０００２】
【従来技術及びその課題】
近年、家の庭やベランダ等で草花を栽培する、いわゆるガーデニングが人気を集めている。ガーデニングでは、独特の雰囲気を醸し出すために、花壇や小径をつくる品目としてれんが（通常、普通れんが（赤れんが））が多く使用される。
しかし、通常、ガーデニングで使用されるれんがは、それほど高い強度を備えておらず、そのため落としたりすれば簡単に割れたり欠けたりしていた。
【０００３】
普通れんがでも、高い温度で焼成すれば強度（圧縮強度）が増すことは知られている。
しかし、焼成温度を上げればエネルギー消費量が増えるので製造にかかるコストも増大し、二酸化炭素の排出量も多くなるので環境に悪影響を与えるという問題がある。
また、高熱により成形物が変形し易くなるので、歩留まりが悪くなるという問題もある。
このようにれんがの強度を高くするために焼成温度を上げることは、利点よりも欠点の方が多く一般には行われなかった。
【０００４】
ところで、製鉄用の溶鉱炉の内壁には耐火れんがが設けてあり、この耐火れんがは消耗品であるので定期的に張り替えられている。従来、剥がされた使用済みの耐火れんがは、殆どが埋めたてて廃棄処理されていた。
近年、この耐火れんがは、環境保全等の観点からできるだけ廃棄せずに、再利用することが求められている。
【０００５】
本発明者は、れんがを構成する原料土中にいろいろなものを骨材として混合して、れんがの圧縮強度を高める研究を行っていた。
そして、廃棄処理の問題を抱えた使用済みの耐火れんがを粉砕して原料土に混合し、通常のれんがの製造方法に準じて焼成してみたところ、原料土中に略同じ大きさを有する砂（骨材）を入れたものよりも圧縮強度が高くなり、その上吸水率も高くなっていることを知見した。
本発明は上記知見に基づき、更に研究を重ねることによって完成に至ったものである。
【０００６】
（発明の目的）
本発明の目的は、従来、廃棄処理されていた使用済み耐火れんが等の再利用を図ることにある。
また、本発明の他の目的は、例えば、通常のれんがと焼成方法（焼成条件）を変えないようにしながらも、原料土中に略同じ大きさの通常の骨材（砂等）を入れたれんがより高い圧縮強度を有する、焼成物及び焼成物の製造方法を提供することにある。
更に、本発明の他の目的は、例えば、通常のれんがと焼成方法（焼成条件）を変えないようにしながらも、原料土中に略同じ大きさの通常の骨材（砂等）を入れたれんがより高い吸水率を有する、焼成物及び焼成物の製造方法を提供することにある。
【０００７】
更にまた、本発明の他の目的は、例えば、通常のれんがと同等の圧縮強度を有するものであれば、焼成温度を下げて製造でき、また、焼成が短時間でできる、焼成物及び焼成物の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために講じた本発明の手段は次のとおりである。
第１の発明にあっては、
使用済みの耐火物を粉砕した粉粒体、または少なくともアルミニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び鉄の酸化物を含んでいる粉粒体と、
原料土と、
を含むことを特徴とする、
焼成物である。
【０００９】
第２の発明にあっては、
焼成物がれんがであることを特徴とする、
第１の発明に係る焼成物である。
【００１０】
第３の発明にあっては、
使用済みの耐火物を粉砕した粉粒体、または少なくともアルミニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び鉄の酸化物を含んでいる粉粒体を骨材として原料土に混合し、成形物を形成して乾燥させた後に焼成することを特徴とする、
焼成物の製造方法である。
【００１１】
第４の発明にあっては、
乾燥させた成形物は、最高温度が９５０〜１３００℃以下になるよう設定した窯内に、酸化雰囲気または還元雰囲気で２０〜４８時間置いて焼成することを特徴とする、
