(57)【要約】【課題】改質硫黄及び貝殻骨材を用いた空隙率が高い多孔体を、容易に、効率的に製造でき、廃棄貝殻の大量利用も期待できる、高空隙率改質硫黄固化体の製造方法及び該方法で得られた固化体を備えた海洋用構造物を提供すること。【解決手段】本発明の製造方法は、溶融改質硫黄中間資材が通過でき、且つ貝殻骨材(a)が通過できない領域(X)を下方等に有する骨材用容器に、骨材(a)を充填する工程(A)と、該溶融資材を収容、保持でき、且つ骨材(a)を充填した容器を浸漬しうる該溶融資材用容器に、該溶融資材を収容、保持する工程(B)と、工程(A)で骨材(a)を収容した容器を、工程(B)における該溶融資材中に浸漬し、骨材用容器中の骨材(a)に該溶融資材を接触させる工程(C)と、浸漬した容器を引上げて、該容器中の余剰の該溶融資材を領域(X)から排出する工程(D)と、工程(D)の後、骨材用容器中の該溶融資材を冷却固化する工程(E)とを含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融改質硫黄中間資材が通過でき、且つ貝殻骨材(a)が通過できない領域(X)を少なくとも下方に有する骨材用容器に、骨材(a)を充填する工程(A)と、
溶融改質硫黄中間資材を収容、保持でき、且つ骨材(a)を充填した骨材用容器を浸漬しうる溶融改質硫黄中間資材用容器に、溶融改質硫黄中間資材を収容、保持する工程(B)と、
工程(A)で骨材(a)を収容した骨材用容器を、工程(B)における溶融改質硫黄中間資材中に浸漬し、骨材用容器中の骨材(a)に溶融改質硫黄中間資材を接触させる工程(C)と、
浸漬した骨材用容器を引上げて、骨材用容器中の余剰の溶融改質硫黄中間資材を領域(X)から排出する工程(D)と、
工程(D)の後、骨材用容器中の溶融改質硫黄中間資材を冷却固化する工程(E)とを含む高空隙率改質硫黄固化体の製造方法。
【請求項２】
骨材(a)が、ホタテ貝殻、カキ貝殻及びホッキ貝殻からなる群より選択される１種又は２種以上である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
骨材用容器において、全面が領域(X)からなる請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
骨材用容器において、少なくとも側面が、溶融改質硫黄中間資材及び骨材(a)が通過できない領域(Y)からなり、工程(E)の後、領域(Y)からなる面を取り外す工程(F)を含む請求項１〜３のいずれか１項記載の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項記載の製造方法により得られた高空隙率改質硫黄固化体を備えた海洋用構造物。
【請求項６】
海洋用構造物が、漁礁、藻礁又は産卵礁である請求項５記載の海洋用構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、改質硫黄及び廃棄物として処理されることが多い貝殻を用い、海洋用構造物等に利用可能な高空隙率を有する固化体を、容易に得ることができる高空隙率改質硫黄固化体の製造方法及び該方法で得られた固化体を備える海洋用構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カキやホタテを中心に貝類の養殖が盛んに行われ、これに伴い発生する貝殻の処理が深刻化している。例えば、廃棄貝殻の一部は、土壌肥料や飼料等に使用されているが、漁業地域においては大半が周辺に野積みされ、特に、カキ貝殻やホタテ貝殻は、年間数万トン以上発生するためその有効利用が要望されている。
近年、コンクリートに代わる土木・建設資材として、耐酸性、機械的強度、遮水性等に優れる硫黄含有資材が多数提案され、利用されはじめている。また、硫黄含有資材として改質硫黄を用いた多孔質硫黄資材も提案されている。
