JP5063473B2

JP5063473B2 - 造粒人工土壌の製造方法

Info

Publication number: JP5063473B2
Application number: JP2008124781A
Authority: JP
Inventors: 典行福島; 親夫半田
Original assignee: 三菱マテリアル建材株式会社; 三菱商事建材株式会社
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2008-05-12
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2028-05-12
Also published as: JP2009273371A

Description

本発明は、けい酸カルシウム系の造粒人工土壌の製造方法、およびそれにより得られた人工土壌に関する。

従来、けい酸カルシウム系建材は、耐熱性、軽量性等の優れた特性のために、特にけい酸カルシウム板は主に建築材料として広く用いられている。このけい酸カルシウム板は、主としてパルプ等の補強繊維を配合したけい酸カルシウム系建材用組成物を抄造成形した後に、オートクレーブ処理し、ついで乾燥した後に所定の形状、寸法に加工して得られるのが通常である。そして、加工時に発生する端材、表面仕上げ加工時の粉体等は、けい酸カルシウム系建材用組成物の配合に再利用されるのが一般的である。また、けい酸カルシウム板の廃材は、粉砕して人工土壌、肥料として再利用することも提案されている（特許文献１）。人工土壌、肥料として用いる場合には、保管、ハンドリング性、飛散防止、肥効速度の調節等の観点からは造粒物とすることが望ましい。しかしながら、このような場合において、本発明者の知見によれば、増粘剤（バインダー）を用いてもパルプ等の補強繊維が存在すると十分な硬度（造粒強度）が達成できないという難点がある。

特開２００３−１４５１００号公報

本発明は、けい酸カルシウム板の成形の際の端材、表面仕上げ加工時の粉体、または廃材等、を造粒人工土壌、肥料として有効に再利用する際に、簡易な方法で硬度を向上させ得る方法を提供する。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の発明を提供する。

（１）けい酸カルシウム系基材に補強繊維を配合してなるけい酸カルシウム系建材用組成物を粉砕して、または粉砕した後に分級して、粉砕物中の補強繊維の長さが実質的に３ｍｍ以下となるように調整し、ついでこの粉砕物を造粒することにより、木屋式穀粒硬度計を用いて測定された硬度が０．３〜６ｋｇ/ｃm ^２である造粒人工土壌を得ることを特徴とするけい酸カルシウム系の造粒人工土壌の製造方法；
（２）さらにけい酸カルシウム系基材に未膨張バーミキュライトを配合してなる上記（１）に記載の造粒人工土壌の製造方法；
（３）粉砕物が、けい酸カルシウム系基材に補強繊維を配合してなる建材用組成物を成形して建材を製造する際に、建材の仕上げ加工により発生する研磨粉体である上記（１）または（２）に記載の造粒人工土壌の製造方法；
（４）けい酸カルシウム系建材組成物を成形して建材を製造する際に発生する端材を粉砕する上記（１）または（２）に記載の造粒人工土壌の製造方法；
（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の造粒人工土壌の製造方法により得られた造粒人工土壌；ならびに
（６）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の造粒人工土壌の製造方法により得られたけい酸質肥料、
である。

本発明によれば、けい酸カルシウム板の成形の際の端材、表面仕上げ加工時の粉体、または廃材等、を造粒した人工土壌、肥料として有効に再利用する際に、硬度を向上させる方法を提供し得る。

本発明のけい酸カルシウム系の造粒人工土壌の製造方法においては、けい酸カルシウム系基材に補強繊維を配合してなるけい酸カルシウム系建材用組成物を粉砕して、または粉砕した後に分級して、粉砕物中の補強繊維の長さが実質的に１０ｍｍ以下となるように調整し、ついでこの粉砕物を造粒することにより造粒人工土壌を得る。けい酸カルシウム系建材としては、パルプ等の補強繊維を配合したけい酸カルシウム系建材用組成物を成形した後に、オートクレーブ処理し、ついで乾燥した後に所定の形状、寸法に加工して得られるけい酸カルシウム建材が挙げられる。すなわち、建材用組成物は、抄造成形、押出し成形、プレス成形、鋳込み成形等の常法により、ボード等の所望の形状、大きさの建材とすることができる。一般的にはボードの場合、工業的には、いわゆる抄造機を用いた抄造成形が選ばれる。

けい酸カルシウム系基材としては、とくに制限されないが、けい酸質原料とカルシウム系原料をオートクレーブ中で水熱反応させて得られるもの（トバモライトもしくはゾノトライト）が一般的である。

