(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロン分解無害化処理によって生成された、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）とフッ化カルシウム（ＣａＦ２）との混合物であるフロン分解物を結合材で硬化させて成る建築材料。
【請求項２】
前記結合材が石膏であることを特徴とする請求項１記載の建築材料。
【請求項３】
前記結合材がセメントであることを特徴とする請求項１記載の建築材料。
【請求項４】
前記結合材が合成樹脂であることを特徴とする請求項１記載の建築材料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フロン分解無害化処理によって生成されたフロン分解物を原料とする建築材料（壁材、天井板、間仕切り板等）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特定フロン（以下、単にフロンと称する）は、極めて安定した化合物であり、冷媒、発泡剤、洗浄剤等として広く使用されてきた。しかし、大気中に放出されたフロンは、成層圏のオゾン層を破壊することが明らかになったため、我が国では１９９５年以降その生産が中止されている。
【０００３】
しかし、オゾン層の破壊を防ぐためには、フロンの生産を中止するだけでは不十分で、これまでに生産され使用されている大量のフロンを廃棄処分するにあたっては分解無害化処理が不可欠である。
【０００４】
フロンの分解無害化処理に供される装置（フロン分解無害化装置）としては、アークプラズマ方式、高周波プラズマ方式、化学的熱分解方式、触媒方式、液中分解方式等がある。最近、上記各種フロン分解無害化装置のなかでも小型・低コストで分解処理能力の高いアークプラズマ方式（特開平１０−２４９１６１号等）が注目されている。
【０００５】
かかるアークプラズマ方式のフロン分解無害化装置は、放電によって空気をプラズマ化して超高温（約１０，０００℃）のアークを発生させ、そこにフロン〔例えば、フロン１２（ＣＣｌ２Ｆ２）〕と水蒸気（Ｈ２Ｏ）とを送り込んで瞬時に分解処理する。
【０００６】
ＣＣｌ２Ｆ２＋２Ｈ２Ｏ  →  ２ＨＣｌ  ＋  ２ＨＦ  ＋  ＣＯ２
【０００７】
分解ガスは、消石灰〔Ｃａ（ＯＨ）２〕で急冷されながら中和してフッ化カルシウム（ＣａＦ２）と炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）とからなる無害化物質（フロン分解物）となる。下記反応式中のＣａＣｌ２は水溶性であるので、固形物化しない。なお、ＣａＣｌ２が固形物中に残留した場合には、水洗することで容易に除去できる。
【０００８】
ＨＣｌ  ＋  Ｃａ（ＯＨ）2  →  ＣａＣｌ2
【０００９】
ＨＦ    ＋  Ｃａ（ＯＨ）2    →  ＣａＦ2
【００１０】
ＣＯ2 ＋  Ｃａ（ＯＨ）2    →  ＣａＣＯ3
【００１１】
なお、プラズマアーク方式以外のフロン分解無害化装置でも、上記したのと同様にフロン分解物が生成される。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したフロン分解無害化処理によって生成されたフロン分解物は、一般廃棄物とは異なり厳格な廃棄物流出防止措置が施された管理型処分場で埋立て処分しなければならず、廃棄処理費用が嵩む欠点を有している。廃棄処分されるフロンは年々増加しており、今後廃棄処理費用が高騰化するものと推測される。
【００１２】
ここに、フロン分解物を単に廃棄処分してしまうことは経済的にも得策ではなく、資源の有効利用の観点からいっても問題がある。そこで、フロン分解物を再資源化する技術の開発が強く望まれている。
【００１３】
本発明の目的は、フロン分解無害化処理によって生成されたフロン分解物を再資源化して軽量で機械的強度が大きくしかも耐火性に優れた建築材料を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、フロン分解無害化処理によって生成された、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）とフッ化カルシウム（ＣａＦ２）との混合物であるフロン分解物を結合材で硬化させて成る建築材料である。
【００１５】