例えば、特許文献１には、硫黄材料と骨材とを含み、透水性を示す連続空隙を有し、空隙率が５〜４０容量％である多孔質硫黄資材が提案されている。該多孔質硫黄資材の製造方法としては、１２０〜１６０℃程度に保持した溶融改質硫黄と骨材とを混合し、所定の型枠に流し込み成型固化させる方法が記載されている。
しかし、このような方法では、溶融改質硫黄と骨材とを混合する工程及びこのような混合物を型枠に流し込む工程を必要とし、作業が煩雑化し易い。また、このように骨材として貝殻を用いる場合には、該混合時に貝殻の粉砕物が発生し易く、このような混合物を型枠に流し込んで成型固化させる方法を採用すると、最終的に得られる多孔質硫黄資材の空隙率をより高くすることが困難である。
【特許文献１】特開２００４−１８９５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、改質硫黄及び貝殻骨材を用いた空隙率が高い多孔体を、容易に、しかも効率的に製造することが可能であり、大量に廃棄されている貝殻の大量利用も期待できる、高空隙率改質硫黄固化体の製造方法及び該方法で得られた固化体を備えた海洋用構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、溶融改質硫黄中間資材が通過でき、且つ貝殻骨材(a)が通過できない領域(X)を少なくとも下方に有する骨材用容器に、骨材(a)を充填する工程(A)と、溶融改質硫黄中間資材を収容、保持でき、且つ骨材(a)を充填した骨材用容器を浸漬しうる溶融改質硫黄中間資材用容器に、溶融改質硫黄中間資材を収容、保持する工程(B)と、工程(A)で骨材(a)を収容した骨材用容器を、工程(B)における溶融改質硫黄中間資材中に浸漬し、骨材用容器中の骨材(a)に溶融改質硫黄中間資材を接触させる工程(C)と、浸漬した骨材用容器を引上げて、骨材用容器中の余剰の溶融改質硫黄中間資材を領域(X)から排出する工程(D)と、工程(D)の後、骨材用容器中の溶融改質硫黄中間資材を冷却固化する工程(E)とを含む高空隙率改質硫黄固化体の製造方法が提供される。
また本発明によれば、前記製造方法で得られた高空隙率改質硫黄固化体を備えた海洋用構造物が提供される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の高空隙率改質硫黄固化体の製造方法は、特定の骨材用容器に、貝殻骨材(a)を充填し、溶融改質硫黄中間資材に、該容器自体を浸漬し、引上げて、該容器中の余剰の溶融改質硫黄中間資材を排出させた後、貝殻骨材(a)に接触した溶融改質硫黄中間資材を冷却固化させるので、溶融改質硫黄中間資材と骨材とを混合する工程及びこのような混合物を型枠に流し込む工程を必要とせず、高空隙率の固化体を容易に、しかも効率的に製造することができ、更には、大量に廃棄されている貝殻の大量利用も期待できる。
本発明の海洋用構造物は、優れた耐酸性及び強度を発揮しうる改質硫黄と、貝殻骨材とを含む高空隙率の固化体を備える構成を採用するので、特に、漁礁、藻礁、産卵礁等に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明の製造方法は、溶融改質硫黄中間資材が通過でき、且つ貝殻骨材(a)が通過できない領域(X)を少なくとも下方に有する骨材用容器に、骨材(a)を充填する工程(A)を含む。
工程(A)に用いる骨材用容器において領域(X)は、上記条件を充足するために、例えば、溶融改質硫黄中間資材が通過でき、骨材(a)が通過できない大きさの貫通孔を多数有する耐熱性の金網等により形成される領域が挙げられる。
