(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
珪酸カルシウム廃材に水を加えてスラリー化し、前記珪酸カルシウム廃材中のＣａＯに対しＨ2ＳＯ4／ＣａＯモル比で０．６〜１．２となるよう前記スラリーに硫酸を加え、更に消石灰及び／又は生石灰を加えて常圧下で４０〜９５℃の温度で加熱処理した処理原料を、珪酸カルシウム成形体の原料中に添加し、所望の形状に成形し、オートクレーブ養生することを特徴とする珪酸カルシウム成形体の製造方法。
【請求項２】
前記消石灰及び／又は生石灰の添加比率が添加した前記硫酸に対しＣａＯ／Ｈ2ＳＯ4モル比で０．５〜１．５であることを特徴とする請求項１に記載の珪酸カルシウム成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築用内装材、保温保冷剤、断熱材として広く使用されている珪酸カルシウム成形体及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
珪酸カルシウム成形体は、石灰質原料、珪酸質原料、補強繊維、骨材、添加剤等を混合し、所望の形状に成形し、オートクレーブ養生により硬化させ、製造され、さらに必要に応じて切断、研磨及び塗装やコーティングにより化粧などの加工がされている。この製造工程および加工工程中において切断屑、研磨粉等が発生するが、これらは適当なサイズまで粉砕し、またはそのまま珪酸カルシウム成形体の原料の一部として用いられていたが、その添加量は原料全体に対しせいぜい１０重量％が上限であり、それ以上の添加では、得られる珪酸カルシウム成形体の強度の低下が著しく大きくなってしまう。従って工場内で発生するこれらの切断屑、研磨粉等の大半は産業廃棄物とならざるを得なかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
珪酸カルシウム成形体原料中に、粉末状の珪酸カルシウム廃材を添加し、成形し、オートクレーブ養生を行った場合、すでに一度オートクレーブ養生を受けている珪酸カルシウム廃材は、強度発現に寄与しない為、多量に添加することにより成形体の強度低下を引き起こす。従って、工場内外で発生する珪酸カルシウム廃材の添加量には制限があり、多くは産業廃棄物となっていた。
近年、産業廃棄物の発生は大きな社会問題となりつつある。本発明は、珪酸カルシウム工業における産業廃棄物の減少を目的とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、珪酸カルシウム廃材を硫酸処理し、次いで石灰原料を添加して加熱処理することにより前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成することができた。
すなわち本発明は、前記珪酸カルシウム廃材を硫酸処理し，次いで消石灰及び／又は生石灰を添加し、常圧下で加熱処理した処理原料を原料の一部として用いたことを特徴とする珪酸カルシウム成形体を提供するものである。
【０００５】
また本発明は、前記珪酸カルシウム廃材が、珪酸カルシウム成形体の切断屑、不良品の粉砕物、研磨粉及び／又は建築廃材の粉砕物であることを特徴とする前記の珪酸カルシウム成形体を提供するものである。
【０００６】
さらに本発明は、珪酸カルシウム廃材に水を加えスラリー化し、前記珪酸カルシウム廃材中のＣａＯに対しＨ２ＳＯ４／ＣａＯモル比で０．６〜１．２となるように前記スラリーに硫酸を加え、さらに消石灰及び／又は生石灰を加え、常圧下で４０〜９５℃の温度で加熱処理し、続いて処理原料スラリーを珪酸カルシウム成形体原料中に添加し、所望の形状に成形し、オートクレーブ養生することを特徴とする前記珪酸カルシウム成形体の製造方法を提供するものである。
【０００７】
また、前記消石灰及び／又は生石灰の添加比率が添加した前記硫酸に対しＣａＯ／Ｈ２ＳＯ４モル比で０．５〜１．５であることを特徴とする前記珪酸カルシウム成形体の製造方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明における珪酸カルシウム廃材は、例えばＪＩＳ  Ａ５４３０繊維強化セメント板に規定される珪酸カルシウム板，ＪＩＳ  Ａ５４１６に規定される軽量気泡コンクリートパネル（ＡＬＣパネル），ＪＩＳ  Ａ９５１０無機多孔質保温材に規定される珪酸カルシウム保温材の廃材の他、鉄骨耐火被覆材、耐火間仕切り材として用いられる珪酸カルシウム板の廃材等が挙げられる。また、コンクリート建築物等の解体時に発生する珪酸カルシウム成形体の建築廃材も挙げられる。また、珪酸カルシウム成形体の製造時に発生する廃材も利用可能である。例えば、珪酸カルシウム成形体の表面研磨工程や研削工程で発生する研磨粉、原板を各種寸法に切断するするときに発生する切断屑あるいは不良品等である。
