(57)【要約】【課題】  建材等に広く使用されている無機質成形体について、性能が安定しており十分な強度発現力を有する水硬性物質に容易に変換でき、リサイクルに適した無機質成形体を提供すること、および該無機質成形体をリサイクルするための方法を提供すること。【解決手段】  無機質マトリックス中に繊維を含有してなる無機質成形体であって、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱されたときに３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するカルシウム成分および珪素成分の比率が、酸化物としてのモル比で７２：２８から７８：２２の範囲であり、且つ無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分に占める該カルシウム成分および該珪素成分の合計比率が、酸化物としての質量比で８５％以上９５％以下の範囲となるように調製される。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質マトリックス中に繊維を含有してなる無機質成形体であって、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱されたときに３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するカルシウム成分および珪素成分の比率が、酸化物としてのモル比で７２：２８から７８：２２の範囲であり、且つ無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分に占める該カルシウム成分および該珪素成分の合計比率が、酸化物としての質量比で８５％以上９５％以下の範囲となるように調製されてなることを特徴とするリサイクル用無機質成形体。
【請求項２】
強熱減量成分を除く無機質成形体中の不燃性成分中に、アルミニウム成分が、酸化物としての質量比で３％以上６％以下の範囲で含有され、且つ、鉄成分が、酸化物としての質量比で２％以上５％以下の範囲で含有されてなることを特徴とする、請求項１に記載のリサイクル用無機質成形体。
【請求項３】
無機質成形体の乾燥状態における質量に占める硫黄成分およびマグネシウム成分の比率が、酸化物としての質量比でそれぞれ５％以下であることを特徴とする請求項１または２記載のリサイクル用無機質成形体。
【請求項４】
充填材が質量比で５０％以下の範囲で含有されてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載のリサイクル用無機質成形体。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載のリサイクル用無機質成形体を、使用が終了した後に、粉砕し１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱して粉末状水硬性物質を得または１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱し水硬性物質に変換し粉砕して粉末状水硬性物質を得、得られた粉末状水硬性物質をマトリックス原料として使用するとともに繊維および必要に応じて充填材を原料として使用して、新たな無機質成形体を製造してリサイクルすることを特徴とする無機質成形体のリサイクル方法。
【請求項６】
製造される新たな無機質成形体に対し、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱されたときに３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するカルシウム成分および珪素成分の比率が、酸化物としてのモル比で７２：２８から７８：２２の範囲であり、且つ無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分に占める該カルシウム成分および該珪素成分の合計比率が、酸化物としての質量比で８５％以上９５％以下の範囲となるように調製がなされることを特徴とする、請求項５記載の無機質成形体のリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、建材・土木分野を始めとする広範囲な分野で使用されている無機質成形体のリサイクル技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  特許文献１には、建材として広く使用されている無機質成形体の一つである石綿セメント製品について、６００〜１４５０℃の温度で、１５分〜２時間加熱処理した石綿セメント製品の加熱処理品であって、Ｘ線回折による石綿のピークが不在であり、且つガラス状固化物が不在であることを特徴とする水硬性粉体組成物が開示されている。この技術は、石綿セメント製品を水硬性粉体として再利用することができるものではあるが、得られた水硬性粉体を使用して得られる成形体は強度があまり高いものではなく水硬性粉体としての強度発現力が必ずしも十分とはいえず、且つ強度が安定しないという問題がある。【０００３】  また、特許文献２には、セメントの原料となり得る物質を用いた骨材または混和材とセメント材料とから成ることを特徴とする、硬化後全量が再度セメントクリンカー原料として使用可能であるコンクリートおよびモルタルが開示されている。この技術は、セメントの原料となりうる物質のみを骨材または混和材として使用するものであるので、コンクリートやモルタルに適した技術であって、様々な原料が使用される繊維強化セメント板や珪酸カルシウム板等の、無機質マトリックス中に補強繊維を含有してなる無機質成形体には適用しにくいという問題点がある【０００４】
