(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス質廃材を粉砕して得られる無機系粉体１００重量部と、貝殻を粉砕して得られる貝殻粉体１〜１５重量部と、を含有した無機系発泡体組成物が、前記貝殻が含有する炭酸カルシウムが分解して炭酸ガスを発生し溶融した前記無機系粉体を発泡させて気泡が形成され、冷却されてカルシウム，マグネシウムを含有する貝殻残渣が分散された板状や塊状，長尺状の溶融発泡体からなることを特徴とする無機系発泡体。
【請求項２】
前記溶融発泡体が、切断又は破砕されていることを特徴とする請求項１に記載の無機系発泡体。
【請求項３】
前記無機系粉体の粒径が、０．０１〜３０００μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の無機系発泡体。
【請求項４】
前記貝殻粉体の粒径が、０．１〜３０００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の無機系発泡体。
【請求項５】
前記貝殻粉体の粒径が、０．１〜１０００μｍであることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の無機系発泡体。
【請求項６】
前記貝殻粉体の粒径が、０．０１〜５０μｍであることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の無機系発泡体。
【請求項７】
ガラス質廃材を粉砕して得られた無機系粉体が加熱され溶融した無機系基体層と、ガラス質廃材を粉砕して得られた無機系粉体１００重量部と貝殻粉体１〜１５重量部との均一混合物が加熱され前記貝殻が含有する炭酸カルシウムが分解して炭酸ガスを発生し溶融した前記無機系粉体を発泡させて気泡が形成され、冷却されてカルシウム，マグネシウムを含有する貝殻残渣が分散され前記無機系基体層と一体化され比重が前記無機系基体層より小さく形成された低比重発泡体層と、を備えていることを特徴とする無機系発泡体。
【請求項８】
ガラス質廃材を粉砕して得られる無機系粉体１００重量部と、貝殻を粉砕して得られる貝殻粉体１〜１５重量部と、を含有した無機系発泡体組成物を混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合粉体を型枠内に充填して若しくは堆積して又は成型して得られた成形体を７５０〜１１００℃に加熱して前記貝殻が含有する炭酸カルシウムを分解させて炭酸ガスを発生させ溶融した前記無機系粉体を発泡させて気泡が形成された溶融発泡体を得る加熱発泡工程と、を備え、前記溶融発泡体を冷却しカルシウム，マグネシウムを含有する貝殻残渣が分散された板状や塊状，長尺状の無機系発泡体を得ることを特徴とする無機系発泡体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス質廃材を用いた無機系発泡体及び無機系発泡体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、無機系廃材の１種であるガラス質廃材や石炭灰等の再資源化のために、ガラス質廃材や石炭灰等を用いてガラス質等のマトリックス中に均一で独立又は連続した気泡を形成し、断熱性や防音性に優れたガラス質発泡体や軽量の人工骨材等が開発されている。
例えば、（特許文献１）には「ビンガラス等を粉砕したものに石灰石粉末を混合した原料を造粒後、８１０〜９６０℃で加熱する泡ガラスの製造方法」が開示されている。
【０００３】
（特許文献２）には「石炭灰に廃ガラスと粘結剤と酸化鉄，炭化珪素，炭材等の発泡剤とを混合して粉砕した後成形し、これを焼成する人工軽量骨材の製造方法」が開示されている。
【０００４】
（特許文献３）には「廃ガラスを破砕して粉粒状に形成し、これに炭酸ナトリウム等の金属炭酸塩、炭化珪素等の金属炭化物、窒化珪素等の金属窒化物の少なくとも１種を添加し加熱するガラス発泡体の製造方法」が開示されている。
【０００５】
（特許文献４）には「粗粉砕ガラス粉と微粉砕ガラス粉とを混合し、これに炭化珪素を添加し加熱するガラス質発泡体の製造方法」が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５８−６０６３４号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３５１４６号公報
【特許文献３】
特開平１１−３４３１２８号公報
【特許文献４】
特開平１１−２３６２３２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献３）に開示の技術は、粉粒状にされた廃ガラスや発泡剤の粒径が特定されていないので、原料を加熱する条件が一定でも、廃ガラス等の粒径によって溶融状態や発泡状態等が異なり、比重や気泡の大きさ等が安定せず品質の安定性に欠けるという課題を有していた。
（２）（特許文献１）乃至（特許文献４）に開示の技術は、原料のガラスとしてガラス廃材等を用いているが、発泡剤として主に石灰石等の天然資源や炭化珪素等の化学薬品を用いているため、省資源性に欠けるという課題を有していた。
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、廃棄物の再資源化を図ることができるとともに所望する比重を有する無機系発泡体が安定して得られ、また水質改善作用に優れる無機系発泡体を提供することを目的とする。
また、本発明は、比重の異なる層が積層され一体化され湖沼等の水中に投下したときには高比重層を下にして沈降し着地し着地性に優れる無機系発泡体を提供することを目的とする。
また、本発明は、省エネルギー性に優れるとともに加熱炉等の設備負荷も少なく、さらに確実に発泡して気泡が形成され製品得率の高い無機系発泡体の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために本発明の無機系発泡体及び無機系発泡体の製造方法は、以下の構成を有している。
【００１０】
本発明の請求項１に記載の無機系発泡体は、ガラス質廃材を粉砕して得られる無機系粉体１００重量部と、貝殻を粉砕して得られる貝殻粉体１〜１５重量部と、を含有した無機系発泡体組成物が、前記貝殻が含有する炭酸カルシウムが分解して炭酸ガスを発生し溶融した前記無機系粉体を発泡させて気泡が形成され、冷却されてカルシウム，マグネシウムを含有する貝殻残渣が分散された板状や塊状，長尺状の溶融発泡体からなる構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ガラス質廃材や貝殻という廃棄物を用いているので、廃棄物の再資源化を図ることができ省資源性に優れる。
（２）貝殻は硬度が低く粉砕し易いので貝殻粉体が容易に得られ、粉砕設備負荷や工数等を小さくすることができる。
（３）加熱することで、貝殻が含有する炭酸カルシウムが分解して炭酸ガスを発生し溶融した無機系粉体を発泡させて気泡を形成するとともに、貝殻が含有するフミン酸が燃焼して焼失し微細孔を形成し表面積の大きな無機系発泡体が安定して得られる。
（４）貝殻の種類によっては赤貝等のように繊維質を有し、所定の溶融温度で溶融発泡して形成された気泡の周囲に該繊維質が位置して補強剤として機能し、気泡が破裂するのを防止する。
（５）貝殻はカルシウムイオンだけでなくマグネシウムイオンも有し、これらが、無機系粉体が溶融した溶融体の粘性を小さくして冷却時に発生する残留ひずみを少なくするので冷却時に割れ難くなり、板状等の長尺の無機系発泡体を形成し易く成形性に優れる。
（６）貝殻粉体が加熱によって分解して生成される酸化カルシウムが、水分や二酸化炭素を吸収するので吸湿性等に優れた無機系発泡体を製造することができる。
（７）酸化カルシウムが水分を吸収して生成される水酸化カルシウムが溶出し易いので、土壌改質剤として用いることができる無機系発泡体を製造することができる。
（８）貝殻粉体の主成分は炭酸カルシウムであるが、それ以外の組成物も含有しており全てが熱分解しないので、基体内に貝殻残渣が分散して存在する。このため、加熱されて形成された無機系発泡体を浄水処理材等として水中に浸漬すると、無機系発泡体の破壊面や貝殻残渣等からカルシウム、マグネシウム等が水中に溶出する。これにより、水に溶解しているリン酸が、溶出したカルシウムとの反応や無機系発泡体内のカルシウム分に吸着されてリン酸カルシウム（不溶性）になり水質の改善を行うことができる。また、溶出したマグネシウムが貝類や藻類等の成育を促進することができる。