本発明において用いられるけい酸カルシウム系基材には、さらに未膨張バーミキュライトを配合してなるのが好適である。バーミキュライトは、ＳｉO_２、ＭｇO, Ａｌ_２O_３を主成分とする薄片状の鉱物であり、一般的な黒雲母系、緑泥石系のいずれでもよく、産地により組成等に差異があっても使用し得る。比表面積(窒素吸着法)は通常１０ｍ^２／ｇ以下である。粒径も特に制限されないが、通常、５ｍｍ以下、好ましくは３ｍｍ以下,特に好ましくは０．５ｍｍ以下である。たとえば０．２５ｍｍ以下のような細粒品は膨張バーミキュライトの用途には適さないためテーリングとして規格外品とされているが、意外にも原鉱石の粉砕、選鉱、乾燥、篩い分けで、細粒の方がバーミキュライトの層間水の脱水変質（層間の水２分子層が１分子層へ変化）が少ないことがわかり、本発明においてはむしろ好適に使用されうる。なぜなら層間水が水２分子のほうが吸湿、吸着特性に好適だからである。

本発明においては、このようなバーミキュライトを実質的に未膨張の状態で使用するのが好適である。すなわち、バーミキュライトは、通常１０〜２０％程度の水を含んでおり、高温（層間水が脱離し始める約３２０℃から１０００℃）での急激な加熱により脱水され著しく膨張する（多くは１０００℃、１〜２秒で、もとの厚さの１０〜３０倍）。したがって、本発明においては実質的にこのような膨張を得ていないものが使用される。

さらに本発明においては、このバーミキュライトを基材に配合するに先立ち、活性化処理したものを用いることができる。活性化処理は、バーミキュライトが吸着している有機物もしくは無機物を離脱させ、本来有する調湿、吸着性能等を再構成・回復させることを目的とする。たとえば、加圧水蒸気処理、食塩水による煮沸処理等が挙げられるが、好ましくは１０５℃〜２００℃の飽和蒸気圧での水蒸気処理によることができる。

しかしながら、本発明においては、基材がけい酸カルシウム系であるので、活性化処理されていないバーミキュライトを水熱反応前に配合しても、その後にたとえば１５０℃〜２００℃程度の飽和蒸気圧でオートクレーブ処理を受けるので、結果的に活性化処理がなされることになる。

基材への未膨張バーミキュライトの配合は、その配合量が全組成物（固形分）の５〜７０質量％、好ましくは１０％〜５０質量％になるように行われる。基材の種類、目的とする建材の調湿度等、に応じて選ばれるが、好適な吸放湿の量および速度を得るためのバーミキュライトの十分なチャンネリング（ネットワーク）を形成させるには、一般的には１５質量％以上が特に好ましい。

未膨張バーミキュライトを配合した建材は、調湿および／または消臭、さらには美観の要請をも満たし得るものである。すなわち、適度な放湿特性を有するので、調湿機能に優れる。たとえば、吸湿および放湿のバランス、量および速度に優れる。したがって、結露、ソリ等を防止でき、さらにはカビ、ダニ等の繁殖を効果的に抑制できる。また、消臭機能に優れる。たとえば、本発明の建材は、ホルムアルデヒド，トルエン，キシレン等の揮発性化学物質もしくは臭いのあるガス類を吸着しうる。

本発明の建材組成物には、上記の未膨張バーミキュライトのほかに、さらにその他の目的のために基材けい酸カルシウムに固有に用いられる種々の配合材、さらには、その他を適宜配合し得る。たとえば、膨張バーミキュライトを含有していてもよい。それらの種類、配合量は、常法によることができる。

本発明方法において、けい酸カルシウム系建材用組成物を粉砕して、粉砕物中の補強繊維の長さを実質的に１０ｍｍ以下とするに際し、用いる粉砕機は特に制限されないが、たとえばクラッシャー、ピンミル等が挙げられる。

本発明方法においては、上記のように粉砕物中の補強繊維の長さは実質的に１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、さらに好ましくは３ｍｍ以下、最も好ましくは１ｍｍ以下、に調整されるが、振動篩等を用いて分級して所定の大きさ以上の補強繊維をさらに除去することにより補強繊維の長さの調整を行うことができる。ここで、実質的に１０ｍｍ以下とは、大部分、たとえば９０％以上、好ましくは９５％以上、さらに好ましくは９９％以上、最も好ましくは１００％が１０ｍｍ以下であることをいう。除去された補強繊維は建材用組成物の製造に再利用され得る。

粉砕物が、けい酸カルシウム系基材に補強繊維を配合してなる建材用組成物を成形して建材を製造する際に、建材の仕上げ加工により発生する研磨粉体である場合には、そのまま造粒に用いることができる。