【０００９】
上記珪酸カルシウム廃材を使用する際には，該廃材は、粉末状すなわち１ｍｍ以下の粒径であることが望ましい。１ｍｍのサイズを超える廃材は、適宜粉砕して用いるのがよい。より好ましい廃材の平均粒径は、０．５ｍｍ以下である。
【００１０】
上記珪酸カルシウム廃材は、そのまま使用する場合には先にも述べたように珪酸カルシウム成形体原料全体に対して１０重量％程度までの添加量であれば製品強度を大幅に低下させることなく添加可能であるが、例えば３０重量％を越えて添加した場合には製品強度が大幅に低下する。
しかしながら、珪酸カルシウム廃材を硫酸処理することにより製品強度を大幅に低下させることなく、該廃材を多量に添加することが可能となる。
【００１１】
珪酸カルシウム廃材は主としてＣａＯおよびＳｉＯ２からなり、硫酸と反応させることにより二水石膏が生成すると共にゲル状のＳｉＯ２が遊離し、このゲル状ＳｉＯ２により脱水成形性が損なわれ生産性が低下するが、さらにＳｉＯ２ゲルを消石灰及び／又は生石灰と反応させることにより脱水成形性の低下を防ぐことができる。
【００１２】
珪酸カルシウム廃材の処理は、例えば粉末状の珪酸カルシウム廃材に対し、３〜２０倍（重量比）の水を加えて流動性が得られる程度にスラリー化し、次にこのスラリーに珪酸カルシウム廃材に含まれるＣａＯに対してＨ２ＳＯ４／ＣａＯモル比で好ましくは０．６〜１．２となる様に硫酸を添加して攪拌し、更にこのスラリーに消石灰及び／又は生石灰を添加し、常圧下で４０〜９５℃で加熱すればよい。なお、ここでいうＣａＯとは、ＳｉＯ２と反応して珪酸カルシウム化合物を形成しているもの、炭酸カルシウム、水酸化カルシウムを含む。
【００１３】
その際使用する硫酸の濃度は特に規定しないがＨ２ＳＯ４として５〜３０％に希釈することが好ましく、また添加する消石灰及び／又は生石灰は、予め固形分濃度１０〜３０重量％のスラリーとしておくことが好ましい。また、ここで添加する消石灰及び／又は生石灰は珪酸カルシウム成形体原料として配合されるものを用い、その全量を添加しても良いが、加えた硫酸に対しＣａＯ／Ｈ２ＳＯ４モル比で０．５〜１．５となる範囲でその一部を添加して加熱処理を行う方法によっても本発明の目的は達成でき、むしろこのほうが作業効率や省エネルギーの面で好ましい。
【００１４】
なお、硫酸の添加割合を珪酸カルシウム廃材に含まれるＣａＯに対してＨ２ＳＯ４／ＣａＯモル比で０．８〜１．２に設定すれば、強度低下防止効果が一層高まり好ましいものである。さらに好ましいＨ２ＳＯ４／ＣａＯモル比は０．８〜１．０である。
【００１５】
このようにして珪酸カルシウム廃材を硫酸処理し、さらに消石灰及び／又は生石灰を加えて加熱処理した処理原料は、珪酸カルシウム成形体の原料の一部として用いても大幅な強度低下を来すことなく、しかも脱水成形性を損なうことなく珪酸カルシウム成形体原料に多量の添加が可能となる。また所望する強度によっては添加する珪酸カルシウム廃材の一部を上記の通り処理し、残分を未処理のまま添加することも可能である。
【００１６】
硫酸処理したのち消石灰及び／又は生石灰を添加して加熱処理した処理原料を添加した珪酸カルシウム成形体原料は、常法によって珪酸カルシウム成形体に加工することができる。
すなわち、石灰質原料、珪酸質原料、必要に応じて補強繊維、骨材，添加材（剤）等からなる珪酸カルシウム成形体原料と、硫酸処理後、消石灰及び／又は生石灰を添加して加熱処理した処理原料と、水とを加えて混練し、得られた混練物を常法に従い脱水成形後、オートクレーブ養生することにより、珪酸カルシウム成形体を製造することができる。
【００１７】
石灰質原料としてはセメント、消石灰、あるいは生石灰が用いられ、これらを単独または併用して使用することができる。珪酸質原料としては珪石粉，フライアッシュなどが使用され、また比重低減用珪酸質原料として珪藻土、シリカヒューム、ホワイトカーボンなどの非晶質珪酸原料も使用可能である。
珪酸質原料と石灰質原料の比率はＣａＯ／ＳｉＯ２モル比が０．４〜１．２の範囲とすることが好ましい。
また補強繊維としては、石綿、パルプ、ガラス繊維、炭素繊維、ポリプロピレン、アクリル等が挙げられる。
骨材としては、ワラストナイト、マイカ、炭酸カルシウム、タルク、パーライトが挙げられる。これら骨材は、増量剤あるいは寸法安定材としての機能も果たすことができる。
【００１８】
また、上記以外の公知の各種添加材（剤）も必要に応じて配合することができる。いずれにしろ、必要に応じて配合される補強繊維、骨材、各種添加材（剤）は、目的に応じて適宜選択し、本発明の効果を損ねない範囲でその配合割合を決定すればよい。
