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技術 再生材とその製造方法、およびその再生材を用いた無機質板

出願人 ケイミュー株式会社
発明者 本田英隆坪倉俊文嶋田幸雄萩本善紀守田孝士
出願日 2002年5月23日 (19年5ヶ月経過) 出願番号 2002-149526
公開日 2003年12月3日 (17年10ヶ月経過) 公開番号 2003-342049
状態 特許登録済
技術分野 セメント、コンクリート、人造石、その養生 セメント、コンクリート、人造石、その養正
主要キーワード 付着固形分 再利用量 マテリアルバランス 回転衝撃 フリーネス値 硬化度合い 粉砕ロータ 通過分
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2003年12月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

無機質板原料への配合量を増大することができ、マテリアルバランスを保つことができる再生材とその製造方法、およびその再生材を用いた無機質板を提供する。

解決手段

無機質板の廃材粉砕した再生材であって、再生材に含まれる繊維分フリーネスが無機質板に配合されていた新品補強繊維のフリーネスの50%以上で、再生材に含まれる固形分の粒度が100μm以下である再生材とする。

概要

背景

無機質板製造過程において、また現場施工時においては、無機質板の端材不良品等の廃材が大量に発生している。従来は、これらを産業廃棄物として処理していたが、最近では、資源枯渇環境保護、およびコストの観点から、これらの廃材を原料として再利用する試みが種々検討されている。

この無機質板の再利用の方法としては、たとえば、無機質板の端材や不良品等の廃材を微細粉末状に粉砕して再生材とし、原料に配合する方法が一般的に行われている。この方法では、得られる無機質板の強度低下の問題などから、再生材の配合量は最大でも20%程度に抑えられている。

概要

無機質板原料への配合量を増大することができ、マテリアルバランスを保つことができる再生材とその製造方法、およびその再生材を用いた無機質板を提供する。

無機質板の廃材を粉砕した再生材であって、再生材に含まれる繊維分フリーネスが無機質板に配合されていた新品補強繊維のフリーネスの50%以上で、再生材に含まれる固形分の粒度が100μm以下である再生材とする。

目的

そこで、この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、無機質板原料への配合量を増大することができ、マテリアルバランスを保つことができる再生材とその製造方法、およびその再生材を用いた無機質板を提供することを課題としている。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

無機質板廃材粉砕した再生材であって、再生材に含まれる繊維分フリーネスが無機質板に配合されていた新品補強繊維のフリーネスの50%以上で、再生材に含まれる固形分の粒度が100μm以下であることを特徴とする再生材。

請求項2

再生材に含まれる繊維分のアルカリ溶出量が、新品の補強繊維のアルカリ溶出量の80%以下であることを特徴とする請求項1記載の再生材。

請求項3

再生材の繊維分に固形分が付着しているとともに、固形分の付着量が、重量比として、繊維分:付着固形分=50:50〜30:70であることを特徴とする請求項1または2記載の再生材。

請求項4

請求項1ないし3いずれかに記載の再生材を100メッシュのふるいにかけたときのふるい上残留分であることを特徴とする再生材。

請求項5

請求項1ないし3いずれかに記載の再生材を100メッシュのふるいにかけたときのふるい通過分であることを特徴とする再生材。

請求項6

無機質板の原料として、固形分重量で30%以上の配合が可能とされる請求項1ないし5いずれかに記載の再生材。

請求項7

無機質板の廃材を、無機質板に含まれる繊維分のフリーネスが50%以上で、無機質板に含まれる固形分の粒度が100μm以下となるように粉砕することを特徴とする再生材の製造方法。

請求項8

ピンミル式の粉砕機により粉砕することを特徴とする請求項7記載の再生材の製造方法。

請求項9

請求項1ないし6いずれかに記載の再生材が原料として用いられていることを特徴とする無機質板。

技術分野

0001

この出願の発明は、再生材とその製造方法、およびその再生材を用いた無機質板に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、無機質板原料への配合量を増大することができ、マテリアルバランスを保つことができる再生材とその製造方法、およびその再生材を用いた無機質板に関するものである。