領域(X)は、骨材用容器の少なくとも下方、通常下面に有していれば良いが、該容器全面が領域(X)で形成されていても良い。このような骨材用容器としては、所望形状の耐熱性の金属等で形成された籠形態の容器が挙げられる。
【０００７】
前記骨材用容器は、領域(X)を、下方や下面及び上方や上面に有する容器であっても、下方や下面のみに有する容器であっても良い。この際、他の領域、即ち、骨材容器の側面、若しくは、側面と上方や上面は、溶融改質硫黄中間資材及び骨材(a)が通過できない領域(Y)により構成することができる。
領域(Y)は、通常、型枠に使用される耐熱性を有する材質の板等が挙げられる。
骨材用容器の形態及び大きさは特に限定されず、所望の形態及び大きさとすることができる他、骨材用容器全面が領域(X)で形成される場合には、該領域(X)を形成する材質を可撓性とし、骨材用容器の形態を不定形とすることもできる。
【０００８】
工程(A)に用いる貝殻骨材(a)は、例えば、ホタテ貝殻、カキ貝殻、ホッキ貝殻、シウリ貝殻(ムラサキイガイ貝殻)、ムール貝殻、赤貝殻等が挙げられ、特に、ホタテ貝殻、カキ貝殻、ホッキ貝殻がその廃棄量の多さ及び大きさ等の点で好ましく挙げられる。使用に際しては、これら貝殻の１種又は２種以上の混合物を用いることができる。
貝殻骨材(a)は、得られる固化体の空隙率を高くするために、貝殻原形を保持していることが好ましいが、一部欠けていたり、割れたものが含まれていても良く、ある程度の大きさを保持している貝殻であれば、貝殻原形が保持されていなくても良い。
工程(A)において、貝殻骨材(a)の骨材用容器への充填は、充填する前の貝殻骨材に、なるべく欠けや割れが生じないように、該容器に充填することが好ましい。
また、貝殻骨材(a)の他、本発明の所望の効果等を損なわない範囲で、通常、土木・建設材料に用いられる他の骨材等を適量含ませることもできる。
【０００９】
本発明の製造方法は、溶融改質硫黄中間資材を収容、保持でき、且つ骨材(a)を充填した骨材用容器を浸漬しうる溶融改質硫黄中間資材用容器に、溶融改質硫黄中間資材を収容、保持する工程(B)を含む。
工程(B)に用いる溶融改質硫黄中間資材用容器は、後述する溶融改質硫黄中間資材を収容、保持しうる、耐熱性を有し、加熱及び／又は保温手段を備える、骨材(a)を充填した前記骨材用容器を浸漬しうる内容積を有する容器である。また、該溶融改質硫黄中間資材用容器には、収容する溶融改質硫黄中間資材が、静置により溶融改質硫黄とフィラーとが分離、例えば、フィラーが沈澱又は浮上しないように、溶融改質硫黄中間資材の撹拌装置を備えていることが望ましい。
このような溶融改質硫黄中間資材用容器の加熱及び／又は保温手段としては、例えば、該容器内の温度を改質硫黄中間資材の溶融状態を保持しうる温度に保持しうるように、容器の内構造や外側に、スチーム管や電熱線等の熱源を備えた加熱装置や、熱伝導率の低い材質や構造の保温容器等を挙げることができる。
溶融改質硫黄中間資材用容器内の温度は、改質硫黄中間資材の溶融状態を保持でき、変性を抑制するために、通常１２０〜１６０℃に保持できれば良い。
【００１０】
工程(B)において用いる溶融改質硫黄中間資材は、例えば、天然産又は、石油や天然ガスの脱硫によって生成した硫黄等を硫黄改質剤により重合した溶融改質硫黄１００質量部に対し、石炭灰等のフィラーを２０〜１００質量部混合したものである。
硫黄改質剤としては、例えば、炭素数４〜２０のオレフィン系炭化水素又はジオレフィン系炭化水素、具体的には、リモネン、ピネン等の環状オレフィン系炭化水素、スチレン、ビニルトルエン、メチルスチレン等の芳香族炭化水素、ジシクロペンタジエン及びそのオリゴマー、シクロペンタジエン、テトラヒドロインデン、ビニルシクロヘキセン、ビニルノルボルネン、エチリデンノルボルネン、シクロオクタジエン等のジエン系炭化水素等の１種又は２種以上の混合物が挙げられる。
【００１１】