（９）貝殻粉体が所定量配合されているので、加熱して無機系粉体を溶融すると最適量の炭酸ガスが発生し気泡が形成され、発泡倍率の大きな無機系発泡体が得られる。
（１０）貝殻粉体の密度が小さいので容量が多く、無機系粉体に均一に混合させることができる。
（１１）ガラス質廃材は、１０００℃以下の低温で軟化するものが多いので加熱炉等の設備負荷が小さく、また溶融体の粘性が高いので気泡を形成し易く比重の制御を容易に行うことができ、さらに機械的強度が高く耐久性に優れる。また、板状等の長尺の無機系発泡体を形成し易く成形性に優れる。
（１２）ガラス質廃材が溶融固化した後は、カドミウム，シアン等の有害物質を溶出しないので、河川や湖等の浄水処理材として最適な無機系発泡体が得られる。
【００１１】
ここで、無機系廃材としては、ガラス質廃材が用いられる。
ガラス質廃材としては、薬品用びん，化粧品用びん，食料調味料用びん，飲料用びん等のガラスびん、板ガラス、窓ガラス、テレビやディスプレイのガラスパネル等の廃棄物、ガラス製品工場から発生するスクラップ等が用いられる。
【００１２】
貝殻としては、牡蠣，帆立貝，赤貝，ハマグリ，アサリ，アワビ，サザエ，シジミ，カラスガイ，ドブガイ等の二枚貝や巻貝の殻が用いられる。
なお、貝殻は、砂等を除去するために水洗した後、乾燥させてから粉砕する。湿式で粉砕を行う場合には、粉砕してから乾燥させてもよい。
また、赤貝は無機繊維質を有し、溶融発泡して形成された気泡の周囲に該繊維質が位置して補強剤として機能し、気泡が破裂するのを防止し、気泡の安定化，均一化を図ることができるので好適に用いられる。
【００１３】
ガラス質廃材や貝殻の粉砕は、ハンマクラッシャ，エッジランナ，スクリーンミル，ローラミル，エロフォールミル，ボールミル，ジェットミル等の粉砕機を用いて行うことができる。
【００１４】
貝殻粉体の含有量としては、無機系粉体１００重量部に対し、貝殻粉体１〜２５重量部好ましくは８〜２０重量部より好ましくは１０〜１５重量部が好適である。無機系粉体１００重量部に対し貝殻粉体が１０〜１５重量部であると貝殻粉体が分解して発生する炭酸ガス量が最適で、発泡量が多く機械的強度も高い無機系発泡体が得られる。８〜１０重量部になると貝殻粉体の種類によっては分解して発生する炭酸ガス量が少なく発泡し難くなる傾向がみられるが、比較的大きな発泡倍率が得られる。１５〜２０重量部になると貝殻粉体が分解して発生する炭酸ガス量が多く無機系発泡体の表面に細かなひび割れが発生しガスが抜けてしまい嵩が増え難くなる傾向がみられるが、比較的高い機械的強度が得られる。１〜８重量部になると貝殻粉体が分解して発生する炭酸ガス量が少なく嵩が増え難く、また連続気泡を形成することが困難になる傾向がみられ、２０〜２５重量部になると無機系発泡体の表面のひび割れが大きくなり機械的強度が低下する傾向がみられる。特に、１重量部より少なくなるか２５重量部より多くなるとこれらの傾向が著しいので好ましくない。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の無機系発泡体であって、前記溶融発泡体が、切断又は破砕された構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）盛り土，埋め戻し，裏込め等に用いる土木用資材として、コンクリートやアスファルト等の軽量骨材，断熱材，防音材等の建築用資材として、土と混ぜて土壌改質材として、浄水処理材や軽量土壌材等として使用することができる。
【００１６】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の無機系発泡体であって、前記無機系粉体の粒径が、０．０１〜３０００μｍである構成を有している。
この構成により、請求項１又は２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）無機系粉体の粒径が所定の範囲に調整されているので、無機系粉体の溶融温度が安定するとともに気泡の大きさも安定し気泡の粒径分布が小さく、機械的強度を高めることができるとともに無機系発泡体の品質の安定性に優れる。
【００１７】
ここで、無機系粉体の粒径としては、０．０１〜３０００μｍ好ましくは０．１〜１０００μｍより好ましくは０．５〜５００μｍが好適である。粒径が０．５〜５００μｍの場合は機械的強度に優れ加熱溶融後の冷却時にも割れ難い無機系発泡体を得ることができる。０．５μｍより小さくなるにつれガラス質廃材の粉砕効率が低下し粉砕設備負荷と工数が増大するとともに焼成時に溶融し易く溶融温度のコントロールが困難になる傾向がみられる。０．１μｍより小さくなるにつれこの傾向が大きくなるとともに、粉砕時にバグフィルタ等の集塵装置に捕集される量が増加し粉砕設備負荷が増大する傾向がみられる。また、５００μｍより大きくなるにつれ無機系粉体間の隙間が大きいため焼成時に溶融して結合し難く機械的強度が低下し加熱溶融後の冷却時に無機系発泡体が割れ易くなる傾向がみられる。１０００μｍより大きくなるにつれこの傾向が大きくなるとともに、無機系粉体の種類によっては無機系発泡体の比重が大きくなり無機系発泡体の製品の比重のコントロールが困難になり、さらに無機系粉体は熱伝導率が小さいため焼成時に無機系粉体の内部にまで熱が伝わり難く焼成が不十分な箇所が形成され無機系発泡体の機械的強度が低下する傾向がみられる。特に、粒径が０．０１μｍより小さくなるか３０００μｍより大きくなるとこれらの傾向が著しいため、いずれも好ましくない。
なお、この範囲の粒径を有する無機系粉体を造粒し所定粒径の造粒粉にして用いることもできる。
【００１８】
無機系粉体は、重力分級機，慣性分級機，遠心分級機，篩い分け機等の乾式分級装置やスピッツカステン，スパイラル分級機等の重力式やハイドロサイクロン等の遠心力式の湿式分級装置によって所定粒径に分級すると、所定の範囲に確実に調整できるので好ましい。なお、湿式分級装置を用いた場合には、分級後に乾燥するか、加熱炉で加熱する場合に２００℃付近で完全に水分等を蒸発させてから昇温を行う。無機系粉体で成形された成形体内の水分が加熱炉内で膨張して成形体が崩れるのを防止するためである。
【００１９】
無機系粉体の粒度分布としては、粒径１０００μｍの無機系粉体の積算ふるい下％を１００重量％としたとき、その内訳が、粒径２５０μｍの積算ふるい下％で５０〜７０重量％、粒径５００μｍの積算ふるい下％で７０〜９０重量％のものが好適である。この粒度分布を有する無機系粉体は、加熱溶融時に焼結が十分に進行するため機械的強度に優れるとともに、気泡が均一に分散し均質性に優れた無機系発泡体を形成することができる。
なお、粒径が１０００〜３０００μｍの無機系粉体は、０．１〜１０００μｍの粒径を有する無機系粉体１００重量部に対して０〜３０重量部の割合で添加混合することができる。これにより、添加量に応じて、形成される無機系発泡体の比重を大きくすることができ、無機系発泡体の製品の比重のコントロールを容易に行うことができる。比重を１以上にすることによって自重で水に容易に沈降するので、水の濾過や活性化等を行う際に特に都合がよく、また、比重を１未満にすることによって軽量化を計ることができる。なお、０．１〜１０００μｍの粒径を有する無機系粉体に１０００〜３０００μｍの粒径を有する無機系粉体を添加しない場合（添加量０重量部の場合）は、気泡が均一に分散し均質性に優れた無機系発泡体を形成することができる。粒径が１０００〜３０００μｍの無機系粉体の添加量が３０重量部より多くなるにつれ、焼成時に無機系粉体の内部にまで熱が伝わり難く焼成が不十分な箇所が多数形成され、無機系発泡体の機械的強度が低下する傾向がみられるため好ましくない。
１０００〜３０００μｍの無機系粉体を添加混合しない場合は、ハンマクラッシャ等の粉砕機を用いて再度粉砕して、粒径が１０００μｍ以下の無機系粉体にして用いることができる。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の無機系発泡体であって、前記貝殻粉体の粒径が、０．１〜３０００μｍである構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）貝殻粉体の粒径が０．１〜３０００μｍなので、凝集し難く無機系粉体に点在するように分散させることができ、加熱して溶融発泡することで気泡を点在するように均一に分布させることができる。
（２）この結果、比較的径の大きな独立した気泡を形成することができ、比重が１より大きな無機系発泡体を形成することができる。
【００２１】