【００１９】
本発明の珪酸カルシウム成形体の成形方法としては、従来から行われている方法を用いることができ、脱水プレス法、抄造法、流し込み法等が例示され、各々の成形法に適したスラリー濃度に調整して成形することができる。
【００２０】
成形体のオートクレーブ養生温度は例えば１２０℃〜２２０℃、好ましくは１８０℃〜２００℃であり、養生時間は例えば３〜１５時間である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明する。
（珪酸カルシウム廃材の処理）
ＪＩＳ  Ａ５４３０に規定される珪酸カルシウム板タイプ２に相当する珪酸カルシウム板の製造時に発生した珪酸カルシウム廃材（反応性ＣａＯ；３４．６重量％）を１ｍｍ以下の粒子径となるように粉砕し、これに１０重量倍の工業用水を加えてスラリー状とした。
【００２２】
次にこのスラリーに工業用硫酸（Ｈ２ＳＯ４濃度；７２重量％）を工業用水で１２重量％の濃度まで希釈した溶液を上記スラリーに攪拌しながら添加し、さらに１時間攪拌を続けて硫酸処理を行った。
なお硫酸の添加割合は珪酸カルシウム廃材に対し、Ｈ２ＳＯ４として外割りで３６．３％、４８．４重量％、６０．５重量％、７２．６重量％の４水準とした。
この添加割合におけるＨ２ＳＯ４／ＣａＯ（反応性）モル比は、それぞれ０．６、０．８、１．０、１．２である。
そして更にこのスラリーに表１で示す比率となるよう３０重量％濃度の消石灰スラリーを添加し、撹拌しながら９５℃で１時間の加熱処理を行った。
【００２３】
（実施例１〜１０）
表１に示した配合割合に従い、前記のようにして調整した処理廃材スラリー及びその他の原料を秤量し、水中に分散して固形分濃度１０％に調整し原料スラリーを調整した後脱水プレス成形を行い２０ｃｍ×２０ｃｍ×６ｍｍの成形体を得た。
なお、珪酸カルシウム廃材の添加割合は硫酸処理前の珪酸カルシウム廃材重量を基準としている。
【００２４】
次に得られた成形体をオートクレーブ内で１８０℃で１０時間水熱養生を行った後、１０５℃で２４時間乾燥し珪酸カルシウム成形体を得た。
得られた成形体について曲げ強度を測定した。
また脱水成型性を評価するためＪＩＳ  Ｐ３８０１において第二種に規定された濾紙を敷いたブフナーロートに原料スラリーを流し込み真空ポンプを使用して吸引濾過したときの脱水速度すなわち単位時間あたりの脱水量（ｍｌ／ｓｅｃ）も併せて測定した。
この結果も併せて表１に示す。
【００２５】
（比較例１〜７）
廃材無添加（比較例１）及び硫酸処理しない廃材を５〜２０重量％添加した場合（比較例２〜５）について、および硫酸処理のみで消石灰処理を行わない廃材を２０〜３０％添加した場合（比較例６及び７）についても珪酸カルシウム廃材の処理条件以外は実施例と同一条件で成形体を作製し、実施例と同様の測定を行った。この結果を表２に示す。
【００２６】
【表１】
0004312872.tif 000002
【００２７】
【表２】
0004312872.tif 000003
【００２８】
比較例１〜５からわかるように、廃材に対し硫酸処理をしない場合は廃材添加量が増加するに従い成形体の曲げ強度が大幅に低下する。また硫酸処理のみで消石灰処理を行っていないものは強度低下は小さいが脱水速度が大幅に低下する。また、比較例６及び７のように珪酸カルシウム廃材に対し、これに含まれるＣａＯと等モル比（Ｈ２ＳＯ４／ＣａＯ＝１．０）の硫酸で処理した場合は、３０％以上添加しても強度低下は見られないが、脱水速度が大幅に低下し、脱水成形性が損なわれる。
【００２９】
しかしながら、実施例１〜４のとおり、珪酸カルシウム廃材の添加割合が１５重量％程度までの範囲においては、硫酸処理したのち消石灰を添加し加熱処理を行うことにより、珪酸カルシウム廃材を処理した処理原料を添加した場合には、強度の低下は見られず、脱水速度の低下も認められない。
また、実施例５〜１０に示す様に珪酸カルシウム廃材を処理した処理原料を添加する割合が３０重量％以上となる場合でも、強度低下は僅かでしかも脱水速度の低下はなかった。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、従来強度低下の問題により配合割合が制限されていた珪酸カルシウム廃材を硫酸処理しさらに消石灰及び／又は生石灰を添加して加熱処理する事により、珪酸カルシウム成形体の強度低下を生じることなくしかも生産性も低下させずに大幅な添加割合の増加を図ることが可能となる。
これにより、これまで廃棄する事を余儀なくされていた珪酸カルシウム廃材を有効に使用する事が可能となる。