第３の発明に係る焼成物の製造方法である。
【００１２】
第５の発明にあっては、
焼成されてできたものがれんがであること特徴とする、
第３または第４の発明に係る焼成物の製造方法である。
【００１３】
本発明で使用している「粉粒体」という用語は、粉状のものと粒状のものの両方が混在している場合だけでなく、粉状だけの場合や粒状だけの場合も含むものとして使用している。
【００１４】
本発明で使用している「使用済みの耐火物」という用語は、使用済みの耐火れんがや、これと殆ど同じ化学組成を有する使用済みのキャスタブル耐火物等も含むものとして使用している。使用済みの耐火れんがとしては、例えば、溶鉱炉の内壁に張られていたもの等があるが、これは限定するものではない。
【００１５】
使用済みの耐火物は、分析の結果、大体においてＡｌ２Ｏ３が５〜９０重量％、ＳｉＯ２が２〜６５重量％、Ｆｅ２Ｏ３が０．５〜１０重量％の化学組成を有することが判明した。しかし、本発明で使用可能な使用済みの耐火物は、上記組成を備えたものに限定するものではない。
即ち、耐火物として使用していたときの状況等によっては、上記以外の化学組成として、例えば、ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ、Ｖ２Ｏ５、ＴｉＯ２、Ｃｒ２Ｏ３等を有することもあるが、これも使用可能である。
【００１６】
原料土は、例えば、通常のれんがを構成するものの場合では、分析の結果、大体においてＡｌ２Ｏ３が１５〜３０重量％、ＳｉＯ２が５０〜７０重量％、Ｆｅ２Ｏ３が０．５〜１０重量％の化学組成を有することが判明した。しかし、使用可能な原料土は、上記組成を備えたものに限定するものではない。
【００１７】
焼成物、例えば、通常のれんがは、酸化雰囲気（窯内に空気を送りながら焼成する）や還元雰囲気（窯内の空気を不足ぎみにしながら焼成する）で焼成される。これにより出来上がりのもの（製品）の色彩を変えることができる。一般的に、通常のれんがは、最高温度が９５０〜１３００℃以下になるよう設定した窯内に２０〜４８時間置いて焼成され、酸化雰囲気の場合では、含まれる鉄を酸化させ（錆びさせ）ることにより赤色や桃色等にすることができ（酸化焼成）、還元雰囲気の場合では、鉄を還元して黒褐色、黒色、紫色、らくだ色、黄色等にすることができる（還元焼成）。この色彩は、鉄の含有量によって変わる。
【００１８】
本発明にいう「焼成物」としては、例えば、上記した通常のれんが（例えば、普通れんが、建築用れんが、インターロッキングブロック（れんが）等）、タイル、建築用壁材（内壁、外壁、床材、天井材等）等を挙げることができる。
【００１９】
使用済みの耐火物を粉砕した粉粒体、またはアルミニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び鉄の酸化物を含んで構成してある粉粒体と、原料土との配合割合は、基本的に特に限定するものではない。
しかし、以下に示す実施例のように、具体的には、圧縮強度に重点をおいたものを製造するときは、酸化雰囲気で焼成する場合でも還元雰囲気で焼成する場合でも、粉粒体は粒径が７ｍｍ以下の大きさのものを使用し、配合割合は５０容積％以下に設定することが好ましい。更には、粉粒体の粒径が３ｍｍを超え７ｍｍ以下のものであれば２０容積％以下に設定することが好ましく、粒径が１ｍｍを超え３ｍｍ以下のものであれば４０容積％以下に設定することが好ましく、粒径が１ｍｍ以下のものであれば５０容積％以下に設定することが好ましい。
【００２０】
また、吸水率に重点をおいたものを製造するときは、酸化雰囲気で焼成する場合でも還元雰囲気で焼成する場合でも、粉粒体は粒径が７ｍｍ以下の大きさのものを使用し、配合割合は１０容積％以上に設定することが好ましい。更には、粉粒体の粒径が３ｍｍを超え７ｍｍ以下のものでも、１ｍｍを超え３ｍｍ以下のものでも、１ｍｍ以下のものでも、３０容積％以上に設定することが好ましい。