【特許文献１】特許第３１９８１４８号公報
【特許文献２】特開平８−１２４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  従って、本発明の課題は、建材等に広く使用されている無機質成形体について、性能が安定し十分な強度発現力を有する水硬性物質に容易に変換できリサイクルに適した無機質成形体を提供すること、および該無機質成形体をリサイクルするための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  すなわち、本発明になるリサイクル用無機質成形体の第一の態様は、無機質マトリックス中に繊維を含有してなる無機質成形体であって、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱されたときに３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するカルシウム成分および珪素成分の比率が、酸化物としてのモル比で７２：２８から７８：２２の範囲であり、且つ無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分に占める該カルシウム成分および該珪素成分の合計比率が、酸化物としての質量比で８５％以上９５％以下の範囲になるように調製されてなることを特徴とする。【０００７】  本発明になるリサイクル用無機質成形体の第二の態様は、前記第一の態様において、強熱減量成分を除く無機質成形体中の不燃性成分中に、アルミニウム成分が、酸化物としての質量比で３％以上６％以下の範囲で含有され、且つ、鉄成分が、酸化物としての質量比で２％以上５％以下の範囲で含有されてなることを特徴とする。【０００８】  本発明になるリサイクル用無機質成形体の第三の態様は、前記第一または第二の態様において、含有される硫黄成分およびマグネシウム成分が、酸化物の質量比でそれぞれ５％以下であることを特徴とする。【０００９】  本発明になるリサイクル用無機質成形体の第四の態様は、前記第一乃至第三のいずれかの態様において、充填材が質量比で５０％以下の範囲で含有されてなることを特徴とする。【００１０】  また、本発明になるリサイクル用無機質成形体のリサイクル方法は、前記第一乃至第四の態様のリサイクル用無機質成形体を、使用が終了した後に、粉砕し１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱して粉末状水硬性物質を得または１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱し水硬性物質に変換し粉砕して粉末状水硬性物質を得、得られた粉末状水硬性物質をマトリックス原料として使用するとともに繊維および必要に応じて充填材を原料として使用して、新たな無機質成形体を製造してリサイクルすることを特徴とする。【００１１】  更に、本発明になるリサイクル用無機質成形体のリサイクル方法は、前記無機質成形体のリサイクル方法において製造される新たな無機質成形体に対し、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱されたときに３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するカルシウム成分および珪素成分の比率が、酸化物としてのモル比で７２：２８から７８：２２の範囲であり、且つ無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分に占める該カルシウム成分および該珪素成分の合計比率が、酸化物としての質量比で８５％以上９５％以下の範囲となるように調製がなされることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】  本発明になるリサイクル用無機質成形体は、１３００℃以上１６００℃以下の範囲温度で加熱することにより、性能の安定した十分な強度発現力を有する水硬性物質に変換することができる。また本発明になる該無機質成形体のリサイクル方法は、前記水硬性物質の粉末をマトリックス形成用原料として使用するので、性能が安定し十分な強度を有する新たな無機質成形体を再生でき、リサイクルを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  本発明において、リサイクル用無機質成形体に含有されるカルシウム成分および珪素成分の比率が、酸化物としてのモル比で７２：２８〜７８：２２の範囲に調製されること、および無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分に占めるカルシウム成分と珪素成分との合計比率が、酸化物としての質量比で８５％以上９５％以下の範囲となるように調製されることが重要である。該モル比が前記の範囲に調製されることにより、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱すれば、３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を好適に生成させることができるので、性能が安定し十分な強度発現力を有する水硬性物質に変換することができる。