背景技術

0002

無機質板の製造過程において、また現場施工時においては、無機質板の端材不良品等の廃材が大量に発生している。従来は、これらを産業廃棄物として処理していたが、最近では、資源枯渇環境保護、およびコストの観点から、これらの廃材を原料として再利用する試みが種々検討されている。

0003

この無機質板の再利用の方法としては、たとえば、無機質板の端材や不良品等の廃材を微細粉末状に粉砕して再生材とし、原料に配合する方法が一般的に行われている。この方法では、得られる無機質板の強度低下の問題などから、再生材の配合量は最大でも20%程度に抑えられている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、製造過程で発生するのに加え、現場から回収される無機質板の端材および不良品等の廃材の発生量を考慮すると、原料への再生材の配合量が30%程度でないと、再生材量と再利用量とのマテリアルバランスがとれないのが現状である。

0005

そこで、この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、従来技術の問題点を解消し、無機質板原料への配合量を増大することができ、マテリアルバランスを保つことができる再生材とその製造方法、およびその再生材を用いた無機質板を提供することを課題としている。

課題を解決するための手段

0006

そこで、この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、以下の通りの発明を提供する。

0007

すなわち、まず第1には、この出願の発明は、無機質板の廃材を粉砕した再生材であって、再生材に含まれる繊維分フリーネスが無機質板に配合されていた新品補強繊維のフリーネスの50%以上で、再生材に含まれる固形分の粒度が100μm以下であることを特徴とする再生材を提供する。

0008

そして、この出願の発明は、上記第1の発明について、第2には、再生材に含まれる繊維分のアルカリ溶出量が、無機質板に配合されていた新品の補強繊維のアルカリ溶出量の80%以下であることを特徴とする再生材を、第3には、再生材の繊維分に固形分が付着しているとともに、固形分の付着量が、重量比として、繊維分:付着固形分=50:50〜30:70であることを特徴とする再生材を、第4には、この再生材を100メッシュのふるいにかけたときのふるい上残留分であることを特徴とする再生材を、第5には、この再生材を100メッシュのふるいにかけたときのふるい通過分であることを特徴とする再生材を、第6には、無機質板の原料として、固形分重量で30%以上の配合が可能とされる再生材を提供する。

0009

そしてこの出願の発明は、第7には、無機質板の廃材を、無機質板に含まれる繊維分のフリーネスが50%以上で、無機質板に含まれる固形分の粒度が100μm以下となるように粉砕することを特徴とする再生材の製造方法を、第8には、ピンミル式の粉砕機により粉砕することを特徴とする再生材の製造方法を提供する。

0010

加えてこの出願の発明は、第9には、上記いずれかに記載の再生材が原料として用いられていることを特徴とする無機質板を提供する。

発明を実施するための最良の形態

0011

この出願の発明は、上記の通りの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。

0012

この出願の発明者らは、無機質板の端材および不良品等の廃材を用いた再生材の調整について鋭意研究を重ねた結果、「廃材の粉末化=繊維も固形分も粉末状に粉砕」という従来の観念を拭い去り、廃材中の繊維をできるだけ痛めないように粉砕することで、この再生材を使用して得られる無機質板の強度や生産性への悪影響を低下し、再生材の配合量を30%程度にまで引き上げられることを見出すに至った。

0013

すなわち、この出願の発明の再生材は、無機質板の端材および不良品等の廃材を粉砕した再生材であって、無機質板に配合されていた補強繊維を含む繊維分と、その他の固形分とに大分したとき、再生材に含まれる繊維分のフリーネスが新品の補強繊維のフリーネスの50%以上で、再生材に含まれる固形分の粒度が100μm以下であることを特徴としている。

0014

ここで、フリーネス(濾水度)とは、繊維の水切れの良さを示す指標であって、値が小さくなるほど繊維の粉砕が進んでいることを示す。そしてこの出願の発明においては、このフリーネスを再生材中の補強繊維の繊維長分布および比表面積の特性を評価する指標として用いるようにし、この再生材に含まれる繊維分のフリーネスが無機質板に配合されていた新品の補強繊維のフリーネスの50%以上となるように粉砕することで、廃材中の繊維をできるだけ痛めないように粉砕するようにしている。

