(57)【要約】【課題】  家屋の床下に配置して使用する調湿剤であって、高い吸湿・放湿性能を有し、繰り返し調湿機能を発揮した後もその形状を保持するだけの耐崩壊性を備え、さらに、有害物質の吸着性にも優れた、製紙工程で発生するペーパースラッジを利用した、低コストで製造できる調湿剤を提供する。【解決手段】  ＰＳ焼却灰に少量の固化材（セメント、生石灰等）を添加し、水を加え混合機で撹拌造粒したものを高温高圧化のオートクレーブ養生で反応（水熱固化反応）により製造された非焼成の造粒固化体と竹炭を混合することで、調湿性、有害物質の吸着性、さらには、吸音性、断熱性の優れた調湿剤を提供する。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ペーパースラッジ焼却灰の造粒後の水熱固化体と竹炭の混合物からなる調湿剤。
【請求項２】
前記ペーパースラッジ焼却灰の造粒後の水熱固化体は、ペーパースラッジを焼却処理した際に発生する焼却灰に、水及び／又は温水、生石灰並びにセメントを加え、常温から９８℃までの温度で混合して粒状に造粒した成形体を養生した後、水熱固化反応を利用して固化体を製造することにより製造される請求項１記載の調湿剤。
【請求項３】
前記ペーパースラッジ焼却灰の造粒後の水熱固化体と前記竹炭の重量比割合が３０：７０〜７０：３０である請求項１記載の調湿剤。
【請求項４】
前記ペーパースラッジ焼却灰の造粒後の水熱固化体の平均粒子径が２〜１０ｍｍである請求項１記載の調湿剤。
【請求項５】
前記竹炭の平均粒子径が２〜１０ｍｍである請求項１記載の調湿剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として家屋の床下に撒布してその部分の湿度を調節するために使用する、吸湿性と放湿性をあわせ有する調湿用成形体に関する。
さらに詳しくは、パルプ製造工程、紙製造工程、古紙処理工程等から発生するペーパースラッジ（以下ＰＳと略す）を焼却処理した際に発生する焼却灰から、重金属類の溶出を抑制した、高強度、かつ、長期的に安定な粒状の水熱固化体を原料として作製された造粒品と竹炭の粒状品との混合して製造された調湿剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
戸建ての住宅の床下の空気は、ほぼ環境の湿度に従った湿度を有するが、一般にあまり流通がよくないので、湿度が高くなる梅雨時などは、床下からの湿気が凝結し、押入れ内のフトンや畳に吸収され、カビが発生する原因になったりすることがある。これを防ぐためには、床下の必要な部分に吸湿性の物質を置いて、過剰な水分を吸収させて湿度を低下させることが必要になる。一方、冬季には乾燥し、床下の湿度も低くなるが、木材のひび割れなどを避けるためには、湿度を高めることが望ましい。つまり、湿度が高い条件化では水分を吸収し、低い条件化では放出する性質、すなわち吸放湿性をもった調湿材の使用が必要になる。
また、有害な化学物質には、アンモニアガス、ホルムアルデヒドガス、トルエンガス等があるが、これらは、塗料、合板、接着剤などに用いられていて、近年問題になっている、シックハウス症候群の原因物質として認識されており、室内濃度指針値も設定されている。
新築時はこれらの使用を抑えた材を用いたり、時間を置いてから入居することで、シックハウス症候群はある程度防げるが、特にホルムアルデヒドガスにおいては、夏場の湿度上昇時や冬場の閉め切った状態でも放散が著しくなるため、恒常的に吸収できる剤が必要となる。
【０００３】
特許文献１には、製紙工程で発生するペーパースラッジを焼却してできた成分を主成分とし、主成分が灰分と単体炭素とを含み、周囲の湿度が高い場合には高い吸湿能力を示し、周囲の湿度が低い場合には高い放湿能力を有する、安価で吸放湿性能に優れた床下用調湿剤が、記載されている。
【０００４】
特許文献２には、火力発電所等から発生するフライアッシュにカルシウム単体又はカルシウム化合物を含む物質を配合した混合原料を、水で混練して水蒸気養生させ、トバモライト相を生成させ、調湿材料とする記載があります。
【０００５】
特許文献３には、調湿材成分として、トバモライトの粉末と、竹炭などの炭素質材料の粉末と、ハロイサイトの粉末とを配合し、結合材として、ベントナイトに消石灰を組み合わせたものを加え、適宜の寸法・形状に成形した、高い吸湿・放湿性能を有し、繰り返し調湿機能を発揮した後もその形状を保持するだけの耐崩壊性を備えた、低コストの床下用調湿用成形体が、記載されている。
