(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機質系建築材料廃材粉砕物２０〜９０重量％、及び普通ポルトランドセメント、アルミナセメント、早強セメント及びフライアッシュセメントから選択される水硬性結合剤１０〜８０重量％より構成される芯材と、該芯材の両面に接着された抄造せっこう板、スレートボード、けい酸カルシウム板及び紙からなる群から選択された面材を備えてなる板状複合再生建築材料の製造方法において、所定の形状の型枠の底部に、予め原料混合物と接する面に接着剤を塗布してある面材を設置し、該型枠の面材上に、無機質系建築材料廃材粉砕物２０〜９０重量％及び前記水硬性結合剤１０〜８０重量％よりなる原料配合物に、該原料配合物１００重量部に対して５〜１００重量部の水を添加して半乾燥状態とした原料混合物を投入し、次に、該原料混合物上に、予め原料混合物と接する面に接着剤を塗布してある面材を設置し、所定の成形圧力にて加圧成形し、脱型、養生硬化、乾燥することを特徴とする板状複合再生建築材料の製造方法。
【請求項２】
無機質系建築材料廃材粉砕物２０〜９０重量％、及び普通ポルトランドセメント、アルミナセメント、早強セメント及びフライアッシュセメントから選択される水硬性結合剤１０〜８０重量％よりなる配合物と、該配合物１００重量部に対して５重量部以下の量の補強繊維より構成される芯材と、該芯材の両面に接着された抄造せっこう板、スレートボード、けい酸カルシウム板及び紙からなる群から選択された面材を備えてなる板状複合再生建築材料の製造方法において、所定の形状の型枠の底部に、予め原料混合物と接する面に接着剤を塗布してある面材を設置し、該型枠の面材上に、無機質系建築材料廃材粉砕物２０〜９０重量％及び前記水硬性結合剤１０〜８０重量％よりなる配合物に、該配合物１００重量部に対して５重量部以下の量の補強繊維よりなる原料配合物に、該原料配合物１００重量部に対して５〜１００重量部の水を添加して半乾燥状態とした原料混合物を投入し、次に、該原料混合物上に、予め原料混合物と接する面に接着剤を塗布してある面材を設置し、所定の成形圧力にて加圧成形し、脱型、養生硬化、乾燥することを特徴とする板状複合再生建築材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無機質系建築材料廃材例えばけい酸カルシウム板、スレート、パーライト板、スラグせっこう板、窯業系サイディング、抄造せっこう板、せっこうボード等の建築施工時に切断加工等により破材となった廃材並びに建築材料としての役目を果たし終えた廃材を原料としてリサイクル建築材料として再使用することができる板状再生建築材料を芯材とし、その両面に面材を備えてなる板状複合再生建築材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術・課題】
建築の発展に伴い、防火、耐火性能の向上を図るために、無機質系不燃材料であるけい酸カルシウム板、スレート、パーライト板、窯業系サイディング、抄造せっこう板、せっこうボード等の無機質系建築材料が多く使用されている。しかしながら、建築施工時に切断加工等により生ずる破材及び建築材料としての役目を果たし終えた廃材はその一部が粉砕され、例えばけい酸カルシウム板廃材粉砕物であれば、けい酸カルシウム板を製造する際の、スレート廃材粉砕物であれば、スレートを製造する際の増量材としてそれぞれの材質に活用されているが、その添加量は通常５重量％程度、多くても７重量％程度であり、添加量を増すと生産される建築材料の性能が低下するためにその使用量には限界がある。
【０００３】
また、無機質系建築材料廃材はセメント原料としても利用されているが、セメント組成の調整、品質の安定性、設備の改良等の問題があり、再利用されている量は微々たるもので、大部分は廃棄処分されており、環境問題及び限りある資源の有効利用の点からも無機質系建築材料廃材の再利用が切望されている。
