(57)【要約】【課題】生産工場にて大量に発生する研磨汚泥を廃棄処分することなく、原材料の一部として粘土に混合して成形・焼成される焼成体及び該焼成体の製造方法の提供。【解決手段】瓦粘土に研磨汚泥を混合して成形した板材を６００℃〜１２００℃で焼いて作られる焼成板であり、上記研磨汚泥を重量比で１％〜５０％としている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
瓦粘土に研磨汚泥を混合して成形した板材を焼いて作られる焼成板において、上記研磨汚泥を重量比で１％〜５０％としたことを特徴とする研磨汚泥を混合した焼成体。
【請求項２】
上記板材の厚さを約１０ｍｍ〜３０ｍｍとし、裏面には深さが約３ｍｍ〜９ｍｍの穴を複数設けた請求項１記載の研磨汚泥を混合した焼成板。
【請求項３】
内部に無数の微細空間を形成して、約１１％以下の吸水率とした請求項１、又は請求項２記載の研磨汚泥を混合した焼成体。
【請求項４】
上記研磨汚泥には研磨金属粉の他に、山砂、消石灰、珪砂、アルミナの少なくとも１つを含んでいる請求項１、請求項２、又は請求項３記載の研磨汚泥を混合した焼成体。
【請求項５】
瓦粘土に研磨汚泥を混合して成形した板材を焼成して焼成板を製造する方法において、一方の瓦粘土は３種類以上の粘土を混合して２段階破砕したものを混合貯蔵し、そして内部の異物を除去する為にスクリーンフィーダーを通し、他方の研磨汚泥はフイルタープレスして水分をある程度除去した後で乾燥し、これを細かく粉砕したものを約１％〜５０％の重量比で上記瓦粘土に混合して土練成形し、そして所定の長さに切断したものを所定形状にプレス成形し、そして乾燥後に６００℃〜１２００℃で焼成することを特徴とする研磨汚泥を混合した焼成板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は金属材を研磨する際に発生する研磨材粉や研磨された金属粉から成る汚泥を主な原材料とした焼成体及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
環境保全の為に大量に発生する産業廃棄物や汚泥の利用に関して色々な工夫が成されて来ている。例えば、火力発電所からは大量の石炭灰が発生し、この石炭灰の処理が大きな問題となる。そこで、該石炭灰をコンクリートに混入して固めたコンクリートブロックが知られている。又下水道汚泥も大量に発生するが、この下水道汚泥は乾燥して所定形状のタイルやブロックに成形し、その後、焼成したものが知られている。
【０００３】
ここで、汚泥と称されるものは、下水道汚泥や河川底に溜まる汚泥のみならず、その他にも色々存在している。例えば、生産工場では研磨する際に副産物として発生する研磨材粉及び金属粉が大量に発生し、その処分が問題となっている。金属板をプレス打ち抜きする際には、金型のクリアランスの影響で打ち抜き部品にはバリが必ず発生する。又ピンなどを切断する際にもバリが発生する。これらバリはバレル研磨（タンブラー研磨）によって除去されるが、該バレル研磨によって多くの研磨汚泥が発生する。
【０００４】
又、金型の製作に伴う研磨工程、一般機械の突合せ面や摺動面などを研削する作業工程からも多くの研磨金属粉が研磨汚泥として発生する。金属部品を溶接する場合に溶接部分は表面から盛り上がり、溶接後にはこの盛り上がり部分を研磨除去しなくてはならない場合が多い。溶接方法にはアーク溶接、フラッシュバット溶接、摩擦溶接など色々存在するが、あらゆる溶接が溶接部の盛り上がりを形成する。
【０００５】
これら、溶接に伴う盛り上がり部分を除去する研磨工程から発生する金属粉は汚泥ではないが、これら各種研削及び研磨工程に伴う研磨汚泥や研磨金属粉の処理は、産業廃棄物として埋め立てされている。この事は、他の汚泥と同じく企業にとって大きな負担であると同時に環境問題を引き起こし、将来において埋め立て処分すべき場所の確保が出来ない可能性もある。
【０００６】
従来において、石炭灰や下水道汚泥を材料の一部として混合した焼成板やブロックが数多く知られている。しかし、プレス装置を備えて金属の打ち抜きや切断加工を行なう生産工場で多量に発生する研磨汚泥を原材料の一部として混合した焼成体は知られていない。これは、研磨された金属粉が含まれることで、焼成時にヒビ割れを発生する問題がある。
【０００７】
従来、グラインダー研削を行なう際に発生するグラインダースラッジを粘土に混合して成型・焼成した焼成体が知られている（特許第３０２４１０３号）。該グラインダースラッジは本発明の研磨汚泥とは異なるが、粘土に金属粉が含まれることで、焼成時にヒビ割れが発生することは同じである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、生産工場にて大量に発生する研磨汚泥の処理に大きな問題がある。本発明が解決しようとする課題はこれら問題点であり、該研磨汚泥を廃棄処分することなく、原材料の一部として粘土に混合して成形・焼成される焼成体を提供する。又、該焼成体の製造方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決する為の手段】