【特許文献１】特開平１１−０９０２２０号公報
【特許文献２】特開２００２−３４８１７０号公報
【特許文献３】特開２００６−２１９３４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、主として家屋の床下に配置して使用する調湿剤（調湿用の成形体ともいう。）であって、高い吸湿・放湿性能を有し、繰り返し調湿機能を発揮した後もその形状を保持するだけの耐崩壊性を備え、さらに、有害物質の吸着性にも優れた、製紙工程で発生するペーパースラッジを利用した、低コストで製造できる調湿剤と、その製造方法を提供することにある。
【０００７】
ペーパースラッジとは、一般的には、古紙を再生するときに生ずる産業廃棄物をいうが
、ここでは、パルプ製造工程、紙製造工程、古紙処理工程等から発生するものを含む。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ペーパースラッジを焼却処理した際に発生する焼却灰に、水及び／又は温水、生石灰並びにセメントを加え、常温から９８℃までの温度で混合して粒状に造粒した成形体を養生した後、水熱固化反応を利用して固化体を製造することにより製造されるペーパースラッジ焼却灰の造粒後の水熱固化体と竹炭の混合物からなる調湿剤である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の調湿剤は、周囲の湿度が高い場合には高い吸湿能力を示し、周囲の湿度が低い場合には高い放湿能力を有する。従って調湿剤として優れており、これを床下等に置くことにより、床下等の湿度環境をほぼ一定に保つことができる。
従来廃棄物として処理されていた製紙工程ででるペーパースラッジを原料とするから、本発明の調湿剤は安価に製造することができ、しかも資源の有効活用に寄与することができる。
ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体と竹炭は、活性炭に比較すると吸湿する量は劣るが、湿度が低下した際の放湿する量は高く、また、低湿度域では竹炭が高く、高湿度域ではＰＳ焼却灰造粒水熱固化体が高い。そのため、互いに補完関係にあるバランスが良い吸放湿性能を有する。
さらに、化学物質ガスの吸着性について、吸着速度は、ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体が高く、ホルムアルデヒドガスとトルエンガスでは竹炭が高い。そのため、両者を混合することで互いに補完関係にあるバランスが良い化学物質ガスの吸放湿性を有する。アンモニアガスでは、活性炭よりもＰＳ焼却灰造粒水熱固化体や竹炭が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明するが、本発明は下記の実施の形態に何ら限定
されるものではなく、適宜変更して実施することができるものである。
〔ＰＳ灰〕
先ず、ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体に関して述べる。
【００１１】
ＰＳ焼却灰は、パルプ製造工程、紙製造工程、古紙処理工程等から発生するペーパースラッジをボイラーで焼却処理した焼却灰のことである。ボイラーには流動層ボイラやストーカ焼却炉等種々あるが、この場合、形式は限定されるものではない。また、助燃用とする程度であれば重油や石炭をペーパースラッジと共に、ボイラーで混焼しても構わない。さらに、ＰＳ焼却灰の本来の性状である細孔性や多孔性を損なわない程度であれば、ＲＤＦ（ごみ固形燃料）、ＲＰＦ（産業系廃プラスチック・古紙類固形燃料）、その他一般可燃物もペーパースラッジと共に、ボイラーでの混焼は構わない。助燃用に石炭を使用した場合の、ＰＳ焼却灰は微量ながらも重金属類（六価クロム、砒素、セレン、フッ素、ホウ素等）を含んでいるのが、一般的である。
【００１２】
ＰＳ焼却灰に加える水及び／又は温水は、焼却灰１００重量部に対して、６０〜１００重量部、望ましくは７５〜９５重量部である。水及び／又は温水の添加量は、造粒条件や造粒後の強度に影響する。焼却灰に対して、水及び／又は温水の添加量が多くなると、造粒時間は短くなる。これは、水及び／又は温水が速く焼却灰に浸透することで、造粒も速く進むと考えられる。但し、造粒後の強度は低くなる傾向にある。一方、焼却灰に対して、水及び／又は温水の添加量が少なくなると、造粒時間は長くなるが、造粒後の強度は高くなる傾向である。このことから、造粒後の強度も高く、製造効率も高い望ましい範囲を追究したところ、上記記載の、ＰＳ焼却灰に加える水及び／又は温水は、焼却灰１００重量部に対して、６０〜１００重量部、望ましくは７５〜９５重量部であることが得られた。