ここで、貝殻粉体の粒径としては、ＪＩＳの標準ふるいを用いたふるい分け法や顕微鏡法等によって測定された粒径をいう。
貝殻粉体の粒径が０．１μｍより小さくなるにつれ粉砕設備負荷と工数が増大するとともに貝殻粉体が凝集し易く無機系粉体に均一に分散し難くなる傾向がみられ、３０００μｍより大きくなるにつれ加熱されて１個の貝殻粉体が分解したときに発生するガス量が多く粗大な気泡を形成し易くなり、そこを起点として無機系発泡体が割れ易くなり、さらに無機系粉体に対する相対的な貝殻粉体の個数が少なくなるので気泡の数が少なくなり無機系発泡体の発泡倍率が小さくなる傾向がみられるため、いずれも好ましくない。
なお、貝殻粉体は、請求項３で説明した無機系粉体と同様に分級することができる。これにより、粒径を０．１〜３０００μｍの範囲に確実に調整できる。
【００２２】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の無機系発泡体であって、前記貝殻粉体の粒径が、０．１〜１０００μｍである構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）貝殻粉体の粒径が無機系粉体の粒径と略同一の０．１〜１０００μｍなので、無機系粉体に均一に分散させることができ、加熱して溶融発泡することで気泡を均一に分布させることができる。
（２）この結果、貝殻粉体の粒子が小さく均一に分散しているので、多数の独立した気泡と、それらが多数繋がった連続気泡を形成することができ、比重が１より小さな無機系発泡体を形成することができる。
（３）気泡の粒径を小さく形成することができるので、浄水処理材として用いた場合には、水中の浮遊物質等を捕捉することができ浄水性能に優れる。
【００２３】
ここで、貝殻粉体の粒径が０．１μｍより小さくなるにつれ粉砕設備負荷と工数が増大するとともに貝殻粉体が凝集し易く無機系粉体に均一に分散し難くなる傾向がみられ、１０００μｍより大きくなるにつれ加熱されて１個の貝殻粉体が分解したときに発生するガス量が多く粗大な気泡を形成するとともに、無機系粉体に対する相対的な貝殻粉体の個数が少なくなり連続気泡が形成され難くなる傾向がみられるため、いずれも好ましくない。
なお、貝殻粉体の粒径は、請求項４で説明したものと同様にふるい分け法等によって測定されるものが用いられる。
【００２４】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の無機系発泡体であって、前記貝殻粉体の粒径が、０．０１〜５０μｍである構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）貝殻粉体の密度が小さく、かつ粒径が小さいので粒子の個数が多く、無機系粉体の表面に貝殻粉体をまぶした状態となり、微細な気泡を均一に分散して形成させることができる。
（２）この結果、微細な気泡が多数繋がった連続気泡を形成することができ、表面積が大きく比重が１より大きな無機系発泡体を形成することができる。
【００２５】
ここで、貝殻粉体の粒径が０．１μｍより小さくなるにつれ粉砕設備等の設備負荷と工数が増大するとともに貝殻粉体が凝集し易く無機系粉体に均一に分散し難くなる傾向がみられ、１０μｍより大きくなるにつれ、連続気泡を形成するのに必要な無機系粉体に対する相対的な貝殻粉体の個数が不足し連続気泡が形成され難くなる傾向がみられる。特に、粒径が０．０１μｍより小さくなるか５０μｍより大きくなると、これらの傾向が著しいため、いずれも好ましくない。
また、貝殻粉体としては、貝殻粉体を粉砕するときに用いられるバグフィルタやエアフィルタ等のろ過集塵装置や電気集塵装置等の集塵装置で集塵された貝殻粉体が好適に用いられる。バグフィルタでは０．１〜１０μｍの粒径を有する貝殻粉体が、エアフィルタや電気集塵装置では０．０１μｍ程度の微細な粒径を有する貝殻粉体の捕集ができ、効率がよいからである。
なお、貝殻粉体の粒径は、請求項４で説明したものと同様に顕微鏡法等で測定されたものが用いられる。
【００２６】
本発明の請求項７に記載の無機系発泡体は、ガラス質廃材を粉砕して得られた無機系粉体１００重量部と貝殻粉体１〜１５重量部との均一混合物が加熱され前記貝殻が含有する炭酸カルシウムが分解して炭酸ガスを発生し溶融した前記無機系粉体を発泡させて気泡が形成され、冷却されてカルシウム，マグネシウムを含有する貝殻残渣が分散され前記無機系基体層と一体化され比重が前記無機系基体層より小さく形成された低比重発泡体層と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）低比重発泡体層と一体化された無機系基体層を有しているので、機械的強度が比較的乏しい低比重発泡体層を補強することができ機械的強度を高めることができ耐久性に優れる。
（２）無機系基体層の比重が低比重発泡体層の比重より大きいため、無機系基体層の比重を１以上に形成することにより無機系発泡体を湖，沼，海等の水中に沈めた場合には、低比重発泡体層を上向きにして無機系基体層を湖底等に設置することができる。このため、表面積の大きな低比重発泡体層に水流が当たり易くなるとともに低比重発泡体層に藻が付着したり微生物群が定着し易く、低比重発泡体層で有機物の分解や水の浄化等を効率よく行うことができる。
（３）湖沼等の水中に投下したときには比重の高い無機系基体層を下にして沈降し着地し水中での定置性に優れ、湖沼等の底に安定に定着し湖沼等の浄化を行うことができる。
【００２７】
ここで、無機系基体層としては、ガラス質廃材を粉砕して得られた無機系粉体や、貝殻粉体，炭酸カルシウム，ドロマイト，石灰石や大理石等を切断等した際に得られる廃棄物粉状体等が添加された無機系粉体を溶融して形成されたものが用いられる。また、請求項４に記載の無機系発泡体を用いることもできる。比重を１以上無機系粉体の比重以下にすることができるからである。
低比重発泡体層としては、無機系粉体に貝殻粉体が添加されて、加熱されて無機系基体層と一体化され比重が無機系基体層より小さく形成されたものが用いられる。また、請求項５に記載の無機系発泡体を用いることもできる。比重を１未満にすることができるからである。
【００２８】
なお、無機系基体層と低比重発泡体層の厚さ（無機系基体層と低比重発泡体層の体積比）は、無機系粉体等の種類に応じて、無機系発泡体全体の比重が１以上になるような範囲で種々選択することができる。全体の比重が１未満の場合は、湖沼等の水中に投下した際に沈降せず、湖沼等の底に安定に定着させることができないからである。
【００２９】
本発明の請求項８に記載の無機系発泡体の製造方法は、ガラス質廃材を粉砕して得られる無機系粉体１００重量部と、貝殻を粉砕して得られる貝殻粉体１〜１５重量部と、を含有した無機系発泡体組成物を混合する混合工程と、前記混合工程で得られた混合粉体を型枠内に充填して若しくは堆積して又は成型して得られた成形体を７５０〜１１００℃に加熱して前記貝殻が含有する炭酸カルシウムを分解させて炭酸ガスを発生させ溶融した前記無機系粉体を発泡させて気泡が形成された溶融発泡体を得る加熱発泡工程と、を備え、前記溶融発泡体を冷却しカルシウム，マグネシウムを含有する貝殻残渣が分散された板状や塊状，長尺状の無機系発泡体を得る構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）混合された無機系発泡体組成物を所定の温度範囲で加熱して溶融発泡させるので、無機系粉体を十分に軟化させて貝殻粉体を完全に包み込み、貝殻粉体の分解によって発生した炭酸ガスで確実に発泡させることができ安定性に優れる。
（２）貝殻粉体が均一に混合しているので溶融助剤として働き全体の溶融温度を低下させるとともに、破壊の起点となり易い溶融斑の発生を防ぎ機械的強度を安定させる。
（３）加熱温度が７５０〜１１００℃好ましくは９００〜１０００℃と比較的低いので、加熱炉等の設備負荷が少なく、また省エネルギー性に優れる。
【００３０】
ここで、加熱発泡工程としては、混合工程で得られた混合粉体をステンレス製等の型枠内に充填して、若しくはステンレス製等のメッシュベルトやキャタピラー等の上に堆積して、又は型等で成型して形成された成形体を、ボックス炉，シャットルキルン，ローラーハースキルン，トンネル式等の加熱炉内で間歇式若しくは連続式に加熱し、無機系粉体（成形体）を溶融させるものが用いられる。加熱発泡工程では、貝殻粉体が分解して発生した炭酸ガスによって、無機系粉体（成形体）が溶融して軟化した溶融体内に気泡が形成される。