また、酸化物としてのカルシウム成分と酸化物としての珪素成分との合計量が無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分中に占める質量比が８５％を下回ると、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱したときに十分な３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を生成させることができず、得られた水硬性物質を水和させたときの強度発現力が低下するので好ましくなく、該質量比が９５％を上回ると、３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を生成させる反応の速度が遅くなり、水硬性物質に変換する際に長時間を要することから好ましくない。【００１４】  この水硬性物質を、新たな無機質成形体の原料として使用するには、粉末状であることが好適である。本発明になるリサイクル用無機質成形体を粉末状水硬性物質に変換するためには、リサイクル用無機質成形体を粉砕してから１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱する、リサイクル用無機質成形体を１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱して水硬性物質に変換した後に粉砕する、ある程度粉砕して１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱して水硬性物質に変換しその後更に粉砕する、のいずれでもよい。但しこのとき、急結防止材として石膏を加えともに粉砕してもよい。【００１５】  このようにして得られた粉末状水硬性物質は、性能が安定しており十分な強度発現力を有しているので、新たな無機質成形体を製造する際のマトリックス形成用原料として好適であり、リサイクルが容易になる。なお、前記加熱が１３００℃未満であると３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２が生成しにくいので好ましくなく、前記加熱が１６００℃を上回ると、それに必要な設備およびエネルギーは高価なものとなり、経済的な理由により好ましくない。【００１６】  本発明において、カルシウム成分とは、酸化物としてＣａＯと表記されるカルシウムをいい、珪素成分とは、酸化物としてＳｉＯ２と表記される珪素をいう。更に、本発明において、強熱減量成分とは、無機質成形体に含まれる付着水、沸石水、結晶水、二酸化炭素等であって、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱されたときに、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２等として揮発する成分をいう。【００１７】  本発明において、カルシウム成分および珪素成分以外に、アルミニウム成分を、酸化物としての質量比率で無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分中に３％以上６％以下の範囲で含有させ、且つ、鉄成分を、酸化物としての質量比率で無機質成形体中の強熱��量成分を除く不燃性成分中に２％以上５％以下の範囲で含有させると、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱されたときに反応促進剤としての効果があり、またこれらは３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３および４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３を生成し、粉末状水硬性物質としての強度発現力の向上も期待できるので更に好適である。【００１８】  また、本発明になるリサイクル用無機質成形体を、粉砕し１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱し、または１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱して水硬性物質に変換し粉砕して得られた粉末状水硬性物質の強度発現力等の性能を考慮すれば、硫黄成分およびマグネシウム成分は、酸化物としての質量比率で、無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分中に占める比率がそれぞれ５％以下であることが好ましい。なお、本発明になるリサイクル用無機質成形体に含まれる成分は、カルシウム成分、珪素成分、アルミニウム成分、鉄成分、硫黄成分およびマグネシウム成分以外の成分については特に規定されるものではない。【００１９】  本発明において、無機質マトリックスとは、無機物質によって形成される無機質硬化体の骨格構造をいい、ポルトランドセメント等の水硬性セメントを水和反応させて形成されるマトリックス（以下、セメント系と略す）、石灰質原料（消石灰、カーバイト滓、ポルトランドセメント等）と珪酸質原料（珪砂、珪藻土、シリカフューム、フライアッシュ等）とをオートクレーブ養生して得られる珪酸カルシウム水和物によって形成されるマトリックス（以下、珪カル系と略す）等をいう。珪カル系マトリックスは、原料を所望の形状に成形した後にオートクレーブ養生して珪酸カルシウム水和物のマトリックスを形成する場合と、オートクレーブ養生によりスラリー状の珪酸カルシウム水和物を生成させた後に所望の形状に成形を行う場合とがあるが、本発明においてはいずれの場合でもよい。