かかる発明の場合、フロン分解物（炭酸カルシウム、フッ化カルシウム）は、密度が小さい（２．７ｇ／ｃｍ３、３．１８ｇ／ｃｍ３）ので、結合材と水とを加えて硬化させても硬化物は軽量である。また、フロン分解物と結合材とが強固に結合するので、機械的強度(曲げ強度、圧縮強度)も大きい。また、炭酸カルシウムの分解温度が９００℃、フッ化カルシウムの分解温度が１４０３℃であるので、硬化物も耐火性に優れている。なお、８００℃程度の加熱・分解で生じるガスは、炭酸ガスであるので人体には無害である。
【００１６】
したがって、フロン分解無害化処理によって生成されたフロン分解物を再資源化して軽量で機械的強度も大きくしかも耐火性に優れた建築材料を提供できる。
【００１７】
請求項２の発明は、前記結合材が石膏であることを特徴とする建築材料である。
【００１８】
かかる発明の場合、フロン分解物と石膏とが強固に結合して硬化するので、請求項１記載の発明と同様な作用・効果を奏する他、市販の石膏ボードに比べて大幅に機械的強度を増大させることができる。
【００１９】
請求項３の発明は、前記結合材がセメントであることを特徴とする建築材料である。
【００２０】
かかる発明の場合、フロン分解物とセメントとが強固に結合して硬化するので、請求項１記載の発明と同様な作用・効果を奏する他、機械的強度が大きいセメント２次製品を簡単に製造できる。
【００２１】
請求項４の発明は、前記結合材が合成樹脂であることを特徴とする建築材料である。
【００２２】
かかる発明の場合、請求項１記載の発明と同様な作用・効果を奏する他、機械的強度が大きいエクステリア製品、マンホール蓋、側溝蓋、ステップ等を簡単に製造できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００２４】
本発明に係る建築材料は、フロン分解無害化処理によって生成されたフロン分解物を結合材で硬化させて成る。
【００２５】
この実施形態では、フロンとしては、カーエアコンの冷媒として使用されていたフロン１２（ＣＣｌ２Ｆ２）が選定されている。なお、フロン１２以外の特定フロンを選定してもよい。フロン分解物は、前記フロン１２をプラズマアーク方式のフロン分解無害化装置で分解無害化処理することによって生成される。具体的には、フロン分解物は、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）とフッ化カルシウム（ＣａＦ２）との混合物である。
【００２６】
また、結合材としては、焼き石膏が選定されている。  焼き石膏は、無機系結合材で水と混合することによって反応が生じ固形化する。この焼き石膏は、半水石膏で硫酸カルシウムの1/2水和物で、1.5水を含み硬化物を形成する。
【００２７】
ＣａＳＯ４・１／２Ｈ２Ｏ＋Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ
【００２８】
この焼き石膏は、安価で、耐火性、不燃性が特徴である。
ここに、本建築材料の製造条件等を決定するに当って、上記フロン分解物と結合材（石膏）との混合割合と機械的強度（曲げ強度、圧縮強度，曲げ弾性率等）がどのような関係にあるかを実験した。以下、図１に基き実験について説明する。
【００２９】
〔実験方法〕
【００３０】
▲１▼． まず、水分を相当量含んだフロン分解物を、乾燥器中で１日間９０℃で乾燥し、その後粉砕して粉末状とした（ステップＳＴ１）。
【００３１】
▲２▼．次に、粉末状のフロン分解物と焼き石膏とを表１に示す配合で混合した（ＳＴ２）。フロン分解物（Ｆ）の配合率（％）は、０、１０、１５、２０、２５、３０、５０、６０、７０、８０とした。ここで、配合率とは、フロン分解物（Ｆ）と石膏（Ｓ）との混合物（Ｆ＋Ｓ）中にどれだけの割合でフロン分解物（Ｆ）が配合されているかを重量パーセントで表した値である。すなわち、〔Ｆ／（Ｆ＋Ｓ）〕×１００（％）である。なお、硬化後に同一の形状で機械的強度等を測定できるように、配合率が変わってもフロン分解物（Ｆ）と石膏（Ｓ）との混合物（Ｆ＋Ｓ）の重量が一定値（例えば、１５０ｇ）となるようにした。例えば、配合率が１０％の場合には、フロン分解物（Ｆ）の重量を１５ｇ、石膏（Ｓ）の重量を１３５ｇとした。
【００３２】
▲３▼．次に、混合物（Ｆ＋Ｓ）に水を所定量（例えば、９０ｍｌ）加えて攪拌混合した（ＳＴ３）。
【００３３】