なお、混合工程の後、混合粉体を造粒して造粒粉を形成する造粒工程を加えることもできる。これにより、微細な無機系粉体等が凝集等を起こすのを防止し加熱発泡工程において成形体の成形性高めることができ作業性に優れるとともに製品得率を高めることができる。
【００３１】
加熱発泡工程における加熱温度としては、無機系粉体の種類にもよるが、７５０〜１１００℃好ましくは９００〜１０００℃が好適に用いられる。加熱温度が９００℃より低くなるにつれ無機系粉体の軟化が不十分で貝殻粉体が分解しても発泡し難い傾向がみられ、１０００℃より高くなるにつれ貝殻粉体が分解して発生した気泡が膨張して粗大化し細かな気泡が得られ難くなったり発泡したものが再溶融して平滑なガラス状になったりする傾向がみられる。特に、７５０℃より低くなるか１１００℃より高くなるとこれらの傾向が著しくなるため、いずれも好ましくない。
【００３２】
加熱発泡工程では、７５０〜１１００℃の加熱温度において、成形体の厚さや大きさに応じて５〜２０分間保持される。保持時間が５分より少なくなるにつれ発泡ムラが生じ気泡の大きさが著しく不揃いになる傾向がみられ、２０分より多くなるにつれ気泡が膨張して粗大化する傾向がみられるため、いずれも好ましくない。また、成形体の厚さや大きさによっては伝熱斑を生じ、不均質な無機系発泡体が形成されるので、それを防止するために、成形体は加熱炉の大きさに応じて所定の厚さや大きさに形成される。
【００３３】
特に好ましくは、長尺状のトンネル式等の加熱炉内を（１）６００〜７５０℃、（２）８５０〜９５０℃、（３）９５０〜１０００℃、（４）９００〜９５０℃の温度に予め保持された複数区域に分域して、各区域を順に５〜２０分間で通過するように混合粉体を搬送して加熱溶融させるものが用いられる。予め所定の温度に保持された区域を混合粉体が搬送されていくので、連続生産が可能で生産性に優れる。また、６００〜７５０℃で予熱された後に８５０℃以上に加熱されるので、無機系粉体の溶融及び貝殻粉体の分解・発泡を確実に行うことができ製品得率を高めることができる。また、その後に９００〜９５０℃に加熱されるので、製品にクラック等が生じるのを防止し設計通りの機械的強度を得ることができ製品得率を高めることができる。
【００３４】
加熱発泡工程で得られた溶融発泡体は、加熱炉内で除冷、若しくは空気中で自然冷却、又は空気や水等で急冷されて、長尺状，塊状等の無機系発泡体が形成され、必要に応じて、破砕され若しくは切断され又は割られる。
無機系発泡体は、例えば、盛り土，埋め戻し，裏込め等に用いる土木用資材として、コンクリートやアスファルト等の軽量骨材，断熱材，防音材等の建築用資材として、破砕等を行った後に土と混ぜて土壌改質材等として用いることができる。特に、家屋床下や屋根裏，壁等に用いる断熱材として使用すれば、家屋等の軽量化を図ることができるとともに、大きな表面積によって断熱性や除湿性等が付与されるので好適に用いられる。
また、カルシウムやマグネシウム等を含有し、さらに多孔質で表面積が大きいので、浄水処理材として使用すれば優れた水質改善性能を示し好適である。また、多孔質なので水中で藻類や草類が繁茂し易く漁礁としても好適である。また、その保水性や軽量性等を利用するとともに貝殻残渣等からカルシウムやマグネシウム等が溶出して植物の生長を助長するので、屋上庭園や鉢植え等の軽量土壌材として用いることもできる。
また、貝殻粉体の粒度によって無機系発泡体の比重の制御を容易に行うことができるので、比重を１未満やほぼ１に形成して水面や水中に浮島や筏のように浮遊する浄水処理材として用いることができる。また、１以上の比重に形成して湖沼等の底や水槽や花瓶等の底、河川の岸等に安定に着地させて水質の浄化を行う浄水処理材として用いることができる。
なお、無機系発泡体は、加熱後冷却時に割れ難く長尺の無機系発泡体の成形が可能であることから、鉄筋コンクリートの床スラブ内に埋設する軽量化材として用いることができ、これにより廃棄物処理等の問題が発生せず環境保全性や安全性に優れる。現在、発泡スチロール製で形成された軽量化材が主に用いられているため、解体時には飛散し周囲の環境を汚染するとともに廃棄物処理等でも問題を発生し、火災時には有毒ガスの発生源ともなるからである。
【００３５】
なお、無機系発泡体の製造方法は、ａ．ガラス質廃材を粉砕して得られた無機系粉体１００重量部に対し石粉０〜１０重量部を含有する、又は、ｂ．無機系粉体１００重量部に対し粒径が０．１〜３０００μｍの貝殻粉体１〜２５重量部を含有する粉体層と、無機系粉体１００重量部に対し粒径が０．１〜１０００μｍの貝殻粉体１〜２５重量部を含有する粉体層と、を積層する積層工程と、前記積層工程で得られた積層物を７５０〜１１００℃に加熱し前記粉体層を溶融させて一体化する加熱工程と、を備えた構成とすることもできる。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）積層工程において異なる組成を有する粉体層を積層した後に加熱工程において溶融し一体化するので、比重が１以上の層と比重が１未満の層が一体化された無機系発泡体を容易に形成することができ生産性に優れる。
【００３６】
ここで、積層工程としては、ａ．ガラス質廃材を粉砕して得られた無機系粉体１００重量部に対し石粉０〜１０重量部を含有する、又は、ｂ．無機系粉体１００重量部に対し粒径が０．１〜３０００μｍの貝殻粉体１〜２５重量部を含有する粉体層を、ステンレス製等の型枠内に敷き詰め、若しくはステンレス製等のメッシュベルトやキャタピラー等の上に堆積し、次いで、無機系粉体１００重量部に対し粒径が０．１〜１０００μｍの貝殻粉体１〜２５重量部を含有する粉体層を、先に堆積した粉体層の上に積層するものが用いられる。これにより、加熱工程において、粉体層の自重で圧着されて一体化される。
なお、粉体層を堆積させる順序を逆にして積層してもよい。加熱工程において、粉体層の自重により同様に圧着されて一体化されるからである。
【００３７】
無機系粉体に添加される石粉としては、石灰石や大理石等を破砕，切断，切削等することによって得られる廃棄物粉状体等が用いられる。また、貝殻粉体を用いることもできる。いずれも従来は廃棄されていたものを有効に活用することができ、再資源化を図ることができ省資源性に優れる。
石粉は、無機系粉体１００重量部に対し０〜１０重量部好ましくは０．５〜８重量部の範囲で添加される。無機系粉体１００重量部に対し石粉を０．５〜８重量部添加することにより、石灰石や大理石等から得られた廃棄物粉状体が加熱分解して炭酸ガスを発生し層をわずかに発泡させて気泡を形成させることができ層の表面積を大きくして湖や池等の水中に浸漬したときに藻の付着や微生物群の定着を容易にすることができる。なお、石粉の添加量が０．５重量部より少なくなるにつれ層が発泡し難くなる傾向がみられ、８重量部より多くなるにつれ無機系粉体が溶融一体化し難く割れ易くなり機械的強度が低下する傾向がみられる。特に、添加量が１０重量部より多くなるとこの傾向が著しいため好ましくない。
【００３８】
加熱工程では、粉体層を積層した積層物を、ボックス炉，シャットルキルン，ローラーハースキルン，トンネル式等の加熱炉内で間歇式若しくは連続式に加熱し、粉体層を溶融して発泡させるとともに、その境界面で一体化する。
加熱工程の加熱温度としては、請求項８の加熱発泡工程で説明したものと同様なので、説明を省略する。
また、ガラス質廃材としては請求項１で説明したものが用いられ、ガラス質廃材を粉砕した無機系粉体の粒径としては請求項３で説明したものを用いることができるので、説明を省略する。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における無機系発泡体の斜視図である。
図１において、１は実施の形態１における無機系発泡体、１ａはガラス質廃材が粉砕された無機系粉体が溶融して形成された無機系発泡体１の基体、１ｂは牡蠣殻等の貝殻が粉砕されて形成され無機系粉体に添加された貝殻粉体が分解した残渣である貝殻残渣、１ｃは貝殻粉体中の炭酸カルシウムが発泡して基体１ａに形成された連続気泡や独立気泡からなる気泡である。貝殻粉体の主成分は炭酸カルシウムであるが、それ以外の組成物も含有しており全てが熱分解しないので、特に貝殻粉体の粒径が大きな場合は基体１ａ内に貝殻残渣１ｂが分散して存在する。
【００４０】
以上のように構成された実施の形態１における無機系発泡体について、その製造方法を以下説明する。
始めに、ガラス質廃材を粉砕し粒径０．０１〜３０００μｍに形成された無機系粉体を形成する。これとは別に牡蠣殻等の貝殻を粉砕し粒径０．１〜３０００μｍに形成された貝殻粉体を形成する。無機系粉体１００重量部に対し、貝殻粉体１〜２５重量部を添加混合し無機系発泡体組成物を作成する。
