(57)【要約】【課題】  軽量かつ十分な強度を有し、特に、天井材として好適であり、また珪酸カルシウム保温材のリサイクルにも好適な炭酸化硬化体を提供する。【解決手段】  珪酸カルシウム結晶（好ましくは、ゾノトライト結晶）の中空球状二次粒子を含有する無機材料（好ましくは、珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子からなる珪酸カルシウム保温材の粉砕品）からなることを特徴とする炭酸化硬化体。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子を含有する無機材料からなることを特徴とする炭酸化硬化体。
【請求項２】
無機材料が、珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子からなる珪酸カルシウム保温材の粉砕品であることを特徴とする請求項１記載の炭酸化硬化体。
【請求項３】
珪酸カルシウム結晶がゾノトライト結晶であることを特徴とする請求項１又は２記載の炭酸化硬化体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭酸化硬化体に関し、詳しくは、軽量かつ十分な強度を有し、特に天井材などの調湿建材として好適であり、また、廃棄物のリサイクルにも好適な炭酸化硬化体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物などの居住空間において、より快適な居住環境が求められており、調湿性や断熱性に優れた無機質材料が多用されている。しかし、通常無機質材料は比重が大きいため重量が重いという問題があった。この問題を解決するため、例えば、特許文献１には、軽量気泡コンクリートの粉粒体と水を混合すること、得られた混合物を加圧下で成形すること及び得られた成形体を炭酸ガス雰囲気下で養生することからなる炭酸硬化成形体を製造する方法が開示されている。
【０００３】
しかしながら、本発明者等の検討によれば、上記炭酸硬化成形体の比重は概ね１．０〜１．３の水準であり、建物などの居住空間に用いるには、その軽量性は必ずしも十分ではなく、特に天井パネルなどの天井材に用いることは困難であった。
【０００４】
一方、近年軽量で断熱性に優れた建材として、珪酸カルシウム保温材が多用されているが、珪酸カルシウム保温材の廃棄物は、そのリサイクルが難しく、一部再生利用されているものの大半は廃棄物として埋め立などに用いる以外有効な利用方法がないという問題があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２５６７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記従来の問題点に鑑み、軽量かつ十分な強度を有し、特に、天井材として好適であり、また珪酸カルシウム保温材のリサイクルにも好適な炭酸化硬化体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の炭酸化硬化体は、珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子を含有する無機材料からなることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の炭酸化硬化体は、請求項１記載の炭酸化硬化体であって、無機材料が、珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子からなる珪酸カルシウム保温材の粉砕品であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の炭酸化硬化体は、請求項１又は２記載の炭酸化硬化体であって、珪酸カルシウム結晶がゾノトライト結晶であることを特徴とする。
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、炭酸化硬化体とは、ワラストナイトやゾノトライトなど珪酸カルシウムを含む無機材料と水などとの混合物からなる賦形体を二酸化炭素に接触させ、珪酸カルシウムなどの無機材料成分を二酸化炭素と反応させる（以下、「炭酸化処理」ともいう）ことで得られる硬化体を意味する。
【００１１】
本発明で用いられる珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子としては、例えば、一般に珪酸カルシウム保温材に多用されるゾノトライト結晶の中空状二次粒子などが挙げられ、このような中空球状二次粒子は、例えば、石灰と珪石粉から珪酸カルシウム結晶を水熱合成で生成させる過程で珪酸カルシウム結晶の二次粒子をまりも状の中空粒子にするなど従来公知の方法で得られるものである。
【００１２】