【００２０】  本発明において繊維とは、アスペクト比（長さと径の比）が３以上のものをいい、無機質成形体の強度や寸法安定性の向上等、無機質成形体の用途に必要とされる性能を付与する。本発明において使用される繊維は、セルロースパルプ、綿、麻等の天然有機繊維、ポリプロピレン、レーヨン、ＰＶＡ、ＰＡＮ等の人造有機繊維、セピオライト等の天然無機繊維、ガラス繊維等の人造無機繊維のいずれでもよく、特に限定されるものではない。また、複数の種類の繊維を併用しても良い。但し、不燃性の繊維については、そのカルシウム成分および珪素成分について、後述の、酸化物としてのモル比、および酸化物としてのカルシウム成分と酸化物としての珪素成分との合計量について考慮する必要がある。なお、天然無機繊維である石綿も、１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱することにより非石綿化することが可能であるので、本発明に使用することができないわけではないが、健康に対する影響が指摘されている物質であることから、使用しないことが好ましい。【００２１】  本発明になるリサイクル用無機質成形体における無機質マトリックスと繊維との比率は特に限定されるものではないが、建材用の無機質成形体においては通常質量比で９８：２〜８５：１５の範囲内である。【００２２】  本発明に���るリサイクル用無機質成形体において、アルミニウム成分が、酸化物としての質量比で３％以上６％以下の範囲で含有され、且つ、鉄成分が、酸化物としての質量比で２％以上５％以下の範囲で含有されてなるように調製するために使用される原料としては、アルミニウム成分については、例えば酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、ボーキサイト等を挙げることができ、鉄成分については、例えば鉄鉱石、砂鉄、転炉スラグ等を挙げることができる。【００２３】  本発明になるリサイクル用無機質成形体には、無機質マトリックスと繊維の他に、必要に応じて充填材が含有されてもよい。充填材は、無機質成形体に必要とされる性能を得るための補助物質として使用されたり、原料費を低減するための増量材として使用される。充填材として好適に使用される物質としては、例えば以下の物質を挙げることができる。
▲１▼ワラストナイト、トバモライト、ゾノトライト等の珪酸カルシウム粒子。但し、針状のワラストナイトは繊維に区分される。また、トバモライト、ゾノトライト等の珪酸カルシウム粒子は、珪カル系の場合には、その一部がマトリックスを形成し、残りが充填材として作用することもある。
▲２▼マスコバイト、バイオタイト、パラゴナイト、セリサイト等の雲母系鉱物粒子。
▲３▼パーライト、バーミキュライ卜、ドロマイト、炭酸カルシウム粉末等の無機系増量材。
▲４▼無水石膏または二水石膏の粒子。
▲５▼ベントナイト、カオリナイト等の粘土鉱物。
▲６▼ゼオライト等の多孔質鉱物粒子。
▲７▼樹脂粉、木粉等の可燃性粒子。
▲８▼セメント系の場合、あるいは珪カル系であってオートクレーブ養生によりスラリー状の珪酸カルシウム水和物を生成させた後に所望の形状に成形を行う場合には、珪砂、珪藻土、シリカフューム、フライアッシュ等の珪酸質粒子。但し、セメント系において珪藻土、シリカフューム、フライアッシュ等の非晶質のものを原料として使用した場合については、それらの一部が水硬性セメントとポゾラン反応してマトリックスの一部を形成し、その残部が充填材として作用する。また、珪砂については、珪カル系であって原料を所望の形状に成形した後にオートクレーブ養生して珪酸カルシウム水和物のマトリックスを形成する場合においても、粗粒の珪砂を使用することにより、オートクレーブ養生において珪砂の一部を残存させて充填材として作用させる場合もある。【００２４】  本発明になるリサイクル用無機質成形体に充填材が含有される場合には、その含有量は、含有の目的および充填材の種類により適宜選択されるが、乾燥状態においてリサイクル用無機質成形体の質量に占める比率が５０％以下であることが望ましい。すなわち該比率が５０％を上回ると、リサイクル用無機質成形体の強度が低下し実用に適さなくなるからである。【００２５】  本発明になるリサイクル用無機質成形体および本発明になるリサイクル方法において製造される新たな無機質成形体の製造方法は特に限定されるものではなく、抄造法、押出成形法、モールドプレス法、流し込み成形法等の公知の方法を用いることができる。
【実施例】
【００２６】（実施例）
原料として、表１に示す組成を有する各原料を、普通ポルトランドセメント５３．５質量％、フライアッシュ１０質量％、ワラストナイト５質量％、石灰石粉末３０質量％、および砂鉄１．５質量％を用い、これらの合計に対し、スラリー状にしたセルロースパルプを固形分として外割で５質量％、およびポリプロピレン繊維を外割で０．５質量％を加え、更に水を加えて混合・撹拌し、固形分濃度１０質量％の原料スラリーを得た。得られた原料スラリーをモールドプレス法により加圧脱水成形しグリーンシートを得た。得られたグリーンシートに対し６０℃で８時間のスチーム養生を行い更に２週間の普通養生を行って、普通ポルトランドセメントを水和させマトリックスを形成し無機質成形体を得た。この無機質成形体が１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱されたときに３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するカルシウム成分および珪素成分の比率は、酸化物としてのモル比で７３．