(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度な固化体を製造する固化体の製造方法であって、ガラス材とカルシウム化合物と水を混合して混合物とする工程と、前記混合物を加圧成形して加圧成形体とする工程と、前記加圧成形体を水熱固化処理して固化体を製造する工程とを含むとともに、前記混合物のガラス材とカルシウム化合物の質量比が８０：２０〜９５：５の範囲にあり、前記水熱固化処理する前の加圧成形体の水分含有量が１０〜４０質量％に調整されてなることを特徴とする固化体の製造方法。
【請求項２】
水分含有量が１０〜２０質量％に調整されてなる請求項１に記載の固化体の製造方法。
【請求項３】
ガラス材が、粉砕されたガラス材である請求項１又は２に記載の固化体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固化体の製造方法に関し、詳細には、ガラス瓶、窓ガラスなどのガラス製品を廃棄したガラス材から、高強度な固化体を製造する固化体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガラス瓶、窓ガラスなどのガラス製品を廃棄したガラス材は、ガラス質原材料としてリサイクル使用が可能であるが、実際にリサイクルに供されるのはその一部でしかなく、残りは産業廃棄物として廃棄処理されているのが実情であって、新たな用途開発が望まれている。
【０００３】
そこで、このような要望に応えるべく、例えば特開２０００−３２７３９７号公報には、ガラス瓶、窓ガラス、その他ガラス製品の破砕物等の廃ガラスと、ＣａＯ又はＣａ（ＯＨ）2の少なくとも一方を含むカルシウム原料とを主原料とし、これに骨材を配合した混合物を用いて成形体を形成し、当該成形体を加熱加圧することにより製造する水熱固化体が提案されている。そして、前記水熱固化体においては、骨材を配合することで製品ごとの強度のばらつきが小さくできるとされ、１０〜２５％の骨材を配合する例が述べられている。また、実施例においては、骨材の配合割合を２０％とした場合に、Ｃａ（ＯＨ）2２０％、廃ガラス６０％の配合の時が最も強度が高く、廃ガラスの配合割合が６０％を超えて多くなるに伴い強度が大きく低下していく例が説明されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記公報に提案されている水熱固化体の製造方法では、廃ガラスを比較的多く配合すると共に骨材を配合することにより、強度が高く且つ強度のばらつきの小さい水熱固化体を得ることができ、有用な製造方法と思われるが、骨材を使用して強度をコントロールする分、廃ガラスの配合量は自ずと制限を受ける。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、骨材の配合を極力少なくしガラス材の配合を多くして強度の高い水熱固化体を製造し得る固化体の製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等も、これまでにガラス瓶、窓ガラスなどのガラス製品を廃棄したガラス材を強度の高い固化体に形成してリサイクル使用の可能性を研究してきた。その際、これまでのように骨材を配合すると強度の確保はし易いがその分ガラス材の配合割合が低くなるので、骨材を極力少なくしてより多くのガラス材を配合して効率的にリサイクル使用することに重点を置いて研究して来た。
【０００７】
その研究過程で、例えば特開平１１−１５７９１０号公報や特開２０００−３３５９５５号公報等で提案されているような水熱固化体の製造方法と同様の要領で、珪酸質物質や破砕集塵粉（ＳｉＯ2分に富む微粉）に代えてガラス材のみを用い、石灰質物質と混合して水熱固化体を製造しても必ずしも高強度な固化体が得られないことが判明した。
【０００８】
そこで、更に研究を重ねた結果、ガラス材を多量に用いる場合には水熱処理を施す前の加圧成形体において、水分含有量がある範囲に有る場合にのみ高強度な水熱固化体が得られることが分かり、本発明を完成するに至ったもので、その要旨は、下記の通りである。
【０００９】
すなわち、請求項１に係る発明は、高強度な固化体を製造する固化体の製造方法であって、ガラス材とカルシウム化合物と水を混合して混合物とする工程と、前記混合物を加圧成形して加圧成形体とする工程と、前記加圧成形体を水熱固化処理して固化体を製造する工程とを含むとともに、前記混合物のガラス材とカルシウム化合物の質量比が８０：２０〜９５：５の範囲にあり、前記水熱固化処理する前の加圧成形体の水分含有量が１０〜４０質量％に調整されてなる固化体の製造方法を要旨とするものである。
【００１０】
上記本発明では、水熱固化処理する前の加圧成形体の水分含有量を１０〜４０質量％に調整するが、従来は、通常、カルシウム化合物を配合して混合する際に所望量の水を加えて混合が行われ、水熱固化処理する前の加圧成形体の状態では水分含有量の調整は行われていない。そして、水熱固化処理する前の加圧成形体の水分含有量が１０質量％未満では、水熱処理後の固化体の強度が低い。その原因は、まだ充分に解明されていないが、水熱反応中の結晶性ケイ酸カルシウム生成に対して水分が不足し、充分な結晶成長ができなかったためと考えられる。一方、水熱固化処理する前の加圧成形体の水分含有量が４０質量％を超えると、水熱反応中の結晶性ケイ酸カルシウム生成に対する水分は充分なものの、余分な水分が必要以上に残り、蒸気となって抜けるため気孔が生じ強度が低下することが懸念されるためである。
【００１１】