次いで、混合工程において、この無機系発泡体組成物を均一に混合し混合粉体を作成する。
次いで、加熱発泡工程において、作成された混合粉体をステンレス製等の型枠内に充填して、若しくはステンレス製等のメッシュベルトやキャタピラー等の上に堆積して、又は型等で成型して形成された成形体を、トンネル式等の加熱炉内で７５０〜１１００℃の温度で間歇式若しくは連続式に加熱する。より好ましくは、加熱炉内を（１）６００〜７５０℃、（２）８５０〜９５０℃、（３）９５０〜１０００℃、（４）９００〜９５０℃の温度に予め保持された複数区域に分域して、各区域を順に５〜２０分間で通過するように混合粉体を搬送して連続式に加熱溶融させる。加熱発泡工程では、貝殻粉体が分解して発生した炭酸ガスによって、溶融して軟化した無機系粉体内に気泡が形成される。
【００４１】
以上のように実施の形態１における無機系発泡体は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）ガラス質廃材や貝殻という廃棄物を用いているので、廃棄物の再資源化を図ることができ省資源性に優れる。
（２）貝殻は硬度が低く粉砕し易いので貝殻粉体が容易に得られ、粉砕設備負荷や工数等を小さくすることができる。
（３）加熱することで、貝殻が含有する炭酸カルシウムが分解して炭酸ガスを発生し溶融した無機系粉体を発泡させて気泡を形成するとともに、貝殻が含有するフミン酸が燃焼して焼失し微細孔を形成し表面積の大きな無機系発泡体が安定して得られる。
（４）貝殻はカルシウムイオンだけでなくマグネシウムイオンも有し、これらが、無機系粉体が溶融した溶融体の粘性を小さくして冷却時に発生する残留ひずみを少なくするので冷却時に割れ難くなり、板状等の長尺の無機系発泡体を形成し易く成形性に優れる。
（５）貝殻粉体が加熱によって分解して生成される酸化カルシウムが、水分や二酸化炭素を吸収するので吸湿性等に優れる無機系発泡体を製造することができる。
（６）酸化カルシウムが水分を吸収して生成される水酸化カルシウムが溶出し易いので、土壌改質剤として用いることができる無機系発泡体を製造することができる。
（７）加熱されて形成された無機系発泡体を水中に浸漬すると、無機系発泡体の破壊面や貝殻残渣からカルシウム、マグネシウム等が水中に溶出する。これにより、水に溶解しているリン酸が、溶出したカルシウムによってリン酸カルシウム（不溶性）になり水質の改善を行うことができ浄水処理材として最適である。また、表面積が大きいことに加えて溶出したマグネシウムが貝類や藻類等の成育を促進することができ、漁礁としても最適である。
（８）無機系粉体の粒径が所定の範囲に調整されているので、無機系粉体の溶融温度が安定するとともに気泡の大きさも安定し、機械的強度を高めることができるとともに無機系発泡体の品質の安定性に優れる。
（９）貝殻粉体の粒径が０．１〜３０００μｍなので、凝集し難く無機系粉体に点在するように分散させることができ、基体内に気泡を点在するように均一に分布させることができる。この結果、比較的径の大きな独立した気泡を形成することができ、比重が１より大きな無機系発泡体が得られる。これにより、湖沼等の底や水槽や花瓶等の底、河川の岸等に安定に着地させて水質の浄化を行う浄水処理材として用いることができる。
【００４２】
ここで、本実施の形態においては、貝殻粉体の粒径が０．１〜３０００μｍに形成された場合について説明したが、０．１〜１０００μｍの範囲で形成することもできる。これにより、以下のような作用が得られる。
（１）貝殻粉体が凝集し難く無機系粉体に均一に分散させることができ、加熱して溶融発泡することで基体内に気泡を均一に分布させることができる。
（２）この結果、多数の独立した気泡と、それらが多数繋がった連続気泡を形成することができ、比重が１より小さな無機系発泡体を形成することができる。これにより、湖沼等の水面や水中に浮遊させて浄水処理材を兼ねた浮島や筏等を形成することができる。
【００４３】
また、貝殻粉体の粒径を０．０１〜５０μｍ好ましくは０．１〜１０μｍに形成することもできる。これにより、以下のような作用が得られる。
（１）貝殻粉体の密度が小さく、かつ粒径が小さいので粒子の個数が多くなるため、無機系粉体の表面に貝殻粉体をまぶした状態となり、微細な気泡を基体内に均一に分散して形成させることができる。
（２）この結果、微細な気泡が多数繋がった連続気泡を形成することができ、表面積が大きく比重が１より大きな無機系発泡体を形成することができる。これにより、湖沼等の底や水槽や花瓶等の底、河川の岸等に安定に着地させて水質の浄化を行う浄水処理材として用いることができる。
【００４４】
また、以上のように構成された実施の形態１における無機系発泡体の製造方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）混合された無機系発泡体組成物を所定の温度範囲で加熱して溶融発泡させるので、無機系粉体を十分に軟化させて貝殻粉体を完全に包み込み、貝殻粉体の分解によって発生した炭酸ガスで確実に発泡させることができ安定性に優れる。
（２）貝殻粉体が均一に混合しているので溶融助剤として働き全体の溶融温度を低下させるとともに、破壊の起点となり易い溶融斑の発生を防ぎ機械的強度を安定させる。また、貝殻粉体の粒度を変えるだけで無機系発泡体の比重を自由に調整することができ自在性に優れる。
（３）加熱温度が７５０〜１１００℃好ましくは９００〜１０００℃と比較的低いので、加熱炉等の設備負荷が少なく、また省エネルギー性に優れる。
（４）加熱炉内を複数区域に分域して、各区域を順に通過するように混合粉体を搬送して連続式に加熱溶融させることで、連続生産が可能で生産性に優れるとともに無機系粉体の溶融及び貝殻粉体の分解・発泡を確実に行うことができ製品得率を高めることができる。
【００４５】
（実施の形態２）
図２は実施の形態２における無機系発泡体の斜視図であり、図３は実施の形態２における無機系発泡体の製造装置の要部模式図である。
図２において、１´は実施の形態２における無機系発泡体、２はガラス質廃材を粉砕して得られた粒径０．０１〜３０００μｍの無機系粉体が加熱され溶融した無機系基体層、３はガラス質廃材を粉砕して得られた粒径０．０１〜３０００μｍの無機系粉体と牡蠣殻等の貝殻を粉砕して得られた粒径０．１〜１０００μｍの貝殻粉体が混合されて加熱され溶融して無機系基体層２と一体化された低比重発泡体層、３ａは無機系基体層２と低比重発泡体層３の境界面である。
図３において、４はトンネル式等の長尺状の加熱炉、５は加熱炉４内を移動するステンレス製等のメッシュベルト、６はメッシュベルト５上に配設された第１ホッパ、６ａは第１ホッパ６からメッシュベルト５上に所定の厚みで供給され堆積した高比重粉体層である。高比重粉体層６ａはガラス質廃材を粉砕して得られた無機系粉体１００重量部に対し大理石等の切削粉等の石粉０〜１０重量部好ましくは０．５〜８重量部を含有するものである。７は第１ホッパ６と加熱炉４との間のメッシュベルト５上に配設された第２ホッパ、７ａは第２ホッパ７から高比重粉体層６ａの上に所定の厚みで堆積され積層された低比重粉体層である。低比重粉体層７ａは粒径０．０１〜３０００μｍに形成された無機系粉体に粒径０．１〜１０００μｍに形成された貝殻粉体が添加された無機系発泡体組成物を含有するものである。
【００４６】
以上のように構成された実施の形態２における無機系発泡体について、以下その製造方法を説明する。
始めに、ガラス質廃材を粉砕し粒径０．０１〜３０００μｍに形成された無機系粉体を形成する。この無機系粉体１００重量部に対し石粉０〜１０重量部好ましくは０．５〜８重量部を添加混合したものを第１ホッパ６に貯留しておく。
また、ガラス質廃材を粉砕し粒径０．０１〜３０００μｍに形成された無機系粉体を形成する。さらに、牡蠣殻等の貝殻を粉砕し粒径０．１〜１０００μｍに形成された貝殻粉体を形成する。この無機系粉体１００重量部に対し貝殻粉体１〜２５重量部を添加混合したものを第２ホッパ７に貯留しておく。
積層工程において、第１ホッパ６からメッシュベルト５上に無機系粉体等を堆積し高比重粉体層６ａを形成する。次いで、第２ホッパ７から無機系粉体等を高比重粉体層６ａの上に堆積し低比重粉体層７ａを積層する。
次いで、加熱工程において、高比重粉体層６ａと低比重粉体層７ａが積層された積層物を加熱炉４で７５０〜１１００℃好ましくは９００〜１０００℃に加熱する。この結果、高比重粉体層６ａが溶融して無機系基体層２を形成し低比重粉体層７ａが溶融して低比重発泡体層３を形成するとともに、低比重発泡体層３が自重で無機系基体層２に圧着され低比重発泡体層３と無機系基体層２とが一体化される。