【００２１】
圧縮強度と吸水率の両方に重点をおいたものを製造するときは、酸化雰囲気で焼成する場合でも還元雰囲気で焼成する場合でも、粉粒体は粒径が７ｍｍ以下の大きさのものを使用し、配合割合は１０容積％以上〜５０容積％以下に設定することが好ましい。更には、粉粒体の粒径が１ｍｍを超え３ｍｍ以下のものであれば３０容積％以上〜４０容積％以下に設定することが好ましく、粉粒体が１ｍｍ以下のものであれば３０容積％以上〜５０容積％以下に設定することが好ましい。
このように粉粒体と原料土の配合割合は、製造される焼成物が重点をおく機能（圧縮強度や吸水率）によって、粉粒体の大きさごとに適宜設定される。
【００２２】
（作  用）
使用済み耐火物の粉粒体、または少なくともアルミニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び鉄の酸化物を含んで構成してある粉粒体を骨材として原料土に混合し、成形物を形成して乾燥させた後に焼成する。上記した粉粒体を骨材にすることにより、圧縮強度が高く、その上吸水率も高い焼成物が製造できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づき更に詳細に説明する。
図１は本発明に係る焼成物の一実施の形態を示す斜視説明図である。
符号１は焼成物であるれんがを示している。れんが１は、通常のれんがを構成する原料土中に使用済みの耐火れんがを粉砕した粉粒体を所要量入れ、混合して直方体形状に成形した後に、通常のれんがの焼成方法により焼成して製造される。符号１０はれんが１を構成する原料土が焼成された部分を示しており、符号１１は使用済み耐火れんがの粉粒体を示している。粉粒体１１には、アルミニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び鉄の酸化物が含まれている。
【００２４】
なお、れんが１を構成する原料土と粉粒体１１との配合割合は、特に限定するものではなく、製造されるれんが１が重点をおく機能（圧縮強度や吸水率等）によって粉粒体１１の粒径ごとに適宜設定される。
【００２５】
れんが１は、耐火れんが以外のれんがとして使用でき、強度等の要件を満たせば具体的には例えば、普通れんが、建築用れんが等として使用できる。
【００２６】
［実施例］
原料土と使用済みの耐火物を粉砕した粉粒体１１を含む焼成物において、以下の各実施例１ないし３０に示すように、粒径と配合を変えてれんがを作り、それぞれについて圧縮強度と吸水率を測定した。また、比較のために粉粒体１１と略同じ粒径を有する砂（骨材）を混合してれんがを作ったものを比較例１ないし３０とし、それぞれについても同様に圧縮強度と吸水率を測定した。各実施例及び比較例は、骨材が占める割合を所定量（１０容積％）ずつ増やしてつくった。
【００２７】
圧縮強度と吸水率の測定は、ＪＩＳ  Ｋ  １２５０に準じて行った。圧縮強度の測定は、マルタニ試工株式会社製のアムスラー式油圧竪型耐圧試験機（ＣＭＴ−Ａ−１００）を使用した。吸水率の測定は、エーアンドディ社のコンパクト電子天秤（ＥＫ−６０００Ｇ）を使用した。
【００２８】
各実施例及び比較例を構成する原料土、実施例を構成する使用済み耐火れんがは、表１に記す化学組成を有するものを使用した。化学組成は、蛍光Ｘ線分析装置を使用して分析した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
各実施例及び比較例は、縦６０ｍｍ、横６５ｍｍ、高さ６０ｍｍの大きさに設定した。また、各実施例及び比較例の成形には、株式会社石川時鉄工所製のミニ真空土練成形機（ＳＹ−１１）を使用した。
【００３１】
（実施例１ないし１０）