0015

また、廃材の粉砕が十分でないと、再生材としての利用は困難となリ、この再生材を利用して製造した無機質板の強度等の特性を著しく低下させることになる。そこでこの出願の発明においては、上記の繊維分のフリーネスとともに、再生材中の固形分の粒度が、100μm以下であるように規定を設けている。

0016

これによって、再生材としての利用が好適となり、再生材として無機質板の原料に配合した場合に、繊維分は新品の補強繊維のみを用いた場合とほぼ同等の強度を発現させることができ、固形分は主原料として用いるセメント粒子の隙間を埋め、高強度で緻密な無機質板を得ることができるのである。

0017

またこの出願の発明の再生材は、繊維分のアルカリ溶出量が、新品の補強繊維のアルカリ溶出量の80%以下に抑制されている。補強繊維から溶出するアルカリ成分セメント硬化反応阻害することが知られているが、この再生材ではアルカリ溶出量が抑制されているため、セメントの硬化反応の進行を促進する効果が得られることになる。

0018

また、以上のようなこの出願の発明の再生材は、繊維分に固形分が付着しているとともに、固形分の付着量が、重量比として、繊維分:付着固形分=50:50〜30:70の範囲のものとして実現される。再生材の繊維分に固形分が付着した状態であるとともに、固形分の付着量を特定の範囲のものとすることで、この再生材を無機質板の原料に配合した場合に、繊維としての特性が十分発現されるとともに、繊維分とセメントとの結合力が高められることになる。

0019

さらにこの出願の発明の再生材においては、上記の再生材を100メッシュのふるいにかけてふるい上残留分とふるい通過分とに分けることで、その各々を新たな再生材として利用することができる。このふるい上残留分は、主として固形分が付着した繊維分からなり、新品の補強繊維と比較して同等以上の補強効果を示す。また、ふるい通過分については、主として固形分からなり、繊維分が少ないことで、無機質板以外の異材、たとえば肥料タイルレンガ等へ応用することができ、再利用範囲を拡大することができる。

0020

以上のような優れた特性を有するこの出願の発明の再生材は、無機質板の原料として、固形分重量で30%もしくはそれ以上の配合が可能とされる。従来は、固形分重量として20%を超える配合では、得られる無機質板の強度等の物性を著しく劣化させていたが、この出願の発明の再生材によって30%程度の配合が可能となり、再生材量と再利用量とのマテリアルバランスをとることができる。

0021

そしてこの再生材が原料として用いられている無機質板は、従来の再生材と用いたものよりも強度等の特性に優れ、また新品の材料のみを用いた無機質板にもひけを取ることはない。

0022

以上のこの出願の発明の再生材は、無機質板の廃材を、無機質板に含まれる繊維分のフリーネスが50%以上で、無機質板に含まれる固形分の粒度が100μm以下となるように粉砕することで製造することができる。

0023

一般に、粉砕は、固体圧縮(押す)、衝撃(たたく)、剪断(切る,折る)あるいは摩砕(擦る,すりつぶす)等の外力を与えて破壊し、元より粒径の小さな粒または粉にすることを言い、汎用されている粉砕機には、これらの外力を複合して粉砕を行うものが多い。そして、従来の再生材の製造においては、無機質板の廃材の粉砕装置としては、回転衝撃粉砕ロータ中高速のものであって、圧縮および剪断力により粉砕するハンマーミルが広く用いられている。しかしながら、この出願の発明においては、上記のとおりの粉砕を行うために、衝撃および摩砕力による粉砕によって繊維が切断されるのを最小限に押さえ、かつ高い離解分散効果が得られるピンミル式の粉砕機を用いることが好適な例として示される。このピンミル式の粉砕機によると、粉砕による温度上昇が少なく、粉砕品粒度分布シャープであって、粉砕粒度選択が容易になるという利点をも得ることができる。これによって、フリーネスドロップフリーネス値の低下)が抑制されるために、無機質板に含まれる繊維分のフリーネスが新品の補強繊維の50%以上とすることができ、また固形分の粒度が100μm以下となるように粉砕することができる。