【００４７】
以上のように、実施の形態２における無機系発泡体は構成されているので、以下のような作用が得られる。
（１）低比重発泡体層と一体化された無機系基体層を有しているので、機械的強度が比較的乏しい低比重発泡体層を補強することができ機械的強度を高めることができ耐久性に優れる。
（２）無機系基体層の比重が低比重発泡体層の比重より大きいため、無機系基体層の比重を１以上に形成することにより無機系発泡体を湖，沼，海等の水中に沈めた場合には、低比重発泡体層を上向きにして無機系基体層を湖底等に設置することができる。このため、表面積の大きな低比重発泡体層に水流が当たり易くなるとともに低比重発泡体層に藻の付着や微生物群の付着が容易に行われ、低比重発泡体層で有機物の分解や水の浄化等を効率よく行うことができる。
（３）湖沼等の水中に投下したときには比重の高い無機系基体層を下にして沈降し着地し水中での定置性に優れ、湖沼等の底に安定に定着し湖沼等の浄化を行うことができる。
【００４８】
また、実施の形態２における無機系発泡体の製造方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）積層工程において異なる組成を有する低比重粉体層と高比重粉体層を積層した後に加熱工程において溶融し一体化するので、比重が１以上の無機系基体層と比重が１未満の低比重発泡体層が一体化された無機系発泡体を容易に形成することができ生産性に優れる。
（２）高比重粉体層と低比重粉体層の厚さを制御することで無機系基体層と低比重発泡体層の体積比を容易に調整することができる。この結果、全体の比重が１以上になるように無機系発泡体を製造することができ、湖沼等の水中に投下した際に無機系基体層が下向きになって沈降し、湖沼等の底に安定に定着する無機系発泡体を製造することができる。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、無機系粉体と石粉を混合した高比重粉体層を用いた場合について説明したが、粒径０．０１〜３０００μｍに形成された無機系粉体に粒径０．１〜３０００μｍに形成された貝殻粉体が添加された無機系発泡体組成物を含有する高比重粉体層を用いることもできる。これにより、比重が１より大きく貝殻残渣を含有した無機系基体層を得ることができる。この無機系基体層は、水に浸漬するとカルシウムやマグネシウムを溶出するので、浄水処理材や漁礁として最適である。
【００５０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
ガラスびん，窓ガラス等のガラス質廃材を、エッジランナ等の粉砕機を使用して平均粒径２〜３ｍｍに粗粉砕した。次いでエロフォールミル等の粉砕機を使用して微粉砕した。次に、２０メッシュの標準ふるい（目開き８５０μｍ）を用いた分級装置によって分級し、粒径が８５０μｍ以下の無機系粉体を得た。
次に、牡蠣，帆立貝，赤貝等の貝殻を水洗して乾燥した後、エッジランナ等の粉砕機を使用して平均粒径２〜３ｍｍに粗粉砕した。次いでエロフォールミル等の粉砕機を使用して微粉砕した。次に、１６メッシュの標準ふるい（目開き１０００μｍ）を用いた分級装置によって分級し、粒径が１０００μｍ以下の貝殻粉体を得た。
粉砕・分級された無機系発泡体組成物を、混合工程において、無機系粉体１００重量部と、貝殻粉体１２重量部と、を攪拌型等の混合機で十分に混合して混合粉体を得た。
加熱発泡工程においては、ステンレス製等で形成された幅１．５ｍのメッシュベルトが長さ２５ｍに渡って張設されたトンネル式の加熱炉を用いた。得られた混合粉体をメッシュベルト上に厚み約１４ｍｍ、幅約１．０ｍ、メッシュベルトの長手方向に沿って１．２ｍの長さに堆積した。メッシュベルトは、第１ゾーン６００〜７５０℃、第２ゾーン８５０℃、第３ゾーン９４０℃、第４ゾーン９６０℃、第５・６ゾーン９４０℃に保たれた加熱炉内を各ゾーンを５〜１０分の通過時間で通過するように設定されており、加熱炉に入った混合粉体は、３０〜６０分かけて溶融発泡され、厚み約４５ｍｍ、幅約１．０ｍ、長さ約１．２ｍの板状の実施例１の無機系発泡体を得た。
実施例１の無機系発泡体の比重を測定したところ、０．６であった。この無機系発泡体は水に浮くことが確認された。破断面を観察したところ、内径０．３〜２ｍｍの気泡が均一に分布していることが確認された。
【００５１】
（実施例２）
実施例１の無機系発泡体を製造するために牡蠣，帆立貝，赤貝等の貝殻をエロフォールミル等の粉砕機を使用して微粉砕したが、このときにバグフィルタやエアフィルタ等のろ過集塵装置等で集塵された０．０１〜５０μｍの粒径を有する貝殻粉体を準備した。この貝殻粉体を、実施例１と同様にして得られた無機系粉体１００重量部に対して１１重量部添加混合した以外は、実施例１と同様にして、実施例２の無機系発泡体を得た。
実施例２の無機系発泡体の比重を測定したところ、１．１であった。これを水に浸漬すると沈むことが確認された。破断面を観察したところ、内径０．２〜１ｍｍの気泡が均一に分布していることが確認された。
【００５２】
（比較例１）
実施例１と同様にして得られた無機系粉体１００重量部に対して炭化珪素（平均粒径３．９μｍ、品名Ｃ−４０００Ｆ、屋久島電工社製）を４重量部添加混合した以外は、実施例１と同様にして、比較例１の無機系発泡体を得た。
比較例１の無機系発泡体の比重を測定したところ、０．４であった。
【００５３】
（溶出試験）
実施例１，２の無機系発泡体を水に浸漬した際の有害物質の溶出量について評価した結果を（表１）に示す。
【表１】
（表１）に示す測定方法において、「ＪＫ０１０２」と表示されているものは「ＪＩＳ  Ｋ  ０１０２」の略であり、「Ｓ４９環告」と表示されているものは「昭和４９年環境庁告示」の略であり、「Ｓ４６環告」と表示されているものは「昭和４６年環境庁告示」の略である。
この結果、本実施例の無機系発泡体によれば、有害物質の溶出はみられないことが明らかになった。
【００５４】
（浄水処理材としての評価）
実施例１，２及び比較例１の無機系発泡体を用いて、浄水処理材としての評価を行った。
図４は浄水処理材の評価試験装置の模式図である。
図４において、１０は浄水処理材の評価試験装置、１１は容量１００ｍｌのカラム、１２は一辺が約１ｃｍの略立方体状に切断若しくは破砕されカラム１１内に充填された実施例１，２等の試料である無機系発泡体、１３は容量約１Ｌのビーカー、１４は０．４ｍｇ／Ｌのアンモニア性窒素と０．２ｍｇ／Ｌのリン酸態リンとを含有しビーカー１３に注入された約１Ｌの水溶液、１５はカラム１１の下流側とビーカー１３に接続されカラム１１を通過した水溶液１４をビーカー１３に供給する液体循環路、１６はビーカー１３とカラム１１の上流側に接続されビーカー１３内の水溶液１４をカラム１１に供給する液体循環路、１７は液体循環路１６に配設され水溶液１４を循環するローラーチューブポンプ等のポンプである。
本評価試験では、容量が１００ｍｌのカラム１１内に充填した略同一容積の無機系発泡体１２の水質浄化性能について評価した。なお、無機系発泡体１２は、一辺が約１ｃｍの略立方体状に切断若しくは破砕した後、常温の室内で１０日間自然乾燥したものを用い、カラム１１内に充填した。充填量は、実施例１の無機系発泡体では２５．５ｇ、実施例２の無機系発泡体では５０．２ｇ、比較例１の無機系発泡体では２０．１ｇであった。また、カラム１１を通過する水溶液１４の流量が２００ｍｌ／ｈになるようにポンプ１７を調整した。なお、アンモニア性窒素を０．４ｍｇ／Ｌ、リン酸態リンを０．２ｍｇ／Ｌとしたのは、汚濁負荷がかなり大きな河川を想定したからである。
なお、比較例１の無機系発泡体は、カラムに充填する際、互いに擦れ合った部分が比較的容易に崩れ、粉状化するものが多数発生した。一方、実施例１，２の無機系発泡体では、そのような現象はみられなかった。このことは、実施例１，２の無機系発泡体は機械的強度に優れていることを示している。
【００５５】
以上のように構成された評価試験装置１０を用いてポンプ１７を駆動して実験を開始した後、０，１，３，５，１２，２４，４８時間後の水溶液１４をビーカー１３から採取し、採取した水溶液についてアンモニア性窒素とリン酸態リンの測定を行った。
その結果を、図５及び図６に示す。
図５は実験開始からの経過時間とアンモニア性窒素の比濃度との関係を示す図であり、図６は実験開始からの経過時間とリン酸態リンの比濃度との関係を示す図である。ここで、比濃度とは、実験開始前（経過時間０）のアンモニア性窒素等の濃度を１としたときの各経過時間におけるアンモニア性窒素等の濃度との比を示したものである。