実施例１ないし１０は、原料土と、粒径１ｍｍ以下の粉粒体１１を表２に示す配合割合で混合して形成した。実施例１ないし５及び比較例１ないし５は酸化雰囲気のもので、実施例６ないし１０及び比較例６ないし１０は還元雰囲気のもとで、それぞれ最高温度が１０７０〜１０８０℃になるよう設定した窯内に約２９時間置いて焼成を行った。なお、以下の実施例及び比較例についても同じ焼成方法で焼成した。
【００３２】
【表２】
2004323264.tif 000004
【００３３】
−測定結果−
酸化雰囲気で焼成したものの圧縮強度と吸水率の測定結果は、表３に示すとおりであった。
【００３４】
【表３】
2004323264.tif 000005
【００３５】
還元雰囲気で焼成したものの圧縮強度と吸水率の測定結果は、表４に示すとおりであった。
【００３６】
【表４】
2004323264.tif 000006
【００３７】
（実施例１１ないし２０）
実施例１１ないし２０は、原料土と、粒径が１ｍｍを超え３ｍｍ以下の粉粒体１１を表５に示す配合割合で混合して形成した。実施例１１ないし１５及び比較例１１ないし１５は酸化雰囲気のもので、実施例１６ないし２０及び比較例１６ないし２０は還元雰囲気のもとで焼成した。
【００３８】
【表５】
2004323264.tif 000007
【００３９】
−測定結果−
酸化雰囲気で焼成したものの圧縮強度と吸水率の測定結果は、表６に示すとおりであった。
【００４０】
【表６】
2004323264.tif 000008
【００４１】
還元雰囲気で焼成したものの圧縮強度と吸水率の測定結果は、表７に示すとおりであった。
【００４２】
【表７】
2004323264.tif 000009
【００４３】
（実施例２１ないし３０）
実施例２１ないし３０は、原料土と、粒径が３ｍｍを超え７ｍｍ以下の粉粒体１１を表８に示す配合割合で混合して形成した。実施例２１ないし２５及び比較例２１ないし２５は酸化雰囲気のもので、実施例２６ないし３０及び比較例２６ないし３０は還元雰囲気のもとで焼成した。
【００４４】
【表８】
2004323264.tif 000010
【００４５】
−測定結果−
酸化雰囲気で焼成したものの圧縮強度と吸水率の測定結果は、表９に示すとおりであった。
【００４６】
【表９】
2004323264.tif 000011
【００４７】
還元雰囲気で焼成したものの圧縮強度と吸水率の測定結果は、表１０に示すとおりであった。
【００４８】
【表１０】
2004323264.tif 000012
【００４９】
−考察−
上記各実施例及び各比較例により、酸化雰囲気と還元雰囲気のどちらの場合をとってみても、粒径が同じであれば、骨材に砂を使用したもの（比較例）より使用済み耐火れんがを使用したもの（実施例）の方が、骨材の配合割合を多くしても圧縮強度が高くなる傾向がみられた。
その上、吸水率についても、粒径が同じで比べれば、骨材に砂を使用したもの（比較例）より使用済み耐火れんがを使用したもの（実施例）の方が高くなる傾向がみられた。
【００５０】
また、焼成物は、酸化雰囲気で焼成する場合でも還元雰囲気で焼成する場合でも、粉粒体の粒径を小さくする方が圧縮強度が高くなり、粉粒体の配合割合を多くするにつれて圧縮強度が低くなるという傾向がみられた。
更に、吸水率については、粉粒体の粒径によっては大きく変化せず、粉粒体の配合割合を多くするにつれて高くなる傾向がみられた。
【００５１】
ところでＪＩＳ  Ｒ  １２５０には普通れんがの規格が規定されている。この規格によれば、２種のれんがで圧縮強度１５．０Ｎ／ｍｍ２以上、吸水率１５％以下、３種のれんがで圧縮強度２０．０Ｎ／ｍｍ２以上、吸水率１３％以下、４種のれんがで圧縮強度３０．０Ｎ／ｍｍ２以上、吸水率１０％以下を満たすよう規定されている。