【０００４】
従って、本発明の目的は、無機質系建築材料廃材等のリサイクルを図り建築材料として使用できる板状複合再生建築材料の製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、無機質系建築材料廃材粉砕物２０〜９０重量％、及び普通ポルトランドセメント、アルミナセメント、早強セメント及びフライアッシュセメントから選択される水硬性結合剤１０〜８０重量％より構成される芯材と、該芯材の両面に接着された抄造せっこう板、スレートボード、けい酸カルシウム板及び紙からなる群から選択された面材を備えてなる板状複合再生建築材料の製造方法において、所定の形状の型枠の底部に、予め原料混合物と接する面に接着剤を塗布してある面材を設置し、該型枠の面材上に、無機質系建築材料廃材粉砕物２０〜９０重量％及び前記水硬性結合剤１０〜８０重量％よりなる原料配合物に、該原料配合物１００重量部に対して５〜１００重量部の水を添加して半乾燥状態とした原料混合物を投入し、次に、該原料混合物上に、予め原料混合物と接する面に接着剤を塗布してある面材を設置し、所定の成形圧力にて加圧成形し、脱型、養生硬化、乾燥することを特徴とする板状複合再生建築材料の製造方法にある。
【０００６】
また、本発明は、無機質系建築材料廃材粉砕物２０〜９０重量％、及び普通ポルトランドセメント、アルミナセメント、早強セメント及びフライアッシュセメントから選択される水硬性結合剤１０〜８０重量％よりなる配合物と、該配合物１００重量部に対して５重量部以下の量の補強繊維より構成される芯材と、該芯材の両面に接着された抄造せっこう板、スレートボード、けい酸カルシウム板及び紙からなる群から選択された面材を備えてなる板状複合再生建築材料の製造方法において、所定の形状の型枠の底部に、予め原料混合物と接する面に接着剤を塗布してある面材を設置し、該型枠の面材上に、無機質系建築材料廃材粉砕物２０〜９０重量％及び前記水硬性結合剤１０〜８０重量％よりなる配合物に、該配合物１００重量部に対して５重量部以下の量の補強繊維よりなる原料配合物に、該原料配合物１００重量部に対して５〜１００重量部の水を添加して半乾燥状態とした原料混合物を投入し、次に、該原料混合物上に、予め原料混合物と接する面に接着剤を塗布してある面材を設置し、所定の成形圧力にて加圧成形し、脱型、養生硬化、乾燥することを特徴とする板状複合再生建築材料の製造方法にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の板状複合建築材料の製造方法は、けい酸カルシウム板、スレート(スレートボード、スレート波板等)、パーライト板、スラグせっこう板、窯業系サイディング、抄造せっこう板、せっこうボード等のような無機質系建築材料廃材を原料としてリサイクルして再度建築材料として使用するものである。
【０００８】
本発明において、原料となる無機質系建築材料廃材粉砕物は、無機質系建築材料廃材を例えばジョークラッシャー、衝撃破砕機等により粗粉砕した後、衝撃粉砕機等により粉砕することにより得ることができる。無機質系建築材料廃材粉砕物は、６メッシュ以上、好ましくは３２メッシュ以上にまで粉砕したものが好ましい。なお、無機質系建築材料廃材粉砕物は、２種以上の無機質系建築材料廃材粉砕物の混合物であっても差し支えない。
【０００９】
また、無機質系建築材料廃材として、塗装等によりカラー化粧してある廃材も用いることができ、板状複合再生建築材料の芯材として用いれば良い。また、せっこうボード等には面材として紙が用いられているが、この紙も粉砕されて解繊されるので何ら問題なく本発明の原料として使用することができ、むしろ、粉砕されて解繊された紙は補強繊維の一部として有効に利用することができるために好ましい場合もある。