【００１３】
ＰＳ焼却灰に加える生石灰量は、ＰＳ焼却灰に含有される生石灰分量にもよるが、焼却灰１００重量部に対して、０〜２０重量部の範囲が望ましい。また、ボイラーの脱硫用として、燃焼時に添加される炭酸カルシウムを増やすことで、ＰＳ焼却灰に含有される生石灰量が増すため、混合時に加える生石灰量を少なくすることができる。焼却灰とよく混合できるように、生石灰は粒状もしくは粉状が望ましい。添加される生石灰（ＣａＯ）は、ＰＳ焼却灰が元々含有している石灰分（ＣａＯ）と共に、後述するシリカ（ＳｉＯ２）と、水熱固化反応において強度向上及び重金属類の有害物質の溶出抑制に、重要な役割を果たす。ＰＳ焼却灰に加えるセメントは、必要な強度にもよるが、焼却灰１００重量部に対して、０〜２０重量部が望ましい。添加されるセメントは、水及び／又は温水とから成る強度自体を発生させる役割があることと、さらにはセメントに含有されるシリカ分（ＳｉＯ２）が、ＰＳ焼却灰が元々含有しているシリカ分（ＳｉＯ２）と共に、先述した石灰分（ＣａＯ）と、水熱固化反応において強度向上及び重金属類の有害物質の溶出抑制に、重要な役割を果たす。
【００１４】
必要により添加される硬化促進剤、分散剤は、ＰＳ焼却灰、水及び／又は温水、生石灰、セメントとの混合物において、水和作用を促進して早期に強度を発現させる役割があり、後述する前養生及び水蒸気養生の処理時間を短くする効果がある。硬化促進剤、分散剤には、塩化カルシウム、塩化第二鉄、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、炭酸ソーダ、炭酸カリ、珪弗化亜鉛、珪弗化マグネシウム、珪弗化ソーダ等がある。
【００１５】
ペーパースラッジを焼却灰、水及び／又は温水、生石灰、セメント、必要により硬化促進剤、分散剤を加え、混合工程及び造粒工程を行う。混合・造粒工程の温度は、常温〜９８℃、例えば、１５〜９８℃、望ましくは６０〜９５℃を保持することが強度向上のためには必要である。混合・造粒時間は先述したように、水及び／又は温水の添加量に影響され、また、混合装置（撹拌子の回転数や大きさ等）にも影響されるが、５〜１０分間が望ましい。なお、ＰＳ焼却灰、水、生石灰、セメントは造粒機に別々に供給してもよく、予め混合した状態で供給してもよい。
【００１６】
造粒機には、押出造粒機、転動造粒機、ロール成形機、打錠式造粒機、フレーカ式造粒機等がある。押出造粒機は、一定の穴径を備えたダイスから材料を強制的に圧縮押出するものである。転動造粒機は、回転体に供給された材料が回転運動により相互に付着成長しながら、比較的ソフトで形状の整った球状物を大量に作るのに適している。ロール成形機は、相対する一対の回転ロールに凹状のポケットが刻んであり、上部より材料を供給し形状一定の造粒物を作る装置である。打錠式造粒機は、円板上に放射線上に並んだ金型に材料が充填され、押棒により圧縮され、次いで造粒物が排出される、これを連続で行うものである。フレーカ式造粒機は、溶融物やスラリー状の材料を回転ドラムやスチームベルトに付着させ、冷却又は加熱することによりフレーク状に造粒するものである。
本発明の造粒機は、細孔性及び多孔性を保持する必要から、粒子自体がソフトに成形でき、さらに、施工上締め固めしやすいように一定の粒径ではなく、ある範囲をもった粒度分布が得られ、また、用途上、大量生産に適したものでなければならない。これから、上記の造粒機の中では、転動造粒機がもっとも好適である。
【００１７】
造粒工程後、造粒品を前養生する必要がある。前養生を行うことにより、造粒品の硬度が増し、それによってその後の水熱固化体の硬度も増すことになるため、この前養生は重要である。養生方法には、大きく分けて自然養生と強制養生がある。自然養生とは、特に手を加えることなく、時間をかけることによる養生方法である。強制養生とは、高温状態に保持して、短時間で効率的な養生方法である。本発明においては、どちらの養生方法でも構わない。
【００１８】