上記珪酸カルシウム結晶がゾノトライト結晶であると、得られる炭酸化硬化体の軽量性や強度が向上する点で好ましい。
【００１３】
また、本発明においては、上記珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子からなる珪酸カルシウム保温材の粉砕品を無機材料として用い、この無機材料と水などとの混合物からなる賦形体を炭酸化処理することで炭酸化硬化体を得ることも可能である。このため、従来リサイクルが困難であった上記珪酸カルシウム保温材の廃材についても実質的に１００％の再生率でリサイクルすることが可能となる。
【００１４】
上記珪酸カルシウム保温材の廃材の粉砕品を使用する場合、その粒径は５０〜１００μｍであることが好ましい。５０μｍより小さいと珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子が破壊されるおそれがあり、炭酸化硬化体の比重が大きくなることがある。また、１００μｍより大きいと炭酸化硬化体の強度が低下することがある。
【００１５】
本発明の炭酸化処理において使用される水の添加量は、賦形体の成形方法により所望の比率で混合される。例えば、乾燥した珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子を原料として乾式プレス成型法により賦形する場合、原料固形分全量に対する添加水量の割合は、１．７〜２０重量％が好ましい。この範囲より少ないと、炭酸化処理時に粒子間への二酸化炭素の溶解量が少なく反応速度が小さくなり十分な組織の緻密化が期待できない。また、この範囲より大きくなると、１００℃以上の炭酸化処理時に層間剥離の原因になる場合がある。
【００１６】
また、抄造法、脱水プレス法等の湿式法により賦形する場合は、原料固形分全量に対する添加水量は２００〜４００重量％が好ましい。この範囲より少ないと原料の分散性が悪く、不均一になったり、表面への型の柄の転写性が落ちる。この範囲より多いと賦形時に余分な水を搾り出す時間が長くなる。
【００１７】
なお、上記無機材料中には、上記材料以外にも、目的に応じ珪砂、フライアッシュ、炭酸カルシウム、消石灰、石膏、高炉スラグ、シリカフューム、タルク、マイカ等の無機充填材、パーライト、フライアッシュバルーン、ガラスバルーン、シリカフラワー、スチレンビーズ等の軽量骨材、発泡スチロールビーズ、ポリウレタンフォーム粒子等の樹脂発泡体のビーズあるいは粉砕品、珪藻土、シリカゲル、活性炭、ゼオライト、セピオライト、アタパルジャイト等の多孔材料、木片、パルプ等の天然繊維、ビニロン、ポリピロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミド等の合成樹脂繊維、カーボン繊維、活性炭、竹炭、無機多孔材、ホタテ貝粉、過酸化物等の酸化剤、ヒドラジド化合物、アゾール化合物、アジン化合物等の化学物質、悪臭吸着剤などが添加されたものであってもよい。
【００１８】
上記無機材料と水などとの混合方法は、特に限定されず、一般にセメント等の混合に用いるミキサーを使用する方法が用いられ、ミキサーとしては、例えばオムニミキサー、アイリッヒミキサー、ヘンショルミキサー等が好適に用いられる。
【００１９】
上記混合物の賦形方法としては、一般の窯業系建材の製造に用いられる方法が使用でき、例えば乾式プレス法、抄造法、脱水プレス法、フローオン法、押出し法等が挙げられる。また、賦形時に用いられる賦形型としては、特に限定されないが、耐久性と軽量性の面からアルミニウム合金製のものが好適である。
【００２０】
上記炭酸化処理の方法としては、例えば気体状態あるいは超臨界状態の二酸化炭素を利用する方法等が挙げられる。この場合、二酸化炭素濃度は、任意の濃度が利用されるが、１００％に近い濃度で処理することが、炭酸化の効率という点で好ましい。
【００２１】
炭酸化処理温度は、通常２０〜２００℃であり、より好ましくは４０〜１２０℃である。処理温度が低すぎると、十分な炭酸化処理を行うために長い時間を要し、生産性が悪くなることがあり、また、処理温度が高すぎると、炭酸化の反応量が少なからず増加するものの、過大なエネルギーが必要となることがあり工業生産性の観点から好ましくない。
【００２２】
上記炭酸化処理の圧力としては、特に限定されないが、０．２〜２ＭＰａであることが好ましい。圧力が０．２ＭＰａ未満の場合は、賦形体への二酸化炭素の浸透性や炭酸化処理効率が低下し、炭酸化処理が不十分になったり、十分な炭酸化処理を行うために長い時間を要したりすることがある。圧力が２ＭＰａを超える場合は、中空球状二次粒子が破壊されやすくなり、炭酸化硬化体の比重が大きくなることがある。
【００２３】