本発明方法において、けい酸カルシウム系建材用組成物を粉砕する場合、好適にはけい酸カルシウム系建材組成物を成形して建材を製造する際に発生する端材、またはけい酸カルシウム系建材用組成物を成形した建材からなる廃建材、を粉砕のための原料とするのが一般的である。

本発明における補強繊維としては、パルプ繊維、他の有機繊維、合成高分子繊維、無機繊維等が挙げられるが、特性、コスト等の点でパルプ繊維が一般的であり、通常、全建材組成物の３〜１０質量％になるように配合される。

また、この粉砕物を造粒するに際しては、粒径、造粒方法も特に制限されないが、たとえば転動造粒、噴霧造粒等が好適に使用され、粒径も目的により１〜５ｍｍ程度から選ばれる。

本発明の造粒人工土壌の製造方法により得られる造粒人工土壌は、０．３〜６ｋｇ/ｃm²、好ましくは０．５〜４ｋｇ/ｃm²程度の硬度を容易に得ることができる。ここで、硬度は木屋式穀粒硬度計を用いて造粒物２５個の硬度を測定した値による。

この造粒人工土壌は、植物の育成、土壌の改良、さらには地盤改良等の目的のために使用することができ、そのままけい酸質肥料としても有用であるが、さらに目的に応じてN,P,K、その他の微量肥料成分を、常法により適宜添加して用いることもできる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
実施例１
けい酸質原料としてケイ石粉末２８質量部、石灰質原料として消石灰２７質量部および補強繊維としてパルプ５質量部、さらに未膨張バーミキュライト４０質量部を出発原料として、これらに水を添加して混合し固形分約１２％のスラリーとし、抄造機により生シートを形成させた後，オートクレーブ中（１６０〜１８０℃、約１０時間）で加圧養生させ、ついで８０℃未満で所定の含水率になるまで乾燥させ、けい酸カルシウムボード（３０ｃｍ×３０ｃｍ×６mm）を得た。

このけい酸カルシウムボード作製の際に副生した端材をピンミルを用いて粉砕した後、振動篩により分級して、得られた５９０μｍ篩下の粉砕物得た。ついで、これをパン型造粒機を用いて（回転数８〜１０ｒｐｍ、増粘剤添加率１．３％）、目的とする造粒人工土壌を得た。その形状は球状であり粒径は約２ｍｍであり、平均硬度は約１ｋｇ/ｃm²であった。この造粒人工土壌はけい酸質肥料としてそのまま用いることができた。
実施例２
実施例１において、けい酸カルシウムボード（３０ｃｍ×３０ｃｍ×６mm）を得るための仕上げ加工時に発生した研磨粉体（粒径１ｍｍ以下）を集めて、これをそのまま造粒する以外は実施例１と同様にして、目的とする造粒（球状）人工土壌を得た。その粒径は約２ｍｍであり、硬度は約１ｋｇ/ｃm²であった。この造粒人工土壌はけい酸質肥料としてそのまま用いることができた。
比較例１
実施例１において、ピンミルを用いて粉砕する際に、粉砕を途中で停止して、大部分のパルプの長さが２５〜４０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、目的とする造粒（球状）人工土壌を得た。その粒径は約２ｍｍであり、硬度は約０．０５ｋｇ/ｃm²であった。

本発明によれば、けい酸カルシウム板の成形の際の端材、表面仕上げ加工時の粉体、または廃材等、を造粒人工土壌、肥料として有効に再利用する際に、簡易な方法で硬度を向上させ得る方法を提供し得る。

Claims

けい酸カルシウム系基材に補強繊維を配合してなるけい酸カルシウム系建材用組成物を粉砕して、または粉砕した後に分級して、粉砕物中の補強繊維の長さが実質的に３ｍｍ以下となるように調整し、ついでこの粉砕物を造粒することにより、木屋式穀粒硬度計を用いて測定された硬度が０．３〜６ｋｇ/ｃm ^２である造粒人工土壌を得ることを特徴とするけい酸カルシウム系の造粒人工土壌の製造方法。
さらにけい酸カルシウム系基材に未膨張バーミキュライトを配合してなる請求項１に記載の造粒人工土壌の製造方法。
粉砕物が、けい酸カルシウム系基材に補強繊維を配合してなる建材用組成物を成形して建材を製造する際に、建材の仕上げ加工により発生する研磨粉体である請求項１または２に記載の造粒人工土壌の製造方法。
けい酸カルシウム系建材組成物を成形して建材を製造する際に発生する端材を粉砕する請求項１または２に記載の造粒人工土壌の製造方法。
請求項１〜４のいずれかに記載の造粒人工土壌の製造方法により得られた造粒人工土壌。
請求項１〜４のいずれかに記載の造粒人工土壌の製造方法により得られたけい酸質肥料。