本発明は金属部品を研削又は研磨する工程において、副産物として発生する研磨汚泥を産業廃棄物として埋め立て処分することなく、原材料の一部として粘土と混合することで焼成体を製造することが出来る。該焼成体を造る主な製造工程は、（１）研磨汚泥の乾燥→（２）粉砕→（３）ベントナイトの混合→（４）粘土と混練→（５）成形→（６）乾燥→（７）焼成→（８）完成から構成している。
【００１０】
そして、本発明の焼成体は次の特徴がある。
（１）従来の一般的な下水道汚泥焼成体では、該汚泥の混合重量比は約３％程度であるが、本発明では一般に約１０％の研磨汚泥を混合することが出来る。しかし時には１％〜５０％の混合重量比とすることもある。混合比率が高いことで、研磨汚泥を効率よく焼成体にリサイクル処理することが可能となる。
（２）研磨汚泥には酸化鉄が多量に含まれており、又約１１８０℃の高温焼成される為に、圧縮強度及び曲げ強度が大きく向上して、丈夫な焼成体となる。ただし、本発明では研磨汚泥の配合比や粘土の性質などにより、焼成温度は６００℃〜１２００℃の範囲で使用される。
（３）３種類の瓦粘土が主原料として用いられる為に、粒子が粗くて無数の微細空間を多く保有している。その為に、吸水率及び透水性が高くなる。
（４）吸水率及び透水率が高いことで保水能力に優れ、その為に蒸散作用があって吸熱効果がある。
以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１１】
【実施例】
本発明に係る研磨汚泥の焼成板は瓦粘土と研磨汚泥を原材料としたものであり、その主な製造工程は図１に示している。
（１）３種類の粘土混合
瓦粘土には含有されている化学成分の違いと粒度の違いがあり、これらは性質の違いとなって現れる。粘土の産地によって熱処理性が異なり、季節によっても含水率が変化する。従って、粘土を製造する場合には、最低３種類の粘土を混合している。例えば、ａ粘性の高い物で含水率が高い粘土、ｂ粘性は低いが砂分が多く、熱処理時点で割れが発生しない性質の粘土、ｃ粘性は中位だが粒度が小さく、他の粘土との結合性がある粘土。
そして、これら粘土の混合比率は、季節や晴天、雨天などで常に変化する。
【００１２】
（２）２段階破砕
原料粘土を製造する場合、３種類の粘土を混合する方法の１つとしてクラッシャーを使用し、２つのドラムを上下に重ね、そのドラムの隙間に粘土を通して各々のドラムを反転させ、塊になっている粘土破砕と同時に混合も行なわれる。該ドラム隙間が異なる装置が連続して２台備わっていることで、２段階破砕と称され、塊は細かく砕かれて混合される。
（３）混合貯蔵
２段階破砕された原料粘土は、一旦大型のホッパーに貯蔵されるが、そのままでは水分が無くなって乾燥し固くなってしまう。そこで、ゆっくりと混合できるように回転翼で切り出しながら、固まらないようにして貯蔵される。
【００１３】
（４）スクリーンフィーダー
混合貯蔵された粘土の中には異物が多く含まれており、特に木の根や石などは板材等を成形する場合に異物として変形やヒビ割れ、成形不良の原因になる。この為に、あらかじめ原料粘土から異物を取除く為に、直径２０ｍｍ程度のスクリーンを通す。同時に土練機へ一定量供給する必要があり、定量供給機能を持たす為に装置全体を回転しながらスクリーンによって異物選別を行なうことが出来る。
（５）ベルトコンベヤ搬送
３種類の粘土が混合され、異物が取除かれた原料粘土はベルトコンベヤにて搬送され、研磨汚泥と混合される。
【００１４】
（６）濃縮研磨汚泥水
ここで、研磨汚泥とは金属面を研磨及び研削することで発生する金属粉が混入した汚泥であり、例えば、金属製部品をプレス打ち抜きしたり、プレス切断することで切断面にはバリが発生する。このバリは一般にバレル研磨（タンブラー研磨）されて取除かれるが、この際に研磨された金属粉を含む研磨汚泥が大量に発生する。該バレル研磨はバレル内に所定の研磨剤に水を加えて打ち抜き部品や切断部品を入れて回転しながら研磨する方法であり、その他にも研削盤にて金属面を研磨する場合に発生する研磨汚泥など色々ある。例えば、打ち抜き部品のバリを除去する為のバレル研磨工程の研磨材として、山砂、消石灰、珪砂、アルミナを使用する場合、発生する研磨汚泥はこれら研磨材に研磨金属粉が混入したものと成る。ただし、本発明では上記研磨材の種類や混合する数は限定しないことにする。
【００１５】
（７）フイルタープレス
濃縮研磨汚泥水は布袋に詰めてプレスし、水分が除去される。
（８）乾燥
フイルタープレスによって水分が約５０％程度除去された研磨汚泥は乾燥される。乾燥方法は限定しないが一般に自然乾燥される。
（９）粉砕
乾燥されて固くなった研磨汚泥は細かく粉砕され、同時にバインダーとしてＮａベントナイトが混合される。
（１０）袋詰め・搬送