上記炭酸化処理の時間としては特に限定されないが、５〜１２０分であることが好ましい。処理時間が短すぎると、炭酸化が不十分になって硬化体の機械的強度が得られ難くなることがある。また、処理時間が１２０分を超える場合には、炭酸化速度に大きな向上は見られず、生産性の面で好ましくない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子を含有する無機材料が炭酸化されることで、珪酸カルシウム成分と二酸化炭素との反応によって中空球状二次粒子を破壊することなく硬化することが可能となり、軽量性及び強度を兼ね備えた炭酸化硬化体を得ることができる。このため、特に建物の天井材などの用途に好適な炭酸化硬化体を提供することができる。
【００２５】
また、本発明によれば、珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子からなる珪酸カルシウム保温材の粉砕品を無機材料として用いることが可能であり、この場合にも、上記同様の硬化を発揮することができる。このため、従来リサイクルが困難とされた珪酸カルシウム保温材の廃材についても容易にリサイクルすることが可能となる。
【００２６】
本発明において、珪酸カルシウム結晶がゾノトライト結晶であると、得られる炭酸化硬化体の軽量性や強度が向上し、上記効果は更に確実なものとなる。
【実施例】
【００２７】
以下に実施例および比較例を示すことにより、本発明を具体的に説明する。
尚、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
（珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子からなる無機材料の調整）
珪酸カルシウム保温材１号（東京マテリアルズ社製；品名「ケイカルエース・スーパーシリカボード」、ゾノトライト系保温材）を粉砕し、粒径１００μｍ以下に調整して珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子からなる無機材料Ａを調整した。
【００２８】
（実施例１）
表１に示す重量部数のパルプ繊維（日本紙製紙社製；品番「Ａｌａｂａｍａ  Ｒｉｖｅｒ」）と水とをあらかじめミキサーで３０秒間混合し混合液Ａを作製した。次に表１に示す重量部数で上記無機材料Ａ及び混合物Ａをオムニミキサーで１分間混合した。得られた混合物５ｋｇを、下面に吸引孔が多数設けられ、その上にフェルトが敷設された脱水プレス用型枠内（内寸３５０ｍｍ×６４０ｍｍ）に均一に展開した。
次に上記型枠内の吸引孔につながるホースを介して５分間吸引を行い余分な水分を除去した後、更に吸引を継続しつつプレス成型して賦形体を得た。
得られた賦形体を炭酸化処理装置に投入し、処理圧力１ＭＰａ、処理温度８０℃で、１時間炭酸化処理を行い炭酸化硬化体を得た。
【００２９】
（実施例２）
表１に示す重量部数の、パルプ繊維（日本紙製紙社製；品番「Ａｌａｂａｍａ  Ｒｉｖｅｒ」）と水とをあらかじめミキサーで３０秒間混合し混合液Ａを得た。次に表１に示す重量部数で上記無機材料Ａ、シリカゲル（ユニオン化成社製、粒度５０μｍアンダー品）、及び混合物Ａをオムニミキサーで１分間混合した。得られた混合物５ｋｇを、下面に吸引孔が多数設けられ、その上にフェルトが敷設された脱水プレス用型枠内（内寸３５０ｍｍ×６４０ｍｍ）に均一に展開した。
次に上記型枠内の吸引孔につながるホースを介して５分間吸引を行い余分な水分を除去した後、更に吸引を継続しつつプレス成型して賦形体を得た。
得られた賦形体を炭酸化処理装置に投入し、処理圧力１ＭＰａ、処理温度９０℃で、１時間炭酸化処理を行い炭酸化硬化体を得た。
【００３０】
（比較例１）
無機材料Ａの替わりにＡＬＣ（オートクレーブドライトウエイトコンクリート）粉砕物（粒径５０μｍアンダー品）を用いたこと以外は実施例１と同様にして炭酸化硬化体を得た。
【００３１】
（比較例２）
無機材料Ａの替わりにＡＬＣ（オートクレーブドライトウエイトコンクリート）粉砕物（粒径５０μｍアンダー品）を用いたこと以外は実施例２と同様にして炭酸化硬化体を得た。
【００３２】
実施例及び比較例の炭酸化硬化体について、以下に示す方法で評価を行った。結果は表１に示した。
（比重）
得られた炭酸化硬化体を１００ｍｍ角に切断し、温度２３℃、湿度５０％ＲＨの室内に重量が恒量に至るまで放置した後、厚さ及び重量を測定し比重（重量／体積）を求めた。
（強度）
ＪＩＳ  Ａ１４０８に準じて曲げ強さを求めた。試験体は５号片を用いた（試験体幅１５０ｍｍ、スパン１５０ｍｍ）。
【００３３】
【表１】
2005200236.tif 000002
【００３４】
表１より明らかなように、本発明の実施例においては、珪酸カルシウム結晶の中空球状二次粒子からなる珪酸カルシウム保温材の粉砕品が用いられたものであるにも拘わらず、比重が低く軽量であるとともに高い強度を有することが判明した。