従って、酸化雰囲気による２種のれんがの規格を満足するには、骨材（使用済み耐火物等の粉粒体）は、粒径が３ｍｍを超え７ｍｍ以下のもので４０容積％以下、粒径が１ｍｍを超え３ｍｍ以下のもので５０容積％以下、粒径が１ｍｍ以下のもので５０容積％以下にする必要がある。酸化雰囲気による３種のれんがの規格を満足するには、粒径が３ｍｍを超え７ｍｍ以下のもので４０容積％以下、粒径が１ｍｍを超え３ｍｍ以下のもので５０容積％以下、粒径が１ｍｍ以下のもので４０容積％以下にする必要がある。酸化雰囲気による４種のれんがの規格を満足するには、粒径が３ｍｍを超え７ｍｍ以下のもので２０容積％以下、粒径が１ｍｍを超え３ｍｍ以下のもので３０容積％以下、粒径が１ｍｍ以下のもので３０容積％以下にする必要がある。
【００５２】
また、還元雰囲気による２種のれんがの規格を満足するには、骨材（使用済み耐火物等の粉粒体）は、粒径が３ｍｍを超え７ｍｍ以下のもので４０容積％以下、粒径が１ｍｍを超え３ｍｍ以下のもので５０容積％以下、粒径が１ｍｍ以下のもので５０容積％以下にする必要がある。還元雰囲気による３種のれんがの規格を満足するには、粒径が３ｍｍを超え７ｍｍ以下のもので３０容積％以下、粒径が１ｍｍを超え３ｍｍ以下のもので５０容積％以下、粒径が１ｍｍ以下のもので４０容積％以下にする必要がある。還元雰囲気による４種のれんがの規格を満足するには、粒径が３ｍｍを超え７ｍｍ以下のもので２０容積％以下、粒径が１ｍｍを超え３ｍｍ以下のもので３０容積％以下、粒径が１ｍｍ以下のもので３０容積％以下にする必要がある。
しかし、例えば、ガーデニングの装飾用等、上記規格に準じる必要のないもの（例えば、それほど強度を要求しないもの等）は、上記した配合割合にする必要はない。
【００５３】
本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本発明の技術思想の範囲内で、種々の変形態様が可能であるということは言うまでもない。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は上記構成を備え、次の効果を有する。
（ａ）使用済み耐火れんがを材料としているものは、従来、廃棄処理されていたものを再利用しているので、資源の有効利用が図られる。このことは環境保全の観点からみて好ましい。
【００５５】
（ｂ）使用済みの耐火物を粉砕した粉粒体、または少なくともアルミニウムの酸化物、ケイ素の酸化物及び鉄の酸化物を含んでいる粉粒体を原料土に混ぜたものは、焼成することにより、圧縮強度が高く、その上吸水率も高い焼成物が得られる。
従って、例えば成形物を、通常のれんがと焼成方法を変えないようにして焼成した場合では、圧縮強度や吸水率を高めたれんがが、エネルギー消費量や二酸化炭素の排出量を変えずに、コストや環境への悪影響を増大させることなく製造可能である。また、焼成温度を上げないので変形も少なく、歩留まりも良好である。
【００５６】
（ｃ）例えば通常のれんがと焼成方法を変えないで、通常のものより圧縮強度が高いれんがが製造可能ということは、見方を変えれば通常のれんがと同等の圧縮強度を有するものであれば、焼成温度を下げたりして、また短時間で製造可能である。この場合では、従来よりエネルギー消費量や二酸化炭素の排出量を抑えることができるので、ひいてはコストや環境への悪影響が低減できる。
【００５７】
（ｄ）吸水率が高くなった焼成物は、そのままであるいは透水防止加工を施すことにより保水能力が向上する。従って、例えば、都市の路面や建物（例えばビルの屋上等）の緑化等に焼成物を例えばれんがにして使用することにより、従来のれんがよりもヒートアイランド現象の低減に効果的に作用するものと思われる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る焼成物の一実施の形態を示す斜視説明図。
【符号の説明】
１  れんが
１０  焼成された原料土
１１  使用済み耐火れんがの粉粒体
【図１】
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