0024

以下、添付した図面に沿って実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

0025

(実施例1〜3)補強繊維としてパルプを使用している無機質板の製造過程で発生した端材を、ピンミル式粉砕機で粉砕して再生材を作製した。なお、この再生材の一部から繊維分を回収してフリーネスを測定したところ、新品のパルプのフリーネスの50%以上であった。また、固形分については、平均粒径が100μm以下で安定していることが確認された。

0026

比較のために、従来の通り、ハンマーミル式粉砕機で粉砕して再生材を作製した。この場合の再生材の一部から繊維分を回収してフリーネスを測定したところ、新品のパルプのフリーネスの40%以下であった。また、固形分については、平均粒径が100μmを超え、大きいものでは数mmのものが含まれていた。

0027

これらの再生材を原料中に0〜30%配合してスラリーとし、抄造法により成形して脱水プレスにより加圧成形したのち、自然養生および170℃のオートクレーブ養生を行って無機質板を製造した。

0028

これらの無機質板について、生産性、曲げ強度耐久性を調べ、その結果を表1に示した。耐久性については、ASTM−B法による耐凍害性試験を行った後の、無機質板の膨潤度を調べることで評価した。

0029

0030

従来の再生材を用いた場合には、再生材の配合量は20%以下の場合に生産性および強度、耐久性の良い無機質板が得られるのに対し、この出願の発明の再生材を用いた場合には、配合量を30%とした場合であっても生産性および強度、耐久性の良い無機質板を得ることができることがわかった。
(実施例4)実施例1〜3と同様にピンミル式粉砕機で得られた再生材を100メッシュのふるいにかけ、ふるい上に残った部分(以下、再生材繊維分という)を回収した。

0031

この再生材繊維分と、新品のパルプのアルカリ成分の溶出度を調べ、その結果を図1に示した。この再生材繊維分のアルカリ溶出度は、新品のパルプの80%以下であることが確認された。

0032

これらの再生材繊維分と、新品のパルプとを用いて無機質板を作製したところ、新品のパルプを用いた場合に比べ、再生材繊維分を用いた場合の方が無機質板の硬化度合いが速いことが確認された。

0033

また、再生材繊維分と新品のパルプとを用い、十分に硬化させて無機質板を作製して、その引張り強度を測定した。その結果を図2に示した。図2より、この出願の発明の再生材は、再生材繊維分だけを用いても、新品のパルプを用いたのと同等の引張り強度の向上効果が得られることが示された。
(実施例5)実施例4で得られた再生材繊維分を熱分析し、その結果から繊維成分の重量とセメント等固形成分の重量とを算出して結果を表2に示した。

0034

0035

この出願の発明の再生材における再生材繊維分には、繊維のみならず、固形分が付着するなどして含まれていることがわかった。
(実施例6)実施例1〜3と同様にピンミル式粉砕機で得られた再生材を100メッシュのふるいにかけ、ふるいを通過した部分(以下、再生材固形分という)を回収した。

0036

この再生材固形分を用いて無機質板を作製し、引張り強度を測定した。その結果を図3に示した。

0037

また、比較のために、従来の再生材を用いて同様に無機質板を作製し、引張り強度を測定した。

0038

図3より、この出願の発明の再生材固形分を用いた無機質板は、配合量が40%の場合であっても引張り強度が5MPa超過と、優れた強度向上効果を有することが示された。

0039

もちろん、この出願の発明は上記に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。

発明の効果

0040

以上詳しく説明した通り、この出願の発明によって、無機質板原料への配合量を増大することができ、マテリアルバランスを保つことができる再生材とその製造方法、およびその再生材を用いた無機質板が提供される。

図面の簡単な説明

0041

図1再生材繊維分とパルプのアルカリ溶出度を例示した図である。
図2再生材繊維分とパルプを配合した無機質板の引張り強度を例示した図である。
図3再生材固形分と従来の再生材を配合した無機質板の引張り強度を例示した図である。

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