粉砕されて細かくなった研磨汚泥は袋に詰められて搬送される。
【００１６】
（１１）定量供給
上記原料粘土と混合されることになるが、粘土に対して重量比で約１０％の割合としている。しかし、時には約５０％まで高めることも可能であり、逆に１％とする場合もある。
（１２）土練成型
所定の割合で混合された粘土と研磨汚泥は、均一に混練されると共に所定形状を成して押出される。
（１３）切断
押出された成型粘土は一定寸法に切断される。
（１４）プレス成形
一定寸法に切断された成型粘土は型にセットされてプレス成形され、所定形状のタイル、ブロック等に形作られる。
【００１７】
（１５）乾燥
成形されたタイルやブロックは乾燥されて内部の水分が除去され、硬化する。
（１６）焼成
乾燥されたタイルやブロック等は釜に入れられて約６００℃〜１２００℃の高温で焼成される。焼成されたタイルやブロック等の焼成体は、内部に含まれている研磨汚泥が焼成されることで酸化鉄となり、高温焼成されることで曲げ破壊強度は高くなる。
（１７）検査
外観のヒビ割れはもとより、曲げ破壊強度の検査が行なわれる。
【００１８】
図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る焼成体を示す実施例である。ここで、焼成体の形状や大きさは限定しないが、該焼成体は２５０×２５０×１０ｍｍ〜２５０×２５０×３０ｍｍの寸法と成っている。焼成板の厚さを３０ｍｍとすれば、耐荷重が大きく向上し、車が載っても破損することはなく、その用途は大きく拡大する。
【００１９】
そして、同図（ａ）に示すように表面１は木目模様と成っている。又底面２には円錐台形の穴３，３・・が設けられている。表面１の四方縁４，４・・は角張らないようにＣ面が形成されている。表面１が木目模様とすることで、自然な風合いとなって色々な空間に調和することが出来、又歩道面に敷設する場合には歩行感が良くて雨水で濡れても滑らない。
【００２０】
焼成体の厚さが３０ｍｍ程度に大きく成ると焼成時の熱が伝わり難く、内部が還元焼成となって脆くなるが、本発明では底に複数の穴３，３・・を設けている。そして、該穴３の深さを厚さの１／３となるように約３ｍｍ〜９ｍｍとして熱の伝達を良好ならしめ、酸化焼成部を拡大して脆さを防止している。しかも、該穴３，３・・は地面に敷設する際には土やコンクリートが入り、位置ズレ防止機能を果たすことが出来る。
【００２１】
本発明の焼成体は粒子が粗い粘土を含有している為に、内部には無数の微細空間を形成し、この為に吸水率及び透水率が高くて水溜りを作らない。一方、保水能力に優れている為に、熱の吸収が良くて照り返しを抑制することが出来る。一般的には、吸水率３〜６％程度であるが、本発明の焼成板は吸水率が１１％と高く成っている。
【００２２】
さらに、該焼成体の曲げ破壊荷重は３２３０Ｎと成っている。又、凍結融解試験として−２０℃で５回繰り返したが異常はなく、冬季に気温が低下しても、凍ってヒビが生じたり割れたりすることはない。これらの試験はＪＩＳ  Ａ５２０８に準拠して行なわれている。ところで、該焼成板の用途は特に限定することはないが、歩道、遊歩道、公園の園路に敷ブロックとして使用され、又車庫の床面として、室内外の壁材等として利用することが出来る。特に、強度が高いことでその用途は大きく拡大することが可能となる。
【００２３】
以上述べたように、本発明に係る焼成体は瓦粘土に研磨汚泥を混合して製造される板材であり、次のような効果を得ることが出来る。
【００２４】
【発明の効果】
本発明の焼成体は製造工場で研磨工程の副産物として発生する研磨汚泥を瓦粘土に混合して製造される。従って研磨汚泥がリサイクルされる為に、従来のように埋め立て地に廃棄処分する必要が無くなり、環境保全のためにも有効である。そして、該焼成体は研磨汚泥を含んで焼成される為に内部には酸化鉄が含まれ、しかも高温で焼かれる為に、その曲げ破壊荷重は３２３０Ｎと高くなる。
【００２５】
一方、焼成体は粒子が粗い粘土を含有している為に、内部には無数の微細空間を形成し、この為に歩道に敷設した場合には、約１１％と高い吸水率及び透水率を有していることで水溜りを作らない。又、保水能力に優れている為に、熱の吸収が良くて照り返しを抑制することが出来、気温が下がっても凍結破損することもない。さらに、原料である研磨汚泥中には有害物質を含むこともあるが、本発明では高温で焼成される為に基準を超えるような有害な物質は溶出しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の焼成板の製造工程。
【図２】本発明に係る焼成板の具体例。
【符号の説明】
１  表面
２  底面
３  穴
４  縁
【図１】
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【図２】
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