▲４▼．攪拌混合された泥状の混合物（Ｆ＋Ｓ）を、シリコン系離形剤を塗布した型枠（１ｃｍ×６．４ｃｍ×３．５ｃｍ）へ注入し(ＳＴ４)、所定時間経過してある程度乾燥したところで脱型した（ＳＴ５）。脱型後の硬化物（板状の試料Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）は、１０日間室内で乾燥させた（ＳＴ６）。
【００３４】
▲５▼．また、上記した場合と同様の手順で、石膏（Ｓ）の使用量を増やして上記混合物（Ｆ＋Ｓ）の水（Ｗ）に対する比率〔（Ｆ＋Ｓ）／Ｗ〕が２以上の試料（表３のＮｏ．１１〜Ｎｏ．１６）も作成した。
【００３５】
▲６▼．試料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）の密度、機械的強度（曲げ強度、圧縮強度、曲げ弾性率）を測定した。
【００３６】
ここにおいて、密度は、試料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）の重量を化学天秤で測定するとともにノギスで３辺を測定して体積を算出して求めた。曲げ強度は、万能試験機（ORIENTEC-1S）を使用し三点曲げで測定した。その際の荷重レンジは１０００kgf、クロスヘッド速度 １．００mm/min.、支点間距離３．９cmであった。曲げ弾性率は、曲げ強度測定時の荷重−変形曲線の初期直線部の傾きから算出した。圧縮強度は、上記万能試験機で圧縮試験治具を装着して、荷重レンジ１０００kgf、クロスヘッド速度 ５．００mm/minで測定した。
【００３７】
〔実験結果〕
【００３８】
１．混合物（Ｆ＋Ｓ）の水（Ｗ）に対する比率〔（Ｆ＋Ｓ）／Ｗ〕が１．６７である試料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）の密度、機械的強度を、表1および表2に示す。なお、表１および表２に基き、フロン分解物の配合率と機械的強度等との関係を図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）で実線の折れ線グラフで示した。
【００３９】
▲１▼．密度は、フロン分解物配合率が６０%までは１．１６ｇ／ｃｍ３程度でほぼ一定であった。なお、６０%および８０%添加した場合ではやや低くなり１．０g/cm３になった。
【００４０】
▲２▼．曲げ強度は、フロン分解物を１０%および１５%含む場合は、無配合の場合（石膏のみ）より増大した。これは、フロン分解物が、石膏の補強材として作用しているものと考えられる。また、２０%含む場合ではほぼ同一であった。なお、フロン分解物配合率が増すと、曲げ強度は低下した。しかし、８０%配合の場合でも、市販石膏ボードが両面の紙を剥がすとボロボロで極めて弱いことに比較すれば形状は維持しており、くずれ落ちることはなかった。
【００４１】
▲３▼．曲げ弾性率は、曲げ強度とほぼ同様の傾向であった。
【００４２】
▲４▼．圧縮強度は、フロン分解物の配合率が増加するにつれて低下する傾向にある。
【００４３】
２．上記比率〔（Ｆ＋Ｓ）／Ｗ〕が２以上である各試料（Ｎｏ．１１〜Ｎｏ．１６）の密度、機械的強度および曲げ弾性率は、表３に示す。なお、表３に基き、フロン分解物の配合率と機械的強度等との関係を図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）で破線の折れ線グラフで示した。
【００４４】
機械的強度（曲げ強度、圧縮強度、弾性率）は、比率〔（Ｆ＋Ｓ）／Ｗ〕が１．６７である各試料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）よりも大きい。
【００４５】
３．なお、試料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）をガスバーナー中で加熱しても、分解や破壊されることはなかった。これは、炭酸カルシウムの分解温度が９００℃、フッ化カルシウムの分解温度が１４０３℃であるので、硬化物も耐火性に優れていることによるものと考えられる。なお、８００℃程度の加熱・分解で生じるガスは、炭酸ガスであるので人体には無害である。
【００４６】
４．以上、上記実験結果によれば、フロン分解物を石膏で硬化させて成る試料（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１６）は、軽量で従来の市販石膏ボードと比較すれば機械的強度がはるかに大きく、耐火性にも優れていることが判明した。