【００１０】
本発明に使用する結合剤としては、例えば普通ポルトランドセメント、アルミナセメント、早強セメント、フライアッシュセメント等の水硬性結合剤が好ましい。なお、本発明に使用する無機質系建築材料廃材粉砕物との分散性、作業性、価格などの点より、普通ポルトランドセメントを水硬性結合剤として使用することが好ましい。
【００１１】
無機質系建築材料廃材粉砕物と水硬性結合剤の配合割合は、無機質系建築材料廃材粉砕物２０〜９０重量％、水硬性結合剤１０〜８０重量％の範囲内であるが、無機質系建築材料廃材粉砕物４０〜８０重量％、水硬性結合剤２０〜６０重量％の範囲内であることが好ましい。ここで、水硬性結合剤の配合量が多い場合には、得られる板状複合再生建築材料の強度は上昇するが、無機質系建築材料廃材を再利用する立場からは、無機質系建築材料廃材の使用量が少ないためにリサイクルの効率が悪くなるために好ましくない。また、逆に、無機質系建築材料廃材の配合量を多くすると得られる板状複合再生建築材料の強度は低下して建築材料としては好ましくないものとなるために上記範囲内とすることが好ましい。
【００１２】
本発明において、補強繊維としては例えば耐アルカリガラス繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、石綿等の無機質系繊維、セルロース繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリアミド繊維等の有機質繊維を使用することができるが、価格、強度発現力及び得られる板状複合再生建築材料の製品の安定性の点から選択すれば良い。
【００１３】
補強繊維の配合量は、板状複合再生建築材料の用途、ハンドリング性等により決定されるが、無機質系建築材料廃材粉砕物と水硬性結合剤の合計量１００重量部に対して５重量部以下が好ましい。ここで、補強繊維の配合量が５重量部を超えると原料混合の際に繊維同志が絡み合いファイバーボール状等になり分散性が顕著に悪くなり、補強繊維の効果が発揮できなく、また、コストも高くなる等の欠点があるために好ましくない。なお、板状複合再生建築材料の芯材の両面には面材が設置され、この面材は高強度を有するために補強繊維を配合しなくても良い。
【００１４】
本発明の製造方法により得られる板状複合再生建築材料は、無機質系建築材料廃材粉砕物、水硬性結合剤及び補強繊維または無機質系建築材料廃材粉砕物及び水硬性結合剤よりなる芯材の両面に面材を備えてなる構成のものである。面材としては、例えばけい酸カルシウム板、抄造せっこう板、スレートボード、紙等を使用することができる。なお、面材は化粧を施したものを使用することもできるが、化粧面に擦り傷等を付けることがないように保護しながら製造することは困難であるために、化粧する場合には通常面材を芯材に設置した後に化粧を施すことが好ましい。
【００１５】
本発明の板状複合再生建築材料の製造方法は、所定の形状の型枠の底部に、面材の原料混合物と接する面に予め接着剤を塗布した面材を設置し、該面材上に、芯材を形成する原料混合物を投入し、更に、面材の原料混合物と接する面に予め接着剤を塗布した面材を設置し、原料混合物を２枚の面材と共に半乾式成形することよりなる。面材と芯材となる原料混合物の接着に用いる接着剤としては、ポリマーセメント、水ガラス系接着剤、酢酸ビニル系接着剤、ウレタン系接着剤等を用いることができ、接着剤の塗布量は、面材や芯材に用いる材質及び接着剤の種類により異なるが、５０〜２００ｇ／ｍ２の割合で塗布することが好ましい。ここで、接着剤の塗布量が５０ｇ／ｍ２未満であると、接着力が発揮できず面材と芯材との剥離を生じ複合材としての効果がなくなるために好ましくなく、また、２００ｇ／ｍ２を超えると、必要以上の塗布量となり接着力の更なる向上は期待できず、コストのみが上昇するために好ましくない。