上記のようなことから上記請求項１に係る発明においては、更に水分含有量が１０〜２０質量％に調整されることが好ましい（請求項２）。
【００１２】
また、上記請求項１又は２に係る発明においては、ガラス材が粉砕されたガラス材であってもよい（請求項３）。本発明で用いるガラス材の形態は、特に限定されるものではないが、廃棄されたガラス瓶、窓ガラスなどのガラス製品の破砕物、粉砕物である回収カレットや、ガラス製造で発生する工場カレットなど、より粒径が細かく粉砕されたガラス材が好適に使用できる。粉砕されたガラス材であれば、水熱反応において結晶性ケイ酸カルシウムが均一により多く生成されることが期待され好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
まず、混合工程において、細かく破砕されたガラス材に、このガラス材との質量比が８０：２０〜９５：５の範囲にあるようにカルシウム化合物と、水を加え混合機により混合し、前記各物質が均一に混合された混合物を製造する。
【００１４】
次いで、加圧成形工程において、加圧成形装置により上記混合物を所定量の大きさ（製品形状）に加圧成形して加圧成形体を製造する。この加圧成形で水分が押し出されるので、この加圧成形後の水分含有量が１０〜４０質量％、好ましくは１０〜２０質量％となるように調整して加圧成形する。水分含有量が１０質量％未満になることが懸念される場合には、上記混合時に水分含有量を測定し、予め多めに加水するようにしてもよい。なお、本発明においては、水分含有量の測定を次の要領で行った。すなわち、加圧成形体を試験片とし、その試験片を乾燥機に入れて１１０℃、１６時間で完全に乾燥させ、乾燥前と後の重量差から計算して求めた。また、混合中の混合物の水分含有量も、混合物より１０〜１００ｇ程度のサンプルを採取して前記要領で求めることができる。
【００１５】
水熱固化工程において、水熱固化装置（オートクレーブ）により上記加圧成形体を常法により水熱固化処理して水熱固化体を製造する。なお、一般的な水熱固化処理条件としては、処理温度：１３０〜３００℃、処理時間：１〜２４時間であるが、好ましい処理温度は１５０〜２００℃であり、好ましい処理時間は２〜８時間である。また、代表的な処理条件としては温度１８０℃で５時間である。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を比較例と併せて説明する。
（実施例１）
板ガラスを粉砕し１ｍｍ以下の粒径が９５％であるガラス材を原料として用い、固化材として生石灰（ＣａＯ）をガラス材配合量に対して５質量％配合し、更にガラス材配合量に対して２０％の水を加えた後、万能攪拌機で均一に混合した。次いで、均一に混合して得られた混合原料を加圧成形機により５０ＭＰａの圧力で加圧成形し、寸法（直径：２５ｍｍ×長さ：４９ｍｍ）の加圧成形体を製造した。その加圧成形体をオートクレーブ中で温度１８０℃の飽和蒸気圧条件下で５時間の水熱処理を施した。その水熱処理後の３個の固化体を用いて一軸圧縮強度を測定した。また、前記加圧成形体より５個のサンプルを抽出して加圧成形体の水分含有量（５個の平均）を測定した。これらの測定結果を表１に示す。
【００１７】
（実施例２）
上記の実施例１の生石灰に代えて固化材としてセメントを用い、そのセメントの配合量を２０質量％とした他は、上記実施例１と同じ要領で処理及び測定を行った。測定結果を表１に併せて示す。
【００１８】
（比較例１）
板ガラスを粉砕し１ｍｍ以下の粒径が９５％であるガラス材を原料として用い、固化材として生石灰（ＣａＯ）をガラス材配合量に対して１０質量％配合し、更に適当量の水を加えた後、万能攪拌機で均一に混合した。次いで、均一に混合して得られた混合原料を加圧成形機により５０ＭＰａの圧力で加圧成形し、寸法（直径：２５ｍｍ×長さ：５１ｍｍ）の加圧成形体を製造した。その加圧成形体をオートクレーブ中で温度１８０℃の飽和蒸気圧条件下で５時間の水熱処理を施した。その水熱処理後の３個の固化体を用いて一軸圧縮強度を測定した。また、前記加圧成形体より５個のサンプルを抽出して加圧成形体の水分含有量（５個の平均）を測定した。これらの測定結果を併せて表１に示す。
【００１９】
【表１】
0004072366.tif 000002
【００２０】
上記表１の測定結果から明らかなように、実施例１ではガラス材の配合量が９５質量％と多く配合したにもかかわらず、水熱処理前の水分含有量が１４．２％と高かったことで、一軸圧縮強度が２５．３〜２９．１ＭＰａと高いものとなった。また、実施例２ではガラス材の配合量が８０質量％と多く配合したにもかかわらず、水熱処理前の水分含有量が１３．９％と高かったことで、一軸圧縮強度が３３．８〜４７．９ＭＰａと極めて高いものとなった。これに対して、比較例１は、ガラス材の配合量が９０質量％と多く配合したものの、水熱処理前の水分含有量が８．３％と１０％未満であったため、一軸圧縮強度が２．１〜３．４ＭＰａと極めて低いものとなった。
【００２１】
比較例１で強度が低くなった理由は、水熱処理前の水分含有量が８．３％と低かったためと考えられる。その原因は、まだ充分に解明されていないが、水熱反応中の結晶性ケイ酸カルシウム生成に対して水分が不足し、充分な結晶成長ができなかったためと考えられる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る固化体の製造方法によれば、ガラス瓶、窓ガラスなどのガラス製品を廃棄したガラス材を多量に用い、必ずしも骨材を配合しなくても強度の高い固化体に形成することができる。また、このようにガラス材が多く且つ強度が高いことから、従来の用途例はもとより新たなリサイクル使用例も期待できる。