【００４７】
〔製造条件〕
【００４８】
上記実験結果から、より軽量の建築材料を製造する場合には、上記混合物（Ｆ＋Ｓ）の水（Ｗ）に対する比率〔（Ｆ＋Ｓ）／Ｗ〕を小さくする（例えば、２以下）。なお、さらに軽量化が求められる場合には、シラスバルーンなどの軽量骨材を添加すれば容易に解決可能である。
【００４９】
また、より機械的強度の大きい建築材料を製造する場合には、上記フロン分解物の配合率を低くする（例えば、１０％〜２０％）。なお、フロン分解物の配合率を高くした場合でも、繊維（アスベスト、ガラス繊維、炭素繊維、ロックウール、セラミックファイバー、スチールファイバー、ビニロン、パルプ等）を混合することで機械的強度を増大させることができる。こうした補強策を講じるなどすることで、上記フロン分解物配合率５％〜９０％の範囲で実用化可能である。また、機械的強度および流動性確保等の観点から、上記比率〔（Ｆ＋Ｓ）／Ｗ〕が０．１〜１０．０で実用化可能で望ましくは１．０〜３．０である。
【００５０】
こうして、製造された建築材料は、軽量で機械的強度も大きくしかも耐火性に優れている。また、フロン分解物は、微生物や太陽光の照射等によって性能が低下しないので、耐久性にも優れている。さらに、廃棄後の環境付加であるが、構成化合物はいずれも水に対する溶解度は低く、しかも有機物を含むことはないので環境への付加は低い。
【００５１】
なお、上記実験では、フロン分解物を乾燥してから結合材（石膏）を混合したが、フロン分解無害化装置から取りだしたフロン分解物を脱水した後、結合材を加えて硬化物（建築材料）を製造してもよい。これにより、フロン分解物を乾燥させ粉末化する手間を掛ける必要がなくなり、一段と製造時間の短縮・製造コストの低減を図ることができる。
【００５２】
また、上記実施形態では、結合材として石膏を用いたが、セメントでもよい。ここに、  結合材としてセメントを使用した場合、セメントとフロン分解物と水とを混練し、型枠中に充填、あるいは吹きつけ、あるいは押出し、型込めなどセメント製品の成形法を用いてセメント２次製品が簡単に製造できる。強度や耐久性などの点から、場合によっては砂や砂利などの細骨材を添加してもよい。
【００５３】
また、結合材として合成樹脂を使用してもよい。合成樹脂としては、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂のいずれも使用可能である。これらの合成樹脂と混合し、一般的な成形法で熱、圧力を加えることにより、エクステリア製品、マンホール蓋、側溝蓋、ステップなどを簡単に製造できる。
【００５４】
また、上記したアークプラズマ方式のフロン分解無害化装置以外の装置によって生成されたフロン分解物を原料としてもよい。
【００５５】
【表１】
0003797825.tif 000002
【００５６】
【表２】
0003797825.tif 000003
【００５７】
【表３】
0003797825.tif 000004
【００５８】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、フロン分解無害化処理によって生成されたフロン分解物を結合材で硬化させて成るので、フロン分解物を再資源化して軽量で機械的強度も大きくしかも耐火性に優れた建築材料を提供することができる。
【００５９】
請求項２の発明によれば、前記結合材が石膏であるので、請求項１記載の発明と同様な効果を奏する他、市販の石膏ボードに比べて大幅に機械的強度を増大させることができる。
【００６０】
請求項３の発明によれば、前記結合材がセメントであるので、請求項１記載の発明と同様な効果を奏する他、機械的強度が大きいセメント２次製品を簡単に製造できる。
【００６１】
請求項４の発明によれば、前記結合材が合成樹脂であるので、請求項１記載の発明と同様な効果を奏する他、機械的強度の大きいエクステリア製品、マンホール蓋、側溝蓋、ステップ等を製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための図である。
【図２】同じく、フロン分解物配合率と機械的強度等の関係を示す図である。
【符号の説明】
ＳＴ１〜ＳＴ６  実験の各ステップ
【図１】
0003797825.tif 000005
【図２】
0003797825.tif 000006