【００１６】
なお、芯材を形成する原料混合物は上記成分配合を有する原料配合物１００重量部に対して５〜１００重量部、好ましくは１０〜６０重量部の水を添加、混合したものである。
【００１７】
ここで、芯材を形成する原料混合物について更に詳細に説明すると、まず、無機質系建築材料廃材粉砕物、結合剤及び適宜補強繊維を所定割合秤量して混合機等に投入して乾式で均一に混合する。なお、補強繊維を添加する場合には、補強繊維の種類によりファイバーボール状態に固まることがあるので、添加方法及び混合機を適宜選択して均一に補強繊維を分散させることが望ましい。次に、乾式混合しながら所定量の水を添加して充分に分散するまで混合する。なお、水の添加を無造作に行うと、混合物が継子状態となるので、水は噴霧状態で添加することが望ましい。また、結合剤が液状の場合には、液状結合剤と水の所定量を予め混合し、この混合物を噴霧状態で添加、混合することが望ましい。このようにして半乾燥状態の原料混合物を得る。
【００１８】
次に、所定の形状の型枠の底部に、面材の原料混合物と接する面に予め接着剤を塗布した面材を設置し、該面材上に、半乾燥状態の原料混合物を投入し、更に、面材の原料混合物と接する面に予め接着剤を塗布した面材を設置し、原料混合物を２枚の面材と共に加圧成形する。加圧成形の成形圧力は、板状複合再生建築材料の密度及び曲げ強さに関係する。成形圧力が小さい場合には、密度、曲げ強さは小さくなる。逆に、成形圧力が大きい場合には、密度、曲げ強さ共大きくなる。従って、得られる板状複合再生建築材料の用途、目的により密度、曲げ強さを設定し、成形圧力を選択することが好ましい。加圧後圧力を解除して型枠より取り出し、得られた成形体が硬化するまで養生を行う。硬化養生の条件は、使用する結合剤により異なり、使用する結合剤の硬化に最適な温度、時間等の条件で行うことが望ましい。硬化養生後、乾燥することにより板状複合再生建築材料を得ることができる。
【００１９】
なお、本発明の板状複合再生建築材料の製造方法は、半乾式成形方法に限定されるものではなく、例えばせっこうボードを製造する際のように面材と面材の間に原料混合物のペーストを投入し、ロール加圧成形することにより成形体を得ることもできる。しかし、この場合、半乾式成形方法に比較し、使用する水の量が多いので、水の処理及び得られた成形体の乾燥に手間と費用が掛かる欠点がある。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明の板状複合再生建築材料の製造方法を更に説明する。
実施例１
本発明の再生建築材料の原料となる無機質系建築材料廃材粉砕物を、けい酸カルシウム板、スレートボード、窯業系サイディング、抄造せっこう板、せっこうボードの廃材をそれぞれ衝撃破砕機で粗砕し、次に、衝撃粉砕機により粉砕することにより得た。得られた無機質系建築材料廃材粉砕物の粉体特性並びに粒度を以下の表１に記載する。
【００２１】
【表１】
0003753388.tif 000002
【００２２】
次に、板状複合再生建築材料の面材として、３８０ｍｍ×３８０ｍｍ、坪量０.２ｋｇ／ｍ２の紙を用い、芯材との接着面に接着剤として酢酸ビニルエマルジョンを１３０ｇ／ｍ２の割合で塗布したものを使用し、芯材として表１に示すけい酸カルシウム板廃材粉砕物７０重量％及び普通ポルトランドセメント３０重量％を使用し、更に、水を３５重量部添加して得た半乾燥状態の原料混合物を使用し、型枠の底部に面材を設置し、次に、面材上に原料混合物を所定量投入し、更に、その上に面材を設置して３０ｋｇ／ｃｍ２及び６０ｋｇ／ｃｍ２の成形圧力で加圧成形し、次いで脱型することにより成形体を得た。
また、比較のために、面材を用いず原料混合物のみを半乾式加圧成形して成形体を得た。