溶融改質硫黄は、硫黄と硫黄改質剤とを溶融混合することにより得ることができる。この際、硫黄改質剤の使用割合は、硫黄と硫黄改質剤との合計量に対して、通常０．１〜２０質量％、特に、１．０〜１０質量％の割合が好ましい。
前記溶融混合は、例えば、インターナルミキサー、ロールミル、ドラムミキサー、ポニーミキサー、リボンミキサー、ホモミキサー、スタティックミキサー等を用いて行うことができる。
溶融改質硫黄の調製にあたり、溶融混合方法は、例えば、硫黄と硫黄改質剤とを１２０〜１６０℃の範囲、硫黄が効率よく改質するように好ましくは１３０〜１５５℃の範囲で溶融混合し、１４０℃における粘度が０．０５〜１．０Pa・s、好ましくは０．０５〜０．５Pa・ｓになるまで滞留させる方法等により行うことができる。
溶融改質硫黄中間資材は、溶融改質硫黄１００質量部に対し、１２０〜１６０℃に加熱したフィラーを２０〜１００質量部混合することによって得られる。フィラーとしては、石炭灰、燃焼灰、貝殻微粉等が使用でき、粒径１ｍｍ以下、望ましくは１００μｍ以下の微粉が使用できる。
【００１２】
工程(B)において溶融改質硫黄中間資材用容器に、溶融改質硫黄中間資材を収容する方法としては、例えば、別の溶融改質硫黄中間資材製造用の混合装置で製造した溶融改質硫黄中間資材を、溶融改質硫黄中間資材用容器に連結又は該容器上方に配した、改質硫黄中間資材を溶融状態で輸送しうるラインから供給する方法、予め調製した改質硫黄中間資材固化物を、溶融改質硫黄中間資材容器内において加熱して溶融させる方法等が挙げられる。
溶融改質硫黄中間資材の収容量は、前述の骨材(a)を充填した骨材用容器全体が浸漬しうる量であれば良い。
【００１３】
本発明の製造方法は、工程(A)で骨材(a)を収容した骨材用容器を、工程(B)における溶融改質硫黄中間資材中に浸漬し、骨材用容器中の骨材(a)に溶融改質硫黄中間資材を接触させる工程(C)を含む。
工程(C)において、前記骨材用容器を溶融改質硫黄中間資材中に浸漬するには、例えば、クレーン等を用いて、骨材用容器を溶融改質硫黄中間資材中にドブ浸けする方法等により行うことができる。この際、溶融改質硫黄中間資材は、少なくとも下方に設けられた領域(X)から骨材用容器内に浸入し、該容器内の骨材(a)に接触する。
工程(C)における浸漬時間は、該容器内に充填された骨材(a)全体に溶融改質硫黄中間資材が行き渡るような時間であれば良く、骨材用容器の大きさ、形状、更には充填された骨材(a)の種類や領域(X)の配置等に応じて適宜選択して決定することができる。
【００１４】
本発明の製造方法は、浸漬した骨材用容器を引上げて、骨材用容器中の余剰の溶融改質硫黄中間資材を領域(X)から排出する工程(D)を含む。
工程(D)は、工程(C)により浸漬した骨剤用容器を、例えば、クレーン等を用いて上方に引上げるのみで行うことができる。該引上げにより、骨材用容器内に浸入した余剰の溶融改質硫黄中間資材は、該容器の領域(X)から自然に排出される。
該排出時間は、骨材用容器の大きさ、形状、更には充填された骨材(a)の種類や領域(X)の配置等に応じて適宜選択して決定することができる。
【００１５】
本発明の製造方法は、前記工程(D)の後、骨材用容器中の溶融改質硫黄中間資材を冷却固化する工程(E)を含む。
工程(E)は、工程(D)により引上げた骨材用容器を、適当な場所に載置し、自然冷却させることができる他、温度管理可能な空間内において、徐々に温度を降下させながら冷却することもできる。
冷却時間は、骨材用容器内の改質硫黄中間資材が固化しうる時間であれば良く、骨材用容器の大きさ、形状、更には充填された骨材(a)の種類等に応じて適宜選択して決定することができる。
【００１６】