【００５６】
図５に示すように、貝殻粉体を用いた実施例１及び実施例２の無機系発泡体は、試験開始から約４８時間でアンモニア性窒素の比濃度を０．２以下の低濃度にすることができた。このことからアンモニア性窒素については、貝殻粉体を用いた実施例１及び実施例２の無機系発泡体は、炭化珪素を用いた比較例１の無機系発泡体とほぼ同様の水質改善作用を示すことが明らかになった。
【００５７】
次に、リン酸態リンについては、図６に示すように、実施例１の無機系発泡体で実験開始から４８時間で比濃度を０．４以下にすることができた。一方、比較例１の無機系発泡体では、実験開始から４８時間で比濃度は０．７程度であったことから、実施例１の無機系発泡体は、リン酸態リンの除去効果が著しく優れていることが明らかになった。
このことは、無機系発泡体の破壊面から貝殻が含有するカルシウム、マグネシウムが水中に溶出することにより、リン酸態リンがリン酸カルシウム（不溶性）になり、又はカルシウムを含有する貝殻に水中のリン酸態リンが吸着することによりリン酸カルシウムが形成されて水質の改善が行われるものであると推察している。実施例１の無機系発泡体のリン酸態リンの除去能力が、実施例２の無機系発泡体より高いのは、実施例１の無機系発泡体に用いられた貝殻粉体の粒径が０．１〜１０００μｍと大きいため、基体内に貝殻残渣（カルシウム分）が分散して多量に存在しているからであり、水中のリン酸態リンをリン酸カルシウムにして除去しているからであると推察している。
以上のように本実施例によれば、アンモニア性窒素及びリン酸態リンの除去効果に優れるとともに有害物質の溶出がみられず、さらに機械的強度が高く水流等の外力によって崩壊し難く浄水処理材として最適の無機系発泡体が得られることが明らかになった。
【００５８】
（飼育水槽を用いた浄水処理材としての評価）
次に、飼育水槽内で生物を実際に飼育して浄水処理材としての評価を行った。
図７は飼育水槽を用いた試験装置を示す模式図である。
図中、２０は飼育水槽を用いた試験装置、２１は縦９０ｃｍ、横４０ｃｍ、高さ６０ｃｍの直方体状の飼育水槽、２２は実施例１の無機系発泡体が平均粒径４０ｍｍに破砕されて飼育水槽２１の底部に約１０ｃｍの厚みで敷設された無機系発泡体（浄水処理材）からなる浄水処理材層、２３は浄水処理材層２２の上に配設された金網、２４は金網２３の上に立設された金網やメッシュ等の通水性を有する仕切板、２５は平均粒径２ｍｍに形成されたガラス粒が仕切体２４で仕切られた金網２３の上に約７ｃｍの厚さで敷設されたガラス粒層、２６は仕切体２４で仕切られたガラス粒層２５に隣接して金網２３の上に赤玉土（平均粒径３ｍｍ）と鹿沼土（平均粒径３ｍｍ）と上記の無機系発泡体（粉砕して平均粒径３ｍｍにしたもの）とを容積比で４：４：２に混合しガラス粒層２５の敷設厚みよりも高く堆積された土粒部、２７は浄水処理材層２２内に配設された水中ポンプ、２８は水中ポンプ２７に接続され金網２３，土粒部２６を貫通して配設され水中ポンプ２７から吸い上げた水をガラス粒層２５の上方から注水する注水管、２９は水道水を一昼夜汲み置きして塩素を除去した後に飼育水槽２１内に貯留された約５０Ｌの水である。
水中ポンプ２７は１０Ｌ／分の流量で飼育水槽２１内に貯留された水２９を循環し、図示しない空気ポンプが６Ｌ／分の空気を浄水処理材層２２内，ガラス粒層２５内に供給している。
【００５９】
以上のように構成された飼育水槽を用いた試験装置で蛍の飼育を行った。
９月の初旬、飼育水槽内に約５０Ｌの汲み置きした水を貯留し水中ポンプを駆動して約５日間水を循環した後、ガラス粒層内に蛍の幼虫３０匹、餌のカワニナ６０匹を放つとともに、リンゴの皮をカワニナの餌としてガラス粒層の表面に配置した。
蛍の幼虫は、ガラス粒層内でカワニナを食べながら成長するとともに脱皮を繰り返し、翌年３月に土粒部へ上陸し蛹化し、６月に羽化し成虫となった。この間、蒸発分の水の補充とカワニナの餌となるリンゴの皮の交換をしただけで、水の交換，飼育水槽の清掃等のメンテナンスは全く不要であった。飼育水槽の内面や水中に植物プランクトンやアオコ等の発生、餌の食べ滓等の浮遊物質がみられず、飼育水槽や水が全く汚れなかったためである。
このことは、無機系発泡体は多孔体なので、餌の食べ滓等の浮遊物質を補足して除去するとともに、無機系発泡体の表面に微生物群が定着し易く、定着した微生物群によって有害なアンモニアを硝酸塩にする硝化や硝酸塩を窒素ガスにする反硝化が行われ、水中のアンモニアや硝酸塩の濃度を低く維持することができたからであると推察している。また、無機系発泡体は貝殻粉体を用いて発泡されてカルシウム成分等を有しているので、水溶性の窒素やリン等を吸着等して水中から除去することができ、窒素やリン等を餌にする植物プランクトンやアオコ等の増殖を防止し水質が劣化するのを防止できたと推察している。また、無機系発泡体は貝殻粉体を用いて発泡されておりカルシウム成分やマグネシウム成分等を有しているので、これらの有用なミネラル分が水中に溶出しカワニナ等の貝類等の生育を促進させたと推察している。
以上のように本実施例によれば、生物を実際に飼育した場合にも、水中の浮遊物質、水溶性の窒素やリン等を除去することができ浄水性能に優れた浄水処理材が得られることが明らかになった。
【００６０】
（実施例３）
実施例１と同様にして形成した粒径が８５０μｍ以下の無機系粉体１００重量部に粒径が３０００μｍ以下に形成された貝殻粉体を１１重量部添加混合した混合粉体を作成し、メッシュベルト上に約１４ｍｍの厚さで堆積した。
次いで、実施例１と同様に設定された加熱炉で加熱し溶融発泡させ、実施例３の無機系発泡体を得た。
実施例３の無機系発泡体の比重を測定したところ、１．１であった。これを水に浸漬すると沈むことが確認された。破断面を観察したところ、内径０．２〜３ｍｍの気泡が分布していることが確認された。
【００６１】
（実施例４）
実施例１と同様にして形成した粒径が８５０μｍ以下の無機系粉体１００重量部に粒径が０．１〜２０μｍに形成された大理石等の切削粉等の石粉を４重量部添加混合したものを作成し、メッシュベルト上に堆積し厚み約７ｍｍの高比重粉体層を形成した。
次に、実施例１と同様にして混合粉体を作成し、メッシュベルト上に堆積された高比重粉体層の上に厚み約７ｍｍの低比重粉体層を積層した。（積層工程）
次いで、加熱工程において、実施例１で説明した加熱発泡工程と同様に設定された加熱炉を用いて、高比重粉体層と低比重粉体層を溶融して無機系基体層と一体化された低比重発泡体層を形成し、無機系基体層の厚み約１０ｍｍ、低比重発泡体層の厚み約３０ｍｍ、幅約１．０ｍ、長さ約１．２ｍの板状の実施例４の無機系発泡体を得た。
得られた無機系発泡体を縦横の長さが約１０ｃｍの大きさになるように破砕し、これを深さ約２ｍの水槽内に落下したところ、比重の大きな無機系基体層が下側になり水中を沈降し、低比重発泡体層を上向きにして無機系基体層が水槽の底部に着地した。
以上のように本実施例によれば、低比重発泡体層を上向きにして無機系基体層を湖底等に安定に着地させることができるので、表面積の大きな低比重発泡体層に水流が当たり易くなるとともに低比重発泡体層に藻が付着したり微生物群が定着し易く、低比重発泡体層で有機物の分解や水の浄化等を効率よく行うことができるため、浄水処理材や漁礁等として最適な無機系発泡体が得られることが明らかになった。
【００６２】
なお、無機系粉体、貝殻粉体の含有量や粒径等を、所定の範囲内で変えて同様の評価を行ってみたが、いずれも本実施例と同様に、所定の比重に形成することができるとともに水質浄化性に優れていることが確認された。
【００６３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の無機系発泡体及び無機系発泡体の製造方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）ガラス質廃材や貝殻という廃棄物を用いているので、廃棄物の再資源化を図ることができ省資源性に優れた無機系発泡体を提供することができる。
（２）貝殻は硬度が低く粉砕し易いので貝殻粉体が容易に得られ、粉砕設備負荷や工数等を小さくすることができる無機系発泡体を提供することができる。
（３）加熱することで、貝殻が含有する炭酸カルシウムが分解して炭酸ガスを発生し溶融した無機系粉体を発泡させて気泡を形成するとともに、貝殻が含有するフミン酸が燃焼して焼失し微細孔を形成し表面積の大きな無機系発泡体を提供することができる。
（４）貝殻の種類によっては赤貝等のように繊維質を有し、所定の溶融温度で溶融発泡して形成された気泡の周囲に該繊維質が位置して補強剤として機能し、気泡が破裂するのを防止する無機系発泡体を提供することができる。