次いで、得られた成形体を室温にて２週間水分が逃げないようにして養生硬化し、次いで、１０５℃で乾燥して３８０ｍｍ×３８０ｍｍ×厚さは、成形圧３０ｋｇ／ｃｍ２の場合、１２.６ｍｍ、６０ｋｇ／ｃｍ２の場合１１.７ｍｍの寸法の成形硬化体を得た。なお、面材を用いない成形硬化体の寸法は３８０ｍｍ×３８０ｍｍ×厚さは、成形圧３０ｋｇ／ｃｍ２の場合、１２.３ｍｍ、６０ｋｇ／ｃｍ２の場合１１.４ｍｍであった。得られた成形硬化体のかさ比重及び曲げ強さの測定を行った。得られた結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
0003753388.tif 000003
【００２４】
上記表２から明らかなように、成形圧力３０ｋｇ／ｃｍ２で半乾式成形した場合、面材を使用しない成形硬化体のかさ比重は０.９８ｇ／ｃｍ３、曲げ強度は１２.２ｋｇ／ｃｍ２であるのに対し、芯材の両面に面材として紙を設置した場合のかさ比重は０.９９ｇ／ｃｍ３、曲げ強さは６４.７ｋｇ／ｃｍ２となり、ほぼ同等のかさ比重で曲げ強度の高い板状複合再生建築材料が得られた。また、成形圧力６０ｋｇ／ｃｍ２で半乾式成形した場合、面材を使用しない成形硬化体のかさ比重は１.０８ｇ／ｃｍ３、曲げ強度は２０.５ｋｇ／ｃｍ２であるのに対し、芯材の両面に面材として紙を設置した場合のかさ比重は１.０７ｇ／ｃｍ３、曲げ強さは９３.５ｋｇ／ｃｍ２となり、ほぼ同等のかさ比重で曲げ強度の高い板状複合再生建築材料が得られた。
【００２５】
実施例２
板状複合再生建築材料の面材として、３８０ｍｍ×３８０ｍｍ×厚さ６ｍｍのけい酸カルシウム板及び３８０ｍｍ×３８０ｍｍ、坪量０.２ｋｇ／ｍ２の紙を用い、芯材との結着面に接着剤として酢酸ビニルエマルジョンを１３０ｇ／ｍ２の割合で塗布したものを使用し、芯材として表１に示すけい酸カルシウム板廃材粉砕物７０重量％、普通ポルトランドセメント３０重量％並びに該粉砕物と普通ポルトランドセメントの合計量１００重量部に対して１.０重量部の耐アルカリガラス繊維を使用し、更に、水を３５重量部添加して得た半乾式状態の原料混合物を使用し、型枠の底部に面材を設置し、次に、原料混合物を所定量投入し、更に、その上に面材を設置して３０ｋｇ／ｃｍ２の成形圧力で加圧成形し、次いで脱型することにより成形体を得た。
また、面材を用いず原料混合物のみを半乾式加圧成形して成形体を得た。
次いで、得られた成形体を室温にて２週間水分が逃げないようにして養生硬化し、次いで、１０５℃で乾燥して、面材がけい酸カルシウム板使用の場合は３８０ｍｍ×３８０ｍｍ×２４ｍｍ、面材が紙の場合は３８０ｍｍ×３８０ｍｍ×１３ｍｍの寸法の成形硬化体を得た。なお、面材を用いない成形硬化体の寸法は３８０ｍｍ×３８０ｍｍ×１２.６ｍｍであった。得られた成形硬化体のかさ比重及び曲げ強さの測定を行った。得られた結果を表３に示す。
【００２６】
【表３】
0003753388.tif 000004
【００２７】
上記表３から明らかなように、面材を使用しない成形硬化体のかさ比重は０.９９ｇ／ｃｍ３、曲げ強度は１５.５ｋｇ／ｃｍ２であるのに対し、芯材の両面に面材として紙を設置した場合のかさ比重は１.００ｇ／ｃｍ３、曲げ強さは６１.６ｋｇ／ｃｍ２、面材としてけい酸カルシウム板を設置した場合のかさ比重は０.９５ｇ／ｃｍ３、曲げ強さは６１.６ｋｇ／ｃｍ２となり、かさ比重が小さく、曲げ強度の高い板状複合再生建築材料が得られた。なお、無機質系建築材料廃材粉砕物を使用した芯材の両面に面材として薄く、引っ張り強度のある紙、けい酸カルシウム板等を設置することにより、高強度で軽量な板状複合再生建築材料を得ることができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、無機質系建築材料廃材粉砕物を原料として、軽量で、強度の高い板状複合再生建築材料を提供することができる。