６：２６．４であり、この無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分に占めるカルシウム成分および珪素成分の合計比率は、酸化物としての質量比で８７％であった。また、この無機質成形体に含有されるアルミニウム成分は、酸化物としての質量比で５．８％であり、この無機質成形体に含有される鉄成分は、酸化物としての質量比で３．７％であり，この無機質成形体に含有されるマグネシウム成分は、酸化物としての質量比で１．２％であり、この無機質成形体に含有される硫黄成分は、酸化物としての質量比で１．２％であった。この無機質成形体２０ロットの見かけ密度の平均値は１．６ｇ／ｃｍ３で、６０℃で２４時間乾燥した状態での曲げ強度の平均値は２６．０Ｎ／ｍｍ２であり、建材として十分な性能を有していた。また、曲げ強度の標準偏差は３．０で、その変動係数は０．１２であった。この無機質成形体について、それぞれロット別に、自由ミルで粉砕し、電気炉中にて１５００℃で２時間加熱した後、急結防止材として外割で２質量％の二水石膏を加え、更に粉砕した。得られた粉体を粉末Ｘ線回折法により測定したところ、主構成相は３ＣａＯ・ＳｉＯ２、２ＣａＯ・ＳｉＯ２、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、および４ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・Ｆｅ２Ｏ３であり、この粉末に水を加えたところ硬化したことから、この粉末は水硬性物質であることが確認できた。２０ロットそれぞれについて、得られた粉末状水硬性物質１００質量％に対して、スラリー状にしたセルロースパルプを固形分として外割で５質量％、およびポリプロピレン繊維を外割で０．５質量％を加え、更に水を加えて混合・撹拌し、固形分濃度１０質量％の原料スラリーを得た。この原料スラリーを前記と同一の方法で、成形、養生し、無機質成形体を得た。この無機質成形体２０ロットの見かけ密度の平均値は１．６ｇ／ｃｍ３で、６０℃で２４時間乾燥した状態での曲げ強度の平均値は２５．６Ｎ／ｍｍ２であり、また、曲げ強度の標準偏差は２．８で、その変動係数は０．１１であった。従って、建材として十分な且つ安定した強度を有する無機質成形体に再生させることによりリサイクルすることができた。【００２７】
【表１】
2005089284.tif 000002
【００２８】（比較例）
原料として、表１に示す組成を有する各原料を、普通ポルトランドセメント４５質量％、フライアッシュ２０質量％、二水石膏１０質量％、ドロマイト粉末２０質量％、および砂鉄５質量％としたこと以外は、実施例と同一の条件により２０ロットの無機質成形体を得た。この無機質成形体が１３００℃以上１６００℃以下の範囲で加熱されたときに３ＣａＯ・ＳｉＯ２および／または２ＣａＯ・ＳｉＯ２を形成するカルシウム成分および珪素成分の比率は、酸化物としてのモル比で６４．７：３５．３であり、この無機質成形体中の強熱減量成分を除く不燃性成分に占めるカルシウム成分および珪素成分の合計比率は、酸化物としての質量比で７１．７％であった。また、この無機質成形体に含有されるアルミニウム成分は、酸化物としての質量比で７．９％であり、この無機質成形体に含有される鉄成分は、酸化物としての質量比で６．５％であり，この無機質成形体に含有されるマグネシウム成分は、酸化物としての質量比で６．０％であり，この無機質成形体に含有される硫黄成分は、酸化物としての質量比で６．１％であった。この無機質成形体の見かけ密度の平均値は１．６ｇ／ｃｍ３で、６０℃で２４時間乾燥した状態での曲げ強度の平均値は２１．１Ｎ／ｍｍ２であった。また、曲げ強度の標準偏差は２．８で、その変動係数は０．１３であった。この無機質成形体について、それぞれロット別に、自由ミルで粉砕し、電気炉中にて１５００℃で２時間加熱した後、急結防止材として外割で２質量％の二水石膏を加え、更に粉砕した。得られた粉体を粉末Ｘ線回折法により測定したところ、主構成相は２ＣａＯ・ＳｉＯ２、および２ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３・ＳｉＯ２であった。この粉末に水を加えたところ硬化したことから、この粉末は水硬性物質であることが確認できた。各ロットごとに、得られた粉末状水硬性物質１００質量％に対して、スラリー状にしたセルロースパルプを固形分として外割で５質量％、およびポリプロピレン繊維を外割で０．５質量％を加え、更に水を加えて混合・撹拌し、固形分濃度１０質量％の原料スラリーを得た。この原料スラリーを実施例と同様の方法で、成形、養生し、無機質成形体を得た。この無機質成形体の見かけ密度の平均値は１．５ｇ／ｃｍ３で、６０℃で２４時間乾燥た状態での曲げ強度の平均値は８．２Ｎ／ｍｍ２であり建材として十分な強度を有さず、また、曲げ強度の標準偏差は２．９で、変動係数が０．３５と大きく性能も安定していなかったことからリサイクルには適さなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】  本発明になるリサイクル用無機質成形体は、性能が安定し十分な強度発現力を有する水硬性物質に容易に変換できるので、本発明になるリサイクル用無機質成形体が建材等としての当初の使用を終了したならば、本発明になるリサイクル方法を用いることにより、新たな無機質成形体として再生することができ、この新たな無機質成形体も同様にリサイクルすることができるので、資源の有効利用と環境の保全に有効である。