前養生後、水蒸気養生（１８５℃で１０気圧の蒸気によるオートクレーブ養生）による水熱固化反応を行うことにより、ＰＳ焼却灰が元々含有している石灰分（ＣａＯ）とシリカ（ＳｉＯ２）及び添加する生石灰（ＣａＯ）とセメントに含有されるシリカ（ＳｉＯ２）とから、水熱固化反応によってケイ酸カルシウム（トバモライト、５ＣａＯ・６ＳｉＯ２・５Ｈ２Ｏ）の結晶が生成して、高強度、かつ、長期的に安定な粒状の水熱固化体が得られる。元々ＰＳ焼却灰が含有している石灰分とシリカだけでは、水熱固化反応で充分な強度を得ることはできないため、後添加の生石灰とセメントが必要である。以上が、ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体の製造に関する記載である。
〔竹炭〕
次ぎに、竹炭に関して述べる。  本発明の竹炭素材としては、ネマガリダケ、マダケ、モウソウチク、カンザンチク、カンチク、ホテイチクが使用できる。
本発明で使用する竹炭の粒子径は、２〜１０ｍｍのものを使用する。２ｍｍ以下であると粒子同士の空隙が小さくなり吸湿性能が劣る。また細粒が多いと粉塵となり取扱いが厄介となる。１０ｍｍ以上であると重量当りの表面積（比表面積）が小さくなり吸湿性能が劣る。また粗粒が多いと、袋詰めで使用するにも、床に敷き詰めて使用するのも、取扱いが厄介となる。
粒子径を揃えるために、粉砕機で粉砕し更に分級するのが好ましい。本発明で使用する粉砕機としては、鬼歯型、ハンマークラッシャー型がある。
本発明で使用する竹炭は、市販の竹炭を使用する。
ペーパースラッジ焼却灰の造粒後の水熱固化体と竹炭の重量比割合は、３０：７０〜７０：３０が好ましい。ＰＳ焼却灰水熱固化体と竹炭は、水分の吸湿性能及び化学物質（アンモニアガス、ホルムアルデヒドガス、トルエンガス）の吸着性能において、互いに補完する関係にあるため、上記の重量比割合を外れるものは、水分の吸湿性能及び化学物質の吸着性能が劣ってしまう。上記の重量比割合は、更に好ましくは４０：６０〜６０：４０である。
【００１９】
以上の方法によって得られたペーパースラッジ焼却灰造粒水熱固化体と竹炭との混合による調湿剤は、調湿性、有害物質の吸着性、さらには、吸音性、断熱性をも有する。
【実施例】
【００２０】
以下に本発明の実施例を示すが、これは例示的なものであって、本発明がこれに限定されるべきではない。
〈ペーパースラッジ焼却灰の造粒後の水熱固化体の製造〉
表１に示す組成のペーパースラッジ焼却灰１００重量部に対し、水７０重量部、生石灰１０重量部、セメント１０重量部を造粒機で混合し造粒した粒状の造粒品を、前養生として３日間の自然養生を行い、さらに水熱固化処理として１８０℃で５時間の水蒸気養生を行って水熱固化体を得た。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
いずれも、ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体は、粒度調整し２〜４．７５ｍｍのものに分級したものを使用した。また、竹炭は、粒度調整し２〜４．７５ｍｍに分級したものを使用した。
［実施例１］
市販の竹炭と上記方法で製造されたＰＳ焼却灰造粒水熱固化体の重量比割合が７０：３０であるものを実施例１とした。
［実施例２］
市販の竹炭と上記方法で製造されたＰＳ焼却灰造粒水熱固化体の重量比割合が５０：５０であるものを実施例２とした。
［実施例３］
市販の竹炭と上記方法で製造されたＰＳ焼却灰造粒水熱固化体の重量比割合が３０：７０であるものを実施例３とした。
［比較例１］
竹炭単独のものを比較例１とした。
［比較例２］
上記方法で製造されたＰＳ焼却灰造粒水熱固化体単独のものを比較例２とした。
【００２３】
図１に、水分の低湿度域での重量変化率による吸放湿試験の６サンプルの比較結果を示した。サンプルは、活性炭単独、竹炭単独（比較例１）、ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体単独（比較例２）、竹炭：ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体＝７０：３０（実施例１）、竹炭：ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体＝５０：５０（実施例２）、竹炭：ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体＝３０：７０（実施例３）である。