本発明の製造方法においては、前記骨材用容器として、全面を領域(X)により形成したものを用いる場合には、工程(E)によって、冷却固化した固化体を、そのまま高空隙率改質硫黄固化体とすることができる。この際、骨材用容器は、改質硫黄中間資材により被覆された状態が保持され、全面に内部との透水性を維持しうる領域(X)を有するので、例えば、海洋用構造物として使用する場合であっても、該容器は、高空隙率を保持することができる。
【００１７】
本発明の製造方法においては、前記骨材用容器として、前述の領域(Y)を有する容器を用いる場合には、工程(E)の後、該領域(Y)からなる面を骨材用容器から取り外す工程(F)を行うことができる。
工程(F)により、得られる固化体の全面を透水性とすることができ、高空隙率とすることができる。また、取り外した領域(Y)を構成する部材は、再利用が可能である。
本発明の製造方法においては、上記工程(A)〜(F)の他に、必要に応じて本発明の所望の効果等を損なわない範囲で他の工程を含ませることもできる。
【００１８】
本発明の海洋用構造物は、上述の本発明の製造方法により得られた高空隙率改質硫黄固化体を備える。該海洋構造物は、該固化体が、高空隙率を有すると共に、海洋用構造物としての所望の強度を有するので、例えば、漁礁、藻礁、産卵礁等に使用することができる。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれに限定されない。
実施例１
図１に示すとおり、５００ｍｍ×５００ｍｍ×３００ｍｍの鉄製の篭１０に、略原形のホタテ貝殻１１を充填した。篭１０の網目は、溶融改質硫黄中間資材を通過し、ホタテ貝殻１１を通過させないものである。
一方、密閉型撹拌混練機に固体硫黄１６５ｋｇを入れ、１２０℃で溶融後、１３０℃に保持した。この際の粘度をB型粘度計で測定したところ０．０１８Pa・sであった。続いて、テトラハイドロインデン５ｋｇをゆっくり添加し、撹拌した。反応が始まり発熱反応により系の温度が約１４０℃となった。その後、温度上昇が終了したことを確認し、溶融改質硫黄を製造した。その際の反応系の粘度を測定したところ約０．１Pa・s程度であった。
続いて、得られた溶融改質硫黄に、８５ｋｇの１４０℃に加熱した石炭灰を加え、充分に撹拌して溶融改質硫黄中間資材を得た。溶融改質硫黄中間資材の粘度は、１．０Ｐａ・ｓ程度であった。
得られた溶融改質硫黄中間資材１２を内部にスチーム管による加熱装置(図示せず)及び容器内に撹拌装置(図示せず)を備えた溶融改質硫黄中間資材用容器１３に導入した。該容器中の改質硫黄中間資材は、溶融状態が保持されるように前記加熱装置により１３０〜１４５℃程度に制御した。また、前記撹拌装置により容器内の溶融改質硫黄中間資材を適宜撹拌した。
【００２０】
次いで、ホタテ貝殻１１を充填した篭１０を矢印下方に移動して、容器１３内の溶融改質硫黄中間資材１２内に浸漬した。５分後、篭１０を矢印上方に移動して引上げた。該引上げにより、篭１０の網目から余剰の溶融改質硫黄中間資材が、容器１３内に排出され、３０分後、篭１０を他の場所に載置し、室温で５時間自然冷却させた。
その結果、高空隙率の改質硫黄含有固化物が得られた。得られた固化物の篭１０を構成する鉄製の金網は、改質硫黄中間資材により被覆されており、また、該固化物は、優れた透水性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１で実施した高空隙率改質硫黄固化体の製造方法を説明するための概略説明図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０：鉄製の篭
１１：ホタテ貝殻
１２：溶融改質硫黄中間資材
１３：溶融改質硫黄中間資材用容器
【図１】
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