（５）貝殻はカルシウムイオンだけでなくマグネシウムイオンも有し、これらが、無機系粉体が溶融した溶融体の粘性を小さくして冷却時に発生する残留ひずみを少なくするので冷却時に割れ難くなり、板状等の長尺の無機系発泡体を形成し易く成形性に優れた無機系発泡体を提供することができる。
（６）貝殻粉体が加熱によって分解して生成される酸化カルシウムが、水分や二酸化炭素を吸収するので吸湿性等に優れた無機系発泡体を提供することができる。
（７）酸化カルシウムが水分を吸収して生成される水酸化カルシウムが溶出し易いので、土壌改質剤として用いることができる無機系発泡体を提供することができる。
（８）加熱されて形成された無機系発泡体を浄水処理材等として水中に浸漬すると、無機系発泡体の破壊面や貝殻残渣からカルシウム、マグネシウム等が水中に溶出する。これにより、水に溶解しているリン酸が、溶出したカルシウムとの反応や無機系発泡体内のカルシウム分に吸着されてリン酸カルシウム（不溶性）になり水質の改善を行うことができる。また、溶出したマグネシウムが貝類や藻類等の成育を促進することができる無機系発泡体を提供することができる。
（９）貝殻粉体が所定量配合されているので、加熱して無機系粉体を溶融すると最適量の炭酸ガスが発生し気泡が形成され、発泡倍率の大きな無機系発泡体を提供することができる。
（１０）貝殻粉体の密度が小さいので容量が多く、無機系粉体に均一に混合させることができる無機系発泡体組成物を提供することができる。
（１１）ガラス質廃材は、１０００℃以下の低温で軟化するものが多いので加熱炉等の設備負荷が小さく、また溶融体の粘性が高いので気泡を形成し易く比重の制御を容易に行うことができ、さらに機械的強度が高く耐久性に優れる。また、板状等の長尺の無機系発泡体を形成し易く成形性に優れた無機系発泡体を提供することができる。
（１２）ガラス質廃材が溶融固化した後は、カドミウム，シアン等の有害物質を溶出しないので、河川や湖等の浄水処理材として最適な無機系発泡体を提供することができる。
【００６４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）盛り土，埋め戻し，裏込め等に用いる土木用資材として、コンクリートやアスファルト等の軽量骨材，断熱材，防音材等の建築用資材として、土と混ぜて土壌改質材として、浄水処理材や軽量土壌材等として使用することができる無機系発泡体を提供することができる。
【００６５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）無機系粉体の粒径が所定の範囲に調整されているので、無機系粉体の溶融温度が安定するとともに気泡の大きさも安定し気泡の粒径分布が小さく、機械的強度を高めることができるとともに品質の安定性に優れた無機系発泡体を提供することができる。
【００６６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）貝殻粉体の粒径が０．１〜３０００μｍなので、凝集し難く無機系粉体に点在するように分散させることができ、加熱して溶融発泡することで気泡を点在するように均一に分布させることができる無機系発泡体を提供することができる。
（２）この結果、比較的径の大きな独立した気泡を形成することができ、比重が１より大きな無機系発泡体を形成することができる。これにより、湖沼等の底や水槽や花瓶等の底に安定に着地させて水質の浄化を行う浄水処理材として用いることができる無機系発泡体を提供することができる。
【００６７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）貝殻粉体の粒径が無機系粉体の粒径と略同一の０．１〜１０００μｍなので、無機系粉体に均一に分散させることができ、加熱して溶融発泡することで気泡を均一に分布させることができる無機系発泡体を提供することができる。
（２）この結果、貝殻粉体の粒子が小さく均一に分散しているので、多数の独立した気泡と、それらが多数繋がった連続気泡を形成することができ、比重が１より小さな無機系発泡体を形成することができる。これにより、湖沼等の水面や水中に浮遊する浄水性能を有する浮島や浄水処理材として用いることができる無機系発泡体を提供することができる。
（３）気泡の粒径を小さく形成することができるので、浄水処理材として用いた場合には、水中の浮遊物質等を捕捉することができ浄水性能に優れた無機系発泡体を提供することができる。
【００６８】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）貝殻粉体の密度が小さく、かつ粒径が小さいので粒子の個数が多く、無機系粉体の表面に貝殻粉体をまぶした状態となり、微細な気泡を均一に分散して形成させることができる無機系発泡体を提供することができる。
（２）この結果、微細な気泡が多数繋がった連続気泡を形成することができ、表面積が大きく比重が１より大きな無機系発泡体を形成することができる。これにより、湖沼等の底や水槽や花瓶等の底、河川の岸等に安定に着地させて水質の浄化を行う浄水処理材として用いることができる無機系発泡体を提供することができる。
【００６９】
請求項７に記載の発明によれば、
（１）低比重発泡体層と一体化された無機系基体層を有しているので、機械的強度が比較的乏しい低比重発泡体層を補強することができ機械的強度を高めることができ耐久性に優れた無機系発泡体を提供することができる。
（２）無機系基体層の比重が低比重発泡体層の比重より大きいため、無機系基体層の比重を１以上に形成することにより無機系発泡体を湖，沼，海等の水中に沈めた場合には、低比重発泡体層を上向きにして無機系基体層を湖底等に設置することができる。このため、表面積の大きな低比重発泡体層に水流が当たり易くなるとともに低比重発泡体層に藻が付着したり微生物群が定着し易く、低比重発泡体層で有機物の分解や水の浄化等を効率よく行うことができる無機系発泡体を提供することができる。
（３）湖沼等の水中に投下したときには比重の高い無機系基体層を下にして沈降し着地し水中での定置性に優れ、湖沼等の底に安定に定着し湖沼等の浄化を行うことができる無機系発泡体を提供することができる。
【００７０】
請求項８に記載の発明によれば、
（１）混合された無機系発泡体組成物を所定の温度範囲で加熱して溶融発泡させるので、無機系粉体を十分に軟化させて貝殻粉体を完全に包み込み、貝殻粉体の分解によって発生した炭酸ガスで確実に発泡させることができ安定性に優れた無機系発泡体の製造方法を提供することができる。
（２）貝殻粉体が均一に混合しているので溶融助剤として働き全体の溶融温度を低下させるとともに、破壊の起点となり易い溶融斑の発生を防ぎ機械的強度を安定させる無機系発泡体の製造方法を提供することができる。
（３）加熱温度が７５０〜１１００℃好ましくは９００〜１０００℃と比較的低いので、加熱炉等の設備負荷が少なく、また省エネルギー性に優れた無機系発泡体の製造方法を提供することができる。
【００７２】
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施の形態１における無機系発泡体の斜視図
【図２】  実施の形態２における無機系発泡体の斜視図
【図３】  実施の形態２における無機系発泡体の製造装置の要部模式図
【図４】  浄水処理材の評価試験装置の模式図
【図５】  実験開始からの経過時間とアンモニア性窒素の比濃度との関係を示す図
【図６】  実験開始からの経過時間とリン酸態リンの比濃度との関係を示す図
【図７】  飼育水槽を用いた試験装置を示す模式図
【符号の説明】
１，１´  無機系発泡体
１ａ  基体
１ｂ  貝殻残渣
１ｃ  気泡
２  無機系基体層
３  低比重発泡体層
３ａ  境界面
４  加熱炉
５  メッシュベルト
６  第１ホッパ
６ａ  高比重粉体層
７  第２ホッパ
７ａ  低比重粉体層
１０  浄水処理材の評価試験装置
１１  カラム
１２  無機系発泡体
１３  ビーカー
１４  水溶液
１５，１６  液体循環路
１７  ポンプ
２０  試験装置
２１  飼育水槽
２２  浄水処理材層
２３  金網
２４  仕切板
２５  ガラス粒層
２６  土粒部
２７  水中ポンプ
２８  注水管
２９  水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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