条件は、湿度３３％で恒量後、吸湿時の湿度５３％で２４時間保持し、さらに放湿時の湿度３３％で２４時間保持した、湿度３３％での重量を１とした重量変化率である。
【００２４】
図２に、水分の中湿度域での重量変化率による吸放湿試験の６サンプル（図１と同様なサンプル）の比較結果を示した。
条件は、湿度５３％で恒量後、吸湿時の湿度７５％で２４時間保持し、さらに放湿時の湿度５３％で２４時間保持した、湿度５３％での重量を１とした重量変化率である。
【００２５】
図３に、水分の高湿度域での重量変化率による吸放湿試験の６サンプル（図１と同様なサンプル）の比較結果を示した。
条件は、湿度７５％で恒量後、吸湿時の湿度９３％で２４時間保持し、さらに放湿時の湿度７５％で２４時間保持した、湿度７５％での重量を１とした重量変化率である。  図４に、アンモニアガスの化学物質吸着試験の６サンプル（図１と同様なサンプル）の比較結果を示した。
【００２６】
試験方法は、所定濃度のアンモニアガスをパーミエーター（ガステック社製）で調製し、５リットルのPETサンプリングバック（近江オドエアー製）内に試料1.0ｇとともに密閉し、所定時間毎に検知管によりガス濃度を測定したものである。
【００２７】
図５に、図４と同様な試験方法による、ホルムアルデヒドガスの化学物質吸着試験の比較結果を示した。
図６に、図４と同様な試験方法による、トルエンガスの化学物質吸着試験の比較結果を示した。
【００２８】
試験により、得られた結果は以下の通りである。
（１）ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体と竹炭は、活性炭に比較すると吸湿する量は劣るが、湿度が低下した際の放湿する量は高く、互いに補完関係にあるバランスが良い吸放湿性能を有する。
（２）水分の低湿度領域では、竹炭がＰＳ焼却灰造粒水熱固化体より吸湿する量も放湿する量も高い。
（３）水分の中湿度領域では、竹炭とＰＳ焼却灰造粒水熱固化体は吸湿する量も放湿する量も同じくらいである。
（４）水分の高湿度領域では、ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体が竹炭より吸湿する量も放湿する量も高い。
（５）アンモニアガスの吸着性について、吸着速度は、ＰＳ焼却灰造粒水熱固化体が一番大きく、次に竹炭で、次に活性炭である。
（６）ホルムアルデヒドガスの吸着性について、吸着速度は、活性炭が一番大きく、次に竹炭で、次にＰＳ焼却灰造粒水熱固化体である。
（７）トルエンガスの吸着性について、吸着速度は、活性炭が一番大きく、次に竹炭で、次にＰＳ焼却灰造粒水熱固化体である。
〔水分の吸湿性〕
以上から、水分の吸湿性について、低湿度域では竹炭が高く、高湿度域ではＰＳ焼却灰造粒水熱固化体が高い。そのため、両者を混合することで互いに補完関係にあるバランスが良い水分の吸放湿性を有する。
〔化学物質ガスの吸着性〕
以上から、化学物質ガスの吸着性について、吸着速度は、アンモニアガスではＰＳ焼却灰造粒水熱固化体が高く、ホルムアルデヒドガスとトルエンガスでは竹炭が高い。そのため、両者を混合することで互いに補完関係にあるバランスが良い化学物質ガスの吸放湿性を有する。アンモニアガスでは、活性炭よりもＰＳ焼却灰造粒水熱固化体や竹炭が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】水分の低湿度域（湿度３３％で恒量後、吸湿時の湿度５３％で２４時間経過後、放湿時の湿度３３％で２４時間経過）での重量変化率による吸放湿試験結果である。
【図２】水分の中湿度域（湿度５３％で恒量後、吸湿時の湿度７５％で２４時間経過後、放湿時の湿度５３％で２４時間経過）での重量変化率による吸放湿試験結果である。
【図３】水分の高湿度域（湿度７５％で恒量後、吸湿時の湿度９３％で２４時間経過後、放湿時の湿度７５％で２４時間経過）での重量変化率による吸放湿試験結果である。
【図４】化学物質吸着試験（アンモニアガス）の比較結果である。
【図５】化学物質吸着試験（ホルムアルデヒドガス）の比較結果である。
【図６】化学物質吸着試験（トルエンガス）の比較結果である。
【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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